DE102019134351A1

DE102019134351A1 - System und verfahren zur sensordiagnose

Info

Publication number: DE102019134351A1
Application number: DE102019134351.8A
Authority: DE
Inventors: Gurhari Singh; Andrew M. Zettel; Crystal Nassouri; Henry R. Wright
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-07-23
Also published as: CN111497853A; US10507841B1; CN111497853B

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern eines Bodenfahrzeugs beinhaltet das Bereitstellen des Fahrzeugs mit einem ersten Sensor, der zum Erfassen einer Fahrzeugposition eingerichtet ist, einem zweiten Sensor, der zum Erfassen eines Fahrwegs des Fahrzeugs eingerichtet ist, und einer Steuerung. Das Verfahren beinhaltet auch das Erhalten einer Vielzahl von Fahrzeugpositionskoordinaten über den ersten Sensor während eines Zeitintervalls eines Fahrzyklus und das Berechnen eines ersten Wegkrümmungsparameters über die Steuerung basierend auf der Vielzahl von Fahrzeugpositionskoordinaten. Das Verfahren beinhaltet zusätzlich das Erhalten eines zweiten Wegkrümmungsparameters über den zweiten Sensor, basierend auf dem Fahrweg während des Zeitintervalls. Das Verfahren beinhaltet ferner das Vergleichen des ersten Wegkrümmungsparameters über die Steuerung mit dem zweiten Wegkrümmungsparameter und als Reaktion auf eine Differenz zwischen der zweiten Wegkrümmung und der ersten Wegkrümmung, die einen Schwellenwert überschreitet, das automatische Betreiben der Steuerung gemäß einem Diagnosemodus.

Description

EINFÜHRUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Fahrzeuge mit Sensor-Einheiten, z.B. solche, die von automatisierten Antriebssystemen gesteuert werden, die eingerichtet sind, um die Fahrzeuglenkung ohne menschlichen Eingriff automatisch zu steuern.
Der Betrieb moderner Fahrzeuge wird immer automatisierter, d.h. er kann die Fahrkontrolle mit immer weniger Eingriffen des Fahrers übernehmen. Die Fahrzeugautomation wurde in numerische Ebenen eingeteilt, die von Null, d.h. keine Automatisierung mit voller menschlicher Kontrolle, bis hin zu Fünf, d.h. eine vollständige Automatisierung ohne menschliche Kontrolle, reichen. Verschiedene automatisierte Fahrerassistenzsysteme wie Tempomat, adaptiver Tempomat und Parkassistenzsysteme entsprechen einem niedrigeren Automatisierungsgrad, während echte „fahrerlose“ Fahrzeuge einem höheren Automatisierungsgrad entsprechen. Mit zunehmendem Automatisierungsgrad steigen auch die Anforderungen an die Sensorpräzision und Zuverlässigkeit.
BESCHREIBUNG
Ein Verfahren zum Steuern eines Bodenfahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bereitstellen des Fahrzeugs mit einem ersten Sensor, der zum Erfassen einer Fahrzeugposition eingerichtet ist, einem zweiten Sensor, der zum Erfassen einer gefahrenen Strecke des Fahrzeugs eingerichtet ist, und einer Steuerung in Verbindung mit dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor. Die Steuerung ist selektiv gemäß einem Diagnosemodus betreibbar. Das Verfahren beinhaltet auch das Erhalten einer Vielzahl von Fahrzeugpositionskoordinaten über den ersten Sensor während eines Zeitintervalls eines Fahrzyklus und das Berechnen eines ersten Wegkrümmungsparameters über die Steuerung basierend auf der Vielzahl von Fahrzeugpositionskoordinaten. Das Verfahren beinhaltet zusätzlich das Erhalten eines zweiten Wegkrümmungsparameters über den zweiten Sensor, basierend auf dem Fahrweg während des Zeitintervalls. Das Verfahren beinhaltet ferner das Vergleichen des ersten Wegkrümmungsparameters über die Steuerung mit dem zweiten Wegkrümmungsparameter und als Reaktion auf eine Differenz zwischen der zweiten Wegkrümmung und der ersten Wegkrümmung, die einen Schwellenwert überschreitet, das automatische Betreiben der Steuerung gemäß dem Diagnosemodus.
In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren zusätzlich das Bereitstellen des Fahrzeugs mit einem dritten Sensor, der eingerichtet ist, um den Fahrweg des Fahrzeugs zu erfassen. Die Steuerung steht in Verbindung mit dem dritten Sensor. Solche Ausführungsformen beinhalten zusätzlich das Erhalten eines dritten Wegkrümmungsparameters über den dritten Sensor, basierend auf dem Fahrweg während des Zeitintervalls. Solche Ausführungsformen beinhalten ferner das Vergleichen des dritten Wegkrümmungsparameters über die Steuerung mit dem ersten Wegkrümmungsparameter und dem zweiten Wegkrümmungsparameter und als Reaktion auf eine Differenz zwischen der dritten Wegkrümmung und der ersten und zweiten Wegkrümmung, die einen Schwellenwert überschreitet, wobei die Steuerung automatisch gemäß dem Diagnosemodus betrieben wird. Der Diagnosemodus kann das Deaktivieren einer dem dritten Sensor zugeordneten Funktion beinhalten.
In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der zweite Sensor eine Kamera.
In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Diagnosemodus die Kommunikation einer Backup-Steuerungsanforderung. Die Backup-Steuerungsanforderung beinhaltet eine Anforderung für die Backup-Steuerung des Fahrzeugs und die Einstellung der autonomen Steuerung des Fahrzeugs.
In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Diagnosemodus die Übertragung eines Diagnosesignals an eine entfernte Vorrichtung.
In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Diagnosemodus das Steuern des ersten Sensors oder des zweiten Sensors, um eine automatische Sensorneuausrichtung durchzuführen.
In einer exemplarischen Ausführungsform wird der erste Krümmungsparameter aus einer Polynomanpassung n-ter Ordnung an die Vielzahl von Fahrzeugpositionskoordinaten erhalten.
In einer exemplarischen Ausführungsform wird der zweite Krümmungsparameter aus einer Polynomanpassung n-ter Ordnung an die Fahrweg erhalten.
Ein Bodenfahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen ersten Sensor, der eingerichtet ist, um eine Fahrzeugposition zu erfassen, einen zweiten Sensor, der eingerichtet ist, um einen Fahrweg des Fahrzeugs zu erfassen, und eine Steuerung in Verbindung mit dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor. Die Steuerung ist selektiv gemäß einem Diagnosemodus betreibbar. Die Steuerung ist eingerichtet, um über den ersten Sensor eine Vielzahl von Fahrzeugpositionskoordinaten während eines Zeitintervalls eines Fahrzyklus zu erhalten. Die Steuerung ist auch eingerichtet, um einen ersten Wegkrümmungsparameter basierend auf der Vielzahl von Fahrzeugpositionskoordinaten zu berechnen. Die Steuerung ist zusätzlich eingerichtet, um über den zweiten Sensor einen zweiten Wegkrümmungsparameter basierend auf dem Fahrweg während des Zeitintervalls zu erhalten. Die Steuerung ist ferner eingerichtet, um den ersten Wegkrümmungsparameter mit dem zweiten Wegkrümmungsparameter zu vergleichen und als Reaktion auf eine Differenz zwischen der zweiten Wegkrümmung und der ersten Wegkrümmung, die einen Schwellenwert überschreitet, automatisch gemäß dem Diagnosemodus zu arbeiten.
In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das Bodenfahrzeug zusätzlich einen dritten Sensor, der eingerichtet ist, um den Fahrweg des Fahrzeugs zu erfassen. Die Steuerung ist in Verbindung mit dem dritten Sensor. Die Steuerung ist zusätzlich eingerichtet, um über den dritten Sensor einen dritten Wegkrümmungsparameter basierend auf dem Fahrweg während des Zeitintervalls zu erhalten. Die Steuerung ist ferner eingerichtet, um den dritten Wegkrümmungsparameter mit dem ersten Wegkrümmungsparameter und dem zweiten Wegkrümmungsparameter zu vergleichen und als Reaktion auf eine Differenz zwischen der dritten Wegkrümmung und den ersten und zweiten Wegkrümmungen, die einen Schwellenwert überschreiten, automatisch gemäß dem Diagnosemodus zu arbeiten. In solchen Ausführungsformen kann der Diagnosemodus das Deaktivieren einer dem dritten Sensor zugeordneten Funktion beinhalten.
In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst der zweite Sensor eine Kamera.
In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Diagnosemodus die Kommunikation einer Backup-Steuerungsanforderung. Die Backup-Steuerungsanforderung beinhaltet eine Anforderung für die Backup-Steuerung des Fahrzeugs und die Einstellung der autonomen Steuerung des Fahrzeugs.
In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Diagnosemodus die Übertragung eines Diagnosesignals an eine entfernte Vorrichtung.
In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Diagnosemodus das Steuern des ersten Sensors oder des zweiten Sensors, um eine automatische Sensorneuausrichtung durchzuführen.
In einer exemplarischen Ausführungsform wird der erste Krümmungsparameter aus einer Polynomanpassung n-ter Ordnung an die Vielzahl von Fahrzeugpositionskoordinaten erhalten.
In einer exemplarischen Ausführungsform wird der zweite Krümmungsparameter aus einer Polynomanpassung n-ter Ordnung an die Fahrweg erhalten.
Ein System zum Steuern eines Bodenfahrzeugs beinhaltet eine entfernte Kommunikationszentrale und ein Bodenfahrzeug. Das Bodenfahrzeug weist einen ersten Sensor auf, der zum Erfassen einer Fahrzeugposition eingerichtet ist, einen zweiten Sensor, der zum Erfassen einer gefahrenen Strecke des Fahrzeugs eingerichtet ist, ein drahtloses Kommunikationssystem in Verbindung mit der entfernten Kommunikationszentrale und eine Steuerung in Verbindung mit dem ersten Sensor, dem zweiten Sensor und dem drahtlosen Kommunikationssystem. Die Steuerung ist eingerichtet, um über den ersten Sensor eine Vielzahl von Fahrzeugpositionskoordinaten während eines Zeitintervalls eines Fahrzyklus zu erhalten. Die Steuerung ist auch eingerichtet, um einen ersten Wegkrümmungsparameter basierend auf der Vielzahl von Fahrzeugpositionskoordinaten zu berechnen. Die Steuerung ist zusätzlich eingerichtet, um über den zweiten Sensor einen zweiten Wegkrümmungsparameter basierend auf dem Fahrweg während des Zeitintervalls zu erhalten. Die Steuerung ist ferner eingerichtet, um den ersten Wegkrümmungsparameter mit dem zweiten Wegkrümmungsparameter zu vergleichen und als Reaktion auf eine Differenz zwischen der zweiten Wegkrümmung und der ersten Wegkrümmung, die einen Schwellenwert überschreitet, automatisch ein Diagnosesignal an die entfernte Kommunikationszentrale über das drahtlose Kommunikationssystem zu übermitteln.
In einer exemplarischen Ausführungsform ist das entfernte Kommunikationszentrum eingerichtet, um das Diagnosesignal einem geografischen Gebiet zuzuordnen und das Diagnosesignal mit zusätzlichen Diagnosesignalen zu bündeln, die dem geografischen Gebiet zugeordnet sind.
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten eine Reihe von Vorteilen. Die vorliegende Offenbarung bietet beispielsweise ein System und Verfahren zum automatischen Erkennen einer Diskrepanz zwischen Sensoren an einem Fahrzeug und zum automatischen Ergreifen geeigneter Korrekturmaßnahmen als Reaktion auf eine solche Diskrepanz.
Die oben genannten und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines Kommunikationssystems mit einem autonom gesteuerten Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines automatisierten Antriebssystems (ADS) für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
3 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens zum Steuern eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen nur Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Zahlen sind nicht unbedingt skalierbar; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert werden, um Details zu bestimmten Komponenten zu zeigen. Spezifische strukturelle und funktionale Details, die hierin offenbart werden, sind daher nicht als einschränkend, sondern lediglich als repräsentativ zu interpretieren. Die verschiedenen Merkmale, die mit Bezug auf eine der Figuren dargestellt und beschrieben werden, können mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben werden. Die dargestellten Merkmalskombinationen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen dar. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen gewünscht werden.
1 veranschaulicht schematisch eine Betriebsumgebung, die ein mobiles Fahrzeugkommunikations- und Steuerungssystem 10 für ein Kraftfahrzeug 12 umfasst. Das Kraftfahrzeug 12 kann als Trägerfahrzeug bezeichnet werden. Das Kommunikations- und Steuerungssystem 10 für das Trägerfahrzeug 12 beinhaltet im Allgemeinen ein oder mehrere drahtlose Trägersysteme 60, ein Landkommunikationsfestnetz 62, einen Computer 64, eine mobile Vorrichtung 57, wie beispielsweise ein Smartphone, und eine Fernzugriffszentrale 78.
Das in 1 schematisch dargestellte Trägerfahrzeug 12 ist in der veranschaulichten Ausführungsform als Personenkraftwagen dargestellt, wobei jedoch zu beachten ist, dass jedes andere Fahrzeug, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Motorräder, Lastkraftwagen, Sport Utility Vehicles (SUVs), Freizeitfahrzeuge (RVs), Arbeitsfahrzeuge, Seeschiffe, Flugzeuge usw., ebenfalls verwendet werden kann. Das Trägerfahrzeug 12 beinhaltet ein Antriebssystem 13, das in verschiedenen Ausführungsformen einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, wie beispielsweise einen Fahrmotor, und/oder ein Brennstoffzellenantriebssystem beinhalten kann.
Das Trägerfahrzeug 12 beinhaltet auch ein Getriebe 14, das eingerichtet ist, um die Leistung vom Antriebssystem 13 auf eine Vielzahl von Fahrzeugrädern 15 gemäß wählbaren Geschwindigkeitsverhältnissen zu übertragen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Getriebe 14 ein Stufenautomatikgetriebe, ein stufenloses Getriebe oder ein anderes geeignetes Getriebe beinhalten. Das Trägerfahrzeug 12 beinhaltet zusätzlich Radbremsen 17, die eingerichtet sind, um das Bremsmoment für die Fahrzeugräder 15 bereitzustellen. Die Radbremsen 17 können in verschiedenen Ausführungsformen Reibungsbremsen, ein regeneratives Bremssystem, wie beispielsweise eine elektrische Maschine, und/oder andere geeignete Bremssysteme beinhalten.
Das Trägerfahrzeug 12 beinhaltet zusätzlich ein Lenksystem 16. Obwohl dargestellt als ein Lenkrad zu illustrativen Zwecken, darf das Lenksystem 16 in einigen Ausführungsformen, die im Rahmen der vorliegenden Offenbarung erwogen werden, kein Lenkrad beinhalten.
Das Trägerfahrzeug 12 beinhaltet ein drahtloses Kommunikationssystem 28, das eingerichtet ist, um drahtlos mit anderen Fahrzeugen („V2V“) und/oder der Infrastruktur („V2I“) zu kommunizieren. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das drahtlose Kommunikationssystem 28 eingerichtet, um über einen dedizierten DSRC-Kanal (Short Range Communications) zu kommunizieren. DSRC-Kanäle beziehen sich auf ein- oder zweiseitige drahtlose Kommunikationskanäle mit kurzer bis mittlerer Reichweite, die speziell für den Einsatz im Automobil entwickelt wurden, sowie auf einen entsprechenden Satz von Protokollen und Standards. Drahtlose Kommunikationssysteme, die für die Kommunikation über zusätzliche oder alternative drahtlose Kommunikationsstandards wie IEEE 802.11 („WiFiTM“) und Mobilfunk-Datenkommunikation eingerichtet sind, werden jedoch auch im Rahmen der vorliegenden Offenbarung berücksichtigt.
Das Antriebssystem 13, das Getriebe 14, das Lenksystem 16 und die Radbremsen 17 sind in Verbindung mit oder gesteuert von mindestens einer Steuerung 22. Während die Steuerung 22 zur Veranschaulichung als eine einzige Einheit dargestellt ist, kann sie zusätzlich eine oder mehrere andere Steuerungen beinhalten, die gemeinsam als „Steuerung“ bezeichnet werden. Die Steuerung 22 kann einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (CPU) in Verbindung mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder Medien beinhalten. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können beispielsweise flüchtige und nichtflüchtige Speicher im Nur-Lese-Speicher (ROM), im Direktzugriffsspeicher (RAM) und im Keep-Alive-Speicher (KAM) beinhalten. KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während die CPU ausgeschaltet ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung einer beliebigen Anzahl bekannter Speichervorrichtungen wie PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrisch PROM), EEPROMs (elektrisch löschbares PROM), Flash-Speicher oder anderer elektrischer, magnetischer, optischer oder kombinierter Speichervorrichtungen zum Speichern von Daten, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, implementiert werden, die von der Steuerung 22 zur Steuerung des Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung 22 beinhaltet ein automatisiertes Antriebssystem (ADS) 24 zum automatischen Steuern verschiedener Stellglieder im Fahrzeug. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das ADS 24 ein sogenanntes System der vierten Stufe oder System der fünften Stufe Automatisierungssystem. Ein System der vierten Stufe bezeichnet „hohe Automatisierung“, bezogen auf die fahrmodusbezogene (z.B. innerhalb definierter geografischer Grenzen) Leistung eines automatisierten Fahrsystems in allen Aspekten der dynamischen Fahraufgabe, auch wenn ein menschlicher Fahrer nicht angemessen auf eine Interventionsaufforderung reagiert. Ein System der fünften Stufe bezeichnet „Vollautomatisierung“, d.h. die Vollzeitleistung eines automatisierten Fahrsystems aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe unter allen Fahrbahn- und Umgebungsbedingungen, die von einem menschlichen Fahrer gesteuert werden können.
Andere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können in Verbindung mit sogenannten Automatisierungssystemen der Stufe Eins, Stufe Zwei oder Stufe Drei implementiert werden. Ein System der ersten Stufe bezeichnet die „Fahrerassistenz“, die sich auf die fahrmodusbezogene Ausführung von Lenkung oder Beschleunigung durch ein Fahrerassistenzsystem unter Verwendung von Informationen über die Fahrumgebung bezieht und mit der Erwartung, dass der menschliche Fahrer alle übrigen Aspekte der dynamischen Fahraufgabe erfüllt. Ein System der zweiten Stufe weist auf „Teilautomatisierung“ hin und bezieht sich auf die fahrmodusbezogene Ausführung von Lenkung und Beschleunigung durch ein oder mehrere Fahrerassistenzsysteme unter Verwendung von Informationen über die Fahrumgebung und mit der Erwartung, dass der menschliche Fahrer alle übrigen Aspekte der dynamischen Fahraufgabe erfüllt. Ein System der dritten Stufe bezeichnet „Bedingte Automatisierung“, das sich auf die fahrmodus-spezifische Leistung eines automatisierten Fahrsystems aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe bezieht, mit der Erwartung, dass der menschliche Fahrer angemessen auf eine Aufforderung zum Eingreifen reagiert.
In einer exemplarischen Ausführungsform ist das ADS 24 eingerichtet, um das Antriebssystem 13, das Getriebe 14, das Lenksystem 16 und die Radbremsen 17 zu steuern, um die Fahrzeugbeschleunigung, -lenkung und -bremsung ohne menschliches Eingreifen über eine Vielzahl von Stellgliedern 30 als Reaktion auf Eingaben von einer Vielzahl von Sensoren 26 zu steuern, die GNSS (globales Navigationssatellitensystem, z.B. GPS und/oder GLONASS), RADAR, LIDAR, optische Kameras, Wärmebildkameras, Ultraschallsensoren, Trägheitsmesseinheiten (IMUs), Radgeschwindigkeitssensoren, Lenkwinkelsensoren und/oder gegebenenfalls zusätzliche Sensoren beinhalten können.
1 veranschaulicht mehrere vernetzte Vorrichtungen, die mit dem drahtlosen Kommunikationssystem 28 des Trägerfahrzeugs 12 kommunizieren können. Eine der vernetzten Vorrichtungen, die über das drahtlose Kommunikationssystem 28 mit dem Trägerfahrzeug 12 kommunizieren können, ist die mobile Vorrichtung 57. Die mobile Vorrichtung 57 kann eine Computerverarbeitungsfunktion, einen Sender-Empfänger, der Signale 58 unter Verwendung eines drahtlosen Nahbereichsprotokolls übertragen kann, und eine visuelle Smartphone-Display 59 beinhalten. Die Computerverarbeitungsfähigkeit beinhaltet einen Mikroprozessor in Form einer programmierbaren Vorrichtung, die eine oder mehrere Anweisungen beinhaltet, die in einer internen Speicherstruktur gespeichert sind und zum Empfangen von Binäreingaben zum Erzeugen von Binärausgaben verwendet werden. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die mobile Vorrichtung 57 ein GPS-Modul, das in der Lage ist, Signale von GPS-Satelliten 68 zu empfangen und GPS-Koordinaten basierend auf diesen Signalen zu erzeugen. In weiteren Ausführungsformen beinhaltet die mobile Vorrichtung 57 eine zellulare Kommunikationsfunktionalität, so dass die mobile Vorrichtung 57 Sprach- und/oder Datenkommunikation über das drahtlose Trägersystem 60 unter Verwendung eines oder mehrerer zellularer Kommunikationsprotokolle durchführt, wie hierin erläutert. Die mobile Vorrichtung 57 kann auch andere Sensoren beinhalten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Beschleunigungssensoren, die in der Lage sind, die Bewegung der mobilen Vorrichtung 57 entlang sechs Achsen zu messen. Das visuelle Smartphone-Display 59 kann auch eine grafische Benutzeroberfläche mit Touchscreen beinhalten.
Das drahtlose Trägersystem 60 ist vorzugsweise ein Mobilfunksystem, das eine Vielzahl von Sendemasten 70 (nur einer davon dargestellt), eine oder mehrere mobile Vermittlungsstellen (MSCs) 72 sowie alle anderen Netzwerkkomponenten beinhaltet, die erforderlich sind, um das drahtlose Trägersystem 60 mit dem Landkommunikationsfestnetz 62 zu verbinden. Jeder Sendemast 70 beinhaltet Sende- und Empfangsantennen und eine Basisstation, wobei die Basisstationen verschiedener Sendemasten entweder direkt oder über Zwischengeräte wie eine Basisstationssteuerung mit dem MSC 72 verbunden sind. Das drahtlose Trägersystem 60 kann jede geeignete Kommunikationstechnologie implementieren, einschließlich beispielsweise analoger Technologien wie AMPS oder digitaler Technologien wie CDMA (z.B. CDMA2000) oder GSM/GPRS. Andere Sendemasten / Basisstationen / MSC-Anordnungen sind möglich und können mit dem drahtlosen Trägersystem 60 verwendet werden. So könnten beispielsweise die Basisstation und der Sendemast am gleichen Standort zusammengelegt oder voneinander entfernt sein, jede Basisstation könnte für einen einzelnen Sendemast verantwortlich sein oder eine einzelne Basisstation könnte mehrere Sendemasten bedienen oder verschiedene Basisstationen mit einem einzigen MSC gekoppelt sein, um nur einige der möglichen Anordnungen zu nennen.
Neben der Verwendung des drahtlosen Trägersystems 60 kann ein zweites drahtloses Trägersystem in Form von Satellitenkommunikation verwendet werden, um eine unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation mit dem Trägerfahrzeug 12 zu ermöglichen. Dies kann mit einem oder mehreren Kommunikationssatelliten 66 und einer Uplink-Sendestation 67 erfolgen. Eine unidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satellitenradio-Dienste beinhalten, wobei Programminhalte (Nachrichten, Musik usw.) von der Sendestation 67 empfangen, zum Hochladen verpackt und dann an den Satelliten 66 gesendet werden, der das Programm an die Teilnehmer sendet. Bidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satelliten-Telefoniedienste beinhalten, die den Satelliten 66 nutzen, um Telefonkommunikation zwischen dem Trägerfahrzeug 12 und der Station 67 weiterzuleiten. Die Satellitentelefonie kann entweder zusätzlich oder anstelle des drahtlosen Trägersystems 60 genutzt werden.
Das Festnetz 62 kann ein herkömmliches landgestütztes Telekommunikationsnetz sein, das an ein oder mehrere Festnetztelefone angeschlossen ist und das drahtlose Trägersystem 60 mit der Fernzugriffszentrale 78 verbindet. So kann beispielsweise das Festnetz 62 ein öffentliches Telefonnetz (PSTN) beinhalten, wie es für die Bereitstellung von Festnetztelefonie, paketvermittelter Datenkommunikation und der Internetinfrastruktur verwendet wird. Ein oder mehrere Segmente des Festnetzes 62 könnten durch die Verwendung eines kabelgebundenen Standardnetzes, eines Glasfaser- oder anderen optischen Netzes, eines Kabelnetzes, von Stromleitungen, anderer drahtloser Netze wie drahtloser lokaler Netze (WLANs) oder von Netzen, die einen drahtlosen Breitbandzugang (BWA) bereitstellen, oder einer beliebigen Kombination derselben realisiert werden. Darüber hinaus muss die Fernzugriffszentrale 78 nicht über das Festnetz 62 verbunden sein, sondern könnte auch drahtlose Telefonieeinrichtungen beinhalten, so dass es direkt mit einem drahtlosen Netzwerk, wie beispielsweise dem drahtlosen Trägersystem 60, kommunizieren kann.
Obwohl in als eine einzige Vorrichtung dargestellt, kann der Computer 64 eine Reihe von Computern beinhalten, die über ein privates oder öffentliches Netzwerk wie das Internet zugänglich sind. Jeder Computer 64 kann für einen oder mehrere Zwecke verwendet werden. In einer exemplarischen Ausführungsform kann der Computer 64 als Webserver eingerichtet werden, der vom Trägerfahrzeug 12 über das drahtlose Kommunikationssystem 28 und den drahtlosen Träger 60 zugänglich ist. Andere Computer 64 können beispielsweise Folgendes beinhalten: einen Service-Center-Computer, in den Diagnoseinformationen und andere Fahrzeugdaten über das drahtlose Kommunikationssystem 28 aus dem Fahrzeug hochgeladen werden können, oder ein Drittanbieter-Repository, in das oder aus dem Fahrzeugdaten oder andere Informationen bereitgestellt werden, sei es durch Kommunikation mit dem Trägerfahrzeug 12, der Fernzugriffszentrale 78, der mobilen Vorrichtung 57 oder einer Kombination aus diesen. Der Computer 64 kann ein durchsuchbares Datenbank- und Datenbankmanagementsystem unterhalten, das die Eingabe, Entfernung und Änderung von Daten sowie den Empfang von Aufforderungen zur Datensuche in der Datenbank ermöglicht. Der Computer 64 kann auch für die Bereitstellung von Internetverbindungen wie DNS-Diensten oder als Netzwerkadressenserver verwendet werden, der DHCP oder ein anderes geeignetes Protokoll verwendet, um dem Trägerfahrzeug 12 eine IP-Adresse zuzuweisen. Der Computer 64 kann mit mindestens einem zusätzlichen Fahrzeug zusätzlich zum Trägerfahrzeug 12 in Verbindung stehen. Das Trägerfahrzeug 12 und alle zusätzlichen Fahrzeuge können gemeinsam als Flotte bezeichnet werden. In einer exemplarischen Ausführungsform ist der Computer 64 eingerichtet, um z.B. in einem nichtflüchtigen Datenspeicher, Abonnentenkontoinformationen und/oder Fahrzeuginformationen zu speichern. Die Abonnentenkontoinformationen können biometrische Daten, Passwortinformationen, Abonnentenpräferenzen und erlernte Verhaltensmuster von Benutzern oder Insassen von Fahrzeugen in der Flotte beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Fahrzeuginformationen können unter anderem Fahrzeugattribute wie Farbe, Marke, Modell, Nummernschild, Benachrichtigungslichtmuster und/oder Frequenzbezeichnungen beinhalten.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet das ADS 24 mehrere verschiedene Systeme, einschließlich mindestens eines Wahrnehmungssystems 32 zum Bestimmen des Vorhandenseins, der Position, der Klassifizierung und des Pfades von erfassten Merkmalen oder Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs. Das Wahrnehmungssystem 32 ist eingerichtet, um Eingänge von einer Vielzahl von Sensoren zu empfangen, wie beispielsweise die in 1 dargestellten Sensoren 26, und die Sensoreingänge zu synthetisieren und zu verarbeiten, um Parameter zu erzeugen, die als Eingänge für andere Regelalgorithmen des ADS 24 verwendet werden.
Das Wahrnehmungssystem 32 beinhaltet ein Sensor-Fusions- und Vorverarbeitungsmodul 34, das Sensordaten 27 aus der Vielzahl der Sensoren 26 verarbeitet und synthetisiert. Das Sensor-Fusions- und Vorverarbeitungsmodul 34 führt die Kalibrierung der Sensordaten 27 durch, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, die LIDAR-zu-LIDAR-Kalibrierung, die RADAR-zu-LIDAR-Kalibrierung, die Kamera-zu-LIDAR-Kalibrierung, die LIDAR-zu-Chassis-Kalibrierung und die LIDAR-Strahlintensitätskalibrierung. Das Sensor-Fusions- und Vorverarbeitungsmodul 34 gibt den vorverarbeiteten Sensorausgang 35 aus.
Ein Klassifizierungs- und Segmentierungsmodul 36 empfängt den vorverarbeiteten Sensorausgang 35 und führt Objektklassifizierungs-, Bildklassifizierungs-, Ampel- und Zeichenklassifizierungs-, Objektsegmentierungs-, Bodensegmentierungs- und Objektverfolgungsprozesse durch. Die Objektklassifizierung beinhaltet, ist aber nicht beschränkt auf die Identifizierung und Klassifizierung von Objekten in der Umgebung, einschließlich der Identifizierung und Klassifizierung von Ampeln und Schildern, der RADAR-Fusion und -Verfolgung zur Berücksichtigung der Position und des Sichtfeldes (FOV) des Sensors und der falsch-positiven Ablehnung durch LIDAR-Fusion zur Beseitigung der vielen Fehlalarme, die in einer städtischen Umgebung vorhanden sind, wie beispielsweise Kanaldeckel, Brücken, Überkopfbäume oder Lichtmasten und andere Hindernisse mit einem hohen RADAR-Querschnitt, die jedoch die Fähigkeit des Fahrzeugs, sich auf seinem Weg zu bewegen, nicht beeinträchtigen. Zusätzliche Objektklassifizierungs- und Verfolgungsprozesse, die vom Klassifizierungs- und Segmentierungsmodul 36 durchgeführt werden, beinhalten unter anderem die Freiraumerkennung und das High-Level-Tracking, das Daten von RADAR-Tracks, LIDAR-Segmentierung, LIDAR-Klassifikation, Bildklassifizierung, Objektformanpassungsmodelle, semantische Informationen, Bewegungsprognose, Rasterkarten, statische Hinderniskarten und andere Quellen zur Erzeugung hochwertiger Objekttracks zusammenführt. Das Klassifizierungs- und Segmentierungsmodul 36 führt zusätzlich die Klassifizierung von Verkehrssteuergeräten und die Fusion von Verkehrssteuergeräten mit Fahrspurzuordnung und Verhaltensmodellen von Verkehrssteuergeräten durch. Das Klassifizierungs- und Segmentierungsmodul 36 erzeugt eine Objektklassifizierungs- und Segmentierungsausgabe 37, die Informationen zur Objektidentifikation enthält.
Ein Lokalisierungs- und Abbildungsmodul 40 verwendet die Objektklassifizierungs- und Segmentierungsausgabe 37, um Parameter zu berechnen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Schätzungen der Position und Ausrichtung des Trägerfahrzeugs 12 in typischen und anspruchsvollen Fahrsituationen. Zu diesen herausfordernden Fahrsituationen gehören unter anderem dynamische Umgebungen mit vielen Autos (z.B. dichter Verkehr), Umgebungen mit großflächigen Hindernissen (z.B. Straßenbau oder Baustellen), Hügel, mehrspurige Straßen, einspurige Straßen, eine Vielzahl von Straßenmarkierungen und Gebäuden oder deren Fehlen (z.B. Wohn- und Geschäftsviertel) sowie Brücken und Überführungen (sowohl über als auch unter einem aktuellen Straßenabschnitt des Fahrzeugs).
Das Lokalisierungs- und Abbildungsmodul 40 beinhaltet auch neue Daten, die durch erweiterte Kartenbereiche gesammelt wurden, die durch Onboard-Mapping-Funktionen des Trägerfahrzeugs 12 während des Betriebs erhalten wurden, und Kartendaten, die über das drahtlose Kommunikationssystem 28 an das Trägerfahrzeug 12 „geschoben“ wurden. Das Lokalisierungs- und Kartenmodul 40 aktualisiert frühere Kartendaten mit den neuen Informationen (z.B. neue Fahrbahnmarkierungen, neue Gebäudestrukturen, Hinzufügen oder Entfernen von Bauzonen usw.) und lässt unbeeinflusste Kartenbereiche unverändert. Beispiele für Kartendaten, die generiert oder aktualisiert werden können, sind unter anderem die Kategorisierung der Ertragslinien, die Generierung von Fahrspurbegrenzungen, die Fahrspurverbindung, die Klassifizierung von Neben- und Hauptstraßen, die Klassifizierung von Links- und Rechtskurven sowie die Erstellung von Kreuzungsfahrspuren. Das Lokalisierungs- und Abbildungsmodul 40 erzeugt einen Lokalisierungs- und Abbildungsausgang 41, der die Position und Ausrichtung des Trägerfahrzeugs 12 in Bezug auf erkannte Hindernisse und Straßenmerkmale beinhaltet.
Ein Fahrzeug-Odometriemodul 46 empfängt Daten 27 von den Fahrzeugsensoren 26 und erzeugt einen Fahrzeug-Odometrieausgang 47, der beispielsweise Fahrtrichtung und Geschwindigkeitsinformationen beinhaltet. Ein absolutes Positioniermodul 42 empfängt den Lokalisierungs- und Abbildungsausgang 41 und die Fahrzeug-Odometrieinformationen 47 und erzeugt einen Fahrzeugortungsausgang 43, der in separaten Berechnungen verwendet wird, wie nachfolgend erläutert.
Ein Objektvorhersagemodul 38 verwendet die Objektklassifizierungs- und Segmentierungsausgabe 37, um Parameter zu erzeugen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eine Position eines erfassten Hindernisses in Bezug auf das Fahrzeug, einen vorhergesagten Weg des erfassten Hindernisses in Bezug auf das Fahrzeug und eine Position und Ausrichtung der Fahrspuren in Bezug auf das Fahrzeug. Daten über den vorhergesagten Weg von Objekten (einschließlich Fußgängern, umliegenden Fahrzeugen und anderen sich bewegenden Objekten) werden als Objektvorhersageausgabe 39 ausgegeben und in separaten Berechnungen verwendet, wie nachfolgend erläutert.
Das ADS 24 beinhaltet auch ein Beobachtungsmodul 44 und ein Interpretationsmodul 48. Das Beobachtungsmodul 44 erzeugt einen Beobachtungsausgang 45, der vom Interpretationsmodul 48 empfangen wird. Das Beobachtungsmodul 44 und das Interpretationsmodul 48 ermöglichen den Zugriff durch die Fernzugriffszentrale 78. Das Interpretationsmodul 48 erzeugt einen interpretierten Ausgang 49, der zusätzliche Eingänge beinhaltet, die von der Fernzugriffszentrale 78 bereitgestellt werden, falls vorhanden.
Ein Wegplanungsmodul 50 verarbeitet und synthetisiert die Objektvorhersageausgabe 39, die interpretierte Ausgabe 49 und zusätzliche Routing-Informationen 79, die von einer Online-Datenbank oder der Fernzugriffszentrale 78 empfangen werden, um einen Fahrzeugpfad zu bestimmen, der zu befolgen ist, um das Fahrzeug auf der gewünschten Route zu halten, während die Verkehrsregeln eingehalten und erkannte Hindernisse vermieden werden. Das Wegplanungsmodul 50 verwendet Algorithmen, die eingerichtet sind, um erkannte Hindernisse in der Umgebung des Fahrzeugs zu umgehen, das Fahrzeug auf einer aktuellen Fahrspur zu halten und das Fahrzeug auf der gewünschten Route zu halten. Das Wegplanungsmodul 50 gibt die Fahrzeugpfadinformationen als Wegplanungsausgabe 51 aus. Die Wegplanungsausgabe 51 beinhaltet einen befohlenen Fahrzeugweg basierend auf der Fahrzeugroute, der Fahrzeugposition in Bezug auf die Route, der Position und Ausrichtung der Fahrspuren sowie dem Vorhandensein und dem Weg von erkannten Hindernissen.
Ein erstes Steuermodul 52 verarbeitet und synthetisiert den Wegplanungsausgang 51 und den Fahrzeugortungsausgang 43, um einen ersten Steuerausgang 53 zu erzeugen. Das erste Steuermodul 52 beinhaltet auch die Routing-Informationen 79, die von der Fernzugriffszentrale 78 im Falle einer Fernübernahme des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
Ein Fahrzeugsteuermodul 54 empfängt den ersten Steuerausgang 53 sowie Geschwindigkeits- und Kursinformationen 47, die von der Fahrzeugodometrie 46 empfangen werden, und erzeugt einen Fahrzeugsteuerausgang 55. Der Fahrzeugsteuerausgang 55 beinhaltet einen Satz von Stellgliedbefehlen, um den vom Fahrzeugsteuermodul 54 vorgegebenen Weg zu erreichen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, einen Lenkbefehl, einen Schaltbefehl, einen Drosselklappenbefehl und einen Bremsbefehl.
Der Fahrzeugsteuerausgang 55 wird an die Stellglieder 30 weitergeleitet. In einer exemplarischen Ausführungsform beinhalten die Stellglieder 30 eine Lenksteuerung, eine Schaltsteuerung, eine Drosselklappensteuerung und eine Bremssteuerung. Die Lenksteuerung kann beispielsweise ein Lenksystem 16 steuern, wie in 1 dargestellt. Die Schaltsteuerung kann beispielsweise ein Getriebe 14 steuern, wie in 1 dargestellt. Die Drosselklappensteuerung kann beispielsweise ein Antriebssystem 13 steuern, wie in 1 dargestellt. Die Bremssteuerung kann beispielsweise die Radbremsen 17 steuern, wie in dargestellt.
Die Genauigkeit der Sensordaten ist in allen Fahrzeugen wichtig, insbesondere aber, wenn das Fahrzeug unter der Kontrolle des ADS 24 steht und sich dabei stark auf Sensordaten für einen zufriedenstellenden Betrieb verlässt. Dabei ist es wünschenswert, sicherzustellen, dass die Sensoren 26 der Steuerung 22 genaue und konsistente Informationen liefern.
Unter Bezugnahme nun auf 3 wird ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung in Form eines Flussdiagramms dargestellt. Der Algorithmus beginnt bei Block 100.
Die ersten Wegdaten werden aus einer ersten Quelle gewonnen, wie bei Block 102 dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform beinhalten die ersten Wegdaten eine Vielzahl von Fahrzeugpositionskoordinaten, die während eines Zeitintervalls eines Fahrzyklus erfasst werden. In einer exemplarischen Ausführungsform ist die erste Quelle einer der Sensoren 26, der als GNSS-Empfänger angeordnet ist. In einer solchen Ausführungsform umfassen die Fahrzeugpositionskoordinaten eine Folge von Geopositionskoordinaten und zugehörige Zeitstempel für die Koordinaten. Die Vielzahl der Fahrzeugpositionskoordinaten kann als „Breadcrumb-Trail“ bezeichnet werden. In anderen Ausführungsformen kann die erste Quelle jedoch auch andere Arten von Sensoren beinhalten, wie beispielsweise Raddrehzahlsensoren oder andere Sensoren, die in der Lage sind, die Wegkrümmung einer gefahrenen Strecke des Fahrzeugs 12 zu erfassen. Darüber hinaus kann die erste Quelle in einigen Ausführungsformen eine Quelle für andere Wegdaten als On-Board-Sensoren beinhalten, z.B. gespeicherte Kartendaten, wie im Folgenden näher erläutert wird.
Ein erster Wegkrümmungsparameter wird basierend auf den ersten Wegdaten berechnet, wie bei Block 104 dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform wird die Berechnung über die Steuerung 22 durchgeführt. Der erste Krümmungsparameter kann mit jeder geeigneten Kurvenanpassungstechnik ermittelt werden. Als nicht einschränkendes Beispiel kann ein Polynom n-ter Ordnung, z.B. 3-ter Ordnung, mit einem Verfahren der kleinsten Quadrate relativ zu den Wegdaten erhalten werden.
Die zweiten Wegdaten werden aus einer zweiten Quelle gewonnen, wie bei Block 106 dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform beinhalten die zweiten Wegdaten Daten, die einen Weg anzeigen, dem das Fahrzeug 12 während des Zeitintervalls des Fahrzyklus folgt, das dem der ersten Wegdaten entspricht. In einer exemplarischen Ausführungsform ist die zweite Quelle einer der Sensoren 26, z.B. anders als der Sensor 26, der die erste Quelle definiert. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die zweite Quelle eine Videokamera sein, z.B. eine nach vorne gerichtete Kamera, die eingerichtet ist, um Fahrbahnmarkierungen oder andere Anzeichen einer Wegkrümmung zu beobachten. Als zweites nicht einschränkendes Beispiel kann die zweite Quelle eine Trägheitsmesseinheit (IMU) sein. In einer solchen Ausführungsform können Messdaten aus der IMU in Verbindung mit Dead Reckoning-Techniken verwendet werden, um eine Krümmung einer Fahrspur des Fahrzeugs zu schätzen. Als drittes nicht einschränkendes Beispiel kann die zweite Quelle jeder zusätzliche Sensor sein, der in der Lage ist, eine Wegkrümmung zu erfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf LiDAR oder RADAR.
Ein zweiter Pfadkrümmungsparameter wird basierend auf den zweiten Wegdaten erhalten, wie bei Block 108 dargestellt. Der zweite Pfadkrümmungsparameter wird basierend auf Signalen eines zweiten Sensors 26 erhalten. In einer ersten exemplarischen Ausführungsform umfasst der zweite Sensor 26 ein Kameramodul, das eingerichtet ist, um Fahrbahnmarkierungen oder andere Anzeichen einer Wegkrümmung zu beobachten. Der zweite Krümmungsparameter kann mit jeder geeigneten Kurvenanpassungstechnik erhalten werden, die einen Vergleich zwischen dem zweiten und dem ersten Krümmungsparameter ermöglicht, und kann eine ähnliche Kurvenanpassungstechnik oder eine andere Kurvenanpassungstechnik sein als die, die beim Erhalten des ersten Krümmungsparameters verwendet wird.
Obwohl nicht im Detail beschrieben, können die ersten Wegdaten, der erste Krümmungsparameter, die zweiten Wegdaten und der zweite Krümmungsparameter gesammelt und in jeder beliebigen Weise gespeichert werden, die für eine spätere Auswertung durch einen automatisierten Prozess geeignet ist. Als Beispiel können die ersten Wegdaten und die zweiten Wegdaten eine vordefinierte Anzahl von Datenpunkten umfassen, die in einem computerlesbaren Speicherpuffer gespeichert sind. Der erste Wegkrümmungsparameter und der zweite Wegkrümmungsparameter können basierend auf den Datenpunkten im Speicherpuffer berechnet und anschließend auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert werden.
Der erste Pfadkrümmungsparameter wird mit dem zweiten Pfadkrümmungsparameter verglichen, wie bei Block 110 dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform wird der Vergleich über die Steuerung 22 durchgeführt.
Es wird bestimmt, ob eine Differenz zwischen dem zweiten Wegkrümmungsparameter und dem ersten Wegkrümmungsparameter einen Schwellenwert überschreitet, wie bei Betrieb 112 dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform ist der Schwellenwert ein kalibrierter Wert, der vom Hersteller des Fahrzeugs 12 ausgewählt wurde. Der Schwellenwert kann ein konstanter Wert oder eine Variable basierend auf Parametern sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Schwellenwert wird gewählt, um eine Abweichung der Messungen zwischen den Sensoren zu erkennen, während eine minimale Abweichung die Berücksichtigung kleiner Messfehler ermöglicht.
Als Reaktion auf eine negative Bestimmung des Betriebs 112, d.h. die Differenz überschreitet nicht den Schwellenwert, wird das Fahrzeug 12 nach einer Nennbetriebsart gesteuert, z.B. nach dem Standardverhalten des ADS 24. Die Steuerung kehrt dann zu Block 102 zurück. Dabei arbeitet das Fahrzeug weiterhin gemäß dem Nennmodus, es sei denn, die Differenz überschreitet den Schwellenwert.
Als Reaktion darauf, dass die Bestimmung des Betriebs 112 positiv ist, wird das Fahrzeug automatisch gemäß einer Diagnosebetriebsart gesteuert, wie bei Block 118 dargestellt. Die Diagnosebetriebsart kann eine oder mehrere der folgenden exemplarischen Betriebsarten, andere geeignete Diagnosebetriebsarten oder gegebenenfalls eine Kombination derselben beinhalten.
In einer ersten exemplarischen Ausführungsform beinhaltet die Diagnosebetriebsart den Abbruch der automatischen Steuerung des Fahrzeugs 12 durch das ADS 24 und die Rückkehr zu einem Backup-Steuerungsschema, z.B. manuelle Steuerung durch einen Insassen des Fahrzeugs 12 oder Fernsteuerung durch einen Benutzer außerhalb des Fahrzeugs 12. In einer solchen Ausführungsform kann die Steuerung 22 dem Insassen oder einem externen Benutzer, z.B. über ein geeignetes HMI, vor der Einstellung der automatischen Steuerung eine Backup-Steuerungsanforderung übermitteln.
In einer zweiten exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Diagnosemodus das Übermitteln von Informationen über der Abweichung an eine entfernte Vorrichtung, z.B. den Computer 64, über das drahtlose Kommunikationssystem 28 oder das Speichern von Informationen über die Abweichung in nichtflüchtigen, computerlesbaren Speichermedien im Fahrzeug 12. Die Informationen können Identifikatoren für die erste Quelle und die zweite Quelle beinhalten, z.B. den Typ des Sensors, eine Geolokalisierung, an der die Abweichung festgestellt wurde, und alle anderen relevanten Informationen. Diese Informationen können danach analysiert werden, um die zukünftige Leistung des Fahrzeugs zu verbessern und/oder Straßenmarkierungen oder andere Infrastrukturen zu verbessern, z.B. durch Bündelung mehrerer Vorfälle an einer gemeinsamen Geolokalisierung, um Muster darin zu identifizieren.
In einer dritten exemplarischen Ausführungsform beinhaltet die Diagnosebetriebsart den Rückgriff auf eine alternative Datenquelle, z.B. einen redundanten Sensor 26, falls vorhanden. In einer solchen Ausführungsform können alle Fahrzeugfunktionen, die die mit der Diskrepanz verbundene(n) Datenquelle(n) nutzen, stattdessen gemäß alternativen Datenquellen gesteuert werden.
In einer vierten exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Diagnosemodus ein alternatives Steuerverfahren, z.B. die Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit, oder die automatische Durchführung eines Manövers, um das Fahrzeug 12 von einer Fahrfläche zu entfernen, z.B. durch Abziehen zum Rand einer Straße. Dadurch kann das Fahrzeug automatisch außer Betrieb genommen werden, bis geeignete Sanierungsmaßnahmen durchgeführt werden können. Gegebenenfalls können auch andere alternative Steuerverfahren verwendet werden.
In einer fünften exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Diagnosemodus das Anweisen einer Selbstausrichtung eines oder beider Sensoren 26, falls vorhanden.
Nach dem Aktivieren des Diagnosemodus kehrt die Steuerung zu Block 102 zurück.
In einigen Ausführungsformen werden ein oder mehrere zusätzliche Krümmungsparameter basierend auf einem oder mehreren zusätzlichen Sätzen von Wegdaten berechnet, die von einer oder mehreren zusätzlichen Quellen, z.B. zusätzlichen Sensoren 26, wie bei Block 118 dargestellt, vor der Aktivierung der Diagnosebetriebsart bei Block 116 erhalten wurden. Solche Sensoren können von gleicher Art wie der zweite Sensor 26 sein, z.B. redundante Sensoren, oder von anderer Art als der zweite Sensor 26. In solchen Ausführungsformen können die einen oder mehreren zusätzlichen Wegkrümmungsparameter mit dem ersten Wegkrümmungsparameter und dem zweiten Wegkrümmungsparameter verglichen werden. Ein Abstimmungsschema kann dann z.B. von der Steuerung 22 verwendet werden, um festzustellen, welche Sensoren 26 sich vom Konsens der anderen Sensoren 26 unterscheiden. In einer solchen Ausführungsform kann die Diagnosebetriebsart von Block 118 gewählt werden, um den/die äußeren Sensor(en) 26 zu isolieren und die mit dem/den Sensor(en) 26 verbundenen Funktionen abzubrechen. Wenn beispielsweise das Abstimmungsschema anzeigt, dass eine nach vorne gerichtete Kamera Krümmungsdaten liefert, die aus anderen Datenquellen ausreißen, kann die Diagnosebetriebsart Unterbrechungsfunktionen beinhalten, die mit der nach vorne gerichteten Kamera verbunden sind, z.B. die automatische Spur-Zentrierung.
Abweichungen vom oben beschriebenen Algorithmus sind natürlich möglich. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Diagnosemodus nur bei mehreren aufeinanderfolgenden Vergleichen der ersten und zweiten Krümmungsparameter, die den Schwellenwert überschreiten, aktiviert werden, wodurch ein Hystereseeffekt entsteht.
In einer weiteren exemplarischen Variation umfasst die erste Quelle Kartendaten, die z.B. auf einem nichtflüchtigen, computerlesbaren Speichermedium gespeichert sind, und die ersten Wegdaten umfassen eine zu verfolgende Fahrzeugstrecke, die z.B. aus dem Wegplanungsmodul 50 gewonnen wird. In einer solchen Ausführungsform können Fahrzeugsensoren, die als zweite Quelle oder zusätzliche Quellen verwendet werden, anhand von kommenden Straßenkrümmungsdaten aus den Kartendaten validiert werden, wodurch eine frühere Erkennung von Abweichungen zwischen der zweiten Quelle und der ersten Quelle ermöglicht wird.
In einer weiteren Variation kann der Diagnosemodus in bestimmten geografischen Regionen deaktiviert werden, z.B. in solchen mit inkonsistenten oder fehlenden Fahrbahnmarkierungen, die zu einer schlechten Krümmungsmessung führen können.
Wie zu sehen ist, bietet die vorliegende Offenbarung ein System und Verfahren zum automatischen Erkennen einer Diskrepanz zwischen den Sensoren an einem Fahrzeug und zum automatischen Ergreifen geeigneter Korrekturmaßnahmen als Reaktion auf eine solche Diskrepanz.
Obwohl vorstehend exemplarische Ausführungsformen beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst werden. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter sind Worte der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie bereits beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen zu weiteren exemplarischen Aspekten der vorliegenden Offenbarung kombiniert werden, die nicht explizit beschrieben oder dargestellt werden dürfen. Während verschiedene Ausführungsformen als vorteilig, oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik in Bezug auf ein oder mehrere gewünschte Merkmale bevorzugt hätten bezeichnet werden können, erkennen Fachleute an, dass ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um die gewünschten Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Daher sind Ausführungsformen, die als weniger wünschenswert beschrieben werden als andere Ausführungsformen oder Implementierungen zum Stand der Technik in Bezug auf ein oder mehrere Merkmale, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Ein Verfahren zum Steuern eines Bodenfahrzeugs, umfassend: Ausstatten des Fahrzeugs mit einem ersten Sensor, der zum Erfassen einer Fahrzeugposition eingerichtet ist, mit einem zweiten Sensor, der zum Erfassen eines Fahrweges des Fahrzeugs eingerichtet ist, und mit einer Steuerung in Verbindung mit dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor, wobei die Steuerung selektiv gemäß einem Diagnosemodus betreibbar ist; Erhalten, über den ersten Sensor, einer Vielzahl von Fahrzeugpositionskoordinaten während eines Zeitintervalls eines Fahrzyklus; Berechnen, über die Steuerung, eines ersten Wegkrümmungsparameters basierend auf der Vielzahl von Fahrzeugpositionskoordinaten, Erhalten, über den zweiten Sensor, eines zweiten Wegkrümmungsparameters, basierend auf dem Fahrweg während des Zeitintervalls; Vergleichen, über die Steuerung, des ersten Wegkrümmungsparameters mit dem zweiten Wegkrümmungsparameter; und als Reaktion darauf, dass eine Differenz, zwischen der zweiten Wegkrümmung und der ersten Wegkrümmung einen Schwellenwert überschreitet, automatisches Betreiben der Steuerung gemäß dem Diagnosemodus.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Ausstatten des Fahrzeugs mit einem dritten Sensor, der eingerichtet ist, um den Fahrweg des Fahrzeugs zu erfassen, wobei die Steuerung mit dem dritten Sensor in Verbindung steht; Erhalten, über den dritten Sensor, eines dritten Wegkrümmungsparameters, basierend auf dem Fahrweg während des Zeitintervalls; Vergleichen, über die Steuerung, des dritten Wegkrümmungsparameters mit dem ersten Wegkrümmungsparameter und dem zweiten Wegkrümmungsparameter; und als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen der dritten Wegkrümmung und der ersten und zweiten Wegkrümmung einen Schwellenwert überschreitet, automatisches Betreiben der Steuerung gemäß dem Diagnosemodus.
Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Diagnosemodus das Deaktivieren einer dem dritten Sensor zugeordneten Funktion umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Sensor eine Kamera umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Diagnosemodus das Übermitteln einer Backup-Steuerungsanforderung, wobei die Backup-Steuerungsanforderung eine Anforderung zur Backup-Steuerung des Fahrzeugs umfasst, und das Beenden der autonomen Steuerung des Fahrzeugs umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Diagnosemodus das Übermitteln eines Diagnosesignals an eine entfernte Vorrichtung umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Diagnosemodus das Steuern des ersten Sensors oder des zweiten Sensors zum Durchführen einer automatischen SensorNeuausrichtung umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Krümmungsparameter aus einer Polynomanpassung n-ter Ordnung an die Vielzahl von Fahrzeugpositionskoordinaten erhalten wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Krümmungsparameter aus einer Polynomanpassung n-ter Ordnung an den Fahrweg erhalten ist.