DE102019134495A1

DE102019134495A1 - System und verfahren zur bestimmung des fahrbahnböschungsneigungswinkels

Info

Publication number: DE102019134495A1
Application number: DE102019134495.6A
Authority: DE
Inventors: Jinzhu Chen; Shu Chen; Fan Bai; Bakhtiar B. Litkouhi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-07-30
Also published as: US11117589B2; CN111486860B; CN111486860A; US20200239000A1

Abstract

Ein System und Verfahren zum Bestimmen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf Fahrzeuginformationen. Das Verfahren kann die folgenden Schritte beinhalten: Erhalten von Fahrzeuginformationen von mindestens einem Fahrzeug, wobei die Fahrzeuginformationen von mindestens einem der Empfänger eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) und einem oder mehreren fahrzeugseitigen Sensoren erhalten werden, und der GNSS-Empfänger und der eine oder die mehreren fahrzeugseitigen Sensoren in dem mindestens einen Fahrzeug installiert sind; Durchführen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahrens unter Verwendung der erhaltenen Fahrzeuginformationen, um einen Fahrbahnböschungsneigungswinkel zu erhalten; und Aktualisieren eines repräsentativen Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf dem Fahrbahnböschungsneigungswinkel.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Bestimmung der Fahrbahneigenschaften, wie z. B. eines Fahrbahnböschungsneigungswinkels, basierend auf den von einem Fahrzeug erhaltenen Informationen.
HINTERGRUND
Fahrzeuge beinhalten elektronische Steuergeräte (ECUs), die verschiedene Aufgaben für das Fahrzeug übernehmen. Viele Fahrzeuge verfügen heute über verschiedene Sensoren, um Informationen über den Betrieb des Fahrzeugs zu erfassen, einschließlich der Position und Trajektorie des Fahrzeugs. Einige Fahrbahnen beinhalten Fahrbahnböschungen (kurz „Böschungen“), in denen die Fahrbahn seitlich geneigt oder gerollt (d.h. in Bezug auf die Rollachse abgewinkelt) ist, normalerweise als Teil einer überhöhten Kurve oder Wendung, so dass die Reibung zwischen den Fahrzeugrädern und der Fahrbahn reduziert wird und/oder die Fahrt des Fahrzeugs entlang der Fahrbahn (z.B. um die Fahrbahnkurve) erleichtert wird.
Daher kann es wünschenswert sein, ein System und/oder Verfahren zum Bestimmen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkels einer Fahrbahn basierend auf Informationen, die an einem oder mehreren Fahrzeugen gewonnen wurden, bereitzustellen.
BESCHREIBUNG
Gemäß einem Aspekt ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf Fahrzeuginformationen vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet die Schritte: Erhalten von Fahrzeuginformationen von mindestens einem Fahrzeug, wobei die Fahrzeuginformationen von mindestens einem von einem Empfänger eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) und einem oder mehreren fahrzeugseitigen Sensoren erhalten werden, und der GNSS-Empfänger und der eine oder die mehreren fahrzeugseitigen Sensoren in dem mindestens einen Fahrzeug installiert sind; Durchführen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahrens unter Verwendung der erhaltenen Fahrzeuginformationen, um einen
Fahrbahnböschungsneigungswinkel zu erhalten; und Aktualisieren eines repräsentativen Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf dem Fahrbahnböschungsneigungswinkel.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner eines der folgenden Merkmale oder eine technisch durchführbare Kombination einiger oder aller dieser Merkmale beinhalten:

• das Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren ein fahrzeugdynamikbasiertes Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren ist,
• der Schritt zum Erhalten von Fahrzeuginformationen das Erhalten von Sensordaten an Bord des Fahrzeugs von einem oder mehreren fahrzeugseitigen Sensoren des mindestens einen Fahrzeugs beinhaltet;
• die fahrzeugseitigen Sensordaten die Aufhängungssensordaten von einer Vielzahl von Aufhängungssensoren beinhalten, die an dem mindestens einen Fahrzeug installiert sind;
• das fahrzeugdynamikbasierte Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren das Bestimmen einer Reibungsbeschleunigung des mindestens einen Fahrzeugs basierend auf den Aufhängungssensordaten beinhaltet;
• das fahrzeugdynamikbasierte Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren das Bestimmen eines Rollwinkels des mindestens einen Fahrzeugs beinhaltet;
• der Rollwinkel wird basierend auf den Aufhängungssensordaten unter Verwendung einer Aufhängungsabstand-Rollwinkel-Funktion bestimmt;
• das fahrzeugdynamikbasierte Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren das Bestimmen der Reibungsbeschleunigung unter Verwendung einer Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion oder einer Federungsabstand-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion und das Bestimmen einer Querbeschleunigung des mindestens einen Fahrzeugs basierend auf den fahrzeugseitigen Sensordaten beinhaltet;
• die folgende Gleichung wird zur Bestimmung des Fahrbahnböschungsneigungswinkels verwendet α Nutzung der Reibungsbeschleunigung a_f und die Querbeschleunigung a_y: α = β - sündigen $^{- 1} \frac{a_{y} - a_{f} cos β}{g};$
• die Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion ist eine modifizierte Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion, die einen Gewichtsverteilungsindex und einen Fahrbahnrauheitsindex berücksichtigt;
• das Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren ein höhenbasiertes Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren ist;
• die Fahrzeuginformationen GNSS-Daten beinhalten, die verwendet werden, um eine geografische Position des mindestens einen Fahrzeugs zu erhalten, und wobei die GNSS-Daten eine Höhe des mindestens einen Fahrzeugs beinhalten und von dem in dem mindestens einen Fahrzeug installierten GNSS-Empfänger erhalten werden;
• das höhenbasierte Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren das Erhalten von Fahrbahnkartendaten eines Bereichs beinhaltet, der die geografische Lage des mindestens einen Fahrzeugs enthält und der einen Abschnitt einer Fahrbahn mit einer Fahrbahnkurve beinhaltet, die überhöht ist,
• ein Krümmungsextraktionsverfahren unter Verwendung der Fahrbahnkartendaten wird durchgeführt, um Fahrbahnkurveninformationen bezüglich der Fahrbahnkurve zu extrahieren, wobei die Fahrbahnkurveninformationen einen geographischen Punkt beinhalten, der einen Krümmungsmittelpunkt der Fahrbahnkurve darstellt;
• das höhenbasierte Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren das Durchführen einer linearen Regression an einer Vielzahl von radialen Abstandsdatenpunkten beinhaltet, die von einer Vielzahl von Fahrzeugen abgeleitet sind, die entlang der Fahrbahnkurve fahren;
• ein lineares Regressionsergebnis aus der linearen Regression erhalten wird, und wobei der Fahrbahnböschungsneigungswinkel basierend auf dem linearen Regressionsergebnis bestimmt wird;
• das Verfahren an einer entfernten Einrichtung durchgeführt wird, die sich entfernt von dem mindestens einen Fahrzeug befindet, wobei das mindestens eine Fahrzeug eine erste Vielzahl von Fahrzeugen und eine zweite Vielzahl von Fahrzeugen beinhaltet, wobei der höhenbasierte Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren für die erste Vielzahl von Fahrzeugen und für die zweite Vielzahl von Fahrzeugen durchgeführt wird, und wobei der Aktualisierungsschritt das Zusammenfassen von Ergebnissen der höhenbasierten Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren für die erste Vielzahl von Fahrzeugen und für die zweite Vielzahl von Fahrzeugen beinhaltet, um den repräsentativen Fahrbahnböschungsneigungswinkel zu erhalten; und/oder
• das mindestens eine Fahrzeug eine Vielzahl von Fahrzeugen ist, wobei das Verfahren das Durchführen einer Vielzahl von Fahrbahnböschungsneigungswinkelprozessen für die Vielzahl von Fahrzeugen beinhaltet, wobei die Vielzahl von Fahrbahnböschungsneigungswinkelprozessen ein fahrzeugdynamikbasiertes Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren und ein höhenbasiertes Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren beinhaltet, und wobei der Aktualisierungsschritt das Verschmelzen oder anderweitige Kombinieren von Ergebnissen jedes der Vielzahl von Fahrbahnböschungsneigungswinkelprozessen beinhaltet, um den repräsentativen Fahrbahnböschungsneigungswinkel zu erhalten.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf Fahrzeuginformationen vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet die Schritte: Erhalten von Fahrzeug-Sensordaten von einem Fahrzeug unter Verwendung von am Fahrzeug installierten Fahrzeug-Sensoren, wobei die Fahrzeug-Sensordaten die Aufhängungssensordaten beinhalten; Ableiten einer Querbeschleunigung und einer Reibungsbeschleunigung aus den Fahrzeug-Sensordaten; und Bestimmen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf der Querbeschleunigung und der Reibungsbeschl eunigung.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf Fahrzeuginformationen vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet die Schritte von: für jedes einer Vielzahl von Fahrzeugen, Erhalten von GNSS-Daten (Global Navigation Satellite System) von einem GNSS-Empfänger, der das Fahrzeug installiert hat, wobei die GNSS-Daten eine geografische Position des Fahrzeugs beinhalten, und wobei die geografische Position eine Höhe beinhaltet; Erhalten von Fahrbahnkartendaten von a enthalten eine Fahrbahnkurve, entlang derer die Vielzahl von Fahrzeugen fährt oder gefahren ist; Extrahieren von Fahrbahnkurveninformationen bezüglich der Fahrbahnkurve unter Verwendung der erhaltenen Fahrbahnkartendaten; Abbilden der geografischen Positionen der Vielzahl von Fahrzeugen auf die extrahierten Fahrbahnkurveninformationen, um eine radiale Entfernung jeder geografischen Position zu bestimmen, wie sie von einem Krümmungsmittelpunkt der Fahrbahnkurve genommen wird; und Ableiten eines repräsentativen Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf den radialen Abständen und der Höhe jedes der Vielzahl von Fahrzeugen unter Verwendung einer linearen Regressionstechnik.
Figurenliste
Eine oder mehrere Ausführungsformen der Offenbarung werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Figuren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform eines Kommunikationssystems darstellt, das in der Lage ist, das hierin offenbarte Verfahren zu nutzen;
2 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Bestimmen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf Fahrzeuginformationen darstellt;
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines fahrzeugdynamikbasierte n Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahrens darstellt, der als Teil eines Verfahrens zum Bestimmen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf Fahrzeuginformationen durchgeführt werden kann;
4 ist ein Diagramm, das ein Fahrzeug darstellt, das um eine Fahrbahnkurve fährt, die in einem optimalen Fahrbahnböschungsneigungswinkel geneigt ist;
5 ist ein Diagramm, das ein Fahrzeug darstellt, das um eine Fahrbahnkurve fährt, die unter einem Fahrbahnböschungsneigungswinkel geneigt ist und bei der das Fahrzeug Seitenreibung erfährt;
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform des maschinellen Lernens zur Verbesserung einer Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion darstellt, die mit verschiedenen Ausführungsformen des fahrzeugdynamischen Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahrens von 3 verwendet werden kann;
7 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines höhenbasierten Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahrens darstellt, der als Teil eines Verfahrens zum Bestimmen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf Fahrzeuginformationen durchgeführt werden kann;
8 ist ein Diagramm, das mehrere Fahrzeuge darstellt, die um eine Fahrbahnkurve herumfahren, die überhöht ist, und
9 ist ein Diagramm, das ein lineares Regressionsergebnis veranschaulicht, das einen Fahrbahnböschungsneigungswinkel entlang eines Abschnitts einer Fahrbahnkurve darstellt, der basierend auf der Verarbeitung von GNSS-Daten aus einer Vielzahl von Fahrzeugen erhalten wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Das nachstehende System und Verfahren ermöglichen es, einen Fahrbahnböschungsneigungswinkel basierend auf Informationen aus einem Fahrzeug zu bestimmen. Die von einem Fahrzeug erhaltenen Informationen können als Fahrzeuginformationen bezeichnet werden und können Daten des globalen Satellitennavigationssystems (GNSS) und/oder Sensordaten des Fahrzeuges beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können die Fahrzeuginformationen als Eingabe in einen Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren verwendet werden, der als Teil eines Verfahrens zum Bestimmen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf Fahrzeuginformationen durchgeführt werden kann. Sobald der Fahrbahnböschungsneigungswinkel bestimmt ist, kann er verschiedenen Arten von Navigationskarten hinzugefügt werden und kann für die Fahrdynamikregelung, insbesondere im Zusammenhang mit autonomen Fahrzeugen, nützlich sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren ein fahrzeugdynamikbasiertes Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren, bei dem ein Fahrbahnböschungsneigungswinkel basierend auf fahrzeugseitigen Sensordaten, wie beispielsweise Fahrwerkssensordaten von einer Vielzahl von am Fahrzeug installierten Fahrwerksensoren, bestimmt wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren ein höhenbasiertes Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren, bei dem ein Fahrbahnböschungsneigungswinkel basierend auf GNSS-Daten aus einer Vielzahl von Fahrzeugen bestimmt wird, was das Abbilden der geografischen Position der Fahrzeuge auf extrahierte Krümmungsinformationen einer Fahrbahnkurve beinhalten kann. In einer bestimmten Ausführungsform des höhenbasierten Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahrens kann aus den GNSS-Daten und Fahrbahnkartendaten ein Radialabstand und eine Elevation jedes Fahrzeugs abgeleitet werden, und diese Informationen können dann zusammen mit einer linearen Regressionstechnik verwendet werden, um einen Fahrbahnböschungsneigungswinkel zu bestimmen, der der Neigung der linearen Regressionslinie entspricht, wie im Folgenden näher erläutert. Die Ergebnisse dieser verschiedenen Ausführungsformen des Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahrens können kombiniert, verschmolzen und/oder anderweitig miteinander verbunden werden, um sich gegenseitig zu kompensieren und dadurch die Genauigkeit der Fahrbahnböschungsneigungswinkel Schätzung zu erhöhen.
1 veranschaulicht eine Betriebsumgebung, die ein Kommunikationssystem 10 umfasst und mit der das hierin offenbarte Verfahren implementiert werden kann. Das Kommunikationssystem 10 beinhaltet im Allgemeinen mindestens ein Fahrzeug 12 mit Fahrzeugelektronik 20, eine Vielzahl von GNSS-Satelliten (Global Navigation Satellite System) 60, ein drahtloses Trägersystem 70, ein Festnetz 76 und eine entfernte Einrichtung 80. Es ist zu verstehen, dass die offenbarte Methode mit einer beliebigen Anzahl verschiedener Systeme verwendet werden kann und sich nicht speziell auf die hier dargestellte Betriebsumgebung beschränkt. Die folgenden Abschnitte geben daher nur einen kurzen Überblick über ein solches Kommunikationssystem 10; andere, hier nicht gezeigte Systeme könnten jedoch auch das offenbarte Verfahren anwenden.
Das Fahrzeug 12 ist in der veranschaulichten Ausführungsform als Personenkraftwagen dargestellt, aber es ist zu beachten, dass auch jedes andere Fahrzeug einschließlich Motorräder, Lastkraftwagen, Sports Utility Vehicles (SUVs), Freizeitfahrzeuge (RVs) usw. verwendet werden kann. Teile der Fahrzeugelektronik 20 sind im Allgemeinen in 1 dargestellt und beinhalten einen Bordcomputer 22, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30, einen Kommunikationsbus 40, fahrzeugseitige Sensoren 42-46 und einen GNSS-Empfänger 48. Einige oder alle der verschiedenen Fahrzeugelektroniken können zur Kommunikation miteinander über einen oder mehrere Kommunikationsbusse, wie beispielsweise den Kommunikationsbus 40, verbunden sein. Der Kommunikationsbus 40 versorgt die Fahrzeugelektronik 20 mit Netzwerkverbindungen über ein oder mehrere Netzwerkprotokolle und kann eine serielle Datenkommunikationsarchitektur verwenden. Beispiele für geeignete Netzwerkverbindungen sind ein Controller Area Network (CAN), ein medienorientierter Systemtransfer (MOST), ein lokales Verbindungsnetz (LIN), ein Local Area Network (LAN) und andere geeignete Verbindungen wie Ethernet oder andere, die den bekannten ISO-, SAE- und IEEE-Standards und -Spezifikationen entsprechen, um nur einige zu nennen.
Fachleute werden verstehen, dass das schematische Blockschaltbild der Fahrzeugelektronik 20 lediglich dazu gedacht ist, einige der mit der vorliegenden Methode verwendeten, relevanteren Hardwarekomponenten zu veranschaulichen, und dass es sich nicht um eine genaue oder vollständige Darstellung der Fahrzeughardware handelt, die typischerweise bei einem solchen Fahrzeug zu finden wäre. Darüber hinaus kann die Struktur oder Architektur der Fahrzeugelektronik 20 wesentlich von der in 1 dargestellten abweichen. So wird aufgrund der unzähligen möglichen Anordnungen und aus Gründen der Kürze und Klarheit die Fahrzeugelektronik 20 in Verbindung mit der veranschaulichten Ausführungsform von 1 beschrieben, wobei zu beachten ist, dass das vorliegende System und Verfahren nicht auf diese beschränkt ist.
Der Bordcomputer 22 ist Teil der Fahrzeugelektronik 20 und beinhaltet einen Prozessor 24 und einen Speicher 26. In einer Ausführungsform kann der Bordcomputer 22 eingerichtet werden, um einen oder mehrere Schritte des/der nachfolgend beschriebenen Verfahren durchzuführen. Auch in Ausführungsformen, in denen der Bordcomputer 22 einen oder mehrere Verfahrensschritte ausführt, kann der Bordcomputer 22 dies mit dem Prozessor 24 tun. Gemäß verschiedener Ausführungsformen kann der Bordcomputer 22 in andere Geräte oder Komponenten der Fahrzeugelektronik 20 integriert werden. Darüber hinaus kann der Bordcomputer 22 zumindest in einigen Ausführungsformen eine Infotainment-Einheit (z.B. Infotainment-Haupteinheit, In-Car-Entertainment-(ICE)-Einheit, In-Car-Infotainment-(IVI)-Einheit, eine Fahrzeugkopfeinheit, ein Center-Stack-Modul (CSM) oder ein Fahrzeugnavigationsmodul sein (oder mit dieser integriert werden).
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 bietet dem Fahrzeug drahtlose Kommunikationsfähigkeiten mit großer Reichweite, so dass das Fahrzeug mit anderen Vorrichtungen oder Systemen, die nicht Teil der Fahrzeugelektronik 20 sind, kommunizieren und Daten austauschen kann, wie beispielsweise dem entfernten Computer 82 der entfernten Einrichtung 80. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 einen zellularen Chipsatz 32, Antenne 34, einen Prozessor 36 und einen Speicher 38. Der zellulare Chipsatz 32 kann ein zellularer Chipsatz sein, der eine zellulare drahtlose Kommunikation ermöglicht, wie sie beispielsweise mit dem drahtlosen Trägersystem 70 verwendet wird. Die Antenne 34 der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 kann zum Senden und Empfangen dieser drahtlosen Kommunikation verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 eine Kurzstrecken-Funkkommunikationsschaltung (SRWC) beinhalten (oder kommunikativ mit dieser gekoppelt werden), die eine Kurzstrecken-Funkkommunikation (z.B. Bluetooth™, andere IEEE 802.15-Kommunikation, Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation (V2V), Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation (V2I), Wi-Fi™, andere IEEE 802.11-Kommunikation usw.) mit einer beliebigen Anzahl von nahegelegenen Geräten ermöglicht. Diese SRWC-Schaltung kann zusätzlich zum Mobilfunk-Chipsatz bereitgestellt werden und kann Teil desselben Moduls sein. In weiteren Ausführungsformen können die SRWC-Schaltung und der zellulare Chipsatz 32 Teil verschiedener Module sein - beispielsweise kann die SRWC-Schaltung Teil einer Infotainment-Einheit sein und der zelluläre Chipsatz 32 kann Teil einer Telematikeinheit sein, die von der Infotainment-Einheit getrennt ist.
Die fahrzeugseitigen Sensoren 42-46 können Informationen über das Fahrzeug erfassen oder aufnehmen, die dann an einen oder mehrere andere Teile der Fahrzeugelektronik 20 und/oder externe Systeme oder Vorrichtungen, wie beispielsweise die entfernte Einrichtung 80, gesendet werden können. Die von den fahrzeugseitigen Fahrzeugsensoren 42-46 erhaltenen Sensorsignale können einer Zeitanzeige (z.B. einem Zeitstempel) sowie anderen Metadaten oder Informationen zugeordnet werden. Die Sensordaten des fahrzeugseitigen Sensors 42-46 können von den fahrzeugseitigen Sensoren 42-46 in einem Rohformat abgerufen und/oder von den Sensoren verarbeitet werden, beispielsweise zum Zwecke der Kompression, Filterung und/oder anderen Formatierung. Darüber hinaus können die fahrzeugseitigen Sensordaten (in roher oder formatierter Form) über den Kommunikationsbus 40 an einen oder mehrere andere Teile der Fahrzeugelektronik 20 gesendet werden, wie beispielsweise an die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 und/oder an den Bordcomputer 22. In mindestens einer Ausführungsform kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 die fahrzeugseitigen Sensordaten zur Übertragung verpacken und die fahrzeugseitigen Sensordaten an andere Systeme oder Vorrichtungen senden, wie beispielsweise einen entfernten Computer 82 in der entfernten Einrichtung 80.
Die Aufhängungssensoren 42 werden verwendet, um die Daten der Aufhängungssensoren bereitzustellen, die eine Art von Sensordaten im Fahrzeug sind. Die Aufhängungssensoren 42 können jede Art von Sensor sein, der diese Aufhängungssensordaten erfassen kann. Die Aufhängungssensordaten können verwendet werden, um einen Aufhängeabstand zu bestimmen, der ein Abstand zwischen einem zugehörigen Fahrzeugrad (oder dem Boden) und einem Referenzpunkt der Fahrzeugkarosserie ist. In einer Ausführungsform können die Aufhängungssensoren 42 einen Dehnungsmessstreifen beinhalten, der Aufhängungssensordaten erzeugen kann, die zum Bestimmen eines Aufhängeabstandes verwendet werden. Fachleute werden es zu schätzen wissen, dass verschiedene Aufhängungssensoren verwendet werden können, um die Daten der Aufhängungssensoren bereitzustellen, mit denen dann ein Aufhängeabstand bestimmt werden kann. In einem Beispiel stellt der Aufhängeabstand einen Abstand zwischen einem Referenzpunkt am Fahrzeugrad und einem Referenzpunkt an der Fahrzeugkarosserie dar und/oder kann die Änderung (oder Differenz) zwischen einem Ruheaufhängeabstand und einem gemessenen Aufhängeabstand darstellen. In einer Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeug vier Räder und vier Aufhängungssensoren 42, von denen jeder einem der Fahrzeugräder zugeordnet ist. Natürlich kann das Fahrzeug in anderen Ausführungsformen eine unterschiedliche Anzahl von Rädern und/oder Aufhängungssensoren beinhalten.
Der Trägheitssensor 44 ist ein Bewegungssensor, der als fahrzeugseitiger Sensor am Fahrzeug installiert ist. Obwohl nur ein einziger Trägheitssensor 44 dargestellt und beschrieben wird, ist zu beachten, dass das Fahrzeug 12 beliebig viele Trägheitssensoren beinhalten kann. Der Trägheitssensor 44 kann verwendet werden, um Trägheitssensordaten zu erhalten, die eine Art von fahrzeugseitigen Sensordaten sind, die verwendet werden können, um die Beschleunigung und die Richtung der Beschleunigung des Fahrzeugs oder eines Teils davon zu bestimmen. Die Trägheitssensordaten sind eine Art von Bewegungssensordaten und auch eine Art von fahrzeugseitigen Sensordaten. Der Trägheitssensor 44 kann ein mikroelektromechanischer System (MEMS)-Sensor oder Beschleunigungssensor sein und Teil einer Trägheitsmesseinheit (IMU) sein. Der Trägheitssensor 44 kann verwendet werden, um Kollisionen zu erkennen, die auf der Erkennung einer relativ hohen Verzögerung sowie anderer Ereignisse beruhen, z. B. wenn das Fahrzeug in ein Segment einer Fahrbahn einfährt, die einen Fahrbahnböschungsneigungswinkel über einem vorbestimmten Schwellenwert aufweist. In einer Ausführungsform können kontinuierlich Trägheitssensordaten gesammelt und an den Bordcomputer 22 (oder andere Teile der Fahrzeugelektronik 20) gesendet werden, der dann die Trägheitssensordaten verarbeiten kann, beispielsweise durch Verwendung dieser Daten bei der Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmung, die auch kontinuierlich durchgeführt werden kann. In einer weiteren Ausführungsform können bei Erkennung eines Ereignisses Trägheitssensordaten vom Trägheitssensor 44 an den Bordcomputer 22 (oder andere Teile der Fahrzeugelektronik 20 (z.B. drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30)) gesendet werden, der dann die Trägheitssensordaten verarbeiten und/oder die Trägheitssensordaten (oder darauf basierende oder daraus abgeleitete Informationen) an die entfernte Einrichtung 80 senden kann. In einer Ausführungsform kann das Fahrzeug 12 eine Vielzahl von Trägheitssensoren beinhalten, die sich im gesamten Fahrzeug befinden. Und in einigen Ausführungsformen kann jeder einzelne oder mehrere der Trägheitssensoren ein mehrachsiger Beschleunigungssensor sein, der Beschleunigung oder Trägheitskraft entlang einer Vielzahl von Achsen messen kann. Die Vielzahl der Achsen kann jeweils orthogonal oder senkrecht zueinander sein, und zusätzlich kann eine der Achsen in der Richtung von der Vorderseite nach der Rückseite des Fahrzeugs 12 verlaufen. Andere Ausführungsformen können einachsige Beschleunigungssensoren oder eine Kombination von ein- und mehrachsigen Beschleunigungssensoren verwenden. Andere Arten von Sensoren können verwendet werden, einschließlich anderer Beschleunigungssensoren, Gyroskopsensoren und/oder anderer Trägheitssensoren, die bekannt sind oder die in der Technik bekannt werden können.
Das Fahrzeug 12 kann andere Bewegungssensoren 46 beinhalten, die verwendet werden können, um Bewegungssensordaten bezüglich des Fahrzeugs zu erhalten, wie beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung, Gier (und Gierrate), Neigung, Drehung und verschiedene andere Attribute des Fahrzeugs bezüglich seiner Bewegung, die lokal durch den Einsatz von fahrzeugseitigen Sensoren gemessen werden. Die Bewegungssensoren 46 können am Fahrzeug an verschiedenen Stellen montiert werden, z.B. innerhalb einer Fahrzeuginnenkabine, an einem vorderen oder hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs, an den Fahrzeugrädern und/oder an der Haube des Fahrzeugs 12. Die Bewegungssensoren 46 können direkt oder über den Kommunikationsbus 40 mit verschiedenen anderen Teilen der Fahrzeugelektronik 20 gekoppelt werden. Bewegungssensordaten (d.h. fahrzeugseitige Sensordaten, die von den Bewegungssensoren 44, 46 erhalten wurden) können erhalten und an die anderen Abschnitte der Fahrzeugelektronik 20, einschließlich der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 und/oder des fahrzeugseitigen Computers 22, gesendet werden.
In einer Ausführungsform können die Bewegungssensoren 46 Raddrehzahlsensoren beinhalten, die als fahrzeugseitige Sensoren am Fahrzeug installiert werden können. Die Raddrehzahlsensoren sind jeweils mit einem Rad des Fahrzeugs 12 gekoppelt und können eine Drehzahl des jeweiligen Rades bestimmen. Die Drehzahlen verschiedener Raddrehzahlsensoren können dann genutzt werden, um eine lineare oder transversale Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhalten. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen die Raddrehzahlsensoren zur Bestimmung der Beschleunigung des Fahrzeugs verwendet werden. In einigen Ausführungsformen können Raddrehzahlsensoren als Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren (VSS) bezeichnet werden und Teil eines Antiblockiersystems (ABS) des Fahrzeugs 12 und/oder eines elektronischen Stabilitätskontrollprogramms sein.
Alternativ oder zusätzlich können die Bewegungssensoren 46 einen oder mehrere Gierratensensoren beinhalten, die als fahrzeugseitiger Sensor am Fahrzeug installiert werden können. Der/die Gierratensensor(en) können Fahrzeugwinkelgeschwindigkeitsinformationen in Bezug auf eine vertikale Achse des Fahrzeugs erhalten. Die Gierratensensoren können gyroskopische Mechanismen beinhalten, die die Gierrate und/oder den Schlupfwinkel bestimmen können. Verschiedene Arten von Gierratensensoren können verwendet werden, darunter mikromechanische Gierratensensoren und piezoelektrische Gierratensensoren.
Alternativ oder zusätzlich können die Bewegungssensoren 46 auch einen Lenkradwinkelsensor beinhalten, der als fahrzeugseitiger Sensor am Fahrzeug installiert werden kann. Der Lenkradwinkelsensor ist mit einem Lenkrad des Fahrzeugs 12 oder einer Komponente des Lenkrads gekoppelt, die Teil der Lenksäule sein kann. Der Lenkradwinkelsensor kann den Winkel erfassen, in dem ein Lenkrad gedreht wird, der dem Winkel eines oder mehrerer Fahrzeugräder in Bezug auf eine Längsachse des Fahrzeugs 12 entsprechen kann, die von hinten nach vorne verläuft.
Der Empfänger 48 des globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) empfängt Funksignale (die als GNSS-Signale bezeichnet werden) von der Vielzahl der GNSS-Satelliten 60. Der GNSS-Empfänger 48 kann eingerichtet werden, um bestimmte Vorschriften oder Gesetze einer bestimmten geopolitischen Region (z.B. eines Landes) einzuhalten und/oder nach diesen zu betreiben. Der GNSS-Empfänger 48 kann für den Einsatz mit verschiedenen GNSS-Implementierungen eingerichtet werden, darunter Global Positioning System (GPS) für die Vereinigten Staaten, BeiDou Navigation Satellite System (BDS) für China, Global Navigation Satellite System (GLONASS) für Russland, Galileo für die Europäische Union und verschiedene andere Satellitennavigationssysteme. Der GNSS-Empfänger 48 kann mindestens einen Prozessor und Speicher beinhalten, einschließlich eines nicht-flüchtigen, computerlesbaren Speichers, der Anweisungen (Software) speichert, auf die der Prozessor zugreifen kann, um die vom GNSS-Empfänger 48 durchgeführte Verarbeitung durchzuführen. Der GNSS-Empfänger 48 kann verwendet werden, um dem Fahrzeugführer Navigations- und andere positionsbezogene Dienste zur Verfügung zu stellen. Die Navigationsdienste können unter Verwendung eines speziellen Navigationsmoduls im Fahrzeug bereitgestellt werden (zu dem der GNSS-Empfänger 48 gehören und/oder als Teil der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 integriert werden kann), oder einige oder alle Navigationsdienste können über die im Fahrzeug installierte drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 (oder eine andere telematikfähige Vorrichtung) erfolgen, wobei die Positionsinformationen an eine entfernte Position gesendet werden, um das Fahrzeug mit Navigationskarten, Kartenbeschreibungen (Points of Interest, Restaurants usw.), Routenberechnungen und dergleichen zu versorgen.
Der GNSS-Empfänger 48 kann somit eine geografischen Position des Fahrzeugs 12 basierend auf Informationen bestimmen, die in einer Vielzahl von GNSS-Signalen enthalten sind, die von der Vielzahl von GNSS-Satelliten 60 empfangen werden. Die geographische Position kann eine geographische Koordinate beinhalten oder durch sie dargestellt werden, die z.B. ein Längs-/Längskoordinatenpaar sein kann. Auch in zumindest einer Ausführungsform kann die geografische Position eine Höhe beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann der GNSS-Empfänger 48 (oder ein anderer Teil der Fahrzeugelektronik 20) eine Fahrzeugtrajektorie oder andere positionsbezogene Informationen bezüglich des Fahrzeugs 12 bestimmen, die eine Fahrzeugposition, einen Fahrzeugkurs, eine Fahrzeuggeschwindigkeit (oder Geschwindigkeit), eine Fahrzeugbeschleunigung usw. beinhalten können. Diese vom GNSS-Empfänger 48 erhaltenen oder abgeleiteten Daten (d.h. die „GNSS-Daten“) können an andere Teile der Fahrzeugelektronik 20, einschließlich der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 und/oder des Bordcomputers 22, gesendet werden. Die GNSS-Daten können auch von der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 über das drahtlose Trägersystem 70 und/oder das Festnetz 76 an die entfernte Einrichtung 80 gesendet werden.
Das drahtlose Trägersystem 70 kann jedes geeignete Mobilfunksystem sein. Das drahtlose Trägersystem 70 wird als ein Mobilfunkmast 72 dargestellt; das drahtlose Trägersystem 70 kann jedoch eine oder mehrere der folgenden Komponenten beinhalten (z.B. abhängig von der Mobilfunktechnologie): Mobilfunkmasten, Basis-Sende-Empfangsstationen, mobile Vermittlungsstellen, Basisstations-Controller, entwickelte Knoten (z.B, eNodeBs), Mobility Management Entitäten (MMEs), Serving und PGN-Gateways, etc. sowie alle anderen Netzwerkkomponenten, die erforderlich sind, um das drahtlose Trägersystem 70 mit dem Festnetz 76 zu verbinden oder das drahtlose Trägersystem mit Endgeräten (UE) zu verbinden (z.B. drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 im Fahrzeug 12). Das Trägersystem 70 kann jede geeignete Kommunikationstechnologie implementieren, einschließlich GSM/GPRS-Technologie, CDMA- oder CDMA2000-Technologie, LTE-Technologie usw. Im Allgemeinen sind drahtlose Trägersysteme 70, ihre Komponenten, die Anordnung ihrer Komponenten, die Interaktion zwischen den Komponenten usw. in der Technik allgemein bekannt.
Das Festnetz 76 kann ein herkömmliches landgestütztes Telekommunikationsnetz sein, das an ein oder mehrere Festnetztelefone angeschlossen ist und das drahtlose Trägersystem 70 mit der entfernten Einrichtung 80 verbindet. So kann beispielsweise das Festnetz 76 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 76 könnten durch die Verwendung eines kabelgebundenen Standardnetzes, eines Glasfasernetzwerks oder eines anderen optischen Netzes, eines Kabelnetzes, von Stromleitungen, anderer drahtloser Netze wie drahtloser lokaler Netze (WLANs), Netze, die einen drahtlosen Breitbandzugang (BWA) bereitstellen, oder einer beliebigen Kombination derselben realisiert werden.
Die entfernte Einrichtung 80 ist eine Einrichtung, die sich entfernt vom Fahrzeug 12 befindet und eine oder mehrere elektronische Rechenvorrichtungen, wie beispielsweise den entfernten Computer 82, beinhaltet. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet die entfernte Einrichtung 80 mindestens einen entfernten Computer 82, der einen Prozessor 84 und einen Speicher 86 beinhaltet. Die entfernte Einrichtung 80 kann für einen oder mehrere Zwecke genutzt werden, z.B. zur Bereitstellung von Backend-Fahrzeugdiensten für ein oder mehrere Fahrzeuge sowie für alle anderen Cloud-basierten Dienste. In einer Ausführungsform beinhaltet die entfernte Einrichtung 80 ein Netzwerk von entfernten Servern 82, die im Internet in einer Cloud-Konfiguration gehostet werden, um das hierin beschriebene Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. So kann beispielsweise der Prozessor 84 auf dem Speicher 86 gespeicherte Computerbefehle ausführen, was dazu führen kann, dass die entfernte Einrichtung 80 mindestens einen Teil des hierin beschriebenen Verfahrens ausführt.
Jeder der hierin behandelten Prozessoren (z.B. Prozessor 24, Prozessor 36) kann jede Art von Vorrichtung sein, die in der Lage ist, elektronische Anweisungen zu verarbeiten, einschließlich Mikroprozessoren, Mikrocontroller, Host-Prozessoren, Steuerungen, Fahrzeugkommunikationsprozessoren, General Processing Unit (GPU), Beschleuniger, Field Programmable Gated Arrays (FPGA) und Application Specific Integrated Circuits (ASICs), um nur einige Möglichkeiten zu nennen. Der Prozessor kann verschiedene Arten von elektronischen Anweisungen ausführen, wie z.B. Software- und/oder Firmware-Programme, die im Speicher gespeichert sind und es dem Modul ermöglichen, verschiedene Funktionen auszuführen. Ein oder mehrere der hierin behandelten Speicher (z.B, Speicher 26, Speicher 38) kann ein nichtflüchtiges, computerlesbares Medium sein; dazu gehören verschiedene Arten von Direktzugriffsspeicher (RAM), einschließlich verschiedener Arten von dynamischem RAM (DRAM) und statischem RAM (SRAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), Solid-State-Laufwerke (SSDs) (einschließlich anderer Solid-State-Speicher wie Solid-State-Hybrid-Laufwerke (SSHDs)), Festplatten (HDDs), magnetische oder optische Plattenlaufwerke oder andere geeignete Computermedien, die elektronisch Informationen speichern. Obwohl bestimmte Vorrichtungen oder Komponenten der Fahrzeugelektronik 20 als einschließlich eines Prozessors und/oder Speichers beschrieben werden können, kann der Prozessor und/oder Speicher dieser Vorrichtungen oder Komponenten mit anderen Vorrichtungen oder Komponenten geteilt und/oder in (oder einem Teil von) anderen Vorrichtungen oder Komponenten der Fahrzeugelektronik 20 untergebracht werden - zum Beispiel -, kann jeder dieser Prozessoren oder Speicher ein dedizierter Prozessor oder Speicher sein, der nur für Module verwendet wird oder mit anderen Fahrzeugsystemen, Modulen, Vorrichtungen, Komponenten usw. geteilt werden kann.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein exemplarisches Verfahren 200 zum Bestimmen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf Fahrzeuginformationen darstellt. Das Verfahren 200 kann durch die Fahrzeugelektronik 20, die entfernte Einrichtung 80 oder eine Kombination davon durchgeführt werden. In einer Ausführungsform führt die entfernte Einrichtung 80 das Verfahren 200 aus. In einer weiteren Ausführungsform kann der Bordcomputer 22 und/oder andere Teile der Fahrzeugelektronik 20 die Schritte 210 und/oder 220 ausführen, und die entfernte Einrichtung 80 kann Schritt 230 ausführen. Auch in Ausführungsformen, in denen die Fahrzeugelektronik 20 einen oder mehrere Schritte durchführt, kann die Fahrzeugelektronik 20 dies mit vorhandener Fahrzeughardware tun. Der Begriff „Fahrbahn“, wie er hierin verwendet wird, umfasst im Allgemeinen jede Art von Straße (z.B. Landstraße, Vorstadtstraße, Autobahn oder Schnellstraße, etc.), auf der das Fahrzeug 12 fahren kann. Der „Fahrbahnböschungsneigungswinkel“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf den Seitenwinkel oder die Neigung eines geneigten Abschnitts einer Fahrbahn; typischerweise auf den Seitenwinkel einer geneigten Kurve, bei der die Fahrbahn einen Gefälle zur Innenseite der Kurve oder Kurve aufweist.
Das Verfahren 200 beginnt mit Schritt 210, wobei Fahrzeuginformationen erhalten werden. Die Fahrzeuginformationen werden zunächst am Fahrzeug erfasst und können fahrzeugseitige Sensordaten beinhalten, die von einem oder mehreren fahrzeugseitigen Fahrzeugsensoren oder GNSS-Daten, die von einem GNSS-Empfänger erfasst wurden. Die jeweilige Art der erhaltenen Fahrzeuginformationen kann auf dem jeweiligen Verfahren zur Bestimmung des Fahrbahnböschungsneigungswinkels basieren, das durchgeführt werden soll (siehe Schritt 220). Wenn beispielsweise ein fahrzeugdynamischer Ansatz für die Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmung verwendet wird (siehe Verfahren 300 von 3), können die Fahrzeuginformationen fahrzeugseitige Sensordaten beinhalten, die von den fahrzeugseitigen Fahrzeugsensoren 42-46 erhalten werden (z.B. kann der Trägheitssensor 44 Querbeschleunigungsdaten des Fahrzeugs 12 und die Aufhängungssensoren 42 können Aufhängeabstände liefern). In einem weiteren Beispiel, in dem ein höhenbasierter Ansatz für den Prozess der Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmung verwendet wird (siehe Verfahren 500 in 7), können GNSS-Daten mit einer geografischen Position des Fahrzeugs 12 mit dem GNSS-Empfänger 48 erhalten werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren andere Arten von Fahrzeuginformationen von den fahrzeugseitigen Fahrzeugsensoren 42-46, dem GNSS-Empfänger 48 oder anderen Teilen der Fahrzeugelektronik 20 beziehen, wie beispielsweise Bewegungssensordaten von anderen Bewegungssensoren 44, andere fahrzeugseitige Sensordaten usw. sowie Daten, die keine „Fahrzeuginformationen“ darstellen.
In einigen Ausführungsformen kann der nachfolgend beschriebene Schritt 220 an einer entfernten Einrichtung, wie beispielsweise der entfernten Einrichtung 80, durchgeführt werden. In solchen Ausführungsformen können die Fahrzeuginformationen zunächst von der Fahrzeugelektronik 20 erfasst, abgeleitet und/oder anderweitig erhalten und dann an die entfernte Einrichtung 80 gesendet werden. So kann beispielsweise die Fahrzeugelektronik 20 die Fahrzeuginformationen über die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30, das drahtlose Trägersystem 70 und/oder das Festnetz 76 an die entfernte Einrichtung 80 senden. Somit können die Fahrzeuginformationen in der entfernten Einrichtung 80 von der Fahrzeugelektronik 20 über eine Fernverbindung abgerufen werden.
In einer Ausführungsform kann die Fahrzeugelektronik 20 als Reaktion auf den Empfang eines Hinweises, dass die Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, gekippt ist, Sensordaten an Bord des Fahrzeugs erhalten - diese Anzeigen können als Fahrbahnböschungsindikatoren bezeichnet werden. Es ist zu beachten, dass in anderen Ausführungsformen die Sensordaten des fahrzeugseitigen Sensors kontinuierlich abgerufen werden können, anstatt als Reaktion auf den Erhalt eines Hinweises, dass die Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, überhöht ist. Obwohl der jeweilige Fahrbahnböschungsneigungswinkel der Fahrzeugelektronik 20 noch nicht (oder möglicherweise nicht) bekannt ist, kann das Fahrzeug dennoch einen Hinweis darauf bestimmen oder erkennen, dass die Fahrbahn (auf der das Fahrzeug fährt) gekippt ist. Wenn beispielsweise die Trägheitssensordaten des Trägheitssensors 44 anzeigen, dass das Fahrzeug unter einem Rollwinkel geneigt ist, der größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist (ein Beispiel für eine Straßenbankanzeige), dann können die Fahrzeuginformationen abgerufen werden. Weitere Beispiele für Fahrbahnböschungsindikatoren sind, wenn die Gierrate so bestimmt wird, dass sie einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wenn der Aufhängeabstand (wie er durch Aufhängungssensordaten von beispielsweise einem oder mehreren Aufhängungssensoren 42 angezeigt wird) über und/oder unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt oder wenn eine Querbeschleunigung über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt. Jede Kombination dieser und anderer Fahrbahnböschungsindikatoren kann verwendet werden. Das Verfahren 200 fährt dann mit Schritt 220 fort.
In Schritt 220 wird ein Verfahren zur Bestimmung des Fahrbahnböschungsneigungswinkels durchgeführt. Das Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren ist ein Verfahren, das einen Fahrbahnböschungsneigungswinkel einer Fahrbahn basierend auf Fahrzeuginformationen von mindestens einem Fahrzeug bestimmt. Zwei Ausführungsformen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahrens werden hierin in Bezug auf 3 (Prozess 300) und 7 (Prozess 500) erläutert, wie im Folgenden näher erläutert wird. Der Schritt 220 kann am Fahrzeug unter Verwendung der Fahrzeugelektronik 20 oder an der entfernten Einrichtung 80 durchgeführt werden. In einigen Ausführungsformen können Teile des Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahrens an der Fahrzeugelektronik 20 und andere Teile des Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahrens an der entfernten Einrichtung 80 durchgeführt werden. Sobald der Fahrbahnböschungsneigungswinkel bestimmt ist, fährt das Verfahren 200 mit Schritt 230 fort.
In Schritt 230 wird ein repräsentativer Fahrbahnböschungsneigungswinkel basierend auf dem Fahrbahnböschungsneigungswinkel aktualisiert oder anderweitig bestimmt (z.B. der in Schritt 220 bestimmte Fahrbahnböschungsneigungswinkel). Die entfernte Einrichtung 80 kann Fahrbahnböschungsneigungswinkelinformationen für eine Vielzahl von Fahrbahnabschnitten oder -abschnitten speichern, die aufgrund ihrer geografischen Lage identifiziert werden können. So können beispielsweise die in der entfernten Einrichtung 80 gespeicherten Fahrbahnböschungsneigungswinkelinformationen Teil der Karte oder anderer Navigationsdaten sein und Einträge beinhalten, die einen Fahrbahnböschungsneigungswinkel und eine zugehörige geografische Position (z.B. geografische Koordinaten) enthalten. In weiteren Ausführungsformen können die Fahrbahnböschungsneigungswinkelinformationen von anderen Geräten in der entfernten Einrichtung 80, an anderen Computern, die über das Festnetz 76 und/oder das drahtlose Trägersystem 70 zugänglich sind, und/oder an der Fahrzeugelektronik 20 gespeichert werden. Die Schritte 210-220 können mehrfach ausgeführt werden, um die Neigungswinkel der Fahrbahn für verschiedene Position zu bestimmen, und können auf Fahrzeuginformationen basieren, die von verschiedenen Fahrzeugen erhalten wurden. So können viele verschiedene Werte bestimmt werden, die den Fahrbahnböschungsneigungswinkel einer bestimmten Stelle darstellen. Der hierin verwendete „repräsentative Fahrbahnböschungsneigungswinkel“ bezieht sich auf einen durchschnittlichen, gewichteten oder repräsentativen Wert, der basierend auf einer Vielzahl von Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungen bestimmt wird. Der repräsentative Fahrbahnböschungsneigungswinkel kann auf Fahrbahnböschungsneigungswinkeln basieren, die mit verschiedenen Verfahren (z.B. dem fahrzeugdynamischen Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren 300 (3), dem höhenbasierten Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren 500 (7)), aus verschiedenen Fahrzeugen und zu unterschiedlichen Zeiten bestimmt werden. Die entfernte Einrichtung 80 kann die verschiedenen bestimmten Fahrbahnböschungsneigungswinkel fusionieren oder anderweitig kombinieren, um den repräsentativen Fahrbahnböschungsneigungswinkel zu bestimmen. Verschiedene Gewichtungstechniken können verwendet werden, um den Einfluss eines beliebigen Fahrbahnböschungsneigungswinkels auf den repräsentativen Fahrbahnböschungsneigungswinkel zu bestimmen. Das Verfahren 200 endet dann.
Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren 300 dargestellt, der nach einem fahrzeugdynamikbasierte n Ansatz durchgeführt wird. Dieser fahrzeugdynamikbasierte Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren 300 verwendet fahrzeugseitige Sensordaten, um den Fahrbahnböschungsneigungswinkel zu bestimmen. In einer Ausführungsform kann der Bordcomputer 22 den Prozessor 24 verwenden, um den fahrzeugdynamikbasierte n Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren 300 durchzuführen. Der Prozess 300 beginnt mit Schritt 310, wobei die Sensordaten des fahrzeugseitigen Sensors erhalten werden. In mindestens einigen Ausführungsformen verwendet der fahrzeugdynamikbasierte Ansatz Fahrwerkssensordaten und Trägheitssensordaten aus der Fahrzeugelektronik 20, die wie vorstehend in Schritt 210 des Verfahrens 200 beschrieben erhalten werden können (2). In einer Ausführungsform kann der Bordcomputer 22 die Sensordaten des fahrzeugseitigen Sensors von einem oder mehreren fahrzeugseitigen Sensoren beziehen.
Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 sind Diagramme dargestellt, die jeweils Kräfte darstellen, die auf das Fahrzeug 12 einwirken, während das Fahrzeug entlang einer Fahrbahnkurve fährt, die unter einem Fahrbahnböschungsneigungswinkel geneigt ist. 4 stellt ein theoretisches Szenario 140 dar, in dem es keine seitliche Reibung zwischen dem Fahrzeug (z.B. den Reifen des Fahrzeugs) und der Fahrbahnoberfläche 142 gibt. 5 stellt ein Szenario 170 dar, in dem die Reibung zwischen dem Fahrzeug (z.B. den Reifen des Fahrzeugs) und der Fahrbahnoberfläche 172 zur Querbeschleunigung des Fahrzeugs 12 beiträgt. Im theoretischen Szenario 140 kann die zentripetale oder Querbeschleunigung a_y gegeben sein durch a_y = g × sin 0 wobei g die Schwerkraft und θ der Fahrbahnböschungsneigungswinkel ist - in Szenario 140, der Fahrbahnböschungsneigungswinkel ist der Winkel zwischen der Fahrbahnoberfläche 142 und der horizontalen Richtung H. Außerdem kann das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit v des Fahrzeugs, dem Radius der Fahrbahnkurve r und dem Fahrbahnböschungsneigungswinkel θ durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden: $N \times sin θ = \frac{{mv}^{2}}{r}, N \times cos θ = mg, cos θ = \frac{v^{2}}{rg}$
wobei N die auf das Fahrzeug wirkende Normalkraft und m die Masse des Fahrzeugs ist.
Im Szenario 170 von 5 basiert die zentripetale oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs auf einer Normalkraft (aufgrund der Schwerkraft) und der Reibung zwischen Fahrbahn und Fahrzeug (z.B. den Reifen des Fahrzeugs). Beim Verrunden der Fahrbahnkurve im Szenario 170 ist der linke vordere Aufhängeabstand d_lf kleiner als der rechte vordere Aufhängeabstand d_rf. Der Winkel zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Fahrbahnoberfläche 172 gilt als der Rollwinkel β, der (zum Beispiel) aus den Abständen des linken vorderen Aufhängeabstandes d_lf, des linken hinteren Aufhängeabstandes d_lr, des rechten vorderen Aufhängeabstandes d_rf und des rechten hinteren Aufhängeabstandes drr sowie des (der) seitlichen (oder horizontalen) Abstand(e) zwischen diesen Messpunkten bestimmt werden kann (können), der durch 1 dargestellt wird. Die Querbeschleunigung a_y kann gegeben werden durch a_y = a_f cos β + g sin(ß - α), wobei α ist der Fahrbahnböschungsneigungswinkel im Szenario 170, der Fahrbahnböschungsneigungswinkel ist der Winkel zwischen der Fahrbahnoberfläche 172 und der horizontalen Richtung H. Wie im Folgenden näher erläutert wird, kann der Rollwinkel β mit einer Aufhängung-Roll-Winkel-Funktion bestimmt werden. h(ΔD), wobei ΔD = {Δd_lf, Δd_rf, Δd_lr, Δd_rr}. Ein linker vorderer Aufhängeabstand kann dargestellt werden als Δd_lf kann ein rechter vorderer Aufhängeabstand dargestellt werden als Δd_rf kann ein linker hinterer Aufhängeabstand dargestellt werden als Δd_lrund ein rechter hinterer Aufhängeabstand kann dargestellt werden als Δd_rr. Wie vorstehend erwähnt, können diese Aufhängeabstände einen Abstand zwischen einem Fahrzeugrad (oder dem Boden) und einem Referenzpunkt an der Fahrzeugkarosserie darstellen und/oder als die Änderung des Abstands zwischen einem Ruheaufhängeabstand und einem gemessenen Aufhängeabstand dargestellt werden, um einige Möglichkeiten zu nennen.
Der Rollwinkel β kann dann verwendet werden, um eine Reibungsbeschleunigung a_f durch Verwendung einer Rollwinkel-Reibungsbeschleunigungsfunktion zu bestimmen. H(β) = a_f. Die folgende Gleichung kann zur Lösung des Fahrbahnböschungsneigungswinkels α verwendet werden: $α = β - {sin}^{- 1} \frac{a_{y} - a_{f} cos β}{g}$
Sobald also die Aufhängeabstände des Fahrzeugs 12 durch Verwendung der Aufhängungssensoren 42 und die Querbeschleunigung a_y durch Verwendung des Trägheitssensors 44 (und/oder anderer Bewegungssensoren 46) erhalten werden, kann der Fahrbahnböschungsneigungswinkel α bestimmt werden. Mit Bezug auf Schritt 310 von 3 können fahrzeugseitige Sensordaten von den Aufhängungssensoren 42 und dem Trägheitssensor 44 gesammelt oder anderweitig vom Fahrzeug 12 erhalten werden. Das Verfahren 300 fährt dann mit Schritt 320 fort.
In Schritt 320 werden die Reibungsbeschleunigung a_f, die Querbeschleunigung a_y und der Rollwinkel β bestimmt. Zumindest in einer Ausführungsform werden Trägheitssensordaten des Trägheitssensors 44 verwendet, um die Größe der Querbeschleunigung a_y zu bestimmen. Die Reibungsbeschleunigung a_f kann unter Verwendung der obigen Gleichungen bestimmt werden, einschließlich der Funktion Aufhängung zu Rollwinkel und/oder der Funktion Rollwinkel zu Reibungsbeschleunigung. In einer Ausführungsform ist die Funktion Aufhängung zu Rollwinkel h(ΔD) und/oder die Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion H(β) kann Mapping-Funktionen sein und kann durch maschinelle Lerntechniken wie neuronale Netze, Regression, etc. verfeinert werden. Der Rollwinkel β kann durch die Funktion Aufhängung zu Rollwinkel bestimmt werden. h(ΔD)oder kann mit anderen bekannten Methoden bestimmt oder geschätzt werden. Das Verfahren 300 fährt mit Schritt 330 fort.
In Schritt 330 wird der Fahrbahnböschungsneigungswinkel α basierend auf der Reibungsbeschleunigung a_f und der Querbeschleunigung a_y bestimmt. In mindestens einer Ausführungsform kann die vorstehend identifizierte Gleichung (2) verwendet werden, um den Fahrbahnböschungsneigungswinkel α basierend auf der Reibungsbeschleunigung a_f, der Querbeschleunigung a_y und dem Rollwinkel β abzuleiten.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren 300 ferner das Bestimmen der Reibungsbeschleunigung a_f basierend auf einem oder mehreren aufhängungsbezogenen Parametern beinhalten. Diese aufhängungsbezogenen Parameter können alle Parameter beinhalten, die die oben bestimmten Aufhängeabstände beeinflussen können, was wiederum die Schätzung der Reibungsbeschleunigung beeinflussen kann. Zu den exemplarischen aufhängungsbezogenen Parametern, die die Aufhängeabstände und/oder die Reibungsbeschleunigung beeinflussen können, gehören die Gewichtsverteilung (z.B. die Gewichtsverteilung von Objekten, einschließlich der Fahrgäste im Fahrzeug), die Fahrbahnrauhigkeit (z.B. der kinetische Reibungskoeffizient zwischen den Reifen des Fahrzeugs und der Fahrbahn) und andere Faktoren. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren 300 weiterhin das Berücksichtigen von zufälligem Sensorrauschen bei der Bestimmung der Reibungsbeschleunigung a_f beinhalten. Die Unterschiede in der Reibungsbeschleunigung durch das Zufallssensorrauschen können dargestellt werden als ε₁ und die Unterschiede in der Reibungsbeschleunigung aufgrund der aufhängungsbezogenen Parameter können dargestellt werden als ε₂. Zumindest in einer Ausführungsform kann die folgende Gleichung verwendet werden, um die Rollwinkel-Reibungsbeschleunigungsfunktion H darzustellen, da sie durch das Zufallssensorrauschen und die suspensionsbezogenen Parameter beeinflusst wird: $a_{f} = H (β) = H (h (Δ D)) + \in_{1} + \in_{2}$
Die Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion H wird modifiziert, um die Gewichtsverteilung, die Fahrbahnrauhigkeit und andere Faktoren zu berücksichtigen. Diese modifizierte Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion kann als H' bezeichnet werden und kann durch Folgendes dargestellt werden: $H' (h (Δ D), w, R, A)$
wobei w ein Gewichtsverteilungsindex ist, R ein Fahrbahnrauhigkeitsindex ist und A andere suspensionsbezogene Parameterwerte darstellt. Der Gewichtsverteilungsindex w kann basierend auf den Aufhängeabständen. ΔD unter Verwendung eines geschulten Klassifikators W(·) bestimmt werden so dass der Gewichtsverteilungsindex w = W(ΔD) ist. Der Gewichtsverteilungsindex kann zu einem Zeitpunkt vor der Durchführung des Verfahrens 300 (oder eines anderen hierin beschriebenen Verfahrens) bestimmt werden, beispielsweise zu einem Zeitpunkt, zu dem die Zündung des Fahrzeugs gestartet wird. Somit können in einer Ausführungsform Aufhängeabstände zu einem Zeitpunkt, in dem sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, und/oder auf einer ebenen (und/oder nivellierten) Fläche erreicht werden. Der Fahrbahnrauhigkeitsindex R kann basierend auf der Art der Fahrbahn (z.B. Schmutz, Beton) und/oder gemessen durch fahrzeugseitige Sensoren (z.B. Raddrehzahlsensoren, Aufhängungssensoren) erhalten und in einer entfernten Einrichtung, wie der entfernten Einrichtung 80, an der Fahrzeugelektronik 20 oder einer Kombination derselben gespeichert werden. Da die modifizierte Rollwinkel-Reibungsbeschleunigungsfunktion H' diese aufhängungsbezogenen Parameter berücksichtigt, werden die Unterschiede in der Reibungsbeschleunigung durch die aufhängungsbezogenen Parameter (dargestellt durch ε₂) kann dargestellt werden als: $\in_{2} = H (h (Δ D)) - H' (h (Δ D), w, R, A)$
Natürlich stellt dies eine Möglichkeit dar, einen oder mehrere suspensionsbezogene Parameter zu berücksichtigen, und es können sicherlich auch andere Methoden verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 300 auch das Durchführen von Online-Lernen beinhalten, um die Aufhängung-zu-Rollwinkelfunktion h(ΔD) zu verbessern. und/oder die Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion H(β). Unter Bezugnahme auf 6 ist ein Prozess 400 zur Durchführung von Online-Lernen zur Verfeinerung der modifizierten Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion dargestellt. H'(β). Obwohl der Prozess 400 in Bezug auf die modifizierte Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion H'(β)beschrieben wird, kann das Verfahren 400 auch zur Verfeinerung der Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion H(β)verwendet werden.. Außerdem kann mit diesem Verfahren eine Federweg-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion verfeinert werden, die eine Funktion ist, die die Federwege auf eine Reibungsbeschleunigung abbildet. Diese Federweg-Reibungsbeschleunigungsfunktion kann basierend auf der Kombination der Federweg-zu-Rollwinkelfunktion h(ΔD) und der Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion H(β) (oder modifizierte Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion) H'(β)) entwickelt werden. Auf diese Weise kann die Federweg-Reibungsbeschleunigungsfunktion die Federwege direkt auf eine Reibungsbeschleunigung abbilden. Dieser Prozess 400 beginnt mit Schritt 410, in dem ein Rollwinkel β, eine Querbeschleunigung a_y und ein bekannter Neigungswinkel α_K bestimmt oder anderweitig erhalten werden. Der bekannte Neigungswinkel α_K ist ein bekannter oder geschätzter Neigungswinkel der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug zum Zeitpunkt der Messung der Aufhängeabstände fährt. Der bekannte Neigungswinkel α_K kann aus einer Datenbank oder einem Speicher der entfernten Einrichtung 80 bezogen werden und kann basierend auf dem obigen Verfahren 300 in Bezug auf andere Fahrzeuge bestimmt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das nachfolgend erläuterte Verfahren 500 (7) verwendet werden, um einen bekannten Neigungswinkel α_K bereitzustellen. Und in einer weiteren Ausführungsform können Straßenbaupläne (oder Informationen) und/oder Karten- oder Navigationsdaten verwendet werden, um den bekannten Neigungswinkel α_K bereitzustellen. Der Rollwinkel β und die Querbeschleunigung a_y können wie oben beschrieben in Bezug auf das Verfahren 300 bestimmt werden. Der Prozess 400 fährt mit Schritt 420 fort.
In Schritt 420 werden der Rollwinkel β, die Querbeschleunigung a_y und der bekannte Neigungswinkel α_K verwendet, um eine Reibungsbeschleunigung a_f abzuleiten oder anderweitig zu bestimmen. Die folgende Gleichung kann zur Bestimmung einer Reibungsbeschleunigung a_f verwendet werden: $a_{f} = \frac{a_{y} - g sin (β - α)}{cos β}$
Nach Schritt 420 kann die Reibungsbeschleunigung a_f basierend auf rückgekoppelten Reibungsbeschleunigungsinformationen, die als a'_f dargestellt werden, kombiniert oder eingestellt werden. Die Reibungsbeschleunigung a_f kann dann in einen maschinellen Lernprozess überführt werden, wie in 6 dargestellt. Der Prozess 400 fährt mit Schritt 430 fort.
In Schritt 430 werden die Sensordaten des fahrzeugseitigen Sensors ermittelt. Diese fahrzeugseitigen Sensordaten können Aufhängeabstände ΔD beinhalten und kann in einer Ausführungsform aufhängungsbezogene Parameterwerte, wie beispielsweise einen Gewichtsverteilungsindex w, einen Fahrbahnrauhigkeitsindex R und andere aufhängungsbezogene Parameterwerte A, beinhalten.
In Schritt 440 wird maschinelles Lernen durchgeführt, um die Rollwinkel-Reibungsbeschleunigungsfunktion H zu verbessern. Wie vorstehend erwähnt, kann das maschinelle Lernen die vorstehend bestimmte Reibungsbeschleunigung a_f (Schritt 420) sowie Sensordaten des Fahrzeuges und/oder fahrwerksbezogene Parameterwerte berücksichtigen. Es können verschiedene Techniken des maschinellen Lernens eingesetzt werden, wie z.B. neuronale Netze, Regression, etc. Der Output des maschinellen Lernens wird in Schritt 450 dargestellt, der eine modifizierte Rollwinkel-Reibungsbeschleunigungsfunktion H' sein kann. die bestimmte fahrwerksbezogene Parameterwerte und/oder Sensordaten im Fahrzeug berücksichtigt. Dann kann die modifizierte Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion H' verwendet werden, um Feedback-Reibungsbeschleunigungsinformationen a'_f zu bestimmen, die in nachfolgenden Iterationen des Prozesses 400 verwendet werden können. Der Prozess 400 kann wiederholte Iterationen durchführen, um das Lernen fortzusetzen oder zu beenden.
Unter Bezugnahme auf 7 ist ein Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren 500 dargestellt, der nach einem höhenbasierten Ansatz durchgeführt wird. Der höhenbasierte Ansatz verwendet GNSS-Daten, um den Neigungswinkel der Fahrbahn zu bestimmen. Der höhenbasierte Ansatz kann von einem oder mehreren Computern oder Servern einer entfernten Einrichtung durchgeführt werden, wie beispielsweise von einem oder mehreren entfernten Computern (z.B. entferntem Computer 82) in der entfernten Einrichtung 80. In einigen Ausführungsformen kann jedoch einer oder mehrere der Schritte 510-560 von der Fahrzeugelektronik 20 ausgeführt werden.
Unter Bezugnahme auf 8 ist ein Diagramm dargestellt, das mehrere Fahrzeuge darstellt, die um eine Fahrbahnkurve herumfahren, die überhöht ist. Eine Vielzahl von Fahrzeugen 12A-C fährt entlang der Fahrbahn 600, die unter einem Fahrbahnböschungsneigungswinkel α geneigt ist. Diese Fahrzeuge 12A-C können gleich oder ähnlich dem vorstehend beschriebenen Fahrzeug 12 sein. Das erste Fahrzeug 12A fährt entlang der Fahrbahn 600 (auf der Fahrbahnoberfläche 602) mit einem radialen Abstand d1 von der Mitte der Krümmung C der Fahrbahnkurve, das zweite Fahrzeug 12B fährt entlang der Fahrbahn 600 mit einem radialen Abstand d2 von der Mitte der Krümmung C der Fahrbahnkurve, und das dritte Fahrzeug 12C fährt entlang der Fahrbahn 600 mit einem radialen Abstand d3 von der Mitte der Krümmung C der Fahrbahnkurve. Außerdem befindet sich das erste Fahrzeug 12A in einer ersten Höhe e1, das zweite Fahrzeug 12B in einer zweiten Höhe e2, das dritte Fahrzeug 12C in einer dritten Höhe e3.
Mit Bezug auf 7 beginnt der Prozess 500 mit Schritt 510, wobei GNSS-Daten erhalten werden. In mindestens einigen Ausführungsformen verwendet der höhenbasierte Ansatz GNSS-Daten vom GNSS-Empfänger 48 der Fahrzeugelektronik 20, die wie vorstehend in Schritt 210 des Verfahrens 200 beschrieben erhalten werden können (2). Diese GNSS-Daten können eine geografische Position des Fahrzeugs 12 beinhalten, die durch den GNSS-Empfänger 48 basierend auf Informationen bestimmt werden kann, die in einer Vielzahl von GNSS-Signalen enthalten sind, die von der Vielzahl von GNSS-Satelliten 60 empfangen werden. Die geografische Position kann eine Höhe (oder Höhenkoordinate oder Höhendaten von Barometersensoren (die als Teil der Fahrzeugelektronik integriert werden können) beinhalten) und in einer Ausführungsform beinhaltet die geografische Position eine Höhe, eine Breiten- und eine Längskoordinate. In einigen Ausführungsformen können die GNSS-Daten verwendet werden, um Trajektorieninformationen des Fahrzeugs zu bestimmen, einschließlich einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Fahrzeugrichtung. In Ausführungsformen, in denen die nachfolgenden Prozessschritte an einer entfernten Einrichtung durchgeführt werden, können die GNSS-Daten ganz oder teilweise vom Fahrzeug an den entfernten Computer 82 (oder einen anderen Teil der entfernten Einrichtung 80) unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 gesendet werden. In mindestens einer Ausführungsform kann die entfernte Einrichtung 80 GNSS-Daten von einer Vielzahl von Fahrzeugen (z.B. Fahrzeugen 12A-C) empfangen, und dann können diese GNSS-Daten von der Vielzahl von Fahrzeugen verwendet werden, um einen Fahrbahnböschungsneigungswinkel zu bestimmen, wie im Folgenden näher erläutert wird. Der Prozess 500 fährt mit Schritt 520 fort.
In Schritt 520 werden Fahrplandaten erhalten. Die Fahrplandaten beinhalten Karten und/oder andere Arten von Navigationsinformationen, die digital geografische Gebiete der Erde darstellen, einschließlich Fahrbahnen. Die Fahrplandaten können Fahrbahnbegrenzungsinformationen, Fahrbahnabmessungen, Fahrbahnattribute (z.B. Geschwindigkeitsbegrenzung, zulässige Fahrtrichtung, Fahrspurinformationen, Ampeldaten), Fahrbahnbedingungen (z.B. aktuelle oder geschätzte Verkehrsbedingungen, vorhergesagte und/oder beobachtete Wetterbedingungen zwischen den Fahrbahnen) und verschiedene andere Informationen beinhalten. In einer Ausführungsform können die Fahrplandaten auch topographische Karteninformationen beinhalten oder darauf basieren. In Ausführungsformen, bei denen der Prozess 500 von der entfernten Einrichtung 80 durchgeführt wird, können die Fahrplandaten von einem entfernten Server oder Computer abgerufen werden, der von der entfernten Einrichtung 80 oder von internen Kartendatenerfassungen getrennt ist. Dieser separate Remote-Server oder -Computer kann ein Server eines Drittanbieters sein, der Open Source Map (OSM)-Daten bereitstellt, die auch Fahrplandaten enthalten können. Die entfernte Einrichtung 80 kann diese Fahrplandaten erhalten, indem sie die Fahrplandaten über eine Fernverbindung zum separaten entfernten Server oder Computer herunterlädt, beispielsweise durch die Nutzung des Festnetzes 76. Der Prozess 500 fährt mit Schritt 530 fort.
In Schritt 530 wird ein Krümmungsextraktionsprozess unter Verwendung der Fahrbahnkartendaten durchgeführt. In mindestens einer Ausführungsform extrahiert (oder bestimmt) der Krümmungsextraktionsprozess einen repräsentativen Radius und Krümmungsmittelpunkt aus den Fahrplandaten. Dieser Prozess kann eine Fahrbahnkurve einer Fahrbahn identifizieren, indem er die Fahrbahnkartendaten überprüft und dann Fahrbahnkurveninformationen ermittelt. Die Fahrbahnkurveninformationen können beliebige Informationen über die Fahrbahnkurve sein, wie beispielsweise geometrische Informationen über die Fahrbahnkurve, die eine Position eines Krümmungsmittelpunktes der Fahrbahnkurve, Entfernung(en) (oder Radius(e)) zwischen der Fahrbahn und dem Krümmungsmittelpunkt, Bogenlänge der Fahrbahnkurve usw. beinhalten. Gemäß dem nicht einschränkenden Beispiel in 8 ergibt der Krümmungsmittelpunkt C die Radien d1, d2 und d3. Die Fahrplandaten können eine Vielzahl von Referenzpunkten entsprechend der Fahrbahnkurve beinhalten, die mit einem Verfahren zur Anpassung der kleinsten Quadrate an einen Kreis angepasst werden können. Ein repräsentativer Radius der Fahrbahn kann vom Krümmungsmittelpunkt bis zur Mitte der Fahrbahn entlang der Fahrbahnkurve, einem inneren Rand der Fahrbahn, einem äußeren Rand der Fahrbahn usw. gemessen werden. In mindestens einer Ausführungsform kann der repräsentative Radius extrahiert oder anderweitig bestimmt werden, sobald die Bezugspunkte der Fahrplandaten an einem Kreis angebracht sind.
In einer Ausführungsform können die Schritte 520 und/oder 530 als Reaktion auf den Empfang von GNSS-Daten von einem oder mehreren Fahrzeugen ausgeführt werden. In solchen Ausführungsformen kann ein allgemeiner Bereich bestimmt werden, in dem sich das/die Fahrzeug(e) befinden, und dann können die Fahrplandaten basierend auf dem Standort des/der Fahrzeug(e) erhalten werden. In weiteren Ausführungsformen können die Schritte 520 und/oder 530 vor dem Empfangen der GNSS-Daten durchgeführt werden. In einer Ausführungsform kann der Prozess 500 ferner einen Schritt zum Identifizieren von Bereichen beinhalten, in denen es eine Fahrbahnkurve gibt, die als ein Weg entlang einer Fahrbahn definiert werden kann, in der der Krümmungsgrad über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt; in anderen Ausführungsformen kann dieser Schritt jedoch weggelassen werden. Der Prozess 500 fährt mit Schritt 540 fort.
In Schritt 540 werden die geografische(n) Position(en) (die in den GNSS-Daten enthalten sind oder aus diesen bestimmt werden) in ein geeignetes Koordinatensystem, wie beispielsweise Polarkoordinaten, umgewandelt. In einer Ausführungsform beinhalten die in Schritt 510 erhaltenen GNSS-Daten eine geografische Position des Fahrzeugs. Die geografische Position kann GNSS-Koordinaten beinhalten, die durch kartesische Koordinaten dargestellt werden können, wie beispielsweise eine Breitenkoordinate, eine Längskoordinate und eine Höhenkoordinate. Diese kartesischen Koordinaten werden mit bekannten Methoden in Polarkoordinaten umgewandelt, die von den Fachleuten geschätzt werden. Die Koordinaten der geografischen Position können transformiert werden, indem die Entfernung und der Winkel vom Krümmungsmittelpunkt für jede der geografischen Positionen berechnet werden. Diese geographischen Koordinaten, die in Polarkoordinaten umgewandelt werden, können als transformierte geographische Koordinaten bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen ist dieser Transformationsschritt möglicherweise nicht notwendig oder erwünscht, so dass sich beispielsweise alle hierin enthaltenen Verweise auf „geografische Koordinaten“ oder „geografische Lage“ auf kartesische Koordinaten oder Polarkoordinaten beziehen können. Die Polarkoordinaten können die Radialabstände der Fahrzeuge vom Krümmungsmittelpunkt (z.B. Radialabstände d1, d2, d3 (8)) sowie die Höhe des Fahrzeugs (z.B. Höhen e1, e2, e3 (8)) darstellen. Der Prozess 500 fährt mit Schritt 550 fort.
In Schritt 550 werden die transformierte(n) geografische(n) Position(en) mit Hilfe einer Hanganpassungstechnik an einen Hang angepasst, um einen Fahrbahnböschungsneigungswinkel zu bestimmen. In mindestens einigen Ausführungsformen wird eine lineare Regressionstechnik verwendet, bei der die transformierte(n) geografische(n) Position(en) an eine lineare Regressionslinie angepasst werden, wie in 9 dargestellt. 9 stellt ein Diagramm 700 dar, das radiale Abstandsdatenpunkte darstellt, die einen Abschnitt einer Fahrbahnkurve darstellen. Die x-Achse 702 stellt einen Abstand vom Krümmungsmittelpunkt und die y-Achse 704 eine Höhe dar. Die kleinen Punkte (oder radialen Abstandsdatenpunkte) 712 stellen geographische Koordinaten verschiedener Fahrzeuge dar, die großen Punkte 714, die auch radiale Abstandsdatenpunkte sind, stellen repräsentative geographische Koordinaten für eine bestimmte radiale Entfernung (oder Reichweite der radialen Abstände) vom Krümmungsmittelpunkt dar, und die Linie 720 ist die lineare Regressionslinie, die aus den transformierten geographischen Positionen (oder den radialen Abstandsdatenpunkten) bestimmt wird. In einer Ausführungsform kann jede repräsentative geografische Koordinate 714 für einen bestimmten radialen Abstand (oder Bereich von radialen Abständen) vom Krümmungsmittelpunkt bereitgestellt werden, und in einem solchen Fall kann jede repräsentative geografische Koordinate 714 einen repräsentativen Höhenwert beinhalten, der ein Mittelwert oder Mittelwert der Höhe sein kann, die von Punkten in dem jeweiligen radialen Abstand (oder im Bereich von radialen Abständen) aufgenommen wird. Diese Punkte können basierend auf den Radialabständen der Fahrzeuge vom Krümmungsmittelpunkt (z.B. Radialabstände d1, d2, d3 (8)) sowie der Elevation des Fahrzeugs (z.B. Elevation e1, e2, e3 (8)) bestimmt werden, die durch oder basierend auf Informationen dargestellt werden können, die in der/den transformierten geografischen Position(en) enthalten sind (oder daraus abgeleitet werden können). Aus diesen repräsentativen geographischen Koordinaten 714 kann dann mit Hilfe einer linearen Regressionstechnik die lineare Regressionslinie 720 bestimmt werden. Die Steigung der linearen Regressionslinie 720 kann zur Bestimmung des Fahrbahnböschungsneigungswinkels α verwendet werden. Der Fahrbahnböschungsneigungswinkel α entspricht dem Winkel zwischen der linearen Regressionslinie 720 und einer Referenzlinie, die parallel zur x-Achse verläuft. Diese lineare Regressionslinie 720 kann als Darstellung der Fahrbahnoberfläche gesehen werden, wie beispielsweise die Fahrbahnoberfläche 602, wie in 8 dargestellt.
Natürlich können in anderen Ausführungsformen auch andere Regressions- und Hanganpassungstechniken verwendet werden. Der Prozess 500 endet dann oder kann zur wiederholten Ausführung und zur kontinuierlichen Aktualisierung des Fahrbahnböschungsneigungswinkels erneut durchgeführt werden.
Es ist zu verstehen, dass die vorstehende Beschreibung keine Definition der Erfindung ist, sondern eine Beschreibung einer oder mehrerer bevorzugter exemplarischer Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung ist nicht auf die hierin offenbarte(n) Ausführungsform(en) beschränkt, sondern wird ausschließlich durch die folgenden Ansprüche definiert. Darüber hinaus beziehen sich die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Aussagen auf bestimmte Ausführungsformen und sind nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung oder der Definition von in den Ansprüchen verwendeten Begriffen auszulegen, es sei denn, ein Begriff oder eine Formulierung ist vorstehend ausdrücklich definiert. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Modifikationen der offenbarten Ausführungsform(en) werden für den Fachmann offensichtlich werden. So ist beispielsweise die spezifische Kombination und Reihenfolge der Schritte nur eine Möglichkeit, da die vorliegende Methode eine Kombination von Schritten beinhalten kann, die weniger, größere oder andere Schritte aufweist als die hier dargestellte. Alle anderen Ausführungsformen, Änderungen und Modifikationen sollen in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen.
Wie in dieser Spezifikation und den Ansprüchen verwendet, sind die Begriffe „zum Beispiel“, „z. B.“, „beispielsweise“, „sowie“ und „wie“ und die Verben „umfassend“, „hat“, „einschließlich“ und ihren anderen Verbformen, wenn sie in Verbindung mit einer Auflistung von einer oder mehreren Komponenten oder anderen Elementen verwendet werden, jeweils als offen auszulegen, was bedeutet, dass die Auflistung nicht als Ausschluss anderer, zusätzlicher Komponenten oder Elemente zu betrachten ist. Andere Begriffe sind mit ihrer weitesten vernünftigen Bedeutung auszulegen, es sei denn, sie werden in einem Kontext verwendet, der eine andere Auslegung erfordert. Darüber hinaus ist der Begriff „und/oder“ als inklusiv oder auszulegen. Als Beispiel beinhaltet die Phrase „A, B und/oder C“: „A“; „B“; „C“; „A und B“; „A und C“; „B und C“; und „A, B und C“.

Claims

Ein Verfahren zum Bestimmen, basierend auf Fahrzeuginformationen, eines Fahrbahnböschungsneigungswinkels, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erhalten von Fahrzeuginformationen von mindestens einem Fahrzeug, wobei die Fahrzeuginformationen von mindestens einem der Empfänger eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) und einem oder mehreren fahrzeugseitigen Sensoren erhalten werden und der GNSS-Empfänger und der eine oder die mehreren fahrzeugseitigen Sensoren in dem mindestens einen Fahrzeug installiert sind; Durchführen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahrens unter Verwendung der erhaltenen Fahrzeuginformationen, um einen Fahrbahnböschungsneigungswinkel zu erhalten; und Aktualisieren eines repräsentativen Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf dem Fahrbahnböschungsneigungswinkel.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren ein fahrzeugdynamikbasiertes Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren ist und der Schritt des Erhaltens von Fahrzeuginformationen das Erhalten von fahrzeugseitigen Sensordaten von einem oder mehreren fahrzeugseitigen Sensoren des mindestens einen Fahrzeugs beinhaltet, und die fahrzeugseitigen Sensordaten Aufhängungssensordaten von einer Vielzahl von Aufhängungssensoren beinhalten, die an dem mindestens einen Fahrzeug installiert sind.
Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei das fahrzeugdynamikbasierte Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren das Bestimmen einer Reibungsbeschleunigung des mindestens einen Fahrzeugs basierend auf den Aufhängungssensordaten beinhaltet.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei das fahrzeugdynamikbasierte Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren das Bestimmen eines Rollwinkels des mindestens einen Fahrzeugs beinhaltet, und der Rollwinkel basierend auf den Aufhängungssensordaten mittels einer Aufhängung-zu-Rollwinkelfunktion bestimmt ist.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei das fahrzeugdynamikbasierte Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren das Bestimmen der Reibungsbeschleunigung unter Verwendung einer Rollwinkel-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion oder einer Aufhängungsabstand-zu-Reibungsbeschleunigungsfunktion und das Bestimmen einer Querbeschleunigung des mindestens einen Fahrzeugs basierend auf den fahrzeugseitigen Sensordaten beinhaltet.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren ein höhenbasiertes Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren ist und die Fahrzeuginformationen GNSS-Daten beinhalten, die verwendet werden, um eine geografische Position des mindestens einen Fahrzeugs zu erhalten, und wobei die GNSS-Daten eine Höhe des mindestens einen Fahrzeugs beinhalten und von dem in dem mindestens einen Fahrzeug installierten GNSS-Empfänger erhalten werden.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei das höhenbasierte Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren das Erhalten von Fahrbahnkartendaten eines Bereichs beinhaltet, der die geografische Lage des mindestens einen Fahrzeugs enthält und der einen Abschnitt einer Fahrbahn mit einer Fahrbahnkurve beinhaltet, die überhöht ist.
Das Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein Krümmungsextraktionsverfahren unter Verwendung der Fahrbahnkartendaten durchgeführt wird, um Fahrbahnkurveninformationen bezüglich der Fahrbahnkurve zu extrahieren, wobei die Fahrbahnkurveninformationen einen geographischen Punkt beinhalten, der einen Krümmungsmittelpunkt der Fahrbahnkurve darstellt.
Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei das höhenbasierte Fahrbahnböschungsneigungswinkelbestimmungsverfahren das Durchführen einer linearen Regression an einer Vielzahl von radialen Abstandsdatenpunkten beinhaltet, die von einer Vielzahl von Fahrzeugen abgeleitet sind, die entlang der Fahrbahnkurve fahren.
Ein Verfahren zum Bestimmen eines Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf Fahrzeuginformationen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: für jedes einer Vielzahl von Fahrzeugen, Erhalten von globalen Navigationssatellitensystem (GNSS)-Daten von einem GNSS-Empfänger, der in das Fahrzeug installiert ist, wobei die GNSS-Daten eine geografischen Position des Fahrzeugs beinhalten, und wobei die geografische Position eine Höhe beinhaltet; Erhalten von Fahrplandaten eines Bereichs, der eine Fahrbahnkurve enthält, entlang derer die Vielzahl von Fahrzeugen fährt oder gefahren ist; Extrahieren, unter Verwendung der erhaltenen Fahrbahnkartendaten, von Fahrbahnkurveninformationen über die Fahrbahnkurve; Abbilden der geografischen Positionen der Vielzahl von Fahrzeugen auf die extrahierten Fahrbahnkurveninformationen, um eine radiale Entfernung jeder geografischen Position zu bestimmen, die von einem Krümmungsmittelpunkt der Fahrbahnkurve genommen wird; und Ableiten eines repräsentativen Fahrbahnböschungsneigungswinkels basierend auf den radialen Abständen und der Höhe jedes der Vielzahl von Fahrzeugen unter Verwendung einer linearen Regressionstechnik.