DE102018115399A1 - Systeme und verfahren zur steuerung des sichtfelds einer sensorvorrichtung - Google Patents

Systeme und verfahren zur steuerung des sichtfelds einer sensorvorrichtung Download PDF

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Abstract

Systeme und Verfahren werden zum Steuern eines Fahrzeugs bereitgestellt. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren: das Empfangen einer aktuellen Position des Fahrzeugs entlang einer bestimmten Strecke; das Abrufen von Karteninformationen, die eine Neigung und eine Krümmung einer Fahrbahn an oder nahe der aktuellen Position beinhalten; das Bestimmen, basierend auf den Karteninformationen, einer geplanten Neigung und einer geplanten Rollbewegung des Fahrzeugs an oder in der Nähe der aktuellen Position; Bestimmen, basierend auf der geplanten Neigung und der geplanten Rollbewegung des Fahrzeugs, einer Position des Sichtfelds der Sensorvorrichtung; Bestimmen, basierend auf der Position des Sichtfelds und einer Position eines interessierenden Bereichs an der aktuellen Position, eines Bewegungsumfangs der Sensorvorrichtung, um das Sichtfeld mit dem interessierenden Bereich auszurichten; und Erzeugen eines oder mehrere der Steuersignale an eine oder mehrere der Sensorvorrichtung zugeordnete Stellglieder basierend auf dem bestimmten Bewegungsumfang.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf autonome Fahrzeuge, und insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Steuern eines Sichtfeldes einer Sensorvorrichtung basierend auf einem geplanten Weg und einer Echtzeitbewegung des Fahrzeugs.
  • EINLEITUNG
  • Ein autonomes Fahrzeug ist ein Fahrzeug, das in der Lage ist, seine Umgebung zu erfassen und mit geringfügiger oder gar keiner Benutzereingabe zu navigieren. Ein autonomes Fahrzeug erfasst seine Umgebung unter Verwendung von Sensorvorrichtungen, wie beispielsweise Radar-, Lidar-, Bildsensoren und dergleichen. Das autonome Fahrzeugsystem nutzt weiterhin Informationen von globalen Positioniersystemen (GPS), Navigationssystemen, Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationen, Fahrzeug-Infrastruktur-Technologien und/oder drahtgesteuerten Systemen, um das Fahrzeug zu navigieren.
  • Die Fahrzeugautomatisierung wurde kategorisiert nach nummerischen Ebenen von null, entsprechend keiner Automatisierung mit voller menschlicher Kontrolle, bis Fünf, entsprechend der vollen Automatisierung ohne menschliche Kontrolle. Verschiedene automatisierte Fahrerassistenzsysteme, wie beispielsweise Geschwindigkeitsregelung, adaptive Geschwindigkeitsregelung und Parkassistenzsysteme, entsprechen niedrigeren Automatisierungsebenen, während echte „fahrerlose“ Fahrzeuge mit höheren Automatisierungsebenen übereinstimmen.
  • Im Allgemeinen verfügt die mit dem autonomen Fahrzeug zugeordnete Sensorvorrichtung über ein Sichtfeld. Die Sensorvorrichtung ist in der Lage, die in ihrem Sichtfeld beobachtete Umgebung abzutasten. Während des Betriebs des autonomen Fahrzeugs kann eine Position der Sensorvorrichtung so gesteuert werden, dass das Sichtfeld auf einen interessierenden Bereich ausgerichtet ist. In bestimmten Fällen kann es jedoch aufgrund von Gelände (z. B. Hügel), unerwarteten Straßenverhältnissen (z. B. Schlaglöcher) vorkommen, dass sich das Sichtfeld der Sensorvorrichtung nicht mit dem interessierenden Bereich deckt.
  • Dementsprechend ist es wünschenswert, Systeme und Verfahren vorzusehen, die ein Sichtfeld einer Sensorvorrichtung basierend auf einem geplanten Weg und einer Echtzeitbewegung des Fahrzeugs so steuern, dass das Sichtfeld der Sensorvorrichtung die Ausrichtung zum Interessengebiet beibehält. Ferner werden weitere wünschenswerte Funktionen und Merkmale der vorliegenden Offenbarung aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, sowie dem vorangehenden technischen Gebiet und Hintergrund ersichtlich.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Es sind Systeme und Verfahren zum Steuern eines Sichtfelds einer Sensorvorrichtung eines autonomen Fahrzeugs vorgesehen. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren: das Empfangen einer aktuellen Position des autonomen Fahrzeugs entlang eines bestimmten Weges; das Abrufen von Karteninformationen, die eine Neigung und eine Krümmung einer Fahrbahn an oder nahe der aktuellen Position beinhalten; das Bestimmen, durch einen Prozessor, basierend auf den Karteninformationen, einer geplanten Neigung des autonomen Fahrzeugs an oder nahe der aktuellen Position; Bestimmen, durch den Prozessor, basierend auf den Karteninformationen, eines geplanten Rollens des autonomen Fahrzeugs an oder in der Nähe der aktuellen Position; Bestimmen, durch den Prozessor, basierend auf der geplanten Neigung und der geplanten Rollbewegung des autonomen Fahrzeugs, einer Position des Sichtfeldes der Sensorvorrichtung; Bestimmen, basierend auf der Position des Sichtfeldes und einer Position eines interessierenden Bereichs an der aktuellen Position, eines Bewegungsumfangs der Sensorvorrichtung, um das Sichtfeld mit dem interessierenden Bereich auszurichten; und Erzeugen eines oder mehrerer Steuersignale durch den Prozessor an ein oder mehrere mit der Sensorvorrichtung verbundene Stellglieder, um die Sensorvorrichtung zum Ausrichten des Sichtfeldes basierend auf dem bestimmten Bewegungsumfang zu bewegen.
  • Figurenliste
  • Die exemplarischen Ausführungsformen werden nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und worin gilt:
    • 1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein autonomes Fahrzeug mit einer Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
    • 1A ist eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung für das autonome Fahrzeug aus 1, die ein Sichtfeld aufweist, das durch die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems aus 1 gesteuert wird;
    • 2 zeigt ein Funktionsblockdiagramm, das ein Transportsystem mit einem oder mehreren autonomen Fahrzeugen aus 1 gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt;
    • Die 3 und 4 sind Datenflussdiagramme, die ein autonomes Antriebssystem veranschaulichen, welches die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems des autonomen Fahrzeugs beinhaltet, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
    • Die 5-7 sind Flussdiagramme, die ein Steuerverfahren zum Steuern eines Sichtfelds einer oder mehrerer Sensorvorrichtungen des autonomen Fahrzeugs gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulichen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die folgende ausführliche Beschreibung dient lediglich als Beispiel und soll die Anwendung und Verwendung in keiner Weise einschränken. Weiterhin besteht keine Absicht, im vorstehenden technischen Bereich, Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden ausführlichen Beschreibung an eine ausdrücklich oder implizit vorgestellte Theorie gebunden zu sein. Der hierin verwendete Begriff „Modul“ bezieht sich auf alle Hardware-, Software-, Firmwareprodukte, elektronische Steuerkomponenten, auf die Verarbeitungslogik und/oder Prozessorgeräte, einzeln oder in Kombinationen, unter anderem umfassend, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder gruppiert) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können hierin als funktionale und/oder logische Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl an Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die zur Ausführung der erforderlichen Funktionen konfiguriert sind. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eines Systems oder einer Komponente verschiedene integrierte Schaltungskomponenten, beispielsweise Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Wertetabellen oder dergleichen, einsetzen, die mehrere Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen durchführen können. Zudem werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl an Systemen eingesetzt werden können, und dass das hierin beschriebene System lediglich eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • Der Kürze halber sind konventionelle Techniken in Verbindung mit der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalgebung, Steuerung und weiteren funktionalen Aspekten der Systeme (und den einzelnen Bedienelementen der Systeme) hierin ggf. nicht im Detail beschrieben. Weiterhin sollen die in den verschiedenen Figuren dargestellten Verbindungslinien exemplarische Funktionsbeziehungen und/oder physikalische Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist eine bei 100 allgemein dargestellte Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems mit einem Fahrzeug 10 gemäß verschiedenen Ausführungsformen assoziiert. Im Allgemeinen hält die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 ein Sichtfeld einer dem Fahrzeug 10 zugeordneten Sensorvorrichtung in Ausrichtung zu einem interessierenden Bereich während einer Neigung und/oder einer Rollbewegung des Fahrzeugs 10 aufrecht und steuert darauf basierend intelligent eine Position der Sensorvorrichtung. Durch die intelligente Steuerung der Position der Sensorvorrichtung während einer Neigung und/oder Rollbewegung des Fahrzeugs 10 kann eine Sensoreinrichtung mit engem Sichtfeld eingesetzt werden.
  • Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Fahrgestell 12, eine Karosserie 14, Vorderräder 16 und Hinterräder 18. Das Fahrzeug 10 verfügt über ein Fahrzeugkoordinatensystem, das einen Bezugsrahmen zum Bestimmen der Position eines Objekts am Fahrzeug 10 darstellt. Die Karosserie 14 ist auf dem Fahrgestell 12 angeordnet und umhüllt im Wesentlichen die anderen Komponenten des Fahrzeugs 10. Die Karosserie 14 und das Fahrgestell 12 können gemeinsam einen Rahmen bilden. Die Fahrzeugräder 16-18 sind jeweils mit dem Fahrgestell 12 in der Nähe einer jeweiligen Ecke der Karosserie 14 drehbar gekoppelt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist das Fahrzeug 10 ein autonomes Fahrzeug und die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 ist in das autonome Fahrzeug 10 (nachfolgend als das autonome Fahrzeug 10 bezeichnet) integriert. Das autonome Fahrzeug 10 ist beispielsweise ein Fahrzeug, das automatisch gesteuert wird, um Passagiere von einem Ort zum anderen zu befördern. Das Fahrzeug 10 ist in der veranschaulichten Ausführungsform als Pkw dargestellt, es sollte jedoch beachtet werden, dass auch jedes andere Fahrzeug, einschließlich Motorräder, Lastwagen, Sportfahrzeuge (SUVs), Freizeitfahrzeuge (RVs), Schiffe, Flugzeuge usw. verwendet werden können. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das autonome Fahrzeug 10 ein sogenanntes Level-Vier oder Level-Fünf Automatisierungssystem. Ein Level-Vier-System zeigt eine „hohe Automatisierung“ unter Bezugnahme auf die Fahrmodus-spezifische Leistung durch ein automatisiertes Fahrsystem aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe an, selbst wenn ein menschlicher Fahrer nicht angemessen auf eine Anforderung einzugreifen, reagiert. Ein Level-Fünf-System zeigt eine „Vollautomatisierung“ an und verweist auf die Vollzeitleistung eines automatisierten Fahrsystems aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe unter allen Fahrbahn- und Umgebungsbedingungen, die von einem menschlichen Fahrer verwaltet werden können.
  • Wie dargestellt, beinhaltet das autonome Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Antriebssystem 20, ein Übertragungssystem 22, ein Lenksystem 24, ein Bremssystem 26, ein Sensorsystem 28, ein Stellantriebsystem 30, mindestens einen Datenspeicher 32, mindestens eine Steuerung 34 und ein Kommunikationssystem 36. Das Antriebssystem 20 kann in verschiedenen Ausführungsformen einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, wie beispielsweise einen Traktionsmotor und/oder ein Brennstoffzellenantriebssystem, beinhalten. Das Übertragungssystem 22 ist dazu konfiguriert, Leistung vom Antriebssystem 20 zu den Fahrzeugrädern 16-18 gemäß den wählbaren Übersetzungen zu übertragen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Getriebesystem 22 ein Stufenverhältnis-Automatikgetriebe, ein stufenlos verstellbares Getriebe oder ein anderes geeignetes Getriebe beinhalten. Das Bremssystem 26 ist dazu konfiguriert, den Fahrzeugrädern 16-18 ein Bremsmoment bereitzustellen. Das Bremssystem 26 kann in verschiedenen Ausführungsformen Reibungsbremsen, Brake-by-Wire, ein regeneratives Bremssystem, wie beispielsweise eine elektrische Maschine und/oder andere geeignete Bremssysteme beinhalten. Das Lenksystem 24 beeinflusst die Position der Fahrzeugräder 16-18. Während in einigen Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zur Veranschaulichung als ein Lenkrad dargestellt, kann das Lenksystem 24 kein Lenkrad beinhalten.
  • Das Sensorsystem 28 beinhaltet eine oder mehrere Sensorvorrichtungen 40a-40n, die jeweils ein Sichtfeld zum Erfassen beobachtbarer Zustände der äußeren Umgebung und/oder der inneren Umgebung des autonomen Fahrzeugs 10 beinhalten. Die Sensorvorrichtungen 40a-40n können Radargeräte, Lidare, optische Kameras, Wärmebildkameras, Ultraschallsensoren und/oder andere Sensoren beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Zusätzlich können eine oder mehrere der Sensorvorrichtungen 40a-40n Fahrgestell-Sensorvorrichtungen umfassen, die eine Bewegung des Fahrgestells 12, wie zum Beispiel eine Neigung oder eine Rollbewegung des Fahrgestells 12, beobachten und darauf basierende Sensorsignale erzeugen. Somit können eine oder mehrere der Sensorvorrichtungen 40a-40n eine Trägheitsmesseinheit (IMU) beinhalten, welche die Neigung und die Rollbewegung des Fahrgestells 12 beobachtet. Zusätzlich sind eine oder mehrere der Sensorvorrichtungen 40a-40n in zwei Freiheitsgraden beweglich. So wird beispielsweise in Bezug auf 1A eine schematische Darstellung der Sensorvorrichtung 40a dargestellt. Es versteht sich, dass eine oder mehrere der verbleibenden Sensorvorrichtungen 40b-40n gleich oder im Wesentlichen ähnlich der Sensorvorrichtung 40a sein können, und zur Vereinfachung der Beschreibung wird hierin eine einzelne der Sensorvorrichtungen 40a-40n behandelt. In diesem Beispiel weist die Sensorvorrichtung 40a einen Sensor 43a mit einem 360 Grad Sichtfeld 41a auf (ein Teil davon ist in 1A dargestellt). Die Sensorvorrichtung 40a ist um eine erste Achse oder X-Achse (Rollen) und eine zweite oder Y-Achse (Neigung) beweglich, basierend auf einem oder mehreren von der Steuerung 34 empfangenen Steuersignalen. n diesem Beispiel beinhaltet die Sensorvorrichtung 40a den Sensor 43a und eine Sensorplattform 45a. Der Sensor 43a beobachtet die äußere Umgebung und/oder die innere Umgebung des autonomen Fahrzeugs 10 und erzeugt basierend darauf Sensorsignale. Die Sensoren 43a können Radargeräte, Lidare, optische Kameras, Wärmebildkameras, Ultraschallsensoren und/oder andere Sensoren beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt.
  • Die Sensorplattform 45a reagiert auf ein oder mehrere Steuersignale, um den Sensor 43a so zu bewegen, dass das Sichtfeld 41a des Sensors 43a auf einen interessierenden Bereich 47a ausgerichtet ist. In diesem Beispiel ist der interessierende Bereich 47a ein Teil einer Strecke, die dem geplanten Weg des autonomen Fahrzeugs 10 zugeordnet ist. Da die Sensorplattform 45a mit einem Teil des autonomen Fahrzeugs 10 gekoppelt ist, führt eine Bewegung des autonomen Fahrzeugs 10 in der Neigung (Y-Achse) und/oder Drehung (X-Achse) zu einer entsprechenden Bewegung der Sensorvorrichtung 40a. Somit kann der Sensor 43a der Sensorvorrichtung 40a in bestimmten Fällen, beispielsweise bei einer Bergabfahrt oder einer Bergauffahrt, nicht mit dem interessierenden Bereich 47a ausgerichtet sein. In dieser Hinsicht kann es während einer Bergabfahrt erforderlich sein, den Sensor 43a der Sensorvorrichtung 40a nach oben auszurichten (um die Y-Achse gedreht), um den interessierenden Bereich 47a zu erfassen, während der Sensor 43a während einer Bergauffahrt nach unten ausgerichtet werden muss (um die Y-Achse gedreht), um den interessierenden Bereich 47a zu erfassen. Als ein weiteres Beispiel kann es erforderlich sein, den Sensor 43a während einer Kurvenfahrt um die X-Achse zu drehen, um den interessierenden Bereich 47a zu erfassen. Die Sensorplattform 45a beinhaltet ein oder mehrere Stellglieder 49a, die auf ein oder mehrere Steuersignale der Steuerung 34 reagieren, um den Sensor 43a um die Y-Achse (Neigung) und/oder die X-Achse (Rollen) zu bewegen. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Sensorplattform 45a das Sensorplattformsystem 100 der U.S. Patentanmeldung Nr. 15/197,654 , eingereicht am 29. Juni 2016, mit dem Titel „SYSTEME UND VERFAHREN FÜR EINE SENSORPLATTFORM“ an den Miterfinder Yung-Chang Ko, dessen relevanter Teil hierin in seiner Gesamtheit als Referenz aufgenommen ist. In weiteren Ausführungsformen beinhaltet die Sensorplattform 45a eine oder mehrere kardanische Plattformen mit einem oder mehrere Stellglieder, die auf ein oder mehrere Steuersignale der Steuerung 34 reagieren, um den Sensor 43a um die Y-Achse (Neigung) und/oder die X-Achse (Rollen) zu bewegen.
  • Mit Rückbezug auf 1 beinhaltet das Stellgliedsystem 30 eine oder mehrere Stellgliedvorrichtungen 42a-42n, die ein oder mehrere Fahrzeugmerkmale, wie beispielsweise das Antriebssystem 20, das Übertragungssystem 22, das Lenksystem 24 und das Bremssystem 26, steuern, sind aber nicht darauf beschränkt. In verschiedenen Ausführungsformen können die Fahrzeugmerkmale ferner Innen- und/oder Außenfahrzeugmerkmale, wie beispielsweise Türen, einen Kofferraum und Innenraummerkmale, wie z. B. Luft, Musik, Beleuchtung usw., beinhalten, sind jedoch nicht auf diese beschränkt (nicht nummeriert).
  • Das Kommunikationssystem 36 ist dazu konfiguriert, Informationen drahtlos an und von anderen Einheiten 48, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf andere Fahrzeuge („V2V“-Kommunikation,) Infrastruktur („V2I“-Kommunikation), entfernte Systeme und/oder persönliche Vorrichtungen (in Bezug auf 2 näher beschrieben), zu übermitteln. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das drahtlose Kommunikationssystem 36 dazu konfiguriert, über ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) unter Verwendung des IEEE 802.11-Standards, über Bluetooth oder mittels einer mobilen Datenkommunikation zu kommunizieren. Im Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung werden jedoch auch zusätzliche oder alternative Kommunikationsverfahren, wie beispielsweise ein dedizierter Nahbereichskommunikations-(DSRC)-Kanal, berücksichtigt. DSRC-Kanäle beziehen sich auf Einweg- oder Zweiwege-Kurzstrecken- bis Mittelklasse-Funkkommunikationskanäle, die speziell für den Automobilbau und einen entsprechenden Satz von Protokollen und Standards entwickelt wurden.
  • Die Datenspeichervorrichtung 32 speichert Daten zur Verwendung beim automatischen Steuern des autonomen Fahrzeugs 10. In verschiedenen Ausführungsformen speichert die Datenspeichervorrichtung 32 definierte Landkarten der navigierbaren Umgebung. In verschiedenen Ausführungsformen werden die definierten Landkarten vordefiniert und von einem entfernten System (in weiteren Einzelheiten in Bezug auf 2 beschrieben) erhalten. So können beispielsweise die definierten Landkarten durch das entfernte System zusammengesetzt und dem autonomen Fahrzeug 10 (drahtlos und/oder drahtgebunden) mitgeteilt und in der Datenspeichervorrichtung 32 gespeichert werden. Wie ersichtlich, kann die Datenspeichervorrichtung 32 ein Teil der Steuerung 34, von der Steuerung 34 getrennt, oder ein Teil der Steuerung 34 und Teil eines separaten Systems sein.
  • Die Steuerung 34 beinhaltet mindestens einen Prozessor 44 und eine computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46. Der Prozessor 44 kann eine Spezialanfertigung oder ein handelsüblicher Prozessor sein, eine Zentraleinheit (CPU), eine Grafikprozessoreinheit (GPU) unter mehreren Prozessoren verbunden mit der Steuerung 34, ein Mikroprozessor auf Halbleiterbasis (in Form eines Mikrochips oder Chip-Satzes), ein Makroprozessor, eine Kombination derselben oder allgemein jede beliebige Vorrichtung zur Ausführung von Anweisungen. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46 können flüchtige und nicht-flüchtige Speicher in einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) und einem Keep-Alive-Memory (KAM) beinhalten. KAM ist ein persistenter oder nicht-flüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während der Prozessor 44 ausgeschaltet ist. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46 können unter Verwendung einer beliebigen einer Anzahl an bekannten Speichervorrichtungen, wie beispielsweise PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrische PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder beliebige andere elektrischen, magnetischen, optischen oder kombinierten Speichervorrichtungen implementiert werden, die Daten speichern können, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuerung 34 beim Steuern des autonomen Fahrzeugs 10 verwendet werden.
  • Die Anweisungen können ein oder mehrere separate Programme beinhalten, von denen jede eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zum Implementieren von logischen Funktionen umfasst. Die Anweisungen empfangen und verarbeiten, wenn diese vom Prozessor 44 ausgeführt werden, Signale vom Sensorsystem 28, führen Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen zur automatischen Steuerung der Komponenten des autonomen Fahrzeugs 10 durch und erzeugen Steuersignale an das Stellantriebssystem 30, um die Komponenten des autonomen Fahrzeugs 10 basierend auf der Logik, den Berechnungen, den Verfahren und/oder Algorithmen automatisch zu steuern. Obwohl in 1 nur eine Steuerung 34 dargestellt ist, können Ausführungsformen des autonomen Fahrzeugs 10 eine beliebige Anzahl an Steuerungen 34 beinhalten, die über ein geeignetes Kommunikationsmedium oder eine Kombination von Kommunikationsmedien kommunizieren und zusammenwirken, um die Sensorsignale zu verarbeiten, Logiken, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen durchzuführen, und Steuersignale zu erzeugen, um die Funktionen des autonomen Fahrzeugs 10 automatisch zu steuern.
  • In verschiedenen Ausführungsformen sind eine oder mehrere Anweisungen der Steuerung 34 in die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 eingebettet und veranlassen den Prozessor 44, bei Ausführung durch den Prozessor 44 ein oder mehrere Steuersignale für die Stellglieder 49a-49n zu berechnen, zu bestimmen oder zu erzeugen, um die Sensorvorrichtungen 40a-40n in eine Position zu bewegen, die eine Ausrichtung des Sichtfelds 41a-41n des Sensors 43a-43n während der Neigung und/oder des Rollens des autonomen Fahrzeugs 10 beibehält. Wie im Folgenden im Zusammenhang mit den 4-7 näher beschrieben, können die Anweisungen beispielsweise den Prozessor 44 veranlassen, entweder von der mindestens einen Datenspeichervorrichtung 32 oder einer anderen Entität 48 (z. B. eine vernetzte Kartendatenbank), Höhen-, Neigungs- und/oder Krümmungsdaten für den geplanten Weg vor und an der aktuellen Fahrzeugposition, und verwenden dann die Höhen-, Neigungs- und/oder Krümmungsdaten, um die Position für die eine oder mehrere der Sensorvorrichtungen 40a-40n abzuleiten, sodass das Sichtfeld 41a-41n der Sensorvorrichtungen 40a-40n während der Neigung und/oder der Drehung des autonomen Fahrzeugs 10 mit dem interessierenden Bereich 47a-47n ausgerichtet ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen erhält der Prozessor 44 Daten oder Informationen, die das Sichtfeld 41a-41n eines oder mehrerer Onboard-Sensorvorrichtungen 40a-40n charakterisieren, und nutzt die Höhenänderungen und die Fahrbahnneigung am oder nahe dem aktuellen Standort des Fahrzeugs 10 zusammen mit einer beobachteten Neigung des Fahrgestells 12 des Fahrzeugs 10, wobei der Prozessor 44 eine Bewegung für eine oder mehrere entsprechende Sensoreinrichtungen 40a-40n bestimmt, um das Sichtfeld 41a-41n basierend auf der Beziehung zwischen dem Sichtfeld 41a-41n und der Neigung des Fahrgestells 12 mit dem interessierenden Bereich 47a-47n ausgerichtet zu halten. Wenn daher die Neigung und die Höhe der Fahrbahn die Ausrichtung des Sichtfelds 41a-41n mit dem interessierenden Bereich 47a-47n an einer bestimmten Stelle ändern, wird die Position der jeweiligen Sensorvorrichtungen 40a-40n entsprechend gesteuert, um das Sichtfeld 41a-41n des Sensors 43a-43n der Sensorvorrichtung 40a-40n mit dem interessierenden Bereich 47a-47n an dieser Stelle ausgerichtet zu halten. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass die eine oder die mehreren Sensorvorrichtungen 40a-40n relativ zur Y-Achse am Hügel oder durch einen relativ steilen Hügel gedreht werden.
  • In verschiedenen Ausführungsformen erhält der Prozessor 44 Daten oder Informationen, die das Sichtfeld 41a-41n eines oder mehrerer Onboard-Sensorvorrichtungen 40a-40n charakterisieren, und nutzt die Krümmung der Fahrbahn am oder nahe dem aktuellen Standort des Fahrzeugs 10 zusammen mit einer beobachteten Neigung des Fahrgestells 12 des Fahrzeugs 10, wobei der Prozessor 44 eine Bewegung für eine oder mehrere entsprechende Sensorvorrichtungen 40a-40n bestimmt, um das Sichtfeld 41a-41n basierend auf der Beziehung zwischen dem Sichtfeld 41a-41n und der Neigung des Fahrgestells 12 mit dem interessierenden Bereich 47a-47n ausgerichtet zu halten. Wenn daher die Krümmung der Fahrbahn die Ausrichtung des Sichtfelds 41a-41n mit dem interessierenden Bereich 47a-47n an einer bestimmten Stelle ändern, wird die Position der jeweiligen einen oder mehreren Sensorvorrichtungen 40a-40n entsprechend gesteuert, um das Sichtfeld 41a-41n des Sensors 43a-43n der Sensorvorrichtung 40a-40n mit dem interessierenden Bereich 47a-47n an dieser Stelle ausgerichtet zu halten. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass die eine oder die mehreren Sensorvorrichtungen 40a-40n während einer Kurvenfahrt des autonomen Fahrzeugs 10 relativ zur X-Achse gedreht werden.
  • Mit weiterem Bezug auf 2 in verschiedenen Ausführungsformen kann das autonome Fahrzeug 10, das mit Bezug auf 1 beschrieben ist, für den Einsatz im Rahmen eines Taxi- oder Shuttle-Unternehmens in einem bestimmten geografischen Gebiet (z. B. einer Stadt, einer Schule oder einem Geschäftscampus, einem Einkaufszentrum, einem Vergnügungspark, einem Veranstaltungszentrum oder dergleichen) geeignet sein. So kann beispielsweise das autonome Fahrzeug 10 einem autonomen fahrzeugbasierten Transportsystem zugeordnet sein. 2 veranschaulicht eine exemplarische Ausführungsform einer Betriebsumgebung, die im Allgemeinen bei 50 dargestellt ist und ein autonomes fahrzeugbasiertes Transportsystem 52 beinhaltet, das, wie mit Bezug auf 1 beschrieben, einem oder mehreren autonomen Fahrzeugen 10a-10n zugeordnet ist. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Betriebsumgebung 50 ferner eine oder mehrere Benutzervorrichtungen 54, die mit dem autonomen Fahrzeug 10 und/oder dem entfernten Transportsystem 52 über ein Kommunikationsnetzwerk 56 kommunizieren.
  • Das Kommunikationsnetzwerk 56 unterstützt die Kommunikation zwischen Geräten, Systemen und Komponenten, die von der Betriebsumgebung 50 unterstützt werden (z. B. über physische Kommunikationsverbindungen und/oder drahtlose Kommunikationsverbindungen). So kann beispielsweise das Kommunikationsnetzwerk 56 ein drahtloses Trägersystem 60 beinhalten, wie beispielsweise ein Mobiltelefonsystem, das eine Vielzahl von Mobilfunktürmen (nicht dargestellt), eine oder mehrere Mobilvermittlungsstellen (MSCs) (nicht dargestellt) sowie alle anderen Netzwerkkomponenten beinhalten, die zum Verbinden des drahtlosen Trägersystems 60 mit dem Festnetz erforderlich sind. Jeder Mobilfunkturm beinhaltet Sende- und Empfangsantennen und eine Basisstation, wobei die Basisstationen verschiedener Mobilfunktürme mit den MSC verbunden sind, entweder direkt oder über Zwischenvorrichtungen, wie beispielsweise eine Basisstationssteuerung. Das Drahtlosträgersystem 60 kann jede geeignete Kommunikationstechnologie implementieren, beispielsweise digitale Technologien, wie CDMA (z. B. CDMA2000), LTE (z. B. 4G LTE oder 5G LTE), GSM/GPRS oder andere aktuelle oder neu entstehende drahtlose Technologien. Andere Mobilfunkturm/Basisstation/MSC-Anordnungen sind möglich und könnten mit dem Mobilfunkanbietersystem 60 verwendet werden. So könnten sich beispielsweise die Basisstation und der Mobilfunkturm an derselben Stelle oder entfernt voneinander befinden, jede Basisstation könnte für einen einzelnen Mobilfunkturm zuständig sein oder eine einzelne Basisstation könnte verschiedene Mobilfunktürme bedienen, oder verschiedene Basisstationen könnten mit einer einzigen MSC gekoppelt werden, um nur einige der möglichen Anordnungen zu nennen.
  • Abgesehen vom Verwenden des drahtlosen Trägersystems 60 kann ein zweites drahtloses Trägersystem in Form eines Satellitenkommunikationssystems 64 verwendet werden, um unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation mit dem autonomen Fahrzeug 10a-10n bereitzustellen. Dies kann unter Verwendung von einem oder mehreren Kommunikationssatelliten (nicht dargestellt) und einer aufwärts gerichteten Sendestation (nicht dargestellt) erfolgen. Die unidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satellitenradiodienste beinhalten, worin programmierte Inhaltsdaten (Nachrichten, Musik usw.) von der Sendestation empfangen werden, für das Hochladen gepackt und anschließend zum Satelliten gesendet werden, der die Programmierung an die Teilnehmer ausstrahlt. Die bidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satellitentelefondienste beinhalten, die den Satelliten verwenden, um Telefonkommunikationen zwischen dem Fahrzeug 10 und der Station weiterzugeben. Die Satellitentelefonie kann entweder zusätzlich oder anstelle des Mobilfunkanbietersystems 60 verwendet werden.
  • Ein Festnetz-Kommunikationssystem 62 kann ein konventionelles Festnetz-Telekommunikationsnetzwerk beinhalten, das mit einem oder mehreren Festnetztelefonen verbunden ist und das drahtlose Trägersystem 60 mit dem entfernten Transportsystem 52 verbindet. So kann beispielsweise das Festnetz-Kommunikationssystem 62 ein Fernsprechnetz (PSTN) wie jenes sein, das verwendet wird, um festverdrahtetes Fernsprechen, paketvermittelte Datenkommunikationen und die Internetinfrastruktur bereitzustellen. Ein oder mehrere Segmente des Festnetz-Kommunikationssystems 62 könnten durch Verwenden eines normalen drahtgebundenen Netzwerks, eines Lichtleiter- oder eines anderen optischen Netzwerks, eines Kabelnetzes, von Stromleitungen, anderen drahtlosen Netzwerken, wie drahtlose lokale Netzwerke (WLANs) oder Netzwerke, die drahtlosen Breitbandzugang (BWA) bereitstellen oder jeder Kombination davon implementiert sein. Weiterhin muss das entfernte Transportsystem 52 nicht über das Festnetz-Kommunikationssystem 62 verbunden sein, sondern könnte Funktelefonausrüstung beinhalten, sodass sie direkt mit einem drahtlosen Netzwerk, wie z. B. dem drahtlosen Trägersystem 60, kommunizieren kann.
  • Obwohl in 2 nur eine Benutzervorrichtung 54 dargestellt ist, können Ausführungsformen der Betriebsumgebung 50 eine beliebige Anzahl von Benutzervorrichtungen 54, einschließlich mehrerer Benutzervorrichtungen 54 unterstützen, die das Eigentum einer Person sind, von dieser bedient oder anderweitig verwendet werden. Jede Benutzervorrichtung 54, die von der Betriebsumgebung 50 unterstützt wird, kann unter Verwendung einer geeigneten Hardwareplattform implementiert werden. In dieser Hinsicht kann das Benutzergerät 54 in einem gemeinsamen Formfaktor realisiert werden, darunter auch in: einen Desktop-Computer; einem mobilen Computer (z. B. einem Tablet-Computer, einem Laptop-Computer oder einem Netbook-Computer); einem Smartphone; einem Videospielgerät; einem digitalen Media-Player; einem Bestandteil eines Heimunterhaltungsgeräts; einer Digitalkamera oder Videokamera; einem tragbaren Computergerät (z. B. einer Smart-Uhr, Smart-Brille, Smart-Kleidung); oder dergleichen. Jede von der Betriebsumgebung 50 unterstützte Benutzervorrichtung 54 ist als computerimplementiertes oder computergestütztes Gerät mit der Hardware-, Software-, Firmware- und/oder Verarbeitungslogik realisiert, die für die Durchführung der hier beschriebenen verschiedenen Techniken und Verfahren erforderlich ist. So beinhaltet beispielsweise die Benutzervorrichtung 54 einen Mikroprozessor in Form einer programmierbaren Vorrichtung, die eine oder mehrere in einer internen Speicherstruktur gespeicherte Anweisungen beinhaltet und angewendet wird, um binäre Eingaben zu empfangen und binäre Ausgaben zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Benutzervorrichtung 54 ein GPS-Modul, das GPS-Satellitensignale empfangen und GPS-Koordinaten basierend auf diesen Signalen erzeugen kann. In weiteren Ausführungsformen beinhaltet die Benutzervorrichtung 54 eine Mobilfunk-Kommunikationsfunktionalität, sodass die Vorrichtung Sprach- und/oder Datenkommunikationen über das Kommunikationsnetzwerk 56 unter Verwendung eines oder mehrerer Mobilfunk-Kommunikationsprotokolle durchführt, wie hierin erläutert. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Benutzervorrichtung 54 eine visuelle Anzeige, wie zum Beispiel ein grafisches Touchscreen-Display oder eine andere Anzeige.
  • Das entfernte Transportsystem 52 beinhaltet ein oder mehrere Backend-Serversysteme, die an dem speziellen Campus oder dem geografischen Standort, der vom Transportsystem 52 bedient wird, Cloud-basiert, netzwerkbasiert oder resident sein können. Das entfernte Transportsystem 52 kann mit einem Live-Berater, einem automatisierten Berater oder einer Kombination aus beidem besetzt sein. Das entfernte Transportsystem 52 kann mit den Benutzervorrichtungen 54 und den autonomen Fahrzeugen 10a-10n kommunizieren, um Fahrten zu planen, autonome Fahrzeuge 10a-10n zu versetzen und dergleichen. In verschiedenen Ausführungsformen speichert das entfernte Transportsystem 52 Kontoinformationen, wie zum Beispiel Teilnehmerauthentifizierungsdaten, Fahrzeugkennzeichen, Profilaufzeichnungen, Verhaltensmuster und andere entsprechende Teilnehmerinformationen.
  • Gemäß einem typischen Anwendungsfall-Arbeitsablauf kann ein registrierter Benutzer des entfernten Transportsystems 52 über die Benutzervorrichtung 54 eine Fahrtanforderung erstellen. Die Fahrtanforderung gibt typischerweise den gewünschten Abholort des Fahrgastes (oder den aktuellen GPS-Standort), den gewünschten Zielort (der einen vordefinierten Fahrzeugstopp und/oder ein benutzerdefiniertes Passagierziel identifizieren kann) und eine Abholzeit an. Das entfernte Transportsystem 52 empfängt die Fahrtanforderung, verarbeitet die Anforderung und sendet ein ausgewähltes der autonomen Fahrzeuge 10a-10n (wenn und sofern verfügbar), um den Passagier an dem vorgesehenen Abholort und zu gegebener Zeit abzuholen. Das entfernte Transportsystem 52 kann zudem eine entsprechend konfigurierte Bestätigungsnachricht oder Benachrichtigung an die Benutzervorrichtung 54 erzeugen und senden, um den Passagier zu benachrichtigen, dass ein Fahrzeug unterwegs ist.
  • Wie ersichtlich, bietet der hierin offenbarte Gegenstand bestimmte verbesserte Eigenschaften und Funktionen für das, was als ein standardmäßiges oder Basislinien autonomes Fahrzeug 10 und/oder ein autonomes fahrzeugbasiertes Transportsystem 52 betrachtet werden kann. Zu diesem Zweck kann ein autonomes fahrzeugbasiertes Transportsystem modifiziert, erweitert oder anderweitig ergänzt werden, um die nachfolgend näher beschriebenen zusätzlichen Funktionen bereitzustellen.
  • Gemäß verschiedener Ausführungsformen realisiert die Steuerung 34 ein autonomes Antriebssystem (ADS) 70, wie in 3 dargestellt. Das heißt, dass geeignete Soft- und/oder Hardwarekomponenten der Steuerung 34 (z. B. der Prozessor 44 und das computerlesbare Speichermedium 46) verwendet werden, um ein autonomes Antriebssystem 70 bereitzustellen, das in Verbindung mit dem Fahrzeug 10 verwendet wird.
  • In verschiedenen Ausführungsformen können die Anweisungen des autonomen Antriebssystems 70 je nach Funktion oder System gegliedert sein. Das autonome Antriebssystem 70 kann beispielsweise, wie in 3 dargestellt, ein Sensorfusionssystem 74, ein Positioniersystem 76, ein Lenksystem 78 und ein Fahrzeugsteuerungssystem 80 beinhalten. Wie ersichtlich ist, können die Anweisungen in verschiedenen Ausführungsformen in beliebig viele Systeme (z. B. kombiniert, weiter unterteilt usw.) gegliedert werden, da die Offenbarung nicht auf die vorliegenden Beispiele beschränkt ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen synthetisiert und verarbeitet das Sensorfusionssystem 74 Sensordaten und prognostiziert Anwesenheit, Lage, Klassifizierung und/oder Verlauf von Objekten und Merkmalen der Umgebung des Fahrzeugs 10. In verschiedenen Ausführungen kann das Sensorfusionssystem 74 Informationen von mehreren Sensoren beinhalten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kameras, Lidare, Radars und/oder eine beliebige Anzahl anderer Arten von Sensoren.
  • Das Positioniersystem 76 verarbeitet Sensordaten zusammen mit anderen Daten, um eine Position (z. B. eine lokale Position in Bezug auf eine Karte, eine exakte Position in Bezug auf die Fahrspur einer Straße, Fahrzeugrichtung, Geschwindigkeit usw.) des Fahrzeugs 10 in Bezug auf die Umgebung zu ermitteln. Das Leitsystem 78 verarbeitet Sensordaten zusammen mit anderen Daten, um eine Strecke zu ermitteln, dem das Fahrzeug 10 folgen soll. Das Fahrzeugsteuerungssystem 80 erzeugt Steuersignale zum Steuern des Fahrzeugs 10 entsprechend der ermittelten Strecke.
  • In verschiedenen Ausführungsformen implementiert die Steuerung 34 maschinelle Lemtechniken, um die Funktionalität der Steuerung 34 zu unterstützen, wie z. B. Merkmalerkennung/Klassifizierung, Hindernisminderung, Routenüberquerung, Kartierung, Sensorintegration, Boden-Wahrheitsbestimmung und dergleichen.
  • Wie eingangs erwähnt, ist die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 aus 1 im autonomen Antriebssystem 70 integriert und beispielsweise in das Führungssystem 78 eingebettet oder mit diesem verbunden. In diesem Beispiel empfängt die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 die Position des Fahrzeugs 10 vom Positionierungssystem 76, Sensorsignale vom Sensorsystem 28 und den bestimmten Weg vom Führungssystem 78. Ausgehend von der Position des Fahrzeugs 10, den Sensorsignalen des Sensorsystems 28 und dem bestimmten Weg für das Fahrzeug 10 bestimmt die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 die Position der Sensoren 43a-43n der Sensorvorrichtungen 40a-40n, um das Sichtfeld 41a-41n mit dem interessierenden Bereich 47a-47n auszurichten, während sich das Fahrzeug 10 auf dem bestimmten Weg bewegt. In dieser Hinsicht gibt die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 ein oder mehrere Steuersignale an die Stellglieder 49a-49n der Sensorvorrichtungen 40a-40n aus, um die Sensoren 43a-43n der Sensorvorrichtungen 40a-40n in eine Position zu bewegen, welche die Ausrichtung des Sichtfelds 41a-41n mit dem interessierenden Bereich 47a-47n beibehält. Im Allgemeinen gibt die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 ein oder mehrere Steuersignale an die Stellglieder 49a-49n der Sensorvorrichtungen 40a-40n basierend auf den von anderen Modulen des Fahrzeugs 10 empfangenen Eingängen und basierend auf den Steuerungssystemen und -verfahren der vorliegenden Offenbarung aus.
  • Wie beispielsweise in Bezug auf 4 und mit weiterem Bezug auf 3 dargestellt, veranschaulicht ein Datenflussdiagramm verschiedene Ausführungsformen der Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 für die Sensorvorrichtungen 40a-40n, die in die Steuerung 34 integriert werden kann. Verschiedene Ausführungsformen der Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 können gemäß der vorliegenden Offenbarung eine beliebige Anzahl an in der Steuerung 34 integrierten Untermodulen beinhalten. Wie zu erkennen ist, können die in 4 dargestellten Untermodule miteinander kombiniert und/oder weiter unterteilt werden, um die einen oder mehreren Stellglieder 49a-49n in ähnlicher Weise zu steuern. Eingaben in die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 können vom Positionierungssystem 76 (3) empfangen werden, die vom Führungssystem 78 (3) empfangen werden, die vom Sensorsystem 28 (1) empfangen werden, die von anderen Steuermodulen (nicht dargestellt) empfangen werden, die dem autonomen Fahrzeug 10 zugeordnet sind und/oder von anderen Untermodulen (nicht dargestellt), die innerhalb der Steuerung 34 ermittelt/modelliert werden. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 einen Kartendatenspeicher 300, ein Neigungskompensationsmodul 302, einen Neigungsdatenspeicher 313, ein Rollkompensationsmodul 304, einen Roll-Datenspeicher 319, einen Sensordatenspeicher 306, einen Datenspeicher für interessierende Daten 307 und ein Sensorsteuerungsmodul 308.
  • Der Kartendatenspeicher 300 speichert Karteninformationen 310 der bekannten Fahrbahnneigung und/oder -steigung und Karteninformationen der bekannten Fahrbahnkrümmung 312. Die Karteninformation 310 beinhaltet Karten zu verschiedenen Bereichen und Ortsangaben innerhalb der Karte der bekannten Fahrbahnneigung und/oder - steigung. Die Fahrbahnneigung und/oder -steigung wird vordefiniert (z. B. von einem Benutzer des entfernten Transportsystems 52 definiert und an das Fahrzeug 10 übermittelt) und/oder im Laufe der Zeit erlernt (z. B. durch wiederholte Eingabe von einer oder mehreren Sensorvorrichtungen 40a-40n, oder durch andere Lernverfahren) durch das Fahrzeug 10 oder andere Fahrzeuge 10a-10n. Die Karteninformation 312 beinhaltet Karten zu verschiedenen Bereichen und Ortsangaben innerhalb der Karte der bekannten Fahrbahnkrümmung. Die Fahrbahnkrümmung wird vordefiniert (z. B. von einem Benutzer des entfernten Transportsystems 52 definiert und an das Fahrzeug 10 übermittelt) und/oder im Laufe der Zeit erlernt (z. B. durch wiederholte Eingabe von einer oder mehreren Sensorvorrichtungen 40a-40n, oder durch andere Lernverfahren) durch das Fahrzeug 10 oder andere Fahrzeuge 10a-10n.
  • Der Neigungsdatenspeicher 313 speichert die Daten der bestimmten geplanten Neigung des Fahrzeugs 10 über einen Längsvorhersagehorizont, der einer geografischen Koordinatenposition des Fahrzeugs 10 zugeordnet ist. Der Neigungsdatenspeicher 313 wird während der Fahrt des Fahrzeugs 10 entlang der geplanten Strecke mit dem Neigungskompensationsmodul 302 bestückt.
  • Das Neigungskompensationsmodul 302 empfängt die Eingabe der Positionsdaten 314. Die Positionsdaten 314 bezeichnen die aktuelle Position des Fahrzeugs 10, die eine lokale Position in Bezug auf eine Karte, eine genaue Position in Bezug auf die Fahrspur, die Fahrtrichtung des Fahrzeugs, die Geschwindigkeit usw. beinhaltet. In verschiedenen Ausführungsformen werden die Positionsdaten 314 vom Positionierungssystem 76 empfangen und in einem geografischen oder Weltkoordinatensystem bereitgestellt. Das Neigungskompensationsmodul 302 empfängt ebenfalls die Eingabe der Wegedaten 316. Die Wegedaten 316 bezeichnen die geplante oder ermittelte Wegstrecke für das Fahrzeug 10, die durch das Führungssystem 78 bestimmt wird und die geografische Koordinatenpositionen für das Fahrzeug 10 beinhalten kann, um ein Ziel zu erreichen. Die Wegedaten 316 können beispielsweise Informationen über die Strecke beinhalten, die das Fahrzeug 10 fährt, um ein Ziel von der aktuellen Position aus zu erreichen, einschließlich aktueller und zukünftiger Fahrspurinformationen (z. B. Fahrspurarten, Begrenzungen und andere Beschränkungen oder Einschränkungen).
  • Basierend auf der aktuellen Position des Fahrzeuges 10 und dem ermittelten Weg ruft das Neigungskompensationsmodul 302 die Karteninformationen 310 aus dem Kartendatenspeicher 300 ab. Das Neigungskompensationsmodul 302 können auch die Karteninformationen 310 abrufen, die eine zusätzliche zukünftige Vorwärtsfahrt nahe der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 (basierend auf dem ermittelten Weg) beinhaltet, die als Längsvorhersagehorizont betrachtet werden kann. Die Karteninformationen 310 können vermessene Höhen- oder Neigungsdaten entlang der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug 10 fährt, an Stellen beinhalten, die den in den Wegedaten 316 definierten geografischen Koordinatenpositionen entsprechen. In weiteren Ausführungsformen beinhalten die Karteninformationen 310 Höhen- oder Neigungsdaten mit geringerer Auflösung entlang der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug 10 an relativ wenigen Orten fährt, die wiederum interpoliert oder extrapoliert werden, um Höhen- und Neigungsdaten für die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 und/oder an geografischen Koordinatenpositionen zu erhalten, die den Wegedaten 316 zugeordnet sind. In noch anderen Ausführungsformen können die Karteninformationen 310 vermessene Höhendaten für eine von der Fahrbahn unabhängige geographische Region beinhalten, die wiederum interpoliert oder extrapoliert wird, um geschätzte Höhendaten für die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 und/oder an geografischen Koordinatenpositionen zu erhalten, die den Wegedaten 316 zugeordnet sind, aus denen die Fahrbahnneigung berechnet oder anderweitig bestimmt werden kann.
  • Darüber hinaus sollte darauf hingewiesen werden, dass der Gegenstand hierin hauptsächlich im Zusammenhang mit der Verwendung einer Kartendatenbank, Kartendaten, Vermessungsdaten oder ähnlichem beschrieben werden, zum Erhalten von Straßenneigungsdaten, der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 und/oder zukünftigen Standorten entlang der geplanten Strecke eines Fahrzeugs entsprechen könne, wobei der Gegenstand, der hierin beschrieben wird, nicht zwangsläufig auf zugeordnete Neigungsdaten beschränkt ist. So können beispielsweise in verschiedenen Ausführungsformen zukünftige Fahrbahnneigungsdaten von einer oder mehreren im Fahrzeug 10 befindlichen Sensorvorrichtungen 40a-40n, wie beispielsweise Kameras oder anderen Bildsensoren, Radar, Lidar oder anderen Entfernungsmessvorrichtungen, Trägheitsmesseinheiten (IMUs) oder anderen Trägheitssensoren im Fahrzeug 10 und dergleichen, gewonnen oder anderweitig in Echtzeit bestimmt werden. Darüber hinaus können in verschiedenen Ausführungsformen zukünftige Neigungsdaten der Fahrbahn berechnet oder bestimmt werden, indem die aus den Kartierungsdaten abgeleiteten Neigungsdaten mit den unter Verwendung der Sensorvorrichtungen 40a-40n ermittelten Neigungsdaten gemischt, verschmolzen oder anderweitig ergänzt werden. Dementsprechend ist der hierin beschriebene Sachverhalt nicht auf eine bestimmte Quelle von Fahrbahnneigungsdaten für zukünftige Standorte vor einem aktuellen Fahrzeugstandort entlang einer geplanten Fahrstrecke beschränkt.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann das Neigungskompensationsmodul 302 in einer oder mehreren Ausführungsformen auch für einen Streckenabschnitt innerhalb des Längsvorhersagehorizonts unter Verwendung der einen oder mehrerer Sensorvorrichtungen 40a-40n die Neigungsdaten abrufen oder anderweitig erhalten. In diesem Zusammenhang, wenn die Auflösung der Kartendatenbank keine ausreichenden Neigungsdaten für verschiedene Positionen innerhalb des Längsvorhersagehorizonts liefert, können ein oder mehrere der fahrzeugseitigen Sensorvorrichtungen 40a-40n verwendet werden, um die Neigungsdaten für diese Positionen innerhalb des Längsvorhersagehorizonts zu berechnen oder anderweitig zu bestimmen. So können beispielsweise Neigungsdaten, die unter Verwendung von fahrzeugseitigen Sensorvorrichtungen 40a-40n abgeleitet wurden, verwendet werden, um Lücken in den aus der Kartendatenbank abgeleiteten Neigungsdaten zu schließen (z. B. durch Substitution von Neigungsdaten aus Sensoren an Positionen ohne kartenbasierte Neigungsdaten) oder durch die Verwendung von fahrzeugseitigen Sensoren für verschiedene Positionen vor dem Fahrzeug 10 entlang der Strecke, wobei die Daten mit den aus der Kartendatenbank abgeleiteten Neigungsdaten fusioniert oder gemischt werden können (z. B. durch Interpolation von Neigungsdatenpunkten, um Lücken innerhalb des Längsvorhersagehorizonts zu füllen).
  • In einer Ausführungsform kann das Neigungskompensationsmodul 302 die relativen Qualitäten der Neigungsdaten aus den verschiedenen Quellen analysieren und auswählen oder anderweitig bestimmen welche Quelle von Neigungsdaten verwendet werden oder wie die Neigungsdaten aus verschiedenen Quellen verwendet werden. So analysiert beispielsweise das Neigungskompensationsmodul 302 die kartenbasierten Neigungsdaten innerhalb des Längsvorhersagehorizonts, um zu bestimmen, ob die Neigungsdaten ein oder mehrere Qualitätskriterien erfüllen. Die Qualitätskriterien können beispielsweise ein Auflösungs- oder Genauigkeitskriterium (z. B. ein Schwellenwert für die Auflösung oder andere Kriterien), ein zeitliches Kriterium (z. B. kartenbasierte Neigungsdaten wurden innerhalb eines Schwellenzeitraums vor der aktuellen Zeit gewonnen), ein Zuverlässigkeitskriterium (z. B. Zuverlässigkeitsmetrik der Quelle oder andere Kriterien) und/oder dergleichen beinhalten, um sicherzustellen, dass die kartenbasierten Neigungsdaten hinreichend zuverlässig sind.
  • Wenn die kartenbasierten Neigungsdaten ein oder mehrere Qualitätskriterien nicht erfüllen, analysiert das Neigungskompensationsmodul 302 die von den fahrzeugseitigen Sensorvorrichtungen 40a-40n oder anderen fahrzeugseitigen Quellen abgeleiteten Neigungsdaten, um zu bestimmen, welche Quelle anstelle oder zusätzlich zu den kartenbasierten Neigungsdaten verwendet werden soll. So kann beispielsweise das Neigungskompensationsmodul 302 die sensorbasierten Neigungsdaten mit Werten, die den Qualitätskriterien entsprechen, identifizieren oder anderweitig auswählen und die ausgewählten sensorbasierten Neigungsdaten zum Ermitteln der neigungskompensierten Beschränkungen verwenden. In verschiedenen Ausführungsformen können die sensorbasierten Neigungsdaten zusammengeführt, gemischt oder anderweitig mit den kartenbasierten Neigungsdaten kombiniert werden, um die gewünschte Qualität zu erreichen. So können beispielsweise die kartenbasierten Daten zum Ausfüllen von Lücken oder blinden Flecken in den sensorbasierten Neigungsdaten verwendet werden oder umgekehrt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen verarbeitet das Neigungskompensationsmodul 302 die Karteninformationen 310 (und/oder Daten aus anderen Quellen) und ermittelt eine geplante Neigung 311 des Fahrzeugs 10 an der in den Positionsdaten 314 definierten aktuellen Position des Fahrzeugs 10 und eine geplante Neigung für das Fahrzeug 10 für einen Längsvorhersagehorizont basierend auf den Wegedaten 316. In einem Beispiel bestimmt das Neigungskompensationsmodul 302 basierend auf den Karteninformationen 310, in welcher Position das Fahrgestell 12 an der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 und für den Längsvorhersagehorizont ausgerichtet ist. In diesem Beispiel bestimmt das Neigungskompensationsmodul 302 die geplante Neigung 311 für die aktuelle geografische Koordinatenposition des Fahrzeugs 10 in einem geografischen oder Weltkoordinatensystem und bestimmt die geplante Neigung 311 für den Längsvorhersagehorizont in einem geografischen oder Weltkoordinatensystem. Das Neigungskompensationsmodul 302 führt für die aktuelle geografische Koordinatenposition des Fahrzeugs 10 eine Koordinatentransformation durch, um die geplante Neigung 311 in das Fahrzeugkoordinatensystem zu übertragen, und für den Längsvorhersagehorizont führt das Neigungskompensationsmodul 302 eine Koordinatentransformation durch, um die geplante Neigung 311 in das Fahrzeugkoordinatensystem zu übertragen. Das Neigungskompensationsmodul 302 speichert die geplante Neigung 311 für die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 und die geplante Neigung 311 für den mit den jeweiligen geografischen Koordinatenpositionen des Fahrzeugs 10 verbundenen Längsvorhersagehorizont im Neigungsdatenspeicher 313.
  • Das Neigungskompensationsmodul 302 empfängt ebenfalls die Eingabe der Fahrgestellneigungsdaten 320. Die Fahrgestellneigungsdaten 320 sind eine im Wesentlichen Echtzeitneigung des Fahrzeugs 10 an der aktuellen Position des Fahrzeugs 10, wie sie von einer oder mehreren Sensorvorrichtungen 40a-40n beobachtet wird, die dem Fahrgestell 12 des Fahrzeugs 10 zugeordnet sind. So kann beispielsweise das Fahrgestell 12 des Fahrzeugs 10 aufgrund von Fahrbahneigenschaften, wie beispielsweise Unebenheiten, Schlaglöcher usw., ungeplant geneigt sein. Da die eine oder die mehreren Sensorvorrichtungen 40a-40n mit dem Fahrzeug 10 gekoppelt sind, wird im Allgemeinen die beobachtete Neigung des Fahrzeugs 10 im Wesentlichen in Echtzeit im Fahrzeugkoordinatensystem bereitgestellt, das die Schwerkraft berücksichtigen kann, um die Position des Fahrgestells 12 zu bestimmen (über ein Positionsschätzverfahren mit einer der Sensorvorrichtungen 40a-40n, wie zum Beispiel einer Trägheitsmesseinheit (IMU)). Es sollte auch angemerkt werden, dass die Fahrgestellneigungsdaten 320 auch von anderen mit dem Fahrzeug 10 verbundenen Modulen empfangen werden können.
  • Basierend auf den Fahrgestellneigungsdaten 320 und den Positionsdaten 314 ruft das Neigungskompensationsmodul 302 den Neigungsdatenspeicher 313 ab und ermittelt die geplante Neigung 311 für die aktuelle Position (aktuelle geografische Position) des Fahrzeugs 10. Basierend auf den Fahrgestellneigungsdaten 320 und den geplanten Neigungen 311 ermittelt das Neigungskompensationsmodul 302 eine Neigung 318 des Fahrzeugs 10. In einem Beispiel ändert das Neigungskompensationsmodul 302 die aus dem Neigungsdatenspeicher 313 (ermittelt aus den Karteninformationen 310 und/oder anderen Quellen) gewonnene geplante Neigung 311 mit der im Wesentlichen Echtzeitneigung aus den Neigungsdaten 320, um die Neigung 318 zu bestimmen. In einem Beispiel zieht das Neigungskompensationsmodul 302 die Neigungsdaten 320 von der geplanten Neigung 311 ab, um die Neigung 318 zu bestimmen. Somit ist die Neigung 318 die geplante und ungeplante (z.B. durch die Sensorvorrichtungen 40a-40n) Neigung des Fahrgestells 12 des Fahrzeugs 10 an der aktuellen Position des Fahrzeugs 10. Das Neigungskompensationsmodul 302 stellt die Neigung 318 für das Sensorsteuermodul 308 ein. In einem Beispiel kann das Neigungskompensationsmodul 302 die Neigung 318 als positive oder negative Drehung um die Y-Achse einstellen.
  • Der Rolldatenspeicher 319 speichert die Daten der bestimmten geplanten Rollbewegung des Fahrzeugs 10 über einen seitlichen Vorhersagehorizont, der einer geografischen Koordinatenposition des Fahrzeugs 10 zugeordnet ist. Der Rolldatenspeicher 319 wird während der Fahrt des Fahrzeugs 10 entlang der geplanten Strecke mit dem Rollkompensationsmodul 304 bestückt.
  • Das Rollkompensationsmodul 304 empfängt als Eingang die Positionsdaten 314 und die Wegedaten 316. Basierend auf der aktuellen Position des Fahrzeuges 10 und dem ermittelten Weg ruft das Rollkompensationsmodul 304 die Karteninformationen 312 aus dem Kartendatenspeicher 300 ab. Das Rollkompensationsmodul 304 kann auch die Karteninformationen 312 abrufen, die eine zusätzliche zukünftige Vorwärtsfahrt nahe der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 (basierend auf dem ermittelten Weg) beinhaltet, die als seitlicher Vorhersagehorizont betrachtet werden kann. Die Karteninformationen 312 können vermessene Krümmungsdaten entlang der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, an Stellen beinhalten, die der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 entsprechen und/oder an geografischen Koordinatenpositionen, die in den Wegedaten 316 definiert sind. In weiteren Ausführungsformen beinhalten die Karteninformationen 312 Daten mit geringerer Auflösung über die Krümmung entlang der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug an relativ wenigen Orten fährt, die wiederum interpoliert oder extrapoliert werden, um Krümmungsdaten für die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 und/oder an geografischen Koordinatenpositionen zu erhalten, die den Wegedaten 316 zugeordnet sind.
  • Darüber hinaus sollte darauf hingewiesen werden, dass, obwohl der Gegenstand hierin hauptsächlich im Zusammenhang mit der Verwendung einer Kartendatenbank, Kartendaten, Vermessungsdaten oder ähnlichem beschrieben wird, zum Erhalten von Straßenrolldaten, die der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 und/oder zukünftigen Positionen entlang der geplanten Strecke eines Fahrzeugs entsprechen, der Gegenstand, der hierin beschrieben wird, nicht zwangsläufig auf zugeordnete Neigungsdaten beschränkt ist. So können beispielsweise in verschiedenen Ausführungsformen zukünftige Fahrbahnrolldaten von einer oder mehreren fahrzeugseitigen Sensorvorrichtungen 40a-40n, wie beispielsweise Kameras oder anderen Bildsensoren, Radar, Lidar oder anderen Entfernungsmessvorrichtungen, Trägheitsmesseinheiten (IMUs) oder anderen Trägheitssensoren im Fahrzeug und dergleichen, gewonnen oder anderweitig in Echtzeit bestimmt werden. Darüber hinaus können in verschiedenen Ausführungsformen zukünftige Rolldaten der Fahrbahn berechnet oder bestimmt werden, indem die aus den Kartierungsdaten abgeleiteten Rolldaten mit den unter Verwendung von fahrzeugseitigen Sensorvorrichtungen 40a-40n ermittelten Rolldaten gemischt, zusammengeführt oder anderweitig ergänzt werden. Dementsprechend ist der hierin beschriebene Sachverhalt nicht auf eine bestimmte Quelle von Fahrbahnrolldaten für zukünftige Standorte vor einem aktuellen Fahrzeugstandort entlang einer geplanten Fahrstrecke beschränkt.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann das Rollkompensationsmodul 304 in einer oder mehreren Ausführungsformen auch für einen Streckenabschnitt innerhalb eines seitlichen Vorhersagehorizonts unter Verwendung eines oder mehrerer fahrzeugseitiger Sensorvorrichtungen 40a-40n die Rolldaten abrufen oder anderweitig erhalten. In diesem Zusammenhang, wenn die Auflösung der Kartendatenbank keine ausreichenden Rolldaten für verschiedene Positionen innerhalb des seitlichen Vorhersagehorizonts liefert, können ein oder mehrere fahrzeugseitige Sensorvorrichtungen 40a-40n verwendet werden, um die Rolldaten für diese Positionen innerhalb des seitlichen Vorhersagehorizonts zu berechnen oder anderweitig zu ermitteln. So können beispielsweise Rolldaten, die unter Verwendung von fahrzeugseitigen Sensorvorrichtungen 40a-40n abgeleitet wurden, verwendet werden, um Lücken in den aus der Kartendatenbank abgeleiteten Rolldaten zu schließen (z. B. durch Substitution von Rolldaten aus Sensoren an Positionen ohne kartenbasierte Rolldaten) oder durch die Verwendung von fahrzeugseitigen Sensorvorrichtungen 40a-40n für verschiedene Positionen vor dem Fahrzeug entlang der Strecke, wobei die Daten mit den aus der Kartendatenbank abgeleiteten Rolldaten zusammengeführt oder gemischt werden können (z. B. durch Interpolation von Rolldatenpunkten, um Lücken innerhalb des seitlichen Vorhersagehorizonts zu füllen).
  • In einer Ausführungsform kann das Rollkompensationsmodul 304 die relativen Qualitäten der Rolldaten aus den verschiedenen Quellen analysieren und auswählen oder anderweitig ermitteln welche Quelle von Rolldaten verwendet werden soll oder wie die Rolldaten aus verschiedenen Quellen verwendet werden sollen. So analysiert beispielsweise das Rollkompensationsmodul 304 die kartenbasierten Rolldaten innerhalb des seitlichen Vorhersagehorizonts, um zu bestimmen, ob die Rolldaten ein oder mehrere Qualitätskriterien erfüllen. Die Qualitätskriterien können beispielsweise ein Auflösungs- oder Genauigkeitskriterium (z. B. ein Schwellenwert für die Auflösung oder andere Kriterien), ein zeitliches Kriterium (z. B. kartenbasierte Rolldaten wurden innerhalb eines Schwellenzeitraums vor der aktuellen Zeit gewonnen), ein Zuverlässigkeitskriterium (z. B. Zuverlässigkeitsmetrik der Quelle oder andere Kriterien) und/oder dergleichen beinhalten, um sicherzustellen, dass die kartenbasierten Rolldaten hinreichend zuverlässig sind.
  • Wenn die kartenbasierten Rolldaten ein oder mehrere Qualitätskriterien nicht erfüllen, analysiert das Rollkompensationsmodul 304 die von den fahrzeugseitigen Sensorvorrichtungen 40a-40n oder anderen fahrzeugseitigen Quellen abgeleiteten Rolldaten, um zu bestimmen, welche Quelle anstelle oder zusätzlich zu den kartenbasierten Rolldaten verwendet werden soll. So kann beispielsweise das Rollkompensationsmodul 304 die sensorbasierten Rolldaten mit Werten, die den Qualitätskriterien entsprechen, identifizieren oder anderweitig auswählen und die ausgewählten sensorbasierten Rolldaten zum Ermitteln der rollkompensierten Beschränkungen verwenden. In verschiedenen Ausführungsformen können die sensorbasierten Rolldaten zusammengeführt, gemischt oder anderweitig mit den kartenbasierten Rolldaten kombiniert werden, um die gewünschte Qualität zu erreichen. So können beispielsweise die kartenbasierten Daten zum Ausfüllen von Lücken oder blinden Flecken in den sensorbasierten Rolldaten verwendet werden oder umgekehrt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen verarbeitet das Rollkompensationsmodul 304 die Karteninformationen 312 (und/oder Daten aus anderen Quellen) und ermittelt eine geplante Rollbewegung 317 des Fahrzeugs 10 an der in den Positionsdaten 314 definierten aktuellen Position des Fahrzeugs 10 und für einen seitlichen Vorhersagehorizont basierend auf den Wegedaten 316. In einem Beispiel bestimmt das Rollkompensationsmodul 304 basierend auf den Karteninformationen 312 (und/oder anderen Quellen), in welcher Position das Fahrgestell 12 an der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 ausgerichtet ist und an welcher Position das Fahrgestell 12 über den seitlichen Vorhersagehorizont ausgerichtet ist. In diesem Beispiel bestimmt das Rollkompensationsmodul 304 die geplante Rollbewegung 317 für die aktuelle geografische Position des Fahrzeugs 10 in einem geografischen oder Weltkoordinatensystem und bestimmt die geplante Rollbewegung 317 für den seitlichen Vorhersagehorizont in einem geografischen oder Weltkoordinatensystem. Das Rollkompensationsmodul 304 führt für die aktuelle geografische Koordinatenposition des Fahrzeugs 10 eine Koordinatentransformation durch, um die geplante Rollbewegung 317 in das Fahrzeugkoordinatensystem zu übertragen, und für den seitlichen Vorhersagehorizont führt das Rollkompensationsmodul 304 eine Koordinatentransformation durch, um die geplante Rollbewegung 317 in das Fahrzeugkoordinatensystem zu übertragen. Das Rollkompensationsmodul 304 speichert die geplante Rollbewegung 317 für die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 und die geplante Rollbewegung 317 für den mit den jeweiligen geografischen Koordinatenpositionen des Fahrzeugs 10 verbundenen seitlichen Vorhersagehorizont im Rolldatenspeicher 319.
  • Das Rollkompensationsmodul 304 empfängt ebenfalls die Eingabe der Fahrgestellrolldaten 324. Die Fahrgestellrolldaten 324 sind eine im Wesentlichen Echtzeitrollbewegung des Fahrzeugs 10 an der aktuellen Position des Fahrzeugs 10, wie sie von einer oder mehreren Sensorvorrichtungen 40a-40n beobachtet wird, die dem Fahrgestell 12 des Fahrzeugs 10 zugeordnet sind. So kann beispielsweise das Fahrgestell 12 des Fahrzeugs 10 aufgrund von auftretenden Hindernissen usw. ungeplant abrollen usw. Da die eine oder die mehreren Sensorvorrichtungen 40a-40n mit dem Fahrzeug 10 gekoppelt sind, wird im Allgemeinen die beobachtete Rollbewegung des Fahrzeugs 10 im Wesentlichen in Echtzeit im Fahrzeugkoordinatensystem bereitgestellt, das die Schwerkraft berücksichtigen kann, um die Position des Fahrgestells 12 zu bestimmen (über ein Positionsschätzverfahren mit einer der Sensorvorrichtungen 40a-40n, wie zum Beispiel einer Trägheitsmesseinheit (IMU)). Es sollte angemerkt werden, dass die Fahrgestellrolldaten 324 auch von anderen mit dem Fahrzeug 10 verbundenen Modulen empfangen werden können.
  • Basierend auf den Fahrgestellrolldaten 324 und den Positionsdaten 314 ruft das Rollkompensationsmodul 304 den Rolldatenspeicher 319 ab und ermittelt die geplante Rollbewegung 317 für die aktuelle Position des Fahrzeugs 10. Basierend auf den Fahrgestellrolldaten 324 und der geplanten Rollbewegung 317 ermittelt das Rollkompensationsmodul 304 eine Rollbewegung 322 des Fahrzeugs 10. In einem Beispiel ändert das Rollkompensationsmodul 304 die geplante Rollbewegung 317 aus dem Rolldatenspeicher 319 (ermittelt aus den Karteninformationen 312) mit der im Wesentlichen Echtzeit-Rollbewegung zum Bestimmen der Rollbewegung 322. In einem Beispiel zieht das Rollkompensationsmodul 304 die Fahrgestellrolldaten 324 von der geplanten Rollbewegung 317 ab, um die Rollbewegung 322 zu bestimmen. Somit bezeichnet die Rollbewegung 322 die Rollbewegung des Fahrgestells 12 des Fahrzeugs 10 an der aktuellen Position des Fahrzeugs 10. Das Rollkompensationsmodul 304 stellt die Rollbewegung 322 für das Sensorsteuermodul 308 ein. In einem Beispiel kann das Rollkompensationsmodul 304 die Rollbewegung 322 als positive oder negative Drehung um die X-Achse einstellen.
  • Der Sensordatenspeicher 306 speichert Daten, welche die Sensoreigenschaften 328 der Sensorvorrichtungen 40a-40n anzeigen. Für die jeweilige Sensorvorrichtung 40a-40n beinhaltet die Sensoreigenschaft 328 zumindest die Fahrzeugkoordinatenpositionen des Sichtfelds 41a-41n der jeweiligen Sensoren 43a-43n, die der jeweiligen Sensorvorrichtung 40a-40n zugeordnet sind. Die Sensoreigenschaften 328 können auch andere Beschränkungen beinhalten, die jeder der Sensorvorrichtungen 40a-40n zugeordnet sind, wie beispielsweise eine Strahlbreite, Einschränkungen in Bezug auf einen Bewegungsumfang jeder der Sensorplattformen 45a-45n, Bewegungsbegrenzungen für die Stellglieder 49a-49n, Anstiegsgeschwindigkeiten für die Stellglieder 49a-49n, usw. Die Sensoreigenschaften 328 im Sensordatenspeicher 306 sind vordefiniert und können werkseitig eingestellt werden. Alternativ können die Sensoreigenschaften 328 von einem Benutzer des entfernten Transportsystems 52 vordefiniert und an das Fahrzeug 10 übermittelt werden.
  • Der Interessensdaten-Datenspeicher 307 speichert vordefinierte Daten, welche die interessierenden Bereiche 330 entlang des geplanten Weges des Fahrzeugs 10 anzeigen. Die interessierenden Bereiche 330 beinhalten geografische oder Weltkoordinatenpositionen für einen vordefinierten interessierenden Bereich 47a-47n während der Fahrt des Fahrzeugs 10 entlang der geplanten Strecke (z. B. eine geografische Koordinatenposition einer Kreuzung, usw.). In verschiedenen Ausführungsformen sind die im Interessensdaten-Datenspeicher 307 gespeicherten interessierenden Bereiche 330 vordefiniert (z. B. von einem Benutzer des entfernten Transportsystems 52 definiert und an das Fahrzeug 10 übermittelt) und/oder im Laufe der Zeit erlernt (z. B. durch wiederholte Eingabe von einer oder mehreren Sensorvorrichtungen 40a-40n, oder durch andere Lernverfahren) durch das Fahrzeug 10 oder andere Fahrzeuge 10a-10n. Im Allgemeinen umfasst jeder interessierende Bereich 330 eine geografische Koordinatenposition für eine Ausrichtung der einzelnen Sensorvorrichtungen 40a-40n während der Fahrt des Fahrzeugs 10 entlang des geplanten Weges zur Beobachtung des jeweiligen interessierenden Bereichs 330. Es ist jedoch zu verstehen, dass die interessierenden Bereiche 330 während der Fahrt des Fahrzeugs 10 auch von anderen Modulen des Fahrzeugs 10 und/oder von einem Benutzer des entfernten Transportsystems 52 empfangen werden können.
  • Das Sensorsteuermodul 308 empfängt als Eingang die Neigung 318 und die für die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 bestimmte Rollbewegung 322. Das Sensorsteuermodul 308 empfängt ebenso als Eingang die Positionsdaten 314 und ruft basierend auf den Positionsdaten 314 die interessierenden Bereiche 330 für die Sensorplattformen 45a-45n basierend auf der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 ab. Das Sensorsteuermodul 308 ruft die Sensoreigenschaften 328 für die einzelnen Sensorvorrichtungen 40a-40n ab. Das Sensorsteuermodul 308 bestimmt für die einzelnen Sensorvorrichtungen 40a-40n, ob das Sichtfeld 41a-41n der Sensorvorrichtung 40a-40n mit dem interessierenden Bereich 47a-47n an der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 basierend auf der Neigung 318 und der Rollbewegung 322 ausgerichtet ist.
  • In diesem Zusammenhang bestimmt das Sensorsteuermodul 308 in einem Beispiel die Fahrzeugkoordinatenposition für das Sichtfeld 41a-41n der einzelnen Sensorvorrichtungen 40a-40n basierend auf der Neigung 318 und der Rollbewegung 322. Da die Sensorvorrichtungen 40a-40n jeweils fest mit dem Fahrzeug 10 gekoppelt sind, da das Fahrgestell 12 neigt und/oder rollt, sind die Sensorvorrichtungen 40a-40n auch neigend und/oder rollend. Das Sensorsteuermodul 308 aktualisiert oder berechnet die Fahrzeugkoordinatenposition für das Sichtfeld 41a-41n basierend auf der Neigung 318 und/oder Rollbewegung 322, indem es den Rotationswert der Y-Achse und/oder den Rotationswert der X-Achse zu den bekannten Fahrzeugkoordinatenpositionen des Sichtfelds 41a-41n der Sensorvorrichtungen 40a-40n hinzufügt.
  • Bei den aus dem Interessensdaten-Datenspeicher 307 abgerufenen interessierenden Bereichen 330 werden geometrische Berechnungen verwendet, die das aktualisierte Sichtfeld 41a-41n der jeweiligen Sensorvorrichtung 40a-40n gleich der jeweiligen geografischen Koordinatenposition der jeweiligen interessierenden Bereiche 330 setzen.
  • Im Beispiel des interessierenden Bereichs 330 als Teil einer Fahrbahn werden geometrische Berechnungen durchgeführt, um das aktualisierte Sichtfeld 41a-41n der jeweiligen Sensorvorrichtung 40a-40n auf die Fahrbahn zu projizieren. Wenn der Sensor 40a-40n beispielsweise eine vordefinierte begrenzte vertikale Strahlbreite basierend auf den Sensoreigenschaften 328 aufweist und in einer vordefinierten Höhe über dem Boden montiert ist (am Fahrzeug 10 und basierend auf der bekannten Position der Sensorvorrichtungen 40a-40n), berechnet das Sensorsteuermodul 308 die geometrische Gleichung für die Linie (in einer 2D-Vertikal-Vorwärtsebene), genauer gesagt eine Ebene (im 3D-Raum), eines Oberteils des Strahls (aus der vordefinierten vertikalen Strahlbreite und bekannten Fahrzeugkoordinatenpositionen des Sichtfelds 41a-41n) der jeweiligen Sensorvorrichtung 40a-40n als Funktion der Neigung 318 und der Rollbewegung 322. Anders ausgedrückt, aktualisiert das Sensorsteuermodul 308 die bekannten Koordinatenpositionen für einen oberen Teil des Sichtfelds 41a-41n basierend auf der Neigung 318 und der Rollbewegung 322. Das Sensorsteuermodul 308 berechnet auch die geometrische Gleichung für die Linie (in einer 2D vertikal-vorwärts gerichteten Ebene), genauer gesagt eine Ebene (im 3D-Raum), einer Unterseite des Strahls (aus der vordefinierten vertikalen Strahlbreite und bekannten Fahrzeugkoordinatenpositionen des Sichtfelds 41a-41n) basierend auf der Neigung 318 und der Rollbewegung 322. Anders ausgedrückt, aktualisiert das Sensorsteuermodul 308 die bekannten Koordinatenpositionen für einen unteren Teil des Sichtfelds 41a-41n basierend auf der Neigung 318 und der Rollbewegung 322.
  • Die Schnittpunkte dieser Linien oder Ebenen mit der Fahrbahn werden geometrisch so gelöst, dass das Sichtfeld 41a-41n mathematisch als Funktion eines Betätigungswinkels oder von Betätigungswinkeln der jeweiligen Sensorvorrichtung 40a-40n ausgedrückt werden kann. Der durch das Sichtfeld 41a-41n der Sensorvorrichtung 40a-40n abgedeckte interessierende Bereich 330 ist der Bereich entlang der Fahrbahn, der sich zwischen dem unteren Teil des Strahlkreuzes mit der Fahrbahn und dem oberen Teil des Strahlkreuzes mit der Fahrbahn befindet. In weiteren Beispielen kann der aus dem Interessensdaten-Datenspeicher 307 abgerufene interessierende Bereich 330 auch Höheninformationen beinhalten (z. B. um die Sensorvorrichtung 40a-40n auf die ungefähre Höhe einer Fahrzeugstoßstange an einer Position vor der Fahrbahn auszurichten). In diesem Beispiel würde das Sensorsteuermodul 308 das vorstehend beschriebene Projektionsverfahren mit einem vertikalen Versatz über der Fahrbahn gegenüber der Fahrbahn selbst anwenden.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann das Sichtfeld 41a-41n nicht ausreichen, um die interessierenden Bereiche vollständig abzudecken 330, weshalb ein Optimierungsverfahren verwendet werden kann, um die Abdeckung der interessierenden Bereiche 330 basierend auf den geometrischen Beschränkungen der Sensorvorrichtung 40a-40n, die in den Sensoreigenschaften 328 für jede Sensorvorrichtung 40a-40n abgerufen werden, zu maximieren. Im Beispiel der Fahrbahn als interessierender Bereich 330 beinhaltet das Optimierungsverfahren die Projektion des aktualisierten Sichtfeldes 41a-41n der jeweiligen Sensorvorrichtung 40a-40n auf die Fahrbahn (d. h. die Projektion der Oberseite des Strahls der jeweiligen Sensorvorrichtung 40a-40n und der Unterseite des Strahls der jeweiligen Sensorvorrichtung 40a-40n auf die Fahrbahn als Funktion der Neigung 318 und der Rollbewegung 322). Die Schnittpunkte dieser Linien oder Ebenen mit der Fahrbahn werden geometrisch so gelöst, dass das Sichtfeld 41a-41n mathematisch als Funktion eines Betätigungswinkels oder von Betätigungswinkeln der jeweiligen Sensorvorrichtung 40a-40n ausgedrückt werden kann. Das Optimierungsverfahren des Sensorsteuermoduls 308 löst den gewünschten Betätigungswinkel bzw. die gewünschten Betätigungswinkel. Abhängig von der Geometrie der Fahrbahn, der Anordnung der Sensorvorrichtung 40a-40n auf dem Fahrzeug 10, den Betätigungsgrenzen der Sensorvorrichtung 40a-40n und dem beweglichen Sichtfeld 41a-41n, das der jeweiligen Sensorvorrichtung 40a-40n zugeordnet ist (z. B. die vertikale Strahlbreite der jeweiligen Sensorvorrichtung 40a-40n), kann der interessierende Bereich 330 möglicherweise nicht exakt abgedeckt werden, wobei das Sensorsteuermodul 308 eine numerische Optimierung durchführt, um den abzudeckenden interessierenden Bereich 330 zu maximieren. Wenn der gesamte interessierende Bereich 330 abgedeckt werden kann, kann das Optimierungsverfahren die Bewegung der jeweiligen Sensorvorrichtung 40a-40n minimieren, die erforderlich ist, um den interessierenden Bereich 330 abzudecken, kann versuchen, das gewünschte Sichtfeld 41a-41n der Sensorvorrichtung 40a-40n so weit wie möglich in Richtung der Mitte des Sichtfeldes 41a-41n der Sensorvorrichtung 40a-40n auszurichten, usw.
  • In weiteren Ausführungsformen können dynamische Einschränkungen des Stellglieds 49a-49n (z.B. wie schnell das jeweilige Stellglied 49a-49n den Sensor 43a-43n basierend auf der Anstiegsgeschwindigkeit oder der Geschwindigkeitsgrenze des jeweiligen Stellglieds 49a-49n bewegen kann), die in den Sensoreigenschaften 328 abgerufen werden und die Fähigkeit des Sichtfeldes 41a-41n der jeweiligen Sensorvorrichtung 40a-40n, den jeweiligen interessierenden Bereich 330 zu verfolgen, einschränken. In diesem Beispiel kann die prädiktive Modellsteuerung verwendet werden, um durch mathematische Optimierung die vorhergesagte Trajektorie des Sichtfeldes 41a-41n der Sensorvorrichtung 40a-40n in Bezug auf den interessierenden Bereich 330 über die Zeit zu maximieren, basierend auf der geplanten Trajektorie des Fahrzeugs 10, der geplanten Bewegung des Fahrzeugs 10 entlang der Fahrbahn, der geplanten Position des interessierenden Bereichs und den bekannten Einschränkungen der Stellglieder 49a-49n der Sensorvorrichtungen 40a-40n. Wenn die Sensorvorrichtung 40a-40n beispielsweise eine relativ langsame Geschwindigkeitsbegrenzung im Vergleich zu der Geschwindigkeit aufweist, mit der sich die Position des Fahrzeugs 10 und die Fahrbahnhöhe ändern können, kann das durch das Sensorsteuermodul 308 durchgeführte Optimierungsverfahren auch die momentane Geometrie der Situation zusammen mit diesen zeitlichen Einschränkungen und Informationen berücksichtigen. Zusätzlich kann die prädiktive Modellsteuerung ein Modell der Fahrdynamik des Fahrzeugs und des geplanten Weges berücksichtigen, um die Rollbewegung und Neigung des Fahrzeugs 10 vorherzusagen, während es entlang des geplanten Weges fährt, um im Wesentlichen die momentane Rollbewegung und Neigung des Fahrzeugs 10 vorherzusagen, um eine Vorhersage der eingestellten Rollbewegung und Neigung zu erstellen.
  • Das Sensorsteuermodul 308 löst die geometrischen Berechnungen, die das aktualisierte Sichtfeld 41a-41n der jeweiligen Sensorvorrichtung 40a-40n gleich der jeweiligen geografischen Koordinatenposition jedes der interessierenden Bereiche 330 setzen, um eine Bewegungsgröße (Betätigungswinke(l)) um die X-Achse und die Y-Achse zu bestimmen, um das Sichtfeld 41a-41n des Sensors 43a-43n mit dem interessierenden Bereich 330 auszurichten und basierend auf der Lösung ein oder mehrere Steuersignale 332 an die jeweiligen Stellglieder 49a-49n zu erzeugen. Das Sensorsteuermodul 308 kann das vorstehend beschriebene Optimierungsverfahren durchführen, um die Bewegung um die X-Achse und/oder die Y-Achse zu bestimmen, um das Sichtfeld 41a-41n auf den interessierenden Bereich 330 auszurichten und das eine oder die mehreren Steuersignale 332 an die jeweiligen Stellglieder 49a-49n basierend auf der optimierten Lösung zu erzeugen. Das eine oder die mehreren Steuersignale 332 weisen die jeweiligen Stellglieder 49a-49n an, um die jeweiligen Sensorplattformen 45a-45n der Sensorvorrichtungen 40a-40n um die X-Achse und/oder Y-Achse so zu bewegen, dass das Sichtfeld 41a-41n des Sensors 43a-43n die Ausrichtung zum interessierenden Bereich 330 an der aktuellen Position des Fahrzeuges 10 beibehält.
  • Eine andere Möglichkeit besteht im Allgemeinen darin, dass das Sensorsteuermodul 308 in verschiedenen Ausführungsformen das bekannte Sichtfeld 41a-41n jeder der Sensorvorrichtungen 40a-40n basierend auf der Neigung 318 und der Rollbewegung 322 aktualisiert. Das Sensorsteuermodul 308 setzt das aktualisierte Sichtfeld 41a-41n gleich dem bekannten interessierenden Bereich 330, wie aus dem Interessensdaten-Datenspeicher 307 abgerufen, und löst die Bestimmung der/des Betätigungswinkel(s) bzw. des Bewegungsumfangs um die X-Achse und die Y-Achse, um das Sichtfeld 41a-41n mit dem interessierenden Bereich 330 auszurichten. Das Sensorsteuermodul 308 erzeugt basierend auf dieser Lösung ein oder mehrere Steuersignale 332. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Sensorsteuermodul 308 ein oder mehrere Optimierungsverfahren verwenden, die eine oder mehrere Sensoreigenschaften, ein oder mehrere dynamische Eigenschaften und dergleichen wie vorstehend beschrieben berücksichtigen, um eine optimierte Lösung zu ermitteln, wobei das Sensorsteuermodul 308 das eine oder die mehreren Steuersignale 332 basierend auf der optimierten Lösung erzeugen kann.
  • Bezugnehmend auf 5 und mit fortgesetzter Bezugnahme auf die 1-4 veranschaulicht ein Flussdiagramm ein Steuerverfahren 400, das durch die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystem 100 der 1-4 gemäß der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden kann. In einem Beispiel wird das Steuerverfahren 400 vom Prozessor 44 der Steuerung 34 ausgeführt. Wie aus der Offenbarung ersichtlich, ist die Abfolge der Vorgänge innerhalb der Verfahren nicht, wie in 5 veranschaulicht, auf die sequenzielle Abarbeitung beschränkt, sondern kann, soweit zutreffend, in einer oder mehreren unterschiedlichen Reihenfolgen gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Steuerverfahren 400 basierend auf einem oder mehreren vordefinierten Ereignissen und/oder kontinuierlich während des Betriebs des Fahrzeugs 10 ausgeführt werden.
  • Das Verfahren beginnt bei 402. Bei 404 empfängt das Verfahren die Neigung 318 für die aktuelle Position des Fahrzeugs 10, wie sie in Bezug auf 6 erläutert wird. Bei 406 empfängt das Verfahren die Rollbewegung 322 für die aktuelle Position des Fahrzeugs 10, wie sie in Bezug auf 7 erläutert wird. Bei 408 ruft das Verfahren die interessierenden Bereiche 330 aus dem Interessensdaten-Datenspeicher 307 basierend auf der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 aus den Positionsdaten 314 ab. Bei 410 bestimmt das Verfahren die Fahrzeugkoordinatenpositionen für die Sichtfelder 41a-41n der Sensorvorrichtungen 40a-40n basierend auf der Neigung 318 und der Rollbewegung 322. In einem Beispiel addiert das Verfahren den Rotationswert der Y-Achse für die Neigung 318 und/oder den Rotationswert der X-Achse für die Rollbewegung 322 zu den bekannten Fahrzeugkoordinatenpositionen für die Sichtfelder 41a-41n, die mit den Sensoreigenschaften 328 abgerufen werden, um die Fahrzeugkoordinatenpositionen der Sichtfelder 41a-41n basierend auf der Neigung 318 und der Rollbewegung 322 zu aktualisieren.
  • Bei 412 stellt das Verfahren die aktualisierten Sichtfelder 41a-41n der Sensorvorrichtungen 40a-40n gleich den bekannten geografischen Koordinatenpositionen der interessierenden Bereiche 330 ein. Bei 414 löst das Verfahren die geometrischen Gleichungen zum Bestimmen des/der Betätigungswinkel(s) oder einer Bewegung um die X- und/oder Y-Achse, um die aktualisierten Sichtfelder 41a-41n mit den interessierenden Bereichen 330 auszurichten. In verschiedenen Ausführungsformen führt das Verfahren den Optimierungsvorgang basierend auf einer oder mehreren der Sensoreigenschaften und den dynamischen Eigenschaften durch, um eine optimierte Lösung zu bestimmen. Bei 416 erzeugt das Verfahren ein oder mehrere Steuersignale an die Stellglieder 49a-49n der Sensorvorrichtungen 40a-40n, um die Sensorplattform 45a-45n und damit die Sensoren 43a-43n, die ermittelte Größe um die X-Achse und/oder die Y-Achse basierend auf der Lösung, zu bewegen. Das Verfahren endet bei 418.
  • Bezugnehmend auf 6 und mit fortgesetzter Bezugnahme auf die 1-4 veranschaulicht ein Flussdiagramm ein Steuerverfahren 500, das durch die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystem 100 der 1-4 durchgeführt werden kann, um eine Neigung des Fahrgestells 12 des Fahrzeugs 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung zu bestimmen. In einem Beispiel wird das Steuerverfahren 500 vom Prozessor 44 der Steuerung 34 ausgeführt. Wie aus der Offenbarung ersichtlich, ist die Abfolge der Vorgänge innerhalb des Verfahrens nicht auf die in 6 dargestellte sequenzielle Abarbeitung beschränkt, sondern kann, soweit zutreffend, in einer oder mehreren unterschiedlichen Reihenfolge(n) gemäß der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Steuerverfahren 500 basierend auf einem oder mehreren vordefinierten Ereignissen und/oder kontinuierlich während des Betriebs des Fahrzeugs 10 ausgeführt werden.
  • Das Verfahren beginnt bei 502. Bei 504 empfängt die Methode die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 (aus den Positionsdaten 314) und den ermittelten Weg für das Fahrzeug 10 (aus den Wegedaten 316). Bei 506 ruft das Verfahren die Karteninformation 310 aus dem Kartendatenspeicher 300 ab, der die bekannte Fahrbahnneigung und/oder -steigung an der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 und für den Längsvorhersagehorizont umfasst. Bei 508 bestimmt das Verfahren basierend auf der Karteninformation 310 (oder anderen Quellen) die geplante Neigung 311 des Fahrzeugs 10 an der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 und für den Längsvorhersagehorizont.
  • Bei 510 führt das Verfahren eine Koordinatentransformation durch, um den geografischen Koordinatenwert der geplanten Neigung 311 in einen Fahrzeugkoordinatenwert für die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 und für die Positionen des Fahrzeugs 10 innerhalb des Längsvorhersagehorizonts zu transformieren. Das Verfahren speichert die geplante Neigung 311, die der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 zugeordnet ist, und die geplante Neigung 311 für die Koordinatenpositionen, die dem Längsvorhersagehorizont zugeordnet sind, im Neigungsdatenspeicher 313. Bei 512 empfängt und verarbeitet das Verfahren die Fahrgestellneigungsdaten 320, um die im Wesentlichen Echtzeitneigung des Fahrgestells 12 des Fahrzeugs 10 zu bestimmen. Bei 514 ruft das Verfahren basierend auf der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 (aus den Positionsdaten 314) den Neigungsdatenspeicher 313 ab und ruft die geplante Neigung 311 ab, die der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 zugeordnet ist. Das Verfahren bestimmt die Neigung 318 basierend auf der geplanten Neigung 311 und der im Wesentlichen Echtzeitneigung. In einem Beispiel subtrahiert das Verfahren die Echtzeitneigung von der geplanten Neigung. Das Verfahren endet bei 516.
  • Bezugnehmend auf 7 und mit fortgesetzter Bezugnahme auf die 1-4 veranschaulicht ein Flussdiagramm ein Steuerverfahren 600, das durch die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystem 100 der 1-4 durchgeführt werden kann, um eine Rollbewegung des Fahrgestells 12 des Fahrzeugs 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung zu bestimmen. In einem Beispiel wird das Steuerverfahren 600 vom Prozessor 44 der Steuerung 34 ausgeführt. Wie aus der Offenbarung ersichtlich, ist die Abfolge der Vorgänge innerhalb des Verfahrens nicht auf die in 7, dargestellte sequenzielle Abarbeitung beschränkt, sondern kann, soweit zutreffend, in einer oder mehreren unterschiedlichen Reihenfolgen gemäß der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Steuerungsverfahren 600 basierend auf einem oder mehreren vordefinierten Ereignissen und/oder kontinuierlich während des Betriebs des Fahrzeugs 10 ausgeführt werden.
  • Das Verfahren beginnt bei 602. Bei 604 empfängt die Methode die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 (aus den Positionsdaten 314) und den ermittelten Weg für das Fahrzeug 10 (aus den Wegedaten 316). Bei 606 ruft das Verfahren die Karteninformationen 312 aus dem Kartendatenspeicher 300 ab, der die bekannte Fahrbahnkrümmung für die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 sowie die bekannte Krümmung entlang des bestimmten Wegs des Fahrzeugs 10 umfasst. Bei 608 bestimmt das Verfahren basierend auf der Karteninformation 312 (oder anderen Quellen) die geplante Rollbewegung 317 des Fahrzeugs 10 an der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 und für den seitlichen Vorhersagehorizont.
  • Bei 610 führt das Verfahren eine Koordinatentransformation durch, um den geografischen Koordinatenwert der geplanten Rollbewegung 317 in einen Fahrzeugkoordinatenwert für die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 und für die Positionen des Fahrzeugs 10 innerhalb des seitlichen Vorhersagehorizonts zu transformieren. Das Verfahren speichert die geplante Rollbewegung 317, die der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 zugeordnet ist, und die geplante Rollbewegung 317 für die Koordinatenpositionen, die dem seitlichen Vorhersagehorizont zugeordnet sind, im Rolldatenspeicher 319. Bei 612 empfängt und verarbeitet das Verfahren die Fahrgestellrolldaten 324, um die im Wesentlichen Echtzeitrollbewegung des Fahrgestells 12 des Fahrzeugs 10 zu bestimmen. Bei 614 ruft das Verfahren basierend auf der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 (aus den Positionsdaten 314) den Rolldatenspeicher 319 ab und ruft die geplante Rollbewegung 317 ab, die der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 zugeordnet ist. Das Verfahren bestimmt die Rollbewegung 322 basierend auf der geplanten Rollbewegung 317 und der im Wesentlichen Echtzeitrollbewegung. In einem Beispiel subtrahiert das Verfahren die Echtzeitrollbewegung von der geplanten Rollbewegung. Das Verfahren endet bei 616.
  • Somit steuert die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 eine Position der Sensorvorrichtungen 40a-40n, um das Sichtfeld 41a-41n der Sensorvorrichtungen 40a-40n auf die vordefinierten interessierenden Bereiche 330 ausgerichtet zu halten. Durch die Steuerung der Position der Sensoren 43a-43n der Sensorvorrichtungen 40a-40n basierend auf der Neigung und der Rollbewegung des Fahrzeugs 10, sowohl geplant als auch ungeplant (d. h. wie von den Sensorvorrichtungen 40a-40n beobachtet), stellt die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 sicher, dass das Sichtfeld 41a-41n die Ausrichtung zu den interessierenden Bereichen 330 beibehält. Wenn beispielsweise das Fahrzeug 10 eine im Wesentlichen gerade Fahrbahn entlang fährt und das Sichtfeld einer Sensorvorrichtung in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Fahrtrichtung ausgerichtet ist, basierend auf einer geplanten Neigung des Fahrzeugs 10 an oder nahe der aktuellen Position, die in Y-Richtung zunimmt, bewegt die Sensorvorrichtung des Sichtfeldsteuerungssystems 100 die Sensorvorrichtung um die Y-Achse nach unten, basierend auf der Bewegung des Fahrgestells 12.
  • Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende ausführliche Beschreibung stellt Fachleuten auf dem Gebiet vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung der exemplarischen Ausführungsform bzw. der exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen aufgeführt ist, abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 15197654 [0016]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern eines Sichtfelds einer Sensorvorrichtung eines autonomen Fahrzeugs, umfassend: Empfangen einer aktuellen Position des autonomen Fahrzeugs entlang einer bestimmten Strecke; Abrufen von Karteninformationen, die eine Neigung und eine Krümmung einer Fahrbahn an oder in der Nähe der aktuellen Position beinhalten; Bestimmen einer geplanten Neigung des autonomen Fahrzeugs an oder in der Nähe der aktuellen Position durch einen Prozessor basierend auf den Karteninformationen; Bestimmen einer geplanten Rollbewegung des autonomen Fahrzeugs an oder in der Nähe der aktuellen Position durch den Prozessor basierend auf den Karteninformationen; Bestimmen, durch den Prozessor, basierend auf der geplanten Neigung und der geplanten Rollbewegung des autonomen Fahrzeugs, einer Position des Sichtfelds der Sensoreinrichtung; Bestimmen, basierend auf der Position des Sichtfelds und einer Position eines interessierenden Bereichs an der aktuellen Position, eines Bewegungsumfangs der Sensorvorrichtung, um das Sichtfeld mit dem interessierenden Bereich auszurichten; und Erzeugen eines oder mehrerer Steuersignale durch den Prozessor an eines oder mehrere Stellglieder, die der Sensorvorrichtung zugeordnet sind, um die Sensorvorrichtung zum Ausrichten des Sichtfelds basierend auf dem bestimmten Bewegungsumfang zu bewegen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Berechnen, durch den Prozessor, basierend auf der geplanten Rollbewegung des autonomen Fahrzeugs, einer Bewegungsgröße um eine erste Achse, um das Sichtfeld der Sensorvorrichtung mit dem interessierenden Bereich an der aktuellen Position auszurichten.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend: Berechnen, durch den Prozessor, basierend auf der geplanten Neigung des autonomen Fahrzeugs, einer Bewegungsgröße um eine zweite Achse, um das Sichtfeld der Sensorvorrichtung mit dem interessierenden Bereich an der aktuellen Position auszurichten.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: Empfangen von Sensorsignalen durch den Prozessor, die eine im Wesentlichen Echtzeit-Rollbewegung eines Fahrgestells des autonomen Fahrzeugs an der aktuellen Position des autonomen Fahrzeugs; Verarbeiten der Sensorsignale durch den Prozessor, um die im Wesentlichen Echtzeit-Rollbewegung des Fahrgestells zu bestimmen; und Bestimmen einer Rollbewegung des autonomen Fahrzeugs durch den Prozessor basierend auf der geplanten Rollbewegung an der aktuellen Position und der im Wesentlichen Echtzeit-Rollbewegung des Fahrgestells.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, worin das Bestimmen der Rollbewegung des autonomen Fahrzeugs des Weiteren umfasst: Transformieren der geplanten Rollbewegung aus dem Kartendatenspeicher in ein Fahrzeugkoordinatensystem durch den Prozessor; und Subtrahieren, durch den Prozessor, der im Wesentlichen Echtzeit-Rollbewegung des Fahrgestells von der geplanten Rollbewegung.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Empfangen von Sensorsignalen durch den Prozessor, die eine im Wesentlichen Echtzeitneigung eines Fahrgestells des autonomen Fahrzeugs an der aktuellen Position des autonomen Fahrzeugs; Verarbeiten der Sensorsignale durch den Prozessor, um die im Wesentlichen Echtzeitneigung des Fahrgestells zu bestimmen; und Bestimmen einer Neigung des autonomen Fahrzeugs durch den Prozessor basierend auf der geplanten Neigung an der aktuellen Position und der im Wesentlichen Echtzeitneigung des Fahrgestells.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, worin das Bestimmen der Neigung des autonomen Fahrzeugs des Weiteren umfasst: Transformieren der geplanten Neigung aus dem Kartendatenspeicher in ein Fahrzeugkoordinatensystem durch den Prozessor; und Subtrahieren, durch den Prozessor, der im Wesentlichen Echtzeitneigung des Fahrgestells von der geplanten Neigung.
  8. System zum Steuern eines Sichtfelds einer Sensorvorrichtung eines autonomen Fahrzeugs, umfassend: eine Quelle einer aktuellen Position des autonomen Fahrzeugs entlang einer bestimmten Strecke; eine Quelle für Karteninformationen, die eine Neigung und eine Krümmung einer Fahrbahn an oder in der Nähe der aktuellen Position beinhaltet; die Sensorvorrichtung mit dem Sichtfeld und wobei das Sichtfeld der Sensorvorrichtung durch einen oder mehrere der Sensorvorrichtung zugeordnete Stellglieder bewegbar ist; eine Steuerung mit einem Prozessor, der konfiguriert ist, um: basierend auf den Karteninformationen eine geplante Neigung des autonomen Fahrzeugs an oder in der Nähe der aktuellen Position zu bestimmen; basierend auf den Karteninformationen eine geplante Rollbewegung des autonomen Fahrzeugs an oder in der Nähe der aktuellen Position zu bestimmen; basierend auf der geplanten Neigung und der geplanten Rollbewegung des autonomen Fahrzeugs eine Position des Sichtfelds der Sensorvorrichtung zu bestimmen; basierend auf der Position des Sichtfelds und einer Position eines interessierenden Bereichs an der aktuellen Position einen Bewegungsumfang der Sensorvorrichtung, um das Sichtfeld mit dem interessierenden Bereich auszurichten, zu bestimmen; und ein oder mehrere Steuersignale an das eine oder die mehreren Stellglieder zu erzeugen, die der Sensorvorrichtung zugeordnet sind, um die Sensorvorrichtung zum Ausrichten des Sichtfelds basierend auf dem bestimmten Bewegungsumfang zu bewegen.
  9. System nach Anspruch 8, worin die Steuerung konfiguriert ist, um Sensorsignale zu empfangen, die eine im Wesentlichen Echtzeit-Rollbewegung eines Fahrgestells des autonomen Fahrzeugs an der aktuellen Position des autonomen Fahrzeugs liefern, um die Sensorsignale zu verarbeiten, um die im Wesentlichen Echtzeit-Rollbewegung des Fahrgestells zu bestimmen und um eine Rollbewegung des autonomen Fahrzeugs basierend auf der geplanten Rollbewegung an der aktuellen Position und der im Wesentlichen Echtzeit-Rollbewegung des Fahrgestells zu bestimmen.
  10. System nach Anspruch 8, worin die Steuerung konfiguriert ist, um Sensorsignale zu empfangen, die eine im Wesentlichen Echtzeitneigung eines Fahrgestells des autonomen Fahrzeugs an der aktuellen Position des autonomen Fahrzeugs liefern, um die Sensorsignale zu verarbeiten, um die im Wesentlichen Echtzeitneigung des Fahrgestells zu bestimmen und um eine Neigung des autonomen Fahrzeugs basierend auf der geplanten Neigung an der aktuellen Position und der im Wesentlichen Echtzeitneigung des Fahrgestells zu bestimmen.
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