DE102013206815A1

DE102013206815A1 - System und Verfahren für eine Fahrzeugquersteuerung

Info

Publication number: DE102013206815A1
Application number: DE102013206815A
Authority: DE
Inventors: Jin-woo Lee; Bakhtiar Brian Litkouhi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2033-04-17
Also published as: DE102013206815B4; US8818606B2; CN103373351A; US20130274985A1; CN103373351B

Abstract

Es werden ein Verfahren, ein System und ein von einem Computer lesbares Medium bereitgestellt, um ein Fahrzeug autonom in einer Spur zu halten. Das Verfahren umfasst, dass ein Spurmittenführungssystem eingeschaltet wird, das ausgestaltet ist, um das Fahrzeug an einer spezifizierten Spurposition in der Spur zu halten. Ferner wird ein Spurhaltesystem eingeschaltet, wenn es dem Spurmittenführungssystem nicht gelingt, das Fahrzeug in der Spur zu halten, wobei das Spurhaltesystem ausgestaltet ist, um das Fahrzeug zurück in die Spur zu bringen, wenn das Fahrzeug die Spur verlässt oder dabei ist, diese zu verlassen. Und es wird eine Kostenfunktion angewandt, um die Art des Einschaltens des Spurhaltesystems zu ermitteln, um das Fahrzeug in die Spur zurückzubringen.

Description

GEBIET DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Quersteuerung eines Fahrzeugs über ein Spurhaltesystem und ein Spurmittenführungssystem.
HINTERGRUND
Limited Ability Autonomous Driving Systems ermöglichen typischerweise, dass einige Fahrfunktionen durch das Fahrzeug und seine fahrzeugeigenen Computer übernommen werden. Die Systeme können auf eine Vielzahl von Arten über eine Schnittstelle mit menschlichen Fahrern verbunden sein, welche umfassen: Ellbogenschalter, haptische Fahrersitze, Audio-, visuelle und Berührungssensoren, Fußschalter, exogene Anzeigen, Leuchten und/oder Geräusche.
Beispiele für einige Komponenten von Limited Ability Autonomous Driving Systems können ein Fahrzeugquersteuerungssystem umfassen, das selbst ein Spurmittenführungssystem und Spurhaltesysteme umfassen kann, die das Ziel haben, einen breiten Bereich von Unterstützung beim Halten des Fahrzeugs in der Fahrspur unter einer Anzahl von möglichen und variierenden Umständen bereitzustellen.
Während eines autonomen Fahrens sollte ein Fahrer dazu in der Lage sein, die Lenksteuerung jederzeit, wenn er möchte, aufzuheben. Wenn eine Lenkaufhebung des Fahrers detektiert wird, sollte das Spurmittenführungs-/-haltesystem dem Fahrer die Lenksteuerung übergeben.
In einigen Fällen können Spurmittenführungsalgorithmen fälschlicherweise Lenkaufhebungen des Systems detektieren, können sie unabsichtliche Lenkaufhebungen als absichtliche Lenkaufhebungen übersetzen, können sie beim Lenken zu viel Querbewegung bereitstellen, können sie einen ungenauen Pfad für das Fahrzeug ermitteln und/oder können sie das Fahrzeug auf andere Weise unabsichtlich führen, so dass es aus der korrekten Spur abdriftet.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Realisierungsalgorithmus für eine Fahrzeugquersteuerung kann für falsche Interpretationen der Absichten eines Fahrers anfällig sein. Bei einigen Beispielen kann ein Fahrzeugquersteuerungssystem umfassen, dass Spurhalte- und Spurmittenführungssysteme und -algorithmen kombiniert werden, um Spurmittenführungsfehlertoleranzen zu verbessern.
Bei einigen Beispielen kann ein System autonom ein Fahrzeug in einer Spur halten, indem ein Spurmittenführungssystem wie nachstehend beschrieben eingeschaltet wird, welches ausgestaltet ist, um das Fahrzeug in der Spur zu halten, und ein Spurhaltesystem wie nachstehend beschrieben eingeschaltet wird, wobei das Spurhaltesystem ausgestaltet ist, um das Fahrzeug in die Spur zurückzubringen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Der als Erfindung betrachtete Gegenstand ist im abschließenden Teil der Anmeldung speziell dargelegt und eindeutig beansprucht. Die Erfindung kann jedoch sowohl hinsichtlich Organisation als auch Betriebsverfahren zusammen mit Objekten, Merkmalen und Vorteilen hiervon am besten durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung verstanden werden, wenn sie mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in denen:
1 ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugquersteuerungssystem gemäß einem Beispiel ist;
2 ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugquersteuerungssystems mit einem Spurmittenführungssystem und einem Spurhaltesystem gemäß einem Beispiel ist;
3a eine schematische Darstellung eines Beispiels einer markierten Spurumgebung, wie sie von einem Fahrzeugquersteuerungssystem gesehen wird, gemäß einem Beispiel ist;
3b eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen dem Niveau an Drehmoment für eine Lenksteuerung, das durch ein Fahrzeugquersteuerungssystem aufgebracht wird, und dem Ort des Fahrzeugs in Bezug auf die Spur gemäß einem Beispiel ist;
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens für eine Spurmittenführung und ein Spurhalten gemäß einem Beispiel ist; und
5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Anwenden einer Spurmittenführung und eines Spurhaltens gemäß einem Beispiel ist.
Es sei angemerkt, dass zur Vereinfachung und Verdeutlichung der Darstellung Elemente, die in den Figuren gezeigt sind, nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt sind. Beispielsweise können die Abmessungen einiger der Elemente zur Verdeutlichung in Bezug auf andere Elemente übertrieben sein. Ferner können Bezugszeichen in den Figuren wiederholt werden, um entsprechende oder analoge Elemente anzugeben, wenn dies als geeignet betrachtet wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden detaillierten Beschreibung sind zahlreiche spezifische Details ausgeführt, um ein gründliches Verständnis der Erfindung bereitzustellen. Fachleute werden jedoch verstehen, dass die vorliegende Erfindung ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen wurden weithin bekannte Verfahren, Prozeduren und Komponenten nicht ausführlich beschrieben, um die vorliegende Erfindung nicht undurchsichtig zu machen.
Wenn es nicht ausdrücklich anders angegeben ist, beziehen sich, wie es aus den folgenden Erläuterungen deutlich wird, in der Beschreibung Erläuterungen, die Begriffe wie beispielsweise ”verarbeiten”, ”rechnen”, ”speichern”, ”ermitteln”, ”bewerten”, ”berechnen”, ”messen”, ”bereitstellen”, ”transferieren” oder dergleichen verwenden, auf die Aktion und/oder die Prozesse eines Computers oder Rechensystems oder einer ähnlichen elektronischen Recheneinrichtung, der oder das oder die Daten, die als physikalische, wie beispielsweise elektronische, Quantitäten in den Registern und/oder Speichern des Rechensystems dargestellt sind, bearbeitet und/oder in andere Daten transformiert, die auf ähnliche Weise als physikalische Quantitäten in den Speichern, Registern oder anderen derartigen Informationsspeicher-, -übertragungs- oder -anzeigeeinrichtungen des Rechensystems dargestellt sind.
Autonome, semiautonome, automatisierte oder automatische Lenksteuerungsmerkmale (z. B. eine automatisierte Spurmittenführung, eine adaptive Spurmittenführung etc.) können die Position eines Fahrzeugs in Bezug auf die Straße oder in Bezug auf eine Spur auf der Straße, wobei die Spur typischerweise durch Spurmarkierungen demarkiert ist, mit reduzierter Fahrereingabe (z. B. Bewegung eines Lenkrads) aufrecht erhalten oder steuern.
Bei einigen Beispielen können autonome, semiautonome, automatisierte oder automatische Lenksteuerungsmerkmale ein Fahrzeugquersteuerungssystem umfassen. Typischerweise kann das Fahrzeugquersteuerungssystem ein Spurmittenführungssystem, das ausgestaltet ist, um ein Fahrzeug in einer Mitte oder in der Nähe der Mitte einer Spur zu halten, und ein Spurhaltesystem umfassen, wobei das Spurhaltesystem ausgestaltet ist, um das Fahrzeug in der Spur zu halten. Typischerweise kann ein Spurhaltesystem ausgestaltet sein, um das Fahrzeug unabhängig von dem Spurmittenführungssystem in der Spur zu halten, z. B. läuft das Spurhaltesystem parallel zu dem Spurmittenführungssystem und kann es aktiviert werden, wenn es der Spurmittenführung nicht gelingt, das Fahrzeug in der Spur zu halten. Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem ausgestaltet sein, um das Fahrzeug in der Spur zu halten, wenn es dem Spurmittenführungssystem nicht gelingt, das Fahrzeug in der Spur zu halten.
Bei einigen Beispielen muss der Fahrer möglicherweise die vollständige Kontrolle über die Fahrzeuglenksteuerungen wiedererlangen und ein Lenksteuerungssystem deaktivieren oder ausschalten. Der Fahrer kann die Steuerung des Fahrzeugs beispielsweise wiedererlangen, wenn ein anderes Fahrzeug auf die Spur des Fahrers ausschert, ein Hindernis vor dem Fahrzeug liegt, das Fahrzeug in die Nähe einer Leitplanke kommt, der Fahrer die Spur wechselt, oder unter anderen Umständen, unter denen der Fahrer möglicherweise die vollständige Steuerung wiedererlangen muss.
Wenn der Fahrer einem Umstand begegnet, der erfordert, dass der Fahrer die Steuerung der Lenkung wiedererlangt, und bei einigen Beispielen sogar die Steuerung schnell wiedererlangt, muss eine Systemaufhebung möglicherweise schnell und einfach durchgeführt werden, typischerweise durch ein fahrzeugeigenes System.
Bei einigen Beispielen kann das Fahrzeugquersteuerungssystem die Absichten des Fahrers falsch beurteilen und eine Systemaufhebung zulassen, typischerweise durch Ausschalten des Spurmittenführungssystems. Das Fahrzeugquersteuerungssystem kann detektieren, dass der Fahrer das System nicht anderweitig aufhebt und kann das Spurhaltesystem einschalten, um das Fahrzeug wieder zu zentrieren und das Spurhaltesystem wieder einzuschalten.
Das Fahrzeugquersteuerungssystem kann bei einigen Beispielen bei niedrigen Geschwindigkeiten, hohen Geschwindigkeiten, kurvigen Straßen, Straßen mit Quergefälle und/oder bei anderen Fahrszenarien mit hoher Genauigkeit arbeiten.
Typischerweise kann bei niedrigeren Geschwindigkeiten mehr Drehmoment erforderlich sein, um das Fahrzeug zu lenken als bei hohen Geschwindigkeiten; daher kann das minimale Drehmoment, das zum Aufheben des Systems erforderlich ist, bei niedrigen Geschwindigkeiten höher sein als bei hohem Geschwindigkeiten. Bei höheren Geschwindigkeiten kann weniger Drehmoment erforderlich sein, um das Fahrzeug zu lenken als bei niedrigen Geschwindigkeiten; daher kann bei einigen Beispielen das minimale Drehmoment, das erforderlich ist, um ein Lenksystem aufzuheben, bei hohen Geschwindigkeiten niedriger sein, um sicherzustellen, dass der Fahrer die Kontrolle des Fahrzeugs leicht wiedererlangen kann, wenn dies erforderlich ist.
Wenn ein Fahrzeug während eines Fahrens auf einer kurvigen Straße oder einer Straße mit Quergefälle eine Kurve fährt, kann in Abhängigkeit von der Richtung der Kurve ein größeres oder kleineres Lenkdrehmoment erforderlich sein, um das Fahrzeug zu lenken. Gemäß einigen Beispielen können sich ein automatisiertes Fahrzeuglenksteuerungsaufhebungssystem oder andere Systeme an dem Fahrzeug an verschiedene Fahrszenarien oder -bedingungen anpassen. Das Fahrzeugquersteuerungssystem kann sich an Fahrszenarien anpassen, indem erwartete Lenkdrehmoment- und Lenkwinkelwerte auf der Grundlage von gemessenen, berechneten und/oder vorab ermittelten Fahrzeuglenkmesswerten und/oder Außenbedingungen berechnet werden.
Bei einigen Beispielen kann ein Fahrzeug mit einem adaptiven oder automatischen Spurmittenführungsmerkmal oder einer derartigen Anwendung, z. B. einem Spurmittenführungssystem, ausgestattet sein. Typischerweise kann ein Spurmittenführungsmerkmal einen konstanten Spurabstand oder eine konstante Fahrzeugposition relativ zu einer Spur auf der Straße, auf der das Fahrzeug fährt, aufrecht erhalten.
Bei einigen Beispielen kann ein Computersichtsensor, bei einigen Beispielen eine Kamera, ein Light Detection And Ranging-Sensor (LIDAR-Sensor) einer Technologie einer optischen Fernerfassung oder andere Typen von Sensoren, Daten messen, die einem adaptiven Spurmittenführungsmerkmal ermöglichen, den Spurabstand oder relativen Ort des Fahrzeugs in Bezug auf Straßenmerkmale, wie beispielsweise eine Spurmarkierung/Spurmarkierungen, ein Straßenbankett/Straßenbankette, eine Mittelleitplanke/Mittelleitplanken, der Straßenrand und andere Objekte oder Merkmale, zu ermitteln.
Der relative Ort des Fahrzeugs in Bezug auf Straßenmerkmale kann auf der Grundlage von beispielsweise einem oder einer Kombination aus Ortsdaten eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS), einer Kartendatenbank des Fahrzeugs, einer durch eine vorwärts gerichtete Kamera gemessenen relativen Distanz zu Straßenmerkmalen und/oder anderen in der Technik bekannten Informationen ermittelt werden.
Bei einigen Beispielen kann ein Spurmittenführungsmerkmal eines Spurmittenführungssystems die Fahrzeuglenkung auf der Grundlage der ermittelten relativen Position des Fahrzeugs steuern, um den Spurabstand oder die Position eines Fahrzeugs in einer Spur konstant oder relativ konstant zu halten, typischerweise mit einer Auflösung von 5–30 cm, z. B. 10 cm.
Ein Spurmittenführungsmerkmal kann bei einigen Beispielen die Richtung der Fahrzeugfahrt steuern, indem der Lenkwinkel und/oder das Lenkdrehmoment des Fahrzeugs gesteuert werden, indem ein Lenkwinkelsteuerungsbefehl an eine elektrische Servolenkung (EPS), eine aktive Frontlenkung (AFS) oder ein anderes in der Technik bekanntes System ausgegeben wird. Das adaptive Spurmittenführungsmerkmal kann bei einigen Beispielen den Lenkwinkel direkt oder mit oder ohne EPS, AFS oder ein anderes System steuern.
Bei einigen Beispielen kann ein Fahrzeug mit einer automatisierten Spurhalteassistenzanwendung oder einem derartigen Merkmal ausgestattet sein, die oder das typischerweise eine Komponente eines Spurhaltesystems ist, das selbst typischerweise eine Komponente des Fahrzeugquersteuerungssystems ist. Die Spurhalteassistenzanwendung kann bei einigen Beispielen, wenn das Spurmittenführungssystem deaktiviert wurde oder es ihm nicht gelungen ist, das Fahrzeug in der Spur zu halten, die Fahrzeuglenkung, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug in einer vorbestimmten Spur oder auf einem vorbestimmten Pfad einer Straße bleibt, oder eine andere Fahrschnittstelle automatisch steuern.
Ein Spurhaltesystem kann bei einigen Beispielen eine gewisse oder keine Steuerung der Fahrzeuglenkung umfassen, wenn nicht das Fahrzeug beginnt, sich aus einer Spur zu bewegen, an welchem Punkt das Spurhaltesystem die Lenkung automatisch steuern kann, um das Fahrzeug in der Spur zu halten. Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem nicht aktiviert werden, wenn das Spurmittenführungssystem aktiviert ist.
Ein Spurhaltesystem kann arbeiten, indem die relative Position des Fahrzeugs in Bezug auf Straßenmerkmale (z. B. Spurmarkierung(en), Straßenbankett(e), Mittelleitplanke(n) oder andere Straßenmerkmale) ermittelt wird, und die Lenksteuerung anpassen, um das Fahrzeug in einer Spur zu halten. Die relative Position des Fahrzeugs in Bezug auf Straßenmerkmale kann auf der Grundlage von GPS-Ortsdaten des Fahrzeugs, Daten von einer nach vorn gerichteten Kamera, Daten von einer digitalen Karte, Daten von einem oder mehreren Fahrzeugbewegungssensoren und/oder anderen Daten bezüglich des Fahrzeugs, die eine gemessene relative Distanz zu Straßenmerkmalen umfassen, oder anderen Informationen, die in der Technik bekannt sind, ermittelt werden.
Das Spurhaltesystem kann die Fahrzeuglenkung auf der Grundlage einer ermittelten relativen Position des Fahrzeugs steuern, um das Fahrzeug in einer Spur zu halten. Das Spurhaltesystem kann die Richtung der Fahrzeugfahrt steuern, indem der Lenkwinkel und/oder das Lenkdrehmoment des Fahrzeugs gesteuert werden, indem ein Lenkwinkel- und/oder Lenkdrehmomentsteuerungsbefehl an ein anderes System ausgegeben wird. Das Spurhaltesystem kann bei einigen Beispielen den Lenkwinkel direkt oder mit oder ohne EPS, AFS oder andere in der Technik bekannte Systeme steuern.
Gemäß einigen Beispielen kann das Fahrzeugquersteuerungssystem oder ein anderes fahrzeugeigenes System in dem Fahrzeug unter Verwendung eines Sensors/von Sensoren, die zu dem Fahrzeug gehören, Fahrzeuglenkmesswerten oder Fahrzeuglenkzuständen, wie beispielsweise der Lenkwinkel und das Lenkdrehmoment eines Fahrzeugs, und bei einigen Beispielen anderen Messwerten, wie sie in der Technik bekannt sind, messen, schätzen oder bewerten.
Fahrzeuglenkmesswerte oder Fahrzeuglenkzustände können in vorbestimmten Intervallen, bei einigen Beispielen alle 5–100 Millisekunden, z. B. alle 10 Millisekunden, während sich das Fahrzeug bewegt, gemessen, geschätzt oder bewertet werden.
Das Fahrzeugquersteuerungssystem kann andere Systeme umfassen, die den Lenkwinkel, das Lenkdrehmoment, die Beschleunigung, die Querbeschleunigung, die Längsbeschleunigung, die Geschwindigkeit, die Gierrate und/oder eine andere Fahrzeugdynamik oder Lenkmesswerte messen, während eine Lenksteuerungssystem, z. B. das Spurmittenführungssystem, aktiviert ist. Bei einigen Beispielen können diese Messwerte kontinuierlich zusammengetragen werden, während sich das Fahrzeug bewegt.
Gemäß einigen Beispielen kann das Fahrzeugquersteuerungssystem oder eine Komponente hiervon auf der Grundlage der gemessenen Fahrzeuglenkmesswerte (z. B. Lenkdrehmoment, Lenkwinkel) und/oder einer anderen Information (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Fahrtrichtung, Gierrate, andere Fahrereingabe und andere in der Technik bekannte Information) eines Fahrzeugs ermitteln, ob ein Lenksteuerungssystem, z. B. ein Spurmittenführungssystem, aufgehoben, deaktiviert oder ausgeschaltet werden soll.
Gemäß einigen Beispielen kann das Fahrzeugquersteuerungssystem andere Systeme umfassen, die aktiviert werden können, und kann es einen Lenkwinkelbefehl an ein Detektionssystem für ein Aufheben einer automatisierten Lenkung ausgeben. Ein Detektionssystem für ein Aufheben einer automatisierten Lenkung kann beispielsweise auf dem Lenkwinkel und/oder dem Lenkdrehmoment basieren, wobei ein automatisches Fahrzeugsteuerungssystem einen erwarteten Lenkwinkel und/oder ein erwartetes Lenkdrehmoment berechnen kann.
Bei einigen Beispielen kann das Fahrzeugquersteuerungssystem ein automatisiertes Lenksteuerungssystem, typischerweise ein Spurmittenführungssystem, ausschalten. Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen dem gemessenen Lenkdrehmoment und dem erwarteten Lenkdrehmoment größer als ein vorbestimmter Schwellenwertdrehmomentwert ist, kann typischerweise ein automatisiertes Lenksteuerungssystem, z. B. ein Spurmittenführungssystem, ausgeschaltet werden. Bei einigen Beispielen kann, wenn der Absolutwert der Differenz zwischen einem gemessenen Lenkwinkel und dem erwarteten Lenkwinkel größer als ein vorbestimmter Schwellenwertlenkwinkelwert ist, ein automatisiertes Lenksteuerungssystem ausgeschaltet werden.
Bei einigen Beispielen kann ein Spurmittenführungssystem 95 ausgestaltet sein, um, wenn die Aufhebung endet, wieder eingeschaltet zu werden.
Der vorbestimmte Schwellenwertlenkwinkel- und der vorbestimmte Schwellenwertdrehmomentwert können von Fahrzeuggeschwindigkeit(en), Straßenbedingung(en), Straßenkrümmung, Lenksystemdynamik, Fahrzeugtyp und/oder anderen Faktoren abhängen oder auf der Grundlage dieser variieren. Es können andere oder unterschiedliche Fahrzeuglenk- oder Fahrzeugdynamikmesswerte, die in der Technik bekannt sind, in die Entscheidung zum Aufheben einbezogen werden. Die Begriffe Messwert, Parameter, Bedingung, Wert und andere Begriffe können bei einigen Beispielen austauschbar verwendet werden und eine äquivalente oder ähnliche Bedeutung haben.
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugquersteuerungssystem, wobei das System 100 sowohl ein Spurmittenführungssystem 95 als auch ein Spurhaltesystem 105 umfasst. Das Spurhaltesystem 105 ist gemäß einem Beispiel ausgestaltet, um mit dem Spurmittenführungssystem 95 in Interaktion zu stehen.
Der Ort jeder bestimmten Komponente in der Darstellung dient lediglich Erläuterungszwecken und soll nicht den tatsächlichen Ort der Komponente angeben.
Typischerweise kann das Spurmittenführungssystem 95 ausgestaltet sein, um das Fahrzeug innerhalb einer Spur auf der Fahrbahn zu zentrieren und bei einigen Beispielen das Fahrzeug in der Spur zu halten.
Die Spur kann typischerweise auf einen Bereich eines Belags zwischen einem Satz von Spurmarkierungen beschränkt sein, wie es in der Technik bekannt ist. Das Spurmittenführungssystem 95 kann ausgestaltet sein, um eine minimale Fahrereingabe zuzulassen und um das Fahrzeug innerhalb der Spur zu zentrieren, typischerweise mit einer ruckfreien Anwendung der Fahrzeuglenkung.
Typischerweise kann das Spurmittenführungssystem 95 ausgestaltet sein, um durch den Fahrer aktiviert und unter einer Anzahl von Umständen deaktiviert und/oder aufgehoben und/oder ausgeschaltet zu werden. Bei einigen Beispielen kann das Spurmittenführungssystem 95 ausgestaltet sein, um autonom zu sein. Bei einigen Beispielen kann das Spurmittenführungssystem durch eine Fahrereingabe eingeschaltet werden. Bei einigen Beispielen kann das Spurmittenführungssystem ohne Fahrereingabe eingeschaltet werden. Bei einigen Beispielen kann das Spurmittenführungssystem 95 ausgestaltet sein, um ausgeschaltet zu werden, wenn eine Lenkaufhebung detektiert wird. Bei einigen Beispielen kann das Spurmittenführungssystem 95 ausgestaltet sein, um, wenn die Aufhebung endet, wieder eingeschaltet zu werden.
Das Fahrzeug 10 kann auch ein Spurhaltesystem 105 umfassen, wobei das System typischerweise Teil eines Fahrzeugquersteuerungssystems 100 ist und bei einigen Beispielen mit dem Spurmittenführungssystem 95 in Interaktion stehen kann. Das Spurhaltesystem 105 kann typischerweise ausgestaltet sein, um das Fahrzeug davon abzuhalten, aus der Spur zu driften. Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem 105 ausgestaltet sein, um das Fahrzeug auf die Spur zurückzubringen, wenn das Fahrzeug 10 von der Spur abdriftet, abfährt oder diese auf andere Weise verlässt.
Typischerweise kann das Abdriften das Ergebnis einer unabsichtlichen Aktion oder Untätigkeit durch den Fahrer sein. Das Spurhaltesystem 105 ist ausgestaltet, um das Fahrzeug zwingend zurück auf die Spur zu bringen, wenn erkannt wird, dass es aus der Spur driftet. Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem 105 ausgestaltet sein, um das Fahrzeug auf die Spur zurückzubringen, wenn das Spurmittenführungssystem 95 versagt oder auf einen Hinweis, z. B. ein falsches positives Ergebnis, das das Fahrzeug dazu bringt, die Spur zu verlassen, reagiert.
Ein Fahrzeug 10 (z. B. ein Auto, Lastwagen oder ein anderes in der Technik bekanntes Fahrzeug) kann ein Fahrzeugquersteuerungssystem 100 umfassen. Typischerweise umfasst das Fahrzeugquersteuerungssystem 100 das Spurmittenführungssystem 95 und das Spurhaltesystem 105, wie es oben beschrieben ist.
Das Fahrzeugquersteuerungssystem 100 kann in Verbindung mit oder getrennt von einem/einer oder mehreren automatischen Fahrzeugsteuerungssystemen, autonomen Fahranwendungen oder einem automatisierten Fahrzeuglenksystem 90 arbeiten. Das automatisierte Fahrzeuglenksystem 90 kann beispielsweise eine oder mehrere adaptive Spurmittenführungsanwendungen, Spurmittenführungsanwendungen für geringe Geschwindigkeit, Spurhalteassistenzanwendungen oder andere Anwendungen umfassen. Eines oder mehrere der automatisierten Fahrzeuglenksysteme 90 können eine Komponente/Komponenten des Systems 100 sein, oder das automatisierte Fahrzeuglenksystem/die automatisierten Fahrzeuglenksysteme 90 kann/können von dem System 100 getrennt sein.
Das automatisierte Fahrzeuglenksystem 90 kann, wenn es eingeschaltet ist, die Lenkung des Fahrzeugs 10 vollständig oder teilweise steuern und die Lenksteuerungseingabe des Fahrers (z. B. Bedieners des Fahrzeugs) über das Lenkrad 82 und/oder das Lenksystem, das ein System einer elektrischen Servolenkung (EPS) und/oder andere in der Technik bekannte Komponenten umfassen kann, reduzieren.
Es können ein oder mehrere Sensoren an dem Fahrzeug 10 angebracht sein oder zu diesem gehören. Die Sensoren können einen Computersichtsensor (z. B. eine Kamera) 24, einen LIDAR- und/oder Laser Detection and Ranging-(LADAR-)Sensor 20, einen Radarsensor 22, einen Bildgeber oder andere in der Technik bekannte entfernte Erfassungseinrichtungen, die Daten erhalten können, umfassen, wobei die Daten nützlich sind, um dem System 100 zu ermöglichen, den relativen Ort des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenmerkmale zu ermitteln, wobei die Straßenmerkmale beispielsweise eine Spurmarkierung/Spurmarkierungen, ein Straßenbankett/Straßenbankette, eine Mittelleitplanke/Mittelleitplanken, einen Rand der Straße und/oder andere Objekte oder Merkmale umfassen.
Die Kamera 24 kann beispielsweise den Spurabstand, den Fahrtrichtungswinkel, die Spurkrümmung und/oder eine andere Information (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Gierrate, andere in der Technik bekannte Fahrereingabe) messen und die Information dem System 90 liefern. Das automatisierte Fahrzeuglenksteuerungssystem 90 oder andere Systeme können die Position des Fahrzeugs 10 in Bezug auf die Straße auf der Grundlage des durch den Sensor gemessenen relativen Orts des Fahrzeugs in Bezug auf Straßenmerkmale aufrecht erhalten oder steuern.
Bei einigen Beispielen kann das Fahrzeug 10 eine(n) oder mehrere Einrichtungen oder Sensoren umfassen, um die Fahrzeuglenksteuerung, Fahrzeuglenkbedingungen, Fahrzeuglenkparameter, die Fahrzeugdynamik, eine Fahrereingabe oder andere mit dem Fahrzeug in Beziehung stehende Bedingungen oder Messwerte zu messen. Eine Fahrzeugdynamikmesseinrichtung/Fahrzeugdynamikmesseinrichtungen kann/können einen oder mehrere Lenkwinkelsensor(en) 70 (z. B. verbunden mit dem Lenkrad 82 und/oder einer anderen Komponente des Lenksystems) und/oder Lenkdrehmomentsensor(en) 80 (z. B. einen Torsionsstab, einen Torsionssensor, einen Drehmomentmesser, einen Drehmomentwandler oder eine andere in der Technik bekannte Einrichtung) umfassen. Der Lenkdrehmomentsensor/die Lenkdrehmomentsensoren 80 kann/können mit dem Lenkrad 82, einer Lenksäule 84, einer Lenkzahnstange, einer Fahrzeugachse und/oder einer anderen Komponente des Lenksystems, die in der Technik bekannt ist, verbunden oder diesen zugehörig sein. Die Fahrzeugdynamikmesseinrichtung(en) kann/können auch ein(en) oder mehrere Beschleunigungsmesser 72, Geschwindigkeitsmesser 74, Raddrehzahlsensor(en) 76, Inertialnavigationssystem(e) (IMU) 78 oder andere in der Technik bekannte Einrichtungen umfassen.
Bei einigen Beispielen kann die Lenksäule 84 mit einem Zahnstangensystem 86 verbunden sein, das die Drehbewegung des Lenkrads 82 und der Lenksäule 84 in eine lineare Bewegung oder Verschiebung der Fahrzeugreifen oder Räder 88 umwandelt oder transformiert. Ein Lenkwinkelsensor 70 kann an dem Lenkrad 82, der Lenksäule 84, einem EPS-System, einem AFS-System angebracht sein oder auf andere Weise dem automatisierten Lenksteuerungssystem 90 zugehörig sein. Ein Lenkdrehmomentsensor 80 (z. B. ein Lenktorsionsstab, ein Torsionssensor, ein Drehmomentmesser, ein Drehmomentwandler oder eine andere Einrichtung) kann an der Lenksäule 84, dem Lenkrad 82, der Zahnstangenradachse angebracht sein oder auf andere Weise zu dem automatisierten Lenksteuerungssystem 90 gehören. Der Lenkdrehmomentsensor 80 und der Lenkwinkelsensor 70 können bei einigen Beispielen zu dem EPS, dem AFS oder anderen Systemen gehören oder an diesen angebracht sein.
Bei einigen Beispielen kann/können die Fahrzeugdynamikmesseinrichtung(en) Fahrzeugdynamikbedingungen oder eine Fahrereingabe messen, die Lenkwinkel, Lenkdrehmoment, Lenkrichtung, Querbeschleunigung (d. h. Winkel oder Zentripetal), Längsbeschleunigung, Gierrate, Quer- und Längsgeschwindigkeit, Drehzahl, Radrotation und andere Fahrzeugdynamikeigenschaften des Fahrzeugs 10, die in der Technik bekannt sind, umfassen.
Die Fahrzeugdynamik, Fahrzeugbedingungen, Lenkmesswerte, Lenkbedingungen oder Fahrereingabeinformationen, die gemessen werden, können beispielsweise über eine Drahtverbindung (z. B. einen Controller Area Network-Bus (CAN-Bus), Flexray, Ethernet oder über eine andere in der Technik bekannte Drahtverbindung) 40 und/oder eine drahtlose Verbindung an das System 100 übermittelt werden. Die Fahrzeugdynamik, Fahrzeugbedingungen, Lenkmesswerte, Lenkbedingungen oder Fahrereingabeinformationsdaten, die gemessen werden, können durch das System 100 oder ein anderes System verwendet werden, um Lenkwinkel, Lenkdrehmoment, koppelnavigationsbasierte Fahrzeugposition und andere Berechnungen zu berechnen.
Bei einigen Beispielen kann das Fahrzeugquersteuerungssystem 100 eine Recheneinrichtung, die an einem Armaturenbrett 55 des Fahrzeugs, in einem Fahrgastraum 50 oder in einem Kofferraum 60 angebracht ist, sein oder diese umfassen. Bei einigen Beispielen kann sich das Fahrzeugquersteuerungssystem 100 in einem anderen Teil des Fahrzeugs befinden, kann es sich in mehreren Teilen des Fahrzeugs befinden oder kann seine gesamte Funktionalität oder ein Teil dieser entfernt angeordnet sein (z. B. in einem entfernten Server, in einer tragbaren Recheneinrichtung, wie beispielsweise einem Mobiltelefon, oder anderen in der Technik bekannten Einrichtungen).
Während hierin oben verschiedene Sensoren und Eingänge dargestellt sind, kann bei einigen Beispielen nur eine Teilmenge der Informationen von den oben beschriebenen Sensoren oder derer Eingänge verwendet werden.
2 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugquersteuerungssystems, das bei einigen Beispielen gemäß einem Beispiel das Spurmittenführungssystem 95 und das Spurhaltesystem 105 umfasst. Das autonome oder automatisierte Fahrzeugquersteuerungssystem 100 kann eine(n) oder mehrere Prozessor(en) oder Controller 110, einen Speicher 120, einen Langzeitspeicher 130, eine Eingabeeinrichtung oder einen Eingabebereich/Eingabeeinrichtungen oder Eingabebereiche 140 und eine Ausgabeeinrichtung oder einen Ausgabebereich/Ausgabeeinrichtungen oder Ausgabebereiche 150 umfassen. Die Eingabeeinrichtung(en) oder der/die Eingabebereich(e) 140 kann/können beispielsweise einen Touchscreen, eine Tastatur, ein Mikrofon, eine Zeigereinrichtung oder eine andere Einrichtung umfassen. Die Ausgabeeinrichtung(en) oder der/die Ausgabebereich(e) 150 kann/können beispielsweise eine Anzeige, einen Bildschirm, eine Audioeinrichtung, wie beispielsweise einen Lautsprecher oder Kopfhörer oder eine andere Einrichtung umfassen. Die Eingabeeinrichtung(en) oder der/die Eingabebereich(e) 140 und die Ausgabeeinrichtung(en) oder der/die Ausgabebereich(e) 150 können beispielsweise in einer Touchscreen-Anzeige und Eingabe kombiniert sein, die Teil des Systems 100 sein kann.
Das System 100 kann eine oder mehrere Datenbanken 170 umfassen, die beispielsweise eine Information und Daten bezüglich Lenkwinkelschwellenwerten, Lenkdrehmomentschwellenwerten, Lenkinertialinformationen, Lenkdämpfungsinformationen, Lenksteifigkeitsinformationen und anderer Informationen oder Daten umfassen können. Die Datenbanken 170 können alle oder teilweise in dem Speicher 120 und/oder dem Langzeitspeicher 130 oder einer anderen Einrichtung gespeichert sein. Das System 100 kann auch ein System einer globalen Positionsbestimmung (GPS) 180 umfassen.
Der Prozessor oder Controller 110 kann beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), ein Chip oder eine beliebige geeignete Rechen- oder Berechnungseinrichtung sein. Der Prozessor oder Controller 110 kann mehrere Prozessoren umfassen und kann Universalprozessoren und/oder zugeordnete Prozessoren, wie beispielsweise Graphikverarbeitungschips, umfassen. Der Prozessor 110 kann Code oder Anweisungen ausführen, die beispielsweise in dem Speicher 120 oder dem nichtflüchtigen Langzeitspeicher 130 gespeichert sind, um Beispiele der vorliegenden Ausführungsformen auszuführen.
Der Speicher 120 kann beispielsweise einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen dynamischen RAM (DRAM), einen synchronen DRAM (SD-RAM), einen Double Data Rate-Speicherchip (DDR-Speicherchip), einen Flash-Speicher, einen flüchtigen Speicher, einen nichtflüchtigen Speicher, einen Cache-Speicher, einen Puffer, eine Kurzzeitspeichereinheit, eine Langzeitspeichereinheit oder andere geeignete Speichereinheiten oder Speicherungseinheiten darstellen oder diese umfassen. Der Speicher 120 kann mehrere Speichereinheiten darstellen oder umfassen.
Der nichtflüchtige Langzeitspeicher 130 kann beispielsweise eine Festplatte, eine Diskette, ein Compact Disk-Laufwerk (CD-Laufwerk), ein CD-Recordable-Laufwerk (CD-R-Laufwerk), eine Einrichtung eines universellen seriellen Busses (USB) oder eine andere geeignete entfernbare und/oder feste Speichereinheit darstellen oder diese umfassen und kann mehrere oder eine Kombination solcher Einheiten umfassen.
3a ist eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Umgebung einer demarkierten Spur, wie sie von dem Fahrzeugquersteuerungssystem 100 und bei einigen Beispielen den umfassten Systemen: dem Spurmittenführungssystem 95 und dem Spurhaltesystem 105, gesehen wird. Eine Spurverletzungszone, z. B. Spurhaltesteuerungszone (LKCZ) 210, kann als Bereich in der Nähe eines Satzes von Spurmarkierungen 260 an der Spur 200 mit Breite W definiert sein. Typischerweise können Größe und Breite der LKCZ 210 in Abhängigkeit von dem gewünschten seitlichen Abstand variieren. Typischerweise ist der gewünschte Abstand nicht Null. Typischerweise liegt die LKCZ 210 außerhalb einer Spur 200, kann jedoch innerhalb einer zweiten Spur, eines Bordsteins, eines Banketts oder einer anderen Komponente einer Fahrbahn liegen.
Bei einigen Beispielen, wenn das Fahrzeug 10 in einer Spurmittenführungszone (LCZ) 220 fährt, d. h. einem Bereich der Spur 200, in dem das Spurmittenführungssystem das Fahrzeug 10 zu halten beabsichtigt, kann ein Spurmittenführungssystem 95 die Querbewegung des Fahrzeugs 10 überwachen, steuern und/oder aufrecht erhalten. Typischerweise ist diese Zone als die inneren 65–95% der Spur, z. B. 72% der Spur, definiert, was typischerweise als der Bereich einer Fahrbahn zwischen einem Satz von Spurmarkierungen definiert ist. Bei einigen Beispielen, wenn die Spur 3,5 Meter oder 12 Fuß breit ist, kann die Spurmittenführungszone 2,5 Meter breit sein.
Typischerweise wird das Spurhaltesystem 105, während das Spurmittenführungssystem 95 durch das Fahrzeug 10 eingesetzt wird, in einem Standby-Modus gehalten. Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem 105 in dem Standby-Modus bleiben, bis ein Sensor in dem Lenkrad und/oder der Lenksäule oder andere Fahrzeugsensoren wie oben beschrieben ermittelt oder ermitteln, dass der Fahrer die aktive Steuerung des Fahrzeugs wiedererlangen möchte.
Bei einigen Beispielen, wenn das Fahrzeug 10 abdriftet, ausschert oder sich auf andere Weise aus der LCZ 220 in eine transiente Spurhaltesteuerungszone (LKTZ) 230 bewegt oder diese verlässt, kann das Spurhaltesystem 105 aktiviert werden. Bei einigen Beispielen kann das Spurmittenführungssystem in Fällen, in denen das Spurhaltesystem 105 aktiviert wird, deaktiviert werden. Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem in der LKTZ 230 noch nicht aktiviert werden und kann das Spurmittenführungssystem 95 oder ein beliebiges anderes in der Technik bekanntes System aktiviert sein.
Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem 105 in der LKTZ 230 teilweise aktiviert werden, z. B. kann das Spurhaltesystem 105 den Lenkdrehmomentbefehlen des Spurmittenführungssystems 95 einen zusätzlichen Lenkdrehmomentbefehl hinzufügen. Dieses zusätzliche Lenkdrehmoment kann relativ klein sein, z. B. nicht so groß, wie wenn die Spurhaltung vollständig eingeschaltet ist, wenn sich das Fahrzeug in die LKCZ 210 begibt.
Bei einigen Beispielen kann die LKTZ 230 in Abhängigkeit von Eigenschaften des Fahrzeugs, der Umgebung und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs empirisch und/oder in Echtzeit definiert werden. Bei einigen Beispielen kann die LKTZ 230 als der Bereich der Fahrbahn, den das Auto in einer gegebenen Zeitdauer durchquert, bevor es die Spur verlässt, mit gegebenen bestimmten Eigenschaften des Fahrzeugs, die Fahrzeuggröße, Gewicht und Geschwindigkeit umfassen, Umgebungsfaktoren, wie beispielsweise die Art der Fahrbahn und Wetterbedingungen, und anderen Bedingungen, wie beispielsweise Breite der Spur und Breite der Spurmarkierungen und anderen in der Technik bekannten Faktoren definiert sein.
Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem 105 aktiviert werden, wenn Lenksteuerungen durch den Fahrer aufgehoben wurden, jedoch andere Anzeichen hinsichtlich Absichten, sich aus der Spur zu bewegen, z. B. eine Signalisierung oder andere in der Technik bekannte Anzeichen, nicht ersichtlich sind.
Bei einigen Beispielen kann die LKCZ 210 an den oder in der Nähe der Spurmarkierungen 260 liegen. Bei einigen Beispielen kann die LKCZ 210 der Bereich sein, der als 10 cm links und 10 cm rechts der Spurmarkierungen 260 definiert ist.
Die Spurverletzungszone (LVZ) 250 kann als Bereich außerhalb der Spurmarkierungen 260 definiert sein und den durch die LKCZ 210 definierten Bereich ausschließen.
Das Spurhaltesystem 105 kann ausgestaltet sein, um, wenn sich das Fahrzeug 10 in der LKTZ 230 befindet, die Trajektorie des Fahrzeugs 10 vorherzusagen, um zu ermitteln, ob sich das Fahrzeug 10 innerhalb einer vorab spezifizierten Zeitdauer in eine LKCZ 210 begibt, wobei die vorab spezifizierte Zeitdauer zwischen 0,1 und 1 Sekunde, z. B. 0,5 Sekunden, liegt.
3b ist eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen dem Niveau an Drehmoment für die Lenksteuerung, das durch das Fahrzeugquersteuerungssystem 100 aufgebracht wird, und dem Ort des Fahrzeugs 10 in Bezug auf eine Spur und/oder Spurmarkierungen auf einer Fahrbahn, wobei die bestimmten Orte oben in Bezug auf 3a beschrieben sind.
Die Fahrzeugposition wird an der X-Achse der Darstellung gemessen, und der Drehmomentbefehl, der das Niveau an Steuerung darstellt, das das automatisierte Fahrzeuglenksteuerungssystem 90 ausdrückt, umfasst Einheiten von Newtonmetern (Nm) und wird an der Y-Achse gemessen.
Typischerweise stellt der Schnittpunkt der X- und Y-Achse ein maximale zulässiges Lenkdrehmoment für das Spurmittenführungssystem 95 dar, z. B. ein mögliches maximales Lenkdrehmoment, das für eine Spurmittenführung zugelassen ist, typischerweise zwischen 1,0 Nm und 2,5 Nm, z. B. 1,5 Nm. Typischerweise kann es durch die Spurmittenführungsleistungsspezifikationen und/oder die Fahrzeugspezifikationen vorbestimmt sein.
Typischerweise kann das maximale zulässige Lenkdrehmoment zur Verwendung bei dem Spurhaltesystem 105, z. B. das maximale Niveau an Drehmoment des Fahrzeugquersteuerungssystems 100, das sowohl eine Spurhaltung als auch ein Spurmittenführungssystem 95 umfassen kann, typischerweise beispielsweise 3 Nm betragen. Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem 105 andere maximale zulässige Lenkdrehmomentniveaus anwenden.
Typischerweise kann das durch das Fahrzeugquersteuerungssystem 100 aufgebrachte Niveau an Drehmoment zwischen 0 Nm und 1,5 Nm liegen, wenn sich das Fahrzeug 10 innerhalb der LCZ 220 befindet.
Wenn die Position des Fahrzeugs 10 entlang der Breite W der X-Achse aus der LCZ 220 und in die LKTZ 230 abdriftet, kann ein Drehmoment auf die Lenksäule des Fahrzeugs 10 aufgebracht werden, wobei der Fahrer das aufgebrachte Drehmoment typischerweise als allmähliche Bewegung und nicht als ruckartige oder Ruckbewegung durch die Aufbringung von Drehmoment spürt.
Wenn sich das Fahrzeug 10 in die LKCZ 210 begibt, wird der Lenksäule ein maximaler Umfang eines vorbestimmten zulässigen Umfangs an Drehmoment geliefert, um das Fahrzeug zu lenken. Typischerweise liegt dieser Umfang an Drehmoment zwischen 2 Nm und 5 Nm, z. B. 3 Nm.
Bei einigen Beispielen ist der Umfang an aufgebrachtem Drehmoment von 3 Nm ein relativer Wert in Bezug auf den Umfang an Drehmoment, das der Fahrer spürt, und kann er den Umfang an Drehmoment über einem oder oberhalb eines Basisliniendrehmomentumfangs darstellen, der durch die Komponente des Spurmittenführungssystems 95 des Fahrzeugquersteuerungssystems 100 bereitgestellt wird.
Wenn sich das Fahrzeug 10 in der LKTZ 230 befindet, kann das Fahrzeugquersteuerungssystem 100 ermitteln, welches Niveau an Drehmoment der Lenkung des Fahrzeugs 10 bereitgestellt werden soll, wobei das Niveau an Drehmoment durch die Kurve in der Figur dargestellt ist und typischerweise zwischen 1,5 Nm und 3,0 Nm liegt.
Typischerweise wird, wenn sich das Fahrzeug in die LKTZ 230 begibt, eine Kostenfunktion, für die ein Beispiel nachstehend beschrieben ist, angewandt, um den Lenkwinkel, und bei einigen Beispielen das Lenkdrehmoment, das auf die Lenksäule oder eine andere Komponente des Fahrzeugs 10 aufgebracht werden kann, zu ermitteln.
Typischerweise kann die Kostenfunktion, um die Art des Zurückbringens des Fahrzeugs in die Spur zu ermitteln, durch das Spurhaltesystem 105 angewandt werden. Typischerweise kann sich die Art des Zurückbringens des Fahrzeugs in die Spur 200 durch einen Winkel eines Wiedereintritts des Fahrzeugs auf die Spur 200 auszeichnen, wobei der Winkel über die Lenkung des Fahrzeugs gesteuert werden kann. Bei einigen Beispielen kann sich die Art des Zurückbringens des Fahrzeugs in die Spur 200 durch den Umfang an Drehmoment auszeichnen, der bei dem Lenken des Fahrzeugs zurück in die Spur 200 aufgebracht wird. Bei einigen Beispielen kann sich die Art des Zurückbringens des Fahrzeugs in die Spur 200 durch die Geschwindigkeit auszeichnen, mit der das Fahrzeug in die Spur 200 zurückgebracht wird. Bei einigen Beispielen kann sich die Art des Zurückbringens des Fahrzeugs 10 in die Spur 200 durch die Anzahl an schrittweisen Funktionen auszeichnen, die das Fahrzeug 10 ausführt, wenn es in die Spur 200 zurückgebracht wird. Bei einigen Beispielen kann sich die Art des Zurückbringens des Fahrzeugs 10 in die Spur 200 durch eines oder mehrere der oben erwähnten Beispiele auszeichnen.
Bei einigen Beispielen kann das Auflösen der Kostenfunktion zu einem steilen Winkel des Zurückbringens in die Spur führen. Bei einigen Beispielen kann das Auflösen der Kostenfunktion zu der Ermittlung, dass ein allmählicher Winkel verwendet werden kann, um das Fahrzeug in die Spur zurückzubringen, führen. Bei einigen Beispielen kann das Auflösen der Kostenfunktion dazu führen, dass ein größerer Umfang an Drehmoment aufgebracht wird, um das Fahrzeug in die Spur zurückzulenken. Bei einigen Beispielen kann das Auflösen der Kostenfunktion dazu führen, dass das System ermittelt, dass ein geringerer Umfang an Drehmoment erforderlich ist, um das Fahrzeug in die Spur zurückzubringen.
Bei einigen Beispielen kann das Auflösen der Kostenfunktion dazu führen, dass das System ermittelt, dass mehr als ein Schritt erforderlich sein kann, um das Fahrzeug in die Spur zurückzubringen. Bei einigen Beispielen können die mehr als einen Schritt umfassenden Schritte umfassen, dass das Fahrzeug zuerst unter einem bestimmten Winkel lenkt, und einen zweiten Schritt umfassen, bei dem das Fahrzeug unter einem anderen Winkel lenkt, wobei die Kombination der Schritte das Fahrzeug in die Spur zurückbringen kann.
Die Kostenfunktion kann die Gierrate, die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs, die Distanz zu Spurmarkierungen 260, den Lenkwinkel und die Zeit berücksichtigen. Typischerweise kann eine Kostenfunktion wie in der Technik bekannt angewandt werden, wobei:
Wobei:
y_err der Fehler des seitlichen Abstands ist, z. B. (y_desired – y_predicted)
ϕ_err der Fahrtrichtungswinkelfehler ist, z. B. (ϕ_desired – ϕ_predicted); und
Q(t) und R(t) empirisch abgeleitete Gewichtungsfaktoren sind.
Bei einigen Beispielen kann eine Kostenfunktion angewandt werden, wobei:
Wobei:
y der vorhergesagte seitliche Fahrzeugabstand zu der Spurmitte ist;
ϕ der Ausrichtungswinkel der Spur ist;
v_x die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit ist;
v_y die Fahrzeugquergeschwindigkeit ist;
r die Fahrzeuggierrate ist;
δ der Lenkwinkel ist;
ρ die Straßenkrümmung ist;
C_f und C_r die Seitenführungssteifigkeit darstellen;
m die Fahrzeugmasse ist; und
I die Trägheit des Fahrzeugs ist; wie in der Technik bekannt.
Das Auflösen und/oder das Anwenden der Kostenfunktion liefert typischerweise den Lenkwinkel, der notwendig ist, um das Fahrzeug 10 wieder zu zentrieren. Der Lenkwinkel kann über in der Technik bekannte Gleichungen in das notwendige Drehmoment umgewandelt werden.
Bei einigen Beispielen kann der Lenkwinkel zu groß sein, um durch das Spurhaltesystem 105 innerhalb vorgeschriebener Parameter des Fahrzeugquersteuerungssystems 100 realisiert zu werden. Wenn der Lenkwinkel zu groß ist, kann die Lenkrate typischerweise durch eine empirisch abgeleitete Änderungsrate langsamer geändert werden.
Bei einigen Beispielen kann, wenn das Fahrzeug 10 die LKCZ 210 erreicht, der Lenksäule ein maximaler Umfang an Drehmoment geliefert werden, um das Fahrzeug 10 wieder zu zentrieren. Bei einigen Beispielen kann der maximale Umfang an Drehmoment nicht geliefert werden, bis das Fahrzeug 10 beginnt, die Spurmarkierungen 260 zu überqueren oder bei einigen Beispielen diese überquert. Bei einigen Beispielen kann, wenn das Fahrzeug 10 die LKCZ 210 erreicht, der Lenksäule ein Maximum an Drehmoment geliefert werden, um das Fahrzeug 10 wieder zu zentrieren.
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens für eine automatisierte Quersteuerung gemäß einem Beispiel.
Die Operationen des Flussdiagramms können durch das automatisierte Fahrzeuglenksteuerungssystem und/oder das Fahrzeugquersteuerungssystem 100 oder durch andere Systeme, die dem Fahrzeug 10 zugehörig sind oder von diesem getrennt sind, ausgeführt werden.
Wie in Kasten 402 gezeigt kann ein System ausgestaltet sein, um gestartet zu werden. Bei einigen Beispielen kann das System durch ein zweites System gestartet werden, wie es in der Technik bekannt ist. Bei einigen Beispielen kann das System durch den Fahrer des Fahrzeugs 10 gestartet werden. Bei einigen Beispielen kann das System standardmäßig angeschaltet werden, wenn das Fahrzeug 10 gestartet wird. Bei einigen Beispielen kann das System standardmäßig bei gegebenen Straßenbedingungen, einer gegebenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 oder unter anderen Bedingungen, die in der Technik bekannt sind, angeschaltet werden.
Bei einigen Beispielen kann das System initiiert werden, wenn eine Aktion (z. B. ein Drücken eines Knopfs, eine Aktivierung eines Schalters oder andere in der Technik bekannte Aktivierungen) durch einen Fahrer durchgeführt werden, um das System einzuschalten.
Wie in Kasten 404 gezeigt kann das System oder der Prozess aktiviert werden, wenn das Spurmittenführungssystem 95 auch eingeschaltet ist. Typischerweise wird das System nicht aktiviert, wenn nicht auch das Spurmittenführungssystem 95 eingeschaltet ist. Bei einigen Beispielen kann das Spurmittenführungssystem 95 in dem Fahrzeugquersteuerungssystem 100 umfasst sein.
Wenn das Spurmittenführungssystem 95 eingeschaltet ist, kann das System dann die Richtung und/oder Fahrtrichtung der Fahrzeugfahrt wie in der Technik bekannt automatisch steuern.
Wenn das Spurmittenführungssystem 95 aktiviert ist, kann das System dann gewünschte Variablen einschließlich des gewünschten seitlichen Abstands wie oben beschrieben sowie jegliche Spurverletzungszonen wie oben beschrieben auswählen und speichern. Die beiden Variablen sind in den Kasten 406 bzw. 408 gezeigt. Bei einigen Anwendungen können auch andere Variablen wie in der Technik bekannt durch das System ausgewählt und gespeichert werden.
Dann kann das System den Grad an Vertrauen, den das System in Bezug auf jegliche Spurerfassungsfähigkeiten hat, ermitteln, wobei die Spurerfassungsfähigkeiten entweder eine Komponente des Systems oder eine Komponente eines anderen Systems in dem Fahrzeug 10 wie in der Technik bekannt umfassen, wie es durch Raute 410 gezeigt ist. In Fällen, in denen das System nicht das erforderliche Vertrauen besitzt, kann das System zu einer Standby-Stufe oder zu Kasten 402 zurückkehren.
Bei einigen Beispielen, bei denen das System ermittelt, dass es das erforderliche Vertrauen hinsichtlich Spurerfassung besitzt, fährt das System dann mit dem nächsten Schritt fort.
Wie in Kasten 412 gezeigt kann das System letzte Lenkbefehle hochladen, die über eine vergangene Zeitperiode, z. B. über die letzte Anzahl an Sekunden, z. B. 0–60 Sekunden, beispielsweise 30 Sekunden, aufgezeichnet wurden.
Typischerweise werden diese Daten verwendet, um Kostenfunktionen wie oben beschrieben zu berechnen.
Bei einigen Beispielen können das erwartete Lenkdrehmoment τ_expected und der erwartete Lenkwinkel δ_expected durch das System 100 berechnet, ermittelt oder formuliert werden. Bei einigen Beispielen können das erwartete Lenkdrehmoment τ_expected und der erwartete Lenkwinkel δ_expected unter Verwendung eines einfachen Modells zweiter Ordnung, der Lösung einer Differentialgleichung, einer Nachschlagetabelle, einer Lineartransformation oder eines anderen mathematischen Modells oder Ansatzes berechnet werden. Das erwartete Lenkdrehmoment τ_expected und der erwartete Lenkwinkel δ_expected können in regelmäßigen Intervallen, bei einigen Beispielen z. B. alle 5–30 Millisekunden, berechnet werden oder können durch das System 100 kontinuierlich berechnet werden, während das automatisierte Lenksteuerungssystem 90 eingeschaltet ist.
Typischerweise halten das System 100 oder andere Systeme in dem Fahrzeug 10 das Fahrzeug mit geringer oder ohne Fahrerbeteiligung in einer Spur. Fälle, in denen ein System das Fahrzeug 10 nicht in der Spur 200 hält, können das Ergebnis eines Ausfalls eines Reifens oder eines fahrzeugeigenen Systems sein. Wenn ein System oder ein Reifen ausfällt, kann das Fahrzeug 10 typischerweise beginnen, in der Spur 200 abzudriften. In Fällen, in denen das Fahrzeug 10 beginnt abzudriften, kann das System 100 eine asymmetrische Anwendung von Lenkdrehmoment, entweder durch den Fahrer oder durch ein fahrzeugeigenes System in dem Fahrzeug 10, ermitteln. Bei einigen Beispielen kann ein Lenkaktor fälschlicherweise zu viel Querbewegung ausüben, wodurch das Fahrzeug in Richtung einer Spur außerhalb der Spur 200 gedrückt wird. Bei einigen Beispielen kann ein fahrzeugeigenes System fälschlicherweise eine Lenkaufhebung detektieren und dem Fahrzeug 10 erlauben, sich aus der Spur 200 zu bewegen, ohne dass dies die Absicht des Fahrers ist. Bei einigen Anwendungen kann ein fahrzeugeigenes System einen Pfad für das Fahrzeug 10 inkorrekt ermitteln, wodurch das Fahrzeug 10 aus der Spur 200 geführt wird.
Bei einigen Beispielen kann ein asymmetrisches Drehmoment ermittelt werden, indem die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkdrehmoment τ_expected und den durch die oben beschriebenen fahrzeugeigenen Sensoren ermittelten empirischen Werten und die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkwinkel δ_expected und den durch die fahrzeugeigenen Sensoren ermittelten empirischen Werten, wobei die Sensoren oben beschrieben sind, bewertet werden.
Wie in Kasten 414 gezeigt kann das Fahrzeug 10 den Spurabstand, der durch Sensoren wie oben beschrieben ermittelt wird, bewerten. Bei einigen Beispielen kann das Fahrzeug 10 mehrere Fahrzeuglenkbedingungen unter Verwendung mehrerer Sensoren, die dem Fahrzeug 10 zugehörig sind, bewerten. Bei einigen Beispielen kann das System 100 gemessene Daten eines seitlichen Abstands von den Spurmarkierungen 260 einlesen.
Wie in Kasten 416 gezeigt kann das Fahrzeug 10 auf der Grundlage einer Spurerfassung und anderer Kriterien, die hierin oben beschrieben sind, bewerten, ob sich das Fahrzeug 10 in einer Spurverletzungszone, die die LKTZ 23 und die LKZ 240 umfasst, befindet.
Wenn ermittelt wird, dass sich das Fahrzeug 10 in einer Spurverletzungszone, die die LKTZ 230 und/oder die LKZ 240 umfasst, befindet, kann das Fahrzeug 10 ermitteln, ob der Fahrer beabsichtigt, sich aus der aktuellen Spur 200 zu bewegen. Bei einigen Beispielen kann die Ermittlung durch ein fahrzeugeigenes System durchgeführt werden, das prüft, ob ein Blinker aktiviert wurde. Bei einigen Beispielen kann das Fahrzeug 10 ermitteln, ob ein Auto-Spurwechselanforderungssystem aktiviert ist. Es können auch andere Anzeichen, dass der Fahrer beabsichtigt, die aktuelle Spur zu verlassen, wie es in der Technik bekannt ist, durch das Fahrzeug 10 eingesetzt werden, wie es in Kasten 418 gezeigt ist.
Typischerweise kann, wenn das Fahrzeug 10 ermittelt, dass der Fahrer beabsichtigt, sich aus der Spur 200 zu bewegen, das Fahrzeugspurmittenführungssystem 95 ausgeschaltet werden (z. B. durch das System 100) und kann die Lenksteuerung vollständig oder teilweise an das Spurhaltesystem 105 abgetreten werden, wie es in Kasten 420 gezeigt ist.
Dem Fahrer kann durch das System 100 vor oder nach dem Ausschalten und/oder Deaktivieren des Spurmittenführungssystems 95 ein Alarm, ein Anzeichen, eine Warnmeldung oder ein Signal geliefert werden, wobei ein Alarm beispielsweise ein akustischer Alarm, eine Leuchte, ein Signal, eine Benachrichtigung oder eine andere Form von Alarm sein kann.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens eines Fahrzeugquersteuerungssystems gemäß einem Beispiel.
Bei einigen Beispielen stellen die Systeme 95 und 105 ein Verfahren bereit, um ein Fahrzeug autonom in einer Spur zu halten. Typischerweise umfasst das Verfahren das Einschalten eines Spurmittenführungssystems 95. Das Spurmittenführungssystem 95 kann ausgestaltet sein, um das Fahrzeug in der Spur zu halten, wie es in Kasten 500 gezeigt ist. Bei einigen Beispielen kann das Fahrzeug ein Spurhaltesystem 105 einschalten, wenn es dem Spurmittenführungssystem 95 nicht gelingt, das Fahrzeug in der Spur zu halten, wie es in Kasten 510 gezeigt ist. Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem 105 typischerweise ausgestaltet sein, um das Fahrzeug in die Spur zurückzubringen.
Typischerweise wird, wenn das Spurhaltesystem 105 eingeschaltet wird, das Spurmittenführungssystem 95 ausgeschaltet oder begibt es sich in einen Standby-Modus. Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem 105 eingeschaltet werden, wenn das Spurmittenführungssystem 95 irrtümlich ermittelt, dass der Fahrer des Fahrzeugs 10 beabsichtigt, die Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs 10 wieder zu erlangen. Bei einigen Beispielen kann das Spurmittenführungssystem 95 irrtümlich ermitteln, dass der Fahrer des Fahrzeugs 10 beabsichtigt, die Steuerung des Fahrzeugs wieder zu erlangen, wenn der Fahrer das Lenkrad mit hinreichender oder ausreichender Kraft dreht, um anzudeuten, dass der Fahrer die Richtung des Fahrzeugs ändern möchte. Bei einigen Beispielen können andere Hinweise, wie sie in der Technik bekannt sind, angeben, dass der Fahrer des Fahrzeugs 10 beabsichtigt, das Spurmittenführungssystem 95 auszuschalten und/oder die Steuerung des Fahrzeugs 10 wieder zu erlangen.
Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem 105 ermitteln, dass die Hinweise, die durch das Spurmittenführungssystem 95 verwendet werden, falsche positive Ergebnisse waren. Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem 105 ermitteln, dass die Hinweise, auf die sich das Spurmittenführungssystem 95 verlässt, falsche positive Ergebnisse waren, wenn der Fahrer mit dem Signalisierungssystem des Fahrzeugs nicht seine Absicht, sich aus der aktuellen Spur zu bewegen, signalisiert Bei einigen Beispielen können andere Anzeichen wie in der Technik bekannt eingesetzt werden, um zu ermitteln, dass die Hinweise falsche positive Ergebnisse waren.
Typischerweise kann das Spurhaltesystem 105, wenn es detektiert, dass sich das Spurmittenführungssystem 95 auf einen falschen positiven Hinweis verlassen hat, eine Kostenfunktion anwenden, um zu ermitteln, wie das Fahrzeug 10 in die Spur 200 zurückgebracht werden kann, d. h. die Art des Einschaltens des Spurhaltesystems 105. Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem 105 unter Anwendung der Kostenfunktion das Fahrzeug 10 allmählich mit einem geringeren Umfang an Drehmoment, der auf die Lenksäule aufgebracht wird, in die Spur 200 zurückbringen.
Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem 105 in Abhängigkeit von dem Ort des Fahrzeugs 10 in der Spur 200 einen größeren oder kleineren Umfang an Drehmoment aufbringen. Bei einigen Beispielen, wenn das Fahrzeug 10 die Spurmarkierungen 260 noch nicht überquert hat, kann ein geringerer Umfang an Drehmoment bereitgestellt werden und kann die Art des bereitgestellten Drehmoments allmählicher sein und eine weniger ruckartige Bewegung umfassen. Bei einigen Beispielen, wenn das Fahrzeug 10 die Spurmarkierungen 260 überquert hat, oder bei einigen Beispielen die Spurmarkierungen 260 der Spur 200 teilweise überquert hat oder dabei ist, diese zu überqueren, kann das Spurhaltesystem 105 einen größeren Umfang an Drehmoment, bei einigen Beispielen bis zu 3 Nm an Drehmoment, auf die Lenksäule aufbringen, um das Fahrzeug 10 in die Spur 200 zurückzubringen. Bei einigen Beispielen kann die Aufbringung von Drehmoment durch das Spurhaltesystem 105, wenn das Fahrzeug 10 die Spur 200 verlässt, eine ruckartige Bewegung sein, wobei die Bewegung typischerweise wahrnehmbar, jedoch kontrolliert ist.
Bei einigen Beispielen kann eine Kostenfunktion den Umfang an Drehmoment ermitteln, der durch das Spurhaltesystem 105 bereitzustellen ist, um das Fahrzeug 10 in die Spur zurückzubringen. Bei einigen Beispielen kann eine Kostenfunktion angewandt werden, um zu ermitteln, unter welchem Winkel das Fahrzeug 10 in die Spur 200 zurückgebracht werden kann. Bei einigen Beispielen kann das Spurhaltesystem 105 ermitteln, dass das Spurhaltesystem 105, anstatt einen großen Lenkwinkel anzuwenden, um das Fahrzeug 10 zurückzubringen, zwei oder mehr kleinere Lenkwinkel in zwei oder mehr Schritten anwenden kann, um das Fahrzeug 10 in die Spur 200 zurückzubringen, wie es in Kasten 520 gezeigt ist. Typischerweise kann das Fahrzeug 10 in die Spur 200 zurückgebracht werden, nachdem das Spurhaltesystem 105 den Lenkwinkel und/oder das Drehmoment angewandt hat, wie sie durch Anwenden der Kostenfunktion ermittelt wurden, wie es in Kasten 530 gezeigt ist.
Beispiele der vorliegenden Erfindung können Vorrichtungen zum Durchführen der hierin beschriebenen Operationen umfassen. Solche Vorrichtungen können speziell für die gewünschten Zwecke konstruiert sein oder können Computer oder Prozessoren umfassen, die selektiv durch ein in den Computern gespeichertes Computerprogramm aktiviert oder rekonfiguriert werden. Solche Computerprogramme können in einem von einem Computer lesbaren oder von einem Prozessor lesbaren nichtflüchtigen Speichermedium, einem beliebigen Typ von Platte, der Disketten, optische Platten, CD-ROMs, magnetooptische Platten umfasst, Nur-Lese-Speichern (ROMs), Direktzugriffsspeichern (RAMs), elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speichern (EPROMs), elektrisch löschbaren und programmierbaren Nur-Lese-Speichern (EEPROMs), magnetischen oder optischen Karten oder einem beliebigen anderen Typ von Medien, der zum Speichern von elektronischen Anweisungen geeignet ist, gespeichert sein. Es sei angemerkt, dass eine Vielzahl von Programmiersprachen verwendet werden kann, um die Lehren der hierin beschriebenen Erfindung zu realisieren. Beispiele der Erfindung können ein Produkt, wie beispielsweise ein von einem nichtflüchtigen Computer oder Prozessor lesbares nichtflüchtiges Speichermedium, wie beispielsweise einen Speicher, ein Diskettenlaufwerk oder einen USB-Flash-Speicher umfassen, das Anweisungen, z. B. von einem Computer ausführbare Anweisungen, codiert, umfasst oder speichert, die, wenn sie durch einen Prozessor oder Controller ausgeführt werden, bewirken, dass der Prozessor oder Controller hierin offenbarte Verfahren ausführt. Die Anweisungen können bewirken, dass der Prozessor oder Controller Prozesse ausführt, die hierin offenbarte Verfahren ausführen.
Hierin sind verschiedene Beispiele offenbart. Die Merkmale bestimmter Beispiele können mit Merkmalen anderer Beispiele kombiniert werden; somit können bestimmte Beispiele Kombinationen von Merkmalen mehrerer Beispiele sein. Die vorstehende Beschreibung der Beispiele der Erfindung wurde zu Zwecken der Erläuterung und Beschreibung dargestellt. Es ist nicht beabsichtigt, dass diese vollständig ist oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form beschränkt. Fachleute werden erkennen, dass angesichts der obigen Lehren viele Modifikationen, Abwandlungen, Ersetzungen, Änderungen und Äquivalente möglich sind. Daher ist zu verstehen, dass die beigefügten Ansprüche alle solchen Modifikationen und Änderungen umfassen sollen, da sie in den Gedanken der Erfindung fallen.

Claims

System, das ausgestaltet ist, um ein Fahrzeug autonom in einer Spur zu halten, umfassend: ein Spurmittenführungssystem, das ausgestaltet ist, um das Fahrzeug an einer spezifizierten Spurposition in der Spur zu halten; ein Spurhaltesystem, das ausgestaltet ist, um das Fahrzeug zurück in die Spur zu bringen, wenn das Fahrzeug die Spur verlässt; und wobei eine Kostenfunktion durch das System angewandt wird, um ein Zurückbringen des Fahrzeugs in die Spur zu steuern.
System nach Anspruch 1, wobei die Kostenfunktion angewandt wird, um einen Umfang an Drehmoment zu ermitteln, um das Fahrzeug zurück in die Spur zu lenken.
System nach Anspruch 1, wobei die Kostenfunktion angewandt wird, um einen Lenkwinkel zu ermitteln, um das Fahrzeug zurück in die Spur zu lenken.
System nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug mit einer allmählichen Bewegung zurück in die Spur gebracht wird.
System nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug mit einer ruckartigen Bewegung zurück in die Spur gebracht wird.
Verfahren zum autonomen Halten eines Fahrzeugs in einer Spur, das umfasst, dass: ein Spurmittenführungssystem eingeschaltet wird, das ausgestaltet ist, um das Fahrzeug in der Spur zu halten; ein Spurhaltesystem eingeschaltet wird, wenn es dem Spurmittenführungssystem nicht gelingt, das Fahrzeug in der Spur zu halten, wobei das Spurhaltesystem ausgestaltet ist, um das Fahrzeug zurück in die Spur zu bringen; eine Kostenfunktion angewandt wird, um eine Art des Einschaltens des Spurhaltesystems zu ermitteln; und das Fahrzeug in die Spur zurückgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Kostenfunktion angewandt wird, um einen Umfang an Drehmoment zu ermitteln, um das Fahrzeug zurück in die Spur zu lenken.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Kostenfunktion angewandt wird, um einen Lenkwinkel zu ermitteln, um das Fahrzeug zurück in die Spur zu lenken.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Fahrzeug mit einer allmählichen Bewegung zurück in die Spur gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren des Zurückbringens des Fahrzeugs in die Spur von einem Ort des Fahrzeugs in Bezug auf die Spur abhängt.