DE102017222160A1 - ECU, autonomes Fahrzeug mit einer ECU, und Verfahren zur Steuerung eines Spurwechsels für dieses - Google Patents

ECU, autonomes Fahrzeug mit einer ECU, und Verfahren zur Steuerung eines Spurwechsels für dieses Download PDF

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autonomous vehicle
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Seong Su Im
Tae Seok LEE
Seok Youl Yang
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Hyundai Motor Co
Kia Corp
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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern des Spurwechsels eines autonomen Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Bestimmung einer Art eines Befehls zum Spurwechsel durch eine Logik für autonomes Fahren einer elektronischen Steuereinheit (ECU) als Reaktion auf die Erzeugung des Befehls zum Spurwechsel. Wenn es sich bei dem Befehl zum Spurwechsel um keinen spezifischen Befehl für einen Spurwechsel handelt, werden Attribute von mindestens einem in einem Wechselzielbereich enthaltenen Bereich unter Verwendung von Informationen bestimmt, die den Wechselzielbereich betreffen. Die Attribute des mindestens einen Bereichs werden mithilfe von Informationen korrigiert, die eine Fahrspur betreffen, in der das autonome Fahrzeug fährt, und beruhend auf den korrigierten Attributen des mindestens einen Bereichs wird aus dem mindestens einen Bereich ein Spurwechselbereich bestimmt.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität aus der am 3. Juli 2017 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2017-0084343 , die hiermit durch Bezugnahme so aufgenommen ist, als wäre sie hier vollständig dargelegt.
  • HINTERGRUND
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Steuereinheit (ECU), ein autonomes Fahrzeug mit der ECU sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Spurwechsels von diesem, und insbesondere auf eine ECU, ein autonomes Fahrzeug mit der ECU sowie ein Steuerverfahren für dessen Spurwechsel, die dazu in der Lage sind, einen verbesserten Spurwechsel durchzuführen.
  • Erläuterung der verwandten Technik
  • In letzter Zeit hat das Interesse an autonomer Fahrtechnologie von Fahrzeugen zugenommen. Die Technologie des autonomen Fahrens bezieht sich auf eine Technologie für einen automatischen Fahrzeugfahrbetrieb ohne Eingreifen seitens des Fahrers. Für gewöhnlich wird für einen Spurwechsel beim autonomen Fahren die Bewegung (Relativposition, Relativgeschwindigkeit und dergleichen) von umliegenden Fahrzeugen mithilfe eines Abstandsmesssensors wie etwa eines Radar- oder LiDAR-Sensors erkannt, der im Fahrzeug installiert ist, und ob ein Spurwechsel vorgenommen wird, wird beruhend auf den erkannten Informationen bestimmt.
  • Beim Fahren eines Fahrzeugs bedient der Fahrer das Fahrzeug beruhend auf dem momentanen Verkehrsfluss. Wenn es zweckmäßig erscheint, nimmt der Fahrer üblicherweise beruhend auf dem Abstand zu umliegenden Fahrzeugen Spurwechsel vor oder er beschleunigt oder verzögert das Fahrzeug aktiv, um einen Spurwechsel zu versuchen, wenn der Abstand zwischen den Fahrzeugen weniger einschränkend ist. In entsprechender Weise muss auch ein autonomes Fahrzeug Spurwechsel vornehmen, während dabei gegebenenfalls die Beschleunigung bzw. Verzögerung gesteuert wird.
  • Wenn ein Fahrer zum Beispiel einen Zielort ändern muss, um in ein nahe gelegenes Autobahnkreuz (IC) bzw. eine Kreuzung (JC) einzufahren, ein Fahrer ein verunfalltes Fahrzeug bemerkt oder über Fahrzeugkommunikation und dergleichen einen vor dem fahrenden Fahrzeug liegenden Straßenbauabschnitt erkennt, kann ein Benutzer einen Befehl für einen schnellen Spurwechsel oder einen Befehl für einen Spurwechsel in Staugebieten eingeben, oder aber wenn ein Fahrer während der Fahrt auf einer Autobahn den Zielort nicht ändert, ein nahe gelegenes Autobahnkreuz bzw. eine Kreuzung vor einem Autobahnkreuz/einer Kreuzung auf der ursprünglichen Route auftaucht, oder ein Autobahnkreuz/eine Kreuzung nahe eines Wegs liegt, da ein Fahrzeug keine Spurwechsel in die richtige Richtung vornimmt, um sich nähernden Fahrzeugen auszuweichen.
  • Wenn ein Fahrer in den Einfahrbereich eines Autobahnkreuzes bzw. einer Kreuzung einfährt und nicht unmittelbar auf eine Einfädelspur fahren kann, ist es außerdem notwendig, Fahrspuren schneller zu wechseln. Insbesondere mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz zwischen einer momentanen Fahrspur und einer Wechselzielspur nimmt die Anzahl an Möglichkeiten ab, von der momentanen Fahrspur auf die Wechselzielspur hinüberzuwechseln, womit es schwieriger ist, Fahrspuren schnell zu wechseln. In diesen Fällen besteht ein Bedarf an einem Verfahren zum schnellen und ordnungsgemäßen Spurwechsel durch ein autonomes Fahrzeug unter Anpassung an eine Situation, bei der ein Spurwechsel erforderlich ist, ohne dabei den Verkehrsfluss zu behindern und das Unfallrisiko zu erhöhen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektronische Steuereinheit (ECU), ein autonomes Fahrzeug mit der ECU sowie ein Verfahren zum Steuern des Spurwechsels von diesem bereitzustellen, um den geeignetsten Spurwechselbereich auszuwählen und dann den Spurwechsel durchzuführen.
  • Weitere Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung sind zum Teil in der nun folgenden Beschreibung dargestellt und ergeben sich für Fachleute auf diesem Gebiet bei Durchsicht der folgenden Ausführungen oder lassen sich aus der praktischen Umsetzung der Erfindung in Erfahrung bringen. Die Ziele sowie weitere Vorteile der Erfindung können durch die Anordnung verwirklicht und erreicht werden, die in der schriftlichen Beschreibung sowie den Ansprüchen und auch in den beigefügten Zeichnungen speziell zum Ausdruck gebracht sind.
  • Um diese Aufgaben zu lösen sowie weitere Vorteile gemäß dem Zweck der Erfindung zu erreichen, wie sich hier verkörpert und umfassend beschrieben ist, kann ein Verfahren zum Steuern eines Spurwechsels eines autonomen Fahrzeugs umfassen, eine Art eines Befehls zum Spurwechsel mithilfe einer Logik für autonomes Fahren einer elektronischen Steuereinheit (ECU) als Reaktion auf die Erzeugung des Befehls zum Spurwechsel bestimmen, und wenn der Befehl zum Spurwechsel kein spezifischer Befehl für einen Spurwechsel ist, die Attribute mindestens eines in einem Wechselzielbereich enthaltenen Bereichs unter Verwendung von Informationen zu bestimmen, die sich auf den Wechselzielbereich beziehen, die Attribute des mindestens einen Bereichs unter Verwendung von Informationen zu korrigieren, die eine Fahrspur betreffen, auf der das Fahrzeug fährt, und beruhend auf den korrigierten Attributen des mindestens einen Bereichs einen Spurwechselbereich aus dem mindestens einen Bereich zu bestimmen.
  • In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine elektronische Steuereinheit (ECU) eines autonomen Fahrzeugs eine Hauptsteuerlogik, die darauf programmiert ist, einen Befehl für einen Spurwechsel zu erzeugen, der in Befehle für einen Spurwechsel gemäß einem ersten bis vierten Szenario einsortiert wird, und eine Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit umfassen, die dazu ausgelegt ist, wenn der Befehl zum Spurwechsel kein spezifischer Befehl für einen Spurwechsel ist, Attribute von mindestens einem Bereich zu bestimmen, der in einem Wechselzielbereich enthalten ist, und zwar unter Verwendung von Informationen, die sich auf den Wechselzielbereich beziehen, die Attribute des mindestens einen Bereichs unter Verwendung von Informationen zu korrigieren, die eine Fahrspur betreffen, auf der das autonome Fahrzeug fährt, und um beruhend auf den korrigierten Attributen des mindestens einen Bereichs einen Spurwechselbereich aus dem mindestens einen Bereich zu bestimmen.
  • In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein autonomes Fahrzeug eine elektronische Steuereinheit (ECU) aufweisen, die dazu ausgelegt ist, wenn der Befehl zum Spurwechsel keinen spezifischen Befehl für einen Spurwechsel darstellt, Attribute von zumindest einem Bereich zu bestimmen, der in einem Wechselzielbereich enthalten ist, und zwar unter Verwendung von Informationen, die sich auf den Wechselzielbereich beziehen, die Attribute des mindestens einen Bereichs unter Verwendung von Informationen zu korrigieren, die eine Fahrspur betreffen, auf der das autonome Fahrzeug fährt, und um beruhend auf den korrigierten Attributen des mindestens einen Bereichs aus dem mindestens einen Bereich einen Spurwechselbereich zu bestimmen. Das Fahrzeug kann somit beruhend auf einem von der ECU erzeugten Steuersignal betrieben werden.
  • Es versteht sich, dass die vorausgegangene allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und erklärend sind und eine nähere Erläuterung der beanspruchten Erfindung bereitstellen sollen.
  • Figurenliste
  • Die begleitenden Zeichnungen, die enthalten sind, um ein eingehenderes Verständnis der Erfindung zu liefern, und die in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wurden und einen Teil von dieser bilden, stellen (eine) beispielhafte Ausführungsform(en) der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine schematische Blockdarstellung, die ein Fahrzeug nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 2 einen Ablaufplan, der ein Betriebsverfahren einer in 1 gezeigten Logik für autonomes Fahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 3 eine Tabelle, in der Arten eines Befehls für einen Spurwechsel und entsprechende Situationen hierzu gemäß einem Szenario nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt sind;
    • 4 eine Abbildung, in der die Bestimmung eines Spurwechselmöglichkeitsbereichs eines Vorgangs S20 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist;
    • 5 eine Abbildung zur Erläuterung von Parametern für den Vorgang S30;
    • 6A-6B Abbildungen, die ein Beispiel für ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Geschwindigkeit in einem Wechselzielbereich höher ist als die Fahrzeuggeschwindigkeit;
    • 7 eine Abbildung, in der Ausdrücke zum Korrigieren von Attributen eines Wechselzielbereichs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt sind, wenn die Geschwindigkeit in dem Wechselzielbereich höher ist als die Fahrzeuggeschwindigkeit;
    • 8 eine Abbildung, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Beispiel für das Korrigieren von Attributen eines Bereichs zeigt;
    • 9 einen Ablaufplan, der gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Algorithmus zum Auswählen eines optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereichs zeigt, wenn ein Befehl zum Spurwechsel gemäß einem zweiten Szenario eingegeben wird; und
    • 10A-10B Abbildungen, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Erläuterung eines Verfahrens zum Auswählen eines optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereichs zeigen, wenn ein Befehl zum Spurwechsel gemäß einem dritten Szenario eingegeben wird.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug...“ oder ein anderer ähnlicher Ausdruck, wie er hier verwendet wird, allgemein Kraftfahrzeuge wie etwa Personenkraftwagen einschließt, darunter Geländewagen (SUVs), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen, sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge, Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb sowie weitere Fahrzeuge umfasst, die mit alternativen Kraftstoffen laufen (z. B. Kraftstoffen, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl stammen).
  • Obwohl das Ausführungsbeispiel so beschrieben ist, dass mehrere Einheiten zur Durchführung des beispielhaften Prozesses verwendet werden, sollte klar sein, dass die beispielhaften Prozesse auch von einem oder mehreren Modulen durchgeführt werden können. Außerdem versteht es sich von selbst, dass sich der Ausdruck „Steuerung“ bzw. „Steuereinheit“ auf eine Hardwareeinheit bezieht, die einen Speicher und einen Prozessor aufweist. Der Speicher ist dazu ausgelegt, die Module zu speichern, und der Prozessor ist speziell dazu ausgelegt, diese Module auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse durchzuführen, der/die nachstehend beschrieben ist/sind.
  • Ferner kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung in Form von nichtflüchtigen computerlesbaren Medien auf einem computerlesbarem Medium verkörpert sein, das ausführbare Programmanweisungen enthält, die von einem Prozessor, einer Steuerung/Steuereinheit oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele für computerlesbare Medien umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, ROM, RAM, Compactdisc-(CD)-ROMs, Magnetbänder, Disketten, Flash-Laufwerke, Smartcards und optische Datenspeichereinheiten. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann auch auf netzwerkgekoppelte Computersysteme verteilt sein, sodass die computerlesbaren Medien auf verteilte Art und Weise gespeichert sind und ausgeführt werden, z. B. durch einen Telematik-Server oder ein Steuergerätenetz (CAN).
  • Die hier verwendete Terminologie dient nur dem Zweck, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben, und soll für die Erfindung keine Einschränkung darstellen. So wie sie hier verwendet sind, sollen die Singularformen „ein“, „eine“, „einer“ und „der“, „die“, „das“ auch die Pluralformen einschließen, solange der Kontext nicht explizit etwas anderes angibt. Ferner sollte klar sein, dass die Ausdrücke „weist auf“ bzw. „umfasst“ und/oder „aufweisend“ bzw. „umfassend“ bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten angeben, jedoch das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren weiteren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen hiervon nicht ausschließen. So wie er hier verwendet wird, umfasst der Begriff „und/oder“ beliebige und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Punkte.
  • Wenn nicht ausdrücklich etwas anderes erwähnt ist oder aus dem Kontext hervorgeht, ist der Begriff „ungefähr“, wie er hier verwendet wird, als in der Technik innerhalb eines normalen Toleranzbereichs liegend aufzufassen, also zum Beispiel innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittelwerts. Der Begriff „ungefähr“ kann als innerhalb von 10 %, 9 %, 8 %, 7 %, 6 %, 5 %, 4 %, 3 %, 2 %, 1 %, 0,5 %, 0,1 %, 0,05 % bzw. 0,01 % des angegebenen Werts liegend verstanden werden. Solange der Kontext nicht eindeutig anderes besagt, sind alle hier bereitgestellten numerischen Werte durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert.
  • Es wird nun im Einzelnen Bezug auf die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind. Zusätzlich werden die Endwörter „...modul‟ und „...einheit‟ von hier erscheinenden Elementen der Zweckmäßigkeit der Beschreibung halber verwendet und können somit untereinander austauschbar verwendet werden und haben keinerlei unterscheidbare Bedeutungen oder Funktionen.
  • 1 ist eine schematische Blockdarstellung, die ein Fahrzeug 10 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Mit Bezugnahme auf 1 handelt es sich bei dem Fahrzeug 10 um ein Fahrzeug, bei dem eine Technologie des autonomen Fahrens zum Einsatz kommt, die sich auf eine Technologie für einen automatischen Fahrzeugfahrbetrieb ohne Intervention seitens des Fahrers bezieht. Die Technologie zum autonomen Fahren wird dazu verwendet, die Anwendersicherheit zur Verhinderung von Unfällen zu gewährleisten sowie den Bedienerkomfort zu steigern. Das Fahrzeug 10 kann eine Informationsentnahmeeinrichtung 100, eine Logik 200 für autonomes Fahren und eine Fahrsteuereinheit 300 aufweisen. Die Informationsentnahmeeinrichtung 100 kann über eine Steuerung mit einem Speicher betrieben werden, in dem die Logik 200 für autonomes Fahren gespeichert ist, um durch einen Prozess der Steuerung ausgeführt zu werden.
  • Die Informationsentnahmeeinrichtung 100 kann dazu ausgelegt sein, Informationen bezüglich der Umgebung des Fahrzeugs 10 zu sammeln, und kann Folgendes aufweisen: einen Abstandsmesssensor 110, der dazu ausgelegt ist, Abstandsinformationen über einen im Bereich um das Fahrzeug 10 vorhandenen Gegenstand zu erfassen, ein Bilderfassungsgerät 120 (z. B. eine Kamera, Videokamera oder dergleichen), die dazu ausgelegt ist, Bildinformationen zu erfassen, die aufgenommen werden, indem die Umgebung des Fahrzeugs 10 fotografisch erfasst wird, ein Navigationsgerät 130, das dazu ausgelegt ist, Verkehrsinformationen in Bezug auf eine Straße, auf der das Fahrzeug 10 gerade fährt, und auch Streckenführungsinformationen bis zu einem Zielort bereitzustellen, und einen Geschwindigkeitssensor 140, der dazu ausgelegt ist, die Geschwindigkeit zu erfassen, mit dem das Fahrzeug 10 momentan unterwegs ist. Bei der Logik 200 für autonomes Fahren kann es sich um Software, Hardware oder eine Kombination hiervon handeln, um die Funktion des autonomen Fahrens auszuführen. Die Logik 200 für autonomes Fahren kann als Teilbereich einer elektronischen Steuereinheit (ECU) des Fahrzeugs 10 verkörpert sein, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung aber nicht hierauf beschränkt ist.
  • Eine Berechnungseinheit 210 für Position/Geschwindigkeit/Beschleunigung kann dazu ausgelegt sein, auf Grundlage von Abstandsinformationen und/oder Bildinformationen von der Informationsentnahmeeinrichtung 100 die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung eines im Nahbereich vorhandenen Fahrzeugs zu berechnen. Die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs kann eine Relativposition, Relativgeschwindigkeit und Relativbeschleunigung eines anderen Fahrzeugs umfassen. Die Relativposition, Relativgeschwindigkeit und Relativbeschleunigung können in horizontale und längsverlaufende Richtungskomponenten getrennt und gespeichert werden. Die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung kann insbesondere dem jeweiligen Messzeitraum des Abstandsmesssensors 110 oder Bilderfassungsgeräts 120 entsprechend aktualisiert werden, und Informationen in Bezug auf umliegende Fahrzeuge, die als ein und dasselbe Fahrzeug erkannt werden, können einem entsprechenden umliegenden Fahrzeug zugeordnet und gespeichert werden.
  • Eine Hauptsteuerlogik 220 kann dazu ausgelegt sein, eine Gesamtfunktion für autonomes Fahren auszuführen. Die Hauptsteuerlogik 220 kann insbesondere dazu ausgelegt sein, beruhend auf den Informationen, die von der Berechnungseinheit 210 für Position/Geschwindigkeit/Beschleunigung sowie einer Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 bereitgestellt werden, ein Signal zum Betreiben der Fahrsteuereinheit 300 zu erzeugen. Die Hauptsteuerlogik 220 kann dazu ausgelegt sein, einen Befehl für einen Spurwechsel zu erzeugen, um die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 zu aktivieren. Die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 kann dazu ausgelegt sein, unter der Steuerung der Hauptsteuerlogik 220 einen Spurwechselmöglichkeitsbereich zu bestimmen und den Spurwechselmöglichkeitsbereich zu korrigieren, um einen optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereich auszuwählen, was im Einzelnen unter Bezugnahme auf 3 bis 11 beschrieben wird.
  • Die Fahrsteuereinheit 300 kann eine Komponente sein, die dazu ausgelegt ist, das Fahrzeug 10 beruhend auf einem Steuersignal der Hauptsteuerlogik 220 zu betreiben, und kann Komponenten zum Einstellen des Fahrzeugfahrbetriebs wie zum Beispiel ein Bremspedal, ein Gaspedal, ein Getriebe und eine Lenkvorrichtung umfassen. Wenn das Steuersignal der Hauptsteuerlogik 220 zum Beispiel ein Signal ist, das einen Spurwechsel auf eine linke Spur einhergehend mit einer Beschleunigung anzeigt, kann das Gaspedal der Fahrsteuereinheit 300 dazu ausgelegt sein, die Beschleunigung vorzunehmen, und die Lenkvorrichtung kann dazu ausgelegt sein, die Fahrsteuerung so auszuführen, dass ein Drehmoment in linker Richtung aufgebracht wird.
  • 2 ist ein Ablaufplan, der ein Betriebsverfahren der in 1 gezeigten Logik für autonomes Fahren darstellt. 3 ist eine Tabelle, in der Arten eines Befehls für einen Spurwechsel und hierzu entsprechende Situationen gemäß einem Szenario gezeigt sind. 4 ist eine Abbildung, in der die Bestimmung eines Spurwechselmöglichkeitsbereichs eines Vorgangs S20 gezeigt ist. 5 ist eine Abbildung zur Erklärung von Parametern für den Vorgang S30. 6 ist eine Abbildung, die ein Beispiel für ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs zeigt, wenn die Geschwindigkeit in einem Wechselzielbereich höher ist als die Fahrzeuggeschwindigkeit. 7 ist eine Abbildung, in der Ausdrücke zum Korrigieren von Attributen eines Wechselzielbereichs gezeigt sind, wenn die Geschwindigkeit in dem Wechselzielbereich größer ist als die Fahrzeuggeschwindigkeit. 8 ist eine Abbildung, die ein Beispiel für das Korrigieren von Attributen eines Bereichs zeigt. 9 ist ein Ablaufplan, der einen Algorithmus zum Auswählen eines optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereichs zeigt, wenn ein Befehl für einen Spurwechsel gemäß einem zweiten Szenario eingegeben wird. 10 ist ein Ablaufplan zur Erläuterung eines Verfahrens zum Auswählen eines optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereichs, wenn ein Befehl für einen Spurwechsel gemäß einem dritten Szenario eingegeben wird.
  • Mit Bezugnahme auf 2 kann ein jeweiliger Betrieb des in 2 gezeigten Spurwechsel-Steuerverfahrens von der Logik 200 für autonomes Fahren ausgeführt werden. Die Hauptsteuerlogik 220 kann dazu ausgelegt sein, ein Spurwechselerfordernis festzustellen, wenn das Fahrzeug (z. B. das betreffende Fahrzeug) gerade fährt, und einen Befehl zum Spurwechsel erzeugen (S10). Der Befehl zum Spurwechsel kann von einem Benutzer eingegeben werden und auf Grundlage von Streckenführungsinformationen des Navigationsgeräts 130 erzeugt werden.
  • Die Art des Befehls zum Spurwechsel kann zum Beispiel in einen allgemeinen Befehl für einen Spurwechsel, einen Befehl zum Spurwechsel in Staugebieten, einen Befehl für einen erforderlichen Spurwechsel 1 und einen Befehl für einen erforderlichen Spurwechsel 2 einsortiert werden. Diese Klassifizierung ist beispielhaft und schränkt den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht ein. Das bedeutet, dass gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Art eines Befehls zum Spurwechsel im Hinblick auf eine Situation einsortiert werden kann, bei der ein Spurwechsel vorgenommen wird, wobei ein Befehl für einen Spurwechsel aber auch auf Grundlage einer anderen Referenz klassifiziert werden kann.
  • 3 zeigt Situationen, bei denen ein Spurwechsel gemäß einem ersten bis vierten Szenario erforderlich ist, sowie Arten eines Befehls zum Spurwechsel, der hierzu entsprechend erzeugt wird. Der allgemeine Befehl für einen Spurwechsel kann sich auf einen Befehl für einen Spurwechsel beziehen, der in einer Situation (erstes Szenario) erzeugt wird, bei der ein Spurwechsel nicht unmittelbar und auch nicht innerhalb kurzer Zeit erforderlich ist. Der Befehl zum Spurwechsel in Staugebieten kann sich auf einen Befehl für einen Spurwechsel beziehen, der in einer Situation (zweites Szenario) erzeugt wird, bei der eine Geschwindigkeitssteuerung erforderlich ist, wenn ein Fahrzeugfahrer oder Fahrzeugführer einen Spurwechsel begehrt, auch wenn dieser nicht erforderlich ist, aber der Platz zwischen Fahrzeugen, die auf einer Wechselzielspur unterwegs sind, begrenzt ist.
  • Der Befehl für einen erforderlichen Spurwechsel 1 kann sich auf einen Befehl für einen Spurwechsel beziehen, der in einer Situation (drittes Szenario) erzeugt wird, bei der ein Spurwechsel erforderlich ist, aber auch eine relative zeit- und raumbezogene Toleranz vorhanden ist. Der Befehl für einen erforderlichen Spurwechsel kann zum Beispiel dem Fall entsprechen, dass ein Spurwechsel von einer ersten Fahrspur auf die am weitesten rechts liegende Fahrspur erforderlich ist, z. B. auf eine dritte oder vierte Fahrspur an einer Stelle 1 bis 2 km vor einem Autobahnkreuz/einer Kreuzung, oder wenn ein im Bau befindlicher Streckenabschnitt oder ein verunfalltes Fahrzeug an einer Stelle in 1 bis 2 km Entfernung vor dem momentan befahrenen Straßenabschnitt mithilfe eines Navigationsgeräts bzw. über eine Verkehrsverbindung, etc. vorab erkannt wird.
  • Der Befehl für einen erforderlichen Spurwechsel 2 kann sich auf einen Befehl für einen Spurwechsel beziehen, der in einer Situation (viertes Szenario) erzeugt wird, bei der ein Spurwechsel erforderlich ist und eine zeit- und raumbezogene Toleranz kaum vorhanden ist (d.h. der Abstand zwischen den fahrenden Fahrzeugen ermöglicht aber noch einen Spurwechsel). Der Befehl für einen erforderlichen Spurwechsel 2 kann zum Beispiel dem Fall entsprechen, dass ein Fahrzeug in eine Einfädelspur an einer Stelle im Einfahrbereich einer IC/JC-Einfädelspur einfährt, oder wenn unmittelbar vor der gerade benutzten Straße der Beginnpunkt eines Bauabschnitts oder ein verunfalltes Fahrzeug vorhanden ist.
  • Die Hauptsteuerlogik 220 kann dazu ausgelegt sein, die Betriebsvorgänge S20 bis S50 auszuführen, außer für den Befehl für einen Spurwechsel (allgemeinen Befehl für einen Spurwechsel) beruhend auf dem ersten Szenario unter den Befehlen für den Spurwechsel. In Bezug auf den Befehl zum Spurwechsel gemäß dem ersten Szenario kann ein Spurwechsel möglich sein, wenn der Kollisionsgefährdungsgrad beim Spurwechsel niedrig ist und das Fahrzeug mit dem Verkehrsfluss mitfährt (das betreffende Fahrzeug ist beruhend auf den momentanen Verkehrsbedingungen beispielsweise mit derselben allgemeinen Geschwindigkeit unterwegs wie die umliegenden Fahrzeuge), und die Hauptsteuerlogik 220 kann dazu ausgelegt sein, die Steuerung für den Spurwechsel ohne die Betriebsvorgänge S20 bis S50 auszuführen, unmittelbar nachdem der Kollisionsgefährdungsgrad im Vorgang S60 bestimmt wurde. Wenn der Befehl zum Spurwechsel gemäß dem zweiten bis vierten Szenario erzeugt wird, kann die Hauptsteuerlogik 220 dazu ausgelegt sein, die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 zu betreiben, um einen Spurwechselmöglichkeitsbereich zu bestimmen.
  • Die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 kann insbesondere dazu ausgelegt sein, zu bestimmen, ob ein Spurwechsel in mehrere Bereiche möglich ist, die in einer Wechselzielspur vorhanden sind, und zwar gemäß den Arten des Befehls zum Spurwechsel (z. B. ob ein aktueller Befehl ein Befehl nach einem der Szenarien eins bis vier ist) und gemäß einer Richtung beruhend auf den Befehlen zum Spurwechsel (z. B. ob ein erwünschter Wechsel einem Wechsel zu einer linken oder rechten Fahrspur entspricht). Wie vorstehend beschrieben ist, führt die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 den Vorgang S20 nicht aus, wenn der aktuelle Befehl zum Spurwechsel ein Befehl zum Spurwechsel gemäß dem ersten Szenario ist.
  • Als Antwort auf den Empfang des Befehls zum Spurwechsel, der einen Wechsel auf eine linke Fahrspur angibt, kann die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 dazu ausgelegt sein, mehrere Bereiche auf der momentan links liegenden Fahrspur zu erfassen und Informationen über jeden der mehreren Bereiche zu sammeln. Die mehreren Bereiche können erfasst werden, indem ein Abstand zwischen benachbarten umliegenden Fahrzeugen beruhend auf der Position eines im Nahbereich vorhandenen Fahrzeugs, das in der in Bezug auf das betreffende Fahrzeug linken Fahrspur erfasst wird, berechnet wird. Wie zum Beispiel im rechten Teil von 4 gezeigt ist, können, wenn in der in Bezug auf das betreffende Fahrzeug linken Fahrspur fünf umliegende Fahrzeuge erfasst werden, Bereiche R1 bis R4 beruhend auf einer Position eines jeweiligen umliegenden Fahrzeugs erfasst werden.
  • Die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 kann dazu ausgelegt sein, zu bestimmen, ob ein Spurwechsel in einem jeweiligen Bereich möglich ist, und zwar beruhend auf dem Abstand zwischen zwei Fahrzeugen (also zwischen einem an vorderster Stelle befindlichen, umliegenden Fahrzeug (vorausfahrendes Fahrzeug) und einem weiter hinten liegenden, umliegenden Fahrzeug (nachfolgendes Fahrzeug)), um den jeweiligen Bereich und den Zeit bis zur Kollision (TTC) zu definieren. Die TTC ist die Zeit, die vergeht, bis zwei Fahrzeuge zusammenstoßen, während sie sich dabei mit im Wesentlichen konstanter Geschwindigkeit bewegen, und stellt einen Wert dar, der beruhend auf der aktuellen Geschwindigkeit der beiden Fahrzeuge und einem Abstand zwischen ihnen berechnet wird.
  • Wie in Teil (a) von 4 gezeigt ist, kann die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 dazu ausgelegt sein, zu bestimmen, ob beruhend auf einer ersten Bedingung und einer zweiten Bedingung ein Spurwechsel möglich ist. Die erste Bedingung kann dem Umstand entsprechen, ob ein Abstand zwischen zwei Fahrzeugen einem spezifischen Bereich entspricht, und wenn der Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen zum Beispiel weniger als ungefähr 35 m beträgt, kann die erste Bedingung als „A“ definiert werden, wenn der Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen gleich oder größer als ungefähr 35 m und kleiner als ungefähr 45 m ist, kann die erste Bedingung als „B“ definiert werden, und wenn der Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen größer oder gleich ungefähr 45 m ist, kann die erste Bedingung als „C“ definiert werden.
  • Die zweite Bedingung kann dem Umstand entsprechen, ob die Zeit bis zur Kollision einem spezifischen Bereich entspricht, und wenn die TTC zum Beispiel unter ungefähr 10 Sekunden liegt, kann die zweite Bedingung als „a“ definiert werden, wenn die TTC gleich oder größer als ungefähr 10 Sekunden und kleiner als ungefähr 15 Sekunden ist, kann die zweite Bedingung als „b“ definiert werden, und wenn die TTC größer oder gleich ungefähr 15 Sekunden ist, kann die zweite Bedingung als „c“ definiert werden.
  • Wie im Teil (b) von 4 gezeigt ist, können unter der Voraussetzung, dass die Attribute eines jeweiligen Bereichs in einen Bereich, in den man durch einen Spurwechsel gelangen kann ist, einen Bereich, der durch Spurwechsel schwierig zu erreichen ist (z. B. aufgrund von eingeschränkten oder beengten Platzverhältnissen), auch wenn ein Spurwechsel möglich ist, und einen Bereich einsortiert werden, bei dem kein Spurwechsel möglich ist, die Attribute jedes Bereichs durch eine Kombination der ersten und zweiten Bedingung definiert werden, wie in Teil (c) von 4 gezeigt ist. So kann der Bereich, für den ein Spurwechsel möglich ist, beispielsweise dem Fall entsprechen, dass die erste Bedingung „C“ und die zweite Bedingung „c“ ist, und der Bereich, bei dem kein Spurwechsel möglich ist, kann dem Fall entsprechen, bei dem die erste Bedingung „A“ und die zweite Bedingung „a“ ist.
  • In 4 sind in der ersten und zweiten Bedingung enthaltene Elemente (z. B. Abstand und TTC), ein Schwellenwert (z. B. ungefähr 35 m und 45 m) der ersten Bedingung, ein Schwellenwert (z. B. ungefähr 10 Sekunden und 15 Sekunden) der zweiten Bedingung, ein Klassifizierungsverfahren für einen Bereich (z. B. möglich/möglich, aber schwierig/unmöglich) und eine Übereinstimmungsrelation einer Kombination aus der ersten und zweiten Bedingung und Attributen eines Bereichs (z. B. wenn die erste Bedingung „C“ und die zweite Bedingung „c“ ist, ist ein Spurwechsel möglich) von beispielhafter Natur und können je nach der Situation wie zum Beispiel die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs und der jeweiligen Fahrstraße korrigiert werden.
  • Die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 kann dazu ausgelegt sein, zu bestimmen, ob in Bezug auf Bereiche einer Wechselzielspur ein Spurwechsel möglich ist, und kann dann die Attribute eines Spurwechselmöglichkeitsbereichs (der einen Spurwechselmöglichkeitsbereich und einen Bereich umfasst, bei dem ein Spurwechsel möglich, aber schwierig ist) korrigieren (S30). Die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 kann dazu ausgelegt sein, eine Vielzahl von Parametern zu berechnen, die erforderlich sind, um die Attribute des Spurwechselmöglichkeitsbereichs vor Abänderung der Attribute des Spurwechselmöglichkeitsbereichs zu korrigieren. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann dieser Rechenvorgang von der Hauptsteuerlogik 220 oder der Berechnungseinheit 210 für Position/Geschwindigkeit/Beschleunigung geleistet werden, anstatt von der Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 vorgenommen zu werden.
  • Mit Bezugnahme auf 5 kann die Fahrtrichtung des betreffenden Fahrzeugs als Richtung X benannt werden, und eine zur Fahrtrichtung des betreffenden Fahrzeugs senkrechte Richtung kann als Richtung Y benannt werden. Ein Erfassungsbereich in Richtung X kann durch den begrenzten Erfassungsbereich eines Abstandssensors des Fahrzeugs bestimmt sein, und kann beispielsweise ungefähr 100 m nach vorne und ungefähr 75 m nach hinten reichen, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Die Anfangsgeschwindigkeit des Fahrzeugs kann als Vego(0) definiert sein, die Maximalbeschleunigung des Fahrzeugs kann als aMAX definiert sein, und die Anfangsgeschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs in derselben Fahrspur wie das Fahrzeug kann als Vp(0) definiert sein.
  • Ein erwünschter Abstand kann sich auf einen Abstand beziehen, der erforderlich ist, um eine Kollision mit einem vorausfahrenden Fahrzeug zu verhindern, wobei vorausgesetzt wird, dass das betreffende Fahrzeug in der aktuell genutzten Fahrspur bleibt (das betreffende Fahrzeug also durchgängig in derselben Straßenspur fährt). Die Sicherheitstoleranz kann sich auf einen Wert beziehen, der berechnet wird, indem der erwünschte Abstand von einem Abstand zwischen dem betreffenden Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug subtrahiert wird, und abgesehen von dem erwünschten Abstand auch auf einen weiteren zulässigen Abstand. Insbesondere wenn kein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist, kann die Sicherheitstoleranz durch einen Erfassungsbereich in Richtung X in Bezug auf die Vorwärtsrichtung festgelegt werden (die Sicherheitstoleranz wird z.B. auf ungefähr 100 m festgelegt).
  • Ein Bereich Rk kann rechts vom betreffenden Fahrzeug vorhanden sein, und die Anfangsgeschwindigkeit eines Bereichs kann als Vreg[k](0) definiert sein. Die Anfangsgeschwindigkeit eines Bereichs kann insbesondere als Mittelwert der Anfangsgeschwindigkeit von zwei Fahrzeugen berechnet werden, um den Bereich zu definieren, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht hierauf eingeschränkt ist. Eine untere x-Koordinate des Bereichs Rk kann als xMIN_reg[k](0) definiert werden. Ein Abstandsschwellenwert für einen Spurwechsel bezieht sich auf einen Mindestabstand, um es dem betreffenden Fahrzeug zu ermöglichen, in einen Wechselzielbereich einzuscheren und eine Kollision mit einem nachfolgenden Fahrzeug zu vermeiden, und ist ein Wert, der sich abhängig vom Bereich Rk ändern kann.
  • Die Bestimmung des Spurwechselmöglichkeitsbereichs des vorherigen Vorgangs S20 kann der Bestimmung entsprechen, ob ein zulässiger Platz zum Einscheren vorhanden ist, wenn sich das betreffende Fahrzeug schon fast neben einem Bereich befindet, der einem Wechselzielbereich entspricht, und mit der Geschwindigkeit fährt, die der Geschwindigkeit in dem benachbarten Bereich entspricht. Ob die beiden Voraussetzungen erfüllt sind, d. h. ob sich das Fahrzeug neben dem entsprechenden Bereich befindet und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs der Geschwindigkeit in dem Bereich entspricht, muss nicht immer gegeben sein.
  • Ob die beiden Voraussetzungen erfüllt werden, kann sich abhängig vom Verkehrsfluss oder einer Bedingung auf einer bestimmten Straßenfahrspur ändern, in welcher das Fahrzeug fährt, aufgrund eines Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug in derselben Fahrspur, sowie aufgrund der Relativgeschwindigkeit in Bezug auf eine Zielwechselspur, aufgrund eines relativen Abstands, etc. Anders ausgedrückt, die Bestimmung des Spurwechselmöglichkeitsbereichs des Vorgangs S20 kann unter Verwendung von Informationen bestimmt werden, die einen internen Bereich der Wechselzielspur betreffen, und zur Bestimmung des Spurwechselmöglichkeitsbereichs muss zusätzlich eine Relation mit der Fahrspur des betreffenden Fahrzeugs hergestellt werden. Dementsprechend können in einem Bereich, in dem die vorstehenden Voraussetzungen nicht erfüllt sind, die Attribute des Bereichs auf einen Bereich abgeändert werden, bei dem ein Spurwechsel nicht möglich ist. Dies kann als Abänderung der Attribute eines Spurwechselmöglichkeitsbereichs bezeichnet werden und entspricht dem Vorgang S30.
  • Zunächst kann der Spurwechselmöglichkeitsbereich beruhend auf einer Relation zwischen der Geschwindigkeit in einem entsprechenden Bereich und der Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs und einer Positionsbeziehung zwischen dem betreffenden Fahrzeug und dem Bereich vier nachstehenden Fällen zugeordnet werden, wobei die Korrektur der Attribute des Spurwechselmöglichkeitsbereich für jeden Fall beschrieben wird. Der erste Fall kann sich darauf beziehen, dass die Geschwindigkeit in einer Wechselzielspur höher ist als die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs und ein Bereich Rk an der Vorderseite und Lateralseite oder nur an der Lateralseite vorhanden ist, und im ersten Fall kann ein Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugs, sich in den Spurwechselmöglichkeitsbereich zu bewegen und mit der Geschwindigkeit zu fahren, die der Geschwindigkeit in diesem Bereich entspricht, ein Verfahren der Beschleunigung, ein Verfahren der Verzögerung nach einer Beschleunigung oder einer Beschleunigung nach einer Verzögerung darstellen. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs herabgesetzt wird, um die Sicherheitstoleranz zu vergrößern, und dann wieder erhöht wird, kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Geschwindigkeit im Bereich erreichen, wobei aber eine hohe Wahrscheinlichkeit dahingehend besteht, dass das Fahrzeug von diesem Bereich weiter entfernt ist, womit dieses Verfahren während der Abänderung von Bereichsattributen nicht berücksichtigt wird.
  • Wenn eine untere x-Koordinate eines Bereichs größer ist als ein Wert, der erhalten wird, indem ein erwünschter Abstand von einer x-Koordinate eines vorausfahrenden Fahrzeugs subtrahiert wird (keine Sicherheitstoleranz vorhanden), wird das Fahrzeug über eine Beschleunigung den Bereich möglicherweise gar nicht erreichen, womit die Attribute des Bereichs auf einen Bereich abgeändert werden können, bei dem kein Spurwechsel möglich ist. Die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 kann dazu ausgelegt sein, zu erfassen, ob das Fahrzeug mittels Beschleunigung und unter Berücksichtigung der Sicherheitstoleranz in der Lage ist, die Geschwindigkeit zu erreichen, die der Geschwindigkeit in dem Bereich entspricht. Wenn das Fahrzeug nicht die Geschwindigkeit erreichen kann, die der Geschwindigkeit in dem Bereich entspricht, können die Attribute des Bereichs auf einen Bereich abgeändert werden, bei dem ein Spurwechsel nicht möglich ist.
  • Die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 kann des Weiteren dazu ausgelegt sein, zu erfassen, ob ein Standort des Fahrzeugs in Anbetracht der Sicherheitstoleranz und bei Beschleunigung vor (d. h. die Position des Fahrzeugs geht darüber hinaus) der Summe einer unteren x-Koordinate und eines Abstandsschwellenwerts für einen Spurwechsel liegt, wenn das Fahrzeug in der Lage ist, die Geschwindigkeit zu erreichen, die der Geschwindigkeit in dem Bereich entspricht. Wenn der Standort des Fahrzeugs hinter der Summe aus der unteren x-Koordinate und dem Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel liegt, können die Attribute des Bereichs auf einen Bereich abgeändert werden, bei dem kein Spurwechsel möglich ist.
  • Der zweite Fall kann sich darauf beziehen, dass die Geschwindigkeit in einer Wechselzielspur höher ist als die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs und ein entsprechender Bereich sich hinter dem betreffenden Fahrzeug und seitlich von diesem befindet. Im zweiten Fall kann es sich bei dem Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugs, sich in den Spurwechselmöglichkeitsbereich zu bewegen und mit derselben Geschwindigkeit zu fahren wie sie in dem Bereich vorherrscht, um ein Verfahren der Beschleunigung, ein Verfahren der Verzögerung nach einer Beschleunigung oder der Beschleunigung nach einer Verzögerung handeln.
  • Die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 kann dazu ausgelegt sein, zu erfassen, ob das Fahrzeug über eine Beschleunigung unter Berücksichtigung der Sicherheitstoleranz dieselbe Geschwindigkeit erreichen kann, wie sie in dem Bereich vorherrscht. Wenn das Fahrzeug nicht in der Lage ist, dieselbe Geschwindigkeit wie in dem Bereich zu erreichen, können die Attribute des Bereichs auf den Bereich abgeändert werden, bei dem ein Spurwechsel nicht möglich ist. Die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 kann dazu ausgelegt sein, zu erfassen, ob unter Berücksichtigung einer Sicherheitstoleranz und Beschleunigung ein Standort des Fahrzeugs vor der Summe aus einer unteren x-Koordinate und einem Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel liegt, wenn das Fahrzeug die Geschwindigkeit erreichen kann, die der Geschwindigkeit in dem Bereich entspricht. Wenn der Standort des Fahrzeugs hinter der Summe aus der unteren x-Koordinate und dem Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel liegt, können die Attribute des Bereichs auf einen Bereich abgeändert werden, bei dem kein Spurwechsel möglich ist.
  • Die Funktionsweise der Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 kann im ersten und zweiten Fall identisch sein und wird nachstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Der dritte Fall kann sich darauf beziehen, dass die Geschwindigkeit in einer Wechselzielspur gleich oder kleiner der Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs ist und ein entsprechender Bereich seitlich vor dem Fahrzeug oder seitlich des Fahrzeugs vorhanden ist. Im dritten Fall kann es sich bei dem Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugs in der Art, dass es sich zum Spurwechselmöglichkeitsbereich bewegt und mit derselben Geschwindigkeit fährt wie die, die in dem Bereich vorherrscht, um ein Verfahren der Verzögerung, der Verzögerung nach einer Beschleunigung oder der Beschleunigung nach einer Verzögerung handeln.
  • Wenn die Geschwindigkeit in einem entsprechenden Bereich der Geschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht, die über eine Verzögerung unter Berücksichtigung der Maximalverzögerung erreicht wird (z. B. Maximalverzögerung des Fahrzeugs bei gleichzeitiger Verhinderung einer Kollision mit einem nachfolgenden Fahrzeug), und eine Verzögerung des Fahrzeugs erlaubt ist, kann die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 dazu ausgelegt sein, festzustellen, ob ein Standort des Fahrzeugs vor der Summe aus einer unteren x-Koordinate und einem Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel liegt, und die Attribute des Bereichs auf einen Bereich abzuändern, bei dem kein Spurwechsel möglich ist, wenn sich der Standort des Fahrzeugs hinter der Summe aus der unteren x-Koordinate und dem Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel befindet. Wenn das Fahrzeug beschleunigt werden kann, nachdem es abgebremst wurde, oder abgebremst werden kann, nachdem es beschleunigt wurde, kann es sämtliche hinten liegenden und seitlichen Bereiche mit der Geschwindigkeit erreichen, die der Geschwindigkeit im Bereich entspricht, womit es in diesem Fall eventuell gar nicht nötig ist, die Attribute des Bereichs zu korrigieren.
  • Der vierte Fall kann sich darauf beziehen, dass die Geschwindigkeit in einer Wechselzielspur gleich oder kleiner als die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist und ein entsprechender Bereich hinter und neben dem Fahrzeug vorhanden ist, wobei es sich in diesem vierten Fall bei einem Verfahren zum Steuern des Fahrzeugs, sich zum Spurwechselmöglichkeitsbereich zu bewegen und mit derselben Geschwindigkeit wie in dem Bereich zu fahren, um ein Verfahren der Beschleunigung nach einer Verzögerung handeln kann. Wenn das Fahrzeug beschleunigt werden kann, nachdem es abgebremst wurde, kann es alle hinteren und seitlichen Bereiche mit derselben Geschwindigkeit erreichen, wie sie in dem Bereich vorliegt, womit es in diesem Fall eventuell gar nicht nötig ist, die Attribute des Bereichs zu korrigieren.
  • Das in dem ersten bis vierten Fall angegebene Steuerverfahren kann den Betrieb des Fahrzeugs umfassen, die momentane Geschwindigkeit beizubehalten. Eine Verzögerungssteuerung kann zum Beispiel eine Verzögerungssteuerung umfassen, nachdem die Geschwindigkeit für eine vorbestimmte Zeitspanne beibehalten wurde. Wenn im dritten oder vierten Fall eine Verzögerung erforderlich ist, schließt ein nachfolgendes Fahrzeug ungeachtet einer sicheren Verzögerung oder Maximalverzögerung sehr nah (z. B. innerhalb eines bestimmten Abstandsbereichs) um einen vorbestimmten Abstand oder weniger zum betreffenden Fahrzeug auf, eine Beschleunigung kann eventuell als unmöglich eingestuft werden und ein Spurwechselmöglichkeitsbereich, der über eine Verzögerung zu erreichen ist, stellt einen Bereich dar, bei dem ein Spurwechsel vielleicht gar nicht möglich ist.
  • In 6A-6B sind Beispiele einer Verzögerungssteuerung nach Beschleunigung dargestellt, wenn die Geschwindigkeit in einer Wechselzielspur höher ist als die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs im ersten und zweiten Fall. Insbesondere kann angenommen werden, dass die Geschwindigkeit (Vreg[k](0)) in einem Bereich und die Geschwindigkeit (Vp(0)) eines vor dem betreffenden Fahrzeug fahrenden Fahrzeugs ungeachtet der Zeit im Wesentlichen konstant sind. 6A zeigt den Fall, bei dem das Fahrzeug so betrieben wird, dass es zu Beginn mit einer Maximalbeschleunigung amax ausgehend von der Anfangsgeschwindigkeit Vego(0) des Fahrzeugs beschleunigt wird, um eine Maximalgeschwindigkeit Vmax bei t3 über t1 und t2 zu erreichen, und dann mit einer Maximalverzögerung abgebremst wird, um die Geschwindigkeit Vreg[k](0) im Bereich bei ttg zu erreichen.
  • 6B zeigt den Fall, bei dem das Fahrzeug so betrieben wird, dass es zu Beginn mit einer Maximalbeschleunigung amax ausgehend von der Anfangsgeschwindigkeit Vego(0) des Fahrzeugs beschleunigt wird, um über t1 und t2 die Grenzgeschwindigkeit Vlim zu erreichen, wobei es für eine vorbestimmte Zeit die Grenzgeschwindigkeit Vlim beibehält und dann mit einer Maximalverzögerung abgebremst wird, um die Geschwindigkeit Vreg[k](0) des Bereichs bei ttg zu erreichen. Anders ausgedrückt, 6A und 6B unterscheiden sich darin, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Grenzgeschwindigkeit Vlim erreicht. Nachstehend wird dies hinsichtlich 6A beschrieben.
  • Die Zone „B“ bei t1 entspricht einem Abstand zwischen dem betreffenden Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug, und in dieser Hinsicht, wenn Zone „B“ der Sicherheitstoleranz entspricht, ist eine Beschleunigung des betreffenden Fahrzeugs nicht mehr möglich, und da das betreffende Fahrzeug nicht in der Lage ist, die Geschwindigkeit Vreg[k](0) des Bereichs zu erzielen, können die Attribute des entsprechenden Bereichs auf einen Bereich abgeändert werden, bei dem kein Spurwechsel möglich ist.
  • Wie in 6A gezeigt ist, erreicht die Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Geschwindigkeit Vreg[k](0) des Bereichs bei t2, aber der Standort des Fahrzeugs kann nicht mit einer Lateralseite eines Bereichs gleichziehen, bei dem ein Spurwechsel möglich ist, womit davon ausgegangen wird, dass eine Sicherheitstoleranz besteht und das Fahrzeug so betrieben wird, dass es bei t3 eine beliebige Geschwindigkeit Vmax erreicht und dann abgebremst wird.
  • Um die Attribute eines Bereichs zu korrigieren, kann die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 dazu ausgelegt sein, festzustellen, ob das Fahrzeug durch Beschleunigung unter Berücksichtigung der Sicherheitstoleranz (erste Korrekturbedingung) dieselbe Geschwindigkeit wie in einem entsprechenden Bereich erreichen kann, und festzustellen, ob unter Berücksichtigung der Sicherheitstoleranz und Beschleunigung der Standort des Fahrzeugs vor der Summe aus einer unteren x-Koordinate und einem Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel liegt, wenn das Fahrzeug dieselbe Geschwindigkeit wie im Bereich erreichen kann (zweite Korrekturbedingung).
  • Anders ausgedrückt kann wie in 6A gezeigt die Feststellung dessen, ob das Fahrzeug dieselbe Geschwindigkeit wie in dem Bereich erzielen kann, einer Erfassung einer Bedingung entsprechen, bei der die Zone „B+C+D+E+F+G“ als Entfernung zwischen dem betreffenden Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug kleiner oder gleich der Sicherheitstoleranz ist. Außerdem kann die Erfassung dessen, ob nach der Steuerung (t = ttg) ein Standort (x-Koordinate = 0) des Fahrzeugs vor der Summe aus einer unteren x-Koordinate und einem Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel liegt, dieselbe sein wie die Erfassung dessen, ob der Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel kleiner ist als ein Wert, der erhalten wird, indem eine x-Koordinate (xMINreg[k](0)) des Bereichs von (D+E)-A subtrahiert wird.
  • 7 zeigt Ausdrücke zur Korrektur von Attributen eines Bereichs. Zunächst wird Ausdruck 1 erhalten, indem die Zone „B+C+D+E+F+G“ als Abstand zwischen dem betreffenden Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug berechnet wird, wobei in diesem Fall nur die Maximalgeschwindigkeit Vmax nicht bestimmt wird und die anderen Werte Konstanten sind, die der Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere zur Berechnung der Maximalgeschwindigkeit Vmax kann man annehmen, dass der Abstand zwischen dem betreffenden Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug der Sicherheitstoleranz entspricht. Insbesondere wenn die Maximalgeschwindigkeit Vmax, die unter der Annahme berechnet wird, dass der Abstand zwischen dem betreffenden Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug der Sicherheitstoleranz entspricht (erste Korrekturbedingung ist erfüllt), die zweite Korrekturbedingung erfüllt, müssen die Attribute des entsprechenden Bereichs in dem Spurwechselmöglichkeitsbereich beibehalten werden, und wenn die Maximalgeschwindigkeit Vmax die zweite Korrekturbedingung nicht erfüllt, müssen die Attribute des entsprechenden Bereichs auf einen Bereich abgeändert werden, bei dem kein Spurwechsel möglich ist.
  • Der in 7 gezeigte Ausdruck 2 stellt eine Gleichung zum Erhalten der Maximalgeschwindigkeit Vmax dar, wobei auch hier unterstellt wird, dass der Abstand zwischen dem betreffenden Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug der Sicherheitstoleranz entspricht. Wie gezeigt ist, stellt Ausdruck 2 eine quadratische Gleichung im Hinblick auf die Maximalgeschwindigkeit Vmax dar, womit die Maximalgeschwindigkeit Vmax berechnet werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann Ausdruck 2 mithilfe einer zusätzlichen Annahme zur Berechnung der Maximalgeschwindigkeit Vmax vereinfacht werden. Wenn zum Beispiel davon ausgegangen wird, dass die momentane Geschwindigkeit von der Maximalgeschwindigkeit Vmax unmittelbar auf die Bereichsgeschwindigkeit herabgesetzt wird, ohne ein Teilstück zu berücksichtigen, in dem die Maximalverzögerung amin einen unendlichen Wert annimmt, also ein Verzögerungsteilstück, kann die Maximalgeschwindigkeit Vmax einfach berechnet werden.
  • Ausdruck 3 ist eine Gleichung zur Berechnung von A-(D+E), um festzustellen, ob ein Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel kleiner ist als ein Wert, der erhalten wird, indem eine anfangs bestehende, untere x-Koordinate (xMINreg[k](0)) eines Bereichs von (D+E)-A subtrahiert wird, oder zum feststellen, ob ein negativer Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel größer ist als die Summe aus A-(D+E) und der anfänglichen unteren x-Koordinate (xMINreg[k](0)) des Bereichs.
  • Des Weiteren wird Ausdruck 4 verwendet, um festzustellen, ob ein negativer Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel größer ist als die Summe aus A-(D+E) und der anfänglichen unteren x-Koordinate (xMINreg[k](0)) des Bereichs. Wenn die aus Ausdruck 2 berechnete Maximalgeschwindigkeit Vmax Ausdruck 4 erfüllt, können die Attribute des Bereichs ohne Veränderung im Spurwechselmöglichkeitsbereich beibehalten werden. Des Weiteren können, wenn die aus Ausdruck 2 berechnete Maximalgeschwindigkeit Vmax Ausdruck 4 nicht erfüllt, die Attribute des Bereichs auf einen Bereich abgeändert werden, bei dem kein Spurwechsel möglich ist.
  • 8 zeigt ein Beispiel dafür, dass die Attribute eines Bereichs Rx im ersten Fall korrigiert werden. In der Zeichnung ist, bei einer Beschleunigung oder einer Verzögerung nach Beschleunigung, ist ein Abstand zwischen dem betreffenden Fahrzeug und einem nachfolgenden Fahrzeug in dem Bereich Rk kleiner als der Abstandsschwellenwert DIST_Threshold für den Spurwechsel, selbst wenn ein Fahrzeug beschleunigt oder abgebremst wird, nachdem es verzögert wurde, bis die Sicherheitstoleranz bei t = 4T gleich Null ist, womit die Attribute des Bereichs Rk auf den Bereich abgeändert werden können, bei dem kein Spurwechsel möglich ist.
  • Wenn mehrere Spurwechselmöglichkeitsbereiche vorliegen und auch nachdem der Spurwechselmöglichkeitsbereich korrigiert wurde, kann mit erneutem Bezug auf 2 die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 dazu ausgelegt sein, unter den mehreren Spurwechselmöglichkeitsbereichen den optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereich auszuwählen (S40). Wenn der Befehl zum Spurwechsel gemäß dem zweiten Szenario eingegeben wird, kann der optimale Spurwechselmöglichkeitsbereich entsprechend einem in 9 gezeigten Algorithmus ausgewählt werden.
  • Mit Bezugnahme auf 9 kann die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 dazu ausgelegt sein, den Algorithmus zum Auswählen des optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereichs auszuführen (S910), und zu erkennen, ob sich die mehreren Spurwechselmöglichkeitsbereiche jeweils vor, seitlich oder hinter dem betreffenden Fahrzeug befinden (S920). Die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 kann dann dazu ausgelegt sein, die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs und die Geschwindigkeit in einem Bereich zu vergleichen, den Vorgang S940 auszuführen, wenn ein Unterschied zwischen der Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs und der Geschwindigkeit in dem Bereich einen Schwellenwert (z. B. ungefähr 20 km/h) überschreitet (Ja aus S930), und den Vorgang S945 auszuführen, wenn der Unterschied zwischen der Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs und der Geschwindigkeit in dem Bereich den Schwellenwert nicht überschreitet (Nein aus S930).
  • Wenn sich aus dem Vorgang S940 ein Spurwechselmöglichkeitsbereich ergibt, der seitlich des Fahrzeugs liegt (Ja aus S940), kann der seitlich vom Fahrzeugs liegende Spurwechselmöglichkeitsbereich als der optimale Spurwechselmöglichkeitsbereich ausgewählt werden (S970). Wenn sich bei dem Vorgang S940 ergibt, dass seitlich des Fahrzeugs kein Spurwechselmöglichkeitsbereich vorhanden ist (Nein aus S940) und sich jedoch ein vor dem Fahrzeug liegender Spurwechselmöglichkeitsbereich ergibt (Ja aus S950), kann der nächstgelegene Bereich von diesen als optimaler Spurwechselmöglichkeitsbereich ausgewählt werden (S971).
  • Wenn sich bei dem Vorgang S950 kein vor dem Fahrzeug liegender Spurwechselmöglichkeitsbereich (Nein aus S950) und sich ein hinter dem Fahrzeug befindlicher Spurwechselmöglichkeitsbereich ergibt (Ja aus S960), kann der nächstgelegene Bereich von diesen als optimaler Spurwechselmöglichkeitsbereich ausgewählt werden (S972). Wenn hinter dem Fahrzeug kein Spurwechselmöglichkeitsbereich vorhanden ist (Nein aus S960), kann festgestellt werden, dass es keinen optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereich gibt (S973).
  • Wenn sich beim Vorgang S945 ein seitlich des Fahrzeugs liegender Spurwechselmöglichkeitsbereich ergibt (Ja aus S945), kann der seitlich vom Fahrzeug vorhandene Spurwechselmöglichkeitsbereich als optimaler Spurwechselmöglichkeitsbereich ausgewählt werden (S975). Wenn sich beim Vorgang S945 kein Spurwechselmöglichkeitsbereich seitlich des Fahrzeugs ergibt (Nein aus S945) und ein hinter dem Fahrzeug liegender Spurwechselmöglichkeitsbereich vorhanden ist (Ja aus S955), kann der nächstgelegene Bereich von diesen als optimaler Spurwechselmöglichkeitsbereich ausgewählt werden (S975).
  • Wenn bei dem Vorgang S955 sich kein Spurwechselmöglichkeitsbereich ergibt, der hinter dem Fahrzeug liegt (Nein aus S955), und wenn ein vor dem Fahrzeug liegender Spurwechselmöglichkeitsbereich vorhanden ist (Ja aus S965), kann der nächstgelegene Bereich unter diesen als optimaler Spurwechselmöglichkeitsbereich ausgewählt werden (S976). Wenn vor dem Fahrzeug kein Spurwechselmöglichkeitsbereich vorhanden ist (Nein aus S965), kann festgestellt werden, dass es keinen optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereich gibt (S977).
  • Wie in 9 gezeigt ist, kann, wenn der Spurwechsel im Ansprechen auf den Befehl zum Spurwechsel gemäß dem zweiten Szenario vollzogen wird, die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 dazu ausgelegt sein, Relativpositionen des Fahrzeugs und eines Bereichs sowie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und die Geschwindigkeit in dem Bereich zu vergleichen, und einen Bereich, der dem Fahrzeug gerade nahe ist, oder einen Bereich, der sich im Zeitverlauf dem Fahrzeug allmählich annähert, als optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereich auszuwählen. Wenn der Spurwechsel im Ansprechen auf den Befehl zum Spurwechsel gemäß dem dritten Szenario durchgeführt wird, kann die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 dazu ausgelegt sein, als optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereich einen Bereich auszuwählen, für den die absolute Wegstrecke des Fahrzeugs bis zu einer Position und die Geschwindigkeit des entsprechenden Bereichs minimiert sind.
  • Die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 kann dazu ausgelegt sein, für jeden der mehreren Spurwechselmöglichkeitsbereiche ein Verfahren zur Einstellung der Geschwindigkeit in Längsrichtung zu bestimmen, die gemäß dem Zeit/Geschwindigkeits-Diagramm in Bezug auf jeden einzelnen in 6 gezeigten Bereich definiert ist. Das Verfahren zur Einstellung der Geschwindigkeit in der Längsrichtung für jeden Bereich kann insbesondere mithilfe von Parametern bestimmt werden, darunter zum Beispiel die Anfangsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die Anfangsgeschwindigkeit in einem Bereich, die Maximalbeschleunigung (z. B. die Maximalbeschleunigung unter Berücksichtigung des Beschleunigungslimits des Fahrzeugs und des Verkehrsflusses), die Maximalverzögerung (z. B. der höchste Wert der Verzögerung in einem Bereich, in dem kein Risiko des Zusammenstoßes mit einem nachfolgenden Fahrzeug besteht), die maximalen Grenzgeschwindigkeit (z. B. die per Gesetz bestehende Höchstgeschwindigkeit in einer Fahrstraße), die Mindestgeschwindigkeitsbegrenzung (z. B. die Mindestgeschwindigkeit, um eine Behinderung des Verkehrsflusses auf einer aktuell genutzten Straße zu verhindern, wobei z. B. ungefähr 70 % der maximalen Grenzgeschwindigkeit oder ungefähr 80 % der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs angesetzt werden), die Mindestgeschwindigkeit (z. B. Vmin als Mindestgeschwindigkeitswert des Fahrzeugs während der Steuerung der Verzögerung oder Beschleunigung nach Verzögerung, wenn die berechnete Mindestgeschwindigkeit kleiner ist als die Mindestgeschwindigkeitsbegrenzung, kann die Mindestgeschwindigkeit auf die Mindestgeschwindigkeitsbegrenzung abgeändert werden), und die Maximalgeschwindigkeit (z. B. Vmax als Maximalgeschwindigkeitswert des Fahrzeugs bei der Steuerung der Verzögerung nach Beschleunigung, wobei, wenn die berechnete Mindestgeschwindigkeit größer als die Maximalgeschwindigkeitsbegrenzung ist, die Maximalgeschwindigkeit auf das Maximalgeschwindigkeitslimit abgeändert werden kann). Zusätzlich kann man davon ausgehen, dass sich die Geschwindigkeit in einem Bereich im Zeitverlauf nicht ändert.
  • In 10A-10B ist ein Beispiel eines Verfahrens der Steuerung der Geschwindigkeit in Längsrichtung für jede Position eines Spurwechselmöglichkeitsbereichs gezeigt, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs höher ist als die Geschwindigkeit in dem Bereich. Wie in 10A-10B gezeigt ist, kann über eine Steuerung der Verzögerung nach Beschleunigung, Beschleunigung nach Verzögerung, etc. das Verfahren zur Einstellung der Geschwindigkeit in Längsrichtung für jeden Bereich so berechnet werden, dass sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs der Geschwindigkeit in dem Bereich angleicht und das Fahrzeug sich seitlich des Bereichs befindet.
  • Wie in 10A gezeigt ist, kann, wenn zwei Spurwechselmöglichkeitsbereiche vorhanden sind, die sich hinter dem betreffenden Fahrzeug bzw. seitlich von diesem befinden, jeder Bereich einem Bereich entsprechen, in dem ein Fahrzeug mit einer Mindestgeschwindigkeit betrieben werden kann, die über der Mindestgeschwindigkeitsbegrenzung liegt, und einem Bereich, in dem das Fahrzeug mit einer Mindestgeschwindigkeit betrieben werden kann, die unter der Mindestgeschwindigkeitsbegrenzung liegt.
  • Wie in 10B gezeigt ist, kann, wenn vor dem betreffenden Fahrzeug und seitlich von diesem fünf Spurwechselmöglichkeitsbereiche vorhanden sind, jeder Bereich einem Bereich entsprechen, in welchem die Sicherheitstoleranz größer als 0 ist (d. h. die Steuerung ist in der Art und Weise möglich, dass sich das Fahrzeug einem vorausfahrenden Fahrzeug annähert), und das Fahrzeug kann ohne Maximalgeschwindigkeitsbegrenzung betrieben werden oder die Maximalgeschwindigkeit erreicht die Maximalgeschwindigkeitsbegrenzung nicht, einem Bereich, in dem die Sicherheitstoleranz größer als 0 ist, wobei hier eine Maximalgeschwindigkeitsbegrenzung vorliegt und die Maximalgeschwindigkeit über der Maximalgeschwindigkeitsbegrenzung liegt, einem Bereich, in dem ein Fahrzeug so betrieben werden kann, dass es aufgrund der Sicherheitstoleranz von 0 nach zunächst konstanter Fahrt verzögert wird, einem Bereich, in dem ein Fahrzeug so betrieben werden kann, dass die Mindestgeschwindigkeit über der Mindestgeschwindigkeitsbegrenzung liegt, und einem Bereich, in dem die Mindestgeschwindigkeit unter der Mindestgeschwindigkeitsbegrenzung liegt.
  • Die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 kann dazu ausgelegt sein, eine absolute Wegstrecke des Fahrzeugs zu berechnen, bis die Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Geschwindigkeit in einem Bereich erreicht, und zwar in Bezug auf ein Verfahren zur Einstellung der Geschwindigkeit in der Längsrichtung für jeden der in 10A-10B gezeigten sieben Bereiche, und einen Bereich als optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereich auszuwählen, der dem Fall entspricht, dass sich das Fahrzeug um eine möglichst kurze Strecke bewegt. Insbesondere was den Befehl zum Spurwechsel gemäß dem dritten Szenario anbelangt, muss der Spurwechsel abgeschlossen werden, während sich das Fahrzeug um eine möglichst kurze Strecke bewegt.
  • Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter der Geschwindigkeit in einem Bereich liegt (erster oder zweiter Fall), kann ein Verfahren zur Einstellung der Geschwindigkeit in Längsrichtung des Fahrzeugs zum Erreichen eines Bereichs zur Korrektur der Attribute des Bereichs (z. B. Zeit/Geschwindigkeits-Diagramm von 6) vorgegeben werden, und wie in dem Beispiel von 10A-10B gezeigt kann die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 dazu ausgelegt sein, die absolute Wegstrecke des Fahrzeugs zu berechnen, bis die Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Geschwindigkeit in dem Bereich erreicht, in Bezug auf das Verfahren zur Einstellung der Geschwindigkeit in Längsrichtung für jeden Bereich, und als optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereich einen Bereich auszuwählen, der dem Fall entspricht, dass sich das Fahrzeug möglichst wenig bewegt. Wenn der Spurwechsel im Ansprechen auf den Befehl zum Spurwechsel gemäß dem vierten Szenario durchgeführt werden muss, kann die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 dazu ausgelegt sein, als optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereich vorzugsweise einen seitlichen oder rückwärtigen Bereich auszuwählen, in den ein Fahrzeug unter Beibehaltung der Geschwindigkeit oder durch eine Verzögerung ohne Steuerung der Beschleunigung einscheren kann.
  • Mit erneuter Bezugnahme auf 2 kann die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit 230 dazu ausgelegt sein, der Hauptsteuerlogik 220 Informationen zu übermitteln, die sich auf einen Standort des ausgewählten optimalen Spurwechselmöglichkeitsbereichs und auf einen Spurwechselbereich zur Erreichung der Geschwindigkeit in dem Bereich beziehen (d. h. Informationen in Bezug auf ein Verfahren zur Einstellung der Geschwindigkeit in der Längsrichtung), und die Hauptsteuerlogik 220 kann dann die Fahrsteuereinheit 300 so betreiben, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß den zum Spurwechselbereich gehörigen Informationen eingestellt wird (S50).
  • Wenn die Geschwindigkeitssteuerung in Längsrichtung abgeschlossen ist (oder wenn der Befehl zum Spurwechsel gemäß dem ersten Szenario erzeugt wird), kann die Hauptsteuerlogik 220 dazu ausgelegt sein, einen Kollisionsgefährdungsgrad beim Spurwechsel zu berechnen (S60) und zu dem Fall zurückkehren (also Fahrspur nicht verlassen), der vor der Erzeugung des Befehls zum Spurwechsel vorlag (S10), wenn der berechnete Kollisionsgefährdungsgrad einen Schwellenwert übersteigt, oder sie kann dazu ausgelegt sein, einen Kollisionsgefährdungsgrad mit einem vorbestimmten Zyklus zu berechnen und den Gefährdungsgrad mit einem Schwellenwert zu vergleichen. Wenn der berechnete Gefährdungsgrad gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist, kann die Fahrsteuereinheit 300 so betrieben werden, dass sie den Spurwechsel durchführt (S70). Der Gefährdungsgrad kann insbesondere unter Berücksichtigung des Abstands zu einem vorausfahrenden/nachfolgenden Fahrzeug einer Wechselzielspur, der Zeit bis zur Kollision, etc. berechnet werden, wobei die vorliegende Erfindung aber nicht hierauf beschränkt ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass durch eine ECU, ein autonomes Fahrzeug mit der ECU sowie durch ein Steuerverfahren für dessen Spurwechsel der geeignetste Spurwechselbereich entsprechend einer Situation ausgewählt werden kann, bei der ein Spurwechsel erforderlich ist, um den Spurwechsel so vorzunehmen, dass die Erfolgswahrscheinlichkeit des Spurwechsels in einer Situation erhöht ist, in der ein Spurwechsel erforderlich ist, und um gleichzeitig einen schnellen Spurwechsel zu ermöglichen, wodurch sich die Gesamtsteuerung der autonomen Fahrt verbessert.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass durch eine ECU, ein autonomes Fahrzeug mit der ECU sowie durch ein Steuerverfahren für dessen Spurwechsel der geeignetste Spurwechselbereich entsprechend einer Situation ausgewählt werden kann, bei der ein Spurwechsel erforderlich ist, um den Spurwechsel so vorzunehmen, dass die Erfolgswahrscheinlichkeit des Spurwechsels in einer Situation erhöht ist, in der ein Spurwechsel erforderlich ist, und um gleichzeitig einen schnellen Spurwechsel zu ermöglichen, wodurch sich die Gesamtsteuerung der autonomen Fahrt verbessert.
  • Fachleuten auf diesem Gebiet wird klar sein, dass die Wirkungen, die mit der vorliegenden Erfindung erzielt werden können, nicht darauf beschränkt sind, was vorstehend explizit beschrieben wurde, und dass aus der obigen ausführlichen Beschreibung in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung deutlicher hervortreten.
  • Das vorstehend genannte Verfahren zum Betreiben der AVN 200 (Logik 200) kann in Form von computerlesbaren Codes auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium verkörpert sein. Bei dem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium kann es sich um eine beliebige Datenspeichereinheit handeln, die Daten speichern kann, welche von einem Computersystem gelesen werden können. Beispiele für das computerlesbare Aufzeichnungsmedium umfassen einen Festwertspeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Magnetband, eine Magnetplatte, einen Flash-Speicher, optische Datenspeichereinheiten, etc. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann auch auf netzwerkgekoppelte Computersysteme aufgeteilt sein, sodass der computerlesbare Code auf verteilte Art und Weise gespeichert ist und ausgeführt wird.
  • Dementsprechend ist die vorstehende ausführliche Beschreibung nicht so aufzufassen, dass sie die vorliegende Erfindung in allen Aspekten einschränkt, sondern beispielhaft zu betrachten. Der Umfang der vorliegenden Erfindung sollte durch eine vernünftige Interpretation der begleitenden Ansprüche bestimmt werden, und alle äquivalenten Abänderungen, die vorgenommen werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen, sollen in den folgenden Ansprüchen enthalten sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 1020170084343 [0001]

Claims (19)

  1. Verfahren zum Steuern des Spurwechsels eines autonomen Fahrzeugs, umfassend: Bestimmen einer Art eines Befehls zum Spurwechsel durch eine Steuerung mithilfe einer Logik für autonomes Fahren im Ansprechen auf die Erzeugung des Befehls zum Spurwechsel; wenn der Befehl zum Spurwechsel kein spezifischer Befehl für einen Spurwechsel ist, Bestimmen, durch die Steuerung, von Attributen von zumindest einem Bereich, der in einem Wechselzielbereich enthalten ist, unter Verwendung von Informationen über den Wechselzielbereich; Korrigieren, durch die Steuerung, der Attribute des mindestens einen Bereichs unter Verwendung von Informationen bezüglich einer Fahrspur, auf der das autonome Fahrzeug gerade fährt; und Bestimmen, durch die Steuerung, eines Spurwechselbereichs aus dem mindestens einen Bereich beruhend auf den korrigierten Attributen des mindestens einen Bereichs.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Art des Befehls zum Spurwechsel in Befehle für einen Spurwechsel gemäß einem ersten bis vierten Szenario einsortiert wird; und wobei das Bestimmen der Attribute des mindestens einen Bereichs für Befehle für einen Spurwechsel gemäß einem zweiten bis vierten Szenario durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das erste Szenario eine Situation darstellt, bei der ein Spurwechsel nicht unmittelbar und auch nicht innerhalb kurzer Zeit erforderlich ist; wobei das zweite Szenario eine Situation darstellt, bei der eine Geschwindigkeitssteuerung aufgrund eines vom Fahrer verlangten Spurwechsels erforderlich ist, wenn ein Abstand zwischen in Wechselzielspuren fahrenden Fahrzeugen veränderlich ist; wobei das dritte Szenario eine Situation darstellt, bei der ein Spurwechsel erforderlich ist und dabei eine relative zeit- und raumbezogene Toleranz vorhanden ist; und wobei das vierte Szenario eine Situation darstellt, bei der ein Spurwechsel erforderlich ist, aber keine zeit- und raumbezogene Toleranz vorhanden ist.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bestimmung der Attribute des mindestens einen Bereichs umfasst: Kombinieren, durch die Steuerung, einer ersten Bedingung eines Abstands zwischen einem vorausfahrenden Fahrzeug und einem nachfolgenden Fahrzeug zur Definierung eines jeweiligen Bereichs und einer zweiten Bedingung bezüglich einer Zeit bis zur Kollision (TTC) des vorausfahrenden Fahrzeugs und des nachfolgenden Fahrzeugs, um die Attribute des mindestens einen Bereichs zu bestimmen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei, wenn der Abstand zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem nachfolgenden Fahrzeug kleiner ist als ein spezifischer Grenzabstand oder die TTC des vorausfahrenden Fahrzeugs und des nachfolgenden Fahrzeugs kürzer als eine spezifische Schwellenzeit ist, werden die Attribute eines entsprechenden Bereichs als Bereich eingestuft, bei dem kein Spurwechsel möglich ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei, wenn der Abstand zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem nachfolgenden Fahrzeug größer oder gleich dem spezifischen Grenzabstand ist oder die TTC des vorausfahrenden Fahrzeugs und des nachfolgenden Fahrzeugs größer oder gleich der spezifischen Schwellenzeit ist, die Attribute eines entsprechenden Bereichs als Spurwechselmöglichkeitsbereich eingestuft werden.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Korrigieren der Attribute des mindestens einen Bereichs unter Verwendung von Informationen bezüglich einer Fahrspur, in der das autonome Fahrzeug gerade fährt, Folgendes umfasst: wenn die Geschwindigkeit in einem Bereich höher ist als die Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs und der Bereich sich vorne und seitlich oder nur seitlich des autonomen Fahrzeugs befindet, wenn eine untere x-Koordinate des Bereichs größer ist als ein Wert, der erhalten wird, indem ein erwünschter Abstand von einer x-Koordinate des vor dem autonomen Fahrzeug fahrenden Fahrzeugs subtrahiert wird, werden die Attribute des Bereichs auf einen Bereich abgeändert, bei dem kein Spurwechsel möglich ist; wenn das autonome Fahrzeug nicht in der Lage ist, über eine Beschleunigung unter Berücksichtigung einer Sicherheitstoleranz die Geschwindigkeit zu erreichen, die der Geschwindigkeit in dem Bereich entspricht, werden durch die Steuerung die Attribute des Bereichs auf einen Bereich abgeändert, bei dem kein Spurwechsel möglich ist; und wenn das autonome Fahrzeug unter Berücksichtigung der Sicherheitstoleranz die Geschwindigkeit erreichen kann, die der Geschwindigkeit in dem Bereich entspricht, wird durch die Steuerung erfasst, ob sich ein Standort des autonomen Fahrzeugs vor der Summe aus einer unteren x-Koordinate des Bereichs und einem Abstandsschwellenwert für einen Spurwechsel befindet.
  8. Verfahren nach nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Korrigieren der Attribute des mindestens einen Bereichs unter Verwendung von Informationen über eine Fahrspur, auf der das autonome Fahrzeug fährt, Folgendes umfasst: wenn eine Geschwindigkeit in einem Bereich höher ist als die Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs und sich der Bereich hinter dem und seitlich des autonomen Fahrzeugs befindet, und wenn das autonome Fahrzeug nicht in der Lage ist, über eine Beschleunigung unter Berücksichtigung einer Sicherheitstoleranz die Geschwindigkeit zu erreichen, die der Geschwindigkeit in dem Bereich entspricht, werden durch die Steuerung die Attribute des Bereichs auf einen Bereich geändert, bei dem kein Spurwechsel möglich ist; und wenn das autonome Fahrzeug unter Anbetracht der Sicherheitstoleranz die Geschwindigkeit erreichen kann, die der Geschwindigkeit in dem Bereich entspricht, wird durch die Steuerung erfasst, ob ein Standort des autonomen Fahrzeugs vor der Summe aus einer unteren x-Koordinate des Bereichs und einem Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel liegt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Erfassung dessen, ob der Standort des autonomen Fahrzeugs vor der Summe aus der unteren x-Koordinate des Bereichs und dem Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel liegt, Folgendes umfasst: durch die Steuerung werden der Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel und die untere x-Koordinate des Bereichs unter der Annahme verglichen, dass ein Abstand zwischen dem autonomen Fahrzeug und dem Bereich gleich der Sicherheitstoleranz ist, wenn das autonome Fahrzeug die Geschwindigkeit erreicht hat, die der Geschwindigkeit in dem Bereich entspricht.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Korrigieren der Attribute des mindestens einen Bereichs unter Verwendung von Informationen in Bezug auf eine Fahrspur, in der das autonome Fahrzeug gerade fährt, Folgendes umfasst: wenn die Geschwindigkeit in dem Bereich gleich oder kleiner als die Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs ist und der Bereich sich vorne und seitlich oder nur seitlich des autonomen Fahrzeugs befindet, und wenn die Geschwindigkeit in dem Bereich dieselbe ist wie die Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs mittels einer Verzögerung unter Berücksichtigung einer Maximalverzögerung, wenn eine Verzögerung des autonomen Fahrzeugs erlaubt ist, dann wird durch die Steuerung erfasst, ob ein Standort des autonomen Fahrzeugs vor der Summe aus der unteren x-Koordinate des Bereichs und dem Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel liegt; und wenn der Standort des autonomen Fahrzeugs hinter der Summe aus der unteren x-Koordinate des Bereichs und dem Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel liegt, werden durch die Steuerung die Attribute des Bereichs auf einen Bereich abgeändert, bei dem kein Spurwechsel möglich ist.
  11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, wenn der Befehl für einen Spurwechsel auf dem zweiten Szenario beruht, das Bestimmen des Spurwechselbereichs aus dem mindestens einen Bereich Folgendes umfasst: Bestimmen des Spurwechselbereichs aus dem mindestens einen Bereich durch die Steuerung beruhend auf einem Unterschied zwischen der Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs und der Geschwindigkeit in dem Bereich sowie einer Relation zwischen einem Standort des autonomen Fahrzeugs und einem Standort des Bereichs.
  12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, wenn der Befehl für einen Spurwechsel auf dem dritten Szenario beruht, das Bestimmen des Spurwechselbereichs aus dem mindestens einen Bereich Folgendes umfasst: Berechnen einer absoluten Wegstrecke des autonomen Fahrzeugs durch die Steuerung, bis die Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs die Geschwindigkeit in dem Bereich erreicht; und durch die Steuerung erfolgendes Auswählen eines Bereichs, in welchem die absolute Wegstrecke den kleinsten Wert annimmt, als Spurwechselmöglichkeitsbereich.
  13. Elektronische Steuereinheit (ECU) eines autonomen Fahrzeugs, aufweisend: eine Hauptsteuerlogik, die darauf programmiert ist, einen Befehl für einen Spurwechsel zu erzeugen, der in Befehle für einen Spurwechsel gemäß einem ersten bis vierten Szenario einsortiert wird; und eine Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit, die dazu ausgelegt ist, wenn der Befehl zum Spurwechsel kein spezifischer Befehl für einen Spurwechsel ist, Attribute von mindestens einem Bereich zu bestimmen, der in einem Wechselzielbereich enthalten ist, und zwar unter Verwendung von Informationen, die sich auf den Wechselzielbereich beziehen, die Attribute des mindestens einen Bereichs unter Verwendung von Informationen zu korrigieren, die eine Fahrspur betreffen, auf der das autonome Fahrzeug fährt, und um beruhend auf den korrigierten Attributen des mindestens einen Bereichs einen Spurwechselbereich aus dem mindestens einen Bereich zu bestimmen.
  14. ECU nach Anspruch 13, wobei die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit dazu ausgelegt ist, zur Definition eines jeweiligen Bereichs eine erste Bedingung eines Abstands zwischen einem vorausfahrenden Fahrzeug und einem nachfolgenden Fahrzeug, und eine zweite Bedingung einer Zeit bis zur Kollision (TTC) des vorausfahrenden Fahrzeugs und des nachfolgenden Fahrzeugs zu kombinieren, um die Attribute des mindestens einen Bereichs zu bestimmen.
  15. ECU nach Anspruch 13 oder 14, wobei, wenn die Geschwindigkeit in einem Bereich höher ist als die Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs, und wenn das autonome Fahrzeug in der Lage ist, unter Berücksichtigung der Sicherheitstoleranz die Geschwindigkeit zu erreichen, die der Geschwindigkeit in dem Bereich entspricht, die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit dazu ausgelegt ist, zu erfassen, ob ein Standort des autonomen Fahrzeugs vor der Summe aus einer unteren x-Koordinate des Bereichs und einem Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel liegt.
  16. ECU nach Anspruch 15, wobei die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit dazu ausgelegt ist, den Abstandsschwellenwert für den Spurwechsel und die untere x-Koordinate des Bereichs miteinander unter der Annahme zu vergleichen, dass ein Abstand zwischen dem autonomen Fahrzeug und dem Bereich der Sicherheitstoleranz entspricht, wenn das autonome Fahrzeug die Geschwindigkeit erreicht hat, die der Geschwindigkeit in dem Bereich entspricht.
  17. ECU nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei, wenn der Befehl zum Spurwechsel auf dem zweiten Szenario beruht, die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit dazu ausgelegt ist, den Spurwechselbereich aus dem mindestens einen Bereich beruhend auf einem Unterschied zwischen der Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs und der Geschwindigkeit in dem Bereich sowie einer Relation zwischen einem Standort des autonomen Fahrzeugs und einem Standort des Bereichs zu bestimmen.
  18. ECU nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei, wenn der Befehl der zum Spurwechsel auf dem dritten Szenario beruht, die Spurwechselbereichs-Bestimmungseinheit dazu ausgelegt ist, eine absolute Wegstrecke des autonomen Fahrzeugs zu berechnen, bis die Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs die Geschwindigkeit in dem Bereich erreicht, und einen Bereich, in dem die absolute Wegstrecke den kleinsten Wert annimmt, als den Spurwechselmöglichkeitsbereich auszuwählen.
  19. Autonomes Fahrzeug, aufweisend: eine elektronische Steuereinheit (ECU), die dazu ausgelegt ist, wenn der Befehl für einen Spurwechsel keinen spezifischen Befehl für einen Spurwechsel darstellt, Attribute von zumindest einem Bereich zu bestimmen, der in einem Wechselzielbereich enthalten ist, und zwar unter Verwendung von Informationen, die sich auf den Wechselzielbereich beziehen, die Attribute des mindestens einen Bereichs unter Verwendung von Informationen zu korrigieren, die eine Fahrspur betreffen, in der das autonome Fahrzeug fährt, und um beruhend auf den korrigierten Attributen des mindestens einen Bereichs einen Spurwechselbereich aus dem mindestens einen Bereich zu bestimmen, wobei die Fahrsteuerung des autonomen Fahrzeugs beruhend auf einem von der ECU erzeugten Steuersignal gesteuert wird.
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