DE102018101228A1

DE102018101228A1 - Verringerung und verhinderung von kollisionen

Info

Publication number: DE102018101228A1
Application number: DE102018101228.4A
Authority: DE
Inventors: Nanjun LIU; Kun Deng; Wangdong Luo; Alex Maurice Miller; Gerald H. Engelman
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2018-07-26
Also published as: RU2018102280A; US10232849B2; GB2560623A; RU2715601C2; CN108340913A; GB201800995D0; MX2018000779A; RU2018102280A3; US20180208186A1; CN108340913B

Abstract

Eine Zeit zur Kollision wird zwischen einem abbiegenden Host-Fahrzeug und jedem einer Vielzahl von Zielen bestimmt. Auf Grundlage eines Seitenabstands und eines Längsabstands wird ein Mindestabstand zwischen dem abbiegenden Host-Fahrzeug und jedes einer Vielzahl von Zielen bestimmt. Eine Bedrohungszahl wird für jedes Ziel bestimmt, ausgewählt auf Grundlage der Zeit zur Kollision und des Mindestabstands. Eine Fahrzeugkomponente wird auf Grundlage der Bedrohungszahl betätigt.

Description

STAND DER TECHNIK
Fahrzeugkollisionen erfolgen oft an Kreuzungspunkten. Kollisionsverringerung zwischen einem Host-Fahrzeug und einem Ziel kann schwierig und teuer in der Umsetzung sein. Zum Beispiel kann das Bestimmen einer Bedrohungsbewertung für das Ziel Daten von einer Vielzahl von Sensoren erfordern. Außerdem kann das Durchführen der Bedrohungsbewertung für mehrere Ziele kostenintensiv sein, besonders, wenn bestimmte Ziele eine geringere Kollisionsgefahr aufweisen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems zur Kollisionsverhinderung und -verringerung.
2 veranschaulicht eine beispielhafte Kreuzung mit einem Host-Fahrzeug und einer Vielzahl von Zielen.
3 ist ein beispielhaftes Diagramm von Messungen, die vom Host-Fahrzeug in Polarkoordinaten zwischen dem Host-Fahrzeug und dem Ziel genommen wurden.
4 ist ein beispielhaftes Diagramm der Zuordnung der Messungen aus 3 in rechtwinklige Koordinaten.
5 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Vermeiden von Kollisionen zwischen dem Host-Fahrzeug und dem Ziel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine Rechenvorrichtung in einem Fahrzeug kann derart programmiert werden, dass sie eine Zeit zur Kollision zwischen einem Host-Fahrzeug bei einem Abbiegen und jedes einer Vielzahl von Zielen und einen Mindestabstand zwischen dem Host-Fahrzeug und mindestens einem der Ziele bestimmt. Der Mindestabstand beruht zumindest teilweise auf einem Seitenabstand und einem Längsabstand des Host-Fahrzeugs vom Ziel. Die Rechenvorrichtung kann eine „Bedrohungszahl“ für mindestens eines der Ziele bestimmen und kann eine oder mehrere Host-Fahrzeugkomponenten zumindest teilweise auf Grundlage der Bedrohungszahl betätigen. Eines oder mehrere der Vielzahl der Ziele erfordert womöglich keine umfangreiche Bedrohungsbewertung und die Rechenvorrichtung ist dazu programmiert, die Anzahl der Ziele zum Durchführen der Bedrohungsbewertung zu verringern, d. h. zu reduzieren. Insbesondere ist die Rechenvorrichtung dazu programmiert, die Bedrohungsbewertung hinsichtlich Zielen, die eine Zeit zur Kollision unterhalb eines Zeitschwellenwerts und einen Mindestabstand unterhalb eines Abstandsschwellenwerts aufweisen, durchzuführen. Somit kann die Rechenvorrichtung die Anzahl von berechneten Bedrohungsbewertungen reduzieren und die Anzahl von Berechnungen zum Vermeiden und Verringern möglicher Kollisionen zwischen dem Fahrzeug und den Zielen reduzieren.
1 veranschaulicht ein System 100 zur Vermeidung und Verringerung von Kollisionen. Sofern in dieser Offenbarung nicht anders angegeben, wird eine „Kreuzung“ als ein Standort definiert, an dem sich gegenwärtige oder mögliche zukünftige Bewegungsbahnen von zwei oder mehreren Fahrzeugen kreuzen. Somit könnte eine Kreuzung ein beliebiger Standort auf einer Fläche sein, auf der zwei oder mehrere Fahrzeuge kollidieren könnten, z. B. eine Straße, eine Einfahrt, ein Parkplatz, eine Auffahrt auf eine öffentliche Straße, Fahrverläufe usw. Dementsprechend wird eine Kreuzung durch das Erkennen eines Standortes bestimmt, an dem sich zwei oder mehrere Fahrzeuge treffen, d. h. zusammenstoßen. Eine derartige Bestimmung verwendet mögliche zukünftige Bewegungsbahnen eines Host-Fahrzeugs 101 sowie anderer Fahrzeuge und/oder anderer Objekte in der Nähe.
Eine Rechenvorrichtung 105 im Fahrzeug 101 ist dazu programmiert, gesammelte Daten 115 von einem oder mehreren Sensoren 110 zu empfangen. Zum Beispiel können Daten 115 des Fahrzeugs 101 einen Standort des Fahrzeugs 101, einen Standort eines Ziels usw. umfassen. Standortdaten können in einer bekannten Form vorliegen, z. B. geografische Koordinaten wie etwa Längengrad und Breitengrad, welche über ein Navigationssystem erhalten wurden, wie bekannt, welches das globale Positionierungssystem (GPS) verwendet. Weitere beispielhafte Daten 115 können Messungen von Systemen und Komponenten des Fahrzeugs 101 umfassen, z. B. eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 101, eine Bewegungsbahn des Fahrzeugs 101 usw.
Die Rechenvorrichtung 105 ist im Allgemeinen für Kommunikationen auf einem Netzwerk des Fahrzeugs 101 programmiert, das z. B. einen bekannten Kommunikationsbus beinhaltet. Über das Netzwerk, den Bus und/oder die drahtgebundenen oder drahtlosen Mechanismen (z. B. ein drahtgebundenes oder drahtloses lokales Netzwerk im Fahrzeug 101) kann die Rechenvorrichtung 105 Mitteilungen an unterschiedliche Vorrichtungen in einem Fahrzeug 101 übertragen und/oder Mitteilungen von den unterschiedlichen Vorrichtungen empfangen, z. B. Steuerungen, Betätigungselemente, Sensoren usw., einschließlich der Sensoren 110. Alternativ oder zusätzlich kann in Fällen, bei denen die Rechenvorrichtung 105 tatsächlich mehrere Vorrichtungen umfasst, das Fahrzeugnetzwerk für Kommunikationen zwischen Vorrichtungen verwendet werden, die in dieser Offenbarung als die Rechenvorrichtung 105 dargestellt sind. Zusätzlich kann die Rechenvorrichtung 105 so programmiert sein, dass sie mit dem Netzwerk 125 kommuniziert, das wie nachstehend beschrieben unterschiedliche drahtgebundene und/oder drahtlose Vernetzungstechnologien umfassen kann, z. B. Mobilfunk, Bluetooth, drahtgebundene und/oder drahtlose Paketnetzwerke usw.
Der Datenspeicher 106 kann eines beliebigen bekannten Typs sein, z. B. Festplattenlaufwerke, Festkörperlaufwerke, Server oder beliebige flüchtige oder nichtflüchtige Medien. Der Datenspeicher 106 kann die von den Sensoren 110 gesendeten gesammelten Daten 115 speichern.
Sensoren 110 können eine Vielzahl von Vorrichtungen umfassen. Zum Beispiel können zahlreiche Steuerungen in einem Fahrzeug 101 als Sensoren 110 betrieben sein, um Daten 115 über das Netzwerk oder den Bus des Fahrzeugs 101 bereitzustellen, z. B. Daten 115 bezüglich Fahrzeugschnelligkeit, -beschleunigung, -position, -untersystem und/oder -komponentenstatus usw. Ferner können andere Sensoren 110 Kameras, Bewegungsmelder usw. beinhalten, d. h. Sensoren 110, um Daten 115 zum Bewerten eines Standorts eines Ziels, Projizieren eines Verlaufs eines Ziels, Bewerten eines Standorts einer Fahrbahnspur usw. bereitzustellen. Die Sensoren 110 können ebenfalls Kurzstreckenradar, Langstreckenradar, LIDAR und/oder Ultraschallwandler beinhalten.
Die gesammelten Daten 115 können eine Vielzahl von Daten beinhalten, die in einem Fahrzeug 101 gesammelt werden. Beispielhafte gesammelte Daten 115 sind vorstehend bereitgestellt und darüber hinaus werden Daten 115 im Allgemeinen unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren 110 gesammelt und können zusätzlich Daten beinhalten, die daraus in der Rechenvorrichtung 105 und/oder am Server 130 berechnet wurden. Im Allgemeinen können gesammelte Daten 115 jegliche Daten beinhalten, die durch die Sensoren 110 erfasst und/oder aus derartigen Daten berechnet wurden.
Das Fahrzeug 101 kann eine Vielzahl von Fahrzeugkomponenten 120 aufweisen. Im hier verwendeten Sinne beinhaltet jede Fahrzeugkomponente 120 eine oder mehrere Hardwarekomponenten, die ausgelegt sind, um eine mechanische Funktion oder einen mechanischen Vorgang auszuführen - wie etwa das Fahrzeug bewegen, das Fahrzeug verlangsamen oder anhalten, das Fahrzeug lenken usw. Nicht einschränkende Beispiele von Komponenten 120 beinhalten eine Antriebskomponente (die z. B. einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor usw. beinhaltet), eine Getriebekomponente, eine Lenkkomponente (z. B., die ein oder mehrere eines Lenkrads, einer Zahnstange usw. beinhalten kann), eine Bremskomponente, eine Einparkhilfekomponente, eine Komponente für adaptive Geschwindigkeitsregelung und dergleichen.
Die Rechenvorrichtung 105 kann die Komponenten 120 z. B. zum Bremsen und/oder Verlangsamen und/oder Anhalten des Fahrzeugs 101 betätigen, um Ziele zu vermeiden usw. Die Rechenvorrichtung 105 kann dazu programmiert sein, einige oder alle der Komponenten 120 mit eingeschränkter oder keiner Eingabe von einem menschlichen Führer zu betreiben, d. h. die Rechenvorrichtung 105 kann dazu programmiert sein, die Komponenten 120 zu betreiben. Wenn die Rechenvorrichtung 105 die Komponenten 120 betreibt, kann die Rechenvorrichtung 105 Eingaben von dem menschlichen Bediener in Bezug auf die Komponenten 120 ignorieren, die zur Steuerung durch die Rechenvorrichtung 105 gewählt sind, die Anweisungen z. B. über einen Kommunikationsbus und/oder elektronische Steuereinheiten (electronic control units - ECUs) des Fahrzeugs 101 wie bekannt bereitstellt, um die Komponenten des Fahrzeugs 101 zu betätigen, z. B. um Bremsen anzuwenden, einen Lenkradwinkel zu ändern usw. Zum Beispiel kann die Rechenvorrichtung 105 die Bewegung des Lenkrads ignorieren und das Fahrzeug 101 gemäß ihrer Programmierung lenken, falls der menschliche Bediener versucht, ein Lenkrad während des Lenkvorgangs zu drehen.
Wenn die Rechenvorrichtung 105 das Fahrzeug 101 betreibt, dann ist das Fahrzeug 101 ein „autonomes“ Fahrzeug 101. Für die Zwecke dieser Offenbarung wird der Ausdruck „autonomes Fahrzeug“ zum Verweis auf ein Fahrzeug 101 verwendet, das in einem vollständig autonomen Modus betrieben wird. Ein vollständig autonomer Modus ist als ein Modus definiert, in dem jedes von dem Antrieb (typischerweise über einen Antriebsstrang, einschließlich eines Elektromotors und/oder Verbrennungsmotors), dem Bremsen und Lenken des Fahrzeugs 101 durch die Rechenvorrichtung 105 und nicht durch einen menschlichen Bediener gesteuert wird. Ein halbautonomer Modus ist ein Modus, in dem mindestens eines von dem Antrieb (typischerweise über einen Antriebsstrang, einschließlich eines Elektromotors und/oder Verbrennungsmotors), dem Bremsen und Lenken des Fahrzeugs 101 mindestens teilweise durch die Rechenvorrichtung 105 und nicht durch einen menschlichen Bediener gesteuert wird.
Das System 100 kann zudem ein Netzwerk 125 umfassen, das mit einem Server 130 und einem Datenspeicher 135 verbunden ist. Der Computer 105 kann ferner so programmiert sein, dass er über das Netzwerk 125 mit einem oder mehreren entfernten Standorten kommuniziert, wie beispielsweise mit dem Server 130, wobei ein derartiger entfernter Standort möglicherweise einen Datenspeicher 135 umfasst. Das Netzwerk 125 stellt einen oder mehrere Mechanismen dar, durch die ein Fahrzeugcomputer 105 mit einem entfernten Server 130 kommunizieren kann. Dementsprechend kann das Netzwerk 125 ein oder mehrere von verschiedenen drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsmechanismen sein, einschließlich jeglicher gewünschten Kombination aus drahtgebundenen (z. B. Kabel und Glasfaser) und/oder drahtlosen (z. B. Mobilfunk, drahtlos, Satellit, Mikrowelle und Funkfrequenz) Kommunikationsmechanismen und jeglicher gewünschten Netzwerktopologie (oder Topologien, wenn mehrere Kommunikationsmechanismen verwendet werden). Beispielhafte Kommunikationsnetzwerke beinhalten drahtlose Kommunikationsnetzwerke (z. B. unter Verwendung von Bluetooth, IEEE 802.11, Fahrzeug-zu-Fahrzeug (V2V), wie etwa gerichtete Nahbereichskommunikation (Dedicated Short Range Communications - DRSC) usw.), Nahverkehrsnetzwerke (Local Area Network - LAN) und/oder Weitverkehrsnetze (Wide Area Network - WAN), einschließlich Internet, die Datenkommunikationsdienste bereitstellen.
2 veranschaulicht ein beispielhaftes Host-Fahrzeug 101 und eine Vielzahl von beispielhaften Zielen 200, die den Weg des Host-Fahrzeugs 101 auf einer Kreuzung einer Fahrbahn kreuzen können. Die Fahrbahn beinhaltet eine Vielzahl von Fahrbahnspuren 205, einschließlich der Fahrbahnspuren 205a, 205b, 205c, 205d.
Die Sensoren 110 im Host-Fahrzeug 101 können vier Ziele 200a, 200b, 200c, 200d detektieren. Jedes der Ziele 200a, 200b, 200c, 200d hat eine entsprechende Bewegungsbahn 210a, 210b, 21Oc, 210d und eine unterschiedliche Wahrscheinlichkeit, mit dem Host-Fahrzeug 101 zu kollidieren. Das Host-Fahrzeug 101 kann über eine oder mehrere Fahrbahnspuren 205 abbiegen 215. Somit gewährleisten nicht alle der Ziele 200a, 200b, 200c, 200d eine umfangreiche Bedrohungsschätzung auf der Kreuzung. Zum Beispiel befindet sich das Fahrzeug 200a auf der Fahrbahnspur 205a, die das Host-Fahrzeug 101 während des Abbiegens 215 kreuzt, sodass die Rechenvorrichtung 105 eine Bedrohungsbewertung für das Ziel 200a durchführen kann. In einem anderen Beispiel befindet sich das Ziel 200d auf der Fahrbahnspur 205d und kreuzt nicht den Weg des Host-Fahrzeugs 101 beim Abbiegen 215. Somit sollte die Rechenvorrichtung 105 keine Bedrohungsbewertung für das Ziel 200d durchführen. Ähnlich hierzu befindet sich das Ziel 200b auf der Fahrbahnspur 200a, hat jedoch den Weg bereits freigemacht, den das Host-Fahrzeug 101 beim Abbiegen 215 fährt, sodass die Rechenvorrichtung 105 die Bedrohungsbewertung für das Ziel 200b nicht durchführen sollte.
3 veranschaulicht Daten 115, die durch die Sensoren 110 des Host-Fahrzeugs 101 gemessen wurden, und ein beispielhaftes Ziel 200, wie es durch die Rechenvorrichtung 105 in polaren Koordinaten bestimmt wird. Das Ziel 200 weist die Bewegungsbahn 210 wie vorstehend beschrieben auf. Das Host-Fahrzeug 101 weist eine Bewegungsbahn 210h auf. Die Bewegungsbahnen 210, 210h geben an, wohin sich das Host-Fahrzeug 101 und das Ziel 200 bewegen würden, wenn das Host-Fahrzeug 101 und das Ziel 200 mit ihren jeweiligen Geschwindigkeiten ohne Abbiegen weiterfahren würden. Das Host-Fahrzeug 101 kann ein Koordinatensystem mit einem Ursprung 0_h bei einem Mittelpunkt eines vorderen Endes des Host-Fahrzeugs 101 definieren. Die Rechenvorrichtung 105 kann den Ursprung 0_h verwenden, um die Position, Schnelligkeit und/oder Beschleunigung des Host-Fahrzeugs 101 und des Ziels 200 festzulegen. Ein oder mehrere Sensoren 110 können Daten 115 in den polaren Koordinaten nativ sammeln.
Eine Spanne R zwischen dem Host-Fahrzeug 101 und dem Ziel 200 ist als die kürzeste gerade Linie zwischen dem Ursprung 0_h des Host-Fahrzeugs 101 und einem Ursprung 0_T des Ziels 200 definiert, gemessen in Metern. Eine Spannenrate R ist eine Spannenveränderungsrate (d. h. dR/dt) und Spannenbeschleunigung R̈ ist eine Veränderungsrate der Spannenrate (d. h. d²R/dt²). Die Spanne R ist daher der kürzeste Abstand zwischen dem Host-Fahrzeug 101 und dem Ziel 200. Die Spanne R kann durch einen der Sensoren 110, z. B. einen Radar 110, bestimmt werden.
Ein Azimut θ ist ein Winkel, der zwischen der Bewegungsbahn 210h des Host-Fahrzeugs 101 und einer Bewegungsbahn 210 des Ziels 200 definiert ist, gemessen in Radianten. Die Bewegungsbahn 210h des Host-Fahrzeugs 101 und die Bewegungsbahn 210 des Ziels 200 werden als gerade Linien projiziert, die sich am Host-Fahrzeug 101 kreuzen. Der Winkel, der durch die Fahrtrichtungen definiert ist, ist das Azimut θ. Eine Azimut-Rate θ̇̇ ist die Azimut-Veränderungsrate θ (d. h. dθ/dt) und eine Azimut-Beschleunigung θ̈ ist die Veränderungsrate der Azimut-Rate θ̇ (d. h. d²θ/dt²).
Ein Richtungswinkel ψ ist ein Winkel, der zwischen der Bewegungsbahn des Host-Fahrzeugs 101 und einer Richtung einer Fahrbahnspur 205 definiert ist, gemessen in Radianten. Der Richtungswinkel ψ gibt an, ob das Host-Fahrzeug 101 abbiegt 215 und/oder die derzeitige Fahrbahnspur 205 verlässt. Ein Richtungswinkel ψ zu einem Zeitpunkt t₀ beträgt ψ₀.
Wenn das Host-Fahrzeug 101 abbiegt 215, ändert sich der Richtungswinkel ψ des Host-Fahrzeugs 101. Die Veränderung von ψ, d. h. einer Wenderate, ist als eine Gierrate ψ̇ definiert, die in Radianten pro Sekunde gemessen ist. Die Gierrate ψ̇ kann von der Rechenvorrichtung 105 verwendet werden, um zu bestimmen, ob das Ziel 200 mit dem Host-Fahrzeug 101 kollidieren wird. Das heißt, da sich das Host-Fahrzeug 101 von der gegenwärtigen Fahrtrichtung wegdreht, kann das Host-Fahrzeug 101 dem Ziel 200 ausweichen, auch wenn die Fahrtrichtung des Ziels 200 bei einem bestimmten Zeitpunkt eine mögliche Kollision mit dem Host-Fahrzeug 101 angibt.
Eine Host-Geschwindigkeit u ist eine Schnelligkeit des Host-Fahrzeugs 101 entlang der Bewegungsbahn 210h, gemessen in Metern pro Sekunde. Eine Host-Beschleunigung a_h ist die Veränderungsrate der Host-Geschwindigkeit u (d. h. du/dt).
4 veranschaulicht das Host-Fahrzeug 101 und das Ziel 200 in den rechteckigen Koordinaten. Die rechteckigen Koordinaten beginnen am Ursprung des Host-Fahrzeugs 101 und sind gemäß den senkrechten Richtungen festgelegt: einer seitlichen Richtung, die mit der Variablen x bezeichnet ist, und einer Längsrichtung, die mit der Variablen y bezeichnet ist. Statt die polaren Koordinaten wie in 3 zu verwenden, kann die Rechenvorrichtung 105 die Position, Schnelligkeit und Beschleunigung des Host-Fahrzeugs 101 und des Zielfahrzeugs in den rechtwinkligen Koordinaten vorhersagen. Konkret kann die Rechenvorrichtung 105 eine Position, Schnelligkeit und Beschleunigung in einer Längsrichtung und eine Position, Schnelligkeit und Beschleunigung in einer seitlichen Richtung, wie nachfolgend beschrieben, bestimmen. Ferner können ein oder mehrere Sensoren 110 Daten 115 in den polaren Koordinaten sammeln und die Rechenvorrichtung 105 kann die Daten 115 in den polaren Koordinaten in Werte in den rechtwinkligen Koordinaten umwandeln.
Eine seitliche Position x_T des Ziels 200 ist ein Abstand in der seitlichen Richtung des Ziels 200 relativ zum Host-Fahrzeug 101. Eine Quergeschwindigkeit ν_Tx des Ziels 200 ist eine Veränderungsrate der seitlichen Position x_T, d. h. dx_T/dt. Eine Querbeschleunigung α_Tx des Ziels 200 ist eine Veränderungsrate der Quergeschwindigkeit ν_Tx, d.h. dν_Tx/dt. Eine seitliche Position des Host-Fahrzeugs 101 zu einem Zeitpunkt t₀ beträgt x_H0 und eine seitliche Position des Ziels 200 zu einem Zeitpunkt t₀ beträgt x_T0.
Eine Längsposition y_T des Ziels 200 ist ein Abstand in der Längsrichtung des Ziels 200 relativ zum Host-Fahrzeug 101. Eine Längsgeschwindigkeit ν_Ty des Ziels 200 ist eine Veränderungsrate der Längsposition y_T, d. h. dν_Ty/dt. Eine Längsbeschleunigung α_Ty des Ziels 200 ist eine Veränderungsrate der Längsgeschwindigkeit ν_Ty, d.h. dν_Ty/dt. Eine Längsposition des Host-Fahrzeugs 101 zu einem Zeitpunkt t₀ beträgt y_H0 und eine Längsposition des Ziels 200 zu einem Zeitpunkt t₀ beträgt y_T0.
Das Radar 110 kann relative Messungen des Abstands zwischen dem Host-Fahrzeug 101 und dem ziel 200 bereitstellen. Zum Beispiel kann das Radar 110 einen relativen seitlichen Abstand x_r und einen relativen Längsabstand y_r zwischen dem Host-Fahrzeug 101 und dem Ziel 200 messen. Das Radar 110 kann eine relative Quergeschwindigkeit ẋ_r und eine relative Längsgeschwindigkeit ̇̇ẏ_r zwischen dem Host-Fahrzeug 101 und dem Ziel 200 bestimmen. Das Radar 110 kann eine relative Querbeschleunigung ẍ_r und eine relative Längsbeschleunigung ÿ_r zwischen dem Host-Fahrzeug 101 und dem Ziel 200 bestimmen. Wie vorstehend beschrieben, kann die Rechenvorrichtung 105 die gemessenen relativen Werte x_r, y_r, ẋ_r, ẏ_r, ẍ_r, ÿ_r verwenden, um vorhergesagte Werte im Koordinatensystem zu bestimmen, z. B. x_T, ν_Ty, usw.
Die vorstehend beschriebenen Werte können Funktionen von Zeit t, gemessen in Sekunden, sein. Wenn die Rechenvorrichtung 105 damit beginnt, Daten 115 zu sammeln, weist die Rechenvorrichtung 105 die Zeit t als t₀ zu. Die Rechenvorrichtung 105 kann den Weg des Host-Fahrzeugs 101 und des Ziels 200 über einen vorbestimmten Zeitraum t_h hinweg bestimmen. Zum Zwecke der folgenden Gleichungen kann ein Wert zu einer gegebenen Zeit t als der Wert zu einer Zeit t₀ definiert werden, der zur Veränderung des Werts von t₀ zu t hinzugefügt wurde. Zum Beispiel definiert die Darstellung x(t) die seitliche Position x(t₀) + x(t - t₀). Werte der Werte bei t₀ können durch die Sensoren 110 gemessen werden und Werte für t > t₀ werden mit den nachfolgend aufgeführten Gleichungen berechnet.
Die Bewegung des Host-Fahrzeugs 101 kann folgendermaßen beschrieben werden: $T T C (t) = \frac{R (t)}{\dot{R} (t)}$
$x_{H} (t) = \frac{u}{\dot{ψ}} [sin (\dot{ψ} t + ψ_{0}) - s i n ψ_{0}] + x_{H 0}$
$y_{H} (t) = \frac{u}{\dot{ψ}} [c o s ψ_{0} - cos (\dot{ψ} t + ψ_{0})] + y_{H 0}$
wobei x_H(t),y_H(t) die Position des Host-Fahrzeugs 101 zum Zeitpunkt t + t₀ in den vorstehend beschriebenen rechteckigen Koordinaten ist.
Wenn sich das Fahrzeug 200 in einer geraden Linie bewegt: $x_{T} (t) = \frac{1}{2} a_{T x} t^{2} + v_{T x} t + x_{T 0}$
$y_{T} (t) = \frac{1}{2} a_{T y} t^{2} + v_{T y} t + y_{T 0}$
wobei x_T(t),y_T(t) die Position des Ziels 200 zum Zeitpunkt t₀ + t in den rechteckigen Koordinaten ist.
Der Abstand zwischen dem Host-Fahrzeug 101 und dem Ziel 200 in der x-Richtung, dx(t), und der y-Richtung, dy(t), kann folgendermaßen definiert werden: $\begin{matrix} d x (t) = x_{T} (t) - x_{H} (t) \\ = \frac{1}{2} a_{T x} t^{2} + v_{T x} t + x_{T 0} - \frac{u}{\dot{ψ}} [sin (\dot{ψ} t + ψ_{0}) - s i n ψ_{0}] - x_{H 0} \end{matrix}$
$\begin{matrix} d y (t) = y_{T} (t) - y_{H} (t) \\ = \frac{1}{2} a_{T y} t^{2} + v_{T y} t + y_{T 0} - \frac{u}{\dot{ψ}} [c o s ψ_{0} - cos (\dot{ψ} t + ψ_{0})] - y_{H 0} \end{matrix}$
Auf Grundlage der vorstehenden Gleichungen können der seitliche Abstand dLat(t) und der Längsabstand dLong(t) bestimmt werden: $\begin{matrix} d L a t (t) = d x (t) s i n ψ_{0} - d y (t) c o s ψ_{0} \\ = \frac{1}{2} a_{T_l a t} t^{2} + v_{T_l a t} t + x_{T_l a t} + \frac{u}{\dot{ψ}} [1 - cos (\dot{ψ} t)] \end{matrix}$
$\begin{matrix} d L o n (t) = d x (t) c o s ψ_{0} + d y (t) s i n ψ_{0} \\ = \frac{1}{2} a_{T_l o n} t^{2} + v_{T_l o n} t + x_{T_l o n} + \frac{u}{\dot{ψ}} [sin (\dot{ψ} t)] \end{matrix}$
wobei die seitlichen und Längsinformationen direkt durch einen der Sensoren 110 bereitgestellt werden und folgendermaßen definiert sind $\begin{matrix} a_{T_l a t} = a_{T x} s i n ψ_{0} - a_{T y} c o s ψ_{0} \\ a_{T_l o n} = a_{T x} c o s ψ_{0} + a_{T y} s i n ψ_{0} \\ v_{T_l a t} = v_{T x} s i n ψ_{0} - v_{T y} c o s ψ_{0} \\ v_{T_l o n} = v_{T x} c o s ψ_{0} + v_{T y} s i n ψ_{0} \\ x_{T_l a t} = (x_{T 0} - x_{H 0}) s i n ψ_{0} - (y_{T 0} - y_{H 0}) c o s ψ_{0} \\ y_{T_l o n} = (x_{T 0} - x_{H 0}) c o s ψ_{0} + (y_{T 0} - y_{H 0}) s i n ψ_{0} \end{matrix}$
Bei Zeitpunkt t + t₀ kann der projizierte Abstand zwischen dem Host-Fahrzeug 101 und dem Ziel 200 mithilfe der durch die Gleichungen 6-9 bestimmten Werte ausgedrückt werden, und zwar als $d (t) = \sqrt{d x {(t)}^{2} + d y {(t)}^{2}} = \sqrt{d L a t {(t)}^{2} + d L o n {(t)}^{2}}$
Für einen Zeitraum von t_h Sekunden kann die Rechenvorrichtung 105 den projizierten Abstand d(t) über den Zeitraum von [ t₀, t₀ + t_h ] hinweg bestimmen. Die Rechenvorrichtung 105 kann den Mindestabstand zwischen dem Host-Fahrzeug 101 und dem Ziel 200 während des Zeitfensters [ t₀, t₀ + t_h ], d. h. d_min(t) = min(d(t)|t ε [0, t_h]), bestimmen. Wenn TTC(t) < TTC_thresh und d_min (t) < d_min _thresh, wird das Ziel 200 für eine weitere Bedrohungsbewertung ausgewählt; anderenfalls wird das Ziel 200 nicht ausgewählt.
Die Beziehung zwischen den Radardaten 115 und anderen Sensordaten 115 kann folgendermaßen beschrieben werden $\begin{matrix} x_{r} = x_{T} \\ y_{r} = y_{T} \\ {\dot{x}}_{r} = v_{T_l a t} + y_{T_l o n} \dot{ψ} \\ {\dot{y}}_{r} = v_{T_l o n} - x_{T_l a t} \dot{ψ} \\ {\ddot{x}}_{r} = a_{T_l a t} + v_{T_l o n} \dot{ψ} + {\dot{y}}_{r} \dot{ψ} + y_{T_l o n} \dot{ψ} \\ {\ddot{y}}_{r} = a_{T_l o n} - v_{T_{l a t}} \dot{ψ} - {\dot{x}}_{r} \dot{ψ} - x_{T_l o n} \dot{ψ} \end{matrix}$
Die Rechenvorrichtung 105 kann die Bedrohungsbewertung hinsichtlich der Ziele 200 durchführen und eine Bedrohungszahl für jedes der Ziele 200 erzeugen. Eine Bedrohungszahl ist eine Vorhersage, ob ein konkretes Ziel 200 das Host-Fahrzeug 101 schneiden oder mit ihm kollidieren wird. Konkret kann die Rechenvorrichtung 105 die Beschleunigungsbedrohungszahl ATN (acceleration threat number), die Bremsbedrohungszahl BTN (brake threat number) und die Lenkbedrohungszahl STN (steering threat number) für das Host-Fahrzeug 101 und auf Grundlage der Bedrohungszahlen ATN, BTN, STN für das Ziel 200 bestimmen, die zu einer einzelnen Bedrohungszahl TN (threat number) kombiniert werden können, und die Komponenten 120 betätigen.
Die BTN ist ein Änderungsmaß der Längsbeschleunigung, um einem des Host-Fahrzeugs 101 zu ermöglichen anzuhalten oder dem Ziel 200 zu ermöglichen, am Host-Fahrzeug 101 vorbeizufahren. Die STN ist ein Änderungsmaß der Querbeschleunigung, um einem des Host-Fahrzeugs 101 und des Ziels 200 zu ermöglichen, einen Kreuzungsbereich freizumachen. Die ATN ist ein Maß einer konkreten Längsbeschleunigung, um einem vom Host-Fahrzeug 101 und vom Ziel 200 zu ermöglichen, am anderen vom Host-Fahrzeug 101 und am Ziel 200 vorbeizufahren. Das heißt, dass die BTN ein Maß einer Längsbeschleunigung des Host-Fahrzeug 101 ist und mit Daten 115 von den Sensoren 110 bestimmt werden kann. Die STN ist ein Maß der Querbeschleunigung des Host-Fahrzeugs 101. Die ATN ist ein Maß von Gasänderungen. Die Rechenvorrichtung 105 kann die STN, BTN und/oder ATN für jedes der Ziele 200 bestimmen, um die Bedrohungszahl zu erzeugen.
Die Rechenvorrichtung 105 kann die Bedrohungszahl auf Grundlage der vorhergesagten Bewegungsbahnen des Host-Fahrzeugs 101 und des Ziels 200 bestimmen. Das heißt, dass die Rechenvorrichtung 105 auf Grundlage der Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Wenderate des Host-Fahrzeugs 101 und des Ziels 200 die Bedrohungszahl für das Ziel 200 bestimmen kann. Die Rechenvorrichtung 105 kann die vorstehend in den Gleichungen 1-12 bestimmten Werte verwenden, um eine Bedrohungszahl zu bestimmen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die BTN, STN und ATN in einer Weise bestimmt werden, die den Gleichungen entspricht, welche in der U.S.-Patentanmeldung mit der Nr. 15/005037 , Veröffentlichungsnr. 2016/0362104, eingereicht am 25. Januar 2016, welche hierin durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen ist, beschrieben sind. Andere Techniken zum Bestimmen von Bedrohungszahlen können alternativ verwendet werden, z. B. wie sie bekannt oder entwickelt sind.
Die Rechenvorrichtung 105 kann eine oder mehrere Fahrzeugkomponenten 120 auf Grundlage der Bedrohungszahl betätigen, z. B., wenn die Bedrohungszahl einen vorbestimmten Bedrohungszahlschwellenwert überschreitet. Die Rechenvorrichtung 105 kann die Komponenten 120 auf Grundlage eines Vergleichs der Bedrohungszahl mit einer Vielzahl von Schwellenwert betätigen. Zum Beispiel kann die Rechenvorrichtung 105 eine Bremse 120 zum Abbremsen des Host-Fahrzeugs 101, z. B. auf -6,5 Meter pro Quadratsekunde (m/s²), betätigen, falls die Bedrohungszahl über 0,7 liegt. In einem weiteren Beispiel kann die Rechenvorrichtung 105 die Bremse 120 auf z. B. ein Abbremsen von -2,0 m/s² betätigen, falls die Bedrohungszahl über 0,4 liegt, jedoch weniger als oder gleich 0,7 ist. In einem weiteren Beispiel kann die Rechenvorrichtung 105 eine visuelle Warnung auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle des Fahrzeugs 101 und/oder eine Audiowarnung über einen Lautsprecher abspielen, wenn die Bedrohungszahl größer ist als 0,2, jedoch weniger als oder gleich 0,4 ist.
5 veranschaulicht einen beispielhaften Prozess 500 zum Verhindern einer Kollision auf einer Kreuzung. Der Prozess 500 beginnt in einem Block 505, in dem die Rechenvorrichtung 105 einen oder mehrere Sensoren 110 betätigt, um die Ziele 200 zu identifizieren. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 2 erörtert, kann die Rechenvorrichtung 105 eine Vielzahl von Zielen 200 identifizieren, und einige der Ziele 200 erfordern womöglich keine Bedrohungsbewertung.
Als nächstes bestimmt die Rechenvorrichtung 105 in einem Block 510 eine Zeit zur Kollision TTC für jedes der Ziele 200 und des Host-Fahrzeugs 101. Wie vorstehend beschrieben, beruht die Zeit zur Kollision TTC auf der Spanne R und der Spannenrate R des Ziels 200 relativ zum Host-Fahrzeug 101. Die Zeit zur Kollision TTC bestimmt, ob ein spezifisches Ziel 200 für eine Bedrohungsbewertung zu berücksichtigen ist.
Als nächstes identifiziert die Rechenvorrichtung 105 in einem Block 515 die Ziele 200, welche die entsprechende Zeit zur Kollision TTC unter einem Zeitschwellenwert TTC_thresh aufweisen. Wie vorstehend beschrieben, kollidiert das Ziel 200 wahrscheinlich nicht mit dem Host-Fahrzeug 101, wenn die Zeit zur Kollision TTC den Zeitschwellenwert TTC_thresh überschreitet, und die Rechenvorrichtung 105 muss keine Bedrohungsbewertung für das Ziel 200 durchführen.
Als nächstes bestimmt die Rechenvorrichtung 105 in einem Block 520 den Mindestabstand d(t) zwischen dem Host-Fahrzeug 101 und jedem übrigen Ziel 200. Der Mindestabstand d(t) beruht zumindest teilweise auf der Gierrate ψ̇ des Host-Fahrzeugs 101 und der seitlichen Position x_T und der Längsposition y_T des Ziels 200.
Als nächstes identifiziert die Rechenvorrichtung 105 in einem Block 525 die Ziele 200, die einen Mindestabstand d(t) unter einem Abstandsschwellenwert d_{min thresh} aufweisen. Wie vorstehend beschrieben, können die Ziele 200, die einen Mindestabstand d(t) über dem Abstandsschwellenwert d_min _thresh aufweisen, eine geringere Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit dem Host-Fahrzeug 101 aufweisen, und somit kann die Rechenvorrichtung 105 keine Bedrohungsbewertung für diese Ziele 200 durchführen.
Als nächstes führt die Rechenvorrichtung 105 in einem Block 530 eine Bedrohungsbewertung für jedes der übrigen Ziele 200 durch. Das heißt, dass die Ziele 200, die eine Zeit zur Kollision TTC und einen Mindestabstand d(t) unter ihren entsprechenden Schwellenwerten aufweisen, eine höhere Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit dem Host-Fahrzeug 101 aufweisen. Somit wählt die Rechenvorrichtung 105 den Teilsatz der Ziele 200 aus, die die höchste Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit dem Host-Fahrzeug 101 aufweisen, um die Bedrohungsbewertung durchzuführen.
Als nächstes betätigt die Rechenvorrichtung 105 in einem Block 535 eine oder mehrere Komponenten 120 auf Grundlage der Bedrohungsbewertung. Zum Beispiel kann die Rechenvorrichtung 105 eine Bremse zum Abbremsen des Host-Fahrzeugs 101, z. B. auf -6,5 Meter pro Quadratsekunde (m/s²), betätigen, falls die Bedrohungszahl über 0,7 liegt. In einem weiteren Beispiel kann die Rechenvorrichtung 105 die Bremse auf z. B. ein Abbremsen von -2,0 m/s² betätigen, falls die Bedrohungszahl über 0,4 liegt, jedoch weniger als oder gleich 0,7 ist. In einem weiteren Beispiel kann die Rechenvorrichtung 105 eine visuelle Warnung auf einer HMI des Fahrzeugs 101 und/oder eine Audiowarnung über einen Lautsprecher abspielen, wenn die Bedrohungszahl größer ist als 0,2, jedoch weniger als oder gleich 0,4 ist. Nach Block 535 endet der Prozess 500.
Im hier verwendeten Sinne bedeutet das ein Adjektiv modifizierende Adverb „im Wesentlichen“, dass eine Form, eine Struktur, ein Maß, ein Wert, eine Berechnung usw. von einer genau beschriebenen Geometrie, einem genau beschriebenen Abstand, einem genau beschriebenen Maß, einem genau beschriebenen Wert, einer genau beschriebenen Berechnung usw. durch Mängel hinsichtlich der Materialien, Bearbeitung, Herstellung, Datensammelmessungen, Berechnungen, Bearbeitungszeit, Kommunikationszeit usw. abweichen kann.
Rechenvorrichtungen 105 umfassen im Allgemeinen jeweils Anweisungen, welche durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, wie etwa die vorstehend identifizierten, durchgeführt werden können, und zum Ausführen von vorstehend beschriebenen Blöcken oder Verfahrensschritten. Computerausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen zusammengestellt oder interpretiert werden, die unter Verwendung einer Vielzahl von Programmiersprachen und/oder -technologien erstellt wurden, einschließlich unter anderem, entweder allein oder in Kombination, Java™, C, C++, Visual Basic, Java Script, Perl, HTML usw. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw., und führt diese Anweisungen aus, wodurch er ein oder mehrere Prozesse ausführt, einschließlich eines oder mehrerer der hierin beschriebenen Prozesse. Derartige Anweisungen und sonstige Daten können unter Verwendung einer Vielzahl computerlesbarer Medien gespeichert und gesendet werden. Eine Datei in der Rechenvorrichtung 105 ist im Allgemeinen eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium, wie etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw., gespeichert werden.
Ein computerlesbares Medium beinhaltet jedes Medium, das am Bereitstellen von Daten (z. B. Anweisungen), die durch einen Computer gelesen werden können, beteiligt ist. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich unter anderem nichtflüchtige Medien, flüchtige Medien usw. Nichtflüchtige Medien beinhalten zum Beispiel optische oder magnetische Platten und sonstige Dauerspeicher. Zu flüchtigen Medien gehört ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (Dynamic Random Access Memory - DRAM), welcher in der Regel einen Hauptspeicher darstellt. Gängige Formen computerlesbarer Medien beinhalten zum Beispiel eine Diskette, eine Folienspeicherplatte, eine Festplatte, ein Magnetband, jegliches andere magnetische Medium, eine CD-ROM, eine DVD, jegliches andere optische Medium, Lochkarten, Lochstreifen, jegliches andere physikalische Medium mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein FLASH-EEPROM, jeglichen anderen Speicherchip oder jegliche andere Speicherkassette oder jegliches andere Medium, welches von einem Computer gelesen werden kann.
Hinsichtlich der in der vorliegenden Schrift beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Verfahren usw. ist davon auszugehen, dass, wenngleich die Schritte solcher Prozesse usw. als in einer entsprechenden Reihenfolge erfolgend beschrieben wurden, derartige Prozesse durchgeführt werden können, wobei die beschriebenen Schritte in einer Reihenfolge durchgeführt werden, welche von der in der vorliegenden Schrift beschriebenen Reihenfolge abweicht. Es versteht sich ferner, dass bestimmte Schritte gleichzeitig ausgeführt, andere Schritte hinzugefügt oder bestimmte in der vorliegenden Schrift beschriebene Schritte weggelassen werden könnten. Zum Beispiel können im Prozess 500 einer oder mehrere der Schritte ausgelassen werden oder die Schritte können in einer anderen Reihenfolge als der in 5 gezeigten durchgeführt werden. Anders gesagt, die Beschreibungen von Systemen und/oder Prozessen in der vorliegenden Schrift dienen zum Zwecke der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen und sollten keinesfalls so ausgelegt werden, dass sie den offenbarten Gegenstand einschränken.
Dementsprechend versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung, einschließlich der vorstehenden Beschreibung und der begleitenden Figuren und nachfolgenden Ansprüche, veranschaulichenden und nicht einschränkenden Charakters ist. Viele Ausführungsformen und Anwendungen, bei denen es sich nicht um die bereitgestellten Beispiele handelt, würden dem Fachmann beim Lesen der vorstehenden Beschreibung ersichtlich. Der Umfang der Erfindung sollte nicht unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung ermittelt werden, sondern stattdessen unter Bezugnahme auf Ansprüche, die hier beigefügt sind und/oder in einer hierauf basierenden, nichtvorläufigen Patentanmeldung enthalten sind, gemeinsam mit dem vollständigen Umfang von Äquivalenten, zu welchen derartige Ansprüche berechtigt sind. Es wird erwartet und ist beabsichtigt, dass es hinsichtlich der in der vorliegenden Schrift erläuterten Techniken zukünftige Entwicklungen geben wird und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in solche zukünftige Ausführungsformen aufgenommen werden. Insgesamt versteht es sich, dass der offenbarte Gegenstand modifiziert und variiert werden kann.
Der ein Nomen modifizierende Artikel „ein/e“ soll derart verstanden werden, dass er sofern nicht anders vorgegeben oder der Kontext es anders erfordert einen oder mehrere bezeichnet. Der Ausdruck „auf Grundlage/basierend auf“ schließt teilweise oder ganz basierend ein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 15/005037 [0035]

Claims

Verfahren, Folgendes umfassend: Bestimmen einer Zeit zur Kollision und auf Grundlage eines Seitenabstands und eines Längsabstands eines Mindestabstands zwischen einem abbiegenden Host-Fahrzeug und jedes einer Vielzahl von Zielen; Bestimmen einer Bedrohungszahl für jedes Ziel, ausgewählt auf Grundlage der Zeit zur Kollision und des Mindestabstands; und Betätigen einer Fahrzeugkomponente auf Grundlage der Bedrohungszahl.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Betätigen der Fahrzeugkomponente, wenn die Bedrohungszahl einen Bedrohungszahlschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Mindestabstand zumindest teilweise auf einer Wenderate des Host-Fahrzeugs beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Mindestabstand zumindest teilweise auf einer Quergeschwindigkeit des Ziels und einer Längsgeschwindigkeit des Ziels beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Mindestabstand zumindest teilweise auf einer Querbeschleunigung des Ziels und einer Längsbeschleunigung des Ziels beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen des Mindestabstands für jedes der Vielzahl von Zielen auf Grundlage eines vorhergesagten Abstands zwischen dem Host-Fahrzeug und dem entsprechenden Ziel über einem vorbestimmten Zeitraum.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen einer Bedrohungszahl für eines der Ziele, wenn der Mindestabstand zwischen dem Ziel und dem Host-Fahrzeug einen Abstandsschwellenwert unterschreitet und die Zeit zur Kollision einen Zeitschwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen des Mindestabstands für die Ziele, wenn die Zeit zur Kollision einen Zeitschwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend Bestimmen der Bedrohungszahl für die Ziele, wenn der Mindestabstand einen Abstandsschwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend Betätigen der Fahrzeugkomponente, wenn die Bedrohungszahl einen Bedrohungszahlschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3-10, ferner umfassend Betätigen der Fahrzeugkomponente, wenn die Bedrohungszahl einen Bedrohungszahlschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-3 und 5-10, wobei der Mindestabstand zumindest teilweise auf einer Quergeschwindigkeit des Ziels und einer Längsgeschwindigkeit des Ziels beruht.
Computer, der dazu programmiert ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10 durchzuführen.
Fahrzeug, umfassend den Computer nach Anspruch 13.
Computerprogrammprodukt, das ein computerlesbares Medium umfasst, das Anweisungen speichert, die durch einen Computerprozessor ausführbar sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10 auszuführen.