DE102018120841A1

DE102018120841A1 - Verfahren und vorrichtung zum überwachen eines autonomen fahrzeugs

Info

Publication number: DE102018120841A1
Application number: DE102018120841.3A
Authority: DE
Inventors: Shengbing Jiang; Mutasim A. Salman; Yilu Zhang; Shuqing Zeng
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2019-02-28
Also published as: CN109421742B; US20190064823A1; CN109421742A; US10678247B2

Abstract

Ein autonomes Fahrzeugsteuerungssystem beinhaltet ein Wahrnehmungsmodul eines Raumüberwachungssystems beinhaltet, das zum Überwachen einer räumlichen Umgebung in der Nähe des autonomen Fahrzeugs angeordnet sind. Ein Verfahren zum Bewerten des fahrdynamischen Betriebs beinhaltet das Bestimmen einer gewünschten Trajektorie für das autonome Fahrzeug, worin die gewünschte Trajektorie gewünschte Fahrzeugpositionen einschließlich einer x-Position, einer y-Position und einer Richtung beinhaltet. Fahrzeugsteuerbefehle werden basierend auf der gewünschten Trajektorie ermittelt und beinhalten einen befohlenen Lenkwinkel, einen Beschleunigungsbefehl und einen Bremsbefehl. Es werden die tatsächlichen Fahrzeugzustände ermittelt, die auf die Steuerbefehle des Fahrzeugs reagieren. Eine geschätzte Trajektorie wird basierend auf den tatsächlichen Fahrzeugzuständen und ein Trajektorienfehler basierend auf einer Differenz zwischen der gewünschten Trajektorie und der geschätzten Trajektorie bestimmt. Der Trajektorienfehler wird über einen Zeithorizont überwacht und ein erster Betriebszustand (SOH) wird basierend auf dem Trajektorienfehler über den Zeithorizont ermittelt.

Description

EINLEITUNG
Autonome Fahrzeuge können bordeigene Überwachungssysteme beinhalten, um das Auftreten eines Fehlers oder einen anderen Hinweis auf die Notwendigkeit eines Service und/oder einer Fahrzeugwartung zu erkennen.
KURZDARSTELLUNG
Es wird ein autonomes Fahrzeugsteuerungssystem beschrieben, das ein Wahrnehmungsmodul eines Raumüberwachungssystems beinhaltet, das zum Überwachen einer räumlichen Umgebung in der Nähe des autonomen Fahrzeugs angeordnet sind. Eine Steuerung steht in Verbindung mit dem Raumüberwachungs-Subsystem, wobei die Steuerung einen Prozessor und eine Speichervorrichtung mit einem Befehlssatz beinhaltet. Ein Verfahren zum Bewerten eines fahrdynamischen Betriebs wird beschrieben und beinhaltet das Bestimmen einer gewünschten Trajektorie für das autonome Fahrzeug, worin die gewünschte Trajektorie gewünschte Fahrzeugpositionen einschließlich einer x-Position, einer y-Position und einer Richtung beinhaltet. Fahrzeugsteuerbefehle werden basierend auf der gewünschten Trajektorie ermittelt und beinhalten einen befohlenen Lenkwinkel, einen Beschleunigungsbefehl und einen Bremsbefehl. Es werden tatsächliche Fahrzeugzustände ermittelt, die auf die Fahrzeugsteuerbefehle reagieren, worin die tatsächlichen Fahrzeugzustände eine Gierrate, eine Querbeschleunigung und eine Längsbeschleunigung beinhalten. Eine geschätzte Trajektorie wird basierend auf den tatsächlichen Fahrzeugzuständen und ein Trajektorienfehler basierend auf einer Differenz zwischen der gewünschten Trajektorie und der geschätzten Trajektorie bestimmt. Der Trajektorienfehler wird über einen Zeithorizont überwacht und ein erster Betriebszustand (SOH) wird basierend auf dem Trajektorienfehler über den Zeithorizont ermittelt.
Ein Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Bestimmen von Fahrzeugpositionen basierend auf den Fahrzeugsteuerbefehlen, worin die vorhergesagten Fahrzeugpositionen eine vorhergesagte Seitenposition oder X-Position, eine vorhergesagte Längsposition oder Y-Position und eine vorhergesagte Winkelrichtung beinhalten. Ein Fehler zwischen der gewünschten Richtung und der vorhergesagten Richtung wird dynamisch über den Zeithorizont ermittelt. Ein zweiter SOH wird basierend auf dem Fehler zwischen der gewünschten Richtung und der vorhergesagten Richtung über den Zeithorizont ermittelt.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist die dynamische Überwachung der tatsächlichen Fahrzeugzustände einschließlich der Querbeschleunigung und der Längsbeschleunigung über den Zeithorizont sowie das Ermitteln einer maximalen Änderungsrate der Querbeschleunigung und der Längsbeschleunigung über den Zeithorizont. Ein dritter SOH wird basierend auf der maximalen Änderungsrate der Querbeschleunigung und der Längsbeschleunigung über den Zeithorizont bestimmt.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Erkennen eines Fehlers im Zusammenhang mit dem fahrdynamischen Betrieb basierend auf den ersten, zweiten und dritten SOHs.
Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren, gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Arten und anderen Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Lehren, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich hervor.
Figurenliste
Im Folgenden werden exemplarisch eine oder mehrere Ausführungen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in welchen gilt:

1 zeigt schematisch ein Fahrzeug einschließlich eines autonomen Fahrzeugsteuerungssystems und zugehöriger Steuerungen gemäß der Offenbarung und
2 zeigt schematisch ein Informationsflussdiagramm, das einer autonomen Fahrfunktion zum Steuern einer Trajektorie des autonomen Fahrzeugs zugeordnet ist, die mit Bezug auf 1 gemäß der Offenbarung beschrieben wird;
3 ist eine schematische Zeichnung, die den Informationsfluss und die Verarbeitung für eine Trajektorienfehlerbestimmung zeigt, die mit einer Fahrdynamikregelungsroutine für eine Ausführungsform des autonomen Fahrzeugs verbunden ist, die mit Bezug auf 1 gemäß der Offenbarung beschrieben wird; und
4 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Routine zum Bewerten eines Betriebszustands (SOH) für den fahrdynamischen Betrieb für eine Ausführungsform des autonomen Fahrzeugs, die mit Bezug auf 1 gemäß der Offenbarung beschrieben wird.

Es sollte verstanden werden, dass die beigefügten Zeichnungen nicht zwangsläufig maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale der vorliegenden Offenbarung darstellen, wie beispielsweise spezifische Abmessungen, Ausrichtungen, Standorte und Formen. Details, die zu solchen Merkmalen gehören, werden teilweise durch die bestimmte beabsichtigte Anwendungs- und Verwendungsumgebung ermittelt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Komponenten der offenbarten Ausführungsformen, die hierin beschrieben und veranschaulicht sind, können in einer Vielfalt von verschiedenen Konfigurationen angeordnet und konstruiert sein. Daher ist die folgende ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen nicht dazu gedacht, den Umfang der Offenbarung, wie beansprucht, einzuschränken, sondern sie ist lediglich repräsentativ für mögliche Ausführungsformen davon. Obwohl zahlreiche spezielle Einzelheiten in der folgenden Beschreibung dargelegt werden, um ein gründliches Verständnis der hierin offenbarten Ausführungsformen bereitzustellen, können zudem einige Ausführungsformen ohne einige dieser Details in die Praxis umgesetzt werden. Darüber hinaus wurde zum Zwecke der Klarheit technisches Material, das im entsprechenden Stand der Technik verstanden wird, nicht ausführlich beschrieben, um ein unnötiges Verschleiern der Offenbarung zu vermeiden. Darüber hinaus kann die Offenbarung, wie hierin veranschaulicht und beschrieben, in Abwesenheit eines Elements ausgeführt werden, das hierin nicht ausdrücklich offenbart ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Referenznummern gleichartigen oder ähnlichen Komponenten in den verschiedenen Figuren entsprechen, veranschaulicht 1 in Übereinstimmung mit den hierin offenbarten Ausführungsformen ein Fahrzeug 10, das ein autonomes Fahrzeugsteuerungssystem 20 und eine zugehörige Fahrzeugzustandsüberwachungs-(VHM)-Steuerung 120 aufweist, die veranschaulichend für die hierin beschriebenen Konzepte ist. Das Fahrzeug 10 beinhaltet in einer Ausführungsform einen vierradangetriebenen Personenkraftwagen mit lenkbaren Vorderrädern und festen Hinterrädern. Das Fahrzeug 10 kann, mittels nicht beschränkender Beispiele, ein Personenkraftwagen, ein leichtes oder schweres Nutzfahrzeug, ein Mehrzweckfahrzeug, eine landwirtschaftliches Fahrzeug, ein Industriefahrzeug/ Lagerhaus-Fahrzeug oder ein Freizeit-Geländefahrzeug sein.
Wie hierin verwendet, beinhaltet das autonome Fahrzeugsteuerungssystem 20 ein fahrzeugseitiges Steuersystem, das in der Lage ist, einen gewissen Grad an Fahrautomatisierung zu bieten. Die Begriffe ‚Fahrer‘ und ‚Bediener‘ beschreiben die Person, die für das Steuern des Betriebs des Fahrzeugs 10 verantwortlich ist, unabhängig davon, ob sie aktiv an der Steuerung einer oder mehrerer Fahrzeugfunktionen oder an der Steuerung des autonomen Betriebs des Fahrzeugs beteiligt ist. Die Fahrautomatisierung kann eine Reihe von dynamischen Fahr- und Fahrzeugfunktionen beinhalten. Die Fahrautomatisierung kann ein gewisses Maß an automatischer Steuerung oder Eingriffen in Bezug auf eine einzelne Fahrzeugfunktion, wie beispielsweise Lenkung, Beschleunigung und/oder Bremsen, beinhalten, wobei der Fahrer ständig die gesamte Kontrolle über das Fahrzeug hat. Die Fahrautomatisierung kann ein gewisses Maß an automatischer Steuerung oder Eingriffen in Bezug auf die gleichzeitige Steuerung mehrerer Fahrzeugfunktionen, wie beispielsweise Lenkung, Beschleunigung und/oder Bremsen, beinhalten, wobei der Fahrer ständig die gesamte Kontrolle über das Fahrzeug hat. Die Fahrautomatisierung kann die gleichzeitige automatische Steuerung der Fahrfunktionen des Fahrzeugs, einschließlich Lenkung, Beschleunigung und Bremsen, beinhalten, worin der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug für einen bestimmten Zeitraum während einer Fahrt abgibt. Die Fahrautomatisierung kann die gleichzeitige automatische Steuerung von Fahrfunktionen des Fahrzeugs, einschließlich Lenkung, Beschleunigung und Bremsen, beinhalten, worin der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug während der gesamten Fahrt überlässt. Die Fahrautomatisierung beinhaltet Hardware und Steuerungen, die zum Überwachen der räumlichen Umgebung unter verschiedenen Fahrmodi konfiguriert sind, um verschiedene Fahraufgaben im dynamischen Betrieb auszuführen. Die Fahrautomation kann beispielsweise einen Tempomat, einen adaptiven Tempomat, eine Spurwechselwarnung, Eingriffe und Steuerungen, automatisches Einparken, Beschleunigen, Bremsen und dergleichen beinhalten.
Das autonome Fahrzeugsteuerungssystem 20 beinhaltet vorzugsweise ein oder eine Vielzahl von Fahrzeugsystemen und zugehöriger Steuerungen, die ein Maß an Fahrautomatisierung bieten, wobei die VHM-Steuerung 120 zum Überwachen, Prognostizieren und/oder Diagnostizieren des Betriebs des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 vorgesehen ist. Die dem autonomen Fahrzeugsteuerungssystem 20 zugeordneten Fahrzeugsysteme, Teilsysteme und Steuerungen sind zum Ausführen einer oder mehrerer Vorgänge implementiert, die mit autonomen Fahrzeugfunktionen verbunden sind, einschließlich einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung (ACC), Spurführung und Spurhaltebetrieb, Spurwechselbetrieb, Lenkhilfebetrieb, Objektvermeidungsbetrieb, Einparkhilfebetrieb, Fahrzeugbremsbetrieb, Fahrzeuggeschwindigkeits- und Beschleunigungsbetrieb, Fahrzeugseitenbewegungsbetrieb, z. B. als Teil der Spurführung, Spurhalte- und Spurwechselbetrieb, usw. Die Fahrzeugsysteme und die zugehörigen Steuerungen des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 können als nicht einschränkende Beispiele einen Antriebsstrang 32 und eine Antriebsstrangsteuerung (PCM) 132 beinhalten; ein Lenksystem 34, ein Bremssystem 36 und ein Fahrwerksystem 38, die über eine Fahrzeugsteuerung (VCM) 136 gesteuert werden; ein Fahrzeug-Raumüberwachungssystem 40 und eine Raumüberwachungssteuerung 140, ein Mensch-Maschine-Schnittstellen-(HMI)-System 42 und eine HMI-Steuerung 142; ein HLK-System 44 und eine zugehörige HLK-Steuerung 144; eine Bedienersteuerung 46 und eine zugehörige Bedienersteuerung 146; und ein Fahrzeugbeleuchtungs-, Beleuchtungs- und Fremdsignalisierungssystem 48 und eine zugehörige Steuerung 148.
Jedes der Fahrzeugsysteme und die zugehörigen Steuerungen können ferner ein oder mehrere Teilsysteme und eine zugehörige Steuerung beinhalten. Die Teilsysteme und Steuerungen sind zur einfachen Beschreibung als diskrete Elemente dargestellt. Die vorstehende Klassifizierung der Teilsysteme dient nur der Beschreibung einer Ausführungsform und ist illustrativ. Andere Konfigurationen können als innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung in Betracht gezogen werden. Es sollte beachtet werden, dass die beschriebenen und ausgeführten Funktionen durch die diskreten Elemente mit einer oder mehreren Vorrichtungen ausgeführt werden können, die algorithmischen Code, vorbestimmte Kalibrierungen, Hardware, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) und/oder externe oder cloudbasierte Computersysteme beinhalten können. Jede der vorgenannten Steuerungen beinhaltet einen VHM-Agenten, der als algorithmischer Code, Kalibrierungen, Hardware, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC) oder andere Elemente implementiert und ausgeführt werden kann. Jeder der VHM-Agenten ist konfiguriert, um Komponenten- und Subsystemüberwachung, Merkmalsextraktion, Datenfilterung und Datenaufzeichnung für die zugehörige Steuerung auszuführen. Die Datenaufzeichnung kann eine periodische und/oder ereignisbasierte Datenaufzeichnung, eine Einzelzeitpunktdatenaufzeichnung und/oder eine fortlaufende Zeitpunktdatenaufzeichnung für eine bestimmte Zeitdauer, beispielsweise vor und/oder nach dem Auslösen eines Ereignisses, beinhalten. Diese Datenaufzeichnung kann durch den Einsatz von Ringspeicherpuffern oder einer anderen geeigneten Speichervorrichtung erfolgen.
Das PCM 132 kommuniziert mit einem Antriebsstrang 32 und ist mit diesem funktional verbunden und führt Steuerungsroutinen zum Steuern des Betriebs eines Motors und/oder Drehmomentmaschinen aus, von denen keine dargestellt sind, zum Übertragen von Vortriebsmoment an die Fahrzeugräder als Reaktion auf Fahrzeugbetriebsbedingungen und Bedienereingaben. Das PCM 132 ist als eine einzelne Steuerung dargestellt, kann jedoch eine Vielzahl von funktionalen Steuerungsvorrichtungen zum Steuern verschiedener Antriebsstrangstellglieder, einschließlich dem Motor, dem Getriebe, den Drehmomentmaschinen, Radmotoren und weiteren Elementen des Antriebsstrangs 32 beinhalten, von denen keine dargestellt ist. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Antriebsstrang 32 einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe mit einer zugehörigen Motorsteuerung und Getriebesteuerung beinhalten. Darüber hinaus kann der Verbrennungsmotor eine Vielzahl von diskreten Teilsystemen mit einzelnen Steuerungen beinhalten, wie z. B. eine elektronische Drosselvorrichtung und Steuerung, Kraftstoffeinspritzdüsen und -steuerungen, usw. Der Antriebsstrang 32 kann auch aus einem elektrisch betriebenen Motor/Generator mit zugehörigem Wechselrichtermodul und Wechselrichtersteuerung bestehen. Die Steuerroutinen des PCM 132 können auch ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem (ACC) beinhalten, das die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Beschleunigung und das Bremsen als Reaktion auf Fahrereingaben und/oder autonome Fahrzeugsteuereingänge steuert. Das PCM 132 beinhaltet auch einen PCM VHM Agent 133.
Das VCM 136 kommuniziert mit mehreren Fahrzeugbetriebssystemen, ist mit diesen funktional verbunden und führt Steuerungsroutinen zum Steuern dessen Betriebs aus. Die Fahrzeugbetriebssysteme können Bremsen, Stabilitätskontrolle und Lenkung beinhalten, die durch Stellglieder des Bremssystems 36, des Fahrwerksystems 38 und des Lenksystems 34 gesteuert werden können, die vom VCM 136 gesteuert werden. Das VCM 136 ist als eine einzelne Steuerung dargestellt, kann jedoch mehrere funktionale Steuerungsvorrichtungen zum Überwachen von Systemen und Steuern verschiedener Stellglieder beinhalten. Das VCM 136 beinhaltet auch einen VCM VHM Agent 137.
Das Lenksystem 34 ist zum Steuern der seitlichen Bewegung des Fahrzeugs konfiguriert. Das Lenksystem 34 beinhaltet bevorzugt eine elektrische Servolenkung (EPS), die mit einem aktiven Frontlenksystem zum Ergänzen oder Ersetzen der Bedienereingabe über ein Lenkrad 108 durch Steuern des Lenkwinkels der lenkbaren Räder des Fahrzeugs 10 während der Ausführung eines autonomen Manövers verbunden ist, wie etwa eines Spurwechsels. Ein exemplarisches aktives Frontlenksystem ermöglicht einen primären Lenkvorgang durch den Fahrzeugführer, einschließlich der Erhöhung der Lenkradwinkelsteuerung, wenn dieses zum Erzielen eines bevorzugten Lenkwinkels und/oder Fahrzeuggierwinkels nötig ist. Alternativ oder ergänzend kann das aktive Frontlenksystem eine vollständige autonome Steuerung der Fahrzeuglenkfunktion ermöglichen. Es wird erkannt, dass die hierin beschriebenen Systeme mit Modifikationen an den Fahrzeuglenksteuerungssystemen, wie etwa elektrischer Servolenkung, Vier-/ Hinterrad-Lenksystemen und direkten Giersteuerungssystemen anwendbar sind, das den Antriebsschlupf jedes Rades zum Erzeugen einer Gierbewegung steuert.
Das Bremssystem 36 ist zum Steuern der Fahrzeugbremsung konfiguriert und beinhaltet Radbremsvorrichtungen, z.B. Scheibenbremselemente, Bremssättel, Hauptzylinder und ein Bremsstellglied, z. B. ein Pedal. Die Raddrehzahlsensoren überwachen die einzelnen Raddrehzahlen, und eine Bremssteuerung kann mit einer Antiblockierfunktion ausgestattet werden.
Das Fahrwerksystem 38 beinhaltet vorzugsweise eine Vielzahl von bordeigenen Sensorsystemen und Vorrichtungen zum Überwachen des Fahrzeugbetriebs zum Ermitteln von Fahrzeugbewegungszuständen und, in einer Ausführungsform, eine Vielzahl von Vorrichtungen zum dynamischen Steuern einer Fahrzeugaufhängung. Die Fahrzeugbewegungszustände beinhalten bevorzugt z. B. die Fahrgeschwindigkeit, den Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder und die Gierrate. Die Bordfahrwerküberwachungs-Sensorsysteme und Vorrichtungen beinhalten Trägheitssensoren, wie etwa Drehratensensoren und Beschleuniger. Das Fahrwerksystem 38 schätzt die Fahrzeugbewegungszustände, wie etwa Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, Gierrate und Quergeschwindigkeit und schätzt den seitlichen Versatz und Gierwinkel des Fahrzeugs 10. Die gemessene Gierrate wird mit den Lenkwinkelmessungen zum Schätzen des Fahrzeugzustands der Quergeschwindigkeit verbunden. Die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit kann anhand von Signaleingängen der Raddrehzahlsensoren bestimmt werden, die zum Überwachen jedes der Vorderräder und Hinterräder eingerichtet sind. Die den Fahrzeugbewegungszuständen zugeordneten Signalen können von anderen Fahrzeugsteuerungssystemen zur Fahrzeugsteuerung und -bedienung übertragen und überwacht werden.
Das Fahrzeug-Raumüberwachungssystem 40 und die Raumüberwachungssteuerung 140 können eine Steuerung und eine Vielzahl von Raumsensoren 41 beinhalten, wobei jeder der Raumsensoren 41 am Fahrzeug angeordnet ist, um ein Sichtfeld 43 von Objekten und geographischen Regionen 165 zu überwachen, die sich in der Nähe des Fahrzeugs 10 befinden. Die Raumüberwachungssteuerung 140 erzeugt basierend auf den Dateneingaben der Raumsensoren digitale Darstellungen der einzelnen Sichtfelder einschließlich der benachbarten entfernten Objekte. Die Raumüberwachungssteuerung 140 beinhaltet auch einen Raumüberwachungs-VHM-Agenten 141. Die Raumüberwachungssteuerung 140 kann die Eingänge der Raumsensoren 41 auswerten, um einen linearen Bereich, die relative Geschwindigkeit und die Trajektorie des Fahrzeugs 10 im Hinblick auf jedes benachbarte entfernte Objekt zu bestimmen. Die Raumsensoren 41 können an verschiedenen Stellen am Fahrzeug 10 angebracht werden, einschließlich der vorderen Ecken, hinteren Ecken, hinteren Seiten und Mittelseiten. Die Raumsensoren 41 können einen vorderen Radarsensor und eine Kamera in einer Ausführungsform beinhalten, obwohl die Offenbarung nicht so beschränkt ist. Die Anordnung der erwähnten Raumsensoren 41 ermöglicht der Raumüberwachungssteuerung 140 das Überwachen des Verkehrsflusses, einschließlich von sich in der Nähe befindlichen Fahrzeugen und anderen Objekte um das Fahrzeug 10. Daten, die durch die Raumüberwachungssteuerung 140 erzeugt werden, können durch den Fahrbahnmarkierungserfassungsprozessor (nicht dargestellt) zum Schätzen der Fahrbahn angewendet werden. Die Raumsensoren 41 des Fahrzeug-Raumüberwachungssystems 40 können darüber hinaus objektlokalisierende Sensorvorrichtungen beinhalten, einschließlich Bereichssensoren, wie etwa FM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)-Radare und FSK(Frequency Shift Keying)-Radar und Lidar(Light Detection and Ranging)-Vorrichtungen und Ultraschallvorrichtungen, die auf Effekte, wie etwa Doppler-Effekt-Messungen zum Orten von vorderen Objekten, angewiesen sind. Die möglichen objekterfassenden Vorrichtungen beinhalten ladungsgekoppelte Vorrichtungen (CCD) oder komplementäre Metalloxid-Halbleiter-Schalteinrichtungs-(CMOS)-Videobildsensoren und andere bekannte Kamera/ Videobild-Prozessoren, die digitale fotografische Verfahren zum ‚Ansehen‘ vorderer Objekte, einschließlich eines oder mehrerer Fahrzeuge(s), verwenden. Diese Sensorsysteme werden zur Erfassung und Ortung von Objekten in Automobilanwendungen angewendet und sind mit Systemen verwendbar, einschließlich z. B. adaptiver Geschwindigkeitsregelung, Kollisionsvermeidung, Pre-Crash-Sicherheit und Seitenobjekterfassung.
Die dem Fahrzeug-Raumüberwachungssystem 40 zugeordneten Raumsensoren 41 werden vorzugsweise innerhalb des Fahrzeugs 10 in einer relativ ungehinderten Position positioniert, um die räumliche Umgebung zu überwachen. Wie hier angewandt, beinhaltet die räumliche Umgebung alle externen Elemente, einschließlich fester Objekte wie Schilder, Masten, Bäume, Häuser, Geschäfte, Brücken usw.; und bewegte oder bewegliche Objekte wie Fußgänger und andere Fahrzeuge. Jeder dieser Raumsensoren 41 stellt eine Schätzung der tatsächlichen Lage oder des Zustands eines Objekts bereitstellt, worin die Schätzung eine geschätzte Position und die Standardabweichung beinhaltet. Als solches werden die sensorische Erfassung und Messung von Objektorten und Bedingungen für gewöhnlich als ,Schätzwerte‘ bezeichnet. Es wird ferner erkannt, dass die Eigenschaften dieser Raumsensoren 41 komplementär sind, indem einige beim Schätzen bestimmter Parameter zuverlässiger sind als andere. Die Raumsensoren 41 können jeweils unterschiedliche Betriebsbereiche und Winkelabdeckungen aufweisen, die verschiedene Parameter innerhalb ihrer Betriebsbereiche schätzen können. Beispielsweise können Radarsensoren normalerweise den Bereich, die Bereichsrate und Azimutort eines Objekts schätzen, sind aber normalerweise nicht gut im Schätzen der Maße eines erfassten Objektes. Eine Kamera mit Vision-Prozessor ist beim Schätzen einer Form und Azimutposition des Objekts genauer, jedoch weniger effizient beim Schätzen des Bereichs und der Bereichsrate eines Objekts. Scannende Lidarsysteme arbeiten effizient und genau gegenüber der Schätzung des Bereichs und der Azimutposition, können jedoch normalerweise nicht die Bereichsrate schätzen und sind daher nicht so genau bei einer neuen Objekterfassung/ -erkennung. Ultraschallsensoren sind in der Lage den Bereich zu schätzen, jedoch im Allgemeinen nicht in der Lage zur Schätzung oder Berechnung der Bereichsrate und Azimutposition. Weiterhin wird erkannt, dass die Leistung jeder Sensorik durch unterschiedliche Umgebungsbedingungen beeinflusst wird. Somit präsentieren einige Raumsensoren 41 parametrische Varianzen während des Betriebs, obwohl überlappende Erfassungsbereiche der Sensoren Möglichkeiten für die Sensordatenfusion schaffen.
Das HVAC-System 44 ist zur Verwaltung der Umgebungsbedingungen im Fahrgastraum vorgesehen, wie z.B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftqualität und dergleichen, als Reaktion auf Bedienbefehle, die an die HVAC-Steuerung 144 übermittelt werden, die deren Betrieb steuert. Die HVAC-Steuerung 144 beinhaltet auch einen HVAC VHM Agent 145.
Die Bedienelemente 46 können in den Fahrgastraum des Fahrzeugs 10 integriert werden und können als nicht einschränkende Beispiele ein Lenkrad 108, ein Gaspedal, ein Bremspedal und eine Bedienereingabevorrichtung 110 beinhalten. Die Bedienelemente 46 und die dazugehörige Bedienersteuerung 146 ermöglichen dem Fahrzeugführer die Interaktion und den direkten Betrieb des Fahrzeugs 10 zur Personenbeförderung. Die Bedienersteuerung 146 beinhaltet auch einen Bedienersteuerungs-VHM-Agent 147. Die Bedienersteuerungsvorrichtung, einschließlich des Lenkrads 108, des Gaspedals, des Bremspedals, des Gangwahlschalters und dergleichen, kann bei einigen Ausführungsformen des autonomen Fahrzeugs 10 wegfallen.
Das Lenkrad 108 kann an einer Lenksäule 109 mit der Eingabevorrichtung 110 mechanisch an der Lenksäule 109 montiert und für die Kommunikation mit der Bedienersteuerung 146 konfiguriert werden. Alternativ kann die Eingabevorrichtung 110 mechanisch in Nähe der Lenksäule 109 an einer Stelle montiert werden, die für den Fahrzeugführer komfortabel ist. Die Eingabevorrichtung 110, die hierin als ein hervorstehender Schaft der Säule 109 dargestellt ist, beinhaltet eine Benutzeroberflächenvorrichtung, durch die der Fahrzeugführer den Fahrzeugbetrieb in einem autonomen Steuermodus anweisen kann, z. B. durch Anweisung des Aktivierens der Elemente des autonomen Fahrzeugsteuersystems 20. Die Mechanisierung der Eingabevorrichtung 110 ist exemplarisch. Die Eingabevorrichtung 110 kann in einer oder mehreren der Vielzahl an Vorrichtungen mechanisiert werden kann oder in Form einer Steuerung auftreten kann, die sprachaktiviert ist oder ein anderes geeignetes System sein kann. Die Eingabevorrichtung 110 weist bevorzugt Steuerungsmerkmale und eine Stelle auf, die durch vorliegende Blinksignalaktivierungssysteme verwendet werden. Alternativ können andere Eingabevorrichtungen, wie etwa Hebel, Taster, Knöpfe und Spracherkennungs-Eingabevorrichtungen anstelle von oder zusätzlich zu den Eingabevorrichtungen 110 verwendet werden.
Das HMI-System 42 ermöglicht die Interaktion zwischen Mensch/Maschine, um die Bedienung eines Infotainmentsystems, einer bordeigenen GPS-Ortungsvorrichtung, eines Navigationssystems und dergleichen zu steuern, und ist mit einer HMI-Steuerung 142 ausgestattet. Die HMI-Steuerung 142 überwacht Bedieneranforderungen und liefert Informationen an den Bediener, einschließlich den Status der Fahrzeugsysteme sowie Service- und Wartungsinformationen. Die HMI-Steuerung 142 kann auch ein globales Positionierungs-/Navigationssystem beinhalten. Die HMI-Steuerung 142 kommuniziert mit und/oder steuert den Betrieb der Vielzahl von Benutzeroberflächenvorrichtungen, worin die Benutzeroberflächenvorrichtungen zum Senden einer Nachricht in Verbindung mit einem der autonomen Fahrzeugsteuerungssysteme, in der Lage ist. Die HMI-Steuerung 142 kann ebenfalls mit einer oder mehreren Vorrichtungen kommunizieren, die biometrische Daten in Verbindung mit dem Fahrzeugführer überwachen, einschließlich z. B. unter anderem Blickrichtung, Haltung und Kopfpositionserfassung. Die HMI-Steuerung 142 ist eine einheitliche Vorrichtung zur Vereinfachung der Beschreibung, kann jedoch als mehrere Steuermodule und den entsprechenden Sensorvorrichtungen in einer Ausführungsform des hierin beschriebenen Systems konfiguriert sein. Die HMI-Steuerung 142 beinhaltet auch einen HMI VHM Agent 143. Bedieneroberflächenvorrichtungen können Vorrichtungen beinhalten, die zum Senden einer Nachricht in der Lage sind, die den Bediener zum Handeln auffordert, und können ein elektronisches Anzeigemodul beinhalten, z. B. eine FlüssigkristallDisplay(LCD)-Vorrichtung, ein Heads-Up-Display (HUD) (nicht dargestellt), eine Audio-Feedbackvorrichtung, eine tragbare Vorrichtung und einen haptischen Sitz. Die Bedieneroberflächenvorrichtungen, die in der Lage sind zu einer Bedieneraktion aufzufordern, werden bevorzugt durch oder über die HMI-Steuerung 142 gesteuert. Das HUD kann Informationen projizieren, die auf eine Innenseite einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs im Sichtfeld des Fahrers reflektiert wird, umfassend das Übertragen eines Konfidenzniveaus in Verbindung mit einem der autonomen Fahrzeugsteuerungssysteme. Das HUD kann ebenfalls erweiterte Realitätsinformationen bereitstellen, wie etwa Fahrspurort, Fahrzeugweg, Richtungs- und/ oder Ortungsinformationen und dergleichen. Das HUD und ähnliche Systeme sind Fachleuten auf dem Gebiet bekannt.
Die Fahrzeugbeleuchtung, das Beleuchtungs- und Außensignalisierungssystem 48 beinhaltet eine Vielzahl von Scheinwerfern, Rückleuchten, Bremsleuchten, Schlussleuchten, Signalleuchten und dergleichen, die über die Beleuchtungssteuerung 148 steuerbar sind. Die Beleuchtungssteuerung 148 kommuniziert mit den Umgebungslichtsensoren, der GPS-Ortungsvorrichtung und dem Navigationssystem und führt Steuerroutinen aus, die verschiedene Scheinwerfer, Rückleuchten, Bremsleuchten, Schlussleuchten, Signalleuchten, basierend auf dem Umgebungslicht, der Fahrtrichtung der GPS-Ortungsvorrichtung und des Navigationssystems und anderen Faktoren selektiv ausleuchten. Weitere Faktoren können einen Übersteuerungsbefehl zur Beleuchtung der Fahrzeuglampen in einem Baustellenbereich sein. Die Beleuchtungssteuerung 148 beinhaltet zudem einen Beleuchtungs-VHM-Agent 149.
In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug 10 zum Kommunizieren mit einem Kommunikationsnetz 285 konfiguriert, einschließlich der Kommunikation zwischen dem intelligenten Straßensystem und dem betrachteten Fahrzeug 10. Ein intelligentes Autobahnsystem kann zum Überwachen von Standorten, Geschwindigkeiten und Trajektorien einer Vielzahl von Fahrzeugen konfiguriert werden, wobei diese Informationen verwendet werden, um die Steuerung eines oder mehrerer ähnlich gelegener Fahrzeuge zu erleichtern. Dieses kann die Kommunikation des geografischen Standorts, die Frontgeschwindigkeit und Beschleunigungsrate von einem oder mehreren Fahrzeugen in Bezug auf das Fahrzeug 10 beinhalten. In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug 10 zum Kommunizieren mit einer externen Steuerung 280 über das Kommunikationsnetz 285 konfiguriert.
Die VHM-Steuerung 120 ist zum Überwachen des Zustands verschiedener bordeigener Teilsysteme konfiguriert, die eine oder mehrere Funktionen im Zusammenhang mit dem autonomen Fahrzeugbetrieb ausführen. Die VHM-Steuerung 120 beinhaltet eine Steuerungsarchitektur, die mit einer mehrschichtigen hierarchischen VHM-Datenverarbeitung, -Erfassung und -Speicherung unter Verwendung der Vielzahl von VHM-Agenten konfiguriert ist, die einer VHM-Mastersteuerung zugeordnet sind, die mit der externen Steuerung 280 kommunizieren kann. Diese Konfiguration kann dazu dienen, die Komplexität der Datenverarbeitung, die Datenerfassung und die Kosten für die Datenspeicherung zu reduzieren. Die VHM-Steuerung 120 stellt eine zentralisierte Systemüberwachung und eine verteilte Systemüberwachung mit Datenerfassung über die VHM-Mastersteuerung und die Vielzahl der VHM-Agenten zur Verfügung, um eine schnelle Reaktionszeit und eine integrierte Fahrzeug-/Systemebenenabdeckung zu gewährleisten. Die VHM-Steuerung 120 kann auch eine Fehlerbegrenzungssteuerung und eine redundante VHM-Mastersteuerung beinhalten, um die Integrität der von der Fehlerbegrenzungssteuerung verwendeten VHM-Informationen zu überprüfen.
Der Begriff „Steuerung“ und verwandte Begriffe wie Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe beziehen sich auf eine oder verschiedene Kombinationen von anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), elektronische Schaltung(en), Zentralrechnereinheit(en), z. B. Mikroprozessor(en) und zugehörige nichttransitorische Speicherkomponente(n) in Form von Speicher und Speichergeräten (Lesespeicher, programmierbarer Lesespeicher, Direktzugriff, Festplatte usw.). Die nichttransitorisch Speicherkomponente ist in der Lage, maschinenlesbare Befehle in der Form einer oder mehrerer Software- oder Firmware-Programme oder -Routine, kombinatorischen Logikschaltung(en), Eingabe-/Ausgabeschaltung(en) und -geräten, Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten zu speichern, auf die durch einen oder mehrere Prozessoren zugegriffen werden kann, um eine beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Zu den Ein- und Ausgabevorrichtungen und Schaltungen gehören Analog-/Digitalwandler und ähnliche Vorrichtungen, die Sensoreingaben mit einer vorgegebenen Abruffrequenz oder in Reaktion auf ein Auslöseereignis überwachen. Software, Firmware, Programme, Befehle, Steuerroutinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe beziehen sich auf von einer Steuereinheit ausführbaren Befehlssätze, wie z. B. Kalibrierungen und Wertetabellen. Jede Steuerung führt eine oder mehrere Steuerroutinen aus, um gewünschte Funktionen bereitzustellen. Die Routinen können in regelmäßigen Intervallen, wie z. B. während des laufenden Betriebs alle 100 Mikrosekunden, ausgeführt werden. Alternativ dazu können Routinen in Reaktion auf ein Auslöseereignis ausgeführt werden. Der Begriff ,Modell‘ bezeichnet einen prozessorbasierten oder einen über einen Prozessor ausführbaren Code und die zugehörige Kalibrierung, die die physische Existenz einer Vorrichtung oder eines physischen Prozesses simuliert. Der Begriff „dynamisch“ beschreibt Schritte oder Prozesse, die in Echtzeit ausgeführt werden und durch das Überwachen oder sonstige Ermitteln von Parameterzuständen und dem regelmäßigen oder periodischen Aktualisieren von Parameterzuständen beim Ausführen einer Routine oder zwischen Iterationen beim Ausführen der Routine gekennzeichnet sind. Die Begriffe „Kalibrierung“, „Kalibrieren“ und verwandte Begriffe beziehen sich auf ein Ergebnis oder ein Verfahren, das eine tatsächliche oder Standardmessung, die mit einer Vorrichtung verbunden ist, mit einer wahrgenommenen oder beobachteten Messung oder einer befohlenen Position vergleicht. Eine hierin beschriebene Kalibrierung kann auf eine speicherbare parametrische Tabelle, mehrere ausführbare Gleichungen oder eine andere geeignete Form reduziert werden.
Die Kommunikation zwischen den Steuerungen und die Kommunikation zwischen Steuerungen und Stellgliedern und/oder Sensoren können über eine direkte Drahtverbindung, einen vernetzten Kommunikationsbus, eine drahtlose Verbindung oder eine andere geeignete Kommunikationsverbindung erfolgen. Die Kommunikation beinhaltet den Austausch von Datensignalen auf eine geeignete Art, darunter auch z. B. elektrische Signale über ein leitfähiges Medium, elektromagnetische Signale durch die Luft, optische Signale über Lichtwellenleiter und dergleichen. Datensignale können diskrete, analoge oder digitalisierte analoge Signale beinhalten, die Eingaben von Sensoren und Stellgliedbefehle, sowie Kommunikationssignale zwischen Steuereinheiten darstellen. Der Begriff „Signal“ bezieht sich auf eine physisch wahrnehmbare Anzeige, die Informationen übermittelt und kann eine geeignete Wellenform (z. B. elektrische, optische, magnetische, mechanische oder elektromagnetische) umfassen, wie beispielsweise Gleichstrom, Wechselspannung, Sinuswellen, Dreieckswelle, Rechteckwelle, Vibration und dergleichen, die durch ein Medium laufen können. Ein Parameter ist definiert als eine messbare Größe, die eine physikalische Eigenschaft einer Vorrichtung oder eines anderen Elements darstellt, die durch einen oder mehrere Sensoren und/oder ein physikalisches Modell erkennbar ist. Ein Parameter kann einen diskreten Wert aufweisen, z. B. „1“ oder „0“, oder kann stufenlos eingestellt werden.
Die Begriffe „Prognose“, „Prognostik“ und verwandte Begriffe sind mit der Datenüberwachung und mit Algorithmen und Auswertungen verbunden, die eine vorausschauende Aussage über ein wahrscheinliches zukünftiges Ereignis im Zusammenhang mit einer Komponente, einem Teilsystem oder einem System treffen. Prognosen können Klassifizierungen beinhalten, die einen ersten Zustand beinhalten, der anzeigt, dass die Komponente, das Teilsystem oder das System gemäß ihrer Spezifikation arbeiten („Grün“ oder „G“), einen zweiten Zustand, der eine Verschlechterung des Betriebs der Komponente, des Teilsystems oder des Systems anzeigt („Gelb“ oder „Y“), und einen dritten Zustand, der einen Fehler im Betrieb der Komponente, des Teilsystems oder des Systems anzeigt („Rot“ oder „R“). Die Begriffe „Diagnostik“, „Diagnose“ und verwandte Begriffe sind mit der Datenüberwachung und mit Algorithmen und Auswertungen verbunden, die das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines bestimmten Fehlers einer Komponente, eines Teilsystems oder eines Systems anzeigen. Der Begriff „Minderung“ und verwandte Begriffe sind mit Vorgängen, Aktionen oder Steuerroutinen verbunden, die dazu dienen, die Auswirkungen eines Fehlers in einer Komponente, einem Teilsystem oder einem System zu vermindern.
Die Telematiksteuerung 125 beinhaltet ein drahtloses Telematikkommunikationssystem, das in der Lage zu zusätzlicher Fahrzeugkommunikation ist, einschließlich Kommunikation mit dem Kommunikationsnetzwerksystem 285 mit drahtlosen und verdrahteten Kommunikationsfähigkeiten. Die Telematiksteuerung 125 ist in der Lage zu zusätzlicher Fahrzeugkommunikation ist, einschließlich Kurzbereichs-Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)-Kommunikation. Alternativ oder zusätzlich weist die Telematiksteuerung 125 ein drahtloses Telematikkommunikationssystem auf, das in der Lage zu Kurzbereichs-Drahtloskommunikation an eine handgehaltene Vorrichtung ist, beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Satellitentelefon oder eine andere Telefonvorrichtung. In einer Ausführungsform ist die handgehaltene Vorrichtung mit einer Softwareanwendung versehen, die ein drahtloses Protokoll zum Kommunizieren mit der Telematiksteuerung beinhaltet und die handgehaltene Vorrichtung führt die zusätzliche Fahrzeugkommunikation aus, einschließlich der Kommunikation mit einer externen Steuerung 280 über das Kommunikationsnetz 285. Alternativ oder zusätzlich führt die Telematiksteuerung die zusätzliche Fahrzeugkommunikation direkt durch, indem sie über ein Kommunikationsnetz 285 mit der externen Steuerung 280 kommuniziert.
Prognostische Klassifizierungsroutinen zum Bestimmen einer Prognose, d. h. R/Y/G, für jedes der Teilsysteme können in der VHM-Steuerung 120 ausgeführt werden. Die prognostischen Klassifizierungsroutinen können das Auftreten einer grünen Prognose erkennen, die mit einem der Fahrzeug-Teilsysteme und zugehörigen Steuerungen des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 verbunden ist, und die VHM-Steuerung 120 kann die zugehörige Datenübertragung außerhalb über das Kommunikationsnetz 285 blockieren, um die Datenkommunikationslast auf die externe Steuerung 280 zu reduzieren. Alternativ kann das Übertragen einer grünen Prognose in Form einer einfachen Bestätigung der Grünbestimmung für eine Komponente, ein Subsystem oder ein System eines der Fahrzeugsysteme und der zugehörigen Steuerungen des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 mit einem Zeitstempel erfolgen, wodurch die Datenübertragungslast zur externen Steuerung 280 minimiert wird.
Die VHM-Steuerung 120 beinhaltet ausführbare Routinen zur Auswertung von fahrzeuginternen Vorrichtungen, welche die räumliche Umgebung in unmittelbarer Nähe des autonomen Fahrzeugs 10 überwachen, wie z. B. die Raumsensoren 41, das Fahrzeug-Raumüberwachungssystem 40, die Raumüberwachungssteuerung 140 und der Raumüberwachungs-VHM-Agent 141, der mit Bezug auf 1 beschrieben wird.
Die Raumüberwachungssteuerung 140 beinhaltet ein Wahrnehmungsmodul 150, das zum Überwachen der Fahrzeugposition, der fahrdynamischen Zustände und der räumlichen Umgebung in der Nähe des autonomen Fahrzeugs 10 konfiguriert ist. Das Wahrnehmungsmodul 150 dient zum Überwachen und Charakterisieren der räumlichen Umgebung in der Nähe des Fahrzeugs 10, das den Fahrzeugsystemen und den zugehörigen Steuerungen des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 zur Verfügung gestellt wird, um ein Maß an Fahrautomation zu gewährleisten. Daten- und Signaleingänge zum Wahrnehmungsmodul 150 beinhalten räumliche Umgebungsdaten in Form von Eingängen der Raumsensoren 41, darunter Kameras, Radargeräte, Lidars, usw. Die Dateneingabe in das Wahrnehmungsmodul 150 beinhaltet zudem Kartendaten in Form einer detaillierten 3D-Karte der Umgebung und Positionsdaten von der GPS-Ortungsvorrichtung. Die Dateneingabe in das Wahrnehmungsmodul 150 beinhaltet zudem fahrdynamische Daten in Form von Daten, die von fahrzeuginternen Sensoren, wie beispielsweise Gyros und Raddrehzahlsensoren, erfasst werden. Die Dateneingabe in das Wahrnehmungsmodul 150 beinhaltet weiterhin Informationen, die von anderen Fahrzeugen übermittelt werden, z. B. V2V-Daten, und Informationen, die von der Infrastruktur übermittelt werden, z. B. V2X-Daten.
Das Wahrnehmungsmodul 150 beinhaltet Lokalisierungs-, Objekterkennungs- und Klassifizierungsalgorithmen zum Schätzen der Position der aktuellen Straße, der aktuellen Fahrspur, der Art und Position von Objekten und Hindernissen, einschließlich statischer und dynamischer Hindernisse und Objekte. Das Wahrnehmungsmodul 150 kann die Bewegung und das Verhalten der umliegenden beweglichen Hindernisse auf der Straße und auf der Fahrbahn schätzen. Das Wahrnehmungsmodul 150 überwacht und schätzt ebenfalls die Fahrzeugposition und die dynamischen Zustände, wie hierin beschrieben. Die Fahrzeugpositionszustände beinhalten geografisch definierte x- und y-Zustände (z. B. Breiten- und Längengrad) und eine Winkelrichtung. Die fahrdynamischen Zustände beinhalten Gier-, Quer- und Längsbeschleunigungszustände.
2 stellt schematisch ein Informationsflussdiagramm 200 dar, das einer autonomen Fahrfunktion zum Steuern einer Trajektorie des autonomen Fahrzeugs 10 zugeordnet ist, die mit Bezug auf 1 beschrieben wird. Das Informationsflussdiagramm 200 beinhaltet Daten- und Signaleingänge 210, die dem Wahrnehmungsmodul 150 zugeführt werden, das einen Ausgang 155 erzeugt, der in einer Trajektorienplanungsroutine 220 verwendet werden kann. Die Trajektorienplanungsroutine 220 erzeugt eine gewünschte Trajektorie 225, die den Fahrzeugsteuerungen zur Verfügung gestellt wird, die darauf aufbauend Stellbefehle 240 erzeugen.
Die Daten- und Signaleingänge 210 zum Wahrnehmungsmodul 150 beinhalten räumliche Umgebungsdaten in Form von Eingängen der Raumsensoren 41, darunter Kameras, Radargeräte, Lidars, usw. (216). Die Dateneingaben in das Wahrnehmungsmodul 150 beinhaltet zudem Kartendaten in Form einer detaillierten 3D-Karte der Umgebung und Positionsdaten von der GPS-Ortungsvorrichtung (214). Die Dateneingaben in das Wahrnehmungsmodul 150 beinhaltet zudem fahrdynamische Daten in Form von Daten, die von fahrzeuginternen Sensoren, wie beispielsweise Gyros und Raddrehzahlsensoren (212), erfasst werden. Die Dateneingaben in das Wahrnehmungsmodul 150 können weiterhin Informationen beinhalten, die von anderen Fahrzeugen übermittelt werden, z. B. V2V-Daten, und Informationen, die von der Infrastruktur übermittelt werden, z. B. V2X-Daten.
Das Wahrnehmungsmodul 150 erzeugt basierend auf den Daten- und Signaleingängen 210 einen Ausgang 155, worin der Ausgang 155 Schätzungen der Position der aktuellen Straße, der aktuellen Fahrspur, der Art und Position von Objekten und Hindernissen, einschließlich sowohl statischer als auch dynamischer Hindernisse und Objekte, Schätzungen der Bewegung und des Verhaltens der umliegenden beweglichen Hindernisse auf der Straße und auf der Fahrspur sowie Schätzungen der Position und des dynamischen Zustands des Fahrzeugs 10 beinhaltet.
Die Trajektorienplanungsroutine 220 erzeugt die gewünschte Trajektorie 225 für das Fahrzeug 10 basierend auf dem Ausgang 155 des Wahrnehmungsmoduls 150 unter Berücksichtigung eines geplanten Fahrwegs für das Fahrzeug 10. Die gewünschte Trajektorie 225 stellt einen realisierbaren Fahrweg über einen Zeithorizont dar, der unter Umgehung statischer und dynamischer Hindernisse und Objekte sowie unter Vermeidung von Unbehagen der Insassen erreicht werden kann. Die gewünschte Traj ektorie 225 beinhaltet die gewünschten Fahrzeugzustände von x- und y-Koordinaten und einen Richtungswinkel für das Fahrzeug 10 und wird für den Zeithorizont bestimmt, der in einer Ausführungsform mehrere Sekunden betragen kann. Eine Verhaltenssteuerungsroutine 230 ermittelt die Stellbefehle 240 in Form eines Lenkwinkelbefehls 242, eines Fahrzeugbremsbefehls 244 und eines Fahrzeugbeschleunigungsbefehls 246, um die gewünschte Trajektorie 225 zu erreichen. Die Fahrzeugsteuerungen, z. B. das PCM 132 und das VCM 136, setzen die jeweiligen Stellbefehle 240. Der Lenkwinkelbefehl 242 kann über das Lenksystem 34 implementiert werden, der Fahrzeugbremsbefehl 244 kann über das Bremssystem 36 implementiert werden und der Fahrzeugbeschleunigungsbefehl 246 kann über den Antriebsstrang 32 implementiert werden.
Die Fahrzeugbewegung kann unter Verwendung nichtlinearer dynamischer Gleichungen wie folgt beschrieben werden: ${x1}_{k + 1} = f_{k} ({x1}_{k}, u_{k})$
worin:

x1_k Fahrzeugzustände der Giergeschwindigkeit, Quergeschwindigkeit und Längsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt k, und beinhaltet
u_k stellt die Fahrzeugsteuereingaben der Lenkung, Bremsung und Beschleunigung zum Zeitpunkt k dar.

Die Fahrzeugkinematik kann wie folgt dargestellt werden: ${x2}_{k + 1} = g_{k} ({x1}_{k})$
worin:

x2_k eine globale Position des Fahrzeugs zum Zeitpunkt k in Form von Xg- und Yg-Koordinaten, Fahrzeuggeschwindigkeit v und einem Richtungswinkel phi darstellt.

Fahrzeugmessungen beinhalten Fahrzeuggeschwindigkeit (v), Giergeschwindigkeit (r), Querbeschleunigung (ay) und Längsbeschleunigung (ax).
Die globale Position des Fahrzeugs in Form von Xg- und Yg-Koordinaten und des Fahrzeugrichtungswinkels in Form von phi kann unter Verwendung der GPS-Ortungsvorrichtung bestimmt werden.
Die Messgleichung kann wie folgt dargestellt werden: $y_{k} = h_{k} (x_{k}, u_{k})$
worin y_k= [r(k) v(k) ay(k) ax(k) Xg(k) Yg(k), phi] wenn die GPS-Ortungsvorrichtung verfügbar ist und y_k= [r(k) ay(k) ax(k)] wenn eine GPS-Ortungsvorrichtung nicht verfügbar ist.
Die vorstehenden GL. 1, 2 und 3 können verwendet werden, um den fahrdynamischen Betrieb in dem beschriebenen autonomen Fahrzeug unter Bezugnahme auf 1 zu bewerten und darauf aufbauend Betriebszustände zu ermitteln. Dies beinhaltet ein Zusammenführen des fahrdynamischen Modells mit der Fahrzeugkinematik und den verfügbaren Messungen. Unter Berücksichtigung von Modellierungs- und Messunsicherheiten kann eine Schätzung der Fahrzeugtrajektorie erstellt und mit der gewünschten Fahrzeugtrajektorie verglichen werden.
Insgesamt beinhaltet die Bewertung des fahrdynamischen Betriebs das Bestimmen einer gewünschten Trajektorie für das autonome Fahrzeug, worin die gewünschte Trajektorie die gewünschten Fahrzeugpositionen einschließlich einer X-Position, einer Y-Position, einer Längsgeschwindigkeit und einer Richtung beinhaltet, und das Bestimmen von Fahrzeugsteuerbefehlen basierend auf der gewünschten Trajektorie. Die Fahrzeugsteuerbefehle beinhalten einen oder eine Kombination aus einem befohlenen Lenkwinkel, einem Beschleunigungsbefehl und einem Bremsbefehl. Es können aktuelle Fahrzeugzustände ermittelt werden, die auf die Steuerbefehle des Fahrzeugs reagieren und eine Gierrate, eine Längsgeschwindigkeit, eine Querbeschleunigung und eine Längsbeschleunigung beinhalten. Ausgehend von den tatsächlichen Fahrzeugzuständen wird eine geschätzte Trajektorie ermittelt. Ein Trajektorienfehler kann basierend auf einer Differenz zwischen der gewünschten Trajektorie und der geschätzten Trajektorie bestimmt werden. Der Trajektorienfehler kann über einen Zeithorizont dynamisch überwacht werden, wobei der Betriebszustand basierend auf der dynamischen Überwachung ermittelt werden kann. Dieser Vorgang ist unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben.
3 ist eine schematische Zeichnung, die den Informationsfluss und die Verarbeitung für eine Trajektorienfehler-Bestimmungsroutine 300 darstellt, die einer fahrdynamischen Steuerroutine für eine Ausführungsform des autonomen Fahrzeugs 10 zugeordnet ist. Wie bereits beschrieben, erzeugt die Trajektorienplanungsroutine 220 die gewünschte Trajektorie 225 für das Fahrzeug 10 basierend auf dem Ausgang 155 des Wahrnehmungsmoduls 150 unter Berücksichtigung eines geplanten Fahrwegs für das Fahrzeug 10. Die Verhaltenssteuerungsroutine 230 ermittelt die Stellbefehle 240 in Form des Lenkwinkelbefehls 242, des Fahrzeugbremsbefehls 244 und des Fahrzeugbeschleunigungsbefehls 246, die in die Trajektorienfehlerbestimmung 300 eingegeben werden.
Die Stellbefehle 240 in Form des Lenkwinkelbefehls 242, des Fahrzeugbremsbefehls 244 und des Fahrzeugbeschleunigungsbefehls 246 werden als Eingänge zu einer Fahrdynamik- und Kinematikroutine 310 bereitgestellt. Die Kinematikroutine 310 beinhaltet ausführbare Formen der GL. 1, 2 und 3, aus denen eine vorhergesagte Trajektorie 315 ermittelt wird. Die vorhergesagte Traj ektorie 315 wird einer Filterroutine 320 unterzogen, die einen Kalman-Filter beinhaltet, der den tatsächlichen Fahrzeugzustand 316 berücksichtigt. Die Filterroutine 320 erzeugt eine geschätzte Trajektorie 325, die wie folgt ausgedrückt werden kann:

Xg(k+1)', die eine geschätzte x-Position ist,
Yg(k+1)', die eine geschätzte y-Position ist,
Φg(k+1)', die eine geschätzte Fahrzeugposition ist, und
Vg(k+1)', die eine geschätzte Fahrzeuglängsgeschwindigkeit ist.

Die Trajektorienfehler-Bestimmungsroutine 300 berechnet Unterschiede zwischen den entsprechenden Elementen der gewünschten Trajektorie 225 und der geschätzten Trajektorie 325 über arithmetische Elemente 330 und erzeugt einen Trajektorienfehler 340, der Folgendes beinhaltet:

ex(k+1), der ein Trajektorienfehler in Zuordnung zur x-Position, ist
ey(k+1), der ein der y-Position zugeordneter Trajektorienfehler ist,
eΦ(k+1), der ein der Fahrzeugrichtung zugeordneter Trajektorienfehler ist, und
eV(k+1), der ein der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit zugeordneter Trajektorienfehler ist.

Der Trajektorienfehler kann über einen Zeithorizont dynamisch überwacht werden, wobei der Betriebszustand basierend auf der dynamischen Überwachung ermittelt werden kann. Dieser Vorgang ist unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.

4 stellt schematisch eine Ausführungsform einer Routine 400 zur Bewertung eines Betriebszustands (SOH) für den fahrdynamischen Betrieb eines autonomen Fahrzeugs dar, z. B. das Fahrzeug 10, das die Trajektorienfehler-Bestimmungsroutine 300 mit einbezieht. Die Routine kann als eine oder eine Vielzahl von Steuerroutinen durch die VHM-Steuerung 140 ausgeführt werden, wobei die darin gespeicherten oder von anderen Vorrichtungen entweder im Fahrzeug oder außerhalb des Fahrzeugs verfügbaren Informationen verwendet werden. Tabelle 1 sieht eine Aufschlüsselung vor, in der die numerisch gekennzeichneten Blocks und die entsprechenden Funktionen wie folgt und entsprechend der Routine 400 aufgeführt sind. Die Lehren hierin in Bezug auf die funktionalen bzw. logischen Blockkomponenten bzw. verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus Hardware, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die konfiguriert wurden, um die spezifizierten Funktionen auszuführen. Tabelle 1

BLOCK	BLOCKINHALTE
402	Bestimmen der gewünschten Fahrzeugtrajektorie für t=k+1
404	Bestimmen der geschätzten Fahrzeugzustände bei t=k
	Ermitteln der Lenk-, Brems- und Beschleunigungsbefehle
406	Vorhersage der Fahrzeugzustände bei t=k+1 (x_k+1'\|k, einschließlich Fahrzeugtrajektorie) unter Verwendung der GL. 1 und 2
	Vorhersage der Fahrzeugmessungen bei t=k+1 (y_k+1'\|k) unter Verwendung der GL. 3
408	Bestimmen von Fehlern zwischen den aktuellen Messungen bei t=k+1(y_k+1) und den vorhergesagten Messungen (y_k+i'\|k); Aktualisieren der Schätzung der Fahrzeugzustände einschließlich der Fahrzeugtrajektorie basierend auf dem Fehler
410	Berechnen von Trajektorienfehlern zwischen der gewünschten Fahrzeugtrajektorie und der geschätzten Trajektorie (ex(k+1), ey(k+1), e∅(k+1), ev(k+1))
412	Ermitteln des RMS des über den Zeithorizont T ermittelten Trajektorienfehlers (E(T))
414	Bestimmen des ersten SOH in Bezug auf den Trajektorienfehler: SOH1 = fl(E(T), thresh1)
416	Bestimmen des zweiten SOH in Bezug auf einen maximalen Richtungswinkelfehler über den Zeithorizont T: SOH2= f2(E∅(T), Thresh2)
418	Bestimmen des dritten SOH in Bezug auf eine maximale Änderungsrate der Beschleunigung über den Zeithorizont T SOH3 = f3(Da(T), Thresh3)
420	SOH = min(SOH1, SOH2, SOH3)
422	Ist SOH kleiner als der Schwellenwert SOH? Ist die Veränderung des SOH größer als die Schwellwertänderung?
424	Fehler erkennen und isolieren
426	Systemfunktion gemäß Spezifikation

Durchführung der Routine 400 zur Bewertung des Betriebszustands (SOH) für den fahrdynamischen Betrieb einer Ausführungsform des autonomen Fahrzeugs 10, die unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wird. Die Schritte der Routine 400 können in einer geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden und sind nicht auf die Reihenfolge, die mit Bezug auf 4 beschrieben ist, beschränkt.
Die Routine 400 beinhaltet das Bestimmen einer gewünschten Fahrzeugtrajektorie für t=k+1 (402) und das Bestimmen von geschätzten Fahrzeugzuständen bei t=k und darauf basierenden Lenk-, Brems- und Beschleunigungsbefehlen, wie zuvor beschrieben (404). Die Fahrzeugzustände bei t=k+1 einschließlich Fahrzeugtrajektorie) werden unter Verwendung ausführbarer Formen im Rahmen der GL. 1 und 2 vorhergesagt, und auch die Fahrzeugmessungen bei t=k+1 (y_k+1'|k) werden unter Verwendung ausführbarer Formen der Gl. 3 (406) vorhergesagt. Fehler zwischen den tatsächlichen Messungen bei t=k+1(y_k+1) und den vorhergesagten Messungen (y_k+1'|k) werden ermittelt, und die Schätzungen der Fahrzeugzustände einschließlich der Fahrzeugtrajektorie werden basierend auf dem Fehler (408) aktualisiert. ∅Trajektorienfehler zwischen der gewünschten Fahrzeugtrajektorie und der geschätzten Trajektorie (ex(k+1), ey(k+1), ev(k+1) und e(k+1)) werden ermittelt (410). Details zu den Schritten 406, 408 und 410 sind unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Dieser Teil der Routine 400 wird periodisch während des Fahrzeugbetriebs ausgeführt, einschließlich der periodischen Bestimmung und Speicherung von Werten für Trajektorienfehler zwischen der gewünschten Fahrzeugtrajektorie und der geschätzten Trajektorie (ex(k+1), ey(k+1), e∅(k+1) und ev(k+1)). Die Routine 400 berechnet quadratische Fehler (RMS) über einen dem Fahrzeugbetrieb zugeordneten Zeithorizont T, d. h. E(T) (412).
Ein erster SOH-Term SOH1 bezogen auf den Trajektorienfehler wird in Bezug auf die Größe von E(T) im Verhältnis zu einem ersten Schwellenwert Thresh1 (414) bestimmt. Der SOH1-Term nimmt mit zunehmendem Trajektorienfehler ab und steigt mit abnehmendem Traj ektorienfehler.
Ein zweiter SOH-Term SOH2, der sich auf einen Richtungswinkelfehler bezieht, wird ermittelt und beinhaltet einen maximalen Richtungswinkelfehler über den Zeithorizont T, bezogen auf einen zweiten Schwellenwert Thresh2 (416). Der SOH2-Term nimmt mit einer Zunahme des maximalen Richtungswinkelfehlers ab und steigt mit einer Abnahme des maximalen Richtungswinkelfehlers.
Ein dritter SOH-Term SOH3, der sich auf eine Änderung der Beschleunigung bezieht, wird ermittelt und beinhaltet eine maximale Änderungsrate der Beschleunigung entweder in Querrichtung (ax) oder in Längsrichtung (ay) über den Zeithorizont T, bezogen auf einen dritten Schwellenwert Thresh3 (418). Der SOH3-Term sinkt mit einer Zunahme der maximalen Änderungsrate der Beschleunigung und steigt mit einer Abnahme der maximalen Änderungsrate der Beschleunigung.
Die Schwellenwerte (Thresh1, Thresh2, Thresh3) sowie die SOH-Berechnungen (Funktionen f1, f2, f3) können basierend auf Flottendaten an den gleichen geographischen Standorten und unter den gleichen Umgebungsbedingungen, Wetterbedingungen, wie Windrichtung und -stärke, Straßenoberflächenbedingungen und Fahrzeuglastbedingungen angepasst werden.
Die gesamte SOH des fahrdynamischen Betriebs wird als Minimalwert für SOH1, SOH2 und SOH3 (420) ermittelt. Der gesamte SOH wird durch einen Vergleich mit einem Schwellenwert SOH bewertet und basiert darauf, ob eine Änderung des gesamten SOH größer als ein Schwellenwert (422) ist. Wenn der gesamte SOH kleiner als ein Schwellenwert ist oder einen starken Wertabfall (422)(0) erfahren hat, wird ein Fehler angezeigt, wobei die Routine 400 das Auftreten eines Fehlers meldet und die zugehörigen Informationen für den Service (424) isoliert. Andernfalls (422)(1) zeigt die Routine 400 an, dass das System wie vorgesehen funktioniert (426) und diese Iteration endet. Das Melden eines Fehlers kann die Benachrichtigung des Bedieners über die HMI-Vorrichtungen und/oder das Übermitteln des Ergebnisses an die externe Steuerung 280 über das Kommunikationsnetzwerk 285 beinhalten, wobei die externe Steuerung 280 einem Fahrzeug-Servicezentrum zugeordnet ist.
Software- und Hardwarefehler können zu Fehlern beim Berechnen der Lenk- und Brems-/Beschleunigungsbefehle führen. Weitere Faktoren wie beispielsweise äußere Fahrzeugstörungen (z. B. Wind, holprige Straßen), veränderte Fahrzeugeigenschaften und falsche Fahrzeugparameter können zu einer anderen als der gewünschten Fahrzeugtrajektorie führen. Die Routine 400 zur Bewertung des Betriebszustandes (SOH) für den fahrdynamischen Betrieb einer Ausführungsform des autonomen Fahrzeugs 10 erkennt vorteilhaft die Abweichung der Fahrzeugtrajektorie von der gewünschten Trajektorie und benachrichtigt ein Minderungssystem und/oder den Fahrzeugführer.
Die Flusspläne und Blockdiagramme in den Flussdiagrammen veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementierungen der Systeme, Verfahren und Computerprogrammprodukte gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in den Block- oder Flussdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Abschnitt eines Codes darstellen, der zum Implementieren der spezifizierten logischen Funktion(en) einen oder mehrere ausführbare Befehle beinhaltet. Es wird auch darauf hingewiesen, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder Flussdiagrammdarstellungen und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder Flussdiagrammdarstellungen durch Spezialzweck-Hardwarebasierte Systeme, die die spezifizierten Funktionen oder Vorgänge durchführen, oder Kombinationen von Spezialzweck-Hardware und Computerbefehlen implementiert werden können. Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das eine Steuerung oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung steuern kann, um in einer bestimmten Art und Weise zu funktionieren, sodass die im computerlesbaren Medium gespeicherten Befehle einen Herstellungsartikel erzeugen, einschließlich Anweisungen, die die Funktion/den Vorgang, die/der in dem Flussdiagramm und/oder Blockdiagrammblock oder Blöcken angegeben ist, implementieren.
Während die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren die vorliegenden Lehren unterstützen und beschreiben, wird der Umfang der vorliegenden Lehren jedoch einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Ausführungsformen und anderen Arten zur Ausführung der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben wurden, sind verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Lehren, die in den hinzugefügten Ansprüchen definiert sind, möglich.

Claims

Verfahren zum Auswerten des fahrdynamischen Betriebs in einem autonomen Fahrzeug, das Verfahren umfassend: Bestimmen einer gewünschten Trajektorie für das autonome Fahrzeug, worin die gewünschte Trajektorie gewünschte Fahrzeugpositionen einschließlich einer X-Position, einer Y-Position und einer Richtung beinhaltet; Bestimmen von Fahrzeugsteuerbefehlen basierend auf der gewünschten Trajektorie, worin die Fahrzeugsteuerbefehle einen befohlenen Lenkwinkel, einen Beschleunigungsbefehl und einen Bremsbefehl beinhalten; Bestimmen der tatsächlichen Fahrzeugzustände als Reaktion auf die Fahrzeugsteuerbefehle, worin die tatsächlichen Fahrzeugzustände eine Gierrate, eine Querbeschleunigung und eine Längsbeschleunigung beinhalten; Bestimmen einer geschätzten Trajektorie basierend auf den tatsächlichen Fahrzeugzuständen; Bestimmen eines Trajektorienfehlers basierend auf einer Differenz zwischen der gewünschten Trajektorie und der geschätzten Trajektorie; dynamisches Überwachen des Trajektorienfehlers über einen Zeithorizont; und Bestimmen eines ersten SOH basierend auf dem über den Zeithorizont überwachten Traj ektorienfehler.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der erste SOH-Term mit einer Zunahme des Trajektorienfehlers abnimmt und mit einer Abnahme des Trajektorienfehlers zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen von vorhergesagten Fahrzeugpositionen basierend auf den Fahrzeugsteuerbefehlen, worin die vorhergesagten Fahrzeugpositionen eine vorhergesagte x-Position, eine vorhergesagte y-Position, eine vorhergesagte Richtung und eine vorhergesagte Fahrzeuggeschwindigkeit beinhalten; dynamisches Ermitteln eines Fehlers zwischen der gewünschten Richtung und der vorhergesagten Richtung über den Zeithorizont; und Bestimmen eines zweiten SOH basierend auf dem Fehler zwischen der gewünschten Richtung und der vorhergesagten Richtung über den Zeithorizont.
Verfahren nach Anspruch 3, worin der zweite SOH-Term mit einer Zunahme des Fehlers zwischen der gewünschten Richtung und der vorhergesagten Richtung abnimmt und mit einer Abnahme des Fehlers zwischen der gewünschten Richtung und der vorhergesagten Richtung zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: dynamisches Überwachen des tatsächlichen Fahrzeugzustands einschließlich der Quer- und Längsbeschleunigung über den Zeithorizont; Bestimmen einer maximalen Änderungsrate der Querbeschleunigung und der Längsbeschleunigung über den Zeithorizont; und Bestimmung eines dritten SOH basierend auf der maximalen Änderungsrate der Querbeschleunigung und der Längsbeschleunigung über den Zeithorizont.
Verfahren nach Anspruch 5, worin der dritte SOH-Term mit einer Zunahme der maximalen Änderungsrate der Querbeschleunigung und der Längsbeschleunigung abnimmt und mit einer Abnahme der maximalen Änderungsrate der Querbeschleunigung und der Längsbeschleunigung zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend das Erkennen eines Fehlers, der dem fahrdynamischen Betrieb zugeordnet ist, basierend auf den ersten, zweiten und dritten SOHs.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Trajektorienfehler einen ersten Trajektorienfehler beinhaltet, welcher der x-Position zugeordnet ist, einen zweiten Trajektorienfehler, welcher der y-Position zugeordnet ist, einen dritten Trajektorienfehler, welcher der Fahrzeugrichtung zugeordnet ist, und einen vierten Trajektorienfehler, welcher der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit zugeordnet ist.
Autonomes Fahrzeug, umfassend: eine Vielzahl von Raumüberwachungssensoren; eine GPS-Ortungsvorrichtung; fahrdynamische Sensoren; ein Wahrnehmungsmodul zum Überwachen der Raumüberwachungssensoren, der Fahrzeugdynamiksensoren und der GPS-Ortungsvorrichtung; eine Telematikvorrichtung; worin das Wahrnehmungsmodul Routinen zum Schätzen einer Position der aktuellen Straße, der aktuellen Fahrspur, der Arten und der Position von Objekten und Hindernissen beinhaltet; und eine Steuerung in Verbindung mit dem Wahrnehmungsmodul, der Telematikvorrichtung, den Raumüberwachungssensoren, der GPS-Ortungsvorrichtung und den fahrdynamischen Sensoren; wobei die Steuerung einen Befehlssatz beinhaltet, wobei der Befehlssatz wie folgt ausführbar ist: Bestimmen einer gewünschten Trajektorie für das autonome Fahrzeug, worin die gewünschte Trajektorie gewünschte Fahrzeugpositionen einschließlich einer X-Position, einer Y-Position und einer Richtung beinhaltet; Bestimmen von Fahrzeugsteuerbefehlen basierend auf der gewünschten Trajektorie, worin die Fahrzeugsteuerbefehle einen befohlenen Lenkwinkel, einen Beschleunigungsbefehl und einen Bremsbefehl beinhalten; Bestimmen der tatsächlichen Fahrzeugzustände als Reaktion auf die Fahrzeugsteuerbefehle, worin die tatsächlichen Fahrzeugzustände eine Gierrate, eine Querbeschleunigung und eine Längsbeschleunigung beinhalten; Bestimmen einer geschätzten Trajektorie basierend auf den tatsächlichen Fahrzeugzuständen; Bestimmen eines Trajektorienfehlers basierend auf einer Differenz zwischen der gewünschten Trajektorie und der geschätzten Traj ektorie; dynamisches Überwachen des Trajektorienfehlers über einen Zeithorizont; und Bestimmen eines ersten SOH basierend auf dem über den Zeithorizont überwachten Trajektorienfehler.
Verfahren nach Anspruch 9, worin der Befehlssatz den ersten SOH-Term beinhaltet, der mit einer Zunahme des Trajektorienfehlers abnimmt und mit einer Abnahme des Trajektorienfehlers zunimmt.