DE102017221617A1

DE102017221617A1 - System und Verfahren zur Verkehrsstauabschätzung

Info

Publication number: DE102017221617A1
Application number: DE102017221617.4A
Authority: DE
Inventors: Shigenobu Saigusa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2017-01-04
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2018-07-05
Also published as: US10332403B2; CN108269424A; CN108269424B; US20180190128A1

Abstract

System und Verfahren zum Steuern eines Hostfahrzeugs in einer Kolonne von Fahrzeugen. Das Verfahren beinhaltet das Empfangen von Geschwindigkeitsdaten eines führenden Fahrzeugs von dem führenden Fahrzeug über ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk und das Empfangen von Geschwindigkeitsdaten eines vorausfahrenden Fahrzeugs von einem Sensorsystem des Hostfahrzeugs. Das vorausfahrende Fahrzeug ist unmittelbar vor dem Hostfahrzeug positioniert. Das führende Fahrzeug ist vor dem Hostfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug positioniert. Das Verfahren beinhaltet das Berechnen einer Übertragungsfunktion zwischen dem führenden Fahrzeug und dem Hostfahrzeug und das Bestimmen einer Stringstabilitätsstufe der Kolonne von Fahrzeugen auf Grundlage der Übertragungsfunktion. Die Stringstabilitätsstufe zeigt eine Geschwindigkeitsvariation der Kolonne von Fahrzeugen an. Ferner beinhaltet das Verfahren das Berechnen einer Verkehrsstaustufe auf Grundlage der Stringstabilitätsstufe und das Steuern eines Fahrzeugsystems des Hostfahrzeugs auf Grundlage der Verkehrsstaustufe.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung S/N 62/442333 , die am 4. Januar 2017 eingereicht wurde, wobei die Gesamtheit dieser durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen wird.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Verkehrsstau ist in vielen Verkehrsnetzen ein zunehmendes Problem, das zu Fahrzeugsicherheitsrisiken und Frustration der Fahrer führt. In vielen Fällen ist der Fahrer eines Hostfahrzeugs möglicherweise in Unkenntnis des auf ihn zukommenden Verkehrsstaus oder von unerwarteten und/oder plötzlichen Verkehrsflussproblemen. Geschwindigkeitsstörungen vor dem Hostfahrzeug können sich auf das Hostfahrzeug ausbreiten und plötzliche Stopps, ruckartige Wendungen, abrupte Beschleunigung oder Kollisionen verursachen.
Durch die zunehmende Verwendung von drahtloser Fahrzeugkommunikation wie zum Beispiel der Kommunikation Vehicle-to-Vehicle (V2V), Vehicle-to-Infrastructure (V2I) und Vehicle-to-Everything (V2X) kann der Austausch von Informationen die Auswirkungen von Verkehrsstau und Geschwindigkeitsstörungen mildern. Insbesondere können diese Informationen zum Vorhersagen von Verkehrsstau, zum Bereitstellen frühzeitiger Warnungen und zum Steuern von Fahrfunktionen (z.B. kooperative adaptive Geschwindigkeitssteuerung) verwendet werden. Das Hostfahrzeug wiederum kann Verkehrsflussstörungen vorhersehen und ein bequemes und sichere Fahrerlebnis mit gleichmäßigem Beschleunigen und Bremsen bieten.
KURZBESCHREIBUNG
Gemäß einem Aspekt ein computerimplementiertes Verfahren zum Steuern eines Hostfahrzeugs in Bezug auf ein führendes Fahrzeug und ein vorausfahrendes Fahrzeug, wobei das Hostfahrzeug, das führende Fahrzeug und das vorausfahrende Fahrzeug sich innerhalb einer Kolonne von Fahrzeugen befinden, umfassend das Empfangen von Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs vom führenden Fahrzeug über ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk. Das führende Fahrzeug ist vor dem Hostfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug positioniert. Ferner beinhaltet das Verfahren das Empfangen von Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs von einem Sensorsystem des Hostfahrzeugs. Das vorausfahrende Fahrzeug ist unmittelbar vor dem Hostfahrzeug positioniert. Ferner beinhaltet das Verfahren das Berechnen einer Übertragungsfunktion zwischen dem führenden Fahrzeug und dem Hostfahrzeug als eine Korrelation zwischen den Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs und den Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs. Das Verfahren beinhaltet das Bestimmen einer Stringstabilitätsstufe der Kolonne von Fahrzeugen auf Grundlage der Übertragungsfunktion. Die Stringstabilitätsstufe zeigt eine Geschwindigkeitsvariation der Kolonne von Fahrzeugen an. Das Verfahren beinhaltet auch das Berechnen einer Verkehrsstaustufe auf Grundlage der Stringstabilitätsstufe und das Steuern eines Fahrzeugsystems eines Hostfahrzeugs auf Grundlage der Verkehrsstaustufe.
Gemäß einem weiteren Aspekt ein computerimplementiertes Verfahren zum Steuern eines Hostfahrzeugs in Bezug auf ein führendes Fahrzeug und ein vorausfahrendes Fahrzeug, wobei das Hostfahrzeug, das führende Fahrzeug und das vorausfahrende Fahrzeug sich innerhalb einer Kolonne von Fahrzeugen befinden, umfassend das Empfangen von Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs vom führenden Fahrzeug über ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk. Das führende Fahrzeug ist vor dem Hostfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug positioniert. Das System beinhaltet ein Sensorsystem des Hostfahrzeugs zum Erfassen der Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs. Das vorausfahrende Fahrzeug ist unmittelbar vor dem Hostfahrzeug positioniert. Das System beinhaltet einen Prozessor, der zur Computerkommunikation mit dem Sensorsystem und dem drahtlosen Sendeempfänger wirkverbunden ist. Der Prozessor berechnet eine Übertragungsfunktion zwischen dem führenden Fahrzeug und dem Hostfahrzeug als ein Verhältnis zwischen einer Eingabe des führenden Fahrzeugs und einer Ausgabe des vorausfahrenden Fahrzeugs. Die Eingabe des führenden Fahrzeugs basiert auf den Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs und die Ausgabe des vorausfahrenden Fahrzeugs basiert auf den Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs. Der Prozessor bestimmt eine Stringstabilitätsstufe auf Grundlage der Übertragungsfunktion über einen Zeitraum. Der Prozessor berechnet eine Verkehrsstaustufe auf Grundlage der Stringstabilitätsstufe und steuert das Hostfahrzeug auf Grundlage der Verkehrsstaustufe.
Gemäß einem weiteren Aspekt ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium zum Steuern eines Hostfahrzeugs in Bezug auf ein führendes Fahrzeug und ein vorausfahrendes Fahrzeug, wobei das Hostfahrzeug, das führende Fahrzeug und das vorausfahrende Fahrzeug sich innerhalb einer Kolonne von Fahrzeugen befinden, umfassend Anweisungen. Die Anweisungen werden von einem Prozessor ausgeführt und veranlassen den Prozessor zum Empfangen von Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs von dem führenden Fahrzeug über ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk. Das führende Fahrzeug ist vor dem Hostfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug positioniert. Der Prozessor empfängt von einem Sensorsystem des Hostfahrzeugs Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs. Das vorausfahrende Fahrzeug ist unmittelbar vor dem Hostfahrzeug positioniert. Der Prozessor berechnet eine Übertragungsfunktion zwischen dem führenden Fahrzeug und dem Hostfahrzeug als eine Korrelation zwischen den Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs und den Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs. Ferner bestimmt der Prozessor eine Stringstabilitätsstufe der Kolonne von Fahrzeugen auf Grundlage der Übertragungsfunktion. Die Stringstabilitätsstufe zeigt eine Geschwindigkeitsvariation der Kolonne von Fahrzeugen an. Der Prozessor berechnet eine Verkehrsstaustufe auf Grundlage der Stringstabilitätsstufe und steuert ein Fahrzeugsystem des Hostfahrzeugs auf Grundlage der Verkehrsstaustufe.
Figurenliste

1 ist ein beispielhaftes Verkehrsszenario, das ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk gemäß einer beispielhaften Ausführungsform verwendet;
2 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugsteuersystems eines Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
3 ist eine schematische Ansicht eines C-ACC-Steuerungsmodells zum Steuern eines Fahrzeugsteuersystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
4 ist ein Prozessflussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Hostfahrzeugs einschließlich einer Stauabschätzung gemäß einer beispielhaften Ausführung; und
5 ist ein Prozessflussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Hostfahrzeugs durch Berechnen einer Beschleunigungskontrollrate gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die nachfolgenden Ausführungen beinhalten Definitionen ausgewählter Begriffe, die hier eingesetzt werden. Die Definitionen beinhalten verschiedene Beispiele und/oder Formen von Komponenten, die in den Umfang eines Begriffs fallen und die zur Implementierung verwendet werden können. Die Beispiele sollen nicht einschränkend sein. Ferner können die hier erörterten Komponenten mit anderen Komponenten kombiniert, weggelassen oder organisiert werden oder in unterschiedlichen Architekturen angeordnet sein.
„Bus“, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine untereinander verbundene Architektur, die mit anderen Computerkomponenten in einem Computer oder zwischen Computern wirkverbunden ist. Der Bus kann Daten zwischen den Computerkomponenten übertragen. Der Bus kann unter anderem ein Speicherbus, ein Speicherprozessor, ein Peripheriebus, ein externer Bus, ein Kreuzschienenschalter und/oder ein lokaler Bus sein. Der Bus kann auch ein Fahrzeugbus sein, der Komponenten innerhalb eines Fahrzeugs unter Verwendung von Protokollen wie zum Beispiel Media Oriented Systems Transport (MOST), Processor Area Network (CAN), Local Interconnect Network (LIN) und andere untereinander verbindet.
„Komponente“, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Computerinstanz (z.B. Hardware, Firmware, Anweisungen in Ausführung, Kombinationen daraus). Computerkomponenten können zum Beispiel einen auf einem Prozessor ablaufenden Prozess, einen Prozessor, ein Objekt, eine ausführbare Anweisung, einen Ausführungsthread und einen Computer beinhalten. Eine Computerkomponente(n) kann sich in einem Prozessor und/oder Thread befinden. Eine Computerkomponente kann auf einem Computer lokalisiert und/oder zwischen mehreren Computers aufgeteilt sein.
„Computerkommunikation“, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Kommunikation zwischen zwei oder mehreren Rechenvorrichtungen (z.B. Computer, Personal Digital Assistant, Mobiltelefon, Netzwerkgerät) und kann zum Beispiel eine Netzwerkübertragung, eine Dateiübertragung, eine Applet-Übertragung , eine E-Mail, die Übertragung eines Hypertext Transfer Protocol (HTTP) und so weiter sein. Eine Computerkommunikation kann zum Beispiel unter anderem über ein drahtloses System (z.B. IEEE 802.11), ein Ethernet-System (z.B. IEEE 802.3), ein Token-Ring-System (z.B. IEEE 802.5), ein Local Area Network (LAN), ein Wide Area Network (WAN), ein Punkt-zu-Punkt-System, ein Kreisschaltsystem, ein Paketvermittlungssystem auftreten.
„Computerlesbares Medium“, wie hier verwendet, bezieht sich auf ein nichtflüchtiges Medium, das Anweisungen und/oder Daten speichert. Ein computerlesbares Medium kann Formen annehmen, unter anderem nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Zu nichtflüchtigen Medien können zum Beispiel optische Platten, Magnetplatten und so weiter gehören. Zu flüchtigen Medien können zum Beispiel Halbleiterspeicher, dynamischer Speicher und so weiter gehören. Gängige Formen computerlesbarer Medien können unter anderem eine Floppydisk, eine Folienspeicherplatte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein anderes magnetisches Medium, eine ASIC, eine CD, andere optische Medien, eine RAM, eine ROM, einen Speicherchip oder eine Speicherkarte, einen Speicherstick und andere Medien beinhalten, von denen ein Computer, ein Prozessor oder ein anderes elektronisches Gerät lesen kann.
„Datenbank“, wie hier verwendet, wird verwendet, um sich auf eine Tabelle zu beziehen. In anderen Beispielen kann „Datenbank“ verwendet werden, um sich auf eine Reihe von Tabellen zu beziehen. In wieder anderen Beispielen kann sich „Datenbank“ auf eine Reihe von Datenspeichern und Verfahren zum Zugreifen auf und/oder Bearbeiten dieser Datenspeicher beziehen. Eine Datenbank kann zum Beispiel auf einer Diskette und/oder einem Speicher gespeichert werden.
„Diskette“, wie hier verwendet, kann zum Beispiel ein magnetisches Diskettenlaufwerk, eine Solid-State-Festplatte, ein Floppydisklaufwerk, ein Bandlaufwerk, ein Ziplaufwerk, eine Flash-Speicherkarte und/oder ein Speicherstick sein. Ferner kann die Diskette eine CD-ROM (Compact Disk ROM), ein CD-beschreibbares Laufwerk (CD-R-Laufwerk), ein CD-wiederbeschreibbares Laufwerk (CD-RW-Laufwerk) und/oder ein digitales Video-ROM-Laufwerk (DVD ROM) sein. Die Diskette kann ein Betriebssystem speichern, das die Ressourcen einer Rechenvorrichtung steuert oder zuweist.
„Eingabe-/Ausgabevorrichtung“ (E/A-Vorrichtung), wie hier verwendet, kann Vorrichtungen zum Empfangen von Eingaben und/oder Vorrichtungen zum Ausgeben von Daten beinhalten. Die Eingabe und/oder Ausgabe kann zum Kontrollieren verschiedener Fahrzeugmerkmale sein, wie unter anderem verschiedene Fahrzeugkomponenten, Systeme und Subsysteme. Insbesondere der Begriff „Eingabevorrichtung“ beinhaltet unter anderem: Tastatur, Mikrofone, Zeige- und Auswahlvorrichtungen, Kameras, Abbildungsvorrichtungen, Videokarten, Displays, Drucktasten, Drehknöpfe und dergleichen. Der Begriff „Eingabevorrichtung“ beinhaltet zusätzlich grafische Eingabekontrollen, die innerhalb einer Benutzerschnittstelle stattfinden, die durch verschiedene Arten von Mechanismen wie etwa Kontrollen auf Software- und Hardwarebasis, Schnittstellen, Touchscreens, Touchpads oder Plug-and-Play-Vorrichtungen angezeigt werden können. Eine „Ausgabevorrichtung“ beinhaltet unter anderem: Anzeigevorrichtungen und andere Vorrichtungen zum Ausgeben von Informationen und Funktionen.
„Logikschaltung“, wie hier verwendet, beinhaltet unter anderem Hardware, Firmware, ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Anweisungen, Anweisungen in Ausführung auf einer Maschine speichert und/oder das eine Aktion(en) von einer anderen Logikschaltung, einem anderen Modul, einer anderen Methode und/oder einem anderen System veranlasst (z.B. Ausführen).
Logikschaltungen können einen durch einen Algorithmus gesteuerten Prozessor, eine diskrete Logik (z.B. ASIC), eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, eine programmierte Logikvorrichtung, eine Speichervorrichtung, die Anweisungen enthält, und so weiter beinhalten und/oder Teil davon sein. Logik kann ein oder mehrere Gates, Gatekombinationen oder andere Schaltkreiskomponenten beinhalten. Wo mehrere Logiken beschrieben werden, kann es möglich sein, mehrere Logiken in eine physische Logik einzubauen. Gleichermaßen kann es möglich sein, wo eine einzelne Logik beschrieben ist, diese einzelne Logik zwischen mehreren physischen Logiken aufzuteilen.
„Speicher“, wie hier verwendet, kann einen flüchtigen Speicher und/oder einen nichtflüchtigen Speicher beinhalten. Ein nichtflüchtiger Speicher kann zum Beispiel ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable Read Only Memory), EPROM (Erasable PROM) und EEPROM (Electrically Erasable PROM) beinhalten. Ein flüchtiger Speicher kann zum Beispiel RAM (Random Access Memory), Synchronous RAM (SRAM), Dynamic RAM (DRAM), Synchronous DRAM (SDRAM), Double Data Rate SDRAM (DDRSDRAM) und Direct RAM Bus RAM (DRRAM) beinhalten. Der Speicher kann ein Betriebssystem speichern, das die Ressourcen einer Rechenvorrichtung steuert oder zuweist.
„Wirkverbindung“ oder eine Verbindung, über die Einheiten „wirkverbunden“ sind, ist eine Verbindung, in der Signale, physische Kommunikation und/oder logische Kommunikation gesendet und/oder empfangen werden können. Eine Wirkverbindung kann eine drahtlose Schnittstelle, eine physische Schnittstelle, eine Datenschnittstelle und/oder eine elektrische Schnittstelle beinhalten.
„Modul“, wie hier verwendet, beinhaltet unter anderem ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Anweisungen, Anweisungen in Ausführung auf einer Maschine, Hardware, Firmware, Software in Ausführung auf einer Maschine und/oder Kombinationen davon zum Ausführen einer Funktion(en) oder einer Aktion(en) speichert und/oder um eine Funktion oder Aktion von einem anderen Modul, einer anderen Methode und/oder einem anderen System zu veranlassen. Ein Modul kann auch Logik, einen durch eine Software gesteuerten Mikroprozessor, eine diskrete Logikschaltung, eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, eine programmierte Logikvorrichtung, eine Speichervorrichtung, die ausführende Anweisungen enthält, logische Gates, eine Kombination von Gates und/oder andere Schaltkreiskomponenten beinhalten. Mehrere Module können zu einem Modul kombiniert werden und einzelne Module können zwischen mehreren Module aufgeteilt sein.
„Tragbare Vorrichtung“, wie hier verwendet, ist eine Rechenvorrichtung, die typischerweise einen Anzeigebildschirm mit Benutzereingabe (z.B. Touch, Tastatur) und einen Prozessor zum Rechnen hat. Tragbare Geräte beinhalten unter anderem in der Hand gehaltene Vorrichtungen, mobile Vorrichtungen, Smartphones, Laptops, Tablets und e-Readers.
„Prozessor“, wie hier verwendet, verarbeitet Signale und erfüllt allgemeine Rechen- und Arithmetikfunktionen. Vom Prozessor verarbeitete Signale können digitale Signale, Datensignale, Computeranweisungen, Prozessoranweisungen, Nachrichten, ein Bit, einen Bitstrom, der empfangen, übertragen und/oder erkannt werden kann, beinhalten. Im Allgemeinen kann der Prozessor eine Vielzahl von verschiedenen Prozessoren sein, umfassend mehrere Einzel- und Mehrkernprozessoren und Koprozessoren und andere mehrere Einzel- und Mehrkernprozessor- und Koprozessorarchitekturen. Der Prozessor kann Logikschaltungen zum Ausführen von Aktionen und/oder Algorithmen beinhalten.
„Fahrzeug“, wie hier verwendet, bezieht sich auf jedes beliebige Fahrzeug, das in der Lage ist, einen oder mehrere menschliche Insassen zu befördern, und das durch eine beliebige Energieform angetrieben wird. Der Begriff „Fahrzeug“ beinhaltet unter anderem Autos, Lastkraftwagen, Vans, Minivans, SUVs, Motorräder, Roller, Boote, Gokarts, Vergnügungsfahrzeuge, Schienenverkehr, private Wasserfahrzeuge und Luftfahrzeuge. In einigen Fällen beinhaltet ein Kraftfahrzeug einen oder mehrere Motoren. Ferner kann sich der Begriff „Fahrzeug“ auf ein Elektrofahrzeug (EV) beziehen, das in der Lage ist, einen oder mehrere menschliche Insassen zu befördern, und das vollständig oder teilweise durch einen oder mehrere Elektromotoren über eine elektrische Batterie angetrieben wird. Das EV kann batteriebetriebene Fahrzeuge (BEV) und Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV) beinhalten. Der Begriff „Fahrzeug“ kann sich auch auf ein autonomes Fahrzeug und/oder selbstfahrendes Fahrzeug beziehen, das durch jede beliebige Energieform angetrieben wird. Das autonome Fahrzeug kann einen oder mehrere menschliche Insassen befördern. Ferner kann der Begriff „Fahrzeug“ Fahrzeuge beinhalten, die mit vorgegebenen Pfaden automatisiert oder nicht automatisiert sind, oder frei bewegliche Fahrzeuge.
„Fahrzeug-Display“, wie hier verwendet, kann unter anderem LED-Bildschirme, LCD-Bildschirme, CRT-Anzeige, Plasmabildschirme, Touchscreen-Displays und andere beinhalten, die man häufig in Fahrzeugen zum Anzeigen von Informationen über das Fahrzeug vorfindet. Das Display kann Eingaben (z.B. Eingaben über Touchscreen, Eingaben über Tastatur, Eingaben von verschiedenen anderen Eingabegeräten, etc.) von einem Benutzer empfangen. Das Display kann sich an verschiedenen Positionen des Fahrzeugs befinden, zum Beispiel auf dem Armaturenbrett oder der Mittelkonsole. In einigen Ausführungsformen ist das Display unter anderem Teil eines tragbaren Geräts (z.B. in Besitz eines Fahrzeuginsassen oder mit diesem im Zusammenhang), eines Navigationssystems, eines Infotainmentsystems.
„Fahrzeugsteuersystem“ und/oder „Fahrzeugsystem“, wie hier verwendet, kann unter anderem jedes beliebige automatische oder manuelle System beinhalten, das zur Verbesserung des Fahrzeugs, des Fahrens und/oder der Sicherheit verwendet werden kann. Beispielhafte Fahrzeugsysteme beinhalten unter anderem: ein elektronisches Stabilitätskontrollsystem, ein Antiblockiersystem, ein Bremsassistenzsystem, ein automatisches Bremsnachfüllsystem, ein Low-Speed-Follow-System, ein Geschwindigkeitsregelungssystem, ein Kollisionswarnsystem, ein Kollisionsminderungsbremssystem, ein automatisches Geschwindigkeitsregelungssystem, ein Spurhaltewarnsystem, ein System zum Anzeigen des toten Winkels, ein Spurhalteassistenzsystem, ein Navigationssystem, ein Übertragungssystem, ein Bremspedalsysteme, ein elektronisches Servolenksystem, visuelle Vorrichtungen (z.B. Kamerasysteme, Annäherungssensorik), ein Klimatisierungssystem, ein elektronisches Vorspannsystem, ein Überwachungssystem, eine Sitzbelegungserfassungseinrichtung, ein Fahrzeugaufhängungssystem, ein Fahrzeugsitzkonfigurationssystem, eine Beleuchtungsanlage für den Fahrzeuginnenraum, ein Audiosystem, eine Sensorik, ein Innen- und Außenkamerasystem und anderes.
Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren richten sich im Allgemeinen auf das Steuern eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Fahrzeugkommunikationsnetzwerks, das mehrere Fahrzeuge und Infrastrukturen beinhalten kann. Das Kommunizieren von Informationen unter Verwendung eines Fahrzeugkommunikationsnetzwerks und/oder das Erfassen von Informationen über andere Fahrzeuge ermöglicht das synergetische Steuern eines Hostfahrzeugs im Kontext eines Verkehrszenarios, insbesondere in Bereichen mit dichten Verkehrsstaus oder anderen Verkehrsflussproblemen. Somit liefern die hier beschriebenen Verfahren und Systeme Verkehrsstauabschätzungen und kooperative adaptive Geschwindigkeitssteuerung (C-ACC) unter Verwendung eines Fahrzeugkommunikationsnetzwerks. 1 veranschaulicht ein beispielhaftes Verkehrsszenario 100, das ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk zur Verkehrsstauabschätzung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform verwendet. Das Verkehrsszenario 100 beinhaltet ein oder mehrere Fahrzeuge auf einer Fahrbahn 102. Insbesondere werden ein Hostfahrzeug (HV) 104, ein vorausfahrendes Fahrzeug 106, ein eingreifendes Fahrzeug 108, ein eingreifendes Fahrzeug 110 und ein führendes Fahrzeug 112 gezeigt, die in derselben Spur auf der Fahrbahn 102 fahren.
In einigen Ausführungsformen können Fahrzeuge, die sich entfernt vom Hostfahrzeug 104 befinden (d.h. das vorausfahrende Fahrzeug 106, ein eingreifendes Fahrzeug 108, ein eingreifendes Fahrzeug 110 und ein führendes Fahrzeug 112), als entfernte Fahrzeuge oder eine Vielzahl von entfernten Fahrzeugen bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen werden das Hostfahrzeug (HV) 104, das vorausfahrende Fahrzeug 106, das eingreifende Fahrzeug 108, das eingreifende Fahrzeug 110 und das führende Fahrzeug 112 als eine Kolonne von Fahrzeugen, eine Flotte von Fahrzeugen oder eine Reihe von Fahrzeugen bezeichnet. Wie hierin erörtert wird die Kolonne von Fahrzeugen im Allgemeinen durch das Element 124 bezeichnet. Es versteht sich, dass sich auf der Fahrbahn 102 oder innerhalb der Kolonne von Fahrzeugen 124 jede beliebige Anzahl an Fahrzeugen befinden kann. Ferner kann die Fahrbahn 102 in anderen Ausführungsformen verschiedene Konfigurationen und jede beliebige Anzahl an Spuren haben.
In 1 ist das vorausfahrende Fahrzeug 106 unmittelbar vor dem Hostfahrzeug 104 positioniert. Das führende Fahrzeug 112 ist vor dem Hostfahrzeug 104, dem vorausfahrenden Fahrzeug 106, dem eingreifenden Fahrzeug 108 und dem eingreifenden Fahrzeug 110 positioniert. Somit ist in 1 das führende Fahrzeug 112 an einer vordersten Position der Kolonne von Fahrzeugen 124. In anderen Ausführungsformen kann das führende Fahrzeug 112 jedoch ein anderes Fahrzeug sein, zum Beispiel das eingreifende Fahrzeug 110. Ferner versteht es sich, dass es eine beliebige Anzahl an eingreifenden Fahrzeugen (z.B. mehr als zwei, weniger als zwei) zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug 106 und dem führenden Fahrzeug 112 geben kann.
In den hier erörterten Systemen und Verfahren kann das Hostfahrzeug 104 zum Teil auf der Grundlage der Daten über eines oder mehrere der entfernten Fahrzeuge auf der Fahrbahn 102, die über ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk kommuniziert werden, gesteuert werden (siehe 2). Insbesondere kann die hier beschriebene Fahrzeugkommunikation unter Verwendung von dedizierter Kurzstreckenkommunikation (Dedicated Short Range Communications - DSRC) umgesetzt werden. Es versteht sich jedoch, dass die hier beschriebene Fahrzeugkommunikation mit jedem beliebigen Kommunikations- oder Netzwerkprotokoll umgesetzt werden kann, wie zum Beispiel Ad-hoc-Netzwerke, drahtloser Zugriff innerhalb des Fahrzeugs, zellulare Netzwerke, WiFi-Netzwerke (z.B. IEEE 802.11), Bluetooth, WAVE, CALM und andere. Ferner kann das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk Vehicle-to-Vehicle (V2V), Vehicle-to-Infrastructure (V2I) oder Vehicle-to-Everything (V2X) sein.
In 1 kann das Hostfahrzeug 104 Kommunikation, die Daten, Nachrichten, Bilder und/oder andere Informationen beinhaltet, übertragen, empfangen und/oder mit anderen Fahrzeugen, Benutzern oder Infrastrukturen, die für DSRC-Kommunikation konfiguriert sind, austauschen. Insbesondere ist das Hostfahrzeug 104 mit einem Vehicle-to-Vehicle-(V2V)-Sendeempfänger 114 ausgestattet, der Nachrichten und Informationen mit anderen Fahrzeugen, Benutzern oder Infrastrukturen, die zur Computerkommunikation (z.B. für DSRC-Kommunikation ausgestattet) mit dem Hostfahrzeug 104 betreibbar sind, austauschen kann. In 1 kann das Hostfahrzeug 104, das den V2V-Sendeempfänger 114 verwendet, über einen V2V-Sendeempfänger 116 mit dem führenden Fahrzeug 112 kommunizieren. Wie in 1 gezeigt, wird zwischen dem Hostfahrzeug 104 und dem führenden Fahrzeug 112 eine Kommunikationsverbindung 118 zur V2V-Kommunikation hergestellt.
Die in 1 gezeigte Kolonne von Fahrzeugen 124 veranschaulicht eine geringe DSRC-Durchdringung oder eine gemischte Bedingung, weil nicht jedes Fahrzeug für V2V-Kommunikation ausgestattet ist. In 1 sind nur das Hostfahrzeug 104 und das führende Fahrzeug 112 für V2V-Kommunikation ausgestattet. Ferner ist in 1 jedes Fahrzeug mit einem Sensorsystem (z.B. einem Radarsystem eines C-ACC- oder ACC-Systems) ausgestattet. Es versteht sich, dass andere Konfigurationen der V2V-Kommunikation und Erfassung, die nicht in 1 dargestellt sind, umgesetzt werden können. In den hier erörterten Ausführungsformen ist V2V-Kommunikation jedoch nur zwischen dem Hostfahrzeug 104 und dem führenden Fahrzeug 112 erforderlich. Während V2V-Kommunikation eingeführt wird, wird es wahrscheinlich zahlreiche Fahrzeuge (z.B. ältere Fahrzeuge) ohne V2V-Fähigkeit geben. Entsprechend arbeiten die hier erörterten Ausführungsformen unter geringen Durchdringungsbedingungen, unter denen nicht jedes Fahrzeug miteinander kommuniziert.
In 1 kann das Hostfahrzeug 104, das den V2V-Sendeempfänger 114 verwendet, mit einer drahtlosen Netzwerkantenne 120 und/oder einer straßenseitigen Ausrüstung (Roadside Equipment - RSE) 122 kommunizieren. Gleichermaßen kann das Hostfahrzeug 112 über den V2V-Sendeempfänger 116 auch mit der drahtlosen Netzwerkantenne 120 und/oder RSE 122 kommunizieren. Obwohl es nicht in 1 gezeigt ist, kann das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk andere drahtlose Kommunikationsnetzwerke, Empfänger, Server und/oder Provider beinhalten, auf die durch das Hostfahrzeug 104 oder das führende Fahrzeug 112 zugegriffen werden kann.
Nun wird auf 2, ein Blockdiagramm eines Fahrzeugsteuersystems 202, das innerhalb eines Fahrzeugkommmunikationsnetzwerks 200 betrieben werden kann, Bezug genommen. Das Fahrzeugsteuersystem 202 kann für V2V-Kommunikation mit dem führenden Fahrzeug 112 über die Kommunikationsverbindung 118 betrieben werden. Das Fahrzeugsteuersystem 202 wird in Bezug auf das Hostfahrzeug 104 beschrieben; es können jedoch einige oder alle der Komponenten und Funktionalitäten, die mit dem in 2 gezeigten Fahrzeug beschrieben wurden, mit dem führenden Fahrzeug 112 umgesetzt werden. Gleichermaßen können einige oder alle der Komponenten und Funktionalitäten, die mit dem in 2 gezeigten Fahrzeug beschrieben wurden, mit dem vorausfahrenden Fahrzeug 106, dem eingreifenden Fahrzeug 108, dem eingreifenden Fahrzeug 110 oder jedem anderen Fahrzeug umgesetzt werden. Zusätzlich wird das Fahrzeugsteuersystem 202 in einigen hier erörterten Ausführungsformen als C-ACC-Steuersystem 202 bezeichnet. Andere C-ACC-Systeme, die mit einigen Fahrzeugen verbunden sind, können unterschiedliche Elemente und/oder Anordnungen beinhalten; sie können jedoch so konfiguriert werden, dass sie über das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 200 mit einem oder mehreren anderen C-ACC-Systemen oder Fahrzeugsteuersystemen kommunizieren können. Ferner kann das Fahrzeugsteuersystem 202 in einigen Ausführungsformen mit einer anderen Art von Fahrzeugsystem verbunden sein oder kann eine allgemeine Fahrzeugrechenvorrichtung sein, die die hier beschriebenen Funktionen ermöglicht.
Das Fahrzeugsteuersystem 202 beinhaltet einen Prozessor 204, einen Speicher 206, eine Diskette 208 und eine Kommunikationsschnittstelle 210, wobei jedes beispielsweise über einen Bus 212 betriebsfähig zur Computerkommunikation verbunden werden kann. Der Prozessor 204 kann zusammen mit den Architekturrahmen der Hardware, Firmware und Software Logikschaltungen (nicht dargestellt) zum Ermöglichen der Verkehrsstauabschätzung beinhalten. Somit kann der Prozessor 204 in einigen Ausführungsformen unter anderem Anwendungsrahmen, Kernel, Bibliotheken, Treiber, Anwendungsprogrammschnittstellen speichern, um die hier erörterte Hardware und Funktionen auszuführen und zu steuern. In einigen Ausführungsformen können der Speicher 206 und/oder die Diskette 208 ähnliche Komponenten wie der Prozessor 204 zum Ausführen durch den Prozessor 204 speichern. In einigen Ausführungsformen, zum Beispiel, können der Prozessor 204 und/oder der Speicher 206 Anweisungen beinhalten, die direkt (beispielsweise ein Maschinencode) oder indirekt (beispielsweise Scripte) durch den Prozessor 204 ausgeführt werden müssen. Die Anweisungen können zum Beispiel als Computercode auf dem computerlesbaren Medium gespeichert werden. In dieser Hinsicht können die Begriffe „Anweisungen“ und „Programme“ hier synonym verwendet werden. Die Anweisungen können im Objektcodeformat zum direkten Verarbeiten durch den Prozessor 204 gespeichert werden oder in jeder anderen Computersprache, die Scripte oder Sammlungen von unabhängigen Quellcodemodulen beinhaltet, die auf Wunsch interpretiert oder im Voraus zusammengestellt werden. Die Diskette 208 kann Daten speichern, die durch den Prozessor 204 abgerufen, modifiziert oder gespeichert werden können.
Die Kommunikationsschnittstelle 210 kann Software und Hardware beinhalten, die die Eingabe und Ausgabe von Daten zwischen den Komponenten des Fahrzeugsteuersystems 202 und anderen Komponenten und/oder anderen hier erörterten Fahrzeugen ermöglichen. Wie oben erörtert kann die Kommunikationsschnittstelle 210 zum Beispiel den V2V-Sendeempfänger 114 beinhalten, der über die Kommunikationsverbindung 118 mit kompatiblen DSRC-Sendeempfängern im Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 200 kommunizieren kann.
Das Fahrzeugsteuersystem 202 kann (z.B. über den Bus 212) auch mit Fahrzeugsystemen 214, einem Sensorsystem 216 und einem Schnittstellensystem 218 kommunizieren. Wie hier später noch erörtert wird, kann das Fahrzeugsteuersystem 202 eines der Fahrzeugsysteme 214 sein. In einigen Ausführungsformen ist das C-ACC-Steuersystem 202 zum Beispiel eine Art von Fahrzeugsystem 214. Die Fahrzeugsysteme 214 können unter anderem jedes beliebige automatische oder manuelle System beinhalten, das zur Verbesserung des Fahrzeugs, des Fahrens und/oder der Sicherheit verwendet werden kann. Beispielhafte Fahrzeugsysteme beinhalten unter anderem: ein elektronisches Stabilitätskontrollsystem, ein Antiblockiersystem, ein Bremsassistenzsystem, ein automatisches Bremsnachfüllsystem, ein Low-Speed-Follow-System, ein Geschwindigkeitsregelungssystem, ein Kollisionswarnsystem, ein Kollisionsminderungsbremssystem, ein automatisches Geschwindigkeitsregelungssystem, ein Spurhaltewarnsystem, ein System zum Anzeigen des toten Winkels, ein Spurhalteassistenzsystem, ein Navigationssystem, ein Übertragungssystem, ein Bremspedalsysteme, ein elektronisches Servolenksystem, visuelle Vorrichtungen (z.B. Kamerasysteme, Annäherungssensorik), ein Klimatisierungssystem, ein elektronisches Vorspannsystem, ein Überwachungssystem, eine Sitzbelegungserfassungseinrichtung, ein Fahrzeugaufhängungssystem, ein Fahrzeugsitzkonfigurationssystem, eine Beleuchtungsanlage für den Fahrzeuginnenraum, ein Audiosystem, eine Sensorik, ein Innen- und Außenkamerasystem und anderes.
Das Sensorsystem 216 beinhaltet verschiedene Fahrzeugsensoren, die Daten intern und/oder extern vom Hostfahrzeug 104 erfassen und/oder messen. Insbesondere kann das Sensorsystem 216 Fahrzeugsensoren zum Erfassen und Messen einer Stimulation (z.B ein Signal, eine Eigenschaft, eine Messung und eine Menge), die mit dem Hostfahrzeug 104 und/oder einem besonderen Fahrzeugsystem des Hostfahrzeugs 104 verbunden ist, beinhalten. In einigen Ausführungsformen sind die Fahrzeugsensoren für das Erfassen und Messen einer Stimulation, die mit einem Fahrzeug und/oder einem Objekt in der Nähe des Hostfahrzeugs 104 verbunden ist. Insbesondere kann das Sensorsystem 216 Daten zum Identifizieren und Rückverfolgen der Bewegung von Verkehrseinheiten, zum Beispiel des vorausfahrenden Fahrzeugs 106, sammeln.
Es versteht sich, dass das Sensorsystem 216 alle Arten von Fahrzeugsensoren beinhalten kann, die in jedem beliebigen Fahrzeugsystem zum Detektieren und/oder Erfassen eines Parameters dieses Systems verwendet werden. Beispielhafte Fahrzeugsensoren beinhalten unter anderem Beschleunigungssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Bremssensoren, Näherungssensoren, Sichtsensoren, Sitzsensoren, Sicherheitsgurtsensoren, Türsensoren, Umweltsensoren, Giergeschwindigkeitssensoren, Steuersensoren, GPS-Sensoren und andere. Es versteht sich zudem, dass die Fahrzeugsensoren alle Arten von Sensoren sein können, zum Beispiel akustische, elektrische, umwelttechnische, optische, bildgebende, lichttechnische, drucktechnische, krafttechnische, wärmetechnische, temperaturtechnische, näherungstechnische und andere. Die Fahrzeugsensoren könnten in einem oder mehreren Abschnitten des Hostfahrzeugs 104 angeordnet sein. Die Fahrzeugsensoren könnten zum Beispiel in ein Armaturenbrett, einen Sitz, einen Sicherheitsgurt, eine Tür, ein Armaturenbrett, ein Lenkrad, eine Mittelkonsole, ein Dach oder einen beliebigen anderen Abschnitt des Hostfahrzeugs 104 integriert werden. In anderen Fällen könnten die Fahrzeugsensoren jedoch tragbare Sensoren sein, die von einem Fahrer (nicht dargestellt) getragen werden, in eine tragbare Vorrichtung (nicht dargestellt), die vom Fahrer getragen wird, integriert werden, in einen Kleidungsartikel (nicht dargestellt), der vom Fahrer getragen wird, integriert werden, oder in den Körper des Fahrers integriert werden (z. B. ein Implantat).
In einer Ausführungsform beinhaltet das Sensorsystem 216 ein vorne angebrachtes Radar mit großer Reichweite und/oder ein vorne angebrachtes Radar mit mittlere Reichweite. In 1, zum Beispiel, haben alle auf der Fahrbahn 102 befindlichen Fahrzeuge ein vorne angebrachtes Radar mit großer Reichweite, wie durch die Linien dargestellt ist, die von der Vorderseite eines jeden Fahrzeugs ausgehen. Das vorne angebrachte Radar mit großer Reichweite kann den Abstand (z.B. seitlich, in Längsrichtung) und die Geschwindigkeit der Objekte messen, die das Hostfahrzeug 104 umgeben. Das vorne angebrachte Radar mit großer Reichweite kann den Abstand und die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 messen. In einigen Ausführungsformen kann das Sensorsystem 216 eine Vielzahl von Radarvorrichtungen an unterschiedlichen Stellen des Hostfahrzeugs 104 haben (nicht dargestellt). Zum Beispiel ein vorne links angebrachtes Radar in einem vorderen linken Eckbereich des Hostfahrzeugs 104, ein vorne rechts angebrachtes Radar in einem vorderen rechten Eckbereich des Hostfahrzeugs 104, ein hinten links angebrachtes Radar in einem hinteren linken Eckbereich des Hostfahrzeugs 104 und ein hinten rechts angebrachtes Radar in einem hinteren linken Eckbereich des Hostfahrzeugs 104.
Ferner beinhaltet das Hostfahrzeug 104 ein Schnittstellensystem 218, das verwendet werden kann, um eine Eingabe von einem Benutzer (z.B. ein Fahrer, ein Fahrzeuginsasse) zu empfangen und/oder dem Benutzer Feedback bereitzustellen. Entsprechend kann das Schnittstellensystem 218 einen Displayteil und einen Eingabeteil beinhalten. In einigen Ausführungsformen ist das Schnittstellensystem 218 eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) und/oder eine Frontanzeige (HUD), die sich im Hostfahrzeug 104 befindet. Das Schnittstellensystem 218 kann eine oder mehrere Benutzereingaben von einem oder mehreren Benutzern empfangen. Durch den Eingabeteil des Schnittstellensystems 218 kann es einem Benutzer, wie zum Beispiel einem Fahrer oder Fahrzeuginsassen, ermöglicht werden, mit der Eingabe, wie zum Beispiel Benutzereingabe, Gesten, Klicks, Punkte, Auswahl, Sprachbefehle etc. zu interagieren oder diese dem Hostfahrzeug 104 und/oder dem Fahrzeugsteuersystem 202 bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen zum Beispiel kann ein Benutzer das Fahrzeugsteuersystem 202 und/oder die Steuerungsmerkmale des Fahrzeugsteuersystems 202 durch Interaktion mit dem Schnittstellensystem 218 aktivieren.
Zum Beispiel kann der Eingabeteil des Schnittstellensystems 218 als ein Fahrzeugdisplay, ein Touchscreen, ein Touchpad, ein Trackpad, eine oder mehrere Hardware-Tasten (z.B. auf einem Radio oder einem Lenkrad), eine oder mehrere Tasten wie zum Beispiel eine oder mehrere weiche Tasten, eine oder mehrere Software-Tasten, eine oder mehrere interaktive Tasten, eine oder mehrere Schalter, eine Tastatur, ein Mikrofon, eine oder mehrere Sensoren etc. umgesetzt werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Schnittstellensystem 218 so umgesetzt werden, dass ein Displayteil so integriert wird, dass das Schnittstellensystem 218 sowohl eine Ausgabe bereitstellt (z.B. Inhalt als Displayteil wiedergibt) als auch Eingaben empfängt (z.B. Benutzereingaben). Andere Beispiele von Eingabeteilen können ein Mikrofon zur Aufnahme der Spracheingabe eines Benutzers beinhalten.
Das Schnittstellensystem 218 kann Informationen anzeigen (z.B. Grafiken, Warnungen und Benachrichtigungen). Das Fahrzeugsteuersystem 202 kann zum Beispiel Informationen, Vorschläge, Warnungen und/oder Alarme erzeugen und diese einem Fahrzeugführer auf einer Displayvorrichtung (z.B. Displayteil) des Schnittstellensystems 218 bereitstellen. Die Informationen, Warnungen etc. können unter anderem eine oder mehrere Navigationskarten, Symbole, Icons, Grafiken, Farben, Bilder, Fotografien, Videos, Text, akustische Informationen und anderes beinhalten. Das Schnittstellensystem 218 kann auch andere Systeme beinhalten, die einem Benutzer visuelles, akustisches und/oder tastbares/haptisches Feedback bereitstellen. So kann zum Beispiel ein aktives Kraftpedal (AFP) als Teil eines Gaspedals (nicht dargestellt) im Hostfahrzeug 104 inkludiert werden, das dem Fuß eines Fahrers aktive Feedbackkraft bereitstellt, wenn der Fahrer auf das Gaspedal drückt.
Wie oben erwähnt steuern in einigen Ausführungsformen die hier erörterten Systeme und Verfahren das Hostfahrzeug 104 unter Verwendung von Daten über das vorausfahrende Fahrzeug 106 und Daten über das führende Fahrzeug 112. Insbesondere kann in einer Ausführungsform das C-ACC-Steuersystem 202 die Daten von dem führenden Fahrzeug 112 über das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 200 empfangen und kann Daten über das vorausfahrende Fahrzeug 106 unter Verwendung des Sensorsystems 216 (z.B. Radarsensor) an Bord des Hostfahrzeugs 104 empfangen. Die Fusion und Analyse dieser Daten kann verwendet werden, um das Hostfahrzeug 104 zu steuern und es dem Hostfahrzeug 104 dabei zu ermöglichen, dass es präventiv auf Verkehrsstörungen reagiert, die den Betrieb oder den Fahrweg des Hostfahrzeugs 104 beeinträchtigen können. Die beispielhafte Steuerung durch das C-ACC-Steuersystem 202 wird nun ausführlich beschrieben.
In einigen hier erörterten Ausführungsformen kann die Bewegung des Hostfahrzeugs 104 zum Beispiel durch ein C-ACC-Steuersystem 202 gesteuert werden. Insbesondere kann das C-ACC-Steuersystem 202 Bewegungen des Hostfahrzeugs 104 in Längsrichtung unter Verwendung der oben erörterten Daten steuern. Das C-ACC-Steuersystem 202 kann zum Beispiel das Beschleunigen und/oder Verlangsamen steuern, indem es eine Beschleunigungskontrollrate erzeugt und/oder eine aktuelle Beschleunigungskontrollrate modifiziert (z.B. eine Soll-Beschleunigungsrate). In anderen Ausführungsformen kann das C-ACC-Steuersystem 202 das Schnittstellensystem 218 steuern, um Feedback und Warnungen bereitzustellen.
Nun wird unter Bezugnahme auf 3 ein schematisches C-ACC-Steuerungsmodell 300 zum Steuern des Hostfahrzeugs 104 gezeigt. 3 wird in Bezug auf die Komponenten von 1-2 beschrieben. Das Steuerungsmodell 300 empfängt als Eingaben V2V-Daten des entfernten Fahrzeugs 302, erfasste Daten des entfernten Fahrzeugs 304 und Hostfahrzeugdaten 306. Die V2V-Daten des entfernten Fahrzeugs 302 beinhalten Dynamikdaten des entfernten Fahrzeugs über ein oder mehrere entfernte Fahrzeuge, die über das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 200 kommuniziert werden. Insbesondere in einer Ausführungsform können die V2V-Daten des entfernten Fahrzeugs 302 Daten beinhalten, die vom führenden Fahrzeug 112 empfangen wurden. Die V2V-Daten des entfernten Fahrzeugs 302 können unter anderem Drehzahl, Beschleunigung, Geschwindigkeit, Gierrate, Lenkwinkel und Drosselklappenwinkel, Reichweiten- oder Abstandsdaten des entfernten Fahrzeugs beinhalten. Die V2V-Daten des entfernten Fahrzeugs 302 können auch Richtungssteuerungsdaten, Richtungshistoriendaten, geplante Richtungsdaten, kinematische Daten, aktuelle Fahrzeugpositionsdaten und jede beliebige Fahrzeuginformation über das entfernte Fahrzeug beinhalten, das die V2V-Daten des entfernten Fahrzeugs übertragen hat.
Die erfassten Daten des entfernten Fahrzeugs 304 können Daten über eines oder mehrere entfernte Fahrzeuge und/oder Objekte in der Nähe des Hostfahrzeugs 104 beinhalten, die über das Sensorsystem 216 empfangen und/oder erfasst wurden. Insbesondere in einer Ausführungsform können die erfassten Daten des entfernten Fahrzeugs 304 Daten beinhalten, die vom Hostfahrzeug 104 über das vorausfahrende Fahrzeug 106 empfangen wurden. Die erfassten Daten des entfernten Fahrzeugs 304 können auch Fahrzeugdaten beinhalten, die von einem Radarsystem (z.B. das Sensorsystem 216) erhalten wurden, wozu auch Näherungsdaten zählen. Die erfassten Daten des entfernten Fahrzeugs 304 können zum Beispiel Abstand und Geschwindigkeit von einem oder mehreren entfernten Fahrzeugen beinhalten, die das Hostfahrzeug 104 umgeben, zum Beispiel das vorausfahrende Fahrzeug 106.
Die Hostfahrzeugdaten 306 beinhalten Fahrzeugdynamikdaten über das Hostfahrzeug 104. Zum Beispiel unter anderem Daten über Drehzahl, Beschleunigung, Geschwindigkeit, Gierrate, Lenkwindel, Drosselklappenwinkel, Reichweite oder Abstand. Die Hostfahrzeugdaten 306 können vom Sensorsystem 216 über den Bus 212 aufgerufen werden. Die Hostfahrzeugdaten 306 können auch Statusinformationen über verschiedene Fahrzeugsysteme 214 beinhalten. Die Hostfahrzeugdaten 306 zum Beispiel können Fahrtrichtungsanzeigerstatus, Richtungssteuerungsdaten, Richtungshistoriendaten, geplante Richtungsdaten, kinematische Daten, aktuelle Fahrzeugpositionsdaten und jede beliebige Fahrzeuginformation über das entfernte Fahrzeug 104 und/oder das Fahrzeugsystem 214 beinhalten.
Die V2V-Daten des entfernten Fahrzeugs 302, die erfassten Daten des entfernten Fahrzeugs 304 und die Hostfahrzeugdaten 306 können in das C-ACC-Steuersystem 202 eingegeben und unter Verwendungen der Methoden, die hier ausführlicher beschrieben werden, verarbeitet werden. Das C-ACC-Steuersystem 202 kann Beschleunigungs- und/oder Verlangsamungsbefehle ausgeben (z.B. über den Prozessor 204), um die Befehle an das entsprechende Fahrzeugsystem 214 auszuführen. Ein Bremsaktor 310 und ein Drosselaktor 312 können zum Beispiel Teil des Fahrzeugsystems 214 (z.B. ein Bremssystem) sein. Die HMI 314 kann Teil des Schnittstellensystems 218 sein. Das C-ACC-Steuersystem 202 kann als veranschaulichendes Beispiel eine Beschleunigungskontrollrate erzeugen, die eine Soll-Beschleunigungsrate für das Hostfahrzeug 104 sein kann. Auf Grundlage der aktuellen Beschleunigungsrate des Hostfahrzeugs 104 kann das C-ACC-Steuersystem 202 ein Kontrollsignal erzeugen, um die Beschleunigungskontrollrate zu erzielen. Das Kontrollsignal kann zum Ausführen gemäß dem Kontrollsignal zum Bremsaktor 310 und/oder dem Drosselaktor 312 gesendet werden.
Zusätzlich kann das C-ACC-Steuersystem 202 Befehle an die HMI 314 (z.B. das Schnittstellensystem 218) ausführen. Auf Grundlage der V2V-Daten des entfernten Fahrzeugs 302, der erfassten Daten des entfernten Fahrzeugs 304 und der Daten des Hostfahrzeugs 306 kann zum Beispiel ein visuelles, akustisches und/oder tastbares Feedback erzeugt und über die HMI 314 bereitgestellt werden. Entsprechend wird das Hostfahrzeug 104 auf Grundlage der Fusion der V2V-Daten des entfernten Fahrzeugs 302, der erfassten Daten des entfernten Fahrzeugs 304 und der Daten des Hostfahrzeugs 306 gemäß den Methoden, die nun ausführlicher beschrieben werden, gesteuert.
Nun wird unter Bezugnahme auf 4 ein Prozessflussdiagramm eines Verfahrens 400 zum Steuern des Hostfahrzeugs 104 einschließlich einer Stauabschätzung gemäß einer beispielhaften Ausführung gezeigt. 4 wird in Bezug auf 1-3 beschrieben. Im Allgemeinen dient das Verfahren 400 zum Steuern des Hostfahrzeugs 104 in Bezug auf das führende Fahrzeug 112 und das vorausfahrende Fahrzeug 106. Wie oben bei 1 erörtert, ist das vorausfahrende Fahrzeug 106 unmittelbar vor dem Hostfahrzeug 104 positioniert. Das führende Fahrzeug 112 ist vor dem Hostfahrzeug 104 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 106 positioniert. In den hier erörterten Ausführungsformen sind das Hostfahrzeug 104, das vorausfahrende Fahrzeug 106 und das führende Fahrzeug 112 Teil einer Kolonne von Fahrzeugen 124. Die Kolonne von Fahrzeugen 124 in 1 beinhaltet das Hostfahrzeug 104, das vorausfahrende Fahrzeug 106, ein eingreifendes Fahrzeug 108, ein eingreifendes Fahrzeug 110 und das führende Fahrzeug 112. Somit ist in einigen Ausführungsformen das führende Fahrzeug 112 an der vordersten Position der Kolonne von Fahrzeugen 124. Ferner hat die Kolonne von Fahrzeugen 124, wie oben bei 1 erörtert, eine geringe Durchdringung der V2V-Kommunikationsfähigkeit. Anders ausgedrückt sind einige Fahrzeuge in der Kolonne von Fahrzeugen 124 nicht für V2V-Kommunikation ausgestattet (z.B. das eingreifende Fahrzeug 108 und das eingreifende Fahrzeug 110).
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 beinhaltet das Verfahren 400 in einer Ausführungsform bei Block 402 das Empfangen von Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs 112 durch das führende Fahrzeug 112 über das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 200. Das Hostfahrzeug 104, das den V2V-Sendeempfänger 114 verwendet, kann zum Beispiel unter Verwendung des V2V-Sendeempfängers 116 Geschwindigkeitsdaten (z.B. V2V-Daten des entfernten Fahrzeugs 302) vom führenden Fahrzeug 112 empfangen. Um die Kommunikation zu vereinfachen wird zwischen dem Hostfahrzeug 104 und dem führenden Fahrzeug 112 die Kommunikationsverbindung 118 hergestellt. Die Kommunikationsverbindung 118 kann zwischen den V2V-Sendeempfängern hergestellt werden. Der V2V-Sendeempfänger 114 kann zum Beispiel durchgehend nach Signalen von anderen V2V-Sendeempfängern suchen, wie zum Beispiel durch das Aussenden eines periodischen Signals, das nach einer Antwort sucht. In anderen Ausführungsformen kann der V2V-Sendeempfänger 114 periodische Signale aussenden, die nach einer Antwort von einem V2V-Sendeempfänger, der sich innerhalb der Reichweite befindet, suchen. Wenn ein V2V-Sendeempfänger antwortet, dann kann eine Kommunikationsverbindung hergestellt werden.
Wie oben bei 3 erörtert, kann das Hostfahrzeug 104 (z.B. unter Verwendung eines Prozessors 204) V2V-Daten eines entfernten Fahrzeugs 302 von einem führenden Fahrzeug 112 empfangen. Das kann Geschwindigkeitsdaten beinhalten, zum Beispiel eine Geschwindigkeit des führenden Fahrzeugs 112 und/oder eine Beschleunigung des führenden Fahrzeugs 112. In einigen Ausführungsformen sind die V2V-Daten des entfernten Fahrzeugs 302 in einem Nachrichtenpaket enthalten, das vom führenden Fahrzeug 112 übertragen wird. Das Nachrichtenpaket kann zum Beispiel in einem BSM-Format (Basic Safety Message) sein, wie für DSRC-Standards definiert. Fahrzeuge können BSMs periodisch übertragen, um anderen Fahrzeugen ihre Position, Geschwindigkeit und andere Attribute mitzuteilen. Die vom Hostfahrzeug 104 empfangenen Informationen und Daten können im Speicher 206 und/oder der Diskette 208 gespeichert und vom Prozessor 204 verarbeitet werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 kann das Verfahren 400 bei Block 404 das Empfangen von Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 vom Sensorsystem 216 des Hostfahrzeugs 104 beinhalten. Somit kann das Hostfahrzeug 104, wie oben bei 3 erörtert, erfasste Daten des entfernten Fahrzeugs 304 über das vorausfahrende Fahrzeug 106 vom Sensorsystem 216 (z.B. über den Prozessors 204) empfangen. Die erfassten Daten des entfernten Fahrzeugs 304 können Geschwindigkeitsdaten beinhalten. Die erfassten Daten des entfernten Fahrzeugs 304 können zum Beispiel eine Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 und/oder eine Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 beinhalten. In anderen Ausführungsformen können die erfassten Daten des entfernten Fahrzeugs 304 einen Abstand zwischen dem Hostfahrzeug 104 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 106 beinhalten. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen bei Block 404 das Verfahren 400 das Zugreifen auf Daten des Hostfahrzeugs 306 vom Hostfahrzeug 104 zum Beispiel vom Sensorsystem 216 aus beinhaltet.
Bei Block 406 beinhaltet das Verfahren 400 das Berechnen einer Übertragungsfunktion zwischen dem führenden Fahrzeug 112 und dem Hostfahrzeug 104. In einer Ausführungsform kann der Prozessor 204 die Übertragungsfunktion zwischen dem führenden Fahrzeug 112 und dem Hostfahrzeug 104 berechnen. Die Übertragungsfunktion kann auf den Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs 112, den Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 und den Daten des Hostfahrzeugs 306 basieren. Die Übertragungsfunktion kann die Ausbreitung von Störungen (z.B. Geschwindigkeitsstörungen) vom führenden Fahrzeug 112 auf das Hostfahrzeug 104 lediglich auf Grundlage der über DSRC vom führenden Fahrzeug 112 empfangenen Geschwindigkeitsdaten und der vom vorausfahrenden Fahrzeug 106 erfassten Geschwindigkeitsdaten (z.B. Radardaten vom Sensorsystem 216) abschätzen. Somit werden Geschwindigkeitsabweichungen zwischen den Fahrzeugen, die nicht für V2V-Kommunikation ausgestattet sind, in der Kolonne von Fahrzeugen 124 ignoriert. In einer Ausführungsform wird die Übertragungsfunktion mathematisch wie folgt ausgedrückt: $G_{H V} = \frac{V_{P V}}{V_{L V}}$
wobei V_PV eine Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 und V_LV eine Geschwindigkeit des führenden Fahrzeugs 112 ist. Somit ist die Übertragungsfunktion gemäß einer Ausführungsform eine Korrelation zwischen den Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs 112 und den Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs 106. In einer Ausführungsform, wie bei Gleichung (1) beschrieben, ist die Übertragungsfunktion eine Korrelation zwischen der Geschwindigkeit des führenden Fahrzeugs 112 und der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs 106. In einer weiteren Ausführungsform ist die Übertragungsfunktion eine Korrelation zwischen der Beschleunigung des führenden Fahrzeugs 112 und der Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs 106.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Übertragungsfunktion ein Verhältnis zwischen der Eingabe des führenden Fahrzeugs 112 und der Ausgabe des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 sein. Die Eingabe des führenden Fahrzeugs 112 kann auf den Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs 112 basieren und die Ausgabe des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 kann auf den Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs106 basieren. In einer Ausführungsform, wie bei Gleichung (1) beschrieben, ist die Übertragungsfunktion ein Verhältnis zwischen einer Geschwindigkeit des führenden Fahrzeugs 112 und einer Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs 106. In einer weiteren Ausführungsform ist die Übertragungsfunktion ein Verhältnis zwischen der Beschleunigung des führenden Fahrzeugs 112 und der Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs 106.
Entsprechend kann die Übertragungsfunktion Geschwindigkeitsstörungen in der Kolonne von Fahrzeugen 124, die sich auf das Hostfahrzeug 104 auswirken können, auf Grundlage der vom vorausfahrenden Fahrzeug 106 erfassten Geschwindigkeitsdaten und den Geschwindigkeitsdaten vom führenden Fahrzeug 112 abschätzen. Über einen Zeitraum können Muster zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug 106 und dem führenden Fahrzeug identifiziert werden. Anders ausgedrückt kann die Eingabe des führenden Fahrzeugs 112, die die Ausgabe des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 bewirkt, über einen Zeitraum auf Geschwindigkeitsstörungen analysiert werden. Wenn sich das führende Fahrzeug 112 zum Beispiel abrupt verlangsamt (z.B. die Eingabe), bewirkt diese Geschwindigkeitsveränderung ein Verhalten beim vorausfahrenden Fahrzeug 106, zum Beispiel Verlangsamung (z.B. die Ausgabe). Somit kann in einer Ausführungsform die Übertragungsfunktion über einen Zeitraum berechnet werden. Entsprechend kann die Gleichung (1) auch als eine Zeitserie von reellen Werten ausgedrückt werden, zum Beispiel: $G_{i} = (G_{H V_{i}} \dots G_{H V_{N}})$
Auf Grundlage des oben Beschriebenen und erneut in Bezug auf 4 beinhaltet das Verfahren 400 bei Block 408 das Bestimmen einer Stringstabilitätsstufe der Kolonne von Fahrzeugen 124 auf Grundlage der Übertragungsfunktion. In einer Ausführungsform zeigt die Stringstabilitätsstufe eine Geschwindigkeitsvariation der Kolonne von Fahrzeugen 124 an. Der Begriff „Stringstabilitätsstufe“, wie er in dieser gesamten ausführlichen Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf jeden beliebigen numerischen oder anders gearteten Wert zum Unterscheiden zwischen zwei oder mehreren Zuständen der Stabilität der Fahrzeuge in einer Kolonne von Fahrzeugen 124 (z.B. eine Reihe von Fahrzeugen). In einigen Fällen wird die Stringstabilitätsstufe zum Beispiel mit einem jeweiligen eigenständigen Zustand wie zum Beispiel „instabil“, „leicht instabil“ und „stabil“ verbunden. In anderen Fällen könnte die Stringstabilitätsstufe als ein Prozentsatz zwischen 0% und 100% oder ein Wert im Bereich zwischen 1 und 10 gegeben sein. In den hier erörterten Ausführungsformen kann die Stringstabilitätsstufe eine im Speicher 206 und/oder auf der Diskette 208 gespeicherte Variabel sein, die zur Verwendung mit den hier erörterten Verfahren und Systemen auf einen durch den Prozessor 204 bestimmten Wert eingestellt ist.
In einer Ausführungsform bestimmt der Prozessor 204 die Stringstabilitätsstufe auf Grundlage der Übertragungsfunktion über den Zeitraum. Insbesondere wird die Übertragungsfunktion bewertet, um eine instabile Stringstabilitätsstufe oder eine stabile Stringstabilitätsstufe zu bestimmen. Gemäß einer Ausführungsform kann die Stringstabilitätsstufe mathematisch wie folgt ausgedrückt werden: ${| G_{i, i - 1} |}_{\infty} > 1$
${| G_{i, i - 1} |}_{\infty} \leq 1$
Ist die Übertragungsfunktion größer als eine Übertragungsfunktion wie in Gleichung (3) gezeigt, so wird die Stringstabilitätsstufe auf instabil gesetzt. Ist die Übertragungsfunktion kleiner oder gleich einer Übertragungsfunktion wie in Gleichung (4) gezeigt, so wird die Stringstabilitätsstufe auf stabil gesetzt.
Bei Block 410 beinhaltet das Verfahren 400 das Berechnen einer Verkehrsstaustufe auf Grundlage der Stringstabilitätsstufe. Ähnlich der oben erörterten Stringstabilitätsstufe bezieht sich der Begriff „Verkehrsstaustufe“, wie er in dieser gesamten ausführlichen Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, auf jeden beliebigen numerischen oder anders gearteten Wert zum Unterscheiden zwischen zwei oder mehreren Zuständen des Verkehrsstaus in einer Kolonne von Fahrzeugen 124 (z.B. einer Reihe von Fahrzeugen). In einigen Fällen wird die Verkehrsstaustufe zum Beispiel mit einem jeweiligen eigenständigen Zustand wie zum Beispiel „hohes Stauaufkommen“, „mittleres Stauaufkommen“ und „niedriges Stauaufkommen“ verbunden. In anderen Fällen könnte die Verkehrsstaustufe als ein Prozentsatz zwischen 0% und 100% oder ein Wert im Bereich zwischen 1 und 10 gegeben sein. In den hier erörterten Ausführungsformen kann die Verkehrsstaustufe eine im Speicher 206 und/oder auf der Diskette 208 gespeicherte Variabel sein, die zur Verwendung mit den hier erörterten Verfahren und Systemen auf einen durch den Prozessor 204 bestimmten Wert eingestellt ist.
In einer Ausführungsform berechnet der Prozessor 204 bei einer instabilen Stringstabilitätsstufe die Verkehrsstaustufe als hoch. Bei einer stabilen Stringstabilitätsstufe berechnet der Prozessor 204 die Verkehrsstaustufe als niedrig. Unter Bezugnahme auf das oben erörterte veranschaulichende Beispiel, wenn sich das führende Fahrzeug 112 abrupt verlangsamt und sich das Verlangsamen anderer Fahrzeuge in der Kolonne der Fahrzeuge 124 (z.B. das vorausfahrende Fahrzeug 106) mit abnehmendem Abstand zum Hostfahrzeug 104 erhöht, ist die Stringstabilität der Kolonne von Fahrzeugen instabil und die Fahrzeuge vor dem Hostfahrzeug 104 sind nah beieinander, womit die Verkehrsstaustufe hoch ist.
Entsprechend beinhaltet das Verfahren 400 bei Block 412 die Kontrolle von einem oder mehreren der Fahrzeugsysteme 214 des Hostfahrzeugs 104 auf Grundlage der Verkehrsstaustufe. In einer Ausführungsform kann zum Beispiel der Prozessor 204 das Schnittstellensystem 218 so steuern, dass eine visuelle, akustische oder tastbare Anzeige der Verkehrsstaustufe bereitgestellt wird. So kann zum Beispiel eine Grafik auf Grundlage der Verkehrsstaustufe erzeugt und auf der HMI 314 angezeigt werden. Die Grafik kann ein Echtzeit-Feedback der Verkehrsstaustufe bereitstellen. Ist die Verkehrsstaustufe zum Beispiel hoch, kann die Grafik in roter Farbe dargestellt werden. Ist die Verkehrsstaustufe niedrig, kann die Grafik in grüner Farbe dargestellt werden. In einigen Ausführungsformen ist die bei Block 412 bereitgestellte Steuerung eine Funktion der Verkehrsstaustufe. Somit kann zum Beispiel die Intensität des an der HMI 314 bereitgestellten Feedbacks als eine Funktion der Verkehrsstaustufe variieren.
In anderen Ausführungsformen kann der Prozessor 204 die automatische Steuerung des Hostfahrzeugs 104 bereitstellen, zum Beispiel die Steuerung der Längsbewegung auf Grundlage der Verkehrsstaustufe. Nun wird unter Bezugnahme auf 5 ein Verfahren 500 zum Steuern des Hostfahrzeugs 104 durch Berechnen einer Beschleunigungskontrollrate gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Bei Block 502 beinhaltet das Verfahren 500 das Berechnen einer Beschleunigungskontrollrate des Hostfahrzeugs 104, zum Beispiel auf Grundlage der Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 und der Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs 112. In einer Ausführungsform basiert die Beschleunigungskontrollrate auf einem oder mehreren relativen Abständen zwischen dem Hostfahrzeug 104 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 106 in Bezug auf einen Verkehrsabstand, eine relative Geschwindigkeit zwischen dem Hostfahrzeug 104 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 106, eine Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 und eine Beschleunigung des führenden Fahrzeugs 112.
Der relative Abstand zwischen dem Hostfahrzeug 104 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 106 kann auf erfassten Daten des entfernten Fahrzeugs 304 über das vorausfahrende Fahrzeug 106 (z.B. Abstandsdaten) und das Hostfahrzeug 306 basieren. Der Verkehrsabstand ist eine gewünschte Trennung (z.B. Abstand) zwischen dem Hostfahrzeug 104 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 106. Der Verkehrsbezugsabstand kann vorbestimmt und gespeichert werden, zum Beispiel im Speicher 206. Die relative Geschwindigkeit zwischen dem Hostfahrzeug 104 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 106 kann auch auf erfassten Daten des entfernten Fahrzeugs 304 über das vorausfahrende Fahrzeug 106 (z.B. eine Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs 106) und das Hostfahrzeug 306 (z.B. eine Geschwindigkeit des Hostfahrzeugs 104) basieren. Wie oben erörtert wird die Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 auf Grundlage der erfassten Daten des entfernten Fahrzeugs 304 über das vorausfahrende Fahrzeug 106 bestimmt. Ferner wird die Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs 112 vom Hostfahrzeug 104 über V2V-Kommunikation vom führenden Fahrzeug 112 empfangen. Entsprechend kann der Prozessor 204 in einer Ausführungsform die Beschleunigungskontrollrate für das Hostfahrzeug 104 gemäß der folgenden Gleichung berechnen: $\begin{array}{l} a_{r e f} = K_{p} (x_{i - 1} - x_{i} - h {\dot{x}}_{i} - L_{P V}) + K_{v} (v_{i - 1} - v_{i}) \\ + (K_{a_{P V}} \cdot a_{i - 1} + K_{d s r c} \cdot a_{L}) \end{array}$
wobei x_i-1 ein Abstand von einem hinteren Ende des Hostfahrzeugs 104 zum vorderen Ende des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 ist, x_i eine Länge des Hostfahrzeugs 104 ist, hẋ_i ein vorbestimmter Verkehrsbezugsabstand ist, L_PV die Länge des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 ist, ν_i-1 eine Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 ist, ν_i die Geschwindigkeit des Hostfahrzeugs 104 ist, a_i-1 eine vom Sensorsystem 216 erkannte Beschleunigungsrate des vorausfahrenden Fahrzeugs 106 ist und a_L eine vom Hostfahrzeug 104 vom führenden Fahrzeug 112 unter Verwendung von DSRC über das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 200 empfangene Beschleunigungsrate des führenden Fahrzeugs 112 ist.
Ferner kann die Beschleunigungskontrollrate, wie in Gleichung (5) gezeigt, auf Grundlage von verschiedenen variablen Verstärkungen berechnet werden, unter anderem ein dynamischer Verstärkungsfaktor der Fahrzeuggeschwindigkeit K_p, ein dynamischer Verstärkungsfaktor der Fahrzeugdrehzahl K_ν, ein dynamischer Verstärkungsfaktor der Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs K_aPV, ein dynamischer Verstärkungsfaktor der Beschleunigung des führenden Fahrzeugs K_dsrc. Somit kann in einer Ausführungsform die Beschleunigungskontrollrate auf Grundlage der Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs 106, der Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs 112 und der variablen Verstärkung berechnet werden. Wie nun ausführlicher beschrieben wird, ist die variable Verstärkung der dynamische Verstärkungsfaktor der Beschleunigung des führenden Fahrzeugs K_dsrc.
In einer Ausführungsform kann eine variable Verstärkung zum Berechnen der Beschleunigungskontrollrate bei Block 504 berechnet werden. Konkret kann eine mit den Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs 112 verbundene variable Verstärkung auf Grundlage der bei Block 408 von 4 bestimmten Stringstabilitätsstufe berechnet werden. Somit wird in einer Ausführungsform der dynamische Verstärkungsfaktor der Beschleunigung des führenden Fahrzeugs K_dsrc auf Grundlage des Stringstabilitätsstufe berechnet. Der Prozessor 204 kann die Beschleunigungskontrollrate des Hostfahrzeugs 104 unter Verwendung der variablen Verstärkung modifizieren. Insbesondere kann die über V2V-Kommunikation empfangene Beschleunigungsrate des führenden Fahrzeugs 112 gemäß der in Gleichung (5) gezeigten variablen Verstärkung modifiziert werden. In einer Ausführungsform variiert die variable Verstärkung als eine Funktion der Stringstabilitätsstufe. Somit erhöht sich die variable Verstärkung mit der Erhöhung der Stringstabilitätsstufe (z.B. Anzeigen einer instabilen Stufe).
Bei Block 506 beinhaltet das Verfahren 500 das Steuern des Hostfahrzeugs 104 durch Steuern der Bewegung des Hostfahrzeugs 104 gemäß der Beschleunigungskontrollrate. Die Beschleunigungskontrollrate kann zum Beispiel durch das C-ACC-Steuersystem 202 ausgegeben werden, um ein oder mehrere Fahrzeugsysteme 214 gemäß der Beschleunigungskontrollrate zu steuern. Anders ausgedrückt werden die Fahrzeugsysteme 214 so gesteuert, dass sie die Beschleunigungskontrollrate zum Teil auf Grundlage der aktuellen Beschleunigung des Hostfahrzeugs 104 erzielen. Somit kann das C-ACC-Steuersystem 202 anfangen, das Hostfahrzeug 104 auf Grundlage der Beschleunigungskontrollrate durch Steuern des Bremsaktors 310 und/oder des Drosselaktors 312 automatisch zu verlangsamen oder zu beschleunigen. Zum Beispiel kann das C-ACC-Steuersystem 202 die Soll-Beschleunigungkontrollrate des C-ACC-Steuersystem 202 auf die bei Block 506 berechnete Beschleunigungskontrollrate einstellen. Auf Grundlage der aktuellen Beschleunigungsrate des Hostfahrzeugs 104 kann das C-ACC-Steuersystem 202 ein Kontrollsignal erzeugen, um die Soll-Beschleunigungskontrollrate zu erzielen. Das Kontrollsignal kann zum Ausführen gemäß dem Kontrollsignal zum Bremsaktor 310 und/oder zum Drosselaktor 312 gesendet werden, um die Soll-Beschleunigungskontrollrate zu erzielen.
Alternativ oder gleichzeitig mit dem Beschleunigen und/oder Abbremsen des Hostfahrzeugs 104 kann das Steuern von einem oder mehreren der Fahrzeugsysteme 214 des Hostfahrzeugs 104 das Steuern des Schnittstellensystems 218, wie oben erwähnt, beinhalten. Das C-ACC-Steuersystem 202 kann zum Beispiel Informationen, Vorschläge, Warnungen und/oder Alarme erzeugen und diese auf der HMI 314 einem Fahrer bereitstellen. In anderen Ausführungsformen kann das tastbare Feedback gemäß der Beschleunigungkontrollrate bereitgestellt werden. Entsprechend kann das Hostfahrzeug 104 Verkehrsstau in der Kolonne der Fahrzeuge 124 wie oben beschrieben vorhersehen, und die automatische Steuerung des Hostfahrzeugs 104 stellt auf Grundlage des Verkehrsstaus ein reibungsloseres C-ACC-Erlebnis mit frühzeitiger Fahrzeugsteuerung bereit.
Die hier erörterten Ausführungsformen können auch im Kontext des computerlesbaren Speichermediums, das durch den Computer ausführbare Anweisungen speichert, beschrieben und umgesetzt werden. Computerlesbare Speichermedien beinhalten Computerspeichermedien und Kommunikationsmedien. Zum Beispiel Flash-Speicherlaufwerke, Digital Versatile Disks (DVDs), Compact Disks (CDs), Floppydisks und Magnetbandkassetten. Computerlesbare Speichermedien können flüchtige und nichtflüchtige, entfernbare und nicht entfernbare Medien beinhalten, die in jedem beliebigen Verfahren oder jeder beliebigen Technologie zum Speichern von Informationen wie zum Beispiel computerlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Module oder anderen Daten umgesetzt werden. Computerlesbare Speichermedien schließen nichtflüchtige physische Medien und ausgebreitete Datensignale aus.
Es versteht sich, dass verschiedene Umsetzungen der oben offenbarten und anderer Merkmale und Funktionen oder Alternativen oder Variationen davon wünschenswerterweise mit vielen anderen unterschiedlichen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden können. Auch dass verschiedene gegenwärtig nicht vorhergesehene oder nicht erwartete Alternativen, Modifizierungen, Variationen oder Verbesserungen davon anschließend vom Fachmann gemacht werden können, die in diesem Umfang auch vorgesehen sind.
System und Verfahren zum Steuern eines Hostfahrzeugs in einer Kolonne von Fahrzeugen. Das Verfahren beinhaltet das Empfangen von Geschwindigkeitsdaten eines führenden Fahrzeugs von dem führenden Fahrzeug über ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk und das Empfangen von Geschwindigkeitsdaten eines vorausfahrenden Fahrzeugs von einem Sensorsystem des Hostfahrzeugs. Das vorausfahrende Fahrzeug ist unmittelbar vor dem Hostfahrzeug positioniert. Das führende Fahrzeug ist vor dem Hostfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug positioniert. Das Verfahren beinhaltet das Berechnen einer Übertragungsfunktion zwischen dem führenden Fahrzeug und dem Hostfahrzeug und das Bestimmen einer Stringstabilitätsstufe der Kolonne von Fahrzeugen auf Grundlage der Übertragungsfunktion. Die Stringstabilitätsstufe zeigt eine Geschwindigkeitsvariation der Kolonne von Fahrzeugen an. Ferner beinhaltet das Verfahren das Berechnen einer Verkehrsstaustufe auf Grundlage der Stringstabilitätsstufe und das Steuern eines Fahrzeugsystems des Hostfahrzeugs auf Grundlage der Verkehrsstaustufe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62442333 [0001]

Claims

Ein computerimplementiertes Verfahren zum Steuern eines Hostfahrzeugs in Bezug auf ein führendes Fahrzeug und ein vorausfahrendes Fahrzeug, wobei das Hostfahrzeug, das führende Fahrzeug und das vorausfahrende Fahrzeug sich innerhalb einer Kolonne von Fahrzeugen befinden, umfassend: Empfangen von Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs vom führenden Fahrzeug über ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk, wobei das führende Fahrzeug vor dem Hostfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug positioniert ist; Empfangen von Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs von einem Sensorsystem des Hostfahrzeugs, wobei das vorausfahrende Fahrzeug unmittelbar vor dem Hostfahrzeug positioniert ist; Berechnen einer Übertragungsfunktion zwischen dem führenden Fahrzeug und dem Hostfahrzeug als eine Korrelation zwischen den Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs und den Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs; Bestimmen einer Stringstabilitätsstufe der Kolonne von Fahrzeugen auf Grundlage der Übertragungsfunktion, wobei die Stringstabilitätsstufe eine Geschwindigkeitsvariation der Kolonne von Fahrzeugen anzeigt; Berechnen einer Verkehrsstaustufe auf Grundlage der Stringstabilitätsstufe; und Steuern eines Fahrzeugsystems des Hostfahrzeugs auf Grundlage der Verkehrsstaustufe.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs eine Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs sind, und die Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs eine Geschwindigkeit des führenden Fahrzeugs sind.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Übertragungsfunktion zwischen dem führenden Fahrzeug und dem Hostfahrzeug die Korrelation zwischen der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs und der Geschwindigkeit des führenden Fahrzeugs ist.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kolonne von Fahrzeugen eine Reihe von Fahrzeugen auf einer Straße ist, die das Hostfahrzeug, das vorausfahrende Fahrzeug, ein oder mehrere entfernte Fahrzeuge und das führende Fahrzeug beinhalten, wobei das führende Fahrzeug sich an der vordersten Position der Kolonne von Fahrzeugen befindet.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend das Berechnen einer Beschleunigungskontrollrate des Hostfahrzeugs auf Grundlage der Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs und der Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend das Berechnen einer variablen Verstärkung auf Grundlage der Stringstabilitätsstufe.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Berechnen einer Beschleunigungskontrollrate des Hostfahrzeugs auf den Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs, den Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs und der variablen Verstärkung basiert.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Steuern des Fahrzeugsystems des Hostfahrzeugs das Steuern des Fahrzeugsystems gemäß der Beschleunigungskontrollrate zum Steuern der Bewegung des Hostfahrzeugs beinhaltet.
Ein Fahrzeugsteuersystem zum Steuern eines Hostfahrzeugs in Bezug auf ein führendes Fahrzeug und ein vorausfahrendes Fahrzeug, wobei das Hostfahrzeug, das führende Fahrzeug und das vorausfahrende Fahrzeug sich innerhalb einer Kolonne von Fahrzeugen befinden, umfassend: einen drahtlosen Sendeempfänger des Hostfahrzeugs zum Empfangen von Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs vom führenden Fahrzeug über ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk, wobei das führende Fahrzeug vor dem Hostfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug positioniert ist; ein Sensorsystem des Hostfahrzeugs zum Erfassen der Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs, wobei das vorausfahrende Fahrzeug unmittelbar vor dem Hostfahrzeug positioniert ist; und einen Prozessor, der zur Computerkommunikation mit dem Sensorsystem und dem drahtlosen Sendeempfänger wirkverbunden ist, wobei der Prozessor: eine Übertragungsfunktion zwischen dem führenden Fahrzeug und dem Hostfahrzeug als ein Verhältnis zwischen einer Eingabe des führenden Fahrzeugs und einer Ausgabe des vorausfahrenden Fahrzeugs berechnet, wobei die Eingabe des führenden Fahrzeugs auf den Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs und die Ausgabe des vorausfahrenden Fahrzeugs auf den Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs basiert; eine Stringstabilitätsstufe auf Grundlage der Übertragungsfunktion über einen Zeitraum bestimmt; eine Verkehrsstaustufe auf Grundlage der Stringstabilitätsstufe berechnet; und das Hostfahrzeug auf Grundlage der Verkehrsstaustufe steuert.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 9, wobei die Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs eine Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs sind, und die Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs eine Geschwindigkeit des führenden Fahrzeugs sind.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 10, wobei die Übertragungsfunktion das Verhältnis zwischen der Eingabe des führenden Fahrzeugs und der Ausgabe des vorausfahrenden Fahrzeugs ist und die Eingabe des führenden Fahrzeugs die Geschwindigkeit des führenden Fahrzeugs ist und die Ausgabe des vorausfahrenden Fahrzeugs die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs ist.
Fahrzeugsteuersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Kolonne der Fahrzeuge eine niedrige Durchdringung der Vehicle-to-Vehicle-Kommunikationsfähigkeit hat.
Fahrzeugsteuersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Prozessor eine Beschleunigungskontrollrate des Hostfahrzeugs auf Grundlage der Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs und der Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs berechnet.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 13, wobei der Prozessor die Beschleunigungskontrollrate des Hostfahrzeugs mit einer variablen Verstärkung modifiziert, wobei die variable Verstärkung auf der Stringstabilitätsstufe basiert.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Prozessor das Hostfahrzeug durch Steuern der Bewegung des Hostfahrzeugs gemäß der Beschleunigungskontrollrate steuert.
Ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium zum Steuern eines Hostfahrzeugs in Bezug auf ein führendes Fahrzeug und ein vorausfahrendes Fahrzeug, wobei das Hostfahrzeug, das führende Fahrzeug und das vorausfahrende Fahrzeug sich innerhalb einer Kolonne von Fahrzeugen befinden, umfassend Anweisungen, die bei Ausführung durch einen Prozessor bewirken, dass der Prozessor: Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs vom führenden Fahrzeug über ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk empfängt, wobei das führende Fahrzeug vor dem Hostfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug positioniert ist; Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs von einem Sensorsystem des Hostfahrzeugs empfängt, wobei das vorausfahrende Fahrzeug unmittelbar vor dem Hostfahrzeug positioniert ist; eine Übertragungsfunktion zwischen dem führenden Fahrzeug und dem Hostfahrzeug als eine Korrelation zwischen den Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs und den Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs berechnet; eine Stringstabilitätsstufe der Kolonne von Fahrzeugen auf Grundlage der Übertragungsfunktion bestimmt, wobei die Stringstabilitätsstufe eine Geschwindigkeitsvariation der Kolonne von Fahrzeugen anzeigt; eine Verkehrsstaustufe auf Grundlage der Stringstabilitätsstufe berechnet; und ein Fahrzeugsystem des Hostfahrzeugs auf Grundlage der Verkehrsstaustufe steuert.
Nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 16, wobei die Übertragungsfunktion zwischen dem führenden Fahrzeug und dem Hostfahrzeug die Korrelation zwischen einer Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs und einer Geschwindigkeit des führenden Fahrzeugs ist.
Nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Prozessor eine Beschleunigungskontrollrate des Hostfahrzeugs auf Grundlage der Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs und der Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs berechnet.
Nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei der Prozessor eine variable Verstärkung auf Grundlage der Stringstabilitätsstufe berechnet.
Nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 19, wobei der Prozessor eine Beschleunigungskontrollrate des Hostfahrzeugs auf Grundlage der Geschwindigkeitsdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs, der Geschwindigkeitsdaten des führenden Fahrzeugs und der variablen Verstärkung berechnet.