DE102020104427A1

DE102020104427A1 - Fahrzeugpfadverarbeitung

Info

Publication number: DE102020104427A1
Application number: DE102020104427.5A
Authority: DE
Inventors: Nitendra Nath; Michael Hafner; Aaron L. Mills; Zhao Wang; Bahgat Aboushaban
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2020-08-27
Also published as: US11117577B2; CN111605548A; US20200269837A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt Fahrzeugpfadverarbeitung bereit. Ein Computer beinhaltet einen Prozessor und einen Speicher, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um eine Auslenkung zwischen einem vorhergesagten lenkbaren Pfad eines Fahrzeugs, der auf Daten basiert, die gemäß einem ersten Protokoll gesammelt werden, und einem vorhergesagten Spurpfad, der auf Daten basiert, die gemäß einem zweiten Protokoll gesammelt werden, zu identifizieren und um einen Pfadfehler zu identifizieren, wenn die Auslenkung für eine verstrichene Zeit, die einen Zeitschwellenwert überschreitet, einen Auslenkungsschwellenwert überschreitet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen Fahrzeugnavigation.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Fahrzeug kann Sensoren beinhalten, um Daten einer Umgebung zu sammeln, die das Fahrzeug umgibt. Ein Computer in dem Fahrzeug kann die Daten verwenden, um das Fahrzeug entlang eines Pfads zu betreiben. Der Betrieb eines Fahrzeugs entlang des Pfads kann davon abhängen, genaue und rechtzeitige Daten bezüglich eines zukünftigen Pfads zu erhalten, während das Fahrzeug auf einer Fahrbahn betrieben wird.
KURZDARSTELLUNG
Ein System beinhaltet einen Computer einschließlich eines Prozessors und eines Speichers, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um eine Auslenkung zwischen einem vorhergesagten lenkbaren Pfad eines Fahrzeugs, der auf Daten basiert, die gemäß einem ersten Protokoll gesammelt werden, und einem vorhergesagten Spurpfad, der auf Daten basiert, die gemäß einem zweiten Protokoll gesammelt werden, zu identifizieren und um einen Pfadfehler zu identifizieren, wenn die Auslenkung für eine verstrichene Zeit, die einen Zeitschwellenwert überschreitet, einen Auslenkungsschwellenwert überschreitet.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen beinhalten, um den vorhergesagten lenkbaren Pfad auf Grundlage mindestens eines von einem Fahrzeugkurswinkel, einer Krümmung oder einer Krümmungsrate zu bestimmen.
Das zweite Protokoll kann eine Sicherheitsmaßnahme beinhalten.
Der Zeitschwellenwert kann auf einer Größe der Auslenkung basieren.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen beinhalten, um den vorhergesagten Spurpfad auf Grundlage mindestens eines von einer Spurmarkierung, einer Spurbarriere und einem Fahrbahnrand zu bestimmen.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen beinhalten, um einen Tiefpassfilter auf den vorhergesagten lenkbaren Pfad anzuwenden.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen beinhalten, um einen Pfadversatz für den vorhergesagten lenkbaren Pfad und einen Spurversatz für den vorhergesagten Spurpfad zu bestimmen.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen beinhalten, um die Auslenkung auf Grundlage des Pfadversatzes und des Spurversatzes zu identifizieren.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen beinhalten, um den vorhergesagten lenkbaren Pfad auf Grundlage von Lenkdaten zu bestimmen und den Spurpfad auf Grundlage von Bilddaten der Fahrbahnspur zu bestimmen.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen beinhalten, um die Auslenkung auf Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Übergehen von einem autonomen Modus in einen von einem halbautonomen oder einem manuellen Modus beim Identifizieren des Pfadfehlers beinhalten.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen beinhalten, um, beim Identifizieren des Pfadfehlers, dann keinen Pfadfehler zu identifizieren, wenn die Auslenkung für eine verstrichene Zeit, die größer als ein zweiter Zeitschwellenwert ist, unter dem Auslenkungsschwellenwert liegt.
Ein Verfahren beinhaltet das Identifizieren einer Auslenkung zwischen einem vorhergesagten lenkbaren Pfad eines Fahrzeugs, der auf Daten basiert, die gemäß einem ersten Protokoll gesammelt werden, und einem vorhergesagten Spurpfad, der auf Daten basiert, die gemäß einem zweiten Protokoll gesammelt werden, und das Identifizieren eines Pfadfehlers, wenn die Auslenkung einen Auslenkungsschwellenwert für eine verstrichene Zeit überschreitet, die einen Zeitschwellenwert überschreitet.
Das Verfahren kann ferner das Bestimmen beinhalten, um den vorhergesagten lenkbaren Pfad auf Grundlage mindestens eines von einem Fahrzeugkurswinkel, einer Krümmung oder einer Krümmungsrate zu bestimmen.
Das Verfahren kann ferner das Bestimmen beinhalten, um den vorhergesagten Spurpfad auf Grundlage mindestens eines von einer Spurmarkierung, einer Spurbarriere und einem Fahrbahnrand zu bestimmen.
Das Verfahren kann ferner das Anwenden eines Tiefpassfilters auf den vorhergesagten lenkbaren Pfad beinhalten.
Das Verfahren kann ferner das Bestimmen eines Pfadversatzes für den vorhergesagten lenkbaren Pfad und eines Spurversatzes für den vorhergesagten Spurpfad beinhalten.
Das Verfahren kann ferner das Identifizieren der Auslenkung auf Grundlage des Pfadversatzes und des Spurversatzes beinhalten.
Das Verfahren kann ferner das Bestimmen des vorhergesagten lenkbaren Pfads auf Grundlage von Lenkdaten und das Bestimmen des Spurpfads auf Grundlage von Bilddaten der Fahrbahnspur beinhalten.
Das Verfahren kann ferner das Bestimmen der Auslenkung auf Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit beinhalten.
Das Verfahren kann ferner, beim Identifizieren des Pfadfehlers, das Übergehen von einem autonomen Modus in einen von einem halbautonomen oder einem manuellen Modus beinhalten.
Das Verfahren kann ferner, beim Identifizieren des Pfadfehlers, dann keinen Pfadfehlers identifizieren, wenn die Auslenkung für eine verstrichene Zeit, die größer als ein zweiter Zeitschwellenwert ist, unter dem Auslenkungsschwellenwert liegt.
Ein Verfahren beinhaltet Mittel zum Identifizieren einer Auslenkung zwischen einem vorhergesagten lenkbaren Pfad eines Fahrzeugs, der auf Daten basiert, die gemäß einem ersten Protokoll gesammelt werden, und einem vorhergesagten Spurpfad, der auf Daten basiert, die gemäß einem zweiten Protokoll gesammelt werden, und Mittel zum Identifizieren eines Pfadfehlers, wenn die Auslenkung einen Auslenkungsschwellenwert für eine verstrichene Zeit überschreitet, die einen Zeitschwellenwert überschreitet.
Das System kann ferner Mittel zum Bestimmen beinhalten, um den vorhergesagten lenkbaren Pfad auf Grundlage mindestens eines von einem Fahrzeugkurswinkel, einer Krümmung oder einer Krümmungsrate zu bestimmen.
Das System kann ferner Mittel zum Bestimmen eines Pfadversatzes für den vorhergesagten lenkbaren Pfad und eines Spurversatzes für den vorhergesagten Spurpfad beinhalten.
Ferner wird eine Rechenvorrichtung offenbart, die dazu programmiert ist, beliebige der vorstehenden Verfahrensschritte auszuführen. Weiterhin wird ein Fahrzeug offenbart, das die Rechenvorrichtung umfasst. Darüber hinaus wird ein Computerprogrammprodukt offenbart, das ein computerlesbares Medium umfasst, auf dem Anweisungen gespeichert sind, die durch einen Computerprozessor ausgeführt werden können, um beliebige der vorstehenden Verfahrensschritte auszuführen.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaubild eines beispielhaften Systems zum Betreiben eines Fahrzeugs.
2 ist eine Draufsicht eines beispielhaften lenkbaren Pfads und eines beispielhaften Spurpfads für ein Fahrzeug in einer beispielhaften Fahrbahnspur.
3 ist eine Draufsicht eines beispielhaften lenkbaren Pfads und eines beispielhaften Spurpfads für ein Fahrzeug in einer beispielhaften Fahrbahnspur.
4 ist ein Diagramm beispielhafter Auslenkungen von einem beispielhaften lenkbaren Pfad und einem beispielhaften Spurpfad.
5 ist ein Diagramm eines beispielhaften Prozesses zum Betreiben des Fahrzeugs.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein Computer in einem autonomen Fahrzeug ermöglicht es einem Fahrzeugbenutzer, die Steuerung des Fahrzeugs abzugeben, während der Computer die Seiten- und Längsbewegung des Fahrzeugs steuert. Der Computer überwacht die Achtsamkeit und die Fähigkeit des Benutzers, die manuelle Steuerung Fahrzeugs zu übernehmen.
Der Computer kann einen Fahrpfad bestimmen, um das Fahrzeug von einem Startpunkt zu einem Ziel zu bewegen. Der Computer generiert einen lenkbaren Pfad, der dem Fahrpfad folgt. Der Computer betätigt Komponenten in dem Fahrzeug gemäß dem lenkbaren Pfad, um das Fahrzeug im Wesentlichen entlang des Fahrpfads zu bewegen.
Der Computer kann den lenkbaren Pfad gemäß einem ersten Protokoll generieren, das ein Pfadpolynom beinhaltet. Die in dem ersten Protokoll verwendeten Daten können möglicherweise keine Sicherheitsmaßnahme beinhalten. Um die Robustheit des lenkbaren Pfads zu prüfen, kann der Computer einen Spurpfad auf Grundlage von Spurmarkierungen gemäß einem zweiten Protokoll bestimmen, das eine Sicherheitsmaßnahme, z. B. ASIL-A, ASIL-B, Maßnahmen in Übereinstimmung mit ISO 26262 usw. beinhaltet. Die Sicherheitsmaßnahme kann die Robustheit des Spurpfads verbessern und der Computer 105 kann Daten einbeziehen, um den Spurpfad zu bestimmen, die nicht verwendet werden, um den lenkbaren Pfad zu bestimmen.
Der Computer kann eine Differenz zwischen dem lenkbaren Pfad und dem Spurpfad bestimmen, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug von dem Fahrpfad abweichen wird, wenn es dem lenkbaren Pfad folgt. Wenn die Differenz einen Schwellenwert überschreitet, kann der Computer bestimmen, dass das Fahrzeug nicht länger dem lenkbaren Pfad folgen sollte, und mindestens eine teilweise Kontrolle des Fahrzeugs an einen Benutzer in einem manuellen oder halbautonomen Modus zurückgeben. Durch Verwenden des Spurpfads, um die Robustheit des lenkbaren Pfads sicherzustellen, kann der Computer mit höherer Genauigkeit, als anderweitig möglich wäre, bestimmen, wann in einem autonomen Modus verblieben werden soll und wann die Steuerung an den Benutzer übergeben werden soll.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes System 100 zum Betreiben eines Fahrzeugs 101. Das System 100 beinhaltet einen Computer 105. Der Computer 105, der typischerweise in dem Fahrzeug 101 enthalten ist, ist dazu programmiert, gesammelte Daten 115 von einem oder mehreren Sensoren 110 zu empfangen. Die Daten 115 des Fahrzeugs 101 können zum Beispiel einen Standort des Fahrzeugs 101, Daten über eine Umgebung um ein Fahrzeug 101 herum, Daten über ein Objekt außerhalb des Fahrzeugs, wie etwa ein anderes Fahrzeug, usw. beinhalten. Ein Standort des Fahrzeugs 101 wird typischerweise in einer herkömmlichen Form bereitgestellt, z. B. Geokoordinaten, wie etwa Längen- und Breitenkoordinaten, die über ein Navigationssystem erlangt werden, das das globale Positionsbestimmungssystem (Global Positioning System - GPS) verwendet. Weitere Beispiele für Daten 115 können Messungen von Systemen und Komponenten des Fahrzeugs 101 beinhalten, z. B. eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 101, eine Trajektorie des Fahrzeugs 101 usw.
Der Computer 105 ist im Allgemeinen zur Kommunikation über ein Netzwerk des Fahrzeugs 101 programmiert, das z. B. einen herkömmlichen Kommunikationsbus des Fahrzeugs 101 beinhaltet. Über das Netzwerk, den Bus und/oder andere drahtgebundene oder drahtlose Mechanismen (z. B. ein drahtgebundenes oder drahtloses lokales Netzwerk in dem Fahrzeug 101) kann der Computer 105 Nachrichten an verschiedene Vorrichtungen in einem Fahrzeug 101 übertragen und/oder Nachrichten von den verschiedenen Vorrichtungen empfangen, z. B. Steuerungen, Aktoren, Sensoren usw. einschließlich der Sensoren 110. Alternativ oder zusätzlich kann in Fällen, in denen der Computer 105 tatsächlich mehrere Vorrichtungen umfasst, das Fahrzeugnetzwerk zur Kommunikation zwischen Vorrichtungen verwendet werden, die in dieser Offenbarung als der Computer 105 dargestellt sind. Zusätzlich kann der Computer 105 dazu programmiert sein, mit dem Netzwerk 125 zu kommunizieren, das, wie nachstehend beschrieben, verschiedene drahtgebundene und/oder drahtlose Netzwerktechnologien beinhalten kann, z. B. Mobilfunk, Bluetooth®, Bluetooth® Low Energy (BLE), drahtgebundene und/oder drahtlose Paketnetzwerke usw.
Der Datenspeicher 106 kann einem beliebigen Typ angehören, z. B. Festplattenlaufwerken, Festkörperlaufwerken, Servern oder beliebigen flüchtigen oder nicht flüchtigen Medien. Der Datenspeicher 106 kann die von den Sensoren 110 gesendeten gesammelten Daten 115 speichern.
Die Sensoren 110 können vielfältige Vorrichtungen beinhalten. Zum Beispiel können verschiedene Steuerungen in einem Fahrzeug 101 als Sensoren 110 betrieben werden, um Daten 115 über das Netzwerk oder den Bus des Fahrzeugs 101 bereitzustellen, z. B. Daten 115 in Bezug auf Geschwindigkeit, Beschleunigung, Position, Teilsystem- und/oder Komponentenstatus usw. des Fahrzeugs. Ferner könnten andere Sensoren 110 Kameras, Bewegungsmelder usw. beinhalten, d. h. Sensoren 110, um Daten 115 zum Bewerten einer Position einer Komponente, Bewerten einer Neigung einer Fahrbahn usw. bereitzustellen. Die Sensoren 110 könnten zudem, ohne darauf beschränkt zu sein, Nahbereichsradar, Fernbereichsradar, LIDAR und/oder Ultraschallwandler beinhalten.
Die gesammelten Daten 115 können vielfältige in einem Fahrzeug 101 gesammelte Daten beinhalten. Beispiele für gesammelte Daten 115 sind vorstehend bereitgestellt und darüber hinaus werden die Daten 115 im Allgemeinen unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren 110 gesammelt und können zusätzlich Daten beinhalten, die anhand dieser in dem Computer 105 und/oder auf dem Server 130 berechnet werden. Im Allgemeinen können gesammelte Daten 115 beliebige Daten beinhalten, die durch die Sensoren 110 zusammengetragen und/oder anhand derartiger Daten berechnet werden können.
Das Fahrzeug 101 kann eine Vielzahl von Fahrzeugkomponenten 120 beinhalten. In diesem Zusammenhang beinhaltet jede Fahrzeugkomponente 120 eine oder mehrere Hardwarekomponenten, die dazu ausgelegt sind, eine mechanische Funktion oder Operation durchzuführen - wie etwa Bewegen des Fahrzeugs 101, Abbremsen oder Anhalten des Fahrzeugs 101, Lenken des Fahrzeugs 101 usw. Nicht einschränkende Beispiele von Komponenten 120 schließen Folgendes ein: eine Antriebskomponente (die z. B. eine Brennkraftmaschine und/oder einen Elektromotor usw. beinhaltet), eine Getriebekomponente, eine Lenkkomponente (die z. B. eines oder mehrere von einem Lenkrad, einer Lenkzahnstange usw. beinhalten kann), eine Bremskomponente (wie nachfolgend beschrieben), eine Einparkhilfekomponente, eine Komponente für adaptive Geschwindigkeitsregelung, eine Komponente für adaptives Lenken, einen beweglichen Sitz oder dergleichen.
Wenn der Computer 105 das Fahrzeug 101 teilweise oder vollständig betreibt, ist das Fahrzeug 101 ein „autonomes“ Fahrzeug 101. Für die Zwecke dieser Offenbarung wird der Ausdruck „autonomes Fahrzeug“ zum Verweisen auf ein Fahrzeug 101 verwendet, das in einem vollständig autonomen Modus betrieben wird. Ein vollständig autonomer Modus ist als ein Modus definiert, in dem jedes von Antrieb (üblicherweise über einen Antriebsstrang, der einen Elektromotor und/oder eine Brennkraftmaschine beinhaltet), Bremsen und Lenken des Fahrzeugs 101 durch den Computer 105 gesteuert wird. Ein halbautonomer Modus ist ein Modus, in dem zumindest eines von Antrieb (üblicherweise über einen Antriebsstrang, der einen Elektromotor und/oder eine Brennkraftmaschine beinhaltet), Bremsen und Lenken des Fahrzeugs 101 zumindest teilweise durch den Computer 105 und nicht durch einen menschlichen Fahrzeugführer gesteuert wird. In einem nicht autonomen Modus, d. h. einem manuellen Modus, werden Antrieb, Bremsen und Lenken des Fahrzeugs 101 durch den menschlichen Fahrzeugführer gesteuert.
Das System 100 kann ferner ein Netzwerk 125 beinhalten, das mit einem Server 130 und einem Datenspeicher 135 verbunden ist. Der Computer 105 kann ferner dazu programmiert sein, über das Netzwerk 125 mit einer oder mehreren entfernten Stellen, wie etwa dem Server 130, zu kommunizieren, wobei eine derartige entfernte Stelle möglicherweise einen Datenspeicher 135 beinhaltet. Das Netzwerk 125 stellt einen oder mehrere Mechanismen dar, durch die ein Fahrzeugcomputer 105 mit einem entfernten Server 130 kommunizieren kann. Dementsprechend kann es sich bei dem Netzwerk 125 um einen oder mehrere von verschiedenen drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsmechanismen handeln, einschließlich einer beliebigen gewünschten Kombination aus drahtgebundenen (z. B. Kabel und Glasfaser) und/oder drahtlosen (z. B. Mobilfunk, drahtlos, Satellit, Mikrowelle und Funkfrequenz) Kommunikationsmechanismen und einer beliebigen gewünschten Netzwerktopologie (oder -topologien, wenn mehrere Kommunikationsmechanismen verwendet werden). Zu beispielhaften Kommunikationsnetzwerken gehören drahtlose Kommunikationsnetzwerke (z. B. unter Verwendung von Bluetooth®, Bluetooth® Low Energy (BLE), IEEE 802.11, Fahrzeug-zu-Fahrzeug (F-F), wie etwa dedizierte Nahbereichskommunikation (Dedicated Short Range Communications - DSRC) usw.), lokale Netzwerke (local area networks - LANs) und/oder Weitverkehrsnetzwerke (wide area networks - WAN), einschließlich des Internets, die Datenkommunikationsdienste bereitstellen.
2 ist eine Ansicht eines beispielhaften Fahrzeugs 101, das einem vorhergesagten lenkbaren Pfad 200 in einer Fahrbahnspur 205 folgt. Im vorliegenden Kontext ist ein „lenkbarer Pfad“ eine prognostizierte (gekrümmte und/oder geradlinige) Linie, entlang welcher der Computer 105 Komponenten 120 betreibt, um das Fahrzeug 101 entlang eines Fahrpfads zu bewegen. Ein „Fahrpfad“ ist eine prognostizierte (gekrümmte und/oder geradlinige) Navigationslinie, um das Fahrzeug 101 von einem Startpunkt zu einem Ziel zu bewegen. Der Computer 105 kann einen Spurpfad 210 der Fahrbahnspur 205 bestimmen. Ein „Spurpfad“ ist eine prognostizierte (gekrümmte und/oder geradlinige) Linie zwischen Fahrbahnrandmarkierungen 215 der Fahrbahnspur 205, entlang welcher der Computer 105 Komponenten 120 betreibt, um das Fahrzeug 101 zu bewegen. Die Fahrbahnrandmarkierungen 215 können z.B. durchgezogene Linien, gestrichelte Linien usw. sein. Wenn der lenkbare Pfad 200 dem Spurpfad 210 folgt, dann bleibt das Fahrzeug 101 innerhalb der Fahrbahnrandmarkierungen 215 der Fahrbahnspur 205. Wie nachstehend beschrieben, kann der Spurpfad 210 mit zusätzlichen Daten 115 bestimmt werden, die robuster sind als der lenkbare Pfad 200, was Abweichungen von dem Fahrpfad des Fahrzeugs 101 verhindert. Im vorliegenden Kontext bewegt sich ein Fahrzeug 101 in eine „Längsrichtung“, wenn sich das Fahrzeug 101 nach vom oder nach hinten bewegt, und bewegt sich das Fahrzeug 101 in eine „Seitenrichtung“, wenn sich das Fahrzeug 101 senkrecht zu der Längsrichtung, d. h. in Bezug auf einen Insassen in dem Fahrzeug 101 nach links oder nach rechts, bewegt. Eine „Längsentfernung“ ist eine Entfernung entlang der Längsrichtung und eine „Seitenentfernung“ ist eine Entfernung entlang der Seitenrichtung.
Der lenkbare Pfad 200 kann von dem Spurpfad 210 abweichen. Das heißt, der lenkbare Pfad 200 kann sich von dem Spurpfad 210 wegbewegen, was dazu führt, dass sich das Fahrzeug 101 auf eine der Fahrbahnrandmarkierungen 215 zubewegt. Die Seitenentfernung zwischen dem lenkbaren Pfad 200 und dem Spurpfad 210 ist eine Auslenkung 220. Wenn die Auslenkung 220 einen Auslenkungsschwellenwert überschreitet, kann das Fahrzeug 101 über die Spurrandmarkierungen 215 hinweg und aus der Fahrbahnspur 205 heraus fahren. Der Auslenkungsschwellenwert kann z. B. auf Grundlage einer mittleren Entfernung zwischen einem am weitesten außen gelegenen Abschnitt eines Fahrzeugs 101 und einer Spurrandmarkierung 215 bestimmt werden, wenn sich das Fahrzeug 101 entlang des Spurpfads 210 bewegt. Die mittlere Entfernung zwischen dem am weitesten außen gelegenen Abschnitt eines Fahrzeugs 101 und der Spurrandmarkierung 215 kann auf Grundlage von Bilddaten 115 von einem oder mehreren Sensoren 110 in dem Fahrzeug 101 bestimmt werden, die die Spurrandmarkierung 215 erkennen. Das heißt der Computer 105 kann die Position der Spurrandmarkierung 215 in einem Koordinatensystem des Fahrzeugs bestimmen und der am weitesten außen gelegene Abschnitt des Fahrzeugs 101 kann ein vordefinierter Wert sein, der auf bekannten Abmessungen des Fahrzeugs 101 basiert und in dem Datenspeicher 106 gespeichert ist. In einem anderen Beispiel kann der Server 130 die mittlere Entfernung auf Grundlage von Daten 115 bezüglich Geokoordinaten des Fahrzeugs 101, Abmessungen des Fahrzeugs 101 und Daten bezüglich Geokoordinaten der Spurrandmarkierung 215 bestimmen. In dem Beispiel aus 2 ist die Fahrbahnspur 205 im Wesentlichen geradlinig; daher können Auslenkungen 220 auftreten, wenn sich der lenkbare Pfad 200 von dem Spurpfad 210 weg krümmt.
3 ist eine Ansicht des Fahrzeugs 101, das einem lenkbaren Pfad 300 in einer gekrümmten Fahrbahnspur 305 folgt. In dem Beispiel aus 3 kann eine Auslenkung 320 zwischen dem lenkbaren Pfad 300 und dem Spurpfad 310 auftreten, wenn der lenkbare Pfad 300 geradlinig bleibt, während sich der Spurpfad 310 krümmt, und sich das Fahrzeug 101 einer Spurrandmarkierung 315 nähert. Wenn der Computer 105 dem lenkbaren Pfad 300 folgt, wird das Fahrzeug 101 die Fahrbahnspur 305 in der Kurve verlassen, da das Fahrzeug 101 von dem Spurpfad 310 abweicht.
Der Computer 105 kann den lenkbaren Pfad 200, 300 des Fahrzeugs 101 mit einem Pfadpolynom vorhersagen. Das Pfadpolynom y(x) ist ein Modell, das den lenkbaren Pfad 200, 300 als eine Line vorhersagt, die durch eine Polynomfunktion gezeichnet wird. Das Pfadpolynom y(x) sagt den lenkbaren Pfad 200, 300 für eine vorbestimmte bevorstehende Entfernung x vorher, die in Metern gemessen wird: $y (x) = a_{0} + a_{1} x + a_{2} x^{2} + a_{3} x^{3}$
wobei α₀ ein Versatz, d. h. eine Seitenentfernung zwischen dem lenkbaren Pfad 200, 300 und einer Mittellinie des Fahrzeugs 101 bei der bevorstehenden Entfernung x ist, α₁ ein Kurswinkel des lenkbaren Pfads 200, 300 ist, α₂ die Krümmung des lenkbaren Pfads 200, 300 ist und α₃ die Krümmungsrate des lenkbaren Pfads 200, 300 ist. Die Techniken zum Berechnen der Koeffizienten α₀, α₁, α₂, α₃ können zum Beispiel den US-Patentanmeldungen der Nummer 15/783900 mit dem Titel „FAHRZEUGINTERNE VERKEHRSASSISTENZ“, eingereicht am 13. Oktober 2017; der Nummer 15/873997 mit dem Titel „VERMINDERUNG VON FAHRSPURZENTRIERUNGSSTÖRUNG“, eingereicht am 18. Januar 2018; der Nummer 16/085495 mit dem Titel „REGELUNG DER LATERALEN BEWEGUNG EINES FAHRZEUGS“, eingereicht am 8. August 2018; und der Nummer 16/217227 mit dem Titel „FAHRZEUGPFADVERARBEITUNG“, eingereicht am 12. Dezember 2018 entnommen werden; wobei jede davon durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in die vorliegende Schrift aufgenommen ist. Im vorliegenden Kontext ist die „bevorstehende Entfernung“ x eine vorbestimmte Längsentfernung vor dem Fahrzeug 101 von einem vorderen Stoßfänger des Fahrzeugs 101, an dem die Sensoren 110 Daten 115 sammeln und der Computer 105 den lenkbaren Pfad 200, 300 vorhersagt. Die bevorstehende Entfernung x kann z. B. auf Grundlage einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 101, einem vorbestimmten Zeitschwellenwert, der auf Grundlage empirischer Simulationsdaten bestimmt wird, einer Erkennungsreichweite der Sensoren 110 usw. bestimmt werden. Der Zeitschwellenwert kann z. B. 1 Sekunde betragen.
Der Computer 105 kann den Versatz des Pfadpolynoms y(x) bestimmen, bei dem es sich um den Koeffizienten α₀ handelt. Der Computer 105 kann eine Mittellinie des Fahrzeugs 101 entlang des lenkbaren Pfads 200, 300 bei der bevorstehenden Entfernung x bestimmen. Der Computer 105 kann den Versatz auf Grundlage der Seitenentfernung, d. h. der Entfernung, die senkrecht zu der Vorwärtslängsrichtung des Fahrzeugs 101 ist, zwischen der Mittellinie des Fahrzeugs 101 entlang des lenkbaren Pfads 200, 300 und dem Fahrpfad bei der bevorstehenden Entfernung x bestimmen.
Der Computer 105 kann den Kurswinkel des Pfadpolynoms y(x) bestimmen, bei dem es sich um den Koeffizienten α₁ handelt. Der Kurswinkel ist ein vorhergesagter Winkel, der zwischen der Mittellinie des Fahrzeugs 101 und dem Fahrpfad bei der bevorstehenden Entfernung x in Radianten gemessen wird, wobei ein Kurs von null Radianten gleich einer geradlinigen Richtung ist, d. h. gleich einer Bewegung des Fahrzeugs 101, wenn sich das Lenkrad in einer neutralen Position befindet.
Der Computer 105 kann die Krümmung des Pfadpolynoms y(x) bestimmen, bei dem es sich um den Koeffizienten α₂ handelt. Die Krümmung misst die Abweichung des Pfadpolynoms y(x) von einer geraden Linie, die in reziproken Metern m^-1 gemessen wird. Der Fahrpfad zwischen dem Fahrzeug 101 und der bevorstehenden Entfernung x definiert einen kreisförmigen Bogen und der Computer 105 kann auf Grundlage des Bogens einen Kreis definieren. Der Radius des Kreises, der durch den Bogen definiert wird, ist die Krümmung. Der Computer 105 kann die Krümmung bei der bevorstehenden Entfernung x z. B. auf Grundlage konventioneller Kurvenannäherungstechniken bestimmen.
Der Computer 105 kann eine Krümmungsrate des Pfadpolynoms y(x) bestimmen, bei dem es sich um den Koeffizienten α₃ handelt. Die Krümmungsrate ist eine Änderungsrate der Krümmung, wie vorstehend beschrieben, und wird in reziproken Quadratmetern m^-2 gemessen. Der Computer 105 kann die Krümmungsrate auf Grundlage von Daten 115 bestimmen, die durch die Sensoren 110 gesammelt werden. Der Computer 105 kann zum Beispiel die Krümmung des Fahrpfads für die bevorstehende Entfernung x und für einen Satz von Entfernungen [x - Δx, x + Δx] bestimmen, die sich Δx um die Entfernung x befinden, und der Computer 105 kann Verfahren zum numerischen Differenzieren (z. B. Differentialquotient nach Newton) verwenden, um die Krümmungsrate zu bestimmen.
Der Computer 105 kann auch Programmierung zum Betätigen von Sensoren 110 beinhalten, um Daten 115 für die Seitenentfernung, den Kurswinkel, die Krümmung und die Krümmungsrate zu sammeln. Die Programmierung ist eine „lenkbare Pfadpolynom“-Funktion (SSP-Funktion) (Steerable Path Polynomial - SPP). Gemäß dem SPP sammelt der Computer 105 Daten 115 gemäß einem Protokoll ohne eine Sicherheitsmaßnahme, z. B. Ende-zu-Ende-Absicherung, ISO 26262, usw., wie etwa einem Qualitätsmanagementprotokoll („QM“-Protokoll). Im hierin verwendeten Sinne handelt es sich bei einer „Sicherheitsmaßnahme“ um eine Verschlüsselung und/oder andere Robustheitsmaßnahmen, die Qualität von Daten 115 sicherstellen, die gemäß dem Protokoll übertragen werden. Das heißt, dass während der Übertragung der Daten 115 von den Sensoren 110 zu dem Computer 105 elektronische Interferenzen einige der Daten 115 verändern können und die veränderten Daten 115 zur Verwendung durch den Computer 105 ungenau wiedergeben. Die „Robustheit“ der Daten 115 ist die Qualität der Daten 115, d. h. der Betrag, z. B. der Prozentsatz, der durch die Sensoren 110 gesammelten Daten 115, der beim Übertragen an den Computer 105 unverändert bleibt. Bei einer „Robustheitsmaßnahme“ handelt es sich um Programmierung, die Qualität von Daten 115 aufrechterhält, die von dem Sensor 110 an den Computer 105 übertragen werden. Zusätzlich oder als eine Alternative zur Verschlüsselung kann die Sicherheitsmaßnahme zum Beispiel eine spezifizierte Datensammlung und Filteralgorithmen beinhalten, die sicherstellen, das Daten 115, die an den Computer 105 übertragen werden, nicht verloren gehen, nicht verändert werden oder anderweitig in Bezug auf die Daten 115, die durch die Sensoren 110 gesammelt werden, ungenau sind. Somit kann die Robustheit, d. h. die Qualität der Daten 115 mit der Sicherheitsmaßnahme verbessert werden. In einem anderen Beispiel kann die Sicherheitsmaßnahme redundante Datensammlungsalgorithmen beinhalten, die jeweils die gleichen Daten 115 verarbeiten. Wenn die redundanten Algorithmen das gleiche Ergebnis erzeugen, kann der Computer 105 bestimmen, dass die empfangenen Daten 115 robust sind. Wenn die redundanten Algorithmen unterschiedliche Ergebnisse erzeugen, kann der Computer 105 zwischen den Ergebnissen arbitrieren und bestimmen, dass einer oder mehrere der redundanten Algorithmen keine robusten Daten 115 erzeugen.
In einem anderen Beispiel kann die Sicherheitsmaßnahme eine Prüfsumme sein. d. h. ein Algorithmus, der eine spezifische Datenreihe 115 empfängt, die Reihe in eine Zahl umwandelt und die Zahl mit einem vorbestimmten Wert vergleicht, wobei der vorbestimmte Wert vor der Übertragung auf Grundlage eines Umwandelns der Reihe mit der Prüfsumme bestimmt wird. Wenn Daten 115 während der Übertragung verloren gehen, würde die umgewandelte Reihe somit eine Zahl generieren, die sich von dem vorbestimmten Wert unterscheidet, und der Computer 105 kann bestimmen, dass die Daten 115 von niedrigerer Qualität sind. Die SPP-Funktion kann den Lenkpfad 200, 300 auf Grundlage von Lenkdaten 115, d.h. Daten 115 von einer Lenkkomponente 120, vorhersagen. Die SPP-Funktion kann den lenkbaren Pfad 200, 300 schnell bestimmen und es dem Computer 105 ermöglichen, Komponenten 120 zu betätigen, um das Fahrzeug 101 entlang des lenkbaren Pfads 200, 300 zu bewegen.
Der Computer 105 kann den Spurpfad 210, 310 mit dem Pfadpolynom y(x) der Gleichung 1 vorhersagen. Der Computer 105 kann entsprechende Koeffizienten α₀, α₁, α₂, α₃ für den Spurpfad 210, 310 auf Grundlage von Daten 115 bestimmen, die von den Sensoren 110 gesammelt werden. Der Computer 105 kann den Spurpfad 210, 310 auf Grundlage von Programmierung einer „Spurvorhersagepolynom“-Funktion (LPP-Funktion) (Lane Prediction Polynomial - LPP) bestimmen. Die LPP-Funktion sammelt Daten 115 gemäß einem Protokoll mit einer Sicherheitsmaßnahme, z. B. ein durch ASIL-B abgesichertes Signal mit einer Prüfsumme und/oder einem Zähler für Robustheit und Sicherheit in Übereinstimmung mit ISO 26262, ein durch ASIL-A abgesichertes Signal usw. Mit der Sicherheitsmaßnahme kann die LPP-Funktion somit Abweichungen des Fahrzeugs 101 von dem Fahrpfad identifizieren, die die SPP-Funktion unter Bezugnahme auf den lenkbaren Pfad 200, 300 möglicherweise nicht identifizieren kann. Die LPP-Funktion kann den Spurpfad 210, 310 auf Grundlage von Bilddaten 115 der Fahrbahnspur 205, 305, z. B. Bilder einer Spurrandmarkierung 215, 315, einer Spurbarriere, eines Rands einer Fahrbahn usw. vorhersagen.
Der Computer 105 kann einen Spurversatz für den vorhergesagten Spurpfad 210, 310 bestimmen. Der „Spurversatz“ ist die Seitenentfernung zwischen dem Fahrpfad und einer Mittellinie des Fahrzeugs 101 entlang des Spurpfads 210, 310, wie er auf Grundlage des Koeffizienten α₀ des Pfadpolynoms der Gleichung 1 bestimmt wird. Auf Grundlage des Spurversatzes kann der Computer 105 bestimmen, ob das Fahrzeug 101 von dem Spurpfad 210, 310 abweichen wird.
Der Computer 105 kann einen Tiefpassfilter auf die Daten 115 anwenden, die durch die SPP- und die LPP-Funktion verwendet werden. Im vorliegenden Zusammenhang handelt es sich bei einem „Tiefpassfilter“ um Programmierung, um eine Eingabe als ein Rohsignal anzunehmen und ein gefiltertes Signal, das ausschließlich Frequenzen unterhalb eines spezifizierten Schwellenwerts beinhaltet, auszugeben. Der Schwellenwert kann bestimmt werden, um Variationen zu entfernen, die durch Ausreißerdaten 115 verursacht werden, die den lenkbaren Pfad 200, 300 und den Spurpfad 210, 310 verzerren können. Der Schwellenwert kann auf Grundlage von Simulationstests von simulierten lenkbaren Pfaden 200, 300 und simulierten Spurpfaden 210, 310 bestimmt werden und jeder Koeffizient α₀, α₁, α₂, α₃ kann einen entsprechenden Schwellenwert aufweisen. Ein beispielhafter Schwellenwert für den Koeffizienten α₀ beträgt 0,2 Meter.
Der Computer 105 kann eine Auslenkung 220, 320 zwischen dem vorhergesagten lenkbaren Pfad 200, 300 und dem vorhergesagten Spurpfad 210, 310 identifizieren. Die „Auslenkung“ ist die Abweichung des lenkbaren Pfads 200, 300 von dem Spurpfad 210, 310 und wird in Längeneinheiten, z. B. Meter, gemessen. Der Computer 105 kann die Auslenkung 220, 320 z. B. als die Differenz zwischen dem lenkbaren Pfad 200, 300, der durch das Pfadpolynom y_pfad bestimmt wird, und dem Spurpfad 210, 310 bestimmen, der durch das folgende Pfadpolynom y_spur bestimmt wird: $A u s l e n k u n g = | y_{p f a d} - y_{s p u r} |$
wobei die senkrechten Linien einen absoluten Wert spezifizieren, der zu einem positiven Wert für die Auslenkung 220, 320 führt. Wenn die Auslenkung 220, 320 einen Auslenkungsschwellenwert überschreitet, kann das Fahrzeug 101 von dem Fahrpfad abweichen und die Fahrbahnspur 205, 305 verlassen und der Computer 105 kann eine oder mehrere Komponenten 120 betätigen, um zu verhindern, dass das Fahrzeug 101 von dem Fahrpfad abweicht.
Der Computer 105 kann einen Pfadfehler identifizieren. Im vorliegenden Kontext ist ein „Pfadfehler“ eine Angabe, dass die Auslenkung 220, 320 zwischen dem lenkbaren Pfad 200, 300 und dem Spurpfad 210, 310 stark genug ist, damit das Fahrzeug 101 die Fahrbahnspur 205, 305 verlassen wird, wenn der Fehler nicht behoben wird. Wenn der Auslenkungsschwellenwert überschritten wird, kann der Computer 105 einen Timer initiieren, um eine verstrichene Zeit seit dem Überschreiten des Auslenkungsschwellenwerts zu messen. Der Computer 105 kann den Pfadfehler identifizieren, wenn die verstrichene Zeit einen Zeitschwellenwert überschreitet, wobei der Zeitschwellenwert z. B. auf empirischen Tests und/oder Simulationsmodellen von Auslenkungswahrscheinlichkeiten 220, 320, die bewirken, dass das Fahrzeug 101 die Fahrbahnspuren 205, 305 verlässt, basiert.
Der Zeitschwellenwert kann auf einer Größe der Auslenkung 220, 320 basieren. Mit zunehmender Auslenkung 220, 320 kann der Zeitschwellenwert abnehmen, was angibt, dass größere Auslenkungen 220, 320 schwerwiegender sein können und ein dringenderes Einschreiten durch den Computer 105 erfordern. Der Datenspeicher 106 und/oder der Server 130 kann/können eine Lookup-Tabelle oder eine Korrelation beinhalten, die einen Zeitschwellenwert für eine spezifische Größe der Auslenkung 220, 320 bereitstellt. Die Lookup-Tabelle und/oder die Korrelation kann auf Grundlage einer vorhergesagten Zeit bestimmt werden, bei der das Fahrzeug 101 die Fahrbahnspur 205, 305 verlässt. Die Lookup-Tabelle und/oder die Korrelation kann zum Beispiel auf Grundlage von Simulationen von Fahrzeugen 101 bestimmt werden, die spezifizierten lenkbaren Pfaden 200, 300 und spezifizierten Spurpfaden 210, 310 folgen. In den Simulationen können spezifizierte Auslenkungen 220, 320 eingeführt werden und die Zeit für das Fahrzeug 101, um die Fahrbahnspur 205, 305 zu verlassen, kann für jede spezifizierte Auslenkung 220, 320 bestimmt werden. Somit kann der Zeitschwellenwert für eine spezifizierte Größe der Auslenkung 220, 320 bestimmt werden, sodass der Zeitschwellenwert kleiner als die verstrichene Zeit für das Fahrzeug 101 ist, um die Fahrbahnspur 205, 305 zu verlassen.
Beim Identifizieren des Pfadfehlers, kann der Computer 105 von einem autonomen Modus in einen von einem halbautonomen oder einem manuellen Modus übergehen. Da der Pfadfehler angeben kann, dass das Fahrzeug 101 die Fahrbahnspur 205, 305 gleich verlassen wird, kann der Computer 105 die Steuerung des Fahrzeugs 101 an den Benutzer zurückgeben. Der Computer 105 kann von dem autonomen Modus in den halbautonomen Modus übergehen und die Steuerung einer Lenkkomponente 120 an den Benutzer zurückgeben. Der Computer 105 kann ein Ausregelungsdrehmoment für das Fahrzeug 101 bestimmen, um das Fahrzeug 101 aus dem autonomen Modus in einen des halbautonomen oder des manuellen Modus zu regeln. Das „Ausregelungsdrehmoment“ ist eine vorgeschriebene Drehmomentänderung, bis welcher der Computer 105 die Lenkkomponente 120 betätigt, um die Steuerung der Lenkkomponente 120 durch den Computer 105 zu reduzieren, bis der Benutzer die manuelle Steuerung des Fahrzeugs 101 übernimmt. Das heißt, das Ausregelungsdrehmoment reduziert das Drehmoment, das durch den Computer 105 für einen spezifizierten Zeitraum auf die Lenkkomponente 120 angewandt wird, was es dem Benutzer ermöglicht, Drehmoment, z. B. über ein Lenkrad, bereitzustellen. Der Computer 105 kann das Drehmoment zum Beispiel linear um 15 Nm/s reduzieren bis das durch den Computer 105 bereitgestellte Drehmoment null ist. Das Ausregelungsdrehmoment kann zum Beispiel auf Grundlage von empirischen Tests einer mittleren Zeit für den Benutzer, um die manuelle Steuerung Fahrzeugs 101 zu übernehmen, und einem Drehmomentbetrag, den der Computer 105 auf Grundlage der mittleren Zeit reduzieren kann, bestimmen.
Nach dem Identifizieren des Pfadfehlers, kann der Computer 105 fortfahren, die Auslenkung 220, 320 zwischen dem lenkbaren Pfad 200, 300 und dem Spurpfad 210, 310 zu bestimmen. Wenn die Auslenkung 220, 320 unter dem Auslenkungsschwellenwert liegt, kann der Computer 105 bestimmen, dass das Fahrzeug 101 nicht länger in Gefahr ist, von dem Spurpfad 210, 310 abzuweichen. Der Computer 105 kann identifizieren, dass kein Pfadfehler vorliegt, wenn die Auslenkung 220, 320 für eine verstrichene Zeit, die größer als ein zweiter Zeitschwellenwert ist, unter dem Auslenkungsschwellenwert liegt, wobei der zweite Zeitschwellenwert z. B. auf Grundlage empirischer Tests für eine Zeitspanne für das Fahrzeug 101, um zu dem Spurpfad 210, 310 zurückzukehren ohne die Fahrbahnspur 205, 305 zu verlassen, bestimmt wird.
4 veranschaulicht beispielhafte Diagramme des Pfadversatzes und des Spurversatzes. Ein Diagramm 400 zeigt den Versatzkoeffizienten α₀ für den lenkbaren Pfad 200, 300, der als ein Versatz 405 in einer durchgehenden Linie dargestellt ist, und für den Spurpfad 210, 310, der als ein Versatz 410 in einer gestrichelten Linie dargestellt ist. Die vertikale Achse stellt die Größe des jeweiligen Versatzes dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit in Sekunden dar. In dem Beispiel aus 4, reicht der Zeitraum, für den die Versätze 405, 410 gezeigt sind, von 1530 bis 1600 Sekunden während der Route, entlang der das Fahrzeug 101 fährt.
Wie in dem Diagramm 400 gezeigt, ist der Versatz 405 für den lenkbaren Pfad 200, 300 im Wesentlichen gleich dem Versatz 410 für den Spurpfad 210, 310. Zwischen den Zeitstempeln bei 1570 und 1580 Sekunden jedoch, erhöht sich der Versatz 410, während der Versatz 405 sich nicht erhöht, was angibt, dass der Spurpfad 210, 310 eine Abweichung des Fahrzeugs 101 von dem Spurpfad 210, 310 vorhersagt, die der lenkbare Pfad 200, 300 nicht vorhersagt. Da der Spurpfad 210, 310 auf Grundlage der LPP-Funktion bestimmt wird, die eine Sicherheitsmaßnahme beinhaltet, können die in dem LPP verwendeten Daten 115 robuster, d. h. zuverlässiger, als die Daten 115 sein, die zum Bestimmen des lenkbaren Pfads 200, 300 mit der SPP-Funktion verwendet werden. Somit kann der Spurpfad 210, 310 Abweichungen identifizieren, die der lenkbare Pfad 200, 300 möglicherweise übersieht, wie in der Zunahme des Versatzes 410 in Bezug auf den Versatz 405 gezeigt ist.
Ein Diagramm 415 zeigt die Auslenkung 220, 320, die durch den Computer 105 bestimmt wird. Die Auslenkung 220, 320 ist als eine Auslenkungslinie 420 in einer durchgezogenen Linie dargestellt und der Auslenkungsschwellenwert ist als eine Schwellenwertlinie 425 in einer gestrichelten Linie dargestellt. Die vertikale Achse stellt die Größe der Auslenkung 220, 320 dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit in Sekunden dar.
Wie in dem Diagramm 415 gezeigt, bleibt die Auslenkungslinie 420 im Allgemeinen unter der Schwellenwertlinie 425, da die Versätze 405, 410 im Wesentlichen gleich sind. Die Auslenkungslinie 420 überschreitet die Schwellenwertlinie 425 einige Male, typischerweise wenn die Versätze 405, 410 sich plötzlich ändern und eine Zeitverzögerung zwischen den Versätzen 405, 410 einige wenige Zeitschritte erzeugen, bei denen die Auslenkungslinie 420 die Schwellenwertlinie 425 überschreitet. Zwischen den Zeitstempeln bei 1570 und 1580 Sekunden jedoch, überschreitet die Auslenkungslinie 420 die Schwellenwertlinie 425 und bleibt für mehr als einige wenige Zeitschritte über der Schwellenwertlinie 425. Die erhöhte Auslenkungslinie 420 stellt die Differenzen der in dem Diagramm 400 gezeigten Versätze 405, 410 dar, die daraus resultieren, dass der Spurpfad 210 eine Abweichung identifiziert, die der lenkbare Pfad 200, 300 nicht identifiziert. Der Zeitschwellenwert kann derart bestimmt werden, dass sich die Auslenkungslinie 420 zwischen den Zeitstempeln 1530-1540 erhöht und die Zeitstempel 1560-1570 keinen Pfadfehler auslösen würden, der Anstieg der Auslenkungslinie 420 zwischen den Zeitstempeln 1570-1580 jedoch einen Pfadfehler auslösen würde.
5 ist ein Diagramm eines beispielhaften Prozesses zum Betreiben eines Fahrzeugs 101. Der Prozess 500 beginnt in einem Block 505, in welchem der Computer 105 Daten 115 von einem oder mehreren Sensoren 110 sammelt. Der Computer 105 kann Daten 115 z. B. von Bildern einer Fahrbahnspur 205, 305, eines Spurrands, einer Spurrandmarkierung 215, 315 usw. sammeln.
Als Nächstes bestimmt der Computer 105 in einem Block 510 entsprechende Koeffizienten α₀, α₁, α₂, α₃ für die Pfadpolynome y(x) gemäß der SPP- und der LPP-Funktion. Wie vorstehend beschrieben, kann die SPP-Funktion und die LPP-Funktion jeden Koeffizienten für das Pfadpolynom auf Grundlage von Daten 115 bestimmen, die gemäß der jeweiligen Funktion und dem beabsichtigten Fahrpfad gesammelt werden.
Als Nächstes bestimmt der Computer 105 in einem Block 515 einen Pfadversatz und einen Spurversatz. Der Pfadversatz ist die Seitenentfernung, d. h. die Entfernung, die senkrecht zu der Vorwärtslängsrichtung des Fahrzeugs 101 ist, zwischen dem Fahrpfad und einer Mittellinie des Fahrzeugs 101 entlang des lenkbaren Pfads 200, 300. Der Spurversatz ist die Seitenentfernung zwischen dem Fahrpfad und der Mittellinie des Fahrzeugs 101 entlang des Spurpfads 210, 310. Der Computer 105 kann den Pfadversatz und den Spurversatz durch Bestimmen des linearen Koeffizienten α₀ des jeweiligen Pfadpolynoms y(x), das verwendet wird, um den lenkbaren Pfad 200, 300 und den Spurpfad 210, 310 zu bestimmen, bestimmen. Wie vorstehend beschrieben, ist der lineare Koeffizient α₀ die Seitenentfernung zwischen der Mittellinie des Fahrzeugs 101 entlang des Pfadpolynoms y(x) und dem Fahrpfad bei der bevorstehenden Längsentfernung x.
Als Nächstes bestimmt der Computer 105 in einem Block 520 die Auslenkung 220, 320. Wie vorstehend beschrieben, ist die Auslenkung 220, 320 die Differenz zwischen dem lenkbaren Pfad 200 und dem Spurpfad 210, wie sie durch die jeweiligen Pfadpolynome y_pfad und y_spur bestimmt werden.
Als Nächstes bestimmt der Computer 105 in einem Block 525, ob die Auslenkung 220, 320 über einem Auslenkungsschwellenwert liegt. Der Auslenkungsschwellenwert kann auf Grundlage einer vorhergesagten Entfernung bestimmt werden, um die das Fahrzeug 101 von dem Spurpfad 210 abweichen kann, bis es die Fahrbahnspur verlässt. Der Auslenkungsschwellenwert kann zum Beispiel eine mittlere Entfernung zwischen einem am weitesten außen gelegenen Abschnitt eines Fahrzeugs 101 und einer Spurrandmarkierung 215, 315 sein, wenn sich das Fahrzeug 101 entlang des Spurpfads 210, 310 bewegt, z. B. 0,9 Meter für eine Fahrbahn, die 3,7 Meter breit ist und ein Fahrzeug 101, das 1,9 Meter breit ist. Wenn die Auslenkung 220, 320 über dem Auslenkungsschwellenwert liegt, geht der Prozess 500 zu einem Block 530 über. Anderenfalls geht der Prozess 500 zu einem Block 550 über.
In dem Block 530 bestimmt der Computer 105, ob eine verstrichene Zeit seit die Auslenkung den Auslenkungsschwellenwert überschritten hat, einen Zeitschwellenwert überschreitet. Der Zeitschwellenwert kann z. B. auf Grundlage von empirischen Simulationsdaten von Fahrzeugen 101, die entlang simulierter lenkbarer Pfade 200, 300 und simulierter Spurpfade 210, 310 fahren, eine Erkennungsreichweite der Sensoren 110 usw. bestimmen. Zum Beispiel kann beim Durchführen von empirischen Tests und/oder Simulationsmodellen von Auslenkungswahrscheinlichkeiten 220, 320 für eine Vielzahl von Fahrzeugen 101, die entlang simulierter lenkbarer Pfade 200, 300 und simulierter Spurpfade 210, 310 fahren, der Zeitschwellenwert als eine mittlere Zeit für das Fahrzeug 101, um die Fahrbahnspuren 205, 305 zu verlassen, bestimmt werden. Zusätzlich oder alternativ kann, wie vorstehend beschrieben, der Zeitschwellenwert als eine Größe oder als ein Betrag mit zunehmender Auslenkung 220, 320 abnehmen. Der Zeitschwellenwert kann z. B. 1 Sekunde betragen. Wenn die verstrichene Zeit den Zeitschwellenwert überschreitet, geht der Prozess 500 zu einem Block 535 über. Andernfalls kehrt der Prozess 500 zu dem Block 525 zurück.
In dem Block 535 identifiziert der Computer 105 einen Pfadfehler. Beim Identifizieren des Pfadfehlers kann der Computer 105 eine oder mehrere Komponenten 120 betätigen, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug 101 in der Fahrbahnspur 205, 305 und/oder entlang des Fahrpfads bleibt. Der Computer 105 kann zum Beispiel von einem autonomen Modus in einen halbautonomen oder einen manuellen Modus übergehen, um einem Benutzer die Steuerung Fahrzeugs 101 bereitzustellen.
Als Nächstes bestimmt der Computer 105 in einem Block 540 eine aktualisierte Auslenkung 220, 320 und bestimmt, ob die aktualisierte Auslenkung 220, 320 unter dem Auslenkungsschwellenwert liegt. Wie vorstehend beschrieben, kann das Fahrzeug 101 die Bewegung entlang des lenkbaren Pfads 200, 300 derart korrigieren, dass das Fahrzeug 101 in den Spurpfad 210, 310 zurückkehrt. Wenn die Auslenkung 220, 320 über dem Auslenkungsschwellenwert liegt, geht der Prozess 500 zu einem Block 545 über. Andernfalls kehrt der Prozess 500 zu dem Block 535 zurück.
In dem Block 545 bestimmt der Computer 105, ob eine verstrichene Zeit seit dem Bestimmen, dass die Auslenkung 220, 320 unter dem Auslenkungsschwellenwert liegt, einen zweiten Zeitschwellenwert überschreitet. Der zweite Zeitschwellenwert kann z. B. auf Grundlage empirischer Tests einer Zeitspanne für das Fahrzeug 101, um in den Spurpfad 210, 310 zurückzukehren, ohne die Fahrbahnspur 205, 305 zu verlassen, bestimmt werden. Wenn die verstrichene Zeit den zweiten Zeitschwellenwert überschreitet, geht der Prozess 500 zu einem Block 550 über. Andernfalls kehrt der Prozess 500 zu dem Block 540 zurück.
In dem Block 550 identifiziert der Computer 105 keinen Pfadfehler, d. h. das Fahrzeug 101 wird wahrscheinlich nicht auf Grundlage der Auslenkung 220, 320 zwischen dem lenkbaren Pfad 200, 300 und dem Spurpfad 210, 310 von dem Fahrpfad abweichen. Wenn kein Pfadfehler identifiziert wird, fährt der Computer 105 fort, das Fahrzeug 101 gemäß dem lenkbaren Pfad 200, 300 zu betreiben.
Als Nächstes bestimmt der Computer 105 bei einem Block 555, ob der Prozess 500 fortgesetzt werden soll. Der Computer 105 kann zum Beispiel bestimmen, den Prozess 500 fortzusetzen, wenn das Fahrzeug 101 noch in Bewegung ist und entlang der Fahrbahnspur 205, 305 fährt. In einem anderen Beispiel kann der Computer 105 bestimmen, den Prozess 500 nicht fortzusetzen, wenn der Computer 105 das Fahrzeug 101 in den manuellen Modus übergehen lässt. Wenn der Computer 105 das Fortsetzen bestimmt, kehrt der Prozess 500 zu dem Block 505 zurück, um Daten 115 zu sammeln. Andernfalls endet der Prozess 500.
Im vorliegenden Zusammenhang bedeutet das ein Adjektiv modifizierende Adverb „im Wesentlichen“, dass eine Form, eine Struktur, eine Messung, ein Wert, eine Berechnung usw. von einer genau beschriebenen Geometrie, einer genau beschriebenen Entfernung, einer genau beschriebenen Messung, einem genau beschriebenen Wert, einer genau beschriebenen Berechnung usw. aufgrund von Mängeln hinsichtlich der Materialien, Bearbeitung, Herstellung, Datensammlermessungen, Berechnungen, Verarbeitungszeit, Kommunikationszeit usw. abweichen können.
Rechenvorrichtungen, wie sie in dieser Schrift erörtert sind, einschließlich des Computers 105 und des Servers 130, beinhalten Prozessoren und Speicher, wobei die Speicher im Allgemeinen jeweils Anweisungen beinhalten, die durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, wie etwa die vorstehend angeführten, und zum Ausführen von Blöcken oder Schritten von vorstehend beschriebenen Prozessen ausgeführt werden können. Computerausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen zusammengestellt oder ausgewertet werden, die unter Verwendung vielfältiger Programmiersprachen und/oder -technologien erstellt worden sind, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, und entweder für sich oder in Kombination Java™, C, C++, Visual Basic, Java Script, Perl, HTML usw. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw., und führt diese Anweisungen aus, wodurch er einen oder mehrere Prozesse durchführt, darunter einen oder mehrere der in dieser Schrift beschriebenen Prozesse. Derartige Anweisungen und andere Daten können unter Verwendung vielfältiger computerlesbarer Medien gespeichert und übertragen werden. Eine Datei in dem Computer 105 ist im Allgemeinen eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, wie etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw.
Ein computerlesbares Medium beinhaltet ein beliebiges Medium, das am Bereitstellen von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt ist, die durch einen Computer ausgelesen werden können. Ein derartiges Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, nicht flüchtiger Medien, flüchtiger Medien usw. Zu nicht flüchtigen Medien gehören zum Beispiel optische Platten oder Magnetplatten und sonstige dauerhafte Speicher. Zu flüchtigen Medien gehört ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (dynamic random access memory - DRAM), der typischerweise einen Hauptspeicher darstellt. Zu gängigen Formen computerlesbarer Medien gehören zum Beispiel eine Diskette, eine Folienspeicherplatte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein beliebiges anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein beliebiges anderes physisches Medium mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein FLASH-EEPROM, ein beliebiger anderer Speicherchip oder eine beliebige andere Speicherkassette oder ein beliebiges anderes Medium, das durch einen Computer ausgelesen werden kann.
Hinsichtlich der in dieser Schrift beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Verfahren usw. versteht es sich, dass die Schritte derartiger Prozesse usw. zwar als gemäß einer bestimmten geordneten Abfolge erfolgend beschrieben worden sind, derartige Prozesse jedoch so umgesetzt werden könnten, dass die beschriebenen Schritte in einer anderen Reihenfolge als der in dieser Schrift beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Es versteht sich ferner, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt, andere Schritte hinzugefügt oder bestimmte hierin beschriebene Schritte weggelassen werden könnten. Beispielsweise könnten bei dem Prozess 500 ein oder mehrere der Schritte weggelassen werden oder könnten die Schritte in einer anderen als der in 5 gezeigten Reihenfolge ausgeführt werden. Mit anderen Worten sind die Beschreibungen von Systemen und/oder Prozessen hierin zur Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen bereitgestellt und sollten keinesfalls dahingehend ausgelegt werden, dass sie den offenbarten Gegenstand einschränken.
Dementsprechend versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung, einschließlich der vorstehenden Beschreibung und der beigefügten Figuren und nachfolgenden Patentansprüche, veranschaulichend und nicht einschränkend sein soll. Viele Ausführungsformen und Anwendungen, bei denen es sich nicht um die bereitgestellten Beispiele handelt, werden dem Fachmann beim Lesen der vorstehenden Beschreibung ersichtlich sein. Der Umfang der Erfindung sollte nicht unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung bestimmt werden, sondern stattdessen unter Bezugnahme auf Patentansprüche, die hier beigefügt sind und/oder in einer hierauf beruhenden, nicht vorläufigen Patentanmeldung enthalten sind, gemeinsam mit dem vollständigen Umfang von Äquivalenten, zu denen derartige Patentansprüche berechtigt sind. Es wird erwartet und ist beabsichtigt, dass es hinsichtlich der hierin erörterten Fachgebiete künftige Entwicklungen geben wird und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in derartige künftige Ausführungsformen aufgenommen werden. Insgesamt versteht es sich, dass der offenbarte Gegenstand modifiziert und variiert werden kann.
Der ein Nomen modifizierende Artikel „ein(e)“ sollte dahingehend verstanden werden, dass er eine(n) oder mehrere bezeichnet, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben oder der Kontext erfordert etwas anderes. Der Ausdruck „auf Grundlage (von)/basiert auf“ schließt teilweise oder vollständig auf Grundlage (von)/basiert auf ein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, dass Folgendes aufweist: einen Computer einschließlich eines Prozessors und eines Speichers, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um eine Auslenkung zwischen einem vorhergesagten lenkbaren Pfad eines Fahrzeugs, der auf Daten basiert, die gemäß einem ersten Protokoll gesammelt werden, und einem vorhergesagten Spurpfad, der auf Daten basiert, die gemäß einem zweiten Protokoll gesammelt werden, zu identifizieren; und um einen Pfadfehler zu identifizieren, wenn die Auslenkung für eine verstrichene Zeit, die einen Zeitschwellenwert überschreitet, einen Auslenkungsschwellenwert überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen, um den vorhergesagten lenkbaren Pfad auf Grundlage mindestens eines von einem Fahrzeugkurswinkel, einer Krümmung oder einer Krümmungsrate zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das zweite Protokoll eine Sicherheitsmaßnahme.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der Zeitschwellenwert auf einer Größe der Auslenkung.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen, um den vorhergesagten Spurpfad auf Grundlage mindestens eines von einer Spurmarkierung, einer Spurbarriere und einem Fahrbahnrand zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen, um einen Tiefpassfilter auf den vorhergesagten lenkbaren Pfad anzuwenden.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen, um einen Pfadversatz für den vorhergesagten lenkbaren Pfad und einen Spurversatz für den vorhergesagten Spurpfad zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen, um die Auslenkung auf Grundlage des Pfadversatzes und des Spurversatzes zu identifizieren.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen, um den vorhergesagten lenkbaren Pfad auf Grundlage von Lenkdaten zu bestimmen und den Spurpfad auf Grundlage von Bilddaten der Fahrbahnspur zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen, um die Auslenkung auf Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zum Übergehen von einem autonomen Modus in einen von einem halbautonomen oder einem manuellen Modus beim Identifizieren des Pfadfehlers.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen, um, beim Identifizieren des Pfadfehlers, dann keinen Pfadfehler zu identifizieren, wenn die Auslenkung für eine verstrichene Zeit, die größer als ein zweiter Zeitschwellenwert ist, unter dem Auslenkungsschwellenwert liegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren, bereitgestellt, das Folgendes aufweist: Identifizieren einer Auslenkung zwischen einem vorhergesagten lenkbaren Pfad eines Fahrzeugs, der auf Daten basiert, die gemäß einem ersten Protokoll gesammelt werden, und einem vorhergesagten Spurpfad, der auf Daten basiert, die gemäß einem zweiten Protokoll gesammelt werden, und Identifizieren eines Pfadfehlers, wenn die Auslenkung einen Auslenkungsschwellenwert für eine verstrichene Zeit überschreitet, die einen Zeitschwellenwert überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Bestimmen des vorhergesagten lenkbaren Pfads auf Grundlage mindestens eines von einem Fahrzeugkurswinkel, einer Krümmung oder einer Krümmungsrate gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der Zeitschwellenwert auf einer Größe der Auslenkung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Bestimmen eines Pfadversatzes für den vorhergesagten lenkbaren Pfad und eines Spurversatzes für den vorhergesagten Spurpfad gekennzeichnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: Mittel zum Identifizieren einer Auslenkung zwischen einem vorhergesagten lenkbaren Pfad eines Fahrzeugs, der auf Daten basiert, die gemäß einem ersten Protokoll gesammelt werden, und einem vorhergesagten Spurpfad, der auf Daten basiert, die gemäß einem zweiten Protokoll gesammelt werden; und Mittel zum Identifizieren eines Pfadfehlers, wenn die Auslenkung einen Auslenkungsschwellenwert für eine verstrichene Zeit überschreitet, die einen Zeitschwellenwert überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Mittel zum Bestimmen des vorhergesagten lenkbaren Pfads auf Grundlage mindestens eines von einem Fahrzeugkurswinkel, einer Krümmung oder einer Krümmungsrate gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der Zeitschwellenwert auf einer Größe der Auslenkung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Mittel zum Bestimmen eines Pfadversatzes für den vorhergesagten lenkbaren Pfad und eines Spurversatzes für den vorhergesagten Spurpfad gekennzeichnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 26262 [0049]

Claims

Verfahren, Folgendes umfassend: Identifizieren einer Auslenkung zwischen einem vorhergesagten lenkbaren Pfad eines Fahrzeugs, der auf Daten basiert, die gemäß einem ersten Protokoll gesammelt werden, und einem vorhergesagten Spurpfad, der auf Daten basiert, die gemäß einem zweiten Protokoll gesammelt werden; und Identifizieren eines Pfadfehlers, wenn die Auslenkung einen Auslenkungsschwellenwert für eine verstrichene Zeit überschreitet, die einen Zeitschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner das Bestimmen des vorhergesagten Spurpfads auf Grundlage mindestens eines von einer Spurmarkierung, einer Spurbarriere und einem Fahrbahnrand umfassend.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner das Anwenden eines Tiefpassfilters auf den vorhergesagten lenkbaren Pfad umfassend.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner das Bestimmen eines Pfadversatzes für den vorhergesagten lenkbaren Pfad und eines Spurversatzes für den vorhergesagten Spurpfad umfassend.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner das Identifizieren der Auslenkung auf Grundlage des Pfadversatzes und des Spurversatzes umfassend.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner das Bestimmen des vorhergesagten lenkbaren Pfads auf Grundlage von Lenkdaten und das Bestimmen des Spurpfads auf Grundlage von Bilddaten der Fahrbahnspur umfassend.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner das Bestimmen der Auslenkung auf Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit umfassend.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner, beim Identifizieren des Pfadfehlers, das Übergehen von einem autonomen Modus in einen von einem halbautonomen oder einem manuellen Modus umfassend.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner, beim Identifizieren des Pfadfehlers, kein Identifizieren eines Pfadfehlers dann umfassend, wenn die Auslenkung für eine verstrichene Zeit, die größer als ein zweiter Zeitschwellenwert ist, unter dem Auslenkungsschwellenwert liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, ferner das Bestimmen des vorhergesagten lenkbaren Pfads auf Grundlage mindestens eines von einem Fahrzeugkurswinkel, einer Krümmung oder einer Krümmungsrate umfassend.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, wobei das zweite Protokoll eine Sicherheitsmaßnahme beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, wobei der Zeitschwellenwert auf einer Größe der Auslenkung basiert.
Computer, der dazu programmiert ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9 durchzuführen.
Fahrzeug, das den Computer nach Anspruch 13 umfasst.
Computerprogrammprodukt, das ein computerlesbares Medium umfasst, auf dem Anweisungen gespeichert sind, die durch einen Computerprozessor ausgeführt werden können, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9 auszuführen.