DE102014200031B4 - Verfahren zum Steuern eines adaptiven aktiven Aufhängungssystems mit Straßenvorschau - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Steuern einer aktiven Aufhängung, das die folgenden Schritte aufweist:Bestimmen eines Maßes einer Straßenanormalität einer Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug;Vergleichen des Maßes mit einem Fahrzeugmaß;als Reaktion auf den Vergleich, Einstufen der Anormalität als einen Typ einer Vielzahl vorbestimmter Typen;als Reaktion auf ein Maß der Anormalität ferner Einstufen der Anormalität als eine kleine, mittlere und große Schwere aufweisend; undSteuern der Aufhängung als Reaktion auf den Typ und die Schwere.

Description

• Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von Fahrzeugaufhängungs- steuersystemen und spezifischer ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugaufhängungssteuersystems, das an vorausgesagte und aktuelle anormale Straßenzustände angepasst werden kann.
• Personenkraftwagen sind konzipiert, um auf einer Vielzahl von Straßenoberflächen und geometrischen Zuständen zu fahren. Gelegentlich trifft ein Fahrzeug außergewöhnliche (anormale) Straßenzustände an, wie zum Beispiel Schutt, große Schlaglöcher, Unebenheiten oder dergleichen. Adaptive oder aktive Aufhängungssysteme erlauben die selektive Anpassung der Aufhängungsmerkmale, wie zum Beispiel Dämpfung und Steifigkeit, die auf die Berührung zwischen den Fahrzeugrädern und dem anormalen Straßenmerkmal reagieren. Das hilft, den Fahrkomfort, das Handling und die Sicherheit des Fahrzeugs zu verbessern.
• Damit jedoch herkömmliche aktive Aufhängungen die betätigbaren Elemente des Aufhängungssystems als Reaktion auf das anormale Straßenmerkmal betätigen, müssen die Fahrzeugräder das Straßenmerkmal berühren. Aufgrund der Notwendigkeit der Wechselwirkung mit dem anormalen Straßenmerkmal vor dem Betätigen der betätigbaren Aufhängungselemente, kann die Reaktion des Systems aufgrund von Faktoren, wie zum Beispiel der dynamischen Reaktionszeiten des Systems als Ganzes und der einzelnen Systemelemente und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht so rechtzeitig und effektiv sein wie sie anderenfalls wäre.
• Bestimmte Fahrzeugdesignparameter können speziell zugeschnitten sein, um die Auswirkungen der Wechselwirkung zwischen dem Fahrzeug und anormalen Straßenmerkmalen zu lindern. Indem man zum Beispiel ein Fahrzeug mit einer relativ höheren Bodenfreiheit versieht, verringert man seine Anfälligkeit für Schäden aufgrund vieler Unebenheiten in der Straße oder Schutt, der sich auf der Straßenoberfläche befindet. Ein Fahrzeug mit höherer Bodenfreiheit kann jedoch einen relativ größeren Kraftstoffverbrauch haben als ein Fahrzeug mit einer kleineren Bodenfreiheit.
• Angesichts dessen ist es wünschenswert, ein adaptives oder aktives Aufhängungssystem in das Fahrzeug einzubauen, um eine selektive Einstellung von Merkmalen, wie zum Beispiel Aufhängungssteifigkeit und Dämpfung als Reaktion auf anormale Straßenzustände zu erlauben. Es ist auch wünschenswert, im Voraus den Typ und die Schwere irgendwelcher anormalen Straßen- oder Fahrverhältnisse zu kennen, so dass betätigbare Elemente eines Fahrzeugsteuersystems in Echtzeit betätigt werden können, um zu helfen, die unerwünschten Auswirkungen des Fahrens über die anormalen Oberflächen zu lindern, falls erforderlich, bevor die Fahrzeugräder auf die anormalen Straßenzustände treffen.
• Es ist daher wünschenswert, einen anormalen Straßenzustand zu erfassen, die Schwere des Zustands vorauszusagen und betätigbare Elemente des Aufhängungs-systems als Reaktion auf den vorausgesagten Typ und die Schwere des anormalen Straßenzustands zu betätigen. Zur Effizienzsteigerung ist es auch wünschenswert, dass das Aufhängungssteuersystem die betätigbaren Systemelemente nur während der Dauer (und nur in der Größe), die erforderlich ist, um die schädlichen Auswirkungen eines besonderen anormalen Straßenzustands zu lindern, betätigt.
• Aus der DE 10 2006 018 658 A1 ist ein Verfahren zur zeitlich begrenzten Anpassung der Fahreigenschaften eines Fahrzeuges bekannt, mit den Schritten: - Detektion von Umgebungsinformationen, - Erkennung einer potentiellen Gefahrensituation für das Fahrzeug, - Ermittlung einer Fahrkonfiguration mit speziell an die Gefahrensituation angepassten Fahreigenschaften des Fahrzeuges, - Ansteuerung einer durch Ansteuersignale einstellbaren Fahrwerkseinrichtung auf Basis des Ermittlungsergebnisses zur Einstellung der angepassten Fahrzeugkonfiguration und - Überprüfung des Endes der potentiellen Gefahrensituation.
• Aus der DE 10 2012 015 492 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines zumindest semiaktiven Fahrwerks eines Fahrzeugs bekannt, bei dem mittels mindestens einer Sensoreinheit ein Höhenprofil einer in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorausliegenden Fahrstrecke ermittelt und auf Basis des ermittelten Höhenprofils mindestens eine Aktuatoreinheit des Fahrzeugs durch eine Steuereinheit proaktiv angesteuert wird, wobei ein im ermittelten Höhenprofil abgebildetes aktuelles Hindernis der Strecke basierend auf einer geometrischen Form des aktuellen Hindernisses einer von einer Mehrzahl von vordefinierten und hinterlegten Kategorien zugeordnet und auf Basis der zugeordneten Kategorie ein vorgegebenes Ansteuersignal an die mindestens eine Aktuatoreinheit gesendet wird, welche das Ansteuersignal entsprechend umsetzt.
• Aus der DE 10 2012 004 198 A1 ist ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs im Gelände bekannt, wobei mittels zumindest einer Erfassungseinheit eine Umgebung des Fahrzeugs erfasst wird und aus mittels der Erfassungseinheit erfassten Daten ein Geländeprofil (ermittelt wird. Es werden anhand des erfassten Geländeprofils kritische Fahrsituationen, insbesondere ein Aufsetzen des Fahrzeugs auf den Boden, ein Umkippen des Fahrzeugs , ein Rutschen des Fahrzeugs in Längsrichtung und/oder ein seitliches Rutschen des Fahrzeugs, vor einem Überfahren eines vorausliegenden Abschnitts des Geländeprofils für den vorausliegenden Abschnitt prädiziert und im Innenraum des Fahrzeugs mittels zumindest einer Anzeigeeinheit grafisch ausgegeben.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Steuern einer aktiven Aufhängung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
• In den Zeichnungen, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, zeigt:
• 1 eine schematische Skizze eines Fahrzeugsteuersystems, das ein adaptives aktives Aufhängungssteuersystem in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält.
• 2 eine schematische Skizze eines Teils eines aktiven Aufhängungssteuersystems, das in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesteuert werden kann.
• 3 ein Blockschaltbild eines Schätzungsmittels in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 4 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Erzeugen eines Modells oder einer Darstellung einer anormalen Straßenoberfläche vor einem fahrenden Fahrzeug veranschaulicht,
• 5 einen Ablauf von Iterationen eines zeitlichen Besetzungsrasters, das von dem Schätzungsmittel des Straßenoberflächenzustands in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, während sich das Fahrzeug einem anormalen Teil einer Straßenoberfläche nähert.
• 6 ein repräsentatives Beispiel eines zusammengesetzten zeitlichen Besetzungsrasters, das in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt wird.
• 7 ein repräsentatives Beispiel eines dreidimensionalen Rasters, das für den Gebrauch in der Darstellung der Dimensionen x, y und z eines anormalen Straßenmerkmals in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstellt wird.
• 8 eine Darstellung von Zellen eines dreidimensionalen Rasters, das Wolkenpunkte für den Gebrauch beim Erzeugen einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion enthält, die die Höhen von Punkten auf der Oberfläche eines anormalen Straßenmerkmals darstellt, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 9 eine Veranschaulichung der Aufhängungsparameter, die beim Berechnen des Aufhängungshöhenmessvektors z_rp in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
• 1 ist eine schematische Skizze eines Fahrzeugsteuersystems 12, das ein aktives Aufhängungssystem in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält. Das Steuersystem 12 weist eine Anordnung von Fahrzeugsensoren auf, die konzipiert sind, um unterschiedliche Fahrzeugparameter und Umgebungszustände außerhalb des Fahrzeugs zu überwachen. Die Sensoranordnung weist unterschiedliche Typen von Sensoren auf, die betrieblich mit einem oder mehreren Systemsteuermodulen gekoppelt sind, um die Übertragung von Sensoreingängen zu dem oder den Steuermodulen zu ermöglichen. Die Sensoranordnung kann einzelne Sensoren oder Gruppen zusammengehörender Sensoren (wie zum Beispiel Radar, Lidar, Laserscan oder Sicht-/Kamerasysteme) zum Erfassen von Aspekten der Fahrzeugumgebung und zum Beispiel zum Erfassen einer bevorstehenden Kollision aufweisen; Inertialsensoren (zum Beispiel eine bekannte oder passende Trägheitsmesseinheit (IMU) 22), verschiedene Radgeschwindigkeitssensoren 14f, Straßenzustandssensoren 102, wenn direkte Messungen bestimmter Straßenzustände möglich sind, Regensensoren 14a, Aufhängungshöhensensoren 30, Lenkradwinkelsensoren 14b, Lenkdrehmomentsensoren, Bremsdrucksensoren, Reifendrucksensoren 14c; Sensoren (wie zum Beispiel ein Global Positioning System (GPS) 125), die darauf ausgerichtet sind, bei der Fahrzeuglokalisierung und Navigation zu helfen; kooperative Sensoren zum Ermöglichen und Erleichtern des Betriebs der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikationssystemen (falls vorhanden), sowie andere Typen von Sensoren. Eine Gruppe dazu gehörender Sensoren (zum Beispiel eine Straßenzustand-Sensorabfolge) kann mehrere unterschiedliche Typen von Sensoren in Abhängigkeit von den Aufgaben enthalten, die die Abfolge in einem gegebenen Steuersystem durchzuführen hat. Bei der besonderen Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, weist die Sensoranordnung einen Straßenzustandssensor oder eine Sensorabfolge 102 auf, die einen oder mehrere bekannte Straßenzustandssensoren aufweist. Die Straßenzustandssensoren können Merkmale messen, wie zum Beispiel die Straßentemperatur, ob die Straßenoberfläche nass oder trocken ist, den Salzgehalt irgendeiner Straßenoberflächenfeuchtigkeit oder die Gegenwart von Schnee auf der Straße. Die Straßenzustandssensoren können Elemente wie zum Beispiel Laserscanner oder Kameras aufweisen, um das visuelle oder digitale Scannen eines Teils der Straßenoberfläche, die von dem Fahrzeug durchquert wird, zu ermöglichen.
• Das Steuersystem 12 weist auch ein oder mehrere Steuermodule auf, die betrieblich mit dazugehörenden Sensoren (oder Gruppen von Sensoren), mit anderen Steuermodulen und/oder mit anderen Elementen des Steuersystems gekoppelt sind. Beispiele solcher Steuermodule umfassen ein Steuermodul der Fahrzeugdynamik (oder VDCM) 99 oder ein ähnliches Hauptsteuermodul sowie Steuermodule, die in unterschiedliche Fahrzeugsubsysteme eingebaut sind, wie zum Beispiel ein Antriebsstrangsteuermodul 201, ein Chassissteuermodul 203 und ein Fahrzeug-Insassenhaltesteuermodul 204. Auf eine bekannte Art und Weise empfängt das VDCM 99 Eingaben von verschiedenen Sensoren, verarbeitet diese Eingaben in Übereinstimmung mit einer gespeicherten Steuerlogik oder einem gespeicherten Steuerprogramm und erzeugt Steuersignale, die zu verschiedenen betätigbaren Steuersystemelementen oder zu geeigneten untergeordneten Steuermodulen oder Steuermodulen niedrigeren Niveaus (zum Beispiel Chassissteuermodul 203), die Steuerelemente eines aktiven Aufhängungssystems (allgemein mit dem Bezugszeichen 210 in 1) steuern, übertragen werden.
• Während die Wechselwirkungen unter allen betätigbaren Fahrzeugsystemen ihre Bedeutung haben, konzentrieren sich die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in der Hauptsache auf das aktive Aufhängungssystem, bei dem Charakteristiken, wie zum Beispiel Aufhängungshub oder Aufhängungshöhe, Aufhängungsdämpfung, Aufhängungssteifigkeit und Aufhängungskraft in Echtzeit mit Betätigungsreaktionszeiten einstellbar sind, die niedrig genug sind, um Aufhängungssystemsteuerung, die auf vorausgesagte oder aktuelle anormale Straßenzustände, die ein Fahrzeugrad antrifft, reagieren können, zu ermöglichen. Die Aufhängungsbetätigungen können an die geschätzten oder vorhergesagten Straßenzustände, die unter Einsatz der oben genannten Erfassungssysteme und dazugehörenden Verarbeitungsmittel bestimmt werden können, die konfiguriert sind, um Daten zu verarbeiten, die von den Erfassungssystemen her empfangen werden und den Typ und die Schwere des anormalen Straßenzustands bestimmen, angepasst werden.
• Auf eine bekannte Art und Weise umfassen die verschiedenen Steuermodule Verarbeitungsmittel, die Eingaben von den dazugehörenden Sensoren oder von anderen Elementen des Steuersystems (wie zum Beispiel andere Steuermodule) empfangen und verarbeiten, um Steuersignale als Reaktion auf die Eingaben zu erzeugen. Diese Steuersignale werden dann zu einem oder mehreren dazugehörenden betätigbaren Elementen auf eine gemäß dem Stand der Technik bekannte Art und Weise übertragen. Die betätigbaren Fahrzeugelemente und Subsysteme arbeiten als Reaktion auf die empfangenen Steuersignale, um die Fahr- und Handlingmerkmale, die mit dem Fahrzeug zusammenhängen, zu steuern. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Fahrzeug auch kooperative oder interaktive Kommunikationssysteme, wie zum Beispiel Fahrzeug-zu-Fahrzeug- und/oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikationssysteme aufweisen.
• Das Steuersystem 12 weist auch verschiedene betätigbare individuelle Elemente und Elemente verschiedener Subsysteme auf, die die Charakteristiken beeinflussen, wie zum Beispiel den Fahrkomfort, Handlingmerkmale und verschiedene Sicherheits- und Fahrerunterstützungsmerkmale. Beispiele umfassen Elemente des aktiven Aufhängungssystems 210, das Bremssteuersystem 212, Lenksteuersystem 214 und ihre Bestandteile und dazugehörenden Elemente.
• 2 ist eine schematische Skizze eines Rads eines Fahrzeugs, das ein aktives Aufhängungssystem eines Typs enthält, der gesteuert werden kann, indem Eingaben von einem Schätzungsmittel in Übereinstimmung mit den Konzepten der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Wie gemäß dem Stand der Technik bekannt, kann eine aktive Aufhängung verwendet werden, um das Fahren durch Einstellen von Aufhängungsdämpfungs- und/oder Federungsratencharakteristiken, die auf Eingaben von dem VDCM oder anderen Fahrzeugsteuermodulen reagieren, zu verbessern. Bei einer Ausführungsform können die Elemente, die in 2 gezeigt sind, als ein einzelnes Fahrzeugrad, das in eine vertikale Richtung beweglich ist, gesehen werden. Bei dieser Darstellung ist die Masse der Fahrzeugkarosserie durch die gefederte Masse 11 dargestellt. Das Rad, das durch die ungefederte Masse 13 dargestellt ist, ist an der Fahrzeugkarosserie 11 durch einen Steuerarm 15 angebracht. Die Karosserie 11 wird von der ungefederten Radmasse 13 durch ein aktives Aufhängungssystem, das einen Steuerarm 15, eine Feder 19, einen Dämpfer 21 und ein Fluidvolumen 17, das in Serie mit der Feder 19 und dem Dämpfer 21 wirkt, gestützt. Durch Steuern eines Fluidstroms Q in einen Stellantrieb 17 (zum Beispiel ein hydraulischer Stellantrieb) hinein oder aus ihm heraus, können die Federungskräfte und Fahrhöhen gesteuert werden. Die ungefederte Masse 13 des Rads wird von der Straßenoberfläche 23 getragen, wobei Reifenablenkung in 2 durch die Feder 25 dargestellt ist.
• Ein Steuersystem, das ein Schätzungsmittel wie hier beschrieben umfasst, kann alternativ verwendet werden, um andere Typen von Stellantrieben und Aufhängungssystemelementen zu steuern, zum Beispiel können die Aufhängungskräfte verwendet werden, um die dynamische normale Belastung jedes Rads zu steuern.
• Unter Bezugnahme auf 1 und auch auf das schematische Blockschaltbild der 3, umfassen Ausführungsformen des Fahrzeugsteuersystems, das hier beschrieben ist, ein Straßenoberflächenzustand-Schätzungsmittel, das allgemein das Bezugszeichen 100 trägt. Bei einer Ausführungsform weist ein Schätzungsmittel 100 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung einen Mikroprozess 112 und ein oder mehrere Integrationsmittel 110 auf, die betrieblich mit dem Mikroprozessorsystem gekuppelt sind und zum Integrieren von Eingaben, die von verschiedenen Fahrzeugsensoren und/oder anderen Systemen empfangen werden, verwendet werden können.
• Ein oder mehrere Elemente des Schätzungsmittels können in das VDCM 99 oder ein anderes Steuermodul eingebaut sein. Alternativ können Elemente des Schätzungsmittels 100 in ein Schätzungsmodul, das betrieblich mit dem VDCM zur Wechselwirkung mit dem VDCM und/oder mit einem oder mehreren anderen Steuermodulen gekuppelt ist, eingebaut sein. Ein solches Modul kann zum Eingliedern in das Steuersystem eines neuen Fahrzeugs während der Herstellung konfiguriert sein, oder das Modul kann zum Nachrüsten in das Steuersystem eines existierenden Fahrzeugs konfiguriert sein.
• Bei einer Ausführungsform sind relevante Elemente des Schätzungsmittels (wie zum Beispiel die Steuervorrichtung, irgendwelche relevanten Bestandteile des aktiven Aufhängungssystems, die von der Steuervorrichtung betätigt werden können, irgendwelche erforderlichen Sensoren und irgendwelche anderen erforderlichen Elemente) als Ersatz für existierende entsprechende passive Bestandteile des Aufhängungssystems installiert.
• Bei einer anderen Ausführungsform sind die Bestandteile der aktiven Aufhängung so installiert, dass sie parallel zu den Bestandteilen des passiven Aufhängungssystems funktionieren. Die Bestandteile der aktiven Aufhängung und Sensoren sind mit einer Steuervorrichtung zum Ausführen der Modellerzeugung und Aufhängungssteuerfunktionen, wie beschrieben, verbunden. Bei einer besonderen Ausführungsform kann die Steuervorrichtung konfiguriert sein, um die aktive Steuerung der betätigbaren Elemente des Aufhängungssystems nur dann zu steuern, wenn ein anormaler Straßenoberflächenzustand angetroffen wird. Während normaler Straßenzustände können das Schätzungsmittel und seine dazugehörenden Elemente des aktiven Aufhängungssystems inaktiv bleiben.
• Bei einer anderen Ausführungsform kann in einem existierenden aktiven Aufhängungssystem eine neue Steuervorrichtung, die zum Verarbeiten der Sensordaten und zum Erzeugen von Steuerbefehlen als Reaktion auf das Erfassen eines anormalen Straßenoberflächenzustands konfiguriert ist, als ein Ersatz für eine existierende Systemsteuervorrichtung installiert sein. Die neue Steuervorrichtung kann auch zum Steuern des aktiven Aufhängungssystems unter normalen Straßenzuständen konfiguriert sein, und um die anderen Steuerfunktionen der vorhergehenden Steuervorrichtung auszuführen.
• Bei einer anderen Ausführungsform kann in einem existierenden aktiven Aufhängungssystem eine neue Steuervorrichtung betrieblich mit existierenden Sensoren und/oder betätigbaren Aufhängungssystemelementen gekuppelt sein. Die neue Steuervorrichtung wäre auch angepasst, um in Verbindung mit einer existierenden Steuervorrichtung zu arbeiten. Geeignete Kommunikations- und Steuerprotokolle würden in eine oder beide Steuervorrichtungen eingebaut, um es der neuen Steuervorrichtung zu ermöglichen, die Aufhängungssystemsteuerung zu übernehmen, wenn ein anormaler Straßenzustand angetroffen wird. Unter allen anderen Umständen würde die erste Steuervorrichtung die Aufhängungssystem-Steuerfunktionen ausführen.
• Zusammengefasst können bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen beliebige Sensoren, Steuervorrichtungen oder betätigbare Aufhängungssystemelemente, die für die Ausführung von Steuervorrichtungsbefehlen, die als Reaktion auf das Erfassen des (und/oder die Berührung mit) dem anormalen Straßenzustand erzeugt werden, erforderlich sind, an dem Fahrzeug hinzugefügt und betrieblich mit existierenden Elementen des Fahrzeugs gekuppelt werden.
• Ausführungsformen des hier beschriebenen Schätzungsmittels enthalten auch (oder verwenden) Daten bereitgestellt von einem oder mehreren Straßenzustandssensoren, die verwendet werden können, um die Straßenoberfläche vorauszusagen oder zu überwachen, um anormale Straßenzustände (zum Beispiel raue Stellen, Schlaglöcher, Schutt, Unebenheiten oder andere Unregelmäßigkeiten auf der Straßenoberfläche) an einem spezifischen Satz von GPS-Koordinaten vor dem Fahrzeug zu lokalisieren, und um verschiedene Merkmale der anormalen Straßenoberfläche zu schätzen. Zum Zweck des Schätzens des Straßenzustands, können ein oder mehrere Sensoren, die konzipiert sind, um Daten zu dem Schätzungsmittel zu liefern, an einem existierenden Fahrzeugsteuersystems hinzugefügt oder nachgerüstet werden. Alternativ, statt einen Sensor zu dem Fahrzeug als das Schätzungsmittel hinzuzufügen, können Daten von einem oder mehreren existierenden Fahrzeugsensoren dem Schätzungsmittel zur Verarbeitung bereitgestellt werden.
• Bei einer Ausführungsform sind die Straßenzustandssensoren in ein erstes Sensormittel 103 eingebaut. Bei einer besonderen Ausführungsform weist das erste Sensormittel 103 einen bekannten Laserscanner 20 auf, der in die Straßenzustandssensorabfolge 102 eingebaut ist (oder betrieblich mit dieser gekoppelt ist). Der Scanner 20 ist auf eine gemäß dem Stand der Technik bekannte Art und Weise zum Scannen einer Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug konfiguriert, wenn das Fahrzeug fährt. Der Scanner 20 ist konfiguriert, um die Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug zu scannen, um Daten zu sammeln, die auf eine unten beschriebene Art und Weise zum Erzeugen einer Punktewolke verwendet werden können, die eine Unregelmäßigkeit oder eine Abweichung auf der Straßenoberfläche (zum Beispiel ein anormales Niveau an Rauheit auf der Straßenoberfläche, ein Schlagloch, Schutt oder eine Unebenheit) darstellen. Das erste Sensormittel 102 kann auch zusätzliche Sensorelemente aufweisen, wie sie für eine spezielle Anwendung erforderlich sind. Zusätzlich, wie oben beschrieben, kann das erste Sensormittel 103 auch einzelne Sensoren oder Gruppen zusammengehörender Sensoren aufweisen (wie zum Beispiel Radar, Lidar, Laserscan oder Sicht-/Kamerasysteme), um verschiedene Aspekte der Fahrzeugumgebung zu erfassen.
• Bei einer besonderen Ausführungsformen weist ein zweites Sensormittel 104 ein bekanntes oder geeignetes IMU 22 auf, das in das Fahrzeugsteuersystem 12 zum Bereitstellen von Winkelgeschwindigkeits- und linearen Beschleunigungsdaten zu den Integrationsmitteln eingebaut ist. Wie gemäß dem Stand der Technik bekannt, kann das IMU 22 Sensoren aufweisen, die konfiguriert sind, um die Rollrate y, Gierrate, Neigungsrate Ψ, Längsbeschleunigung, seitliche Beschleunigung und vertikale Beschleunigung des Fahrzeugs zu erfassen. Das zweite Sensormittel 104 kann auch zusätzliche Sensorelemente aufweisen, wie sie für eine spezielle Anwendung erforderlich sind.
• Die verschiedenen Sensormittel, deren Eingaben beim Erfassen des anormalen Straßenzustands und Voraussagen der Schwere des Zustands verwendet werden, können auch Sensorelemente enthalten, die in eine der Standard-Fahrzeugsensoranordnungen und/oder die Elemente, die normalerweise in einer der Standard-Fahrzeugsensoranordnungen nicht vorhanden sind, in Abhängigkeit von dem/den besonderen Typ(en) von Sensordaten, die beim Erzeugen und Feinabstimmen des Straßenoberflächenmodells verwendet werden, eingebaut sind.
• Falls erforderlich, können zusätzliche Mittel (zum Beispiel ein oder mehrere Filter oder andere elektronische Verarbeitungsmittel (nicht gezeigt)) zum Filtern oder anderen Vorverarbeiten der Signale von irgendeinem der Sensormittel vor der Verarbeitung durch die Integrationsmittel und/oder zur Vorverarbeitung der Signale von Integrationsmitteln vor der Verarbeitung durch das Mikroprozessorsystem vorgesehen sein.
• Bei einer Ausführungsform ist ein Integrationsmittel 110 betrieblich mit einem oder mehreren der oben beschriebenen Straßenzustandssensoren 102 gekuppelt. Das Integrationsmittel 110 ist auch betrieblich mit dem Fahrzeug-GPS-System 125, dem IMU 22 und den Fahrzeugradgeschwindigkeitssensoren (allgemein mit dem Bezugszeichen 105 bezeichnet) gekuppelt.
• Das Integrationsmittel 110 integriert die Daten von den Straßenzustandssensoren, des GPS-Systems, den Radgeschwindigkeitssensoren und dem IMU auf eine bekannte Art, um eine Reihe sechsdimensionaler Wolkenvektoren, wie unten beschrieben, zu erzeugen, wobei sich jeder Vektor auf einen entsprechenden Wolkenpunkt bezieht, der einen Punkt auf der anormalen Straßenoberfläche darstellt. Das Integrationsmittel 110 kann betrieblich mit einem Computer 112, wie in 3 gezeigt, gekuppelt sein. Alternativ kann das Integrationsmittel in den Computer 112 eingebaut sein. Bei einer Ausführungsform weist das Integrationsmittel einen Filter (zum Beispiel einen Kalman-Filter) auf, das zum Ausführen der erforderlichen Integration geeignet ist. Ein derartiger Filter ist in [1] Stavens D, Thrun S (2006) A Self-supervised Terrain Roughness Estimator for Off-road Autonomous Driving beschrieben. In: Conference on Uncertainty in Al (UAI), Cambridge, MA, dessen Inhalt hiermit durch Bezugnahme integriert ist.
• Bei einer Ausführungsform ist der Computer in das VDCM 99, wie in 1 gezeigt, eingebaut. Der Computer 112 kann jedoch alternativ wie in 3 gezeigt von dem VDCM getrennt und betrieblich mit ihm gekoppelt sein. Der Computer 112 ist betrieblich mit dem Integrationsmittel 110 und (falls erforderlich) mit verschiedenen Sensoren der Fahrzeugsensoranordnung gekoppelt. Der Computer 112 empfängt Wolkenvektorinformationen, die von dem Integrationsmittel 110 erzeugt werden und führt zum Gewichten und/oder für andere Verarbeitung der Wolkenvektorinformationen und Sensorinformationen, die zum Erzeugen einer Voraussage oder Schätzung des Zustands eines Teils der anormalen Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug erforderlich sind, durch.
• Der Computer 112 ist auch konfiguriert, um Sensordaten zu verarbeiten, die von den Aufhängungshöhensensoren 30 empfangen werden, wenn die Fahrzeugräder das anormale Straßenoberflächenmerkmal, das zuvor von dem Laserscanner gescannt wurde, antreffen. Diese Daten werden auf eine Art verarbeitet, die unten beschrieben ist, um einen Straßenzustandsvektor w_ROAD für den Gebrauch beim Einstufen des anormalen Straßenzustands gemäß einem Satz vorbestimmter Straßenzustandseinstufungen zu verwenden. Als Reaktion auf die Straßenzustandseinstufung können ein oder mehrere Steuerbefehle zu betätigbaren Elementen des aktiven Aufhängungssystems erzeugt werden, um das Aufhängungssystem als Reaktion auf die geschätzten Straßenoberflächenverhältnisse zu steuern.
• Der Computer kann auch einen Speicher (nicht gezeigt) aufweisen (oder betrieblich mit diesem verbunden sein), um Straßenoberflächenzustandsinformationen in Zusammenhang mit der GPS-Position des gespeicherten Straßenoberflächenzustands gemeinsam mit anderen erforderlichen Daten und/oder Informationen zu speichern.
• Ein Computer 112, der zum Ausführen von Funktionen in Zusammenhang mit dem Erzeugen des anormalen Straßenzustandsmodells (darunter Verarbeitung und Beurteilung von Sensordaten, Erzeugen von Steuerbefehlen als Reaktion auf anormale Straßenzustände, die von dem Modell basierend auf der Verarbeitung der Daten vorausgesagt werden, und andere mit dem Modell zusammenhängende Funktionen und hier beschriebene Funktionen) konfiguriert ist, kann in das Fahrzeug-Haupt-VDCM 99 eingebaut sein.
• Alternativ können die Steuerprogramme, die zum Schätzen der Sensordaten und zum Erzeugen von Steuerbefehlen als Reaktion auf die anormalen Straßenzustände erforderlich sind, in einem Computer eines getrennten VDCM eingebaut sein, das ein zuvor existierendes Fahrzeug-VDCM ersetzen kann.
• Alternativ kann der Computer in ein getrenntes VDCM integriert sein, das nachgerüstet oder einem existierenden Fahrzeug zusätzlich zu dem vorher existierenden Fahrzeug-VDCM hinzugefügt wird. Ein solches nachgerüstetes VDCM kann Protokolle enthalten, die es dem neuen VDCM erlauben, eine Schnittstelle mit dem vorher existierenden VDCM zu bilden. Solche Protokolle sehen zum Beispiel die Steuerung unterschiedlicher betätigbarer aktiver Aufhängungssystemelemente durch das neue VDCM an Stelle des vorher existierenden Fahrzeug-VDCM für den Fall vor, dass ein anormaler Straßenzustand angetroffen wird, und verwalten sie. In diesem Fall würde das neue VDCM vorübergehend die Steuerung der betätigbaren Aufhängungssystemelemente übernehmen, die als erforderlich betrachtet werden, um auf den anormalen Straßenzustand zu reagieren, um die erforderlichen Steuerbefehle umzusetzen. Nachdem das Fahrzeug über den anormalen Straßenabschnitt gefahren ist, kann die Steuerung dann an das zuvor existierende Fahrzeug-VDCM zurückgegeben werden.
• Bei Ausführungsformen des hier beschriebenen Fahrzeugsteuersystems können die betätigbaren Fahrzeugelemente, die von Befehlen gesteuert werden können, die als Reaktion auf Eingaben von dem Schätzungsmittel erzeugt werden, Einstellmittel 210a der Aufhängungssteifigkeit, Einstellmittel 210b der Aufhängungshöhe, Einstellmittel 210c der Aufhängungsdämpfung, Rollschutzeinstellungsmittel 210d und andere bekannte oder geeignete betätigbare Aufhängungssystembestandteile aufweisen, die sich auf die Fahrzeugaufhängungskräfte, Aufhängungsrüttelräume, die Dämpfbestandteile der Aufhängungen, die Steifigkeitsbestandteile der Aufhängungen, die Rollschutzbestandteile der Aufhängungen, den Aufhängungshub und/oder die Aufhängungshöhe auswirken. Zusätzliche Fahrzeugsysteme oder Elemente können ebenfalls konfiguriert sein, um als Reaktion auf die erzeugten Steuerbefehle, falls erwünscht, zu reagieren.
• 4 ist ein Flussdiagramm, das den Prozessablauf für ein Verfahren zum Erzeugen eines Modells veranschaulicht, das anormale Straßenzustände charakterisiert, das gesammelte Sensordaten verwendet, und um Aufhängungssteuerbefehle als Reaktion auf die charakterisierten anormalen Straßenzustände zu erzeugen. Mehrere Geländelern- und -schätzungsverfahren wurden entwickelt, um das Modellieren von Geländeunebenheiten zu erleichtern. Einige Beispiele derartiger Verfahren sind in den folgenden Referenzen beschrieben: [1] Stavens D, Thrun S (2006) A Self-supervised Terrain Roughness Estimator for Off-road Autonomous Driving. In: Conference on Uncertainty in Al (UAI), Cambridge, MA; [2] Brooks CA, lagnemma KD (2007) Self-Supervised Classification for Planetary Rover Terrain Sensing. In: 2007 IEEE Aerospace Conference, IEEE, Big Sky, Montana; und [3] Katz R, Nieto J, Nebot E (2008) Probabilistic Scheme for Laser Based Motion Detection. In: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IEEE, Nice, France, pp 161-166.
• Wie oben beschrieben, weist eine Ausführungsform der Straßenzustands-Sensoranordnung 102 einen Laserscanner 20 zum Scannen von Straßenoberflächen vor dem Fahrzeug auf, um Straßenoberflächendaten zu erhalten.
• In Schritt 300, gemäß dem Ansatz, der in der Referenz [1] beschrieben ist, wird die Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug durch Laserscannen vorhergesagt, während das Fahrzeug fährt. Das liefert Daten, die verwendet werden, um eine „Vorschau“ oder Schätzung des Straßenzustands vor dem Fahrzeug zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform ist der verwendete Laserscanner fähig, Bereichsdaten für 100-200 Winkelpositionen bei 50-100 Hz mit einer Winkelauflösung von 0,5 Grad zu erfassen. Bei dieser Ausführungsform wird ein Scanner ausgewählt, der betrieben oder konfiguriert werden kann, um mindestens innerhalb dieser Parameter zu arbeiten. Zusätzlich werden von dem GPS-System 106 zusätzliche Daten in der Form geschätzter GPS-Koordinaten des gescannten Straßenmerkmals gesammelt. Fahrzeugroll-, Neigungs- und Gierdaten werden auch von den Fahrzeug-Inertialsensoren des IMU an dem Zeitpunkt erzielt, an dem das anormale Straßenmerkmal gescannt wird, und Daten von den Fahrzeugradgeschwindigkeitssensoren werden an dem Zeitpunkt gesammelt, an dem das anormale Straßenmerkmal gescannt wird. Daten von diesen verschiedenen Quellen werden gleichzeitig gesammelt, so dass die Laserscandaten, IMU-Daten, GPS-Koordinatenschätzungen und Radgeschwindigkeitsdaten zeitlich korreliert werden können.
• In Schritt 308, gemäß dem Ansatz, der in Referenz [1] beschrieben ist, wird das Integrationsmittel 110 verwendet, um die Laserscan-Wolkenpunktdaten für jeden gemessenen Punkt auf einer anormalen Straßenoberfläche mit den geschätzten GPS-Lokalisierungsdaten in Zusammenhang mit diesem Punkt, den Zeitableitungen der Fahrzeugroll- und Neigungsraten, wie sie von den IMU-Daten geschätzt werden, und den Radgeschwindigkeitssensordaten zu integrieren. Unter Einsatz der gesammelten Daten erzeugt das Integrationsmittel eine Reihe sechsdimensionaler Wolkenvektoren L, wobei sich jeder Vektor auf einen entsprechenden gemessenen Wolkenpunkt bezieht. Jeder Vektor L_i weist die folgenden Elemente auf: $$L_i=\left[x,y,z,d\gamma ,d\psi ,t\right]$$

  

  wobei t die Zeit der Messung der x-, y-, und z-Koordinaten eines gegebenen Wolkenpunkts ist und auch die Zeit der Messung von γ und Ψ; dγ die erste Ableitung der Rollrate γ des Fahrzeugs an einer Messungszeit t, wie aus den IMU-Daten bestimmt, ist; d_ψ die erste Ableitung der geschätzten Neigungsrate ψ des Fahrzeugs an der Messungszeit t, wie aus den IMU-Daten bestimmt, ist, und x, y und z geschätzte GPS-Positionskoordinaten des gegebenen Wolkenpunkts an der Zeit der Messung t sind. Die Aggregation der Wolkenvektoren stellt daher eine Darstellung der Form und der Abmessungen der Straßenoberfläche und ihrer Merkmale wie an dem Zeitpunkt t gemessen bereit. Die Ergebnisse dieser Integration werden an den Computer 112 weitergegeben.
• Das in Referenz [1] beschriebene Verfahren verwendet gemessene Stoßwerte, um die Werte unbekannter Parameter $p_i^{\text{'}}$

  

  zur Verbesserung der Präzision der Straßenoberflächenklassifizierung zu lernen. Das Verfahren der Referenz [1] stellt nur eine Klassifizierung von Straßenunebenheit bereit. Es verarbeitet keine Aufhängungshöhen-Sensormessungen, wie hier im Hinblick auf die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, und sagt den Straßenzustand vor dem Fahrzeug, wie hier beschrieben nicht voraus und zeigt ihn nicht an. Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein alternativer Sensorfusionsansatz verwendet. Dieser Ansatz verwendet Laserwolkendaten in Kombination mit den Aufhängungshöhen-Sensormessungen, um ein Modell zu erzeugen und abzustimmen, das zum Voraussagen oder Schätzen der Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug verwendbar ist. Schätzungen des Straßenoberflächenzustands, die von diesem Modell abgeleitet werden, können dann verwendet werden, um das aktive Aufhängungssystem des Fahrzeugs vor der Berührung zwischen dem Fahrzeug und irgendwelchen anormalen Straßenoberflächenmerkmalen, die von den Laserscans aufgedeckt werden, zu steuern, um die Auswirkungen solcher Berührung auf das Fahrzeug und seine Insassen zu lindern.
• Bei Schritt 309 wird ein zeitliches Besetzungsraster erzeugt.
• Das Verfahren, das zum Schätzen oder Modellieren des anormalen Straßenoberflächenmerkmals in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beruht auf dem Gebrauch eines zeitlichen Besetzungsrasters, von dem aufeinanderfolgende Iterationen in 5a-5c mit 900a - 900c bezeichnet sind. Unter Bezugnahme auf die 5a-5c wird der Laserwolke ein zeitliches Besetzungsraster überlagert. Das Raster weist Darstellungen gescannter Straßenmerkmale auf, die innerhalb einer festgelegten Entfernung vor dem Fahrzeug liegen (zum Beispiel das Straßenmerkmal 990). Das Raster bewegt sich mit dem Fahrzeug und der Wolke und wird laufend mit jedem neuen Laserscan aktualisiert. Das Raster bewegt sich daher mit dem Fahrzeug und der Wolke zu irgendeinem anormalen Straßenmerkmal (zum Beispiel das anormale Straßenmerkmal 990), das von den Scans identifiziert wird, und während das Raster laufend mit jedem neuen Laserscan aktualisiert wird, kommt das statische anormale Straßenmerkmal 990 dem Fahrzeug näher.
• Die Rasterreferenzen x1 umfassen Darstellungen von Straßenmerkmalen relativ näher an dem Fahrzeug (bis zu einer Entfernung von d1 von dem Fahrzeug hinaus), während die Rasterreferenzen x6 Darstellungen von Straßenmerkmalen relativ weiter von dem Fahrzeug (bis zu einer Entfernung d2 von dem Fahrzeug hinaus) aufweisen. 5a zeigt die Darstellung des Merkmals 990, wenn sich das Merkmal n-N Zeitperioden von der physischen Berührung mit einem Fahrzeugrad entfernt befindet. Das Fortschreiten der Auflösung des anormalen Straßenoberflächenmerkmals 990 an aufeinanderfolgenden Zeitintervallen (n-N), (n-N+1), ..., (n-1), während sich das fahrende Fahrzeug dem Straßenoberflächenmerkmal nähert, ist in den 5a-5c gezeigt, wobei 5a eine Ausführungsform 900a des Rasters zeigt, wenn das anormale Straßenoberflächenmerkmal 990 relativ weiter von dem Fahrzeug entfernt ist (an der Zeit n-N), wobei 5b eine Ausführungsform 900b eines Rasters (an einer Zeit n-N+1) zeigt, wenn das anormale Straßenmerkmal dem Fahrzeug näher ist als in 5a, und 5c eine Ausführungsform 900c des Rasters (an der Zeit n-1) zeigt, wenn das anormale Straßenmerkmal dem Fahrzeug näher ist als in 5b.
• Mit dem Verstreichen von Zeit und bei jeder Aktualisierung der Wolke durch aufeinanderfolgende Scans, nähert sich das Fahrzeug dem anormalen Straßenoberflächenmerkmal, die Charakteristiken des Merkmals werden deutlicher definiert, und die Ungewissheit in Zusammenhang mit der Wolkenvektordarstellung des Merkmals wird verringert. Während sich das Fahrzeug zu dem anormalen Straßenmerkmal bewegt, bewegt sich das Objekt entlang der x-Achse des Rasters in Bezug auf das Fahrzeug, und die Wolkenvektoren werden laufend aktualisiert. An dem n-ten Augenblick sollte die Schätzung von Charakteristiken des anormalen Straßenoberflächenmerkmals gemäß den Wolkenvektoren mit Messungen entsprechender Charakteristiken des Merkmals übereinstimmen, die durch Sensordaten von physischer Berührung zwischen Sensoren und dem Straßenmerkmal erzielbar sind.
• 6 zeigt (in einer einzigen Ansicht) die Zeitablaufentwicklung der 5a-5c, während sich das Fahrzeug dem Merkmal 990 nähert, und während die Darstellung des Straßenmerkmals 990 immer deutlicher und genauer wird. Gleichzeitig und auf ähnliche Art und Weise, werden die Darstellungen dieser Straßenmerkmale immer deutlicher und genauer, während sich das Fahrzeug anormalen Straßenmerkmalen nähert, die weiter von dem Fahrzeug entfernt sind als das Merkmal 990.
• Bei Schritt 310 werden Wolkenvektoren, die für die Basislinie oder Referenz (das heißt die normale) Straßenoberflächendarstellung verwendbar sind, identifiziert.
• Um eine Änderung der Straßenhöhe vor dem Fahrzeug zu identifizieren, wird der (x, y, z) Laserwolke in Frage kommender 6D-Vektoren ein 3D-Raster in Übereinstimmung mit der folgenden Beziehung überlagert: $$E=\left[x,y,z,Rollrate\gamma ,Neigungsrate\psi ,Messungszeitt\right]$$

  
• Die in Frage kommenden Vektoren E sind diejenigen, die während des normalen Fahrens erzielt werden (das heißt Vektoren, die relativ niedrigere Neigungsraten- und Rollratenkomponenten haben und exklusive Roll- und Neigungsratendaten, die während relativ scharfer oder plötzlicher dynamischer Manöver erfasst werden, die relativ hohe Absolutwerte von γ und ψ erzeugen). Die in Frage kommenden Vektoren E erfüllen die folgende Beziehung: $$E=\left\{L:\left({\gamma }^2+{\psi }^2\right)<\Vert \mathrm{\delta }\Vert \right\}$$

  

  wobei δ ein vorbestimmter Schwellenwert ist, der von bestimmten Fahrbedingungen abhängt. Ein Faktor, der sich auf die Menge δ auswirkt, ist zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit; je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit ist, desto größer ist der Wert von δ. δ kann als eine Funktion der Geschwindigkeit gemäß der folgenden Beziehung definiert werden: $$\delta =a+bV$$

  

  wobei a und b zwei kalibrierte Parameter sind. Diese Kriterien helfen, die Basislinie oder normale Straßenoberflächen von anormalen Straßenoberflächenmerkmalen zu unterscheiden.
• In Frage kommende Vektoren E können aus denselben Scans der Straße vor dem Fahrzeug bestimmt werden, die Informationen in Zusammenhang mit den anormalen Straßenteilen liefern. Alternativ können in Frage kommende Vektoren E aus gespeicherten oder zuvor erfassten Informationen in Zusammenhang mit der Straßenoberfläche an den gegebenen GPS-Lagen erzielt werden. Bei noch einer anderen Ausführungsform werden die in Frage kommenden Vektoren E von einem anderen Fahrzeug geliefert, das den Teil der Straße an der gegebenen GPS-Lage zuvor durchfahren hat.
• Bei Schritt 312 wird eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion (PDF) für den Straßenteil berechnet, der in dem zeitlichen Besetzungsraster dargestellt ist. Die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion wird beim Berechnen und Schätzen der Straßenoberflächenhöhe an jeder Stelle x, y innerhalb des zeitlichen Besetzungsrasters verwendet.
• Unter Bezugnahme auf 7 ist die dritte Dimension des Rasters durch den Bereich von z-Achsen-Messungen des Laserscanners definiert. Zur Vereinfachung der Schreibweise nehmen wir ein gleichmäßig unterteiltes Raster N mal N mal N an, mit Intervallen, die an Wolkenpunkten (x_oi, y_oj, z_ok) zentriert sind. Jede Zelle des Rasters ist durch das Triple (x_i, y_j, z_k), i, j, k = {1, N} definiert. Eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion (PDF) der anormalen Straßenabschnitthöhe, die an dem Zeitpunkt n-N vorausgesagt ist (das heißt an n-N Zeitperioden, bevor das Fahrzeugrad physisch das anormale Straßenmerkmal 990 berührt und die daraus resultierenden Aufhängungshöhen-Sensormessungen erfasst werden), wird aus der Anzahl oder Frequenz S der Wolkenpunkte in jeder der Zellen (x_i, y_j, z₁), (x_i, y_j, z₂), ..., (x_i, y_j, z_M) berechnet, wie in 8 dargestellt. Die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion P_ijk kann unter Gebrauch der folgenden Beziehung bestimmt werden: $$P_{ijk}\left(n-N\right)=S_{ijk}\left(n-N\right)/{\displaystyle {\sum }_k{S}_{ijk}\left(n-N\right)}$$

  
• Bei Schritt 312 oder an einem anderen Punkt vor dem Eintritt in die Schleife, die von den Schritten 314 bis 322 definiert ist, wird eine Reihe von Korrekturfaktoren C_i, i={1, N} an einem gemeinsamen Referenzwert, der nicht gleich null ist, initialisiert. Die Korrekturfaktoren werden wie unten beschrieben als Reaktion auf die Berührung zwischen der anormalen Straßenoberfläche und den Fahrzeugrädern aktualisiert. Die Korrekturfaktoren werden an die Straßenhöhenschätzungen H_ij(n-N), die zuvor aus den Laserscandaten erzeugt wurden, angewandt, um überarbeitete geschätzte Straßenhöhenschätzungen zu erzeugen.
• Bei Schritt 314 wird die geschätzte Straßenoberflächenhöhe an jeder Stelle x, y innerhalb des zeitlichen Besetzungsrasters berechnet. Die Höhe H_jj der Straße an einer gegebenen Stelle (x_i, y_i) wird durch die folgende Beziehung geschätzt: $$H_{ij}\left(n-N\right)={\displaystyle {\sum }_k{P}_{ijk}\left(n-N\right)z_{ok}}$$

  
• Bei Schritt 316, wenn das Fahrzeug das gescannte Straßenmerkmal antrifft (nach Verstreichen der Zeitspanne n-1, wie in 6 gezeigt) und die Räder mit dem anormalen Straßenmerkmal in Wechselwirkung treten, werden Daten von den Fahrzeugsensoren (wie zum Beispiel von den Aufhängungshöhensensoren) durch den Filter 555 und dann zu dem Computer 112 zur Verarbeitung weitergegeben. Auf die unten beschriebene Art und Weise werden die gefilterten Daten verarbeitet, um einen Wert für einen Straßenzustandsvektor w_ROAD zu berechnen, der auf einen tatsächlichen Straßenzustand an der zuvor gescannten Stelle hinweist.
• In diesem Hinblick wirkt/wirken der Teil/die Teile des aktiven Aufhängungssystems, der/die das anormale Straßenoberflächenmerkmal berührt/berühren, als zusätzliche Sensoren, die Informationen bereitstellen, die zum Berechnen von Parametern (wie zum Beispiel des Straßenprofilvektors w_ROAD ) verwendbar sind, die verwendet werden können, um die aktive Aufhängung als Reaktion auf die anormalen Straßenzustände zu steuern.
• Bei Schritt 320 werden die geschätzten Höhen h_wl' und h_wr' der Straßenoberfläche jeweils an dem linken und an dem rechten Vorderrad berechnet, indem geschätzte Straßenoberflächenhöhen H und die letzten Werte der Korrekturfaktoren C verwendet werden.
• Die überarbeiteten geschätzten Höhen h_wl und h_wr der Straßenoberfläche jeweils an dem linken und dem rechten Vorderrad an einer gegebenen Stelle (x_i, y_i) können durch Interpolation zwischen den Rastermitten y_oj erzielt werden, indem umgekehrte Entfernungen verwendet werden und indem Korrekturfaktoren C_i an die zuvor berechneten entsprechenden Straßenhöhenschätzungen angewandt werden: $$h_{wl}\text{'}\left(n-N\right)={\displaystyle {\sum }_i\left\{C_i{H}_{iN}\left(n-N\right){\left|y_{oi}-y_{wl}\right|}^{-1}\right\}}/{\displaystyle {\sum }_i{\left|y_{oi}-y_{wl}\right|}^{-1}}$$

  

  $$h_{wr}\text{'}\left(n-N\right)={\displaystyle {\sum }_i\left\{C_i{H}_{iN}\left(n-N\right){\left|y_{oi}-y_{wr}\right|}^{-1}\right\}}/{\displaystyle {\sum }_i{\left|y_{oi}-y_{wr}\right|}^{-1}}$$

  
• Bei Schritt 322 werden die Korrekturfaktoren aktualisiert. Die Korrekturfaktoren C_i, i={1, N} werden laufend unter Einsatz eines strukturierten Lernverfahrens aktualisiert. Das Lernverfahren aktualisiert die Korrekturfaktoren C_i, i={1, N} durch Vergleichen der Straßenoberflächenhöhen h_wl' und h_wr' $$h_{wl}\text{'}\left(n\right)={\displaystyle {\sum }_i\left\{C_i{H}_{i1}\left(n\right){\left|y_{oi}-y_{wl}\right|}^{-1}\right\}}/{\displaystyle {\sum }_i{\left|y_{oi}-y_{wl}\right|}^{-1}}$$

  

  $$h_{wr}\text{'}\left(n\right)={\displaystyle {\sum }_i\left\{C_i{H}_{i1}\left(n\right){\left|y_{oi}-y_{wr}\right|}^{-1}\right\}}/{\displaystyle {\sum }_i{\left|y_{oi}-y_{wr}\right|}^{-1}}$$

  

  wie sie von der Laserwolke geschätzt werden, mit den tatsächlich gemessenen Straßenoberflächenhöhen h_wi(n) und h_wr(n) an derselben Stelle, wobei: $$H_{ij}\left(n\right)={\displaystyle {\sum }_k{P}_{ijk}\left(n\right)z_{ok}},$$

  

  wie von der Beziehung, die oben unter Bezugnahme auf Schritt 314 beschrieben ist, gegeben.
• Die Wahrscheinlichkeiten P_ijk(n) in der Beziehung (8) werden aus den linearen gewichteten Frequenzen S_ijk(n-N), S_ijk(n-N+1), ..., S_ijk(n-1) berechnet: $$P_{ijk}\left(n\right)=S_{ijk}\left(n\right)/{\displaystyle {\sum }_k\left(S_{ijk}\left(n\right)\right)}$$

  

  $$S_{ijk}\left(n\right)=w_N{\text{ S}}_{ijk}\left(n-N\right)+w_{N-1}{\text{ S}}_{ijk}\left(n-N+1\right)+\dots +w_1{\text{ S}}_{ijk}\left(n-1\right)$$

  

  wobei i, j, k = {1, N} und die Gewichte w₁, w₂, ..., w_N linear monoton abnehmen, um die in etwa lineare Abhängigkeit des Fehlers der geschätzten Höhe der Wolke von der Zeit, wie in Referenz [1] beschrieben, wiederzugeben.
• Schließlich werden die Korrekturfaktoren durch Anwenden des Algorithmus der kleinsten Fehlerquadrate (Least Mean Square (LMS)) an eine Kostenfunktion aktualisiert, was den Fehler zwischen der auf der Wolke basierenden Schätzung und der tatsächlich an den Rädern gemessenen Höhe der Straßenoberflächenhöhe minimiert: $$\begin{array}{l}J\left(n\right)={\left({\displaystyle {\sum }_i\left\{C_i{H}_{i1}\left(n\right){\left|y_{oi}-y_{wl}\right|}^{-1}\right\}/{\displaystyle {\sum }_i{\left|y_{oi}-y_{wl}\right|}^{-1}-h_{wl}\left(n\right)}}\right)}^2\\ +{\left({\displaystyle {\sum }_i\left\{C_i{H}_{i1}\left(n\right){\left|y_{oi}-y_{wr}\right|}^{-1}\right\}/{\displaystyle {\sum }_i{\left|y_{oi}-y_{wr}\right|}^{-1}-h_{wr}\left(n\right)}}\right)}^2\end{array}$$

  
• Diese Vorgehensweise ergibt die folgende Rekursion für den Vektor von Korrekturfaktoren C(n): $$C\left(n+1\right)=C\left(n\right)+\alpha \left(h_{wl}\left(n\right)\right)-C^T\left(n\right)d_l\left(n\right))d_l^T\left(n\right)/\left(d_l^T\left(n\right)d_l\left(n\right)\right)$$

  

  $$C\left(n+1\right)=C\left(n\right)+\alpha \left(h_{wr}\left(n\right)\right)-C^T\left(n\right)d_r\left(n\right))d_r^T\left(n\right)/\left(d_r^T\left(n\right)d_r\left(n\right)\right)$$

  

  wobei $$d_{il}\left(n\right)=H_{i1}\left(n\right){\left|y_{oi}-y_{wl}\right|}^{-1}/{\displaystyle {\sum }_i{\left|y_{oi}-y_{wl}\right|}^{-1}-h_{wl}\left(n\right)}$$

  

  $$d_{ir}\left(n\right)=H_{i1}\left(n\right){\left|y_{oi}-y_{wl}\right|}^{-1}/{\displaystyle {\sum }_i{\left|y_{oi}-y_{wl}\right|}^{-1}-h_{wr}\left(n\right)}$$

  

  und α ein Gedächtnisfaktor ist, der vorhergehenden, älteren geschätzten Straßenoberflächenhöhen h exponentiell weniger Gewicht gibt, J(n) die Kostenfunktion ist und d_I ^T ein Transponiervorgang eines dazugehörenden Vektors ist.
• Die letzten (das heißt die zuletzt aktualisierten) Korrekturfaktoren werden zu Schritt 314 zurück gegeben um, wie oben beschrieben, während der Verarbeitung von Daten in Zusammenhang mit einem neuen anormalen Straßenmerkmal, das während des Fahrens des Fahrzeugs angetroffen wird, angewandt zu werden. Das laufende Aktualisieren der Korrekturfaktoren, das an die Scandaten angewandt wird, verbessert die Präzision des Modells, während immer mehr Daten aus Wechselwirkungen zwischen der Fahrzeugaufhängung und verschiedenen anormalen Straßenoberflächenmerkmalen gesammelt werden.
• Auf die oben beschriebene Art und Weise wird ein Verfahren zum präzisen Schätzen von Charakteristiken des anormalen Straßenoberflächenmerkmals basierend auf Laserscandaten, GPS-Koordinatendaten, IMU-Daten und Radgeschwindigkeitssensordaten ohne Erfordernis vorgesehen, dass das Fahrzeug mit dem Straßenmerkmal in Wechselwirkung steht. Wenn zusätzliche anormale Straßenoberflächenmerkmal angetroffen werden, durch die wiederholte Korrelation der Laserscandaten mit den Straßensensorkontaktdaten, können die Werte der Korrekturfaktoren C verfeinert oder fein abgestimmt werden. Das erhöht die Präzision und Zuverlässigkeit der Straßenoberflächenzustandsschätzungen, die von den Laserscans abgeleitet werden. Schlussendlich ist die Präzision der Straße des voraussagenden Systems derart, dass Straßenzustände von der Schätzungsfunktion unter Einsatz von Laserscan, GPS-Koordinaten, IMU und Radgeschwindigkeitssensordaten allein vorausgesagt und klassifiziert werden, und die Steuerung der Aufhängung kann allein auf dem Straßenzustand, wie er von der Schätzungsfunktion vorausgesagt wird, gesteuert werden.
• Bei Schritt 318, wenn Daten aus der Wechselwirkung zwischen der Aufhängung und dem anormalen Straßenoberflächenmerkmal gesammelt wurden, wird ein Straßenprofilvektor w_ROAD berechnet.
• Auf die unten beschriebene Art und Weise und für einen anderen Betriebsmodus ist der Computer 112 auch konfiguriert, um basierend auf der Verarbeitung der Aufhängungshöhensensordaten auf die unten beschriebene Art und Weise und unter Einsatz bekannter Werte verschiedener Parameter einen Wert für den Straßenprofilvektor w_ROAD zu berechnen, der den Zustand des anormalen Straßenoberflächenmerkmals, das zuvor von dem Laserscanner gescannt wurde, wiedergibt. Der Straßenprofilvektor w_ROAD ist eine Darstellung der vertikalen Abweichung der anormalen Straßenoberfläche von der glatten Straßenoberfläche.
• Unter Bezugnahme auf 3 werden bei einem ersten Schritt Daten von den Fahrzeughöhensensoren 30 zu einem geeigneten Filter 555 übertragen, während die Aufhängung mit der anormalen Straßenoberfläche in Wechselwirkung steht. Zusätzlich werden dem Computer 112 von der IMU 104 Daten in Zusammenhang mit dem Karosserierollen γ und der Karosserieneigung ψ, die aus der Berührung zwischen den Fahrzeugrädern und dem anormalen Straßenmerkmal resultieren, geliefert.
• Bei dem nächsten Schritt wird ein Karosserieeintauchen h gemessen oder berechnet. Das Karosserieeintauchen h ist als die Verlagerung des Schwerpunkts des Fahrzeugs definiert, die aus der Berührung der Fahrzeugräder mit dem anormalen Straßenmerkmal resultiert. Bei Schritt 312a wird daher das Karosserierollen y, das aus der Berührung der Fahrzeugräder mit dem anormalen Straßenmerkmal resultiert, gesammelt, und die Karosserieneigung ψ, die aus der Berührung der Fahrzeugräder mit dem anormalen Straßenmerkmal resultiert, wird gesammelt. Der Parameter h kann auf bekannte Art und Weise aus den Fahrzeughöhensensordaten, die erzeugt werden, wenn das Rad die tatsächliche physische Straßenanormalität antrifft, und aus der Lage des Schwerpunkts des Fahrzeugs gemessen oder berechnet werden. Die Parameter γ und ψ können von der IMU gesammelt werden.
• Bei dem nächsten Schritt werden das Karosserieeintauchen h, die Karosserieneigung ψ sowie das Karosserierollen γ verwendet, um einen Karosseriestatusvektor q zu definieren: $$q=\left[\begin{array}{c}h\\ \gamma \\ \psi \end{array}\right]$$

  
• Bei dem nächsten Schritt wird ein absoluter vertikaler Radverlagerungsvektor z_w bestimmt. Die Komponente dieses Vektors ist eine vertikale Verlagerung eines Rads, die aus der Berührung mit dem anormalen Straßenoberflächenmerkmal resultiert. Dies kann auf eine bekannte Art und Weise aus den Aufhängungshöhensensordaten, die erzeugt werden, wenn das Rad die tatsächliche physische Straßenanormalität antrifft, gemessen oder berechnet werden.
• Bei dem nächsten Schritt wird ein Aufhängungshöhenmessvektor z_rp bestimmt. Die Komponente dieses Vektors ist der relative Positionsunterschied zwischen den zwei Enden der Aufhängung an jedem Rad. Der Vektor z_rp kann aus einem vertikalen Absolutverlagerungsvektor z_w des Rads und dem Karosseriestatusvektor q berechnet werden.
• Im Allgemeinen kann der Aufhängungshöhenmessvektor z_rp als eine lineare Funktion der Karosseriebewegungen und Radbewegungen durch die folgende Beziehung ausgedrückt werden: $$z_{rp}=H_{1}q-H_2{z}_w$$

  

  wobei H₁ eine Matrix 4 × 3 und H₂ eine Matrix 4 × 4 ist, die auf eine bekannte Art und Weise aus der Aufhängungsgeometrie und den Bewegungsverhältnissen eines bestimmten Aufhängungssystems bestimmt werden können.
• Die i-te Komponente von z_w ist die vertikale Verlagerung der Mitte der i-ten Rad-/Reifenanordnung. Die Radbewegungen werden an dem Rad gesehen, die Aufhängungshöhenänderungen werden entlang der Aufhängungsrichtungen gesehen, die während der Bewegung des Fahrzeugs dynamisch variieren, und Karosseriebewegungen werden an den von der Karosserie definierten Richtungen gesehen. Die Elemente des Fahrzeugs, das diese Bewegungen erfährt, sind auf eine bekannte Art durch Verknüpfungen verbunden. Daher können die Beziehungen zwischen diesen Bewegungen Skalierfaktoren und Ausrichtungswinkel in einer dynamischen Art involvieren.
• Grundlegend hängt die Auswirkung der Aufhängung auf die Fahrzeugbewegung von den Verhältnissen der Federverlagerungen zu den Radverlagerungen und Federdämpfergeschwindigkeit zu der Radgeschwindigkeit ab. Diese Verhältnisse sind als „Bewegungsverhältnisse“ oder „Installationsverhältnisse“ bekannt. Da die Ausrichtungen oder Achsen, entlang welcher die Aufhängungen wirken können, mit der Bewegung der Aufhängungsbestandteile variieren können, sind das oben genannte „Bewegungsverhältnis“ oder die „Installationsverhältnisse“ üblicherweise nicht konstant. Diese Erscheinung wird ausführlicher von John Dixon, in „Suspension Geometry and Computation“, veröffentlicht von John Wiley and Son Ltd., 2009, das hiermit durch Verweis eingegliedert wird, erklärt.
• Unter Bezugnahme auf 9, kann der Aufhängungshöhenmessvektor z_rp für ein Fahrzeugviertelmodell eines Fahrzeugs mit einem Federbein unter Heranziehung der folgenden Beziehung berechnet werden: $$z_{rpi}=\frac{l}{m\text{ cos}\left({\theta }_i\right)}{h}_i-\frac{z_{wi}}{\text{cos}\left({\theta }_i\right)}$$

  

  wobei / die Entfernung von dem Fahrzeugschwerpunkt zur Rotationsmitte der Rad-/Reifenbaugruppe ist, m die Entfernung von dem Fahrzeugschwerpunkt bis zu der Stelle ist, wo die Aufhängungsachse die Radachse schneidet, und θ der Winkel zwischen der Richtung des Aufhängungshubs als Reaktion auf die Berührung mit dem anormalen Straßenmerkmal und der Richtung der Bewegung der Mitte der Rad-/Reifenbaugruppe als Reaktion auf die Berührung mit dem anormalen Straßenmerkmal ist.
• z_rp kann auch auf eine gemäß dem Stand der Technik bekannte Art gemessen werden, indem die Relativpositionssensoren verwendet werden, die auf die linke vordere, rechte vordere, linke hintere und rechte hintere Ecke der Aufhängung montiert sind. Eingaben von diesen Sensoren können in eine repräsentative Matrix wie folgt eingegliedert werden: $$z_{rp}=\left[\begin{array}{c}{z}_{rp1}\\ z_{rp2}\\ z_{rp3}\\ z_{rp}4\end{array}\right]$$

  
• Die passive Aufhängungsfederkraft f_s ist eine Funktion des relativen Hubs der zwei Enden der Feder, die auf bekannte Art aus dem Messwert z_rp kombiniert mit bestimmten Verknüpfungsverhältnissen berechnet werden kann.
• Zum Beispiel steht f_s =Kz_rp für lineare Aufhängungen, wobei K eine Verstärkungsmatrix ist. Die generische passive Aufhängungsfederkraft f_s kann durch die folgende Beziehung ausgedrückt werden: $${ƒ}_s=\left[\begin{array}{c}{ƒ}_{s1}\left(L_{s1}{z}_{rp}\right)\\ {ƒ}_{s2}\left(L_{s2}{z}_{rp}\right)\\ {ƒ}_{s3}\left(L_{s3}{z}_{rp}\right)\\ {ƒ}_{s4}\left(L_{s4}{z}_{rp}\right)\end{array}\right]\equiv {ƒ}_s\left(L_s{z}_{rp}\right)$$

  

  wobei L_s die Matrix ist, die aus der Geometrie der Aufhängung inklusive Bewegungsverhältnisse bestimmt wird.
• Wie gemäß dem Stand der Technik bekannt, ist die passive Aufhängungsdämpferkraft f_d eine Funktion der relativen Geschwindigkeiten der entgegengesetzten Enden des Dämpfers, die auch aus dem gemessenen Wert des Vektors z_rp bestimmt und ausgedrückt werden kann als: $${ƒ}_d=\left[\begin{array}{c}{ƒ}_{d1}\left(L_{d1}{\dot{z}}_{rp}\right)\\ {ƒ}_{d2}\left(L_{d2}{\dot{z}}_{rp}\right)\\ {ƒ}_{d3}\left(L_{d3}{\dot{z}}_{rp}\right)\\ {ƒ}_{d4}\left(L_{d4}{\dot{z}}_{rp}\right)\end{array}\right]\equiv {ƒ}_d\left(L_d{\dot{z}}_{rp}\right)$$

  

  wobei L_si und L_di die entsprechenden Parameter sind, die die Bewegungsverhältnisse für das i-te Rand erfassen und i =1, 2, 3, 4.
• Ein Modell, das die vertikale Fahrdynamik der Fahrzeugkarosserie charakterisiert, kann daher durch die folgende Beziehung ausgedrückt werden: $$M_{bdy}\ddot{q}=-V_s{ƒ}_s-V_d{ƒ}_d+F$$

  

  wobei M_bdy eine Trägheitsmatrix der Fahrzeugkarosserie definiert, die die gefederte Masse und die Roll- und Neigungsmomente der Trägheit enthält: $$M_{bdy}=\left[\begin{array}{l}{M}_s\hfill \\ I_{xx}\hfill \\ I_{yy}\hfill \end{array}\right],V_s=\left[\begin{array}{l}1111\hfill \\ -l_{sylƒ}{l}_{syrƒ}-l_{sylr}{l}_{syrr}\hfill \\ l_{sxƒ}{l}_{sxƒ}-l_{sxr}-l_{sxr}\hfill \end{array}\right],V_d=\left[\begin{array}{l}1111\hfill \\ -l_{dylƒ}{l}_{dyrƒ}-l_{dylr}{l}_{dyrr}\hfill \\ l_{dxƒ}{l}_{dxƒ}-l_{dxr}-l_{dxr}\hfill \end{array}\right]$$

  

  wobei F einen Kraftvektor der aktiven Aufhängung definiert, dessen Elemente die Aufhängungskräfte an den Rädern sind, wobei \/_s eine Matrix ist, deren Elemente mit den Entfernungen der Aufhängungsfedern von der Fahrzeugkarosserie zusammenhängen. Ferner ist V_d eine Matrix, deren Elemente mit Entfernungen der Aufhängungsdämpfer von der Fahrzeugkarosserie zusammenhängen.
• Bei einer Ausführungsform ist M_s die gefederte Masse (die Karosseriemasse des Fahrzeugs), I_xx das Trägheitsmoment des Karosserierollens und I_yy das Trägheitsmoment der Karosserieneigung; I_sylf, I_syrf, I_sylr, I_syrr sind die seitlichen oder senkrechten Entfernungen von der linken vorderen, rechten vorderen, linken hinteren und rechten hinteren Aufhängung zu der Längsmittenlinie des Fahrzeugs, l_sxlf, l_sxrf, l_sxlr, l_sxrr sind die Längsentfernungen von der linken vorderen, rechten vorderen, linken hinteren und rechten hinteren Aufhängung zu dem Schwerpunkt des Fahrzeugs. Die Reifen-/Radbaugruppen entsprechen der folgenden Bewegungsgleichung, wenn sie in unabhängige, nicht lineare Aufhängungen eingebaut sind: $$M_w{\ddot{z}}_w={ƒ}_s\left(L_s{z}_{rp}\right)+{ƒ}_d\left(L_d{\dot{z}}_{rp}\right)-F-K_t{z}_{td}-C_t{\dot{z}}_{td},$$

  

  wobei C_t der Dämpfungskoeffizient des Reifens, K_t die Steifigkeit des Reifens und z_td ein Reifenablenkungsvektor ist, dessen Elemente die Reifenablenkungen an den Rädern sind.
• Ein Absolutverlagerungsvektor z_w des Rads kann für einen gegebenen Karosseriestatusvektor q und einen gegebenen Aufhängungshöhenmessvektor z_rp berechnet werden: $$z_w=H_2^{-1}\left(H_{1}q-z_{rp}\right)$$

  

  und eine Variable w_ROAD, die das Radprofil darstellt, kann jetzt berechnet werden als: $$\begin{array}{l}\ddot{q}=-M_{bdy}^{-1}\left[V_s{ƒ}_s+V_d{ƒ}_d-F\right]\\ z_{td}={\left(K_t+C_{t}s\right)}^{-1}\left[{ƒ}_s+{ƒ}_d-F-M_w{H}_2^{-1}{H}_{1}q+M_w{H}_2^{-1}{z}_{rp}\right]\\ w_{ROAD}=H_2^{-1}{H}_{1}q-H_2^{-1}{z}_{rp}+z_{td}\end{array}$$

  
• Ein gefilterter Wert der Menge w_ROAD wird verwendet, um den anormalen Straßenoberflächenabschnitt, der untersucht wird, zu charakterisieren. Die Menge w_ROAD stellt die maximale Höhe des anormalen Straßenoberflächenmerkmals oberhalb der normalen Straßenoberfläche dar. Bei einer Ausführungsform wird w_ROAD in Metern gemessen. Jede andere geeignete Messeinheit kann jedoch verwendet werden. In dem Aggregat stellt die Sammlung von Datenpunkten, die entlang der äußeren Oberfläche des Straßenmerkmals gemessen wird, ein dreidimensionales Profil des Straßenmerkmals bereit.
• Der an einer gegebenen Stelle berechnete Wert von w_ROAD kann gemeinsam mit Daten (zum Beispiel GPS-Koordinaten), die die Lage des anormalen Straßenmerkmals identifizieren, in einem Speicher gespeichert werden. Bei Schritt 319 und auf die unten beschriebene Art und Weise, können diese Informationen beim Klassifizieren der anormalen Straßenoberfläche in einen oder mehrere vorbestimmte allgemeine Straßentypen verwendet werden.
• Bei einer Ausführungsform des Klassifizierungssystems können die anormalen oder unregelmäßigen Straßenzustände als einer der folgenden Typen basierend auf Vergleichen der Maße der Anormalität oder Unregelmäßigkeit mit verschiedenen fahrzeugbezogenen Maßen charakterisiert werden, wie zum Beispiel mit der Spurweite, dem Radstand, der Bodenfreiheit und anderen relevanten Maßen. Für die hier beschriebenen Zwecke ist die Spurweite eines Fahrzeugs als die Entfernung zwischen den Mittenlinien jedes der zwei Räder auf derselben Achse auf einem gegebenen Fahrzeug definiert. TABELLE 1

  Anormaler Straßentyp	Definition	Anz. Räder in Berührung	Schweregrad
  Typ 1: Schutt	Gegenstände, die auf der Fahrbahn gelassen wurden. Die Objekte haben eine Breite, die kleiner ist als die Spurweite des Fahrzeugs und eine Höhe, die kleiner ist als die Bodenfreiheit des Fahrzeugs	1	Klein
  			Mittel
  			Groß
  Typ 2: Buckel	Buckel mit einer Breite, die größer ist als die Spurweite des Fahrzeugs (zum Beispiel eine Bodenschwelle) und mit einer Höhe, die kleiner ist als die	2	Klein
  			Mittel
  			Groß
  	Bodenfreiheit des Fahrzeugs
  Typ 3: Schlagloch	Senkung auf der Straße, die eine Breite hat, die kleiner ist als die Spurweite des Fahrzeugs und eine Höhe, die kleiner ist als die Bodenfreiheit des Fahrzeugs	1	Klein
  			Mittel
  			Groß
  Typ 4: Senkung/Erhöhung	• Senkung auf der Fahrbahn mit einer Breite, die größer ist als die Spurweite des Fahrzeugs (Vorder- oder Hinterachse) oder mit einer Länge, die größer ist als die Basis des Fahrzeugs (linke oder rechte Seite) mit einer Höhe, die kleiner ist als die Bodenfreiheit des Fahrzeugs. • Erhöhung auf der Straße mit einer Breite, die größer ist als die Spurweite des Fahrzeugs (Vorder- oder Hinterachse) oder mit einer Länge, die größer ist als die Basis des Fahrzeugs (linke oder rechte Seite) und mit einer Höhe, die kleiner ist als die Bodenfreiheit des Fahrzeugs.	2	Klein
  			Mittel
  			Groß
  Typ 5: unebene Straße	Kleine Welligkeiten auf der Straße, wie zum Beispiel die in nicht gepflasterten Straßen, Kies usw.	4	Klein
  			Mittel
  			Groß
  Typ 6: Gelände	Große Welligkeiten auf der Straße oder Straße gefüllt mit großen Felsen, Steinen, Schmutz usw., die Höhen nahe der Bodenfreiheit des Fahrzeugs haben	4	Klein
  			Mittel
  			Groß
  Typ 7: Hindernis	Große Gegenstände auf der Straße, die eine Höhe haben, die größer ist als die Bodenfreiheit des Fahrzeugs	0	Klein
  			Mittel
  			Groß

• Wenn sowohl die geschätzten Straßenoberflächenzustände, die von der auf Laserscan basierenden „Vorschau“ der Straße, als auch die reaktive Straßentypcharakterisierung, die aus irgendwelchen vorhergehenden Wechselwirkungen zwischen dem anormalen Straßenmerkmal und dem aktiven Aufhängungssystem des Fahrzeugs abgeleitet werden, anzeigen, dass die Straßenzustände vor dem Fahrzeug anormal sind, können die GPS-Positionskoordinaten (X_i, Y_i, Z_i) der Anormalität und die laufende GPS-Zeit t_i gemeinsam mit den quantitativen Informationen über den anormalen Zustand aufgezeichnet werden, wobei i ∈{1,2,...,N} und N die Gesamtanzahl der anormalen Straßenzustände, die mitzuverfolgen sind, sind. Auf die unten beschriebene Art können diese Informationen verwendet werden, um eine digitale Karte zu formulieren, die die Stellen anormaler Straßenmerkmale, die von dem Fahrzeug angetroffen werden, zeigt.
• Für jeden der in Tabelle 1 gezeigten anormalen Straßentypen kann die Schwere der Straßenanormalität durch die folgende strukturierte Variable bezeichnet werden als: $$T_{map}\left(X_i,Y_i,Z_i\right).Schwere$$

  

  $$T_{est}\left(x,y,z\right).Schwere$$

  

  $$T\left(x,y,z\right).Schwere$$

  

  und das Niveau der Schwere der Anormalität wird entweder als kleine Anormalität, mittlere Anormalität oder große Anormalität definiert. Diese Anormalitätsniveaus für die Straße können zum Beispiel mit den Maßen der Anormalität und/oder den Maßen der Anormalität in Bezug auf verschiedene Fahrzeugmaße, wie zum Beispiel Radstand, Spurweite, Bodenfreiheit und anderen relevanten Maßen zusammenhängen.
• Bei einer Ausführungsform können Schweregrade innerhalb jedes Straßentyps zugewiesen werden, indem der Bereich der Werte von w_ROAD in drei Gruppen von in etwa gleicher Größe unterteilt wird, und indem Werte von w_ROAD, die relativ niedrigere Werte als einen „kleinen“ Schweregrad haben, zugewiesen werden, und Werten von w_ROAD, die die nächst höhere Gruppe von Werten haben, ein „mittlerer“ Schweregrad zugewiesen wird, und indem Werten von w_ROAD, die die höchste Gruppe von Werten haben, ein „großer“ Schweregrad zugewiesen wird.
• Bei einer alternativen Ausführungsform kann der anormale Straßentyp gemäß einem der zuvor beschriebenen Typen und Schweren basierend auf den geschätzten Straßenhöhen h_wl' und h_wr' an jedem Vorderrad wie zuvor berechnet eingestuft werden. Das ermöglicht es, Straßenzustandsinformationen, die von einem oder mehreren der Vorderräder gesammelt wurden, möglicherweise beim Steuern der Aufhängung des einen oder der mehreren Hinterräder, die auf die Vorderräder folgen, zu verwenden, und die Verarbeitung der Wechselwirkungsinformationen Straße-Rad braucht nur für die Vorderraddaten ausgeführt zu werden.
• Bei einer anderen Ausführungsform werden Daten von Wechselwirkungen zwischen dem anormalen Straßenmerkmal und einem oder mehreren Vorderrädern mit Daten aus Wechselwirkungen zwischen dem anormalen Straßenmerkmal und einem oder mehreren dazugehörenden Hinterrädern gemittelt, um eine zusammengesetzte oder mittlere Straßenzustandsschätzung zu erzeugen.
• Das Computersystem kann zum Erzeugen und Aktualisieren einer solchen digitalen Karte konfiguriert sein. Bei einer besonderen Ausführungsform weist die digitale Karte eine Kompilation von Straßenzuständen oder Straßenzuständen an spezifizierten Stellen entlang der Länge der Straße auf. Das digitale Modell enthält auch GPS-Koordinaten, die mit jedem gespeicherten Straßenzustand zusammenhängen. Das digitale Modell kann auch quantitative Messungen der Schweren der anormalen Straßenbedingungen enthalten. Ein Beispiel der anormalen digitalen Straßenkarte kann wie in der folgenden Tabelle zusammengefasst werden: Tabelle 2. Anormale digitale Straßenkarte

  Anormaler Straßentyp	Schweregrad	GPS-Lagen
  Tmap (Xi, Yi, Zi) = 1 Schutt	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 1: Klein	(Xdi, Ydi, Zdi), i = 1, ..., nds
  	Tmap (Xi Yi, Zi). Schwere = 2: Mittel	(Xdj, Ydj, Zdj), j = 1, ..., ndm
  	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 3: Groß	(Xdk, Ydk, Zdk), k = 1, ..., nd,
  Tmap (Xi, Yi, Zi) = 2 Buckel	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 1: Klein	(Xbi, Ybi, Zbj), i = 1, ..., nb,
  	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 2: Mittel	(Xbj, Ybj, Zbj), j = 1, ..., nbm
  	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 3: Groß	(Xbk, Ybk, Zbk), k = 1, ..., nbl
  Tmap (Xi, Yi, Zi) = 3	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 1: Klein	(Xpi, Ypj, Zpi), i = 1, ..., nps
  Schlagloch	Tmap (Xi Yi, Zj). Schwere = 2: Mittel	(Xpj, Ypj, Zpj), j = 1, ..., npm
  	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 3: Groß	(Xpk, Ypk, Zpk), k = 1, ..., npl
  Tmap (Xi, Yi, Zi) = 4 Senkung	Tmap (Xi Yi, Zj). Schwere = 1: Klein	(Xdropi, Ydropi, Zdropi), i = 1, ..., ndrops
  	Tmap (Xi, Yi, Zj). Schwere = 2: Mittel	(Xdropj, Ydropj, Zdropj), j = 1, ..., ndropm
  	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 3: Groß	(Xdropk, Ydropk, Zdropk), k = 1, ..., ndropl
  Tmap (Xi, Yi, Zj) = 5 Unebene Straße	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 1: Klein	(Xri, Yri, Zrj), i = 1, ..., nrs
  	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 2: Mittel	(Xrj, Yrj, Zrj), j = 1, ..., nrm
  	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 3: Groß	(Xrk, Yrk, Zrk), k = 1, ..., nrl
  Tmap (Xi, Yi, Zi) = 6 Gelände	Tmap (Xi, Yi, Zj). Schwere = 1: Klein	(Xoi, Yoi, Zi), i = 1, ..., nos
  	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 2: Mittel	(Xoj, Y0j, Zoj), j = 1, ..., nom
  	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 3: Groß	(Xok, Yok, Zk), k = 1, ..., nol
  Tmap (Xi, Yi, Zi) = 7 Hindernis	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 1: Klein	(Xobi, Yobi, Zobi), i = 1, ..., nobs
  	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 2: Mittel	(Xobj, Yobi, Zobj), j = 1, ..., nobm
  	Tmap (Xi, Yi, Zi). Schwere = 3: Groß	(Xobk, Yobk, Zobk), k = 1, ..., nobl

• Vorausgesagte oder erzeugte anormale Straßenzustandsinformationen, die wie oben beschrieben erfasst wurden, können verwendet werden, um mit existierenden digitalen Karten oder Überwachungsdaten anormaler Straße zu synchronisieren. Wenn das Vertrauensniveau in den geschätzten Straßentyp hoch genug ist, kann die Straßenoberflächenzustandsschätzung verwendet werden, um die existierenden digitalen Karten/Überwachungsdaten anormaler Straße zu ändern oder sogar einen neuen anormalen Straßentypeintrag in die digitale Karte zu erzeugen, der an Speicherstellen innerhalb einer Fahrzeug-ECU für zukünftige Nutzung gespeichert werden kann. Die Schätzung kann auch verwendet werden, um ein „Reset“ existierender Straßen-/Überwachungsdaten und/oder GPS-Positionen auszuführen, die den Straßen-/Überwachungsdaten entsprechen, um irgendwelche Driften oder Fehler zu verhindern oder zu kompensieren.
• Die folgende Diskussion stellt ein Beispiel dafür bereit, wie eine existierende digitale Karte geschätzter anormaler Straßenzustände geändert werden kann, indem neu bestimmte Straßentypschätzungen verwendet werden.
• An einem zukünftigen Zeitpunkt t, wenn das GPS-System erfasst, dass sich das Fahrzeug (dessen Lokalisierung an jedem gegebenen Augenblick durch die GPS-Koordinaten (x, y, z) dargestellt ist) einem anormalen Straßenzustand nähert, dessen Mittenlage die GPS-Koordinaten (X_i, Y_i, Z_i) hat und dessen Straßenzustand in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Verfahren geschätzt oder eingestuft wurde, wird der geschätzte anormale Straßentyp (wie er basierend auf dem oben beschriebenen Verfahren bestimmt wurde) mit dem registrierten Straßentyp als für die Straßenposition (X_i, Y_i, Z_i) geltend berechnet.
• Wenn der geschätzte anormale Straßentyp mit dem registrierten Straßentyp übereinstimmt, wird der Straßentyp an dieser Stelle als der Straßentyp, der von der existierenden Karte angegeben wird, beibehalten.
• Wenn der geschätzte anormale Straßentyp nicht mit dem Straßentyp auf der existierenden Karte übereinstimmt, wird die existierende digitale Karte entweder geändert, um die neu bestimmte Straßentypschätzung an der gegebenen Stelle wiederzugeben, oder die neu bestimmte Straßentypschätzung wird in den existierenden registrierten Straßentyp basierend auf dem Vertrauensniveau der neu bestimmten Straßentypschätzung integriert.
• Das Vertrauensniveau der Straßentypschätzung hängt von der Qualität der Daten ab, die von den Laserscans und den Aufhängungshöhensensoren geliefert werden. Das Vertrauensniveau kann unter Einsatz eines von mehreren Verfahren geschätzt und quantifiziert werden. Wenn die Straßenzustandsschätzung zum Beispiel für ein bestimmtes anormales Straßenmerkmal, das von dem Datenbild des Laserscans abgeleitet wurde, mit der Straßenzustandsschätzung (innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs), die erzeugt wurde, indem Daten von physischen Wechselwirkungen zwischen der Aufhängung und der anormalen Straßenoberfläche erzeugt wurden, korreliert, kann das Vertrauensniveau beider Straßenzustandsschätzungen als höher betrachtet werden.
• Umgekehrt, wenn die Straßenzustandsschätzung für ein bestimmtes anormales Straßenmerkmal, das von dem Datenbild des Laserscans abgeleitet wurde, nicht mit der Straßenzustandsschätzung (innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs), die erzeugt wurde, indem Daten von physischen Wechselwirkungen zwischen der Aufhängung und der anormalen Straßenoberfläche erzeugt wurden, korreliert, kann das Vertrauensniveau beider Straßenzustandsschätzungen als niedriger betrachtet werden. Bei Fällen, in welchen das Vertrauensniveau als relativ niedrig angesehen wird, kann die Betätigung der Aufhängungssystemelemente als Reaktion auf die geschätzten Straßenzustände verzögert werden, um eine weniger als optimale Reaktion auf eine möglicherweise ungenaue Straßenzustandsschätzung zu vermeiden.
• Wenn bei einem anderen Beispiel eine historische Aufzeichnung von Straßenzuständen an einer gegebenen geographischen Lage existiert (zum Beispiel aus einer existierenden digitalen Karte einer Straßenstrecke), und wenn irgendwelche der Straßenzustandsschätzungen für dieselbe Lage nicht (innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs) mit der historischen Aufzeichnung korreliert, kann das Vertrauensniveau für eine oder beide der Straßenzustandsschätzungen auf ein mittleres Niveau eingestellt werden.
• Die oben stehende Diskussion kann unter Einsatz von Algorithmen umgesetzt werden, die die folgenden berechneten Variablen enthalten: $$\begin{array}{l}{i}^{\ast }=\text{arg }\underset{i}{\text{min}}\Vert \left(x,y,z\right)-\left(X_i,Y_i,Z_i\right)\Vert \\ h^{\ast }=\Vert \left(x,y,z\right)-\left(X_{i*},Y_{i*},Z_{i*}\right)\Vert \end{array}$$

  

  wobei ∥•∥ eine Vektor-Norm bezeichnet, die die Entfernung zwischen den zwei Sätzen von GPS-Koordinaten wiedergibt, wobei i* das i*-te anormale Straßenmerkmal anzeigt, das der laufenden Lage am nächsten liegt, h* die Entfernung zwischen der aktuellen Lage und dem i* anormalen Straßenmerkmal ist.
• Wenn der geschätzte Straßentyp an den GPS-Koordinaten (x,y,z) als auf Test (x,y,z) definiert ist und der anormale Straßentyp in der existierenden digitalen Karten an der Stelle (X_i, Y_i, Z_i) als T_map (X_i Y_i, Z_i) definiert ist, gehören T_est (x,y,z), T_map (X_i Y_i, Z_i) und T(x, y, z) alle zu dem finiten Satz {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}, wobei 0 einem normalen Straßenzustand entspricht und i dem q-ten anormalen Straßentyp, der in Tabelle 1 definiert ist, für q =1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 entspricht.
• Für eine gegebene Fahrzeuggeschwindigkeit v_x, definiert man γ (v_x) als einen von der Geschwindigkeit abhängenden Skalar. Wenn die in (9) berechnete Entfernung h* gleich oder kleiner ist als ein solcher Skalar, so dass: $$h^{\ast }\le \mathrm{\gamma }\left(v_x\right)$$

  

  wird das Fahrzeug, dessen aktuelle Lage von den GPS-Koordinaten (x,y,z) wiedergegeben wird, als sich einem Straßensegment nähernd bestimmt, das die GPS-Koordinaten (X_i, V_i, Z_i) hat und aktuell auf der existierenden digitalen Karte als zum Straßentyp T_map (X_i V_i, Z_i) ∈{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} gehörend charakterisiert ist.
• Wenn das Vertrauensniveau der Straßentypschätzung Test (x,y,z) niedriger ist als ein vorbestimmter Schwellenwert (zum Beispiel 40 % Vertrauensniveau), sollte die berechnete Straßentypschätzung durch den i-ten anormalen Straßentyp T_map (X_i, Y_i, Z_i) ersetzt werden, den man aus der vorher existierenden digitalen Karte anormaler Straße erzielt.
• Wenn der geschätzte Straßentyp Test (x,y,z) nicht T_map (X_i, Y_i, Z_i) entspricht, wenn die Beziehung (10) erfüllt wird, kann eine Fusion oder Integration von Test (x,y,z) mit T_map (X_i, Y_i, Z_i) ausgeführt werden, um einen abschließenden Straßentyp T (x,y,z) an der Lage: $$T\left(x,y,z\right)\equiv \left[T_{map}\left(X_i,Y_i,Z_i\right),T_{est}\left(x,y,z\right)\right]$$

  
• bereitzustellen, wobei Ξ eine Glättungsstrategie, eine gewichtete Summenstrategie oder andere bekannte Mittel zum Erzielen glatter Integration zwischen T_map (X_i, Y_i, Z_i) und T_est (x,y,z) darstellt.
• Wenn ein Straßenzustand angetroffen wird, bei dem Test (x,y,z) einem der Straßenzustandstypen entspricht, die in der oben stehenden Tabelle gezeigt sind, aber kein i* besteht, so dass die entsprechende h*, die aus der existierenden digitalen Karteninformation berechnet ist, die Beziehung (10) erfüllt, wird der folgende Eintrag in der digitalen Karte initiiert und zu der existierenden digitalen Karte hinzugefügt: $$\begin{array}{l}\left(X_j,Y_j,Z_j\right)=\left(x,y,z\right)\\ T_{map}\left(X_i,Y_i,Z_i\right)=T_{est}\left(x,y,z\right)\end{array}$$

  
• Für jeden der in Tabelle 1 gezeigten anormalen Straßentypen kann die Schwere der Straßenanormalität durch die folgende strukturierte Variable bezeichnet werden als: $$T_{map}\left(X_i,Y_i,Z_i\right).Schwere$$

  

  $$T_{est}\left(x,y,z\right).Schwere$$

  

  $$T\left(x,y,z\right).Schwere$$

  

  und das Niveau der Schwere der Anormalität wird entweder als kleine Anormalität, mittlere Anormalität oder große Anormalität definiert. Diese Anormalitätsniveaus für die Straße können zum Beispiel mit den Maßen der Anormalität und/oder den Maßen der Anormalität in Bezug auf verschiedene Fahrzeugmaße, wie zum Beispiel Radstand, Spurweite, Bodenfreiheit und anderen relevanten Maßen zusammenhängen.
• Bei einer besonderen Ausführungsform sind ein erstes und ein zweites Fahrzeug jeweils mit einem Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationssystem (V2V) ausgestattet, und das erste Fahrzeug ist mit Bestandteilen und Systemen ausgestattet, die strukturiert sind, um anormale Straßenzustände zu erfassen und zu modellieren und um Daten in Zusammenhang mit den erfassten anormalen Straßenzuständen in Übereinstimmung mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen zu erfassen und zu verarbeiten. Bei einem Szenario, bei dem das erste Fahrzeug vor dem zweiten Fahrzeug fährt, können Informationen in Zusammenhang mit dem anormalen Straßenzustand leicht von dem ersten (führenden) Fahrzeug zu dem zweiten (folgenden) Fahrzeug kommuniziert werden. Wenn das zweite Fahrzeug ebenfalls mit Bestandteilen und Systemen ausgestattet ist, die zum Erfassen und Modellieren anormaler Straßenzustände und zum Erfassen und Verarbeiten von Daten in Zusammenhang mit den erfassten anormalen Straßenzuständen in Übereinstimmung mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ausgestattet ist, können die empfangenen Informationen über anormalen Straßenzustand weiter verarbeitet und/oder in Informationen, die in dem Fahrzeugspeicher gespeichert sind, integriert werden. Solche Informationen über anormale Straße können ähnlich zu umgebenden Fahrzeugen weiter gegeben werden.
• Bei einer anderen besonderen Ausführungsformen ist ein Fahrzeug, das mit den oben erwähnten Erfassungs- und Verarbeitungssystemen ausgestattet ist, auch mit einem Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikationssystem ausgestattet (das die Kommunikation von dem Fahrzeug zum Beispiel zu Datenempfängereinheiten entlang der Straße, die Informationen mit einem Transportmanagement- oder Verkehrsdatencenter austauschen, ermöglicht). Dann können die anormalen Straßenzustände an eine Straßenservicemannschaft gemeldet werden und können die Straßenservicemannschaft beim Lokalisieren des anormalen Straßensegments unterstützen, um die Reparaturen zu erleichtern.
• Wenn Informationen, die in einem Infrastrukturspeicher oder einer Datenbank gespeichert sind, anzeigen, dass anormale Straßen, die größere Schweregrade haben, weiter entlang der aktuellen Route des Fahrzeugs liegen (das heißt außerhalb des aktuellen Sensorerfassungsbereichs), kann die Fahrzeugsteuervorrichtung den Fahrer über die bevorstehenden Straßenzustände informieren und auch konfiguriert werden, um dem Fahrer eine oder mehrere alternative Routen zu präsentieren.
• Wenn Informationen, die in einem Infrastrukturspeicher und/oder in einer Datenbank gespeichert sind, anzeigen oder Informationen, die von dem Aufhängungssteuersystem verarbeitet werden, anzeigen, dass nach vorn anormale Straßenzustände mit einer Schwere bestehen, die für das aktive Aufhängungssteuersystem zu groß ist, um sich ohne Schadensgefahr für das Fahrzeug anzupassen, kann die Steuervorrichtung den Fahrer informieren und auch konfiguriert sein, um dem Fahrer eine oder mehrere alternative Routen zu präsentieren.
• Bei einer anderen besonderen Ausführungsformen ist ein Fahrzeug, das mit den oben erwähnten Erfassungs- und Verarbeitungssystemen ausgestattet ist, auch mit einem drahtlosen oder Mobilsystem oder einer Vorrichtung ausgestattet, das/die mit einem Cloudserver kommunizieren kann. Informationen in Zusammenhang mit den anormalen Straßenzuständen können dann zu der Cloud übertragen werden und sind für andere Fahrer und Fahrzeuge, die zu der Cloud Zugang haben, zugänglich. Wenn Informationen, die von der Cloud empfangen werden, anzeigen, dass anormale Straßen mit höherer Schwere entlang der aktuellen Route des Fahrzeugs liegen, kann die Fahrzeugsteuervorrichtung den Fahrer über die bevorstehenden Straßenzustände informieren und kann auch konfiguriert sein, um dem Fahrer eine oder mehrere alternative Routen zu präsentieren. Wenn Informationen, die von der Cloud empfangen werden, anzeigen, dass vorn anormale Straßenzustände bestehen, die zu schwer sind, damit sich das aktive Aufhängungssteuersystem ohne inakzeptable Schadensgefahr für das Fahrzeug anpassen kann, kann die Fahrzeugsteuervorrichtung den Fahrer über die bevorstehenden Straßenzustände informieren und auch konfiguriert sein, um dem Fahrer eine oder mehrere alternative Routen zu präsentieren.
• Zusätzlich können andere Typen von Informationen über anormale Straßenoberfläche, die von der Fahrzeugaufhängung oder von den Sensoren erfasst werden, anderen Fahrzeugen, Infrastrukturstellen oder der Cloud mitgeteilt werden. Der Radlängsschlupf- und/oder Fahrzeugseitenschlupfwinkel (wenn er außerhalb vordefinierter normaler Parameter liegt) und dazu gehörende geographische Lageinformationen können zum Beispiel zu anderen Fahrzeugen, zu Infrastrukturstellen oder zu der Cloud übertragen und dann für späteren Zugriff und Aktualisierung gespeichert werden. Von den Infrastrukturstellen oder zu der Cloud können diese Informationen dann zu zusätzlichen Fahrzeugen, die die Stelle oder die Straßenstrecke, wo sich die Anormalität befindet, durchqueren, übertragen werden (oder über sie zugänglich sein). Ein Fahrer des Fahrzeugs, der die Informationen empfängt, kann diese Informationen verwenden, um Fahrzeugsicherheitsmerkmale zum Lindern der Auswirkungen des anormalen Straßenzustands auf das Fahrzeug einzuleiten. Alternativ kann das Fahrzeug beim Empfang der Informationen über den anormalen Straßenzustand automatisch oder autonom relevante Sicherheitsmerkmale oder Sicherheitssysteme aktivieren. Ein Fahrer kann diese Informationen auch verwenden, um eine alternative Route um den anormalen Straßenzustand zu planen, oder die Fahrzeugsysteme können (entweder automatisch oder unter Anweisung des Fahrers) eine geeignete alternative Route berechnen.
• Bei einer besonderen Ausführungsformen, wenn der anormale Straßenzustand und die Schwere erstellt wurden, können bei Schritt 330 ein oder mehrere Steuerbefehle zu betätigbaren Elementen des aktiven Aufhängungssystems als Reaktion auf den Straßenzustand und die Schwere erzeugt werden, um das Aufhängungssystem als Reaktion auf die vorausgesagten oder erfassten Straßenoberflächenzustände zu steuern.
• Diese Steuerbefehle können ausgelegt sein, um die Auswirkung des anormalen Straßenzustandes auf das Fahrzeug zu kompensieren und dadurch die Auswirkung des anormalen Zustands auf die Fahrqualität zu minimieren. Steuersignale können zum Beispiel für Elemente des Chassissteuersystems oder des aktiven Aufhängungssystems erzeugt und zu diesen gelenkt werden. Merkmale, die geändert werden können, um die Auswirkungen des anormalen Straßenzustands auf das Fahrzeug zu kompensieren, enthalten die Aufhängungskräfte, die Aufhängungsrüttelräume, die Dämpfungsbestandteile des Aufhängungssystems, die Steifigkeitsbestandteile des Aufhängungssystems und die Rollschutzbestandteile des Aufhängungssystems.
• Bei besonderen Ausführungsformen werden die Aufhängungssteifigkeit und/oder Dämpfungsmerkmale an einem oder mehreren der Räder des Fahrzeugs eingestellt, um negativen Auswirkungen auf das Fahren und den Komfort der Insassen, die sich aus der Berührung zwischen den Fahrzeugrädern und dem anormalen Straßenoberflächenmerkmal ergeben, vorzubeugen oder sie zu lindern. Da die Steuerbefehle auf einer Vorhersage der anormalen Straßenoberflächenmerkmale oder auf Informationen in Zusammenhang mit dem tatsächlichen Straßenmerkmal (das zum Beispiel durch vorhergehende Wechselwirkungen zwischen einem oder mehreren Fahrzeugen und dem Straßenmerkmal gesammelt wurden) basieren, können zusätzlich bestimmte Steuerbefehle vor der tatsächlichen Berührung zwischen den Fahrzeugrädern und dem anormalen Straßenoberflächenmerkmal umgesetzt werden.
• Wie oben erwähnt, können die Aufhängungssystem-Steuerbefehle basierend auf verschiedenen Schätzungen des Straßentyps beruhen. Bei einem Beispiel wird angenommen, dass die aktuelle Fahrzeug-GPS-Lage (x, y, z) ist und der endgültige und geschätzte Straßentyp an der Lage (X, Y, Z) T(X, Y, Z) ∈ {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} genannt wird.
• Für einen anormalen Straßenzustand (das heißt bei dem T(x, y, z)= 0), wird angenommen, dass die Straße ein normaler Straßentyp ist und herkömmliche Steuerstrategien der aktiven Aufhängung für glatte Straße können angewandt werden. Derartige herkömmliche Aufhängungsstrategien enthalten Karosseriesteuerung für Fahrkomfort, Lenkradsteuerung für verbessertes Halten des Lenkrads und Handlingsteuerung. Wenn T(x, y, z) ≠ 0, kann ein beliebiger mehrerer Ansätze verwendet werden. Nicht herkömmliche Ansätze werden ebenfalls in Betracht gezogen, so dass das aktive Aufhängungssystem an die 7 Typen oben gezeigter anormaler Straßenzustände angepasst werden kann. Es werden daher Fälle betrachtet, bei welchen: $$T\left(x,y,z\right)\in \left\{\mathrm{0,1,2,3,4,5,6,7}\right\}$$

  

  und jeder Typ von T(x, y, z) hat eine unterschiedliche Schwere der Anormalität, die angegeben ist als $$T\left(x,y,z\right).Schwere\in \left\{klein,mittel,gro\text{ß}\right\}$$

  
• Die verschiedenen anormalen Straßentypen für T(x, y, z) erfordern unterschiedliche Steuerstrategien der aktiven Aufhängung. Die Steuerstrategien für aktive Aufhängung können speziell für jeden Straßentyp und seine verschiedenen Anormalitätsschweren angepasst werden.
• Bei einer Ausführungsform ist die Steuerarchitektur ähnlich wie ein bekannter Doppelschleifen-Steueransatz, der eine innere und eine äußere Schleife hat. Die äußere Steuerschleife stellt die Zielkräfte der aktiven Aufhängung oder die Zielrüttelräume so ein, dass auf einen spezifischen Straßenzustandstyp reagiert wird, der auf Fahrzeug-Niveauleistungsanforderungen beruht. Die innere Steuerschleife regelt die Zielwerte, die von der äußeren Schleife eingestellt werden, durch die Einstellung der Niveausteuerung des Aufhängungsstellantriebs. Die äußere Schleife kann sowohl auf Feedback- als auch auf Feedforward-Art umgesetzt sein.
• Unten werden einige aufgabenorientierte Aufhängungssteuermodi beschrieben, die als Reaktion auf einen gegebenen Satz anormaler Straßenzustände umgesetzt werden können. Zu diesen Modi gehören Diagonalrollsteuerung, Dreirädertragsteuerung, Zickzackmanöversteuerung, abwechselnde Dämpfungssteuerung, abwechselnde Steifigkeitssteuerung und Sprungsteuerung.
• Das Timing und die Schwere oder das Ausmaß der erzeugten Steuerreaktionen können von dem Typ und der Schwere des anormalen Straßenzustandes, den Fahrzeugleistungsanforderungen, der geschätzten Zeit, bis das Fahrzeug das anormale Straßenmerkmal erreicht oder berührt und von anderen relevanten Faktoren abhängen.
• Diagonalrollsteuerung (DRC)
• Die Diagonalrollsteuerung (DRC) ist ein open-loop Steuersystem, bei dem die Aufhängungskräfte, die von zwei Radaufhängungen in ersten diagonalen Lagen geliefert werden, eingestellt werden, so dass sie relativ größere Aufhängungskräfte oder gesteigertes Dämpfen oder gesteigerte Steifigkeit bereitstellen, während die Aufhängungskräfte, die von zwei Radaufhängungen an zweiten, gegenüberliegenden diagonalen Lagen bereitgestellt werden, eingestellt werden, so dass sie relativ kleinere Aufhängungskräfte oder verringerte Dämpfung oder Steifigkeit bereitstellen. Ein solcher Aufhängungssteuermodus erlaubt es dem Fahrzeug, um eine Achse zu rollen, die sich durch die ersten diagonalen Lagen erstreckt, wenn ein Rad in einer der zweiten diagonalen Lagen durch Wechselwirkung mit einer anormalen Straßenoberfläche gestört wird. Das hilft beim Verringern des Fahrzeugrollens und des Schocks am Fahrzeug. Die Größen der Aufhängungskräfte, die von den zweiten diagonalen Radaufhängungen bereitgestellt werden, können automatisch durch eine Steuervorrichtung in Zusammenhang mit der Größe des berechneten Werts des Straßenprofilvektors w_ROAD derart angepasst werden, dass die Aufhängungskräfte in den zweiten diagonalen Radaufhängungen umso niedriger sind als die Größe des Straßenprofilrektorwerts groß ist. Das ermöglicht das Anpassen der Radaufhängungen an den zweiten diagonalen Radlagen an eine große Vielfalt von Werten von w_ROAD. Korrelationen zwischen der Größe des berechneten Werts des Straßenprofilvektors w_ROAD und den geeigneten dazugehörenden Dämpf- oder Steifigkeitswerten an den zweiten diagonalen Radaufhängungen können durch Testen der Aufhängung vor dem Betrieb des Fahrzeugs und Speichern in der Steuervorrichtung oder in einem geeigneten Speicher, der betrieblich mit der Steuervorrichtung gekuppelt ist, bestimmt werden.
• DRC kann auch verwendet werden, um die Klapperzwischenräume der zwei Aufhängungen entlang der ersten diagonalen Lagen zu erhöhen und die Klapperzwischenräume der zwei Radaufhängungen entlang der zweiten diagonalen Lagen zu verringern, wodurch es dem Fahrzeug ermöglicht wird, eine relativ größere Störung zu handhaben, die ein Rad in einer der zweiten diagonalen Lagen antrifft. Auf diese Art und Weise kann ein Rad in einer der zweiten diagonalen Lagen relativ einfach aufgrund des Rollens des Fahrzeugs um die erste diagonale Achse gehoben werden. Dieses Merkmal ermöglicht es kombiniert mit dem Gebrauch des Klapperzwischenraums, der sich an einer der zweiten diagonalen Lagen befindet, dass dieses Rad ein größeres Hindernis überwindet.
• DRC kann daher „diagonale Einstellung“ basierend auf Aufhängungskraft mit diagonaler Einstellung basierend auf Klapperzwischenraum, wie oben beschrieben, kombinieren und daher die Steuerfähigkeit verbessern.
• Dreirädertragstützunc) (TWS)
• Dreirädertragstützung (TWS) ist ein Aufhängungssteuersystem, bei dem drei Räder relativ „harte“ Aufhängungseinstellungen haben, die die Fahrzeugkarosserie tragen können, während das vierte Rad eine relativ „schlaffe“ Aufhängungseinstellung hat. Das vierte Rad kann sich daher relativ höher (und leichter) von dem Boden abheben. TWS kann durch angepasste Variation von Aufhängungskräften oder Klapperzwischenräumen oder durch eine Kombination beider Verfahren angewandt werden.
• Die Größe der Aufhängungskraft, die an dem vierten Rad angewandt wird, um die erforderliche „Schlaffheit“ bereitzustellen, kann automatisch durch eine Steuervorrichtung in Zusammenhang mit der Größe des berechneten Werts des Straßenprofilvektors w_ROAD derart angepasst werden, dass die Aufhängungskraft in der Aufhängung des vierten Rads niedriger ist, je größer der Wert des Straßenprofilvektors ist. Das ermöglicht das Anpassen der Radaufhängungen an den zweiten diagonalen Radlagen an eine große Vielfalt von Werten von w_ROAD. Korrelationen zwischen der Größe des berechneten Werts des Straßenprofilvektors w_ROAD und den geeigneten dazugehörenden Dämpf- oder Steifigkeitswerten an der Aufhängung des vierten Rads können durch Testen der Aufhängung vor dem Betrieb des Fahrzeugs und Speichern in der Steuervorrichtung oder in einem geeigneten Speicher, der betrieblich mit der Steuervorrichtung gekuppelt ist, bestimmt werden. Höhere Steuer-/Optimierungsverfahren (wie zum Beispiel Modell-voraussagende Steuerung, adaptive Steuerung, Fuzzy-Steuerung usw.) können ebenfalls wie gemäß dem Stand der Technik bekannt verwendet werden, um die Fahrzeugsystemreaktionen weiter zu optimieren.
• Zickzackmanöversteuerung (ZMC)
• ZMC ist ein open-loop Aufhängungssteuersystem, bei dem das Fahrzeug ein Zickzack- oder „Schlangen“-Manöver ausführt, um ein Vorderrad auf einmal zu heben, um Hindernisse zu überwinden. ZMC integriert sowohl Lenksteuerung als auch Aufhängungssteuerung, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Das gesteuerte Lenksystem hebt ein erstes Vorderrad an, wodurch aus diesem Rad ein Innenseitenrad gemacht wird, durch eine kurze, scharfe Wende in der Richtung des Rads, während gleichzeitig die aktive Aufhängung an dem gehobenen ersten Rad verwendet wird, um das Rad noch weiter zu heben. Nachdem die erste Umdrehung absolviert ist und das erste Rad ein Hindernis überwunden hat, steuert die Lenksteuerung das Fahrzeug scharf in die entgegengesetzte Richtung, um aus dem zweiten Vorderrad ein Innenseitenrad zu machen, um es zu heben, während die gesteuerte Aufhängung des zweiten Rads gleichzeitig dieses Rad noch weiter hebt. Die Winkel, um welchen die Fahrzeugräder gedreht werden, um die Steuerbefehle auszuführen, können von der Steuervorrichtung unter Einsatz von Faktoren, wie zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Merkmale der Straßenoberflächenanormalität, relevante Fahrzeugmaße, wie zum Beispiel Spurweite und Bodenfreiheit sowie anderer relevanter Faktoren berechnet werden.
• Mehrere Verfahren und Systeme existieren, die fähig sind, das Lenken in der erforderlichen Art und Weise zu steuern. Mehrere dieser Systeme wenden ein „Overlay“ oder eine Änderung an einem existierenden Lenkradwinkel an, indem sie ein Drehmoment anlegen, das erforderlich ist, um das Rad von dem existierenden Winkel zu einem bekannten wünschenswerten Winkel zu drehen. Ein Beispiel eines solchen Systems ist im US Patent Nr. 6 854 558 offenbart, das hier durch Verweis zur Gänze eingegliedert wird. Höhere Steuer-/Optimierungsverfahren (wie zum Beispiel Modell-voraussagende Steuerung, adaptive Steuerung, Fuzzy-Steuerung usw.) können ebenfalls wie gemäß dem Stand der Technik bekannt verwendet werden, um die Fahrzeugsystemreaktionen weiter zu optimieren.
• Abwechselnde Dämpfsteuerung (ADC)
• ADC ist ein open-loop Aufhängungssteuersystem, bei dem das Dämpfen der Aufhängung auf eine Einstellung kurz vor einem Ereignis (wie zum Beispiel das Rad, das von der Aufhängung gestützt wird, das auf eine Bodenschwelle trifft) eingestellt wird und zu der anderen Einstellung gleich nach dem Auftreten des Ereignisses umgestellt wird.
• Abwechselnde Steifigkeitssteuerung (ASC)
• ASC ist ein open-loop Aufhängungssteuersystem, bei dem die Aufhängungssteifigkeit kurz vor einem Ereignis auf eine Einstellung eingestellt und zu der anderen Einstellung nach dem Auftreten des Ereignisses umgestellt wird, wobei die Einstellmenge mit den Ereignissen verbunden ist.
• Die Aufhängungssteifigkeit kann auch laufend eingestellt werden, damit sich das Fahrzeug besser an die Straße anpasst.
• Sprungsteuerung (JC)
• JC ist ein open-loop Aufhängungssteuersystem, bei dem die Aufhängung angepasst wird, um eine periodische Tauch- und Stampfbewegung zu erzeugen, die das Fahrzeug veranlassen kann, sich zu verhalten, als „springe“ es zum Beispiel über eine Straßenunebenheit.
• Unten veranschaulichen mehrere Beispiele v, wie die Steuersysteme, die oben beschrieben sind, angewandt werden können, um Elemente des aktiven Aufhängungssystems zum Verbessern des Handlings, des Fahrkomforts und der Sicherheit des Fahrzeugs zu betätigen, wenn ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs einen der anormalen Straßenzustände, die oben beschrieben wurden, antrifft. Bei den folgenden Szenarien wird davon ausgegangen, dass es sicher oder sehr wahrscheinlich ist, dass das Fahrzeug den anormalen Straßenzustand antrifft, weil zum Beispiel keine steuerbaren Wege um den anormalen Straßenzustand bestehen oder weil das Fahrzeug mit einer relativ hohen Geschwindigkeit fährt und der Fahrer wahrscheinlich nicht in der Lage ist, auf den anormalen Straßenzustand richtig und/oder rechtzeitig zu reagieren.
• Anpassungen aktiver Aufhängung als Reaktion auf den Straßenzustandstyp 1 (Schutt)
• In diesem Fall ist T(x, y, z) = 1 und ein Rad des Fahrzeugs wird ein relativ kleines Stück Schutt treffen, dessen Maße größer sind als die, die man bei normalen Straßenzuständen antrifft, bei welchen T(x, y, z) = 0 ist. In diesem Fall hat der Schutt Maße, die kleiner sind als die Spurweite, die Basis und die Bodenfreiheit des Fahrzeugs. Wenn das Schätzungsmittel T(x, y, z) =1 und T(x, y, z). Schwere = klein voraussagt, kann der Schutt von dem Fahrzeugrad überfahren werden, ohne dem Fahrzeug signifikant zu schaden. Die Radaufhängungen, die von dem Schutt auf einer Seite des Schutts beabstandet sind, können eingestellt werden, um sich an den Schutt anzupassen. Genauer genommen können diese Aufhängungen gesteuert werden, um die Auswirkung des Zusammenpralls mit dem Schutt zu minimieren, den Fahrkomfort zu maximieren und die Fahrzeugreaktion unmittelbar nach dem Überfahren des Schutts zu optimieren. Eine solche Optimierung kann durch Einsatz von Tools, wie zum Beispiel Model Predictive Control (MPG Modell-prädiktive Steuerung), adaptive Steuerung, Fuzzy-Steuerung usw. ausgeführt werden.
• Wenn das Schätzungsmittel T(x, y, z)=1 und T(x, y, z). Schwere = mittel für einen anormalen Abschnitt der Straße voraussagt, kann DRC-Steuerung derart eingeleitet werden, dass Schutt mit mittlerer Größe das Fahrzeug veranlasst, um eine Achse zu rollen, die sich durch die zweite diagonale Radlage erstreckt, wie zuvor beschrieben, als Reaktion auf Berührung mit einem auftreffenden Rad, das an einer der ersten diagonalen Radlagen liegt. Das berührende Rad kann auch vor der Berührung mit dem Schutt angehoben werden, um die Schwere der Auswirkungen der Berührung zu verringern.
• Wenn das Schätzungsmittel T(x, y, z) =1 und T(x, y, z). Schwere = groß voraussagt, kann der ZMC-Modus derart eingeleitet werden, dass Radberührung mit dem Schutt vermieden werden kann oder dass die Schwere der Berührungsauswirkungen verringert wird. Wenn der ZMC-Modus aufgrund eines Mangels an Raum um den anormalen Straßenzustand nicht machbar ist, kann der ADC-Modus derart umgesetzt werden, dass das Aufhängungsdämpfen des Rads, das den Schutt berührt, verringert wird, kurz bevor der Schutt berührt wird, und gleich nach dem Berühren des Schutts erhöht wird. Höhere Steuer-/Optimierungsverfahren (wie zum Beispiel Modell-voraussagende Steuerung, adaptive Steuerung, Fuzzy-Steuerung usw.) können ebenfalls wie gemäß dem Stand der Technik bekannt verwendet werden, um die Fahrzeugsystemreaktionen weiter zu optimieren.
• Anpassungen aktiver Aufhängung als Reaktion auf den Straßenzustandstyp 2 (Buckel)
• In diesem Fall ist T(x, y, z)=2 und es ist wahrscheinlich, dass die beiden Vorderräder gleichzeitig einen Buckel berühren, der eine Breite hat, die größer ist als der Spurweite des Fahrzeugs, und eine Länge, die kleiner ist als die Basis des Fahrzeugs sowie eine Höhe, die kleiner ist als die Bodenfreiheit des Fahrzeugs. Einige Zeit nachdem die Vorderräder den Buckel überfahren haben, treffen die zwei Hinterräder den Buckel. Wenn das Schätzungsmittel T(x, y, z) =2 und T(x, y, z). Schwere = klein voraussagt, kann der Buckel überfahren werden, ohne dem Fahrzeug signifikant zu schaden. In diesem Fall werden Elemente des Aufhängungssystems des Fahrzeugs eingestellt, um die dynamische Reaktion und den Fahrkomfort des Fahrzeugs zu optimieren. Zusätzlich kann eine Optimierung der Schritt- oder Impulsreaktion des Fahrzeugs umgesetzt werden. Eine solche Optimierung kann durch Einsatz von Tools, wie zum Beispiel Model Predictive Control (Modell-prädiktive Steuerung), adaptive Steuerung, Fuzzy-Steuerung usw. ausgeführt werden.
• Wenn das Schätzungsmittel T(x, y, z)=2 und T(x, y, z). Schwere =mittel voraussagt, werden die Modi ADC und ASC eingeleitet. Kurz bevor das Rad den Buckel berührt, werden zum Beispiel Elemente der aktiven Aufhängung des Vorderrads eingestellt, um die effektive Steifigkeit der Aufhängung zu erhöhen, um beim Aufrechterhalten einer guten Bodenfreiheit zu helfen. Die Elemente der aktiven Aufhängung des Vorderrads werden auch eingestellt, um das effektive Dämpfen der Aufhängungen zu verringern, um den Stoßeffekt des Radaufpralls zu mindern. Unmittelbar nachdem die Vorderräder den Buckel passiert haben, werden die Frontaufhängungen eingestellt, um ihr effektives Dämpfen zu erhöhen, so dass die Schwingungen des Fahrzeugs aufgrund des Aufpralls relativ schnell gedämpft werden können. Die Steuerungen der hinteren Aufhängung werden auf dieselbe Art und Weise eingestellt.
• Wenn die Schätzungsvorrichtung T(x, y, z)=2 und T(x, y, z). Schwere = groß voraussagt und die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit auf ein vorbestimmtes Limit verringert. Die Aufhängungseinstellung setzt den ZMC-Steuermodus oder den JC-Steuermodus in einem Versuch um, die Kräfte, die von der Berührung mit dem Buckel erzeugt werden, mindestens teilweise zu lindern. In diesem Fall verwendet der ZMC-Modus eine kleine, scharfe Wendung in eine Richtung, um ein Rad über den Buckel zu heben, und dann eine andere solche Wendung in die entgegengesetzte Richtung, um das andere Rad über den Buckel zu heben. Gleichzeitig kann die Aufhängung Mittel zum Aufhängungshöhenmanagement verwenden, um die Räder weiter zu heben.
• Anpassungen aktiver Aufhängung als Reaktion auf den Straßenzustandstyp 3 (Schlagloch)
• In diesem Fall ist T(x, y, z)=3 und ein Rad wird einen hohlen Bereich treffen, der eine Breite hat, die kleiner ist als die Spurweite des Fahrzeugs, eine Menge, die kleiner ist als die Basis des Fahrzeugs, und eine Tiefe, die kleiner ist als die Bodenfreiheit des Fahrzeugs. Wenn das Schätzungsmittel T(x, y, z) =3 und T(x, y, z). Schwere = klein voraussagt, wird die Betätigung der Aufhängungselemente vorn links und vorn rechts koordiniert, um die Rollsteifigkeitskupplung zu erhöhen und/oder die Reaktionen der Aufhängung zu koordinieren. Nachdem die Vorderräder das Schlagloch passiert haben, wird die Betätigung der hinteren linken und rechten Aufhängungen koordiniert, um die Rollsteifigkeitskupplung zu erhöhen und/oder die Reaktionen der hinteren Aufhängung zu optimieren. Wenn das Schätzungsmittel T(x, y, z) = 3 und T(x, y, z). Schwere = {mittel oder klein} voraussagt, wird die Aufhängungssteuerung mit dem SM-Steuermodus integriert, um das Rad vorübergehend über das Schlagloch zu heben. Alternativ wird der TWS-Modus umgesetzt, so dass die drei Räder Straßenkontakt aufrechterhalten und dass das vierte Rad über das Schlagloch gehoben wird. Höhere Steuer-/Optimierungsverfahren (wie zum Beispiel Modell-voraussagende Steuerung, adaptive Steuerung, Fuzzy-Steuerung usw.) können ebenfalls verwendet werden, um die Fahrzeugsystemreaktionen weiter zu optimieren.
• Anpassungen aktiver Aufhängung als Reaktion auf den Straßenzustandstyp 4 (Senkung)
• In diesem Fall ist T(x, y, z) = 4 und es besteht eine Senkung in der Straßenoberfläche, die entweder eine Breite hat, die größer ist als die Spurweite des Fahrzeugs (ein seitliches Abfallen der Straße) oder eine schmale Breite hat, aber eine Länge, die größer ist als die Basis des Fahrzeugs (ein Längsabfallen der Straße, zum Beispiel eine Straßenkante). Bei dem Fall des seitlichen Abfallens der Straße sinken die zwei Vorderräder gefolgt von den zwei Hinterrädern in die Senkung. In dem Fall der Straßenkante, sinken die Räder entlang einer Seite des Fahrzeugs in die Senkung. Wenn die Schätzungsvorrichtung T(x, y, z) = 4 für ein seitliches Abfallen der Straße mit T(x, y, z). Schwere = klein voraussagt, optimiert die Aufhängungssteuerung die Schrittreaktion des Fahrzeugs. Wenn die Schätzungsvorrichtung T(x, y, z) = 4 für ein seitliches Abfallen der Straße mit T(x, y, z). Schwere = {mittel oder groß} voraussagt, können die folgenden Steuerstrategien umgesetzt werden. Kurz bevor die Vorderräder das seitliche Abfallen treffen, werden die vorderen Radaufhängungen eingestellt, um die effektive Steifigkeit der Aufhängungen zu steigern, um beim Aufrechterhalten eine ausreichende Bodenfreiheit zu helfen. Die Aufhängungen der Vorderräder werden auch eingestellt, um die effektive Dämpfung der Aufhängungen zu verringern, um den Stoßeffekt der Radberührung nach dem Abfallen zu verringern.
• Zusätzlich werden unmittelbar nachdem die Vorderräder das seitliche Abfallen passiert haben, die Frontaufhängungen eingestellt, um ihre effektiven Dämpfkoeffizienten zu erhöhen, so dass die Schwingungen des Fahrzeugs aufgrund der seitlichen Senkung relativ schnell gedämpft werden können. Die Steuerungen der hinteren Aufhängung werden so eingestellt, dass sie einen ähnlichen Effekt ergeben. Dieses Steuersystem ist effektiv eine Kombination der Modi ADC und ASC. Höhere Steuer-/Optimierungsverfahren (wie zum Beispiel MPC, adaptive Steuerung, Fuzzy-Steuerung usw.) können ebenfalls verwendet werden, um die Fahrzeugsystemreaktionen weiter zu optimieren.
• Anpassungen aktiver Aufhängung als Reaktion auf den Straßenzustandstyp 5 (unebene Straße)
• In diesem Fall ist T(x, y, z)= 5 und die Straßenoberfläche hat ein relativ kleines Niveau von Unebenheit (die zum Beispiel durch die Gegenwart von Kies hervorgerufen wird), die für das Fahrzeug Hochfrequenzstörungen auslösen könnte. Beim Erfassen dieser Art von Anormalität, werden die Dämpfungskoeffizienten aller Radaufhängungen erhöht, und die relative Steifigkeit aller Aufhängungen wird verringert. Wie bei den vorhergehenden Fällen, kann die Optimierung durch Einsatz von Tools, wie zum Beispiel Model Predictive Control, adaptive Steuerung, Fuzzy-Steuerung usw. ausgeführt werden.
• Anpassungen aktiver Aufhängung als Reaktion auf den Straßenzustandstyp 6 (Gelände)
• In diesem Fall ist T(x, y, z) =6 und das Gelände vor dem Fahrzeug hat ein mittleres bis großes Niveau an Unebenheit aufgrund von Steinen, Schmutz, ungepflasterten Oberflächen usw. Beim Erfassen eines solchen Zustands werden die Steuerungen der Aufhängung betätigt, so dass sie Rollschutzsteifigkeit verringern und dadurch eine bessere Berührung zwischen Fahrzeug und Straße erlauben. Das bewirkt die Verbesserung des Zugs, wenn das Fahrzeug in einer geraden Linie und bei relativ hohen Geschwindigkeiten gefahren wird. Die Aufhängungssteuerungen werden auch aktiviert, um die Rollschutzsteifigkeit zu erhöhen, wenn ein Fahrer ein aggressives Manöver, wie zum Beispiel eine scharfe Wendung einleitet. Zusätzlich werden die Fahrkomfortkriterien nachgelassen, um die Fahrbarkeit während dem Geländefahren zu verbessern. Wie zuvor, kann die Optimierung durch Einsatz von Tools, wie zum Beispiel Model Predictive Control, adaptive Steuerung, Fuzzy-Steuerung usw. ausgeführt werden.
• Anpassungen aktiver Aufhängung als Reaktion auf den Straßenzustandstyp 7 (Hindernis)
• In diesem Fall ist T(x, y, z) =7 und die Straße vor dem Fahrzeug enthält einen Gegenstand, der eine Höhe hat, die größer ist als die Bodenfreiheit des Fahrzeugs. Wenn sich um den anormalen Zustand keine steuerbaren Wege befinden (zum Beispiel aufgrund hohen Verkehrsaufkommens in benachbarten Fahrbahnen), oder wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit unter Bedingungen gefahren wird, bei welchen der Fahrer eventuell nicht fähig ist, richtig und rechtzeitig auf ungünstige Zustände zu reagieren, ist die Effektivität der aktiven Aufhängungen beschränkt, und Fahrzeugsicherheitsmaßnahmen, wie zum Beispiel Kollisionslinderung durch Bremsen (und/oder Lenken), wird ausgelöst. Um das Fahrzeug besser auf die Reaktivität zum Vermeiden eines Unfalls vorzubereiten, werden die Elemente der aktiven Aufhängung in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Leistungssteuereinstellung oder so eingestellt, dass sie eine insgesamt optimierte Reaktion bereitstellen, die alle verfügbaren Stellantriebe berücksichtigt.
• Man versteht, dass die oben stehenden Beschreibungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung rein veranschaulichend sind. Die verschiedenen Struktur- und Betriebsmerkmale, die hier offenbart sind, können daher eine Anzahl von Änderungen gemäß den Fähigkeiten eines Durchschnittsfachmann erfahren, ohne sich von dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung, wie er von den anliegenden Ansprüchen definiert ist, zu entfernen.
• Bezugszeichenliste
• 1

  14a

  Schlagsensor

  102

  Straßenzustandssensor

  14c

  Reifendrucksensor

  30

  Höhensensoren

  14b

  Lenkradsensor

  14d

  Längs- und seitlicher Geschwindigkeitssensor

  14e

  Gaspedal- und Bremspedalsensor

  22

  Rollrate Gierrate Neigungsrate Längsbeschleunigung Seitliche Beschleunigung Vertikale Beschleunigung

  99

  Fahrzeugdynamik-Steuermodul

  14f

  Radar/Lidar

  14g

  Sichtsensor

  Transponder

  Transponder

  Pre-crash sensing system

  Erfassungssystem vor Aufprall

  125

  GPS V2X

  Driver warning system

  Warnsystem des Fahrers

  201

  Antriebsstrangsteuermodul

  Impact crash sensors

  Aufprall-Crashsensoren

  Interior & occupant sensors

  Innenraum- & Insassensensoren

  Restraint control module

  Haltesteuermodul

  203

  Chassissteuermodul

  Motorized pre-tensioners

  Motorisierte Vorstraffer

  Interior airbag actuators

  Interne Airbag-Stellantriebe

  Curtain bags actuators

  Seitenairbag-Stellantriebe

  Seat controls

  Sitzsteuerungen

  Rollover protection bar controls

  Überrollbügelsteuerungen

  External airbag actuators

  Externe Airbag-Stellantriebe

  210a

  Einstellmittel der Aufhängungssteifigkeit

  210b

  Einstellmittel der Aufhängungshöhe

  210c

  Einstellmittel der Aufhängungsdämpfung

  210d

  Einstellmittel des Rollschutzes

• 4

  300

  - Vorschau anormales Straßenmerkmal mit Straßenzustandssensoren - Sammeln IMU-Daten - Sammeln GPS-Daten - Sammeln Radgeschwindigkeitsdaten

  308

  Integration zeitbezogener Straßenzustandsinformationen, GPS-Informationen, IMU- Informationen und Radgeschwindigkeitsdaten zum Erzeugen sechsdimensionaler Wolkenvektoren, die ein anormales Straßenmerkmal darstellen

  309

  Erzeugen des zeitlichen Belegungsrasters

  310

  Identifikation geeigneter Vektoren für die Basislinie (normale Straßenoberfläche)

  312

  Berechnen von PDF für Z-Achsen-Daten

  314

  Berechnung geschätzter Straßenhöhe an der Stelle X, Y

  316

  Sammeln der Daten der Wechselwirkung mit der Straße

  320

  Berechnen Straßenhöhe an jedem der Vorderräder

  322

  Aktualisierung der Korrekturfaktoren

  318

  Berechnung Straßenprofilvektor

  319

  Einstufung des anormalen Straßenzustands

  330

  Steuern der Aufhängung als Reaktion auf Straßenzustand

Claims (7)

1. Verfahren zum Steuern einer aktiven Aufhängung, das die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen eines Maßes einer Straßenanormalität einer Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug; Vergleichen des Maßes mit einem Fahrzeugmaß; als Reaktion auf den Vergleich, Einstufen der Anormalität als einen Typ einer Vielzahl vorbestimmter Typen; als Reaktion auf ein Maß der Anormalität ferner Einstufen der Anormalität als eine kleine, mittlere und große Schwere aufweisend; und Steuern der Aufhängung als Reaktion auf den Typ und die Schwere.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Steuerns der Aufhängung das Steuern der Aufhängung durch Umsetzen eines Diagonalroll-Steuerprogramms aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Steuerns der Aufhängung das Steuern der Aufhängung durch Umsetzen eines Dreirädertrag-Steuerprogramms aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Steuerns der Aufhängung das Steuern der Aufhängung durch Umsetzen eines Zickzackmanöver-Steuerprogramms (ZMC) aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Steuerns der Aufhängung das Steuern der Aufhängung durch Umsetzen eines abwechselnden Dämpfsteuerprogramms aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Steuerns der Aufhängung das Steuern der Aufhängung durch Umsetzen eines abwechselnden Steifigkeitssteuerprogramms aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Steuerns der Aufhängung das Steuern der Aufhängung durch Umsetzen eines Sprungsteuerprogramms aufweist.

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