DE102017202556B4 - System und verfahren zum bereitstellen eines korrigierten spurfolgeweges durch eine kurve für anhängerfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Bereitstellen einer Fahrzeuglenksteuerung in einem autonomen angetrieben oder halbautonom angetriebenen Fahrzeug (14), das einen Anhänger (16) zieht, um zu verhindern, dass der Anhänger (16) in einer Kurve (20) eine Fahrspur (12) verlässt, die das Fahrzeug (14) fährt, worin das Verfahren Folgendes umfasst:das Bestimmen eines Krümmungsradius der Kurve (20) und einer Spurbreite der Fahrspur (12), und eine Länge des Anhängers (16);das Bestimmen, wann das Fahrzeug (14) die Kurve (20) betreten hat;das Bestimmen eines aktuellen Lenkwinkels (δ) des Fahrzeugs (14);das Bestimmen eines aktuellen Kurvenradius des Fahrzeugs (14) für das Fahren durch die Kurve (20) unter Verwendung des gegenwärtigen Lenkwinkels (δ);das Bestimmen eines Wenderadius des Anhängers (16) unter Verwendung des gegenwärtigen Kurvenradius des Fahrzeugs (14) und anderer Parameter;das Bestimmen, dass der Anhänger (16) auf der Grundlage des Krümmungsradius der Kurve (20) und des Kurvenradius des Anhängers (16) aus der Fahrspur (12) kreuzen wird;das Berechnen eines Startwende-Radius des Fahrzeugs (14) für eine Startposition der Kurve (20);das Berechnen eines Endwende-Radius des Fahrzeugs (14) für eine Endposition der Kurve (20);das Bestimmen eines Wende-Endpunkts nahe der Endposition;das Bestimmen eines Wende-Startpunkt nahe der Startposition;das Bestimmen eines gewünschten Weges des Fahrzeugs (14) durch die Kurve (20), sodass verhindert wird, dass der Anhänger (16) die Fahrspur (12) verlässt, wobei das Bestimmen das Lösen einer Polynomgleichung unter Verwendung des Startwende-Radius, des Endwende-Radius und des Wende-Endpunktes oder des Wende-Startpunkts umfasst; unddas Lenken des Fahrzeugs (14) entlang des gewünschten Weges durch die Kurve (20).

Description

• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Gebiet der Erfindung
• Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein System und ein Verfahren zur Bereitstellung einer Seitensteuerung für Fahrspurzentrierungs-, Spurhalte- und/oder Spurwechselzwecke in einem autonomen angetriebenen oder halbautonomen angetriebenen Fahrzeug, das einen Anhänger schleppt, und insbesondere ein System und ein Verfahren Zur Bereitstellung einer Seitensteuerung für Spurzentrierung, Spurhalte und/oder Spurwechselzwecke in einem autonomen angetriebenen oder halbautonomen angetriebenen Fahrzeug, das einen Anhänger abschleppt, wobei das System eine korrigierte Fahrzeuglenkstrecke bereitstellt, wenn der Anhänger durch eine Kurve fährt, wenn das Fahrzeug einem Strompfad folgt.
• Erläuterung des Standes der Technik
• Der Betrieb von modernen Fahrzeugen wird zunehmend autonom, d. h. Fahrzeuge übernehmen die Fahrsteuerung mit geringerem Eingriff des Fahrers. Fahrzeuge verfügen seit einigen Jahren über Geschwindigkeitsregelungssysteme, die es dem Fahrzeugbediener ermöglichen, eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit einzustellen, und das Fahrzeug diese Geschwindigkeit hält, ohne dass der Fahrer das Gaspedal betätigt. Adaptive Geschwindigkeitsregelungssysteme wurden kürzlich entwickelt, sodass das System nicht nur die eingestellte Geschwindigkeit hält, sondern auch selbsttätig das Fahrzeug abbremst, wenn ein langsames fahrendes vorhergehendes Fahrzeug durch verschiedene Sensoren, wie Radar und Kameras, erfasst wird. Einige moderne Fahrzeuge ermöglichen auch das autonome Einparken, wobei das Fahrzeug selbsttätig die Lenksteuerung zum Parken des Fahrzeugs übernimmt. Einige Fahrzeugsysteme ermöglichen das automatische Bremsen, um einen Heckaufprall zu verhindern. Im Zuge der Verbesserung der Fahrzeugsysteme werden diese autonomer, mit dem Ziel, ein vollkommen autonomes Fahren des Fahrzeugs zu ermöglichen, wobei zukünftige Fahrzeuge möglicherweise autonome Systeme zum Fahrspurwechsel, Überholen, Ausfahren aus dem Verkehr, Einfahren in den Verkehr usw., anwenden.
• US-Patent Nr. US 8 170 739 B2 erteilt am 1. Mai 2012 an Lee, mit dem Titel „Wegerzeugungsalgorithmus für ein Automatisiertes Fahrspurzentrierungs- und Fahrspurwechselsteuersystem“, zugeordnet an den Anmelder dieser Anmeldung und hiermit durch Bezugnahme aufgenommen, offenbart ein System zur Bereitstellung einer Fahrstreckenerzeugung für automatisierte Fahrspurzentrierung und/oder Spurhaltung. Das System detektiert Fahrspurmarkierungen auf der Fahrbahn, erzeugt eine gewünschte Fahrstrecke in der Fahrspur, und bietet automatische Lenkung, damit das Fahrzeug innerhalb der Fahrspur verbleibt.
• Obwohl das System und Verfahren zur Bereitstellung einer Fahrstreckenerzeugung für automatisierte Fahrspurzentrierung und/oder Spurhaltezwecke, offenbart in Patent '739, wirksam ist zum Lenken des Fahrzeugs, um die Fahrspur beizubehalten, ist das System und Verfahren nicht anwendbar zum Halten eines gezogenen Fahrzeugs innerhalb der Fahrspur, obwohl das Zugfahrzeug in der Fahrspur verbleibt, wenn das Fahrzeug durch eine Kurve fährt.
• Die DE 10 2013 000 199 A1 offenbart ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeuges.
• Die DE 10 2015 102 889 A1 offenbart ein Anhänger-Spurverlassenswarnsystem.
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen einer Fahrzeuglenksteuerung in einem autonomen angetriebenen oder halbautonomen angetriebenen Fahrzeug, das einen Anhänger zieht, um zu verhindern, dass der Anhänger in einer Kurve eine Fahrspur verlässt, die das Fahrzeug fährt. Das Verfahren bestimmt einen Krümmungsradius der Straße, eine Spurbreite der Fahrspur, eine Länge des Anhängers und einen aktuellen Lenkwinkel des Fahrzeugs. Das Verfahren bestimmt einen aktuellen Kurvenradius des Fahrzeugs für das Fahren durch die Kurve unter Verwendung des aktuellen Lenkwinkels und bestimmt einen Kurvenradius des Anhängers unter Verwendung des aktuellen Kurvenradius des Fahrzeugs. Das Verfahren bestimmt dann basierend auf der Krümmung der Kurve und dem Kurvenradius des Anhängers, ob der Anhänger von der Fahrspur abkommt. Das Verfahren berechnet einen Startwende-Radius des Fahrzeugs für eine Startposition der Kurve, einen Endwende-Radius des Fahrzeugs für eine Endposition der Kurve und einen Wende-Endpunkt nahe der Endposition oder einem Wende-Startpunkt nahe der Startposition. Das Verfahren liefert Anfangs- und Randbedingungen zum Bestimmen eines gewünschten Wegs des Fahrzeugs durch die Kurve, die verhindert, dass der Anhänger aus der Fahrspur herauskommt, und bestimmt den gewünschten Weg basierend auf den Anfangs- und Randbedingungen durch Lösen einer Polynomgleichung.
• Zusätzliche Eigenschaften der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen hervor.
• KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• 1 ist eine Darstellung eines Fahrzeugs, das auf einer Fahrspur einen Anhänger zieht und sich einer Kurve nähert;
• 2 ist eine Darstellung eines Fahrzeugs und des Anhängers, die eine Kurve durchfahren;
• 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Warnung eines Fahrzeugfahrers zeigt, dass der Anhänger bei einer Kurvenfahrt die Fahrspur verlassen kann;
• 4 ist ein Flussdiagramm ähnlich dem Flussdiagramm gezeigt in 3, und umfasst das Bereitstellen von Abbiegeempfehlungen an den Fahrer, sodass der Anhänger nicht von der Fahrspur abkommt;
• 5 ist eine Darstellung eines Fahrzeugs, das einen Anhänger zieht, und eine Kurvenfahrt entlang eines breiten Kurvenradius durchführt;
• 6 ist eine Darstellung eines Fahrzeugs, das einen Anhänger zieht, und eine Kurvenfahrt entlang eines schmalen Kurvenradius durchführt;
• 7 ist ein Blockschaltbild eines Wegvorhersagesystems zum Bereitstellen einer automatisierten Fahrzeuglenkung;
• 8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bereitstellen einer Fahrstrecke für das Fahrzeug darstellt, um dem weiten Kurvenradius zu folgen; und
• 9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bereitstellen einer Fahrstrecke für ein Fahrzeug darstellt, um dem schmalen Kurvenradius zu folgen.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Die folgende Erörterung der Ausführungsformen der Erfindung, welche auf ein System und ein Verfahren zur Bereitstellung einer Seitensteuerung für Spurzentrierungs-, Spurhalte- und / oder Spurwechselzwecke in einem autonomen angetriebenen oder halbautark angetriebenen Fahrzeug gerichtet ist, das einen Anhänger abschleppt, ist lediglich exemplarischer Natur und dient keineswegs dazu, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Nutzungen zu beschränken.
• 1 ist eine Darstellung 10, die ein Fahrzeug 14 zeigt, das einen Anhänger 16 mithilfe einer Anhängerkupplung 18 zieht und auf einer Fahrspur 12 einer Fahrbahn fährt. Die Abbildung des Anhängers 16 ist lediglich repräsentativ, und es kann jegliches Fahrzeug sein, das von einem Fahrzeug 14 gezogen wird, wie Boote, Wohnwagen usw. Das Fahrzeug 14 nähert sich einer Kurve 20 auf der Fahrspur 12 und fährt entlang eines Fahrwegs 22 in der Mitte der Fahrspur 12, wobei das Fahrzeug 14 die Fahrspur 12 beibehält. Das Fahrzeug 14 verfügt über geeignete Sensoren 24, wie Kameras, Radar, LIDAR usw., mit denen Fahrspurmarkierungen, Objekte, die Kurve 20 usw., erkannt werden können, wie in dieser Erläuterung beschrieben. Das Fahrzeug 14 verfügt zudem über eine Kartendatenbank 26, eine Anzeige 30, eine GPS-Einheit 34 und eine Steuerung 28. Die Steuerung 28 soll alle der verschiedenen Module, Steuerungen, Prozessoren, elektronischen Steuergeräte (ECUs) usw. verkörpern, die zur Durchführung und Steuerung der verschiedenen hier beschriebenen Algorithmen und Prozesse notwendig sind. Die Kartendatenbank 26 speichert Karteninformationen auf jeder verfügbaren Detaillierungsebene, wie beispielsweise die Anzahl von Fahrspuren, die Fahrspurmuster usw. Die Fahrstrecke 22 kann auf der Anzeige 30 eingeblendet werden. Das Fahrzeug 14 und der Anhänger 16 sind auf der mit Phantomlinien dargestellt, während sie um die Kurve 20 entlang der Fahrstrecke 22 fahren, um darzustellen, dass das Fahrzeug 14 die Fahrspur 12 beibehalten kann, während der Anhänger 16 von der Fahrspur 12 abkommen kann.
• Wie gut bekannt ist, haben Fahrzeuge und Anhänger eine Vielzahl von Größen und Längen, mit jeweils unterschiedlichem Radstand l und unterschiedlicher Anhängerlänge, Anhängerbreite, Anhängerkupplungslänge usw., wodurch der Kurvenradius des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 16 beim Fahren um die Kurve 20 bestimmt wird. Zudem können Fahrbahnen unterschiedliche Breiten aufweisen und Fahrbahnkurven unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen.
• Die vorliegende Erfindung schlägt das Identifizieren der vorausgesagten Fahrstrecke 14 durch die Kurve 20 vor, unabhängig davon, ob das Fahrzeug 14 autonom, teilautonom und/oder mechanisch gefahren wird, bevor das Fahrzeug 14 in die Kurve 20 einfährt, um zu bestimmen, ob der Anhänger 16 von der Fahrspur 12 abkommen wird, und wenn ja, um eine oder mehrere Abhilfemaßnahmen einzuleiten. In einer Ausführungsform, wenn die Steuerung 28 bestimmt, dass die vorhergesagte Fahrstrecke 14 zu einem Abkommen des Anhängers 16 von der Fahrspur 12 führt, stellt die Steuerung 28 eine geeignete Warnung bereit, wie beispielsweise ein Symbol auf der Anzeige 30, ein haptischer Sitz, ein haptisches Lenkrad, ein Warnton usw., bevor das Fahrzeug 14 die Kurve 20 erreicht, zum Beispiel etwa 5 Sekunden früher. Die Anzeige 30 kann die vorausgesagte Fahrstrecke des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 16 veranschaulichen. In einer anderen Ausführungsform kann die Steuerung 28 nicht nur den Fahrer warnen, dass der Anhänger 16 von der Fahrspur 12 abkommen könnte, sondern kann zudem auch eine Fahrstrecke auf der Anzeige 30 einblenden, der das Fahrzeug 14 folgen sollte, sodass der Anhänger 16 beim Durchfahren der Kurve 20 nicht von der Fahrspur 12 abkommt, um so einen gewünschten Lenkungspfad für den Fahrer bereitzustellen. In einer anderen Ausführungsform, wobei das Fahrzeug 14 autonom gefahren wird, lenkt das System das Fahrzeug 14 entlang einer korrigierten Fahrstrecke auf einer Fahrspur oder hält eine Fahrstrecke, um zu verhindern, dass der Anhänger 16 in der Kurve 20 von der Fahrspur 12 abkommt.
• 2 ist eine Darstellung 34, die das Fahrzeug 14 und den Anhänger 16 beim Durchfahren der Kurve 20 zeigt. In der Darstellung 34 kann für ein bestimmtes Fahrzeug der Lenkwinkel δ und für einen bestimmten Radstand l des Fahrzeugs 14 der Kurvenradius R_f vorne am Fahrzeug 14 durch die Kurve 20 wie folgt berechnet werden: $$R_f=\frac{l}{\delta }.$$

  
• Sobald der Kurvenradius R_f des Fahrzeugs 14 bekannt ist, können der Kurvenradius R_b an den Hinterrädern des Fahrzeugs 14, der Kurvenradius R_l an der Anhängerkupplung des Anhängers 16, und der Kurvenradius R_t hinten am Anhänger 16 wie folgt berechnet werden: $$R_b=\sqrt{R_f^2-{\left(l+a_1\right)}^2},$$

  

  $$R_l=\sqrt{R_f^2-{\left(l+a_1\right)}^2+b_1^2},$$

  

  $$R_t=\sqrt{R_f^2-{\left(l+a_1\right)}^2+b_1^2-b_2^2},$$

  

  wobei a₁ die Entfernung zwischen den Vorderrädern und dem vorderen Stoßfänger des Fahrzeugs 14 ist, b₁ die Länge der Anhängerkupplung 18, und b₂ die Länge des Anhängers 16 ist, welche bekannt ist oder von einem geeigneten Sensor berechnet werden kann (nicht dargestellt). Es wird darauf hingewiesen, dass der Kurvenradius R_t des Endpunkts des Anhängers kleiner ist als der Kurvenradius R_f des Fahrzeugs 14, und dass der Kurvenradius R_t kleiner wird, je größer die Länge des Anhängers 16 wird.
• Um festzustellen, ob der Anhänger 16 von der Fahrspur 12 abkommt, wenn er durch die Kurve 20 fährt, müssen der Krümmungsradius der Kurve 20 und die Breite des Anhängers 16 bekannt sein. Der Krümmungsradius der Kurve 20 kann durch Kameras, der Kartendatenbank 26, Informationen von der GPS-Einheit 32, oder auf andere Weise, festgestellt werden, und der Kurvenradius R_f ergibt sich durch Gleichung (1). Durch Verwendung dieser beiden Radiuswerte, der Breite des Anhängers 16, der Breite der Fahrspur 12 und der Gleichung (4), kann die Steuerung 28 bestimmen, ob ein Teil des Anhängers 16 in der Kurve 20 von der Fahrspur 12 abkommt, innerhalb einer vorbestimmten Toleranz, wie beispielsweise +/-20 cm. Wenn zum Beispiel die Breite der Fahrspur 12 3,5 m ist, die Kurve 20 einen Krümmungsradius von 200 m aufweist, 12,9464 m ist, a₁ 1,105 m ist, b₁ 0,55 m ist, b₂ 14,63 m ist, und die Anhängerbreite 2,5908 m ist, kann die Steuerung 28 unter Verwendung der Gleichung (4) bestimmen, dass der Kurvenradius R_t in der Mitte des Anhängerendes 199,443 m ist, also geringer als der Krümmungsradius der Kurve 20. Durch Kenntnis der Breite des Anhängers 16 und der Breite der Fahrspur 12 kann die Steuerung 28 dann bestimmen, dass das Ende des Anhängers 16 von der Fahrspur 12 abkommt, wobei die Steuerung 28 dann im Voraus eine Warnung an den Fahrer bereitstellen kann.
• 3 ist ein Flussdiagramm 40 eines Verfahrens zur Bestimmung, ob der Fahrer gewarnt werden soll, dass der Anhänger 16 beim Durchfahren der Kurve 20 auf der aktuellen Fahrstrecke von der Fahrspur 12 abkommt, wie vorstehend beschrieben. Bei Kasten 42 identifiziert der Algorithmus eine Kurve auf der Fahrbahn zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, bevor das Fahrzeug 14 die Kurve 20 erreicht, beispielsweise 5 Sekunden vorher, und identifiziert zudem den Radius der Kurve 20 und die Fahrspurbreite der Kurve 20 zu einem bestimmten Samplezeitpunkt. Der Algorithmus identifiziert die Länge des Anhängers 16 am Kasten 44 und bestimmt den Lenkwinkel des Fahrzeugs 8 am Kasten 46. Der Algorithmus berechnet den Kurvenradius des Anhängers R_t bei Kasten 48, wie vorstehend beschrieben. Der Algorithmus vergleicht dann den Kurvenradius des Anhängers R_t mit dem Radius der Kurve 20 bei Kasten 50 und bestimmt dann, unter Verwendung der Breite der Fahrspur 12 und der Breite des Anhängers 16 am Entscheidungsdiamant 52 innerhalb der vorbestimmten Toleranz, ob der Anhänger 16 von der Fahrspur 12 abkommt. Sofern der Anhänger 16 beim Entscheidungsdiamant 52 nicht von der Fahrspur 12 abkommt, stellt der Algorithmus keine Warnung bereit und überwacht weiter die Fahrstrecke bei Kasten 54, und der Algorithmus endet bei Kasten 56. Wenn der Algorithmus bestimmt, dass der Anhänger 16 beim Entscheidungsdiamant 52 von der Fahrspur 12 abkommt, ermittelt der Algorithmus, wie schnell das Fahrzeug 14 in die Kurve 20 bei Kasten 58 einfährt und stellt die Warnung bei Kasten 60 bereit, wenn das Fahrzeug 14 innerhalb einer vordefinierten Zeit in die Kurve 20 einfährt, wie beispielsweise 5 Sekunden. Der Algorithmus kann auch die vorhergesagte Fahrstrecke des Anhängers auf der Anzeige 30 bei Kasten 62 einblenden, bevor das Fahrzeug 14 in die Kurve 20 einfährt.
• Zusätzlich zur Warnung des Fahrers, dass der Anhänger 16 möglicherweise von der Fahrspur 12 auf der aktuellen Fahrstrecke abkommt, kann der Algorithmus auch Lenkempfehlungen bereitstellen, wie durch die Anzeige einer Fahrstrecke, entlang welcher der Fahrer steuern kann, damit der Anhänger 16 nicht von der Fahrspur 12 abkommt. Zur Durchführung dieser Funktion ermittelt der Algorithmus einen Solllenkwinkel δ_Gewünscht, mit dem der Anhänger 16 innerhalb der Fahrspur 12 verbleibt, nachdem das Fahrzeug 14 in die Kurve 20 eingefahren ist, als: $${\delta }_{Gew\ddot{u}nscht}=\frac{2l}{3R_f-R_t}.$$

  
• Der Algorithmus vergleicht dann den gewünschten Lenkwinkel δ_Gewünscht mit dem aktuellen Lenkwinkel, δ_aktuell nachdem das Fahrzeug 14 in die Kurve 20 eingefahren ist, und wenn der Solllenkwinkel δ_Gewünscht nicht mit dem aktuellen Lenkwinkel δ_aktuell übereinstimmt und außerhalb einer bestimmten Toleranz liegt, zeigt der Algorithmus eine Änderung der Fahrstrecke des Fahrzeugs an, damit der Fahrer das Fahrzeug 14 entlang der gewünschten Strecke lenken kann, um ein Abkommen des Anhängers 16 von der Fahrspur 12 zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich können die Fahrzeugsysteme akustische Anweisungen ausgeben, für ein geringeres oder erhöhtes Abbiegen nach links oder rechts, damit der erwünschte Lenkwinkel δ_Gewünscht beibehalten wird.
• 4 ist ein Flussdiagramm 70 das eine Ausführungsform der Erfindung darstellt, wobei gleiche Kästen wie im Flussdiagramm 40 mit gleichen Referenznummern gekennzeichnet sind. Im Diagramm 70, nachdem der Algorithmus den Fahrer gewarnt hat, dass der Anhänger 16 von der Fahrspur 12 abkommen kann, bestimmt der Algorithmus, ob das Fahrzeug 14 beim Entscheidungsdiamant 72 in die Kurve 20 eingefahren ist, und falls nicht, kehrt er zu Kasten 60 zurück, um den Fahrer weiter zu warnen. Fährt das Fahrzeug 14 am Entscheidungsdiamant 72 in die Kurve 20, dann berechnet der Algorithmus den Solllenkwinkel δ_Gewünscht, damit der Anhänger 16 während der Kurve 20 innerhalb der Fahrspur 12 bei Kasten 74 verbleibt, und bestimmt dann, ob die Differenz zwischen dem Solllenkwinkel δ_Gewünscht und dem aktuellen Lenkwinkel δ_aktuell innerhalb der Toleranz am Entscheidungsdiamant 76 liegt, wobei der Algorithmus bei Kasten 56 enden. Liegt die Differenz zwischen dem Solllenkwinkel δ_Gewünscht und dem aktuellen Lenkwinkel δ_aktuell am Entscheidungsdiamant 76 außerhalb der Toleranz, so stellt der Algorithmus Anweisungen für den Fahrer bereit, dass ein anderer Lenkwinkel bei Kasten 78 gewählt werden soll, und zeigt die Anhängerstrecke bei Kasten 62 an.
• In einem zweiten Aspekt der Erfindung, wird das Fahrzeug 14 autonom oder teilautonom gefahren, wobei das Fahrzeug durch Bestimmung der gewünschten Fahrstrecke und durch automatische Lenkung des Fahrzeugs 14 entlang der Strecke gesteuert wird. In dieser Ausführungsform generiert der Algorithmus, um ein Abkommen des Anhängers 16 von der Fahrspur 12 entlang der Kurve 20 zu vermeiden, gegebenenfalls eine korrigierte Fahrspurverfolgungs- oder Fahrspurhaltestrecke, zum Lenken des Fahrzeugs 14 durch die Kurve 20 unter Berücksichtigung des Biegeradius des Anhängers R_t, der Straßenkrümmung p, d. h., des Straßenradius, der Fahrspurbreite, der Anhängerlänge b₂, des Fahrzeugradstands lusw., wie weiter oben erörtert.
• Der Spurverfolgungs- oder Spurhaltealgorithmus kann zwei unterschiedliche Wegplanungsansätze zum Navigieren durch die Kurve 20 bereitstellen. In einem ersten Kurvenansatz berechnet der Algorithmus eine Fahrstrecke, die eine offene Kurvenfahrt durch die Kurve 20 vorsieht, wobei die Kurvenfahrt am Anfang der Kurve beginnt. Dieser Ansatz ist in 5 durch Darstellung 80 abgebildet, die das Fahrzeug 14 während der Einfahrt in die Kurve 20 und durch Phantomlinien in die Kurve 20 zeigt. In diesem Ansatz beginnt das Fahrzeug 14 die Kurvenfahrt von der aktuellen Fahrstrecke 22 zu einer weiten Kurvenstrecke 82 am Anfang der Kurve 20, der durch einen Kurvenstartpunkt 84 identifiziert wird. Da es sich dabei um eine weitere Kurvenfahrt durch die Kurve 20 handelt, endet die Kurvenfahrt bei Punkt 86 vor dem Ende der Kurve 20, von wo an das Fahrzeug 14 gerade fährt. In dieser Ausführungsform ist der Ausgangskurvenradius des Fahrzeugs 14 an Punkt 84 R_f, im obigen Beispiel gleich 200 m, der Endkurvenradius des Fahrzeugs 14 an Punkt 86 $\frac{3R_f-R_t}{2},$

  

  im obigen Beispiel gleich 200,28 m, und der Endkurvenpunkt vor dem Ende der Kurve 20: $$\sqrt{R_f^2-{\left(\frac{R_f+R_t}{2}\right)}^2},$$

  

  gleich 10,55 m vor dem Ende der Kurve 20 im obigen Beispiel.
• Ein zweiter Wendeansatz schafft eine enge Kurve von dem Weg 22 dar, jedoch mit einem späteren Wendebeginn während sich das Fahrzeug 14 in der Kurve 20 befindet. Dieser Ansatz ist in 6 durch Darstellung 90 abgebildet, die das Fahrzeug 14 während der Einfahrt in die Kurve 20 und durch Phantomlinien in der Kurve 20 zeigt. In diesem Ansatz beginnt das Fahrzeug 14 die Kurvenfahrt von der aktuellen Fahrstrecke 22 zu einer engen Kurvenstrecke 92 am Anfang der Kurve 20, der durch einen Kurvenstartpunkt 94 identifiziert wird. Da es sich dabei um eine engere Kurvenfahrt durch die Kurve 20 handelt, endet die Kurvenfahrt bei Punkt 96 vor dem Ende der Kurve 20, von wo an das Fahrzeug 14 gerade fährt. In dieser Ausführungsform ist der Ausgangskurvenradius des Fahrzeugs 14 an Punkt 94 $\frac{3R_f-R_t}{2},$

  

  gleich 200,28 m im obigen Beispiel, und der Endkurvenradius des Fahrzeugs 14 an Punkt 96R_f, gleich 200 m im obigen Beispiel, und der Kurvenstartpunkt nach Beginn der Kurve 20: $$\sqrt{R_f^2-{\left(\frac{R_f+R_t}{2}\right)}^2},$$

  

  gleich 10,55 m nach Beginn der Kurve 20 im obigen Beispiel.
• 7 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Systems 100, das eine autonome Fahrstreckensteuerung für ein Fahrzeug während eines Fahrspurwechsels, entweder auf einer geraden Fahrbahn oder einer gekrümmten Fahrbahn, und Fahrspurzentrierung in einem autonomen oder teilautonomen Fahrzeugsystem, bereitstellt. Im Folgenden ist eine allgemeine Erläuterung zum Bereitstellen einer gewünschten Fahrstrecke in einem autonom oder teilautonom gefahrenen Fahrzeug, wie genauer in Patentschrift '739 erläutert. System 100 beinhaltet einen Prozessor zum Erzeugen einer Sollfahrstrecke 102, der eine gewünschte Fahrstrecke für das Fahrzeug 14 erzeugt. Für Zwecke, wie Fahrspurwechsel, Kurvennavigation, Ausweichen von Objekten usw. ist die gewünschte Fahrstrecke als eine Reihe von Lateralversätzen, Steuerwinkeln und Längsabständen über eine Zeitspanne, in welcher die Lenkänderung erfolgt, dargestellt.
• System 100 verwendet gemessene Fahrbahnparameter, wie den seitlichen Versatz des Fahrzeugs y_r, die Fahrbahnkrümmung p und den Gierwinkel des Fahrzeugs φ_r in Bezug auf das zentrierte Koordinatensystem im Streckenerzeugungsprozessor 102. Die Fahrbahn ist modelliert als eine Polynomgleichung zweiter Ordnung als: $$y_r\left(x\right)=A{x}^2+Bx+C,0<x<x_{Reichweite}$$

  

  wobei x_Reichweite die Reichweite einer Vordersichtkamera am Fahrzeug 14 dargestellt wird.
• Aus der geometrischen Beziehung zwischen der Fahrbahn und der Fahrbahndarstellung der Gleichung (8), können die Koeffizienten der Gleichung (8) mit den gemessenen Fahrbahnparametern y_r, ρ und φ_r bezogen werden als: $$A=\frac{\rho }{2},$$

  

  $$B=\text{tan }{\phi }_r,$$

  

  $$C=y_r\left(0\right).$$

  
• Mit dem seitlichen Versatz der Fahrbahn y_r, dem Steuerwinkel φ_r und der Fahrbahnkrümmung P, erzeugt der Streckenerzeugungsprozessor 102 eine ruhige Sollfahrstrecke, indem er eine Polynomgleichung fünfter Ordnung löst als: $$y_d\left(t\right)=a_5{x}_d^5\left(t\right)+a_4{x}_d^4\left(t\right)+a_3{x}_d^3\left(t\right)+a_1{x}_d^2\left(t\right)+a_1{x}_d^1\left(t\right)+a_0.$$

  
• Die Polynompfadgenerierung fünfter Ordnung erfasst die Fahrbahnparameter y_r, ρ und φ_r und am Beginn und am Ende der Strecke eine ruhige Fahrstrecke gewährleistet bis zu den Streckenderivaten zweiter Ordnung. Zusätzlich kann die Strecke durch wenige einfache algebraische Berechnungen hervorgehen, unter Verwendung der Straßengeometriemessung, wobei keine schwere Rechenleistung notwendig ist.
• Diese Streckeninformation beinhaltet Zustandsvariablen, x_d Seitenlage, y_d und des Gierwinkels φ_d werden einem Komparator 104 bereitgestellt, der ein Signal empfängt, mit dem eine vorausgesagte Strecke von einem Streckenvorhersageprozessor 106 identifiziert wird, wie nachfolgend beschrieben, und ein Fehlersignal zwischen der gewünschten Strecke und der vorausgesagten Strecke bereitstellt. Die Quergeschwindigkeit ν_y, der Gierwinkel φ und die Lateralposition y_r des Fahrzeugs 14 werden über die Beendigungszeit der Kurvenänderung vorausgesagt oder geschätzt. Nach Erhalt des Fahrbahnmodells der Gleichung (8), können die Lateralposition der Fahrbahn y_r und der Gierwinkel φ_r mit dem Streckenvorhersageprozessor 106 vorhergesagt werden, unter Verwendung eines dynamischen Fahrzeugmodells: $${\dot{x}}_r=A_r{x}_r+B_r\delta +G_r\rho ,$$

  

  $$z_r=C_r{x}_r,$$

  

  mit: $$x_r={\left[\begin{array}{cccc}{y}_r& {\phi }_r& v_y& r\end{array}\right]}^T,$$

  

  $$B_r={\left[\begin{array}{cccc}0& 0& \frac{C_f}{m}& \frac{a{C}_f}{l}\end{array}\right]}^T,$$

  

  $$C_r=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0\end{array}\right],$$

  

  $$G_r={\left[\begin{array}{cccc}0& v_x& 0& 0\end{array}\right]}^T,$$

  

  $$A_r=\left[\begin{array}{cccc}0& v_x& -1& 0\\ 0& 0& 0& -1\\ 0& 0& -\frac{C_f+C_r}{m{v}_x}& \frac{b{C}_r-a{C}_f}{m{v}_x}-v_x\\ 0& 0& \frac{b{C}_r-a{C}_f}{I{v}_x}& -\frac{a^2{C}_f+b^2{C}_r}{I{v}_x}\end{array}\right],$$

  

  wobei C_f und C_r die entsprechenden Steifigkeiten jeweils der Vorder- und Hinterräder des Fahrzeugs 14 sind, a und b die Abstände vom Schwerpunkt des Fahrzeugs 14 jeweils zu der Vorder- und Hinterachse sind, m die Fahrzeugmasse ist, δ der Lenkwinkel ist und I_z das Trägheitsmoment um die Mitte des Fahrzeugs 14 ist, senkrecht zur Ebene, wo das Fahrzeug 14 angeordnet ist.
• Das Fehlersignal vom Komparator 104 wird an eine Spurwechselsteuerung 108 übertragen, die ein Lenkwinkelbefehlssignal bereitstellt, δ_cmd zur Lenkung auf einer Strecke, die das Fehlersignal minimiert. Die Spurwechselsteuerung 108 erzeugt eine Sequenz von zukünftigen Lenkwinkelbefehlen δ_cmd, mit denen die Ausrichtungs- und Offsetfehler zwischen der gewünschten Fahrstrecke und der vorausgesagten Fahrstrecke minimieren werden. Ein Algorithmus zur Regelung der lateralen Bewegung in der Steuerung 108 vergleicht die vorausgesagte Fahrstrecke mit der Sollfahrstrecke (x_d, y_d), und berechnet das Lenkwinkelbefehlssignal δ_cmd durch Minimierung der Wegdifferenz, wobei das Lenkwinkelbefehlssignal δ_cmd erhalten wird durch: $${\delta }_{cmd}\left(k\right)=\frac{{\displaystyle {\sum }_{i=0}^{N-1}{\left(z_d\left(k+i+1\right)-C{A}^{i+1}x\left(k\right)\right)}^{T}Q\left(k+i+1\right)\left(C{A}^{i}B\right)}}{{\displaystyle {\sum }_{i=0}^{N-1}\left(C{A}^{i}B\right)Q\left(k+i+1\right)\left(C{A}^{i}B\right)}+R\left(k\right)},$$

  

  und wobei x = [y φ ν_y r]^T, z_d(k) = [y_d φ_d]^T, Q und R Gewichtungsmatrizen sind, die in der Minimierung mit den Systemmatrizendefinitionen $A=e^{A_r{t}_s},B={\displaystyle {\int }_0^{t_s}{e}^{A_r\alpha }}{B}_{r}d\alpha$

  

  und $C=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0\end{array}\right]$

  

  $$

  

  verwendet werden.
• Das Lenkwinkelbefehlssignal δ_cmd wird an ein Lenksystem 110 übertragen, das die Lenksteuerung für ein Fahrzeugsystem 112 übernimmt. Das Lenksystem 110 empfängt das Lenkwinkelbefehlssignal δ_cmd und stellt ein Lenkdrehmomentbefehlssignal τ_cmd bereit, um den gewünschten Lenkwinkel δ_Gewünscht laut Befehl zu erzielen.
• Während das Fahrzeug 14 eine Kurve fährt, stellen verschiedene Sensoren am Fahrzeug 14, wie ein Lenkwinkelsensor, ein Tachometer- und ein Gierratensensor, gemessene Signale bezüglich der Bewegung des Fahrzeugs 14 bereit. Diese gemessenen Fahrzeugbewegungssignale werden vom Fahrzeugsystem 112 an den Prozessor zur Erzeugung der gewünschten Fahrstrecke 102 gesendet. Trägheitssensoren, wie einen Tachometer-, einer Drehbewegungs- und einen Lenkwinkelsensor, können zum Erfassen von Fahrzeugzuständen, wie die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit ν_x, die Längsbeschleunigung a_x, die Querbeschleunigung a_y, die Gierrate r und der Lenkwinkel δ, verwendet werden. Die Quergeschwindigkeit ν_y wird geschätzt als: $$\left[\begin{array}{c}{\dot{\widehat{v}}}_y\\ \dot{\widehat{r}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}-\frac{C_f+C_r}{m{v}_x}& \frac{b{C}_r-a{C}_f}{m{v}_x}-v_x\\ \frac{b{C}_r-a{C}_f}{I{v}_x}& -\frac{a^2{C}_f+b^2{C}_r}{I{v}_x}\end{array}\right]\cdot \left[\begin{array}{c}{\widehat{v}}_y\\ \widehat{r}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\frac{C_f}{m}\\ \frac{a{C}_f}{I}\end{array}\right]\cdot \delta +K\cdot \left[\begin{array}{c}0\\ r-\widehat{r}\end{array}\right],$$

  

  wobei r eine gemessene Fahrzeuggierrate ist, ν̂_y und r̂ die jeweils geschätzte Quergeschwindigkeit und die Fahrzeuggierrate sind, und K eine Gierraten-Beobachtungsverstärkung ist.
• Die Fahrzeugbewegungsinformationen werden auch einem Prozessor zu Einschätzung des Fahrzeugzustands 114 bereitgestellt, der geschätzten Fahrzeugzustandssignale, nämlich den seitlichen Versatz y, den Gierwinkel, die Fahrzeugquergeschwindigkeit ν_y und die Fahrzeuggiergeschwindigkeit r, bereitstellt. Der Prozessor zur Einschätzung des Fahrzeugzustands 114 verwendet ein Fahrzeugmodell zur Filterung der geschätzten Fahrzeugzustandssignale. Die Zustandssignale werden an den Streckenvorhersageprozessor 106 gesendet, der die Fahrstrecke für die nächsten Zeitinstanzen, basierend auf Information wie weiter oben erörtert, voraussagt. Der Streckenvorhersageprozessor 106 schätzt die künftige Fahrtstrecke basierend auf der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit ν_x, der Gierrate r und dem Lenkwinkel δ.
• Die Kamerasignale und die gefilterten Sensorsignale vom Fahrzeugsystem 112 werden ebenfalls einem Prozessor zur Erfassung der Fahrspurmarkierungen 116 bereitgestellt, der die Parameter der Fahrspurmarkierungen, basierend auf der Bewegung des Fahrzeugs 14, korrigiert. Der Prozessor zur Erfassung der Fahrspurmarkierungen 116 erkennt die Fahrspurmarkierungen auf der Fahrbahn und stellt sie mit den Parametern der Fahrspurkrümmung, des tangentialen Winkels und des seitlichen Versatzes dar, wobei die Ausgabe des Prozessors zur Erfassung der Fahrspurmarkierungen 116 der Gierwinkel φ_r, die laterale Position y_r, die Krümmung ρ der Fahrbahn und eine Änderungsrate der Fahrbahnkrümmung Δρ der Fahrbahn ist. Die Position der Fahrspurmarkierungen relativ zum Fahrzeug 14 wird dann über einen Fahrbahneinschätzungsprozessor 120 an den Prozessor zur Erzeugung der gewünschten Fahrstrecke 102 gesendet, um eine Aktualisierung zur Erzeugung der gewünschten Fahrstrecke bereitzustellen.
• Wenn die Kurve 20 erfasst wird, schlägt die vorliegende Erfindung eine Korrektur der gewünschten Fahrstrecke vor, um ein Abkommen des Anhängers 16 von der Fahrspur 12 während der Fahrt durch die Kurve 20 zu vermeiden. Insbesondere revidiert der Streckensteuerungsalgorithmus die Fahrbahnkrümmung P und die Änderungsrate der Fahrbahnkrümmung ΔP mit einer neuen Fahrbahnkrümmung ρ_neu und einer neuen Änderungsrate der Fahrbahnkrümmung Δρ_neu in einem Streckenkorrekturprozessor 118, die dann vom Fahrbahneinschätzungsprozessor 120 verwendet wird. Wenn keine Kurve erkannt wird, durchlaufen die Fahrbahnkrümmung P und die Änderungsrate der Fahrbahnkrümmung ΔP unverändert den Prozessor 118. Insbesondere berechnet der Prozessor 118 für einen Ansatz mit weiterer Kurvenfahrt die neue Fahrbahnkrümmung ρ_neu und die neue Änderungsrate der Fahrbahnkrümmung Δρ_neu als: $${\rho }_{neu}=\frac{1}{R_f},$$

  

  $$\Delta {\rho }_{neu}=\frac{2}{D\left(R_f-R_t\right)},$$

  

  und für den Ansatz mit enger Kurvenfahrt berechnet der Prozessor 118 die neue Fahrbahnkrümmung ρ_neu und die neue Änderungsrate der Fahrbahnkrümmung Δρ_neu als: $${\rho }_{neu}=\frac{2}{3R_f-R_t},$$

  

  $$\Delta {\rho }_{neu}=\frac{2}{D\left(R_f-R_t\right)},$$

  

  wobei D ein Abstimmungsparameter zur Einstellung auf die Fahreraggressivität ist.
• Wenn der Fahrspurzentrierungs- oder Fahrspurhaltungsalgorithmus die Kurve 20 identifiziert, verwendet der Algorithmus den Ausgangspunkt, den Endpunkt und die Änderungsrate der Fahrbahnkrümmung Δρ_neu in Verbindung mit der Streckenerzeugungsfunktion im Streckenerzeugungsprozessor 102 für den Ansatz mit weiter Kurvenfahrt oder den Ansatz mit enger Kurvenfahrt, wobei der Algorithmus zuvor für den Ansatz mit weiter Kurvenfahrt oder den Ansatz mit enger Kurvenfahrt programmiert wird. Für beide Ansätze wird die Polynomgleichung fünfter Ordnung der Gleichung (12) mit unterschiedlichen Ausgangs- und Randbedingungen gelöst, wobei die Polynom-Trajektorie vorher normalisiert wird als: $$y_n\left(x_n\right)=a_0+a_1{x}_n+a_2{x}_n^2+a_3{x}_n^3+a_4{x}_n^4+a_5{x}_n^5,$$

  

  $$0\le x_n=\frac{x}{v_x\Delta T}\le \mathrm{1,}$$

  

  $$y_n=\frac{y}{L},$$

  

  
  wobei L die Fahrspurbreite und ΔT die Zeit zum Fahren des Fahrzeugs 14 über die Fahrspur 12 ist.
• Beim Ansatz mit weiter Kurvenfahrt gelten folgende Anfangsbedingungen für den Ausgangspunkt 84: $$y_n\left(0\right)=\mathrm{0,}$$

  

  $$y_n^{\text{'}}\left(0\right)=\mathrm{0,}$$

  

  $$y_n^{\text{'}\text{'}}\left(0\right)=\frac{{\left(v_x\Delta T\right)}^2}{R_{f}L},$$

  

  und die Randbedingungen für den Endpunkt 86 sind: $$y_n\left(1\right)=\frac{y_{Spur}\left(v_x\Delta T\right)+L}{L},$$

  

  $$y_n^{\text{'}}\left(1\right)=y_{Spur}^{\text{'}}\left(v_x\Delta T\right)\cdot \frac{v_x\Delta T}{L},$$

  

  $$y_n^{\text{'}\text{'}}\left(1\right)=\frac{2{\left(v_x\Delta T\right)}^2}{\left(3R_f-R_t\right)L},$$

  

  wobei: $$y_{Spur}=c_3{x}^3+c_2{x}^2+c_{1}x+c_0,$$

  

  und wobei c₀, c₁, c₂ and c₃ gemessene Werte aus einer Frontkamera sind.
• Für den Ansatz mit enger Kurvenfahrt werden unterschiedliche Ausgangs- und Randbedingungen verwendet, um die Polynomgleichung (26) zu lösen, wobei die Ausgangsbedingungen für den Anfangspunkt 94 folgende sind: $$y_n\left(0\right)=\mathrm{0,}$$

  

  $$y_n^{\text{'}}\left(0\right)=\mathrm{0,}$$

  

  $$y_n^{\text{'}\text{'}}\left(0\right)=\frac{2\left(v_x\Delta T^2\right)}{\left(3R_f-R_t\right)L},$$

  

  und die Randbedingungen für den Endpunkt 96 folgende sind: $$y_n\left(1\right)=\frac{y_{Spur}\left(v_x\Delta T\right)+L}{L},$$

  

  $$y_n^{\text{'}}\left(1\right)=y_{Spur}^{\text{'}}\left(v_x\Delta T\right)\cdot \frac{v_x\Delta T}{L},$$

  

  $$y_n^{\text{'}\text{'}}\left(1\right)=\frac{2{\left(v_x\Delta T\right)}^2}{R_{f}L}.$$

  
• 8 ist ein Flussdiagramm 130, das einen Prozessor zum Berechnen der Fahrstrecke 82 für einen Ansatz mit weiter Kurvenfahrt berechnet, wenn das Fahrzeug 14 in die Kurve 20 fährt, wie weiter oben erörtert. Bei Kasten 132 erhält der Algorithmus die Straßenkrümmung p, die Fahrspurbreite, und die erforderlichen Messungen von der Kartendatenbank 26 und der vorwärtsgerichteten Kamera am Fahrzeug 14. Der Algorithmus erhält die Länge des Anhängers 16 bei Kasten 134 und den Fahrzeuglenkwinkel δ bei Kasten 136. Der Algorithmus berechnet dann den Kurvenradius des Anhängers R_t bei Kasten 138 und bestimmt, ob der Anhänger 16 basierend auf der aktuellen Fahrstrecke 14 während der Fahrt durch die Kurve 20 am Entscheidungsdiamant 140 von der Fahrspur 12 abkommt. Wenn der Anhänger 16 während der Fahrt durch die Kurve 20 am Entscheidungsdiamant 140 nicht von der Fahrspur 12 abkommt, führt der Algorithmus das Fahrzeug 14 weiter entlang der aktuellen Fahrstrecke bei Kasten 142, und der Algorithmus endet bei Kasten 144. Wenn der Anhänger 16 auf der aktuellen Fahrstrecke am Entscheidungsdiamant 140 von der Fahrspur 12 abkommt, dann berechnet der Algorithmus den Ausgangskurvenradius R_f des Fahrzeugs 14 bei Kasten 146, berechnet den Endkurvenradius $\frac{3R_f-R_t}{2}$

  

  des Fahrzeugs 14 bei Kasten 148, und berechnet den Kurvenendpunkt 86 aus der Gleichung (6), vor dem Ende der Kurve 20 bei Kasten 150. Der Algorithmus aktualisiert dann die anfängliche Grenze und die Bedingungen zum Streckenerzeugungsproblem aus den Gleichungen (29) - (34) bei Kasten 152 und verwendet die Bedingungen für die Streckenerzeugungsfunktion im Prozessor 92 bei Kasten 154. Der Algorithmus stellt dann die notwendigen Kurvenbefehle für die neue Strecke bei Kasten 156 bereit und meldet dem Fahrer die neue Fahrstrecke des Anhängers bei Kasten 158.
• 9 ist ein Flussdiagramm 160, das ein Verfahren zum Berechnen der Strecke 92 für den Ansatz mit enger Kurvenfahrt, wenn das Fahrzeug 14 in die Kurve 20 fährt, darstellt, wie vorstehend erörtert, welches dasselbe ist wie die Schritte im Flussdiagramm 130, mit der Ausnahme, dass der Algorithmus den Kurvenstartpunkt aus der Gleichung (7) bei Kasten 162 berechnet, anstelle des Kurvenendpunkts bei Kasten 150. Weiterhin ist der Ausgangskurvenradius $\frac{3R_f-R_t}{2}$

  

  bei Kasten 146, der Endkurvenradius R_f bei Kasten 148 und die Ausgangs- und Randbedingungen bei Kasten 152 ergeben sich aus den Gleichungen (36) - (41).
• Wie Fachleuten hinreichend bekannt ist, können sich die hierin zur Beschreibung der Erfindung erörterten mehreren und unterschiedlichen Schritte und Verfahren auf Vorgänge beziehen, die von einem Computer, einem Prozessor oder anderen Geräten zur elektronischen Berechnung verwendet werden, die Daten unter Zuhilfenahme elektrischer Vorgänge manipulieren und/oder verändern. Diese Computer und elektronischen Geräte können unterschiedliche flüchtige und/oder nichtflüchtige Speicher beinhalten, zu denen ein nichttransitorisches computerlesbares Medium mit einem ausführbaren darauf gespeicherten Programm einschließlich verschiedenen Codes oder ausführbaren Anweisungen gehört, die in der Lage sind, von Computern oder Prozessoren ausgeführt zu werden, wobei der Speicher und/oder das computerlesbare Medium alle Formen und Arten an Speichern und sonstigen computerlesbaren Medien beinhalten kann.
• Die vorangegangene Abhandlung offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Fachleute auf dem Gebiet erkennen leicht aus einer derartigen Abhandlung und aus den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen, dass verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Variationen darin ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken und dem Schutzumfang der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, durchgeführt werden können.

Claims (10)

1. Verfahren zum Bereitstellen einer Fahrzeuglenksteuerung in einem autonomen angetrieben oder halbautonom angetriebenen Fahrzeug (14), das einen Anhänger (16) zieht, um zu verhindern, dass der Anhänger (16) in einer Kurve (20) eine Fahrspur (12) verlässt, die das Fahrzeug (14) fährt, worin das Verfahren Folgendes umfasst: das Bestimmen eines Krümmungsradius der Kurve (20) und einer Spurbreite der Fahrspur (12), und eine Länge des Anhängers (16); das Bestimmen, wann das Fahrzeug (14) die Kurve (20) betreten hat; das Bestimmen eines aktuellen Lenkwinkels (δ) des Fahrzeugs (14); das Bestimmen eines aktuellen Kurvenradius des Fahrzeugs (14) für das Fahren durch die Kurve (20) unter Verwendung des gegenwärtigen Lenkwinkels (δ); das Bestimmen eines Wenderadius des Anhängers (16) unter Verwendung des gegenwärtigen Kurvenradius des Fahrzeugs (14) und anderer Parameter; das Bestimmen, dass der Anhänger (16) auf der Grundlage des Krümmungsradius der Kurve (20) und des Kurvenradius des Anhängers (16) aus der Fahrspur (12) kreuzen wird; das Berechnen eines Startwende-Radius des Fahrzeugs (14) für eine Startposition der Kurve (20); das Berechnen eines Endwende-Radius des Fahrzeugs (14) für eine Endposition der Kurve (20); das Bestimmen eines Wende-Endpunkts nahe der Endposition; das Bestimmen eines Wende-Startpunkt nahe der Startposition; das Bestimmen eines gewünschten Weges des Fahrzeugs (14) durch die Kurve (20), sodass verhindert wird, dass der Anhänger (16) die Fahrspur (12) verlässt, wobei das Bestimmen das Lösen einer Polynomgleichung unter Verwendung des Startwende-Radius, des Endwende-Radius und des Wende-Endpunktes oder des Wende-Startpunkts umfasst; und das Lenken des Fahrzeugs (14) entlang des gewünschten Weges durch die Kurve (20).
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Bestimmen des gewünschten Weges das Lösen der Polynomgleichung beinhaltet als: $$y_n\left(x_n\right)=a_0+a_1{x}_n+a_2{x}_n^2+a_3{x}_n^3+a_4{x}_n^4+a_5{x}_n^5,$$

   

   $$0\le x_n=\frac{x}{v_x\Delta T}\le \mathrm{1,}$$

   

   $$y_n=\frac{y}{L},$$

   

   wobei x der Fahrzeuglängsweg ist, y der Fahrzeuglängsweg in Bezug auf eine aktuelle Fahrzeugposition ist, v_x die Fahrzeuggeschwindigkeit a₀ - a₅ Koeffizienten sind, L die Breite der Fahrspur und ΔT ist die Zeit für das Fahren durch die Kurve.
3. Verfahren nach Anspruch 2, worin das Bestimmen des gewünschten Weges das Bestimmen eines gewünschten Weges durch die Kurve (20) beinhaltet, der an einem Anfangspunkt der Kurve (20) beginnt, einen relativ weiten Bogen aufweist und vor einem Endpunkt der Kurve (20) endet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: das Bereitstellen von Anfangsbedingungen zum Lösen der Polynomgleichung am Wendepunkt als: $$y_n\left(0\right)=\mathrm{0,}$$

   

   $$y_n^{\text{'}}=\mathrm{0,}$$

   

   $$y_n^{\text{'}\text{'}}\left(0\right)=\frac{{\left(v_x\Delta T\right)}^2}{R_{f}L},$$

   

   und das Bereitstellen von Randbedingungen, um die Polynomgleichung am Wendepunkt wie folgt zu lösen: $$y_n\left(1\right)=\frac{y_{Spur}\left(v_x\Delta T\right)+L}{L},$$

   

   $$y_n^{\text{'}}\left(1\right)=y_{Spur}^{\text{'}}\left(v_x\Delta T\right)\cdot \frac{v_x\Delta T}{L},$$

   

   $$y_n^{\text{'}\text{'}}\left(1\right)=\frac{2{\left(v_x\Delta T\right)}^2}{\left(3R_f-R_t\right)L},$$

   

   wobei: $$y_{Spur}=c_3{x}^3+c_2{x}^2+c_{1}x+c_0,$$

   

   und wobei ()' eine Ableitung erster Ordnung ist ()'' ist der aktuelle Kurvenradius des Fahrzeugs R_f ist der Kurvenradiuses des Anhängers, y R _tSpur ist eine Polynom-Darstellung der Fahrspurzentrierung und c₀ - c₃ sind Koeffizienten der Polynomgleichung durch die Fahrspurerkennung.
5. Verfahren nach Anspruch 3, worin der Startkurvenradius R_f ist, der Endkurvenradius ist $\frac{3R_f-R_t}{2}$

   

   der Wendepunkt vor dem Endpunkt der Kurve (20) ist: $$\sqrt{R_f^2-{\left(\frac{R_f+R_t}{2}\right)}^2},$$

   

   wobei R_f der aktuelle Kurvenradius des Fahrzeugs (14) ist und R_t ist der Kurvenradius des Anhängers (16).
6. Verfahren nach Anspruch 2 worin das Bestimmen des gewünschten Weges das Bestimmen eines gewünschten Weges durch die Kurve (20), der nach einem Anfangspunkt der Kurve (20) beginnt, einen relativ engen Bogen aufweist und an einer Endstelle der Kurve (20) endet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend: das Bereitstellen von Anfangsbedingungen zum Lösen der Polynomgleichung am Wendepunkt als: $$y_n\left(0\right)=\mathrm{0,}$$

   

   $$y_n^{\text{'}}\left(0\right)=\mathrm{0,}$$

   

   $$y_n^{\text{'}\text{'}}\left(0\right)=\frac{2{\left(v_x\Delta T\right)}^2}{\left(3R_f-R_t\right)L},$$

   

   und Bereitstellung Randbedingungen, um die Polynomgleichung am Drehen Endpunkt als: $$y_n\left(1\right)=\frac{y_{Spur}\left(v_x\Delta T\right)+L}{L},$$

   

   $$y_n^{\text{'}}\left(1\right)=y_{Spur}^{\text{'}}\left(v_x\Delta T\right)\cdot \frac{v_x\Delta T}{L},$$

   

   $$y_n^{\text{'}\text{'}}\left(1\right)=\frac{2{\left(v_x\Delta T\right)}^2}{R_{f}L},$$

   

   wobei: $$y_{Spur}=c_3{x}^3+c_2{x}^2+c_{1}x+c_0,$$

   

   und wobei ()' eine Ableitung erster Ordnung ist, ()'' ist eine Ableitung zweiter Ordnung R_f ist der aktuelle Kurvenradius des Fahrzeugs, R_t ist der Kurvenradius des Anhängers, y_Spur eine Polynom-Darstellung der Fahrspurzentrierung und c₀ - c₃ Koeffizienten sind der Polynomgleichung durch Fahrspurerkennung.
8. Verfahren nach Anspruch 6, worin der Anfangswenderadius $\frac{3R_f-R_t}{2}$

   

   ist, Endkurvenradius R_f ist, und der Wendeanfangspunkt nach dem Startort der Kurve (20) ist: $$R_f^2-{\left(\frac{R_f+R_t}{2}\right)}^2,$$

   

   wobei R_f der aktuelle Kurvenradius des Fahrzeugs (14) ist und R_t der Kurvenradius des Anhängers (16).
9. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Bestimmen des gewünschten Pfades das Bereitstellen eines überarbeiteten Straßenkrümmungswerts von 1/R_f und eine Änderung der Geschwindigkeit der Straßenkrümmung als $\frac{2}{D\left(R_f-R_t\right)}$

   

   beinhaltet, wobei R_f der aktuelle Kurvenradius des Fahrzeugs (14) ist, R_t ist der Kurvenradius des Anhängers (16) und D ein Abstimmungsparameter zur Einstellung für die Aggressivität.
10. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Bestimmen eines Kurvenradius des Anhängers (16) das Bestimmen eines Kurvenradius eines hinteren Endes des Anhängers (16) auf der Grundlage des Kurvenradius des Fahrzeugs (14), eines Radstandes des Fahrzeugs (14), eines Abstands von den Vorderrädern des Fahrzeugs (14) zu einem vorderen Stoßfänger des Fahrzeugs (14), eine Anhängelänge zwischen dem Fahrzeug (14) und dem Anhänger (16) und eine Länge des Anhängers (16) beinhaltet.

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