DE102020111606B4

DE102020111606B4 - Drehmomentbasierte fahrzeugpfadvorhersage

Info

Publication number: DE102020111606B4
Application number: DE102020111606.3A
Authority: DE
Inventors: Tejas M. Varunjikar; Jian Sheng
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2019-05-01
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2040-04-30
Also published as: DE102020111606A1; US20200346642A1; CN111873996A

Abstract

Verfahren, umfassend, dass:durch einen Prozessor (112) ein vorhergesagter Lenkwinkel zu einem zukünftigen Zeitschritt berechnet wird (802);durch den Prozessor (112) eine vorhergesagte Fahrzeugposition (620) zu dem zukünftigen Zeitschritt basierend auf dem vorhergesagten Lenkwinkel ermittelt wird (804);durch den Prozessor (112) eine Nähe zu einem Objekt zu dem zukünftigen Zeitschritt basierend auf einer vorhergesagten Fahrzeugposition (620) detektiert wird (806); unddurch den Prozessor (112) in Ansprechen darauf, dass die Nähe unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, ein Einschreitungssignal erzeugt wird (808), dadurch gekennzeichnet, dass der vorhergesagte Lenkwinkel mittels eines Dynamikmodells basierend auf einem Eingangsdrehmoment, einem aktuellen Lenkwinkel und einer aktuellen Lenkgeschwindigkeit berechnet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Lenksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12 sowie ein Computerprogramnnprodukt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20.
HINTERGRUND
Weiterentwickelte Fahrerassistenzsysteme (ADAS von advanced driver assistance systems) ermöglichen verschiedene Niveaus einer autonomen Steuerung eines Fahrzeugs. Ein Lenksystem des Fahrzeugs spielt bei einer Realisierung verschiedener ADAS-Eigenschaften eine Schlüsselrolle. Beispielsweise verwendet eine Spurhalteunterstützung (LKA von Lane Keeping Assist) eine Spurinformation von einem Sensor, wie beispielsweise einer Kamera, um eine Lenkdrehmomentunterstützung für den Fahrer, der das Lenksystem verwendet, bereitzustellen. In solchen Fällen kann eine Lenksystemdrehmomentüberlagerung durch die ADAS-Funktion angefordert werden, um den Fahrer davon abzuhalten, unabsichtlich eine Spur zu wechseln.
Die gattungsbildende DE 10 2007 061 900 A1 offenbart ein Spurhalteassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum automatisierten Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Einhalten einer Fahrspur. Die DE 10 2007 027 495 A1 beschreibt ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei der Querführung des Kraftfahrzeugs. Aus der DE 10 2013 000 199 A1 ist ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeuggespanns bekannt, wobei eine Fahrspur erfasst wird und ein vom Fahrzeuggespann während der Fahrt voraussichtlich beanspruchter Raum als Schleppkurve des Fahrzeuggespanns prognostiziert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schnelleres Ermitteln einer vorhergesagten Fahrzeugtrajektorie als bei einer sensorbasierten Trajektorienvorhersage zu ermöglichen.
Die Lösung vorstehend genannter Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 12 sowie durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 20. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Diese und andere Vorteile und Eigenschaften werden sich aus der folgenden Beschreibung besser ergeben, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen gelesen wird.
Figurenliste
Der Gegenstand, der als die Erfindung betrachtet wird, wird in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung besonders klar gemacht und eindeutig beansprucht. Die vorstehenden und andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich, in denen:

1 ein automatisiertes Fahrerassistenzsystem in einem Fahrzeug gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt;
2 ein EPS-System gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt;
3 eine beispielhafte Ausführungsform eines SbW-Systems 40 zur Realisierung der beschriebenen Ausführungsformen ist;
4 ein Blockdiagramm, das eine drehmomentbasierte Fahrzeugpfadvorhersage zeigt, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt;
5 einen beispielhaften Aufbau eines Lenksystem-Vorhersagemoduls gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt;
6 eine visuelle Darstellung der Spurmarkierungsdetektion unter Verwendung der vorhergesagten Fahrzeugpositionen gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt;
7 ein Blockdiagramm eines Lenksystem-Steuermoduls gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt; und
8 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens für eine drehmomentbasierte Fahrzeugtrajektorievorhersage gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie hierin verwendet beziehen sich die Begriffe Modul und Submodul auf einen oder mehrere Verarbeitungsschaltkreise wie beispielsweise einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis mit kombinatorischer Logik und/oder andere geeignete Bauteile, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Wie zu erkennen ist, können die nachfolgend beschriebenen Submodule kombiniert und/oder weiter unterteilt werden.
1 zeigt ein weiterentwickeltes Fahrerassistenzsystem in einem Fahrzeug gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Es sei angemerkt, dass das gezeigte und beschriebene Lenksystem 40 in einem autonomen oder semiautonomen Fahrzeug oder in einem herkömmlicheren Fahrzeug verwendet werden kann. In einem Fahrzeug 100 kann ein weiterentwickeltes Fahrerassistenzsystem (ADAS) 110 mit einem Lenksystem 40, einem oder mehreren Straßenrädern 44 (über eine oder mehrere Steuereinheiten) und anderen Steuereinheiten in dem Fahrzeug 100 gekoppelt sein. Das ADAS 110 kann einen oder mehrere Prozessoren 112 und eine oder mehrere Speichereinrichtung 114 umfassen.
Das ADAS 110 empfängt ein oder mehrere Eingangssignale, die Daten und/oder Befehle umfassen, von den Steuereinheiten, wie beispielsweise dem Controller 16 des Lenksystems 40. Das ADAS 110 kann ferner ein oder mehrere Eingangssignale von einem oder mehreren Sensoren 116, wie beispielsweise einer Kamera, einem Radar, einem Lidar, oder beliebigen anderen Sensoren empfangen. Das ADAS 110 kann ferner Signale, die Daten und/oder Befehle umfassen, an die Steuereinheiten, wie beispielsweise einen Controller 16 des Lenksystems 40, senden. Das ADAS 110 kann ferner einen Eingang von dem menschlichen Fahrer, wie beispielsweise ein Ziel, eine oder mehrere Vorlieben und dergleichen empfangen.
Das ADAS 110 kann beispielsweise während einer Interaktion mit dem Fahrer und/oder in Ansprechen auf eine oder mehrere Bedingungen in dem Fahrzeug 100 Benachrichtigungen an den Fahrer liefern. Die Benachrichtigungen können Audiobenachrichtigungen, visuelle Benachrichtigungen, haptische Benachrichtigungen, Drehmomentbenachrichtigungen und dergleichen umfassen. Beispielsweise können die Audio-/visuellen Benachrichtigungen über eine Fahrer-Fahrzeug-Informationseinheit, Lautsprecher, die als Ausstattung in dem Fahrzeug 100 vorgesehen sind, und dergleichen gesendet werden. Die haptischen Benachrichtigungen können über einen Sitz, das Lenksystem 40 und dergleichen bereitgestellt werden. Die Drehmomentbenachrichtigung kann über das Lenksystem 40, beispielsweise durch Erzeugen einer Drehmomentüberlagerung, die einem Unterstützungsdrehmoment hinzugefügt wird, das erzeugt wird, um den Fahrer beim Betreiben des Fahrzeugs 100 zu unterstützen, gesendet werden.
Das ADAS 110 ermittelt bei einem oder mehreren Beispielen automatisch eine Fahrtrajektorie für das Fahrzeug 100. Die Sensoren 116 werden verwendet, um verschiedene ADAS-Eigenschaften bereitzustellen, die die seitliche Bewegung des Fahrzeugs 100 beeinflussen, wie beispielsweise eine Spurhalteunterstützung, eine Spurführungsunterstützung, eine Totwinkelunterstützung etc. Solche Eigenschaften können dem Fahrer dabei helfen, Kollisionen zu vermeiden, wie beispielsweise eine Seitenkollision, eine Frontkollision etc. Beim Bereitstellen solch einer Funktionalität bewertet das ADAS 110 eine Absicht des Fahrers, wie beispielsweise eine Beschleunigung, einen Spurwechsel etc. ADAS-Eigenschaften, wie beispielsweise eine LKA, können auf einer sensorbasierten Spurinformation beruhen, um basierend auf einer seitlichen Bewegung eine Fahrzeugnähe zu einer Spurmarkierung oder ein Potential eines Fahrzeugs, auf eine andere Spur hinüberzufahren, zu detektieren. Solch eine Information ist jedoch in Bezug auf den Fahrereingang oftmals verzögert. Nachdem der Fahrer ein Handraddrehmoment aufgebracht hat, findet aufgrund der Physik eine Verzögerung, bevor die Fahrzeugbewegung beeinflusst wird, statt. Bei einer Kollisionsvermeidungsanwendung ist solch eine Verzögerung nicht erwünscht, da es zu spät sein könnte, um eine mögliche Seitenkollision vorherzusagen und eine notwendige Drehmomentüberlagerung aufzubringen.
Hierin beschriebene technische Lösungen ermöglichen ein schnelleres Ermitteln einer vorhergesagten Fahrzeugtrajektorie als bei einer sensorbasierten Trajektorievorhersage. Um die technischen Herausforderungen bei der sensorbasierten Fahrzeugtrajektorievorhersage zu überwinden, verwenden die hierin beschriebenen technischen Lösungen Lenksignale, wie beispielsweise ein Handraddrehmoment, um die Fahrzeugtrajektorie vorherzusagen. Die vorhergesagte Trajektorie (oder der vorhergesagte Pfad) kann verwendet werden, um Absichten des Fahrers zu identifizieren und bei Bedarf zu agieren, um eine mögliche Kollision (Seite, Front etc.) abzuschwächen.
Die hierin beschriebenen technischen Lösungen sind sowohl auf EPS-Systeme (elektrische Servolenkungssysteme) als auch auf SbW-Systeme (Steer-by-Wire-Systeme) anwendbar. Bezugnehmend auf die Figuren, in denen die technischen Lösungen in Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben werden, ohne diese einzuschränken, ist 2 eine beispielhafte Ausführungsform eines elektrischen Servolenkungssystems (EPS) 40 in einem Fahrzeug 100, das für eine Realisierung der offenbarten Ausführungsformen geeignet ist, und ist 3 eine beispielhafte Ausführungsform eines SbW-Systems 40 zur Realisierung der beschriebenen Ausführungsformen. Wenn es nicht spezifisch anderweitig angegeben ist, bezieht sich die vorliegende Druckschrift auf ein Lenksystem 40, das entweder ein EPS oder ein SbW oder ein beliebiger anderer Typ von Lenksystem, bei dem die hierin beschriebenen technischen Lösungen verwendet werden können, sein kann.
In 2 ist der Lenkmechanismus 36 ein System vom Zahnstangentyp und umfasst er eine Zahnstange (nicht gezeigt) in einem Gehäuse 50 und ein Ritzel (ebenfalls nicht gezeigt), das unter einem Ritzelgehäuse 52 angeordnet ist. Bei einem Fahrereingang, hierin nachfolgend als Drehen eines Handrads oder Lenkrads 26 bezeichnet, dreht sich die obere Lenkwelle 29, und die untere Lenkwelle 51, die über ein Universalgelenk 34 mit der oberen Lenkwelle 29 verbunden ist, dreht das Ritzel. Eine Drehung des Ritzels bewegt die Zahnstange, die Spurstangen 38 (nur eine gezeigt) bewegt, die wiederum die Achsschenkel 39 (nur einer gezeigt) bewegen, welche ein lenkbares Rad/lenkbare Räder oder einen lenkbaren Reifen/lenkbare Reifen 44 (nur einer gezeigt) drehen. Obwohl hierin ein System vom Zahnstangentyp beschrieben ist, kann das EPS bei anderen Ausführungsformen ein Lenksäulenunterstützungs-EPS (CEPS von column assist EPS), ein Ritzelunterstützungs-EPS (PEPS von pinion assist EPS), ein duales Ritzelunterstützungs-EPS oder ein beliebiger anderer Typ von EPS sein.
Eine elektrische Servolenkungsunterstützung wird durch die allgemein mit Bezugszeichen 24 bezeichnete Steuervorrichtung bereitgestellt und umfasst den Controller 16 und einen Elektromotor 46, der ein Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM von permanent magnet synchronous motor) oder ein Permanentmagnet-Gleichstrommotor (PMDC von permanent magnet direct current motor) oder ein beliebiger anderer Typ von Motor sein könnte und hierin nachfolgend als Motor 46 bezeichnet ist. Der Controller 16 wird durch die Fahrzeugleistungszufuhr 10 über eine Leitung 12 mit Leistung versorgt. Der Controller 16 empfängt ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 14, das die Fahrzeuggeschwindigkeit darstellt, von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 17. Ein Lenkwinkel wird über einen Positionssensor 32 gemessen, der ein Sensor vom Typ einer optischen Codierung, ein Sensor vom Typ eines variablen Widerstands oder ein beliebiger anderer geeigneter Typ von Positionssensor sein kann und dem Controller 16 ein Positionssignal 20 liefert. Die Motorgeschwindigkeit kann mit einem Geschwindigkeitsmesser oder einer beliebigen anderen Einrichtung gemessen werden und als Motorgeschwindigkeitssignal 21 an den Controller 16 übertragen werden. Eine Motorgeschwindigkeit, bezeichnet mit ω_m, kann gemessen oder berechnet werden oder eine Kombination hiervon. Beispielsweise kann die Motorgeschwindigkeit ω_m als Änderung der Motorposition θ, die durch einen Positionssensor 32 über ein vorgeschriebenes Zeitintervall gemessen wird, berechnet werden. Beispielsweise kann die Motorgeschwindigkeit ω_m als Ableitung der Motorposition θ aus der Gleichung ω_m = Δθ/Δt ermittelt werden, wobei Δt die Abtastzeitdauer ist und Δθ die Änderung der Position während des Abtastintervalls ist. Alternativ kann die Motorgeschwindigkeit von einer Motorposition als die zeitliche Änderungsrate der Position abgeleitet werden. Es sei angemerkt, dass es zahlreiche weithin bekannte Methodologien zur Durchführung der Funktion einer Ableitung gibt.
Wenn das Handrad 26 gedreht wird, erfasst der Drehmomentsensor 28 das auf das Handrad 26 durch den Fahrzeugfahrer aufgebrachte Drehmoment. Der Drehmomentsensor 28 kann einen Drehstab (nicht gezeigt) und einen Sensor vom Typ eines variablen Widerstands (ebenfalls nicht gezeigt) umfassen, der in Relation zu dem Betrag an Drehung an dem Drehstab ein variables Drehmomentsignal 18 an den Controller 16 ausgibt. Obwohl dies ein Typ von Drehmomentsensor ist, ist eine beliebige andere geeignete Drehmomenterfassungseinrichtung, die bei bekannten Signalverarbeitungstechniken verwendet wird, ausreichend. In Ansprechen auf die verschiedenen Eingänge sendet der Controller einen Befehl 22 an den Elektromotor 46, der über eine Schnecke 47 und ein Schneckengetriebe 48 eine Drehmomentunterstützung an das Lenksystem liefert, wobei der Fahrzeuglenkung eine Drehmomentunterstützung bereitgestellt wird.
In dem gezeigten Steuersystem 24 verwendet der Controller 16 das Drehmoment, die Position und Geschwindigkeit und dergleichen, um einen Befehl/Befehle zur Übermittlung der erforderlichen Ausgangsleistung zu berechnen. Der Controller 16 ist in Verbindung mit den verschiedenen Systemen und Sensoren des Motorsteuersystems angeordnet. Der Controller 16 empfängt Signale von jedem der Systemsensoren, quantifiziert die empfangene Information und liefert ein Ausgangsbefehlssignal/Ausgangsbefehlssignale in Ansprechen darauf, in diesem Fall beispielsweise an den Motor 46. Der Controller 16 ist ausgestaltet, um die entsprechende Spannung/die entsprechenden Spannungen aus einem Umrichter (nicht gezeigt) zu entwickeln, der optional in dem Controller 16 umfasst sein kann und hierin als Controller 16 bezeichnet wird, so dass bei einer Aufbringung auf den Motor 46 das gewünschte Drehmoment oder die gewünschte Position erzeugt wird. Bei einem oder mehreren Beispielen arbeitet der Controller 24 in einem Regelungsmodus als Stromregler, um den Befehl 22 zu erzeugen. Alternativ arbeitet der Controller 24 bei einem oder mehreren Beispielen in einem Steuerungsmodus, um den Befehl 22 zu erzeugen. Da sich diese Spannungen auf die Position und Geschwindigkeit des Motors 46 und das gewünschte Drehmoment beziehen, werden die Position und/oder Geschwindigkeit des Rotors und das durch einen Fahrer aufgebrachte Drehmoment ermittelt. Ein Positionscodierer ist mit der Lenkwelle 51 verbunden, um die Winkelposition θ zu detektieren. Der Codierer kann die Drehposition basierend auf einer optischen Detektion, Magnetfeldabweichungen oder anderen Methodologien erfassen. Typische Positionssensoren umfassen Potentiometer, Koordinatenwandler, Drehmelder, Codierer und dergleichen sowie Kombinationen, die zumindest einen der vorstehenden umfassen. Der Positionscodierer gibt ein Positionssignal 20 aus, das die Winkelposition der Lenkwelle 51 und dadurch die des Motors 46 angibt.
Ein gewünschtes Drehmoment kann dadurch ermittelt werden, dass ein oder mehrere Drehmomentsensoren 28 Drehmomentsignale 18 übertragen, die ein aufgebrachtes Drehmoment angeben. Eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen umfasst oder umfassen solch einen Drehmomentsensor 28 und das Drehmomentsignal/die Drehmomentsignale 18 von diesem, beispielsweise in Ansprechen auf einen flexiblen Drehstab, einen T-Stab, eine Feder oder eine ähnliche Vorrichtung (nicht gezeigt), die ausgestaltet ist, um eine Antwort zu liefern, die das aufgebrachte Drehmoment angibt.
Bei einem oder mehreren Beispielen kann ein Temperatursensor/können Temperatursensoren 23 an dem Elektromotor 46 angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Temperatursensor 23 ausgestaltet, um die Temperatur des Erfassungsabschnitts des Motors 46 direkt zu messen. Der Temperatursensor 23 überträgt ein Temperatursignal 25 an den Controller 16, um die hierin beschriebene Verarbeitung und eine Kompensation zu ermöglichen. Typische Temperatursensoren umfassen Thermoelemente, Thermistoren, Wärmefühler und dergleichen sowie Kombinationen, die zumindest einen der vorstehenden Sensoren umfassen, die bei einer geeigneten Anordnung ein kalibrierbares Signal proportional zu der bestimmten Temperatur liefern.
Das Positionssignal 20, das Geschwindigkeitssignal 21 und ein Drehmomentsignal/Drehmomentsignale 18 werden unter anderem an den Controller 16 geliefert. Der Controller 16 verarbeitet alle Eingangssignale, um Werte zu erzeugen, die jedem der Signale entsprechen und zu einem Rotorpositionswert, einem Motorgeschwindigkeitswert und einem Drehmomentwert führen, die zur Verarbeitung in den Algorithmen wie hierin beschrieben zur Verfügung stehen. Messsignale, wie beispielsweise die oben erwähnten, werden für gewöhnlich nach Bedarf auch linearisiert, kompensiert und gefiltert, um die Eigenschaften zu verbessern oder unerwünschte Eigenschaften des erlangten Signals zu beseitigen. Beispielsweise können die Signale linearisiert werden, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu verbessern oder um einen großen dynamischen Bereich des Signals zu berücksichtigen. Ferner können eine frequenz- oder zeitbasierte Kompensation und Filterung eingesetzt werden, um Rauschen zu beseitigen oder unerwünschte spektrale Eigenschaften zu vermeiden. Der Controller 16 verwendet Steuerverfahren, um einen Motordrehmomentbefehl zu erzeugen, der an den Motor 46 gesendet wird. Der Motor 46 erzeugt gemäß diesem Befehl ein Motordrehmoment.
Um die vorgeschriebenen Funktionen und die gewünschte Verarbeitung sowie die Berechnungen hierfür (z.B. die Identifikation von Motorparametern, einen Steueralgorithmus/Steueralgorithmen und dergleichen) durchzuführen, kann der Controller 16 einen Prozessor/Prozessoren, (einen) Computer, einen DSP/DSPs, einen Speicher, eine Ablage, (ein) Register, ein Timing, einen Interrupt/Interrupts, eine Kommunikationsschnittstelle/Kommunikationsschnittstellen und Eingabe/Ausgabe-Signalschnittstellen und dergleichen sowie Kombinationen, die zumindest eines der vorstehenden umfassen, umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der Controller 16 eine Eingangssignalverarbeitung und -filterung umfassen, um eine genaue Abtastung und Umwandlung oder ein Erlangen solcher Signale von Kommunikationsschnittstellen zu ermöglichen. Zusätzliche Eigenschaften des Controllers 16 und bestimmte Prozesse darin werden hierin an späterer Stelle ausführlich erläutert.
3 zeigt ein beispielhaftes SbW-System gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Das SbW-System 40 umfasst einen Handradaktor (HWA von handwheel actuator) 70 und einen Straßenradaktor (RWA von roadwheel actuator) 80. Der Controller 16 ist in zwei Blöcke aufgeteilt, ein Controller 16A und ein Controller 16B, die dem HWA 70 bzw. dem RWA 80 zugehörig sind. Bei anderen Beispielen kann der Controller 16 auf eine beliebige andere Weise verteilt sein.
Der HWA 70 umfasst eine oder mehrere mechanische Komponenten, wie beispielsweise das Handrad 26 (Lenkrad), eine Lenksäule, einen Motor/Umrichter, der entweder über einen Getriebemechanismus oder ein Direktantriebssystem an der Lenksäule angebracht ist. Der HWA 70 umfasst ferner den Mikrocontroller 16A, der den Betrieb der mechanischen Komponenten steuert. Der Mikrocontroller 16A empfängt und/oder erzeugt über die eine oder die mehreren mechanischen Komponenten ein Drehmoment. Beispielsweise kann der Mikrocontroller 16A eine Drehmomentbefehlsanforderung an einen Motor/Umrichter senden, der ein solches Drehmoment erzeugt.
Der RWA 80 umfasst eine oder mehrere mechanische Komponenten wie beispielsweise eine Zahnstange, die mit einem Motor/Umrichter über eine Kugelmutter/Kugelrollspindel-(Getriebe-) oder Ritzelanordnung gekoppelt ist, wobei die Zahnstange mit den Straßenrädern/Reifen 44 des Fahrzeugs über Spurstangen verbunden ist. Der RWA 80 umfasst den Mikrocontroller 16B, der den Betrieb der mechanischen Komponenten steuert. Der Mikrocontroller 16B empfängt und/oder erzeugt über die eine oder die mehreren mechanischen Komponenten ein Drehmoment. Beispielsweise kann der Mikrocontroller 16B eine Drehmomentbefehlsanforderung an einen Motor/Umrichter senden, der ein solches Drehmoment erzeugt.
Die Mikrocontroller 16A und 16B sind über elektrische Verbindungen gekoppelt, die ein Übertragen/Empfangen von Signalen ermöglichen. Ein Controller, wie er hierin bezeichnet ist, kann eine Kombination des HWA-Controllers 16A und des RWA-Controllers 16B oder einen beliebigen der spezifischen Mikrocontroller umfassen.
Bei einem oder mehreren Beispielen kommunizieren die Controller 16A und 16B des SbW-Systems 40 über eine CAN-Schnittstelle (oder andere ähnliche digitale Kommunikationsprotokolle) miteinander. Durch Verwenden des Lenkgetriebes wird eine Führung des Fahrzeugs 100 durchgeführt, das mit dem SbW-System 40 ausgerüstet ist. Der RWA 80 empfängt ein elektronisches Kommunikationssignal einer Drehung des Lenkrads durch den Fahrer. Ein Fahrer steuert das Lenkrad, um das Fahrzeug 100 direktional zu steuern. Der Winkel wird von dem HWA 70 an den RWA 80 gesendet, der eine Positionssteuerung durchführt, um einen Verfahrweg der Zahnstange zum Führen des Straßenrads zu steuern. Aufgrund des Fehlens einer mechanischen Verbindung zwischen dem Lenkrad und den Stra-ßenrädern wird dem Fahrer jedoch ohne eine Drehmomentrückmeldung kein Gefühl für die Straße bereitgestellt (im Gegensatz zu dem Fall einer EPS, wie es vorstehend beschrieben wurde).
Bei einem oder mehreren Beispielen simuliert der HWA 70, der mit der Lenksäule und dem Lenkrad gekoppelt ist, das Gefühl eines Fahrers für die Straße. Der HWA 70 kann eine taktile Rückmeldung in Form von Drehmoment auf das Lenkrad aufbringen. Der HWA 70 empfängt ein Zahnstangenkraftsignal von dem RWA 80, um ein geeignetes Drehmomentgefühl für den Fahrer zu erzeugen. Alternativ können auch der Handradwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden, um das gewünschte Drehmomentgefühl für den Fahrer zu erzeugen.
Wie zuvor angemerkt, sind das hierin beschriebene SbW und EPS beispielhaft, und die hierin beschriebenen technischen Lösungen sind auf einen beliebigen Typ von Lenksystem anwendbar, und somit bezieht sich ein „Lenksystem 40“ hierin, wenn es nicht spezifisch anderweitig angegeben ist, auf einen beliebigen Typ von Lenksystem.
4 zeigt ein Blockdiagramm, das eine drehmomentbasierte Fahrzeugpfadvorhersage gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen veranschaulicht. Die gezeigten Kasten können Funktionen sein, die durch einen der Prozessoren, wie beispielsweise den Prozessor 112, realisiert sind, und/oder können als Modul realisiert sein, das Eingangsdaten empfängt und Ergebnisse an den einen oder die mehreren Prozessoren ausgibt. Beispielsweise können die Funktionen unter Verwendung von von einem Computer ausführbaren Anweisungen realisiert sein.
Das Fahrzeugpfad-Vorhersagesystem 200, das gezeigt ist, umfasst neben anderen Komponenten ein Lenksystem-Vorhersagemodul (SS-Vorhersagemodul von steering system prediction module) 420, ein Pfadvorhersagemodul 430, ein SSbasiertes Detektionsmodul 440, ein ADAS-Funktionsmodul 450 und einen SS-Funktionscontroller 460. Das Fahrzeugpfad-Vorhersagesystem 200 umfasst/verwendet Sensoren 116, wie beispielsweise eine Kamera, RADAR, LIDAR und dergleichen, die Eingangssignale für die eine oder die mehreren Komponenten bereitstellen.
Bei einem oder mehreren Beispielen kann das Fahrzeugpfad-Vorhersagesystem 200 ferner ein sensorbasiertes Detektionsmodul 410 umfassen. Das sensorbasierte Detektionsmodul 410 verwendet Eingangssignale nur von einem oder mehreren Sensoren 116, wie beispielsweise einer Kamera.
Beide Detektionsmodule, das sensorbasierte Detektionsmodul 410 und das SS-basierte Detektionsmodul 440, detektieren eine Nähe des Fahrzeugs 100 zu einem Objekt. Beispielsweise kann das Objekt eine Spurmarkierung, eine Verkehrskennzeichnung (z.B. eine Verkehrspylone), ein anderes Fahrzeug, ein Geländer, eine Wand, einen Baum, einen Fußgänger oder ein beliebiges anderes Objekt, mit dem das Fahrzeug 100 kollidieren kann, umfassen. Bei den hierin beschriebenen Beispielen ist die „Detektion“ für ein Überprüfen, ob das Fahrzeug eine vorbestimmte Grenze, wie beispielsweise eine Spurmarkierungsinformation, überquert, beschrieben, wobei jedoch zu verstehen ist, dass durch die hierin beschriebenen technischen Lösungen die Nähe zu einem beliebigen anderen Objekt ermittelt und verwendet werden kann. Die Detektion erfolgt typischerweise in Koordinaten des Fahrzeugs. Diese Detektionsergebnisinformation kann durch das ADAS-Funktionsmodul 450 verwendet werden, um eine Nähe zu einer Spurmarkierung oder eine Möglichkeit einer Spurüberquerung zu ermitteln. Ein Ausgang des einen oder der beiden Detektionsmodule 410, 440 kann ferner als Aktivierungssignal für das ADAS-Funktionsmodul 450 verwendet werden.
Unter Verwendung eines mathematischen Dynamikmodells des Lenksystems 40 sagt das SS-Vorhersagemodul 420 einen Lenkwinkel für einen zukünftigen Zeitschritt vorher. Die Vorhersage basiert auf einem Eingangsdrehmoment (T), einem aktuellen Lenkwinkel (8) und einer aktuellen Lenkgeschwindigkeit (Geschwindigkeit, mit der der Lenkwinkel geändert wird). Bei einem oder mehreren Beispielen wird die Lenkgeschwindigkeit von der gemessenen Motorgeschwindigkeit abgeleitet. Das Eingangsdrehmoment (T) kann entweder einen Eingang von dem Fahrer (Fahrerdrehmoment oder Handraddrehmoment) oder das Motordrehmoment (wie beispielsweise ein an den Elektromotor 46 gesendeter Befehl) darstellen. Die Lenkgeschwindigkeit kann basierend auf dem Lenkwinkel zu mehreren Zeitpunkten dynamisch berechnet werden.
Die Dynamik des Lenksystems 40 kann durch entweder ein Einzelschwerkraftmodell oder ein Mehrkörpermodell dargestellt werden. Ein Einzelschwerkraftmodell kann verwendet werden, um die Dynamik des Lenksystems 40 in der folgenden diskreten Übertragungsfunktion zweiter Ordnung darzustellen: $\frac{θ}{T} = \frac{a 0 + a 1. z^{- 1} + a 2. z^{- 2}}{b 0 + b 1. z^{- 1} + b 2. z^{- 2}}$
wobei θ der Lenkwinkel ist, T das Eingangsdrehmoment (d.h. das Handraddrehmoment oder Fahrerdrehmoment) in das Lenksystem 40 ist, a und b Koeffizienten der diskreten Übertragungsfunktion sind, die durch Annähern der Systemdynamik und Lenksystemsteuerung erhalten werden. Für die obige Gleichung wird in Abhängigkeit von dem dynamischen Verhalten des Systems ein geeigneter Abtastzeitpunkt gewählt. Bei der obigen Gleichung stellt z^-p eine Verzögerung von p Abtastzeitschritten dar. Im Falle eines Mehrkörper- oder Mehrfachschwerkraftmodells erhöht sich die Ordnung der Übertragungsfunktion. Ein Fachmann kann auch eine nichtlineare Funktion verwenden, um einen Lenkwinkel als Funktion von Eingangsdrehmoment und/oder anderen Signalen zu erhalten.
Die obige Gleichung kann auch in einer anderen Form geschrieben werden: $\begin{array}{l} θ [k] = \frac{1}{b 0} * (a 0 * T [k] + a 1 * T [k - 1] + a 2 * [k - 2] - b 1 * θ [k - 1] - b 2 * θ [k \\ - 2]) \end{array}$
wobei k den aktuellen (k-ten) Zeitschritt darstellt; k-1 ein vorheriger Zeitschritt ist, der 1 Abtastzeitpunkt zuvor stattfand, ... k-p der Zeitschritt ist, der p Abtastzeitpunkte zuvor stattfand, etc.
5 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines Lenksystem-Vorhersagemoduls gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Jeder in 5 gezeigte Kasten 510 führt eine Berechnung der obigen Gleichung für θ[k] durch, wobei sich der Wert von k für jeden Kasten unterscheidet. Bei dieser Berechnung wird das Eingangsdrehmoment (T) als konstant angenommen (d.h. ein aktuell gemessener Wert), und wird die obige Gleichung mehrere Male (nämlich N mal) angewandt, um eine Lenkwinkelvorhersage nach N Zeitschritten in der Zukunft zu erhalten.
Wie es gezeigt ist, wird ein Ausgang eines ersten Vorhersagekastens 510A, der ein vorhergesagter Lenkwinkel zu Zeitpunkt K ist, als Eingang in einen zweiten Vorhersagekasten 510B verwendet. Der zweite Vorhersagekasten gibt eine vorhergesagte Lenkung zu Zeitpunkt K+1 aus, und dieser Ausgang wird als Eingang in einen nachfolgenden Vorhersagekasten (nicht gezeigt) verwendet. Diese Sequenz wird für N Schritte fortgeführt, um einen Lenkwinkel bei K+N vorherzusagen. Jeder Vorhersagekasten 510A, 510B ... 510N verwendet die gleichen Eingangsdrehmomentwerte für die Berechnung. Es sei angemerkt, dass das Eingangsdrehmoment bei einigen Beispielen auch vorhergesagt werden kann und solche vorhergesagten Werte bei entsprechenden Lenkwinkelvorhersagen verwendet werden. Ferner hängen die Wahl der Anzahl von Schritten, N, sowie der Schrittgröße von der Dynamik des Systems ab. Wie es in 5 gezeigt ist, sind die Werte von T beginnend von Schritt K bis K+N konstant, und ist der Wert bei K der gemessene Wert; und wird der Wert für θ, bis er in 510A eingegeben wird, früher berechnet, und erfolgen die Schätzungen beginnend von Schritt K bis K+N dynamisch.
Wieder auf 4 Bezug nehmend verwendet das Pfadvorhersagemodul 430 den vorhergesagten Lenkwinkel von dem SS-Vorhersagemodul 420, um eine zukünftige Position des Fahrzeugs 100 zu berechnen. Der Lenkwinkel kann unter Verwendung eines Lenkverhältnisses oder anderer Verfahren in einen Reifenwinkel (δ) umgewandelt werden. Bei einem oder mehreren Beispielen wird ein kinematisches Fahrzeugbewegungsmodell für eine Positionsvorhersage verwendet. Alternativ kann bei anderen Beispielen ein dynamisches Fahrzeugmodell verwendet werden, um die Fahrzeugposition basierend auf dem vorhergesagten Lenkwinkel vorherzusagen. Es wird ein Modell eines konstanten Wenderadius verwendet. Basierend auf dem zukünftigen Lenk-/Reifenwinkel kann die Position des Fahrzeugs 100 über die mehreren Zeitschritte, die Zeitschritten n entsprechen, die für eine Vorhersage des Lenkwinkels verwendet werden, vorhergesagt werden.
Die folgenden Gleichungen stellen Berechnungen dar, die durchgeführt werden können, um die Fahrzeugposition, insbesondere X & Y-Koordinaten des Schwerpunkts (CG von center of gravity) des Fahrzeugs sowie der vorderen linken und rechten Ecke, vorherzusagen: $Radius = L/ δ$
$ε= U \times t */ R a d i u s$
$x_p a t h_c g = R a d i u s * sin (ε)$
$y_p a t h_c g = s g n * R a d i u s * (1 - c o s (ε))$
$x_p a t h_l e f t C o r n e r = x_p a t h_c g + α * c o s (ε) - w i d t h / 2 * s i n (ε)$
$y_p a t h_l e f t C o r n e r = y_p a t h_c g - (α * s i n (ε) + w i d t h / 2 * c o s (ε))$
$x_p a t h_r i g h t C o r n e r = x_p a t h_c g + (α * c o s (ε) - w i d t h / 2 * s i n (ε))$
$y_p a t h_r i g h t C o r n e r = y_p a t h_c g + (α * s i n (ε) + w i d t h / 2 * c o s (ε))$
In den obigen Gleichungen, Radius = Radius des Fahrzeugpfads, L = Fahrzeugradstand, t* = Vorausschaudistanz, U = Fahrzeuggeschwindigkeit, ε = Bogenwinkel des vorhergesagten Fahrzeugpfads und width = Fahrzeugbreite.
Das SS-basierte Detektionsmodul 440 verwendet die zukünftige Position des Fahrzeugs und eine Spurmarkierungsinformation, um zu überprüfen, ob die linke oder rechte Ecke des Fahrzeugs Spurmarkierungen überquert. Die Spurmarkierungen können von den Sensoren 116, wie beispielsweise der Kamera, erhalten werden. Es sei angemerkt, dass, obwohl bei einer oder mehreren Ausführungsformen der hierin beschriebenen technischen Lösungen Spurmarkierungen verwendet werden, um die Überquerungsdetektion zu beschreiben, bei anderen Ausführungsformen die Detektionsmodule 410 und 440 andere vorbestimmte Orientierungspunkte verwenden können. Andere Orientierungspunkte, die verwendet werden können, umfassen beispielsweise andere Fahrzeuge, einen Straßenrand, stationäre Objekte, Fußgänger und dergleichen.
6 zeigt eine visuelle Darstellung der Spurmarkierungsdetektion unter Verwendung der vorhergesagten Fahrzeugpositionen gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Wenn sich das Fahrzeug 100 in Position 610 befindet, wird die Trajektorie 640 des Fahrzeugs durch Berechnen der Fahrzeugpositionen zu den n Zeitschritten vorhergesagt. Der Reifenwinkel zu Zeitschritt n, der den in 5 beschriebenen Lenkwinkelberechnungen entspricht, ist in 6 als δ_n gezeigt. Eine der vorhergesagten Fahrzeugpositionen umfasst die Position 620. In Verbindung damit werden die Sensoren 116 verwendet, um die Spurmarkierungen 630 zu detektieren. Es kann mathematisch überprüft werden, ob das Fahrzeug 100 die Spurmarkierungen 630 überquert, indem die Gleichung der Spurmarkierungen 630 in Fahrzeugkoordinaten umgewandelt wird und indem die (x, y)-Koordinaten der linken und rechten Fahrzeugecke des Fahrzeugs 100 aus den oben erwähnten Gleichungen verwendet werden.
Wenn das SS-basierte Detektionsmodul 440 eine Spurüberquerung detektiert, wird das Aktivierungssignal an die ADAS-Funktion 460 gesendet, und das Aktivierungssignal gibt an, dass die Fahrzeugposition 620 eine Spurüberquerung verursachen kann. Bei einem oder mehreren Beispielen können, um die Detektion stabiler zu machen, folgende Bedingungen überprüft werden, um das Aktivierungssignal auf Wahr zu setzen: die vorhergesagte Position beider vorderen Fahrzeugecken überquert eine linke/rechte Spurmarkierung, und die Position einer vorderen Fahrzeugecke überquert eine linke/rechte Spurmarkierung UND die aktuelle Distanz von der Mitte des Fahrzeugs zur linken/rechten Spurmarkierung ist kleiner als ein Schwellenwert. Bei einem oder mehreren Beispielen können auch andere Bedingungen verwendet werden.
Wie zuvor erwähnt kann das sensorbasierte Detektionsmodul 410 zusätzlich die Spurüberquerungsdetektion durchführen. Das sensorbasierte Detektionsmodul 410 kann auch die Kamerasensorsignale für die Spurmarkierungsinformation in den Fahrzeugkoordinaten verwenden. Diese Information wird durch das sensorbasierte Detektionsmodul 410 verwendet, um eine Nähe der vorhergesagten Fahrzeugposition 620 zu einer Spurmarkierung 630 hinsichtlich einer Möglichkeit einer Spurüberquerung zu ermitteln. Ein Ausgang des sensorbasierten Detektionsmoduls 410 kann ein zweites Aktivierungssignal sein, das dem ADAS-Funktionsmodul 450 bereitgestellt wird.
Das ADAS-Funktionsmodul 450 veranschaulicht ein beliebiges oder mehrere der durch das ADAS bereitgestellten Eigenschaften, die durch den Prozessor 112 des ADAS-Systems 110 realisiert sein können. Alternativ oder zusätzlich kann die Eigenschaft/können die Eigenschaften durch ein oder mehrere separate Module des ADAS 110 realisiert werden. Beispielsweise kann die ADAS-Funktion 450 eine Spurhalteunterstützungsfunktion oder eine Seitenkollisionsvermeidungsunterstützungsfunktion sein. Die ADAS-Funktion 450 verwendet die Aktivierungssignale zusammen mit einer anderen Information (wie beispielsweise einer Position und Geschwindigkeit eines Zielfahrzeugs auf einer anderen Spur oder einer Zeitdauer bis zur Kollision (TTC von time to collision) etc.), um ein Lenkeinschreitungssignal zu erzeugen. Das Einschreitungssignal kann eine Eingangs-/Ausgangsdrehmomentüberlagerung oder ein Positionssteuersignal oder ein Unterstützungsskalierungsfaktor oder ein beliebiges anderes derartiges Signal sein, das das Fahrermanöver ändert, das die Trajektorie des Fahrzeugs 100 in Richtung der vorhergesagten Position 620 verursacht. Bei einem oder mehreren Beispielen verursacht das Einschreitungssignal zumindest eine Benachrichtigung an den Fahrer, dass das ADAS 110 empfiehlt, das Fahrzeug 100 nicht entlang der vorhergesagten Fahrzeugtrajektorie 640, die zu der vorhergesagten Position 620 führt, zu fahren.
7 zeigt ein Blockdiagramm eines Lenksystem-Steuermoduls gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Das Lenksystemmodul 450 umfasst neben anderen Komponenten die Modulunterstützungsdrehmoment-Recheneinrichtung 710 und einen Positionscontroller 720. Die Unterstützungsdrehmoment-Recheneinrichtung 710 berechnet einen Betrag an Unterstützungsdrehmoment zur Bereitstellung für das Manöver des Fahrers basierend auf einem durch den Fahrer bereitgestellten Eingangsdrehmoment. Das Einschreitungssignal kann als Eingangsüberlagerungsdrehmoment 712 verwendet werden, das das durch den Fahrer bereitgestellte Eingangsdrehmoment anpasst. Beispielsweise kann das Eingangsüberlagerungsdrehmoment 712 den Eingangsdrehmomentwert, der verwendet wird, um den Betrag an durch den Motor 46 erzeugtem Unterstützungsdrehmoment zu berechnen, erhöhen/verringern. Bei einem oder mehreren Beispielen kann das Einschreitungssignal als Eingang in eine Nachschlagetabelle verwendet werden, um das Eingangsüberlagerungsdrehmoment 712 zu ermitteln.
Alternativ oder zusätzlich wird das Einschreitungssignal als Skalierungsfaktor 714 verwendet, der den Betrag an Unterstützungsdrehmoment, das durch die Unterstützungsdrehmoment-Recheneinrichtung 710 berechnet wird, anpasst. Alternativ wird das Einschreitungssignal als Eingang in eine Nachschlagetabelle verwendet, um den Skalierungsfaktor 714 zu ermitteln. Der Skalierungsfaktor 714 kann den Betrag an Unterstützungsdrehmoment, das berechnet wird, erhöhen/verringern. Bei einem oder mehreren Beispielen wird der Skalierungsfaktor 714 als Multiplikator zur Anpassung des berechneten Betrags an Unterstützungsdrehmoment verwendet. Der Betrag an Unterstützungsdrehmoment wird nach der Anpassung/den Anpassungen verwendet, um einen Unterstützungsdrehmomentbefehl zu erzeugen, der auf den Motor 46 angewandt wird, um das entsprechende Unterstützungsdrehmoment zu erzeugen.
Bei einem oder mehreren Beispielen kann das Einschreitungssignal als Ausgangsüberlagerungsdrehmomentbefehl 716 verwendet werden, der mit dem Unterstützungsdrehmomentbefehl verschmolzen wird, der durch die Unterstützungsdrehmoment-Recheneinrichtung 710 erzeugt wird.
Ferner kann das Einschreitungssignal als Positionsbefehl 722 für den Positionscontroller 720 verwendet werden. Der Positionscontroller 720 erzeugt einen Positionsdrehmomentbefehl, um die Position des Lenkrads 26 anzupassen. Der Positionsdrehmomentbefehl wird auf den Motor 46 angewandt, um den entsprechenden Betrag an Positionsdrehmoment, der die Position des Lenkrads 26 anpasst, zu erzeugen. Durch Anwenden des zusätzlichen Positionsbefehls 722 ändert das Einschreitungssignal die Position des Lenkrads 26 von einer gewünschten Position, in die der Fahrer das Lenkrad 26 bewegt. Bei einem oder mehreren Beispielen kann das Einschreitungssignal als der Positionsbefehl 722 selbst verwendet werden, oder das Einschreitungssignal kann als Eingang in eine Nachschlagetabelle verwendet werden, die den Positionsbefehl bereitstellt.
Die Aktivierungssignalberechnung und die folgende Einschreitungssignalberechnung und -verwendung, wie hierin beschrieben, verbessern das Leistungsvermögen des ADAS 110. Beispielsweise weist, im Vergleich zu einer Aktivierungssignalberechnung, die lediglich auf Signalen von Sensoren 116 (z.B. einer Kamera) basiert, eine Verwendung des Eingangsdrehmoments zur Berechnung eines vorhergesagten Lenkwinkels und eines Aktivierungssignals während durchgeführten Tests eine schnellere Ansprechzeit auf. Ferner wurden Tests für einen Vergleich einer Spurüberquerungsaktivierung basierend lediglich auf Sensoren 116 (z.B. einer Kamera) mit einer Aktivierung basierend nur auf einem drehmomentbasierten Verfahren durchgeführt. Es wurde herausgefunden, dass die Spurüberquerungsdetektion unter Verwendung des drehmomentbasierten Verfahrens schneller ist. Solch eine Lieferzeit aufgrund der Verwendung eines Eingangsdrehmoments sowie eines Lenkwinkels ist eine Verbesserung gegenüber einer Aktivierungssignalerzeugung mittels nur Sensoren, da ADAS-Funktionen, wie beispielsweise eine Spurhaltung oder Spurführung, ihre Ausgänge bei einem Ereignis mit einer schnellen Gierratenänderung im Falle von Systemen mit nur Sensoren möglicherweise nicht schnell aktualisieren können. In solch einem Fall können hierin beschriebene lenkungsbasierte technische Lösungen das Leistungsvermögen der oben erwähnten ADAS-Funktionen verbessern und können sie ferner auch für ADAS-Funktionen, wie beispielsweise eine Seitenkollisionsvermeidung, verwendet werden.
8 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens für eine drehmomentbasierte Fahrzeugtrajektorievorhersage gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Das Verfahren kann durch einen oder mehrere Prozessoren in dem Fahrzeug 100 realisiert werden. Bei einem oder mehreren Beispielen sind die Prozessoren dem Lenksystem 40 zugehörig, um Lenksignale und Drehmomentbefehle zu senden/empfangen. Das Verfahren umfasst, dass bei 802 ein vorhergesagter Lenkwinkel zu einem zukünftigen Zeitschritt t + k berechnet wird, wobei t der aktuelle Zeitschritt ist. Wie hierin beschrieben kann das Lenksystem-Vorhersagemodul 420 den Lenkwinkel basierend auf dem Eingangsdrehmoment, der Lenkgeschwindigkeit und dem aktuellen Lenkwinkel vorhersagen.
Das Verfahren umfasst ferner, dass bei 804 eine vorhergesagte Fahrzeugposition (620) zu dem zukünftigen Zeitschritt (t+k) basierend auf dem vorhergesagten Lenkwinkel ermittelt wird. Das Pfadvorhersagemodul 430 kann die zukünftige Fahrzeugposition 620 unter Verwendung des hierin beschriebenen Fahrzeugmodells vorhersagen.
Das sensorbasierte Detektionsmodul 440 detektiert bei 806 eine Spurüberquerung zu dem zukünftigen Zeitschritt basierend auf der vorhergesagten Fahrzeugposition. Die Vorhersage verwendet eine Spurmarkierungsinformation, die von den Sensoren 116, wie beispielsweise einer Kamera, empfangen wird. Die Detektion wird durch Überprüfen, ob die vorhergesagte Fahrzeugposition die Spurmarkierungskoordinaten überquert, durchgeführt. Bei einem oder mehreren Beispielen werden die Spurmarkierungskoordinaten zur Durchführung der Überprüfung in die Fahrzeugkoordinaten umgewandelt. Alternativ werden die Koordinaten des Fahrzeugs in die Spurmarkierungskoordinaten umgewandelt. Es sind auch andere Umwandlungen möglich.
Wenn eine (mögliche) Spurüberquerung zu dem zukünftigen Zeitschritt detektiert wird, wird bei 808 ein Einschreitungssignal durch das ADAS-Funktionsmodul 450 erzeugt. Das Einschreitungssignal wird dem Lenksteuermodul 460 bereitgestellt. Das Einschreitungssignal kann auf eine oder mehrere Arten durch das Lenksteuermodul 460 verwendet werden, um eine Benachrichtigung für den Fahrer bereitzustellen und/oder das Manöver, das durch den Fahrer mit dem Lenkrad 26 durchgeführt wird, zu ändern. Beispielsweise kann das Einschreitungssignal verwendet werden, um ein Audio-/visuelles Signal für den Fahrer zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Überlagerungsdrehmoment erzeugt werden, das dem von dem Fahrer empfangenen Eingangsdrehmoment hinzugefügt wird. Bei einem oder mehreren Beispielen kann das Überlagerungsdrehmoment dem Unterstützungsdrehmomentbefehl hinzugefügt werden, der basierend auf dem Eingangsdrehmoment von dem Fahrer erzeugt wird. Bei noch anderen Beispielen wird das Überlagerungsdrehmoment einem Enddrehmomentbefehl hinzugefügt, der auf den Motor 46 angewandt wird. Der Enddrehmomentbefehl kann bei einem oder mehreren Beispielen eine Addition des Unterstützungsdrehmoments und eines Positionsdrehmomentbefehls sein. Der Positionsdrehmomentbefehl kann basierend auf einem Eingangssignal, um den Winkel des Lenkrads 26 zu ändern, erzeugt werden. Bei noch anderen Beispielen wird das Einschreitungssignal verwendet, um den Positionsdrehmomentbefehl selbst zu ändern, indem ein Positionsbefehl erzeugt wird, der zu dem Eingangslenkwinkelsignal hinzugefügt wird.
Dementsprechend ermöglichen die hierin beschriebenen technischen Lösungen eine Verwendung von Lenksignalen (Drehmoment, Winkel), um eine Fahrzeugposition über eine vorbestimmte Dauer (oder eine Fahrerabsicht) vorherzusagen. Die hierin beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen ein Verwenden eines Lenkmodells, um einen zukünftigen Lenkwinkel basierend auf einem Lenkdrehmoment vorherzusagen. Ferner wird ein Fahrzeugmodell verwendet, um einen zukünftigen Fahrzeugpfad basierend auf einem vorhergesagten zukünftigen Lenkwinkel und eine Fahrzeugposition vorherzusagen. Die hierin beschriebenen technischen Lösungen verwenden ferner die vorhergesagte Fahrzeugposition, um eine seitliche Fahrzeugbewegung zu identifizieren. Die vorhergesagte Fahrzeugposition wird ferner verwendet, um basierend auf einer Möglichkeit einer Spurüberquerung ein Aktivierungssignal zu berechnen. Die Spurüberquerungsdetektion basiert ferner auf einer sensorbasierten Spurinformation zusammen mit der vorhergesagten Fahrzeugposition, um das Aktivierungssignal zu berechnen. Das Aktivierungssignal führt zu einem Erzeugen eines Lenkeinschreitungssignals, das eine Abwandlung des Lenkmotordrehmoments bewirkt. Beispielsweise kann das Lenkeinschreitungssignal verwendet werden, um das Lenkdrehmoment unter Verwendung einer Eingangsdrehmomentüberlagung/einer Ausgangsdrehmomentüberlagerung/eines Positionsbefehls/eines Unterstützungsskalierungsfaktors abzuwandeln. Bei einem oder mehreren Beispielen wird das Lenkeinschreitungssignal auch verwendet, um eine Audio-/visuelle Warnung zu erzeugen.
Die vorliegenden technischen Lösungen können ein System, ein Verfahren und/oder ein Computerprogrammprodukt auf einer beliebigen möglichen Integrationsebene der technischen Details sein. Das Computerprogrammprodukt kann ein von einem Computer lesbares Speichermedium (oder von einem Computer lesbare Speichermedien) enthalten, die von einem Computer lesbare Programmanweisungen aufweisen, um zu bewirken, dass ein Prozessor Aspekte der vorliegenden technischen Lösungen ausführt.
Aspekte der vorliegenden technischen Lösungen werden hierin mit Bezug auf Flussdiagrammveranschaulichungen und/oder Blockdiagramme von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der technischen Lösungen beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Kasten der Flussdiagrammveranschaulichungen und/oder der Blockdiagramme und Kombinationen von Kasten in den Flussdiagrammveranschaulichungen und/oder Blockdiagrammen durch von einem Computer lesbare Programmanweisungen realisiert werden können.
Die Flussdiagramme und Blockdiagramme in den Figuren veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Realisierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden technischen Lösungen. Diesbezüglich kann jeder Kasten in den Flussdiagrammen oder Blockdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Teil von Anweisungen darstellen, das/der ein oder mehrere ausführbare Anweisungen zum Realisieren der beschriebenen logischen Funktion(en) umfasst. Bei einigen alternativen Realisierungen können die in den Kasten angegebenen Funktionen außerhalb der Reihenfolge auftreten, die in den Figuren angegeben ist. Zum Beispiel können zwei Kasten, die aufeinanderfolgend gezeigt sind, tatsächlich im Wesentlich gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Kasten können in Abhängigkeit von der umfassten Funktionalität manchmal in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden. Außerdem sei angemerkt, dass jeder Kasten der Blockdiagramme und/oder der Flussdiagrammveranschaulichungen und Kombinationen von Kasten in den Blockdiagrammen und/oder Flussdiagrammveranschaulichungen durch spezielle hardwarebasierte Systeme realisiert werden kann/können, welche die beschriebenen Funktionen oder Handlungen durchführen oder Kombinationen aus spezieller Hardware und Computeranweisungen ausführen.
Zudem sei auch angemerkt, dass alle Module, Einheiten, Komponenten, Server, Computer, Endgeräte oder Einrichtungen, die hierin beispielhaft beschrieben sind und Anweisungen ausführen, von einem Computer lesbare Medien enthalten oder anderweitig darauf Zugriff haben können, wie beispielsweise Speichermedien, Computerspeichermedien, Datenspeichereinrichtungen (entfernbar und/oder nicht entfernbar) wie zum Beispiel Magnetplatten, optische Platten oder Band. Computerspeichermedien können flüchtige und nicht flüchtige, entfernbare und nicht entfernbare Medien umfassen, die in einem beliebigen Verfahren oder einer beliebigen Technologie zum Speichern von Informationen realisiert sind, beispielsweise von einem Computer lesbaren Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodulen oder anderen Daten. Solche Computerspeichermedien können Teil der Einrichtung sein oder für diese zugänglich oder damit verbindbar sein. Alle hierin beschriebenen Anwendungen oder Module können unter Verwendung von von einem Computer lesbaren/ausführbaren Anweisungen realisiert sein, die durch diese von einem Computer lesbaren Medien gespeichert oder anderweitig vorgehalten werden können.
Während die technischen Lösungen in Verbindung mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen ausführlich beschrieben wurden, sollte leicht verständlich sein, dass die technischen Lösungen nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen beschränkt sind. Vielmehr können die technischen Lösungen so modifiziert werden, dass sie eine beliebige Anzahl von Variationen, Änderungen, Substitutionen oder gleichwertigen Anordnungen umfassen, die bisher nicht beschrieben wurden, die aber dem Geist und dem Umfang der technischen Lösungen entsprechen. Obwohl verschiedene Ausführungsformen der technischen Lösungen beschrieben wurden, ist es zudem verständlich, dass Aspekte der technischen Lösungen nur einige der beschriebenen Ausführungsformen beinhalten können. Dementsprechend sind die technischen Lösungen nicht als durch die vorstehende Beschreibung begrenzt anzusehen.

Claims

Verfahren, umfassend, dass: durch einen Prozessor (112) ein vorhergesagter Lenkwinkel zu einem zukünftigen Zeitschritt berechnet wird (802); durch den Prozessor (112) eine vorhergesagte Fahrzeugposition (620) zu dem zukünftigen Zeitschritt basierend auf dem vorhergesagten Lenkwinkel ermittelt wird (804); durch den Prozessor (112) eine Nähe zu einem Objekt zu dem zukünftigen Zeitschritt basierend auf einer vorhergesagten Fahrzeugposition (620) detektiert wird (806); und durch den Prozessor (112) in Ansprechen darauf, dass die Nähe unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, ein Einschreitungssignal erzeugt wird (808), dadurch gekennzeichnet, dass der vorhergesagte Lenkwinkel mittels eines Dynamikmodells basierend auf einem Eingangsdrehmoment, einem aktuellen Lenkwinkel und einer aktuellen Lenkgeschwindigkeit berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zukünftige Zeitschritt t+k ist, wobei t der aktuelle Zeitschritt ist und k eine vorbestimmte ganze Zahl ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einschreitungssignal ein Überlagerungsdrehmomentbefehl (712) ist, der einem Eingangsdrehmoment für ein Lenksystem (40) hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einschreitungssignal ein Skalierungsfaktor (714) ist, der verwendet wird, um ein Eingangsdrehmoment für ein Lenksystem (40) zu skalieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einschreitungssignal ein Positionsbefehl ist, der einem Lenksystem (40) bereitgestellten Eingangslenkwinkel hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einschreitungssignal ein Drehmomentbefehl ist, der einem durch ein Lenksystem (40) berechneten Unterstützungsdrehmomentbefehl hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass: durch ein Motorsteuersystem eines Lenksystems (40) ein Unterstützungsdrehmomentbefehl berechnet wird, um ein entsprechendes Unterstützungsdrehmoment unter Verwendung eines Motors (46) zu erzeugen; durch das Motorsteuersystem ein Positionssteuerungs-Drehmomentbefehl zur Positionierung eines Lenkrads (26) des Lenksystems (40) berechnet wird; und durch das Motorsteuersystem ein Enddrehmomentbefehl erzeugt wird, indem der Unterstützungsdrehmomentbefehl, der Positionssteuerungs-Drehmomentbefehl und ein Überlagerungsdrehmomentbefehl (716), der dem Einschreitungssignal entspricht, addiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: eine Audiobenachrichtigung und eine visuelle Benachrichtigung, die dem Einschreitungssignal entsprechen, erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Detektieren der Nähe zu dem Objekt zu dem zukünftigen Zeitschritt basierend auf einer vorhergesagten Fahrzeugposition (620) umfasst, dass eine Spurüberquerung zu dem zukünftigen Zeitschritt detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Detektieren der Spurüberquerung ferner umfasst, dass: durch den Prozessor (112) Spurmarkierungskoordinaten von einem Sensor (116) empfangen werden; und durch den Prozessor (112) detektiert wird, dass die vorhergesagte Fahrzeugposition (620) die Spurmarkierungskoordinaten überquert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Lenkwinkel unter Verwendung eines gemessenen Eingangsdrehmomentwerts und eines aktuellen Lenkwinkels vorhergesagt wird.
Lenksystem (40), umfassend: einen Motor (46); und einen Prozessor (112), der ausgestaltet ist, um ein Verfahren durchzuführen, das umfasst, dass: ein vorhergesagter Lenkwinkel zu einem zukünftigen Zeitschritt ermittelt wird; eine vorhergesagte Fahrzeugposition (620) zu dem zukünftigen Zeitschritt basierend auf dem vorhergesagten Lenkwinkel berechnet wird; durch den Prozessor (112) eine Nähe zu einem Objekt zu dem zukünftigen Zeitschritt basierend auf einer vorhergesagten Fahrzeugposition (620) detektiert wird; und durch den Prozessor (112) in Ansprechen darauf, dass die Nähe unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, ein Einschreitungssignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der vorhergesagte Lenkwinkel mittels eines Dynamikmodells basierend auf einem Eingangsdrehmoment, einem aktuellen Lenkwinkel und einer aktuellen Lenkgeschwindigkeit ermittelt wird.
Lenksystem (40) nach Anspruch 12, wobei das Einschreitungssignal ein Überlagerungsdrehmomentbefehl (712) ist, der einem Eingangsdrehmoment für das Lenksystem (40) hinzugefügt wird.
Lenksystem (40) nach Anspruch 12, wobei das Einschreitungssignal ein Skalierungsfaktor (714) ist, der verwendet wird, um ein Eingangsdrehmoment für ein Lenksystem (40) zu skalieren.
Lenksystem (40) nach Anspruch 12, wobei das Einschreitungssignal ein Positionsbefehl ist, der einem dem Lenksystem (40) bereitgestellten Eingangslenkwinkel hinzugefügt wird.
Lenksystem (40) nach Anspruch 12, wobei das Einschreitungssignal ein Drehmomentbefehl ist, der einem durch das Lenksystem (40) berechneten Unterstützungsdrehmomentbefehl hinzugefügt wird.
Lenksystem (40) nach Anspruch 16, ferner umfassend: Berechnen, durch ein Motorsteuersystem eines Lenksystems (40), eines Unterstützungsdrehmomentbefehls, um ein entsprechendes Unterstützungsdrehmoment unter Verwendung eines Motors (46) zu erzeugen; Berechnen, durch das Motorsteuersystem, eines Positionssteuerungs-Drehmomentbefehls zur Positionierung eines Lenkrads (26) des Lenksystems (40); und Erzeugen, durch das Motorsteuersystem, eines Enddrehmomentbefehls, indem der Unterstützungsdrehmomentbefehl, der Positionssteuerungs-Drehmomentbefehl und ein Überlagerungsdrehmomentbefehl (716), der dem Einschreitungssignal entspricht, addiert werden.
Lenksystem (40) nach Anspruch 12, ferner umfassend: Erzeugen einer Audiobenachrichtigung und einer visuellen Benachrichtigung, die dem Einschreitungssignal entsprechen.
Lenksystem (40) nach Anspruch 12, wobei das Detektieren der Nähe zu dem Objekt zu dem zukünftigen Zeitschritt basierend auf einer vorhergesagten Fahrzeugposition (620) umfasst, dass eine Spurüberquerung zu dem zukünftigen Zeitschritt detektiert wird.
Computerprogrammprodukt, umfassend eine Speichereinrichtung (114), auf der eine oder mehrere von einem Computer ausführbare Anweisungen gespeichert sind, wobei die von einem Computer ausführbaren Anweisungen bei einer Ausführung durch einen Prozessor (112) bewirken, dass der Prozessor (112) ein Verfahren durchführt, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein vorhergesagter Lenkwinkel zu einem zukünftigen Zeitschritt ermittelt wird (802); eine vorhergesagte Fahrzeugposition (620) zu dem zukünftigen Zeitschritt basierend auf dem vorhergesagten Lenkwinkel berechnet wird (804); durch den Prozessor (112) eine Nähe zu einem Objekt zu dem zukünftigen Zeitschritt basierend auf einer vorhergesagten Fahrzeugposition (620) detektiert wird (806); und durch den Prozessor (112) in Ansprechen darauf, dass die Nähe unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, ein Einschreitungssignal erzeugt wird (808), dadurch gekennzeichnet, dass der vorhergesagte Lenkwinkel mittels eines Dynamikmodells basierend auf einem Eingangsdrehmoment, einem aktuellen Lenkwinkel und einer aktuellen Lenkgeschwindigkeit ermittelt wird.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 20, wobei das Einschreitungssignal ein Überlagerungsdrehmomentbefehl (712) ist, der einem Eingangsdrehmoment für ein Lenksystem (40) hinzugefügt wird.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 20, wobei das Einschreitungssignal ein Skalierungsfaktor (714) ist, der verwendet wird, um ein Eingangsdrehmoment für ein Lenksystem (40) zu skalieren.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 20, wobei das Einschreitungssignal ein Positionsbefehl ist, der einem Lenksystem (40) bereitgestellten Eingangslenkwinkel hinzugefügt wird.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 20, wobei das Einschreitungssignal ein Drehmomentbefehl ist, der einem durch ein Lenksystem (40) berechneten Unterstützungsdrehmomentbefehl hinzugefügt wird.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 24, ferner umfassend: Berechnen, durch ein Motorsteuersystem eines Lenksystems (40), eines Unterstützungsdrehmomentbefehls, um ein entsprechendes Unterstützungsdrehmoment unter Verwendung eines Motors (46) zu erzeugen; Berechnen, durch das Motorsteuersystem, eines Positionssteuerungs-Drehmomentbefehls zur Positionierung eines Lenkrads (26) des Lenksystems (40); und Erzeugen, durch das Motorsteuersystem, eines Enddrehmomentbefehls, indem der Unterstützungsdrehmomentbefehl, der Positionssteuerungs-Drehmomentbefehl und ein Überlagerungsdrehmomentbefehl (716), der dem Einschreitungssignal entspricht, addiert werden.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 20, ferner umfassend: Erzeugen einer Audiobenachrichtigung und einer visuellen Benachrichtigung, die dem Einschreitungssignal entsprechen.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 20, wobei das Detektieren der Nähe zu dem Objekt zu dem zukünftigen Zeitschritt basierend auf einer vorhergesagten Fahrzeugposition (620) umfasst, dass eine Spurüberquerung zu dem zukünftigen Zeitschritt detektiert wird.