DE102018103409B4

DE102018103409B4 - System und verfahren zum vorhersagen eines möglichen verlassens der fahrspur beim autonomen oder teilautonomen fahren eines fahrzeugs und zum durchführen einer abhilfemassnahme zur verhinderung des verlassens der fahrspur

Info

Publication number: DE102018103409B4
Application number: DE102018103409.1A
Authority: DE
Inventors: Paul A. Adam; Kevin K. HOANG
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2038-02-16
Also published as: DE102018103409A1; CN108454625A; CN108454625B; US10279807B2; US20180237007A1

Abstract

System, umfassend:
ein Spurbegrenzungsmodul (202), das dazu konfiguriert ist, eine Fahrspurbegrenzung zu ermitteln, innerhalb derer sich ein Fahrzeug (110) bewegt;
ein Fahrzeugtrajektorienmodul (204), das dazu konfiguriert ist, eine Trajektorie des Fahrzeugs (110) vorherzusagen;
ein Kreuzungslokalisierungsmodul (206), das dazu konfiguriert ist, die M-Positionen von M-Kreuzungen zwischen der Fahrzeugtrajektorie und der Fahrspurbegrenzung zu M-Zeiten zu ermitteln, wobei M eine ganze Zahl größer als eins ist,
ein Spurhaltemodul (208), das dazu konfiguriert ist, einen Abstand zwischen zwei der M-Positionen, die nacheinander bestimmt werden, zu ermitteln und ein mögliches Verlassen der Fahrspur basierend auf dem Abstand zu identifizieren, und
ein Fahrerwarnmodul (210), das dazu konfiguriert ist, eine Fahrerwarnvorrichtung (128) zu aktivieren, die den Fahrer warnt, wenn ein mögliches Verlassen der Fahrspur identifiziert wird.

Description

EINLEITUNG
Die Informationen in diesem Abschnitt dienen der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem in diesem Abschnitt beschriebenen Umfang, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung ansonsten nicht als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Systeme zum Vorhersagen eines möglichen Verlassens der Fahrspur bei autonomen oder teilautonomen Fahrten eines Fahrzeugs und zum Durchführen einer Abhilfemaßnahme zur Verhinderung des Verlassens der Fahrspur.
Autonome Antriebssysteme treiben ein Fahrzeug völlig unabhängig von einem menschlichen Fahrer an. Autonome Fahrsysteme steuern beispielsweise die Beschleunigungs-, Brems- und Lenksysteme eines Fahrzeugs unabhängig von einem Fahrer. Teilautonome Antriebssysteme treiben ein Fahrzeug teilweise unabhängig von einem menschlichen Fahrer an. So kann beispielsweise ein teilautonomes Fahrsystem das Lenksystem unabhängig von einem Fahrer steuern und sich dabei darauf verlassen, dass der Fahrer eine Sollgeschwindigkeit für das teilautonome Fahrsystem festlegt, die durch die Steuerung der Beschleunigungs- und Bremssysteme erreicht werden soll.
Aus der Druckschrift US 2011 / 0 231 095 A1 ist eine Fahrzeugsteuervorrichtung und ein Fahrzeugsteuerverfahren bekannt. In der Druckschrift DE 102 47 662 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zur Erfassung von Fahrbahnmarkierungen beschrieben.
Die Druckschrift DE 10 2004 024 692 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs.
Beim autonomen oder teilautonomen Fahren eines Fahrzeugs bei hohen Geschwindigkeiten auf der Autobahn ist die Zeit, die das Fahrzeug zum Verlassen einer Fahrspur benötigt, aufgrund der grundlegenden Fahrzeugkinematik minimal. Unter Bezugnahme auf 1A ist beispielsweise ein Fahrzeug 10 dargestellt, das sich innerhalb einer Fahrspur 12 mit einer linken Begrenzung 14 und einer rechten Begrenzung 16 bewegt. Das Fahrzeug 10 weist eine Breite 18 und eine Längsachse 20 auf, und die Fahrspur 12 weist eine Breite 22 und eine Mittellinie 24 auf, die in der Mitte der Breite 22 angeordnet ist. Die Längsachse 20 des Fahrzeugs 10 ist auf die Mittellinie 24 der Fahrspur 12 ausgerichtet. Somit entspricht ein Abstand 26 von der linken Seite des Fahrzeugs 10 bis zur linken Begrenzung 14 einem Abstand 28 von der rechten Seite des Fahrzeugs 10 bis zur rechten Begrenzung 16.
Die Abstände 26 und 28 sind auch die Abstände, die das Fahrzeug 10 jeweils vor dem Überfahren der linken und rechten Begrenzungen 14 und 16 zurücklegen muss. Die Zeit, die das Fahrzeug 10 benötigt, um eine der Fahrspurbegrenzungen 14 oder 16 zu überfahren, entspricht dem entsprechenden Abstand 26 oder 28 geteilt durch die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs 10. Für US-Autobahnen beträgt die Breite 22 der Fahrspur 12 typischerweise 3,5 Meter (m). Wenn demnach die Breite 18 des Fahrzeugs 10 2 m beträgt, ist jeder der Abstände 26 und 28 gleich 0,75 m. Darüber hinaus, wenn das Fahrzeug 10 eine Quergeschwindigkeit von 75 Meilen pro Stunde (33,5 Meter pro Sekunde) aufweist, beträgt die Zeit, die das Fahrzeug 10 benötigt, um eine der Fahrspurbegrenzungen 14 oder 16 zu überqueren, 0,02 Sekunden. Wenn also das Fahrzeug 10 autonom oder teilautonom gefahren wird und der Weg, den das Fahrzeug 10 beginnt, von der Mittellinie 24 der Fahrspur 12 abzufahren, hat das Antriebssystem 0,02 Sekunden Zeit, um den Weg des Fahrzeugs 10 zu korrigieren, bevor das Fahrzeug 10 eine der Fahrspurbegrenzungen 14 oder 16 überquert.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein verbessertes System zum Vorhersagen eines möglichen Verlassens der Fahrspur bei autonomen oder teilautonomen Fahrten eines Fahrzeugs und zum Durchführen einer Abhilfemaßnahme zur Verhinderung des Verlassens der Fahrspur bereitzustellen.
KURZDARSTELLUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Dabei beinhaltet ein System ein Spurbegrenzungsmodul, ein Fahrzeugtraj ektorienmodul, ein Kreuzungslokalisierungsmodul, ein Spurhaltemodul und ein Fahrerwarnmodul. Das Spurbegrenzungsmodul ist dazu konfiguriert, eine Fahrspurbegrenzung zu ermitteln, innerhalb derer sich ein Fahrzeug bewegt. Das Fahrzeugtrajektorienmodul ist dazu konfiguriert, eine Trajektorie des Fahrzeugs vorherzusagen. Das Kreuzungslokalisierungsmodul ist dazu konfiguriert, die M-Positionen von M-Kreuzungen zwischen der Fahrzeugtrajektorie und der Fahrspurbegrenzung zu M-Zeiten zu ermitteln, wobei M eine ganze Zahl größer als eins ist. Das Spurhaltemodul ist dazu konfiguriert, basierend auf den M-Positionen ein mögliches Verlassen der Fahrspur zu identifizieren. Das Fahrerwarnmodul ist dazu konfiguriert, eine Fahrerwarnvorrichtung zu aktivieren, die den Fahrer warnt, wenn ein mögliches Verlassen der Fahrspur identifiziert wird.
Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Spurhaltemodul dazu konfiguriert ist, einen Abstand zwischen zwei der M-Positionen, die nacheinander bestimmt werden, zu ermitteln und das mögliche Verlassen der Fahrspur basierend auf dem Abstand zu identifizieren.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und schränken den Umfang der Offenbarung nicht ein.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, worin gilt:

1A und 1B sind schematische Darstellungen eines Fahrzeugs, das innerhalb der Fahrspurbegrenzungen über ein Fahrsteuerungsmodul gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung verwaltet wird;
2A ist eine schematische Darstellung von exemplarischen Trajektorien eines Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung von einem Fahrsteuerungsmodul innerhalb der Fahrspurbegrenzungen gehalten wird;
2B ist eine schematische Darstellung von exemplarischen Trajektorien eines Fahrzeugs, die ein Spurhaltemodul gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranlassen können, ein mögliches Verlassen der Fahrspur zu identifizieren;
3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Fahrzeugs gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
4 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Steuersystems, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
5 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Steuerverfahren, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung, veranschaulicht;
6 ist eine grafische Darstellung einer exemplarischen Standardabweichung eines Abstands zwischen einem Fahrzeug und einer Mittellinie der Fahrspur, wenn das Fahrzeug gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung von einem Fahrsteuerungsmodul innerhalb der Fahrspurbegrenzungen gehalten wird;
7A ist eine grafische Darstellung von exemplarischen Trajektorien eines Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung von einem Fahrsteuerungsmodul innerhalb der Fahrspurbegrenzungen gehalten wird; und
7B ist eine grafische Darstellung von exemplarischen Trajektorien eines Fahrzeugs, die ein Spurhaltemodul gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranlassen können, ein mögliches Verlassen der Fahrspur zu identifizieren.

In den Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Autonome und teilautonome Fahrsysteme steuern ein Fahrzeug typischerweise in einem sinusförmigen Pfad, da die Systeme Lenkkorrekturen vornehmen, um das Fahrzeug innerhalb der Fahrspurbegrenzungen zu halten. Unter Bezugnahme auf 1B steuert beispielsweise ein autonomes oder teilautonomes Antriebssystem das Fahrzeug 10 im sinusförmigen Pfad 50, während das Antriebssystem Lenkkorrekturen vornimmt, um das Fahrzeug 10 innerhalb der linken und rechten Fahrspurbegrenzungen 14 und 16 zu halten. Die Mittellinie 24 der Fahrspur 12 kann ein gewünschter Weg des Fahrzeugs 10 sein, und der sinusförmige Weg 50 kann ein tatsächlicher Weg des Fahrzeugs 10 sein. Somit kann das autonome oder teilautonome Fahrsystem ein Lenksystem des Fahrzeugs 10 steuern, um die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Weg des Fahrzeugs 10 und dem gewünschten Weg des Fahrzeugs 10 zu minimieren.
Einige autonome oder teilautonome Fahrsysteme verwenden die Fahrzeugkinematik, um die Trajektorie (z. B. Vorwärtsbewegung) eines Fahrzeugs vorherzusagen und zu ermitteln, ob das Fahrzeug voraussichtlich eine Fahrspurbegrenzung basierend auf der Fahrzeugtrajektorie überqueren wird. So kann beispielsweise ein autonomes oder teilautonomes Antriebssystem unter Bezugnahme auf 1B eine erste Trajektorie 52 des Fahrzeugs 10 zu einer ersten Zeit und eine zweite Trajektorie 54 des Fahrzeugs 10 zu einer zweiten Zeit vorhersagen. Das System kann die Zeitspanne ermitteln, die das Fahrzeug 10 benötigt, um eine der Fahrspurbegrenzungen 14 oder 16 zu überschreiten, wenn es entlang der ersten und zweiten Trajektorien 52 und 54 fährt. Das System kann den Fahrer vor einem möglichen Verlassen der Fahrspur warnen, wenn die Zeitspanne unter einem Schwellenwert liegt.
Da der tatsächliche Weg des Fahrzeugs 10 sinusförmig ist, wie in 1B dargestellt, bietet die sofortige Vorhersage der Trajektorie des Fahrzeugs 10, wie vorstehend beschrieben, keinen genauen Weg zum Identifizieren eines möglichen Verlassens der Fahrspur. Die Vorhersage einer Fahrzeugtrajektorie zu einem bestimmten Zeitpunkt bietet eine schlechte Schätzung des Zeitpunkts, zu dem ein Fahrzeug eine Fahrspur verlassen wird, da die Schätzung zukünftige Lenkbewegungen, die den Fahrzeugweg korrigieren, nicht berücksichtigt. Selbst bei bescheidenen Quergeschwindigkeiten wie 25 Meilen pro Stunde (11,1 Meter pro Sekunde) kann ein Fahrzeug die Strecke von einer Fahrzeugseite bis zur entsprechenden Fahrspurbegrenzung in weniger als 1 Sekunde zurücklegen. Daher kann das Identifizieren eines möglichen Verlassens der Fahrspur nur durch die Kinematik allein dem Fahrer keine ausreichende frühzeitige Warnung bereitstellen, um so dem Fahrer die Steuerung des Fahrzeugs vor dem Verlassen der Fahrspur zu ermöglichen.
Ein System und Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung charakterisiert das Verhalten eines Lenksteuerungssystems unter Verwendung statistischer Daten und identifiziert ein mögliches Verlassen der Fahrspur, wenn das Verhalten des Lenksteuerungssystems vom normalen Verhalten abweicht. Wenn ein mögliches Verlassen der Fahrspur erkannt wird, warnt das System und Verfahren den Fahrer vor einem möglichen Verlassen der Fahrspur, so dass der Fahrer die Steuerung des Fahrzeugs übernehmen kann, bevor das Fahrzeug die Fahrspur verlässt. Dieser Ansatz minimiert die Anzahl der Fehlalarme und maximiert gleichzeitig die dem Fahrer zur Verfügung gestellte Zeitspanne der Warnung.
Die statistischen Daten, die zur Charakterisierung des Lenksteuerungssystems verwendet werden, umfassen ein Maß für die typische Variation der Positionen, an denen die vorausgesagten Fahrzeugtraj ektorien die Fahrspurbegrenzungen überschneiden. 2A veranschaulicht beispielsweise die vorausgesagten Trajektorien des Fahrzeugs 10, wenn sich das Lenksteuerungssystem (oder das autonome/teilautonome Fahrsystem) des Fahrzeugs 10 normal verhält. Die vorhergesagten Trajektorien des Fahrzeugs 10 beinhalten eine erste Trajektorie 62, die zu einem ersten Zeitpunkt vorhergesagt wurde, eine zweite Trajektorie 64, die zu einem zweiten Zeitpunkt vorhergesagt wurde, eine dritte Trajektorie 66, die zu einem dritten Zeitpunkt vorhergesagt wurde, und eine vierte Trajektorie 68, die zu einem vierten Zeitpunkt vorhergesagt wurde. Die ersten bis vierten Trajektorien 62-68 können unter Verwendung eines kinematischen Modells des Fahrzeugs 10 vorhergesagt werden.
Wie in 2A dargestellt, gibt es eine große Varianz zwischen den Positionen, an denen die vorhergesagten Trajektorien des Fahrzeugs 10 die linken und rechten Begrenzungen 14 und 16 der Fahrspur 12 überschneiden. So überschneidet zum Beispiel die erste Trajektorie 62 die linke Begrenzung 14 bei einer ersten Position 72, die zweite Trajektorie 64 überschneidet die rechte Begrenzung 16 bei einer zweiten Position 74, die dritte Trajektorie 66 überschneidet die rechte Begrenzung 16 bei einer dritten Position 76 und die vierte Trajektorie 68 überschneidet die linke Begrenzung 14 bei einer vierten Position 78. Die zweite Position 74 befindet sich auf einer gegenüberliegenden Seite der Fahrspur 12 gegenüber der ersten Position 72, die dritte Position 76 ist deutlich vor der zweiten Position 74 und die vierte Position 78 befindet sich auf einer gegenüberliegenden Seite der Fahrspur 12 gegenüber der dritten Position 76.
Im Gegensatz dazu veranschaulicht 2B die vorhergesagten Trajektorien des Fahrzeugs 10, wenn sich das Lenksteuerungssystem (oder das autonome/teilautonome Fahrsystem) des Fahrzeugs 10 nicht normal verhält. In 2B beinhalten die vorhergesagten Trajektorien des Fahrzeugs 10 eine erste Trajektorie 82, die zu einem ersten Zeitpunkt vorhergesagt wurde, eine zweite Trajektorie 84, die zu einem zweiten Zeitpunkt vorhergesagt wurde, eine dritte Trajektorie 86, die zu einem dritten Zeitpunkt vorhergesagt wurde, und eine vierte Trajektorie 88, die zu einem vierten Zeitpunkt vorhergesagt wurde. Die ersten bis vierten Trajektorien 82-88 können unter Verwendung eines kinematischen Modells des Fahrzeugs 10 vorhergesagt werden.
In 2B gibt es nur geringe Unterschiede zwischen den Positionen, an denen die vorhergesagten Trajektorien des Fahrzeugs 10 die linken und rechten Begrenzungen 14 und 16 der Fahrspur 12 überschneiden. So überschneidet zum Beispiel die erste Trajektorie 82 die linke Begrenzung 14 bei einer ersten Position 92, die zweite Trajektorie 84 überschneidet die rechte Begrenzung 16 bei einer zweiten Position 94, die dritte Trajektorie 86 überschneidet die rechte Begrenzung 16 bei einer dritten Position 96 und die vierte Trajektorie 88 überschneidet die linke Begrenzung 14 bei einer vierten Position 98. Die ersten bis vierten Positionen 92-98 befinden sich alle auf der gleichen Seite der Fahrspur 12 und weisen eine Standardabweichung 99 auf, die gegenüber der Standardabweichung der Abstände zwischen den ersten bis vierten Positionen 72-78, wie in 2A dargestellt, gering ist.
Ein System und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet ein statistisches Maß der Variation zwischen den Positionen, an denen die vorhergesagten Fahrzeugtrajektorien die Fahrspurbegrenzungen überschneiden, um so ein mögliches Verlassen der Fahrspur zu identifizieren. In einem Beispiel bestimmt das System und Verfahren die Abstände zwischen jedem Paar nacheinander bestimmter Überschneidungspunkte (z. B. der Abstand zwischen den ersten und zweiten Positionen 92 und 94, der Abstand zwischen den zweiten und dritten Positionen 94 und 96 usw.). Das System und Verfahren identifiziert dann ein mögliches Verlassen der Fahrspur, wenn mindestens P (z. B. 25) der letzten N (z. B. 30) Abstände jeweils kleiner als ein Schwellenwert sind.
Somit verwendet ein System und Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung sowohl die Fahrzeugkinematik als auch statistische Daten, die das normale Systemverhalten charakterisieren, um ein mögliches Verlassen der Fahrspur zu identifizieren. Wie vorstehend erwähnt, minimiert dieser Ansatz die Anzahl der Fehlalarme und maximiert gleichzeitig die dem Fahrer zur Verfügung gestellte Zeitspanne der Warnung. Darüber hinaus kann das System und Verfahren, wenn der Fahrer das Fahrzeug nicht innerhalb eines bestimmten Zeitraums nach dem Verlassen der Fahrspur die Steuerung des Fahrzeugs übernimmt, Korrekturmaßnahmen ergreifen (z. B. Abbremsen des Fahrzeugs), um ein Verlassen der Fahrspur zu verhindern.
Unter Bezugnahme nun auf 3 beinhaltet ein Fahrzeug 110 eine Fahrzeugkarosserie 112, einen Motor 114, ein Einlasssystem 116, einen Drehmomentwandler 118, ein Getriebe 120, einen Antriebsstrang 122, Räder 124, Reibungsbremsen 125, ein Lenksystem 126 und eine Fahrerwarnvorrichtung 128. Der Motor 114 verbrennt ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, um ein Antriebsmoment für das Fahrzeug 110 zu erzeugen. Das vom Motor 114 erzeugte Antriebsmoment basiert auf einer Fahrereingabe und/oder einer ersten Eingabe eines Fahrsteuerungsmoduls (DCM) 130. Die Fahrereingabe kann ein Signal sein, das die Position eines Gaspedals anzeigt. Die erste Eingabe vom DCM 130 kann eine gewünschte Fahrzeugbeschleunigung sein.
Das DCM 130 kann die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung einstellen, um eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit beizubehalten und/oder einen vorgegebenen Folgeabstand in Bezug auf ein Objekt vor dem Fahrzeug 110 einzuhalten. Das DCM 130 kann die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit basierend auf dem Standort des Fahrzeugs 110 und einer gesetzlichen Geschwindigkeitsbeschränkung für die Straße, auf der das Fahrzeug 110 fährt, ermitteln. Das DCM 130 kann die Geschwindigkeitsbegrenzung basierend auf einer Eingabe, die von einem Global Positioning System (GPS-Globales Positionierungssystem)-Modul 131 empfangen wurde, ermitteln. Das GPS-Modul 131 kann sich entweder im Fahrzeug (z. B. in einem Teil) des Fahrzeugs 110 befinden oder das GPS-Modul 131 kann vom Fahrzeug 110 entfernt (z. B. getrennt) sein. Das GPS-Modul 131 beinhaltet einen Sender-Empfänger zum Kommunizieren mit einem GPS-Satelliten.
Luft wird durch ein Einlasssystem 114 in den Motor 116 gezogen. Das Einlasssystem 116 beinhaltet einen Ansaugkrümmer 132 und ein Drosselventil 134. Das Drosselventil 134 kann ein Schmetterlingsventil mit einem drehbaren Flügel beinhalten. Ein Motorsteuergerät (Engine Control Module, ECM) 136 steuert ein Drosselstellgliedmodul 137, das wiederum die Öffnung des Drosselventils 134 zum Steuern der in den Ansaugkrümmer 132 angesaugten Luftmenge steuert.
Die Luft vom Ansaugkrümmer 132 wird in die Zylinder des Motors 114 gesaugt. Obwohl der Motor 114 mehrere Zylinder beinhalten kann, ist hier zu Veranschaulichungszwecken nur ein einzelner repräsentativer Zylinder 138 dargestellt. Nur als Beispiel kann der Zylinder 114 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder beinhalten. Das ECM 136 kann einige der Zylinder deaktivieren, was die Kraftstoffeinsparung unter bestimmten Betriebsbedingungen des Motors verbessern kann.
Der Motor 114 kann unter Verwenden des Viertaktbetriebs betrieben werden. Die vier nachfolgend beschriebenen Takte werden Einlasstakt, Verdichtungstakt, Verbrennungstakt und Auslasstakt genannt. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle 140 erfolgen zwei der vier Takte innerhalb des Zylinders 138. Demzufolge sind zwei Umdrehungen der Kurbelwelle erforderlich, damit der Zylinder 138 alle vier Takte ausführen kann.
Während des Einlasstakts wird die Luft aus dem Ansaugkrümmer 132 durch ein Einlassventil 138 in den Zylinder 142 gesaugt. Das ECM 136 steuert ein Kraftstoffstellgliedmodul 144, das die Kraftstoffeinspritzungen der Einspritzdüse 145 reguliert, um ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 132 an einer zentralen Stelle oder mehreren Stellen wie beispielsweise nahe am Einlassventil 142 jedes Zylinders eingespritzt werden. In verschiedenen Anwendungen kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in die den Zylindern zugeordneten Mischkammern eingespritzt werden. Das Kraftstoffstellgliedmodul 144 kann das Einspritzen von Kraftstoff in die deaktivierten Zylinder stoppen.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und bildet innerhalb des Zylinders 138 ein Kraftstoff-/Luftgemisch. Während des Verdichtungstaktes komprimiert ein Kolben (nicht dargestellt) im Zylinder 138 das Kraftstoff-/Luftgemisch. Der Motor 114 kann ein Selbstzündermotor sein, wobei in diesem Fall die Kompression in Zylinder 138 das Luft-Kraftstoff-Gemisch zündet. Alternativ kann der Motor 114 ein Fremdzündungsmotor sein, wobei in diesem Fall ein Zündstellgliedmodul 146 Spannung an eine Zündkerze 148 legt, um basierend auf einem Signal von ECM 136 einen Zündfunken in Zylinder 138 zu erzeugen, der das Luft-Kraftstoff-Gemisch entzündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann so gelegt werden, dass sich der Kolben in diesem Moment in seiner als oberer Totpunkt (OT) bezeichneten obersten Stellung befindet.
Das Zündstellgliedmodul 146 kann durch ein Zündzeitpunktsignal gesteuert werden, das festlegt, wie lange vor oder nach dem oberen Totpunkt der Zündfunke gezündet werden soll. Weil die Kolbenstellung direkt mit der Kurbelwellendrehung zusammenhängt, kann die Funktion des Zündstellgliedmoduls 146 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. In verschiedenen Anwendungen kann das Zündstellgliedmodul 146 die Funkenerzeugung für deaktivierte Zylinder stoppen.
Die Erzeugung des Zündfunkens wird auch als ein Zündereignis bezeichnet. Das Zündstellgliedmodul 146 kann die Fähigkeit haben, den Zündzeitpunkt für jedes Zündereignis zu variieren. Das Zündstellgliedmodul 146 kann sogar in der Lage sein, den Zündzeitpunkt für das nächste Zündereignis zu variieren, wenn das Zündzeitpunktsignal zwischen einem letzten und dem nächsten Zündereignis geändert wird. In verschiedenen Anwendungen beinhaltet der Motor 114 möglicherweise mehrere Zylinder und das Zündstellgliedmodul 146 kann den Zündzeitpunkt im Verhältnis zum oberen Totpunkt für alle Zylinder in dem Motor 114 um dieselbe Größe variieren.
Während des Verbrennungstakts drückt die Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemischs den Kolben nach unten und treibt dadurch die Kurbelwelle 140 an. Der Verbrennungstakt kann als die Zeitspanne definiert werden, die zwischen dem Moment liegt, in welchem der Kolben den oberen Totpunkt erreicht und dem, in welchem der Kolben zum unteren Totpunkt zurückkehrt. Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich vom unteren Totpunkt (BDC) nach oben zu bewegen und stößt dabei die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 150 aus. Die Verbrennungs-Abfallprodukte werden über ein Abgassystem 152 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
Das Einlassventil 142 kann durch eine Einlassnockenwelle 154 gesteuert werden, während das Auslassventil 150 durch eine Auslassnockenwelle 156 gesteuert werden kann. In unterschiedlichen Anwendungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 154) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 142) für den Zylinder 138 steuern und/oder können die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 142) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich des Zylinders 138) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 156) mehrere Auslassventile für den Zylinder 38 steuern und/oder können Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 150) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich des Zylinders 138) steuern.
Der Zeitpunkt, an dem das Einlassventil 142 geöffnet wird, kann hinsichtlich des oberen Totpunktes (TDC) des Kolbens durch einen Einlassnockenversteller 158 variiert werden. Der Zeitpunkt, an dem das Auslassventil 150 geöffnet wird, kann hinsichtlich des oberen Totpunktes (TDC) des Kolbens durch einen Auslassnockenversteller 160 variiert werden. Ein Ventilstellgliedmodul 162 kann Ein- und Auslassnockenversteller 158 und 160 basierend auf Signalen vom ECM 136 steuern. Wenn vorhanden, kann der variable Ventilhub auch vom Ventilstellgliedmodul 162 gesteuert werden.
Das Ventilstellgliedmodul 162 kann den Zylinder 138 durch Deaktivieren des Öffnens des Einlassventils 142 und/oder des Auslassventils 150 deaktivieren. Das Ventilstellgliedmodul 162 kann das Öffnen des Einlassventils 142 deaktivieren, indem es das Einlassventil 142 vom Einlassnockenversteller 158 entkoppelt. Ebenso kann das Ventilstellgliedmodul 162 das Öffnen des Auslassventils 150 deaktivieren, indem es das Auslassventil 150 vom Auslassnockenversteller 160 entkoppelt. In verschiedenen Implementierungen kann das Ventilstellgliedmodul 162 das Einlassventil 142 und/oder das Auslassventil 150 mit anderen Vorrichtungen als Nockenwellen steuern, wie beispielsweise mit elektromagnetischen oder elektrohydraulischen Stellgliedern.
Das ECM 136 stellt die Position des Drosselventils 134, die Menge und/oder den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung der Einspritzdüse 145, den Zeitpunkt, zu dem der Funke von der Zündkerze 148 erzeugt wird, und/oder den Zeitpunkt, zu dem die Einlass- und Auslassventile 142 und 150 geöffnet werden, ein, um das gewünschte Drehmoment des Motors 114 zu erreichen. Das ECM 136 bestimmt das gewünschte Motordrehmoment basierend auf der Fahrereingabe und/oder der ersten Eingabe vom DCM 130. Das ECM 136 kann ermitteln, ob das gewünschte Motordrehmoment basierend auf der Fahrereingabe oder die erste Eingabe basierend auf einer zweiten Eingabe des DCM 130 bestimmt werden soll. Das DCM 130 kann steuern, ob das ECM 136 über die Fahrereingabe oder die erste Eingabe das gewünschte Motordrehmoment bestimmt, je nachdem, ob sich der Fuß des Fahrers auf dem Gaspedal befindet. Das DCM 130 kann ermitteln, dass sich der Fuß des Fahrers auf dem Gaspedal befindet, wenn die Gaspedalstellung einen Pedalabsenkungsgrad anzeigt, der größer als ein vorgegebener Wert ist.
Das Drehmoment an der Kurbelwelle 140 wird durch den Drehmomentwandler 118, durch das Getriebe 120, durch das Antriebssystem 122 und auf die Räder 124 übertragen. Das Antriebssystem 122 beinhaltet eine Antriebswelle 164, ein Differential 166 und Achswellen 168. Der Drehmomentwandler 118, das Getriebe 120 und das Differential 166 verstärken das Motordrehmoment durch mehrere Übersetzungsverhältnisse, um Achsdrehmoment an den Achswellen 168 bereitzustellen. Das Achsdrehmoment dreht die Räder 124, wodurch das Fahrzeug 110 vorwärts oder rückwärts beschleunigt.
Die Reibungsbremsen 125 sind an den Rädern 124 montiert. Die Reibungsbremsen 125 widerstehen einer Drehung der Räder 124, wenn die Reibungsbremsen 125 betätigt werden. Die Reibungsbremsen 125 können Trommelbremsen und/oder Scheibenbremsen beinhalten, und sie können elektrohydraulische und/oder elektromechanische Stellglieder beinhalten, die beim Betätigen der Reibungsbremsen 125 einen Bremsbelag gegen eine Bremsscheibe und/oder Trommel drücken. Ein Bremsstellgliedmodul 170 betätigt die Reibungsbremsen 125 basierend auf einer Bremspedalstellung und/oder einem Signal vom DCM 130. Die Reibungsbremsen 125 können unabhängig voneinander auf verschiedenen Ebenen betätigt werden. Das DCM 130 kann die Reibungsbremsen 125 betätigen, um die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten und/oder den vorgegebenen Folgeabstand in Bezug auf ein Objekt vor dem Fahrzeug 110 einzuhalten.
Das Lenksystem 126 ist betriebsbereit, um die Vorderräder 124 zu drehen und damit das Fahrzeug 110 abbiegen zu lassen. Das Lenksystem 126 beinhaltet ein Lenkrad 172, eine Lenksäule 174, eine oder mehrere Lenkgestänge 176 und ein Lenkstellglied 178. Ein Fahrer dreht das Lenkrad 172, um das Fahrzeug 110 nach rechts oder links zu wenden. Die Lenksäule 174 ist mit dem Lenkrad 172 verbunden, sodass sich die Lenksäule 174 dreht, wenn das Lenkrad 172 gedreht wird. Die Lenksäule 174 kann auch mit dem Lenkgestänge 176 verbunden sein, sodass sie Drehung der Lenksäule 174 eine Translation des Lenkgestänges 176 bewirkt. Die Lenkgestänge 176 sind mit den Vorderrädern 124 verbunden, sodass die Translation der Lenkgestänge 176 die Vorderräder 124 wendet.
Das Lenkstellglied 178 ist mit den Lenkgestängen 176 verbunden und betriebsbereit für die Translation des Lenkgestänges 176, um so die Vorderräder 124 zu wenden. Das Lenkstellglied 178 kann ein elektrohydraulisches und/oder elektromechanisches Stellglied sein. Wenn die Lenksäule 174 mit den Lenkgestängen 176 verbunden ist, kann das Lenkstellglied 178 den Aufwand verringern, den der Fahrer aufbringen muss, um das Fahrzeug 110 nach rechts oder links zu wenden. In verschiedenen Implementierungen kann die Lenksäule 174 nicht mit den Lenkgestängen 176 verbunden sein, und das Lenkstellglied 178 kann die Translation der Lenkgestänge 176 selbstständig bewirken. In diesen Implementierungen kann das Lenksystem 126 bezeichnet werden kann als Steer-by-wire-System.
Ein Lenkstellgliedmodul 180 passt die Betätigung des Lenkstellglieds 178 basierend auf einem Signal des DCM 130 an. Das DCM 130 kann das Lenkstellglied 178 basierend auf der Winkelposition des Lenkrads 172 steuern. Alternativ kann das DCM 130 das Lenkstellglied 178 auch autonom steuern (z. B. unabhängig von der Winkelposition des Lenkrads 172). So kann beispielsweise das DCM 130 das Lenkstellglied 178 steuern, um eine Differenz zwischen einem Sollweg des Fahrzeugs 110 und einem Istweg des Fahrzeugs 110 zu minimieren.
Ein Raddrehzahlsensor 182 ist an einem oder mehreren der Räder 124 montiert und misst die Drehzahl der Räder 124. Eine nach vorne gerichtete Kamera 184 ist an der Vorderseite der Fahrzeugkarosserie 112 montiert und erzeugt ein Bild der Umgebung vor dem Fahrzeug 110. Seitwärts gerichteten Kameras 186 sind auf der linken und rechten Seite der Fahrzeugkarosserie 112 montiert und erzeugen Bilder der Umgebung auf der linken und rechten Seite des Fahrzeugs 110. Ein Beschleunigungsmesser 188 ist an (z. B. am Heck) der Fahrzeugkarosserie 112 montiert und misst die Quer-, Längs- und/oder Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs 110. Der Beschleunigungsmesser 188 kann einen dreiachsigen Beschleunigungsmesser, einen zweiachsigen Beschleunigungsmesser und/oder einen oder mehrere einachsige Beschleunigungsmesser beinhalten. In einem Beispiel ist der Beschleunigungssensor 188 ein zweiachsiger Beschleunigungssensor, der die Quer- und Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 110 misst.
Ein Lenkradwinkelsensor 190 misst die Winkelposition des Lenkrads 172 in Bezug auf eine vorbestimmte Position. Das Lenkrad 172 kann in der vorbestimmten Position sein, wenn das Fahrzeug 110 geradlinig fährt. Der Lenkradwinkelsensor 190 kann an der Lenksäule 174 montiert sein und kann einen Hall-Effekt-Sensor beinhalten, der die Winkelposition einer Welle misst, die innerhalb der Lenksäule 174 angeordnet und drehbar mit dem Lenkrad 172 gekoppelt ist.
Ein Getriebesteuermodul (TCM) 192 schaltet die Gänge des Getriebes 120 basierend auf den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 110 und einem vorgegebenen Schaltplan. Die Betriebsbedingungen können die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 110, eine gewünschte Beschleunigung des Fahrzeugs 110 und/oder ein gewünschtes Drehmoment des Motors 114 beinhalten. Das TCM 192 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit basierend auf der Raddrehzahl vom Raddrehzahlsensor 182 ermitteln. Das TCM 192 kann die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung und/oder das gewünschte Motordrehmoment vom DCM 130 und/oder ECM 136 empfangen. Das ECM 136 kann mit dem TCM 192 in Verbindung stehen, um den Gangwechsel im Getriebe 120 zu koordinieren. So kann beispielsweise das ECM 136 bei einem Gangwechsel das Motordrehmoment reduzieren.
Das DCM 130 kann den gewünschten Weg des Fahrzeugs 110 so einstellen, dass das Fahrzeug 110 innerhalb der Fahrspurbegrenzungen des Fahrzeugs 110 bleibt. Darüber hinaus kann das DCM 130 wiederholt die Trajektorie (z.B. den zukünftigen Weg) des Fahrzeugs 110 ermitteln und basierend auf den Fahrzeugtrajektorien ein mögliches Verlassen der Fahrspur erkennen. Darüber hinaus kann das DCM 130 die Fahrerwarnvorrichtung 128 aktivieren, um den Fahrer über das mögliche Verlassen der Fahrspur zu informieren.
Die Fahrerwarnvorrichtung 128 kann eine elektronische Anzeige (z. B. ein Touchscreen) beinhalten, die sich in Sichtweite des Fahrers befindet und zur Anzeige von Licht, Text und/oder Bildern bedienbar ist. Zusätzlich kann die Fahrerwarnvorrichtung 128 ein Heads-Up-Display (HUD) beinhalten, das zum Beispiel Licht, Text und/oder Bilder auf eine Windschutzscheibe (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 110 projiziert. Ferner kann die Fahrerwarnvorrichtung 128 einen oder mehrere Vibratoren beinhalten, die beispielsweise am Lenkrad 172 und/oder am Fahrersitz (nicht dargestellt) angebracht sind, um dem Fahrer ein haptisches Feedback bereitzustellen. Darüber hinaus kann die Fahrerwarnvorrichtung 128 einen Lautsprecher beinhalten, der zum Erzeugen eines Tons oder einer akustischen Meldung im Fahrzeug 110 bedienbar ist.
Unter Bezugnahme auf 4 beinhaltet eine exemplarische Implementierung des DCM 130 ein Spurbegrenzungsmodul 202, ein Fahrzeugtrajektorienmodul 204, ein Kreuzungsortungsmodul 206, ein Spurhaltemodul 108 und ein Fahrerwarnmodul 210. Das Spurbegrenzungsmodul 202 bestimmt die linke und rechte Begrenzung der Fahrspur, in der das Fahrzeug 110 fährt, und gibt die Fahrspurbegrenzungen aus.
Das Spurbegrenzungsmodul 202 kann ein erstes Polynom, das die linke Fahrspurbegrenzung darstellt, und ein zweites Polynom, das die rechte Fahrspurbegrenzung darstellt, ermitteln. Das Spurbegrenzungsmodul 202 kann das erste und zweite Polynom in Form von X- und Y-Koordinaten ausdrücken. Die X-Koordinate bezeichnet eine Position entlang der Länge einer Straße, auf der das Fahrzeug 110 fährt, und die Y-Koordinate bezeichnet eine Position entlang der Breite der Straße.
Das Spurbegrenzungsmodul 202 bestimmt die linke und rechte Fahrspurbegrenzung basierend auf der/den Eingabe(n) der nach vorne gerichteten Kamera 184, der seitwärts gerichteten Kamera 186 und/oder des GPS-Moduls 131. In einem Beispiel identifiziert das Spurbegrenzungsmodul 202 die Fahrspurbegrenzungen (z.B. Linien) in einem Bild, das von der nach vorne gerichteten Kamera 184 erzeugt wird, und bestimmt Polynome, die am besten zu den Fahrspurbegrenzungen passen. In einem anderen Beispiel identifiziert das Spurbegrenzungsmodul 202 die Fahrspurbegrenzungen in Bildern, die von den seitwärts gerichteten Kameras 186 erzeugt werden, bestimmt Polynome, die am besten zu den Fahrspurbegrenzungen passen, und projiziert die Fahrspurbegrenzungen unter Verwendung der Polynome nach vorne. In einem anderen Beispiel verwendet das Spurbegrenzungsmodul 202 ein hochgenaues GPS-Signal, um die Position des Fahrzeugs innerhalb von 0,1 Metern (m) zu ermitteln, und verwendet eine hochgenaue Karte, um die Position der Fahrspurbegrenzungen in Bezug auf das Fahrzeug innerhalb von 0,1 m zu ermitteln. Das Spurbegrenzungsmodul 202 kann dann Polynome ermitteln, die am besten zu den Fahrspurbegrenzungen passen.
Das Spurbegrenzungsmodul 202 kann die Fahrspurbegrenzungen innerhalb eines vorgegebenen Fensters ermitteln, das sich links und rechts des Fahrzeugs 110 um einen ersten vorgegebenen Abstand erstreckt und sich vor dem Fahrzeug 110 um einen zweiten vorgegebenen Abstand erstreckt. Die Größe des vorgegebenen Fensters kann dem Sichtfeld der nach vorne gerichteten Kamera 184 entsprechen. In einem Beispiel erstreckt sich das vorgegebene Fenster 120 m links und rechts vom Fahrzeug 200 und 100 m vor dem Fahrzeug 200.
Beim Ermitteln der Fahrspurbegrenzungen basierend auf Bildern, die von der nach vorne gerichteten Kamera 184 und/oder den nach seitwärts gerichteten Kameras 186 erzeugt wurden, kann das Spurbegrenzungsmodul 202 ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen Pixeln im Bild und der Position der Pixel verwenden. So kann beispielsweise jedem Pixel im Bild eine vorbestimmte X-Koordinate und eine vorbestimmte Y-Koordinate zugewiesen werden. Somit können die X- und Y-Koordinaten der Fahrspurbegrenzung basierend auf den Pixeln, die die Fahrspurbegrenzung im Bild darstellen, identifiziert werden.
Das Fahrzeugtrajektorienmodul 204 sagt die Trajektorie des Fahrzeugs 110 voraus und gibt die Fahrzeugtrajektorie aus. Das Fahrzeugtrajektorienmodul 204 kann die Fahrzeugtrajektorie vorhersagen, indem es die zukünftige(n) Weg(e) eines oder mehrerer Punkte am Fahrzeug 110 voraussagt, wie beispielsweise einen Punkt entlang der Längsachse des Fahrzeugs 110 oder Punkte an den linken und rechten Vorderrädern 124 des Fahrzeugs 110. Das Fahrzeugtrajektorienmodul 204 kann den zukünftigen Weg (die zukünftigen Wege) darstellen, indem es eine oder mehrere Linien oder eine Reihe von Punkten verwendet. Das Fahrzeugtrajektorienmodul 204 kann die Position jeder Linie oder jedes Punktes unter Verwendung der X- und Y-Koordinaten identifizieren. So kann beispielsweise die Position jedes Punktes durch ein einzelnes Paar von X- und Y-Koordinaten bestimmt werden, und die Position jeder Linie durch ein Polynom, das in Form der X- und Y-Koordinaten ausgedrückt wird. Das Fahrzeugtrajektorienmodul 204 kann die Fahrzeugtrajektorie innerhalb des vorgegebenen Fensters vorhersagen.
Das Fahrzeugtrajektorienmodul 204 kann die Fahrzeugtrajektorie basierend auf der Raddrehzahl vom Raddrehzahlsensor 182, der Fahrzeugbeschleunigung(en) vom Beschleunigungssensor 188, dem Lenkradwinkel vom Lenkradwinkelsensor 190 und/oder der Fahrzeugposition vom GPS-Modul 131 vorhersagen. In einem Beispiel bestimmt das Fahrzeugtrajektorienmodul 204 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 110 basierend auf der Raddrehzahl, bestimmt die Längs- und Querkomponenten der Fahrzeuggeschwindigkeit bezogen auf die Straße (z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit in X- und Y-Richtung) basierend auf der Fahrzeugposition und sagt die Fahrzeugtrajektorie basierend auf der Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs voraus.
Das Fahrzeugtrajektorienmodul 204 kann ein kinematisches Modell verwenden, um die Fahrzeugtrajektorie basierend auf den Längs- und Quergeschwindigkeiten des Fahrzeugs, den Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeugs und/oder dem Lenkradwinkel vorherzusagen. Das kinematische Modell kann Merkmale des Fahrzeugs 110, wie beispielsweise Spurweite und Radstand, berücksichtigen. Darüber hinaus kann das kinematische Modell die Straßenkontur berücksichtigen, beispielsweise ob das Fahrzeug 110 bergauf, bergab oder auf einer schrägen Fläche fährt. Das Fahrzeugtrajektorienmodul 204 kann die Straßenkontur basierend auf der Fahrzeugposition vom GPS-Modul 131 und einer vorbestimmten Karte ermitteln.
Das Kreuzungslokalisierungsmodul 206 bestimmt die Position(en), an der die Fahrzeugtrajektorie die Fahrspurbegrenzungen kreuzt und gibt die Kreuzungsposition(en) aus. Wenn die Fahrzeugtrajektorie beispielsweise eine Linie ist, die den zukünftigen Weg eines Punktes entlang der Längsachse des Fahrzeugs 110 darstellt, bestimmt das Kreuzungslokalisierungsmodul 206 die Position, an der diese Linie die Fahrspurbegrenzungen schneidet. In einigen Fällen ist es möglich, dass die Fahrzeugtrajektorie nur eine der linken und rechten Fahrspurbegrenzungen schneidet. Das Kreuzungslokalisierungsmodul 206 kann nur Kreuzungspositionen identifizieren, die innerhalb des vorgegebenen Fensters auftreten.
Das Spurbegrenzungsmodul 202 kann die Fahrspurbegrenzung mit einer ersten vorbestimmten Rate ermitteln (z. B. alle 0,1 Sekunden), das Fahrzeugtrajektorienmodul 204 kann die Fahrzeugtrajektorie mit einer zweiten vorbestimmten Rate vorhersagen und das Kreuzungslokalisierungsmodul 206 kann die Kreuzungspunkte mit einer dritten vorbestimmten Rate ermitteln. Die zweite bestimmte Rate kann gleich oder verschieden von der ersten vorbestimmten Rate sein, und die dritte vorbestimmte Rate kann gleich oder verschieden von der zweiten vorbestimmten Rate sein. In einem Beispiel sagt das Fahrzeugtrajektorienmodul 204 die Fahrzeugtrajektorie immer dann vorher, wenn das Spurbegrenzungsmodul 202 die Fahrspurbegrenzungen bestimmt, und das Kreuzungslokalisierungsmodul 206 bestimmt eine Kreuzungsposition für jeden Satz von Fahrspurbegrenzungen und die entsprechende Fahrzeugtrajektorie.
In einem anderen Beispiel kann das Spurbegrenzungsmodul 202 die Fahrspurbegrenzungen zu einer ersten Zeit ermitteln, das Fahrzeugtrajektorienmodul 204 kann die Fahrspur zu einer ersten Zeit vorhersagen und das Kreuzungslokalisierungsmodul 206 kann die Kreuzungsposition zu einer ersten Zeit ermitteln. Das Spurbegrenzungsmodul 202 kann dann die Fahrspurbegrenzungen zu einer zweiten Zeit neu ermitteln, das Fahrzeugtrajektorienmodul 204 kann die Fahrspur bei der zweiten Zeit wieder vorhersagen und das Kreuzungslokalisierungsmodul 206 kann die Kreuzungsposition bei einer zweiten Zeit neu ermitteln. In diesem Beispiel sind die ersten und zweiten Zeiten die Zeiten, zu denen die Fahrspurbegrenzungen, die Fahrzeugtrajektorie und die Kreuzungsposition bestimmt werden, im Gegensatz zu den Zeiten, zu denen die Kreuzung tatsächlich vorkommt.
Das Spurhaltemodul 208 identifiziert ein mögliches Verlassen der Fahrspur, wenn die Kreuzungspositionen anzeigen, dass das Fahrzeug 110 wahrscheinlich außerhalb der Fahrspurbegrenzungen fährt, und gibt ein Signal aus, das anzeigt, wann ein mögliches Verlassen der Fahrspur identifiziert wird. Das Spurhaltemodul 208 kann einen Abstand zwischen jedem Paar aufeinander folgender Kreuzungspositionen ermitteln und basierend auf den Abständen ein mögliches Verlassen der Fahrspur ermitteln. So kann beispielsweise das Spurhaltemodul 208 den Abstand zwischen der zur ersten Zeit bestimmten Kreuzungsposition und der zur zweiten Zeit bestimmten Kreuzungsposition ermitteln. Das Spurhaltemodul 208 kann dann ermitteln, ob jeder Abstand kleiner als ein Schwellenwert ist, und ein mögliches Verlassen der Fahrspur identifizieren, wenn mindestens P (z. B. 25) der letzten N (z. B. 30) Abstände jeweils kleiner als der Schwellenwert ist.
Das Spurhaltemodul 208 kann P, N und/oder den Schwellenwert aus einer Reihe von vorgegebenen Werten auswählen, die auf der Trajektorie oder Geometrie (z. B. Radius) der Straße, auf der das Fahrzeug 110 fährt, und/oder der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 110 basieren. So ist es beispielsweise wahrscheinlicher, dass die Kreuzungspositionen der Fahrspurbegrenzung näher beieinander liegen, wenn das Fahrzeug 110 eine Kurve fährt, als wenn das Fahrzeug 110 auf gerader Strecke fährt. Das Spurhaltemodul 108 kann somit einen höheren Wert für P wählen, wenn das Fahrzeug 110 im Begriff ist, eine Kurve in Bezug auf den Wert von P zu fahren, der vom Spurhaltemodul 208 gewählt wird, wenn das Fahrzeug 110 auf gerader Strecke fährt. Das Spurbegrenzungsmodul 202 und/oder das Spurhaltemodul 208 können die Geometrie der Straße vor dem Fahrzeug 110 basierend auf den Fahrspurbegrenzungen ermitteln.
Das Fahrerwarnmodul 210 aktiviert die Fahrerwarnvorrichtung 128, um den Fahrer zu warnen, wenn ein mögliches Verlassen der Fahrspur identifiziert wird. Das Fahrerwarnmodul 210 kann den Fahrer zunächst durch Aktivieren einer blinkenden (z. B. roten) Leuchte an der Fahrerwarnvorrichtung 128 warnen. Der Fahrer kann durch das Übernehmen der Steuerung des Fahrzeugs 110 auf die Warnung reagieren (z. B. durch Verstellen der Winkelposition des Lenkrads 172). Übernimmt der Fahrer nicht innerhalb einer ersten vorgegebenen Zeitspanne die Steuerung des Fahrzeugs 110, so kann das Fahrerwarnmodul 210 zusätzlich zum Blinklicht eine haptische Komponente (z. B. den Sitz) der Fahrerwarnvorrichtung 128 aktivieren. Übernimmt der Fahrer nicht innerhalb einer zweiten vorgegebenen Zeitspanne die Steuerung des Fahrzeugs 110, so kann das Fahrerwarnmodul 210 zusätzlich zum Blinklicht und der haptischen Komponente eine akustische Warnung auslösen. Die akustische Warnung kann eine mündliche Warnung sein, dass ein mögliches Verlassen der Fahrspur identifiziert wurde. Die ersten und zweiten vorgegebenen Zeitabschnitte können sowohl bei erstmaliger Aktivierung der Fahrerwarnvorrichtung 128 (z. B. bei Aktivierung des Blinklichts) als auch beim Überschreiten der ersten vorgegebenen Zeitspanne beginnen.
Die in 4 dargestellte exemplarische Implementierung des DCM 130 beinhaltet ferner ein Objekterkennungsmodul 212, ein Lenkungssteuerungsmodul 214, ein Beschleunigungssteuerungsmodul 216 und ein Bremssteuerungsmodul 218. Das Objekterkennungsmodul 212 erkennt Objekte vor dem Fahrzeug 110 basierend auf den Bildern, die von der nach vorne gerichteten Kamera 184 und/oder den nach vorne gerichteten Kameras 186 erzeugt werden. Das Objekterkennungsmodul 212 gibt ein Signal aus, das anzeigt, wann Objekte vor dem Fahrzeug 110 erkannt werden und wo sich diese Objekte befinden. Das Objekterkennungsmodul 212 kann die Position der Objekte in Form der X- und Y-Koordinaten ausdrücken.
Das Lenksteuerungsmodul 214 steuert das Lenkstellgliedmodul 180, um das Fahrzeug 110 unabhängig von einer Fahrereingabe, wie beispielsweise dem Lenkradwinkel vom Lenkradwinkelsensor 190, zu steuern. Das Lenksteuerungsmodul 214 kann das Lenkstellgliedmodul 180 basierend auf dem von der nach vorne gerichteten Kamera 184 erzeugten Bild, den von den nach vorne gerichteten Kameras 186 erzeugten Bildern, dem vom Objekterkennungsmodul 212 ausgegebenen Signal und/oder den vom Spurbegrenzungsmodul 202 ausgegebenen Fahrspurbegrenzungen steuern.
In einem Beispiel steuert das Lenksteuerungsmodul 214 das Lenkstellgliedmodul 180, um eine Differenz zwischen dem Sollweg des Fahrzeugs 110 und dem Istweg des Fahrzeugs 110 zu minimieren. Der Sollweg des Fahrzeugs 110 kann die Mittellinie der Fahrspur sein, in der das Fahrzeug 110 fährt. Das Lenkungssteuerungsmodul 214 kann die Mittellinie der Fahrspur basierend auf den Fahrspurbegrenzungen ermitteln. Wenn das Objekterkennungsmodul 212 ein Objekt vor dem Fahrzeug 110 erkennt, kann das Lenksteuerungsmodul 214 das Lenkstellgliedmodul 180 steuern, um das Fahrzeug 110 so zu steuern, dass es den Kontakt mit dem Objekt vermeidet.
Das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 passt die gewünschte Beschleunigung des Fahrzeugs 110 unabhängig von einer Fahrereingabe, wie beispielsweise der Gaspedalstellung, an. Das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 kann die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung basierend auf der Fahrzeugposition vom GPS-Modul 131, dem Signalausgang des Objekterkennungsmoduls 212 und/oder dem Signalausgang des Spurhaltemoduls 208 anpassen. In einem Beispiel passt das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung an, um eine Differenz zwischen einer Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs 110 und einer Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs 110 zu minimieren. Das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 kann die Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs 110 basierend auf der Fahrzeugposition vom GPS-Modul 131 und einer vorgegebenen Karte ermitteln, die eine gesetzliche Geschwindigkeitsbegrenzung für die Straße anzeigt, die der Fahrzeugposition entspricht.
Das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 kann die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung verringern und/oder eine negative Sollbeschleunigung ausgeben, wenn das Objekterkennungsmodul 212 ein Objekt vor dem Fahrzeug 110 erkennt und/oder wenn das Spurhaltemodul 208 ein mögliches Verlassen der Fahrspur erkennt. In Reaktion darauf kann das ECM 136 die Menge der Drosselklappenöffnung verringern, die Einspritzmenge verringern, den Zündzeitpunkt verzögern und/oder die Einlass- und/oder Auslassventilsteuerung anpassen, um die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung (oder - verzögerung) zu erreichen. Zusätzlich oder alternativ kann das TCM 192 das Getriebe 120 herunterschalten, um die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung (oder -verzögerung) zu erreichen.
Das Bremssteuerungsmodul 218 steuert das Bremsstellgliedmodul 170, um die Reibungsbremsen 125 des Fahrzeugs 110 unabhängig von einer Fahrereingabe, wie beispielsweise der Bremspedalstellung, zu betätigen. Das Bremsenansteuerungsmodul 218 kann das Bremsstellgliedmodul 170 steuern, um die Reibungsbremsen 125 basierend auf der gewünschten Fahrzeugbeschleunigung (oder -verzögerung), dem Signalausgang des Objekterkennungsmoduls 212 und/oder dem Signalausgang des Spurhaltemoduls 208 zu betätigen. In einem Beispiel steuert das Bremssteuerungsmodul 218 das Bremsstellgliedmodul 170, um die Reibungsbremsen 125 zu betätigen, wenn das Objekterkennungsmodul 212 ein Objekt vor dem Fahrzeug 110 erkennt und/oder das Spurhaltemodul 208 ein mögliches Verlassen der Fahrspur erkennt.
In einem anderen Beispiel steuert das Bremssteuerungsmodul 218 das Bremsstellgliedmodul 170, um die Reibungsbremsen 125 zum Erreichen der gewünschten Fahrzeugbeschleunigung (oder -verzögerung) zu betätigen. Die Signale, die vom Beschleunigungssteuerungsmodul 216 ausgegeben werden, können den Anteil der gewünschten Fahrzeugbeschleunigung (oder -verzögerung) angeben, der von den einzelnen ECM 136, dem TCM 192 und dem Bremssteuerungsmodul 218 erreicht werden soll. Das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 kann das Bremssteuerungsmodul 218 so steuern, dass es zumindest zum Erreichen der gewünschten Fahrzeugbeschleunigung (oder - verzögerung) beiträgt, wenn die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung die negative Drehmomentkapazität des Motors 114 und des Getriebes 120 übersteigt. So kann beispielsweise das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 das Bremssteuerungsmodul 218 ansteuern, um die Differenz zwischen der gewünschten Fahrzeugbeschleunigung (oder - verzögerung) und der negativen Drehmomentkapazität des Motors 114 und des Getriebes 120 zu erreichen. Das Bremssteuerungsmodul 218 wiederum steuert das Bremsstellgliedmodul 170, um die Reibungsbremsen 125 so weit zu betätigen, dass ein ausreichendes Bremsmoment zur Verfügung steht, um diese Differenz zu erreichen.
Das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 und das Bremssteuerungsmodul 218 können das Fahrzeug 110 nicht verzögern, es sei denn, der Fahrer reagiert nicht auf die Warnung der Fahrerwarnvorrichtung 128 innerhalb einer dritten vorgegebenen Zeitspanne. Die dritte vorgegebene Zeitspanne kann beginnen, wenn die Fahrerwarnvorrichtung 128 erstmalig aktiviert wird und kann größer als die erste und zweite vorgegebene Zeitspanne sein. Somit können das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 und das Bremssteuerungsmodul 218 dem Fahrer die Möglichkeit geben, auf die Warnung zu reagieren, bevor das Fahrzeug 110 abgebremst wird.
Unter Bezugnahme auf 5 beginnt ein System und Verfahren zum Vorhersagen eines möglichen Verlassens der Fahrspur beim autonomen oder teilautonomen Fahren des Fahrzeugs 110 und zum Durchführen einer Abhilfemaßnahme zur Verhinderung des Verlassens der Fahrspur bei 252. Das Verfahren wird im Kontext der Module aus 4 beschrieben. Jedoch können die einzelnen Module, die die Schritte des Verfahrens ausführen, anders sein als die nachfolgend erwähnten Module und/oder das Verfahren kann getrennt implementiert werden von den Modulen in 4.
Bei 254 bestimmt das Spurbegrenzungsmodul 202 die linke und rechte Begrenzung der Fahrspur, in der das Fahrzeug 110 fährt. Bei 256 sagt das Fahrzeugtrajektorienmodul 204 die Trajektorie des Fahrzeugs 110 vorher. Bei 258 bestimmt das Kreuzungslokalisierungsmodul 206 die Position(en) der Kreuzung(en) zwischen der Fahrzeugtrajektorie und den Fahrspurbegrenzungen.
Bei 260 bestimmt das Spurhaltemodul 208 einen Abstand zwischen der in der aktuellen Wiederholung bestimmten Kreuzungsposition und einer in einer vorherigen Wiederholung bestimmten Kreuzungsposition. Die vorherige Wiederholung könnte diejenige sein, die der aktuellen Wiederholung unmittelbar vorausgeht. Somit kann die in der vorherigen Wiederholung bestimmte Kreuzungsposition und die in der aktuellen Wiederholung bestimmte Kreuzungsposition nacheinander bestimmt werden.
Bei 262 bestimmt das Spurhaltemodul 208, ob mindestens eine vorgegebene Anzahl P (z. B. 125) der letzten N (z. B. 130) Abstände jeweils kleiner als ein Schwellenwert ist. Wenn mindestens die vorgegebene Anzahl P der letzten N Abstände jeweils kleiner als der Schwellenwert ist, fährt das Verfahren mit 264 fort. Andernfalls wird das Verfahren bei 266 fortgesetzt.
Bei 264 erkennt das Spurhaltemodulmodul 208 ein mögliches Verlassen der Fahrspur. Bei 268 aktiviert das Spurhaltemodul 208 die Fahrerwarnvorrichtung 128, um den Fahrer vor dem möglichen Verlassen der Fahrspur zu warnen. Bei 270 steuert das Spurhaltemodul 208 zum Verlangsamen des Fahrzeugs 110 einen Antriebsstrang des Fahrzeugs 110 und/oder die Reibungsbremsen 125 des Fahrzeugs 110. Der Antriebsstrang des Fahrzeugs 110 beinhaltet den Motor 114 und das Getriebe 120.
Das Spurhaltemodul 208 kann den Antriebsstrang steuern, um das Fahrzeug 110 zu verzögern, indem es das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 anweist, das Fahrzeug 110 zu verlangsamen. Das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 wiederum kann eine negative gewünschte Fahrzeugbeschleunigung ausgeben, z. B. um das Fahrzeug 110 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu verzögern, bis das Fahrzeug 110 zum Stillstand kommt. Das ECM 136 kann dann die Menge der Drosselklappenöffnung verringern, die Einspritzmenge verringern, den Zündzeitpunkt verzögern und/oder die Einlass- und/oder Auslassventilsteuerung anpassen, um die negative gewünschte Fahrzeugbeschleunigung zu erreichen. Zusätzlich oder alternativ kann das TCM 192 das Getriebe 120 herunterschalten, um die gewünschte negative Fahrzeugbeschleunigung zu erreichen. In diesem Zusammenhang können das ECM 136 und das TCM 192 einzeln oder gemeinsam als Antriebsstrangsteuermodul bezeichnet werden.
Das Spurhaltemodul 208 kann die Reibungsbremsen 125 zum Abbremsen des Fahrzeugs 110 steuern, indem es das Bremssteuerungsmodul 218 zum Abbremsen des Fahrzeugs 110 anweist. Das Bremssteuerungsmodul 218 wiederum kann die Reibungsbremsen 125 betätigen, um beispielsweise das Fahrzeug 110 mit der vorgegebenen Geschwindigkeit bis zum Stillstand des Fahrzeugs 110 zu verzögern. In verschiedenen Implementierungen kann das Spurhaltemodul 208 das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 einfach anweisen, das Fahrzeug 110 zu verzögern, und das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 kann steuern, wie der Motor 114, das Getriebe 120 und die Reibungsbremsen 125 verwendet werden, um das Fahrzeug 110 mit der vorgegebenen Geschwindigkeit zu verzögern.
Bei 266 erkennt das Spurhaltemodul 208 kein mögliches Verlassen der Fahrspur. Wenn in einer vorherigen Wiederholung ein mögliches Verlassen der Fahrspur festgestellt wurde, stoppt das Spurhaltemodul 208 das Identifizieren eines möglichen Verlassens der Fahrspur. Bei 272 deaktiviert das Spurhaltemodul 208 die Fahrerwarnvorrichtung 128. Bei 274 weist das Spurhaltemodul 208 das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 und das Bremssteuerungsmodul 218 an, den Antriebsstrang beziehungsweise die Reibungsbremsen 125 normal zu steuern. Das Beschleunigungssteuerungsmodul 216 und das Bremssteuerungsmodul 218 wiederum können die Steuerung des Antriebsstrangs beziehungsweise der Reibungsbremsen 125 stoppen, um das Fahrzeug 110 mit der vorgegebenen Geschwindigkeit zu verzögern.
Wie vorstehend erläutert, kann das Spurhaltemodul 208 ermitteln, ob die Abstände zwischen hintereinander bestimmten Kreuzungspositionen kleiner als ein Schwellenwert sind, und ein mögliches Verlassen einer Fahrspur erkennen, wenn mindestens P (z. B. 125) der letzten N (z. B. 130) Abstände jeweils kleiner als der Schwellenwert ist. Der Schwellenwert kann ein statistisches Maß für die Variabilität der Q-Abstände zwischen einem Istweg des Fahrzeugs 200 und einem Sollweg des Fahrzeugs 200 sein, wenn das Fahrzeug 200 innerhalb der Begrenzungen einer Fahrspur bei gleichzeitigem automatischen Lenken gehalten wird. Q kann eine vorgegebene Anzahl sein.
So kann das Lenksteuerungsmodul 214 beispielsweise unter Bezugnahme auf 6 das Fahrzeug 100 automatisch steuern, um die Differenz zwischen einem Istweg 300 des Fahrzeugs 100 und einem Sollweg 302 des Fahrzeugs 100 zu minimieren. Die Ist- und Sollwege 300 und 302 werden mit Bezug auf eine y-Achse 304 aufgezeichnet, die eine Position entlang der Breite einer Straße angibt, auf der das Fahrzeug 100 fährt. Die Q-Abstände zwischen den Ist- und Sollwegen 300 und 302 in Y-Richtung (d. h. in der Richtung entlang der y-Achse 304) können durch eine Glockenkurve 306 charakterisiert sein und eine Standardabweichung 308 aufweisen. Der vom Spurhaltemodul 108 verwendete Schwellenwert zum Identifizieren eines möglichen Verlassens der Fahrspur kann gleich der Standardabweichung der Q-Abstände sein.
7A veranschaulicht Beispiele von Fahrzeugtrajektorien, die vom Fahrzeugtrajektorienmodul 104 vorhergesagt werden, und von Kreuzungspositionen, die vom Kreuzungslokalisierungsmodul 106 bestimmt werden, wenn sich das Lenksteuerungsmodul 214 normal verhält (z. B. automatisches Lenken des Fahrzeugs 100 innerhalb der Fahrspurbegrenzungen). Die Fahrspurbegrenzungen und die vorhergesagten Fahrzeugtrajektorien werden in Bezug auf eine x-Achse 350 und eine y-Achse 352 dargestellt. Die x-Achse 350 zeigt eine Position entlang der Länge einer Straße, auf der sich das Fahrzeug 100 im Verhältnis zu einer aktuellen Position des Fahrzeugs 100 bewegt. Die y-Achse 352 zeigt eine Position entlang einer Breite der Straße in Bezug auf die aktuelle Position des Fahrzeugs 100.
Die Fahrspurbegrenzungen beinhalten eine linke Begrenzung 354 und eine rechte Begrenzung 356. Die vorhergesagten Fahrzeugtrajektorien beinhalten eine erste Trajektorie, die die linke Begrenzung 354 an einer ersten Position 358 schneidet, eine zweite Trajektorie, die die rechte Begrenzung 356 an einer zweiten Position 360 schneidet, eine dritte Trajektorie, die die linke Begrenzung 354 an einer dritten Position 362 schneidet, und eine vierte Trajektorie, die die linke Begrenzung 354 an einer vierten Position 364 schneidet. Zur besseren Übersichtlichkeit ist nur die vierte Trajektorie dargestellt. Die vierte Trajektorie beinhaltet einen zukünftigen Weg 365 des linken Vorderrads 124 des Fahrzeugs 100 und einen zukünftigen Weg 366 des rechten Vorderrads 124 des Fahrzeugs 100.
7B veranschaulicht Beispiele von Fahrzeugtrajektorien, die vom Fahrzeugtrajektorienmodul 104 vorhergesagt werden, und von Kreuzungspositionen, die vom Kreuzungslokalisierungsmodul 106 bestimmt werden, wenn sich das Lenksteuerungsmodul 214 nicht normal verhält (z. B. automatisches Lenken des Fahrzeugs 100 in einer Weise, die dazu führen kann, dass das Fahrzeug 100 außerhalb der Fahrspurbegrenzungen fährt). Die Fahrspurbegrenzungen und die vorhergesagten Fahrzeugtrajektorien werden in Bezug auf die x-Achse 350 und die y-Achse 352 dargestellt.
Die Fahrspurbegrenzungen beinhalten linke Begrenzung 354 und die rechte Begrenzung 356. Die vorhergesagten Fahrzeugtrajektorien beinhalten eine erste Trajektorie, die die linke Begrenzung 354 an einer ersten Position 368 schneidet, eine zweite Trajektorie, die die rechte Begrenzung 356 an einer zweiten Position 370 schneidet, eine dritte Trajektorie, die die linke Begrenzung 354 an einer dritten Position 372 schneidet, und eine vierte Trajektorie, die die linke Begrenzung 354 an einer vierten Position 374 schneidet. Zur besseren Übersichtlichkeit ist nur die vierte Trajektorie dargestellt. Die dritte Trajektorie beinhaltet einen zukünftigen Weg 375 des linken Vorderrads 124 des Fahrzeugs 100 und einen zukünftigen Weg 376 des rechten Vorderrads 124 des Fahrzeugs 100.
Die vorhergehende Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Ausführungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Patentansprüchen hervor. Es sei darauf hingewiesen, dass einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Ferner, obwohl jede der Ausführungsformen oben dahingehend beschrieben ist, dass sie bestimmte Merkmale aufweist, kann/können eines oder mehrere dieser Funktionen, die in Bezug auf jede Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, in jeder der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus, und Permutationen von einer oder mehreren Ausführungsformen gegeneinander bleiben innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung.
Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z. B. zwischen Modulen, Schaltkreiselementen, Halbleiterschichten usw.) werden unter Verwendung von verschiedenen Begriffen beschrieben, einschließlich „verbunden“, „eingerastet“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „oben auf, „über“, „unter“ und „angeordnet“. Sofern nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben, kann eine Beziehung eine direkte Beziehung sein, wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und zweiten Element in der oben genannten Offenbarung beschrieben wird, wenn keine anderen intervenierenden Elemente zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden sind, kann jedoch auch eine indirekte Beziehung sein, wenn ein oder mehrere intervenierende(s) Element(e) (entweder räumlich oder funktional) zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden ist/sind. Wie hierin verwendet, sollte der Satz „zumindest eines von A, B und C“ so zu verstehen sein, dass damit eine Logik gemeint ist (A ODER B ODER C), unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen ODER, und sollte nicht dahingehend zu verstehen sein, dass gemeint ist „zumindest eines von A, zumindest eines von B und zumindest eines von C.“
In den Figuren bezeichnen die Pfeilrichtungen, wie angezeigt, durch die Pfeilspitze im Allgemeinen den Fluss von Informationen (wie Daten oder Befehlen), die im Kontext der Darstellung relevant sind. Wenn beispielsweise Element A und Element B eine Vielzahl von Informationen austauschen, aber die Informationen, die von Element A nach Element B übertragen werden, für die Darstellung relevant sind, kann der Pfeil von Element A nach Element B zeigen. Diese unidirektionalen Pfeile implizieren nicht, dass keine anderen Informationen von Element B nach Element A übertragen werden. Zudem kann Element B im Zusammenhang mit Informationen, die von Element A nach Element B gesendet werden, Anforderungen oder Bestätigungen dieser Informationen zu Element A senden.
In dieser Anwendung kann einschließlich der folgenden Definitionen der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuerung“ ggf. durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann auf Folgendes verweisen bzw. Teil von Folgendem sein oder Folgendes beinhalten: einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Memory-Schaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die einen von der Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten, wie zum Beispiel in einem System-on-Chip.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen beinhalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen kabelgebundene oder -lose Schnittstellen beinhalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen hier aus verbunden sind. Die Funktionalität der in vorliegender Offenbarung genannten Module kann auf mehrere Module verteilt werden, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. So können zum Beispiel mehrere Module einen Lastenausgleich zulassen. In einem anderen Beispiel können von einem Servermodul (z. B. Remote-Server oder Cloud) ermittelte Funktionen eines Client-Moduls übernommen werden.
Der Begriff Code, wie oben verwendet, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode beinhalten und auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte verweisen. Der Begriff „gemeinsame Prozessorschaltung“ bezieht sich auf eine einzelne Prozessorschaltung, die ermittelten oder vollständigen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff „gruppierte Prozessorschaltung“ bezieht sich auf eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen ermittelten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen ausführt. Verweise auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Matrizen, mehrere Prozessorschaltungen auf einer einzelnen Scheibe, mehrere Kerne auf einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination der oben genannten. Der Begriff „gemeinsame Memory-Schaltung“ bezieht sich auf eine einzelne Memory-Schaltung, die ermittelten oder vollständigen Code von mehreren Modulen speichert. Der Ausdruck „gruppierte Memory-Schaltung“ bezieht sich auf eine Memory-Schaltung, die in Kombination mit zusätzlichem Speicher ermittelte oder vollständige Codes von ggf. mehreren Modulen speichert.
Der Begriff Memory-Schaltung ist dem Begriff computerlesbares Medium untergeordnet. Der Begriff „computerlesbares Medium“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich nicht auf flüchtige elektrische oder elektromagnetische Signale, die sich in einem Medium ausbreiten (z. B. im Falle einer Trägerwelle); der Ausdruck „computerlesbares Medium“ ist daher als konkret und nichtflüchtig zu verstehen. Nicht einschränkende Beispiele eines nichtflüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Memory-Schaltungen (z. B. Flash-Memory-Schaltungen, löschbare programmierbare ROM-Schaltungen oder Masken-ROM-Schaltungen), flüchtige Memory-Schaltungen (z. B. statische oder dynamische RAM-Schaltungen), magnetische Speichermedien (z. B. analoge oder digitale Magnetbänder oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (z. B. CD, DVD oder Blu-ray).
Die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig mit einem speziellen Computer, der für die Ausführung ermittelter Computerprogrammfunktionen konfiguriert ist, implementiert werden. Die Funktionsblöcke, Flussdiagramm-Komponenten und weiter oben beschriebenen Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die von entsprechend geschulten Technikern oder Programmierern in Computerprogramme umgesetzt werden können.
Die Computerprogramme beinhalten prozessorausführbare Anweisungen, die auf zumindest einem nicht-flüchtigen, konkreten, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können ebenfalls gespeicherte Daten enthalten oder auf gespeicherten Daten basieren. Die Computerprogramme können ein Basic-Input-Output-System (BIOS) umfassen, das mit der Hardware des speziellen Computers zusammenwirkt, Vorrichtungstreiber, die mit ermittelten Vorrichtungen des speziellen Computers, einem oder mehreren Betriebssystemen, Benutzeranwendungen, Hintergrunddiensten, im Hintergrund laufenden Anwendungen usw. zusammenwirken.
Die Computerprogramme können Folgendes beinhalten: (i) Beschreibungstext, der geparst wird, wie etwa HTML (hypertext markup language), XML (extensible markup language) oder JSON (JavaScript Object Notation) (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, der aus Quellcode von einem Compiler erstellt wurde, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-in-time-Compiler usw. Ausschließlich als Beispiel kann Quellcode mit einer Syntax von Sprachen, wie etwa C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5. Revision), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext-Präprozessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flashü, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python®, geschrieben werden.

Claims

System, umfassend: ein Spurbegrenzungsmodul (202), das dazu konfiguriert ist, eine Fahrspurbegrenzung zu ermitteln, innerhalb derer sich ein Fahrzeug (110) bewegt; ein Fahrzeugtrajektorienmodul (204), das dazu konfiguriert ist, eine Trajektorie des Fahrzeugs (110) vorherzusagen; ein Kreuzungslokalisierungsmodul (206), das dazu konfiguriert ist, die M-Positionen von M-Kreuzungen zwischen der Fahrzeugtrajektorie und der Fahrspurbegrenzung zu M-Zeiten zu ermitteln, wobei M eine ganze Zahl größer als eins ist, ein Spurhaltemodul (208), das dazu konfiguriert ist, einen Abstand zwischen zwei der M-Positionen, die nacheinander bestimmt werden, zu ermitteln und ein mögliches Verlassen der Fahrspur basierend auf dem Abstand zu identifizieren, und ein Fahrerwarnmodul (210), das dazu konfiguriert ist, eine Fahrerwarnvorrichtung (128) zu aktivieren, die den Fahrer warnt, wenn ein mögliches Verlassen der Fahrspur identifiziert wird.
System nach Anspruch 1, worin das Spurhaltemodul (208) zu Folgendem konfiguriert ist: N Abstände zwischen N Paaren der M-Positionen, die nacheinander bestimmt werden, zu ermitteln; und das mögliche Verlassen der Fahrspur basierend auf den N-Abständen zu identifizieren, wobei N eine ganze Zahl größer als eins ist.
System nach Anspruch 2, worin das Spurhaltemodul (208) dazu konfiguriert ist, das mögliche Verlassen der Fahrspur zu identifizieren, wenn mindestens P der N Abstände kleiner als ein Schwellenwert ist, und P eine ganze Zahl größer als eins ist.
System nach Anspruch 3, ferner umfassend ein Lenksteuerungsmodul (214), das dazu konfiguriert ist, ein Lenkstellglied (178) zu betätigen, um das Fahrzeug (110) unabhängig von einer Fahrereingabe zu steuern, worin der Schwellenwert eine Variabilität von Q-Abständen zwischen einem Istweg des Fahrzeugs (110) und einem Sollweg des Fahrzeugs (110) anzeigt, wenn das Fahrzeug (110) innerhalb der Fahrspurbegrenzung gehalten wird, während es unabhängig von der Fahrereingabe gesteuert wird, und Q eine ganze Zahl größer als eins ist.
System nach Anspruch 3, worin das Spurhaltemodul (208) dazu konfiguriert ist, mindestens einen der Schwellenwerte und P basierend auf einem Radius der Fahrspurbegrenzung anzupassen.
System nach Anspruch 1, worin: das Kreuzungslokalisierungsmodul (206) dazu konfiguriert ist, jede der M-Positionen unter Verwendung einer X-Koordinate und einer Y-Koordinate zu identifizieren; die X-Koordinate eine Position entlang einer Länge einer Straße angibt, auf der das Fahrzeug (110) fährt; und die Y-Koordinate eine Position entlang einer Breite einer Straße angibt, auf der das Fahrzeug (110) fährt.
System nach Anspruch 1, worin das Spurbegrenzungsmodul (202) dazu konfiguriert ist, die Fahrspurbegrenzung basierend auf einem Eingang von einer nach vorne gerichteten Kamera (184), die auf dem Fahrzeug (110) montiert ist, einer seitwärts gerichteten Kamera (186), die auf dem Fahrzeug (110) montiert ist, und einem globalen Positionierungssystem (131) zu ermitteln.
System nach Anspruch 1, worin das Fahrzeugtrajektorienmodul (204) dazu konfiguriert ist, die Fahrzeugtrajektorie basierend auf mindestens einer Raddrehzahl, einer Fahrzeugbeschleunigung, einem Lenkradwinkel und einem Eingang von einem globalen Positionierungssystem (131) vorherzusagen.
System nach Anspruch 1, ferner mindestens eine der folgenden Optionen umfassend: ein Antriebsstrangsteuermodul, das dazu konfiguriert ist, einen Antriebsstrang des Fahrzeugs zu steuern, um das Fahrzeug (110) zu verlangsamen, wenn das mögliche Verlassen der Fahrspur erkannt wird; und ein Bremssteuermodul (218), das dazu konfiguriert ist, eine Reibungsbremse (125) des Fahrzeugs zu steuern, um das Fahrzeug (110) zu verlangsamen, wenn das mögliche Verlassen der Fahrspur erkannt wird.