DE102018107502A1

DE102018107502A1 - Fahrstreifenwechselassistent

Info

Publication number: DE102018107502A1
Application number: DE102018107502.2A
Authority: DE
Inventors: Walter Joseph Talamonti; Louis Tijerina; Steven Joseph Szwabowski
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2018-10-04
Also published as: GB2562612A; GB201805183D0

Abstract

Eine Rechenvorrichtung in einem Fahrzeug kann eine Zeitgrenze für ein Fahrstreifenwechselmanöver auf Grundlage des Bestimmens einer Reaktionszeit, einer Insassenannahmezeit, einer Fahrzeugmanöverzeit und einer Manöverabbruchzeit bestimmen und eine Autorisierung, das Fahrstreifenwechselmanöver durchzuführen, anfordern. Die Rechenvorrichtung kann bestimmen, dass die Zeitgrenze abgelaufen ist und die Autorisierungsanforderung auf Grundlage der abgelaufenen Zeitgrenze abbrechen.

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 auf Grundlage 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 auf Grundlage 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 Bestimmen einer Zeitgrenze für ein Fahrstreifenwechselmanöver auf Grundlage des Bestimmens einer Reaktionszeit, einer Insassenannahmezeit, einer Fahrzeugmanöverzeit und einer Manöverabbruchzeit, Anfordern einer Autorisierung, das Fahrstreifenwechselmanöver durchzuführen, Bestimmen, dass die Zeitgrenze abgelaufen ist; und Abbrechen der Autorisierungsanforderung auf Grundlage der abgelaufenen Zeitgrenze. Das Bestimmen der Reaktionszeit kann auf vorbestimmten Werten beruhen und das Bestimmen der Insassenannahmezeit auf der Reaktionszeit und der Fahrzeugmanöverzeit beruhen. Das Bestimmen der Fahrzeugmanöverzeit kann auf der Zeit, während der das Fahrzeug ein Fahrstreifenwechselmanöver ausführen kann, beruhen und das Bestimmen der Manöverabbruchzeit auf dem Bestimmen des Endes des Fahrstreifenwechselmanövers beruhen.
Das Bestimmen, dass die Zeitgrenze abgelaufen ist, kann Bestimmen, dass das Fahrstreifenwechselmanöver nicht innerhalb der verbleibenden Zeitgrenze durchgeführt werden kann beinhalten und das Bestimmen, dass die Zeitgrenze abgelaufen ist kann Bestimmen, dass die Entscheidungszeit und die Insassenannahmezeit abgelaufen sind beinhalten. Eine Eingabe kann empfangen werden und die Autorisierungsanforderung kann beantwortet werden bevor die Zeitgrenze abläuft und das Fahrzeug kann dann gesteuert werden, um das Fahrstreifenwechselmanöver durchzuführen. Das Bestimmen des Fahrstreifenwechselmanövers kann Anpassen einer Fahrzeugtrajektorie an den Fahrzeugverkehr auf einem angrenzende Fahrstreifen beinhalten und das Anpassen der Fahrzeugtrajektorie an den Fahrzeugverkehr auf dem angrenzende Fahrstreifen kann Anpassen der Fahrzeugposition, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Fahrzeugrichtung an den Fahrzeugverkehr auf dem angrenzenden Fahrstreifen beinhalten. Das Anpassen der Fahrzeugtrajektorie an den Fahrzeugverkehr auf dem angrenzende Fahrstreifen kann Bestimmen von Fahrzeugtrajektorien auf angrenzenden Fahrstreifen beinhalten und das Bestimmen der Insassenannahmezeit kann die verbleibende Reaktionszeit plus die Manöverzeit beinhalten. Bestimmen der Manöverzeit als eine Zeit seit dem Beginn eines ersten Fahrstreifenwechselmanövers bis zu einer Zeit des Beginns eines letzten Fahrstreifenwechselmanövers und Bestimmen der Manöverabbruchzeit als Zeit, die bis zum Ende des Fahrstreifenwechselmanövers verbleibt.
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, auf Grundlage des Bestimmens einer Reaktionszeit, einer Insassenannahmezeit, einer Fahrzeugmanöverzeit und einer Manöverabbruchzeit eine Zeitgrenze für ein Fahrstreifenwechselmanöver zu bestimmen, eine Autorisierung, das Fahrstreifenwechselmanöver durchzuführen anzufordern, zu bestimmen, dass die Zeitgrenze abgelaufen ist, und die Autorisierungsanforderung auf Grundlage dessen, dass die Zeitgrenze abgelaufen ist abzubrechen. Der Computer kann weiterhin dazu programmiert sein, die Reaktionszeit auf Grundlage vorbestimmter Werte zu bestimmen und die Insassenannahmezeit auf Grundlage der Reaktionszeit und der Fahrzeugmanöverzeit zu bestimmen. Der Computer kann weiterhin dazu programmiert sein, die Fahrzeugmanöverzeit auf Grundlage der Zeit, während der ein Fahrzeug ein Fahrstreifenwechselmanöver ausführen kann, zu bestimmen und die Manöverabbruchzeit auf Grundlage des Bestimmens eines Endes des Fahrstreifenwechselmanövers zu bestimmen.
Der Computer kann weiterhin dazu programmiert sein, zu bestimmen, dass die Zeitgrenze abgelaufen ist, einschließlich des Bestimmens, dass das Fahrstreifenwechselmanöver nicht durchgeführt werden kann, wobei das Bestimmen, dass die Zeitgrenze abgelaufen ist, das Bestimmen, dass die Reaktionszeit und die Insassenannahmezeit abgelaufen sind beinhaltet. Der Computer kann weiterhin dazu programmiert sein, eine Eingabe als Reaktion auf die Autorisierungsanforderung zu empfangen bevor die Zeitgrenze abläuft und dann ein Fahrzeug dazu steuern, das Fahrstreifenwechselmanöver durchzuführen, einschließlich des Anpassens der Fahrzeugtrajektorie an den Fahrzeugverkehr auf einem angrenzende Fahrstreifen, wobei das Anpassen der Fahrzeugtrajektorie an den Fahrzeugverkehr auf dem angrenzende Fahrstreifen das Anpassen der Fahrzeugposition, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugrichtung an den Verkehr auf der angrenzenden Fahrstreifen beinhaltet.
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 nachfolgend 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 nachfolgend 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 mobile 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 verwendet werden, um das Fahrzeug 110 autonom oder halb-autonom 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 verwendet werden um, 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 beispielsweise über die Sensoren 116 oder anhand von beispielsweise über die F-I-Schnittstelle 111 heruntergeladenen Kartendaten bestimmt werden. Die Rechenvorrichtung 115 kann ferner ein Polynom zum lenkbaren Weg 214 bestimmen, um zukünftige Trajektorien des Fahrzeugs 110 in der X-Y-Ebene anhand der aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs 110 zu prognostizieren. Das Polynom zum lenkbaren Weg 214 in der Verkehrsszene 200 stellt den Positionsabschnitt von Trajektorien des Fahrzeugs 110 in zukünftigen Zeiträumen dar. Für jede Position des Fahrzeugs 110, die in dem Polynom zum lenkbaren Weg 214 enthalten ist, kann die Rechenvorrichtung 115 die Geschwindigkeit, Richtung sowie Quer- und Längsbeschleunigung prognostizieren, um Trajektorien des Fahrzeugs 110 in zukünftigen Zeitschritten zu prognostizieren, die durch das Polynom zum lenkbaren Weg 214 wiedergegeben werden. In diesem Fall können die Zeitschritte beispielsweise nicht mehr als 100 Millisekunden lang sein, sodass es möglich ist, das Polynom zum lenkbaren Weg 214 beispielsweise zehnmal pro Sekunde zu aktualisieren.
Bei einem Polynom zum lenkbaren Weg 214 handelt es sich um eine Reihe von n verbundenen Punkten in der X-Y-Ebene, die prognostizierte Trajektorien des Fahrzeugs 110 bei n zukünftigen Zeitschritten beinhalten. Die n verbundenen Punkte sind durch eine Polynomfunktion in der X-Y-Ebene bestimmt, wobei die X- und Y-Achsen durch die Richtung des Fahrzeugs 110 bestimmt sind, wobei beispielsweise 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 beispielsweise größer als 100 sein kann, durch ein Polynom des Grades k wiedergegeben werden, wobei k in diesem Fall beispielsweise eine Zahl kleiner gleich 3 sein kann. Die n verbundenen Punkte in einem Polynom zum lenkbaren Weg 214 können als eine Polynomfunktion in X und Y des Grades k oder weniger wiedergegeben werden. Beispielsweise kann ein Polynom zum lenkbaren Weg 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 in dem Polynom zum lenkbaren Weg 214 durch eine Polynomfunktion in X und Y des Grades 3 oder weniger, in diesem Fall des Grades 1, wiedergegeben werden, da das Polynom zum lenkbaren Weg 214 durch eine gerade Linie wiedergegeben werden kann.
Die Polynomfunktion in X und Y des Grades k oder weniger, die das Polynom zum lenkbaren Weg 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 Polynom zum lenkbaren Weg 214 werden, indem die Raten der Längs- und Querbeschleunigung, die zum Steuern eines Fahrzeugs entlang des Polynoms zum lenkbaren Weg 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 Polynom zum lenkbaren Weg 214 von einer Rechenvorrichtung verwendet werden, um ein Polynom zum lenkbaren Weg 214 zu bestimmen, das zum sicheren und komfortablen Steuern des Fahrzeugs 110 verwendet werden kann.
Die Rechenvorrichtung 115 kann ein Polynom zum lenkbaren Weg 214 bestimmen, um zukünftige Trajektorien des Fahrzeugs 110 zu prognostizieren, und das Polynom zum lenkbaren Weg 214 aktualisieren, während das Fahrzeug 110 nach dem Polynom zum lenkbaren Weg 214 gesteuert wird, indem eine Trajektorie des Fahrzeugs 110 aktualisiert wird, um eine aktualisierte Position, Geschwindigkeit und Richtung sowie Quer- und Längsbeschleunigung zu bestimmen, und die aktualisierte Position, Geschwindigkeit und Richtung mit einer prognostizieren Position, Geschwindigkeit sowie Richtung und Quer- und Längsbeschleunigung aus dem Polynom zum lenkbaren Weg 214 verglichen wird. Die Rechenvorrichtung 115 kann diesen Vergleich von der aktualisierten Trajektorie des Fahrzeugs 110 mit der prognostizieren Trajektorie bei theoretischen Steuerungsberechnungen verwenden, um Ausgaben an die Steuerungen 112, 113, 114 zu bestimmen, welche die Trajektorie des Fahrzeugs 110 bestimmen können, um beispielsweise die Differenz aus einer aktualisierten Trajektorie und einem Polynom zum lenkbaren Weg 214 bei zukünftigen Zeitschritten zu verringern. Das Aktualisieren von Ausgaben des Fahrzeugs 110 an die Steuerungen 112, 113, 114 in Reaktion auf Ergebnisse der theoretischen Steuerungsberechnungen ist im autonomen und halbautonomen (unterstützten) Steuerungsmodus des Fahrzeugs 110 eingeschlossen, wie oben 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 beispielsweise 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, beispielsweise Starten einer Bestimmung eines neuen Polynoms zum lenkbaren Weg 214, kommen.
In der Verkehrsszene 200, bei der Trajektorien des Fahrzeugs 110 durch das Polynom zum lenkbaren Weg 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 Aufprallabstands X₀ bei der aktuellen Trajektorie bis zum Erreichen des Bremsabstands d von dem geparkten zweiten Fahrzeug 204 handelt, wobei das Fahrzeug 110 in diesem Abstand vollständig abgebremst sein muss, um einen Aufprall zu vermeiden. 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 zu unterstützen, das Fahrzeug 110 entlang des Polynoms zum lenkbaren Weg 214 vor dem Bremsabstand d von einem geparkten zweiten Fahrzeug 204 anzuhalten. Ein Insasse kann eine Bremsabsicht beispielsweise 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 beispielsweise 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 beispielsweise 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 in Bezug auf 15 erörtert.
Die virtuellen Wegpolynome 216, 218 können von der Rechenvorrichtung 115 zum Steuern des Fahrzeugs 110 verwendet werden, um ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen, wobei sich die Trajektorie des Fahrzeugs 110 von dem Polynom zum lenkbaren Weg 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 außerdem 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 außerdem verwendet werden, um einen Insassen dazu aufzufordern, eine Absicht zum Ausführen eines Fahrstreifenwechselmanövers einzugeben. Ein Insasse kann eine Absicht zum Ausführen eines Fahrstreifenwechselmanövers eingeben, indem er beispielsweise 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 beispielsweise 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, beispielsweise 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 beispielsweise 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 beispielsweise 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 beispielsweise der Trennlinie 210, eingehalten werden. Fahrstreifenmarkierungen können von der Rechenvorrichtung 115 mithilfe von im Fahrzeug 110 enthaltenen Videosensoren bestimmt werden, um beispielsweise zu bestimmen, wann es dem Fahrzeug 110 gestattet sein kann, ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen, indem sie beispielsweise 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 beispielsweise 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 beispielsweise 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 in Bezug auf 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 beispielsweise synthetischer menschlicher Stimmen, beinhalten können. Die wahrgenommene Dringlichkeit kann als der Grad der von einem Insassen eines Fahrzeugs 110 wahrgenommenen Dringlichkeit als 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 beispielsweise durch psychophysikalische Versuche mittels Fahrsimulation bestimmt werden.
Aufforderungen, die Insassen eines Fahrzeugs 110 in Bezug auf Fahrstreifenwechselmanöver angezeigt werden, wie vorangehen erörtert, können aktualisiert werden, um Veränderungen des Fahrzeugverkehrs oder der Straßenbedingungen widerzuspiegeln, durch die sich beispielsweise die Verfügbarkeit von Polynomen zum virtuellen lenkbaren Weg ändert. Die Aufforderungen können ferner derart aktualisiert werden, dass sie eine Insasseneingabe als 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 verwendet werden kann, um 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 Traj ektorie zum Erreichen des Bremsabstands d von dem geparkten Fahrzeug 204 zurückzulegen. Die Rechenvorrichtung 115 kann eine geschätzte Insassenreaktionszeit t_RT bestimmen, die beispielsweise 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 Polynom zum lenkbaren Weg 214 abweicht und danach von Punkten auf dem Polynom zum lenkbaren Weg 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.
Bei dem sicheren Fahrbereich 228 handelt es sich um einen Bereich, in dem die Rechenvorrichtung 115 ein Fahrzeug 110 steuern kann, um ein Fahrstreifenwechselmanöver sicher und komfortabel auszuführen, das durch eines der Vielzahl von Polynome zum virtuellen lenkbaren Weg 216, 218 wiedergegeben wird, nachdem als 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 beispielsweise 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 vorangehend 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 Polynom zum lenkbaren Weg 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 Polynome zum virtuellen lenkbaren Weg 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 Polynome zum virtuellen lenkbaren Weg 216, 218 sind Polynome zum virtuellen lenkbaren Weg 216, 218, die von der Rechenvorrichtung 115 bei theoretischen Steuerungsberechnungen zum Steuern des Fahrzeugs 110 von einem aktuellen Fahrstreifen 206 zu einem angrenzenden Fahrstreifen 220 verwendet werden können, werden jedoch aktuell von der Rechenvorrichtung 115 nicht zum Steuern des Fahrzeugs 110 verwendet. Zu einem Zeitpunkt während der Manöverzeit t_m kann, nachdem als 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 Polynoms zum lenkbaren Weg 214 zum Durchführen theoretischer Steuerungsberechnungen zum Steuern des Fahrzeugs 110 auf Grundlage von einer der Vielzahl von Polynome zum virtuellen lenkbaren Weg 214, 216 durchführen. In Anbetracht dessen, dass theoretische Steuerungsberechnungen mehrere Zeiträume benötigen können, um zuverlässige Ausgabeabtastwerte zu erzeugen, wie vorangehend erörtert, beginnt die gesamte Vielzahl von Polynomen zum virtuellen lenkbaren Weg 214, 216 damit, dass sie eine Vielzahl von gemeinsamen Fahrzeugtrajektoriewerten mit Polynomen zum lenkbaren Weg 214 teilt. Auf diese Weise können, wenn die Umstellung stattfindet, die theoretischen Steuerungsberechnungen auf den gleichen Fahrzeugtrajektoriewerten beruhen und zuverlässige Abtastwerte ohne Unterbrechung durch die Umstellung ausgegeben werden. Das für die Umstellung ausgewählte Polynome zum virtuellen lenkbaren Weg 214, 216 kann ein Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 214, 216 sein, das weit genug von dem Polynom zum lenkbaren Weg 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 Polynoms zum lenkbaren Weg 314 gesteuert wird. Die Verkehrsszene 300 beinhaltet ein Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 316, das derart definiert ist, dass es an einem Punkt p0 beginnt, wobei es mit dem Polynom zum lenkbaren Weg 314 für einen Zeitraum zusammenfällt, und dann von dem Polynom zum lenkbaren Weg 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 Polynom zum lenkbaren Weg 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 Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 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 Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 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 Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 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 Punkt p3 weist das Fahrzeug 110 eine Trajektorie parallel zum und einen Fahrstreifenbreitenabstand von Y₀ vom Polynom zum lenkbaren Weg 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 beispielsweise 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 Polynom zum lenkbaren Weg 314, aus dem ein Fahrstreifenwechselmanöver bestimmt werden kann. Ein Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 316 kann derart bestimmt werden, dass es von dem Polynom zum lenkbaren Weg 314 an einem Punkt p1 nach einer bestimmten geschätzten Insassenreaktionszeit t_RT, während der das Fahrzeug 110 einen Weg RT zurücklegen kann, abweicht. Das Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 316 beruht auf dem Fahrstreifenbreitenabstand Y₀, 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: $T_{M} = \sqrt{\frac{2 Y_{0}}{a_{y}}}, s i n c e Y_{0} = \frac{1}{2} a_{y} T_{M}^{2}$
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 Polynom zum lenkbaren Weg 316 erreicht werden kann, anhand des Bereichs von erreichbaren Querbeschleunigungen a_y bestimmt werden. Ein Fahrzeug 110, das mit neuen Rädern ausgestattet ist, kann auf einer trockenen Spur beispielsweise 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 beispielsweise nur eine Querbeschleunigung von 0,5 g erreichen, bevor es ins Schleudern gerät. Der Bereich an verfügbarer Querbeschleunigung a_y basiert 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) basiert. Somit kann die Ausübung eines Bremsmoments beispielsweise 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 beispielsweise 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 beispielsweise 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 die ein Fahrstreifenwechselmanöver ausführt, um ein stehendes Fahrzeug zu vermeiden. Die Rechenvorrichtung 115 kann ein Polynom zum lenkbaren Weg 316 auf Grundlage der verfügbaren Querbeschleunigung a_y bestimmen. Die verfügbare Querbeschleunigung a_y kann beispielsweise 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 beispielsweise 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 beispielsweise 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 Haftung 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 Y₀ 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 vo 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 do eine Anfangsverschiebung ist. Diese Querverschiebungsfunktion kann ein Fahrstreifenwechselmanöver wiedergeben, das beispielsweise durch ein oder mehrere Polynome zum lenkbaren Weg 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 Spur oder eine Kombination aus Bremsen und Lenken die verfügbare Spitzenquerbeschleunigung auf 0, 3 g oder sogar weniger bei Kombination mit Abbremsung 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. Beispielsweise sei 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 bequem 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 Polynoms zum lenkbaren Weg 418 fährt. Die Verkehrsszene 400 beinhaltet virtuelle Polynome zum lenkbaren Weg 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 Polynome zum virtuellen lenkbaren Weg 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 oben in Bezug auf 2 erörtert.
In der Verkehrsszene 402 fährt ein Fahrzeug 428 auf einem Fahrstreifen 430, der durch Fahrstreifenmarkierungen 434, 436 definiert ist, entlang eines Polynoms zum lenkbaren Weg 438. Die Verkehrsszene 402 beinhaltet Polynome zum virtuellen lenkbaren Weg 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 Polynome zum virtuellen lenkbaren Weg 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 Polynom zum lenkbaren Weg 514 und Polynome zum virtuellen lenkbaren Weg 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 Polynoms zum lenkbaren Weg 514 gesteuert wird, und kann sich die Rechenvorrichtung 115 daher zum Steuern nicht mehr auf das Polynom zum lenkbaren Weg 514 stützen. Dies kann beispielsweise durch einen Normalbetrieb des Fahrzeugs 110 verursacht werden, indem 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 etwa Seitenwind, oder eine Gefährdung auf der Fahrbahn, wie etwa ein Schlagloch, verursacht werden.
In diesem Fall kann die Rechenvorrichtung 115 das Polynom zum lenkbaren Weg 514 und die Polynome zum virtuellen lenkbaren Weg 516, 518 aktualisieren, um es der Rechenvorrichtung zu ermöglichen, kontinuierlich zuverlässige Trajektorienaktualisierungen zu erzeugen. Die Rechenvorrichtung 115 kann das Polynom zum lenkbaren Weg 514 mit einem aktualisierten Polynom zum lenkbaren Weg 512 und die Polynome zum virtuellen lenkbaren Weg 516, 518 mit einem aktualisierten Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 522 aktualisieren, das beispielsweise einen neuen Punkt p3 beinhaltet, der angibt, wann theoretische Steuerungsberechnungen von dem aktualisierten Polynom zum lenkbaren Weg 512 auf das aktualisierte Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 522 umgestellt werden können. Die Rechenvorrichtung 115 kann ferner den sicheren Fahrbereich 520 derart aktualisieren, dass er das aktualisierte Polynom zum lenkbaren Weg 522 beinhaltet, und die Polynome zum virtuellen lenkbaren Weg 516, 518 löschen, die vom Fahrzeug 110 nicht mehr erreichbar sind. Durch Aktualisieren des Polynom zum lenkbaren Weg 512 und des Polynoms zum virtuellen lenkbaren Weg 522 kann die Rechenvorrichtung 115 Trajektorienaktualisierungen mit hoher Zuverlässigkeit ohne Unterbrechung ausgeben, wenn sie von dem aktualisierten Polynome zum lenkbaren Weg 514 auf das aktualisierte Polynom zum lenkbaren Weg 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 Polynom zum lenkbaren Weg 614 und ein Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 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 Polynom zum lenkbaren Weg 614 auf das Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 618 umstellen, wie oben in Bezug auf 2 erörtert. Zu einer durch den Punkt p3 wiedergegebenen Zeit kann die Rechenvorrichtung 115 beispielsweise bestimmen, dass das Steuern des Fahrzeugs 110 entlang des Polynoms zum virtuellen lenkbaren Weg 618 nicht mehr der beste Weg zum Lenken ist. Dies kann infolge einer Eingabe von einem Insassen eines Fahrzeugs 606 geschehen, der beispielsweise 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 Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 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 Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 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 Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 618 auf das Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 620 und Steuern des Fahrzeugs entlang des Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 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 beispielsweise 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 Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 620 das Fahrzeug 110 auf eine Trajektorie, die in dem Polynome zum lenkbaren Weg 614 enthalten ist, mit einer aktualisierten Position auf dem Fahrstreifen 604 ohne vollständiges Bremsen zurückführen, indem es Abschnitt des Polynoms zum lenkbaren Weg 618 umkehrt, sodass das Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 620 erzeugt wird, und das Fahrzeug 110 entlang des Polynoms zum virtuellen lenkbaren Weg 620 mit der Geschwindigkeit und in der Richtung, in die ursprünglich auf dem Polynom zum lenkbaren Weg 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 nach Punkt p2 von dem Polynom zum lenkbaren Weg 614 auf das Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 618 umgestellt hat, jedoch bevor das Fahrstreifenwechselmanöver bei Punkt p4 abgeschlossen ist. Beispielsweise kann die Rechenvorrichtung 115 bestimmen, dass das Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 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 Polynoms zum virtuellen lenkbaren Weg 618 bestimmt werden, die Rechenvorrichtung 115 dazu veranlassen, zu bestimmen, dass ein weiteres Steuern des Fahrzeugs 110 entlang des Polynoms zum virtuellen lenkbaren Weg 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 beispielsweise 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 beispielsweise 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 beispielsweise einen sicheren Fahrbereich 1714, eine Wegaufforderung 1716, die eine zukünftige Position für das Fahrzeug 1700 und eine Manöverzeit abbildet, und eine Lenkaufforderung 1718, die beispielsweise die Lenkrichtung mit Zeitindikatoren abbildet, anzeigt. 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, beispielsweise 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 beispielsweise 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 beispielsweise ein Lenkradsymbol 906, das einen Insassen daran erinnert, dass die Rechenvorrichtung 115 bestimmt hat, dass ein Insasse das Fahrzeug 110 steuern soll, 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 oben in Bezug auf 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 beispielsweise 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 Manöverzeit t_m verbleiben, wodurch eine noch größere wahrgenommene Dringlichkeit beim Ausführen eines Fahrstreifenwechselmanövers als die 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 zu einer Sicherer-Fahrbereich-Anzeige 1208 viel größer dargestellt ist, und ein großes Pfeilsymbol 1212, das beispielsweise 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 beispielsweise 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 in Bezug auf 15 erörtert, oder in anderen Fällen beispielsweise 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 dargestellt. Beispielsweise können visuelle Aufforderungen einen Insassen dazu anweisen, seine Hände auf das Lenkrad zu legen, um zu ermöglichen, dass eine haptische Ausgabe vom Insassen wahrgenommen wird. Eine haptische Ausgabe kann auf ein Lenkrad 704 beispielsweise 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, beispielsweise 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 beispielsweise 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 beispielsweise durch psychophysikalische Versuche mittels Fahrsimulation bestimmt werden. In dem in den 8-13 dargestellten Beispiel kann beispielsweise 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, mit der zu lenken ist, auf Grundlage der verbleibenden Manöverzeit t_m anzugeben, wie im Zusammenhang mit den 8-13 dargestellt. Durch Kombinieren der haptischen Ausgabe mit den Aufforderungsanzeigen 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300 kann sich beispielsweise 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 Flussdiagramms, das in Bezug auf die 1-17 beschrieben wird, eines Prozesses 1800 zum Ausführen eines Fahrstreifenwechselmanövers wenn eine Autorisierung empfangen wird und Abbrechen der Autorisierungsanforderung für ein Fahrstreifenwechselmanöver wenn eine Zeitgrenze abläuft. Der Prozess 1800 kann durch einen Prozessor der Rechenvorrichtung 115 umgesetzt werden, indem beispielsweise 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 eine Zeitgrenze für ein Fahrstreifenwechselmanöver bestimmt wird. Unter Bezugnahme auf 2 kann ein Fahrstreifenwechselmanöver beispielsweise eine Vielzahl von Polynomen zum virtuellen lenkbaren Weg 216, 218 beinhalten. Die Zeitgrenze für das Fahrstreifenwechselmanöver kann die Manöverzeit t_m, sein, die die Zeit zwischen den Punkten p1 und p2 auf dem Polynom zum virtuellen lenkbaren Weg 214 sein kann. Bei Schritt 1804 kann die Rechenvorrichtung 115 eine Autorisierung von einem Insassen durch Anzeigen einer Aufforderung anfordern, die visuelle Aufforderungen, wie in Bezug auf 7-13 offenbart, haptische Ausgabe, wie in Bezug auf 14 erörtert, und akustische Aufforderungen, einschließlich synthetisierter menschlicher Sprache, beinhalten kann. Das Anzeigen einer Aufforderung startet eine Reaktionszeit, die durch die Zeit, die das Fahrzeug 202 benötigen würde, um den Weg RT bei der aktuellen Geschwindigkeit V₀.zurückzulegen, wiedergegeben wird. Die Reaktionszeit kann ein vorbestimmter Wert sein, der beispielsweise auf experimentellen Ergebnissen, die eine durchschnittliche Insassenreaktionszeit wiedergeben, beruht.
Bei Schritt 1806 beginnt die Rechenvorrichtung 115 eine Schleife, wobei sie zuerst überprüft, ob die in Schritt 1802 bestimmte Zeitgrenze abgelaufen ist. Wenn die Antwort ja ist, geht die Steuerung des Prozesses 1800 zu Schritt 1808 über, wo die Autorisierungsanforderung, die bei Schritt 1804 einem Insassen als Aufforderung angezeigt wurde, abgebrochen wird und der Prozess 1800 endet dann. Wenn die Antwort nein ist, geht die Steuerung zu Schritt 1810 über, bei dem die Rechenvorrichtung 115 überprüft, ob eine Autorisierung von einem Insassen empfangen wurde.
Bei Schritt 1810 kann ein Insasse eine Autorisierung oder Absicht, ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen durch Eingeben eines Drehmoments oder einer Drehkraft auf ein Lenkrad 704, 1704 in der Richtung des Fahrstreifenwechselmanövers oder Eingeben einer Autorisierung oder Absicht, ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen über eine Benutzersteuerungsschnittstelle 706, 1706 während der Manöverzeit t_m, bevor die Zeitgrenze abgelaufen ist anzeigen. Wenn die Antwort nein ist, kehrt die Rechenvorrichtung 115 zu Schritt 1806 zurück, um zu überprüfen, ob die Zeitgrenze abgelaufen ist. Wenn die Antwort nein ist, geht die Steuerung zu Schritt 1812 über, bei dem die Rechenvorrichtung 115 ein Fahrstreifenwechselmanöver durch Steuern des Fahrzeugs 110 entlang eines Polynoms zum virtuellen lenkbaren Weg 216, 218, wie oben in Bezug auf 2 erörtert, ausführt, und nach diesem Schritt endet der Prozess 1800.
19 ist eine Darstellung eines Flussdiagramms, das in Bezug auf die 1-17 beschrieben wird, eines Prozesses 1900 zum Bestimmen einer Insassenannahmezeit und einer Manöverabbruchzeit auf Grundlage einer Reaktionszeit und einer Manöverzeit. Der Prozess 1900 kann durch einen Prozessor der Rechenvorrichtung 115 umgesetzt werden, indem beispielsweise 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 eine Reaktionszeit t_RT.bestimmen kann. Die Reaktionszeit t_RT, wie oben in Bezug auf 2 erörtert, kann auf einem vorbestimmten Wert beruhen. Der vorbestimmte Wert kann auf experimentellen Ergebnissen beruhen, bei denen verschiedene visuelle, haptische und akustische Aufforderungen getestet wurden, wie oben in Bezug auf die 7-14 erörtert. Bei Schritt 1904 kann die Rechenvorrichtung eine Vielzahl von Fahrstreifenwechselmanövern oder einen sicheren Fahrbereich 228 als Polynome zum virtuellen lenkbaren Weg 216-218, wie oben in Bezug auf 2 erörtert, bestimmen. Bei Schritt 1906 kann die Rechenvorrichtung 115 eine Manöverzeit t_m, bestimmen, wobei die Rechenvorrichtung 115 während dieser Zeit beispielsweise eine Autorisierung von einem Insassen, ein Fahrstreifenwechselmanöver auszuführen, empfangen kann.
Bei Schritt 1908 kann die Rechenvorrichtung 115 eine Insassenannahmezeit als gleich wie die Reaktionszeit t_RT plus die Manöverzeit t_m und die Abbruchzeit als Zeit seit dem Beginn des Fahrstreifenwechselmanövers bis zum Ende des Fahrstreifenwechselsmanövers, beispielsweise ab Punkt p1 bis Punkt p3 entlang des Polynoms zum virtuellen lenkbaren Weg 316 in der Verkehrsszene 300 in 3., bestimmen. Die Annahmezeit ist der Zeitraum, während dem die Rechenvorrichtung 115 eine Autorisierungsanforderung von einem Insassen empfangen kann und ein Fahrstreifenwechselmanöver ausführen kann. Die Abbruchzeit ist die Zeit, in der das Fahrstreifenwechselmanöver abgebrochen werden kann. Da das Abbrechen des Fahrstreifenwechselsmanövers, wie oben in Bezug auf 6 erörtert, das Umkehren von Abschnitten des Fahrstreifenwechselsmanövers beinhalten kann, kann das Fahrstreifenwechselmanöver bis zum Ende des Fahrstreifenwechselsmanövers abgebrochen werden. Nach diesem Schritt endet der Prozess 1900.
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 sonstige Daten können unter Verwendung einer Vielzahl computerlesbarer Medien in Dateien gespeichert und 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 nichtflüchtige Medien, flüchtige Medien usw. Nichtflüchtige Medien beinhalten zum Beispiel optische oder magnetische Platten und sonstige Dauerspeicher. Zu flüchtigen Medien gehört ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM), der in der Regel einen Hauptspeicher darstellt. Zu gängigen Formen computerlesbarer Medien gehören beispielsweise 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, das Folgendes umfasst: Bestimmen einer Zeitgrenze für ein Fahrstreifenwechselmanöver auf Grundlage des Bestimmens einer Reaktionszeit, einer Insassenannahmezeit, einer Fahrzeugmanöverzeit und einer Manöverabbruchzeit; Anfordern einer Autorisierung, das Fahrstreifenwechselmanöver durchzuführen; Bestimmen, dass die Zeitgrenze abgelaufen ist; und Abbrechen der Autorisierungsanforderung auf Grundlage der abgelaufenen Zeitgrenze.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen der Reaktionszeit auf Grundlage vorbestimmter Werte.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen der Insassenannahmezeit auf Grundlage der Reaktionszeit und der Fahrzeugmanöverzeit.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen der Fahrzeugmanöverzeit auf Grundlage der Zeit, während der das Fahrzeug ein Fahrstreifenwechselmanöver ausführen kann.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen der Manöverabbruchzeit auf Grundlage des Bestimmens des Endes des Fahrstreifenwechselmanövers.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen, dass die Zeitgrenze abgelaufen ist, einschließlich Bestimmen, dass das Fahrstreifenwechselmanöver nicht innerhalb der verbleibenden Zeitgrenze durchgeführt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Bestimmen, dass die Zeitgrenze abgelaufen ist, Bestimmen, dass die Entscheidungszeit und die Insassenannahmezeit abgelaufen ist, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend Empfangen einer Eingabe als Reaktion auf die Autorisierungsanforderung bevor die Zeitgrenze abläuft und dann Steuern des Fahrzeugs, um ein Fahrstreifenwechselmanöver durchzuführen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Fahrstreifenwechselmanövers Anpassen einer Fahrzeugtrajektorie an den Fahrzeugverkehr auf einem angrenzende Fahrstreifen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Anpassen der Fahrzeugtrajektorie an den Fahrzeugverkehr auf dem angrenzenden Fahrstreifen Anpassen der Fahrzeugposition, Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugrichtung an den Fahrzeugverkehr auf dem angrenzenden Fahrstreifen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Anpassen der Fahrzeugtrajektorie an den Fahrzeugverkehr auf dem angrenzenden Fahrstreifen Bestimmen von Fahrzeugtrajektorien auf angrenzenden Fahrstreifen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend, dass das Bestimmen der Insassenannahmezeit die verbleibende Reaktionszeit plus die Manöverzeit beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend Bestimmen der Manöverzeit als eine Zeit seit dem Beginn eines ersten Fahrstreifenwechselmanövers bis zu einer Zeit des Beginns eines letzten Fahrstreifenwechselmanövers.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend Bestimmen der Manöverabbruchzeit als bis zum Ende des Fahrstreifenwechselmanövers verbleibende Zeit.
System, umfassend einen Computer, der dazu programmiert ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-14 durchzuführen.