DE102020102717A1

DE102020102717A1 - Verfahren und systeme zur steuerung der seitlichen position des fahrzeugs über eine kreuzung

Info

Publication number: DE102020102717A1
Application number: DE102020102717.6A
Authority: DE
Inventors: Mohammad Naserian; Donald K. Grimm; Syed Ali; Vivek Vijaya Kumar
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2020-09-03
Also published as: US20200278684A1; CN111634279A

Abstract

Es sind Systeme und Verfahren zum Steuern einer seitlichen Position eines Fahrzeugs über eine Kreuzung vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet das Empfangen von Kreuzungsdaten, die von einer der Kreuzung zugeordneten Infrastruktur übertragen werden, durch einen Prozessor, wobei die Kreuzungsdaten mindestens eine Position einer Vielzahl von Spuren beinhalten, die der Kreuzung zugeordnet sind. Das Verfahren beinhaltet das Empfangen einer Position des Fahrzeugs durch den Prozessor und das Bestimmen einer aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs und einer zukünftigen Fahrspur des Fahrzeugs durch den Prozessor basierend auf den Kreuzungsdaten und der Position des Fahrzeugs. Das Verfahren beinhaltet das Bestimmen einer virtuellen Spur durch den Prozessor über die Kreuzung, wobei die virtuelle Spur einen Fahrweg für das Fahrzeug von der aktuellen Fahrspur zur zukünftigen Fahrspur bereitstellt. Das Verfahren beinhaltet das Steuern des Fahrzeugs durch den Prozessor basierend auf der virtuellen Fahrspur.

Description

Das technische Feld bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren und Systeme zur Steuerung eines Fahrzeugs, insbesondere auf Verfahren und Systeme zur Steuerung einer seitlichen Position eines Fahrzeugs über eine Kreuzung.
Autonome und teilautonome Fahrzeuge können sich auf Bilddaten, wie sie beispielsweise von einer Kamera empfangen werden, verlassen, um eine seitliche Position des Fahrzeugs relativ zu einer Fahrspur zu steuern. Im Allgemeinen kann sich das autonome und teilautonome Fahrzeug zur Steuerung der seitlichen Position des Fahrzeugs auf Fahrbahnmarkierungen verlassen, die anhand der von der Kamera gelieferten Bilddaten identifiziert werden. In bestimmten Fällen können ein oder mehrere Bereiche einer Fahrbahn, wie beispielsweise eine Kreuzung, frei von Fahrbahnmarkierungen sein. In anderen Fällen kann die Kreuzung Fahrbahnmarkierungen beinhalten, die auf eine aktuelle Fahrspur des Fahrzeugs nicht anwendbar sind, z. B. Fahrbahnmarkierungen zum Abbiegen von einer anderen Fahrspur, die die Querführung des Fahrzeugs über die Kreuzung beeinträchtigen können.
Dementsprechend ist es wünschenswert, verbesserte Verfahren und Systeme zum Steuern einer seitlichen Position eines Fahrzeugs über eine Kreuzung bereitzustellen. Darüber hinaus werden sich weitere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorstehenden technischen Bereich und Hintergrund ergeben.
BESCHREIBUNG
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist ein Verfahren zum Steuern einer seitlichen Position eines Fahrzeugs über eine Kreuzung vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet das Empfangen von Kreuzungsdaten, die von einer der Kreuzung zugeordneten Infrastruktur übertragen werden, durch einen Prozessor, wobei die Kreuzungsdaten mindestens eine Position einer Vielzahl von Spuren beinhalten, die der Kreuzung zugeordnet sind. Das Verfahren beinhaltet das Empfangen einer Position des Fahrzeugs durch den Prozessor und das Bestimmen einer aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs und einer zukünftigen Fahrspur des Fahrzeugs durch den Prozessor basierend auf den Kreuzungsdaten und der Position des Fahrzeugs. Die aktuelle Fahrspur ist von der zukünftigen Fahrspur über die Kreuzung getrennt. Das Verfahren beinhaltet das Bestimmen einer virtuellen Spur durch den Prozessor über die Kreuzung, wobei die virtuelle Spur einen Fahrweg für das Fahrzeug von der aktuellen Fahrspur zur zukünftigen Fahrspur bereitstellt. Das Verfahren beinhaltet das Steuern des Fahrzeugs durch den Prozessor basierend auf der virtuellen Fahrspur.
Das Steuern des Fahrzeugs auf der Grundlage der virtuellen Fahrbahn durch den Prozessor beinhaltet das Ausgeben eines oder mehrerer Steuersignale an ein Seiten-Steuersystem des Fahrzeugs, um das Fahrzeug innerhalb der virtuellen Fahrbahn zu halten. Das Steuern des Fahrzeugs auf der Grundlage der virtuellen Fahrbahn durch den Prozessor beinhaltet ferner das Ausgeben eines oder mehrerer Steuersignale an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle durch den Prozessor, um einen Bediener des Fahrzeugs über die Kreuzung zu führen. Das Verfahren beinhaltet ferner das Empfangen einer Fahrbahnmarkierung durch den Prozessor, die der Kreuzung zugeordnet ist, die von mindestens einer dem Fahrzeug zugeordneten Kamera identifiziert wurde; das Bestimmen, ob die der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung mit der virtuellen Fahrbahn übereinstimmt; und das Steuern des Fahrzeugs durch den Prozessor basierend auf dem Bestimmen, ob die der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung mit der virtuellen Fahrbahn übereinstimmt. Das Steuern des Fahrzeugs durch den Prozessor basierend auf dem Bestimmen, ob die der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung der virtuellen Fahrbahn entspricht, beinhaltet ferner das Bestimmen der der Kreuzung zugeordneten Fahrbahnmarkierung der virtuellen Fahrbahn durch den Prozessor und das Ausgeben eines oder mehrerer Steuersignale durch den Prozessor an ein Seiten-Steuerungssystem, um das Fahrzeug innerhalb der virtuellen Fahrbahn zu halten. Das Steuern des Fahrzeugs durch den Prozessor basierend auf dem Bestimmen, ob die der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung mit der virtuellen Fahrbahn übereinstimmt, beinhaltet ferner das Bestimmen dass die der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung mit der virtuellen Fahrbahn kollidiert durch den Prozessor; und das Ausgeben eines oder mehrerer Steuersignale durch den Prozessor an ein Seiten-Steuerungssystem, um die Seiten-Steuerung zu unterdrücken, basierend auf dem Bestimmen, dass die der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung mit der virtuellen Fahrbahn in Konflikt steht. Das Bestimmen der aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs und der zukünftigen Fahrspur des Fahrzeugs durch den Prozessor beinhaltet ferner das Bestimmen der aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs durch den Prozessor basierend auf der Position des Fahrzeugs und den Kreuzungsdaten; Empfangen mindestens einer aus der Gruppe von einer Richtung des Fahrzeugs durch den Prozessor, einer Änderungsrate der Richtung des Fahrzeugs und Blinkerdaten, die einem Blinkerhebel des Fahrzeugs zugeordnet sind; und Bestimmen der zukünftigen Fahrspur durch den Prozessor basierend auf der mindestens einen aus der Gruppe bestehend aus der Richtung, der Änderungsrate der Richtung und den Blinkerdaten, der aktuellen Fahrspur und den Kreuzungsdaten. Das Bestimmen der virtuellen Fahrbahn über die Kreuzung durch den Prozessor beinhaltet ferner das Bestimmen einer Koordinatenposition eines ersten Punktes auf der aktuellen Fahrspur und einer Koordinatenposition eines zweiten Punktes auf der zukünftigen Fahrspur durch den Prozessor; das Berechnen eines Abstands zwischen der Koordinatenposition des ersten Punktes und der Koordinatenposition des zweiten Punktes durch den Prozessor; das Bestimmen von mindestens einem Zwischenpunkt zwischen der aktuellen Fahrspur und der zukünftigen Fahrspur durch den Prozessor basierend auf dem Abstand; Berechnen einer Koordinatenposition für den mindestens einen Zwischenpunkt durch den Prozessor, basierend auf der Koordinatenposition des ersten Punktes oder des zweiten Punktes und dem Abstand; und Extrapolieren der virtuellen Fahrbahn durch den Prozessor basierend auf der Koordinatenposition für den ersten Punkt, der Koordinatenposition für den zweiten Punkt und der Koordinatenposition des mindestens einen Zwischenpunktes.
Weiterhin ist ein System zum Steuern einer seitlichen Position eines Fahrzeugs über eine Kreuzung mit einem Seiten-Steuersystem vorgesehen. Das System beinhaltet ein Kommunikationssystem mit einem Empfänger, der eingerichtet ist, um Kreuzungsdaten zu empfangen, die mindestens eine Position einer Vielzahl von Fahrspuren beinhalten, die der Kreuzung zugeordnet sind, und ein Sensorsystem, das eine Position des Fahrzeugs und eine Fahrbahnmarkierung, die der Kreuzung zugeordnet ist und von einer Kamera des Fahrzeugs erfasst wird. Das System beinhaltet eine Steuerung mit einem Prozessor, der programmiert ist, um: eine aktuelle Fahrspur des Fahrzeugs und eine zukünftige Fahrspur des Fahrzeugs basierend auf den Kreuzungsdaten und der Position des Fahrzeugs zu bestimmen, wobei die aktuelle Fahrspur von der zukünftigen Fahrspur über die Kreuzung beabstandet ist; eine virtuelle Fahrbahn über die Kreuzung zu bestimmen, wobei die virtuelle Fahrbahn einen Fahrweg für das Fahrzeug von der aktuellen Fahrspur zur zukünftigen Fahrspur bereitstellt; die virtuelle Fahrbahn mit der Fahrspurmarkierung zu vergleichen; und ein oder mehrere Steuersignale an das Seiten-Steuersystem basierend auf dem Vergleich auszugeben.
Der Prozessor ist programmiert, um ein oder mehrere Steuersignale an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle auszugeben, um einen Bediener des Fahrzeugs über die Kreuzung zu führen. Basierend auf dem Vergleich der virtuellen Fahrbahn mit der Fahrbahnmarkierung ist der Prozessor ferner programmiert, ein oder mehrere Steuersignale an das Seiten-Steuersystem auszugeben, um das Fahrzeug innerhalb der virtuellen Fahrbahn basierend auf der virtuellen Fahrspur, die der Fahrbahnmarkierung entspricht, zu halten. Basierend auf dem Vergleich der virtuellen Fahrbahn mit der Fahrbahnmarkierung ist der Prozessor ferner programmiert, ein oder mehrere Steuersignale an das Seiten-Steuersystem auszugeben, um die Seitensteuerung basierend auf der virtuellen Fahrspur, die mit der Fahrbahnmarkierung kollidiert, zu unterdrücken. Der Prozessor ist ferner programmiert, um die aktuelle Fahrspur des Fahrzeugs basierend auf der Position des Fahrzeugs und den Kreuzungsdaten zu bestimmen, um mindestens eine von einer Richtung des Fahrzeugs zu empfangen, eine Änderungsrate der Richtung des Fahrzeugs und Blinkerdaten, die einem Blinkerhebel des Fahrzeugs zugeordnet sind, und um die zukünftige Fahrspur basierend auf der mindestens einen der Richtung, der Änderungsrate der Richtung und den Blinkerdaten, der aktuellen Fahrspur und den Kreuzungsdaten zu bestimmen. Der Prozessor ist ferner programmiert, um eine Koordinatenposition eines ersten Punktes auf der aktuellen Fahrspur und eine Koordinatenposition eines zweiten Punktes auf der zukünftigen Fahrspur zu bestimmen, um einen Abstand zwischen der Koordinatenposition des ersten Punktes und der Koordinatenposition des zweiten Punktes zu berechnen, um mindestens einen Zwischenpunkt zwischen der aktuellen Fahrspur und der zukünftigen Fahrspur basierend auf dem Abstand zu bestimmen, um eine Koordinatenposition für den mindestens einen Zwischenpunkt basierend auf der Koordinatenposition des ersten Punktes oder des zweiten Punktes und dem Abstand zu berechnen und die virtuelle Fahrbahn basierend auf der Koordinatenposition für den ersten Punkt, der Koordinatenposition für den zweiten Punkt und der Koordinatenposition des mindestens einen Zwischenpunktes zu extrapolieren. Der Prozessor ist ferner programmiert, um ein oder mehrere Steuersignale an ein dem Fahrzeug zugeordnetes seitliches Zentriersystem basierend auf der virtuellen Fahrbahn auszugeben.
Ebenfalls vorgesehen ist ein Fahrzeug. Das Fahrzeug beinhaltet ein Kommunikationssystem an Bord des Fahrzeugs mit einem Empfänger, der eingerichtet ist, um Kreuzungsdaten zu empfangen, die mindestens eine Position einer Vielzahl von Fahrspuren beinhalten, die der Kreuzung zugeordnet sind, und ein Sensorsystem an Bord des Fahrzeugs, das eine Position des Fahrzeugs und eine der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung bereitstellt, die von einer Kamera des Fahrzeugs erfasst wird. Das Fahrzeug beinhaltet ein Stellgliedsystem an Bord des Fahrzeugs mit einem seitlichen Steuersystem, das eingerichtet ist, um eine seitliche Position des Fahrzeugs zu steuern. Das Fahrzeug beinhaltet eine Steuerung mit einem Prozessor, der programmiert ist zum: Bestimmen einer aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs und einer zukünftigen Fahrspur des Fahrzeugs basierend auf den Kreuzungsdaten und der Position des Fahrzeugs, wobei die aktuelle Fahrspur von der zukünftigen Fahrspur über die Kreuzung getrennt ist; Bestimmen einer virtuellen Fahrbahn über die Kreuzung, wobei die virtuelle Fahrbahn einen Fahrweg für das Fahrzeug von der aktuellen Fahrspur zur zukünftigen Fahrspur bereitstellt; Vergleichen der virtuellen Fahrbahn mit der Fahrbahnmarkierung; Ausgeben eines oder mehrerer Steuersignale an das Seiten-Steuersystem des Fahrzeugs, um das Fahrzeug innerhalb der virtuellen Fahrbahn basierend auf der virtuellen Fahrbahn zu halten, die der Fahrbahnmarkierung entspricht; und Ausgeben eines oder mehrerer Steuersignale an das Seiten-Steuersystem, um die Seiten-Steuerung basierend auf der virtuellen Fahrspur, die der Fahrbahnmarkierung widerspricht, zu unterdrücken.
Der Prozessor ist ferner programmiert, um die aktuelle Fahrspur des Fahrzeugs basierend auf der Position des Fahrzeugs und den Kreuzungsdaten zu bestimmen, um mindestens eine von einer Richtung des Fahrzeugs zu empfangen, eine Änderungsrate der Kurs- und Blinkerdaten, die einem Blinkerhebel des Fahrzeugs zugeordnet sind, und um die zukünftige Fahrspur basierend auf der mindestens einen aus der Gruppe von der Richtung, der Änderungsrate der Kurs- und Blinkerdaten, der aktuellen Fahrspur und den Kreuzungsdaten zu bestimmen. Der Prozessor ist ferner programmiert, um eine Koordinatenposition eines ersten Punktes auf der aktuellen Fahrspur und eine Koordinatenposition eines zweiten Punktes auf der zukünftigen Fahrspur zu bestimmen, um einen Abstand zwischen der Koordinatenposition des ersten Punktes und der Koordinatenposition des zweiten Punktes zu berechnen, um mindestens einen Zwischenpunkt zwischen der aktuellen Fahrspur und der zukünftigen Fahrspur basierend auf dem Abstand zu bestimmen, um eine Koordinatenposition für den mindestens einen Zwischenpunkt basierend auf der Koordinatenposition des ersten Punktes oder des zweiten Punktes und dem Abstand zu berechnen und die virtuelle Fahrbahn basierend auf der Koordinatenposition für den ersten Punkt, der Koordinatenposition für den zweiten Punkt und der Koordinatenposition des mindestens einen Zwischenpunktes zu extrapolieren. Der Prozessor ist ferner programmiert, um ein oder mehrere Steuersignale an ein dem Fahrzeug zugeordnetes seitliches Zentriersystem basierend auf der virtuellen Fahrbahn auszugeben. Der Prozessor ist programmiert, um ein oder mehrere Steuersignale an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle auszugeben, um einen Bediener des Fahrzeugs über die Kreuzung zu führen.
Figurenliste
Die exemplarischen Ausführungsformen werden im Folgenden in Verbindung mit den folgenden Bezugszeichen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1 ist eine Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Kreuzungssteuerungssystem gemäß verschiedener Ausführungsformen;
2 ist ein Datenflussdiagramm, das das Kreuzungssteuerungssystem gemäß verschiedener Ausführungsformen veranschaulicht;
3 ist ein Beispiel für eine durch das Kreuzungssteuerungssystem bestimmte virtuelle Fahrspur, bei der die bestimmte virtuelle Fahrbahn nicht mit einer von einem Sensorsystem des Fahrzeugs gemäß verschiedenen Ausführungsformen erfassten Fahrbahnmarkierung übereinstimmt oder kollidiert;
4 ist ein Beispiel für eine durch das Kreuzungssteuerungssystem bestimmte virtuelle Fahrspur, bei der die bestimmte virtuelle Fahrbahn der vom Sensorsystem des Fahrzeugs erfassten Fahrbahnmarkierung gemäß verschiedenen Ausführungsformen entspricht;
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerungsverfahren veranschaulicht, das von dem Kreuzungssteuerungssystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt werden kann; und
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen einer virtuellen Fahrbahn veranschaulicht, die von dem Kreuzungssteuerungssystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt werden kann.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und soll die Anwendung und Verwendung nicht einschränken. Darüber hinaus besteht keine Absicht, an eine ausdrückliche oder stillschweigende Theorie gebunden zu sein, die in der vorangegangenen Einleitung, einer kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt ist. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff Modul auf jede Hardware, Software, Firmware, elektronische Steuerkomponente, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorvorrichtung, einzeln oder in beliebiger Kombination, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam, dediziert oder Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können hierin in Bezug auf funktionale und/oder logische Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben werden. Es ist zu beachten, dass solche Blockkomponenten durch eine beliebige Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmwarekomponenten realisiert werden können, die zur Ausführung der angegebenen Funktionen eingerichtet sind. So kann beispielsweise eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verschiedene integrierte Schaltungskomponenten verwenden, z.B. Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder dergleichen, die eine Vielzahl von Funktionen unter der Kontrolle eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuergeräte ausführen können. Darüber hinaus werden die Fachkräfte verstehen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl von Systemen praktiziert werden können und dass die hierin beschriebenen Systeme lediglich exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind.
Der Kürze halber können konventionelle Techniken in Bezug auf Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalisierung, Steuerung, maschinelle Lernmodelle, Radar, Lidar, Bildanalyse und andere funktionale Aspekte der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) hierin nicht im Detail beschrieben werden. Darüber hinaus sollen die in den verschiedenen Abbildungen dargestellten Verbindungslinien exemplarische Funktionsbeziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es ist zu beachten, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Kreuzungssteuerungssystem, das im Allgemeinen als 100 dargestellt ist, einem Fahrzeug 10 gemäß verschiedenen Ausführungsformen zugeordnet. Im Allgemeinen erzeugt das Kreuzungssteuerungssystem (oder einfach „System“) 100 virtuelle Fahrspurdaten oder eine virtuelle Fahrbahn über eine Kreuzung zur Verwendung bei der Steuerung des Fahrzeugs 10. In verschiedenen Ausführungsformen erzeugt das Kreuzungssteuerungssystem 100 die virtuellen Fahrspurdaten basierend auf Informationen, die von einem Positionierungssystem des Fahrzeugs 10, einem Sensorsystem des Fahrzeugs 10 und/oder von Kreuzungsdaten, die von einer Infrastruktur (oder einer anderen Einheit), die der Kreuzung zugeordnet ist, übertragen werden.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Fahrgestell 12, eine Karosserie 14, Vorderräder 16 und Hinterräder 18. Die Karosserie 14 ist auf dem Fahrgestell 12 angeordnet und umschließt im Wesentlichen Komponenten des Fahrzeugs 10. Die Karosserie 14 und das Fahrgestell 12 können gemeinsam einen Rahmen bilden. Die Fahrzeugräder 16-18 sind jeweils drehbar mit dem Fahrgestell 12 in der Nähe einer entsprechenden Ecke der Karosserie 14 gekoppelt.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Fahrzeug 10 ein autonomes Fahrzeug oder ein teilautonomes Fahrzeug. Wie zu erkennen ist, kann das Kreuzungssteuerungssystem 100 in anderen nicht autonomen Systemen implementiert werden und ist nicht auf die vorliegenden Ausführungsformen beschränkt. Das Fahrzeug 10 ist in der veranschaulichten Ausführungsform als Personenkraftwagen dargestellt, aber es ist zu beachten, dass auch jedes andere Fahrzeug, einschließlich Motorräder, Lastwagen, Sport Utility Vehicles (SUVs), Freizeitfahrzeuge (RVs), Marineschiffe, Flugzeuge usw., verwendet werden kann.
Wie dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Antriebssystem 20, ein Getriebesystem 22, ein Lenksystem 24, ein Bremssystem 26, ein Sensorsystem 28, ein Stellgliedsystem 30, mindestens eine Datenspeichervorrichtung 32, mindestens eine Steuerung 34 und ein Kommunikationssystem 36. Das Fahrzeug 10 kann auch ein Navigationssystem 38 und eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 40 beinhalten. Das Antriebssystem 20 kann in verschiedenen Ausführungsformen einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, wie beispielsweise einen Fahrmotor, und/oder ein Brennstoffzellenantriebssystem beinhalten. Das Getriebesystem 22 ist konfiguriert, um die Leistung vom Antriebssystem 20 auf die Fahrzeugräder 16 und 18 entsprechend den wählbaren Übersetzungsverhältnissen zu übertragen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Getriebesystem 22 ein stufenloses Automatikgetriebe, ein stufenloses Getriebe oder ein anderes geeignetes Getriebe beinhalten.
Das Bremssystem 26 ist konfiguriert, um den Fahrzeugrädern 16 und 18 ein Bremsmoment zur Verfügung zu stellen. Das Bremssystem 26 kann in verschiedenen Ausführungsformen Reibungsbremsen, Drahtbremse, ein regeneratives Bremssystem, wie beispielsweise eine elektrische Maschine, und/oder andere geeignete Bremssysteme beinhalten.
Das Lenksystem 24 beeinflusst eine Position der Fahrzeugräder 16 und/oder 18. Obwohl dargestellt als ein Lenkrad 25 zu veranschaulichenden Zwecken, darf das Lenksystem 24 in einigen Ausführungsformen, die im Rahmen der vorliegenden Offenbarung vorgesehen sind, kein Lenkrad beinhalten.
Das Sensorsystem 28 beinhaltet eine oder mehrere Sensorvorrichtungen 40a-40n, die beobachtbare Bedingungen der äußeren Umgebung und/oder der inneren Umgebung des Fahrzeugs 10 erfassen. In verschiedenen Ausführungsformen beinhalten die Abtastvorrichtungen 40a-40n unter anderem Radargeräte (z.B. Langstrecken-, Mittel- und Kurzstreckenradar), Lidars, globale Positionierungssysteme, optische Kameras (z.B. nach vorne, 360 Grad, nach hinten, nach der Seite, Stereo, etc.), thermische (z.B.., Infrarotkameras, Ultraschallsensoren, Odometriesensoren (z.B. Encoder) und/oder andere Sensoren, die in Verbindung mit Systemen und Verfahren gemäß dem vorliegenden Gegenstand verwendet werden können. Das Sensorsystem 28 liefert Informationen zum Bestimmen einer Position des Fahrzeugs 10 in Bezug auf eine Kreuzung und Informationen über vom Sensorsystem 28 erfasste Fahrbahnmarkierungen, wie sie beispielsweise von den optischen Kameras beobachtet werden. Das Sensorsystem 28 liefert auch Informationen über eine Position des Lenkrads 25, und in einem Beispiel beobachtet das Sensorsystem 28 auch eine Position des Lenkrads 25 oder des Lenkradwinkels und liefert den beobachteten Lenkradwinkel an die Steuerung 34. Das Sensorsystem 28 liefert auch Informationen über ein Geschwindigkeitsprofil des Fahrzeugs 10, und in einem Beispiel beobachtet das Sensorsystem 28 eine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs 10 und liefert die beobachtete Beschleunigung oder Verzögerung an die Steuerung 34. Das Sensorsystem 28 liefert auch Informationen über eine Gierrate des Fahrzeugs 10, und in einem Beispiel beobachtet das Sensorsystem 28 die Gierrate des Fahrzeugs 10 und liefert die beobachtete Gierrate an die Steuerung 34.
Das Stellgliedsystem 30 beinhaltet eine oder mehrere Stellgliedsvorrichtungen 42a-42n, die ein oder mehrere Fahrzeugmerkmale steuern, wie beispielsweise das Antriebssystem 20, das Getriebesystem 22, das Lenksystem 24 und das Bremssystem 26. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 auch innere und/oder äußere Fahrzeugmerkmale beinhalten, die in 1 nicht dargestellt sind, wie beispielsweise verschiedene Türen, ein Kofferraum und Kabinenmerkmale wie Luft, Musik, Beleuchtung, Touchscreen-Displaykomponenten (wie sie in Verbindung mit dem Navigationssystem 38 verwendet werden), aktive Sicherheitssitze oder haptische Sitze und dergleichen. In verschiedenen Ausführungsformen steuern eine oder mehrere der Stellgliedsvorrichtungen 42a-42n die einen oder mehreren Fahrzeugeigenschaften, um das Fahrzeug 10 innerhalb einer Fahrspur einer Fahrbahn zu halten oder zu halten und als Seiten-Steuerungssystem 45 oder Spurhaltungssystem zu fungieren. In verschiedenen Ausführungsformen steuern die Stellgliedsvorrichtungen 42a-42n die einen oder mehreren Fahrzeugmerkmale, um das Fahrzeug 10 zentriert innerhalb einer Fahrspur einer Fahrbahn zu halten und als Fahrspurzentriersystem 47 zu wirken.
Die Datenspeichervorrichtung 32 speichert Daten zur Verwendung bei der automatischen Steuerung des Fahrzeugs 10. Die Datenspeichervorrichtung 32 speichert in verschiedenen Ausführungsformen definierte Karten der navigierbaren Umgebung. In verschiedenen Ausführungsformen können die definierten Karten durch ein entferntes System über das Kommunikationssystem 36 vordefiniert und von diesem bezogen werden. So können beispielsweise die definierten Karten vom entfernten System zusammengestellt und an das Fahrzeug 10 (drahtlos und/oder drahtgebunden) übermittelt und in der Datenspeichervorrichtung 32 gespeichert werden. Wie zu erkennen ist, kann die Datenspeichervorrichtung 32 Teil der Steuerung 34, getrennt von der Steuerung 34, oder Teil der Steuerung 34 und Teil eines separaten Systems sein.
Das Kommunikationssystem 36 ist konfiguriert, um Informationen drahtlos an und von anderen Einheiten 48 zu übertragen, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, andere Fahrzeuge („V2V“-Kommunikation), Infrastruktur („V2I“-Kommunikation), Netzwerke („V2N“-Kommunikation), Fußgänger („V2P“-Kommunikation), entfernte Transportsysteme und/oder Benutzergeräte. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das Kommunikationssystem 36 ein drahtloses Kommunikationssystem, das eingerichtet ist, um über ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) unter Verwendung der Standards IEEE 802.11 oder unter Verwendung einer zellularen Datenkommunikation zu kommunizieren. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung werden jedoch auch zusätzliche oder alternative Kommunikationsmethoden, wie beispielsweise ein dedizierter Kurzstreckenkommunikationskanal (DSRC), berücksichtigt. DSRC-Kanäle beziehen sich auf ein- oder zweiseitige drahtlose Kommunikationskanäle mit kurzer bis mittlerer Reichweite, die speziell für den Einsatz im Automobil entwickelt wurden, sowie auf einen entsprechenden Satz von Protokollen und Standards. In diesem Beispiel beinhaltet das Kommunikationssystem 36 mindestens einen Empfänger, der eine Kreuzungsnachricht empfängt, die von den anderen Einheiten 48 ausgestrahlt oder übertragen wird, die im Wesentlichen kontinuierlich von einem Sender ausgestrahlt oder übertragen werden kann, der mit einer Infrastruktur verbunden ist, die einer Kreuzung zugeordnet ist.
Das Navigationssystem 38 verarbeitet Sensordaten, beispielsweise aus dem Sensorsystem 28, zusammen mit anderen Daten, um eine Position (z.B. eine lokale Position relativ zu einer Karte, eine genaue Position relativ zur Fahrspur einer Straße, Fahrzeugkurs, Änderungsrate der Fahrzeugrichtung, Geschwindigkeit usw.) des Fahrzeugs 10 relativ zur Umgebung zu bestimmen. Das Navigationssystem 38 kann auf die Datenspeichervorrichtung 32 zugreifen, um die definierten Karten abzurufen und basierend auf der globalen Position des Fahrzeugs 10 aus dem globalen Positionierungssystem des Sensorsystems 28 die genaue Position des Fahrzeugs 10 in Bezug auf eine in der Karte identifizierte Straße, die Fahrzeugrichtung und eine Änderungsrate der Fahrzeugrichtung zu bestimmen.
Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 40 ist mit der Steuerung 34 über ein geeignetes Kommunikationsmedium, wie beispielsweise einen Bus, verbunden. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 40 kann auf verschiedene Weise eingerichtet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle 40 verschiedene Schalter oder Hebel beinhalten, wie beispielsweise einen Blinkerhebel 27, eine oder mehrere Tasten, eine Touchscreen-Schnittstelle 41, die auf der Anzeige 42 überlagert sein kann, eine Tastatur, eine akustische Vorrichtung 43, ein einem Spracherkennungssystem zugeordnetes Mikrofon oder verschiedene andere Mensch-Maschine-Schnittstellenvorrichtungen. Die Anzeige 42 umfasst jede geeignete Technologie zur Anzeige von Informationen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine organische lichtemittierende Diode (OLED), Plasma oder eine Kathodenstrahlröhre (CRT). In diesem Beispiel ist die Anzeige 42 eine elektronische Anzeige, die eine oder mehrere Benutzeroberflächen unter der Steuerung der Steuerung 34 grafisch darstellen kann. Die Fachkräfte können andere Techniken realisieren, um die Anzeige 42 im Fahrzeug 10 zu implementieren. Die akustische Vorrichtung 43 umfasst jede geeignete Vorrichtung zum Erzeugen von Geräuschen, um eine Nachricht an einen Bediener oder Insassen des Fahrzeugs 10 zu übermitteln.
Die Steuerung 34 beinhaltet mindestens einen Prozessor 44 und eine computerlesbare Speichervorrichtung oder ein Medium 46. Der Prozessor 44 kann ein beliebiger maßgeschneiderter oder kommerziell verfügbarer Prozessor, eine Zentraleinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) (z.B. ein kundenspezifischer ASIC, der ein neuronales Netzwerk implementiert), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), ein Hilfsprozessor unter mehreren der Steuerung 34 zugeordneten Prozessoren, ein halbleiterbasierter Mikroprozessor (in Form eines Mikrochips oder Chipsatzes), eine beliebige Kombination derselben oder allgemein eine Vorrichtung zur Ausführung von Anweisungen sein. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder das Medium 46 kann beispielsweise einen flüchtigen und nichtflüchtigen Speicher im Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und einen Keep-Alive-Speicher (KAM) beinhalten. KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während der Prozessor 44 ausgeschaltet ist. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder das computerlesbare Speichermedium 46 kann unter Verwendung einer beliebigen Anzahl bekannter Speichervorrichtungen wie PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrisch PROM), EEPROMs (elektrisch löschbares PROM), Flash-Speicher oder anderer elektrischer, magnetischer, optischer oder kombinierter Speichervorrichtungen, die Daten speichern können, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, implementiert werden, die von der Steuerung 34 zur Steuerung des Fahrzeugs 10 verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Steuerung 34 konfiguriert, um Anweisungen des Kreuzungssteuerungssystems 100 zu implementieren, wie im Folgenden ausführlich erläutert.
In verschiedenen Ausführungsformen empfangen und verarbeiten die Anweisungen, wenn sie vom Prozessor ausgeführt werden, Positionsinformationen des Fahrzeugs 10 und Kreuzungsdaten, die von einer Infrastruktur oder einer anderen Einheit 48 übertragen werden, um eine virtuelle Fahrbahn über eine Kreuzung zu bestimmen. Die Anweisungen bestimmen die virtuelle Spur und steuern das Fahrzeug 10 über die Kreuzung basierend auf der virtuellen Spur. Unter Bezugnahme nun auf 2 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist 2 ein Datenflussdiagramm, das Aspekte des Kreuzungssteuerungssystems 100 näher erläutert. Wie zu erkennen ist, können die in 2 dargestellten Module und Submodule kombiniert und/oder weiter unterteilt werden, um die hierin beschriebenen Funktionen ebenfalls auszuführen. Eingänge zu Modulen und Submodulen können vom Sensorsystem 28 empfangen werden, von anderen Steuermodulen (nicht dargestellt), die dem Fahrzeug 10 zugeordnet sind, von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 40 empfangen, vom Kommunikationssystem 36 empfangen und/oder von anderen Submodulen (nicht dargestellt) innerhalb der Steuerung 34 von 1 bestimmt/modelliert werden. Die dargestellten Module und Submodule erfüllen im Allgemeinen die Funktionen des Bestimmens einer virtuellen Fahrbahn über eine Kreuzung und des Steuerns des Fahrzeugs 10 basierend darauf. So beinhaltet das Kreuzungssteuerungssystem 100, wie in 2 dargestellt, ein Bedienmodul 102 für die Benutzeroberfläche (UI), ein Kreuzungsabbildungsmodul 104, ein Kreuzungssteuerungsmodul 106 und einen Schwellenwert Datenspeicher 107.
Das UI-Steuermodul 102 empfängt als Eingang die Kreuzungsbenachrichtigungsdaten 108. Die Kreuzungsbenachrichtigungsdaten 108 beinhalten einen Fahrweg für das Fahrzeug 10 über die Kreuzung, der vom Kreuzungsabbildung-Modul 104 empfangen wird. In einem Beispiel umfassen die Kreuzungsbenachrichtigungsdaten 108 eine Benachrichtigung, dass das Fahrzeug 10 geradeaus fährt, das Fahrzeug 10 rechts abbiegt oder das Fahrzeug 10 links abbiegt. Basierend auf den Kreuzungsbenachrichtigungsdaten 108 erzeugt und gibt das UI-Steuermodul 102 Führungsdaten 109 aus. In einem Beispiel beinhalten die Führungsdaten 109 die Daten 110 der Benutzeroberfläche (UI) und 112 der Audioführung. Die UI-Daten 110 beinhalten eine Benachrichtigung zur Darstellung auf der Anzeige 42, die den Fahrweg für das Fahrzeug 10 grafisch anzeigt. So können beispielsweise die UI-Daten 110 einen Pfeil oder eine andere geeignete grafische Anzeige beinhalten, die visuell den Weg für das Fahrzeug 10 anzeigt, um den Bediener bei der Führung über die Kreuzung zu unterstützen. Basierend auf den Kreuzungsbenachrichtigungsdaten 108 erzeugt und gibt das UI-Steuermodul 102 auch die Audioführungsdaten 112 aus. Die Audioführungsdaten 112 sind ein oder mehrere Steuersignale für die akustische Vorrichtung 43 zur Ausgabe einer akustischen Benachrichtigung über den Fahrweg des Fahrzeugs 10 über die Kreuzung. Somit bieten die Audioführungsdaten 112 eine akustische Führung für den Bediener, um ihn bei der Navigation oder dem Verständnis des Weges des Fahrzeugs 10 über die Kreuzung zu unterstützen. So können beispielsweise die Audioführungsdaten 112 eine akustische Führung bieten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, „Weiter auf der linken Spur“ usw.
Das UI-Steuermodul 102 empfängt auch die Eingangsdaten 107 von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 40. Die Eingangsdaten 107 umfassen Daten, die aus der Interaktion des Benutzers mit der Mensch-Maschine-Schnittstelle 40 empfangen wurden, und in einem Beispiel die Eingabe, die an dem Blinkerhebel 27 empfangen wurde. Das UI-Steuermodul 102 verarbeitet die Eingangsdaten 107 und setzt die Blinkerdaten 113 für das Kreuzungsabbildung-Modul 104. In diesem Beispiel verarbeitet das UI-Steuermodul 102 die vom Blinkerhebel 27 empfangenen Signale und bestimmt, ob der Blinkerhebel 27 vom Benutzer bewegt wurde, um anzuzeigen, dass der Benutzer plant, das Fahrzeug 10 nach links oder rechts zu manövrieren. Die Blinkerdaten 113 sind Daten, die angeben, ob der Blinkerhebel 27 eine Linkskurve anzeigt oder ob der Blinkerhebel 27 eine Rechtskurve anzeigt.
Das Kreuzungsabbildungsmodul 104 empfängt als Eingang Kreuzungsdaten 114. Die Kreuzungsdaten 114 sind Kartendaten bezüglich einer Kreuzung, die als Nachricht von den anderen Einheiten 48, wie beispielsweise einer der Kreuzung zugeordneten Infrastruktur, über das Kommunikationssystem 36 empfangen werden. In einem Beispiel beinhalten die Schnittdaten 114, sind aber nicht beschränkt auf: Kreuzungsgeometrie; eine Kreuzungsbezugskennung; ein Referenzpunkt (Breitengrad und Längengrad) für die Kreuzung, der in einem Beispiel ein Mittelpunkt der Kreuzung ist; eine Fahrbahnbreite jeder Fahrspur in der Kreuzung; eine Liste von Fahrspuren; eine Liste von Manövern, die von jeder Fahrspur aus erlaubt sind (z.B. Rechtskurve, Linkskurve, Gerade); mindestens einen oder eine Vielzahl von Knotenpunkten, die die Grenzen jeder der Fahrspuren definieren; einen Mittelpunkt einer jeder der Fahrspuren zugeordneten Haltelinie; und für jede Fahrspur eine Liste von Fahrspuren, die von dieser speziellen Fahrspur aus verbunden werden können, und eine Liste von zulässigen Manövern in die verbundene Fahrspur.
Das Kreuzungsabbildungsmodul 104 empfängt auch als Eingang die Fahrzeugpositionsdaten 116. In einem Beispiel empfängt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 die Fahrzeugpositionsdaten 116 vom Sensorsystem 28. Die Fahrzeugpositionsdaten 116 beinhalten Zeitreihendaten von beispielsweise einem GPS-System des Sensorsystems 28. Die Fahrzeugpositionsdaten 116 werden vom Kreuzungsabbildungsmodul 104 verarbeitet, um ein GPS (Breitengrad, Längengrad) des Fahrzeugs 10 zu bestimmen. In verschiedenen Ausführungsformen beinhalten die Fahrzeugpositionsdaten 116 ferner Kameradomäneninformationen aus dem Sensorsystem 28, einschließlich einer Spurposition für das Fahrzeug 10. In weiteren Ausführungsformen bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 die Fahrspurposition des Fahrzeugs 10 (oder der Fahrspur, in der sich das Fahrzeug 10 befindet), indem es das GPS (Breite, Länge) des Fahrzeugs 10 an die in den Kreuzungsdaten 114 empfangene Kreuzungsgeometrie anpasst. So verwendet beispielsweise das Kreuzungsabbildungsmodul 104 das GPS (Breite, Länge) des Fahrzeugs 10 zusammen mit der in den Kreuzungsdaten 114 empfangenen Kreuzungsgeometrie, um zu bestimmen, in welcher Spur sich das Fahrzeug 10 befindet, indem es die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 mit dem Mittelpunkt der Stopplinie vergleicht, die jeder der Spuren in der Kreuzungsgeometrie zugeordnet ist.
Das Kreuzungsabbildungsmodul 104 empfängt auch als Eingang Navigationsdaten 117. In einem Beispiel werden die Navigationsdaten 117 vom Navigationssystem 38 empfangen. Die Navigationsdaten 117 beinhalten eine Richtung des Fahrzeugs 10, die eine Kompassrichtung umfasst, in die das Fahrzeug 10 zeigt. Darüber hinaus beinhalten die Navigationsdaten 117 eine Änderungsrate der Richtung des Fahrzeugs 10, die angibt, wie sich die Richtung des Fahrzeugs 10 über ein vordefiniertes Zeitintervall verändert hat. Das Kreuzungsabbildungsmodul 104 empfängt als Eingang auch die Blinkerdaten 113 vom UI-Steuerungsmodul 102.
Basierend auf der Fahrspurposition des Fahrzeugs 10 bestimmt das Kreuzungsmessmodul 104 basierend auf den Kreuzungsdaten 114 eine Mitte der Fahrspur des Fahrzeugs 10 an der Stopplinie der jeweiligen Fahrspur. In einem Beispiel extrahiert das Kreuzungsmessmodul 104 basierend auf der identifizierten Fahrspurposition den Mittelpunkt für die Stopplinie aus den Kreuzungsdaten 114. Basierend auf der Fahrspurposition des Fahrzeugs 10 bestimmt das Kreuzungsmessmodul 104 basierend auf den Kreuzungsdaten 114 auch eine verbindende oder passende Fahrspur auf der anderen Seite der Kreuzung. So extrahiert beispielsweise das Kreuzungsabbildungsmodul 104 aus den Kreuzungsdaten 114 die Liste der Fahrspuren, die von dieser bestimmten Fahrspur aus verbunden werden können, und eine Liste der zulässigen Manöver in die verbundene Fahrspur. Basierend auf mindestens einer bestehend aus der Gruppe von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10, der Änderungsrate der Fahrtrichtung und den Blinkerdaten 113 bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 eine zukünftige Fahrspur für das Fahrzeug 10 oder die Verbindungsspur für das Fahrzeug 10 auf der gegenüberliegenden Seite der Kreuzung. In weiteren Ausführungsformen kann das Kreuzungsabbildungsmodul 104 die zukünftige Fahrspur des Fahrzeugs 10 oder die Verbindungsspur basierend auf vom Navigationssystem 38 empfangenen Daten, einem Geschwindigkeitsprofil oder einer vom Sensorsystem 28 empfangenen Beschleunigungs-/Verzögerungsfunktion, einem vom Sensorsystem 28 empfangenen Lenkradwinkel usw. bestimmen.
So wird beispielsweise unter Bezugnahme auf 3 eine exemplarische Kreuzung 200 mit den Fahrspuren L1-L16 dargestellt. Im Beispiel von 3 befindet sich das positionierte Fahrzeug 10 in der Spur L13 und die Spur L13 ist die aktuelle Fahrspur des Fahrzeugs 10. Die Fahrspur L13 hat eine Haltelinie 202, und ein Mittelpunkt 204 befindet sich an der Haltelinie 202. Basierend auf den Kreuzungsdaten 114 sind die Verbindungsspuren für die Spur L13 die Spuren L4 und L8; und die erlaubten Manöver von der Spur L13 sind geradeaus über die Kreuzung 200 in die Spur L4 oder links in die Spur L8 zu fahren. Im Beispiel des Fahrzeugs 10 als autonomes Fahrzeug kann eine Auswahl der Verbindungsspur auf der gegenüberliegenden Seite der Kreuzung auf der geplanten Route für die Fahrt des Fahrzeugs 10 autonom basieren. Am Beispiel eines nicht-autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs 10 werden Parameter wie die Blinkerdaten 113 und die Fahrzeugrichtung und die Änderungsrate der Fahrzeugrichtung aus den Fahrzeugbewegungsdaten 117 verwendet, um die Fahrtrichtung für das Fahrzeug 10 über die Kreuzung zu schätzen. In diesem Beispiel bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 der Steuerung 34, dass mögliche Fahrspuren für das Fahrzeug 10 durch den Kreuzung 200 L4 oder L8 sind. Basierend auf dem Kurs oder der Änderungsrate des Kurses des Fahrzeugs 10 aus den Fahrzeugkopfdaten 117, die anzeigen, dass das Fahrzeug 10 so ausgerichtet ist, dass es geradeaus über die Kreuzung fährt, wie beispielsweise eine Kursänderung von weniger als negativen 20 Grad oder eine Kursänderung von weniger als positiven 20 Grad, bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 die Verbindungsspur als Spur L4. Im Allgemeinen bedeutet eine Kursänderung von mehr als etwa positiven 20 Grad eine Rechtskurve und eine Kursänderung von mehr als etwa negativen 20 Grad eine Linkskurve. In einem anderen Beispiel bestimmt das Kreuzungsplanungsmodul 104 aufgrund des Fehlens von Blinkerdaten 113 (was bedeutet, dass der Blinkerhebel 27 nicht bewegt wurde) die Verbindungsspur als Spur L4. In einem weiteren Beispiel bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 ausgehend von einem Lenkradwinkel von etwa 0 Grad (was bedeutet, dass das Lenkrad 25 (1) nicht bewegt wurde) die Verbindungsspur als Spur L4. Als weiteres Beispiel, basierend auf dem Geschwindigkeitsprofil, das angibt, dass das Fahrzeug 10 nicht abbremst, bestimmt das Kreuzungsmessmodul 104 die Verbindungsspur als Spur L4. In einem weiteren Beispiel bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 basierend auf der Gierrate von etwa 0 Grad (was bedeutet, dass das Fahrzeug 10 nicht dreht) die Verbindungsspur als Spur L4. Es ist zu beachten, dass das Kreuzungsplanungsmodul 104 eine oder mehrere der Blinkerdaten 113, den Fahrzeugkurs und die Änderungsrate des Fahrzeugkurses, den Lenkradwinkel, das Geschwindigkeitsprofil und die Gierrate verwenden kann, um eine Verbindungsspur für das Fahrzeug 10 zu bestimmen.
Basierend auf der Bestimmung der Verbindungsspur für das Fahrzeug 10 auf der anderen Seite oder über die Kreuzung 200 als Spur L4 bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 der Steuerung 34 eine mögliche virtuelle Spur 206 für das Fahrzeug 10 über die Kreuzung 200. Darüber hinaus setzt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 basierend auf der Bestimmung der Verbindungsspur für das Fahrzeug 10 über die Kreuzung, mit Bezug auf 2, die KreuzungsBenachrichtigungsdaten 108 für das UI-Steuermodul 102.
In einem Beispiel bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 die virtuelle Fahrbahn basierend auf den Koordinatenpositionen (Breiten- und Längengrad) von zwei Verbindungspunkten auf jeder Seite der Schnittlinie. Im Beispiel von 3 ist der Mittelpunkt 204 ein erster Verbindungspunkt und ein Mittelpunkt 208 der Fahrspur L4 ein zweiter Verbindungspunkt. Die Koordinatenposition des Mittelpunktes 208 wird aus den Schnittdaten 114 extrahiert. Das Kreuzungsabbildungsmodul 104 berechnet den Abstand zwischen der Koordinatenposition des ersten Verbindungspunktes (Mittelpunkt 204 im Beispiel von 3) und des zweiten Verbindungspunktes (Mittelpunkt 208 im Beispiel von 3). In einem Beispiel berechnet das Kreuzungsabbildungsmodul 104 den Abstand zwischen den beiden Verbindungspunkten nach der Großkreismethode, jedoch können auch andere Techniken verwendet werden. In diesem Beispiel berechnet das Kreuzungsabbildungsmodul 104 den Abstand zwischen dem ersten Verbindungspunkt und dem zweiten Verbindungspunkt basierend auf den folgenden Werten: $a = (s i n \frac{D e l t a_{L a t}}{2}) + cos (L a t_{1}) * cos (L a t_{2}) * {(sin (\frac{D e l t a_{L o n g}}{2}))}^{2}$
Dabei ist a das Quadrat der halben Akkordlänge zwischen den beiden Verbindungspunkten; und Delta_Lat ist durch die folgende Gleichung definiert: $D e l t a_{L a t} = L a t_{2} - L a t_{1}$
wobei Lati die Breite des ersten Verbindungspunktes ist (Mittelpunkt 204 im Beispiel von 3); und Lat₂ die Breite des zweiten Verbindungspunktes ist (Mittelpunkt 208 im Beispiel von 3). In Gleichung (1) wird Delta_Long durch die folgende Gleichung definiert: $D e l t a_{L o n g} = L o n g_{2} - L o n g_{1}$
Dabei ist Longi der Längengrad des ersten Verbindungspunktes (Mittelpunkt 204 im Beispiel von 3); und Long₂ der Längengrad des zweiten Verbindungspunktes (Mittelpunkt 208 im Beispiel von 3).
Basierend auf einer von Gleichung (1) bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 den Winkelabstand zwischen den beiden Verbindungspunkten basierend auf der folgenden Gleichung: $c = 2 * t a n^{- 1} (\frac{\sqrt{a}}{\sqrt{(1 - a)}})$
Dabei ist c der Winkelabstand zwischen den beiden Verbindungspunkten im Bogenmaß. Basierend auf c berechnet das Kreuzung-Abbildung-Modul 104 den Abstand zwischen den beiden Verbindungspunkten mit der folgenden Gleichung: $D = R * c$
Dabei ist D der Abstand zwischen den beiden Verbindungspunkten in Metern; R der Radius der Erde, der 6.371.000 Meter beträgt; und c wird aus Gleichung (4) bestimmt.
Das Kreuzungsabbildungsmodul 104 schätzt die Anzahl der Zwischenpunkte zwischen den beiden Seiten der Kreuzung basierend auf der folgenden Gleichung: $n = I n t e g e r o f (\frac{D}{d} - 1)$
wobei D der Abstand zwischen den beiden Verbindungspunkten von Gleichung (5) ist; d ein vordefinierter Abstand zwischen den Zwischenpunkten in Metern ist und in einem Beispiel etwa 1,0 Meter beträgt; und n die Anzahl der Zwischenpunkte ist.
Das Kreuzungsabbildungsmodul 104 berechnet ein Anfangslager zwischen den Koordinatenpositionen (Breiten- und Längengrad) der beiden Verbindungspunkte (Mittelpunktpunkte 204, 208 im Beispiel von 3). In einem Beispiel berechnet das Kreuzungsabbildungsmodul 104 das Anfangslager anhand der folgenden Punkte: $y = s i n (L o n g_{2} - L o n g_{1}) * cos (L a t_{2})$
$x = cos (L a t_{1}) * sin (L a t_{2}) - sin (L a t_{1}) * c o s (L a t_{2}) * c o s (L o n g_{2} - L o n g_{1})$
$B e a r i n g = t a n^{- 1} (\frac{y}{x})$
wobei Lati die Breite des ersten Verbindungspunktes (Mittelpunkt 204 im Beispiel von 3) ist; Lat₂ die Breite des zweiten Verbindungspunktes (Mittelpunkt 208 im Beispiel von 3) ist; Longi die Länge des ersten Verbindungspunktes (Mittelpunkt 204 im Beispiel von 3) ist; Long₂ die Länge des zweiten Verbindungspunktes (Mittelpunkt 208 im Beispiel von 3) ist; und Bearing das Anfangslager zwischen den beiden Koordinatenpositionen in Bogenmaß ist.
Das Kreuzungsabbildungsmodul 104 berechnet eine Koordinatenposition für jeden der n Anzahl von Zwischenpunkten in jedem vordefinierten Abstand d zwischen den beiden Verbindungspunkten. In einem Beispiel berechnet das Kreuzungsabbildungsmodul 104 die Koordinatenposition für jeden der n Zwischenpunkte in einer Schleife von i = 1 bis (n+1) im Abstand d basierend auf den folgenden: $d_{i} = d * i$
$L a t_{i} = s i n^{- 1} (s i n (L a t_{1}) * c o s (\frac{d_{i}}{R}) + c o s (L a t_{1}) * s i n (\frac{d_{i}}{R}) * cos (B e a r i n g))$
$L o n g_{i} = L o n g_{i} + t a n^{- 1} (\frac{s i n (\frac{d_{i}}{R}) * sin (B e a r i n g) * c o s (L a t_{1})}{c o s (\frac{d_{i}}{R}) - sin (L a t_{1}) * s i n (L a t_{i})}) * cos (B e a r i n g)$
Dabei ist d der vordefinierte Abstand in Metern; Lati ist der Breitengrad des ersten Verbindungspunktes (Mittelpunkt 204 im Beispiel von 3); R ist der Radius der Erde, der 6.371.000 Meter beträgt; Bearing ist das Anfangslager zwischen den beiden Koordinatenpositionen in Bogenmaß; Lat_i ist der Breitengrad des Zwischenpunktes i; und Longi ist der Längengrad des Zwischenpunktes i.
Das Kreuzungsabbildungsmodul 104 extrapoliert die virtuelle Fahrbahn durch die Kreuzung basierend auf der Koordinatenposition des ersten Verbindungspunktes, der Koordinatenposition des zweiten Verbindungspunktes und der Koordinatenposition jedes der Zwischenpunkte zwischen dem ersten Verbindungspunkt und dem zweiten Verbindungspunkt. In diesem Beispiel extrapoliert das Kreuzungsabbildungsmodul 104 die virtuelle Fahrbahn als Linie oder Bogen, die den ersten Verbindungspunkt, den zweiten Verbindungspunkt und die Zwischenpunkte verbindet, und basierend auf einer Breite der Fahrspuren aus den Kreuzungsdaten 114 kann das Kreuzungsabbildungsmodul 104 die Breite der virtuellen Fahrbahn definieren. So kann beispielsweise das Kreuzungsabbildungsmodul 104 die Breite der virtuellen Fahrbahn als die gleiche Breite wie die Breite der Fahrspuren aus den Kreuzungsdaten 114 definieren. In diesem Beispiel kann das Kreuzungsabbildungsmodul 104 die virtuelle Fahrbahn definieren, indem es die Breite der Fahrspuren von den Kreuzungsdaten 114 halbiert und die halbe Breite zu beiden Seiten der Linie oder des Bogens addiert, die die virtuelle Fahrbahn definiert, um eine volle Breite der virtuellen Fahrbahn für die Fahrt des Fahrzeugs 10 zu bestimmen. In anderen Ausführungsformen kann die Breite der virtuellen Fahrbahn ein vordefinierter Schwellenwert sein, der aus dem Material 46 abgerufen und verwendet wird, um die volle Breite der virtuellen Fahrbahn für die Fahrt des Fahrzeugs 10 basierend auf der Linie oder dem Bogen, die die virtuelle Fahrbahn und den vordefinierten Schwellenwert definiert, zu definieren. In diesem Beispiel kann der vordefinierte Schwellenwert beispielsweise für eine Kreuzung in einer Stadt etwa 3,22 Meter (m) betragen. Basierend auf der Linie oder dem Bogen, die durch Extrapolieren der Koordinatenposition des ersten Verbindungspunktes, der Koordinatenposition des zweiten Verbindungspunktes und der Koordinatenposition jedes der Zwischenpunkte zwischen dem ersten Verbindungspunkt und dem zweiten Verbindungspunkt bestimmt wird, fügt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 etwa 1,61 Meter (m) zu einer ersten, linken Seite der Linie oder des Bogens hinzu und fügt etwa 1,6,1 Meter (m) zu einer zweiten, rechten Seite der Linie oder des Bogens hinzu, um die virtuelle Fahrbahn mit einer vollen Fahrbahnbreite von etwa 3,22 Metern (m) durch die Kreuzung zu definieren. Das Kreuzungsabbildungsmodul 104 setzt die bestimmte virtuelle Fahrbahn als virtuelle Fahrspurdaten 118 für das Kreuzungssteuerungsmodul 106. Die virtuellen Fahrspurendaten 118 umfassen die Koordinatenpositionen der virtuellen Fahrspur, die durch die Extrapolation der Koordinatenposition des ersten Verbindungspunktes, der Koordinatenposition des zweiten Verbindungspunktes und der Koordinatenposition jedes der Zwischenpunkte zwischen dem ersten Verbindungspunkt und dem zweiten Verbindungspunkt bestimmt werden, sowie die gesamte Breite der virtuellen Fahrspur.
Mit Bezug auf 3 wird die virtuelle Fahrbahn 206 durch Zwischenpunkte 210 definiert, die im Abstand d zwischen dem ersten Verbindungspunkt (Mittelpunkt 204) und dem zweiten Verbindungspunkt (Mittelpunkt 208) definiert sind. Die Breite der virtuellen Fahrbahn 206 wird basierend auf der Breite der Fahrspuren L1-16 der Kreuzung 200 definiert, und in diesem Beispiel wird eine Breite W der virtuellen Fahrbahn 206 definiert, indem die Hälfte der Breite der Fahrspuren der Kreuzung 200 zu beiden Seiten einer Linie 212 hinzugefügt wird, die durch die Zwischenpunkte 210, den ersten Verbindungspunkt (Mittelpunkt 204) und den zweiten Verbindungspunkt (Mittelpunkt 208) definiert ist.
Unter Bezugnahme auf 4 wird ein weiteres Beispiel einer virtuellen Fahrbahn 306 durch einen vom Kreuzungsabbildungsmodul 104 der Steuerung 34 bestimmten Kreuzung 300 dargestellt. Die Kreuzung 300 beinhaltet die Fahrspuren mit der Nummer L1-L16. Im Beispiel von 4 wird das Fahrzeug 10 in der Spur L9 positioniert und die Spur L9 ist die aktuelle Fahrspur für das Fahrzeug 10. Die Fahrspur L9 hat eine Haltelinie 302, und ein Mittelpunkt 304 befindet sich an der Haltelinie 302. Basierend auf den Kreuzungsdaten 114 sind die Verbindungsspuren für die Fahrspur L9 die Fahrspuren L4 und L16; und die erlaubten Manöver von der Fahrspur L9 sind geradeaus über die Kreuzung 300 in die Fahrspur L16 oder links in die Fahrspur L4 zu fahren. In diesem Beispiel ist das Fahrzeug 10 dabei, eine Linkskurve in die L4 zu machen. Am Beispiel des Fahrzeugs 10 als autonomes Fahrzeug wird eine virtuelle Spurwahl basierend auf der geplanten Route für das autonome Fahrzeug durchgeführt. Im Beispiel eines nicht-autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs 10 wird mindestens ein Parameter wie die Blinkerdaten 113 und der Fahrzeugkurs und die Änderungsrate des Fahrzeugkurses aus den Fahrzeugnavigationsdaten 117 zum Schätzen der Fahrtrichtung verwendet. So bestimmt beispielsweise das Kreuzungskartenmodul 104 der Steuerung 34, dass die mögliche Fahrspur oder die Verbindungsspur für das Fahrzeug 10 auf der gegenüberliegenden Seite der Kreuzung 200 die Fahrspur L4 ist, basierend auf den Blinkerdaten 113, die eine Linkskurve anzeigen, der Fahrzeugrichtung und/oder der Änderungsrate der Fahrzeugrichtung aus den Fahrzeugführungsdaten 117, die ein Wendemanöver anzeigen. Wenn sich beispielsweise die Fahrzeugrichtung um etwa negative 20 Grad geändert hat, bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104, dass das Fahrzeug 10 eine Linkskurve macht und dass die Verbindungsspur für das Fahrzeug 10 die Spur L4 ist. Wenn jedoch die Richtung und die Änderungsrate der Richtung des Fahrzeugs 10 aus den Fahrzeugnavigationsdaten 117 ein gerades Manöver anzeigt (eine Änderung der Richtung weniger als etwa 20 Grad) und/oder es keine Blinkerdaten 113 gibt (was darauf hindeutet, dass der Blinkerhebel 27 nicht bewegt wurde), bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 der Steuerung 34, dass die Verbindungsspur für das Fahrzeug 10 die Spur L16 ist. In einem weiteren Beispiel, basierend auf einem Lenkradwinkel von mehr als 10 Grad (was darauf hindeutet, dass das Lenkrad 25 (1) nach links bewegt wurde), bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 die Verbindungsspur als Spur L4. Als weiteres Beispiel, basierend auf dem Geschwindigkeitsprofil, das angibt, dass das Fahrzeug 10 verzögert, bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 die Verbindungsspur als Spur L4. In einem weiteren Beispiel bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 basierend auf der Gierrate von etwa negativen 10 Grad (was bedeutet, dass das Fahrzeug 10 nach links abbiegt) die Verbindungsspur als Spur L4. Es ist zu beachten, dass das Kreuzungsabbildungsmodul 104 eine oder mehrere der Blinkerdaten 113, den Fahrzeugkurs und die Änderungsrate des Fahrzeugkurses, den Lenkradwinkel, das Geschwindigkeitsprofil und die Gierrate verwenden kann, um eine Verbindungsspur für das Fahrzeug 10 zu bestimmen.
Basierend auf der Bestimmung der Verbindungsspur für das Fahrzeug 10 auf der anderen Seite oder über die Kreuzung 300 als Spur L4 bestimmt das Kreuzungsabbildungsmodul 104 der Steuerung 34 die virtuelle Spur 306 für das Fahrzeug 10 über die Kreuzung 300. Die Spur L4 hat einen Mittelpunkt 308. Die virtuelle Fahrbahn 306 wird durch Zwischenpunkte 310 definiert, die in dem Abstand d zwischen dem ersten Verbindungspunkt (Mittelpunkt 304) und dem zweiten Verbindungspunkt (Mittelpunkt 308) definiert sind. Die Breite der virtuellen Fahrbahn 306 wird basierend auf der Breite der Fahrspuren L1-16 der Kreuzung 300 definiert, und in diesem Beispiel wird eine Breite W1 der virtuellen Fahrbahn 306 definiert, indem die Hälfte der Breite der Fahrspuren der Kreuzung 300 zu beiden Seiten einer Linie 312 hinzugefügt wird, die durch die Zwischenpunkte 310, den ersten Verbindungspunkt (Mittelpunkt 304) und den zweiten Verbindungspunkt (Mittelpunkt 308) definiert ist.
Mit Bezug auf 2 speichert der Schwellenwert-Datenspeicher 107 einen oder mehrere Schwellenwerte, die einer Differenz zwischen einer vom Sensorsystem 28 erfassten Fahrbahnmarkierung und den virtuellen Fahrbahndaten 118 zugeordnet sind. So speichert beispielsweise der Schwellenwert-Datenspeicher 107 mindestens einen Schwellenwert 119 für eine Schwankungsbreite zwischen der vom Sensorsystem 28 erfassten Fahrbahnmarkierung und den virtuellen Fahrbahndaten 118. Der im Schwellenwert-Datenspeicher 107 gespeicherte Schwellenwert 119 ist ein vordefinierter und werkseitig eingestellter Wert. In einem Beispiel ist der Schwellenwert 119 eine akzeptable prozentuale Differenz zwischen der vom Sensorsystem 28 erfassten Fahrbahnmarkierung und den virtuellen Fahrbahndaten 118. In diesem Beispiel beträgt der Schwellenwert 119 etwa 10%.
Das Kreuzungssteuerungsmodul 106 empfängt als Eingabe die virtuellen Fahrspurdaten 118 vom Kreuzungsplanungsmodul 104. Das Kreuzungssteuerungsmodul 106 empfängt auch als Fahrspurmarkierungserfassungsdaten 120. Fahrspurmarkierungserfassungsdaten 120 sind Daten über Fahrspurmarkierungen, die beispielsweise aufgrund von Bilddaten der optischen Kameras, die dem Sensorsystem 28 zugeordnet sind, identifiziert werden. Im Allgemeinen umfassen die Fahrspurmarkierungserfassungsdaten 120 Daten über beobachtete oder erfasste Spurmarkierungen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eine Geometrie von gestrichelten Linien, durchgezogenen Linien usw., die in einem Bilddatenstrom von einer oder mehreren der optischen Kameras des Sensorsystems 28 identifiziert werden. Das Kreuzungssteuerungsmodul 106 vergleicht die virtuellen Fahrspurendaten 118 mit den Fahrspurmarkierungserfassungsdaten 120 und bestimmt, ob die durch das Kreuzungsabbildungsmodul 104 bestimmte virtuelle Fahrbahn mit der in den Fahrspurmarkierungserfassungsdaten 120 erfassten Fahrspurmarkierung übereinstimmt. Das Kreuzungssteuerungsmodul 106 fragt den Schwellenwert Datenspeicher 107 ab und ruft den Schwellenwert 119 ab. Basierend auf dem abgerufenen Schwellenwert bestimmt das Kreuzungssteuerungsmodul 106, ob eine Geometrie der erfassten Fahrbahnmarkierung der Geometrie der virtuellen Fahrbahn innerhalb des Schwellenwerts 119 entspricht oder entspricht. So kann beispielsweise das Kreuzungssteuerungsmodul 106 eine Musteranpassung durchführen, um zu bestimmen, ob ein Muster der Fahrbahnmarkierung mit einem Muster der virtuellen Fahrbahn innerhalb des Schwellenwerts 119 übereinstimmt. In einem weiteren Beispiel kann das Kreuzungssteuerungsmodul 106 eine Kurvenanpassung durchführen, um zu bestimmen, ob die Geometrie der Fahrbahnmarkierung aus den Fahrbahnmarkierungserfassungsdaten 120 mit der Geometrie der virtuellen Fahrbahn innerhalb des Schwellenwerts 119 übereinstimmt.
Wenn die vom Sensorsystem 28 erfasste Fahrbahnmarkierung mit der vom Kreuzungsabbildungsmodul 104 innerhalb des Schwellenwerts 119 bestimmten virtuellen Fahrbahn übereinstimmt oder mit dieser übereinstimmt, erzeugt und gibt das Kreuzungssteuermodul 106 seitliche Steuerdaten 122 aus. Die seitlichen Steuerdaten 122 sind ein oder mehrere Steuersignale an das Stellgliedsystem 30, wie beispielsweise an das Seiten-Steuersystem 45, um das Fahrzeug 10 über die Kreuzung basierend auf der virtuellen Fahrbahn zu steuern.
So erkennt beispielsweise eine optische Kamera des Sensorsystems 28 unter Bezugnahme auf 4 eine Spurmarkierung 320. In diesem Beispiel ist die Fahrbahnmarkierung 320 eine gekrümmte gestrichelte Linie für eine Kurve von der Fahrbahn L9 zur Fahrbahn L4. Das Kreuzungssteuerungsmodul 106 der Steuerung 34 vergleicht die erfasste Fahrbahnmarkierung 320 mit der virtuellen Fahrbahn 306. Da die Fahrbahnmarkierung 320 mit der virtuellen Fahrbahn 306 innerhalb der Schwelle 119 (innerhalb von ca. 10%) übereinstimmt, erzeugt und gibt das Kreuzungssteuermodul 106 die seitlichen Steuerdaten 122 (2) aus, um das Fahrzeug 10 durch das Seiten-Steuersystem 45 (1) über die Kreuzung 300 basierend auf der virtuellen Fahrbahn 306 zu steuern.
Wenn die vom Sensorsystem 28 erfasste Fahrbahnmarkierung mit Bezug auf 2 nicht mit der vom Kreuzungsabbildungsmodul 104 ermittelten virtuellen Fahrbahn übereinstimmt oder um eine Differenz außerhalb oder größer als der Schwellenwert 119 kollidiert, erzeugt und gibt das Kreuzungssteuermodul 106 die Daten 124 zur Unterdrückung der Querführung aus. Die seitlichen Steuerunterdrückungsdaten 124 sind ein oder mehrere Steuersignale an das Stellgliedsystem 30, wie beispielsweise an das Seiten-Steuersystem 45, um die Steuerung des Fahrzeugs 10 über die Kreuzung zu unterdrücken. Anders ausgedrückt, sind die seitlichen Steuerunterdrückungsdaten 124 ein oder mehrere Steuersignale, um das dem Stellgliedsystem 30 zugeordnete Seiten-Steuersystem 45 so zu deaktivieren, dass das Fahrzeug 10 nicht seitlich über die Kreuzung gesteuert wird. Dadurch wird sichergestellt, dass das Fahrzeug 10 nicht basierend auf der von der optischen Kamera des Sensorsystems 28 erfassten Fahrbahnmarkierung gesteuert wird, was sicherstellt, dass das Fahrzeug 10 nicht basierend auf nicht anwendbaren Fahrbahnmarkierungen an der Kreuzung gesteuert wird.
So erkennt beispielsweise die Kamera des Sensorsystems 28 unter Bezugnahme auf 3 eine Spurmarkierung 220. In diesem Beispiel ist die Fahrbahnmarkierung 220 eine gekrümmte gestrichelte Linie für eine Kurve von der Fahrbahn L9 zur Fahrbahn L4. Das Kreuzungssteuerungsmodul 106 der Steuerung 34 vergleicht die erfasste Fahrbahnmarkierung 220 mit der virtuellen Fahrbahn 206. In diesem Beispiel entspricht die Fahrbahnmarkierung 220 nicht der Geometrie der virtuellen Fahrbahn 206 innerhalb des Schwellenwerts 119 (mehr als etwa 10% Geometrieunterschied) oder steht im Konflikt mit der virtuellen Fahrbahn 206. Das Kreuzungssteuermodul 106 erzeugt und gibt die Daten 124 (2) zur Unterdrückung der seitlichen Steuerung aus, die die Steuerung des Fahrzeugs 10 durch das Seiten-Steuersystem 45 (1) über den Kreuzung 200 unterdrückt. Dadurch wird sichergestellt, dass das Fahrzeug 10 nicht versehentlich der vom Sensorsystem 28 erfassten Spurmarkierung 220 folgt.
Mit Bezug auf 2 kann das Kreuzungssteuerungsmodul 106 in verschiedenen Ausführungsformen, basierend auf den virtuellen Fahrspurdaten 118, auch Fahrspurzentrierdaten 126 erzeugen und ausgeben. Die Spurzentrierdaten 126 sind ein oder mehrere Steuersignale an das Spurzentriersystem 47 des Stellgliedsystems 30, um das Fahrzeug 10 basierend auf der virtuellen Spur zu steuern. In diesem Zusammenhang kann das Spurzentriersystem 47 des Stellgliedsystems 30 das Fahrzeug 10 steuern, um das Fahrzeug 10 so zu halten, dass es innerhalb der virtuellen Fahrbahn zentriert bleibt, während das Fahrzeug 10 über die Kreuzung fährt. Darüber hinaus kann in bestimmten Ausführungsformen, am Beispiel eines Fahrzeugs 10, das einen aktiven Sicherheitssitz oder einen Fahrersitz mit haptischer Rückmeldung beinhaltet, der Fahrersitz von der Steuerung 34 gesteuert werden, um haptische Rückmeldung basierend auf der Position des Fahrzeugs 10 in Bezug auf die virtuellen Fahrspurdaten 118 auszugeben. Wenn beispielsweise das Fahrzeug 10 die virtuelle Fahrbahn überquert, wenn das Fahrzeug 10 eine rechte Seitenbegrenzung der virtuellen Fahrbahn überquert, gibt die Steuerung 34 ein oder mehrere Steuersignale an den haptischen Sitz aus, um haptisches Feedback auf einer rechten Seite des Sitzes bereitzustellen, das anzeigt, dass das Fahrzeug 10 die rechte Seitenbegrenzung der virtuellen Fahrbahn überschritten hat. Als weiteres Beispiel, wenn das Fahrzeug 10 die virtuelle Fahrbahn überquert, wenn das Fahrzeug 10 eine linke Seitenbegrenzung der virtuellen Fahrbahn überschreitet, gibt die Steuerung 34 ein oder mehrere Steuersignale an den haptischen Sitz aus, um haptisches Feedback auf einer linken Seite des Sitzes bereitzustellen, das anzeigt, dass das Fahrzeug 10 die linke Seitenbegrenzung der virtuellen Fahrbahn überschritten hat.
Mit Bezug nun auf 5 und weiterem Bezug auf die 1 und 2 veranschaulicht ein Flussdiagramm ein Steuerungsverfahren 400, das von der Kreuzungssteuerung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen durchgeführt werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen wird das Steuerungsverfahren 400 durch den Prozessor 44 der Steuerung 34 durchgeführt. Wie im Hinblick auf die Offenbarung zu erkennen ist, beschränkt sich die Reihenfolge der Bedienung innerhalb des Verfahrens nicht auf die sequentielle Ausführung, wie in 5 dargestellt, sondern kann gegebenenfalls in einer oder mehreren unterschiedlichen Ordnungen und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Steuerungsverfahren 400 auf der Grundlage eines oder mehrerer vorgegebener Ereignisse geplant werden und/oder während des Betriebs des Fahrzeugs 10 kontinuierlich laufen.
Das Verfahren beginnt bei 402. Bei 404 bestimmt das Verfahren, ob die Kreuzungsdaten 114 von den anderen Einheiten 48 empfangen wurden, wie beispielsweise von der Infrastruktur, die mit einer Kreuzung verbunden ist. Wenn wahr, fährt das Verfahren mit 406 fort. Andernfalls endet das Verfahren bei 408.
Bei 406 extrahiert das Verfahren die Kreuzungsdaten 114 aus der Kreuzungsnachricht, die von den anderen Einheiten 48 durch das Kommunikationssystem 36 empfangen wird. Bei 410 bestimmt das Verfahren die aktuelle Fahrspur des Fahrzeugs 10 basierend auf der Position des Fahrzeugs 10 (empfangen vom Sensorsystem 28) und den Kreuzungsdaten 114. Das Verfahren bestimmt auch eine Mitte der aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs 10 an der der aktuellen Fahrspur zugeordneten Haltelinie basierend auf den Kreuzungsdaten 114.
Bei 412 bestimmt das Verfahren die Verbindungsspur auf der anderen Seite der Kreuzung basierend auf mindestens einer der Fahrzeugpositionen, der Änderungsrate der Fahrzeugposition (empfangen vom Navigationssystem 38) und den Blinkerdaten und der aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs. Bei 414 bestimmt das Verfahren die virtuelle Fahrbahn über die Kreuzung unter Verwendung des Verfahrens, das im Hinblick auf 6 im Folgenden erläutert wird.
Bei 416 bestimmt das Verfahren, ob die Spurmarkierungserfassungsdaten 120 vom Sensorsystem 28 empfangen werden. Wenn wahr, fährt das Verfahren mit 417 fort. Wenn falsch, fährt das Verfahren mit 420 fort. Bei 417 bestimmt das Verfahren, ob eine Fahrbahnmarkierung von der Kamera des Sensorsystems 28 erkannt wurde. Wenn wahr, fährt das Verfahren mit 418 fort. Andernfalls fährt das Verfahren mit 420 fort. Bei 420 gibt das Verfahren ein oder mehrere Steuersignale an das Seiten-Steuersystem 45 des Stellgliedsystems 30 aus, um das Fahrzeug 10 über die Kreuzung basierend auf der virtuellen Fahrbahn zu steuern (d.h. die seitlichen Steuerdaten 122 auszugeben). Bei 422 gibt das Verfahren die Führungsdaten 109 aus und gibt optional ein oder mehrere Steuersignale an das Fahrspurzentriersystem 47 des Stellgliedsystems 30 aus, um das Fahrzeug 10 über die Kreuzung basierend auf der virtuellen Fahrbahn (d.h. die Fahrspurzentrierdaten 126) zu steuern. Optional kann das Verfahren ein oder mehrere Steuersignale an den haptischen Sitz ausgeben, um dem Benutzer basierend auf der virtuellen Spur eine haptische Rückmeldung zu geben. Das Verfahren endet bei 408.
Wenn bei 417 die Spurmarkierungserkennungsdaten 120 empfangen werden, die anzeigen, dass eine Spurmarkierung durch das Sensorsystem 28 identifiziert wurde, bestimmt das Verfahren bei 418, ob die Geometrie der virtuellen Spur mit der vom Sensorsystem 28 bereitgestellten Spurmarkierung übereinstimmt oder mit ihr übereinstimmt, innerhalb des Schwellenwerts 119, der aus dem Schwellendatenspeicher 107 abgerufen wird (2). Wenn wahr, fährt das Verfahren mit 420 fort. Andernfalls, wenn falsch, gibt das Verfahren bei 424 ein oder mehrere Steuersignale an das Seiten-Steuersystem 45 des Stellgliedsystems 30 aus, um das Seiten-Steuersystem 45 so zu unterdrücken, dass das Fahrzeug 10 nicht seitlich über die Kreuzung gesteuert wird (d.h. die seitlichen Steuerunterdrückungsdaten 124 ausgibt). Das Verfahren geht zu 422 über.
Mit Bezug auf 6 und weiterem Bezug auf die 1 und 2 veranschaulicht ein Flussdiagramm ein Verfahren 500 zum Bestimmen der virtuellen Fahrspur, die von dem Kreuzungssteuerungssystem 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen wird das Verfahren 500 durch den Prozessor 44 der Steuerung 34 durchgeführt. Wie im Hinblick auf die Offenbarung zu erkennen ist, beschränkt sich die Reihenfolge der Bedienung innerhalb des Verfahrens nicht auf die sequentielle Ausführung, wie in 6 dargestellt, sondern kann gegebenenfalls in einer oder mehreren unterschiedlichen Ordnungen und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden.
Das Verfahren zum Bestimmen der virtuellen Fahrbahn beginnt bei 502. Bei 504 bestimmt das Verfahren die Koordinatenpositionen der beiden Verbindungspunkte auf jeder Seite der Kreuzung basierend auf den Kreuzungsdaten 114, der aktuellen Fahrspur und der zukünftigen Fahrspur oder Verbindungsspur. Bei 506 berechnet das Verfahren den Abstand zwischen den beiden Koordinatenpositionen der beiden Verbindungspunkte unter Verwendung der Gleichungen (1)-(5). Bei 508 schätzt das Verfahren die Anzahl der Zwischenpunkte zwischen jeder Seite der Kreuzung unter Verwendung der Gleichung (6). Bei 510 berechnet das Verfahren das Anfangslager zwischen den Koordinatenpositionen der beiden Verbindungspunkte unter Verwendung der Gleichungen (7)-(9). Bei 512 berechnet das Verfahren die Koordinatenposition mindestens eines Zwischenpunktes in der Entfernung d unter Berücksichtigung der Koordinatenposition des ersten Verbindungspunktes und des Lagers unter Verwendung der Gleichungen (10)-(12). Bei 514 extrapoliert das Verfahren die virtuelle Fahrbahn basierend auf der Koordinatenposition des ersten Verbindungspunktes, der Koordinatenposition des zweiten Verbindungspunktes und der Koordinatenposition des mindestens einen Zwischenpunktes. Das Verfahren endet bei 516.
Es ist zu beachten, dass, während das hierin enthaltene Beispiel die virtuelle Fahrbahn basierend auf den Gleichungen (1)-(12) bestimmt, in anderen Ausführungsformen die virtuelle Fahrbahn von der Steuerung 34 basierend auf den Gleichungen (1)-(12) sowie Bilddaten oder anderen vom Sensorsystem 28 empfangenen Sensordaten bestimmt werden kann. Darüber hinaus kann in anderen Ausführungsformen die virtuelle Fahrbahn von der Steuerung 34 basierend auf den Gleichungen (1)-(12) sowie von dem Kommunikationssystem 36 empfangene Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder vom Kommunikationssystem 36 empfangene offene Straßenkartendaten usw. bestimmt werden.
Obwohl in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung mindestens eine exemplarische Ausführungsform vorgestellt wurde, ist zu beachten, dass es eine Vielzahl von Varianten gibt. Es ist auch zu beachten, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu dienen, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise einzuschränken. Vielmehr wird den Fachleuten durch die vorstehende detaillierte Beschreibung eine komfortable Roadmap zur Umsetzung der exemplarischen Ausführungsform oder der exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung gestellt. Es ist zu verstehen, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen dargelegt sind, abzuweichen.

Claims

Ein Verfahren zum Steuern einer seitlichen Position eines Fahrzeugs über eine Kreuzung, umfassend: Empfangen, durch einen Prozessor, von Kreuzungsdaten die von einer der Kreuzung zugeordneten Infrastruktur übertragen werden, wobei die Kreuzungsdaten mindestens eine Position einer Vielzahl von Spuren beinhalten, die der Kreuzung zugeordnet sind; Empfangen, durch den Prozessor, einer Position des Fahrzeugs; Bestimmen, durch den Prozessor, einer aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs und einer zukünftigen Fahrspur des Fahrzeugs, basierend auf den Kreuzungsdaten und der Position des Fahrzeugs, wobei die aktuelle Fahrspur von der zukünftigen Fahrspur über die Kreuzung beabstandet ist, Bestimmen, durch den Prozessor, einer virtuellen Fahrbahn über die Kreuzung, wobei die virtuelle Fahrbahn einen Fahrweg für das Fahrzeug von der aktuellen Fahrspur zur zukünftigen Fahrspur bereitstellt; und Steuern, durch den Prozessor, des Fahrzeugs basierend auf der virtuellen Fahrbahn.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Empfangen, durch den Prozessor, einer Fahrbahnmarkierung, die der Kreuzung zugeordnet ist, die von mindestens einer dem Fahrzeug zugeordneten Kamera identifiziert wird; Bestimmen, durch den Prozessor, ob die der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung mit der virtuellen Fahrbahn übereinstimmt; und Steuern, durch den Prozessor, des Fahrzeugs basierend auf dem Bestimmen, ob die der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung mit der virtuellen Fahrbahn übereinstimmt.
Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Steuern, durch den Prozessor, des Fahrzeugs basierend auf dem Bestimmen, ob die der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung mit der virtuellen Fahrbahn übereinstimmt, ferner umfasst: Bestimmen, durch den Prozessor, ob die der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung mit der virtuellen Fahrbahn übereinstimmt; und Ausgeben, durch den Prozessor, eines oder mehrerer Steuersignale an ein Seiten-Steuersystem, um das Fahrzeug innerhalb der virtuellen Fahrbahn zu halten.
Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Steuern, durch den Prozessor, des Fahrzeugs basierend auf dem Bestimmen, ob die der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung mit der virtuellen Fahrbahn übereinstimmt, ferner umfasst: Bestimmen, durch den Prozessor, ob die der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung mit der virtuellen Fahrbahn kollidiert; und Ausgeben, durch den Prozessor, eines oder mehrerer Steuersignale an ein Seiten-Steuerungssystem, um die Seiten-Steuerung zu unterdrücken, basierend auf dem Bestimmen, dass die der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung mit der virtuellen Fahrbahn kollidiert.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen, durch den Prozessor, der aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs und der zukünftigen Fahrspur des Fahrzeugs ferner umfasst: Bestimmen, durch den Prozessor, der aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs basierend auf der Position des Fahrzeugs und den Kreuzungsdaten; Empfangen, durch den Prozessor, mindestens einer von einer Richtung des Fahrzeugs, einer Änderungsrate der Richtung des Fahrzeugs und Blinkerdaten, die einem Blinkerhebel des Fahrzeugs zugeordnet sind; und Bestimmen, durch den Prozessor, der zukünftigen Fahrspur basierend auf mindestens einer von der Richtung, der Änderungsrate der Richtung und den Blinkerdaten, der aktuellen Fahrspur und den Kreuzungsdaten.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen, durch den Prozessor, der virtuellen Fahrbahn über die Kreuzung ferner umfasst: Bestimmen, durch den Prozessor, einer Koordinatenposition eines ersten Punktes auf der aktuellen Fahrspur und einer Koordinatenposition eines zweiten Punktes auf der zukünftigen Fahrspur; Berechnen, durch den Prozessor, eines Abstands zwischen der Koordinatenposition des ersten Punktes und der Koordinatenposition des zweiten Punktes; Bestimmen, durch den Prozessor, von mindestens einem Zwischenpunkt zwischen der aktuellen Fahrspur und der zukünftigen Fahrspur basierend auf der Entfernung; Berechnen, durch den Prozessor, einer Koordinatenposition für den mindestens einen Zwischenpunkt basierend auf der Koordinatenposition des ersten Punktes oder des zweiten Punktes und der Entfernung; und Extrapolieren, durch den Prozessor, der virtuellen Fahrbahn basierend auf der Koordinatenposition für den ersten Punkt, der Koordinatenposition für den zweiten Punkt und der Koordinatenposition des mindestens einen Zwischenpunkts.
Ein System zum Steuern einer seitlichen Position eines Fahrzeugs über eine Kreuzung mit einem Seiten-Steuersystem, umfassend: ein Kommunikationssystem mit einem Empfänger, der eingerichtet ist, um Kreuzungsdaten zu empfangen, die mindestens eine Position einer Vielzahl von Spuren beinhalten, die der Kreuzung zugeordnet sind; ein Sensorsystem, das eine Position des Fahrzeugs und eine der Kreuzung zugeordnete Fahrbahnmarkierung bereitstellt, die von einer Kamera des Fahrzeugs erfasst wird; eine Steuerung mit einem Prozessor, programmiert zum: Bestimmen, basierend auf den Kreuzungsdaten und der Position des Fahrzeugs, einer aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs und einer zukünftigen Fahrspur des Fahrzeugs, wobei die aktuelle Fahrspur von der zukünftigen Fahrspur über die Kreuzung getrennt ist; Bestimmen einer virtuellen Spur über die Kreuzung, wobei die virtuelle Spur einen Fahrweg für das Fahrzeug von der aktuellen Fahrspur zur zukünftigen Fahrspur bereitstellt; Vergleichen der virtuellen Fahrbahn mit der Fahrbahnmarkierung; und Ausgeben, basierend auf dem Vergleich, eines oder mehrerer Steuersignale an das Seiten-Steuersystem.
Das System nach Anspruch 7, wobei der Prozessor ferner programmiert ist, basierend auf dem Vergleich der virtuellen Fahrbahn mit der Fahrbahnmarkierung ferner programmiert ist, um ein oder mehrere Steuersignale an das Seiten-Steuersystem auszugeben, um das Fahrzeug innerhalb der virtuellen Fahrbahn basierend auf der der Fahrbahnmarkierung entsprechenden virtuellen Fahrbahn zu halten.
Das System nach Anspruch 7, wobei der Prozessor ferner programmiert ist, basierend auf dem Vergleich der virtuellen Fahrbahn mit der Fahrbahnmarkierung, um ein oder mehrere Steuersignale an das Seiten-Steuersystem auszugeben, um die Seitensteuerung basierend auf der virtuellen Fahrspur, die mit der Fahrbahnmarkierung kollidiert, zu unterdrücken.
Das System nach Anspruch 7, wobei der Prozessor ferner programmiert ist, um eine Koordinatenposition eines ersten Punktes auf der aktuellen Fahrspur und eine Koordinatenposition eines zweiten Punktes auf der zukünftigen Fahrspur zu bestimmen, um einen Abstand zwischen der Koordinatenposition des ersten Punktes und der Koordinatenposition des zweiten Punktes zu berechnen, um mindestens einen Zwischenpunkt zwischen der aktuellen Fahrspur und der zukünftigen Fahrspur basierend auf der Entfernung zu bestimmen, um eine Koordinatenposition für den mindestens einen Zwischenpunkt basierend auf der Koordinatenposition des ersten Punktes oder des zweiten Punktes und dem Abstand zu berechnen, und die virtuelle Fahrbahn basierend auf der Koordinatenposition für den ersten Punkt, der Koordinatenposition für den zweiten Punkt und der Koordinatenposition des mindestens einen Zwischenpunktes zu extrapolieren.