-
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugverbund mit mindestens einem Folgefahrzeug und einem Leitfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugverbundes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 und ein Computerprogramm sowie ein computerlesbares Speichermedium zum Ausführen eines solchen Verfahrens.
-
Bei einem Fahrzeugverbund, bei welchen autonom fahrende Fahrzeuge sowohl mit einer Infrastruktur als auch mit anderen Fahrzeugen kommunizieren, ist es notwendig das Fahrverhalten der einzelnen Fahrzeuge aufeinander abzustimmen und die Fahrzeuge miteinander zu koordinieren. Die durch Fahrzeug-zu-X-Kommunikation oder Fahrzeug-zu-Fahrzeug- Kommunikation von den Fahrzeugen versendeten Informationen umfassen üblicherweise zumindest eine Absolutposition, eine Absolutgeschwindigkeit und eine Information über die Fahrtrichtung, beispielsweise den Lenkwinkel.
-
Die
US 5 781 119 A offenbart ein Fahrzeugführungssystem, das es einer Vielzahl von Fahrzeugen ermöglicht, in einem Zug zu fahren. Das Fahrzeugführungssystem umfasst ein Frontlauffahrzeug mit einer Sensoreinheiten zum Erfassen einer relativen Abweichung des Frontlauffahrzeugs von einer Basislinie einer Straße; mit einer Berechnungseinheit zum Berechnen von Steuervariablen auf der Grundlage der erfassten relativen Abweichung, um es dem Frontlauffahrzeug zu ermöglichen, entlang der Basislinie zu fahren; mit einen Sender zum Übertragen der Steuervariablendaten, die von den Berechnungsmitteln berechnet wurden, an ein Fahrzeug, das dem Frontfahrzeug folgt; mit einem Empfänger zum Empfangen der Steuervariablendaten von dem Sender; mit einer Speichereinheit zum Speichern der über den Empfänger empfangenen Steuervariablendaten; und mit einer Steuerung zum Bestimmen eines Korrekturbetrags auf der Basis der empfangenen Steuervariablendaten, wenn das nachfolgende Fahrzeug eine Position erreicht, in der das Frontfahrzeug die Steuervariablendaten gesendet hat, wobei das Folgefahrzeug auf der Basis des Korrekturbetrags gesteuert wird.
-
Die nachveröffentlichte
DE 10 2017 002 220 A1 offenbart ein Verfahren zur Folgeregelung in Querrichtung eines Fahrzeugs innerhalb eines Platoons, mit einem vorausfahrenden Führungsfahrzeug, das Geschwindigkeit und Richtung vorgibt, und einem oder mehreren mit Abstand folgenden Folgefahrzeugen, wobei sich ein Folgefahrzeug am jeweils vorausfahrenden Vorderfahrzeug orientiert. Zur selbsttätigen, dynamisch geregelten Querführung des Folgefahrzeugs wird die Relativabweichung zwischen einem vorgegebenen Frontreferenzpunkt des Folgefahrzeugs und einem Heckreferenzpunkt des Vorderfahrzeugs mittels einer Sensorik des Folgefahrzeugs erfasst. Aus der erfassten Relativabweichung wird ein Soll-Lenkwinkel für gelenkte Vorderräder des Folgefahrzeugs berechnet, dergestalt dass bei Einstellung dieses Soll-Lenkwinkels das Folgefahrzeug dem Vorderfahrzeug in dessen Spur folgt, und dass mittels des berechneten Soll-Lenkwinkels mit einer zugeordneten Stellgröße die gelenkten Vorderräder des Folgefahrzeugs auf diesen Soll-Lenkwinkel für eine spurgebundene Folgefahrt eingestellt werden.
Die gattungsbildende
EP 2 685 338 A1 offenbart eine Vorrichtung für die seitliche Steuerung eines Trägerfahrzeugs während der Fahrt in einer Fahrzeugkolonne, die Steuermittel zum Ausführen eines Steueralgorithmus zum Betätigen der Seitensteuerung des Trägerfahrzeugs besitzt, mit Mittel zum Erfassen eines Steuersignals eines vorausfahrenden Fahrzeugs, das in der Fahrzeugkolonne fährt, und eines seitlichen Fehlers relativ zu einem Zielfahrzeug eines vorausfahrenden Fahrzeugs, das in der Fahrzeugkolonne fährt.
-
Die
EP 2 850 605 B1 offenbart ein Verfahren und ein System zum autonomen Nachführen eines Folgefahrzeugs auf der Spur eines Leitfahrzeugs, bei welchem das Leitfahrzeug von einem Fahrer gesteuert wird, wobei vom Leitfahrzeug mittels Fahrzeug-zu-X-Kommunikation eine Leitbotschaft gesendet wird, welche die Bereitschaft zum autonomen Nachführen von Folgefahrzeugen signalisiert und mindestens eine Fahrzeugidentifikationsinformation und eine Routeninformation des Leitfahrzeugs umfasst.
-
Die
DE 41 33 882 A1 offenbart ein Verfahren zum selbsttätigen Nachführen eines Fahrzeugs auf der Spur eines vorausfahrenden Fahrzeugs, wobei mittels einer fahrzeugseitig angeordneten elektronischen Kamera laufend Bildsignale für signifikante Heckbereiche des Führungsfahrzeugs erzeugt, daraus durch elektronische Bildauswertung laufend der in Richtung der Längsachse des Fahrzeugs gemessene Abstand zwischen diesem und dem Führungsfahrzeug sowie der Seitenversatz desselben gegen die Längsachse des Fahrzeugs ermittelt und die erforderlichen Werte des Lenkwinkels gemäß errechnet werden.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde das Fahrverhalten der einzelnen Fahrzeuge im Verbund zueinander zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Fahrzeugverbund mit mindestens einem Folgefahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 als auch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 12 sowie ein computerlesbares Speichermedium mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
-
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch die Angabe eines Fahrzeugverbundes mit mindestens einem Folgefahrzeug und einem Leitfahrzeug, wobei das mindestens eine Folgefahrzeug ein Fahrerassistenzsystem aufweist, wobei das Fahrerassistenzsystem das Folgefahrzeug autonom im Verbund auf der Trajektorie eines Leitfahrzeuges nachführt,
mit einem Soll-Lenkwinkel, welcher dem Fahrerassistenzsystem vom Leitfahrzeug zur Nachführung des mindestens einen Folgefahrzeugs entlang der Trajektorie des Leitfahrzeugs übermittelt ist, und mit einem Ist-Lenkwinkel, welcher sich durch das Ausführen des Soll-Winkels bei dem mindestens einem Folgefahrzeug einstellt und mit einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Lenkwinkel-Abweichung zwischen einem vorausfahrenden Verbundfahrzeug und dem mindestens einem Folgefahrzeug, und mit einer Verarbeitungseinheit, welche bei Vorliegen einer Lenkwinkel-Abweichung ein Korrekturstellsignal zur Korrektur des Ist-Lenkwinkels erzeugt,
mit Lenkwinkelsensoren,
wobei
die Lenkwinkelsensoren Lenkwinkeltoleranzen aufweisen, und wobei die Lenkwinkeltoleranzen bei einem Fahren im Verbund einen niedrigeren Schwellenwert aufweisen als in einer Betriebsweise als autonomes Einzelfahrzeug oder in einer manuellen Betriebsweise.
Dabei beschreibt die Lenkwinkel-Abweichung einen Seitenversatz (seitlichen Versatz) des Folgefahrzeugs zum vorausfahrenden Verbundfahrzeug bzw. den Seitenversatz des Folgefahrzeugs gegen die Längsachse des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs.
-
Der Lenkwinkel eines Fahrzeugs dient zur Querführung des Kraftfahrzeugs. Eine Querführung ist hier eine ausgeführte Lenkaktivität, welche das Fahrzeug so führt, dass es der Trajektorie des Leitfahrzeuges mit erlaubter Fehlertoleranz folgt. Der Lenkwinkel kann durch die Lenkradstellung bzw. einem Lenkaktuator eingestellt werden. Der Lenkwinkel kann durch Lenkradwinkelsensoren, welche eine Lenkradpositionen als auch den resultierenden Radeinschlag erfassen, gemessen werden.
-
Dabei versteht man unter nachgeführtem Folgefahrzeug ein Fahrzeug, das auf der Spur eines Leitfahrzeugs autonom bzw. selbsttätig nachgeführt wird, wobei das Leitfahrzeug hingegen beispielsweise von einem Fahrer gesteuert wird und/oder im autonomen oder teilautonomen Fahrmodus (keinem vorausfahrenden Leitfahrzeug autonom folgend) betrieben wird. Anders ausgedrückt, wird ein Folgefahrzeug vom Fahrerassistenzsystem autonom als Folgefahrzeug im Verbund gesteuert, wobei die Ausdrucksweise „auf der Spur eines Leitfahrzeugs“ nicht wortwörtlich zu verstehen ist, sondern sinngemäß in der Art zu verstehen ist, dass ein Folgefahrzeug einem Leitfahrzeug bzw. innerhalb einer Kolonne / eines Konvois einem vorausfahrenden Fahrzeug folgt.
-
Unter dem Begriff Lenkwinkelsensoren werden sowohl Sensoren zur Erfassung der Lenkradposition, wie auch Sensoren zur Erfassung des resultierenden Radeinschlags verstanden. Die Lenkwinkelsensoren können als rotatorische Drehwinkelsensoren ausgestaltet sein, welche zumeist an der Lenksäule, am Lenkritzel direkt oder an einer verbundenen Eingangswelle angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich können die Lenkwinkelsensoren sowohl als sogenannte Multi-Turn-Sensoren ausgeführt sein, die den absoluten Lenkwinkel über mehr als eine Umdrehung von Anschlag zu Anschlag messen oder als Single-Turn-Sensoren oder auch als inkrementale Winkelsensoren.
-
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass zur Erlangung eines effizient zusammenhängenden Fahrzeugverbundes, bei bestimmten Fahrszenarien, beispielsweise einem gemeinsamen Fahrspurwechsel auf einer Autobahnfahrt, die einzelnen Verbundfahrzeuge in gleichzeitig agierender Weise geführt werden müssen. In diesem Fall müssen die Längs- und Querführungsbefehle nicht sequenziell, sondern zeitsynchron bei allen beteiligten Verbundfahrzeugen ausgeführt werden, um eine kompakte Verbundfahrweise der Verbundfahrzeuge führen zu können. Die Verbundfahrzeuge müssen die notwendige Lenkbewegung durch das Einbringen des Lenkwinkels zeitsynchron, hier gleichzeitig ausführen. Die zeitsynchrone Einbringung des gleichen Lenkwinkels ist für eine Übereinstimmung der danach geführten Folgefahrzeuge auf der Spur des Leitfahrzeuges notwendig. Die Einstellung eines Lenkwinkels bei einem Fahrzeug unterliegt jedoch gewissen Toleranzen. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch die systembedingten vorhandenen Toleranzen und das Ausführen des vorgegebenen Soll-Lenkwinkels durch die Folgefahrzeuge, die Folgefahrzeuge nach einem gemeinsamen Fahrspurwechsel nicht mehr zwingend auf der von dem Leitfahrzeug vorgegebenen Trajektorie bzw. Spur fahren, sondern seitenversetzt zueinander. Dabei ist das Maß des sich einstellenden Seitenversatzes durch die Toleranz der voneinander abweichenden Lenkwinkel bestimmt.
-
Erfindungsgemäß weisen die Lenkwinkelsensoren Lenkwinkeltoleranzen auf, wobei die Lenkwinkeltoleranzen bei einem Fahren im Verbund einen niedrigeren Schwellenwert aufweisen als in einer Betriebsweise als autonomes Einzelfahrzeug oder in einer manuellen Betriebsweise. Das Fahrzeug wird autonom oder teilautonom als Einzelfahrzeug betrieben, wenn es von keinem vorausfahrenden Leitfahrzeug autonom folgend gesteuert wird. Dadurch wird die Freigabe einer Fahrt im Verbund erst dann erteilt, wenn die standardmäßigen Schwellenwerte herabgesetzt worden sind und keine Störung vorliegt. Dadurch wird die Betriebsweise „Fahren im Verbund“ verbessert und die Gefahr von Unfällen gesenkt.
-
Durch die Erfassungseinrichtung kann die Lenkwinkel-Abweichung zwischen dem vorausfahrenden Verbundfahrzeug und dem Folgefahrzeug erfasst werden. Dabei erfolgt diese Erfassung bevorzugt in periodisch wiederkehrenden Abständen oder dauerhaft oder über einen bestimmten Streckenabschnitt. Auch eine einmalige Erfassung ist möglich. Bei Vorliegen einer Lenkwinkel-Abweichung können anhand des Korrekturstellsignals verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Dies kann zum Beispiel eine automatische Korrektur des Ist-Lenkwinkels mithilfe des Korrekturstellsignals sein, und auch andere Notfallmaßnahmen, beispielsweise eine Warnung oder Aufforderung an den Fahrer zur manuellen Korrektur. Vor der Durchführung einer automatischen Korrektur bzw. Durchführung einer Notfallmaßnahme im Folgefahrzeug kann diese Korrektur bevorzugt vorab mittels einer Plausibilitätsüberprüfung verifiziert werden, indem mittels der Erfassungseinrichtung im Folgefahrzeug die Spurtreue, das heißt die Einhaltung der Fahrspur des Leitfahrzeuges bzw. des vorausfahrenden Fahrzeuges überprüft wird und bei Feststellung einer „fragwürdigen“ Spurtrajektorie des Leitfahrzeuges bzw. des vorausfahrenden Fahrzeuges, eine automatische Korrektur unterbunden wird und stattdessen nur eine Notfallmaßnahme oder eine manuelle Korrektur im Folgefahrzeug durchgeführt wird.
-
Das bei Vorliegen einer Lenkwinkel-Abweichung erzeugte Korrekturstellsignal kann durch die Korrektur der Lenkradstellung eingebracht werden, wobei die Einbringung beispielsweise mittels einer Überlagerungslenkung erfolgt. Anhand des Korrekturstellsignals ist eine Kompensation des seitlichen Versatzes durch Lenkwinkeltoleranzen möglich. Durch das Korrekturstellsignal kann der Seitenversatz der Folgefahrzeuge zueinander aufgehoben werden, wodurch die Folgefahrzeuge nach einem gemeinsamen Fahrspurwechsel wieder auf der von dem Leitfahrzeug vorgegebenen Trajektorie bzw. Spur fahren. Liegt der seitliche Versatz der aufeinanderfolgenden Fahrzeuge unterhalb eines vorgegebenen Korrekturschwellenwertes, das heißt, liegt die Lenkwinkel-Abweichung unterhalb eines vorgegebenen Korrekturschwellenwertes, so kann auf eine Korrektur verzichtet werden. Dabei kann der Korrekturschwellenwert beispielsweise einer Datenbank, welche vorab definiert worden ist, entnommen werden oder vorab festgesetzt worden sein.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Erfassungseinrichtung als eine Kamera, insbesondere eine Frontkamera, ausgestaltet. Die Frontkamera kann als eine elektronische Kamera, welche den signifikanten, das heißt bildmäßig leicht auszuwertenden Heckbereich des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs erfasst, ausgestaltet sein, wobei der signifikante Heckbereich zumindest eine Spurweite zwischen den Hinterreifen umfasst. Weiterhin bevorzugt erzeugt die Kamera Bildsignale für den signifikanten Heckbereich des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs. Die Erfassung des Heckbereiches des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs erfolgt hierbei insbesondere, um die relative Lage, das heißt eine Position, des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs in Bezug zum Fahrstreifen oder der Fahrbahn (Fahrtrajektorie) zu ermitteln, wobei die Spurweite beispielsweise als Bewertungskriterium der relativen Lage des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs in Bezug zum Fahrstreifen oder der Fahrbahn (Fahrtrajektorie) mit einbezogen wird. Aus den erzeugten Bildsignalen ist der Seitenversatz, das heißt, die Lenkwinkel-Abweichung, des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs berechenbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Bestimmung der Lenkwinkel-Abweichung unter Berücksichtigung einer Zeitverzögerung als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Abstandes zum vorausfahrenden Verbundfahrzeug vorgesehen. Dabei entspricht die Zeitverzögerung derjenigen Zeit, welche notwendig ist, damit das nachgeführte Folgefahrzeug den Trajektoriebezugspunkt bzw. Spurbezugspunkt des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs erreicht hat, an welchem das nachgeführte Folgefahrzeug den Soll-Lenkwinkel erfasst hat. Dies bedeutet, dass der Soll-Lenkwinkel und der Ist-Lenkwinkel zum gleichen Trajektoriebezugspunkt bzw. Spurbezugspunkt miteinander verglichen werden. Dadurch ist eine genauere Bestimmung des seitlichen Versatzes der aufeinanderfolgenden Verbundfahrzeuge möglich.
-
Insbesondere ist die Zeitverzögerung der Quotient aus der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs und dem Abstand zwischen dem vorausfahrenden Verbundfahrzeug und dem Folgefahrzeug. Dabei ist, aufgrund der Betriebsweise im Verbund, die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs bevorzugt identisch mit der Geschwindigkeit des Folgefahrzeugs.
-
Vorzugsweise ist mittels der Lenkwinkelsensoren eine Überprüfung vorgesehen, ob der mittels eines Lenkrads oder eines Aktuators eingebrachte Lenkwinkel mit dem daraus resultierenden Lenkdrehwinkel eines Fahrwerks übereinstimmt. Vorzugsweise wird eine solche Überprüfung bei allen Verbundfahrzeugen vorgenommen.
-
In bevorzugter Ausgestaltung ist hierfür zumindest ein erster Lenkwinkelsensor zur Erfassung der Lenkradstellung und zumindest ein zweiter Lenkwinkelsensor zur Erfassung eines Radeinschlags vorgesehen. Weisen die Lenkwinkelsensoren oder einer der Lenkwinkelsensoren eine Störung auf, so ist mit diesem Fahrzeug keine Betriebsweise im Verbund möglich.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Bestimmung des Ist-Lenkwinkels mittels Lenkwinkelsensoren vorgesehen. Bevorzugt ist der Lenkwinkel durch eine Lenkradstellung oder ein Lenkaktuator einstellbar.
-
Bevorzugt ist bei einer Störung bei zumindest einem der Lenkwinkelsensoren ein Abbruch des Fahrens im Verbund vorgesehen oder eine Aufnahme des Fahrens im Verbund verweigert. Dabei versteht man unter Störungen, worunter hier auch Unregelmä-ßigkeiten zu verstehen sind, dass die Lenkwinkeltoleranzabweichung, das heißt, die eingebrachten Lenkwinkel mit den daraus resultierenden Lenkdrehwinkeln des Fahrwerks oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegen.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugverbundes mit mindestens einem Folgefahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem und einem Leitfahrzeug, wobei das Fahrerassistenzsystem das Folgefahrzeug autonom im Verbund auf der Trajektorie eines Leitfahrzeuges nachführt, mit den folgenden Schritten:
- - Bereitstellen eines Soll-Lenkwinkels, welcher dem Fahrerassistenzsystem vom Leitfahrzeug, zur Nachführung des mindestens einen Folgefahrzeugs entlang der Trajektorie des Leitfahrzeugs, übermittelt wird,
- - Einstellen eines Ist-Lenkwinkels, durch das Ausführen des Soll-Lenkwinkels bei dem mindestens einem Folgefahrzeug,
- - Erfassen einer Lenkwinkel-Abweichung zwischen einem vorausfahrenden Verbundfahrzeug und dem mindestens einem Folgefahrzeug durch eine Erfassungseinrichtung, und
- - Erzeugen eines Korrekturstellsignals durch eine Verarbeitungseinheit zur Korrektur des Ist-Lenkwinkels bei Vorliegen einer Lenkwinkel-Abweichung,
- - Ausbilden von Lenkwinkeltoleranzen durch Lenkwinkelsensoren, wobei die Lenkwinkeltoleranzen bei einem Fahren im Verbund mit einem niedrigeren Schwellenwert eingestellt werden als in einer Betriebsweise als autonomes Einzelfahrzeug oder in einer manuellen Betriebsweise.
-
Weiterhin bevorzugt werden durch eine Kamera Bildsignale für einen signifikanten Heckbereich des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs erzeugt, wobei der signifikante Heckbereich zumindest eine Spurweite zwischen den Hinterreifen umfasst. Weiterhin bevorzugt wird die Lenkwinkel-Abweichung unter Berücksichtigung einer Zeitverzögerung als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Abstandes zum vorausfahrenden Verbundfahrzeug bestimmt.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird mittels der Lenkwinkelsensoren eine Überprüfung vorgenommen, ob der mittels eines Lenkrads oder eines Aktuators eingebrachte Lenkwinkel mit dem daraus resultierenden Lenkdrehwinkel eines Fahrwerks übereinstimmt. Bevorzugt wird bei einer Störung zumindest einer der Lenkwinkelsensoren ein Abbruch des Fahrens im Verbund durchgeführt oder eine Aufnahme des Fahrens im Verbund verweigert.
-
Die Vorteile des Verfahrens entsprechen im Wesentlichen den obigen Vorteilen.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Computerprogramm umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch den Computer diesen veranlassen, das wie oben beschriebene Verfahren auszuführen. Das Computerprogramm erweitert bevorzugt ein Fahrzeug mit einem, wie oben beschriebenen Verfahren nachträglich. Diese nachträgliche Erweiterung kann beispielsweise extern durch den Fahrzeughersteller erfolgen.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein computerlesbares Speichermedium umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch den Computer diesen veranlassen, das wie oben beschriebene Verfahren auszuführen.
-
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:
- 1: ein erfindungsgemäßes Folgefahrzeug, und
- 2: schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren, und
- 3: einen erfindungsgemäßen Fahrzeugverbund mit dem Folgefahrzeug und einem Leitfahrzeug in Draufsicht, und
- 4: einen erfindungsgemäßen Fahrzeugverbund im Betrieb, und
- 5: ein Verfahren zur Überprüfung der Lenkwinkelsensoren in einer ersten Ausgestaltung, und
- 6: ein Verfahren zur Überprüfung der Lenkwinkelsensoren in einer zweiten Ausgestaltung.
-
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen.
-
1 zeigt ein Folgefahrzeug 2 mit einem Fahrerassistenzsystem 3 mit einer nicht gezeigten Verarbeitungseinheit gemäß der Erfindung. Ferner umfasst das Folgefahrzeug 2 eine Erfassungsvorrichtung 4, hier beispielsweise eine Frontkamera, zur Erfassung des signifikanten Heckbereichs des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs 1 (3), wobei der signifikante Heckbereich zumindest die Spurweite zwischen den Hinterreifen umfasst. Die Erfassungsvorrichtung 4 erzeugt daraus Bildsignale, um die relative Lage / Position des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs 1 (3) in Bezug zum Fahrstreifen / der Fahrbahn (Fahrtrajektorie) zu ermitteln. Die Erfassung der relativen Lage / Position des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs 1 (3) in Bezug zum Fahrstreifen / der Fahrbahn erfolgt hierbei über eine gewisse Zeitdauer für einen bestimmten Streckenbereich einer Fahrtrajektorie. Bevorzugt wird hierbei ein Streckenbereich einer Fahrtrajektorie herangezogen, welcher eine Krümmung / Kurve enthält. Damit das vorausfahrende Verbundfahrzeug 1 ( 3) den Streckenbereich dieser Fahrtrajektorie spurgetreu befahren kann, müssen im vorausfahrenden Verbundfahrzeug (3) hierfür eine zeitliche Abfolge von „Lenkbewegungen“ ausgeführt werden, wobei sich diese Lenkbewegungen als zeitliche Funktion mit entsprechenden Lenkwinkel-Parametern beschreiben lassen. Diese Lenkwinkel-Parameter als Funktion werden vom vorausfahrenden Verbundfahrzeug 1 (3) via car-to-car-Kommunikation dem Folgefahrzeug 2 zur Verfügung gestellt, damit das Folgefahrzeug 2 diese Lenkwinkel-Parameter als Funktion (autonom) ausführen kann, wenn das Folgefahrzeug 2 zeitlich nachfolgend den entsprechenden Streckenbereich der Fahrtrajektorie befährt. Sofern das Folgefahrzeug 2 vor dem Passieren der Krümmung / Kurve ohne seitlichem Versatz zum vorausfahrenden Verbundfahrzeug 1 (3) diesem gefolgt ist und keine Abweichungen bei den Lenkwinkelsensoren / Lenkwinkeltoleranzen vorliegen, muss das Folgefahrzeug 2 nach dem Passieren der Krümmung / Kurve wieder exakt (ohne seitlichem Versatz) zum vorausfahrenden Verbundfahrzeug 2 ausgerichtet sein. Wird mittels der Erfassungseinrichtung 4 nach dem Passieren der Krümmung / Kurve jedoch ein seitlicher Versatz zum vorausfahrenden Verbundfahrzeug 1 ( 3), welcher vor dem Passieren der Krümmung / Kurve nicht vorhanden war, festgestellt, so wird daraus eine Lenkwinkel-Abweichung abgeleitet, dessen Größe sich anhand der zurückgelegten Strecke bestimmen lässt.
-
Somit ist aus den erzeugten sequentiellen Bildsignalen eines, insbesondere kurvigen, Streckenbereichs einer Fahrtrajektorie und eines vorausfahrenden Verbundfahrzeugs 1 (3) eine relative Abweichung zwischen / gegenüber dem vorausfahrendem Verbundfahrzeug 1 (3) und dem Folgefahrzeug 2 bestimmbar, bzw. ein potentieller Seitenversatz ermittelbar, das heißt die Lenkwinkel-Abweichung, gegenüber dem vorausfahrenden Verbundfahrzeug 2 berechenbar.
-
Anhand der Lenkwinkel-Abweichung, bzw. des resultierenden seitlichen Versatzes gegenüber dem vorausfahrenden Verbundfahrzeug 1 (3) zur Längsachse des Folgefahrzeugs 2 wird das Korrekturstellsignal erzeugt, welches zur Korrektur der Lenkradradstellung verwendet wird. Dadurch ist eine Kompensation des seitlichen Versatzes, welche durch Lenkwinkeltoleranzen hervorgerufen werden, möglich. Die Korrektur kann bereits auch schon während dem Passieren der Krümmung / Kurve erfolgen, damit sich bei einer, insbesondere größeren Lenkwinkel-Toleranz, während der Kurvenfahrt bzw. während dem Passieren der Krümmung / Kurve, über die Zeit kein zu großer, sicherheitskritischer, seitlicher Versatz, beispielsweise ein Abdriften von der Fahrspur des Folgefahrzeugs 2, ausbildet.
-
Zudem kann eine Auswerteeinheit 5 vorgesehen sein, zur Speicherung der Lenkwinkel-Abweichung sowie des Korrekturstellsignals. Die Auswerteeinheit 5 ist in diesem Beispiel außerhalb des Folgefahrzeugs 2 angeordnet. Die Auswerteeinheit 5 kann über einen nichtflüchtigen Speicher 6 zur Speicherung der erfassten Daten verfügen. Diese kann zur Erstellung eines Expertensystems oder einer Datenbank verwendet werden. Mittels dieses Expertensystems oder Datenbank kann die Methode zur Berechnung der Lenkwinkel-Abweichung aus den Bildsignalen durch maschinelles Lernen oder durch eine andere KI-Methode leichter berechnet werden. Die Auswerteeinheit 5 empfängt und versendet Daten bevorzugt drahtlos.
-
2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren in einer ersten Ausgestaltung. Hierbei wird in einem ersten Schritt S1 das Folgefahrzeug 2 (1) durch den Fahrer in Betrieb gesetzt. In einem zweiten Schritt S2 wird überprüft, ob der mittels eines Lenkrads oder eines Aktuators eingebrachte Lenkwinkel mit dem daraus resultierenden Lenkdrehwinkel eines Fahrwerks übereinstimmt, oder ob die Lenkwinkelsensoren Störungen aufweisen. Dazu werden die fahrzeuginternen Schnittstellen der Lenkwinkelsensoren und die Lenkwinkelsensoren selber überprüft.
-
Dabei sind als Lenkwinkelsensoren zumindest ein erster Lenkwinkelsensor zur Erfassung der Lenkradstellung und zumindest ein zweiter Lenkwinkelsensor zur Erfassung eines Radeinschlags vorgesehen. Liegt eine Störung wenigstens einer der Lenkwinkelsensoren oder der Schnittstelle vor, so ist eine Fahrweise im Verbund nicht möglich. In einem Schritt S3 wird eine Warnung ausgeben und/oder ggf. weitere Notfallmaßnahmen eingeleitet.
-
Liegt keine Störung vor, so ist eine Fahrweise im Verbund möglich. Dazu wird eine von einem Leitfahrzeug 1 (3) via Fahrzeug-zu-X-Kommunikation oder Fahrzeug-zu-Fahrzeug- Kommunikation ausgesendete Leitbotschaft, welche die Bereitschaft zum autonomen Nachführen von Folgefahrzeugen signalisiert, in einen Schritt S4 angenommen, und ein Verbund gebildet. Mittels Fahrzeug-zu-X-Kommunikation oder Fahrzeug-zu-Fahrzeug- Kommunikation werden in einem Schritt S5 Soll-Lenkwinkel an das zumindest eine Folgefahrzeug 2 (1) übertragen. Anhand dieser Soll-Lenkwinkel wird vom Folgefahrzeug 2 (1) ein Ist-Lenkwinkel, bzw. wird eine zeitliche Abfolge von Ist-Lenkwinkeln eingestellt.
-
Mittels der Erfassungseinrichtung 4 (1) wird in einem Schritt S6 der Heckbereich des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs, beispielsweise hier des Leitfahrzeugs 1 (3) erfasst. Die Kamera erzeugt Bildsignale vom Heckbereich des Leitfahrzeugs 1 (3) . Durch eine elektronische Bildauswertung der Bildsignale wird in einem Schritt S7 die Lenkwickel-Abweichung, hier der Seitenversatz des Leitfahrzeuges 1 (3) zur Längsachse des Folgefahrzeugs 2 (1) berechnet.
-
Die Bestimmung der Lenkwinkel-Abweichung erfolgt unter Berücksichtigung einer Zeitverzögerung Δt (3) als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v (3) und des Abstandes a (3) zum Leitfahrzeug 1 (3) . Dabei entspricht die Zeitverzögerung Δt derjenigen Zeit, welche notwendig ist, damit das nachgeführte Folgefahrzeug 2 (1) den Trajektoriebezugspunkt 12 (3) bzw. Spurbezugspunkt des Leitfahrzeuges 1 (1) erreicht hat, an welchem das nachgeführte Folgefahrzeug 2 (1) den Soll-Lenkwinkel erfasst hat. Dies bedeutet, dass der Soll-Lenkwinkel und der Ist-Lenkwinkel zum gleichen Trajektoriebezugspunkt 12 (3) bzw. Spurbezugspunkt miteinander verglichen werden. Dadurch ist eine genauere Bestimmung des seitlichen Versatzes der aufeinanderfolgenden Verbundfahrzeuge möglich.
-
Ist keine Lenkwinkel-Abweichung vorhanden oder liegt die Lenkwinkel-Abweichung unterhalb eines vorgegebenen Korrekturschwellenwertes, so wird in einem Schritt S8 die Fahrt im Verbund anhand des vom Leitfahrzeug 1 (3) übermittelten Soll-Lenkwinkels weiter fortgesetzt. Das Verfahren kann für einen kurzen Streckenabschnitt oder in periodischen Abständen, beginnend mit Schritt S6, wiederholt werden.
-
Wird eine Lenkwinkel-Abweichung festgestellt, so wird anhand der Bildsignale der Erfassungseinrichtung 4 (1) ein Korrekturstellsignal in einem Schritt S9 erzeugt, welches zur Korrektur des Ist-Lenkwinkels herangezogen wird. Das Korrekturstellsignal kann beispielsweise über eine korrigierte Lenkradstellung eingebracht werden.
-
Dadurch wird der seitliche Versatz, welcher durch die Lenkwinkeltoleranz hervorgerufen werden, kompensiert. In der weiterfolgenden Verbundfahrt wird demnach zunächst der vom Leitfahrzeug 1 (3) übermittelte Soll-Lenkwinkel eingestellt und anschließend das Korrekturstellsignal auf den Ist-Lenkwinkel angewendet, wobei sich der Ist-Lenkwinkel durch Anwenden des Soll-Lenkwinkels im Folgefahrzeug 2 (1) einstellt. Zudem können je nach Abweichungsgrad weitere Notfallmaßnahmen in einem Schritt S10 eingeleitet werden.
-
Das Verfahren kann bei Schritt S6 in periodischen Abständen, bis zu einem Ende der Verbundfahrt, wiederholt werden.
-
3 zeigt einen Fahrzeugverbund mit dem Folgefahrzeug 2 und einem Leitfahrzeug 1 in einer Draufsicht. Die Erfassungseinrichtung 4 erfasst während der Verbundfahrt den Heckbereich des Leitfahrzeugs 1. Die Erfassungseinrichtung 4 ist hier als Kamera ausgestaltet und weist einen Aufnahmewinkel 11 auf.
-
Die Bestimmung der Lenkwinkel-Abweichung erfolgt unter Berücksichtigung einer Zeitverzögerung Δt als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v m/s und des Abstandes a zum Leitfahrzeug 1. Insbesondere ist die Zeitverzögerung Δt der Quotient aus der Geschwindigkeit v in m/s des Leitfahrzeuges 1 und dem Abstand a zwischen dem Leitfahrzeug 1 und dem Folgefahrzeug 2. Dabei ist die Geschwindigkeit v des Leitfahrzeuges 1 im Wesentlichen identisch mit der Geschwindigkeit v des Folgefahrzeugs 2. Dies heißt, dass der Ist-Lenkwinkel mit dem Soll-Lenkwinkel des Leitfahrzeugs 1 zum gleichen Trajektoriebezugspunkt 12 verglichen wird.
-
4 zeigt einen Fahrzeugverbund aus einem Leitfahrzeug 1 und zwei aufeinanderfolgenden Folgefahrzeugen 2 bei einem Überholmanöver, beispielsweise bei einem Fahrspurwechsel. Hier ist es notwendig, dass die Längs- und Querführungsbefehle nicht sequentiell, sondern zeitsynchron bei allen Verbundfahrzeugen ausgeführt werden, damit der Verbund geschlossen weitergeführt werden kann. Durch die Erfindung können nach einem solchen Manöver auftretenden Lenkwinkel-Abweichungen behoben werden.
-
5 zeigt ein Verfahren zur Überprüfung der Lenkwinkelsensoren in einer ersten Ausgestaltung. Dabei werden unter Lenkwinkelsensoren sowohl Sensoren zur Erfassung der Lenkradposition, als auch Sensoren zur Erfassung des resultierenden Radeinschlags verstanden. Hierbei wird in einem ersten Schritt AS 1 ein Fahrzeug durch den Fahrer in Betrieb gesetzt. In einem zweiten Schritt AS 2 wird ermittelt, ob das Fahrzeug in einem autonomen Verbundbetrieb betrieben werden soll oder als ein Einzelfahrzeug in einer autonomen/teilautonomen Betriebsweise oder in einer manuellen Betriebsweise.
-
Wird das Fahrzeug als ein Einzelfahrzeug in einer autonomen/teilautonomen Betriebsweise oder in einer manuellen Betriebsweise betrieben, so findet keine Überprüfung der fahrzeugeigenen Lenkwinkelsensoren statt und das Fahrzeug kann seine Fahrt in einem Schritt AS 3 als teilautonomes oder autonomes Einzelfahrzeug oder manuell betriebenes Einzelfahrzeug beginnen.
-
Wird das Fahrzeug als Folgefahrzeug 2 (1) in einem Verbund in einem Schritt AS 4 betrieben, so werden zunächst die Schwellenwerte für die Lenkwinkeltoleranzen neu festgesetzt. Dabei sind diese Schwellenwerte niedriger als die Schwellenwerte für eine teil-/autonome oder manuelle Betriebsweise. In einem Schritt AS 5 wird überprüft, ob die Lenkwinkelsensoren eine Unregelmäßigkeit oder eine Störung aufweisen. Dabei versteht man unter Störung bzw. Unregelmäßigkeit, dass der mittels des Lenkrades ins Lenksystem eingebrachte Lenkwinkel mit dem daraus resultierenden Lenkdrehwinkel des Fahrwerks oberhalb (beispielsweise zu empfindlich / zu stark ansprechend) oder unterhalb (beispielsweise zu unempfindlich / zu gering ansprechend) eines Schwellenwertes liegen. Ebenfalls überprüft werden die Schnittstellen der Lenkwinkelsensoren, welche ebenfalls Unregelmäßigkeiten oder Störungen aufweisen können, beispielsweise fehlerhafte Protokolle zurückliefern können.
-
Liegen keine Störungen oder Unregelmäßigkeiten der Lenkwinkelsensoren vor, so wird in einem Schritt AS 6 der Fahrbetrieb als Verbundfahrzeug freigegeben.
-
Wird eine Unregelmäßigkeit oder eine Störung in einem der Lenkwinkelsensoren festgestellt, so wird ein Fahrbetrieb als Verbundfahrzeug in einem Schritt AS 7 nicht freigegeben und das Fahrzeug in den Schritt AS 3 überführt, das heißt, das Fahrzeug wird manuell oder in einer teil-/autonomen Betriebsweise weitergesteuert.
-
6 zeigt ein weiteres Verfahren zur Überprüfung der Lenkwinkelsensoren in einer zweiten Ausgestaltung. Hierbei wird das Folgefahrzeug 2 in einem ersten Schritt OS 1 in einer Betriebsweise im Verbund betrieben. Das Folgefahrzeug 2 (1) wird daher mit neu festsetzen Schwellenwerten für die Lenkwinkeltoleranz betrieben. Dabei sind diese Schwellenwerte niedriger als die Schwellenwerte für eine teil-/autonome oder manuelle Betriebsweise. In einem Schritt OS 2 wird überprüft, ob die Lenkwinkelsensoren oder einer der Lenkwinkelsensoren eine Unregelmäßigkeit oder eine Störung aufweisen. Ebenfalls überprüft werden in dem Schritt OS 2 die Schnittstellen zu den Lenkwinkelsensoren, welche ebenfalls Unregelmäßigkeiten oder Störungen aufweisen können, beispielsweise fehlerhafte Protokolle zurückliefern können.
-
Liegen keine Störungen oder Unregelmäßigkeiten der Lenkwinkelsensoren vor, so wird in einem Schritt OS 3 der Fahrbetrieb als Verbundfahrzeug weitergeführt und das Verfahren beginnt mit OS 2 erneut. Dabei kann das Verfahren periodisch immer wieder neu gestartet werden. Das Verfahren endet, wenn die Fahrt als Folgefahrzeug 2 (1) endet.
-
Wird eine Unregelmäßigkeit oder eine Störung in einem der Lenkwinkelsensoren festgestellt, so wird ein weiterer Fahrbetrieb als Verbundfahrzeug nicht freigegeben und das Fahrzeug wird manuell oder in einer teil-/autonomen Betriebsweise in dem Schritt OS 4 weitergesteuert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Leitfahrzeug
- 2
- Folgefahrzeug
- 3
- Fahrerassistenzsystem
- 4
- Erfassungsvorrichtung
- 5
- Auswerteeinheit
- 6
- nicht flüchtigen Speicher
- 11
- Aufnahmewinkel
- 12
- Trajektoriebezugspunkt
- a
- Abstand
- v
- Fahrzeuggeschwindigkeit
- Δt
- Zeitverzögerung
- S, AS,OS
- Verfahrensschritte