DE102017010180B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung einer Längsposition eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Längsposition eines Fahrzeugs, insbesondere eines autonom fahrenden, Fahrzeugs, wobei mittels eines Längspositionsreglers (7.1) aus einer längsdynamischen Vorsteuersollgröße (a_set) und aus längsdynamischen Regelfehlergrößen (s_err, v_err, a_err) ein Längsbeschleunigungsstellsignal (U_asoll_sum, U_asoll) für eine auf eine Antriebseinrichtung (9) und Bremseinrichtung (10) des Fahrzeugs wirkende unterlagerte Beschleunigungsregeleinheit (8) erzeugt wird und wobei ein aktueller, einem aktuellen Zeitpunkt (t_k) entsprechender Regelreferenzpunkt (P0) und mindestens ein vorausliegender, einem vorgebbaren Vorausschauzeitpunkt (t_{_P1}, ...., t_{_PR}) entsprechender Regelreferenzpunkt (P₁, ..., P_R) als regelrelevante Zeitpunkte bestimmt werden, für jeden der Regelreferenzpunkte (P₀, P₁, ..., P_R) aktuelle bzw. prädizierte Ist-Soll-Abweichungen einer Längsposition (s), einer Fahrgeschwindigkeit (v) und Beschleunigung (a) ermittelt und der Bildung der längsdynamischen Regelfehlergrößen (s_err, v_err, a_err) zugrunde gelegt werden, und für jeden der Regelreferenzpunkte (P₀, P₁, ..., P_R) Sollwerte einer Beschleunigung (a) bestimmt und der Bildung der längsdynamischen Vorsteuersollgröße (a_set) zugrunde gelegt werden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Regelung der Längsposition eines Fahrzeuges.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung einer Längsposition eines Fahrzeugs.
• Herkömmliche Längsregelsysteme für Fahrzeuge, beispielsweise ein herkömmlicher Abstandsregeltempomat, regeln eine Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs derart, dass eine vom Fahrer vorgegebene Setzgeschwindigkeit oder, falls ein vorausfahrendes Fahrzeug erkannt ist, ein vorgebbarer Soll-Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug eingehalten wird. Hierbei werden üblicherweise ein zeitlich aktueller Ist-Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug mittels eines Abstandssensorsystems, zum Beispiel einem Radar oder Lidar, sowie eine aktuelle Ist-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gemessen und abhängig hiervon sowie in Abhängigkeit der Setzgeschwindigkeit und des Soll-Abstands Stelleingriffe zur Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs durchgeführt.
• Aus der DE 10 2010 055 373 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur Regelung einer Längsdynamik eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem die Längsdynamik in Abhängigkeit von einer Soll-Beschleunigung geregelt wird, wobei die Soll-Beschleunigung zusätzlich in Abhängigkeit eines Gewichtungsfaktors zum Absenken einer Empfindlichkeit des Verfahrens in für das Kraftfahrzeug weniger kritischen Situationen ermittelt wird.
• Aus der DE 196 32 337 C2 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung der Längsdynamik eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei welchem als Regelungsausgangssignal wenigstens ein Antriebsstrang-Stellsignal in Abhängigkeit von Eingangsdaten über die Soll-Längsgeschwindigkeit oder die Soll-Längsbeschleunigung und den Ist-Fahrzustand ermittelt wird.
• Aus der DE 10 2015 003 124 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs in einem automatisierten, insbesondere autonomen Fahrbetrieb bekannt, bei dem in bestimmten Betriebsfällen eine Trajektorienregelung zur Regelung einer Längsposition eines Fahrzeugs durchgeführt wird. Die Trajektorienregelung basiert dabei auf einer Sollwertvorgabe, durch die ein Sollverlauf einer Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs vorgegeben wird.
• Aus der DE 198 18 328 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Längsposition eines Fahrzeugs bekannt, bei dem ein aktueller Zeitpunkt und ein vorgegebener Vorausschauzeitpunkt als regelrelevante Zeitpunkte bestimmt werden. Für den aktuellen Zeitpunkt werden aktuelle Ist-Werte einer Längsposition, einer Fahrgeschwindigkeit und einer Beschleunigung ermittelt. Für den vorgegebenen Vorausschauzeitpunkt werden basierend auf den ermittelten Ist-Werten prädizierte Ist-Soll-Abweichungen der Längsposition und der Fahrgeschwindigkeit ermittelt. Für den vorgegebenen Vorausschauzeitpunkt wird des Weiteren eine Soll-Beschleunigung ermittelt und der Bildung einer längsdynamischen Vorsteuersollgröße zugrunde gelegt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung der Längsposition eines Fahrzeugs anzugeben, das für einen hochautomatisierten oder autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs geeignet ist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine zur Durchführung der Regelung geeignete Vorrichtung anzugeben.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung der Längsposition eines Fahrzeuges wird mittels eines Längspositionsreglers aus einer längsdynamischen Vorsteuersollgröße und aus längsdynamischen Regelfehlergrößen ein Längsbeschleunigungsstellsignal für eine unterlagerte Beschleunigungsregeleinheit erzeugt. Dabei werden folgende Schritte ausgeführt:
• - Es werden ein aktueller Regelreferenzpunkt und mindestens ein vorausliegender Regelreferenzpunkt als regelrelevante Zeitpunkte bestimmt. Dabei entspricht der aktuelle Regelreferenzpunkt einem aktuellen Zeitpunkt, und der oder jeder vorausliegende Regelreferenzpunkt einem vorgebbaren Vorausschauzeitpunkt.
• - Es werden für jeden der Regelreferenzpunkte aktuelle bzw. prädizierte Ist-Soll-Abweichungen einer Längsposition, einer Fahrgeschwindigkeit und einer Beschleunigung ermittelt. Die ermittelten Ist-Soll-Abweichungen werden sodann der Bildung der längsdynamischen Regelfehlergrößen zugrunde gelegt.
• - Es werden für jeden der Regelreferenzpunkte Sollwerte einer Beschleunigung bestimmt und der Bildung der längsdynamischen Vorsteuersollgröße zugrunde gelegt, wobei die längsdynamische Vorsteuersollgröße gebildet wird, indem die für die Regelreferenzpunkte bestimmten Sollwerte der Beschleunigung miteinander gewichtet summiert werden.
• Mit anderen Worten: Die Regelung basiert auf einer Vorsteuerung in Abhängigkeit von aktuellen und zukünftigen Sollwerten der Beschleunigung und auf einer Rückkopplung in Abhängigkeit von aktuellen und prädiktiv ermittelten zukünftigen Regelfehlern. Vorteilhafterweise werden die die längsdynamischen Regelfehlergrößen jeweils für die Längsposition, für die Fahrgeschwindigkeit und für die Beschleunigung gebildet, wobei zur Bildung dieser Größen die für die Regelreferenzpunkte ermittelten aktuellen und prädizierten Ist-Soll-Abweichungen der Längsposition bzw. der Fahrgeschwindigkeit bzw. der Beschleunigung jeweils miteinander gewichtet summiert werden. Mit anderen Worten: die längsdynamischen Regelfehlergröße der Längsposition wird gebildet, indem die aktuelle Ist-Soll-Abweichung der Längsposition mit den prädizierten Ist-Sollabweichungen der Längsposition gewichtet summiert werden, die längsdynamischen Regelfehlergröße der Fahrgeschwindigkeit wird gebildet, indem die aktuelle Ist-Soll-Abweichung der Fahrgeschwindigkeit mit den prädizierten Ist-Sollabweichungen der Fahrgeschwindigkeit gewichtet summiert werden, und die längsdynamischen Regelfehlergröße der Beschleunigung wird gebildet, indem die aktuelle Ist-Soll-Abweichung der Beschleunigung mit den prädizierten Ist-Sollabweichungen der Beschleunigung gewichtet summiert werden.
• Erfindungsgemäß wird die längsdynamische Vorsteuersollgröße gebildet, indem die für die Regelreferenzpunkte bestimmten Sollwerte der Beschleunigung miteinander gewichtet summiert werden.
• Die gewichtete Summation erfolgt vorteilhafterweise mit vorgegebenen Gewichten.
• Die längsdynamische Vorsteuersollgröße und die längsdynamischen Regelfehlergrößen werden vorteilhafterweise basierend auf einer Sollwertvorgabe ermittelt, durch die zeitliche Sollverläufe der Längsposition, der Fahrgeschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs vorgegeben werden.
• Der zeitliche Sollverlauf der Längsposition gibt dabei vorteilhafterweise eine Länge einer Wegstrecke vor, die das Fahrzeug ausgehend vom aktuellen Regelreferenzpunkt über der Zeit zurücklegen soll.
• Vorteilhafterweises werden zur Ermittlung der prädizierten Ist-Soll-Abweichungen der Längsposition, der Fahrgeschwindigkeit und der Beschleunigung für den vorausliegenden Regelreferenzpunkt oder, falls mehrere vorausliegende Regelreferenzpunkte bestimmt worden sind, für jeden der vorausliegenden Regelreferenzpunkte zukünftige Sollwerte der Längsposition, der Fahrgeschwindigkeit und der Beschleunigung sowie prädizierte Ist-Werte der Längsposition, der Fahrgeschwindigkeit und der Beschleunigung ermittelt. Die Ermittlung der Sollwerte basiert dabei auf der Sollwertvorgabe und die Ermittlung der prädizierten Ist-Werte basiert auf einer Bewegungsprädiktion des Fahrzeugs. Aus den ermittelten Sollwerten und den prädizierten Ist-Werten der Längsposition, der Fahrgeschwindigkeit und der Beschleunigung werden sodann durch einen Ist-Soll-Vergleich die prädizierten Ist-Soll-Abweichungen der Längsposition, Fahrgeschwindigkeit und Beschleunigung ermittelt.
• Vorteilhafterweise werden die aktuellen Ist-Soll-Abweichungen der Längsposition, der Fahrgeschwindigkeit und der Beschleunigung ermittelt, indem für den aktuellen Regelreferenzpunkt, basierend auf der Sollwertvorgabe, aktuelle Sollwerte der Längsposition, der Fahrgeschwindigkeit und der Beschleunigung ermittelt werden und jeweils mit einem ermittelten aktuellen Ist-Wert der Position, der Fahrgeschwindigkeit bzw. der Beschleunigung des Fahrzeugs verglichen werden.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden im Längspositionsregler aus der längsdynamischen Vorsteuersollgröße ein Vorsteuerreglerstellanteil und aus den längsdynamischen Regelfehlergrößen ein Rückführungsreglerstellanteil erzeugt und zur Bildung des Längsbeschleunigungsstellsignals miteinander summiert und vorzugsweise geschwindigkeitsabhängig begrenzt.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird für jeden der vorausliegenden Regelreferenzpunkte geprüft, ob ein für den jeweiligen Regelreferenzpunkt ermittelter Sollwert der Längsposition und/oder ein für den jeweiligen Regelreferenzpunkt ermittelter Sollwert der Fahrgeschwindigkeit und/oder ein für den jeweiligen Regelreferenzpunkt ermittelter Sollwert der Beschleunigung innerhalb eines für die Längsposition bzw. für die Fahrgeschwindigkeit bzw. für die Beschleunigung vorgegebenen Regelbereichs liegt, und wenn das nicht der Fall ist, wird der jeweilige Regelreferenzpunkt verworfen, d.h. er wird bei der Regelung unberücksichtigt gelassen.
• Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung der Längsposition des Fahrzeugs umfasst eine Regelpunkt- und Regelfehlerbestimmungseinheit zur Ermittlung von längsdynamischen Regelfehlergrößen basierend auf einer gewichteten Summation von ermittelten aktuellen Ist-Soll-Abweichungen und prädizierten Ist-Soll-Abweichungen einer Längsposition, einer Fahrgeschwindigkeit und einer Beschleunigung und zur Ermittlung einer längsdynamischen Vorsteuersollgröße basierend auf einer gewichteten Summation von aktuellen und zukünftigen Sollwerten der Beschleunigung und sie umfasst weiterhin einen nachgelagerten Längspositionsregler zur Erzeugung eines Vorsteuerreglerstellanteils aus der längsdynamischen Vorsteuersollgröße und eines Rückführungesreglerstellanteil aus den längsdynamischen Regelfehlergrößen und zur Erzeugung, basierend auf einer Summation des Vorsteuerreglerstellanteils mit dem Rückführungesreglerstellanteil, eines Längsbeschleunigungsstellsignal für eine auf eine Antriebseinrichtung und Bremseinrichtung des Fahrzeugs wirkende Beschleunigungsregeleinheit.
• Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eignen sich bestens für den Einsatz in hochautomatisiert oder autonom fahrenden Fahrzeugen, da durch die vorausschauende Berücksichtigung der längsdynamischen Eigenbewegung des Fahrzeugs eine präzise und sichere Regelung erzielt wird und dabei der erforderliche Speicherbedarf und der Rechenaufwand gering sind. Darüber hinaus lässt sich das Regelverhalten auf einfache Weise durch eine situationsabhängige Selektion der vorausliegenden Regelreferenzpunkte an die momentane Umgebungssituation anpassen, was zu einem robusten Regelverhalten führt.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
• Dabei zeigen:
• 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Regelung der Längsposition eines Fahrzeugs,
• 2 ein Ausführungsbeispiel für einen in 1 gezeigten Längspositionsregler,
• 3 ein Diagramm mit fahrgeschwindigkeitsabhängigen Begrenzungskennlinien zur Begrenzung eines Längsbeschleunigungsstellsignals,
• 4 ein Ausführungsbeispiel für einen in 2 gezeigten Längspositionsreglers,
• 5 ein Diagramm mit Grenzkennlinien zur Aussortierung von Regelreferenzpunkten, die bei der Regelung unberücksichtigt gelassen werden sollen.
• Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild einer Vorrichtung V zur Regelung der Längsposition eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs, insbesondere eines hochautomatisierten oder autonom fahrenden Fahrzeugs.
• Die Vorrichtung V ist insbesondere integraler Bestandteil eines Fahrzeugassistenzsystems, insbesondere eines Antriebsassistenzsystems. Die gezeigten Funktionsblöcke können als Hardware oder als Computergramm ausgebildet sein.
• Die Vorrichtung V zur Längspositionsregelung des Fahrzeugs umfasst eine Positionsbestimmungseinheit 1, welche für einen aktuellen Zeitpunkt t_k die aktuelle Ist-Ortsposition {X_ego, Y_ego} des Fahrzeugs erfasst. Die aktuelle Ist-Ortsposition {X_ego, Y_ego} kann beispielsweise als Koordinatenpunkt eines globalen Koordinatensystems ermittelt werden. Die Positionsbestimmung erfolgt dabei in herkömmlicher Weise, bspw. mittels eines satellitengestützten globalen Navigationssystems, insbesondere mittels GPS (GPS = global positioning system), und/oder anhand von erkannten Landmarken in Verbindung mit einer Landmarkenkarte o.ä.
• Die Vorrichtung V umfasst des Weiteren eine Planungseinheit 2 welche anhand einer ermittelten aktuelle Fahrsituation und anhand der Information über die aktuelle Ist-Ortsposition {X_ego, Y_ego} des Fahrzeugs und gegebenenfalls anderer identifizierter Fahrzeuge und Verkehrsteilnehmer sowie anhand von Umgebungsinformationen über einen verfügbaren freien Verkehrsraum um das Fahrzeug herum zeitstempelbasierte Soll-Ortspositionen {X_i , Y_i , t_i} für den aktuellen Zeitpunkt t_i = t_k sowie für weitere vorausliegende Zeitpunkte {t_i = t_j,..., t_N mit t_j > t_k } ermittelt. Die zeitstempelbasierten Soll-Ortspositionen der 2-dimensionalen Soll-Ortstrajektorie {X_trj, Y_trj,Time_trj} werden in Form zweier Soll-Ortskoordinaten-Trajektorien X_trj mit X_trj = {X₁,..., X_k,..., X_N} und Y_trj mit Y_trj = {Y₁,..., Y_k,..., Y_N} sowie einer dazugehörenden Zeitstempel-Trajektorie Time_trj mit Time_trj= {t₁,..., t_k ,..., t_N } ausgegeben.
• Die Vorrichtung V umfasst des Weiteren eine Fahrzustandserkennungseinheit 3, welche die für die Längsdynamik relevanten Zustandsgrößen erfasst, insbesondere die aktuellen Ist-Werte der Fahrgeschwindigkeit v und der Beschleunigung a des Fahrzeugs, nachfolgend Ist-Fahrgeschwindigkeit v_ego bzw. Ist-Beschleunigung a_ego genannt. Die Erfassung erfolgt dabei in herkömmlicher Weise, beispielsweise mittels einer Kamera, eines Geschwindigkeitssensors, eines Beschleunigungssensors oder einer Radareinheit.
• Die Vorrichtung V umfasst weiterhin eine Ist-Positionsfehler-Bestimmungseinheit 4, der die aktuelle Ist-Ortsposition {X_ego, Y_ego} sowie die Soll-Ortskoordinaten-Trajektorien X_trj, Y_trj und die dazugehörende Zeitstempel-Trajektorie Time_trj als Eingangsinformationen zugeführt werden. Die Ist-Positionsfehler-Bestimmungseinheit 4 ermittelt aus den ihr zugeführten Eingangsinformationen die Soll-Position {X_k ,Y_k} für den aktuellen Zeitpunkt t_k und ermittelt für den aktuellen Zeitpunkt t_k die aktuelle Ist-Soll-Abweichung s_err_ist der Längsposition s, nachfolgend auch aktueller Längspositionsfehler s_err_ist genannt. Der aktuelle Längspositionsfehler s_err_ist entspricht dabei der Längskomponente der Wegstrecke zwischen der aktuellen Ist-Ortsposition {X_ego, Y_ego} und der Soll-Position {X_k , Y_k}. Die Längskomponente bezieht sich dabei auf die Längsrichtung der Sollbewegung des Fahrzeugs, d.h. sie ist auf eine Richtung bezogen, die an der aktuellen Soll-Position {X_k , Y_k} tangential zu einem durch die Soll-Ortspositionen {X_i , Y_i , t_i} definierten Pfad verläuft.
• Die Vorrichtung V umfasst zudem eine Soll-Längsdynamiktrajektorien-Bestimmungseinheit 5, der die Soll-Ortskoordinaten-Trajektorien X_trj, Y_trj und die dazugehörende Zeitstempel-Trajektorie Time_trj der 2-dimensionalen Soll-Ortstrajektorie { X_trj, Y_trj, Time_trj} als Eingangsinformationen zugeführt werden und die hieraus drei 1-dimensionale Referenz-Längsdynamiktrajektorien, nachfolgend Soll-Längsdynamiktrajektorien genannt, ermittelt, nämlich die Soll-Längspositionstrajektorie s_soll_trj, die Soll-Fahrgeschwindigkeitstrajektorie v_soll_trj und die Soll-Beschleunigungstrajektorie a_soll_trj. Diese Soll-Längsdynamiktrajektorien s_soll_trj, v_soll_trj, a_soll_trj stellen eine Sollwertvorgabe dar, durch die für den aktuellen Zeitpunkt t_k und für eine Reihe von vorausliegenden Zeitpunkten {t_i ,.., t_N mit (t_k < t_i ≤ t_N)} jeweils ein Sollwert der Längsposition s bzw. der Fahrgeschwindigkeit v bzw. der Beschleunigung a vorgegeben wird. Die Soll-Längsdynamiktrajektorien s_soll_trj, v_soll_trj, a_soll_trj lassen sich somit als Vektoren bestehend aus einer Reihe von Sollwerten wie folgt darstellen, $$\text{s\_soll\_trj}=\left\{\text{s\_soll}\left({\text{t}}_{\text{k}}\right),\dots ,\text{s\_soll}\left({\text{t}}_{\text{N}}\right)\right\},$$

  

  $$\text{v\_sol\_trj}=\left\{\text{v\_soll}\left({\text{t}}_{\text{k}}\right),\dots ,\text{v\_soll}\left({\text{t}}_{\text{N}}\right)\right\},$$

  

  $$\text{a\_soll\_trj}=\left\{\text{a\_soll}\left({\text{t}}_{\text{k}}\right),\dots ,\text{a\_soll}\left({\text{t}}_{\text{N}}\right)\right\},$$

  

  wobei s_soll(t_i) den Sollwert der Längsposition s zum Zeitpunkt t_i, v_soll(t_i) den Sollwert der Fahrgeschwindigkeit v zum Zeitpunkt t_i und a_soll(t_i) den Sollwert der Beschleunigung a zum Zeitpunkt t_i darstellen und wobei t_i einen Zeitpunkt aus einer Reihe von, vorzugsweise äquidistanten, Zeitpunkten {t_k , ..., t_N } darstellt, die mit dem aktuellen Zeitpunkt t_k beginnt und mit einem einen Vorausschauhorizont definierenden Zeitpunkt t_N endet.
• Die Vorrichtung V umfasst weiterhin eine Regelreferenzpunktgewichtungsvorgabeeinheit 6, welche eine Reihe mit einer vorgegebenen Anzahl R von relativen Vorausschauzeiten {tau_{_Pj}; j = 1, ..., R} vorgibt. Diese relativen Vorausschauzeiten sind allesamt auf den aktuellen Zeitpunkt t_k bezogen und in einem Vektor Tau_{_}Px = {tau_{_P1}, ..., tau_{_PR}} zusammengefasst. Jede der relativen Vorausschauzeiten tau_{_Pj} gibt dabei einen absoluten Vorausschauzeitpunkt t_{_Pj} gemäß der Beziehung t_{_Pj} = t_k + tau__Pj vor. Der aktuelle Zeitpunkt t_k und die Menge der vorgegebenen Vorausschauzeitpunkte {t_{_Pj} ; j = 1, ..., R} stellen regelrelevante Zeitpunkte dar. Die regelrelevanten Zeitpunkte definieren eine Reihe von Regelreferenzpunkten {P₀ , P₁ , ... P_R }, welche einen aktuellen Regelreferenzpunkt P₀ umfassen, der dem aktuellen Zeitpunkt t_k entspricht, und vorausliegende Regelreferenzpunkte {P₁ , ..., P_R } umfassen, die jeweils einem der Vorausschauzeitpunkte {t_{_Pj} ; j = 1, ..., R} entsprechen. Die Regelreferenzpunktgewichtungsvorgabeeinheit 6 ordnet jedem Regelreferenzpunkt Pi eine Reihe von vorgegebenen Gewichten {G_{ff_Pi} , G_{s_Pi} , G_{v_Pi} , G_{a_Pi} } zu, die jeweils in einem dem jeweiligen Regelreferenzpunkt Pi zugeordneten Vektor G_{_Pi} = {G_{ff_Pi}, G_{s_Pi}, G_{v_Pi}, G_{a_Pi}} zusammengefasst sind. Die Menge der Vektoren G_{_Pi} für die Gesamtheit der Regereferenzpunkte Pi mit i = 0, 1, ... R sind ihrerseits in einer Matrix G_Px = {G_{_P0}, G_{_P1}, ..., G_{_Pj}, ..., G_{_PR}} zusammengefasst. Dabei bezeichnen:

G_{ff_Pi}

ein vorgegebenes Vorsteuergewicht, das dem Regelreferenzpunkt Pi zugeordnet ist,

G_{s_Pi}

ein vorgegebenes Längspositions-Regelfehlergewicht, das dem Regelreferenzpunkt Pi zugeordnet ist,

G_{v_Pi}

ein vorgegebenes Fahrgeschwindigkeits-Regelfehlergewicht, das dem Regelreferenzpunkt Pi zugeordnet ist und

G_{a_Pi}

ein vorgegebenes Beschleunigungs-Regelfehlergewicht, das dem Regelreferenzpunkt Pi zugeordnet ist.

• Die Vorrichtung V umfasst des Weiteren eine Längspositionsregeleinrichtung 7, der mehrere Eingangsgrößen zugeführt werden. Diese Eingangsgrößen umfassen den aktuellen Längspositionsfehler s_err_ist, die Soll-Längsdynamiktrajektorien s_soll_trj, v_soll_trj, a_soll_trj, die Matrix G_Px, den Vektor Tau_Px sowie die Ist-Fahrgeschwindigkeit v_ego und die Ist-Beschleunigung a_ego. Die Längspositionsregeleinrichtung 7 erzeugt aus den ihr zugeführten Eingangsgrößen ein Längsbeschleunigungsstellsignal U_asoll, das einer unterlagerten Beschleunigungsregleinheit 8 als Eingangssignal zugeführt wird.
• Die Beschleunigungsregelreinheit 8 ist als herkömmlicher Regler ausgeführt, welcher die Beschleunigung des Fahrzeugs auf einen durch das Längsbeschleunigungsstellsignal U_asoll vorgegebenen Wert regelt, indem sie aus dem Längsbeschleunigungsstellsignal U_asoll Stellwerte U_ant und U_br zur Ansteuerung von Stellgliedern einer Antriebeinrichtung 9 und einer Bremseinrichtung 10 des Fahrzeugs erzeugt.
• 2 zeigt, ebenfalls in schematischer Darstellung, ein Blockschaltbild der Längspositionsregeleinrichtung 7. Die Längspositionsregeleinrichtung 7 ist mehrstufig aufgebaut. Sie umfasst einen Längspositionsregler 7.1, eine dem Längspositionsregler 7.1 vorgeschaltete Regelpunkt- und Regelfehlerbestimmungseinheit 7.2 sowie eine dem Längspositionsregler 7.1 nachgeschaltet Begrenzungseinheit 7.3.
• Die Regelpunkt- und Regelfehlerbestimmungseinheit 7.2 erzeugt aus den der Längspositionsregeleinrichtung 7 zugführten Eingangsgrößen eine längsdynamische Vorsteuersollgröße a_set und längsdynamische Regelfehlergrößen s_err, v_err, a_err der Längsposition s, der Fahrgeschwindigkeit v und der Beschleunigung a. Die längsdynamische Regelfehlergrößen s_err, v_err, a_err der Längsposition s, der Fahrgeschwindigkeit v und der Beschleunigung a werden nachfolgend vereinfachend auch als Positionsregelfehler s_err bzw. Fahrgeschwindigkeitsregelfehler v_err bzw. Beschleunigungsregelfehler a_err bezeichnet. Der Längspositionsregler 7.1 erzeugt aus der längsdynamischen Vorsteuersollgröße a_set und den längsdynamischen Regelfehlergrößen s_err, v_err, a_err ein Zwischen-Längsbeschleunigungsstellsignal U_asoll_sum und die Begrenzungseinheit 7.3 erzeugt aus dem Zwischen-Längsbeschleunigungsstellsignal U_asoll_sum durch geschwindigkeitsabhängige Begrenzung das Längsbeschleunigungsstellsignal U_asoll für die Beschleunigungsregeleinheit 8.
• 2 zeigt im Einzelnen die diversen Subsysteme, welche Bestandteil des Längspositionsreglers 7.1 und der Regelpunkt- und Regelfehlerbestimmungseinheit 7.2 sind.
• Der Längspositionsregler 7.1 umfasst eine Reglervorsteuereinheit 7.1.1 zur Erzeugung eines Vorsteuerreglerstellanteils U_asoll_ff aus der längsdynamischen Vorsteuersollgröße a_set, eine Rückführungseinheit 7.1.3 zur Erzeugung eines Rückführungsreglerstellanteils U_asoll_fb aus den längsdynamischen Regelfehlergrößen s_err, v_err, a_err und ein Summierglied 7.1.3 zur Summation des Vorsteuerreglerstellanteils U_asoll_ff und des Rückführungsreglerstellanteils U_asoll_fb zu einem Summensignal, dem Zwischen-Längsbeschleunigungsstellsignal U_asoll_sum.
• Die Regelpunkt- und Regelfehlerbestimmungseinheit 7.2 umfasst folgende drei Subsysteme: Ein erstes Subsystem 7.2.1, das zur Erzeugung einer längsdynamischen Vorsteuersollgröße a_set aus der Soll-Beschleunigungstrajektorie a_soll_trj, der Matrix G_Px, dem Vektor Tau_Px vorgesehen ist, ein zweites Subsystem 7.2.2, das zur Prädiktion des längsdynamischen Zustandes des Fahrzeugs aus der Ist-Fahrgeschwindigkeit v_ego, der Ist-Beschleunigung a_ego und dem Vektor Tau_Px vorgesehen ist, sowie ein drittes Subsystem 7.2.3, das zur Ermittlung der längsdynamischen Regelfehlergrößen s_err, v_err, a_err aus dem aktuellen Längspositionsfehler s_err_ist, den Soll-Längsdynamiktrajektorien s_soll_trj, v_solll_trj, a_soll_trj, der Matrix G_Px, dem Vektor Tau_Px und dem Ergebnis der vom zweiten Subsystem 7.2.2 durchgeführten Prädiktion vorgesehen ist.
• Der Begrenzungseinheit 7.3 wird das Zwischen-Längsbeschleunigungsstellsignal U_asoll_sum sowie die Ist-Fahrgeschwindigkeits v_ego aus der Fahrzustandserkennungseinheit 3 zugeführt. Das Zwischen-Längsbeschleunigungsstellsignal U_asoll_sum wird in der Begrenzungseinheit 7.3 in Abhängigkeit der Ist-Fahrgeschwindigkeit v_ego begrenzt. Das Ergebnis dieser Begrenzung ist das Längsbeschleunigungsstellsignal U_asoll, das der Beschleunigungsregelreinheit 8 als Eingangsgröße zugeführt wird (siehe 1).
• Positive und negative Zwischen-Längsbeschleunigungsstellsignale U_asoll_sum werden unterschiedlich für die Antriebseinrichtung 9 und für die Bremseneinrichtung 10 begrenzt, sofern für die Antriebseinrichtung 9 und für die Bremseneinrichtung 10 unterschiedliches Stellgliedverhalten vorliegt. Dies kann beispielsweise wie in 3 gezeigt mittels verschiedener fahrgeschwindigkeitsabhängiger Begrenzungskennlinien K9, K10 erreicht werden.
• 3 zeigt beispielhaft fahrgeschwindigkeitsabhängige Begrenzungskennlinien K9, K10 für das Soll-Längsbeschleunigungsstellsignal U_asoll für die Antriebseinrichtung 9 bzw. für die Bremseinrichtung 10. Diese Begrenzungskennlinien K9, K10 sind beispielsweise in einem Speicher der Begrenzungseinheit 7.3 hinterlegt.
• In 4 ist beispielhaft ein Positionsregler 7.1 dargestellt, bei dem die Regler-Rückführungseinheit 7.1.2 als Zustandsregler dritter Ordnung ausgebildet ist.
• Gemäß 4 wird der Positionsregelfehler s_err mit einem Längsposition-Rückführungsfaktor K_s multipliziert und so ein Längsposition-Stellgrößenanteil U_s gebildet. Der Fahrgeschwindigkeitsregelfehler v_err wird mit einem Fahrgeschwindigkeits-Rückführungsfaktor K_v zu einem Fahrgeschwindigkeits-Stellgrößenanteil U_v multipliziert. Der Beschleunigungsregelfehler a_err wird mit einem Beschleunigungs-Rückführungsfaktor K_a zu einem Beschleunigungs-Stellgrößenanteil U_a multiliziert. Der Rückführungsregelstellanteil U_asoll_fb wird anschließend durch Summation der Stellgrößenanteile U_s , U_v , U_a mittels eines Summengliedes 7.1.2.1 gebildet.
• Der Vorsteuerregelstellanteil U_asoll_ff wird durch der Multiplikation der längsdynamischen Vorsteuersollgröße a_set mit einem Vorsteuerfaktor K_ff gebildet.
• Eine weitere Ausführungsform sieht vor, den Positionsregler 7.1 abhängig von der aktuellen Fahrsituation zu gestalten. Beispielsweise ist es vorteilhaft, die Rückführungsfaktoren K_s , K_v , K_a sowie den Vorsteuerfaktor K_ff über vorgegebene geschwindigkeitsabhängige Funktionen F_s(v_ego), F_v(v_ego) F_a(v_ego), und F_ff(v_ego) in Abhängigkeit der Ist-Fahrgeschwindigkeit v_ego vorzugeben.
• In der Regelpunkt- und Regelfehlerbestimmungseinheit 7.2 werden zunächst aus den von der Regelreferenzpunktgewichtungsvorgabeeinheit 6 vorgegebenen relativen Vorausschauzeiten tau_{_Pj1} über die zeitliche Beziehung t__Pj = t_k + tau_{_Pj} entsprechend absolute Zeitpunkte t__Pj ermittelt und in einem Regelreferenzpunkt-Zeitstempelvektor gemäß $$\text{T\_Px=}\left\{\text{t}{\_}_{\text{P}1},\dots ,\text{t}{\_}_{\text{Pj}},\dots ,\text{t}{\_}_{\text{PR}}\text{ mit }\left({\text{t}}_{\text{k}}<\text{t}{\_}_{\text{Pj}}\le {\text{t}}_{\text{N}}\right)\right\}$$

  

  zusammengefasst.
• Danach werden aus den von der Soll-Längsdynamiktrajektorien-Bestimmungseinheit 5 vorgegebenen Soll-Längsdynamiktrajektorien s_soll_trj, v_soll_trj und a_soll_trj für die vorausliegenden Regelreferenzpunkte {P₁ , ..., P_j ,..., P_R } die Sollwerte der Längsposition {s_soll(t_{_P1} ), ..., s_soll(t_{_PR})}, die Sollwerte der Fahrgeschwindigkeit {v_soll(t_{_P1}), ..., v_soll(t_{_PR})} und die Sollwerte der Beschleunigung {a_soll(t_{_P1}), ..., a_soll(t_{_PR})} ermittelt.
• Im zweiten Subsystem 7.2.2 wird eine Prädiktion des längsdynamischen Zustandes des Fahrzeugs, auch EGO-Prädiktion genannt, durchgeführt. Hierfür werden vorteilhafterweise zuvor identifizierte Längsdynamikmodelle, welche das längsdynamische Verhalten des Fahrzeugs beschreiben, verwendet.
• Beispielsweise werden lineare zeitdiskrete Modelle der Form $$\text{x}\left({\text{t}}_{\text{i}}+\text{dT}\right)={\text{A}}_{\text{d}}\text{*x}\left({\text{t}}_{\text{i}}\right)+{\text{b}}_{\text{d}}*\text{U}$$

  

  verwendet, wobei x ein das längsdynamische Verhalten beschreibender Zustandsvektor, A_d eine Systemmatrix, b_d einen Eingangsvektor, U eine Systemeingangsgröße, dT die Prädiktionszeitschrittweite und t_i den Prädiktionszeitpunkt darstellen.
• Enthält das reale System Totzeiten, die nicht über das lineare System beschrieben sind, werden diese zusätzlich zum linear zeitdiskreten Systemmodell mittels eines Totzeitmodells berücksichtigt.
• Die Prädiktion der längsdynamischen Zustände startet in jeden aktuellen, realen Zeitpunkt t_k mit entsprechenden Anfangswerten für den Zustandsvektor, zusammengefasst im Anfangszustandsvektor x_0, von neuem.
• Die Prädiktion der längsdynamischen Zustände des Fahrzeugs (EGO-Prädiktion) wird in jeden aktuellen Zeitpunkt t_k mit N_pred Prädiktionszeitschritten für einen Prädiktionshorizont T_pred = dT* N_pred durchgeführt, welcher so gewählt wird, dass alle vorausliegenden Zeitpunkte (t_i = t_k + i*dT), die über die zu den vorausliegenden Regelreferenzpunkten {P₁ , ..., P_j , ..., P_R } gehörenden relativen Vorausschauzeiten {tau_{_P1} , ..., tau__Pj , ..., tau_{_PR} } bzw. den dazu korrespondierenden absoluten Zeitstempeln {t_{_P1}, ..., t_{_Pj} , ..., t_{_PR} } festgelegt sind, im Prädiktionshorizont enthalten sind.
• Durch die EGO-Prädiktion wird für jeden vorausliegenden Regelreferenzpunkt P_i mit i = 1, ..., R ein prädizierter Ist-Wert s_pred(t_{_Pi}) der Längsposition s, ein prädizierter Ist-Wert v_pred(t_{_Pi}) der Fahrgeschwindigkeit v und ein prädizierter Ist-Wert a_pred(t_{_Pi}) der Beschleunigung a ermittelt.
• Nach der EGO-Prädiktion liefert das Subsystem 7.2.2 als Ausgangsgrößen eine prädizierte Ist-Längspositionstrajektorie s_pred_trj, die die Menge der prädizierten Ist-Werte der Längsposition s umfasst $$\text{s\_pred\_trj=}\left\{\text{s\_pred}\left({\text{t\_}}_{\text{P}1}\right),\dots ,\text{s\_pred}\left({\text{t\_}}_{\text{PR}}\right)\right\},$$

  

  eine prädizierte Ist-Fahrgeschwindigkeitstrajektorie v_pred_trj, die die Menge der prädizierten Ist-Werte der Fahrgeschwindigkeit v umfasst $$\text{v\_pred\_trj=}\left\{\text{v\_pred}\left({\text{t\_}}_{\text{P}1}\right),\dots ,\text{v\_pred}\left({\text{t\_}}_{\text{PR}}\right)\right\}$$

  

  sowie eine prädizierte Ist-Beschleunigungstrajektorie a_pred_trj, die die Menge der prädizierten Ist-Werte der Beschleunigung a umfasst $$\text{a\_pred\_trj=}\left\{\text{a\_pred}\left({\text{t\_}}_{\text{P}1}\right),\dots ,\text{a\_pred}\left({\text{t\_}}_{\text{PR}}\right)\right\}.$$

  
• In einer einfachen Ausführung der Regelpunkt- und Regelfehlerbestimmungseinheit 7.2 wird im zweiten Subsystem 7.2.2 angenommen, dass sich im betrachten Vorauszeithorizont das Fahrzeug mit konstanter Beschleunigung weiterbewegt. Eventuelle Einflüsse auf das längsdynamische Verhalten, welche durch Regelfehlerkorrekturen beispielsweise des Längspositionsreglers 7.1 verursacht werden, werden in dieser einfachen Prädiktion nicht berücksichtigt.
• Das einfache Längsdynamikmodell dritter Ordnung wird durch eine diskrete Systemmatrix $${\text{A}}_{\text{d}}=\left[\text{a1}\text{, a2}\text{, a3}\right],$$

  

  welche drei Zeilenvektoren a1, a2, a3 enthält, und einen verschwindenden Eingangsvektor, d.h. b_d=0, beschrieben. Die ermittelten Elemente der Zeilenvektoren $$\text{a1}=\left[\mathrm{1,}\text{ dT}\text{, 0}\text{.5*dT*dT}\right],$$

  

  $$\text{a2}=\left[\mathrm{0,}\mathrm{1,}\text{ *dT}\right],$$

  

  $$\text{a2}=\left[\mathrm{0,}\mathrm{0,}1\right]$$

  

  der Systemmatrix sind hierbei nur von der Prädiktionszeitschrittweite dT abhängig. Dieses der Prädiktion zugrunde liegende vereinfachte Längsdynamikmodell entspricht einem Doppel-Integrator Modell.
• Der das längsdynamische Verhalten beschreibende Zustandsvektor x=[x1, x2, x3] enthält die drei Zustände:
• - Wegstrecke x1 = s_pred,
• - Fahrgeschwindigkeit x2 = v_pred und
• - Längsbeschleunigung x3 = a_pred.
• Für das vorgestellte System dritter Ordnung werden Anfangswerte wie folgt vorgegeben:
• Die Wegstrecke x1 = s_pred wird auf den Wert null initialisiert, d.h. $$\text{x}1\_0=\text{x1}\left({\text{t}}_{\text{i}}={\text{t}}_{\text{k}}\right)=\text{s\_pred }\left(\text{tau=0}\right)=0.$$

  
• Die Anfangsgeschwindigkeit wird gleich der aktuellen Ist-Fahrgeschwindigkeit v_ego initialisiert, d.h. $$\text{x2\_0=x2}\left({\text{t}}_{\text{i}}={\text{t}}_{\text{k}}\right)=\text{v\_pred }\left(\text{tau=0}\right)=\text{v\_ego}\text{.}$$

  
• Die Anfangsbeschleunigung wird gleich der aktuellen Ist-Fahrbeschleunigung a_ego initialisiert, d.h. $$\text{x3\_0=x3}\left({\text{t}}_{\text{i}}={\text{t}}_{\text{k}}\right)=\text{a\_pred }\left(\text{tau=0}\right)=\text{a\_ego}\text{.}$$

  
• In einer einfachen Ausführung der EGO-Prädiktion werden die längsdynamischen prädizierten Ist-Werte der Längsposition s, der Fahrgeschwindigkeit v und der Beschleunigung a des Fahrzeugs für vorausliegende Zeitpunkte {t__P1 , ..., t_{_Pj} , ..., t_{_PR} } in vereinfachter zeitdiskreter Form gemäß den Beziehungen $$\text{s\_pred}\left({\text{t\_}}_{\text{Pj}}\right)={\text{tau\_}}_{\text{Pj}}*\text{v}\_\text{ego}\left({\text{t}}_{\text{k}}\right)+0.5*\text{tau}{\_}_{\text{Pj}}*\text{tau}{\_}_{\text{Pj}}*\text{a}\_\text{ego},$$

  

  $$\text{v\_pred}\left({\text{t\_}}_{\text{Pj}}\right)=\text{v}\_\text{ego}\left({\text{t}}_{\text{k}}\right)+\text{tau}{\_}_{\text{Pj}}*\text{a}\_\text{ego},$$

  

  $$\text{a\_pred}\left({\text{t\_}}_{\text{Pj}}\right)=\text{a}\_\text{ego},$$

  

  jeweils mit j = 1,..., R, ermittelt.
• In vereinfachender Weise wird hierbei jeweils die Prädiktionszeitschrittweite dT gleich der zum Regelreferenzpunkt Pj gehörenden relativen Vorausschauzeit tau_{_Pj} gesetzt. Im dritten Subsystem 7.2.3 werden die Regler Zustandsgrößen d.h. die längsdynamischen Regelfehlergrößen s_err, v_err, a_err für die Rückführungseinheit 7.1.2 bestimmt.
• In einem ersten Schritt werden im Subsystem 7.2.3 die prädizierten Ist-Soll-Abweichungen s_err_P_j(t_{_Pj}), v_err_P_j (t_{_Pj} ), a_err_P_j (t_{_Pj}) für alle zeitlich vorausliegenden Regelreferenzpunkte P_j aus der Differenz zwischen den aus den Soll-Längsdynamiktrajektorien s_soll_trj, v_soll_trj, a_soll_trj für den jeweiligen Regelreferenzpunkte P_j ermittelten Sollwerten s_soll (t_Pj ), v_soll (t_{_Pj}), a_soll (t_{_Pj}) und den für den jeweiligen Regelreferenzpunkt P_j prädizierten Ist-Werten s_pred (t_{_Pj}), v_pred (t_{_Pj}), a_pred (t__Pj ) der Längsposition s, der Fahrgeschwindigkeit v und der Beschleunigung a des Fahrzeugs gemäß den Beziehungen $$\text{s}\_\text{err}\_\text{Pj}\left(\text{t}{\_}_{\text{Pj}}\right)=\text{s}\_\text{soll}\left(\text{t}{\_}_{\text{Pj}}\right)-\text{s}\_\text{pred}\left(\text{t}{\_}_{\text{Pj}}\right),$$

  

  $$\text{s}\_\text{err}\_\text{Pj}\left(\text{t}{\_}_{\text{Pj}}\right)=\text{v}\_\text{soll}\left(\text{t}{\_}_{\text{Pj}}\right)-\text{v}\_\text{pred}\left(\text{t}{\_}_{\text{Pj}}\right),$$

  

  $$\text{a}\_\text{err}\_\text{Pj}\left(\text{t}{\_}_{\text{Pj}}\right)=\text{a}\_\text{soll}\left(\text{t}{\_}_{\text{Pj}}\right)-\text{a}\_\text{pred}\left(\text{t}{\_}_{\text{Pj}}\right),$$

  

  jeweils mit j = 1, ..., R, ermittelt.
• Des Weiteren werden im Subsystem 7.2.3 die aktuelle Ist-Soll-Abweichung v_err_ist der Fahrgeschwindigkeit v und die aktuelle Ist-Soll-Abweichung a_err_ist der Beschleunigung a gemäß den Beziehungen $$\text{v}\_\text{err}\_\text{ist}=\text{v}\_\text{soll}\left({\text{t}}_{\text{k}}\right)-\text{v}\_\text{ego}$$

  

  und $$\text{a}\_\text{err}\_\text{ist}=\text{a}\_\text{soll}\left({\text{t}}_{\text{k}}\right)-\text{a}\_\text{ego}$$

  

  ermittelt.
• In einem zweiten Schritt werden, unter Verwendung des in der Ist-Positionsfehler-Bestimmungseinheit 4 bestimmten aktuellen Längspositionsfehlers s_err_ist, die resultierenden längsdynamischen Regelfehlergrößen s_err, v_err, a_err durch gewichtete Summationen der aktuellen und prädizierten Ist-Soll-Abweichungen der Längsposition s, der Fahrgeschwindigkeit v und der Beschleunigung a gemäß den Beziehungen $$\text{s\_err}=\left(\left\{{\text{G}}_{\text{s}\_\text{P}0}*\text{s}\_\text{err}\_\text{ist}\right\}+\left\{\mathrm{\Sigma }\left({\text{G}}_{\text{s}\_\text{Pj}}*\text{s}\_\text{err}\_{\text{P}}_{\text{j}}\left(\text{t}{\_}_{\text{Pj}}\right)\right)\right\}\right)/{\text{G}}_{\text{s}\_\text{sum}},$$

  

  $$\text{v\_err}=\left(\left\{{\text{G}}_{\text{v}\_\text{P}0}*\text{v}\_\text{err}\_\text{ist}\right\}+\left\{\mathrm{\Sigma }\left({\text{G}}_{\text{v}\_\text{Pj}}*\text{v}\_\text{err}\_{\text{P}}_{\text{j}}\left(\text{t}{\_}_{\text{Pj}}\right)\right)\right\}\right)/{\text{G}}_{\text{v}\_\text{sum}},$$

  

  $$\text{a\_err}=\left(\left\{{\text{G}}_{\text{a}\_\text{P}0}*\text{a}\_\text{err}\_\text{ist}\right\}+\left\{\mathrm{\Sigma }\left({\text{G}}_{\text{a}\_\text{Pj}}*\text{a}\_\text{err}\_{\text{P}}_{\text{j}}\left(\text{t}{\_}_{\text{Pj}}\right)\right)\right\}\right)/{\text{G}}_{\text{a}\_\text{sum}},$$

  

  jeweils mit j = 1,..., R, ermittelt und der Rückführungseinheit 7.1.2 zugeführt.
• Hierbei stellen die Größen G_{s_sum}, G_{v_sum} und G_{a_sum} die jeweiligen Summen der den Regelreferenzpunkten Regelfehlergewichte dar, wobei diese Summen gemäß den Beziehungen $${\text{G}}_{\text{s}\_\text{sum}}={\text{G}}_{\text{s\_P0}}+\mathrm{\Sigma }{\text{G}}_{\text{s}\_\text{Pj}},$$

  

  $${\text{G}}_{\text{v}\_\text{sum}}={\text{G}}_{\text{v\_P0}}+\mathrm{\Sigma }{\text{G}}_{\text{v}\_\text{Pj}},$$

  

  und $${\text{G}}_{\text{a}\_\text{sum}}={\text{G}}_{\text{a\_P0}}+\mathrm{\Sigma }{\text{G}}_{\text{a}\_\text{Pj}},$$

  

  jeweils für j = 1,..., R, ermittelt werden.
• Im ersten Subsystem 7.2.1 wird unter Verwendung der in der Soll-Längsdynamiktrajektorien-Bestimmungseinheit 5 bestimmten Soll-Beschleunigungstrajektorie a_soll_trj die längsdynamische Vorsteuersollgröße a_set für die Regler-Vorsteuereinheit 7.1.1 durch gewichtete Summation der aktuellen Soll-Längsbeschleunigung a_soll (t_k ) und der Soll-Längsbeschleunigungen a_soll (t_{_Pj}) für die zeitlich vorausliegenden Regelreferenzpunkte {P₁ , ..., P_j ,..., P_R } gemäß der Beziehung $$\text{a\_set=}\left(\left\{{\text{G}}_{\text{ff}\_\text{P}0}*\text{a}\_\text{soll}\left({\text{t}}_{\text{k}}\right)\right\}+\left\{\mathrm{\Sigma }\left({\text{G}}_{\text{ff}\_\text{Pj}}*\text{a}\_\text{soll}\left(\text{t}{\_}_{\text{Pj}}\right)\right)\right\}\right)/{\text{G}}_{\text{ff}\_\text{sum}},$$

  

  mit j=1,..., R, ermittelt.
• Dabei stellt G_{ff_sum} die Summe der Vorsteuergewichte dar und wird gemäß der Beziehung $${\text{G}}_{\text{ff}\_\text{sum}}=\mathrm{\Sigma }{\text{G}}_{\text{ff}\_\text{Pj}}$$

  

  mit j = 1,..., R, bestimmt.
• Eine weitere beispielhafte Ausgestaltung sieht vor, in der EGO-Prädiktion das Positionsregelverhalten und das Verhalten des Stellgrößenbegrenzers zu berücksichtigen. Eine beispielhafte Ausgestaltung mit Berücksichtigung des Positionsregelverhaltens in der EGO-Prädiktion sieht ein Längsdynamikmodell vierter Ordnung vor, bei dem für das Übertragungsverhalten zwischen Soll- und Ist-Beschleunigung ein Verzögerungsglied zweiter Ordnung mit einer Dämpfungskonstanten D_sys und einer Systemzeitkonstanten T_sys verwendet wird.
• Hierbei stellt x = [x1, x2, x3, x4] ein das längsdynamische Verhalten beschreibender Zustandsvektor mit den vier Zuständen:
• - Wegstrecke x1 = s_pred,
• - Fahrgeschwindigkeit x2 = v_pred,
• - Längsbeschleunigung x3 = a_pred und
• - Längsbeschleunigungsruck x4 = r_pred
dar.
• Die diskrete Systemmatrix A_d stellt eine vier Mal vier Matrix, der Eingangsvektor b_d einen vier Mal eins Vektor dar, deren jeweilige Elemente von der Prädiktionszeitschrittweite dT, der Dämpfungskonstante D_sys und von der Systemzeitkonstante T_sys abhängig sind.
• Der Anfangszustandsvektor x_0 beinhaltet als weiteres Element den Anfangsbeschleunigungsruck, welcher zu null d.h. x4_0 = x4(t_i = t_k) = r_pred (tau=0) = 0 initialisiert wird.
• Systemeingangsgröße U ist der fahrgeschwindigkeitsabhängig begrenzte Längsbeschleunigungsstellwert U_asoll. In jedem Prädiktionsschritt (i) erfolgt die Bestimmung der längsdynamischen Regelfehlergrößen s_err, v_err, a_err wie oben beschrieben wiederum jeweils durch gewichtete Summation der aktuellen und prädizierten Ist-Soll-Abweichungen der Längsposition s, der Fahrgeschwindigkeit v und der Beschleunigung a.
• Die Bestimmung der Vorsteuersollgröße a_set erfolgt wie oben beschrieben aus einer gewichteten Summe dem aktuellen Sollwert der Längsbeschleunigung a_soll (t_k ) und den für die zeitlich vorausliegenden Regelreferenzpunkte {P₁ ,...,P_j ,..., P_R } bestimmten Sollwerten der Längsbeschleunigung.
• In jedem Prädiktionsschritt (i) wird die Systemeingangsgröße U entsprechend dem verwendeten Regelgesetz der verwendeten Begrenzung ermittelt. Beispielhaft bestimmt eine Regler-Vorsteuereinheit 7.1.1 als Ausgangsgröße den Vorsteuerregelstellanteil U_asoll_ff gemäß der Beziehung $${\text{U\_asoll\_ff=K}}_{\text{ff}}*\text{a}\_\text{set}\text{,}$$

  

  wobei K_ff den bereits erwähnten Vorsteuerfaktor darstellt.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Rückführungseinheit 7.1.2 verwendet eine Positionszustandsregelung, welche als Ausgangsgröße den Rückführungsregelstellanteil U_asoll_fb gemäß der Beziehung $$\text{U\_asoll\_fb}={\text{K}}_{\text{s}}*\text{s}\_\text{err}+{\text{K}}_{\text{v}}*\text{v\_err}+{\text{K}}_{\text{a}}*\text{a}\_\text{err}$$

  

  ermittelt, wobei K_s , K_v und K_a die bereits erwähnten Rückführungsfaktoren darstellen.
• Das aus der Summation der Regelstellanteil gebildete unlimitierte Zwischen-Längsbeschleunigungsstellsignal U_asoll_sum wird in jedem Prädiktionsschritt (i) gemäß den in der Begrenzungseinheit 7.3 hinterlegten fahrgeschwindigkeitsabhängigen Begrenzungskennlinien K9 und K10 für die Stellglieder der Antriebeinrichtung 9 und der Bremseinrichtung 10 auf ein von der für diesen Prädiktionsschritt (i) prädiziertes Längsbeschleunigungsstellsignal U_asoll begrenzt und dann dem Längsdynamikmodell als Systemeingangsgröße zurückgeführt.
• Eine besonders vorteilhafte Ausführungsstrategie sieht in der Regelpunkt- und Regelfehlerbestimmungseinheit 7.2 eine online-optimierte Regelpunktauswahl aus einer vorgegebenen begrenzten Anzahl von W+1 möglichen, zuvor manuell über die Regelpunkt-Vorausschauzeiten {0, tau_{_P1} ,..., tau_{_Pj} , ..., tau_{_PW} } vordefinierten, Regelreferenzpunkten P_j vor.
• Hierbei wird in jedem aktuellen, realen Zeitpunkt t_k zur Auswahl des optimalen Regelreferenzpunktes P aus den W+1 möglichen Regelreferenzpunkten {P₀, P₁,..., P_j ,..., Pw} die EGO-Prädiktion für jeden der W+1 möglichen Regelpunkte P, d.h. W+1 mal, mit dem Prädiktionshorizont T_pred durchgeführt und am Ende der jeweiligen EGO-Prädiktion mit Hilfe des in jedem Prädiktionsschritt (i) prädizierten Längspositionsregelfehler s_err_P_j(dT*i) und den prädizierten geschwindigkeitsabhängig begrenzten Längsbeschleunigungsstellsignalen U_asoll_P_j (dT*i) ein Gütefunktional ermittelt.
• Eine weitere Ausführungsstrategie sieht in der Regelpunkt- und Regelfehlerbestimmungseinheit 7.2 eine online-optimierte Regelreferenzpunktauswahl aus einer begrenzten Anzahl von W möglichen, zuvor manuell über die Regelreferenzpunkt-Vorausschauzeiten {0, tau_{_P1} ,..., tau_{_Pj} ,..., tau__PW } und über die Regelreferenzpunkt-Gewichte [{G_{ff_P0} , G_{s_P0} , G_{v_P0} , G_{a_P0} },...,{G_{ff_Pj} , G_{s_Pj} , G_{v_Pj} , G_{a_Pj} },...,{G_{ff_PW} , G_{s_PW} , G_{v_PW} , G_{a_PW}}] vordefinierten, Regelreferenzpunktpaare [{P₀, P₁}, ..., {P₀, P_j } ,..., {P₀, P_W }] vor.
• Dabei ist der erste Regelreferenzpunkt des jeweiligen Paares durch einen für den durch den aktuellen Zeitpunkt t_k gekennzeichneten Regelreferenzpunkt P0 und der zweite Regelreferenzpunkt durch einen relativ zum aktuellen Zeitpunkt t_k mit einer Vorausschauzeit tau__Pj vorausliegenden Zeitpunkt t_{_Pj} gekennzeichneten Regelreferenzpunkt P_j festgelegt. Hierbei wird in jedem aktuellen Zeitpunkt t_k zur Auswahl des optimalen Regelreferenzpunktpaares aus den W möglichen Regelreferenzpunktpaaren die EGO-Prädiktion für jedes der W möglichen Regelreferenzpunktpaare, d.h. W mal, mit dem Prädiktionshorizont T_pred durchgeführt und am Ende der jeweiligen EGO-Prädiktion mit Hilfe der in jedem Prädiktionsschritt (i) prädizierten Längspositionsregelfehler s_err_P_0j (dT*i) und den prädizierten Längsbeschleunigungsstellwerten U_asoll_P_0j (dT*i) ein Gütefunktional ermittelt.
• In jedem aktuellen Zeitpunkt t_k werden für jeden vordefinierten Regelreferenz-punkt P_j bzw. für jedes vordefinierte Regelreferenzpunktpaar {P₀, P_j } unter Verwendung der in jedem Prädiktionsschritt (i) prädizierten Längspositionsregelfehler s_err und der Längsbeschleunigungsstellsignale U_asoll die Positionsgenauigkeit kennzeichnende verlaufsoptimale Gütefunktionale [J_{s_err_P0} ,..., J_{s_err_Pj},..., J_{s_err_PW}] bzw. [J_{s_err_P0P1}, ..., J_{s_err_P0Pj},..., J_{s_err_P0PW}] und die Stellenergie kennzeichnende verbrauchsoptimale Gütefunktionale [J_{asoll_P0},..., J_{asoll_Pj},..., J_{asoll_PW}] bzw. [J_{asoll_P0P1}, ...,J_{asoll_P0Pj}, ..., J_{asoll_P0PW}] gemäß den Beziehungen $${\text{J}}_{\text{s}\_\text{err}\_\text{Pj}}=\mathrm{\Sigma }\left\{{\text{K}}_{\text{s}\_\text{Pj}}\left(\text{dT*i}\right)*\left[{\text{s\_err\_P}}_{\text{j}}\left(\text{dT*i}\right)*\text{s}\_\text{err}\_{\text{P}}_{\text{j}}\left(\text{dT*i}\right)\right]\right\},$$

  

  $${\text{J}}_{\text{asoll}\_\text{Pj}}=\mathrm{\Sigma }\left\{{\text{K}}_{\text{asoll}\_\text{Pj}}\left(\text{dT*i}\right)*\left[{\text{U\_asoll\_P}}_{\text{j}}\left(\text{dT*i}\right)*\text{U}\_\text{asoll}\_{\text{P}}_{\text{j}}\left(\text{dT*i}\right)\right]\right\},$$

  

  bzw. $${\text{J}}_{\text{s}\_\text{err}\_\text{P0Pj}}=\mathrm{\Sigma }\left\{{\text{K}}_{\text{s}\_\text{P0Pj Pj}}\left(\text{dT*i}\right)*\left[{\text{s\_err\_P}}_{\text{0j}}\left(\text{dT*i}\right)*\text{s}\_\text{err}\_{\text{P}}_{\text{0j}}\left(\text{dT*i}\right)\right]\right\},$$

  

  $${\text{J}}_{\text{asoll}\_\text{P0Pj}}=\mathrm{\Sigma }\left\{{\text{K}}_{\text{asoll}\_\text{P0Pj}}\left(\text{dT*i}\right)*\left[{\text{U\_asoll\_P}}_{\text{0j}}\left(\text{dT*i}\right)*\text{U}\_\text{asoll}\_{\text{P}}_{\text{0j}}\left(\text{dT*i}\right)\right]\right\},$$

  

  mit i = 1,..., N_pred, ermittelt, wobei K_{s_Pj}, K_{asoll_Pj} bzw. K_{s_P0Pj Pj}, K_{asoll_P0Pj} entsprechende Gütefunktionalgewichtungsparameter im jeweiligen Prädiktionsschritt (i) sind.
• Für jeden vordefinierten Regelreferenzpunkte P_j bzw. für jedes vordefinierte Regelreferenzpunktpaar {P₀, P_j } wird das resultierende Gütefunktional aus der Summe des verlaufsoptimalen Gütefunktionales und des verbrauchsoptimalen Gütefunktionales gemäß der Beziehung J_{_Pj} = J_{s_err_Pj} + J_{asoll_Pj} bzw. J_{_P0Pj} = J_{s_err_P0Pj} + J_{asoll_P0Pj} ermittelt.
• Es wird in jedem aktuellen Zeitpunkt t_k derjenige vordefinierte Regelreferenzpunkt P_j bzw. dasjenige vordefinierte Regelreferenzpunktpaar {P₀, P_j } ausgewählt, welches den kleinsten Wert des resultierenden Gütefunktionals liefert.
• Durch die Festlegung der Gütefunktionalgewichtungsparameter kann das Ziel für eine online-optimierte Regelpunktauswahl bzw. Regelreferenzpunktpaar beeinflusst werden.
• Für eine möglichst positionsgenaue und gegebenenfalls weniger komfortable Positionsregelung werden die Gütefunktionalgewichtungsparameter K_{s_Pj} bzw. K_{s_P0Pj} für die prädizierten Längspositionsregelfehler im Vergleich zu den Gütefunktionalgewichtungsparametern K_{asoll_Pj} bzw. K_{asoll_P0Pj} für die prädizierten Längsbeschleunigungsstellsignale U_asoll größer gewählt, um somit Längspositionsregelfehler s_err stärker zu bestrafen.
• Für eine möglichst komfortable und gegebenenfalls weniger positionsgenaue Positionsregelung werden die Gütefunktionalgewichtungsparameter für die prädizierten Längsbeschleunigungsstellsignale U_asoll entsprechend größer gewählt.
• 5 zeigt beispielhaft zwei von den Regelreferenzpunkten P_j abhängige Begrenzungskennlinien K11, K12 der Regelpunkt- und Regelfehlerbestimmungseinheit 7.2, welche den Regelbereich für die Regler-Vorsteuereinheit 7.1.1 kennzeichnen.
• Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsstrategie sieht in der Regelpunkt- und Regelfehlerbestimmungseinheit 7.2 eine online durchgeführte automatische Regelpunktaussortierung einzelner vorliegender Regelreferenzpunkte P_j vor. Die Regelpunktaussortierung erfolgt zum aktuellen Zeitpunkt t_K abhängig davon, ob die für die zeitlich vorausliegenden Regelreferenzpunkte {P₁ ,..., P_j ,..., P_R } bestimmten Sollwerte der Längsposition s, der Fahrgeschwindigkeit v oder der Beschleunigung a innerhalb eines vordefinierten Regelbereiches liegen.
• Beispielhaft erfolgt die Regelpunktaussortierung für die Regler-Vorsteuereinheit 7.1.1 abhängig davon, ob die für die vorausliegenden Regelreferenzpunkte {P₁ ,..., P_j ,..., P_R } bestimmten Sollwerte der Beschleunigung {a_soll(t_{_P1}),... a_soll(t_{_Pj} ),.., a_soll(t_{_PR})} innerhalb eines durch die Begrenzungskennlinien K11 (für die Antriebseinrichtung 9), K12 (für die Bremseinrichtung 10) vordefinierten Regelbereiches liegen. Der vordefinierte Regelbereich ist in 5 grafisch durch den schraffiert dargestellten Bereich markiert. Wenn ein Sollwert der Beschleunigung außerhalb des vordefinierten Regelbereichs liegt, dann wird der zugehörige Regelreferenzpunkt aussortiert, d.h. der Regelreferenzpunkt und die ihm zugeordneten Daten bleiben bei der Regelung unberücksichtigt.
• Bezugszeichenliste

1

Positionsbestimmungseinheit

2

Planungseinheit

3

Fahrzustandserkennungseinheit

4

Ist-Positionsfehler-Bestimmungseinheit

5

Soll-Längsdynamiktrajektorien-Bestimmungseinheit

6

Regelreferenzpunktgewichtungsvorgabeeinheit

7

Längspositionsregeleinrichtung

7.1

Längspositionsregler

7.1.1

Reglervorsteuereinheit

7.1.2

Rückführungseinheit

7.1.3

Summierglied

7.2

Regelpunkt- und Regelfehlerbestimmungseinheit

7.2.1

erstes Subsystem zur Bestimmung der längsdynamischen Vorsteurgröße a_set

7.2.2

zweites Subsystem zur Prädiktion des längsdynamischen Zustands des Fahrzeugs

7.2.3

drittes Subsystem zur Ermittlung der längsdynamischen Regelfehlergrößen

7.3

Begrenzungseinheit

8

Beschleunigungsregeleinheit (unterlagerte ~)

9

Antriebseinrichtung

10

Bremseinrichtung

a

Beschleunigung

a_ego

aktueller Ist-Wert der Beschleunigung, auch Ist-Beschleunigung genannt

a_err

längsdynamische Regelfehlergröße der Beschleunigung, auch Beschleunigungsregelfehler genannt

a_err_ist

aktuelle ist-Soll-Abweichung der Beschleunigung a

a_err_P_j (t_{_Pj})

für den vorausliegenden Regelreferenzpunkt Pj prädizierte Ist-Soll-Abweichung der Beschleunigung a

a_pred_trj

prädizierte Ist-Beschleunigungstrajektorie

a_pred(t__Pi)

prädizierter Ist-Wert der Beschleunigung a für den Regelreferenzpunkt Pi

a_set

längsdynamische Vorsteuersollgröße

a_soll_trj

Soll-Längsdynamiktrajektorie: Sollverlauf der Beschleunigung a, auch Soll-Beschleunigungstrajektorie genannt

a_soll(t_i)

Sollwert der Beschleunigung a zum Zeitpunkt t_i

a_soll(t_{_Pi})

Sollwert der Beschleunigung a für den Regelreferenzpunkt Pi

G_{ff_Pi}

ein vorgegebenes Vorsteuergewicht, das dem Regelreferenzpunkt Pi zugeordnet ist,

G_{s_Pi}

ein vorgegebenes Längspositions-Regelfehlergewicht, das dem Regelreferenzpunkt Pi zugeordnet ist,

G_{v_Pi}

ein vorgegebenes Fahrgeschwindigkeits-Regelfehlergewicht, das dem Regelreferenzpunkt Pi zugeordnet ist,

G_{a_Pi}

ein vorgegebenes Beschleunigungs-Regelfehlergewicht, das dem Regelreferenzpunkt Pi zugeordnet ist,

K_a

Beschleunigungs-Rückführungsfaktor

K_s

Längspositions-Rückführungsfaktor

K_v

Fahrgeschwindigkeits-Rückführungsfaktor

K_ff

Vorsteuerfaktor

K9, K10

fahrgeschwindigkeitsabhängige Begrenzungskennlinie

K11, K12

regelreferenzpunktabhängige Begrenzungskennlinie

P0

aktueller Referenzregelpunkt

P1, ... PR

vorausliegender Regelreferenzpunkt

s

Längsposition

s_err

längsdynamische Regelfehlergröße der Längsposition s, auch Längspositionsregelfehler genannt

s_err_ist

aktueller Längspositionsfehler als aktuelle Ist-Soll-Abweichung der Längsposition s

s_err_P_j(t_{_Pj})

für den vorausliegenden Regelreferenzpunkt Pj prädizierte Ist-Soll-Abweichung der Längsposition s

s_pred

prädizierter Ist-Wert der Längsposition s

s_pred_trj

eine prädizierte Ist-Längspositionstrajektorie

s_pred(t_{_Pi})

prädizierter Ist-Wert der Längsposition s für den Regelreferenzpunkt Pi

s_soll_trj

Soll-Längsdynamiktrajektorie: Sollverlauf der Längsposition s, auch Soll-Längspositionstrajektorie genannt

s_soll(t_i)

Sollwert der Längsposition s zum Zeitpunkt t_i,

s_soll(t_{_Pi})

Sollwert der Längsposition s für den Regelreferenzpunkt Pi

tau_{_Px}

relative Vorausschauzeiten

Tau_Px

Vektor

T_Px

Regelreferenzpunkt-Zeitstempelvektor

t_{_Pj}

absolute Vorausschauzeitpunkte

t_k

aktueller Zeitpunkt

t_N

Vorausschauhorizont definierender Zeitpunkt

Time_trj

Vektor mit Zeitstempeln der 2-dimensionalen Soll-Ortstrajektorie, auch Zeitstempeltrajektorie genannt

U_asoll_ff

Vorsteuerreglerstellanteil

U_asoll_fb

Rückführungsreglerstellanteil

U_asoll_sum

Zwischen-Längsbeschleunigungsstellsignal

U_asoll

Längsbeschleunigungsstellsignal

U_ant, U_br

Stellwerte zur Ansteuerung von Stellgliedern

U_a

Beschleunigungs-Stellgrößenanteil

U_s

Längspositions-Stellgrößenanteil

U_v

Fahrgeschwindigkeits-Stellgrößenanteil

V

Vorrichtung

v

Fahrgeschwindigkeit

v_ego

aktueller Ist-Wert der Fahrgeschwindigkeit, auch Ist-Fahrgeschwindigkeit genannt

v_err

längsdynamische Regelfehlergröße der Fahrgeschwindigkeit: auch Fahrgeschwindigkeitsregelfehler genannt

v_err_ist

aktuelle Ist-Soll-Abweichung der Fahrgeschwindigkeit v

v_err_P_j (t_{_Pj})

für den vorausliegenden Regelreferenzpunkt Pj prädizierte Ist-Soll-Abweichung der Fahrgeschwindigkeit v

v_pred_trj

eine prädizierte Ist-Fahrgeschwindigkeitstrajektorie

v_pred(t_{_Pi})

prädizierter Ist-Wert der Fahrgeschwindigkeit v für den Regelreferenzpunkt Pi

v_soll_trj

Soll-Längsdynamiktrajektorie: Sollverlauf der Fahrgeschwindigkeit v, auch Soll-Fahrgeschwindigkeitstrajektorie genannt

v_soll(t_i)

Sollwert der Fahrgeschwindigkeit v zum Zeitpunkt t_i

v_soll(t_{_Pi})

Sollwert der Fahrgeschwindigkeit v für den Regelreferenzpunkt Pi

{X_ego, Y_ego}

aktuelle Ist-Ortsposition

{X_k, Y_k}

Soll-Ortsposition für aktuellen Zeitpunkt

{X_i, Y_i, t_i}

(zeitstempelbasierte) Soll-Ortsposition

{ X_trj, Y_trj, Time_trj}

2-dimensionale Soll-Ortstrajektorie

X_trj, Y_trj

Vektoren der Soll-Ortskoordinaten der 2-dimensionalen Soll-Ortstrajektorie; auch Soll-Ortskoordinaten-Trajektorien genannt

Claims (9)

1. Verfahren zur Regelung einer Längsposition eines Fahrzeuges mittels eines Längspositionsreglers (7.1), der aus einer längsdynamischen Vorsteuersollgröße (a_set) und aus längsdynamischen Regelfehlergrößen (s_err, v_err, a_err) ein Längsbeschleunigungsstellsignal (U_asoll_sum, U_asoll) für eine unterlagerte Beschleunigungsregeleinheit (8) erzeugt, - wobei ein aktueller, einem aktuellen Zeitpunkt (t_k) entsprechender Regelreferenzpunkt (P0) und mindestens ein vorausliegender, einem vorgebbaren Vorausschauzeitpunkt (t_{_P1},..., t_{_PR}) entsprechender Regelreferenzpunkt (P₁, ..., P_R) als regelrelevante Zeitpunkte bestimmt werden, - wobei für jeden der Regelreferenzpunkte (P₀, P₁, ..., P_R) aktuelle bzw. prädizierte Ist-Soll-Abweichungen einer Längsposition (s), einer Fahrgeschwindigkeit (v) und einer Beschleunigung (a) ermittelt werden und der Bildung der längsdynamischen Regelfehlergrößen (s_err, v_err, a_err) zugrunde gelegt werden, - wobei für jeden der Regelreferenzpunkte (P₀, P₁, ..., P_R) Sollwerte der Beschleunigung (a) bestimmt werden und der Bildung der längsdynamischen Vorsteuersollgröße (a_set) zugrunde gelegt werden, - und wobei die längsdynamische Vorsteuersollgröße (a_set) gebildet wird, indem die für die Regelreferenzpunkte (P₀, P₁, ..., P_R) bestimmten Sollwerte der Beschleunigung (a) miteinander gewichtet summiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die längsdynamischen Regelfehlergrößen (s_err, v_err, a_err) jeweils für die Längsposition (s), die Fahrgeschwindigkeit (v) und die Beschleunigung (a) gebildet werden, wobei zur Bildung dieser Größen die für die Regelreferenzpunkte (P₀, P₁, ..., P_R) ermittelten aktuellen und prädizierten Ist-Soll-Abweichungen der Längsposition (s) bzw. der Fahrgeschwindigkeit (v) bzw. der Beschleunigung (a) jeweils miteinander gewichtet summiert werden.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die längsdynamische Vorsteuersollgröße (a_set) und die längsdynamischen Regelfehlergrößen (s_err, v_err, a_err) basierend auf einer Sollwertvorgabe ermittelt werden, wobei durch die Sollwertvorgabe zeitliche Sollverläufe (s_soll_trj, v_soll_trj, a_soll_trj) der Längsposition (s), der Fahrgeschwindigkeit (v) und der Beschleunigung (a) des Fahrzeugs vorgegeben werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Sollverlauf (s_soll_trj) der Längsposition (s) eine Länge einer Wegstrecke vorgibt, die das Fahrzeug ausgehend vom aktuellen Regelreferenzpunkt (P₀) über der Zeit zurücklegen soll.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der prädizierten Ist-Soll-Abweichungen der Längsposition (s), der Fahrgeschwindigkeit (v) und der Beschleunigung (a) auf folgenden Schritten beruht: - für den oder für jeden vorausliegenden Regelreferenzpunkt (P₁, ..., P_R), werden, basierend auf der Sollwertvorgabe, zukünftige Sollwerte der Längsposition (s), der Fahrgeschwindigkeit (v) und der Beschleunigung (a) ermittelt, - für den oder für jeden vorausliegenden Regelreferenzpunkt (P₁, ..., P_R), werden, basierend auf einer Bewegungsprädiktion des Fahrzeugs, prädizierte Ist-Werte der Längsposition (s), der Fahrgeschwindigkeit (v) und der Beschleunigung (a) ermittelt, - für den oder für jeden vorausliegenden Regelreferenzpunkt (P₁, ..., P_R), werden, basierend auf den für den jeweiligen Regelreferenzpunkt ermittelten zukünftigen Sollwerten und prädizierten Ist-Werten, prädizierte Ist-Soll-Abweichungen der Längsposition (s), der Fahrgeschwindigkeit (v) und der Beschleunigung (a) ermittelt.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die aktuellen Ist-Soll-Abweichungen der Längsposition (s), der Fahrgeschwindigkeit (v) und der Beschleunigung (a) ermittelt werden, indem für den aktuellen Regelreferenzpunkt (P₀), basierend auf der Sollwertvorgabe, aktuelle Sollwerte der Längsposition (s), der Fahrgeschwindigkeit (v) und der Beschleunigung (a) ermittelt werden und jeweils mit einem ermittelten aktuellen Istwert der Position, der Fahrgeschwindigkeit (v_ego) bzw. der Beschleunigung (a_ego) des Fahrzeugs verglichen werden.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Längspositionsregler (7.1) aus der längsdynamischen Vorsteuersollgröße (a_set) ein Vorsteuerreglerstellanteil (U_asoll_ff) und aus längsdynamischen Regelfehlergrößen (s_err, v_err, a_err) ein Rückführungesreglerstellanteil (U_soll_fb) erzeugt werden und zur Bildung des Längsbeschleunigungsstellsignal (U_asoll_sum, U_asoll) miteinander summiert werden.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden der vorausliegenden Regelreferenzpunkte (P₁, ..., P_R) geprüft wird, ob ein für den jeweiligen Regelreferenzpunkt ermittelter Sollwert der Längsposition (s), Fahrgeschwindigkeit (v) oder Beschleunigung (a) innerhalb eines vorgegebenen Regelbereichs liegt, und dass der jeweilige Regelreferenzpunkt bei der Regelung unberücksichtigt bleibt, wenn die Prüfung ergibt, dass der ermittelte Sollwert nicht innerhalb des vorgegebenen Regelbereichs liegt.
9. Vorrichtung zur Regelung einer Längsposition eines Fahrzeugs umfassend: - einen Längspositionsreglers (7.1) zur Erzeugung eines Vorsteuerreglerstellanteils (U_asoll_ff) aus einer längsdynamischen Vorsteuersollgröße (a_set) und eines Rückführungesreglerstellanteil (U_soll_fb) aus längsdynamischen Regelfehlergrößen (s_err, v_err, a_err) und zur Erzeugung eines Längsbeschleunigungsstellsignal (U_asoll_sum, U_asoll) für eine auf eine Antriebseinrichtung (9) und Bremseinrichtung (10) des Fahrzeugs wirkende Beschleunigungsregeleinheit (8) basierend auf einer Summation des Vorsteuerreglerstellanteils (U_asoll_ff) mit dem Rückführungesreglerstellanteil (U_soll_fb), - eine Regelpunkt- und Regelfehlerbestimmungseinheit (7.2) zur Ermittlung der längsdynamischen Regelfehlergrößen (s_err, v_err, a_err) basierend auf einer gewichteten Summation von ermittelten aktuellen Ist-Soll-Abweichungen und prädizierten Ist-Soll-Abweichungen einer Längsposition (s), einer Fahrgeschwindigkeit (v) und einer Beschleunigung (a) und zur Ermittlung der längsdynamischen Vorsteuersollgröße (a_set) basierend auf einer gewichteten Summation von aktuellen und zukünftigen Sollwerten der Beschleunigung.

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