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Diese Erfindung bezieht sich auf Fahrzeugsysteme und insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Verbessern der Genauigkeit, mit der ein Straßenprofil vor dem Fahrzeug bestimmt werden kann.
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Um eine Funktionalität, wie z. B. die Fahrerunterstützung, das Steuern der Fahrzeugdynamik und/oder das autonome Fahren, bereitzustellen, zu ermöglichen oder zu unterstützen, ist ein genaues und deutliches Bild der Umgebung um ein (z. B. vor einem) Fahrzeug unverzichtbar. Leider macht es die Bewegung des Fahrzeugs selbst oft schwierig, ein derartiges Bild aus dem von den bordinternen Sensoren ausgegebenen Signal zu extrahieren. Entsprechend werden ein System und ein Verfahren zum Verbessern der Genauigkeit, mit der ein Straßenprofil vor einem Fahrzeug bestimmt werden kann, benötigt.
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Damit die Vorteile der Erfindung leicht verstanden werden, wird unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, eine speziellere Beschreibung der oben kurz beschriebenen Erfindung vorgelegt. In dem Verständnis, dass diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und deshalb nicht als ihren Schutzumfang einschränkend betrachtet werden sollen, wird die Erfindung mit zusätzlicher Spezifität und Ausführlichkeit durch die Verwendung der beigefügten Zeichnungen beschrieben und erklärt, in denen:
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1 eine schematische graphische Darstellung ist, die ein Fahrzeug zu einem ersten Zeitpunkt veranschaulicht, wobei das Fahrzeug ein System zum Korrigieren der Sensoreingaben gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
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2 eine schematische Diagrammdarstellung des Fahrzeugs nach 1 zu einem zweiten Zeitpunkt ist, zu dem das Fahrzeug vorwärts nickt;
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3 ein schematischer Blockschaltplan einer Ausführungsform der Software ist, die durch das System nach 1 ausgeführt werden kann;
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4 ein schematischer Blockschaltplan einer Ausführungsform eines Verfahrens ist, das einem System gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht oder durch ein System gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
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5 eine schematische Diagrammdarstellung des Fahrzeugs nach 1 zu einem dritten Zeitpunkt ist, zu dem ein oder mehrere Sensoren des Systems ein Schlagloch, das sich vor dem Fahrzeug befindet, "sehen";
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6 eine schematische Diagrammdarstellung des Fahrzeugs nach 1 zu einem vierten Zeitpunkt ist, zu dem das Fahrzeug dem Schlagloch begegnet (z. B. über das Schlagloch fährt);
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7 ein schematischer Blockschaltplan einer alternativen Ausführungsform der Software ist, die durch das System nach 1 ausgeführt werden kann;
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8 ein schematischer Blockschaltplan einer alternativen Ausführungsform eines Verfahrens ist, das einem System gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht oder durch ein System gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird; und
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9 ein schematischer Blockschaltplan einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Verfahrens ist, das einem System gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht oder durch ein System gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
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Es wird leicht verstanden, dass die Komponenten der vorliegenden Erfindung, die in den Figuren hier allgemein beschrieben und veranschaulicht sind, in einer umfangreichen Vielfalt verschiedener Konfigurationen angeordnet und aufgebaut sein könnten. Die folgende ausführlichere Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt ist, ist deshalb nicht vorgesehen, den Schutzumfang der Erfindung, wie er beansprucht ist, einzuschränken, sondern sie ist lediglich für bestimmte Beispiele der gegenwärtig betrachteten Ausführungsformen gemäß der Erfindung repräsentativ. Die gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen am besten verstanden, in denen gleiche Teile überall durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind.
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In den 1 und 2 kann ein System 10 gemäß der vorliegenden Erfindung die Genauigkeit verbessern, mit der eine Fahrumgebung charakterisiert werden kann. Ein System 10 kann dies in irgendeinem geeigneten Verfahren ausführen. Ein System 10 kann z. B. als Hardware, Software oder irgendeine Kombination daraus verkörpert sein.
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In bestimmten Ausführungsformen kann ein System 10 ein Computersystem 12, ein Datenerfassungssystem 14 und einen oder mehrere Sensoren 16 enthalten. Das Computersystem 12, das Datenerfassungssystem 14 und die Sensoren 16 können an Bord eines Fahrzeugs 18 getragen sein. Entsprechend kann jede dieser Komponenten 12, 14, 16 als eine "bordinterne" Komponente charakterisiert werden. In Betrieb können ein oder mehrere Sensoren 16 Signale ausgeben, kann das Datenerfassungssystem 14 diese Signale in Eingaben umsetzen, die durch ein bordinternes Computersystem 12 verarbeitbar sind, und kann das bordinterne Computersystem 12 die einem oder mehreren Sensoren 16 entsprechenden Daten verarbeiten, um deren Genauigkeit zu verbessern.
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In ausgewählten Ausführungsformen kann jeder der verschiedenen Sensoren 16 einen Umsetzer umfassen, der irgendeine Eigenschaft einer Umgebung abtastet oder detektiert und eine entsprechende Ausgabe (z. B. ein elektrisches oder optisches Signal) bereitstellt, die diese Eigenschaft definiert. Ein oder mehrere Sensoren 16 eines Systems 10 können z. B. Beschleunigungsmesser sein, die ein elektrisches Signal ausgeben, das für die dadurch erfahrene richtige Beschleunigung charakteristisch ist. Derartige Beschleunigungsmesser können verwendet werden, um die Orientierung, die Beschleunigung, die Geschwindigkeit und/oder die durch ein Fahrzeug 18 zurückgelegte Strecke zu bestimmen. Andere Sensoren 16 eines Systems 10 können Kameras, Laser-Scanner, Lidar-Scanner, Ultraschallumsetzer, Radarvorrichtungen, Gyroskope, Trägheitsmesseinheiten, Drehzahlmesser oder -sensoren, Dehnungsmessstreifen, Temperatursensoren oder dergleichen oder Kombinationen oder Unterkombinationen daraus enthalten.
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Die bordinternen Sensoren 16 können die Umgebung eines entsprechenden Fahrzeugs 18 überwachen. Bestimmte Sensoren 16, wie z. B. Kameras, Laser-Scanner, Ultraschallvorrichtungen, Radare oder dergleichen, können für die Fahrerunterstützung, das Steuern der Fahrzeugdynamik und/oder das autonome Fahren verwendet werden. Die Daten von derartigen Sensoren 16 können z. B. verwendet werden, um Objekte (z. B. andere Fahrzeuge, Verkehrszeichen usw.) oder Oberflächenanomalien (z. B. Bodenwellen, Schlaglöcher, Radspuren von Lastkraftwagen) und deren Position (z. B. den Winkel, den Abstand) bezüglich eines entsprechenden Fahrzeugs 18 zu identifizieren.
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Falls ein Fahrzeug 18 über eine holprige Straße fährt, kann ein vorausschauender Sensor 16 (z. B. eine am Fahrzeug angebrachte Kamera 16a, ein Laser-Sensor 16a oder dergleichen, der die Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug 18 überwacht) den gleichen Abschnitt der Straße in Abhängigkeit vom aktuellen Bewegungszustand des Fahrzeugs 18 in verschiedenen Winkeln registrieren. Folglich wird ein aus diesen verrauschten Sensorinformationen berechnetes Straßenprofil weniger genau. Entsprechend kann in bestimmten Ausführungsformen ein System 10 gemäß der vorliegenden Erfindung die Bewegung des Fahrzeugs 18 kompensieren, um die Nutzbarkeit der von derartigen Sensoren 16 gesammelten Informationen zu verbessern.
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Zu einem ersten Zeitpunkt 20 kann ein vorausschauender Sensor 16a z. B. einen Bereich aufweisen, der sich eine erste Strecke 22 erstreckt. Zu einem zweiten Zeitpunkt 24 kann ein Fahrzeug 18 jedoch aufgrund einer Bodenwelle, eines Bremsens oder dergleichen vorwärts nicken 26. Entsprechend kann zum zweiten Zeitpunkt 24 der vorausschauende Sensor 16a einen Bereich aufweisen, der sich eine zweite Strecke 28 erstreckt, die signifikant kürzer als die erste Strecke 22 ist. Folglich kann sich zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt 22, 24 die "Sicht" des Sensors 16a schneller oder anders geändert haben, als streng basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufgetreten wäre. Dies kann ein unerwünschtes Rauschen oder eine unerwünschte Instabilität in der Ausgabe dieses Sensors 16a erzeugen. Entsprechend kann ein System 10 arbeiten, um ein derartiges Rauschen herauszufiltern.
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In 3 kann in ausgewählten Ausführungsformen ein Datenerfassungssystem 14 die von einem oder mehreren Sensoren 16 ausgegebenen Signale 30 abtasten und die resultierenden Abtastwerte in Eingaben 32 (z. B. digitale numerische Werte) umsetzen, die durch ein bordinternes Computersystem 12 verarbeitet werden können. Ein Datenerfassungssystem 14 kann z. B. die Signale 30 in der Form analoger Wellenformen in die Eingaben 32 in der Form digitaler Werte, die für die Verarbeitung geeignet sind, umsetzen. In bestimmten Ausführungsformen kann ein Datenerfassungssystem 14 sowohl eine Konditionierungsschaltungsanordnung, die die von einem oder mehreren Sensoren 16 ausgegebenen Signale 30 in Formen umsetzt, die in digitale Werte umgesetzt werden können, als auch Analog-Digital-Umsetzer, um eine derartige Umsetzung auszuführen, enthalten.
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In bestimmten Ausführungsformen können die durch ein Datenerfassungssystem 14 erzeugten Eingaben 32 in zwei Kategorien 34, 36 getrennt werden. In einer ersten Kategorie 34 können sich jene Eingaben 32 befinden, die durch die Bewegung eines entsprechenden Fahrzeugs 18 weniger ungünstig beeinflusst werden. In einer zweiten Kategorie 36 können sich jene befinden, die durch die Bewegung eines entsprechenden Fahrzeugs 18 ungünstiger beeinflusst werden.
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In ausgewählten Ausführungsformen können die Eingaben 32 in der ersten Kategorie 34 eine oder mehrere Fahrereingaben 32a und/oder direkte Bewegungseingaben 32b enthalten. Die Fahrereingaben 32a können einen oder mehrere Werte enthalten, die Dinge wie z. B. die Geschwindigkeit, das Antriebsdrehmoment, die Bremsbetätigung, die Lenkeingabe oder dergleichen oder Kombinationen oder Unterkombinationen daraus charakterisieren. Die direkten Bewegungseingaben 32b können einen oder mehrere Werte enthalten, die von einem oder mehreren Signalen 30 erhalten werden, die einer oder mehreren Trägheitsmesseinheiten, Gyroskopen, Beschleunigungsmessern oder dergleichen oder Kombinationen oder Unterkombinationen daraus entsprechen.
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Die Eingaben 32 in der zweiten Kategorie 34 können eine oder mehrere Eingaben 32 enthalten, für die eine Korrektur oder Kompensation erforderlich oder gewünscht ist. Derartige Eingaben 32 können einen oder mehrere Werte enthalten, die einem oder mehreren vorausschauenden Sensoren 16 entsprechen. Die Eingaben 32 in der zweiten Kategorie 36 können z. B. einer oder mehreren Kameras, Laser-Sensoren oder -Scannern, Lidar-Scannern, Ultraschallwandlern oder dergleichen oder Kombinationen oder Unterkombinationen daraus entsprechen.
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Ein bordinternes Computersystem 12 gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung verschiedener Sensoren 16, die an einem entsprechenden Fahrzeug 18 angebracht sind, ein integriertes Kompensationssystem bereitstellen, ermöglichen oder unterstützen. In ausgewählten Ausführungsformen kann dies wenigstens teilweise unter Verwendung der Eingaben 32 in der ersten Kategorie 34 erreicht werden, um die Eingaben 32 in der zweiten Kategorie 36 zu korrigieren oder zu kompensieren.
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In ausgewählten Ausführungsformen kann ein bordinternes Computersystem 12 eigenständig sein und unabhängig von irgendeinem anderen Computersystem oder irgendwelcher anderer Hardware, das bzw. die nicht an Bord des entsprechenden Fahrzeugs 18 getragen wird, arbeiten. Alternativ kann ein bordinternes Computersystem 12 bei Bedarf über ein Kommunikationsnetz (z. B. ein Zellennetz, ein Satellitennetz, ein drahtloses lokales Netz oder dergleichen) mit wenigstens einem entfernten Computer kommunizieren.
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Ein bordinternes Computersystem 12 kann Computer-Hardware und Computer-Software umfassen. Die Computer-Hardware eines bordinternen Computersystems 12 kann einen oder mehrere Prozessoren, einen Speicher, eine Anwenderschnittstelle, eine oder mehrere Antennen, andere Hardware oder dergleichen oder eine Kombination oder eine Unterkombination daraus enthalten. Der Speicher kann betriebstechnisch mit dem einen oder den mehreren Prozessoren verbunden sein und die Computer-Software speichern. Dies kann es ermöglichen, dass der eine oder die mehreren Prozessoren die Computer-Software ausführen.
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Eine Anwenderschnittstelle eines bordinternen Computersystems 12 kann es einem Ingenieur, einem Techniker oder einem Fahrer ermöglichen, mit verschiedenen Aspekten eines bordinternen Computersystems 12 in Wechselwirkung zu treten, verschiedene Aspekte eines bordinternen Computersystems 12 an Kundenwünsche anzupassen oder verschiedene Aspekte eines bordinternen Computersystems 12 zu steuern. In ausgewählten Ausführungsformen kann eine Anwenderschnittstelle eines bordinternen Computersystems 12 eine oder mehrere Schaltflächen, Tasten, Berührungsschirme, Zeigevorrichtungen oder dergleichen oder eine Kombination oder eine Unterkombination daraus enthalten. In anderen Ausführungsformen kann eine Anwenderschnittstelle eines bordinternen Computersystems 12 einfach einen oder mehrere Verbindungsanschlüsse, Paarbildungen oder dergleichen umfassen, die es einem externen Computer ermöglichen, mit dem bordinternen Computersystem 12 in Wechselwirkung zu treten oder zu kommunizieren.
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In bestimmten Ausführungsformen kann ein bordinternes Computersystem 12 eine Antenne, die es dem bordinternen Computersystem 12 ermöglicht, über ein Kommunikationsnetz (z. B. ein mit dem Internet verbundenes Zellennetz) mit wenigstens einem entfernten Computer zu kommunizieren, eine Antenne, um GPS-Signale von einem oder mehreren GPS-Satelliten zu empfangen, oder dergleichen oder eine Kombination daraus enthalten.
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In ausgewählten Ausführungsformen kann der Speicher eines bordinternen Computersystems 12 Software speichern, die programmiert ist, die Eingaben 32 in der ersten Kategorie 34 zu verwenden, um die Eingaben 32 in der zweiten Kategorie 36 zu korrigieren oder zu kompensieren. Derartige Software kann irgendeine geeignete Konfiguration aufweisen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Software eines bordinternen Computersystems 12 ein Bewegungsschätzmodul 38 und ein Bewegungskompensationsmodul 40 enthalten.
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Ein Bewegungsschätzmodul 38 kann eine oder mehrere Eingaben 32 verwenden, um zu bestimmen, wie sich ein entsprechendes Fahrzeug 18 bewegt. In ausgewählten Ausführungsformen kann dies durch das Kombinieren der Eingaben 32a, die die vom Fahrer gesteuerten Parameter, wie z. B. die Geschwindigkeit, das Antriebsdrehmoment, die Bremsbetätigung, die Lenkeingabe oder dergleichen, charakterisieren, mit den Eingaben 32b, die eine aktuelle Lage oder Orientierung einer Karosserie des Fahrzeugs 18 angeben, erreicht werden, um Bewegungsinformationen 42 zu erhalten, die den aktuellen Bewegungszustand der Karosserie des Fahrzeugs 18 beschreiben.
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In ausgewählten Ausführungsformen kann ein Bewegungsschätzmodul 38 die Eingaben 32a, die die vom Fahrer gesteuerten Parameter charakterisieren, verwenden, um einen Vektor zu erhalten oder zu definieren, der eine Bewegungsrichtung und eine Geschwindigkeit zu einem speziellen Zeitpunkt darlegt. Die Eingaben 32b, die eine aktuelle Lage oder Orientierung einer Karosserie des Fahrzeugs 18 angeben, können einer oder mehreren Trägheitsmesseinheiten, Gyroskopen, Beschleunigungsmessern oder dergleichen oder Kombinationen oder Unterkombinationen daraus entsprechen. Ein Bewegungsschätzmodul 38 kann derartige Eingaben 32b verwenden, um einen oder mehrere Parameter, wie z. B. das Nicken, das Rollen und das Gieren einer Karosserie des Fahrzeugs 18, zu definieren. Entsprechend kann ein Bewegungsschätzmodul 38 unter Verwendung beider Eingaben 32a, 32b die Bewegungsinformationen 42 ausgeben, die die Bewegung der Karosserie des Fahrzeugs 18 zu einem gegebenen Zeitpunkt im Wesentlichen vollständig schätzen und beschreiben.
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Die durch ein Bewegungsschätzmodul 38 erzeugten Bewegungsinformationen 42 können durch ein Bewegungskompensationsmodul 40 verwendet werden, um die Bewegungen zu kompensieren, die bestimmte Sensoren 16 (z. B. die Sensoren 16, die den Eingaben 32 der zweiten Kategorie 36 entsprechen) bezüglich der Umgebung erfahren, die sie messen sollen. Diese Kompensation kann das Produkt eines durch das Bewegungskompensationsmodul 40 angewendeten Algorithmus sein. Entsprechend kann ein Bewegungskompensationsmodul 40 eine oder mehrere korrigierte Eingaben 44 oder kompensierte Eingaben 44 ausgeben, die nützlicher (z. B. stabiler, weniger verrauscht usw.) sind.
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In 4 kann ein System 10 einen Prozess 46 gemäß der vorliegenden Erfindung unterstützen, ermöglichen oder ausführen. In ausgewählten Ausführungsformen kann ein derartiger Prozess 46 mit dem Empfangen 48 der Signale 30 von einem oder mehreren Sensoren 16 durch ein Datenerfassungssystem 14 beginnen. Die Signale 30 können durch das Datenerfassungssystem 14 in Computereingaben 32 umgesetzt 50 werden.
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Ein bordinternes Computersystem 12 (z. B. ein Bewegungsschätzmodul 38) kann bestimmte Eingaben 32 (z. B. die Eingaben 32 in einer ersten Kategorie 34) verwenden 52, um die aktuelle Bewegung eines entsprechenden Fahrzeugs 18 zu bestimmen. Das bordinterne Computersystem 12 (z. B. ein Bewegungskompensationsmodul 40) kann ferner einen Kompensationsalgorithmus anwenden 54, um andere Eingaben 32 (z. B. die Eingaben 32 in einer zweiten Kategorie 36) zu korrigieren. In ausgewählten Ausführungsformen kann der Kompensationsalgorithmus die Informationen 42, die die aktuelle Bewegung des entsprechenden Fahrzeugs 18 definieren, verwenden, um die ungünstigen Wirkungen dieser Bewegung auf bestimmte Eingaben 32 (z. B. die Eingaben 32 in einer zweiten Kategorie 36) zu verringern. Entsprechend kann ein bordinternes Computersystem 12 (z. B. ein Bewegungskompensationsmodul 40) die korrigierten Eingaben 44 ausgeben 56.
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Im Allgemeinen kann es drei Koordinatensysteme geben, die beim Entwickeln eines Kompensationsalgorithmus zu berücksichtigen sind. Das erste kann ein globales Trägheitskoordinatensystem sein. Das zweite kann ein ungestörtes Koordinatensystem eines Fahrzeugs 16 sein. Dies kann das Koordinatensystem einer "ungestörten" Version des Fahrzeugs 16 sein, das so definiert sein kann, dass es seine "xy"-Ebene parallel zu einer Bodenebene (z. B. einer geschätzten Bodenebene) aufweist. Das dritte kann ein gestörtes Koordinatensystem des Fahrzeugs 16 sein. Dies kann das Koordinatensystem eines tatsächlichen Fahrzeugs sein, das Roll-, Nick-, Stampf- und Gierbewegungen ausführt, die vom Fahrer hervorgerufen (z. B. durch das Lenken, das Bremsen, das Beschleunigen oder dergleichen verursacht) werden können oder durch die Straße hervorgerufen (z. B. durch Straßenunregelmäßigkeiten oder dergleichen verursacht) werden können oder auf andere Störungen (z. B. Seitenwind oder dergleichen) zurückzuführen sein können.
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In ausgewählten Ausführungsformen kann ein Kompensationsalgorithmus die Eingaben 32, die den in dem dritten Koordinatensystem gemessenen Signalen 30 entsprechen, in das erste Koordinatensystem (z. B. zum Bestimmen der Positionen der Ziele/Objekte bezüglich des Fahrzeugs 16) und/oder das zweite Koordinatensystem (z. B. zum Ausführen von Kollisionsvermeidungsfunktionalitäten) transformieren. Das Transformieren der Eingaben 32 von einem Koordinatensystem zu einem anderen kann unter Verwendung von Transformationsmatrizen ausgeführt werden.
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Irgendeine Störung in den Eingaben 32 (den Eingaben 32, die als Vektoren beschrieben werden können), die durch die Bewegung der Fahrzeugkarosserie bezüglich des ersten Koordinatensystems (z. B. Stampfen, Nicken, Rollen, Gieren) verursacht werden, kann z. B. als eine Transformation gesehen werden, die als eine Matrixoperation beschrieben werden könnte. Entsprechend kann das Korrigieren der Störung das Rückgängigmachen der Störungstransformation durch das Ausführen einer weiteren Matrixtransformation umfassen. Das gekoppelte Ergebnis beider Transformationsoperationen (z. B. der Störungstransformation und der Korrekturtransformation) kann neutral sein. Folglich kann in ausgewählten Ausführungsformen ein Kompensationsalgorithmus drei Schritte ausführen, nämlich: (1) eine Störungstransformation (z. B. eine Störungsmatrix) basierend auf einem gegenwärtig detektierten Bewegungszustand bestimmen oder schätzen; (2) eine Transformationsoperation (z. B. eine Korrekturmatrix) bestimmen, die die geschätzte Störung kompensieren würde; und (3) die Kompensationstransformation an einer aktuellen, gestörten Eingabe 32 (z. B. einem Eingangsvektor) ausführen.
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Die Schritte 46, 50, 52, 54, 56 zum Erhalten der korrigierten Eingaben 44 können im Wesentlichen kontinuierlich wiederholt werden. Das Zeitintervall zwischen jeder derartigen Wiederholung kann relativ klein (z. B. ein kleiner Bruchteil einer Sekunde) sein. Entsprechend können die korrigierten Eingaben 44, die aktuell sind, im Wesentlichen kontinuierlich verfügbar sein. Folglich können die durch ein System 10 gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugten korrigierten Eingaben 44 für die Verwendung in Prozessen, in denen die Reaktionszeit wichtig ist und schnell sein muss, geeignet sein.
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Die korrigierten Eingaben 44 können verwendet 58 werden, um bestimmte Operationen eines entsprechenden Fahrzeugs 18 zu steuern. In ausgewählten Ausführungsformen können die korrigierten Eingaben 44 z. B. für die Fahrerunterstützung verwendet werden. Dies kann eine Kollisionsvermeidung oder dergleichen enthalten. In anderen Ausführungsformen können die korrigierten Eingaben 44 zum Steuern der Fahrzeugdynamik verwendet werden. Dies kann das Modifizieren der Dynamik eines Fahrzeugs 18 enthalten, um besser mit einem Hindernis umzugehen. Die korrigierten Eingaben 44 können es z. B. einem Fahrzeug 18 ermöglichen, ein Rad anzuheben, um ein Schlagloch oder dergleichen zu vermeiden. In noch anderen Ausführungsformen können die korrigierten Eingaben 44 für das autonome Fahren verwendet werden. Dies kann das Erkennen und das geeignete Überwinden von Straßengrenzen, Fahrbahnmarkierungen, Hindernissen, anderen Fahrzeugen und dergleichen enthalten.
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In den 5 und 6 können in ausgewählten Ausführungsformen die korrigierten Eingaben 44 einen besseren Blick auf bestimmte physikalische Merkmale in der Umgebung des entsprechenden Fahrzeugs 18 bereitstellen. Entsprechend kann ein System 10 diese bessere Sicht verwenden, um die Bewegung des Fahrzeugs 18 besser zu schätzen, wobei diese bessere Schätzung eine oder mehrere Eingaben 32 besser korrigieren kann. In bestimmten Ausführungsformen kann dies ermöglichen, dass ein oder mehrere vorausschauende Sensoren 16a zur Genauigkeit der Bewegungsinformationen 42 beitragen und die Genauigkeit der Bewegungsinformationen 42 verbessern.
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Ein oder mehrere vorausschauende Sensoren 16a (z. B. Kameras) können z. B. ein physikalisches Merkmal vor einem entsprechenden Fahrzeug 18 detektieren. Ein bordinternes Computersystem 12 kann dieses physikalische Merkmal in einer oder mehreren Weisen verwenden, um die aktuelle Bewegung des Fahrzeugs 18 besser zu schätzen. In bestimmten Ausführungsformen kann die relative Position des physikalischen Merkmals während irgendeines Zeitraums verfolgt werden. Dies kann es einem bordinternen Computersystem 12 ermöglichen, es besser zu verstehen, wie sich ein entsprechendes Fahrzeug 18 bezüglich dieses physikalischen Merkmals bewegt. Falls z. B. das physikalische Merkmal ein Horizont ist, kann das Verfolgen des Horizonts unter Verwendung eines oder mehrerer vorausschauender Sensoren 16a Informationen über das Nicken, das Rollen und potentiell das Gieren des Fahrzeugs 18 bereitstellen.
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Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein physikalisches Merkmal detektiert und analysiert werden, um etwas über die Bewegung des Fahrzeugs zu einem zukünftigen Zeitpunkt (z. B. zu dem Zeitpunkt, zu dem das entsprechende Fahrzeug 18 diesem physikalischen Merkmal begegnet oder über dieses physikalische Merkmal fährt) zu bestimmen. Zu einem ersten Zeitpunkt 60 können z. B. ein oder mehrere vorausschauende Sensoren 16a ein physikalisches Merkmal, wie z. B. ein Schlagloch 62, eine Bodenwelle, eine eine Kurve beschreibende Mittellinie oder dergleichen, detektieren. Nach dem Bestimmen der Art des physikalischen Merkmals, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 18, der Richtung des Fahrzeugs 18 und dergleichen kann ein bordinternes Computersystem 12 vorhersagen, wie das physikalische Merkmal die Bewegung des Fahrzeugs 18 zu einem zweiten Zeitpunkt 64 (d. h., dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug 18 dem physikalischen Merkmal begegnet) beeinflussen wird. Entsprechend kann ein bordinternes Computersystem 12 diese Vorhersage verwenden, um genauere Bewegungsinformationen 42 zu erhalten, die für das Korrigieren der Eingaben 32, die den Signalen 30, die zum zweiten Zeitpunkt 64 gesammelt werden, entsprechen, geeignet sind.
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In 7 kann in bestimmten Ausführungsformen die Software eines bordinternen Computersystems 12 ein Bewegungsschätzmodul 38, ein Bewegungskompensationsmodul 40 und ein Sensorbewertungsmodul 66 enthalten. Ein Sensorbewertungsmodul 66 kann eine oder mehrere korrigierte Eingaben 44 analysieren, um daraus die Daten 68 zu erhalten, die durch ein Bewegungsschätzmodul 38 verwendet werden können, um die Bewegung des entsprechenden Fahrzeugs 18 besser zu schätzen. Die Daten 68 können die aktuelle Bewegung eines Fahrzeugs 18, die zukünftige Bewegung, die ein physikalisches Merkmal oder ein Satz von physikalischen Merkmalen wahrscheinlich erzeugt, wenn dem physikalischen Merkmal oder dem Satz begegnet wird, oder eine Kombination aus der aktuellen Bewegung und der zukünftigen Bewegung charakterisieren.
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In ausgewählten Ausführungsformen kann ein Sensorbewertungsmodul 66 einen iterativen Prozess bereitstellen, unterstützen oder ermöglichen, um die korrigierten Eingaben 32 zu erzeugen. Ein iterativer Prozess kann besonders nützlich sein, wenn die Daten 68 die aktuelle Bewegung eines Fahrzeugs 18 charakterisieren. Die Anzahl der Iterationen kann variieren und kann gewählt werden, um sie an die Verarbeitungsfähigkeiten und die verfügbare Zeit anzupassen. In bestimmten Ausführungsformen kann für einen gegebenen Satz oder Stapel von Eingaben 32 nur eine Iteration ausgeführt werden, um die Reaktionszeit zu verkürzen, wobei der Satz oder Stapel einem speziellen Zeitpunkt entsprechen würde.
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In den Ausführungsformen, in denen die Daten 68 die zukünftige Bewegung, die ein physikalisches Merkmal oder ein Satz von physikalischen Merkmalen wahrscheinlich erzeugt, wenn dem physikalischen Merkmal oder dem Satz begegnet wird, charakterisieren (z. B. ausschließlich charakterisieren), können die Daten 68 ohne einen iterativen Prozess berücksichtigt werden. Die Daten 68, die einem ersten Zeitpunkt 60 entsprechen, können z. B. im Speicher eines bordinternen Computersystems 12 gespeichert sein. Entsprechend können die Daten 68 beim Schätzen der Bewegung der Karosserie des Fahrzeugs 18 zu dem zweiten Zeitpunkt 62 verfügbar und anwendungsbereit sein.
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In ausgewählten Ausführungsformen kann ein Bewegungsschätzmodul 38 ein virtuelles Fahrzeugbewegungsmodell 70 enthalten. In Betrieb können einem Fahrzeugbewegungsmodell 70 eine oder mehrere Fahrereingaben 32a und die Daten 68, die eine Straße vor dem Fahrzeug 18 charakterisieren, bereitgestellt werden. Mit diesen Informationen 32, 68 kann das Fahrzeugbewegungsmodell 70 die Bewegungszustände der Karosserie des Fahrzeugs 18 vorhersagen. Danach, wenn die Straße voraus die Straße wird, der gegenwärtig begegnet wird, können die Eingaben 32 (z. B. die direkten Bewegungseingaben 32b und/oder die Eingaben 32 von den vorausschauenden Sensoren 16a), die die aktuellen Bewegungszustände charakterisieren, verwendet werden, um diese früheren Vorhersagen zu korrigieren. In bestimmten Ausführungsformen können diese Korrektur der Vorhersagen und die resultierende Erzeugung der Bewegungsinformationen 42 durch die Anwendung eines Kalman-Filters erreicht werden.
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Die Parameter eines virtuellen Fahrzeugbewegungsmodells 70 können in irgendeiner geeigneten Weise bestimmt oder spezifiziert werden. In ausgewählten Ausführungsformen können bestimmte Parameter eines Fahrzeugbewegungsmodells 70 aus einer vorhergehenden Kenntnis der mechanischen Eigenschaften (z. B. der Geometrien, der Trägheit, der Steifigkeit, der Dämpfungskoeffizienten usw.) des Fahrzeugs 18 abgeleitet werden. Alternativ oder zusätzlich dazu können selbstlernende Algorithmen verwendet werden. Derartige Algorithmen können bestimmte Parameter eines virtuellen Fahrzeugbewegungsmodells 70 anpassen, um die Bedingungen der echten Welt und/oder die Änderungen aufgrund der Ladung, der Alterung, der Temperaturwirkungen oder dergleichen oder Kombinationen oder Unterkombinationen daraus widerzuspiegeln. Entsprechend können die Parameter gewählt und/oder optimiert werden, um die vorhergesagte und die gemessene Bewegung genau anzupassen.
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In 8 kann ein System 10 einen alternativen Prozess 46a gemäß der vorliegenden Erfindung unterstützen, ermöglichen oder ausführen. In ausgewählten Ausführungsformen kann ein derartiger Prozess 46a eine Entscheidung 72 enthalten, um zu iterieren, nachdem die korrigierten Eingaben 44 ausgegeben 56 worden sind.
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Falls eine Iteration (oder eine zusätzliche Iteration) ausgeführt werden soll, können die davon abgeleiteten korrigierten Eingaben 44 oder Daten (z. B. die Daten 68) in ein Bewegungsschätzmodul 38 eingespeist werden, so dass die Genauigkeit der Bewegungsinformationen 42 zu einem speziellen Zeitpunkt verbessert werden kann. Falls keine Iteration (oder keine zusätzliche Iteration) ausgeführt werden soll, kann ein System 10 weitergehen und die Eingaben 32, die einem späteren Zeitpunkt entsprechen, verarbeiten. Die bei jeder Runde erzeugten korrigierten Eingaben 44 können auf Wunsch oder nach Bedarf verwendet 58 werden.
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In 9 kann ein System 10 einen weiteren alternativen Prozess 46b gemäß der vorliegenden Erfindung unterstützen, ermöglichen oder ausführen. In ausgewählten Ausführungsformen kann ein derartiger Prozess 46b das Verwenden korrigierter Eingaben 44 enthalten, um eine Straße vor dem entsprechenden Fahrzeug 18 zu messen 74 oder anderweitig zu charakterisieren. Dieses Verständnis der Straße voraus kann es einem bordinternen Computersystem 12 (z. B. einem Bewegungsschätzmodul 38) ermöglichen, eine zukünftige Bewegung des Fahrzeugs 18 (z. B. die Bewegung des Fahrzeugs 18, wenn es über diesen Abschnitt der Straße fährt) vorherzusagen 76. Die Vorhersage der zukünftigen Bewegung kann bei Bedarf gespeichert 78 werden, bis sie benötigt oder verwendet wird. In dieser Weise kann ein System 10 gemäß der vorliegenden Erfindung eine schnelle Echtzeitkorrektur der Eingaben 32 bereitstellen. Entsprechend können die dadurch erzeugten korrigierten Eingaben 44 für die Verwendung bei verschiedenen Aktivitäten der Fahrerunterstützung, der Fahrzeugdynamik und/oder des autonomen Fahrens geeignet sein, wenn eine kurze Verarbeitungs- und Reaktionszeit wichtig oder sogar unverzichtbar ist.
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Die Ablaufpläne in den 4, 8 und 9 veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementierungen der Systeme, Verfahren und Computerprogrammprodukte gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in den Ablaufplänen ein Modul, ein Segment oder einen Abschnitt des Codes repräsentieren, das bzw. der eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zum Implementieren der spezifizierten logischen Funktion(en) umfasst. Es wird außerdem angegeben, dass jeder Block der Veranschaulichungen der Ablaufpläne und die Kombinationen aus Blöcken in den Veranschaulichungen der Ablaufpläne durch Hardware-basierte Spezialsysteme, die die spezifizierten Funktionen oder Handlungen ausführen, oder Kombinationen aus Spezial-Hardware und Computeranweisungen implementiert sein können.
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Es sollte außerdem angegeben werden, dass in einigen alternativen Implementierungen die in den Blöcken angegebenen Funktionen außerhalb der in den Figuren angegebenen Reihenfolge auftreten können. In bestimmten Ausführungsformen können zwei hintereinander gezeigte Blöcke in der Tat im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden oder können die Blöcke in Abhängigkeit von der einbezogenen Funktionalität manchmal in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden. Alternativ können bestimmte Schritte oder Funktionen weggelassen werden, falls sie nicht benötigt werden.
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Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen verkörpert sein, ohne von ihrem Erfindungsgedanken oder ihren wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht nur als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten. Der Schutzumfang der Erfindung ist deshalb anstatt durch die vorhergehende Beschreibung durch die beigefügten Ansprüche angegeben. Alle Änderungen, die in die Bedeutung und in den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen innerhalb ihres Schutzumfangs erfasst sein.
