DE102016211208A1

DE102016211208A1 - Fortgeschrittenes Fahrerassistenzverfahren und -system

Info

Publication number: DE102016211208A1
Application number: DE102016211208.2A
Authority: DE
Inventors: Marcus KLEINEHAGENBROCK; Robert KASTNER
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-06-22
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2017-12-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abstandsregeltempomatsystem zum Steuern einer Bewegung eines Eigenfahrzeugs gemäß einem Verhalten eines vorausfahrenden Fahrzeugs, umfassend: Umgebungssensoren (10–15) zum Erkennen einer Verkehrssituation, die das Eigenfahrzeug umgibt, eine Vorausfahrendes-Fahrzeug-Erkennungs-Einheit (20) zum Erkennen eines Abstandes zu zumindest einem vorausfahrenden Fahrzeug, das vor dem Eigenfahrzeug fährt und eines Zustandes des vorausfahrenden Fahrzeugs gemäß Ausgaben der Sensoren; eine Bewegungssteuereinheit (17; 25) zum Steuern einer Bewegung des Eigenfahrzeugs gemäß einer Ausgabe der Vorausfahrendes-Fahrzeug-Erkennungs-Einheit; eine Fahrspurwechselvorhersageeinheit (21) zum Vorhersagen eines Fahrspurwechsels des vorausfahrenden Fahrzeugs zu einer angrenzenden Fahrspur gemäß dem Zustand des vorausfahrenden Fahrzeugs, und eine Beurteilungseinheit (24) zum Bewirken, dass die Bewegungssteuereinheit die Bewegung des Eigenfahrtzeugs modifiziert, wenn ein Fahrspurwechsel des vorausfahrenden Fahrzeugs von einer derzeitigen Fahrspur zu einer angrenzenden Fahrspur vorhergesagt oder beobachtet wird, bevor der vorhergesagte Fahrspurwechsel des vorausfahrenden Fahrzeugs abgeschlossen ist, wobei die Beurteilungseinheit eingerichtet ist, um bei einem Zeitpunkt t0, an dem die Fahrspurwechselvorhersageeinheit (21) vorhersagt, dass ein Fahrspurwechsel zu einem späteren Zeitpunkt t1 abgeschlossen sein wird, einen Zeitpunkt tacc mit t0 ≤ tacc ≤ t1 zu berechnen, an dem eine Beschleunigung des Eigenfahrzeugs eingeleitet werden soll unter Berücksichtigung einer ersten Zeitlücke TG0 bei t0 und einer zweiten Zeitlücke TG1 bei t1, wobei die zweite Zeitlücke TG1 eine Zeitlücke ist, die von der Beurteilungseinheit (24) eingestellt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abstandsregeltempomatsystem zum Steuern einer Bewegung eines Eigenfahrzeugs gemäß einem Verhalten eines vorausfahrenden Fahrzeugs wie z.B. der Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs, um einem vorausfahrenden Zielfahrzeug zu folgen, während ein vorgeschriebener Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug aufrechterhalten wird.
Hintergrund der Erfindung
Durch ein Abstandsregeltempomatsystem können Fahrzeuge, die vor einem Eigenfahrzeug vorankommen, erkannt werden und das Eigenfahrzeug kann in Abhängigkeit von erkannten vorausfahrenden Fahrzeugen gesteuert werden. Zum Beispiel kann eine Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs derart gesteuert werden, dass ein konstanter Abstand oder eine konstante Zeitlücke zwischen dem Eigenfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug aufrechterhalten werden kann.
Für diesen Zweck können Abstandsregeltempomatsysteme Sensoren wie z.B. Radar, Lidar, Kameras, usw., um vorausfahrende Fahrzeuge zu erkennen, und eine Steuereinheit, die ein geeignetes unter den vorausfahrenden Fahrzeugen als ein Zielfahrzeug auswählt, umfassen. Die Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs wird an die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs angepasst und die Steuereinheit hält die Fahrtgeschwindigkeit des Eigenfahrzeugs nicht nur auf einem geeigneten Niveau aufrecht, sondern hält auch den Abstand zu dem Zielfahrzeug aufrecht durch Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit des Eigenfahrzeugs und möglicherweise der Wetterbedingungen. Intelligente Abstandsregeltempomatsysteme können auch erkennen, ob vorausfahrende Fahrzeuge die Fahrspuren wahrscheinlich wechseln werden, von der Eigenfahrspur des Eigenfahrzeugs zu einer angrenzenden Fahrspur oder umgekehrt.
Die nichtveröffentlichte Druckschrift DE 10 2014 226 462 beschreibt ein Abstandsregeltempomatsystem, das einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug vor dem Eigenfahrzeug auf einer Eigenspur erkennen kann. Es kann vorhergesagt werden, ob das vorausfahrende Fahrzeug sich von der derzeitigen Eigenfahrspur zu einer angrenzenden Fahrspur bewegen wird. Die Bewegung des Eigenfahrzeugs wird modifiziert, wenn ein Fahrspurwechsel vorhergesagt wird, bevor der vorhergesagte Fahrspurwechsel stattfindet. Daher kann eine bestimmte Handlung von dem Eigenfahrzeug durchgeführt werden, bevor der Fahrspurwechsel des vorausfahrenden Fahrzeugs abgeschlossen worden ist. Zum Beispiel, wenn vorhergesagt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug die Fahrspuren wechseln wird, kann das Eigenfahrzeug beschleunigen, bevor das vorausfahrende Fahrzeug tatsächlich die Fahrspuren gewechselt hat und zu dem Zeitpunkt, wenn das vorausfahrende Fahrzeug die derzeitige Fahrspur verlassen hat, hat sich die Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs bereits um ein signifikantes Ausmaß erhöht.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein weiter verbessertes intelligentes Abstandsregeltempomatsystem bereitzustellen, das dem Eigenfahrzeug erlaubt, geschmeidig und geeignet durch Vorhersagen des Verhaltens des vorausfahrenden Zielfahrzeugs zu fahren und das keine Zeit zum Beschleunigen des Eigenfahrzeugs verschwendet, wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug aus der derzeitigen Fahrspur des Eigenfahrzeugs ausschert.
Zusammenfassung
Gemäß der Erfindung wird ein Abstandsregeltempomatsystem zum Steuern einer Bewegung eines Eigenfahrzeugs gemäß einem Verhalten eines vorausfahrenden Fahrzeugs bereitgestellt, umfassend:
Umgebungssensoren zum Erkennen einer Verkehrssituation, die das Eigenfahrzeug umgibt;
eine Vorausfahrendes-Fahrzeug-Erkennungs-Einheit zum Erkennen eines Abstandes zu zumindest einem vorausfahrenden Fahrzeug, das vor dem Eigenfahrzeug fährt und eines Zustandes des vorausfahrenden Fahrzeugs gemäß den Ausgaben des Sensors;
eine Bewegungssteuereinheit zum Steuern einer Bewegung des Eigenfahrzeugs gemäß einer Ausgabe der Vorausfahrendes-Fahrzeug-Erkennungs-Einheit;
eine Fahrspurwechselvorhersageeinheit zum Vorhersagen eines Fahrspurwechsels des vorausfahrenden Fahrzeugs zu einer angrenzenden Fahrspur gemäß dem Zustand des vorausfahrenden Fahrzeugs; und
eine Beurteilungseinheit zum Bewirken, dass die Bewegungssteuereinheit die Bewegung des Eigenfahrzeugs modifiziert, wenn ein Fahrspurwechsel des vorausfahrenden Fahrzeugs von einer derzeitigen Fahrspur auf eine angrenzende Fahrspur vorhergesagt oder beobachtet wird, bevor der vorhergesagte Fahrspurwechsel des vorausfahrenden Fahrzeugs abgeschlossen ist,
wobei die Beurteilungseinheit eingerichtet ist, um zu einem Zeitpunkt t₀, an dem die Fahrspurwechselvorhersageeinheit vorhersagt, dass ein Fahrspurwechsel zu einem späteren Zeitpunkt t₁ abgeschlossen sein wird, einen Zeitpunkt t_acc zu berechnen, mit t₀ ≤ t_acc ≤ t₁, an dem eine Beschleunigung des Eigenfahrzeugs eingeleitet werden muss, unter Berücksichtigung einer ersten Zeitlücke TG0 bei t₀ und einer zweiten Zeitlücke TG1 bei t₁, wobei die zweite Zeitlücke TG1 eine Zeitlücke ist, die durch die Beurteilungseinheit eingestellt wird.
Es sei zu Verstehen gegeben, dass die Fahrspurwechselvorhersageeinheit einen Fahrspurwechsel beobachten oder vorhersagen kann. "Einen Fahrspurwechsel beobachten" soll so verstanden werden, dass die Fahrspurwechselvorhersageeinheit zu einem Zeitpunkt t₀ beobachtet, dass der Fahrspurwechsel bereits eingeleitet worden ist, d.h. dass sich das vorausfahrende Fahrzeug bereits von der Eigenfahrspur zu einer angrenzenden Fahrspur bewegt. Im Gegensatz dazu soll "den Fahrspurwechsel vorhersagen" so verstanden werden, dass der Fahrspurwechsel noch nicht eingeleitet worden ist und dass zum Beispiel die Fahrspurwechselvorhersageeinheit zum Zeitpunkt t₀ feststellt, dass der Fahrspurwechsel in Kürze eingeleitet wird. In beiden Fällen sagt die Fahrspurwechselvorhersageeinheit zu einem Zeitpunkt t₀ vorher, zu welchem späteren Zeitpunkt t₁ der Fahrspurwechsel abgeschlossen sein wird, d.h. dass das vorausfahrende Fahrzeug die Eigenfahrspur bei t₁ verlassen haben wird.
Analog zu dem Abstandsregeltempomatsystem gemäß DE 10 2014 226 462 erkennt das Abstandsregeltempomatsystem gemäß der Erfindung ein vorausfahrendes Fahrzeug, sagt vorher oder beobachtet einen Fahrspurwechsel des vorausfahrenden Fahrzeugs und modifiziert die Bewegung des Eigenfahrzeugs, bevor der vorhergesagte Fahrspurwechsel abgeschlossen ist. Im Gegensatz zu DE 10 2014 226 462 beschreibt die vorliegende Erfindung spezifisch, wie die optimalen Beschleunigungs- und/oder Verzögerungswerte und das Timing der Beschleunigung und/oder Verzögerung berechnet werden. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung spezifische Arten bereit, um die Beschleunigung und den Zeitpunkt zum Einleiten der Beschleunigung des Eigenfahrzeugs zu berechnen, wenn ein Fahrspurwechsel vorhergesagt oder beobachtet wird, um das Eigenfahrzeug so früh und effizient wie möglich zu beschleunigen. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung spezifische Algorithmen für diese Berechnungen bereit. Durch diese Algorithmen kann ein geschmeidiger Verkehrsfluss aufrechterhalten werden, wenn zum Beispiel das vorausfahrende ausgescherte Fahrzeug überholt wird. Die vorliegende Erfindung verbessert daher das Abstandsregeltempomatsystem gemäß DE 10 2014 226 462 . Für eine detailliertere Beschreibung des Abstandsregeltempomatsystems, sowohl die verschiedenen Einheiten, die es umfasst als auch seine eindeutigen Vorteile wird hiermit explizit auf Dokument DE 10 2014 226 462 Bezug genommen. Daher soll Dokument DE 10 2014 226 462 hiermit vollständig aufgenommen werden.
Das Abstandsregeltempomatsystem gemäß der Erfindung kann dem Eigenfahrzeug erlauben, geschmeidig und geeignet zu fahren durch effektives Vorhersagen des Verhaltens eines vorausfahrenden Zielfahrzeugs. Wenn vorhergesagt oder beobachtet wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug die Fahrspuren wechselt, kann das Eigenfahrzeug beschleunigen, bevor das vorausfahrende Fahrzeug den Fahrspurwechsel abgeschlossen hat und zu dem Zeitpunkt, wenn das vorausfahrende Fahrzeug den Fahrspurwechsel abgeschlossen hat und daher die derzeitige Fahrspur verlassen hat, ist die Geschwindigkeit des Eigenfahrzeug bereits um ein signifikantes Ausmaß erhöht worden. Daher kann das Eigenfahrzeug schnell beschleunigen, ohne Zeit zu verschwenden, so dass die Belastung für den Fahrzeugbenutzer minimiert werden kann, z.B. weil ein geschmeidiger Verkehrsfluss durch das Eigenfahrzeug aufrechterhalten werden kann oder weil es verhindert werden kann, dass ein Fahrzeug hinter dem Eigenfahrzeug sich zu nah dem Eigenfahrzeug nähert.
Sobald ein Fahrspurwechsel vorhergesagt oder beobachtet wird (z.B. zu dem Zeitpunkt t₀), wird auch ein optimaler Zeitpunkt t_acc bestimmt, an dem die Beschleunigung des Eigenfahrzeugs eingeleitet werden kann um die Beschleunigung so bald wie möglich zu beginnen ohne die Gefahr des Zusammenstoßens mit dem vorausfahrenden Fahrzeug, bevor es gänzlich die Eigenfahrspur verlassen hat.
Eine Zeitlücke zwischen zwei Fahrzeugen, die einander folgen, ist definiert als der Abstand zwischen den Fahrzeugen geteilt durch die Geschwindigkeit des folgenden Fahrzeugs.
Die Zeitlücke TG0 charakterisiert besonders die derzeitige Zeitlücke zwischen dem Eigenfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug zum Zeitpunkt t₀. Die Zeitlücke TG0 ist insbesondere sowohl abhängig von dem Abstand d_EC(t₀) zwischen dem Eigenfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug als auch von der Geschwindigkeit v_E(t₀) des Eigenfahrzeugs zum Zeitpunkt t₀:
Die Zeitlücke TG1 ist eine theoretische oder vorhergesagte Zeitlücke zwischen dem Eigenfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug zum Zeitpunkt t₁, d.h. insbesondere die Zeitlücke, wenn das vorausfahrende Fahrzeug die Eigenspur verlassen hat. Die Zeitlücke TG1 ist sowohl abhängig von dem Abstand d_EC(t₁) zwischen dem Eigenfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug als auch von der Geschwindigkeit v_E(t₁) des Eigenfahrzeugs zum Zeitpunkt t₁:
Durch Einstellen der Zeitlücke auf einen spezifischen Wert, kann insbesondere ein minimaler oder Sicherheitswert eingestellt werden, der nicht unterschnitten werden soll. Dies dient als eine Sicherheitsmaßnahme, zum Beispiel im Falle, dass der Wechsel der Fahrspuren nicht wie vorhergesagt auftritt, z.B. wenn das vorausfahrende Fahrzeug den Wechsel der Fahrspuren abbricht und auf der Eigenfahrspur bleibt oder wenn der Wechsel der Fahrspuren länger dauert als vorhergesagt und zum Zeitpunkt t₁ nicht abgeschlossen ist. Daher, wenn das vorausfahrende Fahrzeug nicht die Fahrspuren wechselt wie vorhergesagt und immer noch auf der Eigenfahrspur zum Zeitpunkt t₁ fährt, wird es immer noch eine genügend große Zeitlücke zwischen dem Eigenfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug geben, so dass das Eigenfahrzeug auf diese Situation reagieren und z.B. seine Geschwindigkeit reduzieren kann, um nicht mit dem vorausfahrenden Fahrzeug zusammenzustoßen.
Wenn die Zeitlücke des Eigenfahrzeugs und des vorausfahrenden Fahrzeugs konstant blieben während des Zeitintervalls zwischen dem Zeitpunkt t₀ und dem Zeitpunkt t₁, oder, wenn die Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs konstant bliebe zwischen t₀ und t₁, würde das Eigenfahrzeug nur einen relativ kleinen Abstand bzw. Strecke zwischen Zeitpunkt t₀ und Zeitpunkt t₁ zurücklegen. Auf der anderen Seite, durch Einleiten der Beschleunigung zu einem Zeitpunkt t_acc, mit t₀ ≤ t_acc ≤ t₁, kann das Eigenfahrzeug eine größere Strecke zwischen dem Zeitpunkt t₀ und dem Zeitpunkt t₁ zurücklegen. Daher kann zum Beispiel ein geschmeidiger Verkehrsfluss aufrechterhalten werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform berücksichtig die Beurteilungseinheit eine voreinstellbare Beschleunigung a_acc für das Eigenfahrzeug in der Berechnung von t_acc mit a_acc ≤ a_max, wobei a_max eine maximale einstellbare Beschleunigung ist. Diese maximale einstellbare Beschleunigung kann zum Beispiel durch internationale oder nationale Sicherheitsregelungen, Standards, oder Gesetze vorbestimmt werden. Zum Beispiel kann gemäß dem Standard ISO 15622 eine maximale einstellbare Beschleunigung von 1m/s² voreingestellt werden.
Der Beschleunigungswert a_acc hängt insbesondere von einer derzeit eingestellten Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs und/oder von der eingestellten Zeitlücke TG1 und/oder von der spezifischen Fahrspurwechselsituationsanalyse (z.B. ob es ein weiteres vorausfahrendes Fahrzeug vor dem vorausfahrenden Fahrzeug gibt) und/oder von dem derzeitigen Fahrmodus des Eigenfahrzeugs (z.B. Komfort, normal, Sport) ab.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Zeitlücke TG0 zum Zeitpunkt t₀ größer als die zweite Zweitlücke TG1 zum Zeitpunkt t₁:TG0 > TG1. Es kann angenommen werden, dass die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs konstant oder zumindest im Wesentlichen konstant bleibt während dem Wechsel der Fahrspuren. Durch Beschleunigen des Eigenfahrzeugs in dem Zeitintervall zwischen t₀ und t₁ erhöht sich daher die Geschwindigkeit v_E des Eigenfahrzeugs und der Abstand d_EC zwischen dem Eigenfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug vermindert sich daher.
Bevorzugt befindet sich die erste Zeitlücke TG0 in einem Bereich von 1s bis 3s und ist insbesondere gleich 1s. Dieser spezifische Wert für die erste Zeitlücke kann zum Beispiel durch die Bewegungssteuereinheit eingestellt werden, um einen konstanten sicheren Abstand zwischen dem Eigenfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug aufrechtzuerhalten.
Bevorzugt ist die zweite Zeitlücke TG1 in einem Bereich von 0,8 s bis 1,2 s und ist insbesondere gleich 0,8 s, und/oder TG 1 ist in einem Bereich von 0,8 s bis 1,2 s und ist insbesondere gleich 0,8 s. Der minimale Wert der zweiten Zeitlücke TG1 kann insbesondere durch Sicherheitsregelungen, Standards oder Gesetze vorbestimmt werden. Zweckmäßigerweise ist der Wert 0,8 s als die legale minimale Zeitlücke gemäß dem Standard ISO 15622 gegeben. Der spezifische Wert für die zweite Zeitlücke kann zum Beispiel durch die Beurteilungseinheit eingestellt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Zeitpunkt t_acc als t_acc = t₁ – ∆t berechnet, wobei
wobei v_E(t_acc) die Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs zum Zeitpunkt t_acc ist. Diese obigen Formeln definieren einen Algorithmus, um t_acc als den optimalen Beschleunigungspunkt in der Zeit zu berechnen. Δt charakterisiert die Dauer der Beschleunigung: ∆t = t₁ – t_acc Die Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs nach der Beschleunigung zum Zeitpunkt t₁ ist gegeben als: v_E(t₁) = v_E(t_acc) + ∆t·a_acc Durch Beschleunigung des Eigenfahrzeugs mit dem Beschleunigungswert a_acc zwischen Zeitpunkt t_acc und Zeitpunkt t₁ wird der Abstand zwischen dem Eigenfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug um ein Abstandsgewinn bzw. -wert Δd reduziert: ∆d = (1/2)·a_acc·∆t² = d_EC(t_acc) – d_EC(t₁) Es kann angenommen werden, dass die Geschwindigkeit v_E(t_acc) gleich ist mit der Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs c_E(t₀) zum Zeitpunkt t₀, da die Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs insbesondere zwischen t₀ und t_acc konstant bleibt. Der Abstand zwischen dem Abstand d_EC(t₀) zwischen dem Eigenfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug zum Zeitpunkt t₀ ist daher insbesondere gleich zu dem Abstand d_EC(t_acc) zwischen dem Eigenfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug zum Zeitpunkt t_acc. Daher kann die obige Formel für Δt insbesondere wie folgt abgeleitet werden:
Nur das positive Ergebnis in der letzten Gleichung ist gültig.
Bevorzugt ist die erste Zeitlücke TG0 gleich zu einer Zeitlücke TG_acc zu dem Zeitpunkt t_acc. Da die Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs konstant bleibt zwischen Zeitpunkt t₀ und Zeitpunkt t₁, v_E(t_acc) = v_E(t₀), und da die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs auch konstant bleibt, bleibt auch die erste Zeitlücke zwischen Zeitpunkt t₀ und Zeitpunkt t_acc konstant.
Wenn der Zeitpunkt t_acc berechnet wird als der optimale Beschleunigungspunkt in der Zeit gemäß dem oben erklärten Algorithmus, können die folgenden drei unterscheidbaren Fälle auftreten:

(i) t_acc < t₀
(ii) t_acc = t₀
(iii) t_acc > t₀

_acc

₀

₁

In dem zweiten Fall (ii) wird ein Zeitpunkt t_acc berechnet, der gleich mit dem Zeitpunkt t₀ ist. Daher wird die Zeitlücke TG1 exakt zum Zeitpunkt t₁ erreicht, wenn der Fahrspurwechsel vorhergesagt/beobachtet wird. Daher wird das Eigenfahrzeug sofort beschleunigt, sobald die Berechnung abgeschlossen ist.
In dem dritten Fall (iii) liegt der optimale Zeitpunkt, um die Beschleunigung einzuleiten, nach dem Zeitpunkt der Fahrspurwechselvorhersage/-beobachtung. Daher kann die eingestellte Zeitlücke TG1 leicht zum Zeitpunkt t₁ erreicht werden. In diesem Fall (iii) gibt es mehrere Möglichkeiten, das Eigenfahrzeug zu beschleunigen.
Auf der einen Seite kann eine Beschleunigung des Eigenfahrzeugs bevorzugt zum Zeitpunkt t_acc eingeleitet werden und das Eigenfahrzeug kann bevorzugt mit konstanter Beschleunigung a_acc zwischen Zeitpunkt t_acc und t₁ beschleunigt werden. Daher wird die eingestellte Zeitlücke TG1 exakt zum Zeitkpunkt t₁ erreicht.
Auf der anderen Seite kann die Beschleunigung des Eigenfahrzeugs bevorzugt zum Zeitpunkt t₀ eingeleitet werden, d.h. sobald der Fahrspurwechsel vorhergesagt oder beobachtet wird, aber mit einem niedrigeren Beschleunigungswert als a_acc. Daher ist die Beurteilungseinheit eingerichtet, eine Beschleunigung a_lower zum Zeitpunkt t_acc = t₀ einzuleiten, wobei a_lower < a_acc.
In diesem Fall kann der Wert a_lower in Abhängigkeit von dem Wert a_acc wie folgt berechnet werden:
Es ist auch möglich, dass eine Beschleunigung des Eigenfahrzeugs mit variierenden Beschleunigungswerten anstelle von einem konstanten Wert durchgeführt werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Beurteilungseinheit eingerichtet, eine Beschleunigung a₁ zum Zeitpunkt t_acc' einzuleiten und eine Beschleunigung a₂ zu einem Zeitpunkt t_m einzuleiten, wobei t₀ ≤ t_acc' < t_m ≤ t₁ und wobei a₁ < a₂. Es ist auch möglich, dass der Beschleunigungswert bevorzugt kontinuierlich in der Zeit zwischen t₀ und t₁ variiert wird, z.B. dass er mit einem vergleichsweise niedrigen Beschleunigungswert bei t₀ beginnt und dass der Beschleunigungswert kontinuierlich oder stoßweise zwischen dem Zeitpunkt t₀ und t₁ erhöht wird.
Darüber hinaus kann auch ein weiterer Fall auftreten, gemäß dem der Beschleunigungswert a_acc oder a_lower nicht in dem derzeitigen Gang des Eigenfahrzeugs erreicht werden kann, z.B. weil der derzeitige Gang zu hoch ist. Wenn das Eigenfahrzeug mit einem automatischen Getriebe bereitgestellt wird, wird der derzeitige Gang des Eigenfahrzeug automatisch heruntergeschaltet in dem Fall, insbesondere wenn die Zeit, um die Zeitlücke TG1 in dem derzeitigen Gang (Δt_{current gear}) zu erreichen, größer ist als die Zeit, um die Zeitlücke TG1 in dem niedrigeren Gang (Δt_{lower gear}) zu erreichen zuzüglich der Zeit, um von dem derzeitigen zu dem niedrigeren Gang zu schalten (t_shift): Δt_{current gear} > Δt_shift + t_{lower gear} Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Beurteilungseinheit eingerichtet, um eine berechnete Risikobewertung für das Eigenfahrzeug bezüglich des vorausfahrenden Fahrzeugs und zumindest eines weiteren vorausfahrenden Fahrzeugs, das dem vorausfahrenden Fahrzeug vorausfährt, zu berücksichtigen.
Die Fahrspurwechselvorhersageeinheit sagt vorher, wann das (erste) vorausfahrende Fahrzeug ausgeschert ist, d.h. wann es die Eigenfahrspur verlassen haben wird. Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, dass ein neues zweites vorausfahrendes Fahrzeug vor dem ersten vorausfahrenden Fahrzeug für das Eigenfahrzeug relevant wird. Dieses zweite vorausfahrende Fahrzeug kann auf der Eigenfahrspur vor dem ersten vorausfahrenden Fahrzeug oder auf einer angrenzenden Fahrspur fahren. Es kann zum Beispiel möglich sein, dass ein Fahrzeug, das relativ nah zu dem Eigenfahrzeug auf der benachbarten Fahrspur fährt, relevant für das Eigenfahrzeug wird, wenn es die Fahrspuren auf die Eigenfahrspur wechselt. Um zu beurteilen, ob irgendeines der weiteren vorausfahrenden Fahrzeuge relevant für das Eigenfahrzeug wird, wird die entsprechende Risikobewertung berechnet. Für eine detaillierte Beschreibung von Risikobewertungsberechnungen wird auf das Dokument DE 10 2014 212 704 A1 verwiesen, insbesondere auf Absätze [0017] bis [0046].
Wenn die Risikobewertungsberechnung ergibt, dass ein bestimmtes zweites vorausfahrendes Fahrzeug relevant für das Eigenfahrzeug wird, nachdem das erste vorausfahrende Fahrzeug die Eigenfahrspur verlassen hat, muss die Bewegung des Eigenfahrzeugs modifiziert werden, um nicht mit dem zweiten vorausfahrenden Fahrzeug zusammenzustoßen. In dem Folgenden wird das vorausfahrende Fahrzeug direkt vor dem Eigenfahrzeug auf der Eigenfahrspur als das erste vorausfahrende Fahrzeug C bezeichnet. Ein weiteres Fahrzeug, das (aus der Perspektive des Eigenfahrzeugs) vor dem ersten vorausfahrenden Fahrzeug C fährt, entweder auf der Eigenfahrspur oder auf einer angrenzenden Fahrspur, wird als das zweite vorausfahrende Fahrzeug P bezeichnet.
Drei verschiedene Fälle können auftreten, für die die Geschwindigkeiten v_P, v_C und v_set berücksichtigt werden müssen, wobei v_C die Geschwindigkeit des ersten vorausfahrenden Fahrzeugs C ist, v_P die Geschwindigkeit des zweiten vorausfahrenden Fahrzeugs P ist und v_set die eingestellte Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs ist:

(i) v_P > v_C und v_P > v_set Das zweite vorausfahrende Fahrzeug P ist daher schneller als das Eigenfahrzeug und als das erste vorausfahrende Fahrzeug C. In diesem Fall ist das zweite vorausfahrende Fahrzeug P nicht relevant für das Eigenfahrzeug und keine weitere Handlung muss unternommen werden. Dieser Fall wird gleich zu der Situation behandelt, wenn es kein zweites vorausfahrendes Fahrzeug gibt.
(ii) v_P > v_C und v_P ≤ v_set Das bedeutet, dass das zweite vorausfahrende Fahrzeug P mit einer niedrigeren Geschwindigkeit fährt als die eingestellte Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs.
(iii) v_P ≤ v_C Das zweite vorausfahrende Fahrzeug fährt daher langsamer als das erste vorausfahrende Fahrzeug C.

In dem zweiten Fall (ii) und in dem dritten Fall (iii) werden sowohl die Risikobewertung zwischen dem Eigenfahrzeug und dem zweiten vorausfahrenden Fahrzeug als auch die Risikobewertung zwischen dem Eigenfahrzeug und dem ersten vorausfahrenden Fahrzeug berechnet, um zu beurteilen, welches Fahrzeug mehr Risiko für das Eigenfahrzeug erzeugt. Sowohl die Risikobewertung zwischen dem Eigenfahrzeug und dem ersten vorausfahrenden Fahrzeug als auch die Risikobewertung zwischen dem Eigenfahrzeug und dem zweiten vorausfahrenden Fahrzeug werden analog zu Dokument DE 10 2014 212 704 A1 berechnet. Es wird insbesondere auf Absätze [0027] bis [0029] des Dokumentes DE 10 2014 212 704 A1 verwiesen. Diese Risikowerte werden insbesondere sowohl für den Zeitpunkt t₀ als auch für den Zeitpunkt t₁ berechnet.
Wenn die berechnete Risikobewertung ergibt, dass das erste vorausfahrende Fahrzeug ein höheres Risiko für das Eigenfahrzeug erzeugt bzw. darstellt, dann wird das Eigenfahrzeug zweckmäßigerweise eine Beschleunigung zu dem ersten Fahrzeug zum Zeitpunkt t_acc einleiten, wie oben im Detail beschrieben.
Wenn die berechnete Risikobewertung ergibt, dass das zweite vorausfahrende Fahrzeug ein höheres Risiko für das Eigenfahrzeug erzeugt, dann wird das Eigenfahrzeug zweckmäßigerweise beginnen, zu dem zweiten vorausfahrenden Fahrzeug zum Zeitpunkt t₀ zu beschleunigen.
Durch diese berechneten Risikobewertungen kann sichergestellt werden, dass Sicherheitstoleranzen sowohl zwischen dem Eigenfahrzeug und dem ersten vorausfahrenden Fahrzeug als auch zwischen dem Eigenfahrzeug und dem zweiten vorausfahrenden Fahrzeug immer aufrechterhalten werden.
Vorteilhaft wird das Abstandsregeltempomatsystem gemäß der Erfindung als ein elektronisches Steuergerät (ECU) des Eigenfahrzeugs implementiert. Die Einheiten des Abstandsregeltempomatsystems, d.h. Vorausfahrendes-Fahrzeug-Erkennungs-Einheit, Bewegungssteuereinheit, Fahrspurwechselvorhersageeinheit und Beurteilungseinheit können z.B. als einzelne Recheneinheiten implementiert werden, die insbesondere in Kommunikation miteinander sind. Die Einheiten können auch als eine gemeinsame Recheneinheit implementiert werden. Die Einheiten werden zweckmäßigerweise als verschiedene elektronische Steuergeräte (ECU) oder als gemeinsames elektronisches Steuergerät (ECU) des Eigenfahrzeugs implementiert. Diese Recheneinheiten/ECUs sind insbesondere in Kommunikation miteinander und mit Umgebungssensoren über ein BUS-System des Fahrzeugs. Der Umgebungssensor kann insbesondere als Radarvorrichtung und/oder Lidar-Vorrichtung und/oder Videokamera konstruiert sein.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt im Detail beschrieben, nur beispielhaft und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 ein schematisches Blockdiagramm einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Abstandsregeltempomatsystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein schematisches Blockdiagramm einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Abstandsregeltempomatsystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
3 ein schematisches Blockdiagramm ist, das einen Betriebsmodus einer bevorzugten Ausführungsform des Abstandsregeltempomatsystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 bis 8 schematisch Beispiele eines Eigenfahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform des Abstandsregeltempomatsystems gemäß der vorliegenden Erfindung, das auf einer Eigenfahrspur fährt, zeigen.
Beschreibung der Ausführungsformen
Eine bevorzugte Ausführungsform des Abstandsregeltempomatsystems 1 gemäß der Erfindung wird schematisch in 1 gezeigt und wird im Folgenden beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass das Fahrzeug auf der rechten Seite der Straße fährt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung genauso anwendbar auf linksseitigen Verkehr und in dem Fall kann die Beschreibung durch Umtauschen der linken und rechten Seite miteinander modifiziert werden.
Bezug nehmend auf 1 umfasst das Abstandsregeltempomatsystem 1 eine Mehrzahl von Umgebungssensoren 10 bis 15. Insbesondere umfasst das Abstandsregeltempomatsystem 1 einen Abstandssensor 10, der typischerweise eine Radar- oder eine Lidar-(Lichterkennung und entfernungsmessung)Vorrichtung umfasst, die Positionen von Gegenständen erkennt, die zumindest vor dem Eigenfahrzeug angeordnet sind, einen Sichtsensor 11, der das Bild des Bereiches akquiriert bzw. erfasst, der das Fahrzeug umgibt, insbesondere den Bereich vor dem Fahrzeug, ein GPS 12 für Global Positioning des Eigenfahrzeugs, eine Navigationsvorrichtung 13, die die Geometrie, Gradienten und Steigungen der Straßen und verschiedene Punkte von Interesse bereitstellt, eine TSR-(Verkehrsschilderkennungs-)Vorrichtung 14, die Informationen z.B. bezüglich Geschwindigkeitsbeschränkungen, Verkehrsstaus, Verkehrsregeln und Straßenbau durch Analysieren von Bildern des Sichtsensors 11 und/oder Erkennen von Verkehrsschildern in diesen Bildern bereitstellt, und eine C2X-Vorrichtung 15, die mit anderen Fahrzeugen und festen Infrastrukturen kommuniziert, um verschiedene Typen von Informationen wie z.B. Verkehr, Wetter und geographische Informationen zu akquirieren. Der Sichtsensor 11 kann konfiguriert sein, um nicht nur die Fahrzeuge zu erkennen, die vor dem Eigenfahrzeug fahren, sondern auch Straßeninfrastrukturelemente wie z.B. Fahrspurmarkierungen, Verkehrssignale und Verkehrsschilder und die Typen von Fahrzeugen, die vorausfahren, wie z.B. Pkws bzw. Passagierautos, Busse, Lastkraftwagen und Motorräder. Die Verkehrsschilder können das Verbot des Überholens anzeigen, die Geschwindigkeitsbeschränkung und andere Beschränkungen und die Straßenmarkierungen können verschiedene Typen von Fahrspurmarkierungen und verschiedene Beschränkungen anzeigen. Insbesondere kann der Sichtsensor 11 vorteilhaft in Kooperation mit dem Radar oder Lidar verwendet werden, so dass eine genauere Erkennung der Fahrzeuge erreicht werden kann.
Die Daten, die durch diese Umgebungssensoren erhalten werden, werden an ein Hauptsteuergerät 2 übersandt, das jetzt im Folgenden beschrieben wird. Eine Zielgeschwindigkeitseinstelleinheit 17 empfängt eine manuelle Eingabe von einer manuellen Geschwindigkeitseingabeeinheit 16. Typischerweise umfasst die manuelle Geschwindigkeitseingabeeinheit 16 einen Einstellschalter zum Einstellen der derzeitigen Geschwindigkeit als die eingestellte Geschwindigkeit, einen Wiederaufnahmeschalter zum Wiederaufnehmen der Geschwindigkeit, die in dem vorherigen Betrieb des Abstandsregeltempomatsystems ausgewählt war, einen Abbruchschalter zum Deaktivieren des Tempomats. Durch Drücken des Wiederaufnahmeschalters und des Einstellschalters für eine kurze Dauer kann die eingestellte Geschwindigkeit jeweils um eine kleine Schrittweite erhöht und vermindert werden. Auf das Empfangen des Befehls von der manuellen Geschwindigkeitseingabeeinheit 16 stellt die Zielgeschwindigkeitseinstelleinheit 17 einen Befehl für das Drosselventil 18 des Motors und optional eine Bremse 19 bereit, so dass das Fahrzeug in der Zielgeschwindigkeit, die durch die manuelle Eingabe ausgewählt wurde, fahren kann. Dieser Teil des Systems stellt im Wesentlichen die Funktionen des konventionellen Tempomatsystems bereit.
Eine Vorausfahrendes-Fahrzeug-Erkennungs-Einheit 20 empfängt die Ausgabe der verschiedenen Sensoren und akquiriert verschiedene Informationsstücke über vorausfahrende Fahrzeuge. Die vorausfahrenden Fahrzeuge umfassen nicht nur die Fahrzeuge, die direkt vor dem Eigenfahrzeug in derselben Fahrspur fahren, sondern auch die Fahrzeuge, die in angrenzenden Fahrspuren fahren, und Fahrzeuge, die vor dem vorausfahrenden Fahrzeug in derselben Fahrspur fahren. Die Daten, die von dem Sichtsensor 11 erhalten werden, können die Aktivierung von Blinkern zusätzlich zu dem Typ des erkannten Fahrzeugs, wie z.B. Passagierfahrzeuge, Busse und Lastkraftwagen umfassen.
Eine Ausschervorhersageeinheit 21 analysiert die Daten von der Vorausfahrendes-Fahrzeug-Erkennungs-Einheit 20 und sagt basierend auf dem Ergebnis der Analyse die zukünftigen Verhaltensweisen der vorausfahrenden Fahrzeuge vorher.
Insbesondere ist die Ausschervorhersageeinheit 21 konfiguriert, um eine Wahrscheinlichkeit des Fahrspurwechsels basierend auf verschiedenen Faktoren bereitzustellen und sagt einen Fahrspurwechsel voraus, wenn die Wahrscheinlichkeit einen vorgeschriebenen Schwellwert überschritten hat. In der dargestellten Ausführungsform kann die Ausschervorhersageeinheit 21 aus einem Teil einer Fahrspurwechselvorhersageeinheit, die der Vorhersage eines Ausscherens gewidmet ist, während der verbleibende Teil der Fahrspurwechselvorhersageeinheit andere Typen von Fahrspurwechseln oder andere Formen der Fahrerassistenz vorhersagt, bestehen.
Die Vorhersage ist durch eine Kombination einer physikalischen Vorhersage (PP) und einer kontextbasierten Vorhersage (CBP) gegeben. Die physikalische Vorhersageeinheit macht Vorhersagen basierend auf der lateralen Position und/oder der lateralen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und kann optional Gebrauch von einem Modell machen, das die Bewegungen der relevanten Fahrzeuge beschreibt. Zum Beispiel, wenn das vorausfahrende Fahrzeug eine Fahrspurmarkierung überquert hat, ist es hoch wahrscheinlich, dass das vorausfahrende Fahrzeug zu der angrenzenden Fahrspur wechseln wird. Schon bevor das vorausfahrende Fahrzeug die Fahrspurmarkierung überquert hat, wenn die laterale Geschwindigkeit hoch genug ist, ist es hoch wahrscheinlich, dass das vorausfahrende Fahrzeug zu der angrenzenden Fahrspur wechseln wird. Es ist auch möglich, die Kombination der lateralen Position und der lateralen Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs zu verwenden, um vorherzusagen, dass das vorausfahrende Fahrzeug zu der angrenzenden Fahrspur wechseln wird oder kann und auch, wie bald das vorausfahrende Fahrzeug die derzeitige Fahrspur verlassen wird.
Die kontextbasierte Vorhersageeinheit macht Vorhersagen durch Verwenden von anderen Indikatoren und Situationsmodellen, um Faktoren zu bestimmen, die das vorausfahrende Fahrzeug motivieren können, die Fahrspuren zu wechseln. Zum Beispiel wenn das vorausfahrende Fahrzeug einen Blinker aktiviert, ist es hoch wahrscheinlich, dass das vorausfahrende Fahrzeug die Fahrspuren wechseln wird. Wenn die angrenzende Fahrspur vakant ist oder es eine geeignete Lücke in der angrenzenden Fahrspur (typischerweise rechte Fahrspur) gibt, ist es wahrscheinlich, dass das vorausfahrende Fahrzeug die Fahrspuren wechseln wird. Auch, wenn das nachfolgende Fahrzeug (das könnte das Eigenfahrzeug sein) die Lücke zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem nachfolgenden Fahrzeug schließt oder geschlossen hat, ist es wahrscheinlich, dass das vorausfahrende Fahrzeug die Fahrspuren wechseln wird.
Die Vorhersage, die durch die Ausschervorhersageeinheit 21 gemacht wird, wird an die Beurteilungseinheit 24 übersandt, die die Handlung bestimmt, die von dem Eigenfahrzeug in Reaktion zu der vorhergesagten Ausscherung des vorausfahrenden Fahrzeug unter Berücksichtigung der das Eigenfahrzeug umgebenden Situation vorgenommen werden soll. Die Situation kann die Verkehrsregeln umfassen, die über die TSR-Vorrichtung 14 akquiriert werden können, die Geschwindigkeiten, Positionen und Typen der Fahrzeuge um das Eigenfahrzeug und die Wetterbedingung, die über die C2X-Vorrichtung 15 akquiriert werden kann.
Insbesondere bestimmt die Beurteilungseinheit 24 in Reaktion auf das vorhergesagte Ausscheren des vorausfahrenden Fahrzeugs, zu welchem Zeitpunkt das Eigenfahrzeug beschleunigt werden soll und mit welchem Beschleunigungswert. Gemäß der Erfindung ist die Beurteilungseinheit 24 eingerichtet, zu einem Zeitpunkt t₀, an dem die Fahrspurwechselvorhersageeinheit 21 vorhersagt, dass ein Fahrspurwechsel zu einem späteren Zeitpunkt t₁ stattfinden wird, einen Zeitpunkt t_acc mit t₀ ≤ t_acc ≤ t₁ zu berechnen, an dem eine Beschleunigung des Eigenfahrzeugs eingeleitet werden soll, unter Berücksichtigung einer ersten Zeitlücke TG0 bei t₀ und einer zweiten Zeitlücke TG1 bei t₁, wobei die zweite Zeitlücke TG1 eine Zeitlücke ist, die durch die Beurteilungseinheit 24 eingestellt wird.
Eine Zielabstands- bzw. Ziellückenberechnungseinheit 22 ist konfiguriert, um den Abstand bzw. die Lücke zwischen dem Eigenfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug gemäß den Daten, die von der Beurteilungseinheit 24 übersandt werden, zu bestimmen, insbesondere gemäß der zweiten Zeitlücke TG1, die durch die Beurteilungseinheit 24 eingestellt wird. Die Ziellückenberechnungseinheit 22 stellt eine vorgegebene Lücke abhängig von der Fahrtgeschwindigkeit des Eigenfahrzeugs unter normalen Umständen bereit, aber abhängig von den Daten oder dem Befehl, der von der Beurteilungseinheit 24 übersandt wird, kann die Ziellücke von der vorgegebenen Lücke reduziert oder erhöht werden. Eine manuelle Eingabe kann in Verbindung mit der Ziellückenberechnungseinheit 22 bereitgestellt werden, so dass die vorgegebene Lücke durch den Fahrer innerhalb eines vorgeschriebenen Bereiches variiert werden kann.
Eine Zielgeschwindigkeitsberechnungseinheit 23 bestimmt die Fahrgeschwindigkeit des Eigenfahrzeugs, die benötigt wird, um die Lücke bei einem konstanten Wert aufrechtzuerhalten. Dieser konstante Wert der Lücke kann von der Fahrgeschwindigkeit des Eigenfahrzeugs und möglicherweise anderen Faktoren wie z.B. Wetterbedingungen, Straßenbedingungen und persönlichen Präferenzen bestimmt werden und kann z.B. durch einen Plan, der in der Ziellückenberechnungseinheit 2 gespeichert ist, gegeben werden. Dieser Teil des Tempomats ist bekannt als die konventionelle Abstandsregelung. Jedoch kann in diesem Fall die Lücke, die durch die Ziellückenberechnungseinheit 22 berechnet wird, auf den Daten basieren, die durch die Beurteilungseinheit 24 bereitgestellt werden, insbesondere basierend auf der zweiten Zeitlücke, TG1, die durch die Beurteilungseinheit 24 eingestellt wird.
Wenn das Eigenfahrzeug dem vorausfahrenden Fahrzeug folgt, während es einen bestimmten Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug (konstante Lücke) aufrechterhält, und eine Ausscherung (ein Fahrspurwechsel zu der rechten angrenzenden Fahrspur) durch das vorausfahrende Fahrzeug nicht durch die Ausschervorhersageeinheit 21 vorhergesagt wird, befiehlt die Beurteilungseinheit 24 der Ziellückenberechnungseinheit 22, die vorgegebene Lücke aufrechtzuerhalten und die Zielgeschwindigkeitsberechnungseinheit 23 berechnet eine Fahrtgeschwindigkeit, die benötigt wird, um die vorgegeben Lücke aufrechtzuerhalten und an die Zielgeschwindigkeitseinstelleinheit 17 übersandt zu werden.
Auf der anderen Seite, wenn das Eigenfahrzeug dem vorausfahrenden Fahrzeug folgt, während der vorgeschriebene Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug (konstante Lücke) aufrechterhalten wird und ein Ausscheren durch die Ausschervorhersageeinheit 21 vorhergesagt wird, befiehlt die Beurteilungseinheit 24 der Ziellückenberechnungseinheit 22, die Lücke von dem normalen Wert auf den Wert TG1 zu reduzieren. Darüber hinaus befiehlt die Beurteilungseinheit 24 dem Fahrzeug zu dem Zeitpunkt t_acc mit dem bestimmten Beschleunigungswert zu beschleunigen. Die zweite Zeitlücke TG1 kann zum Beispiel in Abhängigkeit der Wahrscheinlichkeit des Fahrspurwechsels des vorausfahrenden Fahrzeugs eingestellt werden und optional von dem Bevorstehen des Auftretens des vorhergesagten Fahrspurwechsels.
Typischerweise, wenn das Eigenfahrzeug dem vorausfahrenden Fahrzeug gefolgt ist, wobei das Eigenfahrzeug mit einer Zielgeschwindigkeit gefahren ist, die benötigt wird, um die Lücke konstant zu halten, und den Kontakt mit dem vorausfahrenden Fahrzeug verliert, wird die voreingestellte Geschwindigkeit (eingestellte Geschwindigkeit) wiederhergestellt und diese Geschwindigkeit ist normalerweise höher als die Zielgeschwindigkeit, die benötigt wird, um dem vorausfahrenden Fahrzeug bei einer konstanten Lücke zu folgen. Daher wird dem Eigenfahrzeug durch Beschleunigen bei t_acc und daher durch Schließen der der Lücke, wenn vorhergesagt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug die Fahrspuren wechselt, erlaubt zu einem früheren Timing zu beschleunigen als anderenfalls möglich ist, so dass eine verzögerte Beschleunigung vermieden werden kann und der Fahrzeugführer kann das Eigenfahrzeug fahren, ohne unter einer ungewünschten Belastung zu leiden. Auch wenn das Eigenfahrzeug sich dem Fahrzeug nähert, das dabei ist, bei einer höheren Geschwindigkeit auszuscheren, um die Lücke zu schließen, kann nicht benötigt werden, dass das Eigenfahrzeug überhaupt beschleunigt oder kann benötigt werden, dass es weniger stark beschleunigt, wenn es dem vorausfahrenden Fahrzeug folgt und auch die Fahrspuren wechselt.
Die Beurteilungseinheit 24 wird ferner mit den Funktionen bereitgestellt, um die Ausschersituationen und allgemeinen Situationen gemäß den Daten, die von den Sensoren 10 bis 15 erhalten werden, zu analysieren, und bestimmen, ob es außergewöhnliche Umstände gibt, die in der Beurteilung, die von der Beurteilungseinheit 24 gemacht wird, reflektiert werden sollten. Es gibt außergewöhnliche Fälle, wo vorhergesagt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug die Fahrspuren wechselt, aber es nicht empfehlenswert ist, die Lücke zu reduzieren.
Die Beurteilungseinheit 24 verhindert, dass die Lücke reduziert wird, auch wenn vorhergesagt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug die Fahrspuren wechselt

(i) wenn Überholen verboten ist;
(ii) wenn die Geschwindigkeitsbeschränkung zu niedrig ist, damit das Eigenfahrzeug die Lücke reduzieren oder das vorausfahrende Fahrzeug überholen kann; oder
(iii) wenn es eine Straßenblockade wie z.B. ein Straßenbau und eine Einengung der Straße vor dem vorausfahrenden Fahrzeug gibt.

Die Zielgeschwindigkeitseinstelleinheit 17 empfängt daher einen Befehl für die Zielgeschwindigkeit von der Zielgeschwindigkeitsberechnungseinheit 23, wenn der Abstandsregeltempomat vorhanden ist und sendet einen entsprechenden Befehl zum Beispiel an das Drosselventil 18 des Motors 15 und optional an die Bremse 19 des Fahrzeugs, so dass die Zielgeschwindigkeit erreicht und aufrechterhalten wird.
Da die Bedeutung des Verhaltens des Eigenfahrzeugs, das von der Beurteilung bewirkt wird, die von der Beurteilungseinheit 24 gemacht wird, für den Fahrzeugbenutzer nicht offensichtlich sein kann, ist es wünschenswert, die Information auf einer Displayeinheit 32 anzuzeigen, um den Fahrzeugbenutzer zu informieren. Zum Beispiel, wenn es irgendeine Verkehrsregel am Ort gibt wie z.B. eine Geschwindigkeitsbeschränkung und/oder kein Überholen, kann diese Information auf der Displayeinheit 32 gezeigt werden, so dass der Fahrzeugbenutzer die Bedeutung des Verhaltens des Abstandsregeltempomats verstehen kann. Wenn das Eigenfahrzeug z:B. zu dem vorausfahrenden Fahrzeug beschleunigt, das dabei ist, die Fahrspuren zu wechseln, kann eine entsprechende Nachricht auf der Displayeinheit 32 gezeigt werden, so dass der Fahrer informiert werden kann, dass das vorausfahrende Fahrzeug in Kürze die Fahrspuren wechseln wird.
2 zeigt schematisch eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Abstandsregeltempomatsystems 1 gemäß der Erfindung, in dem nicht nur die Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs, sondern auch die Lenkoperation des Eigenfahrzeugs durch das Tempomatsystem 1 gesteuert wird. In diesem Fall wird die Ausgabe der Beurteilungseinheit 24 zu einer autonomen Fahrspurwechseleinheit 25 übersandt, die auf ein Lenkassistenzsystem 31 zusätzlich zu dem Drosselventil 18 des Motors und der Bremse 19 einwirkt, so dass das Fahrzeug autonom geleitet werden kann, um die Fahrspuren zu wechseln zuzüglich dazu, dass es beschleunigt und/oder verzögert wird. Insbesondere wird das Eigenfahrzeug gesteuert um die Fahrspuren zu wechseln durch Koordinieren des Lenkmanövers des Eigenfahrzeugs mit der longitudinalen Bewegung des Eigenfahrzeugs wenn benötigt. Das Lenkassistenzsystem 31 kann konfiguriert sein, um das Fahrzeug autonom zu lenken (natürlich, während die übersteuernde Handlung durch den Fahrzeugbenutzer erlaubt wird), oder konfiguriert sein, um die Assistenzkraft des Lenksystems derart zu steuern, dass der Fahrzeugnutzer ermutigt sein kann, das Fahrzeug auf eine benötigte Weise zu steuern.
In diesem Fall ist es auch wünschenswert die Information auf der Displayeinheit 32 zu zeigen, damit der Fahrzeugbenutzer die Bedeutung des Verhaltens des Eigenfahrzeugs, das durch die Beurteilung bewirkt wird, die von der Beurteilungseinheit 24 gemacht wird, zu kennen.
Für eine detailliertere Beschreibung der Ausschervorhersageeinheit 21 wird auf das Dokument DE 10 2014 226 462 verwiesen, insbesondere auf 3 des Dokuments und die entsprechende Beschreibung von 3.
3 der vorliegenden Anwendung ist ein schematisches Blockdiagramm, das einen Betriebsmodus einer bevorzugten Ausführungsform des Abstandsregeltempomatsystems 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Schritt 101 sagt die Fahrspurvorhersageeinheit 21 zum Zeitpunkt t₀ vorher, dass das vorausfahrende Fahrzeug C vor dem Eigenfahrzeug E die Fahrspuren wechseln wird und die Eigenfahrspur zum Zeitpunkt t₁ verlassen haben wird.
Das Abstandsregeltempomatsystem 1 erhält Daten von einer allgemeinen Situationsanalyse in Schritt 102, zum Beispiel durch die TSR-(Verkehrsschilderkennungs-)Vorrichtung 14. In Schritt 103 beurteilt das Abstandsregeltempomatsystem 1, ob Überholen von Fahrzeugen erlaubt und/oder zweckdienlich oder bedeutsam ist. Danach wird mit Schritt 106 fortgefahren.
Darüber hinaus erhält das Abstandsregeltempomatsystem 1 Daten von der Ausschersituationsanalyse in Schritt 104, z.B. durch die Ausschervorhersageeinheit 21. In Schritt 105 wird die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs C bestimmt. Weiterhin wird beurteilt, ob es ein weiteres vorausfahrendes Fahrzeug P gibt, das vor dem vorausfahrenden Fahrzeug C fährt. Danach wird mit Schritt 106 fortgefahren.
In Schritt 107 wird beurteilt, ob die eingestellte Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs E höher ist als die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs C und ob Überholen erlaubt und/oder bedeutsam ist. Wenn dies nicht der fall ist, folgt das Eigenfahrzeug dem vorausfahrenden Fahrzeug C gemäß Schritt 108 oder empfiehlt dem Fahrer, dem vorausfahrenden Fahrzeug C zu folgen. Zum Beispiel kann das Abstandsregeltempomatsystem 1 automatisch dem vorausfahrenden Fahrzeug C folgen.
Wenn jedoch Überholen bedeutsam/erlaubt ist und die eingestellte Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs E höher ist, wird in Schritt 109 beurteilt, ob es ein neues vorausfahrendes Fahrzeug P gibt, das vor dem Eigenfahrzeug E fährt, das relevant für das Eigenfahrzeug werden könnte, nachdem das vorausfahrende Fahrzeug C die Eigenfahrspur verlassen hat.
Wenn kein Fahrzeug P vor dem vorausfahrenden Fahrzeug C fährt, wird mit Schritt 114 fortgefahren, wie später beschrieben wird.
Wenn jedoch ein weiteres vorausfahrendes Fahrzeug P existiert, werden in Schritt 110 Risiken berechnet, die von den vorausfahrenden fahrzeugen C und P erzeugt werden. Diese Risiken werden zum Beispiel berechnet, wie in Dokument DE 10 2014 212 704 A1 beschrieben, insbesondere in Absätzen [0017] bis [0046].
In Schritt 112 wird beurteilt, welches vorausfahrende Fahrzeug ein höheres Risiko ausübt. Wenn das weiter vorausfahrende Fahrzeug P ein höheres Risiko ausübt als das vorausfahrende Fahrzeug C, wird Schritt 113 durchgeführt. Gemäß Schritt 113 kann eine reguläre Abstandsregeltempomatsteuerung durchgeführt werden und das Eigenfahrzeug E kann einen spezifischen Abstand zu dem neuen Fahrzeug P aufrechterhalten. Auf der anderen Seite kann das Eigenfahrzeug E dem vorausfahrenden Fahrzeug C folgen und kann auch die Fahrspuren wechseln.
Wenn das weiter vorausfahrende Fahrzeug P kein höheres Risiko ausübt als das vorausfahrende Fahrzeug P, wird Schritt 114 durchgeführt.
In Schritt 114 stellt die Beurteilungseinheit 24 die zweite Zeitlücke TG1 z.B. auf einen Wert von 0,8 s ein und stellt den spezifischen Wert a_acc für die Beschleunigung des Eigenfahrzeugs E, z.B. auf den Wert 1 m/s² ein.
In Schritt 115 berechnet die Beurteilungseinheit 24 den Zeitpunkt der Beschleunigung t_acc gemäß dem Algorithmus.
In Abhängigkeit von bestimmten Nützlichkeiten 116, z.B. wenn ein bestimmter Fahrmodus, der eine bestimmte Lückeneinstellung umfasst, von einem Fahrer des Eigenfahrzeugs ausgewählt wird, kann das Abstandsregeltempomatsystem 1 möglicherweise bestimmen, dass das Fahrzeug mit einem Beschleunigungswert a_lower beschleunigt werden soll, der kleiner ist als der Wert a_acc. Daher wird in Schritt 117 der Beschleunigungswert a_lower bestimmt, wobei a_lower < a_acc. In diesem Fall wird das Eigenfahrzeug zum Zeitpunkt t₀ mit dem Beschleunigungswert a_lower beschleunigt.
In Schritt 118 wird die Beschleunigung des Fahrzeugs gemäß Schritt 114 und 115 (und möglicherweise gemäß Schritt 117) eingeleitet. Daher wird das Eigenfahrzeug E in Schritt 118 auf das Zielfahrzeug, z.B. das vorausfahrende Fahrzeug C, das die Fahrspuren wechselt, durch Beschleunigen und/oder Verzögern gemäß den bestimmten Werten zu den bestimmten Zeitpunkten reagieren. Falls notwendig, wird der derzeitige Gang des Eigenfahrzeugs E heruntergeschaltet, um den/die gewünschte(n) Beschleunigungswert(e) zu erreichen. In Schritt 119, nachdem die zweite Zeitlücke TG1 zum Zeitpunkt t₁ erreicht wird, stellt das Abstandsregeltempomatsystem 1 den normalen Betrieb wieder her.
Der Betriebsmodus der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden durch konkrete Beispiele mit Bezug auf 4 bis 8 beschrieben, die schematisch Beispiele eines Eigenfahrzeugs E mit einer bevorzugten Ausführungsform des Abstandsregeltempomatsystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, die auf einer Eigenfahrspur fahren.
4 zeugt den Fall, bei dem das Eigenfahrzeug E einem vorausfahrenden Fahrzeug C folgt, das direkt vor dem Eigenfahrzeug in derselben Fahrspur (Eigenfahrspur) fährt.
Das Abstandsregeltempomatsystem 1, insbesondere die Bewegungssteuereinheit 17, steuert die Bewegung des Eigenfahrzeugs E derart, dass ein konstanter Abstand d_EC(t₀) und eine konstante Zeitlücke zwischen dem Eigenfahrzeug E und dem vorausfahrenden Fahrzeug C aufrechterhalten werden. Das Eigenfahrzeug E und das vorausfahrende Fahrzeug C fahren mit derselben Geschwindigkeit v_E(t₀). Die Zeitlücke zwischen den zwei Fahrzeugen wird mit TG0 bezeichnet.
Zu einem Zeitpunkt t₀ sagt das Abstandsregeltempomatsystem 1, insbesondere die Fahrspurwechselvorhersageeinheit 21 vorher, dass das vorausfahrende Fahrzeug C die Fahrspuren wechseln wird und zu der rechten Fahrspur ausscheren wird. Darüber hinaus sagt die Fahrspurwechselvorhersageeinheit 21 vorher, dass das vorausfahrende Fahrzeug C den Fahrspurwechsel abgeschlossen und die Eigenfahrspur zum Zeitpunkt t₁ verlassen haben wird.
Es soll angenommen werden, dass 4 die Situation zum Zeitpunkt t₀ darstellt, an dem die Fahrspurwechsel des vorausfahrenden Fahrzeugs C vorhergesagt wird.
5 stellt den Fall dar, in dem das Eigenfahrzeug E die konstante Zeitlücke TG0 und den konstanten Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug C aufrechterhält, bis es die Eigenfahrspur zum Zeitpunkt t₁ verlassen haben wird. In diesem Fall wird der Abstand zwischen dem Eigenfahrzeug E und dem vorausfahrenden Fahrzeug C zum Zeitpunkt t₁ als d_EC* bezeichnet. 6 stellt im Gegensatz zu 5 den Fall dar, in dem das Eigenfahrzeug E zu einem Zeitpunkt t_acc mit t₀ ≤ t_acc ≤ t₁ gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschleunigt wird. In diesem Fall wird der Abstand zwischen dem Eigenfahrzeug E und dem vorausfahrenden Fahrzeug C zum Zeitpunkt t₁ als d_EC(t₁) bezeichnet.
7 ist eine Kombination von 5 und 6, in denen die Positionen des Eigenfahrzeugs E gemäß dem Fall von 5 und 6 dargestellt werden. Wie in 7 gesehen werden kann, ist der Abstand d_EC(t₁) kleiner als der Abstand d_EC*. Das bedeutet, dass durch Beschleunigung des Eigenfahrzeugs bei tacc ein Abstandgewinn Δd erreicht werden kann.
Im Folgenden wird eine exemplarische Berechnung gegeben um den Zeitpunkt _tacc der Beschleunigung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zu bestimmen.
Die Zeitlücke TG0 zwischen dem Eigenfahrzeug E und dem vorausfahrenden Fahrzeug C zum Zeitpunkt t₀ weist zum Beispiel einen Wert von 1 s auf. Es wird angenommen, dass das Eigenfahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit von v_E(t₀) = v_E(t_acc) = 120km/h = 33,33m/s zwischen t₀ und t_acc fährt. Daher ist die Zeitlücke zum Zeitpunkt t_acc gleich zu der Zeitlücke TG0 zum Zeitpunkt t₀.
Die Beurteilungseinheit 24 stellt die zweite Zeitlücke TG1 zum Zeitpunkt t₁ auf einen Wert von z.B. 0,8 s ein, was der minimalen erlaubten Zeitlücke gemäß dem Standard ISO 15622 entspricht. Eine maximale einstellbare Beschleunigung kann z.B. den Wert 1 m/s² gemäß ISE 15622 aufweisen. Die Beurteilungseinheit 24 bestimmt, dass das Eigenfahrzeug E mit einem Wert a_acc = 1 m/s² beschleunigt werden soll.
Der Algorithmus gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ergibt daher:
Mit einem vorhergesagten Wert von t₁ = 3,5s kann der Beschleunigungszeitpunkt t_acc bestimmt werden: ∆t = t₁ – t_acc ⇒t_acc = t₁ – ∆t ⇒t_acc = 0,56s
Daher wird das Eigenfahrzeug E die Beschleunigung mit a = 1m/s² bei einem Zeitintervall von Δt = 2,94, bevor das vorausfahrende Fahrzeug C die Eigenfahrspur zu einem Zeitpunkt t₁ verlassen hat, einleiten. Mit t₀ = 0 wird das Eigenfahrzeug das Beschleunigen 0,56 s, nachdem der Fahrspurwechsel vorhergesagt wird, beginnen. Zum Zeitpunkt t₁ wird das Eigenfahrzeug E eine Geschwindigkeit von v_E(t₀) + ∆t·a_acc = 130,6km/h aufweisen. Zum Zeitpunkt t₁ erreicht die Zeitlücke zwischen dem Eigenfahrzeug E und dem vorausfahrenden Fahrzeug C exakt den Wert TG1 von 0,8 s.
8 stellt den Fall dar, dass es ein anderes vorausfahrendes Fahrzeug P gibt, das vor dem vorausfahrenden Fahrzeug C fährt. Zum Zeitpunkt t₀ wird ein risk (E, C) berechnet, das das Risiko beschreibt, das das vorausfahrende Fahrzeug C auf das Eigenfahrzeug E zum Zeitpunkt t₀ ausübt. Darüber hinaus wird ein risk(E, C) berechnet, das das Risiko beschreibt, das das vorausfahrende Fahrzeug C auf das Eigenfahrzeug E zum Zeitpunkt t₁ ausüben wird. Analog wird das risk(E, P) berechnet, das das Risiko beschreibt, das das vorausfahrende Fahrzeug P auf das Eigenfahrzeug E zum Zeitpunkt t₀ und zum Zeitpunkt t₁ ausübt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014226462 [0004, 0008, 0008, 0008, 0008, 0008, 0062]
DE 102014212704 A1 [0028, 0031, 0031, 0070]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Standard ISO 15622 [0014]
Standard ISO 15622 [0018]
Standard ISO 15622 [0086]

Claims

Abstandsregeltempomatsystem zum Steuern einer Bewegung eines Eigenfahrzeugs gemäß einem Verhalten eines vorausfahrenden Fahrzeugs, umfassend: Umgebungssensoren (10–15) zum Erkennen einer Verkehrssituation, die das Eigenfahrzeug umgibt; eine Vorausfahrendes-Fahrzeug-Erkennungs-Einheit (20) zum Erkennen eines Abstandes zu zumindest einem vorausfahrenden Fahrzeug, das vor dem Eigenfahrzeug fährt und eines Zustandes des vorausfahrenden Fahrzeugs gemäß Ausgaben der Sensoren; eine Bewegungssteuereinheit (17, 25) zum Steuern einer Bewegung des Eigenfahrzeugs gemäß einer Ausgabe der Vorausfahrendes-Fahrzeug-Erkennungs-Einheit; eine Fahrspurwechselvorhersageeinheit (21) zum Vorhersagen eines Fahrspurwechsels des vorausfahrenden Fahrzeugs zu einer angrenzenden Fahrspur gemäß dem Zustand des vorausfahrenden Fahrzeugs; und eine Beurteilungseinheit (24) zum Bewirken, dass die Bewegungssteuereinheit die Bewegung des Eigenfahrzeugs modifiziert, wenn eine Fahrspurwechseländerung des vorausfahrenden Fahrzeugs von einer derzeitigen Fahrspur auf eine angrenzende Fahrspur vorhergesagt oder beobachtet wird, bevor der vorhergesagte Fahrspurwechsel des vorausfahrenden Fahrzeugs abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilungseinheit eingerichtet ist, um zu einem Zeitpunkt t₀, bei dem die Fahrspurwechselvorhersageeinheit (21) vorhersagt, dass ein Fahrspurwechsel zu einem späteren Zeitpunkt t₁ abgeschlossen sein wird, einen Zeitpunkt t_acc mit t₀ ≤ t_acc ≤ t₁ zu berechnen, an dem die Beschleunigung des Eigenfahrzeugs eingeleitet werden soll, unter Berücksichtigung einer ersten Zeitlücke TG0 bei t₀ und einer zweiten Zeitlücke TG1 bei t₁, wobei die zweite Zeitlücke TG1 eine Zeitlücke ist, die von der Beurteilungseinheit (24) eingestellt wird.
Abstandsregeltempomatsystem nach Anspruch 1, wobei die Beurteilungseinheit eine voreinstellbare Beschleunigung a_acc für das Eigenfahrzeug in der Berechnung von t_acc mit a_acc ≤ a_max berücksichtigt, wobei a_max eine maximale einstellbare Beschleunigung ist.
Abstandsregeltempomatsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei TG0 > TG1.
Abstandsregeltempomatsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei t_acc als t_acc = t₁ – Δt berechnet wird, wobei
wobei v_E(t_acc) die Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs zum Zeitpunkt t_acc ist.
Abstandsregeltempomatsystem nach Anspruch 4, wobei TG0 gleich einer Zeitlücke TG_acc zum Zeitpunkt t_acc ist.
Abstandsregeltempomatsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beurteilungseinheit eingerichtet ist, um eine Beschleunigung a_lower zum Zeitpunkt t_acc = t₀ einzuleiten, wobei a_lower < a_acc.
Abstandsregeltempomatsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beurteilungseinheit eingerichtet ist, um eine Beschleunigung a₁ zu einem Zeitpunkt t_acc' einzuleiten und eine Beschleunigung a₂ zu einem Zeitpunkt t_m einzuleiten, wobei t₀ ≤ t_acc' < t_m ≤ t₁ und wobei a₁ < a₂.
Abstandsregeltempomatsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beurteilungseinheit eingerichtet ist, um eine kontinuierliche oder intermittierend ansteigende Beschleunigung zwischen Zeitpunkt t₀ und t₁ einzuleiten und durchzuführen.
Abstandsregeltempomatsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beurteilungseinheit eingerichtet ist, um berechnete Risikobewertungen für das Eigenfahrzeug bezüglich des vorausfahrenden Fahrzeugs und zumindest eines weiteren Fahrzeugs, das vor dem vorausfahrenden Fahrzeug vorausfährt, zu berücksichtigen.