DE102015005976B4 - Method for operating a lateral guidance system of a motor vehicle and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betrieb eines Querführungssystems (8) eines Kraftfahrzeugs (7) bei einer Fahrt auf einer wenigstens eine für die Querführung relevante Fahrspureigenschaft aufweisenden Fahrspur, wobei in Abhängigkeit einer aktuellen Längsposition des Kraftfahrzeugs (7) längs der Fahrspur und den dieser Position zugeordneten Fahrspureigenschaften ein aktueller Basislenkwinkel ermittelt und angewendet wird, wobei eine Feinregelung der Querposition auf der Fahrspur wenigstens in einem ersten Betriebsmodus ausschließlich in Abhängigkeit einer fahrerseitigen Zusatzlenkvorgabe erfolgt, wobei bei Erfüllen wenigstens einer Umschaltbedingung zwischen dem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus umgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Betriebsmouds die Feinregelung der Querposition in Abhängigkeit einer aus Sensordaten des Kraftfahrzeugs (7) ermittelten aktuellen Querablage automatisch erfolgt.Method for operating a lateral guidance system (8) of a motor vehicle (7) when driving on a lane having at least one lane property relevant for lateral guidance, with a current lane characteristic depending on a current longitudinal position of the motor vehicle (7) along the lane and the lane properties assigned to this position Basic steering angle is determined and applied, with a fine control of the transverse position in the lane at least in a first operating mode taking place exclusively as a function of an additional steering specification on the driver's side, with when at least one switching condition is met, a switch is made between the first operating mode and a second operating mode, characterized in that in the Second operating mode, the fine control of the transverse position takes place automatically as a function of a current transverse position determined from sensor data of the motor vehicle (7).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Querführungssystems eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Querführungssystem, das nach einem solchen Verfahren betrieben wird.The invention relates to a method for operating a lateral guidance system of a motor vehicle according to the preamble of
Für moderne Kraftfahrzeuge sind eine Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen bekannt, die teilweise auch zu Eingriffen in die Fahrzeugführung ausgebildet sind. Konkret sind Querführungssysteme bekannt, welche beispielsweise dann Querführungseingriffe vornehmen, wenn das Kraftfahrzeug die aktuelle Fahrspur zu verlassen droht, oder aber grundsätzlich bemüht sind, das Kraftfahrzeug mittig entlang der aktuell befahrenen Fahrspur zu führen. Derartige Querführungssysteme werten meist Sensordaten des Kraftfahrzeugs, insbesondere Sensordaten wenigstens eines Umgebungssensors, aus und/oder ermitteln Fahrspureigenschaften aus digitalen Kartendaten eines Navigationssystems eines Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung einer aktuellen Position. Beispielsweise können spurmittenführende Querführungssysteme Sensordaten einer auf das Vorfeld des Kraftfahrzeugs gerichteten Kamera auswerten, um den weiteren Fahrspurverlauf und/oder die Querposition des Kraftfahrzeugs auf der Fahrspur zu ermitteln und entsprechend Querführungseingriffe zu bestimmen und durchzuführen.A large number of driver assistance systems are known for modern motor vehicles, some of which are also designed to intervene in vehicle guidance. Specifically, lateral guidance systems are known which, for example, undertake lateral guidance interventions when the motor vehicle threatens to leave the current lane, or else try to guide the motor vehicle centrally along the current lane. Such lateral guidance systems mostly evaluate sensor data of the motor vehicle, in particular sensor data of at least one environmental sensor, and / or determine lane properties from digital map data of a navigation system of a motor vehicle, taking into account a current position. For example, lane-centering lateral guidance systems can evaluate sensor data from a camera aimed at the area in front of the motor vehicle in order to determine the further course of the lane and / or the lateral position of the motor vehicle in the lane and to determine and carry out corresponding lateral guidance interventions.
Derartige assistierende Querführungssysteme weisen einige Nachteile auf. Zum einen gilt bei Querführungssystemen, die das Kraftfahrzeug in der Mitte der Fahrspur führen möchten, dass der Fahrer letztlich auf die vom System berechnete Trajektorie „gezwungen“ wird. Hierdurch kann dieser sich bevormundet fühlen, wodurch die Akzeptanz reduziert ist und der Fahrspaß reduziert werden kann.Such assistive lateral guidance systems have some disadvantages. On the one hand, with lateral guidance systems that want to guide the motor vehicle in the middle of the lane, the driver is ultimately “forced” to follow the trajectory calculated by the system. As a result, the driver can feel patronized, which means that acceptance is reduced and driving pleasure can be reduced.
Ein äußerst wesentliches Problem im Bereich von Querführungssystemen ist es jedoch, dass es in vielen Ländern gesetzliche Regelungen gibt, die verlangen, dass der Fahrer stets im Regelkreis der Fahrzeugführung gehalten wird (Fahrer „im Loop“). Der zweite Grund, warum dieses bei Querführungssystemen häufig gegeben ist, ist, dass diese für ihre Funktion Systemgrenzen aufweisen, bei deren Erreichen der Fahrer äußerst schnell in der Lage sein muss, die Führung des Kraftfahrzeugs äußerst schnell wieder zu übernehmen.An extremely important problem in the area of lateral guidance systems, however, is that there are legal regulations in many countries which require that the driver is always kept in the control loop of the vehicle guidance (driver "in the loop"). The second reason why this is often the case with lateral guidance systems is that they have system limits for their function which, when reached, the driver must be able to take control of the motor vehicle again extremely quickly.
Im Hinblick auf Querführungssysteme wurde vorgeschlagen, zu überprüfen, ob der Fahrer seine Hände auch bei Betrieb des Querführungssystems noch am Lenkrad hat (sogenannte „Hands-On-Erkennung“). Eine derartige Hands-On-Erkennung ist jedoch schwer zu realisieren, da zum einen hohe Kosten entstehen, zum anderen bekannte Konzepte nur eine eingeschränkte Genauigkeit liefern. Ferner gilt, dass eine Hands-On-Erkennung leicht durch einen Fahrer umgehbar ist.With regard to lateral guidance systems, it was proposed to check whether the driver still has his hands on the steering wheel when the lateral guidance system is in operation (so-called “hands-on detection”). Such a hands-on detection is difficult to implement, however, because on the one hand it incurs high costs and on the other hand known concepts only provide limited accuracy. It is also true that hands-on detection can easily be bypassed by a driver.
Auch dann, wenn der Fahrer seine Hände weiterhin am Lenkrad belässt, muss nicht zwangsläufig gelten, dass er sich noch „im Loop“ befindet, insbesondere bei zuverlässiger Spurmittenführung. Der Fahrer bemerkt, dass das Querführungssystem ihn perfekt führt und achtet selbst nicht mehr auf die korrekte Führung entlang der Fahrspur. Auf diese Weise kann es aufgrund von Unaufmerksamkeit des Fahrers vorkommen, dass eventuell existierende Systemschwächen und/oder Systemgrenzen nicht mehr durch den Fahrer kontrolliert abgefangen werden können.Even if the driver keeps his hands on the steering wheel, it does not necessarily have to apply that he is still “in the loop”, especially with reliable lane centering. The driver notices that the lateral guidance system is leading him perfectly and no longer pays attention to the correct guidance along the lane. In this way, due to inattentiveness on the part of the driver, possibly existing system weaknesses and / or system limits can no longer be intercepted in a controlled manner by the driver.
Die ein gattungsgemäßes Verfahren zeigende
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zum Betrieb eines Querführungssystems eines Kraftfahrzeugs anzugeben, bei der der Fahrer verlässlicher im Regelkreis der Fahrzeugführung, also im Loop, gehalten wird und eine Erhöhung des Fahrspaßes ermöglicht wird.The invention is therefore based on the object of specifying a possibility for operating a lateral guidance system of a motor vehicle, in which the driver is kept more reliably in the control circuit of the vehicle guidance, that is, in the loop, and increasing driving pleasure is made possible.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a method with the features of
Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, die Querführung nicht mehr vollständig zu übernehmen, sondern nur insoweit, dass ein Lenkwinkel vorgegeben wird, der dann ideal ist, wenn der Fahrer mittig ohne Störungen auf der aktuell befahrenen Fahrspur unterwegs ist. Zumindest im zentralen ersten Betriebsmodus wird die Feinregelung im Hinblick auf die Querposition auf der Fahrspur vollständig dem Fahrer, insbesondere über das Lenkrad, überlassen. Bei bisherigen, spurmittenführenden Querführungssystemen kann aus Regelungstechnik-Sicht zwischen der Vorsteuerung und dem Regler unterschieden werden. Bekannte Fahrspureigenschaften, wie beispielsweise die Kurvenkrümmung der Fahrspur, werden in der Vorsteuerung verwendet, um beispielsweise einen Kurveneingang phasenrichtig treffen zu können, also exakt zu Beginn der Kurve in diese einlenken zu können. Wären nun alle Einflussgrößen auf die Querführung, welche sich nicht zwangsläufig in Fahrspureigenschaften erschöpfen müssen, bekannt, könnte das Kraftfahrzeug rein mittels einer derartigen Vorsteuerung quergeführt werden. Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass kleinere Abweichungen, beispielsweise Einflüsse durch Windverhältnisse, Sog bei der Vorbeifahrt an einem Lastkraftwagen, Unebenheiten der Fahrbahn und dergleichen nicht bekannt und daher nicht vorsteuerbar sind. Mithin ist bei Querführungssystemen des Standes der Technik eine Feinregelung bekannt, die die Querposition des Kraftfahrzeugs bezüglich der Fahrspurmitte nachregelt und beispielsweise eine sensorisch erfasste Querablage des Kraftfahrzeugs nutzt, um dies zu bewerkstelligen.According to the invention, it is proposed no longer to take over the transverse guidance completely, but only to the extent that a steering angle is specified which is ideal when the driver is traveling in the middle of the lane currently being used without disturbances. At least in the central first operating mode, the fine control with regard to the transverse position in the lane is completely left to the driver, in particular via the steering wheel. With previous, lane-centering lateral guidance systems, a distinction can be made between the pilot control and the controller from a control engineering point of view. Known lane properties, such as the curvature of the lane, are used in the precontrol, for example to be able to hit a curve entrance with the correct phase, i.e. to be able to turn into it exactly at the beginning of the curve. If all the influencing variables on the lateral guidance, which do not necessarily have to be limited to the lane properties, were known, the motor vehicle could be transversely guided purely by means of such a pilot control. Practice has shown, however, that minor deviations, for example influences from wind conditions, suction when driving past a truck, unevenness in the roadway and the like, are not known and therefore cannot be piloted. Thus, in transverse guidance systems of the prior art, a fine control is known which readjusts the transverse position of the motor vehicle with respect to the center of the lane and, for example, uses a sensor-detected transverse deposit of the motor vehicle to accomplish this.
Die der Erfindung zugrunde liegende Idee beruht nun darauf, hinreichend viele ermittelbare Fahrspureigenschaften, insbesondere die bereits erwähnte Kurvenkrümmung vorzusteuern, die Feinregelung jedoch zumindest in dem ersten Betriebsmodus abzuschalten, so dass die Regler-Aufgabe dem Fahrer überlassen bleibt. Kurz zusammengefasst könnte also gesagt werden, dass das Querführungssystem steuert, der Fahrer jedoch regelt. Dabei hat das Querführungssystem selbstverständlich nicht den Anspruch, möglichst hundertprozentig korrekte Vorsteuerung zu leisten, da der Fahrer gemäß der Erfindung bewusst in die Regelungsaufgabe eingebunden und so im Regelkreis der Fahrzeugsteuerung gehalten werden soll. Gleichzeitig kann er jedoch die Vorteile einer automatisierten Vorsteuerung genießen.The idea on which the invention is based is based on pre-controlling a sufficient number of determinable lane properties, in particular the already mentioned curve curvature, but switching off the fine control at least in the first operating mode, so that the controller task is left to the driver. In short, it could be said that the lateral guidance system controls, but the driver controls. Of course, the lateral guidance system does not claim to provide pre-control that is as one hundred percent correct as possible, since the driver, according to the invention, should be consciously involved in the control task and thus kept in the control loop of the vehicle control. At the same time, however, he can enjoy the advantages of an automated feedforward control.
Der Fahrer kann also „im Loop gehalten werden, wobei aber dennoch ein Großteil der bisherigen Vorteile der Spurmittenführung genutzt werden kann. Beispielsweise wird durch die Ermittlung und Verwendung des Basislenkwinkels nach langer Geradeausfahrt und Unachtsamkeit auf Kurven hingewiesen. Kurvenein- und -ausgänge werden zum richtigen Zeitpunkt getroffen. Bei stationärer Kurvenfahrt ist keine Kraftaufwendung seitens des Fahrers erforderlich. Es ist also bei einer Kurvendurchfahrt kein bzw. kaum fahrerinitiierter Lenkvorgabebedarf gegeben, so dass der Komfort gesteigert wird.The driver can therefore “be kept in the loop, but a large part of the previous advantages of the lane center guidance can still be used. For example, by determining and using the basic steering angle after a long straight-line drive and carelessness, bends are pointed out. Curve entrances and exits are hit at the right time. When cornering in a stationary position, the driver does not need to use any force. When driving through a curve, there is no or hardly any driver-initiated steering input requirement, so that comfort is increased.
Auf der anderen Seite wird der Fahrer durch seine permanent wirkende Regelungsaufgabe ständig im Loop gehalten. Der von ihm geforderte Lenkbedarf ist dabei jedoch äußerst gering. Dem Fahrer wird bewusst gemacht, was das Querführungssystem leisten kann und tatsächlich leistet, so dass er nicht zu einem Missbrauch des Querführungssystems verleitet wird. Nachdem hinsichtlich der Querposition nicht systemseitig nachgeregelt wird, kann der Fahrer seinen eigenen Fahrstil ohne Einschränkungen durchführen, was zu einem erhöhten Fahrspaß führt. Somit ist ein erhöhter Fahrkomfort gewährleistet, wobei eine ständige Übernahmebereitschaft durch die Beschäftigung des Fahrers mit der Regelaufgabe gewährleistet ist. Insbesondere ist ein derartiges Querführungssystem zumindest im ersten Betriebsmodus kein sicherheitsrelevantes Systems mehr, sondern ein reines Komfortsystem.On the other hand, the driver is constantly kept in the loop due to his permanent control task. The steering requirement required by him is, however, extremely low. The driver is made aware of what the lateral guidance system can and actually does so that he is not misled into misusing the lateral guidance system. Since the system has not readjusted the transverse position, the driver can carry out his own driving style without restrictions, which leads to increased driving pleasure. This ensures increased driving comfort, with constant readiness to take over due to the driver being preoccupied with the control task. In particular, such a lateral guidance system is no longer a safety-relevant system, at least in the first operating mode, but a pure comfort system.
Auf eine aufwändige Hands-On-Erkennung bzw. Hands-Off-Erkennung kann verzichtet werden, da ohne eine Durchführung der Feinregelung durch den Fahrer ein Quer-Abdriften des Kraftfahrzeugs auftreten wird, mithin der Fahrer wieder eingreifen würde. Es wird mithin nicht nur gewährleistet, dass die Hände des Fahrers sich am Lenkrad befinden, sondern dass der Fahrer stets aktiv mitregelt. Verpflichtungen, den Fahrer im Loop zu halten, werden somit auf einfache Art und Weise erfüllt.Complex hands-on recognition or hands-off recognition can be dispensed with, since the motor vehicle would drift sideways without the fine control being carried out by the driver, and consequently the driver would intervene again. It is therefore not only guaranteed that the driver's hands are on the steering wheel, but that the driver is always actively involved. Obligations to keep the driver in the loop are thus easily fulfilled.
Eine Feinregelung durch das Querführungssystem ist erfindungsgemäß dennoch realisiert, da auch ein zweiter Betriebsmodus gegeben ist, in dem die Feinregelung der Querposition in Abhängigkeit einer aus Sensordaten des Kraftfahrzeugs ermittelten aktuellen Querablage automatisch erfolgt. Mithin kann das Querführungssystem eine durch Hardware und/oder Software realisierte Feinregelungskomponente aufweisen, die für den ersten Betriebsmodus abgeschaltet wird. Das Umschalten zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus kann bei Erfüllen wenigstens einer Umschaltbedingung erfolgen. Dabei wird die Feinregelung beim Umschalten in den ersten Betriebsmodus deaktiviert. Umschaltbedingungen können vielerlei Gestalt sein, bei einer fahrerseitigen Wahl beispielsweise mithin die Betätigung eines zwischen den Betriebsmodi umschaltenden Bedienelements umfassen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn eine Ausgestaltung mit mehreren Betriebsmodi und möglicher Feinregelung gegeben ist, das Umschalten zwischen den Betriebsmodi von der aktuellen Fahrsituation abhängig zu machen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Umschaltbedingung einen die Aufmerksamkeit des Fahrers in Bezug auf die Fahrsituation beschreibenden Aufmerksamkeitswert und/oder einen die Gefährlichkeit der aktuellen Fahrsituation beschreibenden Gefahrenwert auswertet, wobei der erste Betriebsmodus bei einer niedrigen Aufmerksamkeit beschreibendem Aufmerksamkeitswert und/oder eine hohe Gefährlichkeit beschreibendem Gefahrenwert, insbesondere nach Ausgabe einer Warn- und/oder Hinweisinformation an den Fahrer, aktiviert wird. Mithin kann in den ersten Betriebsmodus beispielsweise dann umgeschaltet werden, wenn der Fahrer nicht aufmerksam genug ist, sich beispielsweise nachweislich, was durch entsprechende Detektionsmethoden, beispielsweise Hands-On-Erkennung und/oder Müdigkeitserkennung, festgestellt werden kann, nicht mehr im Loop befindet. Unterschreitet eine derartige Aufmerksamkeitsgröße einen Schwellwert, kann, bevorzugt selbstverständlich nach einem entsprechenden Hinweis an den Fahrer, der erste Betriebsmodus aktiviert werden, um den Fahrer gezielt wieder in den Loop zu bringen. Auch bei Verkehrssituationen, in denen ein Gefahrenwert einen weiteren Schwellwert überschreitet, kann es zweckmäßig sein, den Fahrer sicher im Loop zu wissen und mithin den ersten Betriebsmodus zu wählen. Dies gilt beispielsweise dann, wenn eine besonders hohe Verkehrsdichte gegeben ist und/oder eine Kollisionswahrscheinlichkeit als Gefahrenwert festgestellt wird, die den weiteren Schwellwert überschreitet und dergleichen. Auf diese Weise kann der Fahrer gezielt immer dann wieder in den Regelkreis der Fahrzeugführung eingebracht werden, wenn die Fahrsituation dies erfordert. Selbstverständlich sind auch Umschaltbedingungen denkbar, in denen die Feinregelung gezielt wieder aktiviert wird, mithin in den zweiten Betriebsmodus umgeschaltet wird, beispielsweise dann, wenn aus unbekannten Gründen der Fahrer tatsächlich von der Fahrspur abzukommen droht und es der Sicherheit zuträglich wäre, auch die Querposition auf der Fahrspur nachzuregeln.Fine regulation by the lateral guidance system is nevertheless implemented according to the invention, since there is also a second operating mode in which the fine regulation of the lateral position takes place automatically as a function of a current lateral offset determined from sensor data of the motor vehicle. The lateral guidance system can therefore have a fine control component implemented by hardware and / or software, which is switched off for the first operating mode. Switching between the first operating mode and the second operating mode can take place when at least one switching condition is met. The fine control is deactivated when switching to the first operating mode. Switching conditions can take many forms, in the case of a selection made by the driver, they can for example include the actuation of an operating element that switches between the operating modes. However, if there is a configuration with several operating modes and possible fine control, it is preferred to make the switchover between the operating modes dependent on the current driving situation. For example, it can be provided that the switchover condition draws the driver's attention to the driving situation evaluates a descriptive attention value and / or a hazard value describing the danger of the current driving situation, the first operating mode being activated in the case of a low attention value describing low attention and / or a high danger value describing danger value, in particular after issuing warning and / or informational information to the driver . It is therefore possible to switch to the first operating mode, for example, when the driver is not attentive enough, for example, it can be demonstrated that what can be determined by appropriate detection methods, for example hands-on detection and / or drowsiness detection, is no longer in the loop. If such an alertness value falls below a threshold value, the first operating mode can be activated, preferably of course after a corresponding message has been given to the driver, in order to bring the driver back into the loop in a targeted manner. Even in traffic situations in which a hazard value exceeds a further threshold value, it can be useful to know the driver is safe in the loop and therefore to select the first operating mode. This applies, for example, when there is a particularly high traffic density and / or a collision probability is determined as a hazard value which exceeds the further threshold value and the like. In this way, the driver can always be brought back into the control loop of the vehicle control in a targeted manner when the driving situation requires it. Of course, switching conditions are also conceivable in which the fine control is specifically activated again, i.e. switching to the second operating mode, for example when the driver actually threatens to leave the lane for unknown reasons and it would be beneficial to safety, including the transverse position on the To readjust the lane.
Wie bereits angedeutet, ist insbesondere vorgesehen, dass die Fahrspureigenschaften durch Auswertung von Sensordaten des Kraftfahrzeugs und/oder aus digitalen Kartendaten eines Navigationssystems des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Beispielsweise kann aus Bilddaten einer auf das Vorfeld eines Kraftfahrzeugs gerichteten Kamera ein Fahrspurverlauf anhand von Fahrspurbegrenzungen ermittelt werden, aus welchem wiederum die Fahrspureigenschaft der Kurvenkrümmung ermittelt werden kann. Ist eine äußerst genaue Positionsbestimmung des Kraftfahrzeugs möglich und liegen hinreichend genaue Informationen in digitalen Kartendaten eines Navigationssystems des Kraftfahrzeugs vor, können auch hieraus Fahrspureigenschaften schlussgefolgert werden. In gröberer Auflösung kann als Fahrspureigenschaft in den Navigationsdaten auch eine Querneigung der Fahrspur (bzw. der sie bildenden Fahrbahn) enthalten sein, wenn beispielsweise bestimmte regionale Vorgaben für die Querneigungen umgesetzt sind bzw. einzelne Straßen hiervon abweichende Querneigungen aufweisen. Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es grundsätzlich auch denkbar ist, weitere Einflussgrößen auf die Querführung des Kraftfahrzeugs in der Vorsteuerung, also bei der Bestimmung des Basislenkwinkels, zu berücksichtigen, beispielsweise dann, wenn ein Maß für den herrschenden Wind bestimmbar ist.As already indicated, it is provided in particular that the lane properties are determined by evaluating sensor data of the motor vehicle and / or from digital map data of a navigation system of the motor vehicle. For example, from image data from a camera aimed at the area in front of a motor vehicle, a lane course can be determined on the basis of lane boundaries, from which the lane property of the curvature can in turn be determined. If an extremely precise position determination of the motor vehicle is possible and if sufficiently precise information is available in the digital map data of a navigation system of the motor vehicle, lane properties can also be deduced from this. In a coarser resolution, the navigation data can also contain a transverse slope of the lane (or the lane that forms it) as a lane property if, for example, certain regional specifications for the transverse slopes have been implemented or individual streets have transverse slopes deviating from this. It should be noted at this point that it is basically also conceivable to take into account further influencing variables on the lateral guidance of the motor vehicle in the precontrol, i.e. when determining the basic steering angle, for example when a measure for the prevailing wind can be determined.
Wie bereits erwähnt, ist es zweckmäßig, wenn als Fahrspureigenschaften wenigstens eine Kurvenkrümmung und/oder eine Querneigung der Fahrspur berücksichtigt werden. Diese beiden Fahrspureigenschaften stellen hauptsächliche Einflussfaktoren für den zu wählenden Basislenkwinkel dar und ermöglichen mithin eine gute, wenn auch nicht absolut exakte Vorsteuerung, die einen deutlichen Nutzen für den Fahrer des Kraftfahrzeugs mit sich bringt, ohne jedoch die Regelungsaufgabe vollständig überflüssig zu machen. Die Berücksichtigung der Querneigung der Fahrspur bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass auch kein fahrerinitiierter Lenkbedarf bei wechselnder Querneigung, beispielsweise aufgrund einer Kurve und/oder aufgrund eines Fahrtrichtungswechsels bei einer Baustelle, besteht.As already mentioned, it is expedient if at least one curvature of a curve and / or a transverse slope of the lane are taken into account as the lane properties. These two lane properties are the main influencing factors for the basic steering angle to be selected and therefore enable good, if not absolutely exact, precontrol, which is clearly beneficial for the driver of the motor vehicle, but without making the control task completely superfluous. Taking into account the transverse slope of the lane has the further advantage that there is also no driver-initiated steering requirement when the transverse slope changes, for example due to a curve and / or due to a change of direction at a construction site.
Zur Bestimmung der Querneigung der Fahrspur kann insbesondere vorgesehen sein, dass mittels eines Wankwinkelsensors, insbesondere eines Beschleunigungssensors, eine Abweichung von der Vertikalen vermessen wird, wobei die Querneigung der Fahrbahn aus einer Differenz eines aktuellen Wankwinkeloffsets der Karosserie des Kraftfahrzeugs und der Abweichung ermittelt wird. Heutige Kraftfahrzeuge weisen oft ohnehin eine Inertialsensorik auf, um verschiedene Winkellagen bezüglich der Vertikalen, also der Richtung der Schwerkraft, zu ermitteln. Dies kann auch genutzt werden, um einen aktuellen Wankwinkel als Abweichung von der Vertikalen zu vermessen, wobei jedoch ein beim Kraftfahrzeug grundsätzlich bereits gegebener Wankwinkel, also der Wankwinkeloffset, ebenso zu berücksichtigen ist, wenn auf die Querneigung der Fahrspur zurückgeschlossen werden soll. Ein derartiger Wankwinkeloffset kann insbesondere aus einer Entfernungsmessung von entsprechenden Punkten der Karosserie zum Boden an gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Beispielsweise können im Bereich des Radkastens des Kraftfahrzeugs Entfernungssensoren vorgesehen werden, die den Abstand der Karosserie bzw. des Chassis des Kraftfahrzeugs zum Boden, mithin der Fahrbahn der Fahrspur, vermessen können. Nachdem derartige Entfernungssensoren dann an beiden Seiten des Kraftfahrzeugs vorhanden sind, ist es mithin möglich, den Wankwinkeloffset problemlos zu bestimmen.To determine the transverse inclination of the lane, it can be provided in particular that a deviation from the vertical is measured by means of a roll angle sensor, in particular an acceleration sensor, the transverse inclination of the roadway being determined from a difference between a current roll angle offset of the body of the motor vehicle and the deviation. Today's motor vehicles often have an inertial sensor system anyway in order to determine different angular positions with respect to the vertical, that is to say the direction of gravity. This can also be used to measure a current roll angle as a deviation from the vertical, although a roll angle that is basically already given in the motor vehicle, i.e. the roll angle offset, must also be taken into account if the transverse slope of the lane is to be inferred. Such a roll angle offset can in particular be determined from a distance measurement from corresponding points on the body to the ground on opposite sides of the motor vehicle. For example, distance sensors can be provided in the area of the wheel arch of the motor vehicle, which can measure the distance between the body or the chassis of the motor vehicle and the ground, that is, the lane of the lane. Since such distance sensors are then present on both sides of the motor vehicle, it is therefore possible to determine the roll angle offset without any problems.
Bekannte Querführungssysteme nutzen zur Realisierung des Basislenkwinkels als Lenkwinkelaktor beispielsweise eine Servolenkung und/oder ein EPS-System (Electric Power Steering). Derartige Lenkwinkelaktoren nutzen üblicherweise das auch vom Fahrer für die Lenkvorgabe genutzte Lenksystem. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen denkbar, in denen ein unabhängiges Lenksystem für die Einstellung des Basislenkwinkels genutzt wird, während mithin die Zusatzlenkvorgaben des Fahrers über ein weiteres, unabhängiges Lenksystem vorgegeben werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zur Einstellung des Basislenkwinkels eine Hinterradlenkung verwendet wird, während die Zusatzlenkvorgabe des Fahrers über das Lenkrad, wie üblich, an den Vorderrädern zugegeben wird.Known lateral guidance systems use, for example, a power steering and / or to implement the basic steering angle as a steering angle actuator an EPS (Electric Power Steering) system. Such steering angle actuators usually use the steering system also used by the driver for the steering specification. However, configurations are also conceivable in which an independent steering system is used for setting the basic steering angle, while the driver's additional steering specifications are therefore specified via a further, independent steering system. For example, it can be provided that rear-wheel steering is used to set the basic steering angle, while the driver's additional steering input is added to the front wheels via the steering wheel, as usual.
Gerade in diesem letzten Fall unabhängiger Lenksysteme sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vor, dass der aktuelle, automatisch eingestellte Lenkwinkel anstatt durch eine Verdrehung eines Lenkbedienelements, insbesondere Lenkrads, durch Wankwinkelverstellung der Karosserie des Kraftfahrzeugs durch wenigstens einen Aktor, insbesondere einen Aktor eines aktiven Fahrwerksystems, angezeigt wird. In diesem Fall verbleibt das Lenkrad des Kraftfahrzeugs also trotz der Vorsteuerung mit dem Basislenkwinkel in einer 0°-Stellung, wobei eine andere Anzeigemöglichkeit für den Basislenkwinkel genutzt wird, nämlich der Wankwinkel des Kraftfahrzeugs. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Einstellung des Basislenkwinkels und/oder die Umsetzung der fahrerseitigen Zusatzlenkvorgabe über unabhängige, getrennte Lenkaktoren umgesetzt werden.In this last case of independent steering systems in particular, an expedient development of the present invention provides that the current, automatically set steering angle, instead of rotating a steering control element, in particular the steering wheel, by adjusting the roll angle of the body of the motor vehicle using at least one actuator, in particular an actuator of an active chassis system , is shown. In this case, the steering wheel of the motor vehicle remains in a 0 ° position despite the precontrol with the basic steering angle, another display option being used for the basic steering angle, namely the roll angle of the motor vehicle. It is particularly expedient if the setting of the basic steering angle and / or the implementation of the driver-side additional steering specification are implemented via independent, separate steering actuators.
Die Idee einer derartigen Ausgestaltung ist es also, dass das Querführungssystem als Fahrerassistenzsystem nicht über das Lenkrad bzw. einen diesem zugeordneten Lenkaktor in die Querführung eingreift, sondern einen „nicht am Lenkrad spürbaren“ Lenkaktor verwendet, beispielsweise eine Hinterachslenkung. Dem Fahrer wird die Richtung und die Amplitude des Eingriffes zur Einstellung des Basislenkwinkels über einen in das Kraftfahrzeug eingebrachten Wankwinkel angezeigt. Die Querführung über das Lenkrad verbleibt dabei, zumindest im ersten Betriebsmodus, ausschließlich beim Fahrer. Auf diese Weise ist eine klare Trennung zwischen den Potentialen und Verantwortlichkeiten bei der Fahrzeugführung gegeben. Die Fahrzeugführung wird durch definiertes Verhalten bestimmt, nicht aber durch nicht vorhersehbare Mischreaktionen am Lenkrad bzw. am zugeordneten Lenkaktor.The idea of such a configuration is that the lateral guidance system as a driver assistance system does not intervene in the lateral guidance via the steering wheel or a steering actuator assigned to it, but rather uses a steering actuator “not noticeable on the steering wheel”, for example a rear axle steering. The driver is shown the direction and the amplitude of the intervention for setting the basic steering angle via a roll angle introduced into the motor vehicle. The lateral guidance via the steering wheel remains, at least in the first operating mode, exclusively with the driver. In this way, there is a clear separation between the potentials and responsibilities in driving the vehicle. Vehicle guidance is determined by defined behavior, but not by unforeseeable mixed reactions on the steering wheel or on the assigned steering actuator.
Auf diese Weise wird mithin das Lenkrad durch das Querführungssystem und dessen Vorsteuerung nicht beeinflusst. Am Lenkrad kann der Fahrer die Feinregelung vornehmen und auch eigene, den Fahrspaß erhöhende Fahrstilmanöver umsetzen, ohne dass er am Lenkrad bevormundende und/oder korrigierende Drehmomente spürt. Weitere, verwendbare Lenkaktoren können Überlagerungslenkungen, einseitige Bremseingriffe, Torque Vectoring, Verspannungslenken, aktive Spurverstellungen und dergleichen sein. Bevorzugt ist es jedoch, die Basislenkwinkel über die Hinterachslenkung zu realisieren.In this way, the steering wheel is not influenced by the lateral guidance system and its pilot control. The driver can make fine adjustments on the steering wheel and also implement his own driving style maneuvers that increase driving pleasure without feeling patronizing and / or corrective torques on the steering wheel. Other steering actuators that can be used can be superimposed steering systems, one-sided braking interventions, torque vectoring, tension steering, active track adjustments and the like. However, it is preferred to implement the basic steering angle via the rear axle steering.
Es existieren also insgesamt zwei unabhängige, vollständige Kanäle zur Querführung, wobei sich die Vollständigkeit auf die Eingriffsmöglichkeit und die Anzeige bezieht. Beide dieser Kanäle können entkoppelt voneinander agieren. Die Wankwinkelanzeige nutzt insbesondere einen Gesamtwankwinkel für die Karosserie des Kraftfahrzeugs, wobei der Neigewinkel in der Richtung der Richtung entspricht, in die das Querführungssystem das Kraftfahrzeug anhand des Basislenkwinkels steuert. Der Basislenkwinkel wird visuell bzw. zum Teil haptisch/vestibulär vom Insassen wahrgenommen. Dabei sind zwei konkrete Ausgestaltungen zur Anzeige des Basislenkwinkels über den Wankwinkel des Kraftfahrzeugs denkbar. Zum einen ist es möglich, einen Neigungswinkel zur Anzeige einer vom Querführungssystem initiierten Gierrate zu verwenden, der ähnlich groß wie der Lenkradwinkel ist, welcher bei manueller Fahrt dieselbe Gierrate hervorrufen würde. Die Neigung ist in diesem ersten Fall somit proportional zu einem quasi-Lenkradwinkel, der dem Basislenkwinkel entspricht. In einer zweiten, alternativen Ausgestaltung wird der Neigungswinkel durch die Querkraft definiert, die durch den Querführungseingriff des Querführungssystems hervorgerufen wird, womit die Neigung proportional zu einem quasi-Lenkradwinkel multipliziert mit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wäre.There are therefore a total of two independent, complete channels for lateral guidance, the completeness relating to the possibility of intervention and the display. Both of these channels can act independently of one another. The roll angle display uses, in particular, a total roll angle for the body of the motor vehicle, the tilt angle in the direction corresponding to the direction in which the lateral guidance system controls the motor vehicle on the basis of the basic steering angle. The basic steering angle is perceived visually or partially haptically / vestibularly by the occupant. Two specific configurations for displaying the basic steering angle via the roll angle of the motor vehicle are conceivable. On the one hand, it is possible to use an angle of inclination to display a yaw rate initiated by the lateral guidance system which is similar in size to the steering wheel angle which would cause the same yaw rate with manual driving. In this first case, the inclination is therefore proportional to a quasi-steering wheel angle which corresponds to the basic steering angle. In a second, alternative embodiment, the angle of inclination is defined by the transverse force which is caused by the lateral guidance engagement of the lateral guidance system, whereby the inclination would be proportional to a quasi-steering wheel angle multiplied by the speed of the motor vehicle.
Neben dem Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Querführungssystem mit einem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildeten Steuergerät. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchem mithin auch die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.In addition to the method, the present invention also relates to a motor vehicle having a lateral guidance system with a control device designed to carry out the method according to the invention. All statements relating to the method according to the invention can be applied analogously to the motor vehicle according to the invention, with which the advantages already mentioned can therefore also be obtained.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine Skizze zur Illustrierung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und -
2 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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1 a sketch to illustrate the method according to the invention, and -
2 a schematic diagram of a motor vehicle according to the invention.
Gemäß den Kästen
Vollständig automatisiert seitens des Querführungssystems findet die Vorsteuerung statt. Dazu werden in einem durch den Kasten
Aus den aktuellen Fahrspureigenschaften wird ein Basislenkwinkel errechnet, der die Querneigung kompensiert und dem Längsverlauf der Fahrspur folgt. Gemäß dem Kasten
Neben den ermittelten Fahrspureigenschaften existieren jedoch auch nicht beobachtete bzw. beobachtbare bzw. nicht voraussagbare Einflüsse auf die Querposition des Kraftfahrzeugs auf der Fahrspur. Es tritt mithin üblicherweise eine bestimmte Drift auf, durch die das Kraftfahrzeug trotz der Vorsteuerung nicht der Fahrspurmitte folgt. Die entsprechend notwendige Feinregelung wird gemäß der Kästen
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