DE102019134258A1 - Method for controlling a driving function of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Fahrfunktion eines Fahrzeugs, umfassend die Schritte: Einlesen mindestens eines Fahrzustandes des Fahrzeugs, Einlesen einer geplanten Fahrzeugtrajektorie, Berechnen eines ersten Steuersignals für die Fahrfunktion und von Parametern, die ein Toleranzbands der geplanten Fahrzeugtrajektorie bestimmen derart, dass das Fahrzeug durch das erste Steuersignal innerhalb des Toleranzbands der geplanten Fahrzeugtrajektorie gehalten wird und dabei der Fahrzustand des Fahrzeugs berücksichtigt und ein vorgegebenes erstes Sicherheitsniveau eingehalten wird, Einlesen eines zweiten Steuersignals, überprüfen, ob das zweite Steuersignal geeignet ist, das Fahrzeug im Toleranzband der geplanten Fahrzeugtrajektorie zu halten, Ausgeben des zweiten Steuersignals, wenn das zweite Steuersignal geeignet ist, das Fahrzeug im Toleranzband der geplanten Fahrzeugtrajektorie zu halten, und Ausgeben des ersten Steuersignals, wenn das zweite Steuersignal nicht geeignet ist, das Fahrzeug im Toleranzband der geplanten Fahrzeugtrajektorie zu halten.The invention relates to a method for controlling a driving function of a vehicle, comprising the steps of: reading in at least one driving state of the vehicle, reading in a planned vehicle trajectory, calculating a first control signal for the driving function and parameters that determine a tolerance band of the planned vehicle trajectory in such a way that the Vehicle is kept within the tolerance band of the planned vehicle trajectory by the first control signal and the driving condition of the vehicle is taken into account and a predetermined first safety level is maintained, reading in a second control signal, check whether the second control signal is suitable for the vehicle in the tolerance band of the planned vehicle trajectory hold, outputting the second control signal when the second control signal is suitable for keeping the vehicle within the tolerance band of the planned vehicle trajectory, and outputting the first control signal when the second control signal is not suitable The aim is to keep the vehicle within the tolerance band of the planned vehicle trajectory.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Fahrfunktion eines Fahrzeugs, ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens, ein maschinenlesbares Speichermedium und eine Vorrichtung zum Steuern einer Fahrfunktion eines Fahrzeugs.The invention relates to a method for controlling a driving function of a vehicle, a computer program for executing the method, a machine-readable storage medium and a device for controlling a driving function of a vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik sind Fahrerassistenzsysteme bekannt, wobei die Fahrerassistenzsysteme die Steuerung einer oder mehrerer Fahrfunktionen des Fahrzeugs übernehmen können. Dabei können folgende Automatisierungsgrade unterschieden werden. Man spricht von einem assistierten Fahren, wenn der Fahrer dauerhaft entweder die Quer- oder die Längsführung eines Fahrzeugs ausführt und die jeweils andere Fahreraufgabe in gewissen Grenzen von einem System übernommen wird. Teilautomatisiertes Fahren umfasst ein System, welches für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen die Quer- und Längsführung übernimmt, der Fahrer jedoch das System dauerhaft überwachen und jederzeit zur vollständigen Übernahme der Fahrzeugführung bereit sein muss. Hochautomatisiertes Fahren umfasst ein System, welches die Quer- und Längsführung für einen gewissen Zeitraum in spezifischen Situationen übernimmt, der Fahrer das System dabei nicht überwachen muss und bei Bedarf zur Übernahme der Fahraufgabe mit einer ausreichenden Zeitreserve aufgefordert wird. Von vollautomatisiertem Fahren wird dann gesprochen, wenn das System die Quer- und Längsführung vollständig in einem definierten Anwendungsfall übernimmt und der Fahrer das System nicht überwachen muss. Es kann sein, dass der Fahrer zur Übernahme der Fahraufgabe aufgefordert wird und, sofern dies nicht erfolgt, in einen risikominimalen Systemzustand übergegangen wird. Driver assistance systems are known from the prior art, wherein the driver assistance systems can take over the control of one or more driving functions of the vehicle. The following degrees of automation can be distinguished. One speaks of assisted driving when the driver continuously performs either the transverse or the longitudinal guidance of a vehicle and the other driver's task is taken over by a system within certain limits. Semi-automated driving includes a system that takes over the lateral and longitudinal guidance for a certain period of time and / or in specific situations, but the driver must permanently monitor the system and be ready at any time to fully take over the vehicle guidance. Highly automated driving includes a system that takes over the lateral and longitudinal guidance for a certain period of time in specific situations, the driver does not have to monitor the system and, if necessary, is asked to take over the driving task with sufficient time reserve. We speak of fully automated driving when the system takes over the transverse and longitudinal guidance completely in a defined application and the driver does not have to monitor the system. It may be that the driver is requested to take over the driving task and, if this does not take place, the system changes to a system state with a minimum of risk.
Neben diesen, im Wesentlichen die Sicherheit des Fahrzeugs betreffenden Randbedingungen ist es aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt, Fahrerassistenzsysteme so auszulegen, dass ein durch das Fahrerassistenzsystem gesteuertes Fahrzeug einen gewissen Mindestfahrkomfort aufweist.In addition to these boundary conditions, which essentially affect the safety of the vehicle, it is also known from the prior art to design driver assistance systems in such a way that a vehicle controlled by the driver assistance system has a certain minimum level of driving comfort.
Dabei ist es unter Umständen schwierig, ein Fahrerassistenzsystem so auszulegen, dass einerseits Sicherheitskriterien für ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren eingehalten werden und andererseits ein gewisser Mindestfahrkomfort erreicht wird. Ferner kann es unter Umständen schwierig sein, einen Nachweis zu führen, dass ein solches Fahrerassistenzsystem die Sicherheitskriterien einhält, obwohl zusätzlich der Mindestfahrkomfort nach Möglichkeit erreicht werden soll. Dies liegt insbesondere daran, dass Regelsysteme, die auf eine Maximierung eines Fahrkomforts ausgelegt sind, meistens komplexe modelbasierte Regler sind, deren formaler mathematischer Nachweis bezüglich Stabilität unter allen möglichen Parametervariationen oftmals schwer ist.It is sometimes difficult to design a driver assistance system in such a way that, on the one hand, safety criteria for assisted, partially automated, highly automated or fully automated driving are complied with and, on the other hand, a certain minimum driving comfort is achieved. Furthermore, it can be difficult under certain circumstances to provide evidence that such a driver assistance system complies with the safety criteria, although the minimum driving comfort should also be achieved if possible. This is due, in particular, to the fact that control systems which are designed to maximize driving comfort are mostly complex model-based controllers, the formal mathematical proof of which with regard to stability under all possible parameter variations is often difficult.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Steuern einer Fahrfunktion eines Fahrzeugs bereitzustellen, bei dem das Fahrerassistenzsystem nach Möglichkeit Steuerbefehle ausgibt, die hinsichtlich eines Fahrkomforts optimiert sind, bei dem jedoch sichergestellt ist, dass Sicherheitskriterien eingehalten werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens, ein maschinenlesbares Speichermedium mit dem Computerprogramm und eine Vorrichtung zum Steuern einer Fahrfunktion eines Fahrzeugs anzugeben.One object of the invention is to provide a method for controlling a driving function of a vehicle, in which the driver assistance system outputs control commands, if possible, which are optimized with regard to driving comfort, but in which it is ensured that safety criteria are complied with. Another object of the invention is to specify a computer program for executing the method, a machine-readable storage medium with the computer program and a device for controlling a driving function of a vehicle.
Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.These objects are achieved with the subjects of the independent claims. Advantageous further developments are specified in the dependent claims.
Ein Verfahren zum Steuern einer Fahrfunktion eines Fahrzeugs umfasst die im Folgenden beschriebenen Schritte. Zunächst wird mindestens ein Fahrzustand des Fahrzeugs eingelesen, beispielsweise in einem ersten Einleseschritt. Um dies zu tun, können die in den Druckschriften
Anschließend werden ein erstes Steuersignal für die Fahrfunktion Parameter, die ein Toleranzband der geplanten Fahrzeugtrajektorie bestimmen, derart berechnet, dass das Fahrzeug durch das erste Steuersignal innerhalb des Toleranzbands der geplanten Fahrzeugtrajektorie gehalten wird und dabei der Fahrzustand des Fahrzeugs berücksichtigt wird, beispielsweise in einem ersten Berechnungsschritt. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass das erste Steuersignal und das Toleranzband derart berechnet werden, dass diese ausgehend vom aktuellen Fahrzustand eingehalten werden können und dabei berücksichtigt wird, dass das Fahrzeug ausgehend vom aktuellen Fahrzustand nicht alle Bewegungen sicher ausführen kann. Dabei können zusätzlich zur Ermittlung des Fahrzustands verwendete Sensordaten genutzt werden. Bei der Berechnung wird ein vorgegebenes erstes Sicherheitsniveau eingehalten. Es wird also ein aus der Fahrzeugtrajektorie ermitteltes erstes Steuersignal berechnet, bei dem ausschließlich Sicherheitskriterien des ersten Sicherheitsniveaus berücksichtigt werden und ein Fahrkomfort keine Rolle spielt. Das erste Sicherheitsniveau kann insbesondere dann eingehalten werden, wenn sich das Fahrzeug innerhalb des Toleranzbands der geplanten Fahrzeugtrajektorie bewegt. Das Toleranzband kann dabei angeben, welche Beschleunigungen, Fahrrichtungen oder Fahrzeugbewegungen als sicher eingestuft werden. Beispielsweise kann das Toleranzband eine Fahrspur oder einen Teil einer Fahrspur definieren, in dem sich das Fahrzeug bewegen kann, ohne mit Fahrzeugen in anderen Fahrspuren und/oder entgegenkommenden Fahrzeugen zu kollidieren. Ferner kann das Toleranzband umfassen, Querbewegungen mit einer maximalen Querbeschleunigung zu auszuführen, wobei die Querbeschleunigung derart definiert ist, dass das Fahrzeug nicht ins Rutschen gerät.A first control signal for the driving function parameters that determine a tolerance band of the planned vehicle trajectory are then calculated in such a way that the vehicle is kept within the tolerance band of the planned vehicle trajectory by the first control signal and the driving state of the vehicle is taken into account, for example in a first calculation step . This can be done, for example, in such a way that the first control signal and the tolerance band are calculated in such a way that they can be adhered to based on the current driving state and it is taken into account that the vehicle cannot safely perform all movements based on the current driving state. In addition to determining the driving status used sensor data are used. A specified first security level is maintained during the calculation. A first control signal determined from the vehicle trajectory is therefore calculated, in which only safety criteria of the first safety level are taken into account and driving comfort is irrelevant. The first security level can be maintained in particular when the vehicle is moving within the tolerance band of the planned vehicle trajectory. The tolerance band can indicate which accelerations, driving directions or vehicle movements are classified as safe. For example, the tolerance band can define a lane or a part of a lane in which the vehicle can move without colliding with vehicles in other lanes and / or oncoming vehicles. Furthermore, the tolerance band can include executing transverse movements with a maximum transverse acceleration, the transverse acceleration being defined in such a way that the vehicle does not slip.
Außerdem wird ein zweites Steuersignal eingelesen, beispielsweise in einem dritten Einleseschritt. Dieses zweite Steuersignal kann hinsichtlich eines Fahrkomforts optimiert sein.In addition, a second control signal is read in, for example in a third read-in step. This second control signal can be optimized with regard to driving comfort.
Anschließend wird überprüft, ob das zweite Steuersignal geeignet ist, das Fahrzeug im Toleranzband der geplanten Fahrzeugtrajektorie zu halten, beispielsweise in einem Überprüfungsschritt. Ist das zweite Steuersignal geeignet, das Fahrzeug im Toleranzband der geplanten Fahrzeugtrajektorie zu halten, wird das zweite Steuersignal ausgegeben, da eine Bewegung innerhalb des Toleranzbands sicher ist. Ist das zweite Steuersignal nicht geeignet, das Fahrzeug im Toleranzband der geplanten Fahrzeugtrajektorie zu halten, wird das erste Steuersignal ausgegeben. Die Ausgabe kann jeweils in einem Ausgabeschritt erfolgen.It is then checked whether the second control signal is suitable for keeping the vehicle within the tolerance band of the planned vehicle trajectory, for example in a checking step. If the second control signal is suitable for keeping the vehicle within the tolerance band of the planned vehicle trajectory, the second control signal is output since a movement within the tolerance band is certain. If the second control signal is not suitable for keeping the vehicle within the tolerance band of the planned vehicle trajectory, the first control signal is output. The output can take place in one output step.
Der Erfindung liegt also der Kerngedanke zugrunde, zu überprüfen, ob ein hinsichtlich eines Fahrkomforts optimiertes zweites Steuersignal geeignet ist, das Fahrzeug in einem hinsichtlich der Sicherheitskriterien bestimmten Toleranzband der geplanten Fahrzeugtrajektorie liegt eines hinsichtlich der Sicherheitskriterien ermittelten ersten Steuersignals liegt und, wenn dies der Fall ist, das hinsichtlich des Fahrkomforts optimierte Steuersignal auszugeben und andernfalls das die Sicherheitskriterien einhaltende Steuersignal auszugeben. Mit anderen Worten liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, das Fahrerassistenzsystem so auszugestalten, dass die Optimierung des Fahrkomforts von der Optimierung hinsichtlich der Sicherheitskriterien getrennt wird.The core idea of the invention is therefore to check whether a second control signal optimized with regard to driving comfort is suitable, the vehicle lies in a tolerance band of the planned vehicle trajectory determined with regard to the safety criteria, a first control signal determined with regard to the safety criteria and, if this is the case to output the control signal optimized in terms of driving comfort and otherwise to output the control signal that complies with the safety criteria. In other words, the invention is based on the idea of designing the driver assistance system in such a way that the optimization of the driving comfort is separated from the optimization with regard to the safety criteria.
Das erste Steuersignal beziehungsweise das zweite Steuersignal können dabei einen Soll-Lenkwinkel zur Querführung des Fahrzeugs, eine Soll-Beschleunigung, ein Soll-Drehmoment, welches auf eine Antriebsachse des Fahrzeugs wirken soll, oder eine Soll-Bremskraft umfassen. Insbesondere kann das Verfahren bei der Querführung des Fahrzeugs verwendet werden, wobei dabei das erste Steuersignal beziehungsweise das zweite Steuersignal einen Soll-Lenkwinkel umfasst. Insbesondere können das erste Steuersignal und das zweite Steuersignal auch alle der genannten Steuerungsmöglichkeiten umfassen.The first control signal or the second control signal can include a target steering angle for lateral guidance of the vehicle, a target acceleration, a target torque that is to act on a drive axle of the vehicle, or a target braking force. In particular, the method can be used for lateral guidance of the vehicle, the first control signal or the second control signal including a target steering angle. In particular, the first control signal and the second control signal can also include all of the control options mentioned.
Ein Computerprogramm umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Das Computerprogramm kann dabei auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert sein.A computer program comprises commands which, when the computer program is executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to the invention. The computer program can be stored on a machine-readable storage medium.
Eine Vorrichtung zum Steuern einer Fahrfunktion eines Fahrzeugs ist eingerichtet das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen dritten Eingang sowie einen Ausgang und eine Recheneinheit aufweist. Die Recheneinheit kann auch als Computer bezeichnet werden. Die Vorrichtung ist eingerichtet, mindestens einen Fahrzustand eines Fahrzeugs über den ersten Eingang einzulesen und eine geplante Fahrzeugtrajektorie über den zweiten Eingang einzulesen. Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, ein erstes Steuersignal und Parameter, die ein Toleranzband bestimmen, derart zu berechnen, dass das Fahrzeug durch das erste Steuersignal innerhalb des Toleranzbands der geplanten Fahrzeugtrajektorie gehalten wird und dabei der Fahrzustand des Fahrzeugs berücksichtigt und ein vorgegebenes erstes Sicherheitsniveau eingehalten wird. Ferner ist die Vorrichtung eingerichtet, ein zweites Steuersignal über den dritten Eingang einzulesen und zu überprüfen, ob das zweite Steuersignal geeignet ist, das Fahrzeug im Toleranzband der geplanten Fahrzeugtrajektorie zu halten. Ferner ist die Vorrichtung eingerichtet, das zweite Steuersignal auszugeben, wenn das zweite Steuersignal geeignet ist, das Fahrzeug im Toleranzband der geplanten Fahrzeugtrajektorie zu halten, oder das erste Steuersignal auszugeben, wenn das zweite Steuersignal nicht geeignet ist, das Fahrzeug im Toleranzband der geplanten Fahrzeugtrajektorie zu halten.A device for controlling a driving function of a vehicle is set up to carry out the method according to the invention. It can be provided that the device has a first input, a second input and a third input as well as an output and a computing unit. The processing unit can also be referred to as a computer. The device is set up to read in at least one driving state of a vehicle via the first input and to read in a planned vehicle trajectory via the second input. The device is also set up to calculate a first control signal and parameters that determine a tolerance band in such a way that the vehicle is kept within the tolerance band of the planned vehicle trajectory by the first control signal, taking into account the driving state of the vehicle and maintaining a predetermined first safety level . Furthermore, the device is set up to read in a second control signal via the third input and to check whether the second control signal is suitable for keeping the vehicle within the tolerance band of the planned vehicle trajectory. Furthermore, the device is set up to output the second control signal when the second control signal is suitable for keeping the vehicle in the tolerance band of the planned vehicle trajectory, or to output the first control signal when the second control signal is not suitable for keeping the vehicle in the tolerance band of the planned vehicle trajectory hold.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das zweite Steuersignal in einem zweiten Berechnungsschritt berechnet. Dabei kann es vorgesehen sein, zur Berechnung des zweiten Steuersignals ebenfalls den im ersten Einleseschritt eingelesenen Fahrzustand und die im zweiten Einleseschritt eingelesene geplante Fahrzeugtrajektorie zu verwenden. Es kann vorgesehen sein, dass dies von der Recheneinheit der Vorrichtung durchgeführt wird oder die Vorrichtung eine weitere Recheneinheit zur Durchführung dieses Berechnungsschritts aufweist. In beiden Fällen kann es vorgesehen sein, dass der dritte Eingang der Vorrichtung weggelassen wird und das zweite Steuersignal von der Recheneinheit intern verarbeitet wird beziehungsweise von der weiteren Recheneinheit zur Recheneinheit weitergegeben wird. Alternativ kann die Recheneinheit den dritten Eingang aufweisen.In one embodiment of the method, the second control signal is calculated in a second calculation step. It can be provided that the driving state read in in the first read-in step and the planned vehicle trajectory read in in the second read-in step are also used to calculate the second control signal. It can be provided that this is carried out by the computing unit of the device or the device has a further computing unit for performing this computation step. In both cases it can be provided that the third input of the device is omitted and the second control signal is processed internally by the arithmetic unit or passed on from the further arithmetic unit to the arithmetic unit. Alternatively, the computing unit can have the third input.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das zweite Steuersignal mittels eines Reglers berechnet, beispielsweise mittels eines modellbasierten Reglers, der zur Regelung einer Längs- oder Querbewegung des Fahrzeugs vorgesehen ist und der auf die Einhaltung mindestens eines Gütekriteriums ausgelegt ist. Damit kann das zweite Steuersignal hinsichtlich eines Fahrkomforts optimiert werden, ohne dabei einen mathematischen Nachweis führen zu müssen, dass Sicherheitskriterien eingehalten werden, da dies mittels des ersten Steuersignals und den bei seiner Berechnung berücksichtigten Sicherheitskriterien beziehungsweise dem ersten Sicherheitsniveau und dem Vergleich des ersten Steuersignals mit dem zweiten Steuersignal berücksichtigt werden kann. Der Fahrkomfort kann dabei eines von mehreren möglichen Gütekriterien sein.In one embodiment of the method, the second control signal is calculated by means of a regulator, for example by means of a model-based regulator which is provided for regulating a longitudinal or transverse movement of the vehicle and which is designed to comply with at least one quality criterion. In this way, the second control signal can be optimized in terms of driving comfort without having to provide mathematical proof that safety criteria are being complied with, since this is done using the first control signal and the safety criteria or the first safety level and the comparison of the first control signal with the second control signal can be taken into account. The driving comfort can be one of several possible quality criteria.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das zweite Steuersignal anhand eines Gütekriteriums berechnet. Das Gütekriterium kann dabei einen Fahrkomfort, einen maximal zugelassenen Ruck, einen Energiebedarf oder ein anderes Gütekriterium für eine Fahrzeugbewegung sein.In one embodiment of the method, the second control signal is calculated on the basis of a quality criterion. The quality criterion can be driving comfort, a maximum permitted jolt, energy requirement or another quality criterion for a vehicle movement.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Berechnen des ersten Steuersignals mittels eines Sicherheits-Reglers, wobei der Sicherheits-Regler zur Regelung der Längs- oder Querbewegung des Fahrzeugs vorgesehen ist und nach einer mathematischen Methode auf die Einhaltung des vorgegebenen ersten Sicherheitsniveaus abgesichert ist. Die mathematische Absicherung des Sicherheits-Reglers gelingt insbesondere dann, wenn diese ausschließlich anhand des ersten Sicherheitsniveaus erfolgen kann und ein Fahrkomfort beziehungsweise ein Qualitätskriterium nicht eingehalten werden muss. Liegt das hinsichtlich des Fahrkomforts oder Gütekriteriums optimierte zweite Steuersignal innerhalb eines Toleranzbands der geplanten Fahrzeugtrajektorie, so kann davon ausgegangen werden, dass das Steuern der Fahrfunktion mittels des zweiten Steuersignals ebenfalls sicher ist und somit das hinsichtlich des Fahrkomforts beziehungsweise Gütekriteriums optimierte zweite Steuersignal ausgegeben werden kann. Andernfalls erfolgt die Steuerung hinsichtlich des das erste Sicherheitsniveau einhaltenden ersten Steuersignals.In one embodiment of the method, the first control signal is calculated by means of a safety controller, the safety controller being provided for controlling the longitudinal or transverse movement of the vehicle and ensuring compliance with the predetermined first safety level using a mathematical method. The mathematical validation of the safety controller is particularly successful when this can be done exclusively on the basis of the first safety level and driving comfort or a quality criterion does not have to be complied with. If the second control signal, optimized with regard to driving comfort or quality criterion, lies within a tolerance band of the planned vehicle trajectory, it can be assumed that the control of the driving function by means of the second control signal is also safe and thus the second control signal, which is optimized with regard to driving comfort or quality criterion, can be output. Otherwise, the control takes place with regard to the first control signal that complies with the first security level.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Sicherheits-Regler ein PID-Regler. Für PID-Regler ist der streng formal mathematische Nachweis der Absicherung hinsichtlich der Einhaltung von Sicherheitskriterien gut zu führen. Der PID-Regler kann dabei gleichzeitig als Zustandsrückführungsregler ausgestaltet sein.In one embodiment of the method, the safety controller is a PID controller. For PID controllers, the strictly formal mathematical proof of the safeguarding with regard to compliance with safety criteria is easy to provide. The PID controller can be designed as a state feedback controller at the same time.
In alternativen Ausführungsformen kann der Sicherheits-Regler ein PI-Regler, ein PD-Regler, ein Zustandsrückführungsregler oder ein Ausgangsrückführungsregler sein. Auf für diese Sicherheits-Regler ist der streng formal mathematische Nachweis der Absicherung hinsichtlich der Einhaltung von Sicherheitskriterien gut zu führen.In alternative embodiments, the safety controller can be a PI controller, a PD controller, a state feedback controller or an output feedback controller. For these safety controllers, the strictly formal mathematical proof of the safeguarding with regard to compliance with safety criteria must be carried out well.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das vorgegebene erste Sicherheitsniveau nach dem ASIL-Standard (Automotive Safety Integrity Level) vorgegeben. Dabei kann es beispielsweise sein, dass das erste Sicherheitsniveau dem ASIL-D-Standard entspricht. In diesem Fall muss das zweite Steuersignal nicht hinsichtlich eines Sicherheitsniveaus optimiert sein. Entspricht das erste Steuersignal nicht dem ASIL-D-Standard, sondern beispielsweise nur dem ASIL-C-Standard, so kann vorgesehen sein, dass das zweite Steuersignal einem zweiten Sicherheitsniveau nach dem ASIL-Standard, beispielsweise ASIL-A entspricht.In one embodiment of the method, the specified first safety level is specified according to the ASIL standard (Automotive Safety Integrity Level). It can be the case, for example, that the first security level corresponds to the ASIL-D standard. In this case, the second control signal does not have to be optimized with regard to a safety level. If the first control signal does not correspond to the ASIL-D standard, but only to the ASIL-C standard, for example, it can be provided that the second control signal corresponds to a second safety level according to the ASIL standard, for example ASIL-A.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das erste Steuersignal einen Soll-Lenkwinkel und/oder eine Soll-Beschleunigung und/oder ein Soll-Drehmoment und/oder eine Soll-Bremskraft.In one embodiment of the method, the first control signal comprises a target steering angle and / or a target acceleration and / or a target torque and / or a target braking force.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung weist diese ferner einen Regler auf, der eingerichtet ist, das zweite Steuersignal zu berechnen, wobei der Regler der zur Regelung der Längs- oder Querbewegung des Fahrzeugs (
Die Vorrichtung kann in dieser Ausführungsform also zwei wechselweise aktivierbaren Regelpfade aufweisen, wobei ein erster Regelpfad den Sicherheits-Regler und ein zweiter Regelpfad den Regler umfasst, wobei sowohl der Regler als auch der Sicherheits-Regler zur Erzeugung von Steuersignalen für die Längs- und/oder Querregelung umfassen. Der Sicherheits-Regler und der Regler sind also auf die Einhaltung unterschiedlicher Anforderungen ausgelegt und der Regler in seiner Funktion aufwändiger ausgeführt als der Sicherheits-Regler. Die Vorrichtung kann also eingerichtet sein, den Regelpfad mit dem aufwändiger ausgeführten Regler dann zu aktivieren, wenn auf dem zweiten Regelpfad auch die an den Sicherheits-Regler gestellten Anforderungen erfüllt sind.In this embodiment, the device can thus have two control paths that can be activated alternately, a first control path comprising the safety controller and a second control path comprising the controller, with both the controller and the safety controller for generating control signals for the longitudinal and / or Include lateral control. The safety controller and the controller are therefore designed to meet different requirements, and the controller is more complex in terms of its function than the safety controller. The The device can therefore be set up to activate the control path with the more complex controller when the requirements placed on the safety controller are also met on the second control path.
Das erfindungsgemäße Verfahren beziehungsweise Computerprogramm beziehungsweise die erfindungsgemäße Vorrichtung können insbesondere Verwendung finden, wenn die Vorrichtung zur Berechnung des ersten Steuersignals, also des hinsichtlich des ersten Sicherheitsniveaus optimierten Steuersignals, von einer anderen Firma bereitgestellt wird als die Vorrichtung zur Berechnung des zweiten Steuersignals. Beispielsweise könnte ein Automobilzulieferbetrieb die Vorrichtung zum Steuern einer Fahrfunktion eines Fahrzeugs bereitstellen, während die weitere Recheneinheit zur Berechnung des zweiten Steuersignals von einem Automobilhersteller bereitgestellt wird. Der Automobilhersteller könnte sich dann auf die Optimierung hinsichtlich des Fahrkomforts beziehungsweise des Gütekriteriums konzentrieren, während der Automobilzulieferbetrieb die von der weiteren Recheneinheit bereitgestellten zweiten Steuersignale hinsichtlich der Einhaltung des ersten Sicherheitsniveaus überprüft und dadurch ein insgesamt sicheres und soweit möglich komfortables Fahrerassistenzsystem bereitgestellt werden kann.The method according to the invention or the computer program or the device according to the invention can be used in particular when the device for calculating the first control signal, i.e. the control signal optimized with regard to the first security level, is provided by a different company than the device for calculating the second control signal. For example, an automobile supplier could provide the device for controlling a driving function of a vehicle, while the further computing unit for calculating the second control signal is provided by an automobile manufacturer. The automobile manufacturer could then concentrate on optimizing the driving comfort or the quality criterion, while the automobile supplier checks the second control signals provided by the further processing unit with regard to compliance with the first safety level, thereby providing an overall safe and, as far as possible, comfortable driver assistance system.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen erläutert. In der schematischen Zeichnung zeigen:
-
1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Fahrfunktion eines Fahrzeugs; -
2 eine Vorrichtung zum Steuern einer Fahrfunktion eines Fahrzeugs mit weiteren, innerhalb eines Fahrzeugs verbauten Vorrichtungen; -
3 das Steuern eines Fahrzeugs auf einer Fahrbahn; und -
4 eine weitere Vorrichtung zum Steuern einer Fahrfunktion eines Fahrzeugs.
-
1 a flowchart of a method for controlling a driving function of a vehicle; -
2 a device for controlling a driving function of a vehicle with further devices installed inside a vehicle; -
3 controlling a vehicle on a roadway; and -
4th another device for controlling a driving function of a vehicle.
Ebenfalls in
In einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Berechnen des zweiten Steuersignals im zweiten Berechnungsschritt
In einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Berechnen des ersten Steuersignals im ersten Berechnungsschritt
In einem Ausführungsbeispiel ist der Sicherheits-Regler ein PID-Regler. Für diesen gelingt die Bereitstellung einer gewünschten Garantie besonders einfach.In one embodiment, the safety controller is a PID controller. It is particularly easy to provide a desired guarantee for this.
In einem Ausführungsbeispiel wird das vorgegebene erste Sicherheitsniveau nach dem ASIL-Standard vorgegeben. Der ASIL-Standard dient dazu, Sicherheitserfordernisse für Fahrzeugkomponenten zu definieren. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das erste Sicherheitsniveau dem ASIL-D-Standard entspricht. ASIL-D umfasst dabei den höchstmöglichen Sicherheitsstandard, sodass das zweite Steuersignal keinerlei Sicherheitsniveau einhalten muss, was als ASIL-QM bezeichnet wird. Alternativ kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das erste Sicherheitsniveau ASIL-C entspricht, sodass gewisse Sicherheitsrisiken in Kauf genommen werden müssen. In diesem Fall kann es vorgesehen sein, dass das zweite Steuersignal nach einem zweiten Sicherheitsniveau, ebenfalls definiert im ASIL-Standard, berechnet wird, beispielsweise nach ASIL-A.In one embodiment, the specified first security level is specified according to the ASIL standard. The ASIL standard is used to define safety requirements for vehicle components. It can be provided that the first security level corresponds to the ASIL-D standard. ASIL-D encompasses the highest possible safety standard so that the second control signal does not have to comply with any safety level, which is known as ASIL-QM. Alternatively, it can be provided, for example, that the first security level corresponds to ASIL-C, so that certain security risks have to be accepted. In this case it can be provided that the second control signal is calculated according to a second security level, also defined in the ASIL standard, for example according to ASIL-A.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das erste Steuersignal einen Soll-Lenkwinkel und/oder eine Soll-Beschleunigung und/oder ein Soll-Drehmoment und/oder eine Soll-Bremskraft.In one embodiment, the first control signal includes a target steering angle and / or a target acceleration and / or a target torque and / or a target braking force.
In alternativen, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen können das erste Steuergerät
Sowohl im Ausführungsbeispiel der
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen hieraus können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been described in detail by means of the preferred exemplary embodiments, the invention is not restricted to the examples disclosed and other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- AblaufdiagrammFlowchart
- 101101
- erster Einleseschrittfirst reading step
- 102102
- zweiter Einleseschrittsecond reading step
- 103103
- erster Berechnungsschrittfirst calculation step
- 104104
- dritter Einleseschrittthird reading step
- 105105
- ÜberprüfungsschrittVerification step
- 106106
- AusgabeschrittOutput step
- 107107
- (optionaler) zweiter Berechnungsschritt(optional) second calculation step
- 120120
- Vorrichtungcontraption
- 121121
- erster Eingangfirst entrance
- 122122
- zweiter Eingangsecond entrance
- 123123
- dritter Eingangthird entrance
- 124124
- AusgangExit
- 125125
- RecheneinheitArithmetic unit
- 126126
- weitere Recheneinheitfurther arithmetic unit
- 130130
- erstes Steuergerätfirst control unit
- 131131
- erster Sensorfirst sensor
- 132132
- zweiter Sensorsecond sensor
- 133133
- dritter Sensorthird sensor
- 140140
- zweites Steuergerätsecond control unit
- 150150
- KomfortsteuergerätComfort control unit
- 160160
- drittes Steuergerätthird control unit
- 200200
- Fahrzeugvehicle
- 201201
- Straßeroad
- 202202
- FahrzeugtrajektorieVehicle trajectory
- 203203
- ToleranzbandTolerance band
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102008013102 A1 [0007]DE 102008013102 A1 [0007]
- WO 2010/009928 A1 [0007]WO 2010/009928 A1 [0007]
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