DE102017124749A1

DE102017124749A1 - Kreisverkehrsregelung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102017124749A1
Application number: DE102017124749.1A
Authority: DE
Inventors: Perry Robinson MacNeille; Yimin Liu; David Charles Weber
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2017-10-23
Publication date: 2018-04-26
Also published as: GB2558051A; GB201717181D0; US10399564B2; CN107978176B; CN107978176A; MX2017013609A; RU2017134381A; US20180111611A1

Abstract

Ein erstes Phantomfahrzeug wird in eine von einer Abzweigung und einer Kreisspur eines Kreisverkehrs in Zusammenhang mit einem ersten autonomen Fahrzeug projiziert. Es wird veranlasst, dass das erste autonome Fahrzeug in die Kreisspur einfährt, wenn kein Zusammenstoß mit entgegenkommenden Fahrzeugen vorhergesagt wird. Es wird veranlasst, dass das erste autonome Fahrzeug aus dem Kreisverkehr ausfährt.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Kreisverkehre bieten eine Verbesserung der Sicherheit gegenüber kreuzungsartigen Knotenpunkten, bei denen die Straßen einander schneiden, was mindestens auf die Beseitigung von entgegenkommendem Verkehr am Knotenpunkt zurückgeht. Kreisverkehre bieten zudem eine Verbesserung, indem sie einen erhöhten Fahrzeugdurchsatz durch den Knotenpunkt ermöglichen, wenn der Knotenpunkt eine Verkehrsbeschränkung in beide Richtungen erfordert. Die Verbesserung des durch einen Kreisverkehr bereitgestellten Verkehrsflusses kann jedoch durch Faktoren eingeschränkt werden, zu denen die Anzahl der Spuren im Kreisverkehr und die Beabstandung der Fahrzeuge voneinander gehören. Zusätzlich kann der Verkehrsfluss in Kreisverkehren durch Schilder verlangsamt werden, die mindestens menschliche Fahrer, die in den Kreisverkehr einfahren, dazu anleiten, langsamer zu fahren und dem bereits darauf befindlichen Verkehr Vorfahrt zu gewähren.
Figurenliste

1 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes Fahrzeugregelungssystem.
2 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes Fahrzeug, das in das System aus 1 eingeschlossen ist.
3 veranschaulicht ein beispielhaftes Schema einer Anordnung von beispielhaften Elementen von Steuerregeln zum Betreiben des Fahrzeugs aus 2 in einem autonomen Modus.
4A bis 4E veranschaulichen eine beispielhafte Spurwechselabfolge.
5 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm von beispielhaften Anweisungen für Spurwechsel beim Zufahren auf eine Kreisspur eines Kreisverkehrs in Übereinstimmung mit 4A bis 4E.
6 veranschaulicht einen beispielhaften Kreisverkehr, wobei Fahrzeuge in einer ersten Abzweigung darauf zufahren.
7 veranschaulicht den Kreisverkehr aus 6, wobei das Fahrzeug in der ersten Abzweigung in eine Kreisspur des Kreisverkehrs einfährt.
8 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm von beispielhaften Anweisungen zum Einfahren von Fahrzeugen aus der Abzweigung in die in 6 und 7 gezeigten Kreisspur.
9 veranschaulicht einen beispielhaften Kreisverkehr, der eine Vielzahl von Kreisspuren beinhaltet.
10 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm von beispielhaften Anweisungen zum Einfahren in einen und Ausfahren aus einem Kreisverkehr in Übereinstimmung mit 9.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
EINLEITUNG
Ein erstes Phantomfahrzeug wird in eine von einer Abzweigung und einer Kreisspur eines Kreisverkehrs in Zusammenhang mit einem ersten autonomen Fahrzeug projiziert. Es wird veranlasst, dass das erste autonome Fahrzeug in die Kreisspur einfährt, wenn kein Zusammenstoß mit entgegenkommenden Fahrzeugen vorhergesagt wird. Es wird veranlasst, dass das erste autonome Fahrzeug aus dem Kreisverkehr ausfährt.
Relative Ausrichtungen und Richtungen (beispielsweise oberes, unteres, Unterseite, rückwärts, vorn, hinteres, hinten, außenliegend, innenliegend, einwärts, auswärts, seitlich, links, rechts) sind in dieser Beschreibung nicht als Einschränkungen aufgeführt, sondern damit sich der Leser zumindest eine Ausführungsform der beschriebenen Strukturen leichter vor Augen führen kann. Derartige Beispielausrichtungen sind aus der Perspektive eines Insassen, der auf einem Fahrersitz sitzt, mit Blickrichtung zum Armaturenbrett. In den Figuren zeigen gleiche Zahlen gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten an.
BEISPIELHAFTE SYSTEMELEMENTE
1 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes System 10 zum Steuern einer Größe von Zwischenräumen zwischen Fahrzeugen, oder Fahrzeugbeabstandung, einer Vielzahl von autonomen Fahrzeugen 12 in einem Kreisverkehr. Das System 10 kann ein beispielhaftes erstes Fahrzeug 12A und ein beispielhaftes zweites Fahrzeug 12B und eine Knotenpunktsteuerung 16 beinhalten. Die Fahrzeuge 12A und 12B sind jeweils autonome Fahrzeuge 12 und sind unterschiedlich gekennzeichnet, um ein Fahrzeug vom anderen unterscheiden zu können. Die Fahrzeuge 12A und 12B können durch einen vorbestimmten Abstand oder Zwischenraum D getrennt sein.
Die Fahrzeuge 12 sind autonome Fahrzeuge (laut der nachstehenden Definition des Ausdrucks), die schematisch in 1 veranschaulicht sind, und in 2 etwas ausführlicher gezeigt. Jedes Fahrzeug 12 beinhaltet ein Pilotsystem 18, das eine Vielzahl von Sensoren und eine Vielzahl von Aktoren beinhalten kann, die mit einer Rechenvorrichtung, z. B. in Form einer elektronischen Steuereinheit oder ECU 20, verbunden sind.
Die ECU 20 beinhaltet einen elektronischen Prozessor 22 und einen zugehörigen Speicher 24. Das System 18 kann ferner ein Fahrzeugnetzwerk beinhalten, das ein oder mehrere Kommunikationsmedien beinhaltet, wie etwa einen beispielhaften Controller-Area-Network-(„CAN“-)Bus 26 für das System. Der Bus 26 stellt ein Übertragungsmedium zwischen Elementen des Systems 18 bereit und verbindet diese, darunter ECU 20 und Komponenten und Nebensysteme, zu denen beispielsweise ein Antriebsmotor 28, Motorsensoren 30, eine Vielzahl von Bremseinheiten 32, Bremssensoren 34, Radgeschwindigkeitssensoren 36, die den Rädern 38 zugehörig sind, ein Lenkaktor 40, Lenksensoren 42, Insassensensoren 44, Fahrtrichtungsanzeiger (nicht gezeigt) und/oder Situationsbewusstseinssensoren 46 des Fahrzeugs gehören.
Das Fahrzeug 12 beinhaltet vier Räder 38, von denen jedes einen Reifen (nicht gezeigt) beinhalten kann. Jedes der Räder 38 kann einer der Bremseinheiten 32 zugehörig sein. Die Radgeschwindigkeitssensoren 36 können in die Bremseinheiten 32 integriert sein. Der Lenkaktor 40 und die zugehörigen Lenksensoren sind in das Lenksystem des Fahrzeugs 12 integriert. Der Motor 28 kann beispielsweise ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor oder eine Kombination daraus sein. Obwohl der Motor 28 als eine einzelne Einheit nahe der Vorderseite des Fahrzeugs 12 veranschaulicht ist, kann sich der Motor 28 alternativ an einer anderen Stelle des Fahrzeugs 12 befinden. Der Motor 28 kann zudem alternativ in Form einer Vielzahl von Elektromotoren bereitgestellt sein, die einer Vielzahl von Rädern 38 zugehörig sind. Bei einem Fahrzeug mit Allradantrieb kann jedem Rad 36 ein Motor 28 zugehörig sein.
Es ist veranschaulicht, dass der Antriebsmotor 28, die Bremseinheiten 32 und der Lenkaktor 40 jeweils direkt durch den Bus 26 mit der ECU 20 verbunden sind, doch sie können alternativ oder zusätzlich direkt mit der ECU 20 verbunden sein. Der Antriebsmotor 28, die Bremseinheiten 32 und der Lenkaktor 40 können jeweils eine entsprechende elektronische Steuerung beinhalten, die Anweisungen von der ECU 20 empfängt.
Der Speicher 24 der ECU 20 beinhaltet eine oder mehrere Arten von computerlesbaren Medien und speichert Anweisungen, die durch den Prozessor 22 ausführbar sind, um verschiedene Vorgänge durchzuführen, zu denen solche Vorgänge gehören, die hier offenbart sind. Die ECU 20 beinhaltet Programmierung zum Betreiben des autonomen Fahrzeugs 12 in sowohl einem vollständig autonomen Modus als auch einem halbautonomen Modus.
Für die Zwecke dieser Offenbarung wird der Ausdruck „autonomes Fahrzeug“ zum Verweis auf ein Fahrzeug verwendet, das in einem vollständig autonomen Modus betrieben wird. Ein vollständig autonomer Modus ist als ein Modus definiert, in dem Antrieb (typischerweise mittels eines Antriebsstrangs, der einen Motor 28 laut der Definition in dieser Schrift beinhaltet), Bremsen und Lenken des Fahrzeugs 12 unter im Wesentlichen allen Umständen jeweils durch die ECU 20 gesteuert werden.
Autonome Fahrzeuge können ferner mit Fähigkeiten zur Fahrzeug-zu-Fahrzeug-(„V2V“-)Kommunikation und Fähigkeiten zur Fahrzeug-zu-Infrastruktur- und Infrastruktur-zu-Fahrzeug-(„V2I-I2V“-)Kommunikation oder einfacher V2I-Kommunikation verbessert sein. Fähigkeiten zur V2V-Kommunikation ermöglichen es einem Fahrzeug, mit anderen Fahrzeugen zu kommunizieren und die Fahrzeugbeabstandung unter Vorwegnahme von beispielsweise bevorstehenden Verkehrsproblemen entsprechend anzupassen. Fähigkeiten zur V2I-Kommunikation ermöglichen es interaktiven Infrastrukturvorrichtungen, wie etwa der Knotenpunktsteuerung 16, mit den Fahrzeugen 12 zu kommunizieren. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 12 vor einem unmittelbar bevorstehenden Signalwechsel an einem Knotenpunkt gewarnt werden, der eine Änderung der Geschwindigkeit erfordert.
Fähigkeiten zur V2V- und V2I-Kommunikation sind Merkmale von Fahrzeugen, die mit koordinierter adaptiver Geschwindigkeitssteuerung (coordinated adaptive cruise control - „CACC“) ausgestattet sind, oder CACC-Fahrzeugen. Bezugnahmen auf CACC in dieser Offenbarung schließen Fähigkeiten zur V2V- und V2I-Kommunikation ein. Bei gewöhnlichen CACC-Fahrzeugen werden Antrieb und Bremsen, aber nicht Lenken, durch die ECU 20 gesteuert. Bei autonomen CACC-Fahrzeugen werden jedes von Antrieb, Bremsen und Lenken durch die ECU 20 gesteuert. Für die Zwecke dieser Offenbarung sind alle CACC-Fahrzeuge autonome CACC-Fahrzeuge. Ein Nicht-CACC-Fahrzeug beinhaltet jedes beliebige Fahrzeug, das keine Fähigkeiten zur V2V- und V2I-Kommunikation aufweist. Ein nichtautonomes Fahrzeug mit adaptiver Geschwindigkeitssteuerung, das einzig durch einen menschlichen Fahrer gesteuert wird, ist ein beispielhaftes Nicht-CACC-Fahrzeug.
Fähigkeiten zur V2V- und V2I-Kommunikation ermöglichen separat und gemeinsam die Vorwegnahme von bevorstehenden Verlangsamungen des Verkehrs und in den Verkehr einfahrenden Fahrzeugen, was wiederum eine Glättung des Verkehrsflusses insgesamt ermöglicht. Umstände, die bei menschlichen Fahrern oder vollständig autonomen, aber ansonsten unverbundenen Fahrzeugen zu Stillstand oder stockendem Verkehr führen würden, können unter CACC-Regelung zu einer relativ sanften Verlangsamung des Verkehrs führen, während insgesamt ein höherer Fahrzeugdurchsatz aufrechterhalten wird.
Autonome CACC-Fahrzeuge können Geschwindigkeitsänderungen eines festgestellten Führungsfahrzeugs nachahmen und zudem die Spur wechseln, um entweder dem gleichen Fahrzeug weiterhin zu folgen oder einem Ersatzführungsfahrzeug zu folgen. Im hier verwendeten Sinne ist ein Führungsfahrzeug ein am weitesten vorn vor einem oder mehreren anderen Fahrzeugen befindliches Fahrzeug. Das Führungsfahrzeug kann gemeinsam mit dem mindestens einen anderen Fahrzeug eine Fahrzeugkolonne darstellen. Kolonne bezieht sich im hier verwendeten Sinne auf eine Vielzahl von Fahrzeugen, die ihre Fahrt entlang einer Straße koordinieren, indem sie einem Führungsfahrzeug folgen. Eine derartige Koordination ist automatisiert.
Der Speicher 24 der ECU 20 speichert zudem Daten. Die Daten können gesammelte Daten umfassen, die von einer Vielzahl von Vorrichtungen gesammelt werden. Im Allgemeinen können gesammelte Daten beliebige Daten aus einer angemessenen Kartendatenbank und beliebige Daten, die durch eine Datensammelvorrichtung einschließlich der Motorsensoren 30, Radgeschwindigkeitssensoren 36, Lenksensoren 42, Insassensensoren 44, Situationsbewusstseinssensoren 46 des Fahrzeugs erhoben werden können, und/oder aus solchen Daten berechnete Daten beinhalten. Zu beispielhaften Lenksensoren können ein Regelstangenpositionssensor und/oder ein Querbeschleunigungssensor gehören. Zu beispielhaften Situationsbewusstseinssensoren 46 des Fahrzeugs können Umfeld- und Positionssensoren des Fahrzeugs und Standortsensoren wie etwa ein Radarsensor, ein LIDAR-Sensor, ein Sichtsensor (z. B. eine Kamera), ein Sensor des globalen Positionsbestimmungssystems (global positioning system - „GPS“), Antennen und dergleichen gehören. Radarsensoren können sowohl zur Standortbestimmung anderer Objekte als auch zur Bestimmung einer relativen Geschwindigkeit derartiger anderer Objekte durch Ausnutzung des Doppler-Effekts verwendet werden. Die vorstehenden Beispiele sollen nicht einschränkend sein. Andere Arten von Datensammelvorrichtungen können verwendet werden, um der ECU 20 Daten bereitzustellen. Die Daten können auch berechnete Daten beinhalten, die in der ECU 20 aus gesammelten Daten und aus anderen berechneten Daten berechnet werden.
Wie vorstehend angemerkt, speichert der Speicher 24 der ECU 20 Computeranweisungen. Derartige Anweisungen können in Aufgabenmodule organisiert sein, die auf bestimmte Aufgaben ausgerichtet sind, die nachstehend ausführlicher beschrieben sind. 3 veranschaulicht beispielhafte Aufgabenmodule.
Ein CACC-Modul 50 beinhaltet Computeranweisungen zum Betreiben des Motors 28 und der Bremseinheiten 32, damit das Fahrzeug 12, wobei das Fahrzeug 12 ein autonomes CACC-Fahrzeug ist, einen vorbestimmten Abstand zu einem anderen Fahrzeug wie etwa Fahrzeug 12B einhält. Das CACC-Modul 50 kann mit einem Motorsteuermodul 52, das dem Motor 28 Anweisungen bereitstellt, einem Bremssteuermodul 54, das den Bremseinheiten 32 Anweisungen bereitstellt, und einem Lenksteuermodul 56, das dem Lenkaktor 40 des Fahrzeugs Lenkanweisungen bereitstellt, kommunizieren. Das CACC-Modul 50 kann Computeranweisungen zum derartigen Betreiben des Lenkaktors 40 beinhalten, dass er autonomes Folgen eines Führungsfahrzeugs und bei dahingehender Anleitung Folgen eines neu gewählten Führungsfahrzeugs ermöglicht. Das CACC-Modul 50 kann koordinierte Anweisungen für jedes der Module 52, 54 und 56 bestimmen.
Ein GPS-Modul 58 misst aktuelle Positionswerte unter Verwendung von Daten, die die aktuelle Position des Fahrzeugs 12 anzeigen. Derartige Daten werden dem GPS-Modul 58 durch einen GPS-Sensor unter den Sensoren 46 bereitgestellt. Das GPS-Modul 58 kann wiederum derartige aktuellen Positionswerte dem CACC-Modul 50 bereitstellen und kommunizieren. Das CACC-Modul 50 kann Anweisungen beinhalten, die es dem Modul 50 ermöglichen, einen vorhergesagten Weg des Fahrzeugs 12 zu berechnen.
Ein derartiger vorhergesagter Weg kann unter Verwendung von Koppelnavigation berechnet werden, die teilweise auf Daten von den Motorsensoren 30, Bremssensoren 34 und Lenksensoren 42 und den Anweisungen, die den Modulen 52, 54 und 56 durch das CACC-Modul 50 bereitgestellt werden, beruht. Derartige Vorhersagen können eine Position eines Fahrzeugs 12 um einen vorbestimmten Zeitraum vorwegnehmen, wobei ein beispielhafter Zeitraum 0,1 Sekunden beträgt. Zu Gleichungen für eine derartige Koppelnavigation können Gleichungen für den Weg des Fahrzeugs sowie Gleichungen für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gehören.
Beispielhafte Gleichungen für den Weg können für ein zweidimensionales kartesisches Koordinatensystem die nachstehende Form aufweisen: $x = a_{x} {(t - t_{0})}^{2} + b_{x} (t - t_{0}) + c_{x} und y = a_{y} {(t - t_{0})}^{2} + b_{y} (t - t_{0}) + c_{y}$
Die vorstehenden Werte sind folgendermaßen definiert:

x = Länge
y = Breite
a_x, b_x, c_x = durch ein CACC-Fahrzeug übertragene Parameter zur Definition seines Wegs
a_y, b_y, c_y = durch ein CACC-Fahrzeug übertragene Parameter zur Definition seines Wegs
t = Zeit
t₀ = Zeitpunkt der CACC-Übertragung

Angesichts der vorstehenden Gleichungen für den Weg können die Gleichungen für die Bahngeschwindigkeit durch Erstellen der ersten Ableitung der Gleichungen für den Weg bestimmt werden, woraus sich ẋ für die Bahngeschwindigkeit in x-Richtung und y für die Bahngeschwindigkeit in y-Richtung ergeben: $\dot{x} = 2 a_{x} (t - t_{0}) + b_{x} und \dot{y} = 2 a_{y} (t - t_{0}) + b_{y}$
Ein V2V-I2V-Modul 60 überträgt und empfängt durch eine Antenne unter den Sensoren 46 CACC-Daten. Zu derartigen übertragenen CACC-Daten kann der vorstehend erörterte vorhergesagte Weg des Fahrzeugs 12 gehören und zu empfangenen Daten kann ein vorhergesagter Weg eines anderen Fahrzeugs wie etwa des Fahrzeugs 12B gehören. Zu weiteren übertragenen und empfangenen Daten können Daten gehören, die ein durch das Fahrzeug 12 oder durch das Fahrzeug 12B oder durch die Knotenpunktsteuerung 16 erzeugtes virtuelles Fahrzeug oder Phantomfahrzeug definieren und erkennen.
Ein Phantomfahrzeug kann als Platzhalter für ein entsprechendes echtes Fahrzeug verwendet werden, d. h. ein Fahrzeug, das physisch in Hardware ausgeführt ist. Phantomfahrzeug bedeutet im hier verwendeten Sinne eine körperlose Darstellung eines Fahrzeugs, die durch andere autonome CACC-Fahrzeuge und interaktive Infrastrukturvorrichtungen wie etwa die Knotenpunktsteuerung 16 wahrgenommen oder erkannt wird. Obwohl sie Datenfiktionen sind, werden Phantomfahrzeuge durch andere Fahrzeuge wie echte Fahrzeuge behandelt, mit denen Zusammenstöße zu vermeiden sind. Die Phantomfahrzeuge können durch das entsprechende Fahrzeug in den Verkehr projiziert werden. Das Phantomfahrzeug kann alternativ durch die Knotenpunktsteuerung 16 oder durch ein anderes Fahrzeug projiziert werden. Derartige alternative Quellen von Phantomfahrzeugen werden durch die Verwendung von V2V- und V2I-Kommunikation ermöglicht. Anderen Fahrzeugen und der Steuerung 16 wird es somit ermöglicht, den Standort und das Fahrziel der benachbarten Fahrzeuge und benachbarten Phantomfahrzeuge zu kennen. Gemeinsame Entscheidungsregeln zur Aufreihung, die einzelnen Fahrzeugen und Kolonnen eine eingestufte Priorisierung zuordnet, ermöglichen ferner alternative Quellen von Phantomfahrzeugen. Eine beispielhafte Einstufung kann auf Effizienz oder auf Fairness oder einer kombinierten Berücksichtigung von sowohl Effizienz als auch Fairness beruhen. Die Entscheidungsregeln zur Aufreihung können als Reaktion auf derartige Berücksichtigungen einzelnen Fahrzeugen und Fahrzeugen innerhalb von Kolonnen konkrete Geschwindigkeiten und einzuhaltende Fahrzeugzwischenabstände zuordnen. Jedes Phantomfahrzeug wird weiterhin wie ein echtes Fahrzeug behandelt, auch durch das entsprechende echte Fahrzeug des Phantomfahrzeugs, bis durch die Anweisungen veranlasst wird, dass sich das echte Fahrzeug und das entsprechende Phantomfahrzeug vereinigen, d. h. miteinander verschmelzen.
Eine hochauflösende Karten- und Navigationsdatendatei 62 kann in den Speicher 24 eingeschlossen sein. Die Datei 62 kann Kartendaten an das CACC-Modul 50 kommunizieren, um zu ermöglichen, dass das CACC-Modul 50 angemessene Befehle oder Anweisungen zum Kommunizieren an die Module 52, 54 und 56 bestimmt. Das CACC-Modul 50 kann zudem künftige Standorte, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen des Fahrzeugs 12 teilweise auf Grundlage von Bremssignalen, Drehmomentbedarfssignalen und Lenksignalen vorwegnehmen. Derartige vorweggenommenen Standorte, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen können anderen Fahrzeugen und beliebigen interaktiven Infrastrukturvorrichtungen mitgeteilt werden, zu denen beispielsweise die Knotenpunktsteuerung 16 gehört.
Ein Kreisverkehrmodul 64 kann ein Protokoll für ein Fahrzeugverhalten in einem Kreisverkehr bereitstellen. Ein Beispiel für ein derartiges Protokoll kann ein Protokoll zur Fahrzeugbeabstandung in einem Kreisverkehr beinhalten. Das Modul 64 kann zudem von der Knotenpunktsteuerung 16 empfangene Anweisungen verarbeiten.
Bei Verkehrsstudien sind mehrere zentrale Variablen zur Verwendung bei der Maximierung einer Anzahl von Fahrzeugen, die durch einen Kreisverkehr fahren, festgestellt worden. Zu derartigen Variablen gehören ein kritischer Zwischenraum, eine Nachlaufzeit und ein Fahrzeugabstand. Der kritische Zwischenraum ist ein Abstand zwischen Fahrzeugen in den Kreisspuren eines Kreisverkehrs, der es wartenden, vorfahrtgewährenden Fahrzeugen ermöglicht, sicher in den Kreisverkehr einzufahren. Die Nachlaufzeit ist eine Zeitspanne, die ein vorfahrtgewährendes Fahrzeug warten muss, bis der kritische Zwischenraum für das vorfahrtgewährende Fahrzeug verfügbar ist. Der Fahrzeugabstand ist der Abstand oder Zwischenraum D zwischen einem ersten Fahrzeug und einem Fahrzeug vor dem ersten Fahrzeug. Derartige Variablen können durch das Modul 64 bei der Steuerung der Fahrzeugbeabstandung verwendet werden.
Die Verwendung eines Computers oder eines Netzwerks aus Computern, zu denen die Knotenpunktsteuerung 16 und die Fahrzeug-ECUs 20 gehören können. Die Steuerung 16 und die ECUs 20 empfangen Daten, die den Standort und die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs anzeigen. Die Verfügbarkeit derartiger Daten ermöglicht es der Steuerung 16 und den ECUs 20, den Standort der Fahrzeuge innerhalb eines Kreisverkehrs 98 in einem begrenzten Zeitfenster (wie vorstehend beschrieben) vorherzusagen. Die Steuerung 16 und die ECUs 20 können zudem das Lenken des CACC-Fahrzeugs und die Geschwindigkeit des CACC-Fahrzeugs steuern. Derartige Daten und Steuerung ermöglichen es, dass der kritische Zwischenraum, die Nachlaufzeit und der Fahrzeugabstand jeweils durch die Steuerung 16 und die Fahrzeug-ECUs 20 vorhergesagt und gesteuert und minimiert werden können. Derartige Minimierung ermöglicht es den Computern und dem Netzwerk aus Computern, zu veranlassen, dass die Fahrzeuge 12 reibungslos und effizient in den Kreisverkehr 98 einfahren und aus diesem ausfahren. Die Erzeugung von Phantomfahrzeugen durch einen oder mehrere der Computer, wobei eine derartige Erzeugung nachstehend ausführlicher beschrieben ist, kann zur Verbesserung einer derartigen Steuerung und Minimierung von Parametern verwendet werden. Das Kreisverkehrmodul 64 kann einen angemessenen Standort für ein durch die Computer erzeugtes Phantomfahrzeug bestimmen.
Ein Phantomfahrzeugmodul 66 innerhalb eines CACC-Fahrzeugs 12 kann das Phantomfahrzeug an einem vorbestimmten Standort relativ zu dem Fahrzeug 12 erzeugen. Alternativ kann das Phantomfahrzeug durch die Knotenpunktsteuerung 16 erzeugt werden. Das Phantomfahrzeug kann durch Senden von CACC-Nachrichten erzeugt werden, die die Wegparameter a_x, b_x, c_x, a_y, b_y, c_y beinhalten und die durch die anderen Fahrzeuge 12 und die Knotenpunktsteuerung 16 als Anzeigen eines Fahrzeugs angenommen werden. Sowohl die echten Fahrzeuge 12 als auch andere Phantomfahrzeuge behandeln die Phantomfahrzeuge wie echte Fahrzeuge, obwohl die Fahrzeuge auch dazu in der Lage sein können, echte Fahrzeuge und Phantomfahrzeuge voneinander zu unterscheiden. Durch die Verwendung von hochauflösenden Kartendaten ist es möglich, die Parameter zu berechnen, die das Phantomfahrzeug an dem vorbestimmten Standort auf der Straße platzieren. Das Phantomfahrzeugmodul 66 jedes Fahrzeugs 12 kann zudem sowohl Phantomfahrzeuge als auch echte Fahrzeuge verfolgen, darunter diejenigen in der Nähe eines zugehörigen Phantomfahrzeugs. Es können genauso vorhergesagte Wege für Phantomfahrzeuge erzeugt werden wie vorhergesagte Wege für echte Fahrzeuge 12 erzeugt werden.
Ein beispielhafter Standort eines Phantomfahrzeugs kann hinter einem Führungsfahrzeug sein. Ein alternativer beispielhafter Standort kann an einer Zielspurposition sein, die dazu ausgewählt ist, diese Position für die Verwendung durch das Fahrzeug 12 zu reservieren, indem ein Abstand zwischen den anderen Fahrzeugen in der angezielten Spur aufrechterhalten wird. Das Fahrzeug 12 kann später nach dem Verschmelzen den angezielten, durch das Phantomfahrzeug reservierten Platz einnehmen.
Die ECU 20 kann zur Kommunikation in einem Fahrzeugnetzwerk wie etwa einem Ethernet-Netzwerk oder dem CAN-Bus 26 oder dergleichen und/oder zur Verwendung von sonstigen drahtgebundenen oder drahtlosen Protokollen, z. B. Bluetooth®, Bluetooth® Low Energy oder WiFi, konfiguriert sein. Die ECU 20 kann zudem eine Verbindung zu einem On-Board-Diagnoseanschluss wie etwa einem OBD-II-Anschluss aufweisen. Über den CAN-Bus 26, OBD-II, Ethernet und/oder weitere drahtgebundene oder drahtlose Mechanismen kann die ECU 20 Nachrichten an verschiedene Vorrichtungen in einem Fahrzeug übertragen und/oder Nachrichten von den verschiedenen Vorrichtungen empfangen, z. B. Steuerungen, Aktoren, Sensoren, Schalter etc., die in dieser Schrift erörtert sind. Obwohl die ECU 20 in 1 und 2 zur Vereinfachung der Veranschaulichung als eine einzelne ECU gezeigt ist, versteht es sich, dass die ECU 20 tatsächlich eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, z. B. bekannte Fahrzeugkomponentensteuerungen und/oder Rechenvorrichtungen, die für die getrennten Bremseinheiten 32, den Lenkaktor 40 und den Motor 28 bestimmt sind, beinhalten könnte und verschiedene hier beschriebene Vorgänge durch diese ausgeführt werden könnten.
Die Knotenpunktsteuerung 16 kann zudem Situationsbewusstseinssensoren wie die Sensoren 46 des Fahrzeugs 12 beinhalten, die es der Steuerung 16 ermöglichen, sich Fahrzeugen in und nahe einem Kreisverkehr bewusst zu sein, dem die Steuerung 16 zugehörig ist. Wie in 6 veranschaulicht, kann sich die Steuerung 16 in einer Verkehrsinsel innerhalb einer Fahrbahn eines Kreisverkehrs befinden. Die Steuerung 16 kann zudem eine Kombination aus Sensoren und Software beinhalten, die dazu ausgelegt ist, Nicht-CACC-Fahrzeuge aufzuspüren. Konkreter kann die Steuerung 16 dazu in der Lage sein, einen Standort jedes Nicht-CACC-Fahrzeugs in und nahe dem der Steuerung 16 zugehörigen Kreisverkehr zu bestimmen. Die Steuerung 16 kann ferner dazu in der Lage sein, eine Länge jedes derartigen Nicht-CACC-Fahrzeugs zu bestimmen und die Spur festzustellen, die durch jedes derartige Nicht-CACC-Fahrzeug eingenommen wird. Die Steuerung 16 kann mit CACC-Fahrzeugen kommunizieren, wobei die CACC-Fahrzeuge jeweils Fähigkeiten zur V2I-Kommunikation aufweisen. Die Fähigkeiten zur V2I-Kommunikation können durch Verwendung von Funksignalen mit geringer Leistung ermöglicht werden, die eine begrenzte Reichweite aufweisen. Ein beispielhaftes Kommunikationssystem für die Steuerung 16 kann ein System zur dedizierten Nahbereichskommunikation (dedicated short range communication - „DSRC“) sein. Die Steuerung 16 überwacht bei aktivem Einsatz Fahrzeuge und Fahrzeugbeabstandung in dem Kreisverkehr und in Abzweigungen, die in den Kreisverkehr münden. Die Steuerung 16 leitet oder veranlasst eine Bewegung und Synchronisierung oder Koordination der Fahrzeuge in dem Kreisverkehr. Eine Möglichkeit zur Leitung von Bewegung der Fahrzeuge in dem Kreisverkehr erfolgt durch die Verwendung von Phantomfahrzeugen. Die Fahrzeuge 12 und 12B sind dazu ausgestattet, sowohl Hardware-Fahrzeuge wie etwa die Fahrzeuge 12 und 12B als auch durch die Steuerung 16 und/oder andere Fahrzeuge erzeugte Phantomfahrzeuge zu erkennen und zu verfolgen.
VERARBEITUNG
4A zeigt eine beispielhafte zweispurige Zufahrtsstraße 68 in eine Richtung, die Teil einer Abzweigung eines Kreisverkehrs ist oder alternativ in eine derartige Abzweigung übergeht. Die Straße 68 weist eine linke Anfahrspur 70 und eine rechte Anfahrspur 72 auf, oder der Kürze halber Spur 70 und Spur 72. Eine erste Kolonne der Fahrzeuge 12 und 12A fährt in der Spur 70 in einer Richtung eines Fahrtrichtungspfeils 74 auf den Kreisverkehr zu. Die Fahrzeuge 12 können mit dem Abstand D zueinander beabstandet sein. Eine zweite Kolonne der Fahrzeuge 12 und 12B fährt in der Spur 72 in der Richtung des Pfeils 74 auf den Kreisverkehr zu. Die Fahrzeuge 12A und 12B sind in ihren jeweiligen Spuren seitlich aneinander ausgerichtet. Das Fahrzeug 12A nimmt teilweise auf Grundlage seines endgültigen Fahrziels einen Abbiegevorgang nach rechts auf eine nächste Abzweigung des Kreisverkehrs vorweg. Das Fahrzeug 12A wird dementsprechend dazu angeleitet, das Fahrzeug 12A vor dem Erreichen des Kreisverkehrs oder mindestens vor dem Erreichen der Kreisspuren des Kreisverkehrs in die rechte Spur 72 zu bewegen. Ein Signalpfeil 76 symbolisiert diese Anleitung zum Spurwechsel. Das Fahrzeug 12B befindet sich jedoch im Weg des Fahrzeugs 12A und blockiert die Einfahrt des Fahrzeugs 12A in die Spur 72.
4B veranschaulicht eine Erzeugung oder Projektion eines Phantomfahrzeugs 12AP zwischen dem Fahrzeug 12B und dem folgenden Fahrzeug 12. Das Phantomfahrzeug 12AP kann, wie vorstehend beschrieben, entweder durch das Fahrzeug 12A oder durch die Knotenpunktsteuerung 16 erzeugt oder projiziert werden. Wenn das Fahrzeug 12AP durch die Knotenpunktsteuerung 16 erzeugt wird, kann die Knotenpunktsteuerung 16 dem Fahrzeug 12B über V2I-Kommunikation Signale bereitstellen, die das Einfügen des Phantomfahrzeugs 12AP anfordern.
Die Knotenpunktsteuerung 16 kann zudem den CACC-Fahrzeugen nahe einem Nicht-CACC-Fahrzeug Signale bereitstellen, wobei die Signale einen längeren Abstand oder Zwischenraum D zwischen den CACC-Fahrzeugen anfordert, um einen Spurwechsel durch das Nicht-CACC-Fahrzeug zu erleichtern. Alternativ können die CACC-Fahrzeuge nahe dem Nicht-CACC-Fahrzeug das Nicht-CACC-Fahrzeug verfolgen und für das Nicht-CACC-Fahrzeug ein Phantomfahrzeug bereitstellen, um eine Öffnung zwischen anderen CACC-Fahrzeugen zu erzeugen, um es dem Nicht-CACC-Fahrzeug zu ermöglichen, in die Spur einzufahren. Zum Beispiel kann ein CACC-Fahrzeug ein Nicht-CACC-Fahrzeug auf Grundlage von Daten von den Situationsbewusstseinssensoren 46 des Fahrzeugs aufspüren. Alternativ kann ein Nicht-CACC-Fahrzeug durch Sensoren der Knotenpunktsteuerung 16 aufgespürt werden. Eine Bestätigung eines aufgespürten Fahrzeugs als Nicht-CACC-Fahrzeug kann dadurch bereitgestellt werden, dass sowohl die Knotenpunktsteuerung 16 als auch die CACC-Fahrzeuge 12 nicht dazu in der Lage sind, entweder durch V2I- oder V2V-Kommunikationskanäle eine Verbindung mit dem erfassten Fahrzeug aufzubauen. Nach dem Aufspüren eines Nicht-CACC-Fahrzeugs können CACC-Fahrzeuge in der Nähe das Nicht-CACC-Fahrzeug auf Anzeichen für einen beabsichtigen Spurwechsel hin überwachen, wie etwa ein Aktivieren von Fahrtrichtungsanzeigern durch das Nicht-CACC-Fahrzeug. Die CACC-Fahrzeuge können als Reaktion auf das Aufspüren einer derartigen Absicht wie vorstehend beschrieben einen breiteren Zwischenraum D erzeugen oder ein Phantomfahrzeug einfügen.
4C veranschaulicht, wie die Kolonne in der rechten Spur 72 auf die gleiche Art und Weise Platz für das Phantomfahrzeug 12AP macht, als ob das Phantomfahrzeug 12AP ein echtes Fahrzeug 12 wäre, das durch Hardware ausgeführt ist. Die Fahrzeuge 12 hinter 12B verlangsamen sich relativ zu Fahrzeug 12B, um den Zwischenraum dazwischen zu vergrößern. 4C veranschaulicht zudem, wie sich die Kolonne in der linken Spur 70 verschiebt, um das Fahrzeug 12A an dem Fahrzeug 12AP auszurichten. Das Fahrzeug 12A und die Fahrzeuge 12 hinter 12A verlangsamen sich relativ zu den Fahrzeugen 12 vor dem Fahrzeug 12A. Diese vorübergehende Verlangsamung ermöglicht es dem Fahrzeug 12A, sich an dem Fahrzeug 12AP auszurichten.
4D veranschaulicht das Fahrzeug 12A in der Spur 72, nachdem es mit dem Phantomfahrzeug 12AP verschmolzen ist. Das Phantomfahrzeug 12AP ist deaktiviert oder abgeschaltet worden, sobald das Fahrzeug 12A seine Position in der Spur 72 übernommen hat. Ein Zwischenraum verbleibt zwischen den Fahrzeugen 12 in der Spur 70, wo das Fahrzeug 12A zuvor positioniert war. Ein Führungsfahrzeug 12 in der Spur 70 ist neben einem zweiten Fahrzeug 12 in der Spur 72 veranschaulicht, wobei sich die Fahrzeuge vor dem Zwischenraum verlangsamt haben, um den durch die vorstehend beschriebene Verlangsamung des Fahrzeugs 12A in der Spur 70 zurückgelassenen Zwischenraum zu schließen. Alternativ könnte sich die gesamte Kolonne in der Spur 70 während der in 4C veranschaulichten Stufe verlangsamt haben
4E veranschaulicht, wie sich die Fahrzeuge 12 in der Spur 70 wieder zu einer einzelnen kontinuierlichen Kolonne vereint haben, indem der durch das Fahrzeug 12A zurückgelassene Zwischenraum getilgt wurde. In dem veranschaulichten Beispiel wurden die Fahrzeuge 12 hinter der durch das Fahrzeug 12A zurückgelassenen Lücke auf innerhalb der gewünschten Beabstandung zu den Fahrzeugen 12 vor der Lücke gebracht. Alternativ hätten die Führungsfahrzeuge in jeder Spur 70, 72 wie in 4C nebeneinander bleiben können, und die nachfolgenden Fahrzeuge 12 in der Spur 70 hätten einen zwei Fahrzeuge großen Zwischenraum schließen können, der durch die Abfahrt des Fahrzeugs 12A zurückgelassen wurde, solange das Schließen des Zwischenraums keine Vorschriften wie etwa eine Vorschrift zur Geschwindigkeitsbegrenzung verletzen würde.
5 veranschaulicht einen Vorgang 78 zum Anfahrspurwechsel, der in den ECUs 20 jedes der Fahrzeuge 12, 12A, 12B gespeichert ist und der die Regelung eines Spurwechsels in Übereinstimmung mit dem beispielhaft in 4A-4E geschilderten Vorgang 78 zum Spurwechsel ermöglicht. Die ECU 20 führt die in 5 veranschaulichten und in 4A-4E gezeigten Schritte wie nachstehend beschrieben aus. Ein Computerprogramm zum Ausführen des Vorgangs 78 wird in Startblock 80 instanziiert, z. B. wenn beliebige der Fahrzeuge 12, 12A, 12B auf einer Fahrbahn zu fahren beginnen.
Als Nächstes erreicht der Vorgangsblock 82 einen vorbestimmten Zwischenraum D zwischen den Fahrzeugen 12, 12A, 12B und hält diesen aufrecht. Die Fahrzeuge 12, 12A, 12B stützen sich auf ihre jeweiligen Sensoren 46, die in dieser Schrift beschriebenen verfügbaren Daten und V2I- und V2V-Kommunikation, um bei Betätigung des Antriebsmotors 28 und der Bremseinheiten 32 den Abstand des Zwischenraums D auszuwählen, zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Idealerweise werden die Fahrzeuge 12, 12A und 12B so nah beieinander platziert wie möglich. Zu Vorteilen in Zusammenhang mit einem geringen Wert für den Zwischenraum D, wie etwa einem Meter, gehören eine Reduktion des aerodynamischen Widerstands und eine zugehörige Verbesserung der Kraftstoffeffizienz für nachfolgende Fahrzeuge. Ein weiterer Vorteil ist die erhöhte Fahrzeugdichte, die eine effizientere Nutzung von Fahrbahnen einschließlich Kreisverkehren 98 ermöglicht. Die Betriebsbedingungen können einen derart geringen Zwischenraum unter einigen Betriebsbedingungen unpraktisch machen. Eine beispielhafte optimale Größe für den Zwischenraum D zwischen Fahrzeugen, die eine Kolonne bilden, ist eine Zwischenraumgröße, die zwischen den Fahrzeugen der Kolonne im Wesentlichen gleich oder stabil bleibt, auch wenn die Kolonne beschleunigt und sich verlangsamt. Die Fähigkeit zum Aufrechterhalten eines stabilen Zwischenraums kann durch eine Länge der Kolonne eingeschränkt sein. Wenn die Kolonne länger wird, kann die Stabilität der Kolonne abnehmen. Die Größe oder der Wert des Zwischenraums D kann sich unter bestimmten Umständen ändern. Der Zwischenraum D kann groß sein, zum Beispiel eine oder mehr Fahrzeuglängen, wenn das Fahrzeug 12, 12A, 12B auf einer offenen Straße betrieben wird, und kann auf Schnellstraßen und in gesteuerten Kreisverkehren so gering wie ein Meter sein. Der Zwischenraum D kann für ein Fahrzeug mit der Länge eines derartigen Fahrzeugs variieren. Der Zwischenraum D kann ferner mit einer Länge eines nachfolgenden Fahrzeugs und mit einer Verkehrsdichte, wobei Dichte als die Anzahl von Fahrzeugen pro Abstandseinheit definiert ist, auf der offenen Straße und in gesteuerten Kreisverkehren variieren. Der Zwischenraum D kann ferner mit Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugbeschleunigung, Straßenbelagsbedingungen, besonderen Straßenbedingungen (z. B. Polizeikontrollen, Gegenwart von Bauarbeitern, angehaltene Schulbusse mit aktivierten Signalen und Trauerzüge) und besonderen Fahrzeugbedingungen (z. B. Noteinsatzfahrzeuge, die verbesserte Vorfahrtsprivilegien aufweisen, wie etwa Krankenwagen, Polizeifahrzeuge und Löschfahrzeuge) variiert werden. Der Zwischenraum D kann zudem vergrößert werden, um die Einfügung eines Phantomfahrzeugs zu ermöglichen. Alternativ kann eine Unfähigkeit zum stabilen Aufrechterhalten einer gewünschten Zwischenraumgröße dazu führen, dass eine Kolonnenlänge begrenzt ist.
Der Vorgangsblock 84 versetzt die Fahrzeuge 12, 12A und 12B in einen Spurwechselmodus, wenn die Fahrzeuge 12, 12A, 12B einen Geofence überqueren, der in der Karten- und Navigationsdatendatei 62 festgelegt ist oder den Fahrzeugen 12, 12A, 12B alternativ durch ein Signal von der Steuerung 16 angezeigt wird. Ein Geofence ist eine virtuelle geographische Schwelle, die unter Verwendung von GPS oder Funkerkennung (radio frequency identification - „RFID“) festgelegt wird.
Bei einem beispielhaften Spurwechselmodus bestimmt die ECU 20, welche der verfügbaren Spuren 70, 72 am besten für das betreffende Fahrzeug geeignet ist. Einige Straßen können mehr als zwei verfügbare Spuren bereitstellen. Falls nur eine Spur verfügbar ist, kann der Vorgang 78 umgangen werden. In Vorgang 78 bestimmt der Vorgangsblock 86 die angemessene Spur für die Fahrzeuge 12, 12A, 12B. Beispielhafte Spurpräferenzen unter den zwei verfügbaren Spuren 70, 72 sind linke Spur 70 für Linksabbiegevorgänge, rechte Spur 72 für Rechtsabbiegevorgänge und eine beliebige der Spuren 70 oder 72, wenn geradeaus gefahren wird. Der Vorgang 78 geht dann zu Entscheidungsblock 88 über. Die Fahrzeuge 12 und die Steuerung 16 können beim Zufahren auf einen Kreisverkehr 98, 150 eine Vielzahl von Faktoren berücksichtigen, um zwischen den Spuren 70 und 72 zu wählen. Zu derartigen Faktoren können ein Ort von Spuren auf der Fahrbahn 68 relativ zu einer Ausfahrtsabzweigung des Kreisverkehrs und eine Anzahl der Kreisspuren in dem Kreisverkehr gehören. Wenn die beabsichtigte Ausfahrtsabzweigung eines Fahrzeugs zum Beispiel eine erste Abzweigung nach dem Münden der Fahrbahn 68 in den Kreisverkehr 98 ist, dann kann die Spur 72 relativ zu der Spur 70 bevorzugt sein, um die Ausfahrt zu erleichtern. Wenn die erste Ausfahrtsabzweigung zwei Spuren aufweist (z. B. Abzweigungen 162, 164), kann jede der Spuren 70 und 72 annehmbar sein. Wenn als weiteres Beispiel die beabsichtigte Ausfahrtsabzweigung eines Fahrzeugs das Verbleiben in dem Kreisverkehr 98 zur späteren Ausfahrt erfordert, dann kann die Spur 70 relativ zu der Spur 72 bevorzugt sein. Die Auswahl der Spur 70 ermöglicht das Fahren zu einer Ziel-Ausfahrtsabzweigung ohne Behindern oder unnötiges Verlangsamen von Fahrzeugen, die an früheren Ausfahrtsabzweigungen ausfahren. Die Lenksensoren 42 können Daten bereitstellen, die eine beabsichtigte Richtung oder einen beabsichtigten Winkel des Fahrzeugs anzeigen. Die Daten von den Sensoren 42 können zum Vorhersagen des künftigen Standorts des Fahrzeugs 12 und zur Hilfestellung bei der Wahl zwischen den Spuren 70 und 72 verwendet werden.
Für das in 4A veranschaulichte Beispiel bestimmt die ECU 20 des Fahrzeugs 12A, dass sich das Fahrzeug 12A in der rechten Spur 72 befinden sollte. Da sich das Fahrzeug 12A in der linken Spur 70 befindet, ist ein Spurwechsel erforderlich, wie durch den Pfeil 76 angezeigt ist. Dies führt dazu, dass der Entscheidungsblock 88 bestimmt, dass die aktuelle Spur 70 nicht die Zielspur 72 ist. Der Entscheidungsblock 88 geht mit einer Nein-Entscheidung zu Vorgangsblock 90 über.
Der Vorgangsblock 90 erzeugt das Phantomfahrzeug 12AP, wie in 4B veranschaulicht. Das Phantomfahrzeug kann durch das Fahrzeug 12A erzeugt werden. Alternativ kann das Fahrzeug 12AP als Reaktion aus eine Anforderung von dem Fahrzeug 12A zum Erzeugen eines derartigen Phantomfahrzeugs durch das Fahrzeug 12B erzeugt werden. Als noch eine Alternative kann das Fahrzeug 12AP durch die Steuerung 16 erzeugt werden, wenn das Fahrzeug 12A seine beabsichtigte Route an die Steuerung 16 kommuniziert. Der Vorgang 78 geht zu Vorgangsblock 92 über.
Der Vorgangsblock 92 führt den Spurwechsel von der Spur 70 zu der Spur 72 aus. Ein beispielhafter Vorgang zum Ausführen des Spurwechsels ist in den 4C bis 4E veranschaulicht, die vorstehend beschrieben sind. Nach dem Abschluss des Spurwechsels geht der Vorgang 78 zu Vorgangsblock 94 über.
Der Vorgangsblock 94 übergibt die Steuerung an eine Kreisverkehrlogik zur Steuerung des Fahrzeugs 12A in dem Kreisverkehr. Der Vorgang 78 geht dann zu Endblock 96 über und endet. Die Kreisverkehrlogik kann in dem Kreisverkehrmodul 64 angeordnet sein.
Die Kreisverkehrlogik regelt eine Vielzahl von Entscheidungen zur Fahrzeugplatzierung in dem Kreisverkehr. Zum Beispiel kann die Kreisverkehrlogik Folgendes ausführen: Leiten von Fahrzeugen zum Beispiel zu einer von einer inneren Kreisspur des Kreisverkehrs und einer äußeren Kreisspur des Kreisverkehrs; Festlegen der Beabstandung D zwischen den Fahrzeugen in dem Kreisverkehr, Festlegen der Anzahl von Fahrzeugen, die aus den Abzweigungsspuren in die Kreisspuren gelassen werden, und Anleiten eines Fahrzeugs zum Spurwechsel innerhalb des Kreisverkehrs. Derartige Bestimmungen können auf Faktoren beruhen, zu denen zum Beispiel eine Anzahl der Kreisspuren in dem Kreisverkehr, ein Durchmesser des Kreisverkehrs, eine Anzahl der Abzweigungen, die die Kreisspuren verbinden, die Anzahl der Spuren in den Abzweigungen, die Längen der Fahrzeugreihen in den Abzweigungen und die Gegenwart und der Standort etwaiger Nicht-CACC-Fahrzeugen gehören. Die Entscheidungen der Kreisverkehrlogik können von Daten abhängen, die durch die anderen Fahrzeuge 12 und die Steuerung 16 kommuniziert und von diesen empfangen werden. Die Entscheidungen der Kreisverkehrlogik können zudem von einem erwarteten Verhalten von Nicht-CACC-Fahrzeugen abhängen. Derartige Spurwechsel von Fahrzeugen können durch die Erzeugung von Phantomfahrzeugen in den Kreisspuren erleichtert werden. Ein Beispiel ist nachstehend im Kontext von 9 bereitgestellt.
Wenn der Entscheidungsblock 88 bestimmt, dass die aktuelle Spur die Zielspur ist, geht der Vorgang 78 zu Vorgangsblock 94 über. Wie vorstehend beschrieben, übergibt der Vorgangsblock die Steuerung an eine Kreisverkehrlogik. Der Vorgang 78 geht zum Endblock über und endet.
Nach diesem Übergang von der Spur 70 zu der Spur 72 sind das Fahrzeug 12A und die Kolonnen jeder Spur 70, 72 nun bereit zum Einfahren in den Kreisverkehr.
6 zeugt eine beispielhafte einfache Form des Kreisverkehrs 98, der eine einzelne Kreisspur 100 aufweist, die eine Verkehrsinsel 102 umgibt. Bei den beispielhaften veranschaulichten Spuren befindet sich der nach vorne fließende Verkehr auf der rechten Seite, wie es in Nordamerika üblich ist, doch das gleiche Konzept kann bei nach vorne fließendem Verkehr auf der linken Seite verwendet werden, wie es im Vereinigten Königreich und Japan üblich ist. Nur eine erste Abzweigung 104 ist in ihrer Gesamtheit gezeigt. Eine zweite Abzweigung 106 ist als Zweite gegen den Uhrzeigersinn von der ersten Abzweigung 104 teilweise gezeigt. Eine Ansammlung von sieben Fahrzeugen 12A bis 12G ist in der ersten Abzweigung 104 aufgereiht. Eine zweite Ansammlung oder eine Kolonne von vier Fahrzeugen 12H bis 12K, die durch eine erste Klammer 108 hervorgehoben ist, fährt bereits in der Spur 100 in Richtung eines Pfeils 110.
6 zeigt zudem ein in die Spur 100 projiziertes Phantomfahrzeug für jedes der Fahrzeuge 12A bis 12G. Die ersten sechs Phantomfahrzeuge 12AP, 12BP, 12CP, 12DP, 12EP, 12FP, die durch eine Klammer 112 hervorgehoben sind, sind vor die Kolonne der Fahrzeuge 12H, 121, 12J, 12K, die durch die Klammer 108 hervorgehoben ist, projiziert. Das siebte Fahrzeug 12G in der Abzweigung 104 projiziert ihr Phantomfahrzeug 12GP hinter das letzte Fahrzeug 12K der Kolonne der Klammer 108.
Wie vorstehend erörtert, ist zwar beschrieben, dass die Phantomfahrzeuge 12AP bis 12GP durch die jeweils entsprechenden echten oder Hardware-Fahrzeuge 12A bis 12G projiziert werden, doch die Phantomfahrzeuge könnten alternativ durch eine Knotenpunktsteuerung (in 6 nicht gezeigt) oder durch eines der anderen Fahrzeuge projiziert werden.
7 veranschaulicht ein Verschmelzen von echten Fahrzeugen mit ihren entsprechenden Phantomfahrzeugen. Die Fahrzeuge 12A bis 12D sind mit ihren jeweiligen Phantomen 12AP bis 12EP verschmolzen. Das Fahrzeug 12E ist gerade dabei, mit seinem Phantom 12EP zu verschmelzen. Das Fahrzeug 12F befindet sich kurz davor, mit dem Phantomfahrzeug 12FP zu verschmelzen. Das Fahrzeug 12J fährt aus dem Kreisverkehr 98 aus. Das Phantomfahrzeug 12GP verbleibt in der Spur 100 hinter dem Fahrzeug 12K. Das Fahrzeug 12K hat den Zwischenraum geschlossen, der durch die Abfahrt des Fahrzeugs 12J zurückgelassen wurde. Das Fahrzeug 12G kann das Phantomfahrzeug 12GP weiterhin verfolgen. Sobald sie sich in der Spur 100 befinden, können die Fahrzeuge den Zwischenraum D auf nur einen Meter schließen. Das Fahrzeug 12G hält an einer Haltelinie in der Abzweigung 104, bis die Fahrzeuge 12H, 121 und 12K vorbeigefahren sind. Zu diesem Zeitpunkt fährt das Fahrzeug 12G über die Linie 114 hinaus weiter in die Spur 100 und verschmilzt mit dem Phantomfahrzeug 12GP.
8 stellt eine beispielhafte Veranschaulichung eines Kreisverkehrvorgangs 116 bereit, der in den ECUs 20 von jedem der Fahrzeuge 12A bis 12K aus den 6 und 7 gespeichert ist. Die ECU 20 führt die in 8 veranschaulichten und in 6 und 7 gezeigten Schritte wie nachstehend beschrieben aus. Ein Computerprogramm zum Ausführen des Vorgangs 116 wird in Startblock 118 instanziiert, z. B. wenn beliebige der Fahrzeuge 12A bis 12K auf einer Fahrbahn zu fahren beginnen oder wenn beliebige der Fahrzeuge 12A bis 12K erfassen, dass sie auf einen Kreisverkehr zufahren. Zum Zwecke der Kürze in der Beschreibung des Vorgangs 116 können die Fahrzeuge 12A bis 12K generisch als das Fahrzeug 12 bezeichnet werden.
Der Vorgang 116 geht zu Entscheidungsblock 120 über. Der Entscheidungsblock 120 bestimmt, ob das Fahrzeug 12 ein Führungsfahrzeug oder ein erstes einer Vielzahl von Fahrzeugen, wie etwa einer Fahrzeugkolonne, an einer oder in Anfahrt auf eine Einfahrt zu einer Kreisspur 100 ist. Die Einfahrt zu der Kreisspur 100 kann durch die Haltelinie 114 festgelegt sein. Zum Beispiel ist das Fahrzeug 12A ein Führungsfahrzeug und das Fahrzeug 12B kein Führungsfahrzeug, auch nachdem das Fahrzeug 12A in die Kreisspur 100 eingefahren ist.
Wenn das Fahrzeug 12 kein Führungsfahrzeug ist, geht der Vorgang 116 von Entscheidungsblock 120 zu Vorgangsblock 122 über. Der Vorgangsblock 122 leitet das Fahrzeug 12 dazu an, in der Abzweigung 104 zu warten, bis ein Fahrzeug direkt davor (das „Nächste Fahrzeug“) ein Phantom für sich selbst (das „Nächste Phantom“) in der Kreisspur 100 erzeugt. Zum Beispiel erkennt das Fahrzeug 12B das Fahrzeug 12A als das Nächste Fahrzeug. Der Vorgang 116 geht zu Vorgangsblock 124 über.
Der Vorgangsblock 124 speichert das Nächste Phantom. Das Fahrzeug 12 kann Erkennungsmerkmale oder -eigenschaften des Nächsten Phantoms in der ECU 20 speichern, um das Verfolgen des Nächsten Phantoms zu erleichtern. Der Vorgang 116 geht zu Vorgangsblock 126 über. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 12B das Phantomfahrzeug 12AP oder Erkennungsmerkmale oder -eigenschaften des Phantomfahrzeugs 12AP speichern.
Der Vorgangsblock 126 fordert von dem Nächsten Fahrzeug die Erlaubnis an, ein neues Phantomfahrzeug („Neues Phantom“) zu erzeugen, das dem Fahrzeug 12 entspricht. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 12B von dem Fahrzeug 12A die Erlaubnis anfordern, das Phantomfahrzeug 12BP zu erzeugen, und es hinter einem der Fahrzeuge 12A und 12AP platzieren.
Der Entscheidungsblock 128 folgt auf den Vorgangsblock 126. Der Entscheidungsblock 126 bestimmt, ob eine Anforderung zum Erzeugen eines Neuen Phantoms durch das Nächste Phantom gewährt worden ist. Wenn die Anforderung nicht gewährt worden ist, wird angenommen, dass sich hinter dem Nächsten Phantomfahrzeug bereits ein blockierendes Fahrzeug oder Phantomfahrzeug oder ein Nächstes Fahrzeug, falls Verschmelzen erfolgt ist, befindet. Der Vorgang 116 geht zu Vorgangsblock 130 über, bei dem das blockierende echte Fahrzeug oder Phantomfahrzeug erkannt wird. Der Vorgang 116 kehrt dann zu Vorgangsblock 126 zurück, um von dem neuen „Nächsten Fahrzeug“ die Erlaubnis zum Erzeugen eines nachfolgenden Neuen Phantoms anzufordern. Falls die Anforderung erneut nicht gewährt wird, geht der Vorgang 116 zu dem nächsten Fahrzeug in der Schlange über, bis die Anforderung gewährt wird.
Zum Beispiel kann dem Fahrzeug 12G seine Anforderung zum Erzeugen eines Phantoms nicht durch 12F gewährt werden, da das Fahrzeug 12H dicht auf das Fahrzeug 12FP folgt. Ebenso gewährt das Fahrzeug 12H die Anforderung nicht, da ihm bereits ein Fahrzeug folgt. Letztlich gewährt 12K die Anforderung des Fahrzeugs 12F.
Wenn der Entscheidungsblock 128 bestimmt, dass die Anforderung zum Erzeugen eines Phantoms gewährt worden ist, geht der Vorgang 116 zu Vorgangsblock 132 über. Der Vorgangsblock 132 veranlasst, dass das Neue Phantom erzeugt und an der genehmigten Stelle platziert wird. Zum Beispiel wird im Fall des Fahrzeugs 12B das Phantomfahrzeug 12BP erzeugt und hinter dem Phantomfahrzeug 12AP in der Kreisspur 100 platziert. Im Fall des Fahrzeugs 12G wird das Phantomfahrzeug 12GP erzeugt und hinter dem Fahrzeug 12K platziert. Der Vorgang 116 geht dann zu Vorgangsblock 134 über.
Der Vorgangsblock 134 leitet das Neue Phantom dazu an, Nachfolgeanforderungen in dem Kreisverkehr stattzugeben. Da die Erlaubnis, dem Nächsten Fahrzeug oder seinem Phantom zu folgen, von dem Nächsten Fahrzeug empfangen werden muss, ist sich das Nächste Fahrzeug über etwaige derartige nachfolgende echte Fahrzeuge sowie Phantomfahrzeuge bewusst. Zum Beispiel gibt 12GP Nachfolgeanforderungen statt, die es dazu anleiten, dem Fahrzeug 12K zu folgen. Derartige Anforderungen können von dem Fahrzeug 12K stammen oder alternativ von der Knotenpunktsteuerung 16 stammen, wenn die Steuerung 16 Teil des Kreisverkehrknotenpunkts ist.
Der Vorgangsblock 136 folgt auf den Vorgangsblock 134. Bei Vorgangsblock 136 fährt das Fahrzeug 12 in die Kreisspur 100 ein, wenn das Fahrzeug 12 an dem Neuen Phantom ausgerichtet ist. Das Fahrzeug 12 verschmilzt mit seinem Phantom, dem Neuen Phantom. Zum Beispiel ist in 7 gezeigt, wie das Fahrzeug 12F mit seinem Phantomfahrzeug 12FP verschmilzt. Der Vorgang 116 geht dann zu Endblock 138 über und endet.
Wenn das Fahrzeug 12 ein Führungsfahrzeug ist, geht der Vorgang 116 bei Block 120 zu Vorgangsblock 140 über. Der Vorgangsblock 140 erzeugt ein Führungsphantomfahrzeug an einer verfügbaren Stelle in der Kreisspur 100. Eine verfügbare Stelle ist eine, an der keine Überlappung des Phantomfahrzeugs mit einem echten Fahrzeug 12 oder einem anderen Phantomfahrzeug besteht. Die Vermeidung einer derartigen Überlappung stellt sicher, dass es zu keinem Zusammenstoß zwischen einem in die Kreisspur 100 einfahrenden und mit dem Phantom verschmelzenden Fahrzeug kommt. Der Vorgang 116 geht dann zu Vorgangsblock 134 über und geht wie vorstehend angegeben vor. Wenn sich das Fahrzeug 12A zum Beispiel an der Haltelinie 114 befindet, kann es sein Phantomfahrzeug 12AP an einen beliebigen Punkt in der Spur 100 projizieren, an dem kein Fahrzeug 12, sei es ein echtes Fahrzeug oder Phantomfahrzeug, in der Spur 100 behindert wird. Eine bevorzugte Stelle für ein Phantomfahrzeug befindet sich nahe der Haltelinie 114, um es einem Fahrzeug 12A zu ermöglichen, knapp hinter der Linie 114 mit einem Phantomfahrzeug 12AP zu verschmelzen, ohne das Fahrzeug 12A zum vollständigen Anhalten zu zwingen.
9 veranschaulicht einen beispielhaften mehrspurigen Kreisverkehrknotenpunkt, oder kürzer den Kreisverkehr 150. Der veranschaulichte Kreisverkehr 150 ist ein beispielhafter von einer Steuerung geregelter Knotenpunkt. Der Kreisverkehr 150 beinhaltet eine Verkehrsinsel 152 in seiner Mitte, wobei eine beispielhafte Vielzahl von zwei Kreisspuren die Insel 152 umschließt, wobei eine der Spuren eine innere Spur 154 ist und eine zweite der Spuren eine äußere Spur 156 ist. Eine Vielzahl von Abzweigungen erstreckt sich von den Spuren 154 und 156, wobei vier eine beispielhafte Anzahl von Abzweigungen ist. Links unten in 9 beginnen weist der Kreisverkehr 150 im Uhrzeigersinn vier Abzweigungen auf: die erste Abzweigung 158, die zweite Abzweigung 160, die dritte Abzweigung 162 und die vierte Abzweigung 164. Die erste und dritte Abzweigung 158, 162 sind als gegenüberliegende Abschnitte einer zweispurigen Straße veranschaulicht, wobei eine Spur in jede Richtung führt. Die zweite und vierte Abzweigung 160, 164 sind als gegenüberliegende Abschnitte einer mehrspurigen Autobahn veranschaulicht, wobei die Abzweigung 164 eine getrennte Autobahn ist. Die Kreisspur 156 verschmilzt als zusätzliche Komplikation zwischen den Abzweigungen 162 und 160 mit der Kreisspur 154.
Die Zufahrt der Fahrzeuge in den Abzweigungen 158-164 auf die innere Spur 154 und äußere Spur 156 kann durch die Knotenpunktsteuerung 16, die einen zentralisierten Steueralgorithmus beinhaltet und die über ein DSRC-System oder anderes V2I-Verfahren mit den Fahrzeugen 12 kommuniziert, oder durch einen verteilten Steueralgorithmus, der in das Kreisverkehrmodul 64 der Fahrzeuge 12 integriert ist, gesteuert werden. Der Steueralgorithmus in einer beliebigen der Formen bestimmt, welche Fahrzeuge aus welchen Abzweigungen in welche Spuren einfahren und wann.
Die Steueralgorithmen von entweder der Knotenpunktsteuerung 16 oder den Fahrzeugen 12 kann dazu konfiguriert sein, einer wahrgenommenen Fairness des Systems dahingehend Priorität zu geben, dass sie die Wartezeiten für jedes Fahrzeug in den Reihen, die in den Kreisverkehr 150 einfahren, im Wesentlichen gleich lang gestalten. Alternativ können die Steueralgorithmen Effizienz zum Maximieren eines Fahrzeugflusses durch den Kreisverkehr 150 betonen und eine Verkehrsdichte in der Kreisspur 154 und 156 maximieren, obwohl derartige Effizienzen einige Fahrzeuge, zum Beispiel Fahrzeuge in einer wenig frequentierten Abzweigung, dazu zwingen können, für einen viel längeren Zeitraum zu warten als Fahrzeuge aus einer stark frequentierten Abzweigung. Zum Erreichen höherer Durchsatzeffizienzen können die Fahrzeuge in Kolonnen organisiert werden, wobei die Kolonnenlänge und der Zwischenraum zwischen den Fahrzeugen innerhalb der Kolonne dazu ausgewählt werden, den Verkehrsfluss durch den Kreisverkehr zu regeln. Zum Erreichen hoher Effizienzen kann es bevorzugt sein, dass der Algorithmus in der Knotenpunktsteuerung 16 angeordnet ist, um eine zentralisierte Steuerung zu ermöglichen. Doch alternativ kann der Algorithmus anstreben, Kompromisse bei derartigen Zielsetzungen einzugehen, indem eine maximal zulässige Wartezeit festgelegt wird. Steueralgorithmen können ferner den Fluss regulieren, um Stillstand in dem Kreisverkehr 150 zu verhindern.
Die Steueralgorithmen können eine Vielzahl von Phantomfahrzeugen verwenden, um beim Manövrieren der Fahrzeuge 12 durch einen Kreisverkehr zu helfen. Zum Beispiel ist von einem Fahrzeug 12, das aus der Abzweigung 158 in den Kreisverkehr 50 einfährt, bekannt, dass es bei der Abzweigung 160 ausfährt. Es können drei Phantomfahrzeuge erzeugt werden, um die Einfahrt des Fahrzeugs 12 in die Kreisspuren 154 und 156 des Kreisverkehrs 150, die Durchfahrt durch diese und die Ausfahrt aus diesen zu erleichtern. Ein erstes Phantomfahrzeug kann in der äußeren Spur 156 erzeugt werden und ein zweite Phantomfahrzeug kann in der inneren Spur 154 erzeugt werden und ein drittes Phantomfahrzeug in der äußeren Spur 156 erzeugt werden. Das einfahrende Fahrzeug 12 verschmilzt zuerst mit seinem ersten Phantomfahrzeug in der Spur 156. Zum Übergang in die innere Spur 154 verschmilzt das Fahrzeug 12 mit seinem zweiten Phantomfahrzeug. Unter Vorwegnahme der Ausfahrt bei der Abzweigung 160 verschmilzt das Fahrzeug 12 mit seinem dritten Phantomfahrzeug in der äußeren Spur 156. Das Fahrzeug 12 wird dann zum Ausfahren über die Abzweigung 160 positioniert.
Phantomfahrzeuge können alternativ verwendet werden, um Fahrzeuge aus den Abzweigungen in die Kreisspuren und zur eventuellen Durchfahrt durch den Kreisverkehr 150 zu führen und um die Einfahrt von Fahrzeugen in die Kreisspuren zu verzögern.
Ein Phantomführungsfahrzeug kann vor eine Reihe von Fahrzeugen in der Abzweigung gesetzt oder projiziert werden. Sekundäre Phantomführungsfahrzeug können in Schlangen oder Reihen eingefügt werden, die eine bestimmte Länge überschreiten, wie etwa 6 oder mehr Fahrzeuge, um die Reihen aufzuspalten. Die sekundären Phantomführungsfahrzeuge trennen oder unterteilen eine Fahrzeugschlange, um einen maximalen Fahrzeugdurchsatz des Knotenpunkts 150 zu ermöglichen.
Ein erstes beispielhaftes Phantomführungsfahrzeug 12LPA, das aus einer rechten Spur der Abzweigung 158 kommt, führt die nachfolgenden Fahrzeuge 12A in Richtung einer Abzweigung 164 und auf diese. Ein zweites beispielhaftes Phantomführungsfahrzeug 12LPB wartet mit den Fahrzeugen 12B in der rechten Spur der Abzweigung 158.
Ein drittes beispielhaftes Phantomführungsfahrzeug 12LPC, das aus einer linken Spur der Abzweigung 158 kommt, führt die nachfolgenden Fahrzeuge 12C als Reaktion darauf, dass die Spur 154 durch die Steuerung 16 ausgewählt wird, in die Spur 154. Ein erstes alternatives beispielhaftes Phantomführungsfahrzeug 12LPC' führt die nachfolgenden Fahrzeuge 12C in die Spur 156. Das zwei alternative beispielhafte Phantomführungsfahrzeug 12LPC" führt die nachfolgenden Fahrzeuge 12C in eine linke Spur der Abzweigung 164. In Abhängigkeit des endgültigen Fahrziels von jedem der Fahrzeuge 12C kann die Steuerung 16 nur eines der Phantomführungsfahrzeuge 12LPC, 12LPC' und 12LPC" festlegen oder stattdessen zwei oder mehr von 12LPC, 12LPC' und 12LPC" zur Erzeugung auswählen, wobei bestimmte Fahrzeuge 12C vorgesehenen Phantomführungsfahrzeugen nachfolgen.
Aus den Abzweigungen 160, 162 und 164 kommende Fahrzeuge verhalten sich ähnlich zu der vorstehenden Beschreibung von Fahrzeugen aus der Abzweigung 158.
10 stellt eine beispielhafte Veranschaulichung eines Kreisverkehrvorgangs 170 bereit, der in den ECUs 20 von jedem der Fahrzeuge 12 aus 9 und durch die Knotenpunktsteuerung 16 gespeichert sein kann. Die Knotenpunktsteuerung 16 kann die in 10 veranschaulichten und in 9 gezeigten Schritte wie nachstehend beschrieben ausführen. Ein Computerprogramm zum Ausführen des Vorgangs 170 wird in Startblock 172 instanziiert, z. B. wenn beliebige der Fahrzeuge 12 auf einen Kreisverkehr 150 zufahren. Zum Zwecke der Kürze in der Beschreibung des Vorgangs 170 können alle Fahrzeuge in 9 generisch als das Fahrzeug 12 bezeichnet werden.
Der Vorgang 170 geht zu Vorgangsblock 174 über. Der Vorgangsblock 174 platziert in jeder Abzweigungsspur an den Haltelinien jeder Spur jeder Abzweigung ein Phantomfahrzeug. Beispielsweise befanden sich die Phantomfahrzeuge 12LPA und 12LPC anfangs in der Abzweigung 158 an einer Haltelinie (nicht gezeigt). Die Fahrzeuge 12A und 12C waren hinter den Phantomfahrzeugen 12LPA bzw. 12LPC aufgereiht.
Der Vorgang 170 geht zu Vorgangsblock 176 über. In Vorgangsblock 176 werden Spuren in jeder der Abzweigung und den Kreisspuren, die durch jedes auf den Kreisverkehr zufahrende Fahrzeug zu verwenden sind, für jedes Fahrzeug festgestellt und ausgewählt. Im Beispiel aus 9 sind für jedes der Fahrzeuge 12 Spuren in dem Kreisverkehr 150 ausgewählt worden. Ein Faktor, der bei der Auswahl der Spur zu berücksichtigen ist, kann die vorweggenommene Ausfahrtsabzweigung für ein Fahrzeug sein. An der ersten verfügbaren Abzweigung ausfahrende Fahrzeuge würden tendenziell in den rechten Spuren platziert werden. An späteren Abzweigungen ausfahrende Fahrzeuge können in den linken Spuren platziert werden. Die Fahrzeuge 12LPA, 12A, 12LPB und 12B fahren an der Abzweigung 164 aus. Für alle ist die rechte Spur in der Abzweigung 158 ausgewählt worden und die äußere Kreisspur 156 ausgewählt worden und die rechte Spur der Abzweigung 164 ausgewählt worden. Für die Fahrzeuge 12LPC und 12C ist die linke Spur der Abzweigung 158 ausgewählt worden und die innere Spur 154 ausgewählt worden. Zu derartigen Auswahlen kann es kommen, während die Fahrzeuge 12 auf den Kreisverkehr 150 zufahren und bevor die Fahrzeuge 12 aufgereiht werden.
Auf den Vorgangsblock 176 folgt der Vorgangsblock 178. Der Block 178 leitet Fahrzeuge dazu an, sich in den ausgewählten Abzweigungsspuren aufzureihen. Als Nächstes fügt der Vorgangsblock 180 ein zweites Phantomführungsfahrzeug in die Reihe ein, wenn die Länge der Reihe eine Grenze erreicht, über der die Einfahrt in die Kreisspuren schwierig werden und zu Verzögerungen führen kann. Es wird eine Vielzahl von Faktoren berücksichtigt, wenn bestimmt wird, wo Führungsfahrzeuge einzufügen sind. Im Beispiel aus 9 wurden die Phantomfahrzeuge 12LPB und 12LPD in die Reihen der rechten und linken Spur der Abzweigung 158 eingefügt, um die Ketten von Fahrzeugen in besser regelbare Längen aufzuspalten.
Faktoren oder Datenwerte, die bei der Bestimmung, wo Phantomführungsfahrzeuge platziert werden, und der Bestimmung der zugehörigen Länge der Kolonnen innerhalb des Kreisverkehrs 98 berücksichtigt werden, können auf Grundlage bekannter Reiheverfahren ausgewählt werden, und zu diesen können beispielsweise die vorstehend im Kontext des Kreisverkehrmoduls 64 erörterten Faktoren, eine Ankunftsrate (d. h. eine Geschwindigkeit von in die Abzweigungen 158, 160, 162, 164 einfahrendem Verkehr), eine Geschwindigkeit der Fahrzeuge in der Reihe, die Zwischenräume zwischen Fahrzeugen, eine relative Ankunftszeit der Fahrzeuge, eine Zwischenankunftszeit (d. h. eine Ankunftsverteilung), eine Dienstzeitverteilung (d. h. ein Zeitraum zur Durchfahrt durch den Kreisverkehr 98), eine Systemkapazität (d. h. eine maximale Anzahl von Fahrzeugen, die sich gleichzeitig in dem Kreisverkehr 98 aufhalten können), eine Gesamtpopulation von Fahrzeugen und einfahrenden Fahrzeugen (d. h. eine momentane Zählung der Anzahl von Fahrzeugen in den Kreisspuren 154, 156 und den Abzweigungen); und eine Durchfahrtsregel oder Dienstregel (z. B. wer zuerst ankommt, fährt zuerst hindurch) gehören. Die Dienstregel kann ein Ziel sein, das nicht immer erreicht wird, wie etwa, wenn ein Fahrzeug, das als zweites ankommt, nach dem zuerst Angekommenen in die Kreisspuren einfährt, aber früher ausfährt, da das zuerst Angekommene an einer weiter entfernten Abzweigung ausfährt. Wenn die Fahrzeuge 12 aus unterschiedlichen Abzweigungen in den Kreisverkehr 98 einfahren und durch den Kreisverkehr 98 fahren, wird das Verfahren der Reihen einschließlich der Dienstregel angewendet und die Ergebnisse können als Führungssignale und alternativ als Phantomfahrzeuge und Signale zum Erzeugen von Phantomfahrzeugen über eine DSRC-Systeminfrastruktur an die Fahrzeuge 12 weitergegeben werden.
Der Vorgang 170 geht dann zu Entscheidungsblock 182 über. Der Entscheidungsblock 182 bestimmt, ob ein erstes echtes Fahrzeug oder Nicht-Phantomfahrzeug länger als einen vorbestimmten Zeitraum in der Reihe gewartet hat und ob die Reihe eine vorbestimmte Länge erreicht hat. Falls keines davon der Fall ist, kehrt der Vorgang 170 zum Vorgangsblock 178 zurück und das Fahrzeug wird in der Abzweigungsspur gehalten, während zugelassen wird, dass sich mehr Fahrzeuge hinter dem Nicht-Phantomfahrzeug ansammeln. Wenn das Nicht-Phantomfahrzeug länger als den vorbestimmten Zeitraum gewartet hat oder die Reihe die vorbestimmte Länge erreicht hat, geht der Vorgang 170 zu Vorgangsblock 184 über und die Führungskolonnen werden in die ausgewählten Spuren an die nächsten verfügbaren Stellen bewegt. Dies ist in 9 mit den Fahrzeugen 12LPA und 12A in der Spur 156 und den Fahrzeugen 12LPC und 12C in der Spur 154 veranschaulicht.
Als Nächstes geht der Vorgang 170 zu Vorgangsblock 186 über, der Fahrzeuge in mit der Ausfahrt kompatible Spuren leitet. Dies ist in 9 dadurch veranschaulicht, dass die Fahrzeuge 12LPA, 12A, 12LPB und 12B zum Ausfahren zu der Abzweigung 164 in der rechten Spur platziert werden und die Fahrzeuge 12LPC, 12C, 12LPD und 12D zum Ausfahren zu den späteren Abzweigungen 160 und 162 in der linken Spur platziert werden. Der Vorgang 188 leitet die Fahrzeuge 12 dazu an, ihre Ausfahrten abzuschließen. Der Vorgang 170 geht dann zu Endblock 190 über und endet.
SCHLUSSFOLGERUNG
Ein beispielhaftes System und Verfahren zum Führen von Fahrzeugen mit Sensoren durch einen Kreisverkehr sind offenbart worden.
Im hier verwendeten Sinne bedeutet der Ausdruck „im Wesentlichen“, dass eine Form, eine Struktur, ein Maß, eine Menge, eine Zeit etc. aufgrund von Mängeln bei Materialien, Bearbeitung, Herstellung, Datenübertragung, Berechnungszeit etc. von einem bzw. einer genauen beschriebenen Geometrie, Abstand, Maß, Menge, Zeit etc. abweichen kann.
In Bezug auf die Verweise auf ECUs in der vorliegenden Beschreibung beinhalten die Rechenvorrichtungen, wie etwa die hier erörterten, im Allgemeinen jeweils Anweisungen, die durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, wie etwa die vorstehend festgestellten, ausgeführt werden können und dem Ausführen von Blöcken oder Schritten von vorstehend beschriebenen Vorgängen dienen. Zum Beispiel sind die vorstehend erörterten Vorgangsblöcke als computerausführbare Anweisungen ausgeführt.
Im Allgemeinen können die beschriebenen Rechensysteme und/oder -vorrichtungen ein beliebiges aus einer Reihe von Computerbetriebssystemen einsetzen, einschließlich unter anderem Versionen und/oder Varianten der Sync®-Anwendung von Ford, AppLink/Smart Device Link Middleware, der Betriebssysteme Microsoft Automotive®, Microsoft Windows®, Unix (z. B. das Betriebssystem Solaris®, vertrieben durch die Oracle Corporation in Redwood Shores, Kalifornien), AIX UNIX, vertrieben durch International Business Machines in Armonk, New York, Linux, Mac OSX und iOS, vertrieben durch die Apple Inc. in Cupertino, Kalifornien, BlackBerry OS, vertrieben durch Blackberry, Ltd. in Waterloo, Kanada, und Android, entwickelt von Google, Inc. und der Open Handset Alliance, oder der Plattform QNX® CAR für Infotainment, angeboten von QNX Software Systems. Zu Beispielen für Rechenvorrichtungen gehören unter anderem ein im Fahrzeug integrierter Computer, ein Arbeitsplatzcomputer, ein Server, ein Schreibtisch-, ein Notebook-, ein Laptop- oder Handcomputer oder ein anderes Rechensystem und/oder eine andere Rechenvorrichtung.
Zu Rechenvorrichtungen gehören im Allgemeinen computerausführbare Anweisungen, wobei die Anweisungen durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen ausgeführt werden können, wie etwa durch die vorstehend aufgeführten. Computerausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen zusammengestellt oder ausgewertet werden, die unter Verwendung einer Vielzahl von Programmiersprachen und/oder -technologien erstellt sind, zu denen unter anderem und entweder für sich oder in Kombination Java™, C, C++, Matlab, Simulink, Stateflow, Visual Basic, Java Script, Perl, HTML etc. gehören. Einige dieser Anwendungen können auf einer virtuellen Maschine zusammengestellt und ausgeführt werden, wie beispielsweise der Java Virtual Machine, der Dalvik Virtual Machine oder dergleichen. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium etc., und führt diese Anweisungen aus, wodurch er einen oder mehrere Vorgänge durchführt, darunter einen oder mehrere der hier beschriebenen Vorgänge. Derartige Anweisungen und andere Daten können unter Verwendung einer Vielzahl computerlesbarer Medien gespeichert und übertragen werden. Eine Datei in einer Rechenvorrichtung ist im Allgemeinen eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium, wie etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher etc., gespeichert sind.
Ein computerlesbare Speichermedium (auch als vom Prozessor lesbares Medium bezeichnet) beinhaltet ein nichtflüchtiges (z. B. materielles) Medium, das an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt ist, die von einem Computer (z. B. von einem Prozessor eines Computers) gelesen werden können. Ein derartiges Medium kann viele Formen annehmen, darunter unter anderem nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Zu nichtflüchtigen Medien können zum Beispiel Bild- und Magnetplatten und sonstige dauerhafte Speicher gehören. Zu flüchtigen Medien kann zum Beispiel ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (Dynamic Random Access Memory - DRAM) gehören, der in der Regel einen Hauptspeicher darstellt. Derartige Anweisungen können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien übertragen werden, darunter Koaxialkabel, Kupferdraht und Glasfaser, einschließlich der Drähte, die einen mit einem Prozessor einer ECU verbundenen Systembus umfassen. Zu gängigen Formen computerlesbarer Medien gehören zum Beispiel eine Diskette, eine Folienspeicherplatte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein beliebiges anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein beliebiges anderes physisches Medium mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein FLASH-EEPROM, ein beliebiger anderer Speicherchip oder eine beliebige andere Speicherkassette oder ein beliebiges anderes Medium, das von einem Computer gelesen werden kann.
Zu hier beschriebenen Datenbanken, Datenbeständen oder sonstigen Datenspeichern können verschiedene Arten von Mechanismen zum Speichern von, Zugreifen auf und Abrufen von verschiedenen Arten von Daten gehören, einschließlich einer hierarchischen Datenbank, einer Gruppe von Dateien in einem Dateisystem, einer Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, einem relationalen Datenbankverwaltungssystem (Relational Database Management System - RDBMS) etc. Jeder dieser Datenspeicher ist im Allgemeinen in eine Rechenvorrichtung eingeschlossen, die ein Computerbetriebssystem wie etwa eines der vorstehend erwähnten einsetzt, und es wird auf eine oder mehrere beliebige von vielfältigen Weisen über ein Netzwerk darauf zugegriffen. Auf ein Dateisystem kann von einem Computerbetriebssystem zugegriffen werden, und es kann in unterschiedlichen Formaten gespeicherte Dateien beinhalten. Ein RDBMS setzt im Allgemeinen die strukturierte Abfragesprache (Structured Query Language - SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erstellen, Speichern, Bearbeiten und Ausführen gespeicherter Abläufe ein, wie etwa die vorstehend erwähnte PL/SQL-Sprache.
In einigen Beispielen können Systemelemente als computerlesbare Anweisungen (z. B. Software) auf einer oder mehreren Rechenvorrichtungen (z. B. Servern, PCs etc.) umgesetzt sein, die auf computerlesbaren Speichermedien in Zusammenhang damit gespeichert sind (z. B. Platten, Speicher etc.). Ein Computerprogrammprodukt kann derartige Anweisungen umfassen, die zum Ausführen der hier beschriebenen Funktionen auf computerlesbaren Medien gespeichert sind.
In Bezug auf die hier beschriebenen Medien, Vorgänge, Systeme, Verfahren, Heuristiken etc. versteht es sich, dass die Schritte derartiger Vorgänge etc. zwar als gemäß einer bestimmten Reihenfolge erfolgend beschrieben worden sind, derartige Vorgänge jedoch so umgesetzt werden könnten, dass die beschriebenen Schritte in einer Reihenfolge durchgeführt werden, die von der hier beschriebenen Reihenfolge abweicht. Es versteht sich zudem, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt, andere Schritte hinzugefügt oder bestimmte hier beschriebene Schritte weggelassen werden könnten. Anders ausgedrückt, dienen hier die Beschreibungen von Vorgängen dem Zwecke der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen und sollten keinesfalls dahingehend ausgelegt werden, dass sie die Ansprüche einschränken.
Dementsprechend versteht es sich, dass die vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend sein soll. Viele Ausführungsformen und Anwendungen, bei denen es sich nicht um die bereitgestellten Beispiele handelt, würden dem Fachmann beim Lesen der vorstehenden Beschreibung ersichtlich. Der Umfang der Erfindung sollte nicht unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung ermittelt werden, sondern stattdessen unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche gemeinsam mit dem vollständigen Umfang von Äquivalenten, zu denen derartige Ansprüche berechtigt sind. Es wird erwartet und ist beabsichtigt, dass es hinsichtlich der in der vorliegenden Schrift erläuterten Techniken künftige Entwicklungen geben wird und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in solche künftige Ausführungsformen aufgenommen werden. Insgesamt versteht es sich, dass die Erfindung modifiziert und variiert werden kann und ausschließlich durch die folgenden Ansprüche eingeschränkt wird.
Allen in den Ansprüchen verwendeten Ausdrücken soll deren allgemeine Bedeutung zugeordnet werden, wie sie dem Fachmann auf dem Gebiet der hier beschriebenen Technologien bekannt ist, sofern hier kein ausdrücklicher Hinweis auf das Gegenteil erfolgt. Insbesondere ist die Verwendung der Singularartikel wie etwa „ein“, „einer“, „eine“, „der“, „die“, „das“ etc. dahingehend auszulegen, dass ein oder mehrere der aufgeführten Elemente genannt werden, sofern ein Anspruch nicht eine ausdrücklich gegenteilige Einschränkung enthält.

Claims

Verfahren zum Steuern eines autonomen Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Projizieren eines ersten Phantomfahrzeugs in eine von einer Abzweigung und einer Kreisspur eines Kreisverkehrs in Zusammenhang mit einem ersten autonomen Fahrzeug; Veranlassen, dass das autonome Fahrzeug in die Kreisspur einfährt, wenn kein Zusammenstoß mit entgegenkommenden Fahrzeugen vorhergesagt wird; und Veranlassen, dass das autonome Fahrzeug aus dem Kreisverkehr ausfährt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Verschmelzens des ersten autonomen Fahrzeugs mit dem ersten Phantomfahrzeug.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Projizieren des ersten Phantomfahrzeugs in die Kreisspur; und Verschmelzen des autonomen Fahrzeugs mit dem Phantomfahrzeug in der Kreisspur.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend Erzeugen des Phantomfahrzeugs erst nach Empfangen einer Erlaubnis eines Fahrzeugs vor dem Fahrzeug, für das das Phantom erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend, wenn der Kreisverkehr eine Vielzahl von Kreisspuren und eine Vielzahl von Abzweigungsspuren aufweist, die Schritte des Auswählens einer Abzweigungsspur, in die das autonome Fahrzeug einfahren soll, und des Veranlassens, dass das autonome Fahrzeug in die ausgewählte Abzweigungsspur einfährt.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend die Schritte des Einfahrens des Fahrzeugs in den Kreisverkehr aus einer ersten Abzweigung des Kreisverkehrs und des Ausfahrens des Fahrzeugs an einer zweiten Abzweigung des Kreisverkehrs.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner die folgenden Schritte umfassend: Erzeugen einer Vielzahl von Phantomfahrzeugen, wobei sich das erste Phantomfahrzeug an einer Haltelinie der Abzweigung befindet; und Veranlassen, dass sich in der Abzweigung ankommende Fahrzeuge hinter dem ersten Phantomfahrzeug aufreihen, um eine Kolonne zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend den Schritt des Veranlassens, dass die Kolonne die Abzweigung in Richtung der Kreisspur verlässt, wenn sich eines der Fahrzeuge in der Kolonne länger als einen vorbestimmten Zeitraum in der Abzweigung befunden hat.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend den Schritt des Veranlassens, dass die Kolonne die Abzweigung in Richtung der Kreisspur verlässt, wenn sich eines der Fahrzeuge in der Kolonne länger als einen vorbestimmten Zeitraum in der Abzweigung befunden hat.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend den Schritt des Erforderns, dass die Fahrzeuge in der Kolonne einen Abstand zwischen den Fahrzeugen von weniger als einer Fahrzeuglänge aufrechterhalten.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Kreisverkehr eine Vielzahl von Kreisspuren aufweist, und ferner umfassend den Schritt des Veranlassens, dass das erste Phantomfahrzeug die Kolonne aus der Abzweigung in eine ausgewählte Kreisspur führt.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend den Schritt des Veranlassens, dass die Kolonne die Abzweigung in Richtung der ausgewählten Kreisspur verlässt, wenn sich eines der Fahrzeuge in der Kolonne länger als einen vorbestimmten Zeitraum in der Abzweigung befunden hat.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend den Schritt des Erforderns, dass die Fahrzeuge in der Kolonne einen Abstand zwischen den Fahrzeugen von weniger als einer Fahrzeuglänge aufrechterhalten.
Rechenvorrichtung, die mit einem Sensor verbunden ist und dazu programmiert ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13 auszuführen.
Rechenvorrichtung, die mit einem Sensor verbunden ist und wobei die Rechenvorrichtung ein computerlesbares Medium umfasst, das Anweisungen speichert, die durch einen Computerprozessor ausführbar sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13 auszuführen.