DE102012207551A1

DE102012207551A1 - System und Verfahren zum Einstellen der Sanftheit für eine Fahrspurzentrierungs-Lenkungssteuerung

Info

Publication number: DE102012207551A1
Application number: DE102012207551A
Authority: DE
Inventors: Jin-woo Lee; Bakhtiar Brian Litkouhi; Xingping Chen
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2013-08-29
Also published as: US20120283913A1; CN102765422B; CN102765422A

Abstract

Ein Verfahren und ein System können eine Lenkungseinstellung berechnen, die für ein Fahrzeug, das auf einer Fahrbahn fährt, erforderlich ist, um einen Übergang zu einem Fahrspurzentrierungsmanöver auszuführen. Ein Lenkungsgrenzwert kann in Übereinstimmung mit einem gewünschten Sanftheitsgrad ausgewählt oder berechnet werden, um das Manöver abzuschließen. Der Lenkungsgrenzwert kann auf eine Lenkungseinstellung angewendet werden, um eine geänderte Lenkungseinstellung zu erhalten, und die geänderte Lenkungseinstellung kann auf das Fahrzeug angewendet werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Lenkungssteuerung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Einstellung der Sanftheit eines Übergangs zur Fahrspurzentrierungsfunktion eines Lenkungssteuersystems.
HINTERGRUND
Moderne Fahrzeuge können mit Fähigkeiten für den autonomen Betrieb versehen sein. Wenn sie autonom betrieben werden, ist die Notwendigkeit des Fahrereingriffs verringert. Der Betrieb ohne ständigen Fahrereingriff kann die Fahrerermüdung verringern. Der autonome Betrieb in einem modernen Fahrzeug kann durch Nutzung von Informationen, die von Sensoren erhalten werden, die in dem Fahrzeug angebracht sind, ergänzt werden. Solche Sensoren (z. B. Radar oder eine Kamera) können die Anwesenheit anderer Fahrzeuge, die Ränder einer Straße oder Fahrspur und verschiedene Objekte, die auf oder in der Nähe der Straße vorhanden sind, detektieren.
Zum Beispiel ist der Tempomat, in dem ein Fahrzeugbetreiber eine Fahrzeuggeschwindigkeit einstellt, die das Fahrzeug aufrechterhält, seit langem verfügbar. In jüngerer Zeit sind adaptive Tempomatsysteme entwickelt worden, die die Fahrzeuggeschwindigkeit in Übereinstimmung mit erfassten Bedingungen einstellen können. Zum Beispiel kann der adaptive Tempomat das Fahrzeug verlangsamen, wenn ein Sensor detektiert, dass ein langsamer bewegtes Fahrzeug voraus ist.
Es sind automatische Lenkungssteuermechanismen beschrieben worden, um wenigstens eine beschränkte autonome Lenkung bereitzustellen. Zum Beispiel sind autonome Lenksysteme für solche Aufgaben wie das Zurückführen eines Fahrzeugs in die Mitte einer Fahrspur, das Halten eines Fahrzeugs in der Mitte einer Fahrspur und das Wechseln einer Fahrspur beschrieben worden. Ein Aspekt, der hinsichtlich der automatischen Lenkung behandelt worden ist, ist das Bestimmen eines Wegs, der mit den Fahrzeugfähigkeiten und mit einem voreingestellten Komfortniveau für den Fahrer und für die Mitfahrer vereinbar ist. Üblicherweise beruht die Bestimmung des Wegs auf einer detektierten Fahrbahn und auf einem detektierten gegenwärtigen Zustand des Fahrzeugs.
ZUSAMMENFASSUNG
In Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Ausführungsform der Erfindung das Berechnen einer Lenkungseinstellung, die für ein Fahrzeug, das auf einer Fahrbahn fährt, erforderlich ist, um einen Übergang zu einem Fahrspurzentrierungsmanöver auszuführen, enthalten. Es kann ein Lenkungsgrenzwert erhalten werden, der in Übereinstimmung mit einem gewünschten Sanftheitsgrad (z. B. auf der Grundlage einer Nutzerauswahl) ausgewählt oder berechnet wird, um das Manöver abzuschließen, und der auf die Lenkungseinstellung angewendet wird, um eine geänderte Lenkungseinstellung zu erhalten. Die geänderte Lenkungseinstellung kann auf das Fahrzeug angewendet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Der Gegenstand der Erfindung ist insbesondere in dem abschließenden Abschnitt der Patentschrift dargelegt und charakteristisch beansprucht. Allerdings kann die Erfindung sowohl hinsichtlich der Organisation als auch des Betriebsverfahrens zusammen mit Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen davon am besten verstanden werden mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Fahrspurzentrierungssystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 schematisch ein Beispiel einer Wirkung verschiedener Sanftheitsgrade auf einem berechneten Fahrzeugweg für den Übergang zur automatischen Fahrspurzentrierung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 graphisch ein Beispiel einer Wirkung verschiedener Sanftheitsgrade auf den Übergang zur automatischen Fahrspurzentrierung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4A das Ergebnis der Einstellung der Sanftheit des Übergangs zur Fahrspurzentrierung auf der Grundlage eines Lenkungsgrenzwerts an einem Fahrzeug, das auf einer Fahrbahn fährt, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
4B ein Ablaufplan eines Verfahrens für die Einstellung der Sanftheit des Übergangs zur Fahrspurzentrierung auf der Grundlage eines Lenkungsgrenzwerts in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Bezugszeichen können unter den Zeichnungen wiederholt sein, um entsprechende oder analoge Elemente anzugeben. Darüber hinaus können einige der in den Zeichnungen gezeigten Blöcke zu einer einzelnen Funktion kombiniert sein.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden ausführlichen Beschreibung sind zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der Erfindung zu schaffen. Allerdings versteht der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten verwirklicht werden können. In anderen Fällen sind gut bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und Schaltungen nicht ausführlich beschrieben worden, um die vorliegende Erfindung nicht zu verdecken.
Soweit nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist, beziehen sich, wie aus den folgenden Diskussionen offensichtlich ist, überall in der Beschreibung Diskussionen, die Begriffe wie etwa ”verarbeiten”, ”berechnen”, ”speichern”, ”bestimmen” oder dergleichen nutzen, auf die Aktion und/oder auf Prozesse eines Computers oder Computersystems oder einer ähnlichen elektronischen Computervorrichtung, die Daten, die als physikalische wie etwa als elektronische Größen innerhalb der Register und/oder Speicher des Computersystems dargestellt sind, in andere Daten, die ähnlich als physikalische Größen innerhalb der Speicher, Register oder anderer solcher Informationsspeicherungs-, Informationsübertragungs- oder Informationsanzeigevorrichtungen des Computersystems dargestellt werden, manipuliert und/oder transformiert.
In Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Übergang zu einem automatischen Fahrspurzentrierungsprozess mit einer veränderlichen Sanftheit arbeiten; eine vorhandene automatisierte Fahrspursteuerung kann durch Hinzufügen einer Einstellung der Lenkungssanftheit verbessert werden. Die Sanftheit kann die Geschwindigkeit (z. B. schnell oder allmählich) bestimmen, mit der eine Lenkungseinstellung vorgenommen wird, um dazu überzugehen, ein Fahrzeug in einer Fahrspur zentriert zu halten. Die veränderliche Sanftheit kann z. B. in Übereinstimmung mit der Präferenz oder Gewohnheiten eines Fahrers eingestellt werden. Zum Beispiel kann ein Fahrzeug eine Steuerung enthalten, um eine Eingabe (z. B. durch einen Fahrer) eines gewünschten Sanftheitsparameters oder -werts (z. B. als ein kontinuierlicher Parameter oder als eine Auswahl aus einer begrenzten Anzahl von Auswahlen) zu ermöglichen. Der Sanftheitsbereich, der verfügbar ist, kann von dem Typ des Fahrzeugs oder von den Fähigkeiten des Fahrzeugs (z. B. Luxus- oder Familienfahrzeug gegenüber Sportfahrzeug) abhängen.
Für die Zwecke dieser Beschreibung ist die automatische Fahrspurzentrierung so zu verstehen, dass sie sich auf das automatische Führen eines Fahrzeugs bezieht, um eine vorgegebene Strecke oder Position in Bezug auf einen Rand oder eine Mittellinie einer Fahrspur oder Fahrbahn zu erreichen und aufrechtzuerhalten. In einigen Ausführungsformen kann die automatische Fahrspurzentrierung das Führen eines Fahrzeugs zum Wechseln von Fahrspuren (z. B. das Führen des Fahrzeugs in die Mitte einer Fahrspur, die zu einer Fahrspur, in der das Fahrzeug gegenwärtig fährt, benachbart ist) oder die Fahrt entlang einer außermittigen Strecke, die näher zu einer Seite einer Fahrspur als zu der Anderen ist, enthalten. Außerdem ist die automatische Fahrspurzentrierung so zu verstehen, dass sie sich auf das Führen eines Fahrzeugs zu oder entlang einer vorgegebenen Strecke oder Position bezieht, die in Bezug auf eine definierte Fahrbahn definiert ist, gleich, ob die Fahrbahn in der Weise markiert ist, dass sie getrennte Fahrspuren aufweist, oder nicht. Somit ist der Begriff ”Fahrspur” ebenfalls so zu verstehen, dass er sich auf irgendeine definierte Fahrbahn bezieht.
In Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Fahrzeug mit einem System zur automatischen Fahrzeugzentrierung einen oder mehrere Sensoren enthalten. Die Sensoren erfassen automatisch Informationen, die ermöglichen, dass ein Prozessor des Systems eine Position des Fahrzeugs in Bezug auf eine Fahrspur sowie eine Bewegung des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrspur bestimmt. Außerdem können Informationen von einem oder von mehreren Sensoren, die einen Betriebszustand des Fahrzeugs (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Gierrate, Lenkwinkel) angeben, erfasst werden. Das Fahrzeug kann eine Eingabevorrichtung enthalten, wodurch ein Fahrer eine Entscheidung zum Aktivieren oder Deaktivieren der Fahrspurzentrierung angeben kann und wodurch der Fahrer eine bevorzugte Sanftheit angeben kann. Zum Beispiel kann die Eingabevorrichtung eine Eingabe annehmen, die in einen Sanftheitsgrad übersetzt wird.
Auf der Grundlage der erfassten Informationen sowie auf der Grundlage der angegebenen bevorzugten Sanftheit kann ein Fahrspurzentrierungssystem einen Übergangsweg berechnen, den das Fahrzeug nehmen soll, um die Fahrspurzentrierung zu erzielen, um z. B. von einem nicht zentrierten (z. B. durch den Fahrer betriebenen) Weg zu einem zentrierten (z. B. autonomen) Weg zu gehen. Wie es diskutiert ist, kann ”zentriert” einen Weg enthalten, der gerade (oder gekrümmt auf einer Straße mit konstanter Krümmung oder veränderlicher Krümmung) entlang einer Fahrspur ist oder ihr folgt, der aber in dem Umfang, in dem das Fahrzeug näher zu einer Seite der Fahrspur oder Straße als zu der Anderen ist, ”außermittig” ist. Das System kann dann die Lenkung des Fahrzeugs so betreiben, dass es dem berechneten Übergangsweg folgt. Zu verschiedenen Zeitintervallen oder innerhalb von Zeitdauern, die durch das System bestimmt sind, wird eine Relativposition oder -bewegung des Fahrzeugs zu dem berechneten Übergangsweg bestimmt und dementsprechend eine Lenkungseinstellung vorgenommen.
In einer Ausführungsform kann ein Fahrspurzentrierungsübergangsmanöver das Bereitstellen von Fahr- oder Lenkanweisungen (z. B. Lenkradpositionen) enthalten, die erforderlich sind, um den Weg eines Fahrzeugs von einem nicht fahrspurzentrierten Weg zu einem fahrspurzentrierten Weg zu bewegen. Der fahrspurzentrierte Weg kann der Weg sein, von dem berechnet worden ist, dass er ein geführter Weg entlang der Fahrspur ist. Der Weg kann durch den Rand einer Straße, durch einen Satz von Fahrspurmarkierungen oder durch eine Mittellinie, die eine abstrakte Linie sein kann, die durch das System relativ zu den Rändern oder Linien bestimmt wird, definiert sein. Zum Beispiel kann eine Mittellinie der Weg sein, den ein Fahrspurzentrierungssystem relativ zu einer Fahrspur oder Straße einstellt. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Mittellinie außermittig sein, z. B. dazu ausgelegt sein, den Fahrer weiter von einer Seite der Fahrspur zu halten. Ein Fahrspurzentrierungsübergangsweg kann berechnet werden, um das Fahrzeug von einem nicht zentrierten Weg zu dem Fahrspurzentrierungsweg zu manövrieren. Der Fahrspurzentrierungsweg kann durch die Mittellinie definiert sein. Während, wie hier diskutiert ist, wenn ein Fahrspurzentrierungssystem initiiert wird, ein Übergangsweg von dem Weg des Fahrzeugs, wenn es durch einen Fahrer betrieben wird, zu einem zentrierten oder geführten Weg genommen wird, kann das Fahrspurzentrierungssystem so arbeiten, dass es das Fahrzeug führt, während es auf dem Übergangsweg ist und wenn das Fahrzeug auf dem geführten Weg ist.
1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs mit einem Fahrspurzentrierungssystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Fahrzeug 10 enthält ein System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung und ein Lenkrad 11. Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann das Fahrzeug 10 z. B. in der Weise steuern, dass es veranlasst, dass das Fahrzeug 10 entlang der Mittellinie 22 (die in der Weise zu verstehen ist, dass sie irgendeine gewünschte Strecke repräsentiert, die relativ zu Fahrspurmarkierungen 24, zum Rand einer Straße oder zu einer anderen definierten gewünschten Strecke definiert ist) der Fahrspur 20 oder einer Straße oder eines anderen Wegs fährt.
Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann einen Prozessor 9 und einen Speicher 7 enthalten.
Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann eine nicht temporäre Datenablagevorrichtung 17 zum Speichern programmierter Anweisungen sowie Daten, die durch das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung erfasst und erzeugt werden, enthalten oder mit ihr kommunizieren. Der Prozessor 9 kann einer oder mehrere Controller oder Zentraleinheiten sein und kann Anweisungen oder Code, die im Speicher 9 und/oder in der Ablage 17 gespeichert sind, ausführen, um Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Die nicht temporäre Datenablagevorrichtung 17 kann z. B. ein Schreib-Lese-Speicher (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein dynamischer RAM (DRAM), ein synchroner DRAM (SD-RAM), ein Speicherchip mit doppelter Datenrate (DDR), ein Flash-Speicher, ein flüchtiger Speicher, ein nicht flüchtiger Speicher, ein Cache-Speicher, ein Puffer, eine Kurzzeit-Speichereinheit, eine Langzeit-Speichereinheit oder andere geeignete Speichereinheiten oder Ablageeinheiten sein oder enthalten. Die Datenablagevorrichtung 17 kann mehrere Speichereinheiten sein oder enthalten. Die Datenablagevorrichtung 17 kann z. B. ein Festplattenlaufwerk, ein Diskettenlaufwerk, ein Kompakt-Disk-Laufwerk (CD-Laufwerk), ein CD-Recordable-Laufwerk (CD-R-Laufwerk), eine Universal-Serial-Bus-Vorrichtung (USB-Vorrichtung) oder eine andere geeignete Wechsel- und/oder Festablageeinheit sein oder enthalten und kann mehrere oder eine Kombination solcher Einheiten enthalten.
Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann mit einem oder mehreren Systemen oder Anordnungen des Fahrzeugs 10 verbunden sein oder kommunizieren.
Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann an oder innerhalb eines Armaturenbretts oder an anderer Stelle innerhalb eines Fahrgastraums des Fahrzeugs 10 angebracht sein. Alternativ kann sich das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung in einem Kofferraum, Motorraum oder anderen Raum des Fahrzeugs 10 befinden. Alternativ kann das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung eine oder mehrere tragbare Vorrichtungen enthalten, die in das Fahrzeug 10 eingesteckt oder auf andere Weise (z. B. fern oder drahtlos) mit ihm verbunden werden können. Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann ein Teil eines herkömmlichen Fahrzeugortsdetektierungssystems etwa einer globalen Positionsbestimmungssystem-Vorrichtung (GPS-Vorrichtung) sein, ihm zugeordnet sein, Informationen von ihm annehmen oder es enthalten.
Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann eine Eingabe von einem oder mehreren Sensoren oder Eingabevorrichtungen empfangen, die zusammen durch die Eingabe 19 angegeben sind.
Die Fahrerschnittstellenvorrichtung 14 befindet sich üblicherweise dort, wo auf sie zweckmäßig durch einen Fahrer (wobei festzustellen ist, dass er einen Fahrer, einen Mitfahrer, eine Person, die das Fahrzeug 10 fernbedient, oder eine Bordvorrichtung oder ferne Vorrichtung, die das Fahrzeug 10 automatisch steuert, umfassen kann) zugegriffen werden kann. Die Fahrerschnittstellenvorrichtung 14 kann z. B. an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs 10, an einem Lenkrad 11 des Fahrzeugs 10, an einer Lenksäule des Fahrzeugs 10, an einem Instrumentengruppenfeld oder an einer Radiokonsole angebracht sein. Die Fahrerschnittstellenvorrichtung 14 kann eine tragbare Vorrichtung enthalten, die durch den Fahrer an einem zweckmäßigen Ort innerhalb eines Fahrgastraums des Fahrzeugs 10 angeordnet werden kann.
Die Fahrerschnittstellenvorrichtung 14 kann wenigstens eine Nutzersteuereinrichtung 14a enthalten. Die Nutzersteuereinrichtung 14a kann z. B. eine oder mehrere Schaltflächen, Knöpfe, Touchpanels oder Hebel enthalten. Die Nutzersteuereinrichtung 14a kann ermöglichen, dass ein Fahrer das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung steuert, aktiviert oder deaktiviert. Wenn die automatische Fahrspurzentrierungssteuerung 16 aktiviert ist, kann sie die Lenkung des Fahrzeugs steuern, und wenn sie deaktiviert ist, kann die Lenkung des Fahrzeugs durch den Fahrer, der das Fahrzeug unter Verwendung des Lenkrads 11 oder anderer Steuereinrichtungen manuell lenkt, gesteuert werden. Die Nutzersteuereinrichtung 14a kann außerdem ermöglichen, dass ein Fahrer eine Sanftheit auswählt, die in einen Sanftheitsfaktor umgesetzt werden soll, der durch das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung beim Steuern des Fahrzeugs 10 angewendet werden soll.
Die Fahrerschnittstellenvorrichtung 14 kann eine Ausgabevorrichtung 14b enthalten. Die Ausgabevorrichtung 14b kann z. B. einen Anzeigebildschirm und ein Indikatorlicht oder -feld, ein Ziffernblatt oder eine Audioausgabevorrichtung wie etwa einen Lautsprecher enthalten. Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann dem Fahrer z. B. über die Ausgabevorrichtung 14b einen gegenwärtigen Status oder eine Warnung übermitteln.
Die Eingabe 19 kann eine Kamera 12 enthalten. Die Kamera 12 kann eine oder mehrere Bilderzeugungsvorrichtungen enthalten, die bildbasierte Informationen für das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung bereitstellen. Üblicherweise enthält die Kamera 12 wenigstens eine nach vorn (in der üblichen Fahrtrichtung) weisende Kamera. Die nach vorn weisende Kamera kann ein ausreichendes Blickfeld und eine ausreichende Auflösung besitzen und kann geeignet darauf gerichtet sein, die Detektierung von Fahrspurmarkierungen 24, die die Seiten der Fahrspur 20 oder die Ränder einer Straße oder eines Wegs angeben, zu ermöglichen. Zum Beispiel kann eine nach vorn weisende Kamera hinter einem Rückspiegel oder an irgendeinem anderen Ort innerhalb oder am Fahrzeug 10 angebracht sein. Der Ort kann so gewählt sein, dass er die Sicht des Fahrers auf die Straße vor dem Fahrzeug 10 nicht verdeckt.
Die Kamera 12 kann in der Lage sein, Bilder oder Videoteilbilder mit einer ausreichenden Rate, um dem Betrieb des Systems 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung zu ermöglichen, zu erfassen. Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung enthält Bildverarbeitungsfähigkeiten, um ein durch die Kamera 12 erfasstes Bild zu interpretieren. Die Verarbeitung eines oder mehrerer durch die Kamera 12 erfasster Bilder kann Informationen hinsichtlich einer Position des Fahrzeugs 12 in Bezug auf die Mittellinie 22 bereitstellen. Die Verarbeitung kann außerdem eine berechnete Form der Fahrspur 20 und der Mittellinie 22 in einem Gebiet vor dem Fahrzeug 10 liefern. Zum Beispiel kann die Verarbeitung dazu führen, dass eine Fahrspurmarkierung 24 oder eine Mittellinie 22 durch eines oder mehrere der Folgenden dargestellt wird: eine Polynomialgleichung zweiter Ordnung oder höherer Ordnung, eine Fahrspurposition in Bezug auf eine Mitte des Fahrzeugs 12, einen Fahrtrichtungswinkel, eine Krümmung oder eine Krümmungsänderungsrate.
Die Kamera 12 kann zwei oder mehr Bilderzeugungsvorrichtungen enthalten, die in unterschiedlichen Spektralbereichen arbeiten. Der Betrieb in zwei oder mehr Spektralbereichen kann z. B. dazu verwendet werden, die Detektierbarkeit der Fahrspurmarkierung 24 zu verbessern oder den Bereich von [engl.: ”range of range of”] Bedingungen (z. B. wetterbezogene oder Beleuchtungsbedingungen), unter denen die Fahrspurmarkierung 24 detektiert werden kann, zu erweitern. Zwei oder mehr Kameras, die in unterschiedliche Richtungen gerichtet sind oder eine einzelne Szene aus verschiedenen Winkeln betrachten (z. B. ein Fernglas bilden), können die Fähigkeiten des Systems 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung weiter verbessern. Zum Beispiel können eine oder mehrere nach hinten weisende Kameras (z. B. zusammen mit einer Karte oder einem GPS) verwendet werden, um die Fahrspurerfassungsfähigkeit der vorderen Kamera zu verbessern.
Alternativ oder zusätzlich zur Kamera 12 kann die Eingabe 19 Daten von irgendeinem anderen Sensor enthalten, der eine Fahrspur, eine Straßenmarkierung oder einen Straßenrand detektieren kann. Zum Beispiel kann die Fahrspur unter Verwendung elektronischer Markierungen umrissen sein, die unter Verwendung eines geeigneten elektromagnetischen Detektors detektierbar sind. Die Fahrspurdetektierung kann durch Informationen von einer GPS-Vorrichtung mit Bezug auf eine Kartendatenbank verbessert werden.
Die Eingabe 19 kann eine Radarvorrichtung 13 enthalten. Die Radarvorrichtung 13 kann eine oder mehrere Radarvorrichtungen verschiedener Reichweiten enthalten. Die Radarvorrichtung 13 kann die Detektierung und Bestimmung der Relativposition und -bewegung eines Objekts 26 ermöglichen. Das Objekt 26 kann z. B. ein anderes Fahrzeug, ein Hindernis oder ein festes Objekt in der oder benachbart zu der Fahrspur 20 oder einen Fußgänger enthalten. Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann seine Steuerung des Fahrzeugs 10 in der Weise einstellen, dass eine Kollision oder eine nahe Begegnung mit dem Objekt 26 vermieden wird. Alternativ oder zusätzlich zur Radarvorrichtung 13 kann die Eingabe 19 eine Eingabe von irgendeiner Vorrichtung, die Objekte detektieren kann, enthalten. Solche Vorrichtungen können z. B. einen Laserentfernungsmesser, ein LIDAR oder einen Schallentfernungsmesser enthalten.
Die Eingabe 19 kann eine Eingabe vom Fahrzeugsensor 15 enthalten. Der Fahrzeugsensor 15 kann einen oder mehrere Sensoren enthalten, die Informationen von Systemen des Fahrzeugs 10 erfassen. Diese Informationen können einen gegenwärtigen Betriebszustand des Fahrzeugs 10 angeben oder können Informationen hinsichtlich der Bewegung des Fahrzeugs 10 bereitstellen. Zum Beispiel kann der Sensor 15 eine Eingabe von einem Bord- oder tragbaren GPS-System, Geschwindigkeitsmesser, Beschleunigungsmesser, Gyroskop, Kompass, Lenkungssensor oder Tachometer enthalten.
Die Eingabe 19 kann durch den dem System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung zugeordneten Prozessor 9 verarbeitet werden, um Informationen hinsichtlich gemessener oder abgeleiteter Größen bereitzustellen, die die Bewegung des Fahrzeugs 10 repräsentieren. Diese Größen können z. B. die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, einen Fahrtrichtungswinkel, eine Gierrate, eine seitliche Geschwindigkeit (die z. B. von einem Lenkungssensor oder von einem anderen Sensor des Fahrzeugsensors 15 abgeleitet ist) und eine seitliche Position in der Fahrspur 20 (die z. B. von einer nach vorn weisenden Kamera der Kamera 12 abgeleitet ist) des Fahrzeugs 10 enthalten.
Als ein Ergebnis der Analyse der Eingabe 10 kann das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung einen Weg des Fahrzeugs 10 für eine vorgegebene Zeitdauer berechnen. Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann die Lenkung des Fahrzeugs 10 über einen Lenkaktuator 18 steuern. Der Lenkaktuator 18 kann z. B. ein elektrisches Servolenksystem (EPS-System) oder ein aktives Vorderachslenksystem (AFS-System), das alternativ durch einen Fahrer unter Verwendung des Lenkrads 11 betreibbar ist, enthalten. Der Lenkaktuator 18 kann einen oder mehrere Motoren oder Servomotoren, die eines oder mehrere drehbare Straßenräder 8 (z. B. Reifen) oder andere Teile des Lenksystems in Übereinstimmung mit dem berechneten Weg betreiben können, enthalten. Außerdem muss ein Weg berechnet werden, um das Fahrzeug von einem nicht zentrierten (z. B. durch einen Fahrer betriebenen) Weg zu einem zentrierten (z. B. durch ein Fahrspurzentrierungssystem autonom betriebenen) Weg zu überführen. Dieser Übergangsweg von einer fahrerbetriebenen Betriebsart zu einer Betriebsart mit automatischer Fahrspurzentrierung kann plötzlich und aggressiv oder sanft und allmählich oder dazwischen sein. Der berechnete Übergangsweg kann unter Verwendung einer Funktion der Sanftheit oder eines Sanftheitswerts, die bzw. der über die Fahrerschnittstelle 14 in das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung eingegeben wird, berechnet werden.
2 veranschaulicht schematisch ein Beispiel einer Wirkung verschiedener Sanftheitsgrade auf einem berechneten Fahrzeugweg für den Übergang zur automatischen Fahrspurzentrierung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Bezug auf 2 und in Bezug auf andere Figuren, auf die im Folgenden Bezug genommen wird, stellt die Diskussion zwei verschiedene Sanftheitsgrade des Fahrspurzentrierungsübergangs gegenüber, von denen einer als ”konservativ” bezeichnet ist und der andere als ”nicht konservativ” (oder ”aggressiv”) bezeichnet ist. Allerdings ist festzustellen, dass ein Kontinuum von Sanftheitsgraden möglich ist. Die Sanftheitsgrade können anders bezeichnet sein, und wie im Folgenden beschrieben ist, kann ihnen jeweils ein Zahlenwert zugeordnet sein.
Der konservative Fahrspurzentrierungsübergang 40 und der nicht konservative Fahrspurzentrierungsübergang 40' veranschaulichen, dass ein Fahrer einen sanften Weg bzw. einen weniger sanften Weg ausgewählt hat. Die Fahrzeuge 10a–10d repräsentieren Positionen eines einzelnen Fahrzeugs zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten während eines konservativen Fahrspurzentrierungsübergangs 40. Ähnlich repräsentieren die Fahrzeuge 10a'–10d' Positionen eines einzelnen Fahrzeugs zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten während eines nicht konservativen Fahrspurzentrierungsübergangs 40'. In beiden Fällen wird das Fahrzeug von der Fahrt in der Nähe der Fahrspurmarkierung 24 (die Fahrzeuge 10a und 10a'), wenn das Fahrzeug z. B. nicht unter dem Betrieb eines Fahrspurzentrierungssystems steht, zur Fahrt entlang der Mittellinie 22, wenn das Fahrzeug unter dem Betrieb eines Fahrspurzentrierungssystems steht, manövriert. Wie diskutiert ist, kann ein Fahrspurzentrierungssystem ein Fahrzeug auf einem Weg nicht in der Mitte einer Fahrspur manövrieren.
Im konservativen Übergang zur Fahrspurzentrierung 40 folgt das Manöver dem Manöverweg 42. Der Manöverweg 42 beginnt bei der Anfangsposition 44a und endet bei der Endposition 44b. Ähnlich folgt das Manöver beim nicht konservativen Übergang zur Fahrspurzentrierung 40' dem Manöverweg 42'. Der Manöverweg 42' beginnt bei der Anfangsposition 44a' und endet bei der Endposition 44b'.
Beim Vergleich des konservativen Übergangs zur Fahrspurzentrierung 40 mit dem nicht konservativen Übergang zur Fahrspurzentrierung 40' ist festzustellen, dass die Entfernung zwischen der Anfangsposition (z. B., wenn ein Befehl oder eine Anforderung, mit der Fahrspurzentrierungssteuerung zu beginnen, auftritt) 44a und einer Endposition 44b größer als die Entfernung zwischen der Anfangsposition 44a' und der Endposition 44b ist. Ähnlich wird beim Vergleich der Fahrzeuge 10b und 10b' (während das Fahrzeug dem Übergangsmanöverweg 42 bzw. dem Übergangsmanöverweg 42' folgt) das Fahrzeug 10b' mit einem steileren Winkel in Bezug auf die Mittellinie 22 als das Fahrzeug 10b gedreht.
3 veranschaulicht graphisch ein Beispiel einer Wirkung verschiedener Sanftheitsgrade auf den Übergang zur automatischen Fahrspurzentrierung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Graph 50 repräsentiert eine Darstellung der seitlichen Position in Abhängigkeit von der Zeit für ein Fahrzeug, das einen Übergang zur konservativen Fahrspurzentrierung 40 erfährt. Ähnlich repräsentiert der Graph 51 eine Darstellung der seitlichen Position in Abhängigkeit von der Zeit für ein Fahrzeug, das einen Übergang zur nicht konservativen Fahrspurzentrierung 40' erfährt. Die seitliche Position des Fahrzeugs wird in Metern von einem Referenzpunkt an dem Fahrzeug (z. B. einer Seite des Fahrzeugs, einer Mittellinie des Fahrzeugs oder einer Position einer Kamera oder eines anderen Sensors in dem Fahrzeug) zur Mitte einer Fahrspur, in der ein Fahrzeug fahren soll, gemessen. Die Mittellinie 22 repräsentiert eine gewünschte seitliche Endposition des Fahrzeugs. In dem in den Graphen 50 und 51 dargestellten Fall ist die Mittellinie 22 um 0,25 m gegenüber der gegenwärtigen Mitte der Fahrspur verlagert. Eine solche Verlagerung kann z. B. durch einen Fahrer ausgewählt werden, wenn der Fahrer eine zu enge Annäherung an eine Seite der Fahrspur (z. B. wegen Anwesenheit einer Leitplanke, Vegetation oder anderen Hindernissen oder eines Fahrrad- oder Fußgängerwegs auf dieser Seite der Fahrspur) vermeiden möchte. Alternativ kann ein System zur automatischen Fahrspurzentrierung eine Verlagerung unter vorgegebenen Umständen automatisch auswählen.
Der Ursprung der Zeitachse der Graphen 50 und 51 beginnt in einem Beispiel etwa 0,5 Sekunden vor Initiierung der automatischen Fahrspurzentrierung zur Anfangszeit 46a. Zur Anfangszeit 46a wird die Fahrspurzentrierung initiiert. Zum Beispiel kann ein Fahrer eine Steuerung zum Initiieren der automatischen Fahrspurzentrierung betätigt haben. Alternativ kann ein Navigationssystem des Fahrzeugs festgestellt haben, dass das Fahrzeug von der Mittellinie seitlich weggedriftet ist, und eine Warnung an den Fahrer senden und die automatische Fahrspurzentrierung vorschlagen. Der Fahrer kann dann die Warnung ignorieren, eine Steuerung zum Abbrechen der Warnung betätigen oder kann eine Steuerung zum Initiieren der automatischen Fahrspurzentrierung betätigen. Nur im letzteren Fall wird daraufhin der automatische Fahrspurwechsel initiiert. In anderen Ausführungsformen können andere Arten der Initiierung der Fahrspurzentrierung verwendet werden.
Nach der Anfangszeit 46a nähert sich sowohl im Fall des konservativen Fahrspurübergangs zur Zentrierung 40 als auch im Fall des nicht konservativen Übergangs zur Fahrspurzentrierung 40' die seitliche Position des Fahrzeugs der seitlichen Position der Mittellinie 22 an. Zur Endzeit 46b für den Übergang über den konservativen Fahrspurzentrierungsübergang 40 und zur Endzeit 46b für den Übergang über den nicht konservativen Fahrspurzentrierungsübergang 40' hat die seitliche Position des Fahrzeugs die Mittellinie 22, wie sie durch einen Parameter des Systems zur automatischen Fahrspurzentrierung definiert ist, erreicht und wird das Fahrzeug entlang eines auf die Fahrspur zentrierten Wegs geführt. Ein System zur automatischen Fahrspurzentrierung kann z. B. auf eine Schwellenentfernung Bezug nehmen, um zu bestimmen, wann das Fahrzeug die Mittellinie 22 erreicht hat. Wenn die seitliche Entfernung des Fahrzeugs von der Mittellinie 22 kleiner als die Schwellenentfernung ist, kann das System zur automatischen Fahrspurzentrierung bestimmen, dass das Fahrzeug die Mittellinie 22 erreicht hat.
In dem Beispiel aus 3 beträgt die von dem Fahrzeug gefahrene seitliche Entfernung etwa einen halben Meter. Im Fall der konservativen Fahrspurzentrierung 40 wird diese seitliche Entfernung in etwa 7 Sekunden gefahren. Im Fall der nicht konservativen Fahrspurzentrierung 40' wird die seitliche Entfernung in etwa 4,5 Sekunden gefahren. Diese Differenz zwischen konservativer Fahrspurzentrierung 40 und nicht konservativer Fahrspurzentrierung 40' kann für einen Fahrer des Fahrzeugs wahrnehmbar sein. Es können andere Zeiten verwendet werden.
Unterschiedliche Fahrer können unterschiedliche Fahrstile haben oder können unterschiedliche Persönlichkeitszüge besitzen, die zu unterschiedlichen Präferenzen hinsichtlich des Übergangs zur Fahrspurzentrierung führen. Zum Beispiel können einige Fahrer ein verhältnismäßig schnelles Manöver bevorzugen. Diese Fahrer können z. B. ungeduldig werden, wenn die Zeit zur Bewegung zur vollen Fahrspurzentrierung eine (subjektiv) übermäßige Zeitdauer erfordert, oder können das Gefühl haben, dass kein Manöver stattfindet. Andere Fahrer können andererseits eine sanftere Fahrt bevorzugen und können bevorzugen, dass der Übergang zur automatischen Fahrspurzentrierung langsam ausgeführt wird. Diese Fahrer können z. B. durch verhältnismäßig plötzliche Bewegungen des Fahrzeugs erschrecken oder sich physisch unwohl fühlen.
Ein Sanftheitsgrad für den Übergang zur automatischen Fahrspurzentrierung kann durch einen Fahrer eines Fahrzeugs unter Verwendung einer geeigneten Steuerung ausgeführt werden. Die Steuerung kann z. B. unter Verwendung einer geeigneten Steuerung aus zwei oder mehr Optionen entlang einer Skale ausgewählt werden (wobei z. B. ein Ende der Skale mit ”sanfter” bezeichnet ist und das andere mit ”weniger sanft” bezeichnet ist).
Ein Wert eines (wie im Folgenden beschriebenen) Sanftheitsparameters kann sowohl von der Auswahl des Fahrers als auch von bekannten Eigenschaften des Fahrzeugs, das gefahren wird, abhängen. Zum Beispiel kann ein höheres Fahrzeug (z. B. ein LKW, ein Lieferwagen oder ein Bus) mit einem Bereich von Sanftheitsparametern versehen sein, die einen sanfteren Übergang zur Fahrspurzentrierung ermöglichen, als ihn ein kürzeres Fahrzeug (z. B. ein PKW) ermöglichen würde. Ein Sanftheitsparameter kann ebenfalls durch Handhabungseigenschaften eines Fahrzeugs oder durch einen typischen Fahrer oder Mitfahrer beeinflusst werden. Zum Beispiel kann ein Luxuswagen oder Familienwagen mit einem Bereich von Sanftheitsparametern versehen sein, die eine sanftere Fahrspurzentrierung ermöglichen, als dies bei einem Sportwagen der Fall wäre. Andere Eigenschaften können mit dem Gewicht und mit den Handhabungseigenschaften des Fahrzeugs in Beziehung stehen. Somit kann z. B. die automatische Fahrspurzentrierung in zwei verschiedenen Fahrzeugen, deren Fahrer ähnliche Sanftheitsgrade ausgewählt haben, tatsächlich automatisch mit unterschiedlichen Sanftheitsgraden betrieben werden, wie sie durch den Sanftheitsparameter bestimmt sind. Ein Fahrzeugaufzeichnungssystem kann Fahrgewohnheiten eines Fahrers aufzeichnen und einen Sanftheitsparameter dementsprechend einstellen.
Als ein weiteres Beispiel kann ein System zur automatischen Fahrspurzentrierung von einem oder von mehreren Sensoren oder Empfängern eine Eingabe empfangen, die Witterungsbedingungen angibt. In diesem Fall kann ein Sanftheitsparameter außerdem durch Witterungsbedingungen (z. B. meteorologische Bedingungen, die eine wahrscheinliche Trockenheit oder Nässe einer Fahrbahn oder eine wahrscheinliche Anwesenheit oder Abwesenheit von Eis angeben) beeinflusst werden.
Die Berechnung eines Wegs für den Übergang zur automatischen Fahrspurzentrierung in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann von einem eingegebenen, berechneten oder abgeleiteten Sanftheitsgrad und von einem entsprechenden Sanftheitsparameter in Übereinstimmung mit einem Wegberechnungsverfahren abhängen.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Lenkungsgrenzwert, z. B. ein Grenzwert an den inkrementellen Betrag, um den ein Lenkmechanismus in einer gegebenen Zeitdauer gedreht werden kann, als Sanftheitsparameter dienen. Ein Fahrer kann einen Anfangssanftheitsparameter (z. B. auf einer beliebigen Skale) eingeben, der (z. B. unter Verwendung einer Tabelle oder Formel) in einen von einem Fahrspurzentrierungssystem angenommenen Sanftheitsparameter umgesetzt werden kann. Zum Beispiel kann eine Sanftheit aus mehreren (z. B. vier) wählbaren Sanftheitsgraden ausgewählt werden. Auf der Grundlage der ausgewählten Sanftheit kann ein multiplikativer Lenkungsgrenzwertfaktor zwischen 0 und 1 berechnet werden. Es können andere Werte oder Bereiche verwendet werden.
Ein System zur automatischen Fahrspurzentrierung eines Fahrzeugs kann einen Weg zum Manövrieren des Fahrzeugs zu einer Mittellinie einer Fahrspur berechnen. Auf der Grundlage des berechneten Übergangswegs wird eine Lenkungseinstellung zu verschiedenen Zeitpunkten oder für verschiedene, üblicherweise regelmäßige Zeitdauern, berechnet. Die Lenkungseinstellung kann durch solche Faktoren wie eine gegenwärtige Geschwindigkeit des Fahrzeugs und eine gegenwärtige Krümmung der Fahrspur begrenzt sein oder eine Funktion von diesen sein. Zum Beispiel kann eine höhere Geschwindigkeit zu einer kleineren Lenkungseinstellung führen, während eine größere Krümmung zu einer größeren Lenkungseinstellung führen kann. Die berechnete Lenkungseinstellung wird in Übereinstimmung mit einem Lenkungsgrenzwert, der sich aus der Sanftheitsauswahl ergibt, weiter eingestellt oder durch ihn weiter begrenzt. Zum Beispiel kann eine berechnete Lenkungseinstellung mit einem Lenkungsgrenzfaktor multipliziert werden, der einen Wert zwischen 0 und 1 besitzt (wobei andere Bereiche verwendet werden können). Je niedriger der Wert des Lenkungsgrenzparameters ist, desto kleiner sind die Lenkungseinstellungen, was zu einem sanfteren Übergang zur Fahrspurzentrierung (z. B. zur konservativen Fahrspurzentrierung) führt. Andererseits sind mit einem Wert des Lenkungsgrenzwertparameters näher bei 1 die resultierenden Fahrtrichtungsänderungen schärfer, während die Fahrspurzentrierung weniger sanft ist (z. B. nicht konservative Fahrspurzentrierung).
4A veranschaulicht die Einstellung der Sanftheit des Übergangs zur Fahrspurzentrierung auf der Grundlage eines Lenkungsgrenzwerts in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform führt die Auswahl der Sanftheit durch einen Fahrer zur Bestimmung eines Lenkungsgrenzwerts. Die Sanftheit kann durch andere Verfahren als die Fahrerauswahl bestimmt werden. Die Verringerung des Lenkungsgrenzwerts führt zu kleineren Fahrtrichtungsänderungen, während die Erhöhung des Lenkungsgrenzwerts zu schärferen Fahrtrichtungsänderungen führt.
Der Graph 60 der unverarbeiteten Lenkungseinstellungen zeigt eine Reihe unverarbeiteter Lenkungseinstellungen 61, wie sie für ein Fahrzeug, das eine Reihe von Übergängen zu Fahrspurzentrierungsmanövern erfährt, berechnet werden. Zum Beispiel können die unverarbeiteten Lenkungseinstellungen 61 unter Verwendung einer Sensoreingabe zum Berechnen eines Zentrierungswegs, der eine gegenwärtig erfasste Fahrbewegung des Fahrzeugs mit einer gewünschten Bewegung entlang einer Mittellinie innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer sanft verbindet, (z. B. durch Anpassen einer Polynomialfunktion, die die gegenwärtige und die gewünschte Bedingung sanft verbindet) berechnet werden. Die Lenkungseinstellungen können aus dem berechneten Weg auf der Grundlage einer Winkeldifferenz zwischen der gegenwärtigen Fahrtrichtung und dem berechneten Weg berechnet werden. Ein solches Verfahren zum Berechnen eines Zentrierungswegs und der Lenkungseinstellung ist z. B. von Lee in der veröffentlichten US-Anmeldung 2009/0319113 und in der veröffentlichen US-Anmeldung 2010/0228420, die hier jeweils in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme mit aufgenommen sind, beschrieben worden.
Die unverarbeiteten Lenkungseinstellungen 61 können z. B. als Lenkwinkeleinstellungen für drehbare Räder des Fahrzeugs oder als Lenkdrehmomente, die an die drehbaren Räder angelegt werden, ausgedrückt werden. Die Einstellungen können z. B. durch einen Motor oder durch ein Servoelement (z. B. das in 1 gezeigte Servoelement 18) vorgenommen werden, der bzw. das ein Lenkrad (z. B. das in 1 gezeigte Lenkrad 11) oder ein Lenksystem direkt einstellen kann, um die Lenkung des Fahrzeugs einzustellen.
Die unverarbeiteten Lenkungseinstellungen 61 können zu plötzlich sein, um eine komfortable Fahrt zu ermöglichen. Somit kann ein Lenkungsgrenzwert angewendet werden. In dem in dem Beispiel gezeigten Lenkungsgrenzwertgraphen 62 ist ein Beispiel dreier Lenkungsgrenzwerte gezeigt: des konservativen Lenkungsgrenzwerts 66, des Zwischenlenkungsgrenzwerts 67 und des maximal nicht konservativen Lenkungsgrenzwerts 65.
Die Beispiele des konservativen Lenkungsgrenzwerts 66 und des Zwischenlenkungsgrenzwerts 67 nehmen mit der Zeitdauer zwischen der Fahrspurzentrierungsanfangszeit 64a und der Fahrspurzentrierungsendzeit 64b, zu der das Fahrzeug die Mittellinie erreicht, zu. (Obwohl die konservative Fahrspurzentrierung im Allgemeinen mehr Zeit als die nicht konservative Fahrspurzentrierung erfordert, sind die Zeitskalen zweckmäßigkeitshalber als gleich gezeigt). Eine solche Zunahme braucht nicht verwendet zu werden. Da die berechneten unverarbeiteten Lenkungseinstellungen üblicherweise kleiner werden, während die Annäherung an die Mittellinie erfolgt, besteht weniger Notwendigkeit, die Lenkungseinstellung zu begrenzen, während die Annäherung an die Mittellinie erfolgt. Zum Beispiel kann ein Lenkungsgrenzwert als eine Funktion einer berechneten unverarbeiteten Lenkungseinstellung und in Übereinstimmung mit einem Sanftheitsgrad berechnet werden.
Auf die unverarbeiteten Lenkungseinstellungen 61 können der konservative Lenkungsgrenzwert 66 und der maximal nicht konservative Lenkungsgrenzwert 65 angewendet werden, um konservative geänderte Lenkungseinstellungen 71 bzw. maximal nicht konservative geänderte Lenkungseinstellungen 73 zu liefern. Zum Beispiel kann ein Lenkungsgrenzwert als ein multiplikativer Faktor auf die unverarbeiteten Lenkungseinstellungen 71 angewendet werden, um konservative geänderte Lenkungseinstellungen 71 oder maximal nicht konservative geänderte Lenkungseinstellungen 63 zu liefern. Konservative geänderte Lenkungseinstellungen 71 enthalten kleinere Lenkungseinstellungen als maximal nicht konservative geänderte Lenkungseinstellungen 73. Alternativ oder zusätzlich kann ein Lenkratengrenzwert angewendet werden, der auf einem ausgewählten Sanftheitsgrad beruht, um die Änderungen eines Lenkwinkels zu begrenzen.
4B ist ein Ablaufplan eines Verfahrens zum Einstellen einer Sanftheit des Übergangs zur Fahrspurzentrierung durch Bestimmen eines Lenkungsgrenzwerts in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das automatische Fahrspurzentrierungsverfahren 200 kann durch ein System zur automatischen Fahrspurzentrierung eines Fahrzeugs implementiert werden, das auf einer Fahrbahn mit einer markierten Fahrspur oder auf einer Straße (wobei keine markierte Linie verwendet zu werden braucht) fährt.
Ein System oder eine Fähigkeit zur automatischen Fahrspurzentrierung des Fahrzeugs kann durch einen Fahrer des Fahrzeugs eingerückt werden oder zuvor eingerückt worden sein (Schritt 210). Zum Beispiel kann das System zur automatischen Fahrspurzentrierung durch einen Fahrer eines Fahrzeugs oder durch eine automatische Vorrichtung (z. B. eine automatische Lenkungssteuerung), die dem Fahrzeug zugeordnet ist, eingerückt werden. Das Einrücken des Systems zur automatischen Fahrspurzentrierung kann einer gegenwärtigen Verfügbarkeit unterliegen. Zum Beispiel kann die Verfügbarkeit in Übereinstimmung mit erfassten Verkehrs- oder Straßenbedingungen beschränkt sein.
Wenn das Fahrspurzentrierungssystem eingerückt worden ist, kann es die Lenkung des Fahrzeugs steuern, um das Fahrzeug so zu erhalten oder zu manövrieren, dass veranlasst wird, dass das Fahrzeug entlang einer vorgegebenen Mittellinie, z. B. einer markierten Fahrspur, fährt.
Daraufhin kann auf der Grundlage der Sensoreingabe eine (unverarbeitete) Lenkungseinstellung berechnet werden (Schritt 220). Die Einstellung kann die Einstellung für ein Fahrzeug zum Ausführen eines Manövers zum Übergang zu einem Weg entlang einer Mittellinie, z. B. eines Fahrspurzentrierungsmanövers, sein. Diese Einstellung kann ununterbrochen berechnet werden, wenn das System zur automatischen Fahrspurzentrierung eingerückt ist. Zum Beispiel kann ein Weg (z. B. ein Übergangsweg von einer Nicht-Fahrspur-Zentrierung zu einer Mittellinie) auf der Grundlage einer Funktion (z. B. eine Polynomialfunktion) berechnet werden, die eine erfasste gegenwärtige Fahrtrichtung des Fahrzeugs mit einer erfassten Mittellinie, wie sie durch die Fahrspurmarkierungen bestimmt ist, sanft verbindet. Auf der Grundlage des berechneten Wegs kann eine unverarbeitete Lenkungseinstellung berechnet werden. Zum Beispiel kann eine Lenkungseinstellung auf der Grundlage einer Winkeldifferenz zwischen einer gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs und einer gewünschten Fahrtrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage des berechneten Werts berechnet werden. Daraufhin kann eine Winkellenkungseinstellung als ein Winkel berechnet werden, um den die drehbaren Räder des Fahrzeugs eingeschlagen werden sollten, um eine geeignete Einstellung der Fahrzeugfahrtrichtung zu erzielen. Alternativ kann eine Lenkungseinstellung als ein Drehmoment berechnet werden, das auf die drehbaren Räder des Fahrzeugs angewendet werden muss, um die Winkeleinstellung zu erzielen.
In dem Spezialfall, dass das Fahrzeug bereits entlang einer Mittellinie ohne detektierte Krümmungsänderung fährt, kann die Lenkungseinstellung gleich null sein. Daraufhin fährt das Fahrzeug weiter in seiner gegenwärtigen Richtung.
Ein Lenkungsgrenzwert kann erhalten werden, (z. B. auf der Grundlage der Fahrereingabe) angenommen werden oder ausgewählt werden und auf die berechnete Lenkungseinstellung angewendet werden (Schritt 230).
Ein Lenkungsgrenzwert kann als eine Funktion oder als ein multiplikativer Faktor, die bzw. der durch einen ausgewählten Sanftheitsgrad parametrisiert ist, unter Verwendung einer Tabelle oder eines anderen Verfahrens berechnet werden und kann z. B. von solchen Faktoren wie einem Absolutwert einer berechneten Lenkungseinstellung oder einer Zeitdauer relativ zu einer Zeitdauer, die für das Abschließen eines Übergangs zum Fahrspurzentrierungsmanöver erforderlich ist, abhängen. Der Lenkungsgrenzwert kann vor den Bestimmungen der Wege, z. B. auf der Grundlage einer Fahrereinstellung vor Initiieren der Fahrspurzentrierung, erhalten, angenommen oder ausgewählt werden.
Der Lenkungsgrenzwert kann auf die berechnete Lenkungseinstellung angewendet werden, um eine geänderte Lenkungseinstellung zu liefern. Der Lenkungsgrenzwert kann z. B. als ein multiplikativer Faktor auf die berechnete Lenkungseinstellung angewendet werden. Alternativ kann der Lenkungsgrenzwert eine Funktion der berechneten Lenkungseinstellung sein, die eine geänderte Lenkungseinstellung liefert.
Daraufhin kann das System zur automatischen Fahrspurzentrierung die Lenkung des Fahrzeugs steuern, um die Lenkung in Übereinstimmung mit der geänderten Lenkungseinstellung einzustellen (Schritt 240), und kann die geänderte Lenkungseinstellung auf das Fahrzeug angewendet werden. Zum Beispiel kann ein geeigneter Befehl an ein elektrisches Servolenksystem des Fahrzeugs gesendet werden. Der Befehl kann einen Winkel enthalten, um den ein drehbares Rad des Fahrzeugs zu drehen ist, oder kann ein Drehmoment enthalten, das an das drehbare Rad anzulegen ist. Ein Motor oder Servoelement (z. B. das in 1 gezeigte Servoelement 18) kann ein Lenkrad (z. B. das in 1 gezeigte Lenkrad 11) oder ein Lenksystem direkt zum Einstellen der Lenkung des Fahrzeugs einstellen.
An irgendeinem Punkt kann ein Fahrer des Fahrzeugs oder ein dem System zur automatischen Fahrspurzentrierung zugeordneter Prozessor entscheiden, ob das System zur automatischen Fahrspurzentrierung ausgerückt werden soll (Schritt 250). Im Ergebnis einer Entscheidung zum Ausrücken wird das System zur automatischen Fahrspurzentrierung ausgerückt (Schritt 260). Zum Beispiel kann der Fahrer wünschen, das Fahrzeug manuell zu lenken, oder kann das System zur automatischen Fahrspurzentrierung Bedingungen detektieren, die eine Fahrersteuerung des Fahrzeugs erfordern. Falls das System zur automatischen Fahrspurzentrierung nicht ausgerückt wird, können die Lenkungseinstellungen auf der Grundlage der gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs weiter berechnet, geändert und implementiert werden (Rückkehr zu Schritt 220).
Ausführungsformen der Erfindung können einen Artikel wie etwa ein computer- oder prozessorlesbares nicht temporäres Ablagemedium wie etwa z. B. einen Speicher, eine Festplatte oder einen USB-Flash-Speicher enthalten, der bzw. die Anweisungen, z. B. durch einen Computer ausführbare Anweisungen, codiert, enthält oder speichert, die, wenn sie durch einen Prozessor oder Controller ausgeführt werden, veranlassen, dass der Prozessor oder Controller hier offenbarte Verfahren ausführt.
Ein prozessorlesbares nicht temporäres Ablagemedium kann z. B. irgendeinen Plattentyp einschließlich Disketten, optischer Platten, CD-ROMs, magnetooptischer Platten, Nur-Lese-Speicher (ROMs), Schreib-Lese-Speicher (RAMs), elektrisch programmierbare Nur-Lese-Speicher (EPROMs), elektrisch löschbare und programmierbare Nur-Lese-Speicher (EEPROMs), magnetische oder optische Karten oder irgendeinen anderen Typ eines zum Speichern elektronischer Anweisungen geeigneten Mediums enthalten. Es wird gewürdigt werden, dass eine Vielzahl von Programmiersprachen verwendet werden können, um die wie hier beschriebenen Lehren der Erfindung zu implementieren.
Merkmale verschiedener hier diskutierter Ausführungsformen können mit anderen hier diskutierten Ausführungsformen verwendet werden. Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung ist zu Veranschaulichungs- und Beschreibungszwecken dargestellt worden. Sie soll weder erschöpfend sein noch die Erfindung auf die genaue offenbarte Form beschränken. Der Fachmann auf dem Gebiet wird würdigen, dass im Licht der obigen Lehre viele Änderungen, Veränderungen, Ersetzungen, Abwandlungen und Entsprechungen möglich sind. Somit sollen die beigefügten Ansprüche selbstverständlich alle solche Änderungen und Abwandlungen, die im wahren Erfindungsgedanken liegen, enthalten.

Claims

Verfahren, das umfasst: Berechnen einer Lenkungseinstellung, die erforderlich ist, damit ein Fahrzeug, das auf einer Fahrbahn fährt, einen Übergang zu einem Fahrspurzentrierungsmanöver ausführt; Annehmen eines Lenkungsgrenzwerts in Übereinstimmung mit einem gewünschten Sanftheitsgrad zum Abschließen des Manövers; Anwenden des Lenkungsgrenzwerts auf die Lenkungseinstellung, um eine geänderte Lenkungseinstellung zu erhalten; und Anwenden der geänderten Lenkungseinstellung auf das Fahrzeug.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lenkungseinstellung eine Winkeleinstellung eines drehbaren Lenkrads des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sanftheitsgrad auf der Grundlage einer Eingabe von einem Fahrer erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen der Lenkungseinstellung das Berechnen eines Fahrspurzentrierungswegs für das Manöver auf der Grundlage einer erfassten gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs relativ zu einer erfassten Mittellinie, wie sie durch Fahrspurmarkierungen bestimmt ist, umfasst.
Computerlesbares nicht temporäres Speichermedium, das Anweisungen enthält, die, wenn sie durch einen Prozessor ausgeführt werden, veranlassen, dass der Prozessor das folgende Verfahren ausführt: Berechnen einer Lenkungseinstellung, die erforderlich ist, damit ein Fahrzeug, das auf einer Fahrbahn fährt, einen Übergang zu einem Fahrspurzentrierungsmanöver ausführt; Annehmen eines Lenkungsgrenzwerts in Übereinstimmung mit einem gewünschten Sanftheitsgrad zum Abschließen des Manövers; Anwenden des Lenkungsgrenzwerts auf die Lenkungseinstellung, um eine geänderte Lenkungseinstellung zu erhalten; und Anwenden der geänderten Lenkungseinstellung auf das Fahrzeug.
Computerlesbares nicht temporäres Speichermedium nach Anspruch 5, wobei die Lenkungseinstellung eine Winkeleinstellung eines drehbaren Lenkrads des Fahrzeugs umfasst.
Computerlesbares nicht temporäres Speichermedium nach Anspruch 5, wobei das Berechnen der Lenkungseinstellung das Berechnen eines Fahrspurzentrierungswegs für das Manöver auf der Grundlage einer erfassten gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs relativ zu einer erfassten Mittellinie, wie sie durch Fahrspurmarkierungen bestimmt ist, umfasst.
System, das umfasst: einen Speicher; und einen Prozessor, der konfiguriert ist zum: Berechnen einer Lenkungseinstellung, die erforderlich ist, damit ein Fahrzeug, das auf einer Fahrbahn fährt, ein Fahrspurzentrierungsmanöver ausführt; Annehmen eines Lenkungsgrenzwerts in Übereinstimmung mit einem gewünschten Sanftheitsgrad zum Abschließen des Manövers; Anwenden des Lenkungsgrenzwerts auf die Lenkungseinstellung, um eine geänderte Lenkungseinstellung zu erhalten; und Anwenden der geänderten Lenkungseinstellung auf das Fahrzeug.
System nach Anspruch 8, wobei die Lenkungseinstellung eine Winkeleinstellung eines drehbaren Lenkrads des Fahrzeugs umfasst.
System nach Anspruch 8, das wenigstens einen Sensor zum Erfassen einer gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs und einer Mittellinie, wie sie durch Fahrspurmarkierungen bestimmt ist, umfasst, wobei das Berechnen der Lenkungseinstellung das Berechnen eines Fahrspurzentrierungswegs für das Manöver auf der Grundlage der erfassten gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs relativ zu der erfassten Mittellinie, wie sie durch Fahrspurmarkierungen bestimmt ist, umfasst.