DE102013100206A1

DE102013100206A1 - Kreuzungskollisionsvermeidung mit anpassungsfähigen Fahrzeugabmessungen

Info

Publication number: DE102013100206A1
Application number: DE102013100206A
Authority: DE
Inventors: Alex Maurice Miller; Roger Arnold Trombley
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-07-11
Also published as: GB2498438B; US20130179047A1; GB201701992D0; CN103192826B; GB2498438A; GB201223234D0; GB2544674B; US8706393B2; GB2544674A; CN103192826A

Abstract

Ein Verfahren zum Vermeiden einer Kollision zwischen einem Trägerfahrzeug und einem Zielfahrzeug definiert die Kreuzung ihrer Bewegungsbahnen als die potentielle Kollisionszone. Das Verfahren berechnet die durch das Zielfahrzeug zum Erreichen der Kollisionszone und zu ihrer Räumung zurückzulegende Entfernung und die dazu erforderliche Zeit. Das Verfahren berücksichtigt dann die möglichen Fälle, in denen das Zielfahrzeug einen Anhänger ziehen kann, und verwendet in solchen Fällen für die weiteren Berechnungen für die Länge des Zielfahrzeugs einen angepassten Wert. Ferner wird die Verlangsamung des Trägerfahrzeugs berechnet, die erforderlich ist, um es dem Zielfahrzeug zu ermöglichen, in einem Zustand des „Bremsens zum Vorbeifahrenlassen” sicher vorbeizufahren. Das Verfahren bewertet dann auf der Grundlage dieses Verlangsamungswerts eine Bremsgefahrenzahl und stellt dem Insassen des Trägerfahrzeugs auf der Grundlage des Bremsgefahrenzahlenwerts Warnsignale bereit, um unverzüglich oder nach einer gewissen Zeit die Bremsen zu betätigen.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Verwendung von Kollisionskontroll-/Vermeidungssystemen und -verfahren zur Vermeidung von Kollisionen zwischen zwei Fahrzeugen ist im Fach weit verbreitet. Insbesondere sind Trägerfahrzeuge mit einer Anzahl von Sensoren ausgestattet, die an verschiedenen Orten angeordnet sind, und diese Sensoren ermitteln allgemein das Vorhandensein von Fahrzeugen in der Nähe des Trägerfahrzeugs, und insbesondere derjenigen Fahrzeuge, von denen die Gefahr möglicher Kollisionen ausgehen kann. Viele Kollisionskontroll-/Vermeidungssysteme gründen auf dem Bestimmen der genauen relativen Positionen des Trägerfahrzeugs und des Fahrzeugs, von dem die Kollisionsgefahr ausgeht, und auf dem Voraussagen ihrer Bewegungsbahnen. Die Positionskoordinaten des Trägerfahrzeugs und des Zielfahrzeugs werden allgemein durch Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikations-(V2V = Vehicle-to-Vehicle-Communication) oder radar- oder sichtbasierte Systeme bestimmt, die im Trägerfahrzeug bereitgestellt werden. Dann werden dem Insassen des Trägerfahrzeugs Signale für eine vorausschauende Kollisionswarnung bereitgestellt.
Viele dieser herkömmlichen Systeme verwenden Verfahren, die beim Bestimmen der Wahrscheinlichkeit von Kollisionsgefahren und beim Berechnen der Verlangsamung, die für das Trägerfahrzeug erforderlich ist, um die Kollision zu vermeiden, manchmal die Länge des entsprechenden Zielfahrzeugs nicht berücksichtigen. In manchen Fällen kann zum Beispiel das Fahrzeug, von dem eine Kollisionsgefahr ausgeht, ein anderes Objekt ziehen oder durch ein anderes Fahrzeug gezogen werden. In solchen Fällen können die tatsächlichen Abmessungen des Zielfahrzeugs, die zur Beurteilung der Kollisionsgefahr verwendet werden, ungültig sein. Beim Projizieren der Bewegungsbahnen des Trägerfahrzeugs und des Zielfahrzeugs kommt bei solchen Beurteilungen der Kollisionsgefahren dem Bestimmen, wann das Zielfahrzeug die potentielle Kollisionszone verlassen würde, eine besondere Bedeutung zu und diese Bestimmung ist falsch, wenn nicht die tatsächlichen Abmessungen für das Träger- und Zielfahrzeug verwendet werden.
Folglich besteht ein Bedarf an einem Verfahren zur Beurteilung der Kollisionsgefahr, das mit anpassungsfähigen Fahrzeugabmessungen und insbesondere in Fällen gut funktionieren kann, in denen das Fahrzeug, von dem eine Kollisionsgefahr ausgeht, ein anderes Fahrzeug zieht.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein Verfahren zum Beurteilen einer Kollisionsgefahr zwischen einem Zielfahrzeug und einem Trägerfahrzeug. Das Verfahren ist mit anpassungsfähigen Fahrzeugabmessungen kompatibel und verwendet die tatsächliche Länge des Zielfahrzeugs in Berechnungen bei der Beurteilung der Gefahr und berücksichtigt Fälle, in denen das Zielfahrzeug ein Objekt ziehen kann.
In einem Gesichtspunkt stellt diese Offenbarung ein Verfahren zum Vermeiden einer Kollision zwischen einem Trägerfahrzeug und einem Zielfahrzeug bereit. Das Verfahren weist das Orten von gegenwärtigen Positionen des Trägerfahrzeugs und des Zielfahrzeugs und das Definieren einer potentiellen Kollisionszone durch Vorwärtsprojizieren ihrer gegenwärtigen Bewegungsbahnen und Identifizieren der Kreuzung der Bewegungsbahnen auf. Das Verfahren nimmt einen Wert für die Länge des Zielfahrzeugs entlang seiner Bewegungsrichtung an und bestimmt, ob er richtig ist. Wenn er nicht richtig ist, passt es die angenommene Länge an. Dann wird geprüft, ob das Zielfahrzeug den Weg des Fahrzeug gegenwärtig kreuzt, und die Position des Trägerfahrzeugs zu dem Zeitpunkt wird berechnet, zu dem erwartet wird, dass das Zielfahrzeug die potentielle Kollisionszone erreicht. Das Verfahren berechnet dann auf der Grundlage der angepassten angenommenen Fahrzeuglängen einen Geschwindigkeitsänderungswert, der für das Trägerfahrzeug erforderlich ist, um eine Kollision mit dem Zielfahrzeug zu vermeiden. Das Verfahren stellt dann dem Trägerfahrzeug Signale bereit, um die Geschwindigkeitsänderung des Trägerfahrzeugs durchzuführen.
In einer Ausführungsform berechnet das Verfahren ferner den Verlangsamungswert, der für das Trägerfahrzeug erforderlich ist, um es dem Zielfahrzeug zu ermöglichen, sicher vorbeizufahren und die Kollision zu vermeiden. Dann wird auf der Grundlage dieses Verlangsamungswerts eine Bremsgefahrenzahl berechnet und dem Trägerfahrzeug werden Signale bereitgestellt, die auf dem Wert der Bremsgefahrenzahl gründen.
Zusätzliche Gesichtspunkte, Vorteile, Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Offenbarung gehen aus den Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung der veranschaulichenden Ausführungsformen hervor, die in Verbindung mit den folgenden beigefügten Ansprüchen analysiert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Ablaufdiagramm, das die verschiedenen Schritte zeigt, die bei der Beurteilung der Kollisionsgefahr und beim Vermeiden der Kollision zwischen einem Trägerfahrzeug und einem Zielfahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung beteiligt sind.
2 veranschaulicht den Fall, in dem das Zielfahrzeug und das Trägerfahrzeug sich entlang schräger Bewegungsbahnen bewegen, und die verschiedenen Messungen und Bezugslinien, die durch das Verfahren zur Kollisionsgefahrenbeurteilung der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
3 veranschaulicht den Fall, in dem das Zielfahrzeug und das Trägerfahrzeug zueinander rechtwinklige Bewegungsbahnen aufweisen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende detaillierte Beschreibung erläutert Gesichtspunkte der Offenbarung und die Art und Weise, in der sie ausgeführt werden kann. Die Beschreibung ist jedoch keine Definition oder Beschränkung der Erfindung, da eine solche Definition oder Beschränkung lediglich in den beigefügten Ansprüchen enthalten ist. Obgleich die beste Art der Ausführung der Erfindung offenbart wurde, wird der Fachmann erkennen, dass auch andere Ausführungsformen zur Durchführung oder praktischen Anwendung der Erfindung möglich sind.
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Algorithmus zur Beurteilung der Kollisionsgefahr zum Bremsen zum Vorbeifahrenlassen, der wirksam mit anpassungsfähigen Fahrzeugabmessungen funktioniert. Ähnliche Verfahren können verwendet werden, um einen Gefahrenalgorithmus zum Beschleunigen zum Vorbeifahren zu erweitern. Für ein besseres Verständnis der Offenbarung haben die folgenden Begriffe die angegebenen Bedeutungen/Definitionen:

Längsrichtung:: Bezeichnet eine Richtung, die im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung eines Trägerfahrzeugs ist.
Querrichtung:: Bezeichnet eine Richtung, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsrichtung ist.
Zielfahrzeug:: Irgendein Fahrzeug, von dem die Gefahr einer potentiellen Kollision mit dem Trägerfahrzeug ausgeht. Damit eine Gefahr von ihm ausgehen kann, muss das Zielfahrzeug mindestens eine Komponente seiner Geschwindigkeit entlang der Querrichtung aufweisen. Anderenfalls würde keine Kollision auftreten.
Potentielle Kollisionszone:: Der Bereich, in dem eine Kollision zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug auftreten würde, wenn das Trägerfahrzeug und das Zielfahrzeug sich weiterhin entlang ihrer gegenwärtigen Bewegungsbahnen bewegen.

Ferner wird für die durch das Verfahren der vorliegenden Offenbarung durchgeführten Berechnungen angenommen, dass das Zielfahrzeug und das Trägerfahrzeug sich entweder mit konstanten Geschwindigkeiten oder gleichbleibenden Beschleunigungen bewegen.
1 zeigt die Schritte, die am Verfahren 100 zum Abschätzen einer potentiellen Kollisionsgefahr zwischen einem Trägerfahrzeug 204 und einem Zielfahrzeug 208 und zum Berechnen einer Bremsgefahrenzahl (Break Threat Number (BTN)) beteiligt sind, um es dem Trägerfahrzeug zu ermöglichen, an einem spezifischen Zeitpunkt die Bremsen zu betätigen, um das Zielfahrzeug sicher vorbeifahren zu lassen. 2 zeigt die projizierten Bewegungsbahnen des Trägerfahrzeugs 204 und des Zielfahrzeugs 208, die potentielle Kollisionszone 200 und die verschiedenen relevanten Messungen und Bezugslinien, die zum Ausführen des in 1 offenbarten Verfahrens verwendet werden. Der Einfachheit und Kürze halber wird die potentielle Kollisionszone 200, so wie sie in 2 gezeigt ist, als ”Zone 200” bezeichnet, das Trägerfahrzeug 204 wird als ”Träger 204” bezeichnet und das Zielfahrzeug 208 wird in der Folge als ”Ziel 208” bezeichnet.
Nun wird das Verfahren 100 von 1 in Verbindung mit 2 erklärt, wobei in Schritt 102 die Entfernung berechnet wird, die das Ziel 208 von seiner gegenwärtigen Position aus zurücklegen muss, um die Zone 200 zu erreichen.
Diese wird durch LTR dargestellt. Zuerst wird die potentielle Kollisionszone 200 zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug definiert. Dies erfolgt, indem die gegenwärtigen Positionen des Trägers 204 und des Ziels 208 geortet werden und ihre Bewegungsbahnen entlang ihrer Bewegungsrichtungen nach vorne projiziert werden. Die Kreuzung dieser projizierten Bewegungsbahnen definiert die potentielle Kollisionszone 200 ab, so wie sie in 2 durch die schraffierte Raute angegeben ist. Es wird angenommen, dass das Trägerfahrzeug und das Zielfahrzeug sich entlang ihrer gegenwärtigen Bewegungsrichtungen weiterbewegen, bevor sie in die Zone 200 eindringen. Nun wird die Entfernung LTR wie folgt mathematisch berechnet: Φ = 90 – α y = ½(T_Length cos Φ – T_widthsin Φ) x = (L_latRel + y – (1/2)H_width) tan Φ L_TR = [x² + (L_LatRel + y – 1/2 H_Width)²]^1/2 – T_Length (1)
Für den Fall, in dem das Zielfahrzeug sich rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Trägerfahrzeugs bewegt (d. h. entlang der Querrichtung), ϕ = 0, wie in 3 gezeigt, verkürzt sich die Gleichung (1) auf: L_TR = L_LatRel – ½ (H_width + T_Length) 1(a) wobei:

α: = Relativer Bewegungswinkel des Zielfahrzeugs, gemessen in Bezug zum Weg des Trägerfahrzeugs
Φ: = Relativer Bewegungswinkel des Zielfahrzeugs, gemessen in Bezug zu einer Linie rechtwinklig zum Weg des Trägerfahrzeugs, d. h. in Bezug zur Querrichtung
L_{Long Rel}: = Gegenwärtige relative Längsposition des Vorderabschnitts des Trägerfahrzeugs in Bezug zur proximalen Seite des Zielfahrzeugs
L_LatRel: = Gegenwärtige relative Querposition des Mittelpunkts des Trägerfahrzeugs in Bezug zum Mittelpunkt des Zielfahrzeugs
x: = Zusätzliche Entfernung über L_{Long Rel} hinaus, die der Träger zurücklegen muss, um aufgrund der Neigung der Bewegungsbahn des Zielfahrzeugs zur Bewegungsbahn des Trägerfahrzeugs in die Kollisionszone einzudringen
y: = Hälfte der seitlichen Projektion der Länge des Zielfahrzeugs (T_Length), gemessen auf der Ebene rechtwinklig zum Bewegungsweg des Trägerfahrzeugs, d. h. der Seitenebene
T_Length: = Länge des Zielfahrzeugs entlang seiner Bewegungsrichtung
H_Width: = Breite des Trägerfahrzeugs rechtwinklig zu seiner Bewegungsrichtung
L_TR: = Die Entfernung, die das Ziel zurücklegen muss, um die Kollisionszone zu erreichen

Im Schritt 104 in 1 berechnet das Verfahren 100 die Entfernung, die der Träger 204 zurücklegen muss, um die potentielle Kollisionszone zu erreichen (L_HR). Diese ist gegeben durch: L_HR = L_LongRel + x (2)
Für den Fall, in dem das Ziel 208 sich rechtwinklig zum Weg des Trägers bewegt, ϕ = 0, und L_HR = L_LongRel 2(a)
Der vorhergehend berechnete Wert von 'x' wird in Gleichung (2) verwendet, um L_HR zu berechnen
In Schritt 106 berechnet das Verfahren 100 die Zeit, die erforderlich ist, damit das Ziel 208 die Zone 200 erreicht. Wenn das Ziel 208 sich mit einer konstanten Geschwindigkeit V_Target bewegt, ist diese Zeit durch die Verwendung der Gleichung ersten Grades wie folgt gegeben: Time_TR = –(L_TR/V_Target) 3(a)
Anderenfalls gilt, wenn das Ziel 208 sich mit einer gleichbleibenden Beschleunigung bewegt, unter Verwendung der
2. Bewegungsgleichung:
0,5 A_TargetT² _TR + V_TargetT_TR + L_TR = 0 und daher Time_TR = [–V_Target +/– [V² _Target – 2A_TargetL_TR]^1/2]/A_Target 3(b) wobei

A_Target: = Beschleunigung des Zielfahrzeugs und
V_Target: = Anfangsgeschwindigkeit des Zielfahrzeugs an seiner gegenwärtigen Position und
T_TR: = Zeit, die erforderlich ist, damit das Zielfahrzeug die potentielle Kollisionszone erreicht

In dem Fall, in dem die Gleichung 3(a) oder die Gleichung 3(b), je nachdem, welche anwendbar ist, kein positives Ergebnis liefert, würden sich die Wege des Zielfahrzeugs und des Trägerfahrzeugs nicht kreuzen und es würde keine Kollision auftreten. Dies entspricht dem Fall, in dem das Träger- und das Zielfahrzeug sich entlang paralleler Wege bewegen können oder wenn das Zielfahrzeug sich vom Trägerfahrzeug weg bewegt.
In Schritt 108 bestimmt das Verfahren 100, ob die Länge des Zielfahrzeugs 208 (L_TR), die für weitere Berechnungen zu verwenden ist, stimmt. Diese Prüfung wird vorgenommen, um Fälle zu berücksichtigen, in denen das Ziel 208 zum Beispiel ein anderes Fahrzeug ziehen kann. Diese Prüfung kann auf irgendeine geeignete Weise, einschließlich unter Verwendung eines Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationssystems (Vehicle-to-Vehicle – V2V) erfolgen, in dem das Ziel 208 mit irgendeiner On-Board-Diagnose ausgerüstet ist, um zu bestimmen, ob es etwas zieht. Dies kann ferner auf der Verwendung eines im Fach allgemein bekannten intelligenten Zugsystems gründen, das Signale erzeugen kann, wenn etwas an die Zugkupplung des Zielfahrzeugs gehängt wird. Ferner kann ein sichtbasiertes System mit dem V2V-System zusammenwirken und der Fall des Ziehens kann durch Vergleichen der vom V2V-System und dem sichtbasierten System erhaltenen zwei Schätzungen der Länge des Zielfahrzeugs festgestellt werden. In dem Fall, in dem das Ziel 208 kein Objekt zieht, verwendet das Verfahren 100 die tatsächliche Länge des Ziels 208 (T_Length) für weitere Berechnungen. Anderenfalls verwendet das Verfahren 100 im Fall des Ziehens eine angepasste Länge für das Ziel 208, die durch die folgende Gleichung gegeben ist: T_{Length_Adjusted} = T_Length + T_Towed (4) wo:

T_Towed: = Länge des gezogenen Objekts/Fahrzeugs

In bestimmten Fällen kann anhand der Kenntnis der Abmessungen des schwersten Objekts, für dessen Ziehen das Zielfahrzeug ausgelegt ist, ein Näherungswert von T_Towed verwendet werden.
In Schritt 110 berechnet das Verfahren 100 die Entfernung, die das Ziel 208 von seiner gegenwärtigen Position aus zurücklegen muss, um die Zone 200 zu räumen.
Wie in 2 veranschaulicht, gilt: L_TC = L_TR + T_Length + Q + R (5) wobei: Q = Hwidth/Cos Φ (6) R = T_width Tan Φ (7)
Wenn das Zielfahrzeug sich rechtwinklig zum Weg des Trägerfahrzeugs bewegt, d. h. wenn ϕ = 0, gilt: L_TC = L_LatRel + ½(H_Width + T_Length) 5(a)

L_TC: = Entfernung, die das Ziel 208 zurücklegen muss, um die Zone 200 zu räumen.

In dem Fall, in dem das Ziel 208 ein Objekt 212 zieht, muss die Länge des Objekts 212 (T_Towed) bei der Berechnung von L_TC berücksichtigt werden. Dies erfolgt unter Verwendung des angepassten Werts für die Länge des Ziels aus Gleichung (4). In diesem Fall: L_TC = L_TR + T_{Length_Adjusted} + Q + R 5(b)
Die Werte von L_TR, Q & R würden jedoch gleich bleiben. LTR wurde bereits berechnet und sein Wert kann den Umständen entsprechend von der Gleichung (1) oder der Gleichung 1(a) verwendet werden und entweder in die Gleichung (5), die Gleichung 5(a) oder die Gleichung 5(b) eingesetzt werden, um L_TC zu berechnen.
In Schritt 112 berechnet das Verfahren 100 die Zeit, die für das Ziel 208 von seiner gegenwärtigen Position aus erforderlich ist, um die Zone 200 zu räumen. In dem Fall, in dem das Ziel 208 sich mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt (d. h. keine Beschleunigung vorliegt) wird die Gleichung ersten Grades verwendet, um diese Zeit wie folgt zu erhalten: Time_TC = –[L_TC/V_Target] 8(a)
Anderenfalls, wird, wenn das Ziel 208 sich mit der gleichbleibenden Beschleunigung bewegt, die durch A_target, bezeichnet wird, die zweite Bewegungsgleichung verwendet, um die Zeit wie folgt zu berechnen: 0,5 A_TargetT² _TC + V_TargetT_TC + L_TC = 0; unter Auflösen der quadratischen Gleichung; Time_TC = [–V_Target +/[V² _Target – 2A_TargetL_TC]^1/2]/A_Target 8(b) wobei Time_TC(T_TC) = Zeit, die für das Ziel 208 erforderlich ist, um die Zone 200 zu räumen
In Schritt 114 prüft das Verfahren 100, ob das Ziel 208 dem Träger 204 gegenwärtig den Weg kreuzt. Insbesondere werden die Vorzeichen von L_TR und L_TC durch ihre aus der Gleichung (1) und der Gleichung (5) erhaltenen Werte verglichen und, wenn diese Werte unterschiedliche Vorzeichen aufweisen, bedeutet dies, dass das Ziel 208 die Zone 200 erreicht aber noch nicht geräumt hat. Daraus lässt sich schließen, dass das Ziel 208 dem Trägerfahrzeug gegenwärtig den Weg kreuzt.
Als Nächstes sagt das Verfahren 100 in Schritt 116 die Position des Trägers 204 zu dem Zeitpunkt voraus, an dem erwartet wird, dass das Ziel 208 die Zone 200 erreicht. Dazu wird zuerst die projizierte Länge des Ziels 208 über den Weg des Trägerfahrzeugs berücksichtigt. Wie in 2 gezeigt, ist diese projizierte Länge gegeben durch u + v, wobei: u = T_LengthSin v = T_Width/Cos ϕ
Als Nächstes L_LongRelMod = u + v + H_Length + L_LongRel
Für den Fall, in dem das Ziel 208 sich rechtwinklig zum Weg des Trägers 204 bewegt, d. h. φ = 0, gilt: L_LongRelMod = T_Width + H_Length + L_LongRel wobei:

L_LongRelMod: die relative Position des hinteren Abschnitts des Trägers 204 in Längsrichtung in Bezug zur distalen Seite des Ziels 208 ist, und
L_LongRel: die relative Position des vorderen Abschnitts des Trägers 204 in Längsrichtung in Bezug zur proximalen Seite des Ziels 208 ist.

Dann wird die relative Position des hinteren Abschnitts des Trägers 204 in Längsrichtung in Bezug zur distalen Seite des Ziels 208 für den Zeitpunkt berechnet, an dem vorausgesagt wird, dass das Ziel 208 in die Zone 200 eindringt. Diese wird unter Verwendung der Bewegungsgleichung zweiten Grades wie folgt erhalten: L_{LongRel@TimeTR} = L_LongRelMod + V_LongRelTime_TR + ½ A_LongRelTime² _TR (9)
Wobei V_{long Rel} = Gegenwärtige relative Geschwindigkeit des Trägers 204 entlang der Längsrichtung.
Wenn L_{Long Rel@TimeTR} negativ ist, bedeutet dies, dass der Träger 204 die Zone 200 durchqueren würde, bevor das Ziel 208 dort eintrifft, und keine Kollision auftreten würde. Wenn L_{Long Rel@TimeTR} positiv ist, bedeutet dies, dass der Träger 204 die Bremsen betätigen muss, um eine Verlangsamung zu erreichen, um es dem Ziel 208 zu ermöglichen, sicher vorbeizufahren. Dies wird als ein Zustand des ”Bremsens zum Vorbeifahrenlassen” bezeichnet.
In Schritt 118 berechnet das Verfahren 100 die Verlangsamung, die für den Träger 204 erforderlich ist, um es dem Ziel 208 im Zustand des Bremsens zum Vorbeifahrenlassen zu ermöglichen, sicher vorbeizufahren.
Dies erfolgt, indem zuerst die Position des vorderen Abschnitts des Trägers 204 in Bezug zur proximalen Seite des Ziels 208 für den Zeitpunkt berechnet wird, an dem erwartet wird, dass das Ziel 208 die Zone 200 räumt (d. h. Time_TC).
Unter Verwendung der zweiten Bewegungsgleichung: L_{LongRel@TimeTC} – L_LongRel + V_LongRelTime_TC + ½ A_LongRelTime² _TC9) wobei:

L_{Long Rel@TimeTC}: = Relative Position des vorderen Abschnitts des Trägers 204 in Längsrichtung in Bezug zur proximalen Seite des Ziels 208 an dem Zeitpunkt, an dem erwartet wird, dass das Ziel 208 die Zone 200 räumt, und
V_{long Rel}: = Gegenwärtige relative Geschwindigkeit des Trägers 204 entlang der Längsrichtung.

Time_TC wurde bereits vorher berechnet und sein Wert kann entweder von der vorhergehend erhaltenen Gleichung 8(a) oder Gleichung 8(b) verwendet und in die Gleichung (9) eingesetzt werden, um L_{Long Rel@TimeTC} zu erhalten. Dann ist, unter der Annahme, dass der Träger 204 sofort die Bremsen betätigt, der Betrag der Verlangsamung, der erforderlich ist, um eine Kollision zu vermeiden und dem Ziel 208 das sichere Vorbeifahren zu ermöglichen, durch die Anwendung der zweiten Bewegungsgleichung wie folgt gegeben: A_{LongRequiredcrossingB2P} = 2 L_{LongRel@TimeTC}/[Time² _TC] (10) wobei:

A_{LongRequiredcrossingB2P}: = Verlangsamung des Trägers 204 entlang der Längsrichtung, die erforderlich ist, um dem Ziel 208 im Zustand des Bremsens zum Vorbeifahrenlassen das sichere Vorbeifahren zu ermöglichen.

In Schritt 120 prüft das Verfahren 100, ob der Träger 204 beschleunigen muss, um das Ziel 208 zu treffen. Dies erfolgt durch die Prüfung des Vorzeichens der Beschleunigung A_{LongRequiredcrossingB2P}, die für den Zustand des Bremsens zum Vorbeifahrenlassen erforderlich ist, wie in der vorhergehenden Gleichung (10) erhalten.
Wenn A_{LongRequiredcrossingB2P} > 0, dann muss der Träger 204 zur Kollision in der Längsrichtung beschleunigen und daher wird keine Kollision auftreten.
In Schritt 122 prüft das Verfahren 100, ob der Träger 204 entlang der Längsrichtung eine relative Geschwindigkeitskomponente von Null erreichen wird, bevor erwartet wird, dass das Ziel 208 die Zone 200 räumt. In diesem Fall würde keine Kollision auftreten. Wenn der Träger 204 entlang der Längsrichtung einen gegenwärtigen Verlangsamungswert A_{Long Rel} und eine gegenwärtige relative Längsgeschwindigkeit von V_{Long Rel} aufweist, ist die Zeit, die der Träger 204 benötigt, um mit diesem Beschleunigungswert eine Längsgeschwindigkeit von Null zu erreichen, unter Verwendung der Bewegungsgleichung ersten Grades gegeben durch: T_ToVLongRel=0 = V_LongRel/A_LongRel (11)
Wenn T_ToVLongRel=0 > Time_TC, dann wird die relative Geschwindigkeitskomponente des Trägers 204 in Längsrichtung Null, bevor das Ziel 208 die Zone 200 durchquert, und es würde keine Kollision auftreten.
In Schritt 124 berechnet das Verfahren 100 eine Bremsgefahrenzahl (BTN) für den Zustand des Bremsens zum Vorbeifahrenlassen. Die Bremsgefahrenzahl ist gegeben durch: BTN_BTP = A_{LongRequiredCrossingBTP}/A_HostLongMax (12) wobei:

A_{LongRequiredCrossingBTP}: = Die erforderliche Verlangsamung durch den Träger 204 für den Zustand des Bremsens zum Vorbeifahrenlassen
A_HostLongMax: = Maximale Beschleunigung/Verlangsamung, die das Trägerfahrzeug erreichen kann, und
BTN_BTP: = Für das Bremsen zum Vorbeifahrenlassen erforderliche Bremsgefahrenzahl.

In Schritt 126 wird auf der Grundlage des aus der vorhergehenden Gleichung (12) erhaltenen Werts der Bremsgefahrenzahl eine Eingriffsentscheidung getroffen. Die Eingriffsentscheidung entspricht Warnsignalen, die für den Insassen des Trägerfahrzeugs 204 bereitgestellt werden. Für BTN = 1 bedeutet dies, dass der Träger 204 an seiner gegenwärtigen Position unverzüglich die Bremsen betätigen muss, um es dem Ziel 208 knapp zu ermöglichen, die Zone 200 sicher zu durchqueren. In der Praxis hat der Fahrer eine gewisse Reaktionszeit, wenn er diese Signale empfängt, und die Verzögerung bei der unverzüglichen Betätigung der Bremsen wird bei der Berechnung der Bremsgefahrenzahl berücksichtigt. In einem Gesichtspunkt kann ein gewisser Schwellenwert von BTN_BTP eingestellt werden und wenn der tatsächliche Wert von BTN diesen Schwellenwert erreicht, wird dem Insassen des Trägers 204 ein Warnsignal bereitgestellt, um unverzüglich die Bremsen zu betätigen.
Das offenbarte Verfahren 100 zum Berechnen der Bremsgefahrenzahl und zum Vermeiden von Kollisionen zwischen dem Zielfahrzeug und dem Trägerfahrzeug kann mit Fahrzeugen jeder Art und Abmessungen, einschließlich Automobilen, Lastwagen, Anhängern, usw. verwendet werden. Ferner ist die Berechnung der Bremsgefahrenzahl zum Bereitstellen von Warnsignalen für das Zielfahrzeug für Fälle zwingend notwendig, in denen das Träger- und das Zielfahrzeug Bewegungsbahnen aufweisen, die sich, wenn sie weiter projiziert werden, kreuzen und die konkrete Möglichkeit einer voraussichtlichen Kollision besteht.
Obgleich die vorliegende Erfindung umfassend und mit beträchtlicher Ausführlichkeit beschrieben wurde, um die möglichen Gesichtspunkte und Ausführungsformen abzudecken, wird der Fachmann erkennen, dass auch andere Versionen der Erfindung möglich sein können.

Claims

Verfahren zum Vermeiden einer Kollision zwischen einem Trägerfahrzeug und einem Zielfahrzeug, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Orten von gegenwärtigen Positionen des Trägerfahrzeugs und des Zielfahrzeugs und Definieren einer potentiellen Kollisionszone; Annehmen der Längen des Ziel- und des Trägerfahrzeugs; Bestimmen, ob die angenommenen Fahrzeuglängen falsch sind und, wenn sie falsch sind, Anpassen der angenommenen Längen; Prüfen, ob das Zielfahrzeug gegenwärtig den Wert des Trägerfahrzeugs kreuzt, unter Berücksichtigung der angepassten angenommenen Längen der Fahrzeuge; Voraussagen der Position des Trägerfahrzeugs zum Zeitpunkt, zu dem erwartet wird, dass das Zielfahrzeug die potentielle Kollisionszone erreicht; Berechnen eines Geschwindigkeitsänderungswerts für das Trägerfahrzeug, der für das Trägerfahrzeug erforderlich ist, um eine Kollision mit dem Zielfahrzeug zu vermeiden, auf der Grundlage der angepassten angenommenen Längen; und Bereitstellen von Signalen für das Trägerfahrzeug zum Durchführen der Geschwindigkeitsänderung für das Trägerfahrzeug.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Definieren der potentiellen Kollisionszone das Vorwärtsprojizieren der gegenwärtigen Bewegungsbahnen des Trägerfahrzeugs und des Zielfahrzeugs entlang ihrer jeweiligen Bewegungsrichtungen und das Bestimmen der Kreuzung der projizierten Bewegungsbahnen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Berechnen der zurückzulegenden Entfernung und der Zeit aufweist, die für das Zielfahrzeug von seiner gegenwärtigen Position aus zum Erreichen der potentiellen Kollisionszone erforderlich sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Berechnen der durch das Trägerfahrzeug von seiner gegenwärtigen Position aus zum Erreichen der potentiellen Kollisionszone zurückzulegenden Entfernung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Anpassen der angenommenen Längen durch Hinzufügen der tatsächlichen Länge des Trägerfahrzeugs oder des Zielfahrzeugs zur Länge eines gezogenen Objekts aufweist, wenn das Trägerfahrzeug beziehungsweise das Zielfahrzeug das Objekt zieht.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner das Berechnen der zurückzulegenden Entfernung und der Zeit aufweist, die für das Zielfahrzeug von seiner gegenwärtigen Position aus zum Räumen der potentiellen Kollisionszone erforderlich sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Prüfen, ob das Zielfahrzeug gegenwärtig den Weg des Trägerfahrzeugs kreuzt, ferner das Vergleichen, für das Zielfahrzeug, eines Werts, der der von seiner gegenwärtigen Position aus zum Erreichen der potentiellen Kollisionszone zurückzulegenden Entfernung entspricht, mit einem Wert, der der von seiner gegenwärtigen Position aus zum Räumen der potentiellen Kollisionszone zurückzulegenden Entfernung entspricht, und das Melden des Kreuzens aufweist, wenn die zwei Werte unterschiedliche Vorzeichen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Bestimmen der Position des Trägerfahrzeugs zu der Zeit aufweist, wenn erwartet wird, dass das Zielfahrzeug in die potentielle Kollisionszone eintritt.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner das Bestimmen einer gegenwärtigen Position des vorderen Abschnitts des Trägerfahrzeugs in Bezug zu einer proximalen Seite des Zielfahrzeugs aufweist, wobei die gegenwärtige Position entlang einer Längsrichtung bestimmt wird, die im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung des Trägerfahrzeugs ist.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner das Bestimmen einer gegenwärtigen Position des hinteren Abschnitts des Trägerfahrzeugs in Bezug zu einer distalen Seite des Zielfahrzeugs aufweist, wobei die Position entlang der Längsrichtung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner das Berechnen der Entfernung zwischen dem hinteren Abschnitt des Trägerfahrzeugs und einer distalen Seite des Zielfahrzeugs zu einem Zeitpunkt aufweist, zu dem erwartet wird, dass das Zielfahrzeug die potentielle Kollisionszone erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen des Geschwindigkeitsänderungswerts des Trägerfahrzeugs ferner das Berechnen der Entfernung zwischen einem vorderen Abschnitt des Trägerfahrzeugs und einer proximalen Seite des Zielfahrzeugs zu einem Zeitpunkt aufweist, zu dem erwartet wird, dass das Zielfahrzeug die potentielle Kollisionszone räumt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Berechnen eines Bremsgefahrenzahlenwerts durch Teilen des Geschwindigkeitsänderungswerts des Trägerfahrzeugs durch einen maximalen Verlangsamungswert aufweist, den das Trägerfahrzeug erreichen kann.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Insasse des Trägerfahrzeugs gewarnt wird, unverzüglich die Bremsen zu betätigen, um eine maximale Verlangsamung zu erreichen, wenn der Bremsgefahrenzahlenwert 1 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner das Festlegen eines Schwellenwerts, der dem Bremsgefahrenzahlenwert entspricht, und das Bereitstellen von Warnsignalen für den Insassen des Trägerfahrzeugs aufweist, wenn der berechnete Bremsgefahrenzahlenwert den Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Berechnen eines Bremsgefahrenzahlenwerts unter Verwendung des für das Trägerfahrzeug erforderlichen Geschwindigkeitsänderungswerts, und das Bereitstellen von Signalen für das Trägerfahrzeug auf der Grundlage des Bremsgefahrenzahlenwerts aufweist.