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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Führen eines Fahrzeugs innerhalb eines Fahrstreifens, auf eine entsprechende Vorrichtung sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Offenbarung der Erfindung
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Zur Entlastung eines Fahrers eines Fahrzeugs kann der Fahrer dabei unterstützt werden innerhalb eines Fahrstreifens einer Fahrbahn zu fahren.
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Führen eines Fahrzeugs innerhalb eines Fahrstreifens, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Unter Verwendung einer Vorrichtung zum Führen eines Fahrzeugs, die beispielsweise als ein Spurhalteassistent ausgeführt sein kann, kann eine innerhalb einer Fahrspur verlaufende vorausgeplante Fahrtrajektorie des Fahrzeugs flexibel auf einen Lenkbefehl eines Fahrers des Fahrzeugs angepasst werden, ohne das die Fahrtrajektorie die Fahrspur verlässt.
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Ein Spurhalteassistent kann in unterschiedlichen Ausprägungen ausgeführt werden. Beispielsweise kann ein Spurhalteassistent als Spurverlassenswarnung (Lane Depature Warning; LDW), Spurhalteunterstützung (Lane Keeping Support; LKS) oder automatische Steuerkontrolle (Automatic Steering Control; ASC) ausgeführt werden. Die ursprünglich nur warnenden Systeme (beispielsweise LDW) können aktiv in die Querführung des Fahrzeuges eingreifen, (beispielsweise LKS, ASC) um ein unbeabsichtigtes Verlassen der Fahrspur zu verhindern. Wobei der Eingriff durch die Lenkung der Vorderachse und/oder Hinterachse, als auch durch gezieltes Abbremsen einzelner Räder, realisiert werden kann. Dabei können LKS-Systeme eine weite Spurführung realisieren, die erst kurz vor dem Verlassen der Fahrspur eingreift, wohingegen ASC-Systeme dauerhaft eingreifen können, und somit das Fahrzeug kontinuierlich auf einer Sollposition, z. B. der Spurmitte halten können. Die verwendete Umfelderkennung kann dabei videobasiert sein, wobei die Fusion mit zusätzlichen Sensorinformationen wie z. B. von Radar, Lidar sowie GPS mit digitaler Karte zur Verbesserung der Güte der Umfeldinformationen beitragen kann.
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Der Unterstützungsgrad der Systeme kann ansteigen und die LKS-Systeme können zunehmend in die Richtung von ASC-Systemen weiterentwickelt werden. Um dem Fahrer nicht das Gefühl zu geben, von dem System bevormundet zu werden, ist es vor allem bei ASC-Systemen mit zunehmender Automatisierung wichtig für das System, bei Fahrereingriffen kooperativ mit dem Fahrer zu interagieren und nicht gegen ihn zu arbeiten.
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Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht eine kooperative Interaktion zwischen einem Spurhalteassistenten und dem Fahrer. Bei der Verwendung eines Spurhalteassistenten mit kontinuierlicher Führung (ASC), bei der das Fahrzeug entlang einer vorgegebenen Trajektorie fährt, wird es dem Fahrer ermöglicht, die Position des Fahrzeuges in der Fahrspur durch Lenkeingriffe zu beeinflussen, obwohl diese Aufgabe vollständig vom System übernommen werden kann. Der Fahrer arbeitet bei einem Lenkeingriff nicht gegen das System, stattdessen interagiert das System mit dem Fahrer um dessen Eingriff unter Beibehaltung der Spurführung und eines Feedbacks zu ermöglichen. Der Fahrer bekommt hier die Möglichkeit eigene gezielte Lenkeingriffe durchzuführen, bei denen es nicht erforderlich ist, gegen das System zu arbeiten, vielmehr wird das Systemverhalten an die geänderte Situation angepasst. Vorstellbar sind hierbei verschiedene Strategien, die bis zur Systemdeaktivierung reichen können.
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Ein Verfahren zum Führen eines Fahrzeugs innerhalb eines Fahrstreifens umfasst die folgenden Schritte:
Einlesen einer Solltrajektorie zum Führen des Fahrzeugs, einer Lenkeingabe eines Fahrers des Fahrzeugs und zumindest eines auf den Fahrstreifen bezogenen Parameters;
Korrigieren der Solltrajektorie innerhalb des Fahrstreifens unter Verwendung der Lenkeingabe und des zumindest einen Parameters, um eine korrigierte Trajektorie zu erhalten; und
Bereitstellen eines Lenksignals zum Führen des Fahrzeugs unter Verwendung der korrigierten Trajektorie.
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Der Schritt des Korrigierens der Solltrajektorie innerhalb des Fahrstreifens unter Verwendung der Lenkeingabe und des zumindest einen Parameters kann ferner erfolgen, um ein haptisches Feedback an den Fahrer zu erhalten.
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Unter einem Fahrstreifen kann ein Bereich einer Fahrbahn verstanden werden, der zum Befahren durch ein Fahrzeug vorgesehen ist. Der Fahrstreifen kann als Fahrspur bezeichnet werden. Der Fahrstreifen kann durch Fahrbahnmarkierungen auf zumindest einer Seite gekennzeichnet sein. Unter einer Solltrajektorie kann ein schematischer Pfad verstanden werden, der beispielsweise Stützpunkte auf der Solltrajektorie knicklos verbindet. Die Solltrajektorie kann als Idealspur eines Referenzpunkts, beispielsweise ein Punkt auf der Mittelachse des Fahrzeugs auf dem Fahrstreifen verstanden werden. Eine Lenkeingabe kann ein aktiver Befehl zum Ändern einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs durch einen Fahrer des Fahrzeugs sein. Die Lenkeingabe kann über eine Schnittstelle zwischen dem Fahrzeug und dem Fahrer, beispielsweise über ein Lenkrad empfangen werden. Der zumindest eine Parameter kann eine Bewegung oder Position des Fahrzeugs innerhalb des Fahrstreifens betreffen. Ferner kann der zumindest einen Parameter eine Charakteristik des Fahrstreifens betreffen. Beispielsweise kann der Parameter eine laterale Position des Fahrzeugs relativ zu dem Fahrstreifen repräsentieren. Eine laterale Position des Fahrzeugs kann eine seitliche Ausrichtung des Fahrzeugs relativ zu dem Fahrstreifen sein. Beispielsweise kann die laterale Position ein Verhältnis zwischen einem Abstand des Fahrzeugs zum rechten Rand des Fahrstreifens und einem Abstand des Fahrzeugs zum linken Rand des Fahrstreifens sein. Beim Korrigieren kann die Solltrajektorie seitlich verschoben werden, um die korrigierte Trajektorie zu erhalten. Beim Korrigieren kann die korrigierte Trajektorie unter einem Winkel zu der Solltrajektorie verlaufen und/oder beginnen, der kleiner als ein vorgegebener Winkel ist. Die korrigierte Trajektorie kann ebenso knicklos ermittelt werden, wie die Solltrajektorie. Durch die korrigierte Trajektorie kann sich beispielsweise die durch die Solltrajektorie vorgegebene laterale Position des Fahrzeugs relativ zum Fahrstreifen ändern; d. h., das Fahrzeug kann näher zum rechten Rand oder zum linken Rand des Fahrstreifens geführt werden. Ein Lenksignal kann beispielsweise eine Winkelvorgabe oder Momentenvorgabe für lenkbare Räder des Fahrzeugs sein. Durch das Lenksignal kann das Fahrzeug entlang oder zu der korrigierten Trajektorie geführt werden.
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Unter dem zumindest einen Parameter kann ein Wert, beispielsweise ein Messwert oder ein bezüglich des Fahrstreifens gespeicherter Wert verstanden werden. Der zumindest eine Parameter kann beispielsweise eine laterale Position des Fahrzeugs relativ zu dem Fahrstreifen, eine Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs in dem Fahrstreifen, einen Gierwinkel des Fahrzeugs gegenüber dem Fahrstreifen, eine Gierrate des Fahrzeugs gegenüber dem Fahrstreifen, eine Krümmung des Fahrstreifens und zusätzlich oder alternativ eine Krümmungsänderung des Fahrstreifens repräsentieren.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Führens des Fahrzeugs auf der Solltrajektorie aufweisen, wobei das Fahrzeug ansprechend auf die Lenkeingabe unter Verwendung des Lenksignals auf die korrigierte Trajektorie geführt wird. Wenn keine Lenkeingabe eingelesen wird, dann kann das Fahrzeug vom System auf der Solltrajektorie geführt werden. Wenn die Lenkeingabe eingelesen wird, dann kann die Solltrajektorie entsprechend korrigiert werden. Dadurch kann das Fahrzeug komfortabel auf einer Solltrajektorie geführt werden, bis der Fahrer die Position des Fahrzeugs auf dem Fahrstreifen ändern möchte. In diesem Fall kann die Solltrajektorie zumindest vorübergehend durch die korrigierte Trajektorie ersetzt werden.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Rückführens des Fahrzeugs aufweisen, wobei das Fahrzeug ansprechend auf ein Ende der Lenkeingabe zurück auf die Solltrajektorie geführt wird. Das Zurückführen kann eine graduelle Verschiebung der Trajektorie in Richtung der ursprünglichen Solltrajektorie sein. Die korrigierte Trajektorie kann unter einem vorbestimmten Winkel in die Solltrajektorie einlaufen. Durch das Zurückführen kann das Fahrzeug nach dem Ende der Lenkeingabe erneut auf die optimierte Solltrajektorie zurückkehren. Dadurch kann beispielsweise ein Windschatten eines vorausfahrenden anderen Fahrzeugs ausgenutzt werden.
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Die Lenkeingabe kann unter Verwendung eines Korrekturwerts für die Lenkeingabe korrigiert werden, um eine korrigierte Lenkeingabe zu erhalten. Der Korrekturwert kann unter Verwendung einer Position des Fahrzeugs innerhalb des Fahrstreifens bestimmt werden. Im Schritt des Bereitstellens kann das Lenksignal unter Verwendung der korrigierten Lenkeigabe bereitgestellt werden. Beispielsweise kann der Korrekturwert unter Verwendung der lateralen Position des Fahrzeugs innerhalb des Fahrstreifens, eines Abstandes zur Fahrbahnmarkierung oder eines anderen Maßes gewählt werden. Der Korrekturwert kann eine Winkeldifferenz zwischen der Lenkeingabe und einem zum Führen des Fahrzeugs entlang der korrigierten Trajektorie ermittelten Lenkwinkel darstellen. Der Korrekturwert kann den Lenkwinkel begrenzen. Die korrigierte Lenkeingabe kann kleiner sein, als die Lenkeingabe, d. h. das durch die korrigierte Lenkeingabe eine geringere Richtungsänderung des Fahrzeugs bewirkt werden kann als durch die Lenkeingabe des Fahrers des Fahrzeugs.
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Der Korrekturwert kann unter Verwendung einer Sollkennlinie des Korrekturwerts bezogen auf die Position des Fahrzeugs innerhalb des Fahrstreifens bestimmt werden. Eine Sollkennlinie kann einen grafischen Zusammenhang zweier Größen repräsentieren. Beispielsweise kann der Korrekturwert zum Rand des Fahrstreifens exponentiell ansteigen. Beispielsweise kann die Sollkennlinie parabelförmig verlaufen, wobei der Scheitelpunkt der Parabel in der Mitte des Fahrstreifens und/oder im Bereich der Solltrajektorie angeordnet sein kann. Dadurch kann der Lenkeingabe ein immer größer werdender Widerstand entgegengesetzt werden, je näher das Fahrzeug durch die Lenkeingabe zum Rand des Fahrstreifens gelenkt werden soll.
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Der Korrekturwert kann als Sollwert für einen Trajektorienregler zum Korrigieren der Solltrajektorie verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Korrekturwert als Sollwert für einen Lenkwinkelregler verwendet werden. Der Korrekturwert kann als Stellgröße am Eingang der Regler verwendet werden. Eine Abweichung des Fahrzeugs von der Solltrajektorie oder der korrigierten Trajektorie kann als Rückführung am Regler verwendet werden. Durch eine Abstimmung eines Proportionalverstärkungsfaktors und/oder eines Integralverstärkungsfaktors und/oder eines Differenzialverstärkungsfaktors des Trajektorienreglers oder des Lenkwinkelreglers kann der entsprechende Regler sehr schnell die Abweichung gegen null reduzieren.
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Die Lenkeingabe kann als ein Lenkmoment und zusätzlich oder alternativ als Lenkwinkel eingelesen werden. Dabei kann der Korrekturwert ein Korrekturmoment und zusätzlich oder alternativ einen Korrekturwinkel repräsentieren. Ein Lenkmoment kann eine Kraft am Eingabegerät, beispielsweise dem Lenkrad repräsentieren, ein Lenkwinkel kann beispielsweise einen Einschlag am Eingabegerät repräsentieren. Ein Korrekturmoment kann eine Gegenkraft am Eingabegerät repräsentieren, ein Korrekturwinkel kann beispielsweise eine Winkelbegrenzung repräsentieren. Beispielsweise kann das Lenkrad bei einem größeren Lenkeischlag als der Korrekturwinkel gehemmt werden. Durch die Rückmeldung an den Fahrer kann dem Fahrer haptisch signalisiert werden, dass er im Begriff ist, den Fahrstreifen zu verlassen. Damit kann der Fahrer unterstützt werden, innerhalb des Fahrstreifens zu verbleiben. Die Gegenkraft kann kleiner sein, als eine Bedienkraft des Fahrers. Dadurch kann der Fahrer jederzeit die Kontrolle über das Fahrzeug übernehmen.
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Die Solltrajektorie kann ansprechend auf die Lenkeingabe für einen vorbestimmten Zeitraum korrigiert werden. Anschließend an den vorbestimmten Zeitraum kann die korrigierte Trajektorie auf die ursprüngliche Solltrajektorie zurückgeführt werden. Durch ein Zurückführen nach dem vorbestimmten Zeitraum kann das Fahrzeug erneut in eine Position mit ausgeglichenen Abständen zu den Rändern des Fahrstreifens gebracht werden. Ein vorbestimmter Zeitraum kann beispielsweise zwischen fünf Sekunden und 30 Sekunden lang sein. Beispielsweise, wenn der Fahrer im Kolonnenverkehr einen Überblick über die Verkehrslage vor ihm erhalten will. Ebenso kann der Fahrer auf eine Seite des Fahrstreifens ausweichen, um ein Hindernis zu umfahren.
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Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zum Führen eines Fahrzeugs innerhalb eines Fahrstreifens vor, die ausgebildet ist, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Darstellung eines Fahrzeugs auf einem Fahrstreifen mit einer Vorrichtung zum Führen des Fahrzeugs innerhalb des Fahrstreifens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Führen eines Fahrzeugs innerhalb eines Fahrstreifens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Führen eines Fahrzeugs innerhalb eines Fahrstreifens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Führen eines Fahrzeugs innerhalb eines Fahrstreifens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine Darstellung einer Bewegung eines Fahrzeugs 100 auf einem Fahrstreifen 102. Das Fahrzeug 100 weist eine Vorrichtung 104 zum Führen des Fahrzeugs 100 innerhalb des Fahrstreifens 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf.
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Das Fahrzeug 100 weist ein Steuergerät 106 auf, das dazu ausgebildet ist, das Fahrzeug entlang einer Solltrajektorie 108 zu führen. Der Fahrstreifen 102 ist durch eine rechte Fahrstreifenbegrenzung 110 und eine linke Fahrstreifenbegrenzung 112 begrenzt. Die Solltrajektorie 108 verläuft in der Mitte des Fahrstreifens 102. Das Steuergerät 106 ist dazu ausgebildet, das Fahrzeug 100 auch ohne Lenkeingabe eines Fahrers des Fahrzeugs 100 entlang der Solltrajektorie 108 zu führen. Dazu ist das Steuergerät 106 mit einer Lenkeinrichtung für lenkbare Räder des Fahrzeugs 100 gekoppelt. Wenn der Fahrer aus beliebigen Gründen eine Lenkeingabe zum Ändern einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 100 macht, dann ist die Vorrichtung 104 ausgebildet, um die Solltrajektorie 108, die Lenkeingabe und einen Abstand des Fahrzeugs 100 von einer der Fahrstreifenbegrenzungen 110, 112 oder von beiden Fahrstreifenbegrenzungen 110, 112 zu verwenden, um die Solltrajektorie 108 des Fahrzeugs auf eine korrigierte Trajektorie 114 zu korrigieren. Dazu wird das Fahrzeug 100 durch ein Lenksignal der Vorrichtung 104 auf die korrigierte Trajektorie 114 gelenkt.
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In diesem Ausführungsbeispiel lenkt der Fahrer das Fahrzeug 100 durch die Lenkeingabe nach rechts. Dadurch wird eine korrigierte Trajektorie 114 ermittelt, die in Bezug auf die Solltrajektorie 108 nach rechts rechts, also in Richtung der Lenkeingabe verschoben ist. Die korrigierte Trajektorie 114 wird in Bezug auf die Solltrajektorie 108 solange nach rechts verschoben, bis der Fahrer aufhört, nach rechts zu lenken oder bis zwischen dem Fahrzeug 100 und der rechten Fahrstreifenbegrenzung 110 nur noch ein Mindestabstand besteht. Die korrigierte Trajektorie 114 wird also so bestimmt, dass das Fahrzeug 100 innerhalb der Fahrstreifenbegrenzungen 110, 112 verbleibt. Während der Fahrer lenkt, wird das Lenksignal an die lenkbaren Räder ausgegeben, um das Fahrzeug 100 auf die korrigierte Trajektorie 114 zu lenken.
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Die Vorrichtung 104 ist ausgebildet, um das Fahrzeug 100 für eine vorbestimmte Strecke auf der korrigierten Trajektorie 114 parallel zu der Solltrajektorie 108 zu halten. Wenn dann keine weitere Lenkeingabe erfolgt, ist die Vorrichtung 104 ausgebildet, um das Fahrzeug 100 wieder zurück auf die Solltrajektorie 108 zu führen. Die korrigierte Trajektorie 114 läuft in die Solltrajektorie 108 ein und endet. Anschließend führt das Steuergerät 106 das Fahrzeug weiter auf der ursprünglichen Solltrajektorie 108.
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Während das Fahrzeug 100 entlang der korrigierten Trajektorie 114 näher an die rechte Fahrstreifenbegrenzung 110 gelenkt wird, kann dem Fahrer eine stärker werdende Rückmeldung über das Lenkrad gegeben werden. Damit wird der Fahrer davor gewarnt, den Fahrstreifen 102 zu verlassen. Beispielsweise kann der Fahrer am Lenkrad eine stärker werdende Gegenkraft spüren, die das Fahrzeug 100 wieder in Richtung Spurmitte bewegen will. Der Fahrer kann die Gegenkraft jederzeit bewusst übertreffen, um beispielsweise den Fahrstreifen 102 zu wechseln. In diesem Fall kann eine neue Solltrajektorie zum Führen des Fahrzeugs 100 in dem neuen Fahrstreifen 102 zu führen. Wenn der Fahrstreifenwechsel in der ursprünglichen Solltrajektorie 108 abgebildet ist, dann wird keine Gegenkraft ausgeübt.
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2 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 104 zum Führen eines Fahrzeugs innerhalb eines Fahrstreifens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 104 entspricht einer Vorrichtung, wie sie in 1 beschrieben ist. Die Vorrichtung weist eine Einrichtung 200 zum Einlesen, eine Einrichtung 202 zum Korrigieren und eine Einrichtung 204 zum Bereitstellen auf. Die Einrichtung 200 zum Einlesen weist eine Schnittstelle zum Einlesen von Daten bezüglich einer Solltrajektorie zum Führen des Fahrzeugs, einer Lenkeingabe eines Fahrers des Fahrzeugs und einer laterale Position des Fahrzeugs relativ zum Fahrstreifen auf. Alternativ oder zusätzlich zu der lateralen Position kann die Einrichtung 200 zum Einlesen auch ausgebildet sein, um einen oder mehrere andere geeignete Parameter einzulesen, die anschließend von der Einrichtung 202 zum Korrigieren verwendet werden können. Die Einrichtung 200 ist ausgebildet, um die eingelesenen Daten an die Einrichtung 202 bereitzustellen. Die Einrichtung 202 zum Korrigieren ist dazu ausgebildet, die Solltrajektorie unter Verwendung der Lenkeingabe und der lateralen Position, zu korrigieren, um eine korrigierte Trajektorie zu bestimmen und an die Einrichtung 204 bereitzustellen. Die Einrichtung 204 ist dazu ausgebildet, ein Lenksignal zum Führen des Fahrzeugs unter Verwendung der korrigierten Trajektorie bereitzustellen und an eine Schnittstelle zu einer Lenkeinrichtung des Fahrzeugs bereitzustellen.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Führen eines Fahrzeugs innerhalb eines Fahrstreifens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 300 weist einen Schritt 302 des Einlesens, einen Schritt 304 des Korrigierens und einen Schritt 306 des Bereitstellens auf. Die Schritte 302, 304, 306 des Verfahrens 300 können beispielsweise von geeigneten Einrichtungen einer Vorrichtung zum Führen eines Fahrzeugs innerhalb eines Fahrstreifens ausgeführt werden.
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Im Schritt 302 des Einlesens werden eine Solltrajektorie zum Führen des Fahrzeugs, eine Lenkeingabe eines Fahrers des Fahrzeugs und eine laterale Position des Fahrzeugs relativ zum Fahrstreifen eingelesen. Hier können auch noch weitere oder andere relevante Messgrößen einfließen. Beispielsweise können Werte bezüglich einer Quergeschwindigkeit im Fahrstreifen, eines Gierwinkels gegenüber dem Fahrstreifen, einer Gierrate gegenüber dem Fahrstreifen, einer Krümmung und einer Krümmungsänderung des Fahrstreifens eingelesen werden und im folgenden Schritt 304 des Korrigierens zusammen oder alternativ zu der lateralen Position zur Korrektur der Solltrajektorie eingesetzt werden. Im Schritt 304 des Korrigierens wird die Solltrajektorie unter Verwendung der Lenkeingabe und der lateralen Position korrigiert, um eine korrigierte Trajektorie zu erhalten. Im Schritt 306 des Bereitstellens wird ein Lenksignal zum Führen des Fahrzeugs unter Verwendung der korrigierten Trajektorie bereitgestellt.
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4 zeigt ein Flussdiagramm 400 eines Verfahrens zum Führen eines Fahrzeugs innerhalb eines Fahrstreifens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dargestellt sind Logikblöcke, die einzelne Vorgänge des Verfahrens ausführen. Als Eingangsgrößen für einen übergeordneten Logikblock Supervisor 400 sind in Bezug auf die Lenkeingabe ein Lenkmoment M und in Bezug auf die laterale Position eine seitliche Position y des Fahrzeugs auf dem Fahrstreifen dargestellt. Nicht dargestellt sind Informationen über eine geplante Trajektorie des Fahrzeugs. Der Supervisor 400 weist zwei untergeordnete Logikblöcke auf. Eine Eingriffserkennung 402 empfängt das Lenkmoment M und die Position y. In der Eingriffserkennung 402 wird ein Korrekturwert e bestimmt, indem ein maximal zulässiges Lenkmoment für die Position y mit dem tatsächlichen Lenkmoment M verglichen wird. Der Korrekturwert e wird in einem Controller 404 verwendet, um über Eingangsparameter U_max einen Trajektorienregler 406 sowie einen Lenkwinkelregler 408 zu beeinflussen. Der Trajektorienregler 406 und der Lenkwinkelregler 408 sind Bestandteile einer automatischen Spurführung des Fahrzeugs, die ohne ein aufgebrachtes Lenkmoment M selbstständig der geplanten Trajektorie folgen. In einer Trajektorienplanung 410 werden die Informationen über die geplante Trajektorie durch den Supervisor 400 entsprechend korrigiert, um eine korrigierte Trajektorie zu erhalten.
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Die hier vorgestellte kooperative System-Fahrer-Interaktion für einen Spurhalteassistenten vereint den hohen Entlastungsgrad einer kontinuierlichen Spurführung (ASC) mit der angenehmen Fahrereingriffsbehandlung einer weiten Spurführung (LKS). D. h., bei passivem Fahrer wird eine enge kontinuierliche Spurführung (ASC) realisiert, welche sich bei Fahrereingriffen jedoch wie eine weite Spurführung verhält (LKS). Dies gibt dem Fahrer die Möglichkeit die Fahrzeugposition im Zentrum der Spur zu verändern, zu deren Rändern erhält er jedoch zusehends ein stärkeres Rückstellmoment, um die Grundfunktionalität der weiten Spurhaltung aufrechtzuerhalten. Beendet der Fahrer seinen Eingriff, so wechselt das System wieder in den engen kontinuierlichen Führungsmodus (ASC). Hierdurch wird es dem Fahrer ermöglich bei Bedarf die Fahrzeugpositionierung in der Fahrspur trotz aktivem ASC komfortabel seinem Wünschen entsprechend zu verändern, ohne das System immer wieder zu deaktivieren und wieder aktivieren zu müssen.
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Zur Realisierung der oben beschriebenen Funktion wird eine zusätzliche Reglerebene 400 in das ASC-System eingeführt, welche als Supervisor 400 bezeichnet wird. Der Supervisor 400 erkennt Fahrereingriffe und greift wenn nötig sowohl in die Trajektorienplanung 410, den Trajektorienregler 406 und den Lenkwinkelregler 408 ein um das gewünschte Interaktionsverhalten zu erzielen. Dabei können dem Supervisor 400 beliebige Feedbackkurven vorgegeben werden. Auf diese Art kann dem Fahrer bei einem Eingriff an jeder beliebigen Spurposition y das gewünschte Rezentrierungslenkmoment gegeben werden, z. B. als ein parabelförmiger Anstieg des zentrierenden Lenkmoments bei Annäherung an den Rand der Spur.
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Mit anderen Worten ist in 4 ein Flussdiagramm dargestellt, das im Folgenden erläutert wird. Wird ein Fahrereingriff durch das aufgebrachte Fahrerlenkmoment M erkannt, so wechselt das System in den Supervisor-Modus. Aufgrund der vorhandenen lateralen Spurablage y und beispielsweise einer Verarbeitungsvorschrift wird ein maximal erlaubtes Fahrerlenkmoment M_max bestimmt und mit dem gemessenen Fahrerlenkmoment M verglichen. Der auftretende Fehler e gleich M minus M_max wird einem Regler 404, beliebiger Form (beispielsweise PID, Zustandsregler, Nichtlinear) zugeführt, der daraufhin durch Manipulation der maximal erlaubten Stellgrößen u_max sowohl in den Trajektorienregler 406 als auch in den Lenkwinkelregler 408 eingreift. Parallel wird die Trajektorienplanung 410 angepasst, damit nach Beendigung des Fahrereingriffes das Fahrzeug wieder komfortabel auf die Solltrajektorie geführt wird. Kurz gesagt handelt es sich um eine erweiterte Lenkmomentregelung.
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Der hier vorgestellte Ansatz kann in Spurhalteassistenten, darunter fallen auch Baustellenassistenten und Engstellenassistenten verwendet werden, um die Bevormundung des Fahrers durch das System zu reduzieren und somit die Akzeptanz für hochgradig automatisierte Spurhalteassistenten zu erhöhen.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
