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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Die Society of Automotive Engineers (SAE) hat mehrere Stufen des autonomen Fahrzeugbetriebs definiert. Bei Stufe 0-2 überwacht oder steuert ein menschlicher Fahrer den Großteil der Fahraufgaben, oftmals ohne Hilfe von dem Fahrzeug. Bei Stufe 0 („keine Automatisierung“) ist ein menschlicher Fahrer für den gesamten Fahrzeugbetrieb verantwortlich. Bei Stufe 1 („Fahrerassistenz“) unterstützt das Fahrzeug gelegentlich beim Lenken, Beschleunigen oder Bremsen, der Fahrer ist jedoch weiterhin für die große Mehrheit der Fahrzeugsteuerung verantwortlich. Bei Stufe 2 („partielle Automatisierung“) kann das Fahrzeug das Lenken, Beschleunigen und Bremsen bei bestimmten Bedingungen ohne menschliche Interaktion steuern. Bei Stufe 3-5 übernimmt das Fahrzeug mehr fahrbezogene Aufgaben. Bei Stufe 3 („bedingte Automatisierung“) kann das Fahrzeug das Lenken, Beschleunigen und Bremsen bei bestimmten Bedingungen bewältigen sowie die Fahrumgebung überwachen. Bei Stufe 3 ist es jedoch erforderlich, dass der Fahrer gelegentlich eingreift. Bei Stufe 4 („hohe Automatisierung“) kann das Fahrzeug die gleichen Aufgaben wie bei Stufe 3 übernehmen, ist jedoch nicht darauf angewiesen, dass der Fahrer in bestimmten Fahrmodi eingreift. Bei Stufe 5 („volle Automatisierung“) kann das Fahrzeug nahezu alle Aufgaben ohne Eingreifen des Fahrers bewältigen.
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Beim autonomen Fahren auf Stufe 2 oder 3 wird von einem Fahrzeuginsassen erwartet, dass er weiterhin seine Aufmerksamkeit auf die Aufgabe des Fahrens des Fahrzeugs richtet, während das Fahrzeug viele der Aktionen der Fahraufgabe durchführt und/oder darauf vorbereitet ist, den Betrieb des Fahrzeugs zu übernehmen. Beim autonomen Fahren auf Stufe 4 kann das Fahrzeug verlangen, dass der Fahrer beim Eintreten in bestimmte Umgebungen eingreift, und beim autonomen Fahren auf Stufe 5 kann der Fahrer weiterhin verlangen, die Steuerung des Fahrzeugs zu übernehmen. Die Übergabe der Steuerung vom Fahrzeug an den Fahrer stellt ein Problem bei halbautonomen und autonomen Fahrzeugen dar, die manuelles Fahren zulassen. Wenn das Fahrzeug nicht autonom ist oder nicht autonom betrieben wird, kommt der Übergabeprozess nicht vor, weil der Fahrer gänzlich oder größtenteils die Steuerung des Fahrzeugs behält.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs.
- 2 ist eine Draufsicht auf das Fahrzeug.
- 3 ist eine Vorderansicht eines Lenkrads des Fahrzeugs.
- 4 ist ein Prozessflussdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Steuern eines Lenksystems des Fahrzeugs.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Das hier offenbarte Lenksystem geht ein Problem an, das bei der Steuerung von halbautonomen und autonomen Fahrzeugen auftritt, und stellt eine Lösung bereit, die eine verbesserte Steuerung von derartigen Fahrzeugen zulässt. Das Lenksystem beinhaltet ein Steer-by-Wire-System, ein Lenkrad mit einer beleuchteten Anzeige von Lichtern und einen Computer, der dazu programmiert ist, mit dem menschlichen Fahrer unter Verwendung der Lichter zu kommunizieren. Das Lenksystem stellt eine mitgeteilte Übergabe von dem Computer an den menschlichen Fahrer bereit, während die Ablenkung des Fahrers während des autonomen Fahrens minimiert wird.
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Ein Computer ist dazu programmiert, nachdem bestimmt wurde, dass ein Fahrzeug in einen autonomen Lenkmodus eingetreten ist, eine Vielzahl von Lichtern an einem Lenkradkranz zu deaktivieren; und bei der Initiierung eines Übergangs des Fahrzeugs von dem autonomen Lenkmodus zu einem manuellen Lenkmodus mindestens eines der Lichter zu beleuchten, das einen Lenkradwinkel aufweist, der einem aktuellen Lenkwinkel des Fahrzeugs entspricht.
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Der Computer kann ferner dazu programmiert sein, nachdem bestimmt wurde, dass sich das Fahrzeug in dem autonomen Lenkmodus befindet, einen drehbar an den Lenkradkranz gekoppelten Aktor anzuweisen, den Lenkradkranz stationär zu halten.
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Der Computer kann ferner dazu programmiert sein, beim Empfang von Daten, die angeben, dass die Hände eines Insassen des Fahrzeugs den Lenkradkranz fassen, den Übergang von dem autonomen Lenkmodus zu dem manuellen Lenkmodus zu initiieren. Die Daten, die angeben, dass die Hände des Insassen den Lenkradkranz fassen, können Daten von einem Drucksensor beinhalten, der an dem Lenkradkranz angebracht ist. Die Daten, die angeben, dass die Hände des Insassen den Lenkradkranz fassen, können Daten von einem Kondensator beinhalten, der an dem Lenkradkranz angeordnet ist. Die Daten, die angeben, dass die Hände des Insassen den Lenkradkranz fassen, können Daten von einem Drehmomentsensor beinhalten, der an den Lenkradkranz gekoppelt ist. Die Daten, die angeben, dass die Hände des Insassen den Lenkradkranz fassen, können Daten von einer Kamera mit einem Sichtfeld beinhalten, das den Lenkradkranz umschließt.
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Der Computer kann ferner dazu programmiert sein, beim Empfang von Daten, die angeben, dass ein Bremspedal gedrückt wird, den Übergang von dem autonomen Lenkmodus zu dem manuellen Lenkmodus zu initiieren.
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Ein Verfahren beinhaltet, nachdem bestimmt wurde, dass ein Fahrzeug in einen autonomen Lenkmodus eingetreten ist, Deaktivieren einer Vielzahl von Lichtern an einem Lenkradkranz; und bei der Initiierung eines Übergangs des Fahrzeugs von dem autonomen Lenkmodus zu einem manuellen Lenkmodus, Beleuchten mindestens eines der Lichter, das einen Lenkradwinkel aufweist, der einem aktuellen Lenkwinkel des Fahrzeugs entspricht.
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Ferner kann das Verfahren, nachdem bestimmt wurde, dass sich das Fahrzeug in dem autonomen Lenkmodus befindet, Anweisen eines drehbar an den Lenkradkranz gekoppelten Aktors, den Lenkradkranz stationär zu halten, beinhalten.
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Ferner kann das Verfahren beim Empfang von Daten, die angeben, dass die Hände eines Insassen des Fahrzeugs den Lenkradkranz fassen, Initiieren des Übergangs von dem autonomen Lenkmodus zu dem manuellen Lenkmodus beinhalten. Die Daten, die angeben, dass die Hände des Insassen den Lenkradkranz fassen, können Daten von einem Drucksensor beinhalten, der an dem Lenkradkranz angebracht ist. Die Daten, die angeben, dass die Hände des Insassen den Lenkradkranz fassen, können Daten von einem Kondensator beinhalten, der an dem Lenkradkranz angeordnet ist. Die Daten, die angeben, dass die Hände des Insassen den Lenkradkranz fassen, können Daten von einem Drehmomentsensor beinhalten, der an den Lenkradkranz gekoppelt ist. Die Daten, die angeben, dass die Hände des Insassen den Lenkradkranz fassen, können Daten von einer Kamera mit einem Sichtfeld beinhalten, das den Lenkradkranz umschließt.
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Ferner kann das Verfahren beim Empfang von Daten, die angeben, dass ein Bremspedal gedrückt wird, Initiieren des Übergangs von dem autonomen Lenkmodus zu dem manuellen Lenkmodus beinhalten.
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Ein Fahrzeug beinhaltet einen Lenkradkranz, eine Vielzahl von Lichtern an dem Lenkradkranz und einen Computer in Kommunikation mit der Vielzahl von Lichtern. Der Computer ist dazu programmiert, nachdem bestimmt wurde, dass das Fahrzeug in einen autonomen Lenkmodus eingetreten ist, die Vielzahl von Lichtern zu deaktivieren; und bei der Initiierung eines Übergangs des Fahrzeugs von dem autonomen Lenkmodus zu einem manuellen Lenkmodus mindestens eines der Lichter zu beleuchten, das einen Lenkradwinkel aufweist, der einem aktuellen Lenkwinkel des Fahrzeugs entspricht.
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Das Fahrzeug kann einen Aktor beinhalten, der drehbar an den Lenkradkranz gekoppelt ist. Der Computer kann mit dem Aktor in Kommunikation stehen und der Computer kann ferner dazu programmiert sein, nachdem bestimmt wurde, dass sich das Fahrzeug in dem autonomen Lenkmodus befindet, den Aktor anzuweisen, den Lenkradkranz stationär zu halten.
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Das Fahrzeug kann einen Sensor beinhalten, der mit dem Computer in Kommunikation steht. Bei dem Sensor kann es sich um eines von einem an dem Lenkradkranz angebrachten Drucksensor, einem an dem Lenkradkranz angeordneten kapazitiven Sensor, einem an den Lenkradkranz gekoppelten Drehmomentsensor und einer dem Lenkradkranz zugewandten Kamera handeln. Der Computer kann ferner dazu programmiert sein, beim Empfang von Daten von dem Sensor, die angeben, dass die Hände eines Insassen des Fahrzeugs den Lenkradkranz fassen, den Übergang von dem autonomen Lenkmodus zu dem manuellen Lenkmodus zu initiieren.
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Unter Bezugnahme auf 1 kann es sich bei einem Fahrzeug 30 um ein autonomes Fahrzeug handeln. Ein Computer 32 kann dazu konfiguriert sein, das Fahrzeug 30 vollständig oder in geringerem Ausmaß unabhängig vom Eingreifen eines menschlichen Fahrers zu betreiben. Der Computer 32 kann dazu programmiert sein, ein Antriebssystem 34, ein Bremssystem 36, ein Lenksystem 38 und/oder andere Fahrzeugsysteme zu betreiben. Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet autonomer Betrieb, dass der Computer 32 das Antriebssystem 34, das Bremssystem 36 und das Lenksystem 38 steuert; bedeutet halbautonomer Betrieb, dass der Computer 32 eines oder zwei von dem Antriebssystem 34, dem Bremssystem 36 und dem Lenksystem 38 steuert und ein menschlicher Fahrer den Rest steuert; und bedeutet nicht autonomer Betrieb, dass der menschliche Fahrer das Antriebssystem 34, das Bremssystem 36 und das Lenksystem 38 steuert.
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Der Computer 32 ist ein mikroprozessorbasierter Computer. Der Computer 32 beinhaltet einen Prozessor, einen Speicher usw. Der Speicher des Computers 32 beinhaltet einen Speicher zum Speichern von Anweisungen, die durch den Prozessor ausführbar sind, sowie zum elektronischen Speichern von Daten und/oder Datenbanken. Bei dem Computer 32 kann es sich um einen einzelnen Computer oder um mehrere, miteinander vernetzte Computer handeln.
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Der Computer 32 kann Signale über ein Kommunikationsnetz übertragen, wie etwa einen Controller-Area-Network(CAN)-Bus, Ethernet, WiFi, ein Local Interconnect Network (LIN), einen On-Board-Diagnoseanschluss (OBD-II) und/oder über ein beliebiges anderes drahtgebundenes oder drahtloses Kommunikationsnetz. Der Computer 32 kann mit dem Antriebssystem 34, dem Bremssystem 36, Komponenten des Lenksystems 38, wie etwa einem Steer-by-Wire-System 40, einer Vielzahl von Lichtern 42, einem Aktor 44, einem Drehmomentsensor 46, einem Drucksensor 48 und einem kapazitiven Sensor 50 sowie einer Kamera 52 in Kommunikation stehen.
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Das Antriebssystem 34 des Fahrzeugs 30 erzeugt Energie und wandelt die Energie in eine Bewegung des Fahrzeugs 30 um. Das Antriebssystem 34 kann ein bekanntes Fahrzeugantriebsteilsystem sein, zum Beispiel Folgendes: ein herkömmlicher Antriebsstrang, der einen Verbrennungsmotors beinhaltet, der an ein Getriebe gekoppelt ist, das die Drehbewegung an Straßenräder 54 überträgt; ein elektrischer Antriebsstrang, der Batterien, einen Elektromotor und ein Getriebe beinhaltet, das die Drehbewegung an die Straßenräder 54 überträgt; ein Hybridantriebsstrang, der Elemente des herkömmlichen Antriebsstrangs und des elektrischen Antriebsstrangs beinhaltet; oder eine beliebige andere Art von Antrieb. Das Antriebssystem 34 kann eine elektronische Steuereinheit (electronic control unit - ECU) oder dergleichen beinhalten, die mit dem Computer 32 und/oder einem menschlichen Fahrer in Kommunikation steht und Eingaben von diesem/diesen empfängt. Der menschliche Fahrer kann das Antriebssystem 34 z. B. über ein Gaspedal und/oder einen Gangschalthebel steuern.
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Bei dem Bremssystem 36 handelt es sich typischerweise um ein bekanntes Fahrzeugbremsteilsystem, und es wirkt der Bewegung des Fahrzeugs 30 entgegen, um dadurch das Fahrzeug 30 zu verlangsamen und/oder anzuhalten. Das Bremssystem 36 kann Reibungsbremsen, wie etwa Scheibenbremsen, Trommelbremsen, Bandbremsen usw.; Nutzbremsen; eine beliebige andere geeignete Art von Bremsen; oder eine Kombination beinhalten. Das Bremssystem 36 kann eine elektronische Steuereinheit (ECU) oder dergleichen beinhalten, die mit der Steuerung und/oder einem menschlichen Fahrer in Kommunikation steht und Eingaben von dieser/diesem/diesen empfängt. Der menschliche Fahrer kann das Bremssystem 36 z. B. über ein Bremspedal 56 steuern.
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Bei dem Lenksystem 38 handelt es sich typischerweise ein bekanntes Fahrzeuglenkteilsystem, und es steuert Drehen der Straßenräder 54. Bei dem Lenksystem 38 kann es sich um ein Zahnstangensystem mit elektrisch unterstützter Lenkung, ein System unter Verwendung von Steer-by-Wire-System, wie sie beide bekannt sind, oder ein beliebiges anderes geeignetes System handeln. Das Lenksystem 38 kann eine elektronische Steuereinheit (ECU) oder dergleichen beinhalten, die mit dem Computer 32 und/oder einem menschlichen Fahrer in Kommunikation steht und Eingaben von diesem/diesen empfängt. Das Lenksystem 38 kann ein Lenkrad 58 beinhalten, mit dem der menschliche Fahrer das Lenksystem 38 steuern kann. Für das Lenksystem 38, das Steer-by-Wire verwendet, kann das Lenksystem 38 eine Lenkzahnstange 64 beinhalten, die an die Straßenräder 54, das Steer-by-Wire-System 40, das Lenkrad 58 und den Aktor 44 gekoppelt ist.
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Die Lenkzahnstange 64 ist mit dem Steer-by-Wire-System 40 verbunden und die Lenkzahnstange 64 ist an die Straßenräder 54 gekoppelt. Die Lenkzahnstange 64 kann z. B. über elektromechanische Aktoren (nicht gezeigt), die ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung der Lenkzahnstange 64 umwandeln, mit dem Steer-by-Wire-System 40 verbunden sein. Die Position der Lenkzahnstange 64 bestimmt das Drehen der Straßenräder 54. Wie in 2 gezeigt, weisen die Straßenräder 54 einen Lenkwinkel φ auf, d. h. einen Winkel, um den die Straßenräder 54 relativ zu einer Fahrzeugkarosserie 66 des Fahrzeugs 30 gedreht sind. Der Lenkwinkel φ kann relativ zu einer Längsachse L gemessen werden, die sich in einer Fahrzeugvorwärtsrichtung erstreckt. Wenn zum Beispiel die Straßenräder 54 in einer Vorwärtsrichtung ausgerichtet sind, beträgt der Lenkwinkel φ null; wenn die Straßenräder 54 nach rechts gedreht sind, weist der Lenkwinkel φ einen negativen Wert auf; und wenn die Straßenräder 54 nach links gedreht sind, weist der Lenkwinkel φ einen positiven Wert auf.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 1, kann das Steer-by-Wire-System 40 wie beschrieben mit der Lenkzahnstange 64 und mit dem Lenkrad 58 verbunden sein. Das Steer-by-Wire-System 40 kann einen Kabelbaum und die ECU (nicht gezeigt) in Kommunikation mit der Lenkzahnstange 64 und dem Lenkrad 58 beinhalten. Anders gesagt gibt es keine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad 58 und der Lenkzahnstange 64, lediglich eine elektrische oder elektronische Verbindung.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 3 kann das Lenkrad 58 drehbar an ein Armaturenbrett (nicht gezeigt) gekoppelt sein, das einem Sitz für einen menschlichen Fahrer zugewandt ist. Das Lenkrad 58 beinhaltet einen Lenkradkranz 60, der eine Kreisform aufweist, und einen Lenkradkörper 62, der den Lenkradkranz 60 an das Armaturenbrett und an das Steer-by-Wire-System 40 koppelt. Wie in 3 gezeigt, weist das Lenkrad 58 einen Lenkradwinkel θ auf.
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Der Lenkradwinkel θ kann relativ zu einer Referenzachse, wie etwa einer vertikalen Achse V durch eine Mitte des Lenkrads 58 und einen obersten Punkt des Lenkradkranzes 60, wenn das Lenkrad 58 mittig ist, gemessen werden. Wenn zum Beispiel das Lenkrad 58 mittig ist, beträgt der Lenkradwinkel θ null; wenn das Lenkrad 58 nach rechts gedreht ist, weist der Lenkradwinkel θ einen negativen Wert auf; und wenn das Lenkrad 58 nach links gedreht ist, weist der Lenkradwinkel θ einen positiven Wert auf. Das Steer-by-Wire-System 40 kann den Lenkradwinkel θ über einen Positionssensor (nicht gezeigt), z. B. einen Hall-Effekt-Sensor, einen Drehgeber usw., erkennen.
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Unter Bezugnahme auf 1, steht der Aktor 44 in Kommunikation mit dem Computer 32 und ist drehbar an den Lenkradkranz 60 z. B. über eine Lenksäule (nicht gezeigt) und den Lenkradkörper 62 gekoppelt. Der Aktor 44 kann ein Drehmoment T auf das Lenkrad 58 aufbringen, wodurch eine Drehung des Lenkrads 58 verursacht oder dieser entgegengewirkt wird. Das durch den Aktor 44 aufgebrachte Drehmoment T ist variabel und der Computer 32 kann den Aktor 44 anweisen, ein bestimmtes Maß an Drehmoment T auf das Lenkrad 58 aufzubringen. Bei dem Aktor 44 kann es sich zum Beispiel um einen Elektromotor handeln.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 1 ist der Drehmomentsensor 46 zum Erkennen von Drehmoment positioniert, welches den Lenkradkranz 60 zum Drehen veranlasst. Der Drehmomentsensor 46 ist an den Lenkradkranz 60 z. B. über die Lenksäule und/oder den Lenkradkörper 62 gekoppelt. Bei dem Drehmomentsensor 46 kann es sich um eine beliebige Art von Sensor zum Messen von aufgebrachtem Drehmoment handeln, wie etwa einen Drehmomentwandler, d. h. eine Vielzahl von miteinander verdrahteten Dehnungsmessstreifen, einen Verdrehwinkeldrehmomentsensor, d. h. eine Vielzahl von miteinander verdrahteten Winkelpositionssensoren usw.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 3 ist der Drucksensor 48 an dem Lenkradkranz 60 angebracht. Der Drucksensor 48 ist positioniert, um durch eine Hand eines Insassen ergriffen zu werden, der den Lenkradkranz 60 fasst. Der Drucksensor 48 kann sich um den Lenkradkranz 60 erstrecken oder mehrere Drucksensoren 48 können um den Lenkradkranz 60 angebracht sein. Alternativ dazu kann der Drucksensor 48 an dem Lenkradkranz 60 nur an Positionen angebracht sein, die durch den Insassen wahrscheinlich gefasst werden, z. B. 60°-100° und 260°-300° relativ zu dem Referenzwinkel. Bei dem Drucksensor 48 kann es sich um eine beliebige Art von Drucksensor zum Erkennen von Druck von der Hand des menschlichen Fahrers handeln, z. B. einen piezoelektrischen Dehnungsstreifen, eine kapazitive Membran, eine elektromagnetische Membran, einen piezoelektrischen, optischen oder potentiometrischen Sensor.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 3 ist der kapazitive Sensor 50 an dem Lenkradkranz 60 angeordnet. Der Drucksensor 50 ist positioniert, um durch eine Hand eines Insassen berührt zu werden, der den Lenkradkranz 60 fasst. Der kapazitive Sensor 50 kann sich um den Lenkradkranz 60 erstrecken oder mehrere kapazitive Sensoren 50 können um den Lenkradkranz 60 angebracht sein. Alternativ dazu kann der kapazitive Sensor 50 an dem Lenkradkranz 60 nur an Positionen angebracht sein, die durch den Insassen wahrscheinlich gefasst werden, z. B. 60°-100° und 260°-300° relativ zu dem Referenzwinkel. Bei dem kapazitiven Sensor 50 kann es sich um eine beliebige geeignete Art von Sensor zum Erkennen von durch eine Nähe zu menschlicher Haut verursachten Änderungen in einem elektrischen Feld handeln, z. B. einen kapazitiven Oberflächensensor, einen projizierten kapazitiven Berührungssensor, wie etwa einen wechselseitigen kapazitiven Sensor oder einen eigenkapazitiven Sensor usw.
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Unter Bezugnahme auf 1 kann die Kamera 52 in einer Fahrgastkabine des Fahrzeugs 30 bereitgestellt sein. Die Kamera 52 ist dem Lenkradkranz 60 zugewandt. Die Kamera 52 ist typischerweise derart montiert, dass sie ein Sichtfeld aufweist, das den Lenkradkranz 60 umschließt. Die Kamera 52 kann derart positioniert sein, dass das Sichtfeld durch die Hände des Insassen blockiert wird, der den Lenkradkranz 60 fasst, jedoch nicht durch andere Objekte, wie etwa einen Körper des Insassen, blockiert wird. Die Kamera 52 erkennt visuelle Bilder.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 3 ist die Vielzahl von Lichtern 42 an dem Lenkradkranz 60 angeordnet. Die Lichter 42 können in einem Kreis, der dem Lenkradkranz 60 folgt, angeordnet sein. Die Lichter 42 können gleichmäßig um den Lenkradkranz 60 beabstandet sein. Die Lichter 42 können einem Insassen des Fahrzeugs 30 zugewandt sein, der dem Lenkradkranz 60 zugewandt ist. Die Position jedes Lichts kann durch den Lenkradwinkel θ vom Referenzwinkel aus definiert sein, der derselbe ist wie für das Lenkrad 58. Die Lichter 42 sind in der Lage, einzeln zu leuchten. Die Lichter 42 können in der Lage sein, in einer Farbe oder in mehreren Farben gleichzeitig zu leuchten. Bei den Lichtern 42 kann es sich z. B. um Leuchtdioden (LEDs) handeln.
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4 ist ein Prozessflussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess 400 zum Steuern des Lenksystems 38 veranschaulicht. In dem Speicher des Computers 32 sind eine Programmierung zum Durchführen der Schritte des Prozesses 400 gespeichert.
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Der Prozess 400 beginnt in einem Entscheidungsblock 405, in welchem der Computer 32 einen Lenkmodus bestimmt, in dem das Fahrzeug 30 betrieben wird. Bei dem Lenkmodus handelt es sich um einen Parameter, den der Computer 32 im Speicher speichert. Die Lenkmodi, in denen das Fahrzeug 30 betrieben werden kann, beinhalten einen autonomen Lenkmodus, einen manuellen Lenkmodus und andere Modi. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist der autonome Lenkmodus als ein Modus definiert, in dem der Computer 32 das Lenksystem 38 betreibt; das Antriebssystem 34 und das Bremssystem 36 können entweder durch den Computer 32 oder durch den menschlichen Fahrer betrieben werden. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist der manuelle Lenkmodus als ein Modus definiert, in dem der menschliche Fahrer das Lenksystem 38 betreibt; das Antriebssystem 34 und das Bremssystem 36 können entweder durch den Computer 32 oder durch den menschlichen Fahrer betrieben werden. Wenn es sich bei dem Lenkmodus um den manuellen Lenkmodus handelt, geht der Prozess 400 zu einem Block 445 über. Wenn es sich bei dem Lenkmodus weder um den manuellen Lenkmodus noch um den autonomen Lenkmodus handelt, endet der Prozess 400.
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Wenn es sich um den autonomen Lenkmodus handelt, weist der Computer 32 als Nächstes in einem Block 410 den Aktor 44 an, den Lenkradkranz 60 stationär zu halten. Anders gesagt bewegt sich das Lenkrad 58 nicht. Der Computer 32 kann gleichzeitig die Straßenräder 54 zum Drehen anweisen; dennoch bleibt der Lenkradwinkel θ des Lenkradkranzes 60 im Wesentlichen gleich null.
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Als Nächstes empfängt der Computer 32 in einem Block 415 Daten von den Sensoren 46, 48, 50, 52, d. h. von einem oder mehreren von dem Drucksensor 48, dem kapazitiven Sensor 50, dem Drehmomentsensor 46 und der Kamera 52. Die Daten geben an, ob die Hände des Insassen den Lenkradkranz 60 fassen. Die Daten von dem Drucksensor 48 geben an, ob der erkannte Druck über einem Druckschwellenwert oder innerhalb eines Druckbereichs liegt. Der Druckschwellenwert oder der Druckbereich kann voreingestellt werden und kann z. B. basierend auf Experimenten gewählt werden, die den Druck von Insassen zeigen, die den Lenkradkranz 60 fassen. Die Daten von dem kapazitiven Sensor 50 geben an, ob die erkannte Kapazität an einer beliebigen Position des kapazitiven Sensors 50 an dem Lenkradkranz 60 innerhalb eines Kapazitätsbereichs liegt. Der Kapazitätsbereich kann voreingestellt werden und kann z. B. basierend auf Experimenten gewählt werden, welche die Kapazität von Insassen zeigen, die den Lenkradkranz 60 fassen. Die Daten von dem Drehmomentsensor 46 geben an, ob das erkannte Drehmoment über einem Drehmomentschwellenwert oder innerhalb eines Drehmomentbereichs liegt. Der Drehmomentschwellenwert kann voreingestellt werden und kann z. B. basierend auf Experimenten gewählt werden, die das Drehmoment von Insassen zeigen, die versuchen, das Lenkrad 58 zu drehen. Die Daten von der Kamera 52 können angeben, ob der Lenkradkranz 60 vor dem Sichtfeld der Kamera 52 verborgen ist. Zum Beispiel kann der Computer 32 die Bilder von der Kamera 52 mit Ausgangsbildern eines nicht verborgenen Lenkradkranzes 60 und/oder eines durch eine Hand oder Hände verborgenen Lenkradkranzes 60 vergleichen. Wenn die Bilder von der Kamera 52 von den Ausgangsbildern des verborgenen Lenkradkranzes 60 abweichen, im großen Maße mit den Ausgangsbildern des verborgenen Lenkradkranzes 60 übereinstimmen oder mehr mit den Ausgangsbildern des verborgenen Lenkradkranzes 60 als mit denen des nicht verborgenen Lenkradkranzes 60 übereinstimmen, dann geben die Daten von der Kamera 52 an, dass die Hände des Insassen den Lenkradkranz 60 fassen.
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Als Nächstes empfängt der Computer 32 in einem Block 420 Daten von dem Bremspedal 56, die angeben, ob das Bremspedal 56 gedrückt wurde. Ein Positionssensor (nicht gezeigt), der an das Bremspedal 56 gekoppelt ist, kann Daten übertragen, die angeben, dass das Bremspedal 56 um mehr als einen Positionsschwellenwert heruntergedrückt ist. Der Positionsschwellenwert kann z. B. durch ein Experiment derart gewählt werden, dass er unter einem beabsichtigten Druck des Bremspedals 56 und über einem unbeabsichtigten Druck liegt.
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Als Nächstes bestimmt der Computer 32 in einem Entscheidungsblock 425, ob zu dem manuellen Lenkmodus übergegangen werden soll. Der Computer 32 geht zu dem manuellen Lenkmodus über, wenn der Computer 32 in dem Block 415 von den Sensoren 46, 48, 50, 52 Daten empfing, die angeben, dass die Hände des Insassen den Lenkradkranz 60 fassen, oder wenn der Computer 32 in dem Block 420 von dem Bremspedal 56 Daten empfing, die angeben, dass das Bremspedal 56 gedrückt wurde. Wenn der Computer 32 bestimmt, zu dem manuellen Lenkmodus überzugehen, initiiert der Computer 32 den Übergang von dem autonomen Lenkmodus zu dem manuellen Lenkmodus, wie in den Blöcken 435 und 440 beschrieben ist.
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Wenn der Computer 32 bestimmt, nicht zu dem manuellen Lenkmodus überzugehen, bestimmt der Computer 32 als Nächstes in einem Entscheidungsblock 430, ob zu einem anderen Modus als dem manuellen Lenkmodus umgeschaltet werden soll. Wenn der Computer 32 eine Eingabe von dem Insassen oder von einem autonomen Fahralgorithmus zum Übergehen zu einem anderen Modus erhalten hat, schaltet der Computer 32 zu diesem Modus um und der Prozess 400 endet. Wenn der Computer 32 keine Eingabe zum Übergehen zu einem anderen Modus erhalten hat, kehrt der Prozess 400 zu dem Block 410 zurück und bleibt in dem autonomen Lenkmodus.
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Wenn der Computer 32 bestimmt, zu dem manuellen Lenkmodus überzugehen, beleuchtet der Computer 32 nach dem Entscheidungsblock 425 in dem Block 435 eines der Lichter 42, das sich bei dem Lenkradwinkel θ befindet, der dem Lenkwinkel φ des Fahrzeugs 30 entspricht, wie in 3 gezeigt ist. Für die Zwecke dieser Offenbarung bezieht sich der Definition nach „entsprechend“ auf ein Lenkverhältnis R. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist das Lenkverhältnis R als das Verhältnis des Lenkradwinkels θ des Lenkrads 58 zu dem Lenkwinkel φ der Straßenräder 54 definiert, wenn sich das Fahrzeug 30 in dem manuellen Lenkmodus befindet. Das Lenkverhältnis R kann ein konstanter Wert sein oder kann je nach dem Lenkwinkel φ oder dem Lenkradwinkel θ, je nach einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 30 usw. variieren. Zum Beispiel kann das Lenkverhältnis R linear abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 30 sein und kann bei höheren Geschwindigkeiten größer als bei niedrigeren Geschwindigkeiten sein. Das beleuchtete Licht zeigt dem Insassen den Lenkwinkel φ des Fahrzeugs 30 an. In dem manuellen Lenkmodus wird die Position des beleuchteten Lichts als eine Mittelposition des Lenkradkranzes 60 zu Zwecken des Empfangens einer Lenkeingabe von dem Insassen behandelt.
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Als Nächstes tritt der Computer 32 in einem Block 440 in den manuellen Modus ein. Der Computer 32 hält das Lenkrad 58 nicht länger stationär, sondern lässt zu, dass das Lenkrad 58 durch einen menschlichen Fahrer bewegt wird.
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Als Nächstes oder, wenn es sich bei dem Lenkmodus um den manuellen Lenkmodus handelt, nach dem Entscheidungsblock 405, empfängt der Computer 32 in dem Block 445 eine Lenkeingabe von dem Insassen. Insbesondere empfängt der Computer 32 den Lenkradwinkel θ des Lenkradkranzes 60, der durch den Insassen gedreht werden kann, wobei das beleuchtete Licht als die Mittelposition des Lenkradkranzes 60 herangezogen wird. Anders gesagt handelt es sich bei dem Lenkradwinkel θ des Lenkrads 58 um den Winkel zwischen der Position des beleuchteten Lichts und dem Referenzwinkel. Der Computer 32 weist das Lenksystem 38 an, die Straßenräder 54 zu dem Lenkwinkel φ, bezüglich des Lenkverhältnisses R zu dem Lenkradwinkel θ des Lenkradkranzes 60, zu drehen.
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Als Nächstes bestimmt der Computer 32 in einem Entscheidungsblock 450, ob zu dem autonomen Lenkmodus übergegangen werden soll. Der Computer 32 geht zu dem autonomen Lenkmodus über, wenn der Computer 32 eine Eingabe von dem Insassen oder von einem autonomen Fahralgorithmus zum Übergehen zu dem autonomen Lenkmodus empfängt. Wenn der Computer 32 bestimmt, nicht zu dem autonomen Lenkmodus überzugehen, geht der Prozess 400 zu einem Entscheidungsblock 465 über.
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Wenn der Computer 32 bestimmt, zu dem autonomen Lenkmodus überzugehen, tritt der Computer 32 als Nächstes in einem Block 455 in den autonomen Lenkmodus ein.
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Als nächstes deaktiviert der Computer 32 in einem Block 460 die Lichter 42, sodass keines der Lichter 42 beleuchtet ist. Nach dem Block 460 kehrt der Prozess 400 zu dem Block 410 zurück.
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Wenn der Computer 32 bestimmt, nicht zu dem autonomen Lenkmodus überzugehen, bestimmt der Computer 32 nach dem Entscheidungsblock 450 in dem Entscheidungsblock 465, ob zu einem anderen Modus als dem autonomen Lenkmodus umgeschaltet werden soll. Wenn der Computer 32 eine Eingabe von dem Insassen oder von einem autonomen Fahralgorithmus zum Übergehen zu einem anderen Modus erhalten hat, schaltet der Computer 32 zu diesem Modus um und der Prozess 400 endet. Wenn der Computer 32 keine Eingabe zum Übergehen zu einem anderen Modus erhalten hat, kehrt der Prozess 400 zu dem Block 445 zurück und bleibt in dem manuellen Lenkmodus.
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Im Allgemeinen können die beschriebenen Rechensysteme und/oder -vorrichtungen ein beliebiges aus einer Reihe von Computerbetriebssystemen einsetzen, einschließlich unter anderem Versionen und/oder Varianten der Anwendung SYNC® von Ford, der Middleware AppLink/Smart Device Link, des Betriebssystems Microsoft® Automotive, des Betriebssystems Microsoft Windows®, des Betriebssystems Unix (z. B. des Betriebssystems Solaris®, vertrieben durch die Oracle Corporation in Redwood Shores, Kalifornien), des Betriebssystems AIX UNIX, vertrieben durch International Business Machines in Armonk, New York, des Betriebssystems Linux, der Betriebssysteme Mac OSX und iOS, vertrieben durch die Apple Inc. in Cupertino, Kalifornien, des BlackBerry OS, vertrieben durch Blackberry, Ltd. in Waterloo, Kanada, und des Betriebssystems Android, entwickelt durch Google, Inc. und die Open Handset Alliance, oder der QNX® CAR Platform for Infotainment, angeboten von QNX Software Systems. Beispiele für Rechenvorrichtungen beinhalten unter anderem einen bordeigenen Fahrzeugcomputer, einen Computerarbeitsplatz, einem Server, einen Desktop-, einen Notebook-, einen Laptop- oder Handcomputer oder ein anderes Rechensystem und/oder eine andere Rechenvorrichtung.
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Rechenvorrichtungen beinhalten im Allgemeinen computerausführbare Anweisungen, wobei die Anweisungen durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, wie etwa die oben aufgeführten, ausführbar sein können. Computerausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen zusammengestellt oder ausgewertet werden, welche unter Verwendung einer Vielzahl von Programmiersprachen und/oder -technologien erstellt wurden, einschließlich unter anderem und entweder für sich oder in Kombination Java™, C, C++, Matlab, Simulink, Stateflow, Visual Basic, Java Script, Perl, HTML usw. Einige dieser Anwendungen können auf einer virtuellen Maschine zusammengestellt und ausgeführt werden, wie beispielsweise der Java Virtual Machine, der Dalvik Virtual Machine oder dergleichen. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw., und führt diese Anweisungen aus, wodurch er einen oder mehrere Prozesse durchführt, einschließlich eines oder mehrerer der hier beschriebenen Prozesse. Derartige Anweisungen und andere Daten können unter Verwendung einer Vielzahl von computerlesbaren Medien gespeichert und übertragen werden. Eine Datei in einer Rechenvorrichtung ist im Allgemeinen eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium, wie etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw., gespeichert sind.
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Ein computerlesbares Medium (auch als vom Prozessor lesbares Medium bezeichnet) beinhaltet ein beliebiges nichttransitorisches (z. B. physisches) Medium, das an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt ist, die von einem Computer (z. B. von einem Prozessor eines Computers) gelesen werden können. Ein derartiges Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich unter anderem nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Nichtflüchtige Medien können z. B. optische Platten oder Magnetplatten und sonstige dauerhafte Speicher beinhalten. Flüchtige Medien können beispielsweise einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, der in der Regel einen Hauptspeicher darstellt. Derartige Anweisungen können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien übertragen werden, darunter Koaxialkabel, Kupferdraht und Glasfaser, einschließlich der Drähte, die einen mit einem Prozessor einer ECU verbundenen Systembus umfassen. Zu gängigen Formen computerlesbarer Medien gehören zum Beispiel eine Diskette, eine Folienspeicherplatte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein beliebiges anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein beliebiges anderes physisches Medium mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein FLASH-EEPROM, ein beliebiger anderer Speicherchip oder eine beliebige andere Speicherkassette oder ein beliebiges anderes Medium, das von einem Rechner gelesen werden kann.
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Datenbanken, Datenbestände oder sonstige Datenspeicher, die hier beschrieben sind, können unterschiedliche Arten von Mechanismen zum Speichern von, Zugreifen auf und Abrufen von unterschiedlichen Arten von Daten beinhalten, einschließlich einer hierarchischen Datenbank, einer Gruppe von Dateien in einem Dateisystem, einer Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, eines relationalen Datenbankverwaltungssystem (relational database management system - RDBMS) usw. Jeder dieser Datenspeicher ist im Allgemeinen in einer Rechenvorrichtung beinhaltet, welche ein Computerbetriebssystem, wie etwa eines der oben aufgeführten, verwendet, und es wird auf eine oder mehrere mögliche Weisen über ein Netzwerk darauf zugegriffen. Auf ein Dateisystem kann von einem Computerbetriebssystem zugegriffen werden, und es kann in verschiedenen Formaten gespeicherte Dateien beinhalten. Ein RDBMS setzt im Allgemeinen die strukturierte Abfragesprache (Structured Query Language - SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erstellen, Speichern, Bearbeiten und Ausführen gespeicherter Abläufe ein, wie etwa die vorstehend erwähnte PL/SQL-Sprache.
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In einigen Beispielen können Systemelemente als computerlesbare Anweisungen (z. B. Software) auf einer oder mehreren Rechenvorrichtungen (z. B. Servern, PCs usw.) umgesetzt sein, die auf diesen zugeordneten computerlesbaren Speichermedien gespeichert sind (z. B. Platten, Speicher usw.). Ein Computerprogrammprodukt kann derartige Anweisungen umfassen, die zum Ausführen der hier beschriebenen Funktionen auf computerlesbaren Medien gespeichert sind.
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In den Zeichnungen kennzeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Elemente. Ferner könnten manche oder alle dieser Elemente geändert werden. Hinsichtlich der hier beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Verfahren, Heuristiken etc. versteht es sich, dass die Schritte derartiger Prozesse usw. zwar als gemäß einer bestimmten Reihenfolge erfolgend beschrieben worden sind, derartige Prozesse jedoch so umgesetzt werden könnten, dass die beschriebenen Schritte in einer Reihenfolge durchgeführt werden, die von der hier beschriebenen Reihenfolge abweicht. Es versteht sich zudem, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt, andere Schritte hinzugefügt oder bestimmte hier beschriebene Schritte weggelassen werden könnten. Anders gesagt, dienen hier die Beschreibungen von Prozessen dem Zwecke der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen und sollten keinesfalls dahingehend ausgelegt werden, dass sie die Ansprüche einschränken.
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Dementsprechend versteht es sich, dass die vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend sein soll. Viele Ausführungsformen und Anwendungen, bei denen es sich nicht um die bereitgestellten Beispiele handelt, werden dem Fachmann beim Lesen der vorstehenden Beschreibung ersichtlich. Der Umfang der Erfindung sollte nicht unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung festgelegt werden, sondern stattdessen unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche in Zusammenhang mit dem vollständigen Umfang von Äquivalenten, zu denen solche Ansprüche berechtigen. Es wird erwartet und ist beabsichtigt, dass es hinsichtlich der hier erläuterten Techniken zukünftige Entwicklungen geben wird und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in derartige zukünftige Ausführungsformen aufgenommen werden. Insgesamt versteht es sich, dass die Erfindung modifiziert und variiert werden kann und ausschließlich durch die folgenden Ansprüche eingeschränkt wird.
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Allen in den Ansprüchen verwendeten Ausdrücken soll deren allgemeine und gewöhnliche Bedeutung zukommen, wie sie vom Fachmann verstanden wird, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Insbesondere ist die Verwendung der Singularartikel wie etwa „ein“, „eine“, „der“, „die“, „das“ usw. dahingehend auszulegen, dass ein oder mehrere der aufgeführten Elemente genannt werden, es sei denn, ein Anspruch enthält ausdrücklich eine gegenteilige Einschränkung.
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Im hier verwendeten Sinne bedeutet „im Wesentlichen“, dass eine Abmessung, Zeitdauer, Form oder ein anderes Adjektiv aufgrund von physischen Unvollkommenheiten, Leistungsunterbrechungen, Variationen bei der Bearbeitung oder einer anderen Herstellungsweise geringfügig von dem Beschriebenen abweichen kann.
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Die Offenbarung wurde auf veranschaulichende Weise beschrieben und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie vielmehr der Beschreibung als der Einschränkung dienen soll. In Anbetracht der vorstehenden Lehren sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung möglich und die Offenbarung kann anders als konkret beschrieben umgesetzt werden.
