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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Odometrieverfahren umfassend eine höhere Präzision im Vergleich zu Verfahren nach dem Stand der Technik, wobei verschiedene Radkombinationen des Fahrzeugs dynamisch in Abhängigkeit von einem Lenkwinkel zur Odometriedatenerfassung ausgewählt werden. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein System, das in der Lage ist, das erfindungsgemäße Odometrieverfahren auszuführen, und auch ein Fahrzeug, welches das System umfasst.
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Die genaue Lokalisierung eines Fahrzeugs ist eine fundamentale Herausforderung bei autonomen oder halbautonomen Fahrzeuganwendungen. Ein Fahrzeug muss die Kenntnis seiner Position im Zeitablauf möglichst genau beibehalten, um eine sichere und reproduzierbare fahrerlose Navigation zu erreichen. Daher wurden verschiedene Techniken und Systeme zur Positionierung in der Literatur vorgeschlagen, die üblicherweise auf unterschiedlichen Sensoranordnungen und -daten basieren, z. B. Radodometrie, Laser-/Ultraschallodometrie, globales Positionssystem, Trägheitsnavigationssystem und visuelle Odometrie, wobei jedes System seine eigenen Stärken und Nachteile umfasst. Unter den oben beispielhaft genannten Konfigurationen wird die Radodometrie, d. h. die Positionsbestimmung basierend auf Daten, die proportional zu der zurückgelegten Entfernung sind und von den Fahrzeugrädern geliefert werden, als eine „einfache“ Technik zur Positionsschätzung angesehen, da sie üblicherweise allein auf Radsensoren, welche die zurückgelegte Entfernung messen, und dem Fahrzeuglenkwinkel basiert. In bestimmten Fällen kann jedoch die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der verwendeten Konfiguration unzureichend sein, insbesondere weil asymmetrische Positionsergebnisse als eine Funktion des Fahrzeugmanövers erhalten werden können.
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Mehrere Verfahren zur Verbesserung der Fahrzeugpositionierung können in der Literatur gefunden werden.
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Die
US 7,706,943 B2 offenbart zum Beispiel ein Drehradiusberechnungsverfahren, das einschließt: Ausdrücken eines Lenksystemmodells mittels relationaler Ausdrücke, die einen Lenkwinkel und Drehwinkel von äußeren und inneren Reifen als Variablen aufweisen und bekannte Parameter und unbekannte Parameter einschließen; Eingeben von Daten zu den bekannten Parametern basierend auf Designdaten; Berechnen der unbekannten Parameter aus den relationalen Ausdrücken, die einem Null-Lenkzustand entsprechen, und den relationalen Ausdrücken, die einem Volllenkzustand entsprechen; Berechnen von Drehwinkeln von Außen- und Innenreifen, die jeweils einer Vielzahl von Lenkwinkeln zwischen dem Null-Lenkzustand und dem Volenkzustand entsprechen, unter Verwendung der relationalen Ausdrücke, wo berechnete Daten zu den unbekannten Parametern eingegeben werden; Berechnen von Drehradien, die den berechneten Drehwinkeln der äußeren und inneren Reifen entsprechen; und Berechnen einer Näherungsfunktion des Drehradius für den Lenkwinkel basierend auf der Vielzahl von Lenkwinkeln und den Drehradien.
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Weiterhin offenbart die
US 9,714,031 B2 ein Fahrzeug, ein Fahrzeugeinparkunterstützungssystem und ein Einparkverfahren. Ein Antriebsstrang und ein Lenksystem können betrieben werden, um das Fahrzeug in eine Parkposition zu führen, um einen Fahrzyklus abzuschließen auf der Grundlage eines vorgegebenen Reifenradius, einer Reifenwinkelgeschwindigkeit, die während eines Fahrzyklus als Reaktion auf eine Schwellenwertüberschreitung eines Lenkwinkels des Lenksystems erhalten wurde, und der Rad- und GPS-Fahrzeuggeschwindigkeiten für den Fahrzyklus.
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Neben den bereits bestehenden Ansätzen im Stand der Technik besteht jedoch immer noch die Notwendigkeit, Verfahren in der Radodometrie bereitzustellen, die in der Lage sind, die Positionierergebnisse zu verbessern und somit sicherere und zuverlässigere autonome oder halbautonome Verfahren und Systeme für die Fahrzeugnavigation bereitzustellen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässige Lösung bereitzustellen, um das Asymmetrieverhalten von festen Radkombinationen in der Radodometrie zu überwinden.
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Die oben genannte Aufgabe wird durch ein die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 umfassendes Verfahren gelöst. Die Aufgabe wird außerdem durch ein System gemäß den technischen Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Fahrzeug umfassend das erfindungsgemäße System gemäß Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind auch durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche definiert, und zwar durch Merkmale, die in der Beschreibung und in den Figuren offenbart sind, wobei eine Merkmalsaggregation getrennter Teile innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegt, sofern nicht ausdrücklich ausgeschlossen.
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Es liegt im Umfang der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung einer Fahrzeugposition im Verlauf eines Fahrmanövers zu offenbaren, wobei das Fahrzeug mindestens vier Räder umfasst und die Positionsbestimmung auf der Fahrzeugstartposition und Radodometrie basiert, wobei zur Odometrie Daten von Radkombinationen von mindestens zwei Rädern verwendet werden, wobei die Radkombinationen während des Manövers dynamisch in Abhängigkeit von einem Radlenkwinkel ausgewählt werden. Überraschenderweise wurde herausgefunden, dass das vorgeschlagene Verfahren bessere, d. h. präzisere Positionierergebnisse eines Fahrzeugs nach einem Fahrmanöver liefern kann. Die Positionsergebnisse sind im Vergleich zu Standardodometrieergebnissen basierend auf Daten einer festen Radkombination besser, unabhängig von der Fahrtrajektorie. Das erfindungsgemäße Verfahren löst insbesondere das asymmetrische Problem der Odometrie fester Radkombinationen und ist darüber hinaus robuster, da es dynamisch zwischen Radkombinationen (hinten, rechts oder links) wechselt, um die passendere Kombination für jedes spezifische Fahrzeugmanöver auszuwählen. Ohne an die Theorie gebunden zu sein, wird durch dieses Verfahren eine bessere Präzision erreicht, weil für jedes Fahrmanöver die Räder für die Datenerfassung verwendet werden, die in dieser speziellen Fahrsituation die kürzeste Entfernung zurücklegen. Bei diesem Ansatz werden Unsicherheiten, die proportional zu der zurückgelegten Strecke sind, minimiert, und zusätzlich kann auch das Versagen aufgrund von Radschlupf minimiert werden. Dies kann zu besseren Positionierergebnissen und darüber hinaus zu Ergebnissen führen, bei denen keine Asymmetrie zwischen linkem und rechtem Fahrmanöver auftritt. Dies kann auch dazu beitragen, Odometriedaten besser in andere Fahrzeugpositioniersysteme zu integrieren, die weniger anfällig für solche Abweichungen sind, was zu einem insgesamt zuverlässigeren und präziseren Fahrzeugpositionierverfahren führt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf die Bestimmung einer Fahrzeugposition im Verlauf eines Fahrmanövers gerichtet. Dies bedeutet, dass das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann, um die tatsächliche Position eines Fahrzeugs zu ermitteln und zu verfolgen, während das Fahrzeug in Bewegung ist, z. B. während der Fahrt im öffentlichen Verkehr oder in einer privaten Parkplatzsituation. Die Position kann in Bezug auf ein globales Koordinatensystem oder ein nur auf der Kabinenposition relativ zu der Umgebung basierendes, relatives Koordinatensystem bestimmt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann für jede Art von Fahrzeug verwendet werden, z. B. von Elektro-/Verbrennungsmotoren oder Muskeln angetriebene Fahrzeuge wie Autos, Lastwagen, Busse oder Fahrräder mit mehr als zwei Rädern. Ein Fahrmanöver umfasst eine Bewegung des Fahrzeugs, wobei der Standort des Fahrzeugs in einer nicht zufälligen Weise geändert wird. Ein geeignetes Fahrmanöver kann das Fahren von einem Ort A zu einem Ort B oder zusätzlich das Parken eines Fahrzeugs in einer Heimzone umfassen. Die Position wird während oder im Verlauf des Fahrmanövers über das erfindungsgemäße Verfahren lokalisiert. Dies bedeutet, dass das Gesamtfahrverfahren zeitlich verfolgt wird und die Positionsberechnung auch zumindest während des Fahrmanövers durchgeführt wird.
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Die dynamische Radumschaltung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann bei einem Fahrzeug mit mindestens vier Rädern durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug Räder an unterschiedlichen Fahrzeugpositionen umfasst, wobei jedes Rad mit einem Odometriesensor ausgestattet ist. Üblicherweise umfasst ein Fahrzeug mit vier Rädern Vorder- und Hinterräder an der rechten und linken Seite des Fahrzeugs. Es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Fahrzeug mit mehr als vier Rädern durchzuführen. In diesem Fall können die Räder gemäß der oben angegebenen Definition in vordere, hintere, linke und rechte Räder gruppiert werden. Es ist auch möglich, dass ein einzelnes Rad mehr als einer Gruppe zugeordnet wird, solange mindestens ein Rad in den verschiedenen Gruppen unterschiedlich ist.
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Die Positionsbestimmung basiert auf der Fahrzeugstartposition und der Radodometrie. Für die Bestimmung der aktuellen Fahrzeugposition wird üblicherweise eine bekannte Startposition, d. h. eine Position zu Beginn des Fahrmanövers verwendet, wobei die Startposition durch beliebige der bekannten Positioniervorrichtungen wie GPS usw. bestimmt werden kann. Die folgende Positionsermittlung im Verlauf des Fahrmanövers basiert zumindest teilweise auf den Daten, die von an den Fahrzeugrädern befestigten Sensoren geliefert werden. Normalerweise liefern diese Sensoren Daten, die proportional zur gefahrenen Strecke sind. Diese radbezogenen Sensordaten werden üblicherweise mit anderen Sensordaten kombiniert, die zumindest proportional zum Lenkwinkel des Fahrzeugs sind, ein Parameter, der sich auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs bezieht. Dieser richtungsbezogene Sensor muss nicht direkt an den Rädern angeordnet sein. Es ist möglich, dass diese Daten von einem Sensor erzeugt werden, der sich am Lenkrad des Fahrzeugs befindet, oder sie können von irgendeinem anderen geeigneten Fahrzeugsensor extrahiert werden. Durch Verfolgen beider Informationen, d. h. der zurückgelegten Entfernung durch Radodometrie und der Fahrzeugrichtung, ist es möglich, die relative Fahrzeugposition in Bezug auf den Startpunkt zu bestimmen. In Abhängigkeit von dem verwendeten Koordinatensystem kann diese relative Position auch auf eine absolute Position bezüglich eines Standardkoordinatensystems übertragen werden.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Odometrie werden Daten von Radkombinationen mindestens zweier Räder verwendet. Um zuverlässige Odometriedaten zu erzeugen, hat es sich als nützlich erwiesen, die tatsächliche Position basierend auf gemittelten Daten einer Kombination von mindestens zwei Fahrzeugraddaten zu berechnen, zum Beispiel kann eine Datenberechnung unter Verwendung der rechten, linken, vorderen und hinteren Fahrzeugräder oder eine diagonale Radkombination verwendet werden. Es ist möglich, einfach die Radablesewerte beider Räder zu mitteln oder komplexere Datenkombinationsmethoden zu verwenden, um aus der Radodometrie einen einzelnen Entfernungsablesewert zu erzeugen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Radkombinationen während des Manövers dynamisch ausgewählt. Dies bedeutet, dass kein einzelnes Rad oder eine feste Radkombination verwendet wird, um die zurückgelegte Entfernung des Fahrzeugs zu bestimmen. Zur Odometrieberechnung in dem Manöver werden die Sensorablesewerte von mindestens zwei verschiedenen Radkombinationen, z. B. ausgewählt aus der Gruppe der hinteren/rechten/linken oder vorderen Räder verwendet, um die tatsächliche Fahrzeugposition zu berechnen. Dynamisch in diesem Sinne bedeutet, dass die tatsächliche Radwahl für die Berechnung auf einem unterschiedlichen Parameter basiert, wobei dieser zusätzliche Parameter nicht konstant ist, sondern sich während des Fahrmanövers ändert. Ein solcher zusätzlicher Parameter kann beispielsweise der Fahrzeuglenkwinkel sein. Dieser Parameter wird im Zeitverlauf abgetastet und basierend auf dem tatsächlichen Ablesewert können die für die Odometrie verwendeten Radkombinationen geändert werden. Typische Abtastraten für eine dynamische Umschaltung können im Bereich von 0,1 bis 10, 100 oder 1000 Hz liegen.
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Es hat sich als nützlich herausgestellt, die Radkombination in Abhängigkeit von einem Radlenkwinkel umzuschalten, da der Radlenkwinkel hilfreich ist, um die beste Wahl zwischen den verschiedenen verwendbaren Radkombinationen für die Odometrieberechnung auszuwählen. Der Radlenkwinkel ist der Winkel zwischen der Fahrzeugmittelachse und der Radmittelachse. Wenn das Fahrzeug und die Radmittelachse in einer Linie liegen, beträgt der Lenkwinkel 0°. Ein positiver Lenkwinkel wird durch Verschieben der Radachse nach links und ein negativer Lenkwinkel wird durch Verschieben der Radachse nach rechts erreicht. Ein geeigneter Lenkwinkel kann durch Sensoren bestimmt werden, die dem Fachmann bekannt sind, z. B. durch einen Lenkradwinkelsensor. Der Lenkwinkelsensor kann in der Nähe des Lenkrades oder in der Nähe des Lenkgetriebes oder des Lenkmechanismus angeordnet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann die ausgewählte Radkombination eine Funktion des Vorderradlenkwinkels sein. Für eine genaue Bestimmung und eine zuverlässige Umschaltung zwischen den verschiedenen Radkombinationen, die für die Odometrie verwendet werden, hat es sich als nützlich erwiesen, den Fahrzeuglenkwinkel in Abhängigkeit von den Vorderrädern des Fahrzeugs zu definieren. Die Bestimmung anhand eines festen Radpaares kann eventuell vorhandene Abweichungen an unterschiedlichen Radpaaren vermeiden und somit helfen, ein reproduzierbares Umschalten zwischen den Radkombinationen im Zuge des Fahrmanövers durchzuführen. Insbesondere können die Vorderräder zur Bestimmung des dynamischen Umschaltens verwendet werden, da der größte Teil des Fahrens in Vorwärtsrichtung ausgeführt wird und die Rückmeldung der Vorderräder im Vergleich zu den Hinterrädern früher erfolgt.
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In einem anderen Aspekt des Verfahrens kann die Radkombination dynamisch in Abhängigkeit von einem Lenkwinkelbereich ausgewählt werden, der durch zwei Lenkwinkelschwellenwerte begrenzt ist, wobei Daten verschiedener Radkombinationen für die Odometrie in dem Fall verwendet werden können, in dem der aktuelle Lenkwinkel unterhalb, innerhalb oder oberhalb des Lenkwinkelbereichs liegt. Um genaue Odometrie-Entfernungsdaten zu erzeugen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, den Umschaltpunkt zwischen verschiedenen zur Datenerzeugung verwendeten Radkombinationen in Abhängigkeit von einem durch zwei Schwellenwerte begrenzten Lenkwinkelbereich zu bestimmen. Diese Konfiguration verhindert ein unnötiges Umschalten zwischen verschiedenen Radkombinationen in Fällen, in denen der Lenkwinkel sehr klein ist. Basierend auf der Größe der beiden Lenkwinkelschwellenwerte ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren an die Empfindlichkeit unterschiedlicher Fahrzeugtypen anzupassen. Wenn ein präzise lenkbares Fahrzeug vorhanden ist, können die Schwellenwerte klein oder sehr klein sein. In Fällen, in denen das Fahrzeug sich weniger präzise lenken lässt, können die Schwellenwerte und folglich der gesamte Lenkwinkelbereich größer sein. Darüber hinaus ist es möglich, das Gesamtsystem durch die Wahl der oberen und unteren Schwellenwerte in Fällen zu kalibrieren, in denen die Lenkung des Fahrzeugs asymmetrisch ist. In solchen Fällen können Schwellenwerte unterschiedlicher Größe verwendet werden.
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Innerhalb einer weiteren Eigenschaft des Verfahrens kann der Lenkwinkelbereich symmetrisch sein und durch einen oberen und einen unteren Schwellenwert der gleichen Größe aber des entgegengesetzten Vorzeichens begrenzt werden. In den meisten Fällen erwies es sich als vorteilhaft, einen symmetrischen Lenkwinkelbereich für die Radauswahl zu verwenden, um reproduzierbare und genaue Odometriedaten zu erzeugen. Ohne an die Theorie gebunden zu sein, kann ein solcher Befund auf der Tatsache beruhen, dass es sehr wahrscheinlich ist, dass Fahrzeuge eine symmetrische Prävalenz beim Lenken zeigen, ohne Präferenzen für eine Seite aufzuweisen. Daher spiegelt ein symmetrischer Winkelbereich eine solche Situation in der besten Weise wider.
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In einem weiteren bevorzugten Aspekt des Verfahrens kann die Größe des oberen und unteren Schwellenwerts größer oder gleich 0,25° und kleiner oder gleich 2,0° sein. Die Präzision des Gesamtverfahrens kann in Fällen, in denen das Umschalten zwischen verschiedenen Radkombinationen bereits bei sehr niedrigen Lenkwinkeln erfolgt, erheblich verbessert werden. Insbesondere kann dieser durch die gegebenen Schwellenwerte definierte Winkelbereich das Umschalten zwischen der Radkombination bereits bei kleinen Abweichungen von einer schlicht geraden Vorwärtsfahrtrichtung sicherstellen. Niedrigere Größen der oberen und unteren Schwellenwerte können ungünstig sein, da in diesen Fällen das Verfahren unnötigerweise zu oft wechseln kann, obwohl das Fahrzeug einfach geradeaus fährt. Höhere Größen für den oberen und unteren Schwellenwert können nachteilig sein, da in diesen Fällen das Verfahren zu spät umschaltet und der Präzisionsgewinn zu gering ist. Eine weitere bevorzugte Größe des oberen und unteren Schwellenwerts kann im Bereich von größer oder gleich 0,5° und kleiner oder gleich 1,5° und weiter bevorzugt größer oder gleich 0,75° und kleiner oder gleich 1,25° liegen.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind die zur Odometrie verwendeten Radkombinationsdaten Datenkombinationen von zwei Rädern und die Radkombinationen können aus der Gruppe bestehend aus hinten, links oder rechts ausgewählt werden. Für die Erhöhung der Odometriepräzision hat es sich als ausreichend erwiesen, nur zwischen 3 verschiedenen Radpaarkombinationen dynamisch zu wechseln. Die Kombination eines linken Radpaares kann schlicht dazu dienen, jede Linkskurve des Fahrzeugs genauer zu überwachen. Jede Rechtskurve des Fahrzeugs kann durch das rechte Fahrzeugpaar überwacht werden, und jegliche Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs kann durch die hinteren Fahrzeugräder verfolgt werden. Diese Kombination ist in der Lage, die Genauigkeit bei der Bestimmung der Fahrzeugposition signifikant zu erhöhen und sie vermeidet auch unnötiges Umschalten zwischen Radpaaren.
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In einem weiteren Aspekt des Verfahrens zur Odometrie können Hinterraddaten in Fällen verwendet werden, in denen der tatsächliche Lenkwinkel innerhalb, rechte Raddaten können in Fällen verwendet werden, in denen der tatsächliche Lenkwinkel unterhalb, linke Raddaten können in Fällen verwendet werden, in denen der tatsächliche Lenkwinkel oberhalb des definierten Lenkwinkelbereichs liegt. Überraschenderweise hat sich diese Rad/Lenkwinkel-Kombination als diejenige erwiesen, welche die kleinste Positionsabweichung gegenüber einem Referenzpositionsbestimmungssystem aufweist. Außerdem wird nur eine kleine Anzahl unterschiedlicher Radpaarkombinationen verwendet, wodurch die Anzahl möglicher Alternativen beim Umschalten zwischen den Radpaaren verringert wird. Dies könnte den Aufwand für Datenerfassung und Schaltelektronik verringern.
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Innerhalb einer weiteren Eigenschaft des Verfahrens kann die Größe beider Schwellenwerte 1,0 betragen. Es wurde herausgefunden, dass für die meisten Fahrzeuge eine sehr reproduzierbare und genaue Odometrie in Fällen erhalten wird, in denen der Lenkwinkelbereich symmetrisch zu der linken und der rechten Seite ist und zusätzlich die Größe des Lenkwinkels ziemlich klein ist. Die Symmetrie und die Größe ermöglichen ein ziemlich sofortiges Umschalten, wenn das Fahrzeug von einer geraden Fahrbahn abweicht, und hilft, den Abstand zu maximieren, worin unterschiedliche Radpaare verwendet werden können. Darüber hinaus führt die Verwendung unterschiedlicher Radkombinationen für das Lenken nach rechts und links zu unterschiedlichen Odometrieberechnungen für symmetrische Lenkungen nach rechts und links. Als Ergebnis kann die symmetrischen Lenkungen entsprechende asymmetrische Fahrzeugpositionierung, die bereits bei einigen Fahrzeugen in der Praxis beobachtet wird, realisiert werden.
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Darüber hinaus liegt es im Geltungsbereich der Erfindung, ein System zur Odometrie eines Fahrzeugs zu beanspruchen, wobei das System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Odometriesystems wird insbesondere und explizit auf die für das erfindungsgemäße Verfahren genannten Vorteile verwiesen. Das erfindungsgemäße Odometriesystem umfasst zumindest Mittel, d. h. Sensoren, um die von Fahrzeugrädern zurückgelegte Entfernung separat zu bewerten. Zusätzlich könnte das System einen Sensor zur Bewertung des Lenkwinkels eines Fahrzeugs umfassen. Das erfindungsgemäße System könnte ein eigenständiges System sein oder könnte eine Komponente eines größeren Fahrzeugpositioniersystems sein. Ferner könnte das System Datenverarbeitungs- und Datenspeichermittel einschließen, es ist jedoch auch möglich, dass solche Mittel Teil verschiedener Fahrzeugsysteme sind.
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Darüber hinaus liegt ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Odometriesystem im Geltungsbereich der Erfindung. Bezüglich der Vorteile eines Fahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Odometriesystem basierend auf dem erfindungsgemäßen Odometrieverfahren wird explizit auf die Vorteile des erfindungsgemäßen Systems und die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.
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Weitere Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den Figuren unten dargestellt und erörtert. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Figuren nur Beispiele zeigen und es nicht beabsichtigt ist, dass der Geltungsbereich der Erfindung in irgendeiner Weise durch diese Figuren beschränkt ist.
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Die Figuren zeigen:
- 1 die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel und der verwendeten Radkombination;
- 2 die Trajektorien in einem Rechtsparkmanöver.
- 3 eine vergrößerte Ansicht der Trajektorien in einem Rechtsparkmanöver.
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zeigt die Korrelation der verschiedenen Fahrzeugradpaare, die für die Odometrie in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung/dem Lenkwinkel verwendet werden. In einer Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs, d. h. der Vorderradlenkwinkel ist Null oder annähernd Null, werden die Daten des hinteren Fahrzeugradpaares für Odometrieberechnungen verwendet. In Fällen, in denen der Lenkwinkel positiv ist und über dem Schwellenwert liegt, d. h. der PKW fährt nach links, werden die Odometriedaten der linken Räder (linkes Vorder- und Hinterrad) verwendet. Wenn der Lenkwinkel des Vorderrads negativ ist und unter dem Schwellenwert liegt, z. B. unter - 1°, werden die Odometriedaten des rechten Radpaares (vorne und hinten) verwendet. Zusammenfassend werden die Daten der Radpaare verwendet, welche die kleinsten Bewegungen in dem aktuellen Manöver umfassen.
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2 zeigt die integralen Trajektorien, gemittelt aus 20 einzelnen Einparktrajektorien in einer Konfiguration, wie sie in den Beispielen beschrieben ist. Dargestellt ist ein Rechtsparkmanöver. Die berechnete Trajektorie eines Referenzsystems wird als gepunktete Linie dargestellt ( ̇ ̇ ̇ ̇) und ist beispielsweise die obere Linie in 1. Die gemittelte Trajektorie gemäß der Erfindung einschließlich des Umschaltens zwischen verschiedenen Rädern wird angezeigt als eine (-- ▪ -- ▪) -Linie und diese Linie ist näher an der gepunkteten Referenzlinie. Eine „Standard“-Trajektorie basierend auf Odometrie ohne Umschaltung wird als gestrichelte Linie angezeigt (- - - -). Es ist deutlich sichtbar, dass für die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung die Odometrie-Trajektorie basierend auf dem erfindungsgemäßen dynamischen Umschaltverfahren näher an der Referenztrajektorie verglichen mit einer Standardtrajektorie ist, die nur auf Hinterrad-Odometriedaten basiert.
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3 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Trajektorien wie für 2 definiert. Auch hier ist deutlich sichtbar, dass die integrale Trajektorie basierend auf der erfindungsgemäßen Radumschaltodometrie näher an der Referenztrajektorie ist, verglichen mit einem Standardverfahren, das nur auf Hinterrad-Odometriedaten basiert.
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Beispiel:
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Um die Präzision der erfindungsgemäßen Odometrie, einschließlich eines dynamischen Umschaltens zwischen verschiedenen Radpaaren in Abhängigkeit vom Vorderradlenkwinkel mit einem „Standard“-Odometrieansatz zu vergleichen, der auf der Odometrie eines PKW-Hinterradpaares basiert, wurden wiederholte Trajektorien von PKW-Bewegungen in einer Parksituation aufgezeichnet. Die Analyse basiert auf 20 Trajektorien verschiedener Parkmanöver (jeweils), die für ein Daimler BR213 Fahrzeug aufgezeichnet wurden, wobei das Fahrzeug auch mit einem Velodyne-System zur Fahrzeugpositionierung ausgestattet ist. Für jede Trajektorie wurde der Entfernungsfehler zwischen der Radodometrie und der Velodyne-Referenz auf zwei verschiedene Arten berechnet. Zum einen, eine Version mit „dynamischer Umschaltung“, bei der unterschiedliche Radpaare zur Berechnung der Position verwendet werden, und zum anderen Positionierungsdaten nur auf Basis der Odometrie der PKW-Hinterräder. Das dynamische Umschalten zwischen den verschiedenen Radpaaren basiert auf dem Lenkwinkel der Vorderräder und die Schwellenwerte sind jeweils +1° und -1°. Die verwendeten Radpaare für die Odometrie in Abhängigkeit vom Lenkwinkel sind oben definiert. Die Ergebnisse jeder Trajektorie werden auf der Basis des Parkmanövers gemittelt. Der Hauptparameter für die Beurteilung der Präzision des Verfahrens ist der durchschnittliche Endfehler in der Entfernung in Bezug auf die gemittelte Position des Velodyne-Referenzsystems.
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Vier unterschiedliche Parkmanöver wurden berücksichtigt:
- - Rückwärts rechts
- - Rückwärts links
- - Vorwärts rechts
- - Vorwärts links
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Die gemittelten Ergebnisse der verschiedenen Parkmanöver sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:
| Richtung | Nur Hinterräder | Dynamische Radumschaltung |
| Unterschied in mm |
| Unterschied in mm |
| Rückwärts | Rechts | 20 | 40 |
| Rückwärts | Links | 141 | 92 |
| Vorwärts | Rechts | 250 | 183 |
| Vorwärts | Links | 234 | 214 |
| Summe | 645 | 529 |
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Aus dem Gesamtentfernungsunterschied kann abgeleitet werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren eine geringere Differenz zum Velodyne-Referenzsystem umfasst. Der Gesamtentfernungsunterschied in mm des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gegenüber einem Standardverfahren ohne dynamisches Umschalten der zur Odometrie verwendeten Radpaare um ca. 20% kleiner. Zusätzlich kann aus den Daten abgeleitet werden, dass insbesondere die Ergebnisse für die Rückwärts-Links- und die Vorwärts-Rechts-Manöver verbessert sind. Ferner wird die starke Asymmetrie der Daten in Abhängigkeit von einem Rechts/Links-Einparkmanöver reduziert. Der Asymmetrieunterschied beim Rückwärtsparken ist nahezu um den Faktor 2 reduziert ((141 - 20 mm =) 120 mm „Standard“ gegenüber (92 - 40 mm =) 50 mm „dynamisch“). Der Fehler für das Rückwärtsparken ist ebenfalls um den Faktor 2 gestiegen, trotzdem ist die Gesamtgenauigkeit in diesem Bereich immer noch sehr gut.
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Die Endergebnisse des Beispiels können auch in Form von integralen Trajektorien dargestellt werden. Das Ergebnis für ein rechtsseitiges Einparkmanöver ist in 2 und eine vergrößerte Darstellung der gleichen Trajektorien in 3 dargestellt. Die Erörterung der Ergebnisse der 20 linksseitigen Einparkmanöver erfolgt im Zusammenhang mit den Figuren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7706943 B2 [0004]
- US 9714031 B2 [0005]
