DE102020001887A1

DE102020001887A1 - Verfahren und Steuerungsanordnung zur Bewegungssteuerung eines autonomen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102020001887A1
Application number: DE102020001887.4A
Authority: DE
Inventors: Burak Demirel; Patricio Valenzuela; Pedro Lima; Truls Nyberg
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2021-09-23

Abstract

Verfahren (500) und Steuerungsanordnung (120) zur Bewegungssteuerung eines autonomen Fahrzeugs (100) beim Durchführen einer Bewegung. Das Verfahren (500) umfasst die Schritte: Positionieren (501) des Fahrzeugs (100) an einer Anfangsposition (210) zum Beginnen der Bewegung; Beginnen (503) eines neuen Durchlaufs, um einer Referenzbahn (230) von der Anfangsposition (210) zu einer Endposition (220) zu folgen; Erfassen (504) eines Fehlers (250) zwischen der Referenzbahn (230) und der Fahrzeugbewegungsbahn (240); Erzeugen (505) einer Sequenz von Steuerungsbefehlen für einen Aktuator (440), um den erfassten (504) Fehler (250) in einem nachfolgenden Durchlauf zu unterbinden; und Iterieren (507) von Schritten 503-505 in dem nachfolgenden Durchlauf unter Verwendung des Steuerungsbefehls als einen Eingabeparameter zum Folgen eines nachfolgenden Segments der Referenzbahn (230) zu der Endposition (220) während eines Folgens der Referenzbahn (230).

Description

Technisches Gebiet
Dieses Dokument offenbart ein Verfahren und eine Steuerungsanordnung. Insbesondere sind das Verfahren und die Steuerungsanordnung für eine Bewegungssteuerung eines autonomen Fahrzeugs beim Fahren bereitgestellt.
Hintergrund
Auch wenn sich die Selbstfahrtechnologie noch im Anfangsstadium befindet, wird diese zu einem potenziell bahnbrechenden Produkt in der Automobilindustrie. Ein Einbinden von selbstfahrenden Systemen (SDSs) für industrielle Anwendungen (z.B. Bergbaubetriebe, Hafenanlagen- und Hafenbetriebe) kann verschiedene Vorteile bringen, wie beispielsweise eine verbesserte Mitarbeitersicherheit, eine bessere Kraftstoffeffizienz, eine intelligente Selbstüberwachungsmöglichkeit sowie verringerte Betriebskosten. Es ist jedoch sehr herausfordernd, SDSs zu bauen, die in industriellen Umgebungen erfolgreich betrieben werden können, da viele industrielle Anwendungen ein Erzielen einer hochpräzisen Bewegungssteuerung erfordern.
In Häfen, Handels- und Industriegebäuden sowie Lagerhallen muss beispielsweise ein Fernverkehrslastwagen in einer bestimmten Laderampe (oder Ladebucht) exakt parken. Ein weiteres Beispiel können Busse sein, die auf einem Busbahnhof manövriert werden.
Die Fahrzeuge müssen einem vordefinierten, wiederholbaren Weg folgen, um diese Parkmanöver durchzuführen. Ein Hub-zu-Hub-Transport von Personen und/oder Gütern erfordert von Fahrzeugen, dass diese vorgegebene und sich wiederholende Referenzbahnen verfolgen. Hochpräzise Bewegungssteuerungssysteme bestehen im Allgemeinen sowohl aus einer Rückkopplungssteuerung als auch aus einer Vorwärtskopplungssteuerung. Die Vorwärtskopplungssteuerung stellt Steuerungsbefehle bereit, um der gewünschten Bewegung zu folgen, und die Rückkopplung stellt Steuerungsbefehle bereit, um den Fehler zwischen der tatsächlichen Bewegung zu unterbinden. Es ist jedoch schwierig, Vorwärtskopplungssteuerungen zu entwerfen, da sie das genaue physikalische Modell des Fahrzeugs erfordern, das Nichtlinearitäten und Unsicherheiten beinhaltet.
Dokument US 2013/0116814 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern einer Antriebsbaugruppe, bei der die Steuerungsarchitektur aus einer Vorwärtskopplungssteuerung, einer iterativ lernenden Steuerung und einer Rückkopplungssteuerung besteht. Die iterativ lernende Steuerung ist zum Verringern eines Fehlers zwischen einer gewünschten Bewegungsbahn und einer tatsächlichen Bewegungsbahn konfiguriert.
Dieses Dokument erörtert nicht die Anwendung des Verfahrens auf autonome Schwerlastfahrzeuge, sondern auf lithographische Belichtungsapparate. Es wäre wünschenswert, eine Lösung für ein autonomes Fahrzeug in einer Verkehrs-/Industrieumgebung zu finden.
Dokument CN 108594644 A betrifft ein iterativ lernendes Steuerungsverfahren für ein autonomes Fahrzeug, bei dem das iterative Lernen auf einer Fehlersteuerung zwischen einer gewünschten Bewegungsbahn und einer tatsächlichen Bewegungsbahn basiert. Die Wiederholung einer Fahrzeugbewegung wird durch ein mathematisches Modell ausgedrückt. In diesem Dokument wird die Vorwärtskopplung-/Rückkopplung-Steuerungsarchitektur nicht erwähnt.
Dokument US 5 606 502 A zeigt lediglich eine Rückkopplungssteuerung für ein Fahrzeug, bei dem die Steuerung auf einem Unterschied zwischen einer gewünschten Fahrzeugbewegung und der tatsächlichen Bewegung basiert. Es bezieht sich nicht auf autonome Fahrzeuge oder iteratives Lernen.
Es scheint, dass weitere Entwicklungen erforderlich sind, um eine hochpräzise Bewegungssteuerung autonomer Schwerlastfahrzeuge, die in industriellen Anwendungen betrieben werden, zu erzielen.
Kurzbeschreibung
Es ist daher ein Ziel dieser Erfindung, wenigstens eine der zuvor genannten Probleme zu lösen und eine Bewegungssteuerung eines autonomen Fahrzeugs zu verbessern.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird dieses Ziel erreicht durch ein Verfahren zur Bewegungssteuerung eines autonomen Fahrzeugs beim Durchführen einer Bewegung. Das Verfahren umfasst ein Positionieren des Fahrzeugs an einer Anfangsposition zum Beginnen der Bewegung. Ferner umfasst das Verfahren auch ein Beginnen eines neuen Durchlaufs, um einer Referenzbahn von der Anfangsposition zu einer Endposition zu folgen. Auch umfasst das Verfahren ein Erfassen eines Fehlers zwischen der Referenzbahn und der Fahrzeugbewegungsbahn. Das Verfahren umfasst darüber hinaus ein Erzeugen einer Sequenz von Steuerungsbefehlen für einen Aktuator, um den erfassten Fehler in einem nachfolgenden Durchlauf zu unterbinden. Ferner umfasst das Verfahren darüber hinaus ein Iterieren der Schritte eines Beginnens eines neuen Durchlaufs, eines Erfassens des Fehlers und eines Erzeugens von Steuerungsbefehlen in dem nachfolgenden Durchlauf während eines Folgens der Referenzbahn unter Verwendung des erzeugten Steuerungsbefehls als einen Eingabeparameter zum Folgen eines nachfolgenden Segments der Referenzbahn zu der Endposition.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird dieses Ziel durch eine Steuerungsanordnung erreicht. Die Steuerungsanordnung strebt eine Bewegungssteuerung eines autonomen Fahrzeugs beim Durchführen einer Bewegung an. Die Steuerungsanordnung ist eingerichtet zum Positionieren des Fahrzeugs an einer Anfangsposition zum Beginnen der Bewegung. Die Steuerungsanordnung ist auch eingerichtet zum Erzeugen eines Befehls für das Fahrzeug, damit zu beginnen, einer Referenzbahn von der Anfangsposition zu einer Endposition in einem neuen Durchlauf zu folgen. Des Weiteren ist die Steuerungsanordnung eingerichtet zum Erfassen eines Fehlers zwischen der Referenzbahn und der Fahrzeugbewegungsbahn. Die Steuerungsanordnung ist zudem eingerichtet zum Erzeugen einer Sequenz von Steuerungsbefehlen für einen Aktuator, um den erfassten Fehler in einem nachfolgenden Durchlauf zu unterbinden. Die Steuerungsanordnung ist auch eingerichtet zum Iterieren der Verfahrensschritte gemäß dem ersten Aspekt in dem nachfolgenden Durchlauf während eines Folgens der Referenzbahn unter Verwendung des erzeugten Steuerungsbefehls als einen Eingabeparameter zum Folgen eines nachfolgenden Segments der bestimmten Referenzbahn zu der Endposition.
Dank der lernbasierten Steuerungstechnik wird eine hochpräzise Bewegungssteuerung des Fahrzeugs erzielt. Mittels des Iterierens der Verfahrensschritte für eine Anzahl von Durchläufen wird die Bewegungsgenauigkeit erhöht, wodurch eine verbesserte Bewegungssteuerung des Fahrzeugs erzielt wird. Ein weiterer Vorteil ist es, dass Fahrzeuge, die gemeinsam eine ähnliche Konfiguration nutzen, von anderen ähnlichen Fahrzeugen während eines Ausführens des Verfahrens gemachte Fortschritte verwenden können.
Andere Vorteile und zusätzliche neue Merkmale werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun in Bezug auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben, in denen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs gemäß einer Seitenansicht darstellt.
2 ein Szenario gemäß einem Ausführungsbeispiel darstellt, in dem sich ein Fahrzeug einer Bahn folgend in eine Position bewegt.
3 schematisch ein Beispiel der Lösung darstellt.
4 einen Fahrzeuginnenraum gemäß einem Ausführungsbeispiel darstellt.
5 ein Ablaufdiagramm ist, dass ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens darstellt.
6 ein System gemäß einem Ausführungsbeispiel darstellt.

Detaillierte Beschreibung
Hierin beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind als eine Steuerungsanordnung und ein Verfahren in einer Steuerungsanordnung definiert, die in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen in die Praxis umgesetzt sein kann. Diese Ausführungsbeispiele können jedoch in vielen verschiedenen Formen veranschaulicht und realisiert sein und sind nicht auf die hierin dargelegten Beispiele beschränkt. Vielmehr sind diese darstellenden Beispiele von Ausführungsbeispielen derart bereitgestellt, dass diese Offenbarung fundiert und vollständig ist.
Noch weitere Ziele und Merkmale werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, ersichtlich. Es versteht sich jedoch, dass die Zeichnungen lediglich zum Zwecke einer Veranschaulichung konzipiert sind und nicht als eine Definition der Beschränkungen der hierin offenbarten Ausführungsbeispiele, in Bezug auf welche auf die beigefügten Ansprüche zu verwiesen ist. Ferner sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, außer es ist anders angegeben, und sie sind lediglich dazu angedacht, die hierin beschriebenen Strukturen und Abläufe konzeptionell darzustellen.
1 stellt ein Fahrzeug 100 dar, dass in eine Fahrrichtung 105 auf einem darunterliegenden Segment 110 fährt. Das Fahrzeug 100 kann ein Transportmittel im weitesten Sinne umfassen, wie z.B. einen Lastwagen, ein Auto, ein Motorrad, einen Anhänger, einen Bus, ein Fahrrad, einen Zug, eine Straßenbahn, ein Flugzeug, ein Wasserfahrzeug, ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug, eine Drohne, einen humanoiden Serviceroboter, ein Raumfahrzeug oder ein anderes ähnliches bemanntes oder unbemanntes Fördermittel, das z.B. auf Rädern, Wasser, Luft oder ähnlichen Medien betrieben wird.
Das Fahrzeug 100 kann autonom sein, kann aber auch in einigen Ausführungsbeispielen ein bemanntes Fahrzeug sein, zum Beispiel mit einem Fahrassistenzsystem (ADAS; Advanced Driver-Assistance System).
Das darunterliegende Segment 110 kann beispielsweise ein Straßenabschnitt, eine Parklücke, eine Fahrspur, eine Straße oder eine ähnliche für das Fahrzeug 100 befahrbare Oberfläche sein.
Das Fahrzeug 100 umfasst eine Steuerungsanordnung 120. Die Steuerungsanordnung 120 kann wiederum z.B. eine oder mehrere elektronische Steuereinheiten (ECUs), typischerweise eine Mehrzahl von interagierenden ECUs, umfassen. Die Steuerungsanordnung 120 kann einen digitalen Computer umfassen, der ein oder mehrere elektrische Systeme oder elektrische Sub-Systeme des Fahrzeugs 100 steuert basierend auf z.B. Informationen, die von an verschiedenen Teilen und in verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 100 oder möglicherweise sogar außerhalb des Fahrzeugs 100 platzierten Sensoren gelesen werden. ECU ist ein Oberbegriff, der häufig in Automobilelektroniken für beliebige eingebettete Systeme verwendet wird, die ein oder mehrere der elektronischen Systeme oder Sub-Systeme in dem Fahrzeug 100 steuern. Die Steuerungsanordnung 120 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, eine Hochschätzung und Abstandsmessungen basierend auf einer Sensoreingabe zu implementieren und Parametervergleiche durchzuführen, und Entscheidungen basierend auf dem Ergebnis des vorgenommenen Vergleichs treffen.
Das Fahrzeug 100 weist typischerweise einen oder mehrere vorwärts, seitlich und/oder rückwärts gerichtete Sensoren 130 auf, um Umgebungsinformationen zum Durchführen des autonomen Fahrens zu sammeln.
Der Sensor 130 kann z.B. eine Kamera, eine Stereokamera, eine Infrarotkamera, eine Videokamera, ein Radar, ein Lidar, ein Ultraschallgerät, eine Flugzeitkamera oder eine ähnliche Vorrichtung in verschiedenen Ausführungsbeispielen umfassen. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Fahrzeug 100 eine Mehrzahl von Sensoren 130 umfassen, die von gleicher oder unterschiedlicher Art sein können, wie z.B. ein Radar und eine Kamera; ein Lidar und ein Radar, usw.
Der Sensor 130 kann z.B. verschiedene Indikatoren der vorangehenden Straßenform erkennen, wie z.B. Straßenlinien, Straßenbegrenzungen, die Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs, usw.
Eingerichtet zur Bilderkennung/Bildverarbeitung und Orientierungspunkterkennung können die Sensoren 130 die Steuerungsanordnung 120 umfassen oder mit dieser verbunden sein. Eine Bildverarbeitung ist ein technisches Gebiet, das Verfahren zum Erlangen, Verarbeiten, Analysieren und Verstehen von Bildern und im Allgemeinen von hochdimensionalen Daten aus der realen Welt umfasst, um numerische oder symbolische Informationen zu erzeugen. Ein Themenbereich in der Entwicklung in diesem Gebiet war es, die Fähigkeiten des menschlichen Sehvermögens durch elektronisches Wahrnehmen und Verstehen eines Bildes zu duplizieren. Eine Bildverarbeitung kann auch als das Vorhaben eines Automatisierens und Integrierens einer Vielzahl von Vorgängen und Darstellungen für ein visuelles Wahrnehmen beschrieben werden. Dabei kann das relevante darunterliegende Segment 110 und Bewegungen des Fahrzeugs 100 darauf identifiziert werden.
Ein interaktiver Lernsteuerungsmechanismus wird bereitgestellt, der den Fehler zwischen einer gewünschten Bewegung des Fahrzeugs 100 und der tatsächlichen Bewegung unter Ausnutzung der Wiederholung der Manöver/Bahnen unterbinden kann. Der Mechanismus kann verschiedene Schritte umfassen, wie vorzugsweise ein Lokalisieren des Fahrzeugs 100 in einer bestimmten Anfangsposition, d.h. einen (vorbereitenden) Initialisierungsschritt. Ferner kann eine gewünschte Bahn, die entweder durch eine Bewegungsplaneinheit erzeugt oder zuvor aufgezeichnet wurde und von einer Karte abgerufen wurde, der Steuerungsanordnung 120 als ein Referenzsignal zugeführt werden. Nachdem dies geschehen ist, kann ein erster Durchlauf beginnen.
Für sich wiederholende Aufgaben kann die Kontrollmaßnahme zum Folgen einer spezifischen Gestalt der Referenzbahn angewendet werden, die unabhängig von der Anfangsposition und der Endposition des Fahrzeugs 100 ist. Daher kann die Kontrollmaßnahme als ortsunabhängig betrachtet werden, solange die Gestalt der Referenzbahn die gleiche ist.
Das Fahrzeug 100 kann mit einem beliebigen klassischen Vorwärtskopplung-/Rückkopplung-Steuerungssignal während des ersten Durchlaufs gesteuert werden. Das Steuerungssignal und die Bewegungsgrundelemente (z.B. Positionen, Geschwindigkeit, Beschleunigung) können während dieses Durchlaufs aufgezeichnet werden und eine Iterative-Lern-Steuerung (ILC, Iterative Learning Control) kann den Fehler zwischen der gewünschten Bewegung und der tatsächlichen Bewegung berechnen. Dann erzeugt die ILC eine Sequenz neuer Steuerungsbefehle (z.B. eines Lenkwinkels, einer Lenkwinkelrate oder eines Lenkdrehmoments), um diesen Fehler in dem nächsten Durchlauf zu unterbinden.
In dem nächsten Durchlauf werden die Bewegungsgrundelemente und die ILC-Steuerungsbefehle erneut aufgezeichnet. Die ILC-Steuerungsbefehle werden auf den Aktuator, möglicherweise zusammen mit einer Online-Rückkopplungssteuerung, angewendet. Der Fehler während des Durchlaufs zwischen der gewünschten Bewegung und der tatsächlichen Bewegung wird erneut durch die ILC berechnet und eine neue Sequenz von Steuerungsbefehlen wird für den kommenden Durchlauf erzeugt.
Die ILC kann eine Berechnung neuer Sequenzen von Steuerungsbefehlen stoppen, nachdem der Fehler tolerierbar wird (d.h. kleiner als eine Schwellenwertgrenze ist). Die aufgenommenen Steuerungsvorgänge können gespeichert und in den späteren Durchläufen verwendet werden. Diese können auch mit anderen Fahrzeugen geteilt werden, um als Initialisierung-Vorwärtskopplungssteuerung-Sequenzen verwendet zu werden.
Hierdurch wird eine lernbasierte Steuerungstechnik erhalten, die iterativ eine hochgenaue Bewegungssteuerung von autonomen Fahrzeugen 100, etwa insbesondere in Schwerkraftfahrzeugen, erzielt, die in Industrieanwendungen betrieben werden.
Die Verwendung von interaktiven lernbasierten Steuerungsstrategien hat verschiedene Vorteile, wie beispielsweise eine Bereitstellung einer Redundanz während eines Steuerns des autonomen Systems. Ferner besteht keine Notwendigkeit für eine manuelle Einstellung des Vorwärtskopplung-Steuerungssignals. Auch ist die bereitgestellte Lösung an Änderungen an dem Fahrzeug 100 anpassbar. Außerdem werden dadurch die höheren Kosten für qualifizierte Arbeitskräfte gesenkt, da keine Anpassung der Steuerung erforderlich ist.
2 stellt ein Beispiel dar, in dem ein Fahrzeug 100 das bereitgestellte Verfahren zum Durchführen einer Bewegung von einer Anfangsposition 210 zu einer Endposition 220 verwendet.
Ein Beispiel kann ein Bewegen des Fahrzeugs 100 in eine Beladeposition in einem Hafen, eine Laderampe, einen Andockbereich an einer Lagerhalle für einen Lastkraftwagen, ein Laden eines Containers auf ein Schiff oder ähnliches sein.
Das Fahrzeug 100 folgt einer Referenzbahn 230 von der Anfangsposition 210 zu der Endposition 220 auf einer Fahrzeugbewegungsbahn 240. Die Referenzbahn 230 kann als eine optimale Route von der Anfangsposition 210 zu der Endposition 220 berechnet sein.
Ein Fehler 250 zwischen der Referenzbahn 230 und der Fahrzeugbewegungsbahn 240 kann dann erfasst werden. Eine Sequenz von Steuerungsbefehlen für die Fahrzeugaktuatoren kann dann erzeugt werden, um den erfassten Fehler 250 zu unterbinden. Diese Berechnungen und Schritte werden dann iteriert bis das Fahrzeug 100 die Endposition 220 erreicht hat. Der erzeugte Steuerungsbefehl kann dann als ein Eingabeparameter zum Folgen eines nachfolgenden Segments der bestimmten Referenzbahn 230 zu der Endposition 220 verwendet werden.
3 stellt ein Beispiel eines Mechanismus für eine Iterative-Lern-Steuerung (ILC) gemäß einem Ausführungsbeispiel dar, in der die Online-Rückkopplung-Steuerungsschleife mit einer durchgezogenen Linie gezeigt ist und das Offline-ILC-Update mit einer gestrichelten Linie gezeigt ist. C ist die Rückkopplungssteuerung und ILC die ILC-Rückkopplungssteuerung. Der obere Teil von 3 stellt den Durchlauf j dar, der mittlere Teil stellt das Offline-ILC-Update dar und der untere Teil stellt den nachfolgenden Durchlauf j+1 dar.
$e_{j} (t) = y_{d} (t) - y_{j} (t)$
ist der Verfolgungsfehler 250 in dem j-ten Durchlauf, wobei y_d(t) die gewünschte Referenzbahn 230 und y_j(t) die gemessene Fahrzeugbewegungsbahn 240 ist.
u_j(t) ist das Eingabesignal zu dem Fahrzeug 100. u_j(t) = u_j ^fb(t) + u_jilc(t), wobei u_j ^fb(t) die Ausgabe der Rückkopplungssteuerung C und u_j ^ilc(t) die Ausgabe der ILC-Steuerung ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die u_j ^ilc(t) der Ausgabe u_j ^fb(t) der Rückkopplungssteuerung C hinzugefügt und stellt diese den auf das Fahrzeug 100 angewendeten Befehl ein, d.h. Stellgröße. Dies kann ausgedrückt sein als: $u_{j + 1}^{ilc} (t) = F (u_{j}^{ilc} (t), e_{j} (t))$
In einigen Ausführungsbeispielen kann die u₀ ^ilc(t) in dem ersten, Anfangszyklus auf null gesetzt werden. Dann kann während des j-ten Durchlaufs das Fahrzeugeingabesignal u_j(t) auf das Fahrzeug 100 angewendet werden, was in der Fahrzeugbewegungsbahn y_j(t) resultiert. Diese Signale können in der Speichereinheit gespeichert werden bis der Durchlauf j beendet ist und können dann offline verarbeitet werden. Basierend auf dem beobachteten Fehler e_j(t) kann die ILC-Steuerung dann ein modifiziertes Eingabesignal u_j+1 ^ilc(t) berechnen, was für den nachfolgenden Durchlauf j+1 zu verwenden ist. Das modifizierte Eingabesignal u_j+1 ^ilc(t) kann in der Speichereinheit gespeichert werden bis der nachfolgende Durchlauf, d.h. j+1, beginnt. Es kann dann als Eingabe zu dem Fahrzeug 100 angewendet werden.
Das Eingabesignal u_j(t) zu dem Fahrzeug 100 kann die Ausgabe u_j ^fb(t) der Rückkopplungssteuerung C und die Ausgabe des u_j ^ilc(t) umfassen. Bei dem/den ersten Durchlauf/Durchläufen kann die Rückkopplungssteuerung-Ausgabe u_j ^fb(t) relativ groß sein und das Eingabesignal u_j(t) zu dem Fahrzeug 100 dominieren, während u_j ^ilc(t) klein ist und einen geringen Einfluss auf das Fahrzeugeingabesignal u_j(t) aufweist. Beim Wiederholen der Durchläufe können die Verfolgungsfehler 250 abklingen und sukzessive kleiner werden. Somit klingt die Ausgabe u_j ^fb(t) der Rückkopplungssteuerung C ab. Gleichzeitig kann die Ausgabe u_j ^ilc(t) der ILC-Steuerung für jede Iteration ansteigen. In späteren Durchläufen wird die Ausgabe u_j ^fb(t) der Rückkopplungssteuerung C sehr klein und weist einen kleinen Einfluss auf das Fahrzeugeingabesignal u_j(t) auf, während die Ausgabe u_j ^ilc(t) der ILC-Steuerung ansteigt und das Fahrzeugeingabesignal u_j(t) dominieren kann.
Dieser Vorgang kann dann kontinuierlich iteriert werden, bis die Bewegung zu der Zielposition 220 erzielt ist.
4 stellt ein Beispiel eines Szenarios dar, wie zuvor in 1 oder 2 dargestellt, wie es durch eine Perspektive des Fahrzeugs 100 wahrgenommen werden kann, wobei beachtet wird, dass das Fahrzeug 100 ein autonomes Fahrzeug ohne einen Fahrer sein kann.
Das Fahrzeug 100 kann eine Steuerungsanordnung 120 zum Planen einer Bewegungsbahn des autonomen Fahrzeugs 100 umfassen.
Weiterhin kann das Fahrzeug 100 verschiedene Aktuatoren 440 oder Einstellvorrichtungen wie z.B. oder funktionell entsprechend einem Antriebsrad zur Durchführung von seitlichen Einstellungen; und/oder einer Bremse, einem Kupplungspedal, einem Gaspedal und/oder einem Getriebe zur Durchführung einer Längseinstellung der Fahrzeugposition, wie durch die Steuerungsanordnung 120 angewiesen, um einer bestimmten Referenzbahn 230 zu der Endposition 220 zu folgen.
Somit können die Aktuatoren 440 oder Einstellvorrichtungen dazu eingerichtet sein, die Position des Fahrzeugs 100 an das darunterliegende Segment 110 gemäß der vorbestimmten Referenzbahn 230 einzustellen.
Die Aktuatoren/ Einstellvorrichtungen 440 weisen in der Darstellung eine Ausgestaltung auf, die zum Eingreifen eines Fahrers eingerichtet ist. In anderen Ausführungsformen können jedoch die gleichen oder entsprechende Funktionalitäten in dem autonomen Fahrzeug 100 angewendet werden, die möglicherweise ein eigenes Design aufweisen.
Die geographische Position des Fahrzeugs 100 kann in einigen Ausführungsbeispielen, bei denen zuverlässige Karten erhaltbar sind, mittels einer Positionseinheit 410 in dem Fahrzeug 100, die auf einem Satellitennavigationssystem basieren können, wie beispielsweise dem Navigation Signal Timing and Ranging (Navstar) Global Positioning System (GPS), dem Differential GPS (DGPS), Galileo, GLONASS oder dergleichen, und einer Kartendaten umfassenden Datenbank 420 bestimmt werden.
Die geographische Position der Positionseinheit 410 (und somit auch des Fahrzeugs 100) kann mit gewissen vorbestimmten oder konfigurierbaren Zeitintervallen gemäß einigen Ausführungsbeispielen kontinuierlich sein.
Das Positionieren durch Satellitennavigation basiert auf einer Abstandsmessung unter Verwendung von Triangulation einer Anzahl von Satelliten 430a, 430b, 430c, 430d. In diesem Beispiel sind vier Satelliten 430a, 430b, 430c, 430d aufgezeigt, dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Mehr als vier Satelliten 430a, 430b, 430c, 430d können zum Verbessern der Präzision oder zum Erzeugen einer Redundanz verwendet werden. Die Satelliten 430a, 430b, 430c, 430d übertragen kontinuierlich Informationen über Zeit und Datum (zum Beispiel in codierter Form), eine Identität (die übertragenden Satelliten 430a, 430b, 430c, 430d), einen Status und darüber, wo die Satelliten 430a, 430b, 430c, 430d zu jeder gegebenen Zeit gelegen sind. Die GPS-Satelliten 430a, 430b, 430c, 430d senden mit verschiedenen Codes codierte Information, zum Beispiel, jedoch nicht notwendigerweise, basierend auf Code Division Multiple Access (CDMA). Dies ermöglicht es, Informationen von einem individuellen Satellit 430a, 430b, 430c, 430d von anderen Informationen zu unterscheiden, basierend auf einem eindeutigen Code für jeden entsprechenden Satellit 430a, 430b, 430c, 430d. Diese Informationen können dann übertragen werden, um von der entsprechend angepassten, von dem Fahrzeug 100 umfassten Positionsvorrichtung empfangen zu werden.
Eine Abstandsmessung kann gemäß einigen Ausführungsbeispielen ein Messen des Unterschieds in der Zeit umfassen, die für jedes entsprechende Satellitensignal, das durch die entsprechenden Satelliten 430a, 430b, 430c, 430b übertragen wird, zum Erreichen der Positionseinheit 410 benötigt wird. Da sich das Funksignal mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, kann der Abstand zu dem entsprechenden Satellit 430a, 430b, 430c, 430d durch Messen der Signallaufzeit berechnet werden.
Die Positionen der Satelliten 430a, 430b, 430c, 430d sind bekannt, da sie kontinuierlich durch etwa 15-30 hauptsächlich entlang und nahe des Erdäquators befindliche Bodenstationen kontinuierlich überwacht werden. Dadurch kann die geographische Position, d.h. Breite und Länge, des Fahrzeugs 100 berechnet werden, indem der Abstand zu wenigstens drei Satelliten 430a, 430b, 430c, 430d mittels Triangulation bestimmt wird. Zum Bestimmen einer Höhe können gemäß einigen Ausführungsbeispielen Signale von vier Satelliten 430a, 430b, 430c, 430d verwendet werden.
Die geographische Position des Fahrzeugs 100 kann alternativ bestimmt werden, z.B. durch an bekannten Positionen um die Route positionierte Transponder und einen zugeordneten Sensor in dem Fahrzeug 100 zum Erkennen der Transponder und somit zum Bestimmen der Position; durch Erfassen und Erkennen von WiFi- Netzwerken (WiFi-Netzwerke entlang der Route können mit bestimmten entsprechenden geographischen Positionen in einer Datenbank kartiert sein); durch Empfangen eines Bluetooth-Beaconing-Signals, das einer geographischen Position zugeordnet ist, oder anderer Signalsignaturen von drahtlosen Signalen, wie z.B. durch Triangulation von Signalen, die durch eine Mehrzahl von festen Basisstationen mit bekannten geographischen Positionen ausgesendet werden.
Mit der Bestimmung der Position des Fahrzeugs 100 kann das Fahrzeug zu der Anfangsposition 210 gefahren werden. Danach sind in einigen Ausführungsformen beim Folgen der bestimmten Referenzbahn 230 verschiedene die Referenzbahn 230 für die Bewegung von der Anfangsposition 210 zu einer Endposition 220 betreffende Informationen und/oder zuvor aufgenommene Steuerungsbefehle für die bestimmte Referenzbahn 230 anzuwenden. Die zuvor aufgenommenen Steuerungsbefehle können zuvor bestimmt und dem gleichen Fahrzeug 110, einem ähnlichen Fahrzeug oder lediglich einem beliebigen Fahrzeug, die in unterschiedlichen Maße vertrauenswürdig sind, in verschiedenen Ausführungsformen zugeordnet worden sein.
Diese Informationen/Anweisungen können von einer fahrzeugexternen Dateneinheit 450 und/oder einer Datenbank 460 davon über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle erlangt werden.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die drahtlose Kommunikation zwischen dem Fahrzeug 100 und der fahrzeugexternen Dateneinheit 450/Datenbank 460 über eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug (V2V) Kommunikation durchgeführt werden, z.B. basierend auf Dedicated Short-Range Communications (DSRC)-Vorrichtungen. DSRC wird in einem 5,9 GHz-Band mit einer Bandbreite von 75 MHz und etwa einem Bereich von 1000 m in einigen Ausführungsbeispielen betrieben.
Die drahtlose Kommunikation kann gemäß einem beliebigen IEEE-Standard für drahtlose Fahrzeugkommunikation verwendet werden, wie z.B. einem speziellen Betriebsmodus von IEEE 802.11 für Fahrzeugnetzwerke, die Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE) genannt werden. IEEE 802.11p ist eine Erweiterung auf eine 802.11 Wireless LAN Medium Access Layer (MAC) und Physical Layer (PHY)-Spezifikation.
Eine solche drahtlose Kommunikationsschnittstelle kann alternativ eine drahtlose Kommunikationstechnologie umfassen oder zumindest von dieser inspiriert sein, wie Wi-Fi, Ethernet, Wireless Local Area Network (WLAN), 3GPP LTE, LTE-Advanced oder ähnliche, um nur einige wenige Optionen über ein drahtloses Kommunikationsnetz zu nennen.
Die Datenbank 460 kann dann diese Informationen nicht nur dem Fahrzeug 100, sondern jedem beliebigen anderen autonomen Fahrzeug bereitstellen, das das gleiche spezifische Straßensegment 110 passiert. Dies wird in anderen Fahrzeugen dazu führen, dass diese weniger Berechnungen durchführen müssen (insbesondere die der Ausgabe in die Datenbank 460 zugeordneten Berechnungen nicht ausführen). Die Informationen können in Form einer Karte oder ähnlichem gespeichert werden und zu dem Fahrzeug 100 übertragen werden, während es fährt oder sich der Anfangsposition 210 nähert.
In einigen Ausführungsformen können die gespeicherten Informationen in der Datenbank 460 durch die fahrzeugexterne Dateneinheit 450 erhalten werden, die auch Sensormessungen von dem Fahrzeug 100 erhalten kann, die z.B. den bestimmten Fehler 250 betreffen. Die Berechnungen können dann außerhalb des Fahrzeugs 100 durchgeführt werden und die erzeugte Sequenz von Steuerungssignalen für einen Aktuator 440 des Fahrzeugs 100 zum Unterbinden des erfassten Fehlers 250 können in einem nachfolgenden Durchlauf über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle zu dem Fahrzeug 100 gesendet werden.
Rechenkapazität ist eine knappe Ressource in autonomen Fahrzeugen und die offenbarte Lösung verringert Berechnungszeiten in sicherheitskritischen Komponenten einer Bewegungssteuerung eines autonomen Fahrzeugs 100. Diese Vorteile können zwischen z.B. allen passierenden Fahrzeugen, Fahrzeugen einer bestimmten Marke, Fahrzeugen mit dem gleichen Besitzer, bei einem bestimmten Service angemeldeten Fahrzeugen, usw. geteilt werden. Hierdurch wird Berechnungszeit gespart, was eine Verwendung von weniger anspruchsvollen (d.h. weniger teuren) Berechnungsressourcen an Bord des Fahrzeugs 100 ermöglicht. Indem weniger Berechnungsaufwand für Routineberechnungen aufgewendet wird, wird Rechenleistung zum Handhaben z.B. von außergewöhnlichen Notfallsituationen, die auftreten können, aufbewahrt. Dadurch wird die Fahrsicherheit erhöht, während wirtschaftliche Aufwendungen reduziert werden.
Jedoch können alternativ diese Informationen/Anweisungen in einer Datenbank 470 an Bord des Fahrzeugs 100 gespeichert sein und/oder Berechnungen können in der Steuerungsanordnung 120 an Bord des Fahrzeugs 100 durchgeführt werden.
Die Steuerungseinheit 120 kann eine Bewegungssteuerung des autonomen Fahrzeugs 100 beim Durchführen der Bewegung von der Anfangsposition 210 zu der Endposition 220 entlang der Referenzbahn 230 durchführen, indem sie Steuerungsbefehle zum Folgen der Referenzbahn 230 so genau wie möglich oder zumindest mit einem Fehler 250 kleiner als eine Schwellenwertgrenze erzeugt und zu dem Aktuator 440 ausgibt.
Dadurch werden die Berechnungen vorgenommen und das Verfahren kann ausgeführt werden, ohne von der fahrzeugexternen Dateneinheit 450 und einer beliebigen drahtlosen Kommunikation damit abzuhängen.
Die verschiedenen Dateneinheiten an Bord des Fahrzeugs 100 können miteinander über z.B. einem drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsbus kommunizieren. Der Kommunikationsbus kann z.B. ein Controller Area Network (CAN)-Bus, ein Media Oriented Systems Transport (MOST)-Bus oder ähnliches umfassen. Die Kommunikation kann jedoch alternativ über eine drahtlose Verbindung erfolgen, die eine beliebige der zuvor diskutierten Kommunikationstechnologien umfasst oder zumindest durch diese inspiriert ist.
5 stellt ein Beispiel eines Verfahrens 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel dar. Das Ablaufdiagramm in 5 zeigt das Verfahren 500 in einer Steuerungsanordnung 120 zur Bewegungssteuerung eines autonomen Fahrzeugs 100 beim Durchführen einer Bewegung. Die Bewegung kann einer Referenzbahn 230 von einer Anfangsposition 210 zu einer Endposition 220 folgen, während es auf einem darunterliegenden Segment 110, wie einem Straßenabschnitt, einer Durchfahrt, eine Parklücke oder einer ähnlichen Fläche, fährt.
Die Steuerungsanordnung 120 kann in einigen Ausführungsbeispielen in dem autonomen Fahrzeug 100 oder alternativ in einer fahrzeugexternen Struktur, wie beispielsweise einem Steuerungstower, untergebracht sein.
Um einwandfrei dazu in der Lage zu sein, die Bewegungen des Fahrzeugs 100 zu planen, kann das Verfahren 600 eine Anzahl von Schritten 501-508 umfassen. Ferner können die beschriebenen Schritte 501-508 in einer etwas anderen chronologischen Reihenfolge als die vorgeschlagene Nummerierung durchgeführt werden. Einige Verfahrensschritte können auch in einer etwas anderen Weise durchgeführt werden. Das Verfahren 500 kann die nachfolgenden Schritte umfassen:

Schritt 501 umfasst ein Positionieren des Fahrzeugs 100 an der Anfangsposition 210 zum Beginnen der Bewegung.

Die Anfangsposition 210 kann beispielsweise durch eine Positionsvorrichtung 410 des Fahrzeugs 100 bestimmt werden, die zum Bestimmen geographischer Koordinaten des Fahrzeugs 100 eingerichtet ist.
Das Verfahren 500 kann durch das Fahrzeug 100 getriggert werden, wenn geographische Koordinaten des Fahrzeugs 100/der Positionsvorrichtung 410 Koordinaten der Anfangsposition 210 entsprechen.
Schritt 502, der nur in einigen bestimmten Ausführungsformen durchgeführt werden kann, umfasst ein Erhalten zuvor aufgezeichneter Steuerungsbefehle der Referenzbahn 230, die beim Folgen einer Referenzbahn 230 anzuwenden sind.
Schritt 503 umfasst ein Beginnen eines neuen Durchlaufs, um einer Referenzbahn 230 von der Anfangsposition 210 zu einer Endposition 220 zu folgen.
Die Referenzbahn 230 kann die Fahrzeugbewegung von der Anfangsposition 210 zu einer Endposition 220 definieren.
Der Referenzbahn 230 kann beispielsweise durch eine Bewegungsplaneinheit eine Priorität gegeben werden und diese kann durch die Steuerungsanordnung verwendet werden. Die Referenzbahn 230 betreffende Informationen können von einer Datenbank 470 an Bord des Fahrzeugs 100 oder von einer fahrzeugexternen Datenbank 460 erhalten werden.
Schritt 504 umfasst ein Erfassen eines Fehlers 250 zwischen der Referenzbahn 230 und der Fahrzeugbewegung 240.
Die Fehlererkennung kann über Sensorerfassungen des Fahrzeugs 100 erfolgen.
Schritt 505 umfasst ein Erzeugen einer Sequenz von Steuerungsbefehlen für einen Aktuator 440, um den erfassten 504 Fehler 250 in einem nachfolgenden Durchlauf zu unterbinden.
Das Erzeugen von Steuerungsbefehlen kann in einigen Ausführungsformen verhindert werden, wenn der erfasste 504 Fehler 250 kleiner als eine Fehlerschwellenwertgrenze ist. In anderen Ausführungsformen kann das Erzeugen von Steuerungsbefehlen verhindert werden, wenn das Fahrzeug 100 die Endposition 220 erreicht.
Optional kann die Rückkopplungssteuerung zusammen mit der ILC verwendet werden, siehe 3.
Schritt 506, der nur in einigen bestimmten Ausführungsformen durchgeführt werden kann, umfasst ein Aufzeichnen von während eines Folgens der Referenzbahn 230 erzeugten 505 Steuerungsbefehlen.
Die aufgezeichneten Steuerungsbefehle können dann verwendet werden, wenn das Fahrzeug 100 zu einem späteren Zeitpunkt beabsichtigt, die gleiche Bewegung zu der Endposition 220 zu wiederholen. Die aufgezeichneten Steuerungsbefehle können auch einem anderen Fahrzeug mit der gleichen oder einer ähnlichen Konfiguration bereitgestellt werden, die die gleichen aufgezeichneten Steuerungsbefehle während eines Folgens der Referenzbahn 230 wiederholen kann.
Schritt 507 umfasst ein Iterieren der zuvor durchgeführten Schritte 503-505 in dem nachfolgenden Durchlauf während eines Folgens der Referenzbahn 230 unter Verwendung des erzeugten 505 Steuerungsbefehls als einen Eingabeparameter zum Folgen eines nachfolgenden Segments auf der Referenzbahn 230 zu der Endposition 220.
Wenn das Fahrzeug 100 die Endposition 220 erreicht, kann das Verfahren 500 unterbrochen werden und kann das Fahrzeug 100 deaktiviert werden, die Türen oder die Ladeluke können/kann geöffnet werden usw. (abhängig von der Handlung beim/dem Grund zum Erreichen der Endposition 220).
Schritt 508, der nur in einigen bestimmten Ausführungsbeispielen durchgeführt werden kann, umfasst ein Vergleichen des erfassten 504 Fehlers 250 zwischen der Referenzbahn 230 und der Fahrzeugbewegung 240 mit einer Fehlerschwellenwertgrenze.
Wenn der erfasste 504 Fehler 250 kleiner als die Fehlerschwellenwertgrenze ist, kann in einigen Ausführungsbeispielen die Erzeugung 505 von Steuerungsbefehlen verhindert werden.
6 stellt ein System 600 zur Bewegungsplanung eines autonomen Fahrzeugs 100 dar.
Das System 600 umfasst eine Steuerungsanordnung 120, die von dem Fahrzeug 100 umfasst sein kann. Alternativ kann die Steuerungsanordnung 120 von einer fahrzeugexternen Struktur, zum Beispiel einer straßenseitigen Dateneinheit, umfasst sein.
Die Steuerungsanordnung 120 kann zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens 500 gemäß zumindest einiger der zuvor beschriebenen Verfahrensschritte 501-508 eingerichtet sein. Die Steuerungsanordnung 120 ist dazu eingerichtet, das Fahrzeug 100 an einer Anfangsposition 210 zum Beginnen der Bewegung zu positionieren. Die Steuerungsanordnung 120 ist ferner dazu eingerichtet, einen Befehl für das Fahrzeug 100 zum Beginnen eines Folgens einer Referenzbahn 230 von der Anfangsposition 210 zu einer Endposition 220 in einem neuen Durchlauf zu erzeugen. Zudem ist die Steuerungsanordnung 120 auch dazu eingerichtet, einen Fehler 250 zwischen der bestimmten Referenzbahn 230 und der Fahrzeugbewegung 240 zu erfassen. Zudem ist die Steuerungsanordnung 120 dazu eingerichtet, eine Sequenz von Steuerungsbefehlen für einen Aktuator 440 zu erzeugen, um den erfassten Fehler in einem nachfolgenden Durchlauf zu unterbinden. Die Steuerungsanordnung 120 ist dazu eingerichtet, die Schritte 503-505 des Verfahrens 500 in dem nachfolgenden Durchlauf während eines Folgens der bestimmten Bewegungsbahn 230 unter Verwendung des erzeugten Steuerungsbefehls als einen Eingabeparameter zum Folgen eines nachfolgenden Segments der bestimmten Bewegungsbahn 230 zu der Endposition 220 zu iterieren.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuerungsanordnung 120 zusätzlich dazu eingerichtet sein, den erfassten Fehler 250 zwischen der bestimmten Referenzbahn 230 und der Fahrzeugbewegung 240 mit einer Fehlerschwellenwertgrenze zu vergleichen. Die Steuerungsanordnung 120 kann zudem dazu eingerichtet sein, das Erzeugen von Steuerungsbefehlen zu verhindern, wenn der erfasste Fehler 250 kleiner als die Fehlerschwellenwertgrenze ist.
In noch anderen Ausführungsbeispielen kann die Steuerungsanordnung 120 dazu eingerichtet sein, erzeugte Steuerungsbefehle während eines Folgens der bestimmten Referenzbahn 230 aufzuzeichnen.
Die Steuerungsanordnung 120 kann in einigen Ausführungsbeispielen dazu eingerichtet sein, zuvor aufgezeichnete Steuerungsbefehle der bestimmten Referenzbahn 230 zu erhalten, die beim Folgen der bestimmten Referenzbahn 230 anzuwenden sind.
Ferner kann die Steuerungsanordnung 120 dazu eingerichtet sein, der Datenbank 460, 470 eine Rückkopplung bereitzustellen, die einen Erfolg der Bewegung von der Anfangsposition 210 zu der Endposition 220 und dem Erfolg der Bewegung beim Folgen der Referenzbahn 230 betrifft.
Das System 600 kann auch einen oder mehrere Sensoren 130 des Fahrzeugs 100 umfassen. Der Sensor 130 kann zu der Vorderseite des Fahrzeugs 100 in Fahrtrichtung 105 oder in eine beliebige andere Richtung gerichtet sein. Der Sensor 130 kann z.B. eine Kamera, eine Stereokamera, eine Infrarotkamera, eine Videokamera, ein Radar, ein Lidar, ein Ultraschallgerät, eine Flugzeitkamera oder eine ähnliche Vorrichtung in verschiedenen Ausführungsbeispielen umfassen.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das System 600 verschiedene Aktuatoren 400 oder Einstellvorrichtungen umfassen, wie z.B. oder funktionell entsprechend einem Antriebsrad für seitliche Einstellungen und/oder einer Bremse, einem Kupplungspedal, einem Gaspedal und/oder einem Getriebe zur Längseinstellung der Fahrzeugposition, wie durch die Steuerungsanordnung 120 zum Durchführen einer Bewegungsplanung des Fahrzeugs 100 angewiesen.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuerungsanordnung 120 ferner eine Eingabeeinheit 610 umfassen, die dazu eingerichtet ist, Informationen über eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsschnittstelle von der Datenbank 470, dem Sensor 130 und/oder der fahrzeugexternen Dateneinheit 450 zu erhalten.
Die Steuerungsanordnung 120 kann ferner eine Verarbeitungsschaltung 620 umfassen, die zum Durchführen verschiedener Kalkulierungen und Berechnungen eingerichtet ist, um das Verfahren 500 gemäß den zuvor beschriebenen Schritten 501-508 durchzuführen.
Solch eine Verarbeitungsschaltung 620 kann einen oder mehrere Varianten einer Verarbeitungsschaltung umfassen, d.h. eine Zentraleinheit (CPU), eine Verarbeitungseinheit, einen Prozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), einen Mikroprozessor oder eine andere Verarbeitungslogik, die interpretieren und Anweisungen ausführen kann. Der hierin verwendete Ausdruck „Verarbeitungsschaltung“ kann somit eine Verarbeitungsschaltung repräsentieren, die eine Mehrzahl von Verarbeitungsschaltungen umfasst, wie z.B. eine beliebige, einige oder alle der zuvor aufgezählten.
Ferner kann in einigen Ausführungsbeispielen die Steuerungsanordnung 120 eine Speichereinheit 225 umfassen. Die optionale Speichereinheit kann eine physische Vorrichtung umfassen, die zum Speichern von Daten oder Programmen, d.h. Sequenzen von Anweisungen, auf einer temporären oder dauerhaften Basis verwendet wird. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Speichereinheit 525 integrierte Schaltungen umfassen, die siliziumbasierte Transistoren umfassen. Die Speichereinheit 625 kann z.B. eine Speicherkarte, einen Flash-Speicher, einen USB-Speicher, eine Festplatte oder eine andere ähnliche flüchtige oder nichtflüchtige Speichereinheit zur Speicherung von Daten umfassen, wie z.B. ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), EEPROM (Electrically Erasable PROM), usw. in verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die Steuerungsanordnung 120 kann auch eine Ausgabeeinheit 630 umfassen, die dazu eingerichtet ist, dem Aktuator 440 über eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsschnittstelle Informationen bereitzustellen.
Die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte 501-508, die in der Steuerungsanordnung 120 durchzuführen sind, können durch die eine oder mehrere Verarbeitungsschaltungen 620 innerhalb der Steuerungsanordnung 120 zusammen mit einem Computerprogrammprodukt zum Durchführen wenigstens einer der Funktionen der Verfahrensschritte 501-508 implementiert sein. Somit kann ein Anweisungen zum Durchführen der Schritte 501-508 in der Steuerungsanordnung 120 umfassendes Computerprogrammprodukt das Verfahren 500 durchführen, das wenigstens einige der Schritte 501-508 zur Bewegungssteuerung eines autonomen Fahrzeugs 100 beim Durchführen einer Bewegung umfasst, wenn das Computerprogramm in die eine oder die mehreren Verarbeitungsschaltungen 620 der Steuerungsanordnung 120 geladen ist. Die beschriebenen Verfahrensschritte 501-508 können dann durch einen Computeralgorithmus, einen maschinenausführbaren Code, ein nicht vorübergehendes computerlesbares Medium, eine geeignet konfigurierte Hardware oder einen Softwarebefehl, der in eine geeignet programmierbare Logik programmiert ist, wie den Verarbeitungsschaltungen 620 in der Steuerungsanordnung 120, durchgeführt werden.
Das zuvor genannte Computerprogrammprodukt kann gemäß einigen Ausführungsbeispielen beispielsweise in der Form eines einen Computerprogrammcode tragenden Datenträgers zum Durchführen wenigstens einer der Verfahrensschritte 501-508 bereitgestellt sein, wenn es in die eine oder die mehreren Verarbeitungsschaltungen 620 der Steuerungsanordnung 120 geladen ist. Der Datenträger kann z.B. eine Festplatte, eine CD-ROM-Platte, ein Speicherstick, eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung oder ein anderes geeignetes Medium, wie eine Platte oder ein Band sein, das maschinenlesbare Daten in nicht vorübergehender Weise enthalten kann. Das Computerprogrammprodukt kann darüber hinaus als ein Computerprogrammcode auf einem Server bereitgestellt und remote, z.B. über eine Internet- oder eine Intranetverbindung, zu der Steuerungsanordnung 120 heruntergeladen sein.
Die in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele, wie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, verwendete Terminologie ist nicht dazu gedacht, für das beschriebene Verfahren 500, die beschriebene Steuerungsanordnung 120, das beschriebene Computerprogramm, das beschriebene computerlesbare Medium, das beschriebene System 600 und/oder das beschriebene Fahrzeug 100 beschränkend zu sein. Es können verschiedene Änderungen, Substitutionen und/oder Modifikationen vorgenommen werden, ohne von den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, abzuweichen. Ferner können die hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele, die in den 1-6 dargestellt sind, im Rahmen der unabhängigen Ansprüche ohne Einschränkungen in verschiedenen anderen Ausführungsbeispielen kombiniert und ausgetauscht werden.
In der hierin verwendeten Form umfasst der Begriff „und/oder“ beliebige und alle Kombinationen eines oder mehrerer der damit verbundenen aufgeführten Gegenstände. Der Begriff „oder“, wie er hierin verwendet, ist als mathematisches ODER, d.h. als einschließende Verknüpfung, nicht als mathematisches exklusives ODER (XOR) zu interpretieren, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Darüber hinaus sind die Singularformen „ein/eine/eines“ und „der/die/das“ als „mindestens ein/eine/eines“ zu interpretieren, so dass sie möglicherweise auch eine Mehrzahl von Einheiten derselben Art umfassen, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Es wird ferner davon ausgegangen, dass die Begriffe „enthalten“, „umfassen“, „enthaltend“ und/oder „umfassend“ das Vorhandensein angegebener Merkmale, Aktionen, Ganzzahlen, Schritte, Betätigungen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Aktionen, Ganzzahlen, Schritte, Betätigungen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Eine einzelne Einheit, wie z.B. eine Verarbeitungseinheit, kann die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen genannter Gegenstände erfüllen. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in verschiedenen voneinander abhängigen Ansprüchen rezitiert werden, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft eingesetzt werden kann. Ein Computerprogramm kann auf einem geeigneten Medium, wie einem optischen Speichermedium oder einem Festkörpermedium gespeichert/vertrieben werden, das zusammen mit oder als Teil von anderer Hardware geliefert werden kann, aber auch in anderer Form vertrieben werden, wie über das Internet oder einem anderen drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationssystem.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2013/0116814 A1 [0005]
CN 108594644 A [0007]
US 5606502 A [0008]

Claims

Verfahren (500) zur Bewegungssteuerung eines autonomen Fahrzeugs (100) beim Durchführen einer Bewegung, wobei das Verfahren (500) die Schritte umfasst: Positionieren (501) des Fahrzeugs (100) an einer Anfangsposition (210) zum Beginnen der Bewegung; Beginnen (503) eines neuen Durchlaufs, um einer Referenzbahn (230) von der Anfangsposition (210) zu einer Endposition (220) zu folgen; Erfassen (504) eines Fehlers (250) zwischen der Referenzbahn (230) und der Fahrzeugbewegungsbahn (240); Erzeugen (505) einer Sequenz von Steuerungsbefehlen für einen Aktuator (440), um den erfassten (504) Fehler (250) in einem nachfolgenden Durchlauf zu unterbinden; und Iterieren (507) von Schritten 503-505 in dem nachfolgenden Durchlauf unter Verwendung des erzeugten (505) Steuerungsbefehls als einen Eingabeparameter zum Folgen eines nachfolgenden Segments der Referenzbahn (230) zu der Endposition (220) während eines Folgens der Referenzbahn (230).
Verfahren (500) nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt: Vergleichen (508) des erfassten (504) Fehlers (250) zwischen der Referenzbahn (230) und der Fahrzeugbewegungsbahn (240) mit einer Fehlerschwellenwertgrenze; und Verhindern der Erzeugung (505) von Steuerungsbefehlen, wenn der erfasste (504) Fehler (250) kleiner als die Fehlerschwellenwertgrenze ist.
Verfahren (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt: Aufzeichnen (506) erzeugter (505) Steuerungsbefehle während eines Folgens der Referenzbahn (230).
Verfahren (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt: Erhalten (502) zuvor aufgezeichneter (506) Steuerungsbefehle der Referenzbahn (230), die beim Folgen der Referenzbahn (230) anzuwenden sind.
Steuerungsanordnung (120) zur Bewegungssteuerung eines autonomen Fahrzeugs (100) beim Durchführen einer Bewegung, wobei die Steuerungsanordnung (120) eingerichtet ist zum: Positionieren des Fahrzeugs (100) an einer Anfangsposition (210) zum Beginnen der Bewegung; Bestimmen einer Referenzbahn (230) für die Bewegung von der Anfangsposition (210) zu einer Endposition (220); Erzeugen eines Befehls für das Fahrzeug (100), damit zu beginnen, einer Referenzbahn (230) von der Anfangsposition (210) zu einer Endposition (220) in einem neuen Durchlauf zu folgen; Erfassen eines Fehlers (250) zwischen der Referenzbahn (230) und der Fahrzeugbewegungsbahn (240); Erzeugen einer Sequenz von Steuerungsbefehlen für einen Aktuator (440), um den erfassten Fehler (250) in einem nachfolgenden Durchlauf zu unterbinden; und Iterieren der Schritte 503-505 des Verfahrens (500) in dem nachfolgenden Durchlauf unter Verwendung des erzeugten Steuerungsbefehls als einen Eingabeparameter zum Folgen eines nachfolgenden Segments der Referenzbahn (230) zu der Endposition (220) während eines Folgens der Referenzbahn (230).
Steuerungsanordnung (120) nach Anspruch 5, die ferner eingerichtet ist zum Vergleichen des erfassten Fehlers (250) zwischen der Referenzbahn (230) und der Fahrzeugbewegungsbahn (240) mit einer Fehlerschwellenwertgrenze; und Verhindern der Erzeugung von Steuerungsbefehlen, wenn der erfasste Fehler (250) kleiner als die Fehlerschwellenwertgrenze ist.
Steuerungsanordnung (120) nach Anspruch 5 oder 6, die ferner eingerichtet ist zum Aufzeichnen erzeugter Steuerungsbefehle während eines Folgens der Referenzbahn (230).
Steuerungsanordnung (120) nach Anspruch 5 oder 6, die ferner eingerichtet ist zum Erhalten zuvor aufgezeichneter Steuerungsbefehle der Referenzbahn (230), die beim Folgen der Referenzbahn (230) anzuwenden sind.
Computerprogramm, das Anweisungen umfasst, die den Computer zum Ausführen des Verfahrens 500 gemäß einem der Ansprüche 1-4 veranlassen, wenn das Programm durch einen Computer ausgeführt wird.
Computerlesbares Medium, das Anweisungen umfasst, die den Computer zum Ausführen des Verfahrens 500 gemäß einem der Ansprüche 1-4 veranlassen, wenn es durch einen Computer ausgeführt wird.
Autonomes Fahrzeug (100), das eine Steuerungsanordnung (120) nach einem der Ansprüche 5-8 umfasst.