DE102018107341A1

DE102018107341A1 - Fahrstreifenwechselratgeber

Info

Publication number: DE102018107341A1
Application number: DE102018107341.0A
Authority: DE
Inventors: Walter Joseph Talamonti; Steven Joseph Szwabowski; Louis Tijerina
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2018-10-04
Also published as: GB2563127A; GB201805190D0

Abstract

Eine Rechenvorrichtung in einem Fahrzeug, die dazu programmiert ist, ein Fahrzeug durch adaptive Geschwindigkeitsregelung zu steuern und ein Fahrstreifenwechselmanöver auf Grundlage der adaptiven Geschwindigkeitsregelung und von auf einem angrenzenden Fahrstreifen bestimmtem Verkehr zu bestimmen. Die Rechenvorrichtung kann eine Aufforderung an einen Insassen auf Grundlage des Fahrstreifenwechselmanövers anzeigen.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge können dazu ausgestattet sein, sowohl in einem autonomen als auch von einem Insassen gesteuerten Modus betrieben zu werden. Fahrzeuge können mit Rechenvorrichtungen, Netzwerken, Sensoren und Steuerungen ausgestattet sein, um Informationen zur Umgebung des Fahrzeugs zu erhalten und das Fahrzeug anhand der Informationen zu steuern. Ferner kann eine Rechenvorrichtung mit Rechenvorrichtungen, Netzwerken, Sensoren und Steuerungen ausgestattet sein, um Informationen zu den Insassen des Fahrzeugs zu erhalten und das Fahrzeug anhand der Informationen zu steuern. Fahrzeuge im autonomen Modus können Insassen die Fähigkeit bereitstellen, ihren Sitz umherzubewegen, um sich mit anderen auszutauschen, Sitze zum Schlafen zurückzustellen oder Videobildschirme anzuschauen, ohne dabei die Fahrbahn im Blick behalten zu müssen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs.
2 ist eine Darstellung einer beispielhaften Verkehrsszene.
3 ist eine Darstellung einer beispielhaften Verkehrsszene.
4 ist eine Darstellung von zwei beispielhaften Verkehrsszenen.
5 ist eine Darstellung einer beispielhaften Verkehrsszene.
6 ist eine Darstellung einer beispielhaften Verkehrsszene.
7 ist eine Darstellung eines beispielhaften Fahrzeuginnenraums mit einer Aufforderungsanzeige.
8 ist eine Darstellung einer beispielhaften Fahrzeugaufforderungsanzeige.
9 ist eine Darstellung einer beispielhaften Fahrzeugaufforderungsanzeige.
10 ist eine Darstellung einer beispielhaften Fahrzeugaufforderungsanzeige.
11 ist eine Darstellung einer beispielhaften Fahrzeugaufforderungsanzeige.
12 ist eine Darstellung einer beispielhaften Fahrzeugaufforderungsanzeige.
13 ist eine Darstellung einer beispielhaften Fahrzeugaufforderungsanzeige.
14 ist eine Darstellung einer beispielhaften haptischen Ausgabe.
15 ist eine Darstellung von beispielhaften Diagrammen zu Verkehrsdichte und Totwinkel-Signalen.
16 ist eine Darstellung eines beispielhaften kammschen Kreises.
17 ist eine Darstellung eines Fahrzeuginnenraums mit einer Aufforderungsfrontanzeige.
18 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Bereitstellen einer haptischen Ausgabe.
19 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Bereitstellen einer haptischen Ausgabe.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Fahrzeuge können dazu ausgestattet sein, sowohl in einem autonomen als auch von einem Insassen gesteuerten Modus betrieben zu werden. Mit einem halb- oder vollautonomen Modus ist ein Betriebsmodus gemeint, bei dem ein Fahrzeug durch eine Rechenvorrichtung als Teil eines Fahrzeuginformationssystems mit Sensoren und Steuerungen gesteuert werden kann. Das Fahrzeug kann besetzt oder unbesetzt sein, jedoch kann das Fahrzeug in beiden Fällen ohne die Unterstützung eines Insassen gesteuert werden. Im Rahmen dieser Offenbarung ist ein autonomer Modus als ein Modus definiert, bei dem sowohl Fahrzeugantrieb (z. B. über einen Antriebsstrang, der einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor beinhaltet), Bremsung als auch Lenkung durch einen oder mehrere Fahrzeugcomputer gesteuert werden; in einem halbautonomen Modus steuert/steuern der/die Fahrzeugcomputer eines oder zwei aus Fahrzeugantrieb, Bremsung und Lenkung.
Fahrzeuge können mit Rechenvorrichtungen, Netzwerken, Sensoren und Steuerungen ausgestattet sein, um das Fahrzeug zu steuern und Karten der umgebenden realen, d. h. physischen, Welt, einschließlich Merkmale wie etwa Straßen, zu bestimmen. Auf Grundlage der Lokalisierung und Identifizierung von Verkehrszeichen in der umgebenden realen Welt können Fahrzeuge gesteuert und Karten bestimmt werden. Mit Steuern ist das Lenken der Bewegung eines Fahrzeugs gemeint, um das Fahrzeug entlang einer Fahrbahn oder eines anderen Abschnitts eines Weges zu bewegen.
Offenbart wird hier ein Verfahren, umfassend während eines Steuerns eines Fahrzeugs durch adaptive Geschwindigkeitsregelung Bestimmen eines Fahrstreifenwechselmanövers auf Grundlage der adaptiven Geschwindigkeitsregelung und von auf einem angrenzenden Fahrstreifen bestimmtem Verkehr und Anzeigen einer Aufforderung an einen Insassen auf Grundlage des Fahrstreifenwechselmanövers, wobei das Steuern eines Fahrzeugs durch adaptive Geschwindigkeitsregelung Steuern des Fahrzeugs derart, dass die Zielgeschwindigkeit beibehalten wird, beinhaltet und wobei das Steuern des Fahrzeugs derart, dass die Zielgeschwindigkeit beibehalten wird, kein Anhalten beinhaltet. Der Verkehr auf dem angrenzenden Fahrstreifen kann bestimmt werden, einschließlich durch Bestimmen der Position, Geschwindigkeit und Richtung eines oder mehrerer anderer Fahrzeuge. Das Bestimmen des Fahrstreifenwechselmanövers kann Bestimmen eines Einscherens in den Verkehr auf einem angrenzenden Fahrstreifen beinhalten.
Das Anzeigen der Aufforderung kann Bereitstellen einer haptischen Ausgabe als Drehmoment an ein Lenkrad beinhalten. Eine Kraft und eine Frequenz der haptischen Ausgabe können auf dem Fahrstreifenwechselmanöver beruhen. Das Anzeigen der Aufforderung kann Anzeigen einer visuellen Aufforderung, einschließlich Blinken eines Fahrtrichtungsanzeigers, beinhalten. Das Erscheinungsbild der visuellen Aufforderung kann auf dem Fahrstreifenwechselmanöver beruhen und das Anzeigen der Aufforderung kann Abgeben einer Audiowarnung beinhalten. Die Position, Geschwindigkeit und Richtung eines oder mehrerer anderer Fahrzeuge können durch Messen der Verkehrsdichte auf angrenzenden Fahrstreifen bestimmt werden und ein Einscheren in den Verkehr auf angrenzende Fahrstreifen kann Erhöhen oder Verringern der Geschwindigkeit, sodass sie der Geschwindigkeit des Verkehrs auf dem angrenzenden Fahrstreifen entspricht, beinhalten. Die Richtung der haptischen Ausgabe kann auf der Richtung des Fahrstreifenwechselmanövers beruhen. Die visuelle Aufforderung auf Grundlage des Fahrstreifenwechselmanövers kann Anweisungen dazu beinhalten, wohin und wann zu lenken ist.
Weiterhin offenbart wird ein computerlesbares Medium, auf dem Programmanweisungen zum Ausführen einiger oder aller der obengenannten Verfahrensschritte gespeichert sind. Weiterhin offenbart wird ein Computer, der dazu programmiert ist, einige oder alle der obengenannten Verfahrensschritte auszuführen, und eine Computervorrichtung beinhaltet, die dazu programmiert ist, ein Fahrzeug durch adaptive Geschwindigkeitsregelung zu steuern, ein Fahrstreifenwechselmanöver auf Grundlage der adaptiven Geschwindigkeitsregelung und von auf einem angrenzenden Fahrstreifen bestimmtem Verkehr zu bestimmen und eine Aufforderung an einen Insassen auf Grundlage des Fahrstreifenwechselmanövers anzuzeigen. Der Computer kann ferner dazu programmiert sein, ein Fahrzeug durch adaptive Geschwindigkeitsregelung zu steuern, einschließlich Steuern des Fahrzeugs derart, dass die Zielgeschwindigkeit beibehalten wird, und das Fahrzeug derart zu steuern, dass die Zielgeschwindigkeit ohne Anhalten beibehalten wird.
Der Computer kann ferner dazu programmiert sein, Verkehr auf dem angrenzenden Fahrstreifen zu bestimmen, einschließlich durch Bestimmen der Position, Geschwindigkeit und Richtung eines oder mehrerer anderer Fahrzeuge, und das Fahrstreifenwechselmanöver durch Bestimmen eines Einscherens in den Verkehr auf dem angrenzenden Fahrstreifen zu bestimmen. Der Computer kann ferner dazu programmiert sein, die Aufforderung durch Bereitstellen einer haptischen Ausgabe über ein Lenkrad bereitzustellen, wobei eine Kraft und eine Frequenz der haptischen Ausgabe auf dem Fahrstreifenwechselmanöver beruhen und zu Geschwindigkeit und Traktion proportional sind. Der Computer kann ferner dazu programmiert sein, die Aufforderung durch Anzeigen einer visuellen Aufforderung, einschließlich Blinken eines Fahrtrichtungsanzeigers, anzuzeigen, wobei die Frequenz und Richtung der visuellen Aufforderung auf dem Fahrstreifenwechselmanöver beruhen, und die Aufforderung durch Abgeben eines Audioalarms anzuzeigen.
1 ist eine Darstellung eines Fahrzeuginformationssystems 100, das ein Fahrzeug 110 beinhaltet, das in einem autonomen („autonom“ bedeutet in dieser Offenbarung alleinstehend „vollautonom“) und von einem Insassen gesteuerten (auch als nichtautonom bezeichnet) Modus gemäß offenbarten Umsetzungen betreibbar ist. Das Fahrzeug 110 beinhaltet ferner eine oder mehrere Rechenvorrichtungen 115 zum Durchführen von Berechnungen zum Steuern des Fahrzeugs 110 während des autonomen Betriebs. Die Rechenvorrichtungen 115 können Informationen hinsichtlich des Betriebs des Fahrzeugs von Sensoren 116 empfangen.
Die Rechenvorrichtung 115 beinhaltet einen Prozessor und einen Speicher, wie bekannt. Ferner beinhaltet der Speicher eine oder mehrere Formen von computerlesbaren Medien und speichert Anweisungen, die durch den Prozessor ausführbar sind, um verschiedene Operationen, einschließlich der hier offenbarten, durchzuführen. Beispielsweise kann die Rechenvorrichtung 115 Programmierung beinhalten, um eines oder mehrere aus Fahrzeugbremsen, Antrieb (z. B. Beschleunigungsregelung in dem Fahrzeug 110 durch Steuern von einem oder mehreren aus einem Verbrennungsmotor, Elektromotor, Hybridmotor usw.), Lenkung, Klimaregelung, Innen- und/oder Außenleuchten usw. zu betreiben sowie um zu bestimmen, ob und wann die Rechenvorrichtung 115 im Gegensatz zu einem menschlichen Fahrzeugführer derartige Vorgänge steuern soll.
Die Rechenvorrichtung 115 kann mehr als eine Rechenvorrichtung, z. B. Steuerungen oder dergleichen, die in dem Fahrzeug 110 zum Überwachen und/oder Steuern verschiedener Fahrzeugkomponenten enthalten sind, z. B. eine Antriebsstrangsteuerung 112, eine Bremssteuerung 113, eine Lenksteuerung 114 usw., beinhalten oder z. B. über einen Fahrzeugkommunikationsbus, wie weiter unten beschrieben, kommunikativ daran gekoppelt sein. Die Rechenvorrichtung 115 ist im Allgemeinen zur Kommunikation über ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk angeordnet, wie z. B. einen Bus in dem Fahrzeug 110, wie z. B. ein Controller Area Network (CAN) oder dergleichen; das Netzwerk des Fahrzeugs 110 kann drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsmechanismen wie etwa die bekannten, z. B. Ethernet oder andere Kommunikationsprotokolle, beinhalten.
Über das Fahrzeugnetzwerk kann die Rechenvorrichtung 115 Meldungen an verschiedene Vorrichtungen in dem Fahrzeug übertragen und/oder Meldungen von den verschiedenen Vorrichtungen, z. B. Steuerungen, Aktoren, Sensoren usw., einschließlich der Sensoren 116, empfangen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann in Fällen, bei denen die Rechenvorrichtung 115 tatsächlich mehrere Vorrichtungen umfasst, das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk zur Kommunikation zwischen Vorrichtungen verwendet werden, die in dieser Offenbarung als die Rechenvorrichtung 115 dargestellt sind. Ferner können, wie nachstehend erwähnt, verschiedene Steuerungen oder Messelemente der Rechenvorrichtung 115 Daten über das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk bereitstellen.
Darüber hinaus kann die Rechenvorrichtung 115 zum Kommunizieren über eine Fahrzeug-Infrastruktur(F-I)-Schnittstelle 111 mit einem Remote-Servercomputer 120, z. B. einem Cloud-Server, über ein Netzwerk 130 konfiguriert sein, das, wie nachstehend beschrieben, verschiedene drahtgebundene und/oder drahtlose Netzwerktechniken, z. B. Mobilfunk, Bluetooth® und drahtgebundene und/oder drahtlose Paketnetzwerke, verwenden kann. Die Rechenvorrichtung 115 kann zum Kommunizieren mit anderen Fahrzeugen 110 über die F-I-Schnittstelle 111 über Fahrzeug-Fahrzeug(F-F)-Netzwerke konfiguriert sein, die ad hoc zwischen Fahrzeugen 110 in der Nähe gebildet werden oder über infrastrukturbasierte Netzwerke gebildet werden. Die Rechenvorrichtung 115 beinhaltet ferner nichtflüchtigen Speicher, wie bekannt. Die Rechenvorrichtung 115 kann Informationen protokollieren, indem sie die Informationen zum späteren Abrufen und Übertragen über das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk und eine Fahrzeug-Infrastruktur(F-I)-Schnittstelle 111 an einen Servercomputer 120 oder eine mobilen Benutzervorrichtung 160 in nichtflüchtigem Speicher speichert.
Wie bereits angemerkt, ist in Anweisungen, die in dem Speicher gespeichert sind und durch den Prozessor der Rechenvorrichtung 115 ausgeführt werden, im Allgemeinen Programmierung zum Betreiben einer oder mehrerer Komponenten des Fahrzeugs 110, z. B. Bremsung, Lenkung, Antrieb usw., ohne Eingreifen eines menschlichen Fahrzeugführers enthalten. Unter Verwendung von in der Rechenvorrichtung 115 empfangenen Daten, z. B. der Sensordaten von den Sensoren 116, dem Servercomputer 120 usw., kann die Rechenvorrichtung 115 ohne einen Fahrer zum Betreiben des Fahrzeugs 110 verschiedene Bestimmungen vornehmen und/oder verschiedene Komponenten und/oder Vorgänge des Fahrzeugs 110 steuern. Beispielsweise kann die Rechenvorrichtung 115 Programmierung beinhalten, um ein Betriebsverhalten des Fahrzeugs 110, wie z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Abbremsung, Lenken usw., sowie taktisches Verhalten, wie z. B. einen Abstand zwischen Fahrzeugen und/oder eine Zeitspanne zwischen Fahrzeugen, Fahrstreifenwechsel, Mindestabstand zwischen Fahrzeugen, minimale Linkswendung über Weg, Zeit bis zur Ankunft an einem bestimmten Ort und minimale Zeit bis zur Ankunft an einer Kreuzung (ohne Ampel), um die Kreuzung zu überqueren, zu regulieren.
Steuerungen beinhalten im hier verwendeten Sinne dieses Ausdrucks Rechenvorrichtungen, die typischerweise zum Steuern eines konkreten Fahrzeugteilsystems programmiert sind. Zu Beispielen gehören eine Antriebsstrangsteuerung 112, eine Bremssteuerung 113 und eine Lenksteuerung 114. Eine Steuerung kann ein elektronisches Steuergerät (Electronic Control Unit - ECU) sein, wie bekannt ist, das möglicherweise zusätzliche Programmierung beinhaltet, wie hier beschrieben. Die Steuerungen können kommunikativ mit der Rechenvorrichtung 115 verbunden sein und Anweisungen davon empfangen, um das Teilsystem gemäß den Anweisungen zu betätigen. Beispielsweise kann die Bremssteuerung 113 Anweisungen zum Betreiben der Bremsen des Fahrzeugs 110 von der Rechenvorrichtung 115 empfangen.
Die eine oder mehreren Steuerungen 112, 113, 114 für das Fahrzeug 110 können bekannte elektronische Steuergeräte (ECUs) oder dergleichen beinhalten, zu denen als nicht einschränkende Beispiele eine oder mehrere Antriebsstrangsteuerungen 112, eine oder mehrere Bremssteuerungen 113 und eine oder mehrere Lenksteuerungen 114 gehören. Jede der Steuerungen 112, 113, 114 kann jeweilige Prozessoren und Speicher und einen oder mehrere Aktoren beinhalten. Die Steuerungen 112, 113, 114 können mit einem Kommunikationsbus des Fahrzeugs 110 programmiert und verbunden sein, wie z. B. einem Controller-Area-Network(CAN)-Bus oder einem Local-Interconnect-Network(LIN)-Bus, um Anweisungen von dem Computer 115 zu empfangen und Aktoren auf Grundlage der Anweisungen zu steuern.
Die Sensoren 116 können eine Vielzahl von Vorrichtungen beinhalten, die bekanntlich Daten über den Fahrzeugkommunikationsbus bereitstellen. Beispielsweise kann ein Radar, das an einem vorderen Stoßfänger (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 110 befestigt ist, einen Abstand des Fahrzeugs 110 zu einem nächsten Fahrzeug vor dem Fahrzeug 110 bereitstellen oder kann ein Sensor des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS), der in dem Fahrzeug 110 angeordnet ist, geografische Koordinaten des Fahrzeugs 110 bereitstellen. Der/die durch das Radar und/oder andere Sensoren 116 bereitgestellte Abstand/Abstände oder die durch den GPS-Sensor bereitgestellten geografischen Koordinaten kann/können von der Rechenvorrichtung 115 dazu verwendet werden, das Fahrzeug 110 autonom oder halbautonom zu betreiben.
Das Fahrzeug 110 ist im Allgemeinen ein autonomes Landfahrzeug 110, das drei oder mehr Räder aufweist, z. B. ein PKW, ein Kleinlaster usw. Das Fahrzeug 110 beinhaltet einen oder mehrere Sensoren 116, die F-I-Schnittstelle 111, die Rechenvorrichtung 115 und eine oder mehrere Steuerungen 112, 113, 114.
Die Sensoren 116 können dazu programmiert sein, Daten in Bezug auf das Fahrzeug 110 und die Umgebung, in der das Fahrzeug 110 betrieben wird, zu erfassen. Beispielsweise können zu den Sensoren 116 u. a. Höhenmesser, Kameras, LIDAR, Radar, Ultraschallsensoren, Infrarotsensoren, Drucksensoren, Beschleunigungsmesser, Gyroskope, Temperatursensoren, Drucksensoren, Hall-Sensoren, optische Sensoren, Spannungssensoren, Stromsensoren, mechanische Sensoren wie etwa Schalter usw. gehören. Die Sensoren 116 können verwendet werden, um die Umgebung zu erfassen, in der das Fahrzeug 110 betrieben wird, wie etwa Wetterbedingungen, die Neigung einer Straße, die Position einer Straße oder die Positionen von benachbarten Fahrzeugen 110. Die Sensoren 116 können ferner dazu verwendet werden, Daten, einschließlich dynamischer Daten des Fahrzeugs 110, die sich auf den Betrieb des Fahrzeugs 110 beziehen, wie z. B. Geschwindigkeit, Gierrate, Lenkwinkel, Motordrehzahl, Bremsdruck, Öldruck, den auf die Steuerungen 112, 113, 114 in dem Fahrzeug 110 angewandten Leistungspegel, Konnektivität zwischen Komponenten und den Gesamtzustand der Elektrik und Logik des Fahrzeugs 110, zu erfassen.
2 ist eine Darstellung einer Verkehrsszene 200, wobei ein Fahrzeug 110 auf einem Fahrstreifen 206 auf einer Straße fährt, der durch eine rechte Fahrstreifenmarkierung 208 und eine Trennlinie 210 definiert ist. Wie oben in Bezug auf 1 erörtert, kann die Rechenvorrichtung 115 in dem Fahrzeug 110 eine Trajektorie des Fahrzeugs 110, einschließlich Position, Geschwindigkeit, Richtung, Querbeschleunigung und Längsbeschleunigung, bestimmen, wobei die Position durch X-Y-Koordinaten in einer Ebene, die zu einer darunterliegenden Fahrbahn im Wesentlichen senkrecht ist, wiedergegeben wird, Geschwindigkeit und Richtung in der X-Y-Ebene gemessen werden und Quer- und Längsbeschleunigung in Bezug auf Richtungen definiert sind, die zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs 110 in der X-Y-Ebene senkrecht bzw. parallel sind. Die Position, Geschwindigkeit, Richtung sowie Quer- und Längsbeschleunigung können durch die Rechenvorrichtung 115 z. B. über die Sensoren 116 oder anhand von z. B. über die F-I-Schnittstelle 111 heruntergeladenen Kartendaten bestimmt werden. Die Rechenvorrichtung 115 kann ferner ein Lenkbarer-Weg-Polynom 214 bestimmen, um zukünftige Trajektorien des Fahrzeugs 110 in der X-Y-Ebene anhand der momentanen Trajektorie des Fahrzeugs 110 vorherzusagen. Das Lenkbarer-Weg-Polynom 214 in der Verkehrsszene 200 stellt den Positionsabschnitt von Traj ektorien des Fahrzeugs 110 in zukünftigen Zeiträumen dar. Für jede Position des Fahrzeugs 110, die in dem Lenkbarer-Weg-Polynom 214 enthalten ist, kann die Rechenvorrichtung 115 die Geschwindigkeit, Richtung sowie Quer- und Längsbeschleunigung vorhersagen, um Trajektorien des Fahrzeugs 110 in zukünftigen Zeitschritten vorherzusagen, die durch das Lenkbarer-Weg-Polynom 214 wiedergegeben werden. In diesem Fall können die Zeitschritte z. B. gerade mal 100 Millisekunden lang sein, sodass es möglich ist, das Lenkbarer-Weg-Polynom 214 z. B. zehnmal pro Sekunde zu aktualisieren.
Bei einem Lenkbarer-Weg-Polynom 214 handelt es sich um eine Reihe von n verbundenen Punkten in der X-Y-Ebene, die vorhergesagte Trajektorien des Fahrzeugs 110 bei n zukünftigen Zeitschritten beinhalten. Die n verbundenen Punkte werden durch eine Polynomfunktion in der X-Y-Ebene bestimmt, wobei die X- und Y-Achsen durch die Richtung des Fahrzeugs 110 bestimmt werden, wobei z. B. die X-Richtung parallel zur Fahrtrichtung ist und die Y-Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung ist. Das Tschebyscheff-Theorem besagt, dass n Punkte exakt durch ein Polynom des Grades (n-1) wiedergegeben werden können. In diesem Fall können n Punkte, wobei n eine große Zahl von z. B. größer als 100 sein kann, durch ein Polynom des Grades k wiedergegeben werden, wobei k in diesem Fall z. B. eine Zahl kleiner gleich 3 sein kann. Die n verbundenen Punkte in einem Lenkbarer-Weg-Polynom 214 können als eine Polynomfunktion in X und Y des Grades k oder weniger wiedergegeben werden. Beispielsweise kann ein Lenkbarer-Weg-Polynom 214 10 Sekunden verstrichener Zeit wiedergeben und kann mit 100 Millisekunden/Abtastwert oder 10 Hz unter Erhalt von n = 100 Abtastpunkten abgetastet werden. In diesem Beispiel können die n = 100 Abtastpunkte im Lenkbarer-Weg-Polynom 214 durch eine Polynomfunktion in X und Y des Grades 3 oder weniger, in diesem Fall des Grades 1, wiedergegeben werden, da das Lenkbarer-Weg-Polynom 214 durch eine gerade Linie wiedergegeben werden kann.
Die Polynomfunktion in X und Y des Grades k oder weniger, die das Lenkbarer-Weg-Polynom 214 wiedergibt, kann eine oder mehrere Bezierkurven beinhalten. Bezierkurven sind Polynomfunktionen des Grades k oder weniger, die jeweils eine disjunkte Teilmenge der n Punkte wiedergeben und die zusammengenommen die gesamte Menge von n Punkten wiedergeben. Bezierkurven können darauf beschränkt sein, dass sie kontinuierlich differenzierbar sind und Beschränkungen oder Begrenzungen der zulässigen Ableitungen, z. B. Begrenzungen der Änderungsraten, ohne Diskontinuitäten aufweisen. Bezierkurven können ferner darauf beschränkt sein, dass sie zu Ableitungen anderer Bezierkurven an Grenzen passen, sodass fließende Übergänge zwischen Teilmengen bereitgestellt werden. Durch Beschränkungen von Bezierkurven kann aus einem Wegpolynom ein Lenkbarer-Weg-Polynom 214 werden, indem die Raten der Längs- und Querbeschleunigung, die zum Steuern eines Fahrzeugs entlang des Lenkbarer-Weg-Polynoms 214 erforderlich sind, begrenzt werden, wobei ein Bremsmoment und Antriebsstrangmoment als positive und negative Längsbeschleunigung angewendet werden und das Lenkmoment im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn als linke und rechte Querbeschleunigung angewendet wird. Durch Bestimmen der Quer- und Längsbeschleunigung zum Erzielen vorgegebener Zielwerte innerhalb vorgegebener Beschränkungen innerhalb vorgegebener Anzahlen von Zeiträumen kann das Lenkbarer-Weg-Polynom 214 von einer Rechenvorrichtung verwendet werden, um ein Lenkbarer-Weg-Polynom 214 zu bestimmen, das zum sicheren und komfortablen Steuern des Fahrzeugs 110 verwendet werden kann.
Die Rechenvorrichtung 115 kann ein Lenkbarer-Weg-Polynom 214 bestimmen, um zukünftige Trajektorien des Fahrzeugs 110 vorherzusagen, und das Lenkbarer-Weg-Polynom 214 aktualisieren, während das Fahrzeug 110 nach dem Lenkbarer-Weg-Polynom 214 gesteuert wird, indem sie eine Traj ektorie des Fahrzeugs 110 aktualisiert, um eine aktualisierte Position, Geschwindigkeit und Richtung sowie Quer- und Längsbeschleunigung zu bestimmen und die aktualisierte Position, Geschwindigkeit und Richtung mit einer vorhergesagten Position, Geschwindigkeit und Richtung sowie Quer- und Längsbeschleunigung aus dem Lenkbarer-Weg-Polynom 214 vergleicht. Die Rechenvorrichtung 115 kann diesen Vergleich zwischen der aktualisierten Trajektorie des Fahrzeugs 110 und der vorhergesagten Trajektorie bei theoretischen Steuerungsberechnungen verwenden, um Ausgaben an die Steuerungen 112, 113, 114 zu bestimmen, welche die Trajektorie des Fahrzeugs 110 bestimmen können, z. B. die Differenz zwischen einer aktualisierten Trajektorie und einem Lenkbarer-Weg-Polynom 214 bei zukünftigen Zeitschritten verringern. Das Aktualisieren von Ausgaben des Fahrzeugs 110 an die Steuerungen 112, 113, 114 als Reaktion auf Ergebnisse der theoretischen Steuerungsberechnungen ist im autonomen und halbautonomen (unterstützten) Steuerungsmodus des Fahrzeugs 110 eingeschlossen, wie vorangehend in Bezug auf 1 erörtert.
Bei theoretischen Steuerungsberechnungen handelt es sich um Berechnungen, die Fehlersignale auf Grundlage eines steuerbaren Prozesses (z. B. Steuern der Trajektorie des Fahrzeugs 110) bestimmen, die Fehlersignale in Berechnungen einsetzen und Steuersignale zum Steuern des Prozesses (Trajektorie des Fahrzeugs 110) ausgeben können, die zukünftige Fehlersignale verringern können. Theoretische Steuerungsberechnungen können derart ausgestaltet sein, dass aus ihnen eine stabile Ausgabe trotz einer unerwünschten oder irrelevanten Eingabesignalvariation, einschließlich z. B. Signalrauschen, hervorgeht. Beispiele für theoretische Steuerungsberechnungen, die verwendet werden können, um eine stabile Ausgabe zu erhalten, sind Zeitreihenfilter, wie etwa Kalman-Filter, die eine Ausgabevariation durch Filtern von Eingangssignalen mit einem Zeitreihenfilter verringern können. Zeitreihenfilter können mehrere Abtastwerte von einem Eingabesignal verwenden, das über mehrere Zeitschritte abgetastet wird, um einen einzigen Ausgabeabtastwert zu bilden. Das Ergebnis besteht darin, dass theoretische Steuerungsberechnungen mehrere Zeitschritte erforderlich machen können, um ausreichend Abtastwerte zu erhalten, um einen zuverlässigen Ausgabeabtastwert bereitzustellen, wobei ein zuverlässiger Ausgabeabtastwert als ein Ausgabeabtastwert definiert ist, bei dem eine Wahrscheinlichkeit von 99,99 % besteht, dass er innerhalb vorgegebener Grenzen korrekt ist. Dadurch kann es zu einer Verzögerung beim Erzeugen zuverlässiger Ausgabeabtastwerte nach Starten einer neuen theoretischen Steuerungsberechnung, z. B. Starten einer Bestimmung eines neuen Lenkbarer-Weg-Polynoms 214, kommen.
In der Verkehrsszene 200, bei der Trajektorien des Fahrzeugs 110 durch das Lenkbarer-Weg-Polynom 214 wiedergegeben sind, kann die Rechenvorrichtung 115 bestimmen, dass das Fahrzeug 110 einen Bremsabstand d zu einem geparkten zweiten Fahrzeug 204 zu einer Zeit bis zum Aufprall t_c erreicht, bei der es sich um die Zeit zum Zurücklegen des Aufprallwegs X₀ bei der momentanen Trajektorie bis zum Erreichen des Bremsabstands d von dem geparkten zweiten Fahrzeug 204 handelt, wobei das Fahrzeug 110 in diesem Abstand angehalten werden muss, um einen Aufprall zu verhindern. Die Rechenvorrichtung 115 kann dazu programmiert sein zu bestimmen, dass sich das Fahrzeug 110 einem Bremsabstand d von einem geparkten zweiten Fahrzeug 110 nähert und, wenn ein Insasse eine Bremsabsicht angibt, den Insassen dabei unterstützen, das Fahrzeug 110 entlang des Lenkbarer-Weg-Polynoms 214 vor dem Bremsabstand d von einem geparkten zweiten Fahrzeug 204 anzuhalten. Ein Insasse kann eine Bremsabsicht z. B. durch Betätigen eines Bremspedals angeben. Sobald der Insasse eine Bremsabsicht durch Betätigen eines Bremspedals angibt, kann die Rechenvorrichtung Befehle über die Steuerungen 112, 113, 114 senden, um das Fahrzeug 110 sicher und komfortabel an einer Stelle vor dem Bremsabstand d von einem geparkten zweiten Fahrzeug 204 z. B. ungeachtet der Menge und Dauer eines vom Insassen ausgeübten Bremspedaldrucks anzuhalten.
In anderen Fällen kann das zweite Fahrzeug 204 auf dem Fahrstreifen 206 auf einer Trajektorie gesteuert werden, wobei die Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 204 geringer als die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 110 ist. Anstatt hinter dem zweiten Fahrzeug 204 anzuhalten, kann die Rechenvorrichtung 115 im Fahrzeug 110 die Trajektorie des Fahrzeugs 110 derart einstellen, dass das Fahrzeug 110 in einem Abstand d von dem zweiten Fahrzeug 204 entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 204 positioniert wird, um eine Trennung zwischen dem Fahrzeug 204 und dem zweiten Fahrzeug 204 von wenigstens dem Abstand d aufrechtzuerhalten. Das Steuern eines Fahrzeugs auf diese Weise kann einen Betriebsmodus eines adaptiven Geschwindigkeitsregelungsprogramms in der Rechenvorrichtung 115 darstellen.
Zusätzlich zum und anstelle des Anhaltens des Fahrzeugs 110 oder Abstimmen der Geschwindigkeiten mit dem zweiten Fahrzeug 204 kann die Rechenvorrichtung 115 eine Vielzahl von virtuellen Lenkwegpolynomen 216, 218 zum Lenken des Fahrzeugs 110 auf einen angrenzenden Fahrstreifen 220 ohne Anhalten bestimmen. In einigen Fällen kann die Rechenvorrichtung 115 das Fahrzeug 110 derart steuern, dass es eine konstante Geschwindigkeit beibehält. In diesen Fällen kann die Vielzahl von virtuellen Lenkwegpolynomen 216, 218 Lenkwege wiedergeben, bei denen es z. B. nicht erforderlich ist, dass das Fahrzeug 110 seine Geschwindigkeit verringert. Dies kann der Fall sein, wenn die Rechenvorrichtung 115 einen Insassen unterstützt, indem sie die Steuerungen 112, 113, 114 derart anweist, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 110 auf einem vom Insassen ausgewählten Niveau bleibt, z. B. adaptive Geschwindigkeitsregelung oder „Tempomat“, einschließlich Ausführen von Fahrstreifenwechselmanövern.
Die Vielzahl von virtuellen Lenkwegpolynomen 216, 218 ist durch die Auslassungspunkte zwischen den gestrichelten Linien wiedergegeben, welche die virtuellen Lenkwegpolynome 216, 218 wiedergeben. Der von der Vielzahl von virtuellen Lenkwegpolynomen 216, 218 eingeschlossene Bereich umfasst einen sicheren Fahrbereich 228. Die Vielzahl von virtuellen Lenkwegpolynomen 216, 218 basiert darauf, dass die Rechenvorrichtung 115 bestimmt, dass der Verkehr auf dem angrenzenden Fahrstreifen 220, der durch die linke Fahrstreifenmarkierung 222 und eine Trennlinie 210 definiert ist, es der Rechenvorrichtung 115 oder dem Insassen ermöglichen kann, das Fahrzeug 110 derart zu steuern, dass es ein Fahrstreifenwechselmanöver sicher und komfortabel ausführt, da die Rechenvorrichtung virtuelle Wegpolynome 216, 218 auf Grundlage vorgegebener Ziele und Beschränkungen für die Quer- und Längsbeschleunigung bestimmt. Der Verkehr auf dem angrenzenden Fahrstreifen und das Bestimmen, wann ein Fahrstreifenwechselmanöver ausgeführt werden kann, werden im Zusammenhang mit 15 erörtert.
Die virtuellen Wegpolynome 216, 218 können von der Rechenvorrichtung 115 zum Steuern des Fahrzeugs 110 derart verwendet werden, dass es ein Fahrstreifenwechselmanöver ausführt, wobei sich die Trajektorie des Fahrzeugs 110 vom Lenkbarer-Weg-Polynom 214 zu einer Trajektorie in einem Fahrstreifenbreitenabstand Y₀ von dem Fahrstreifen 206 zum angrenzenden Fahrstreifen 220 ändern kann, während der Verkehr auf dem angrenzenden Fahrstreifen, der ein drittes Fahrzeug 224 und ein viertes Fahrzeug 226 beinhaltet, vermieden wird. Die virtuellen Wegpolynome 216, 218 können ferner von der Rechenvorrichtung 115 verwendet werden, um einen Insassen dazu aufzufordern, ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen, wie in den 7-13 dargestellt.
Die virtuellen Wegpolynome 216, 218 können ferner verwendet werden, um den Insassen dazu aufzufordern, eine Absicht zum Ausführen eines Fahrstreifenwechselmanövers einzugeben. Ein Insasse kann eine Absicht zum Ausführen eines Fahrstreifenwechselmanövers eingeben, indem er z. B. ein Lenkmoment auf ein Lenkrad 704 in der beabsichtigten Lenkrichtung ausübt. Die Rechenvorrichtung 115 kann die Absicht eines Insassen bestimmen und ein Fahrstreifenwechselmanöver auf Grundlage einer Insasseneingabe, die z. B. als Moment auf ein Lenkrad ausgeübt wird, ausführen. Die Rechenvorrichtung 115 kann einen Insassen auffordern und Fahrstreifenwechselmanöver, einschließlich Aktualisieren von Aufforderungen und Fahrstreifenwechselmanövern, ausführen, während das Fahrzeug 110 im autonomen Modus, vom Insassen gesteuerten Modus oder den Insassen unterstützenden (halbautonomen) Modus, einschließlich Verwenden einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung, gesteuert wird, wobei die Rechenvorrichtung 115 dazu programmiert sein kann, eine vorgegebene Zielgeschwindigkeit beizubehalten, sofern die Verkehrs- und Fahrbahnbedingungen dies erlauben.
15 ist eine Darstellung mit vier Diagrammen, einschließlich eines Totwinkel-Signals 1500 (Blind Spot Signal - BLIS) vom linken Fahrstreifen, einer Verkehrsdichte 1504 (DICHTE) auf dem linken Fahrstreifen, eines Totwinkel-Signals 1502 (BLIS) vom rechten Fahrstreifen und einer Verkehrsdichte 1506 (DICHTE) auf dem rechten Fahrstreifen. Die Rechenvorrichtung 115 im Fahrzeug 110 kann Daten von den Sensoren 116, einschließlich Videosensoren, LIDAR-Sensoren, Radarsensoren und Ultraschallsensoren, verwenden, um die Verkehrsdichte 1504, 1508 für Fahrzeugverkehr auf dem linken und rechten angrenzenden Fahrstreifen, z. B. des dritten Fahrzeugs 224 und des vierten Fahrzeugs 226 im angrenzenden Fahrstreifen 220, zu bestimmen. Die Rechenvorrichtung 115 kann Daten der Sensoren 116 verwenden, um Trajektorien für Fahrzeugverkehr auf dem angrenzenden Fahrstreifen in Bereichen von angrenzenden Fahrstreifen, die als „tote Winkel“ bezeichnet werden, zu bestimmen. Tote Winkel sind Bereiche von angrenzenden Fahrstreifen, die in Rückspiegeln oder für rückwärtsgerichtete Videosensoren des Fahrzeugs 110 oder im peripheren Sichtfeld des Insassen nicht sichtbar sind und Fahrzeugverkehr beinhalten können.
Die Verkehrsdichte 1504 auf dem linken Fahrstreifen und die Verkehrsdichte 1506 auf dem rechten Fahrstreifen stellen ein Maß für die Verkehrsdichte 1508 auf dem linken Fahrstreifen und die Verkehrsdichte 1510 auf dem rechten Fahrstreifen in Abhängigkeit der Zeit in Sekunden grafisch dar. Die Verkehrsdichte 1508 auf dem linken Fahrstreifen und die Verkehrsdichte 1510 auf dem rechten Fahrstreifen werden durch Kombinieren bestimmter Trajektorien für Fahrzeuge auf angrenzenden Fahrstreifen bestimmt, um die Gesamtverkehrsdichte auf angrenzenden Fahrstreifen zu bestimmen. Das Totwinkel-Signal 1502 vom linken Fahrstreifen und das Totwinkel-Signal 1504 vom rechten Fahrstreifen stellen ein Maß für das Vorhandensein oder Fehlen eines Fahrzeugs in einem toten Winkel grafisch dar. Das Totwinkel-Signal 1516 vom linken Fahrstreifen und das Totwinkel-Signal 1524 vom rechten Fahrstreifen sind Ausgaben, die gleich 1 sind, wenn auf Grundlage der Verkehrsdichte 1508 auf dem linken Fahrstreifen bzw. der Verkehrsdichte 1510 auf dem rechten Fahrstreifen bestimmt wird, dass sich ein Fahrzeug in einem toten Winkel auf einem angrenzenden Fahrstreifen befindet, und die gleich 0 ist, wenn bestimmt wird, dass sich kein Fahrzeug in einem toten Winkel auf einem angrenzenden Fahrstreifen befindet. Das Totwinkel-Signal 1516 vom linken Fahrstreifen und das Totwinkel-Signal 1518 vom rechten Fahrstreifen können z. B. verwendet werden, um Warnleuchten an linken und rechten Rückspiegeln von Fahrzeugen 110 anzuschalten.
Die Diagramme zur Verkehrsdichte 1504 auf dem linken Fahrstreifen und zur Verkehrsdichte 1506 auf dem rechten Fahrstreifen beinhalten ferner Linien 1512, 1514, die angeben, wann die Verkehrsdichte 1508, 1510 gering genug sein kann, um zu gestatten, dass ein Fahrstreifenwechselmanöver ausgeführt wird. Dies wird durch die schraffierten Bereiche 1520, 1522, 1526, 1528, 1530 angegeben, die Zeiträume mit zulässiger Verkehrsdichte für Fahrstreifenwechselmanöver für einen angrenzenden linken und rechten Fahrstreifen zeigen. Die Rechenvorrichtung 115 kann diese Informationen z. B. verwenden, um Punkte p1 und p2 in der Verkehrsszene 200 zu bestimmen, wobei der durch den Abstand zwischen den Punkten p1 und p2 wiedergegebene Zeitraum derart bestimmt werden kann, dass er vollständig innerhalb eines schraffierten Bereichs 1520, 1522, 1526, 1528, 1530 für den jeweiligen angrenzenden Fahrstreifen je nach der Richtung des Fahrstreifenwechselmanövers liegt.
Die durch die schraffierten Bereiche 1520, 1522, 1526, 1528, 1530 wiedergegebenen Zeiträume sind Zeiträume, in denen es möglich ist, ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen, jedoch können aufgrund von Unterschieden im Fahrstreifen, die mit einem angrenzenden Fahrstreifen 220 im Verhältnis zu einer momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 206 assoziiert sind, einige Abschnitte der schraffierten Bereiche 1520, 1522, 1526, 1528, 1530 für ein Fahrstreifenwechselmanöver unbrauchbar sein. Die Rechenvorrichtung 115 kann eine Fahrstreifengeschwindigkeit für einen angrenzenden Fahrstreifen 220 im Verhältnis zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs 110 bestimmen und kann bestimmen, wann Fahrstreifenwechselmanöver ausgeführt werden können, während Beschränkungen zur Quer- und Längsbeschleunigung und gesetzliche Beschränkungen zum Fahrstreifenwechsel auf Grundlage von Fahrstreifenmarkierungen, einschließlich z. B. der Trennlinie 210, eingehalten werden. Fahrstreifenmarkierungen können von der Rechenvorrichtung 115 mithilfe von im Fahrzeug 110 enthaltenen Videosensoren bestimmt werden, um z. B. zu bestimmen, wann es dem Fahrzeug 110 gestattet sein kann, ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen, in dem sie z. B. die Anzahl (einfach oder doppelt), Farbe (gelb oder weiß) und Gestalt (durchgängig oder gestrichelt) der Trennlinie 210 bestimmt. Zu beachten ist, dass sich angrenzende Fahrstreifen links oder rechts von einem momentanen Fahrstreifen 206 befinden können und dass die Fahrgeschwindigkeit in angrenzenden Fahrstreifen schneller oder langsamer als die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs 110 sein kann, wobei die Fahrstreifengeschwindigkeit auf linken angrenzenden Fahrstreifen typischerweise schneller und auf rechten angrenzenden Fahrstreifen langsamer ist.
Die Fahrstreifengeschwindigkeit für angrenzende Fahrstreifen kann z. B. anhand der An/Aus-Frequenz des Totwinkel-Signals 1516 vom linken Fahrstreifen und des Totwinkel-Signals 1518 vom rechten Fahrstreifen bestimmt werden. Die Rechenvorrichtung 115 kann bestimmen, dass Fahrstreifenwechselmanöver ausgeführt werden können, indem sie bestimmt, wann eine konstante Differenz zwischen der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 110 und der Fahrstreifengeschwindigkeit für einen angrenzenden Fahrstreifen für ein vorgegebenes Intervall konstant ist. Die Rechenvorrichtung 115 kann ferner Daten von einem Querverkehrswarnsensor eingeben, der einen Insassen warnt, wenn sich Verkehr von hinten nähert. Querverkehrswarnsensoren können einen Insassen warnen, wenn sich Verkehr senkrecht zum Heck des Fahrzeugs 110 nähert, und werden typischerweise aktiviert, wenn sich das Fahrzeug 110 im Rückwärtsgang befindet. Querverkehrswarnsensoren können verwendet werden, um andere Fahrzeuge zu erkennen, die sich einem toten Winkel eins Fahrzeugs nähern, und um zu bestimmen, ob dies den rechten Fahrstreifen oder den linken Fahrstreifen betrifft. Dieses Signal kann mit dem Totwinkel-Signal 1518 vom rechten Fahrstreifen und dem Totwinkel-Signal 1516 vom linken Fahrstreifen kombiniert werden, um zu bestimmen, wann Fahrstreifenwechselmanöver ausgeführt werden sollen.
Die Rechenvorrichtung 115 kann die Verkehrsdichte auf angrenzenden Fahrstreifen, die Fahrgeschwindigkeit auf angrenzenden Fahrstreifen und Querverkehrswarnsensorinformationen mit Informationen von anderen Sensoren 116, einschließlich z. B. Videosensoren, Radarsensoren und LIDAR-Sensoren, kombinieren, um optimale Zeiträume zu bestimmen, in denen Fahrstreifenwechselmanöver ausgeführt werden sollen. Die Rechenvorrichtung 115 kann empfohlene Zeiträume, in denen Fahrstreifenwechselmanöver ausgeführt werden sollen, an einen Insassen mittels Aufforderungen anzeigen. Bei Aufforderungen handelt es sich um visuelle, akustische oder haptische (Berührung) Ausgaben, die einem Insassen eines Fahrzeugs 110 bereitgestellt werden, um ein Steuerungsverhalten von dem Insassen auszulösen.
Aufforderungen können Insassen angezeigt werden, um Fahrstreifenwechselmanöver zu empfehlen, einschließlich einer haptischen Ausgabe, die über ein Lenkrad 704, 1700, wie in den 7 und 17 dargestellt, mit verschiedenen Graden von wahrgenommener Dringlichkeit bereitgestellt wird, wie im Zusammenhang mit 14 erörtert, Anzeigeaufforderungen, wie im Zusammenhang mit den 7-13 erörtert, und Audiowarnungen, die akustische Hinweise mit verschiedener Intensität und verschiedenen Graden von wahrgenommener Dringlichkeit, einschließlich z. B. synthetischer menschlicher Stimmen, beinhalten können. Die wahrgenommene Dringlichkeit kann als der Grad der von einem Insassen eines Fahrzeugs 110 wahrgenommenen Dringlichkeit in Reaktion auf eine Aufforderung, die über Anzeigeaufforderungen, haptische Ausgabe oder akustische Hinweise bereitgestellt wird, definiert sein. Die wahrgenommene Dringlichkeit kann mit Frequenz, Intensität, Kraft, Muster, Größe oder Farbe assoziiert sein und kann z. B. durch psychophysikalische Versuche mittels Fahrsimulation bestimmt werden.
Aufforderungen, die Insassen eines Fahrzeugs 110 in Bezug auf Fahrstreifenwechselmanöver angezeigt werden, wie oben erörtert, können derart aktualisiert werden, dass sie Veränderungen des Fahrzeugverkehrs oder der Straßenbedingungen widerspiegeln, durch die sich z. B. die Verfügbarkeit von virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynomen ändert. Die Aufforderungen können ferner derart aktualisiert werden, dass sie eine Insasseneingabe in Reaktion auf die Aufforderung, einschließlich Abbrechen der Aufforderung, wenn der Insasse nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitbeschränkung darauf reagiert, widerspiegeln. Die Rechenvorrichtung 115 kann die Reaktionen aufzeichnen, die ein Insassen auf verschiedene Aufforderungen abgibt, und die Reaktionen in einem nichtflüchtigen Speicher speichern. Die aufgezeichneten Reaktionsinformationen können zum Erstellen eines Insassenprofils verwendet werden, das dazu verwendet werden kann zu bestimmen, welche Aufforderungen die Rechenvorrichtung 115 in Zukunft dem Insassen anzeigen könnte.
Wieder in Bezug auf 2 ist die Verkehrsszene 200 zu einem momentanen Zeitschritt dargestellt, in dem die Rechenvorrichtung 115 eine Zeit bis zum Aufprall t_c bestimmt hat, die gleich der Zeit ist, die das Fahrzeug 110 benötigen würde, um den Aufprallweg X₀ mit der momentanen Trajektorie zum Erreichen des Bremsabstands d von dem geparkten Fahrzeug 204 zurückzulegen. Die Rechenvorrichtung 115 kann eine geschätzte Insassenreaktionszeit t_RT bestimmen, die z. B. der Zeit entsprechen kann, die ein Insasse benötigt, um auf eine Aufforderung zu reagieren. Insassenaufforderungen werden nachfolgend im Zusammenhang mit den 7-13 erörtert. Die geschätzte Insassenreaktionszeit t_RT ist in der Verkehrsszene 200 durch den Weg RT angegeben, den das Fahrzeug 110 während dieser Zeit bei der momentanen Geschwindigkeit V₀ zurücklegt. Somit kann in der Verkehrsszene 200 die erste Gelegenheit für das Fahrzeug 110, ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen, vorliegen, nachdem das Fahrzeug 110 den Weg RT zum Erreichen von Punkt p1 zurückgelegt hat, da der durchschnittliche Insasse so viel Zeit benötigt, um auf eine angezeigte Aufforderung zu reagieren. Die Rechenvorrichtung 115 kann eine Vielzahl von virtuellen Lenkwegpolynomen 216, 218 bestimmen, die bei Punkt p0 beginnt und ab Punkt p1 von dem Lenkwegpolynom 214 abweicht und danach von Punkten auf dem Lenkbarer-Weg-Polynom 214 bis zum Punkt p2 abweicht, was durch den Manövrierweg X_m wiedergegeben wird. Der Manövrierweg X_m ist der Weg, den das Fahrzeug 110 während der Manöverzeit t_m bei der momentanen Geschwindigkeit V₀ zurücklegen kann. Die virtuellen Lenkwegpolynome 216, 218 und der Bereich dazwischen umfassen einen sicheren Fahrbereich 228 für das Fahrzeug 110.
Der sichere Fahrbereich 228 ist ein Bereich, in dem die Rechenvorrichtung 115 ein Fahrzeug 110 derart steuern kann, dass es ein Fahrstreifenwechselmanöver sicher und komfortabel ausführt, das durch eines der Vielzahl von virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynomen 216, 218 wiedergegeben wird, nachdem in Reaktion auf eine Aufforderung bestimmt wurde, dass der Insasse beabsichtigt, ein Fahrstreifenwechselmanöver durchzuführen. Die Rechenvorrichtung 115 kann bestimmen, dass ein Insasse beabsichtigt, ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen, indem sie z. B. eine Eingabe von einem Lenkrad empfängt, die anzeigt, dass der Insasse vorhat, nach links oder rechts abzubiegen, indem er das Lenkrad entgegen dem bzw. im Uhrzeigersinn dreht. Wie oben erörtert, kann, nachdem erkannt wurde, dass der Insasse beabsichtigt, ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen, wenn sich das Fahrzeug 110 zwischen den Punkten p1 und p2 auf dem Lenkbarer-Weg-Polynom 214 befindet, die Rechenvorrichtung 115 eine Steuerungsunterstützung durchführen und die Steuerungen 112, 113, 114 dazu anweisen, das Fahrzeug 110 auf eines aus der Vielzahl von virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynomen 216, 218 zu steuern. In Fällen, in denen der Insasse nicht angibt, dass ein Fahrstreifenwechselmanöver ausgeführt werden soll, kann, nachdem die Manöverzeit t_m bei Punkt p2 abgelaufen ist und das Fahrzeug 110 in eine Bremszeit t_s eintritt, die Zeit, die das Fahrzeug 110 benötigt, um sicher und komfortabel über den Bremsabstand X_s anzuhalten, die Rechenvorrichtung 115 die Steuerung des Fahrzeugs 110 unterstützen, indem sie anhält, bevor der Bremsabstand d erreicht wird.
Die virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynome 216, 218 sind Lenkbarer-Weg-Polynome 216, 218, die von der Rechenvorrichtung 115 bei theoretischen Steuerungsberechnungen zum Steuern des Fahrzeugs 110 von einem momentanen Fahrstreifen 206 zu einem angrenzenden Fahrstreifen 220 verwendet werden können, werden jedoch momentan von der Rechenvorrichtung 115 nicht zum Steuern des Fahrzeugs 110 verwendet. Zu einem Zeitpunkt während der Manöverzeit t_m kann, nachdem in Reaktion auf eine Aufforderung eine Absicht des Insassen, ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen, bestimmt wurde, die Rechenvorrichtung eine Umstellung vom Durchführen theoretischer Steuerungsberechnungen zum Steuern des Fahrzeugs 110 auf Grundlage des Lenkbarer-Weg-Polynoms 214 zum Durchführen theoretischer Steuerungsberechnungen zum Steuern des Fahrzeugs 110 auf Grundlage der Vielzahl von virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynomen 214, 216 durchführen. In Anbetracht dessen, dass theoretische Steuerungsberechnungen mehrere Zeiträume erfordern können, um zuverlässige Ausgabeabtastwerte zu erzeugen, wie oben erörtert, beginnt die Vielzahl von virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynomen 214, 216 gänzlich damit, dass sie eine Vielzahl von gemeinsamen Fahrzeugtrajektorienwerten mit Lenkbarer-Weg-Polynomen 214 gemeinsam hat. Auf diese Weise können, wenn die Umstellung stattfindet, die theoretischen Steuerungsberechnungen auf den gleichen Fahrzeugtrajektorienwerten basieren und zuverlässige Abtastwerte ohne Unterbrechung durch die Umstellung ausgegeben werden. Das für die Umstellung ausgewählte virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynom 214, 216 kann ein virtuelles Lenkbarer-Weg-Polynom 214, 216 sein, das weit genug vom Lenkbarer-Weg-Polynom 214 in der Zukunft liegt, um es der Rechenvorrichtung 115 zu ermöglichen, das Fahrzeug 110 sicher und komfortabel zum Ausführen des Fahrstreifenwechselmanövers durch Steuern des Fahrzeugs 110 auf Grundlage des virtuellen Wegpolynoms 214, 216 zu steuern.
3 ist eine Darstellung einer Verkehrsszene 300, bei der ein Fahrzeug 110 auf einem Fahrstreifen 306, der durch eine rechte Fahrbahnbegrenzung 308 und eine Fahrstreifenmarkierung 310 definiert ist, auf Grundlage des Lenkbarer-Weg-Polynoms 314 gesteuert wird. Die Verkehrsszene 300 beinhaltet ein virtuelles Lenkbarer-Weg-Polynom 316, das derart definiert ist, dass es an einem PunktpO beginnt, wobei es mit dem Lenkbarer-Weg-Polynom 314 für einen Zeitraum zusammenfällt, und dann von dem Lenkbarer-Weg-Polynom 314 bei Punkt p1 abzweigt und bei einer Trajektorie des Fahrzeugs 110 auf dem angrenzende Fahrstreifen 320, der durch eine linke Fahrbahnbegrenzung 312 und eine Mittellinie 310 in einem Fahrstreifenbreitenabstand Y₀ vom Lenkbarer-Weg-Polynom 314 definiert ist, in einer Richtung, die mit dem angrenzenden Fahrstreifen 320 übereinstimmt, und mit einer Geschwindigkeit, die mit dem Verkehr auf dem angrenzenden Fahrstreifen 320 übereinstimmt, endet.
Das virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynom 316 kann eine Längs- und Querbeschleunigung ungleich null beinhalten. Beispielsweise kann ein Fahrstreifenwechselmanöver durch zwei Zeiträume mit Querbeschleunigungen ungleich null erreicht werden, wobei der erste während des Zeitraums von p1 bis p2 liegt, wobei das virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynom 316 eine konstante linke Querbeschleunigung gleich a_y aufweist, wobei die Zentripetalkraft auf eine Masse gleich dem Fahrzeug 110 in einem Kreis mit dem Radius r1 erzeugt wird, dann von p1 bis p2 das virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynom 316 eine rechte Querbeschleunigung gleich a_y aufweist, wobei die Zentripetalkraft gleich der Kraft ist, die auf deine Masse gleich dem Fahrzeug 110 in einem Kreis mit dem Radius r2 erzeugt wird. Bei Punktp3 weist das Fahrzeug 110 eine Trajektorie parallel zum und einen Fahrstreifenbreitenabstand von Y₀ vom Lenkbarer-Weg-Polynom 314 auf, wobei Y₀ = r1 + r2. Die Querbeschleunigungswerte und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 110 werden kombiniert, um den Manövrierweg X_m und damit die Geschwindigkeit, mit welcher das Fahrzeug 110 ein Fahrstreifenwechselmanöver ausführt, zu bestimmen. Das Kombinieren von Querbeschleunigung und Geschwindigkeit wird nachfolgend im Zusammenhang mit 4 erörtert. Querbeschleunigungswerte können Beschränkungen, die nach dem Insassenkomfort bestimmt werden, neben Antriebsbeschränkungen, wie im Zusammenhang mit dem kammschen Kreis 1600 in 16 erörtert, aufweisen. Eine hohe Querbeschleunigung kann für Insassen unbequem sein und die Rechenvorrichtung 115 kann dazu programmiert sein, hohe Quer- und Längsbeschleunigungswerte mit Ausnahme von Notfällen zu vermeiden, in denen die Vermeidung eines Aufpralls z. B. von einer hohen Quer- oder Längsbeschleunigung oder - verzögerung abhängen kann.
In der Verkehrsszene 300 nähert sich das Fahrzeug 110 einem stehenden Fahrzeug oder anderen Objekt auf dem Fahrstreifen 306 mit einer Anfangsgeschwindigkeit V₀ und einem Anfangsabstand, der durch den Aufprallweg X₀ wiedergegeben wird, von einem Bremsabstand d (Einsetzen von Frontalaufprallwarnung) entlang eines Lenkbarer-Weg-Polynoms 314, aus dem ein Fahrstreifenwechselmanöver bestimmt werden kann. Ein virtuelles Lenkbarer-Weg-Polynom 316 kann derart bestimmt werden, dass es von dem Lenkbarer-Weg-Polynom 314 an einem Punkt p1 nach einer bestimmten geschätzten Insassenreaktionszeit t_RT, während der das Fahrzeug 110 einen Weg RT zurücklegen kann, abweicht. Das virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynom 316 beruht auf dem Fahrstreifenbreitenabstand Yo, über den sich das Fahrzeug 110 seitlich bewegen muss, um sich auf den angrenzenden Fahrstreifen 320 zu bewegen. Die erforderliche Fahrstreifenwechselmanöverzeit T_M hängt von der Spitzenquerbeschleunigung, die ausgeübt werden kann, und dem zurückzulegenden seitlichen Weg ab (siehe unten). Diese Manöverzeit unterliegt stets der Einschränkung, dass die Manövertrajektorie unter Einhaltung eines komfortablen Abstands zu dem vorausfahrenden Fahrzeug auf dem ursprünglichen Fahrstreifen durchzuführen ist. Um die Beziehung zwischen der Fahrstreifenwechselmanöverzeit und dem zurückgelegten Längsweg zu veranschaulichen, ist das folgende vereinfachte Beispiel zu betrachten. Unter Annahme einer konstanten Querbeschleunigung wäre die erforderliche Fahrstreifenwechselmanöverzeit folgendermaßen: $T_{M} = \sqrt{\frac{2 Y_{0}}{a_{y}}}, w e i l Y_{0} = \frac{1}{2} a_{y} T_{M}^{2}$
wobei das Fahrstreifenwechselmanöver über einen Manövrierweg X_M und mit einer Geschwindigkeit V₀ erfolgt, wobei: $X_{M} = T_{M} V_{0}$
Auf Grundlage von Gleichung (1) kann der Bereich an Fahrstreifenwechselmanöverzeiten T_M, der für das Lenkbarer-Weg-Polynom 316 erreicht werden kann, anhand des Bereichs von erreichbaren Querbeschleunigungen a_y bestimmt werden. Ein Fahrzeug 110, das mit neuen Reifen ausgestattet ist, kann auf einer trockenen Fahrbahn z. B. eine maximale Querbeschleunigung a_y von etwa 1 Gravitation (g) oder eine Beschleunigung von etwa 9,8 m/s² erreichen. In anderen Fällen könnte ein Fahrzeug 110, das mit verschlissenen Reifen ausgestattet ist, auf einer nassen Fahrbahn z. B. nur eine Querbeschleunigung von 0,5 g erreichen, bevor es ins Schleudern gerät. Der Bereich an verfügbarer Querbeschleunigung a_y beruht ferner auf einer Bremsung des Fahrzeugs 110, da bei Ausübung eines Bremsmoments eine (negative) Längsbeschleunigung erzeugt wird und die Gesamtbeschleunigung des Fahrzeugs 110 sowohl auf der Querbeschleunigung a_y (Lenken) als auch auf der Längsbeschleunigung (Bremsen) beruht. Somit kann die Ausübung eines Bremsmoments z. B. dazu führen, dass weniger Querbeschleunigung a_y verfügbar ist und sich dadurch die Fahrstreifenwechselmanöverzeit T_M erhöht.
Bei einer Verkehrsszene 300 kann das Fahrzeug 110 z. B. ein stehendes Fahrzeug durch Bremsen, Lenken oder eine Kombination aus Bremsen und Lenken vermeiden. In Fällen, in denen ein Insasse das Fahrzeug 110 steuert, bremst ein Insasse im Allgemeinen, selbst wenn z. B. durch Lenken allein ein stehendes Fahrzeug hätte vermieden und eine Zielgeschwindigkeit genauer hätte eingehalten werden können. Die Rechenvorrichtung 115 kann den Insassen beim Steuern des Fahrzeugs 110 unterstützen, indem sie ein Fahrstreifenwechselmanöver ausführt, um ein stehendes Fahrzeug zu vermeiden. Die Rechenvorrichtung 115 kann ein Lenkbarer-Weg-Polynom 316 auf Grundlage der verfügbaren Querbeschleunigung a_y bestimmen. Die verfügbare Querbeschleunigung a_y kann z. B. auf dem Bestimmen einer Längsbeschleunigung aufgrund einer Bremsung durch den Insassen beruhen.
16 ist eine Darstellung eines kammschen Reibkreises 1600, in dem die Querbeschleunigung a_y und die Längsbeschleunigung a_x aufgrund von Bremsen und Lenken gemäß ihren Werten grafisch dargestellt werden können. Der kammsche Reibkreis 1600 zeigt zum Beispiel eine nach unten gerichtete Nettonennbeschleunigungskraft aufgrund der Schwerkraft = 1 g = 9,8 m/s² oder 32 ft/s², die auf das Fahrzeug 110 einwirkt. Die Beziehung zwischen Quer- und Längsbeschleunigung wird durch den Satz des Pythagoras angegeben: $g= \sqrt{a_{x}^{2} + a_{y}^{2}}$
wobei die kombinierte Beschleunigung g in einem kammschen Reibkreis 1600 grafisch dargestellt werden kann, wie in 16 gezeigt, wobei g als ein Abstand zwischen der Mitte der Brems-/Beschleunigungsachse und der Linkswendungs-/Rechtswendungsachse und einem 1-g-Kreis 1602, der eine kombinierte Beschleunigung von 1 g repräsentiert, grafisch dargestellt ist. Eine kombinierte Quer- und Längsbeschleunigung, die eine nach unten gerichtete Kraft von 1 g zur Folge hat, repräsentiert das, was unter Idealbedingungen erreicht werden kann. Im Allgemeinen weist der kammsche Reibkreis einen kleineren Radius auf rutschigen Straßen, bei verschlissenen Reifen usw. auf. Der Reibungskoeffizient µ kann hinzugefügt werden, um diese Reibungsverringerungen zu erfassen: $μ a_{t} = \sqrt{a_{x}^{2} + a_{y}^{2}}$
Auf Grundlage dieser Gleichungen können Quer- und Längsbeschleunigungen innerhalb der Grenzen der Reifenhaftung ausgeglichen werden. Eine maximale Bremsung wird z. B. erreicht, wenn kein Wenden oder Lenken vorliegt. Ebenso wird eine maximale Querbeschleunigung erreicht, wenn keine gleichzeitige Bremsung oder Beschleunigung vorliegt. Innerhalb des 1-g-Kreises 1602 auf dem kammschen Reibkreis 1600 behalten die Reifen des Fahrzeugs 110 eine Griffigkeit auf der Straße bei einer beliebigen Kombination aus Quer- oder Längsbeschleunigung bei. Außerhalb des Kreises rutschen die Reifen des Fahrzeugs 110, was zum Verlust der Kontrolle über das Fahrzeug 110 führen kann. Die verfügbare Querbeschleunigung kann mit der folgenden Gleichung berechnet werden: $a_{y} = \sqrt{{(μ a_{t})}^{2} - a_{x}^{2}}$
Der Ausgleich zwischen Querbeschleunigung a_y und Längsbeschleunigung a_x kann in einem kammschen Reibkreis 1600 grafisch dargestellt und in Tabelle 1 zusammengefasst werden, in der neun verschiedene Kombinationen aus Querbeschleunigung a_y und Längsbeschleunigung a_x aufgeführt sind, die unter Erzeugung einer nach unten gerichteten Kraft von 1 g kombiniert werden. Tabelle 1. Ausgleich zwischen Längs- und Querbeschleunigung

Längsbeschleunigung Querbeschleunigung Gesamtbeschleunigung

0 1 1,0

0,3 0,95 1,0

0,4 0,92 1,0

0,5 0,86 1,0

0,6 0,8 1,0

0,7 0,71 1,0

0,8 0,6 1,0

0,9 0,45 1,0

1 0 1,0
Die verfügbare gegenüber der erforderlichen Querbeschleunigung kann auf Grundlage von einem oder mehreren Fahrstreifenwechselmanöverprofilen bestimmt werden, die als Sinusfunktion der Zeit t durch die folgende Gleichung modelliert werden: $a_{y} = A sin ω t = \frac{2 π Y_{0}}{T_{m}^{2}} sin (\frac{2 π}{T_{m}} t)$
wobei die Querbeschleunigung a_y eine Sinusfunktion der Zeit t, des beabsichtigten Fahrstreifenwechselwegs Y_o und der Fahrstreifenwechselmanöverzeit T_m ist. Die Gleichung (9) stellt, wenn sie nach Zeit integriert wird, eine Kosinusfunktion der Zeit t zur Quergeschwindigkeit bereit: $v= \frac{Y_{0}}{T_{m}} [1 - c o s (\frac{2 π}{T_{m}} t)] + v_{0}$
wobei v₀ eine Anfangsgeschwindigkeit ist. Aus der Integration der Geschwindigkeit nach Zeit geht eine Formel zur Querverschiebung s hervor: $s = \frac{Y_{0}}{T_{m}} t - \frac{Y_{0}}{T_{m}} sin (\frac{2 π}{T_{m}} t) + v_{0} t + d_{0}$
wobei d₀ eine Anfangsverschiebung ist. Diese Querverschiebungsfunktion kann ein Fahrstreifenwechselmanöver wiedergeben, das z. B. durch ein oder mehrere Lenkbarer-Weg-Polynome 216-218 wiedergegeben wird, und kann daher verwendet werden, um einen sicheren Fahrbereich 228 zu bestimmen.
Die verfügbare Querbeschleunigung a_y kann in Echtzeit-Aufforderungsanzeigen 702, 1702 eingefügt werden, die einen sicheren Fahrbereich 228 auf Grundlage einer maximal erreichbaren Querbeschleunigung a_y anzeigen und entweder auf dem Armaturenbrett 708 eines Fahrzeugs 110 angebracht sind oder als Frontanzeige (Heads-up-Display - HUD) 1716 auf eine Windschutzscheibe 1712 eines Fahrzeugs 110 projiziert werden, wie im Zusammenhang mit den 7-13 und 17 beschrieben. Der sichere Fahrbereich 228 kann auf Fahrstreifenwechselmanövern beruhen, die bei einer ersten Näherung als eine Sinusfunktion der Zeit t für die Querbeschleunigung a_y modelliert sind, wie in der obenstehenden Gleichung (9) dargestellt, wobei die Spitzenquerbeschleunigung $(A = \frac{2 π Y_{0}}{T_{m}^{2}})$
von zwei Faktoren abhängig ist. Einer ist der beabsichtigte Fahrstreifenwechselweg Y₀ oder der seitliche Weg von dem ursprünglichen Fahrstreifen zum Zielfahrstreifen. Der andere Faktor ist die (das Quadrat der) Fahrstreifenwechselmanöverzeit (T_m) oder Manöverabschlusszeit. Die Spitzenbeschleunigung kann wiederum anhand des kammschen Reibkreises 1600 bestimmt werden, der auch als kammscher Kreis bezeichnet werden kann. In einem Beispiel beträgt, wenn der Reibungskoeffizient (µ) zwischen der Straße und den Reifen bei 0,7 liegt und kein Bremsen stattfindet, die verfügbare Spitzenquerbeschleunigung 0,7 g oder 6,86 m/s². Dahingegen könnte sich durch eine nasse Fahrbahn oder eine Kombination aus Bremsen und Lenken die verfügbare Spitzenquerbeschleunigung auf 0,3 g oder sogar weniger bei Kombination mit Verzögerung oder Beschleunigung verringern.
Terme in der Formel zur Spitzenquerbeschleunigung können in der Formel nach A umgestellt werden, um das Quadrat der Fahrstreifenwechselabschlusszeit bei einem jeweiligen bestimmten beabsichtigten Fahrstreifenwechselweg Y₀ zu bestimmen. Es sei z. B. eine verfügbare Spitzenquerbeschleunigung von 0,25 g (1,96 m/s²) und Y₀ = 3,66 m (d. h. eine Querverschiebung von 12 ft. zwischen der Mitte eines Fahrstreifens und der Mitte des angrenzenden Fahrstreifens) angenommen. Dann kann die benötigte Fahrstreifenwechselabschlusszeit als 3,06 s (9,39 s²) berechnet werden. Da die Fahrstreifenwechselmanöverzeit ausreichend sein muss, um das Manöver innerhalb des verbleibenden Abstands abzuschließen, um ein vorausfahrendes Fahrzeug sicher und komfortabel zu überholen, kann die erreichbare Spitzenquerbeschleunigung verwendet werden, um den letzten Punkt, an dem das Manöver beginnen kann, und die sich ergebende Geometrie der Trajektorie, die als ein sicherer Fahrbereich 228 angezeigt werden kann, zu bestimmen.
4 ist eine Darstellung von zwei Verkehrsszenen 400, 402. Die Verkehrsszene 400 beinhaltet ein Fahrzeug 110, das auf einem Fahrstreifen 406, der durch Fahrstreifenmarkierungen 410, 412 definiert ist, entlang eines Lenkbarer-Weg-Polynom 418 fährt. Die Verkehrsszene 400 beinhaltet virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynome 420, 422, die Fahrstreifenwechselmanöver zu angrenzenden Fahrstreifen 424, 426, die durch eine linke Fahrbahnbegrenzung 414, die Fahrstreifenmarkierungen 410, 412 bzw. eine rechte Fahrbahnbegrenzung 416 definiert sind, wiedergeben. Die Querbeschleunigungswerte, die zum Bestimmen der virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynome 420, 422 verwendet werden, können auf Zielwerten basieren, die sich nach der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 110 und vorgegebenen Beschränkungen zum Beibehalten eines Abstands d zwischen einem zweiten Fahrzeug 408 und dem Fahrzeug 110 richten. Der Weg X₁ gibt den geschätzten Insassenreaktionszeitweg RT plus den Manöverzeitweg X_m und den Bremszeitweg X_s wieder, wie obenstehend im Zusammenhang mit 2 erörtert.
In der Verkehrsszene 402 fährt ein Fahrzeug 428 auf einem Fahrstreifen 430, der durch Fahrstreifenmarkierungen 434, 436 definiert ist, entlang eines Lenkbarer-Weg-Polynoms 438. Die Verkehrsszene 402 beinhaltet virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynome 442, 444, die Fahrstreifenwechselmanöver zu angrenzenden Fahrstreifen 446, 448, die durch eine linke Fahrbahnbegrenzung 440, die Fahrstreifenmarkierungen 434, 436 bzw. eine rechte Fahrbahnbegrenzung 450 definiert sind, wiedergeben. In diesem Fall können die zum Bestimmen der virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynome 442, 444 verwendeten Querbeschleunigungswerte gleich denen der Verkehrsszene 400 sein, da jedoch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 428 größer als die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 110 ist, ist der Weg X₂, der dazu nötig ist, sich vom Fahrzeug 432 fernzuhalten, größer als der Weg X₁ in der Verkehrsszene 400.
5 ist eine Darstellung einer Verkehrsszene 500. Wie bei der Verkehrsszene 200 in 2 hat die Rechenvorrichtung 115 ein Lenkbarer-Weg-Polynom 514 und virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynome 516, 518, die einen sicheren Fahrbereich 520 bilden, der durch die Auslassungspunkte (d. h. die drei Punkte), die Wege RT, X_m, X_s und X₀ und die Punkte p1 und p2 angegeben ist, bei einem anfänglichen Zeitschritt bestimmt, woraufhin eine Aufforderung an einen Insassen angezeigt wird. Bei einem Zeitschritt nach dem anfänglichen Zeitschritt kann das Fahrzeug 110 eine Trajektorie aufweisen, welche das Fahrzeug 110 an die in der Verkehrsszene 500 dargestellte Position bringt, in der das Fahrzeug 110 nicht mehr entlang des Lenkbarer-Weg-Polynoms 514 gesteuert wird, und kann sich die Rechenvorrichtung 115 daher zum Steuern nicht mehr auf das Lenkbarer-Weg-Polynom 514 stützen. Dies kann z. B. durch einen Normalbetrieb des Fahrzeugs 110 verursacht werden, in dem es durch Insasseneingaben über ein Lenkrad gesteuert wird, oder kann durch einen Fehler beim Steuern des Fahrzeugs 110 durch die Rechenvorrichtung 115 verursacht werden oder kann durch eine Naturkraft, die auf das Fahrzeug 110 einwirkt, wie z. B. Seitenwind, oder eine Gefährdung auf der Fahrbahn, wie z. B. ein Schlagloch, verursacht werden.
In diesem Fall kann die Rechenvorrichtung 115 das Lenkbarer-Weg-Polynom 514 und die virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynome 516, 518 aktualisieren, um es der Rechenvorrichtung zu ermöglichen, kontinuierlich zuverlässige Trajektorienaktualisierungen zu erzeugen. Die Rechenvorrichtung 115 kann das Lenkbarer-Weg-Polynom 514 mit einem aktualisierten Lenkbarer-Weg-Polynom 512 und die virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynome 516, 518 mit einem aktualisierten virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynom 522 aktualisieren, das z. B. einen neuen Punkt p3 beinhaltet, der angibt, wann theoretische Steuerungsberechnungen von dem aktualisierten Lenkbarer-Weg-Polynom 512 auf das aktualisierte virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynom 522 umgestellt werden können. Die Rechenvorrichtung 115 kann ferner den sicheren Fahrbereich 520 derart aktualisieren, dass er das aktualisierte Lenkbarer-Weg-Polynom 522 beinhaltet, und die virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynome 516, 518 löschen, die vom Fahrzeug 110 nicht mehr erreichbar sind. Durch Aktualisieren des Lenkbarer-Weg-Polynoms 512 und des virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynoms 522 kann die Rechenvorrichtung 115 Trajektorienaktualisierungen mit hoher Zuverlässigkeit ohne Unterbrechung ausgeben, wenn sie vom aktualisierten Lenkbarer-Weg-Polynom 514 auf das aktualisierte Lenkbarer-Weg-Polynom 522 umstellt. Die Rechenvorrichtung kann ferner die zur Insasseneingabe angezeigte Aufforderung aktualisieren, einschließlich eines aktualisierten sicheren Fahrbereichs 520.
6 ist eine Darstellung einer Verkehrsszene 600, die ein Beispiel für das Aktualisieren eines virtuelles Lenkwegpolynoms 618 auf Grundlage einer Eingabe von einem Insassen zeigt. In der Verkehrsszene 600 kann ein Fahrzeug 110 auf einem Fahrstreifen 604 gesteuert werden. Eine Rechenvorrichtung 115 in dem Fahrzeug 110 kann ein Lenkbarer-Weg-Polynom 614 und ein virtuelles Lenkbarer-Weg-Polynom 618 bestimmen, die zu der Zeit beginnen, die durch den Punkt p1 wiedergegeben ist. Zu einer durch den Punkt p2 wiedergegebenen Zeit kann die Rechenvorrichtung 115 von dem Lenkbarer-Weg-Polynom 614 auf das virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynom 618 umstellen, wie oben im Zusammenhang mit 2 erörtert. Zu einer durch den Punkt p3 wiedergegebenen Zeit kann die Rechenvorrichtung 115 z. B. bestimmen, dass das Steuern des Fahrzeugs 110 entlang des virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynoms 618 nicht mehr der beste Weg zum Lenken ist. Dies kann infolge einer Eingabe von einem Insassen eines Fahrzeugs 606 geschehen, der z. B. eine Drehkraft oder ein Drehmoment auf ein Lenkrad in einer Richtung entgegen der Richtung ausübt, in die das Fahrzeug 606 momentan entlang des virtuellen Lenkwegpolynoms 618 lenkt, wodurch er eine Absicht angibt, das vom virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynom 618 wiedergegebene Fahrstreifenwechselmanöver abzubrechen.
In diesem Fall kann die Rechenvorrichtung 115 bestimmen, dass, wenn eine ausreichende Strecke zum Bremsen des Fahrzeugs 110 verbleibt, bevor der Bremsabstand d hinter einem zweiten Fahrzeug 606 erreicht ist, ein virtuelles Lenkbarer-Weg-Polynom 620 durch Umkehren von Abschnitten des virtuellen Wegpolynoms 618 bestimmt werden, um das Fahrzeug 110 auf eine Trajektorie auf dem Fahrstreifen 604 zurückzuführen, einschließlich Umstellen vom virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynom 618 auf das virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynom 620 und Steuern des Fahrzeugs entlang des virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynoms 620, einschließlich Anhalten hinter dem zweiten Fahrzeug 606.
In anderen Fällen kann ein Insasse eine Absicht zum Abbrechen eines Fahrstreifenwechselmanövers auf Grundlage dessen eingeben, dass der Insasse z. B. wahrnimmt, dass das Fahrzeug 606 beschleunigt oder vom Fahrstreifen 604 abbiegt, sodass das Fahrzeug 606 und der Bremsabstand d aus der Verkehrsszene 600 entfallen. In diesen Fällen kann das virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynom 620 das Fahrzeug 110 auf eine Trajektorie, die im Lenkbarer-Weg-Polynom 614 enthalten ist, mit einer aktualisierten Position auf dem Fahrstreifen 604 ohne Anhalten zurückführen, indem es Abschnitte des Lenkbarer-Weg-Polynoms 618 umkehrt, sodass das virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynom 620 erzeugt wird, und das Fahrzeug 110 entlang des virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynoms 620 mit der Geschwindigkeit und in der Richtung, in die ursprünglich auf dem Lenkbarer-Weg-Polynom 614 gesteuert wurde, steuert.
In anderen Fällen kann ein Abbrechen eines Fahrstreifenwechselmanövers durch Veränderungen des Verkehrs auf einem angrenzenden Fahrstreifen 628 verursacht werden, die eintreten, nachdem die Rechenvorrichtung vom Lenkbarer-Weg-Polynom 614 auf das virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynom 618 nach Punkt p2 umgestellt hat, jedoch bevor das Fahrstreifenwechselmanöver bei Punkt p4 abgeschlossen ist. Beispielsweise kann die Rechenvorrichtung 115 bestimmen, dass das virtuelle Lenkbarer-Weg-Polynom 618 aufgrund von Veränderungen im Verkehr auf dem angrenzenden Fahrstreifen 628, einschließlich Veränderungen der Trajektorien eines dritten Fahrzeugs 624 und/oder vierten Fahrzeugs 626, kein guter Lenkweg mehr ist. Beispielsweise können Veränderungen der Trajektorien des dritten Fahrzeugs 624 und/oder vierten Fahrzeugs 626, die von der Rechenvorrichtung 115 über die Sensoren 116 beim Steuern des Fahrzeugs 110 entlang des virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynoms 618 bestimmt werden, die Rechenvorrichtung 115 dazu veranlassen, zu bestimmen, dass ein weiteres Steuern des Fahrzeugs 110 entlang des virtuellen Lenkbarer-Weg-Polynoms 618 zu einem Zusammenstoß mit dem dritten Fahrzeug 624 oder vierten Fahrzeug 626 führen würde oder das Fahrzeug 110 dazu veranlassen würde, eine Position auf dem angrenzenden Fahrstreifen 628 einzunehmen, die näher an dem dritten Fahrzeug 624 oder vierten Fahrzeug 626 wäre als vorgegebene Begrenzungen. Wie bei anderen oben im Zusammenhang mit den 2-5 erörterten Fahrstreifenwechselmanövern kann ein Abbrechen eines Fahrstreifenwechselmanövers als symmetrisch in Bezug auf angrenzende rechte Fahrstreifen und angrenzende linke Fahrstreifen und mit Verkehr auf den angrenzenden Fahrstreifen, der langsamer oder schneller als das Fahrzeug 110 ist, verstanden werden.
7 ist eine Darstellung eines Innenabschnitts eines Fahrzeugs 700 mit Blick nach vorn. Der Fahrzeuginnenraum 700 beinhaltet eine Aufforderungsanzeige 702, ein Lenkrad 704, eine Insassensteuerungsschnittstelle 706, ein Armaturenbrett 708 zum Aufnehmen oder Halten der Aufforderungsanzeige 702, ein Lenkrad 704 und eine Windschutzscheibe 710. Die Aufforderungsanzeige 702 kann z. B. eine programmierbare Farbanzeige sein, die sich vor einem Insassen in einer Position zum Steuern eines Fahrzeugs und hinter einem Lenkrad 704, durch welches sie sichtbar ist, befindet. Die Aufforderungsanzeige 702 kann verwendet werden, um Informationen und Aufforderungen hinsichtlich des Steuerns des Fahrzeugs 700 auf Grundlage eines sicheren Fahrbereichs 520 anzuzeigen. Die 8-13 sind detaillierte Darstellungen einer Aufforderungsanzeige 702, die Aufforderungen zeigt, die z. B. angezeigt werden können, während das Fahrzeug 700 ein Fahrstreifenwechselmanöver ausführt.
Zusätzlich zu oder anstelle einer Aufforderungsanzeige 702 kann ein Fahrzeug 1700 eine Aufforderungsfrontanzeige (HUD) 1712, wie in 17 dargestellt, zum Anzeigen von Aufforderungen an einen Insassen beinhalten. 17 ist eine Darstellung eines Innenraums eines Fahrzeugs 1700 mit Blick nach vorn. Der Fahrzeuginnenraum 1700 beinhaltet eine Aufforderungsanzeige 1702, ein Lenkrad 1704, eine Insassensteuerungsschnittstelle 1706, ein Armaturenbrett 1708 und eine Windschutzscheibe 1710, auf welche die Rechenvorrichtung 115 eine Aufforderungsfrontanzeige (HUD) 1712 projizieren kann. Die Aufforderungs-HUD 1712 kann die gleichen Informationen an einen Insassen bereitstellen, wie in den 8-13 dargestellt, indem sie z. B. einen sicheren Fahrbereich 1714, eine Wegaufforderung 1716, die eine zukünftige Position für das Fahrzeug 1700 und eine Manöverzeit abbildet, und eine Lenkaufforderung 1718, die z. B. die Lenkrichtung mit Zeitindikatoren abbildet. Darüber hinaus kann, da die Aufforderungs-HUD 1712 auf die Windschutzscheibe 1710 projiziert wird, um eine normale Sicht auf die reale Welt durch die Windschutzscheibe 1710 zu ermöglichen, ein reales Fahrzeug 1720 durch die Windschutzscheibe 1710 und die Aufforderungs-HUD 1712 gesehen werden. Die Aufforderungs-HUD 1712 kann Informationen hinsichtlich eines sicheren Fahrbereichs 1714 mit der zukünftigen Position des Fahrzeugs 1700 kombinieren, um eine klare Angabe der besten Richtung zum Steuern des Fahrzeugs 1700 oder in Fällen, in denen die Rechenvorrichtung 115 das Fahrzeug 1700 steuert, dazu, wohin die Rechenvorrichtung 115 das Fahrzeug 1700 zu steuern plant, an einen Insassen bereitzustellen. Dies kann in Fällen wichtig sein, in denen ein Aufprall bevorsteht, z. B. um es dem Insassen zu ermöglichen, zu sehen, dass die Rechenvorrichtung 115 einen sicheren Weg für das Fahrzeug 1700 vorhersagt, während das Fahrstreifenwechselmanöver ausgeführt wird.
Die 8-13 sind Darstellungen einer Aufforderungsanzeige 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, in denen Veränderungen der Anzeige abgebildet sind, die z. B. auftreten können, während ein Fahrstreifenwechselmanöver ausgeführt wird. 8 ist eine Darstellung einer Aufforderungsanzeige 800 mit einem Meldungsbereich 802, einem Aufforderungsbereich 804, einer digitalen Geschwindigkeitsanzeige 806, einer analogen Geschwindigkeitsanzeige 808, einer Unterhaltungssystemanzeige 810, einer Kraftstoffanzeige 812, einer Antriebsstranganzeige 814, einer Wegstreckenzähleranzeige 816 und einer Zeit- und Temperaturanzeige 818. Während die Aufforderungsanzeige 800 angezeigt wird, kann sich ein Fahrzeug 110 in einem autonomen oder den Insassen unterstützenden Modus befinden, wobei eine Rechenvorrichtung 115 das Fahrzeug 110 für Zeiträume ohne Eingabe von einem Insassen steuern kann oder das Fahrzeug 110 von einem Insassen gesteuert werden kann. In der Aufforderungsanzeige 800 beinhaltet der Meldungsbereich 802 die Meldung „BITTE STEUERUNG ÜBERNEHMEN“, die einen Insassen dazu anweist, mit dem Steuern des Fahrzeugs 110 zu beginnen, wenn er das Fahrzeug 110 nicht bereits steuert. Diese Meldung wird durch ein Lenkradsymbol 820 bekräftigt, das in dem Aufforderungsbereich 804 angezeigt wird. Die Rechenvorrichtung 115 kann einen Insassen dazu auffordern, die Steuerung eines Fahrzeugs 110 zu übernehmen, nachdem sie bestimmt hat, dass ein Fahrstreifenwechselmanöver nötig ist, um eine vorgegebene Geschwindigkeit beizubehalten. Beispielsweise kann ein Insasse eine Geschwindigkeit mithilfe eines adaptiven Geschwindigkeitsregelungsprogramms in der Rechenvorrichtung 115 vorgeben, das versucht, eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten („Tempomat“).
9 ist eine Darstellung einer Aufforderungsanzeige 900, wobei die Meldungsanzeige 902 die Meldung „BITTE LENKANWEISUNGEN BEFOLGEN“ beinhaltet, die den Insassen dazu anweist, die im Aufforderungsbereich 904 angezeigten Anweisungen zu befolgen. Der Aufforderungsbereich 904 beinhaltet ein Lenkradsymbol 906, das einen Insassen daran erinnert, dass die Rechenvorrichtung 115 bestimmt hat, dass ein Insasse das Fahrzeug 110 steuern sollte, und eine Sicherer-Fahrbereich-Anzeige 908, die ein Fahrzeugsymbol 910 und ein Pfeilsymbol 912 mit einer Legende beinhaltet, welche die Anzahl von Sekunden beschreibt, die bis zum Ende der Manöverzeit t_m und Beginn der Bremszeit t_s verbleiben, wie z. B. im Zusammenhang mit 2 erörtert. Die Sicherer-Fahrbereich-Anzeige 908 beinhaltet Anzeigeelemente, die einen Insassen anhand farbiger Grafiken dazu anweisen, das Fahrzeug 110 sicher und komfortabel durch ein Fahrstreifenwechselmanöver zu lenken.
10 ist eine Darstellung einer Aufforderungsanzeige 1000, wobei der Aufforderungsbereich 1004 die Sicherer-Fahrbereich-Anzeige 1008, einschließlich eines Fahrzeugsymbols 1010, beinhaltet. In diesem Fall teilt die Sicherer-Fahrbereich-Anzeige 1008 den Zeitverlauf mit, nach dem ein Insasse ein Fahrstreifenwechselmanöver ausführen sollte, indem das Fahrzeugsymbol 1010 im Vergleich zur Sicherer-Fahrbereich-Anzeige 1008 größer dargestellt ist und das Pfeilsymbol 1012 mit einem Zeitablaufindikator (schwarzer Balken) und einer Legende versehen ist, die z. B. angibt, dass 5 Sekunden bis zum Ende der Manöverzeit t_m verbleiben. 11 ist eine Darstellung einer Aufforderungsanzeige 1100, wobei der Aufforderungsbereich 1104 eine Sicherer-Fahrbereich-Anzeige 1108, einschließlich eines Fahrzeugsymbols 1110, das im Vergleich zu der Sicherer-Fahrbereich-Anzeige 1108 noch größer dargestellt ist, und ein Pfeilsymbol 1112 mit zwei Zeitablaufindikatoren (zwei schwarze Balken) und einer Legende beinhaltet, die angibt, dass 3 Sekunden bis zum Ende der Manövrierzeit t_m verbleiben, wodurch eine noch größere wahrgenommene Dringlichkeit beim Ausführen eines Fahrstreifenwechselmanövers als von der Aufforderungsanzeige 1000 angegeben wird.
12 ist eine Darstellung einer Aufforderungsanzeige 1200, wobei die Zeit, die bis zum Ende des Manövrierwegs verbleibt, kürzer als 3 Sekunden ist, und wobei der Aufforderungsbereich 1204 die Sicherer-Fahrbereich-Anzeige 1208, einschließlich eines Fahrzeugsymbols 1210, das im Vergleich zur Sicherer-Fahrbereich-Anzeige 1208 viel größer dargestellt ist, und ein großes Pfeilsymbol 1212, das z. B. in einer Farbe wie etwa rot dargestellt sein kann und zum Anzeigen von Dringlichkeit blinken kann, beinhaltet. Diese Aufforderungsanzeige 1200 kann eine letzte Aufforderungsanzeige darstellen, die eine Insasseneingabe erbitten würde. Wenn ein Insasse nicht auf die Aufforderungsanzeigen 800, 900, 1000, 1100, 1200 reagiert hat, kann die Rechenvorrichtung 115 die Aufforderung abbrechen und z. B. nicht länger dazu bereit sein, eine Insasseneingabe zu empfangen, und weiterhin im aktuellen Modus gesteuert werden. Die Rechenvorrichtung 115 kann warten, bis sich die nächste Gelegenheit zum Ausführen eines Fahrstreifenwechselmanövers ergibt, wie nachfolgend im Zusammenhang mit 15 beschrieben, oder in anderen Fällen z. B. die Steuerung übernehmen und das Fahrzeug 110 anhalten. 13 ist eine Darstellung einer Aufforderungsanzeige 1300, die nach dem erfolgreichen Abschluss des Fahrstreifenwechselmanövers oder nach einem Abbrechen des Fahrstreifenwechselmanövers gezeigt wird. Der Aufforderungsbereich 1304 beinhaltet einen sicheren Fahrbereich 1308 ohne Fahrzeugsymbol, der einen freien Fahrstreifen nach vorn abbildet, und ein Häkchensymbol 1312 zum Kennzeichnen eines erfolgreichen Manövers.
Wieder mit Bezug auf 7 kann das Lenkrad 704 ferner von der Rechenvorrichtung 115 verwendet werden, um einen Insassen dazu aufzufordern, ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen, indem sie eine haptische Ausgabe über das Lenkrad 704 erzeugt, um einen Insassen dazu aufzufordern, ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen, oder eine Absicht zum Ausführen eines Fahrstreifenwechselmanövers anzugeben. Eine haptische Ausgabe bezieht sich auf Informationen, die an einen Insassen über den Tastsinn ausgegeben werden. Eine haptische Ausgabe kann durch Ausüben einer Kraft auf ein Objekt, das von einem Insassen berührt wird, in diesem Fall eines Drehmoments oder einer Drehkraft, das bzw. die auf ein Lenkrad 704 eines Fahrzeugs 110 ausgeübt wird, erzeugt werden. Eine haptische Ausgabe kann in Kombination mit visuellen Aufforderungen verwendet werden, wie oben im Zusammenhang mit den 8-13 erörtert. Beispielsweise können visuelle Aufforderungen einen Insassen dazu anweisen, seine Hände auf das Lenkrad zu legen, um zu ermöglichen, dass eine haptische Ausgabe von dem Insassen wahrgenommen wird. Eine haptische Ausgabe kann auf ein Lenkrad 704 z. B. durch Ausüben einer Drehkraft oder eines Drehmoments auf das Lenkrad 704 über einen Elektromotor angewandt werden. Eine haptische Ausgabe kann eine Lenkrichtung durch Ausüben eines Drehmoments auf das Lenkrad 704 im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn angeben, wobei ein Drehmoment im Uhrzeigersinn ein Lenken nach rechts und ein Drehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn ein Lenken nach links angibt.
14 zeigt zwei Diagramme 1400, 1402 von Mustern einer haptischen Ausgabe, die als Kraft in Newton in Abhängigkeit der Zeit in Sekunden aufgetragen sind. Das erste Diagramm 1400 zeigt ein erstes Muster 1404 aus drei Impulsen zu 3,0 Newton, die über einen Zeitraum von 1,0 Sekunde als Drehkraft oder Drehmoment auf ein Lenkrad 704, 1704 ausgeübt werden. Das zweite Diagramm 1402 zeigt ein zweites Muster 1406 aus drei Impulsen zu 1,5 Newton, die über einen Zeitraum von 1,0 Sekunde als Drehkraft oder Drehmoment auf ein Lenkrad 704, 1704 ausgeübt werden. Die Drehkraft oder das Drehmoment kann an das Lenkrad 704, 1704 über einen elektrischen Aktor, z. B. einen Motor oder eine Zylinderspule, bereitgestellt werden, der bzw. die mit dem Lenkrad 704, 1704 wirkverbunden ist und gesteuert durch die Rechenvorrichtung 115 betrieben wird. Das erste Muster 1404 kann von Insassen z. B. als dringender wahrgenommen werden als das zweite Muster 1406. Insassen können bis zu zehn Dringlichkeitsgrade wahrnehmen, wie durch Muster haptischer Ausgabeimpulse wiedergegeben.
Auf Grundlage des Musters und der Intensität der haptischen Ausgabe können ein oder mehrere Muster einer Vielzahl von Mustern von haptischen Ausgabeimpulsen von Insassen des Fahrzeugs 110 als haptische Ausgaben niedriger Dringlichkeit wahrgenommen werden und können ein oder mehrere Muster von haptischen Ausgabeimpulsen von Insassen des Fahrzeugs 110 als haptische Ausgaben hoher Dringlichkeit wahrgenommen werden. Die wahrgenommene Dringlichkeit von haptischen Ausgaben kann z. B. durch psychophysikalische Versuche mittels Fahrsimulation bestimmt werden. In dem in den 8-13 dargestellten Beispiel kann z. B. jede Aufforderungsanzeige 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300 mit einem Muster einer haptischen Ausgabe über ein Lenkrad 704 einhergehen, um die Lenkrichtung und die Dringlichkeit des Lenkens auf Grundlage der verbleibenden Manöverzeit t_m anzugeben, wie im Zusammenhang mit den 8-13 erörtert. Durch Kombinieren der haptischen Ausgabe mit den Aufforderungsanzeigen 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300 kann sich z. B. die geschätzte Insassenreaktionszeit zum Ausführen von Fahrstreifenwechselmanövern im Vergleich zu den Aufforderungsanzeigen 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300 allein verringern.
18 ist eine Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Prozesses 1800 zum Anzeigen einer Aufforderung auf Grundlage eines Fahrstreifenwechselmanövers auf Grundlage einer Bestimmung des Verkehrs auf einem angrenzenden Fahrstreifen, der im Zusammenhang mit den 1-17 beschrieben ist. Der Prozess 1800 kann durch einen Prozessor der Rechenvorrichtung 115 umgesetzt werden, indem z. B. Informationen von den Sensoren 116 als Eingabe herangezogen und Steuersignale über die Steuerungen 112, 113, 114 gesendet werden. Der Prozess 1800 beinhaltet mehrere Schritte, die in der offenbarten Reihenfolge vorgenommen werden. Der Prozess 1800 beinhaltet ferner Umsetzungen, die weniger Schritte beinhalten, oder kann die in anderen Reihenfolgen vorgenommene Schritte beinhalten.
Der Prozess 1800 beginnt bei Schritt 1802, bei dem die Rechenvorrichtung 115 in dem Fahrzeug 110 ein Fahrzeug durch adaptive Geschwindigkeitsregelung steuert, wie oben im Zusammenhang mit 2 erörtert. Das Steuern eines Fahrzeugs durch adaptive Geschwindigkeitsregelung kann z. B. beinhalten, dass die Rechenvorrichtung 115 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 110 steuert, während ein Insasse die Lenkung über ein Lenkrad 704, 1074 steuert. Bei Schritt 1804 kann die Rechenvorrichtung 115 Verkehr auf angrenzenden Fahrstreifen bestimmen, wie oben um Zusammenhang mit 15 erörtert. Beispielsweise können die Totwinkel-Signale 1500, 1502 vom linken und rechten Fahrstreifen verwendet werden, um die Trajektorie eines dritten und vierten Fahrzeugs 224, 226 auf dem angrenzenden Fahrstreifen 220 zu bestimmen, einschließlich Geschwindigkeit, Position und Richtung.
Bei Schritt 1806 kann die Rechenvorrichtung 115 ein Fahrstreifenwechselmanöver auf Grundlage der adaptiven Geschwindigkeitsregelung und von auf angrenzenden Fahrstreifen bestimmtem Verkehr bestimmen. Durch Bestimmen der Geschwindigkeit, Position und Richtung von Verkehr auf angrenzenden Fahrstreifen kann die Rechenvorrichtung 115 bestimmen, wann das Fahrzeug 110 in Verkehr auf angrenzenden Fahrstreifen einscheren soll. Bei Schritt 1808 kann die Rechenvorrichtung eine Aufforderung an einen Insassen des Fahrzeugs 202 auf Grundlage des Fahrstreifenwechselmanövers anzeigen. Die Aufforderung kann eine Aufforderungsanzeige 702, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1716 beinhalten, wie im Zusammenhang mit den 7-13 und 17 erörtert, die einen Insassen dazu auffordern kann, ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen, indem sie die Richtung und Zeit zum Ausführen eines Fahrstreifenwechselmanövers, einschließlich Anzeigen eines sicheren Fahrbereichs 908, 1008, 1108, 1208, angibt. Nach diesem Schritt endet der Prozess 1800.
Zusammenfassend steuert die Rechenvorrichtung 115 beim Prozess 1800 ein Fahrzeug durch adaptive Geschwindigkeitsregelung, bestimmt Verkehr auf einem angrenzenden Fahrstreifen, bestimmt ein Fahrstreifenwechselmanöver auf Grundlage der adaptiven Geschwindigkeitsregelung und des auf dem angrenzenden Fahrstreifen bestimmten Verkehrs und zeigt eine Aufforderung an einen Insassen auf Grundlage des Fahrstreifenwechselmanövers an.
19 ist eine Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Prozesses 1900 zum Bestimmen eines Fahrstreifenwechselmanövers, einschließlich eines Einscherens in Verkehr, auf Grundlage einer bestimmten Position, Geschwindigkeit und Richtung anderer Fahrzeuge auf angrenzenden Fahrstreifen, der im Zusammenhang mit den 1-17 beschrieben ist. Der Prozess 1900 kann durch einen Prozessor der Rechenvorrichtung 115 umgesetzt werden, indem z. B. Informationen von den Sensoren 116 als Eingabe herangezogen und Steuersignale über die Steuerungen 112, 113, 114 gesendet werden. Der Prozess 1900 beinhaltet mehrere Schritte, die in der offenbarten Reihenfolge vorgenommen werden. Der Prozess 1900 beinhaltet ferner Umsetzungen, die weniger Schritte beinhalten, oder kann die in anderen Reihenfolgen vorgenommene Schritte beinhalten.
Der Prozess 1900 beginnt bei Schritt 1902, bei dem die Rechenvorrichtung 115 in einem Fahrzeug 110 Verkehrsdichten 1508, 1510 auf angrenzenden Fahrstreifen bestimmen kann, wie im Zusammenhang mit 15 erörtert. Bei Schritt 1904 kann die Rechenvorrichtung 115 Totwinkel-Signale 1516, 1524 angrenzender Fahrstreifen auf Grundlage der Verkehrsdichten 1508, 1510 auf angrenzenden Fahrstreifen bestimmen, wie im Zusammenhang mit 15 erörtert. Bei Schritt 1906 kann die Rechenvorrichtung 115 Verkehr auf angrenzenden Fahrstreifen bestimmen, einschließlich Bestimmen einer Position, Geschwindigkeit und Richtung für ein drittes und viertes Fahrzeug 224, 226 auf dem angrenzenden Fahrstreifen 220 auf Grundlage der Verkehrsdichten 1508, 1510 auf angrenzenden Fahrstreifen und der Totwinkel-Signale 1516, 1524 angrenzender Fahrstreifen, wie im Zusammenhang mit 15 erörtert. Bei Schritt 1908 kann die Rechenvorrichtung ein Fahrstreifenwechselmanöver auf Grundlage des Verkehrs auf angrenzenden Fahrstreifen, einschließlich der Position, Geschwindigkeit und Richtung des dritten und vierten Fahrzeugs 224, 226 auf dem angrenzenden Fahrstreifen 220, bestimmen, wie im Zusammenhang mit 2 erörtert.
Zusammenfassend kann die Rechenvorrichtung 115 beim Prozess 1900 ein Fahrstreifenwechselmanöver, einschließlich eines Einscherens in Verkehr, auf Grundlage von Verkehr auf angrenzenden Fahrstreifen, einschließlich der Position, Geschwindigkeit und Richtung des dritten und vierten Fahrzeugs 224, 226 auf dem angrenzenden Fahrstreifen 220, bestimmen. Der Verkehr auf angrenzenden Fahrstreifen kann auf den Verkehrsdichten 1508, 1510 auf angrenzenden Fahrstreifen und den Totwinkel-Signalen 1516, 1524 angrenzender Fahrstreifen beruhen.
Rechenvorrichtungen, wie etwa die hier erörterten, beinhalten im Allgemeinen jeweils Anweisungen, die durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, wie etwa die vorstehend genannten, und zum Ausführen von Blöcken oder Schritten von vorstehend beschriebenen Prozessen ausführbar sind. Beispielsweise können die vorstehend erörterten Prozessblöcke als computerausführbare Anweisungen ausgeführt sein.
Computerausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen kompiliert oder interpretiert werden, die unter Verwendung einer Vielzahl von Programmiersprachen und/oder -techniken erstellt wurden, einschließlich unter anderem, entweder allein oder in Kombination, Java™, C, C++, Visual Basic, Java Script, Perl, HTML usw. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw., und führt diese Anweisungen aus, wodurch er ein oder mehrere Prozesse, einschließlich eines oder mehrerer der hier beschriebenen Prozesse, ausführt. Derartige Anweisungen und andere Daten können in Dateien gespeichert und unter Verwendung einer Vielzahl computerlesbarer Medien übertragen werden. Eine Datei in einer Rechenvorrichtung ist im Allgemeinen eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium, wie etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw., gespeichert sind.
Ein computerlesbares Medium schließt jedes Medium ein, das am Bereitstellen von Daten (z. B. Anweisungen), die durch einen Computer gelesen werden können, beteiligt ist. Ein derartiges Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich unter anderem nichtflüchtiger Medien, flüchtiger Medien usw. Zu nichtflüchtigen Medien zählen z. B. optische oder magnetische Platten und andere Dauerspeicher. Zu flüchtigen Medien gehört ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM), der in der Regel einen Hauptspeicher darstellt. Zu gängigen Formen computerlesbarer Medien gehören zum Beispiel eine Diskette, eine Folienspeicherplatte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein beliebiges anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein beliebiges anderes physisches Medium mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein FLASH-EEPROM, ein beliebiger anderer Speicherchip oder eine beliebige andere Speicherkassette oder ein beliebiges anderes Medium, das von einem Computer gelesen werden kann.
Allen in den Ansprüchen verwendeten Ausdrücken soll deren allgemeine und gewöhnliche Bedeutung zukommen, wie sie vom Fachmann verstanden wird, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Insbesondere ist die Verwendung der Singularartikel wie etwa „ein“, „einer“, „eine“, „der“, „die“, „das“ usw. dahingehend auszulegen, dass ein oder mehrere der aufgeführten Elemente genannt werden, es sei denn, ein Anspruch enthält ausdrücklich eine gegenteilige Einschränkung.
Der Ausdruck „beispielhaft“ wird hier in dem Sinne verwendet, dass er ein Beispiel angibt; z. B. sollte ein Verweis auf eine „beispielhafte Vorrichtung“ einfach als Bezugnahme auf ein Beispiel für eine Vorrichtung gelesen werden.
Das einen Wert oder ein Ergebnis modifizierende Adverb „etwa“ bedeutet, dass eine Form, eine Struktur, eine Messung, ein Wert, eine Bestimmung, eine Berechnung usw. von einer/einem genau beschriebenen Geometrie, Weg, Messung, Wert, Bestimmung, Berechnung usw. aufgrund von Mängeln hinsichtlich Materialien, Bearbeitung, Herstellung, Sensormessungen, Berechnungen, Bearbeitungszeit, Kommunikationszeit usw. abweichen kann.
In den Zeichnungen kennzeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Elemente. Ferner könnten manche oder alle dieser Elemente geändert werden. Hinsichtlich der hier beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Verfahren usw. versteht es sich, dass die Schritte derartiger Prozesse usw. zwar als gemäß einer bestimmten Abfolge erfolgend beschrieben worden sind, derartige Prozesse jedoch derart durchgeführt werden könnten, dass die beschriebenen Schritte in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden als in der hier beschriebenen Reihenfolge. Es versteht sich ferner, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt, andere Schritte hinzugefügt oder bestimmte hier beschriebene Schritte weggelassen werden könnten. Anders ausgedrückt, dienen die vorliegenden Beschreibungen von Prozessen der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen und sollten keinesfalls dahingehend ausgelegt werden, dass sie die beanspruchte Erfindung einschränken.

Claims

Verfahren, umfassend: während eines Steuerns eines Fahrzeugs durch adaptive Geschwindigkeitsregelung: Bestimmen eines Fahrstreifenwechselmanövers auf Grundlage der adaptiven Geschwindigkeitsregelung und von auf einem angrenzenden Fahrstreifen bestimmtem Verkehr; und Anzeigen einer Aufforderung an einen Insassen auf Grundlage des Fahrstreifenwechselmanövers.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern eines Fahrzeugs durch adaptive Geschwindigkeitsregelung Steuern des Fahrzeugs derart, dass die Zielgeschwindigkeit beibehalten wird, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Steuern des Fahrzeugs derart, dass die Zielgeschwindigkeit beibehalten wird, kein Anhalten beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen des Verkehrs auf dem angrenzenden Fahrstreifen, einschließlich durch Bestimmen der Position, Geschwindigkeit und Richtung eines oder mehrerer anderer Fahrzeuge.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Fahrstreifenwechselmanövers Bestimmen eines Einscherens in den Verkehr auf einem angrenzenden Fahrstreifen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anzeigen der Aufforderung Bereitstellen einer haptischen Ausgabe über ein Lenkrad beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei eine Kraft und eine Frequenz der haptischen Ausgabe auf dem Fahrstreifenwechselmanöver beruhen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anzeigen der Aufforderung Anzeigen einer visuellen Aufforderung, einschließlich Blinken eines Fahrtrichtungsanzeigers, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine Frequenz und eine Richtung der visuellen Aufforderung auf dem Fahrstreifenwechselmanöver beruhen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anzeigen der Aufforderung Abgeben einer Audiowarnung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Position, Geschwindigkeit und Richtung eines oder mehrerer Fahrzeuge durch Messen der Verkehrsdichte und Geschwindigkeit auf angrenzenden Fahrstreifen bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Einscheren in Verkehr auf angrenzenden Fahrstreifen Erhöhen oder Verringern der Geschwindigkeit, sodass sie der Geschwindigkeit des Verkehrs auf dem angrenzenden Fahrstreifen entspricht, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Richtung der haptischen Ausgabe auf der Richtung des Fahrstreifenwechselmanövers beruht.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die visuelle Aufforderung auf Grundlage des Fahrstreifenwechselmanövers Anweisungen dazu beinhaltet, wohin und wann zu lenken ist.
System, umfassend einen Computer, der dazu programmiert ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-14 durchzuführen.