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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Systeme zum Verbessern der Fahrzeugachtsamkeit während eines Abbiegevorgangs.
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HINTERGRUND
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Autonome Verfahren für die Fahrzeugnavigation wie z. B. verschiedene Formen von aktivem Tempomat und/oder Fahrspurfolgen können typischerweise unter der Annahme arbeiten, dass über die kurze Dauer eine Vorwärtsbewegung eines Fahrzeugs im Allgemeinen seinem vorherigen Weg (d. h. seinem unmittelbaren Verlauf) folgen kann. Fortschrittlichere Systeme können versuchen, Kartendatenbanken und/oder visuelle Wahrnehmung zu verwenden, um zu versuchen, die Vorwärtsbahn der Straße zu verfeinern, wobei somit der vorhergesagte Vorwärtsweg verfeinert wird. Solche Verfahren der Wegvorhersage berücksichtigen derzeit keine nichtlinearen Änderungen im Kurs, wie sie z. B. bei abrupten Verkehrsverlagerungen, Rechts- und Linksabbiegespuren und U-Kehren über einen Mittelstreifen dargestellt werden. In diesen Fällen kann es einen Abschnitt der Straße geben, der in einer Vorwärtsrichtung fortfährt, was die Fähigkeit des Systems verwirren kann, das Fahrzeug genau nachzuführen und/oder potentielle Hindernisse entlang eines Abbiegeweges zu detektieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Abbiegeunterstützungssystem für ein Fahrzeug umfasst einen Sender/Empfänger, der dazu konfiguriert ist, Daten zu empfangen, die dem Ort und der Bewegung eines benachbarten Fahrzeugs entsprechen, einen GPS-Empfänger, der dazu konfiguriert ist, Ortsdaten zu erzeugen, die den Ort des Fahrzeugs darstellen, einen Fahrzeugbewegungssensor, der dazu konfiguriert ist, einen oder mehrere Bewegungsparameter des Fahrzeugs zu überwachen, und einen Prozessor.
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In einer Konfiguration kann der Prozessor dazu konfiguriert sein, mehrere Bewegungswege innerhalb einer Datenbank zu unterhalten, wobei jeder der mehreren Bewegungswege jeweils einen potentiellen Weg eines Fahrzeugs auf einer Straße darstellt; den Ort des benachbarten Fahrzeugs auf einen der mehreren Bewegungswege unter Verwendung der Daten, die vom benachbarten Fahrzeug empfangen werden, abzubilden; und festzustellen, ob das benachbarte Fahrzeug die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs behindert.
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Das Fahrzeugsystem kann entweder die Bewegungswege lokal erzeugen oder kann sie von einem zentralen Server empfangen. In einem lokalen System kann der Prozessor dazu konfiguriert sein, die Fahrzeugbewegungsdaten mit den Ortsdaten zu vereinigen, um verfeinerte Positionsdaten zu erzeugen, und die mehreren Bewegungswege aus den verfeinerten Positionsdaten zu erzeugen. Im Fall eines zentralen Servers kann der Fahrzeugprozessor dazu konfiguriert sein, die verfeinerten Positionsdaten zum zentralen Server über den Sender/Empfänger zu übertragen, und kann dazu konfiguriert sein, die mehreren Bewegungswege vom zentralen Server über den Sender/Empfänger zu empfangen. Jeder der Bewegungswege kann historische Positionsdaten darstellen, die der zentrale Server von mehreren Fahrzeugen zusammengefasst hat.
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Das Fahrzeugsystem kann ferner ein Warnsystem umfassen, das einen Benutzer warnen kann, wenn der Fahrzeugprozessor bestimmt, dass ein benachbartes Fahrzeug die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs behindert. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrzeugsystem ein Steuersystem umfassen, das dazu konfiguriert ist, die Bewegung des Fahrzeugs zu steuern. Der Fahrzeugprozessor kann dann dazu konfiguriert sein, das Fahrzeug über das Steuersystem zu verlangsamen, wenn festgestellt wird, dass das benachbarte Fahrzeug die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs behindert.
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Ein computergestütztes Verfahren kann das Unterhalten von mehreren Bewegungswegen in einer Datenbank, die einem ersten Fahrzeug zugeordnet ist; das Empfangen von Daten von einem zweiten Fahrzeug, die den Ort des zweiten Fahrzeugs angeben; das Abbilden des Orts des zweiten Fahrzeugs auf einen ersten Bewegungsweg der mehreren unterhaltenen Bewegungswege; und das Feststellen, ob das zweite Fahrzeug die Vorwärtsbewegung des ersten Fahrzeugs behindert, umfassen.
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Das Verfahren kann ferner das Abbilden des Orts des ersten Fahrzeugs auf einen zweiten Bewegungsweg der mehreren unterhaltenen Bewegungswege; das Empfangen von Daten vom zweiten Fahrzeug, die die Bewegung des zweiten Fahrzeugs angeben; das Erfassen der Bewegung des ersten Fahrzeugs; und das Feststellen, ob die Vorwärtsbewegung des zweiten Fahrzeugs entlang des ersten Bewegungsweges die Vorwärtsbewegung des ersten Fahrzeugs entlang des zweiten Bewegungsweges behindert, umfassen.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs mit einem Abbiegeunterstützungssystem.
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2 ist ein schematisches Diagramm von mehreren Fahrzeugen, die miteinander und mit mehreren Straßenrandvorrichtungen kommunizieren.
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3A ist ein erstes schematisches Diagramm von mehreren Fahrzeugbewegungswegen, die auf eine Darstellung einer Straße überlagert sind.
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3B ist ein zweites schematisches Diagramm von mehreren Fahrzeugbewegungswegen, die auf eine Darstellung einer Straße überlagert sind.
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3C ist ein drittes schematisches Diagramm von mehreren Fahrzeugbewegungswegen, die auf eine Darstellung einer Straße überlagert sind.
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4 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ableiten, ob sich ein entgegenkommendes Fahrzeug im Vorwärtsweg eines abbiegenden Fahrzeugs befindet.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche oder identische Komponenten in den verschiedenen Ansichten anzugeben, stellt 1 schematisch ein Fahrzeug 10 wie z. B. ein Kraftfahrzeug dar, das ein Abbiegeunterstützungssystem 12 umfasst, das dazu konfiguriert ist, die Anwesenheit eines entgegenkommenden Fahrzeugs während eines Abbiegemanövers zu identifizieren. Das Abbiegeunterstützungssystem 12 kann ein Warnsystem 14 umfassen, das eine Benachrichtigung über das entgegenkommende Fahrzeug vorsehen kann, und/oder kann ein Fahrzeugsteuersystem 16 umfassen, das dazu konfiguriert ist, das Fahrzeug 10 durch Beeinflussen des Lenkwinkels, der Beschleunigung und/oder der Verlangsamung von einem oder mehreren Fahrzeugrädern 17 autonom oder halbautonom entlang eines umsichtigen Kurses zu navigieren.
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Um die Achtsamkeit des Systems bezüglich seiner Umgebungen zu erleichtern, kann das Abbiegeunterstützungssystem 12 einen Sender/Empfänger 18 umfassen, der dazu konfiguriert sein kann, mit einem oder mehreren benachbarten Fahrzeugen 22 und/oder einer oder mehreren Straßenrandvorrichtungen 24 (wie im Allgemeinen in 2 dargestellt) zu kommunizieren. Wie zu erkennen ist, kann eine Straßenrandvorrichtung 24 eine Signalstation, einen Router, einen Switch und/oder andere mit dem Internet verbundene Vorrichtungen umfassen. Der Sender/Empfänger 18 kann dazu konfiguriert sein, Daten über die Antenne 20 in einer drahtlosen Weise zu senden und zu empfangen. In einer Konfiguration kann der Sender/Empfänger 18 beispielsweise dazu konfiguriert sein, unter Verwendung des zweckgebundenen Kurzstrecken-Kommunikationsnachrichtensatzes zu kommunizieren, der durch den SAE-Standard J2735 spezifiziert ist. Ebenso können solche Kommunikationen gemäß dem drahtlosen Kommunikationsstandard IEEE 802.11p übertragen werden, der eine Weise zum Schaffen einer drahtlosen Kommunikation in Fahrzeugumgebungen spezifiziert. Andere Nachrichtensätze und/oder Kommunikationsprotokolle können ebenso verwendet werden, wie für einen Fachmann auf dem Gebiet zu erkennen ist.
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Mit Bezug auf 1 kann das Abbiegeunterstützungssystem 12 einen Empfänger 30 eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) umfassen, der dazu konfiguriert sein kann, ein oder mehrere GPS-Signale 32 zu empfangen. Aus den empfangenen GPS-Signalen 32 kann der GPS-Empfänger dazu konfiguriert sein, Ortsdaten zu erzeugen, die den Ort des Fahrzeugs gemäß bekannten terrestrischen Koordinaten (z. B. Breitengrad, Längengrad und Höhe) darstellen können. Um den Fahrzeugort weiter zu verfeinern, können ein oder mehrere Fahrzeugbewegungsbordsensoren 34 verwendet werden, um die Bewegung des Fahrzeugs relativ zu seiner lokalen Umgebung zu überwachen und Bewegungsdaten zu erzeugen, die dem überwachten Parameter entsprechen. Der eine oder die mehreren Fahrzeugbewegungssensoren 34 können beispielsweise einen oder mehrere der Folgenden umfassen: Beschleunigungsmesser, Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren, Raddrehzahlsensoren, Lenkwinkelsensoren, Gierratensensoren, RADAR-Sensoren, LIDAR-Sensoren, Fahrspurnachführungskameras, digitale Karten, drahtlose Daten, GPS-Korrekturdaten oder andere ähnliche Sensoren und/oder Signale, die dazu konfiguriert sein können, die Fahrtrichtung, Geschwindigkeit und/oder Position des Fahrzeugs 10 auf der Straße zu überwachen.
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Der Sender/Empfänger 18, der GPS-Empfänger 30, die Fahrzeugsensoren 34, das Warnsystem 14 und das Fahrzeugsteuersystem 16 können jeweils mit einem Abbiegeunterstützungsprozessor 40 in Kommunikation stehen. Der Abbiegeunterstützungsprozessor 40 kann als ein oder mehrere digitale Computer oder Datenverarbeitungsvorrichtungen mit einem oder mehreren Mikroprozessoren oder Zentraleinheiten (CPU), einem Festwertspeicher (ROM), einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einem elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), einem Hochgeschwindigkeitstakt, einer Analog-Digital-Schaltungsanordnung (A/D-Schaltungsanordnung), einer Digital-Analog-Schaltungsanordnung (D/A-Schaltungsanordnung), einer Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung (I/O-Schaltungsanordnung), einer Leistungselektronik/Transformatoren und/oder Signalaufbereitungs- und Signalpufferelektronik verkörpert sein. Der Abbiegeunterstützungsprozessor 40 kann dazu konfiguriert sein, automatisch eine oder mehrere Steuer-/Verarbeitungsroutinen durchzuführen, um die Abbiegeunterstützungsfunktionalität bereitzustellen. Jede Steuer-/Verarbeitungsroutine kann als Software oder Firmware verkörpert sein und kann entweder lokal beim Abbiegeunterstützungsprozessor 40 gespeichert sein oder kann leicht für den Abbiegeunterstützungsprozessor 40 zugänglich sein.
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Der Abbiegeunterstützungsprozessor 40 kann mit einer Telemetriedatenbank 42 in Kommunikation stehen, die sowohl eine Kartendatenbank 44 als auch eine Bewegungswegdatenbank 46 umfassen kann. Die Kartendatenbank 44 kann eine digitale Darstellung einer Straße 48, die vom Fahrzeug 10 befahren wird, umfassen. Die Bewegungswegdatenbank 46 kann mehrere Bewegungswege 50 umfassen, wie im Allgemeinen in 3A, 3B und 3C dargestellt, die wahrscheinliche Wege eines Fahrzeugs auf der Straße darstellen können. Jeder Bewegungsweg 50 kann empirisch unter Verwendung von historischen Fahrzeugpositionsdaten, die entweder lokal im Fahrzeug 10 oder in einem globaleren Maßstab auf Infrastrukturebene aufgezeichnet werden, festgelegt werden. Daher können die Bewegungswege 50 im Allgemeinen gemäß festgelegten benutzerdefinierten und/oder Verkehrsregeln der speziellen geographischen Örtlichkeit sein und können beispielsweise eine spezielle Verkehrs-”Fahrspur” darstellen.
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Um die Bewegungswege 50 in einem lokalen Maßstab zu erzeugen, kann ein Abbiegeunterstützungsprozessor 40 verschiedene Typen/Formen von Fahrzeugortsdaten vom GPS-Empfänger 30 und von dem einen oder den mehreren Fahrzeugbewegungssensoren 34 empfangen. Der Abbiegeunterstützungsprozessor 40 kann dann die verschiedenen Formen von Fahrzeugpositionsdaten unter Verwendung von bekannten Sensorvereinigungstechniken zusammenfassen, wie z. B. Kalman-Filterung, um einen genauen Fahrzeugwegverlauf auf der Straße zu erzeugen. Während irgendeine Sensoreingabe allein außerstande sein kann, das Fahrzeug auf der Straße genau aufzufinden (innerhalb eines bevorzugten Genauigkeitsgrades), kann die Kombination von mehreren Formen von Sensoreingabe die Auflösung des Weges des Fahrzeugs verbessern, so dass es innerhalb einer speziellen Straßenfahrspur verfolgt werden kann. Der kontinuierliche Wegverlauf des Fahrzeugs kann in einer Telemetriedatenbank 42 aufgezeichnet werden und über eine verlängerte Zeitdauer protokolliert werden. Da das Fahrzeug 10 dieselbe Route auf einer oder mehreren nachfolgenden Fahrten befahren kann, können ältere Wegverlaufsdaten mit neueren Wegverlaufsdaten aktualisiert und/oder vereinigt werden, um den potentiellen Bewegungsweg zu verstärken und/oder zu verfeinern. In einer Konfiguration kann das System 12 eine gewichtete Mittelwert-Wegzusammenfassungstechnik verwenden, die neuer erfassten Daten ein größeres Gewicht/einen höheren Vorzug gibt.
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Wenn es auf einer Infrastrukturebene durchgeführt wird, können mehrere Fahrzeuge, die jeweils mit dem Abbiegeunterstützungssystem 12 ausgestattet sind, Wegverlaufsinformationen zu einer zentralen Datenbank 60 und einem zentralen Server 62 liefern, wie z. B. schematisch in 2 dargestellt. Die zentrale Datenbank 60 kann die potentiellen Bewegungswege, auf denen von den verschiedenen Fahrzeugen navigiert wird, sammeln und aus den gesammelten Daten verfeinern. Unter Verwendung von verschiedenen Techniken, wie z. B. Sensorvereinigung, kann der Server 62 die Wegverläufe der verschiedenen Fahrzeuge statistisch zu einem oder mehreren gemeinsamen Bewegungswegen 50 zusammenfassen (wie in 3A, 3B und 3C dargestellt). Diese Bewegungswege 50 können periodisch vom Server 62 in das Fahrzeug 10 über den Sender/Empfänger 18 heruntergeladen werden, wo sie in der Telemetriedatenbank 42 unterhalten werden können.
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4 stellt ein Verfahren 70 dar, das vom Abbiegeunterstützungsprozessor 40 durchgeführt werden kann, um abzuleiten, ob sich ein entgegenkommendes Fahrzeug im Vorwärtsweg des abbiegenden Fahrzeugs 10 befindet. Das Verfahren 70 beginnt mit dem Unterhalten von mehreren Bewegungswegen 50 in einer Datenbank, die dem Fahrzeug 10 zugeordnet ist (z. B. der Telemetriedatenbank 42) (Schritt 72). Solche Bewegungswege 50 können entweder lokal konstruiert werden oder von einem entfernten Server 62 auf einer periodischen oder bedarfsweisen Basis heruntergeladen werden.
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Wenn ein Fahrzeug 10 entlang einer Straße fährt, kann es drahtlos Orts-/Bewegungsdaten von nahen Fahrzeugen empfangen (d. h. Schritt 74). Die Orts-/Bewegungsdaten können unter anderem den Ort, die Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung umfassen und können entweder direkt über Fahrzeug-zu-Fahrzeug oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-zu-Fahrzeug übertragen werden. In einer Konfiguration können die empfangenen Daten in eine Basissicherheitsmeldung (BSM) gemäß den SAE-Standards J2735 und J2945 gepackt werden.
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Der lokale Abbiegeunterstützungsprozessor 40 kann dann die empfangene Position/Fahrtrichtung/Geschwindigkeit von jedem nahen Fahrzeug auf die unterhaltenen Bewegungswege 50 abbilden (Schritt 76). In dieser Weise kann der Prozessor 40 den wahrscheinlichsten Vorwärtsweg von jedem nahen Fahrzeug auf der Basis der Wege verstehen, die ähnlich gelegene Fahrzeuge in der Vergangenheit genommen haben. Unter Verwendung der Bewegungswege 50 kann der Prozessor beispielsweise ableiten, dass bestimmte nahe Fahrzeuge sich auf Abbiegespuren befinden und keine Gefahr darstellen, während andere nahe Fahrzeuge ein beträchtlicheres Risiko darstellen können.
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Sobald jedes nahe Fahrzeug auf einen jeweiligen Bewegungsweg 50 in Schritt 76 abgebildet ist, kann der Prozessor 40 die empfangenen Geschwindigkeitsinformationen verwenden, um jedes Fahrzeug entlang seines jeweiligen Bewegungsweges 50 in der Zeit vorwärts zu projizieren (Schritt 78). Nach dieser Projektion kann der Prozessor 40 feststellen, ob irgendein nahes Fahrzeug die Vorwärtsbewegung des Rechenfahrzeugs 10 behindern kann (Schritt 80). Eine solche Berechnung kann eine Wahrscheinlichkeitsabschätzung sein, die menschliche Reaktionszeiten, eine Unsicherheit in den Sensormessungen und/oder erwartete Änderungen der Geschwindigkeit oder des Weges des nahen Fahrzeugs berücksichtigen kann. Der Prozessor 40 kann beispielsweise Abstände, die entlang des Bewegungsweges gemessen werden, zusammen mit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, der erwarteten Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit und ähnlichen Messungen von den benachbarten Fahrzeugen verwenden, um festzustellen, ob erwartet wird, dass sich die vorhergesagten Wege der Fahrzeuge schneiden.
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Wenn erwartet wird, dass sich die vorhergesagten Wege schneiden oder wenn ein Hindernis festgestellt wird, kann der Prozessor 40 eine Steuerhandlung in Schritt 82 unternehmen. Die Steuerhandlung kann beispielsweise das Vorsehen einer Warnung für einen Fahrer des Fahrzeugs 10 unter Verwendung des Warnsystems 14 oder das Ausführen eines Steuerverhaltens über das Fahrzeugsteuersystem 16 umfassen. Wie zu erkennen ist, kann die Warnung eine visuelle, akustische oder haptische Warnung sein, die die Aufmerksamkeit des Fahrers verlangen kann. Das Steuerverhalten kann eine Bremshandlung umfassen, um das Fahrzeug 10 zu verlangsamen, oder kann eine Korrekturlenkhandlung oder beides umfassen. In einem Szenario, wie z. B. in 3B dargestellt, in dem ein Fahrzeug auf eine Straße mit mehreren Bewegungswegen 50 abbiegen kann, kann das Steuersystem 16 das Fahrzeug auf den Bewegungsweg lenken, der das geringste Risiko eines Hindernisses darstellt, während die Verkehrsregeln befolgt werden. Anders ausgedrückt, das Steuersystem kann das Fahrzeug auf einen neuen Bewegungsweg lenken, der am wenigsten mit anderen Fahrzeugen gefüllt ist.
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Daher kann das gegenwärtig beschriebene System feststellen, ob ein fahrendes benachbartes Fahrzeug seinen Vorwärtsweg behindert, lediglich durch Verstehen der spezifischen Position/Fahrtrichtung zusätzlich zur allgemeinen Kinematik oder Dynamik von jedem Fahrzeug auf der Straße. Die Verwendung des vorliegenden Systems von sich kontinuierlich aktualisierenden Bewegungswegen kann das lokale Fahrzeug mit der Kenntnis des Vorwärtsverhaltens der Straße und/oder des erwarteten Vorwärtskurses jedes benachbarten Fahrzeugs versehen. Dieses Verständnis kann der Verwendung einer anderen Sensoreingabe überlegen sein, die nur den Wegverlauf des Fahrzeugs in einer Vorwärtsrichtung extrapolieren kann (wobei somit immer eine relativ gerade Fahrtrichtung angenommen wird). Wie vorstehend beschrieben, können die unterhaltenen Bewegungswege den vorhergesagten Weg des Fahrzeugs durch Verkehrsmusterverschiebungen, Links- oder Rechtsabbiegespuren und/oder in U-Kehren über einen Mittelstreifen genau abbilden. Wie vorstehend beschrieben, kann ein solches Verständnis im Allgemeinen durch einen Wahrscheinlichkeitsvergleich der aktuellen Fahrzeugposition/-fahrtrichtung mit dem Weg, dem vorherige Fahrzeuge folgten, als sie sich in einer ähnlichen Position/Fahrtrichtung befanden, erhalten werden.
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Obwohl die besten Arten zur Ausführung der Erfindung im Einzelnen beschrieben wurden, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche. Es ist beabsichtigt, dass der ganze in der obigen Beschreibung enthaltene oder in den begleitenden Zeichnungen gezeigte Gegenstand nur als erläuternd und nicht als Begrenzung interpretiert werden soll.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- SAE-Standard J2735 [0017]
- IEEE 802.11p [0017]
- SAE-Standards J2735 und J2945 [0024]
