DE102018103214A1

DE102018103214A1 - Verfahren und Systeme zum proaktiven Schätzen des Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten

Info

Publication number: DE102018103214A1
Application number: DE102018103214.5A
Authority: DE
Inventors: Constandi J. Shami; Christopher J. Twarog
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2038-02-14
Also published as: CN108507940A; DE102018103214B4; US20180244278A1; US10106168B2; CN108507940B

Abstract

Systeme und Verfahren werden zum Steuern eines Fahrzeugs bereitgestellt. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren: Systeme und Verfahren werden zum Steuern eines ersten Fahrzeugs zur Verfügung gestellt. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zur Bestimmung von Straßenoberflächen-Informationen für ein erstes Fahrzeug an einem Fahrzeugstandort: Erhalten eines ersten Werts eines Reibungskoeffizienten für eine Straßenoberfläche; Erhalten von Umgebungsdaten am Fahrzeugstandort; Berechnen eines zweiten Werts des Reibungskoeffizienten basierend auf dem ersten Wert und basierend auf den Umgebungsdaten am Fahrzeugstandort; und Steuern des ersten Fahrzeugs basierend auf dem zweiten Wert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf autonome Fahrzeuge und insbesondere auf Systeme und Verfahren für die Vorhersage des Oberflächenreibungskoeffizienten in einem autonomen Fahrzeug.
EINLEITUNG
Ein autonomes Fahrzeug ist ein Fahrzeug, das in der Lage ist, seine Umgebung zu erfassen und mit geringfügiger oder gar keiner Benutzereingabe zu navigieren. Ein autonomes Fahrzeug erfasst seine Umgebung unter Verwendung von Sensorvorrichtungen, wie beispielsweise RADAR, LIDAR, Bildsensoren und dergleichen. Das autonome Fahrzeug nutzt weiterhin Informationen von globalen Positioniersystemen (GPS), Navigationssystemen, Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationen, Fahrzeug-Infrastruktur-Technologien und/oder drahtgesteuerten Systemen, um das Fahrzeug zu navigieren.
Die Fahrzeugautomatisierung wurde kategorisiert nach nummerischen Ebenen von Null, entsprechend keiner Automatisierung mit voller menschlicher Kontrolle, bis Fünf, entsprechend der vollen Automatisierung ohne menschliche Kontrolle. Verschiedene automatisierte Fahrerassistenzsysteme, wie beispielsweise Geschwindigkeitsregelung, adaptive Geschwindigkeitsregelung und Parkassistenzsysteme, entsprechen niedrigeren Automatisierungsebenen, während echte „fahrerlose“ Fahrzeuge mit höheren Automatisierungsebenen übereinstimmen.
Teil der Fahrzeugautomatisierung beruht auf Schätzungen eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten (µ). Der Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient beeinflusst die Fahrzeugleistung durch die Beeinflussung der Reifenhaftung auf der Straßenoberfläche. Niedrige Reifenhaftung (d. h., niedriger Oberflächenreibungskoeffizient) ergibt niedrige Fahrzeugbeschleunigungsfähigkeiten, während höhere Reifenhaftung (d. h., hoher Oberflächenreibungskoeffizient) höhere Fahrzeugbeschleunigungsfähigkeiten ergibt. So können beispielsweise vereiste Bedingungen einen mit einer niedrigeren Reifenhaftung und niedriger Höchstbeschleunigung verbundenen, relativ niedrigen µ haben, während trockene Asphaltoberflächen einen mit einer höheren Reifenhaftung und höherer Höchstbeschleunigung verbundenen µ haben können.
Ein Verfahren zum Schätzen des Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten ist, das Selbstausrichungsmoment (SAT - self-aligning torque) der Fahrzeugreifen zu berechnen und auf der Grundlage des berechneten Selbstausrichungsmoments (SAT) den µ zu schätzen. Allerdings ist die auf SAT basierende Schätzung des µ vom Charakter her reaktiv und kann nur für Straßenoberflächen, auf denen das Fahrzeug bereits im Betrieb ist, ermittelt werden.
Dementsprechend ist es wünschenswert, Systeme und Verfahren, die einen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten proaktiv schätzen, zur Verfügung zu stellen. Ferner werden weitere wünschenswerte Funktionen und Merkmale der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, sowie dem vorangehenden technischen Gebiet und Hintergrund ersichtlich.
KURZDARSTELLUNG
Systeme und Verfahren werden zum Steuern eines Fahrzeugs bereitgestellt. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Ermitteln von Straßenoberflächen-Informationen für ein erstes Fahrzeug an einem Fahrzeugstandort: das Erhalten eines ersten Werts eines Reibungskoeffizienten für eine Straßenoberfläche; das Erhalten von Umgebungsdaten am Fahrzeugstandort; das Berechnen eines zweiten Werts des Reibungskoeffizienten basierend auf dem ersten Wert und basierend auf den Umgebungsdaten am Fahrzeugstandort; und das Steuern des ersten Fahrzeugs basierend auf dem zweiten Wert.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Erhalten von Umgebungsdaten das Messen einer Beschleunigung eines zweiten Fahrzeugs unter Verwendung eines Sensorsystems am ersten Fahrzeug. In einigen Ausführungsformen umfasst das Berechnen des zweiten Werts das Schätzen eines Mindest-Straßenoberflächen-Reibungswerts basierend auf der Beschleunigung des zweiten Fahrzeugs. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren weiter das Übertragen des zweiten Werts auf ein außerhalb des ersten Fahrzeugs befindliches Kommunikationsnetz, damit ein nachfolgendes Fahrzeug diesen als den ersten Wert verwendet. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Steuern des ersten Fahrzeugs das Planen eines Weges für autonomes Fahren. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Erhalten von Umgebungsdaten das Abrufen eines Wetterberichts am Fahrzeugstandort unter Anwendung eines Kommunikationsnetzes. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Erhalten des ersten Werts das Abrufen des ersten Werts von einem auf den Fahrzeugstandort basierenden Kommunikationsnetz. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Erhalten von Umgebungsdaten das Messen einer Außenumgebungstemperatur. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Erhalten von Umgebungsdaten das Ermessen, ob basierend auf einen Zustand eines Scheibenwischersystems oder basierend auf einem Regensensor Niederschlag vorhanden ist.
In einer Ausführungsform beinhaltet ein System zur Steuerung eines Fahrzeugs ein anfängliches Reibungskoeffizientmodul, ein Umgebungsdatenmodul und ein Koeffizienteinstellmodul. Das anfängliche Reibungskoeffizientmodul ist dafür konfiguriert, einen ersten Wert eines Reibungskoeffizienten für eine Straßenoberfläche zu erhalten. Das Umgebungsdatenmodul ist dafür konfiguriert, Umgebungsdaten an einem Standort zu erhalten. Das Koeffizienteinstellmodul ist dafür konfiguriert, einen zweiten Wert des Reibungskoeffizienten basierend auf dem ersten Wert und basierend auf den Umgebungsdaten am Standort zu errechnen.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das System weiter ein Fahrzeugsteuermodul, das basierend auf den zweiten Wert zum Steuern des Fahrzeugs konfiguriert ist. In einigen Ausführungsformen ist das Fahrzeugsteuermodul ferner dafür konfiguriert, das Fahrzeug durch das auf den zweiten Wert basierende Planen eines Weges zum autonomen Fahren des Fahrzeugs zu steuern. In einigen Ausführungsformen ist das Umgebungsdatenmodul dafür konfiguriert, die Umgebungsdaten mindestens teilweise durch Messen einer Beschleunigung eines zweiten Fahrzeugs unter Verwendung eines Sensorsystems im Fahrzeug zu erhalten. In einigen Ausführungsformen ist das Koeffizienteinstellmodul ferner dafür konfiguriert, den zweiten Wert mindestens teilweise auf der Grundlage des Schätzens eines Mindest-Straßenoberflächen-Reibungswerts unter Anwendung der Beschleunigung des zweiten Fahrzeugs zu berechnen. In einigen Ausführungsformen ist das Koeffizienteinstellungsmodul ferner dafür konfiguriert, den zweiten Wert auf ein außerhalb des Fahrzeugs befindliches Kommunikationsnetz zu übertragen, damit ein nachfolgendes Fahrzeug diesen als ersten Wert verwendet. In einigen Ausführungsformen ist das Umgebungsdatenmodul dafür konfiguriert, die Umgebungsdaten mindestens teilweise durch Abrufen eines Wetterberichts am Standort unter Anwendung eines Kommunikationsnetzes zu erhalten. In einigen Ausführungsformen ist das anfängliche Reibungskoeffizientmodul dafür konfiguriert, den ersten Wert durch Abrufen des ersten Werts von einem auf den Standort basierendes Kommunikationsnetz zu erhalten.
In einer Ausführungsform beinhaltet ein autonomes Fahrzeug ein Sensorsystem und ein Steuersystem. Das Sensorsystem ist zum Sammeln von Umgebungsdaten außerhalb des autonomen Fahrzeugs konfiguriert. Das Steuersystem beinhaltet: ein anfängliches Reibungskoeffizientmodul, das zum Erhalten eines ersten Werts eines Reibungskoeffizienten für eine Straßenoberfläche konfiguriert ist; ein Koeffizienteinstellmodul, das basierend auf dem ersten Wert und basierend auf den Umgebungsdaten zum Berechnen eines zweiten Werts des Reibungskoeffizienten konfiguriert ist; und ein Fahrzeugsteuermodul, das basierend auf dem zweiten Wert zum Steuern des autonomen Fahrzeugs durch das Planen eines Weges für autonomes Fahren des autonomen Fahrzeugs konfiguriert ist.
In einigen Ausführungsformen ist das Koeffizienteinstellmodul ferner dafür konfiguriert, den zweiten Wert mindestens teilweise auf der Grundlage des Schätzens eines Mindest-Straßenoberflächen-Reibungswertes unter Verwendung einer Beschleunigung eines zweiten Fahrzeugs zu berechnen. In einigen Ausführungsformen ist das Koeffizienteinstellmodul ferner dafür konfiguriert, den zweiten Wert auf ein außerhalb des autonomen Fahrzeugs befindliches Kommunikationsnetz zu übertragen, damit ein nachfolgendes Fahrzeug diesen als den ersten Wert verwendet.
Figurenliste
Die exemplarischen Ausführungsformen werden nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und worin gilt:

1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein autonomes Fahrzeug mit einem Steuersystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt;
2 zeigt ein Funktionsblockdiagramm, das ein Transportsystem mit einem oder mehreren autonomen Fahrzeugen aus 1 gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt;
3 ist ein Datenflussdiagramm, das ein Steuersystem des autonomen Fahrzeugs gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt; und
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Steuerverfahren zum Steuern des autonomen Fahrzeugs gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung dient lediglich als Beispiel und soll die Anwendung und Verwendung in keiner Weise einschränken. Weiterhin besteht keine Absicht, im vorstehenden technischen Bereich, Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden ausführlichen Beschreibung an eine ausdrücklich oder implizit vorgestellte Theorie gebunden zu sein. Der hierin verwendete Begriff „Modul“ bezieht sich auf alle Hardware-, Software-, Firmwareprodukte, elektronische Steuerkomponenten, auf die Verarbeitungslogik und/oder Prozessorgeräte, einzeln oder in Kombinationen, unter anderem beinhaltend, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder gruppiert) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten.
Ausführungen der vorliegenden Offenbarung können hierin als funktionale und/oder logische Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl an Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die zur Ausführung der erforderlichen Funktionen konfiguriert sind. So kann beispielsweise eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eines Systems oder einer Komponente verschiedene integrierte Schaltungskomponenten, beispielsweise Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Wertetabellen oder dergleichen, einsetzen, die mehrere Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen durchführen können. Zudem werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl an Systemen eingesetzt werden können, und dass das hierin beschriebene System lediglich eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Der Kürze halber sind konventionelle Techniken in Verbindung mit der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalgebung, Steuerung und weiteren funktionalen Aspekten der Systeme (und den einzelnen Bedienelementen der Systeme) hierin ggf. nicht im Detail beschrieben. Weiterhin sollen die in den verschiedenen Figuren dargestellten Verbindungslinien exemplarische Funktionsbeziehungen und/oder physikalische Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können.
Wie unter Bezugnahme auf 1 ersichtlich, ist ein bei 100 allgemein dargestelltes Steuersystem mit einem Fahrzeug 10 gemäß verschiedenen Ausführungsformen assoziiert. Generell prognostiziert das Steuersystem 100 einen Reibungskoeffizienten (µ) einer Straßenoberfläche und betreibt das Fahrzeug 10 auf der Grundlage des geschätzten µ.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Fahrgestell 12, eine Karosserie 14, Vorderräder 16 und Hinterräder 18. Die Karosserie 14 ist auf dem Fahrgestell 12 angeordnet und umhüllt im Wesentlichen die anderen Komponenten des Fahrzeugs 10. Die Karosserie 14 und das Fahrgestell 12 können gemeinsam einen Rahmen bilden. Die Räder 16-18 sind jeweils mit dem Chassis 12 in der Nähe einer jeweiligen Ecke der Karosserie 14 drehbar gekoppelt.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Fahrzeug 10 ein autonomes Fahrzeug und das Steuersystem 100 ist in das autonome Fahrzeug 10 (nachfolgend als das autonome Fahrzeug 10 bezeichnet) integriert. Das autonome Fahrzeug 10 ist beispielsweise ein Fahrzeug, das automatisch gesteuert wird, um Passagiere von einem Ort zum anderen zu befördern. Das Fahrzeug 10 ist in der veranschaulichten Ausführungsform als Pkw dargestellt, es sollte jedoch beachtet werden, dass auch jedes andere Fahrzeug, einschließlich Motorräder, Lastwagen, Sportfahrzeuge (SUVs), Freizeitfahrzeuge (RVs), Schiffe, Flugzeuge usw. verwendet werden können. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das autonome Fahrzeug 10 ein sogenanntes Level-Vier oder Level-Fünf Automatisierungssystem. Ein Level-Vier-System zeigt eine „hohe Automatisierung“ unter Bezugnahme auf die Fahrmodus-spezifische Leistung durch ein automatisiertes Fahrsystem aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe an, selbst wenn ein menschlicher Fahrer nicht angemessen auf eine Anforderung einzugreifen, reagiert. Ein Level-Fünf-System zeigt eine „Vollautomatisierung“ an und verweist auf die Vollzeitleistung eines automatisierten Fahrsystems aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe unter allen Fahrbahn- und Umgebungsbedingungen, die von einem menschlichen Fahrer verwaltet werden können.
Wie dargestellt, beinhaltet das autonome Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Antriebssystem 20, ein Übertragungssystem 22, ein Lenksystem 24, ein Bremssystem 26, ein Sensorsystem 28, ein Stellantriebsystem 30, mindestens einen Datenspeicher 32, mindestens eine Steuerung 34 und ein Kommunikationssystem 36. Das Antriebssystem 20 kann in verschiedenen Ausführungsformen einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, wie beispielsweise einen Traktionsmotor und/oder ein Brennstoffzellenantriebssystem, beinhalten. Das Übertragungssystem 22 ist dazu konfiguriert, Leistung vom Antriebssystem 20 zu den Fahrzeugrädern 16-18 gemäß den wählbaren Übersetzungen zu übertragen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Getriebesystem 22 ein Stufenverhältnis-Automatikgetriebe, ein stufenlos verstellbares Getriebe oder ein anderes geeignetes Getriebe beinhalten. Das Bremssystem 26 ist dazu konfiguriert, den Fahrzeugrädern 16-18 ein Bremsmoment bereitzustellen. Das Bremssystem 26 kann in verschiedenen Ausführungsformen Reibungsbremsen, Brake-by-Wire, ein regeneratives Bremssystem, wie beispielsweise eine elektrische Maschine und/oder andere geeignete Bremssysteme beinhalten. Das Lenksystem 24 beeinflusst die Position der Fahrzeugräder 16-18. Während in einigen Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zur Veranschaulichung als ein Lenkrad dargestellt, kann das Lenksystem 24 kein Lenkrad beinhalten.
Das Sensorsystem 28 beinhaltet eine oder mehrere Sensorvorrichtungen 40a-40n, die beobachtbare Zustände der äußeren Umgebung und/oder der inneren Umgebung des autonomen Fahrzeugs 10 erfassen. Die Sensorvorrichtungen 40a-40n können Radargeräte, Lidare, globale Positionierungssysteme, optische Kameras, Wärmebildkameras, Ultraschallsensoren und/oder andere Sensoren beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Das Stellgliedsystem 30 beinhaltet ein oder mehrere Stellgliedvorrichtungen 42a-42n, die ein oder mehrere Fahrzeugeigenschaften, wie zum Beispiel das Antriebssystem 20, das Getriebesystem 22, das Lenksystem 24 und das Bremssystem 26, steuern, sind aber nicht darauf beschränkt. In verschiedenen Ausführungsformen können die Fahrzeugmerkmale ferner Innen- und/oder Außenfahrzeugmerkmale, wie beispielsweise Türen, einen Kofferraum und Innenraummerkmale, wie z. B. Luft, Musik, Beleuchtung usw. (nicht nummeriert) beinhalten, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
Die Datenspeichervorrichtung 32 speichert Daten zur Verwendung beim automatischen Steuern des autonomen Fahrzeugs 10. In verschiedenen Ausführungsformen speichert das Datenspeichergerät 32 definierte Landkarten der navigierbaren Umgebung. In verschiedenen Ausführungsformen werden die definierten Landkarten vordefiniert und von einem entfernten System (in weiteren Einzelheiten in Bezug auf 2 beschrieben) erhalten. So können beispielsweise die definierten Landkarten durch das entfernte System zusammengesetzt und dem autonomen Fahrzeug 10 (drahtlos und/oder drahtgebunden) mitgeteilt und in der Datenspeichervorrichtung 32 gespeichert werden. Wie ersichtlich, kann die Datenspeichervorrichtung 32 ein Teil der Steuerung 34, von der Steuerung 34 getrennt, oder ein Teil der Steuerung 34 und Teil eines separaten Systems sein.
Die Steuerung 34 beinhaltet mindestens einen Prozessor 44 und eine computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46. Der Prozessor 44 kann eine Spezialanfertigung oder ein handelsüblicher Prozessor sein, eine Zentraleinheit (CPU), eine Grafikprozessoreinheit (GPU) unter mehreren Prozessoren verbunden mit der Steuerung 34, ein Mikroprozessor auf Halbleiterbasis (in Form eines Mikrochips oder Chip-Satzes), ein Makroprozessor, eine Kombination derselben oder allgemein jede beliebige Vorrichtung zur Ausführung von Anweisungen. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46 können flüchtige und nicht-flüchtige Speicher in einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) und einem Keep-Alive-Memory (KAM) beinhalten. KAM ist ein persistenter oder nicht-flüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während der Prozessor 44 ausgeschaltet ist. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46 können unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen, wie beispielsweise PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROMs (löschbarer PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder kombinierten, zum Speichern von Daten fähigen Speichervorrichtungen implementiert werden, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuerung 34 beim Steuern des autonomen Fahrzeugs 10 verwendet werden.
Die Anweisungen können ein oder mehrere separate Programme beinhalten, von denen jede eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zum Implementieren von logischen Funktionen umfasst. Die Anweisungen empfangen und verarbeiten, wenn diese vom Prozessor 44 ausgeführt werden, Signale vom Sensorsystem 28, führen Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen zur automatischen Steuerung der Komponenten des autonomen Fahrzeugs 10 durch und erzeugen Steuersignale an das Stellgliedsystem 30, um die Komponenten des autonomen Fahrzeugs 10 basierend auf der Logik, den Berechnungen, den Verfahren und/oder Algorithmen automatisch zu steuern. Obwohl in 1 nur eine Steuerung 34 dargestellt ist, können Ausführungsformen des autonomen Fahrzeugs 10 eine beliebige Anzahl an Steuerungen 34 beinhalten, die über ein geeignetes Kommunikationsmedium oder eine Kombination von Kommunikationsmedien kommunizieren und zusammenwirken, um die Sensorsignale zu verarbeiten, Logiken, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen durchzuführen, und Steuersignale zu erzeugen, um die Funktionen des autonomen Fahrzeugs 10 automatisch zu steuern.
In verschiedenen Ausführungsformen sind eine oder mehrere Anweisungen der Steuerung 34 in dem Steuersystem 100 verkörpert und, wenn sie durch den Prozessor 44 ausgeführt werden, prognostizieren den Straßenoberflächenreibungskoeffizienten µ. So können beispielsweise die Anweisungen den Oberflächen-µ basierend auf der Sensoreingabe und Echtzeit-Wetterdaten approximieren, um die Bahnplanung anzupassen, sichere Bremswege zu berechnen, die Fähigkeit für Ausweichmanöver vorherzusagen und Fahrwerksteuerungssysteme proaktiv zu ändern.
Das Kommunikationssystem 36 ist dazu konfiguriert, Informationen drahtlos an und von anderen Einheiten 48, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf andere Fahrzeuge („V2V“-Kommunikation,) Infrastruktur („V2I“-Kommunikation), entfernte Systeme und/oder persönliche Vorrichtungen (in Bezug auf FIG. 2 näher beschrieben), zu übermitteln. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das drahtlose Kommunikationssystem 36 dazu konfiguriert, über ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) unter Verwendung des IEEE 802.11-Standards, über Bluetooth oder mittels einer mobilen Datenkommunikation zu kommunizieren. Im Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung werden jedoch auch zusätzliche oder alternative Kommunikationsverfahren, wie beispielsweise ein dedizierter Nahbereichskommunikations (DSRC)-Kanal, berücksichtigt. DSRC-Kanäle beziehen sich auf Einweg- oder Zweiwege-Kurzstrecken- bis Mittelklasse-Funkkommunikationskanäle, die speziell für den Automobilbau und einen entsprechenden Satz von Protokollen und Standards entwickelt wurden.
Mit weiterem Bezug auf 2 in verschiedenen Ausführungsformen kann das autonome Fahrzeug 10, das mit Bezug auf 1 beschrieben ist, für den Einsatz im Rahmen eines Taxi- oder Shuttle-Unternehmens in einem bestimmten geografischen Gebiet (z. B. einer Stadt, einer Schule oder einem Geschäftscampus, einem Einkaufszentrum, einem Vergnügungspark, einem Veranstaltungszentrum oder dergleichen) geeignet sein. So kann beispielsweise das autonome Fahrzeug 10 einem autonomen fahrzeugbasierten Transportsystem zugeordnet sein. 2 veranschaulicht eine exemplarische Ausführungsform einer Betriebsumgebung, die im Allgemeinen bei 50 dargestellt ist und ein autonomes fahrzeugbasiertes Transportsystem 52 beinhaltet, das, wie mit Bezug auf 1 beschrieben, einem oder mehreren autonomen Fahrzeugen 10a-10n zugeordnet ist. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Betriebsumgebung 50 ferner eine oder mehrere Benutzervorrichtungen 54, die mit dem autonomen Fahrzeug 10 und/oder dem entfernten Transportsystem 52 über ein Kommunikationsnetzwerk 56 kommunizieren.
Das Kommunikationsnetzwerk 56 unterstützt die Kommunikation zwischen Geräten, Systemen und Komponenten, die von der Betriebsumgebung 50 unterstützt werden (z. B. über physische Kommunikationsverbindungen und/oder drahtlose Kommunikationsverbindungen). So kann beispielsweise das Kommunikationsnetzwerk 56 ein drahtloses Trägersystem 60 beinhalten, wie beispielsweise ein Mobiltelefonsystem, das eine Vielzahl von Mobilfunktürmen (nicht dargestellt), eine oder mehrere Mobilvermittlungsstellen (MSCs) (nicht dargestellt) sowie alle anderen Netzwerkkomponenten beinhalten, die zum Verbinden des drahtlosen Trägersystems 60 mit dem Festnetz erforderlich sind. Jeder Mobilfunkturm beinhaltet Sende- und Empfangsantennen und eine Basisstation, wobei die Basisstationen verschiedener Mobilfunktürme mit den MSC verbunden sind, entweder direkt oder über Zwischenvorrichtungen, wie beispielsweise eine Basisstationssteuerung. Das Drahtlosträgersystem 60 kann jede geeignete Kommunikationstechnologie implementieren, beispielsweise digitale Technologien, wie CDMA (z. B. CDMA2000), LTE (z. B. 4G LTE oder 5G LTE), GSM/GPRS oder andere aktuelle oder neu entstehende drahtlose Technologien. Andere Mobilfunkturm/Basisstation/MSC-Anordnungen sind möglich und könnten mit dem Mobilfunkanbietersystem 60 verwendet werden. So könnten sich beispielsweise die Basisstation und der Mobilfunkturm an derselben Stelle oder entfernt voneinander befinden, jede Basisstation könnte für einen einzelnen Mobilfunkturm zuständig sein oder eine einzelne Basisstation könnte verschiedene Mobilfunktürme bedienen, oder verschiedene Basisstationen könnten mit einer einzigen MSC gekoppelt werden, um nur einige der möglichen Anordnungen zu nennen.
Abgesehen vom Verwenden des drahtlosen Trägersystems 60 kann ein zweites drahtloses Trägersystem in Form eines Satellitenkommunikationssystems 64 verwendet werden, um unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation mit dem autonomen Fahrzeug 10a-10n bereitzustellen. Dies kann unter Verwendung von einem oder mehreren Kommunikationssatelliten (nicht dargestellt) und einer aufwärts gerichteten Sendestation (nicht dargestellt) erfolgen. Die unidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satellitenradiodienste beinhalten, worin programmierte Inhaltsdaten (Nachrichten, Musik usw.) von der Sendestation empfangen werden, für das Hochladen gepackt und anschließend zum Satelliten gesendet werden, der die Programmierung an die Teilnehmer ausstrahlt. Die bidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satellitentelefondienste beinhalten, die den Satelliten verwenden, um Telefonkommunikationen zwischen dem Fahrzeug 10 und der Station weiterzugeben. Die Satellitentelefonie kann entweder zusätzlich oder anstelle des Mobilfunkanbietersystems 60 verwendet werden.
Ein Festnetz-Kommunikationssystem 62 kann ein konventionelles Festnetz-Telekommunikationsnetzwerk beinhalten, das mit einem oder mehreren Festnetztelefonen verbunden ist und das drahtlose Trägersystem 60 mit dem entfernten Transportsystem 52 verbindet. So kann beispielsweise das Festnetz-Kommunikationssystem 62 ein Fernsprechnetz (PSTN) wie jenes sein, das verwendet wird, um festverdrahtetes Fernsprechen, paketvermittelte Datenkommunikationen und die Internetinfrastruktur bereitzustellen. Ein oder mehrere Segmente des Festnetz-Kommunikationssystems 62 könnten durch Verwenden eines normalen drahtgebundenen Netzwerks, eines Lichtleiter- oder eines anderen optischen Netzwerks, eines Kabelnetzes, von Stromleitungen, anderen drahtlosen Netzwerken, wie drahtlose lokale Netzwerke (WLANs) oder Netzwerke, die drahtlosen Breitbandzugang (BWA) bereitstellen oder jeder Kombination davon implementiert sein. Weiterhin muss das entfernte Transportsystem 52 nicht über das Festnetz-Kommunikationssystem 62 verbunden sein, sondern könnte Funktelefonausrüstung beinhalten, sodass sie direkt mit einem drahtlosen Netzwerk, wie z. B. dem drahtlosen Trägersystem 60, kommunizieren kann.
Obwohl in 2 nur eine Benutzervorrichtung 54 dargestellt ist, können Ausführungsformen der Betriebsumgebung 50 eine beliebige Anzahl an Benutzervorrichtungen 54, einschließlich mehrerer Benutzervorrichtungen 54 unterstützen, die das Eigentum einer Person sind, von dieser bedient oder anderweitig verwendet werden. Jede Benutzervorrichtung 54, die von der Betriebsumgebung 50 unterstützt wird, kann unter Verwendung einer geeigneten Hardwareplattform implementiert werden. In dieser Hinsicht kann das Benutzergerät 54 in einem gemeinsamen Formfaktor realisiert werden, darunter auch in: einen Desktop-Computer; einem mobilen Computer (z. B. einem Tablet-Computer, einem Laptop-Computer oder einem Netbook-Computer); einem Smartphone; einem Videospielgerät; einem digitalen Media-Player; einem Bestandteil eines Heimunterhaltungsgeräts; einer Digitalkamera oder Videokamera; einem tragbaren Computergerät (z. B. einer Smart-Uhr, Smart-Brille, Smart-Kleidung); oder dergleichen. Jede von der Betriebsumgebung 50 unterstützte Benutzervorrichtung 54 ist als computerimplementiertes oder computergestütztes Gerät mit der Hardware-, Software-, Firmware- und/oder Verarbeitungslogik realisiert, die für die Durchführung der hier beschriebenen verschiedenen Techniken und Verfahren erforderlich ist. So beinhaltet beispielsweise die Benutzervorrichtung 54 einen Mikroprozessor in Form einer programmierbaren Vorrichtung, die eine oder mehrere in einer internen Speicherstruktur gespeicherte Anweisungen beinhaltet und angewendet wird, um binäre Eingaben zu empfangen und binäre Ausgaben zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Benutzervorrichtung 54 ein GPS-Modul, das GPS-Satellitensignale empfangen und GPS-Koordinaten basierend auf diesen Signalen erzeugen kann. In weiteren Ausführungsformen beinhaltet die Benutzervorrichtung 54 eine Mobilfunk-Kommunikationsfunktionalität, sodass die Vorrichtung Sprach- und/oder Datenkommunikationen über das Kommunikationsnetzwerk 56 unter Verwendung eines oder mehrerer Mobilfunk-Kommunikationsprotokolle durchführt, wie hierin erläutert. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Benutzervorrichtung 54 eine visuelle Anzeige, wie zum Beispiel ein grafisches Touchscreen-Display oder eine andere Anzeige.
Das entfernte Transportsystem 52 beinhaltet ein oder mehrere Backend-Serversysteme, die an dem speziellen Campus oder dem geografischen Standort, der vom Transportsystem 52 bedient wird, Cloud-basiert, netzwerkbasiert oder resident sein können. Das entfernte Transportsystem 52 kann mit einem Live-Berater, einem automatisierten Berater oder einer Kombination aus beidem besetzt sein. Das entfernte Transportsystem 52 kann mit den Benutzervorrichtungen 54 und den autonomen Fahrzeugen 10a-10n kommunizieren, um Fahrten zu planen, autonome Fahrzeuge 10a-10n zu versetzen und dergleichen. In verschiedenen Ausführungsformen speichert das entfernte Transportsystem 52 Kontoinformationen, wie zum Beispiel Teilnehmerauthentisierungsdaten, Fahrzeugkennzeichen, Profilaufzeichnungen, Verhaltensmuster und andere entsprechende Teilnehmerinformationen.
Gemäß einem typischen Anwendungsfall-Arbeitsablauf kann ein registrierter Benutzer des entfernten Transportsystems 52 über die Benutzervorrichtung 54 eine Fahrtanforderung erstellen. Die Fahrtanforderung gibt typischerweise den gewünschten Abholort des Fahrgastes (oder den aktuellen GPS-Standort), den gewünschten Zielort (der einen vordefinierten Fahrzeugstopp und/oder ein benutzerdefiniertes Passagierziel identifizieren kann) und eine Abholzeit an. Das entfernte Transportsystem 52 empfängt die Fahrtanforderung, verarbeitet die Anforderung und sendet ein ausgewähltes der autonomen Fahrzeuge 10a-10n (wenn und sofern verfügbar), um den Passagier an dem vorgesehenen Abholort und zu gegebener Zeit abzuholen. Das Transportsystem 52 kann zudem eine entsprechend konfigurierte Bestätigungsnachricht oder Benachrichtigung an die Benutzervorrichtung 54 erzeugen und senden, um den Passagier zu benachrichtigen, dass ein Fahrzeug unterwegs ist.
Wie ersichtlich, bietet der hierin offenbarte Gegenstand bestimmte verbesserte Eigenschaften und Funktionen für das, was als ein standardmäßiges oder Basislinien autonomes Fahrzeug 10 und/oder ein autonomes fahrzeugbasiertes Transportsystem 52 betrachtet werden kann. Zu diesem Zweck kann ein autonomes fahrzeugbasiertes Transportsystem modifiziert, erweitert oder anderweitig ergänzt werden, um die nachfolgend näher beschriebenen zusätzlichen Funktionen bereitzustellen.
Unter jetziger Bezugnahme auf 3 und unter weiterer Bezugnahme auf 1 veranschaulicht ein Datenflussdiagramm verschiedene Ausführungsformen des Steuersystems 100, das in der Steuerung 34 integriert sein kann. Verschiedene Ausführungsformen des Steuersystems 100 können gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine beliebige Anzahl an in der Steuerung 34 integrierten Untermodulen beinhalten. Wie zu erkennen ist, können die in 3 dargestellten Untermodule miteinander kombiniert und/oder weiter unterteilt werden, um das autonome Fahrzeug 10 in ähnlicher Weise zu steuern. Eingaben in das Steuersystem 100 können von dem Sensorsystem 28 empfangen werden, von anderen dem autonomen Fahrzeug 10 zugeordneten Steuermodulen (nicht dargestellt) empfangen werden, von dem Kommunikationsnetz 56 am Kommunikationssystem 36 empfangen werden und/oder von anderen Untermodulen (nicht dargestellt) innerhalb der Steuerung 34 ermittelt/modelliert werden. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Steuersystem 100 ein anfängliches Reibungskoeffizientmodul 210, ein Umgebungsdatenmodul 212, ein Koeffizienteinstellmodul 214 und ein Fahrzeugsteuermodul 216.
Das anfängliche Reibungskoeffizientmodul 210 ist dafür konfiguriert, einen ersten Wert 310 eines Reibungskoeffizienten für eine Straßenoberfläche zu erhalten. Das anfängliche Reibungskoeffizientmodul 210 erhält einen ersten Wert 310 eines Oberflächenreibungskoeffizienten als Eingabe und überträgt einen Fahrzeugstandort 312 als Ausgabe. In einigen Ausführungsformen ist das anfängliche Reibungskoeffizientmodul 210 dafür konfiguriert, den ersten Wert durch Abrufen des ersten Werts 310 vom Kommunikationsnetz 56 auf der Grundlage des Fahrzeugstandorts zu erhalten. So kann beispielsweise das anfängliche Reibungskoeffizientmodul 210 Global Navigation Satellite System (GNSS) Daten als Fahrzeugstandort 312 auf das Kommunikationsnetz 56 übertragen, um den Fahrzeugstandort 312 anzugeben. Das anfängliche Reibungskoeffizientmodul 210 kann dann den ersten Wert 310 am Kommunikationssystem 36 auf der Grundlage des Fahrzeugstandorts 312 empfangen. In einigen Ausführungsformen ruft das anfängliche Reibungskoeffizientmodul 210 einen standardmäßig angenommenen Reibungskoeffizienten als ersten Wert 310 aus einer Datenbank (nicht dargestellt) ab, wenn keine standortspezifischen Reibungskoeffizienten von Kommunikationsnetz 56 zur Verfügung stehen.
Das Umgebungsdatenmodul 212 ist dafür konfiguriert, Umgebungsdaten an einem Standort zu erhalten. In einigen Ausführungsformen ist das Umgebungsdatenmodul 212 dafür konfiguriert, die Umgebungsdaten mindestens teilweise durch Abrufen eines Wetterberichts am Fahrzeugstandort unter Verwendung eines Kommunikationsnetzes zu erhalten. Im dem gegebenen Beispiel beinhalten die Umgebungsdaten Sensordaten 314 vom Sensorsystem 28 und die lokalen Wetterberichtsdaten 316 vom Kommunikationsnetz 56. So können beispielsweise Sensordaten 314 die Daten von visuellen Kameras und Infrarotspektrumkameras, LIDAR und anderen in autonomen Fahrzeugen verwendeten Sensoren beinhalten. Wie hierin verwendet, schließen Umgebungsdaten Lenkwinkel-Schlupfdaten und Selbstausrichtungs-Drehmomentdaten in typischen reaktiven Algorithmen zur Einstellung eines Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten aus.
In einigen Ausführungsformen ist das Umgebungsdatenmodul 212 dafür konfiguriert, die Umgebungsdaten mindestens teilweise durch Messen einer Beschleunigung eines zweiten Fahrzeugs unter Verwendung eines Sensorsystems am ersten Fahrzeug zu erhalten. Zum Beispiel können Sensordaten 314 Beschleunigungen von Fahrzeugen in der Nähe des autonomen Fahrzeugs 10 nach einem „Brotkrümel“-Verfahren angeben. Die Breiten- und Längenbeschleunigung eines Fahrzeugs im Vorwärtsweg autonomer Fahrzeuge kann mit dem Brotkrümel-Verfahren verfolgt und als eine bekannte Mindest-Beschleunigungs-Größe benutzt werden. In einigen Ausführungsformen hält das Brotkrümel-Verfahren das kontinuierliche Zählen der Höchstbeschleunigungen des autonomen Fahrzeugs 10 und der umgebenden Fahrzeuge aufrecht.
In einigen Ausführungsformen beinhalten lokale Wetterberichtsdaten 316 Temperatur, Niederschlag, Windgeschwindigkeit, Windrichtung und andere auf die Fahrzeugposition 312 basierende Wetterparameter. Die lokalen Wetterberichtsdaten 316 können ferner Verkehrsberichte und bereits bekannte, bei bestimmtem Wetter problematische Straßen beinhalten. Das Umgebungsdatenmodul 212 generiert die Umgebungsdaten 318 als Ausgabe zur Verwendung durch das Koeffizienteinstellmodul 214.
Das Koeffizienteinstellmodul 214 empfängt den ersten Wert 310 und die Umgebungsdaten 318 als Eingaben und generiert den zweiten Wert 320 als eine Ausgabe. Das Koeffizienteinstellmodul 214 ist dafür konfiguriert, einen zweiten Wert des Reibungskoeffizienten basierend auf dem ersten Wert und basierend auf den Umgebungsdaten am Standort zu berechnen. So kann beispielsweise das Koeffizienteinstellmodul 214 das Sensorsystem 28 benutzen, um eine Straßenoberflächenart zu ermitteln und das umgebende Fahrverhalten zu charakterisieren. Kameras des Sensorsystems 28 können die Straßenoberflächenart identifizieren, zum Beispiel Kies, nasser Asphalt, Schnee, Eis, trockener Asphalt, gemischte Oberfläche oder andere Arten von Oberflächen, die jeweils mit unterschiedlichen Oberflächenreibungskoeffizienten verbunden sind, was von Personen mit normalen fachlichen Fähigkeiten geschätzt werden wird.
In einigen Ausführungsformen ist das Koeffizienteinstellmodul 214 ferner dafür konfiguriert, den zweiten Wert mindestens teilweise auf der Grundlage des Schätzens eines Mindest-Straßenoberflächen-Reibungswerts unter Verwendung der Beschleunigung des zweiten Fahrzeugs zu berechnen. So kann beispielsweise das Koeffizienteinstellmodul 214 einen zum Erreichen der Beschleunigung des zweiten Fahrzeugs geforderten Mindest-Oberflächenkoeffizient ermessen.
In einigen Ausführungsformen ist das Koeffizienteinstellmodul 214 ferner dafür konfiguriert, den zweiten Wert auf ein außerhalb des Fahrzeugs befindliches Kommunikationsnetz zu übertragen, damit das nachfolgende Fahrzeug diesen als den ersten Wert verwendet. So kann beispielsweise das Koeffizienteinstellmodul 214 den zweiten Wert 320 auf das Kommunikationsnetz 56 unter Verwendung des Kommunikationssystems 36 übertragen.
In einigen Ausführungsformen werden Nachrichten in einem Kommunikationsbus des autonomen Fahrzeugs 10, wie von den Sensordaten 314 angezeigt, dazu benutzt, den Oberflächenreibungskoeffizient anzupassen. So kann beispielsweise ein Außenumgebungstemperatur-Sensorausgang (Outside Ambient Temperature (OAT) sensor output) dazu benutzt werden, die Möglichkeit bestimmter Oberflächenkoeffizientwerte zu ignorieren oder zu eliminieren, wie Glatteis oder Schnee bei Temperaturen über dem Gefrierpunkt. In einigen Ausführungsformen können Straßenoberflächen-Temperaturen und Sonnenbelastung zur Verwendung im Koeffizienteinstellmodul 214 gemessen oder geschätzt werden. Zum Beispiel können Infrarotsensoren des Sensorsystems 28 die Straßenoberflächentemperatur quantifizieren, welche dann vom Koeffizienteinstellmodul 214 zum Berechnen des zweiten Werts benutzt werden kann. In einigen Ausführungsformen kann das Koeffizienteinstellmodul 214 eine Ausgabe eines Reifendruck-Überwachungssystems (Tire Pressure Monitoring System oder TPMS) des Sensorsystems 28 zum Messen von Änderungen des Reifendrucks über einen Zeitraum hinweg benutzen, um die Oberflächentemperatur der Straßenoberfläche abzuleiten.
In einigen Ausführungsformen kann das Koeffizienteinstellmodul 214 den Stand eines Scheibenwischersystems, wie in den Umgebungsdaten 318 angegeben, benutzen. Wenn zum Beispiel das Scheibenwischersystem arbeitet, dann kann das Koeffizienteinstellmodul 214 ermessen, dass es regnet und die Fahrbahn nass ist. Das Koeffizienteinstellmodul 214 kann dann den ersten Wert reduzieren, um die auf nassen Oberflächen reduzierte Reibung als Teil der Berechnung des zweiten Werts zu berücksichtigen. In einigen Ausführungsformen geben der Betrieb des Scheibenwischersystems, die Außenumgebungstemperatur und eine visuelle Spektrumkamera-Ausgabe mindestens teilweise die Art der Straßenoberfläche an. In einigen Ausführungsformen kann das Koeffizienteinstellmodul 214 eine Ausgabe von einem Feuchtigkeitssensor benutzen, um zu ermitteln, wie feucht die Fahrbahnoberfläche in Kombination mit der Außenumgebungstemperatur sein könnte. So kann beispielsweise in feuchten und kalten Beschaffenheiten das Koeffizienteinstellmodul 214 den Reibungskoeffizient als Teil des Berechnens des zweiten Werts reduzieren, wenn der Feuchtigkeitssensor und OAT-Sensor anzeigen, dass es kalt und feucht ist. In einigen Ausführungsformen kann das Koeffizienteinstellmodul 214 die lokalen Wetterberichtsdaten 316 zum Ableiten von Verkehrsverlangsamungen aufgrund des Wetters benutzen. In einigen Ausführungsformen ist das Koeffizienteinstellmodul 214 dafür konfiguriert, den ersten Wert gemäß dem Verhältnis: µ = a₁(OAT) + a₂(Scheibenwischer-Arbeitszyklus) + a₃(Feuchtigkeitssensor-Ausgabe) + ... + a_n([Sensoreingabe]) anzupassen, wobei a_i Kalibrierungswerte sind, die linear, nichtlinear, konstant und/oder variabel sein können.
Das Fahrzeugsteuermodul 216 ist dafür konfiguriert, den zweiten Wert 320 zu empfangen und das Fahrzeug basierend auf den zweiten Wert zu steuern. Im vorliegenden Beispiel generiert das Fahrzeugsteuermodul 216 Fahrzeugbefehle 322 als Ausgabe für das Aktuatorsystem 30 zum Verwenden beim Steuern des autonomen Fahrzeugs 10. In einigen Ausführungsformen ist das Fahrzeugsteuermodul 216 ferner dafür konfiguriert, das Fahrzeug durch das Planen eines Weges für autonomes Fahren des ersten Fahrzeugs auf Grund des zweiten Werts zu steuern. Spezifische Eigenschaften zum Planen des Weges können auf Grund von bekannten Leistungsmetriken (z. B. Reifen ist stärker in gerader Linie auf Eis, usw.) geändert werden. So kann beispielsweise das Fahrzeugsteuermodul 216 aktiv die Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigungsziele anpassen und den geplanten Weg (z. B. Folgeabstand, Notfallmanöver, usw.) zur Verbesserung des Betriebs des autonomen Fahrzeugs 10 ändern. In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeugsteuermodul 216 die Zielbremsdrücke eines Notfallsteuersystems und laterale Fähigkeiten vor dem Auftreten von Radschlupf anpassen. Für nicht autonome Anwendungen kann das Fahrzeugsteuermodul 216 den Fahrer vor möglichen gefährlichen Straßenverhältnissen warnen, die Fahrwerksregelungssytem-Ziele und die blockiergeschützten Bremsdrücke und dergleichen einstellen, was von Personen mit einfachem Fachwissen geschätzt werden wird.
Unter Bezugnahme auf 4 und weiterhin unter Bezugnahme auf 1-3 zeigt ein Ablaufdiagramm ein Steuerverfahren 400 zur Bestimmung von Straßenoberflächeninformation, das vom Steuersystem 100 in 3 gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden kann. Wie angesichts der Offenbarung leicht zu verstehen, ist die Reihenfolge des Betriebs innerhalb des Verfahrens nicht auf die sequentielle Ausführung, wie in 4 gezeigt, beschränkt, sondern kann in einer oder mehreren variierenden Reihenfolgen, wie anwendbar, und gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 400 basierend auf einem oder mehreren vordefinierten Ereignissen zur Ausführung geplant werden und/oder kontinuierlich während des Betriebs des autonomen Fahrzeugs 10 ausgeführt werden.
Generell betrifft Verfahren 400 einen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-(µ)-Algorithmus, der einen Oberflächen-Reibungskoeffizient in Echtzeit angleichen kann. So kann beispielsweise der Algorithmus genutzt werden, aktiv die autonome Wegplanung zu steuern oder die Notfallsteuersystemziele einzustellen, um ein proaktives System zu werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren bei 405 beginnen. Steuersystem 100 erhält einen ersten Wert eines Reibungskoeffizienten für eine Straßenoberfläche zu 410. So kann beispielsweise das anfängliche Reibungskoeffizientmodul 210 den ersten Wert vom Kommunikationsnetz 56 erhalten, wenn die anderen Fahrzeuge Reibungskoeffizienten am Fahrzeugstandort übertragen haben. In einigen Ausführungsformen ladet das anfängliche Reibungskoeffizientmodul 210 den ersten Wert aus einer Datenbank (nicht dargestellt).
Steuersystem 100 erhält Umgebungsdaten am Fahrzeugstandort zu 420. So kann beispielsweise das Umgebungsdatenmodul 212 Sensordaten 314 vom Sensorsystem 28 erhalten, wie beispielsweise OAT-Daten, ob die Scheibenwischer eingeschaltet sind, Feuchtigkeitswerte, Luftansaugtemperatur, Infrarotspektrum-Sensoren, Reifendruck-Überwachungssystem-Daten, Windgeschwindigkeit, GPS-Daten, Wetterberichte, Brotkrümel-Algorithmen für Breiten- und Längenbeschleunigungen des aktuellen Fahrzeugs und Kamera/LIDAR-Bilder für den Straßenoberflächen-Typ. Umgebungsdatenmodul 212 kann ferner lokale Wetterberichtsdaten 316 erhalten, um Umgebungsdaten 318 zu erzeugen.
Steuersystem 100 berechnet basierend auf dem ersten Wert und basierend auf den Umgebungsdaten am Fahrzeugstandort 430 einen zweiten Wert des Reibungskoeffizienten. So kann beispielsweise das Koeffizienteinstellmodul 214 den Reibungskoeffizienten reduzieren, wenn die Umgebungsdaten anzeigen, dass die Straßenoberfläche einen niedrigen Oberflächenreibungskoeffizienten hat.
Steuersystem 100 überträgt den zweiten Wert zu einem außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Kommunikationsnetz, damit ein nachfolgendes Fahrzeug diesen als den ersten Wert zu 435 verwendet. So kann beispielsweise das Koeffizienteinstellmodul 214 den zweiten Wert 320 auf das Kommunikationsnetz 56 unter Verwendung des Kommunikationssystems 36 übertragen.
Steuersystem 100 steuert das erste Fahrzeug basierend auf den zweiten Wert zu 440. So kann beispielsweise das Fahrzeugsteuermodul 216 einen autonomen Fahrweg planen, aktiv Bremswege optimieren, Ausweich-Manövrierfähigkeiten einstellen, Fahrzeuggeschwindigkeit einstellen und proaktiv Fahrwerksregelungssysteme ändern. Für nicht autonome Ausführungsformen kann das Fahrzeugsteuermodul 216 basierend auf potentielle gefährliche Straßenoberflächen dem Fahrer Rückmeldung zur Verfügung stellen und unter anderem Fahrwerksregelungs-Tuning genauer aktiv einstellen. Das Verfahren kann bei 445 enden.
Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende ausführliche Beschreibung stellt Fachleuten auf dem Gebiet vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung der exemplarischen Ausführungsform bzw. der exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen aufgeführt ist, abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Ermitteln von Straßenoberflächen-Informationen für ein erstes Fahrzeug an einer Fahrzeugposition, das Verfahren umfassend: das Erhalten eines ersten Werts eines Reibungskoeffizienten für eine Straßenoberfläche; das Erhalten von Umgebungsdaten an der Fahrzeugposition; das Berechnen eines zweiten Werts des Reibungskoeffizienten basierend auf dem ersten Wert und basierend auf den Umgebungsdaten an der Fahrzeugposition; und das Steuern des ersten Fahrzeugs basierend auf dem zweiten Wert.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erhalten von Umgebungsdaten das Messen einer Beschleunigung eines zweiten Fahrzeugs unter Anwendung eines Sensorsystems am ersten Fahrzeug beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das Berechnen des zweiten Werts das Abschätzen eines Mindest-Straßenoberflächen-Reibungswerts basierend auf der Beschleunigung des zweiten Fahrzeugs beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend das Übertragen des zweiten Werts auf ein außerhalb des ersten Fahrzeugs befindliches Kommunikationsnetz, damit ein nachfolgendes Fahrzeug diesen als den ersten Wert verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Steuern des ersten Fahrzeugs das Planen eines Weges und das Steuern der Fahrzeugbewegung für autonomes Fahren beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erhalten von Umgebungsdaten das Abrufen eines Wetterberichts an der Fahrzeugposition unter Anwendung eines Kommunikationsnetzes beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erhalten des ersten Werts das Abrufen des ersten Werts von einem Kommunikationsnetz basierend auf der Fahrzeugposition beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erhalten von Umgebungsdaten das Messen einer Außen-Wetterbedingung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erhalten von Umgebungsdaten das Ermessen beinhaltet, ob Niederschlag basierend auf einem Zustand eines Scheibenwischersystems vorliegt.
System zum Steuern eines Fahrzeugs, das System umfassend: ein anfängliches Reibungskoeffizientmodul, das dafür konfiguriert ist, einen ersten Wert eines Reibungskoeffizienten für eine Straßenoberfläche zu erhalten; ein Umgebungsdatenmodul, das dafür konfiguriert ist, Umgebungsdaten an einem Standort zu erhalten; und ein Koeffizienteinstellmodul, das dafür konfiguriert ist, einen zweiten Wert des Reibungskoeffizienten basierend auf dem ersten Wert und basierend auf den Umgebungsdaten am Standort zu berechnen.