DE102020127977A1

DE102020127977A1 - System und verfahren für notbremsung

Info

Publication number: DE102020127977A1
Application number: DE102020127977.9A
Authority: DE
Inventors: Cornelius Buerkle; Julio JARQUIN ARROYO; Fabian Oboril; Florian Geissler; Kay-Ulrich Scholl; Ignacio Alvarez
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2021-07-01
Also published as: CN113044015A; US20200130662A1; US11623622B2

Abstract

Aspekte betreffen ein Verfahren zum Steuern einer Bremsung eines Fahrzeugs. Das Verfahren beinhaltet Detektieren einer Bremssituation, Bestimmen einer Klassifikation der Bremssituation, Auswählen eines Bremsprofils basierend auf der bestimmten Klassifikation, und Anwenden einer Abbremsung basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil, um einen Sicherheitsabstand basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil beizubehalten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung betreffen allgemein autonomes Fahren und insbesondere einen Detektions- und Bearbeitungsmechanismus für drastische Notbremsung.
HINTERGRUND
Fortschritte beim autonomen Fahrzeugbetrieb werden immer noch entwickelt und veröffentlicht. In der Zukunft werden möglicherweise vollautonome Fahrzeuge auf offenen Straßen betrieben werden. Solche autonomen Fahrzeuge können mit herkömmlichen menschlich betriebenen Fahrzeugen interagieren. Entwickler gestalten den autonomen Fahrzeugbetrieb, sodass dieser auf eine Weise arbeitet, die mindestens so sicher ist wie bei menschlich betriebenen Fahrzeugen.
KURZFASSUNG
Das Folgende legt eine vereinfachte Kurzfassung eines oder mehrerer Aspekte dar, um ein grundlegendes Verständnis solcher Aspekte bereitzustellen. Diese Kurzfassung ist keine ausführliche Übersicht aller in Erwägung gezogener Aspekte, und soll weder Hauptelemente oder kritische Elemente aller Aspekte identifizieren noch den Umfang irgendwelcher oder aller Aspekte abgrenzen. Ihr alleiniger Zweck besteht darin, einige Konzepte eines oder mehrerer Aspekte in vereinfachter Form als eine Einleitung für die später dargelegte ausführlichere Beschreibung darzulegen.
Diese Offenbarung beschreibt ein System und ein Verfahren zum Steuern einer Bremsung eines Fahrzeugs.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren für ein Sicherheitssystem eines Fahrzeugs Steuern einer Bremsung eines Fahrzeugs beinhalten durch: Detektieren einer Bremssituation, Bestimmen einer Klassifikation der Bremssituation, Auswählen eines Bremsprofils basierend auf der bestimmten Klassifikation und Anwenden einer Abbremsung basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil, um einen Sicherheitsabstand basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil beizubehalten.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein System für ein Sicherheitssystem eines Fahrzeugs eine Bremsung eines Fahrzeugs steuern und Folgendes beinhalten: einen oder mehrere Sensoren, die ausgelegt sind zum Detektieren einer Bremssituation, einen oder mehrere Prozessoren, die ausgelegt sind zum Bestimmen einer Klassifikation der Bremssituation, Auswählen eines Bremsprofils basierend auf der bestimmten Klassifikation und Anwenden einer Abbremsung basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil, um einen Sicherheitsabstand basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil beizubehalten.
Um die vorstehenden und zugehörige Ziele zu erzielen, beinhalten der eine oder die mehreren Aspekte die nachstehend vollständig beschriebenen und insbesondere in den Ansprüchen aufgezeigten Merkmale. Die folgende Beschreibung und die assoziierten Zeichnungen stellen gewisse veranschaulichende Merkmale des einen oder der mehreren Aspekte ausführlich dar. Diese Merkmale geben jedoch nur einige wenige der verschiedenen Weisen an, in denen die Prinzipien verschiedener Aspekte eingesetzt werden können, und diese Beschreibung soll alle derartigen Aspekte und ihre Äquivalente einschließen.
Figurenliste
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den nicht beschränkenden Beispielen und den begleitenden Zeichnungen in Erwägung gezogen wird.

1 ist eine schematische Zeichnung, die ein Steuersystem eines autonomen Fahrzeugs gemäß verschiedenen Aspekten dieser Offenbarung veranschaulicht.
2 veranschaulicht einen Bereich von Abbremsungswerten für normale (standardmäßige) Bremsmanöver und Notbremsungsmanöver.
3 veranschaulicht ein Beispiel für einen Unfall, der daraus resultiert, dass ein vorausfahrendes Fahrzeug ein Notbremsungsmanöver durchführt und ein folgendes Fahrzeug, wenn es keine Notbremsung anwendet, mit dem vorausfahrenden Fahrzeug zusammenstößt.
4 veranschaulicht ein Beispiel für einen Kettenreaktionsunfall, der daraus resultiert, dass drei oder mehr Fahrzeuge in einer Reihe von Aufprallunfällen zusammenstoßen, da die Fahrzeuge nicht in der Lage sind, die Notfallsituation zu detektieren und zweckmäßig zu reagieren, um Kollisionen mit vorausfahrenden Autos zu vermeiden.
5 veranschaulicht ein Beispiel für einen longitudinalen Sicherheitsabstand zwischen einem vorausfahrenden Fahrzeug und einem folgenden Fahrzeug.
6A und 6B veranschaulichen ein Beispiel für eine Situation, bei der ein Fahrzeug eine plötzlich auftretende Gefahrenstelle auf der Straße oder ein plötzlich auftretendes Hindernis berücksichtigen muss.
7 ist ein Diagramm, das Beispiele für mit unterschiedlichen Bremsprofilen assoziierte Bremswege veranschaulicht.
8 ist ein Diagramm, das Beispiele für Sicherheitsabstände als eine Funktion der maximalen Bremsbeschleunigung veranschaulicht.
9 ist ein Graph, der die empfohlenen Sicherheitsabstände zwischen einem vorausfahrenden Fahrzeug und einem folgenden Fahrzeug für unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten des folgenden Fahrzeugs veranschaulicht.
10 ist ein 3D-Graph, der den Parametern auferlegte harte Beschränkungen veranschaulicht, um den Bereich zu reduzieren, in dem eine korrekte Reaktion eine Kollision vermeidet (über der Ebene, die sich von der Nullmarkierung auf der Achse des finalen Abstands erstreckt).
11 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Bremsung eines Fahrzeugs gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

Es sollte angemerkt werden, dass gleiche Bezugsziffern verwendet werden, um durchweg durch die Zeichnungen die gleichen oder ähnliche Elemente, Merkmale und Strukturen darzustellen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die begleitenden Zeichnungen, die veranschaulichend spezifische Einzelheiten und Ausführungsformen zeigen, in denen die Offenbarung umgesetzt werden kann. Diese Ausführungsformen sind mit ausreichend Einzelheiten beschrieben, um Fachleuten zu ermöglichen, die Offenbarung umzusetzen. Andere Ausführungsformen können genutzt werden, und strukturelle und logische Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Die verschiedenen Ausführungsformen schließen sich nicht notwendigerweise gegenseitig aus, da manche Ausführungsformen mit einer oder mehreren anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, um neue Ausführungsformen zu bilden.
Im Kontext eines der Systeme oder Verfahren beschriebene Ausführungsformen gelten vorteilhafterweise analog für die anderen Systeme und Verfahren. Gleichermaßen gelten im Kontext eines Systems beschriebene Ausführungsformen analog für ein Verfahren, und umgekehrt.
Merkmale, die im Kontext einer Ausführungsform beschrieben sind, können dementsprechend auf die gleichen oder ähnliche Merkmale in den anderen Ausführungsformen anwendbar sein. Merkmale, die im Kontext einer Ausführungsform beschrieben sind, können dementsprechend auf die anderen Ausführungsformen anwendbar sein, selbst wenn sie nicht ausdrücklich in diesen anderen Ausführungsformen beschrieben sind. Ferner können Zusätze und/oder Kombinationen und/oder Alternativen, die für ein Merkmal im Kontext einer Ausführungsform beschrieben sind, dementsprechend auf das gleiche oder ein ähnliches Merkmal in den anderen Ausführungsformen anwendbar sein.
Das Wort „beispielhaft“ wird hierin verwendet, um „als ein Beispiel, ein Fall oder eine Veranschaulichung dienend“ zu bedeuten. Eine beliebige Ausführungsform oder ein beliebiges Design, die bzw. das hierin als „beispielhaft“ beschrieben wird, soll nicht notwendigerweise als gegenüber anderen Ausführungsformen oder Designs bevorzugt oder vorteilhaft aufgefasst werden.
Im Kontext verschiedener Ausführungsformen beinhalten die Artikel „ein“, „eine“ und „der/die/das“, wie in Bezug auf ein Merkmal oder Element verwendet, einen Bezug auf eines oder mehrere der Merkmale oder Elemente.
Wie hierin verwendet, beinhaltet der Ausdruck „und/oder“ beliebige oder alle Kombinationen eines oder mehrerer der assoziierten aufgelisteten Gegenstände.
Die Ausdrücke „mindestens einer“ und „ein oder mehrere“ können so verstanden werden, dass sie eine numerische Menge größer oder gleich eins beinhalten (z. B. eins, zwei, drei, vier, [...] usw.). Der Ausdruck „mehrere“ kann so verstanden werden, dass er eine numerische Menge größer oder gleich zwei beinhaltet (z. B. zwei, drei, vier, fünf, [...] usw.).
Die Wörter „Mehrzahl“ und „Vielzahl“ in der Beschreibung und den Ansprüchen beziehen sich ausdrücklich auf eine Menge größer als eins. Dementsprechend beziehen sich jegliche Phrasen, die die vorgenannten Wörter explizit hervorrufen (z. B. „mehrere [Objekte]“, „eine Mehrzahl von [Objekten]“), die sich auf eine Menge von Objekten beziehen, ausdrücklich auf mehr als eines der Objekte. Die Ausdrücke „Gruppe (von)“, „Satz [von]“, „Sammlung (von)“, „Reihe (von)“, „Folge (von)“, „Gruppierung (von)“ usw. und dergleichen in der Beschreibung und in den Ansprüchen, falls vorhanden, beziehen sich auf eine Menge gleich oder größer als eins, d. h. eins oder mehr. Die Ausdrücke „angemessener Teilsatz“, „reduzierter Teilsatz“ und „geringerer Teilsatz“ beziehen sich auf einen Teilsatz eines Satzes, der nicht gleich dem Satz ist, d. h. einen Teilsatz eines Satzes, der weniger Elemente als der Satz enthält.
Der Ausdruck „Daten“, wie hierin verwendet, kann so verstanden werden, dass er Informationen in einer beliebigen geeigneten analogen oder digitalen Form beinhaltet, z. B. als eine Datei, ein Teil einer Datei, ein Satz von Dateien, ein Signal oder ein Strom, ein Teil eines Signals oder Stroms, ein Satz von Signalen oder Strömen und dergleichen bereitgestellt. Ferner kann der Ausdruck „Daten“ auch verwendet werden, um einen Bezug auf Informationen zu bedeuten, z. B. in Form eines Zeigers. Der Ausdruck Daten ist jedoch nicht auf die vorstehenden Beispiele beschränkt und kann verschiedene Formen annehmen und beliebige Informationen repräsentieren, wie in der Technik verstanden.
Der Ausdruck „Prozessor“ oder „Steuerung“, wie beispielsweise hierin verwendet, kann als eine beliebige Art von Entität verstanden werden, die die Bearbeitung von Daten, Signalen usw. ermöglicht. Die Daten, Signale usw. können gemäß einer oder mehreren spezifischen Funktionen bearbeitet werden, die durch den Prozessor oder die Steuerung ausgeführt werden.
Ein Prozessor oder eine Steuerung kann somit eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, eine Mischsignalschaltung, eine Logikschaltung, ein Prozessor, ein Mikroprozessor, eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), ein Digitalsignalprozessor (DSP), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), eine integrierte Schaltung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) usw. oder eine beliebige Kombination davon sein oder diese beinhalten. Eine beliebige andere Art von Implementierung der jeweiligen Funktionen, die nachstehend ausführlicher beschrieben sind, kann auch als ein Prozessor, eine Steuerung oder eine Logikschaltung verstanden werden. Es versteht sich, dass beliebige zwei (oder mehr) der hierin ausführlich beschriebenen Prozessoren, Steuerungen oder Logikschaltungen als eine einzelne Entität mit äquivalenter Funktionalität oder dergleichen umgesetzt werden können, und umgekehrt, dass ein beliebiger einzelner Prozessor, eine beliebige einzelne Steuerung oder eine beliebige einzelne Logikschaltung, die hierin ausführlich beschrieben sind, als zwei (oder mehr) separate Entitäten mit äquivalenter Funktionalität oder dergleichen umgesetzt werden können.
Der hierin ausführlich beschriebene Ausdruck „System“ (z. B. ein Fahrsystem, ein Positionsdetektionssystem usw.) kann als ein Satz interagierender Elemente verstanden werden, wobei die Elemente beispielhalber und nicht beschränkend eine oder mehrere mechanische Komponenten, eine oder mehrere elektrische Komponenten, eine oder mehrere Anweisungen (z. B. in Speicherungsmedien codiert), eine oder mehrere Steuerungen usw. sein können.
Eine „Schaltung“, wie hierin verwendet, wird als eine beliebige Art von logikimplementierender Entität verstanden, die Spezialzweck-Hardware oder eine prozessorausführende Software beinhalten kann. Eine Schaltung kann somit eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, eine Mischsignalschaltung, eine Logikschaltung, ein Prozessor, ein Mikroprozessor, eine Zentralverarbeitungseinheit („CPU“), eine Grafikverarbeitungseinheit („GPU“), ein Digitalsignalprozessor („DSP“), ein feldprogrammierbares Gate-Array („FPGA“), eine integrierte Schaltung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung („ASIC“) usw. oder eine beliebige Kombination davon sein. Eine jegliche andere Art von Implementierung der jeweiligen Funktionen, die nachstehend ausführlicher beschrieben werden, kann auch als eine „Schaltung“ verstanden werden. Es versteht sich, dass beliebige zwei (oder mehr) der hierin ausführlich beschriebenen Schaltungen als eine einzelne Schaltung mit im Wesentlichen äquivalenter Funktionalität umgesetzt werden können, und dass umgekehrt eine hierin ausführlich beschriebene beliebige einzelne Schaltung als zwei (oder mehr) separate Schaltungen mit im Wesentlichen äquivalenter Funktionalität umgesetzt werden kann. Zusätzlich können sich Bezüge auf eine „Schaltung“ auf zwei oder mehr Schaltungen beziehen, die zusammen eine einzelne Schaltung bilden.
Wie hierin verwendet, kann „Speicher“ als ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium verstanden werden, in dem Daten oder Informationen abrufbar gespeichert werden können. Hierin enthaltene Bezüge auf „Speicher“ können somit so verstanden werden, dass sie sich auf unbeständigen oder beständigen Speicher beziehen, einschließlich Direktzugriffsspeicher („RAM“), Nurlesespeicher („ROM“), Flash-Speicher, Solid-State-Speicherung, Magnetband, Festplattenlaufwerk, optisches Laufwerk usw. oder eine beliebige Kombination davon. Ferner ist ersichtlich, dass Register, Schieberegister, Prozessorregister, Datenpuffer usw. hierin auch durch den Ausdruck Speicher eingebunden werden. Es versteht sich, dass eine als „Speicher“ oder „ein Speicher“ bezeichnete einzelne Komponente aus mehr als einem unterschiedlichen Speichertyp bestehen kann, und sich somit auf eine kollektive Komponente beziehen kann, die einen oder mehrere Speichertypen beinhaltet. Es versteht sich selbstverständlich, dass eine jegliche einzelne Speicherkomponente in mehrere kollektiv äquivalente Speicherkomponenten getrennt werden kann, und umgekehrt. Obwohl Speicher als von einer oder mehreren anderen Komponenten getrennt abgebildet sein kann (wie etwa in den Zeichnungen), versteht es sich ferner, dass Speicher in einer anderen Komponente integriert sein kann, wie etwa auf einem gemeinsamen integrierten Chip.
Ein „Fahrzeug“ soll als ein beliebiger Typ von fahrendem Objekt verstanden werden und kann Kraftfahrzeuge, Busse, Minibusse, Kleintransporter, Lastkraftwagen, Wohnmobile, Fahrzeuganhänger, Motorräder, Fahrräder, Dreiräder, sich bewegende Roboter, persönliche Transporter einschließen; es sollte auch verstanden werden, dass die offenbarte visuelle Odometrievorrichtung für Fahrzeuge beliebiger Größe und beliebigen Typs gilt. Ein Fahrzeug kann ein Beschleunigungssystem und ein Bremssystem beinhalten.
Der Ausdruck „autonomes Fahrzeug“ bezieht sich auf ein Fahrzeug, dass zum Implementieren mindestens einer Navigationsänderung ohne Fahrereingabe fähig ist. Eine Navigationsänderung bezieht sich auf eine Änderung der Lenkung und/oder Bremsung und/oder Beschleunigung/Abbremsung des Fahrzeugs. Um autonom zu sein, muss ein Fahrzeug nicht vollautomatisch sein (zum Beispiel vollständig funktionsfähig ohne Fahrer oder ohne Fahrereingabe). Ein autonomes Fahrzeug beinhaltet jene, die während gewisser Zeiträume unter Fahrersteuerung und während anderer Zeiträume ohne Fahrersteuerung betrieben werden können. Autonome Fahrzeuge können auch Fahrzeuge beinhalten, die nur manche Aspekte der Fahrzeugnavigation steuern, wie etwa Lenkung (z. B. um einen Fahrzeugkurs zwischen Fahrzeugspurbeschränkungen beizubehalten) oder manche Lenkoperationen unter gewissen Umständen (aber nicht allen Umständen), aber andere Aspekte dem Fahrer überlassen (z. B. Bremsen oder Stoppen unter gewissen Umständen). In manchen Aspekten können autonome Fahrzeuge manche oder alle Aspekte der Bremsung, der Geschwindigkeitssteuerung und/oder einer Lenkung des Fahrzeugs bearbeiten.
Autonome Fahrzeuge (AVs: Autonomous Vehicles) sind in der Lage, mit oder ohne menschliche Unterstützung betrieben zu werden. AVs können in einem vollautonomen Modus oder einem teilautonomen Modus betrieben werden. Wenn es sich in einem teilautonomen Modus befindet, kann das AV etwas autonome Funktionalität bereitstellen, wie etwa Spurhalteüberwachung, Geschwindigkeitssteuerung, Kollisionsvermeidung, Notbremsung oder dergleichen, während der menschliche Betreiber andere Aspekte des Fahrens durchführt, wie etwa Lenkung. Ein autonomes Fahrzeug kann ein Bremssystem beinhalten, das einem Bremssystem eines herkömmlichen Kraftfahrzeugs ähnelt. Ein solches Bremssystem kann einen oder mehrere Prozessoren beinhalten, die eine Scheibenbremse jedes Rades des Kraftfahrzeugs steuern.
Fahrrichtlinien sind eine Hauptkomponente des AV-Betriebs und werden zum Regeln des Betriebs des AV in verschiedenen Situationen verwendet. Bei einer Fahrrichtlinie handelt es sich um eine oder mehrere Regeln, die zu Formeln, Vergleichen, statistischen Evaluierungen oder dergleichen reduziert werden. Eine Fahrrichtlinie kann durch die Verwendung eines maschinellen Lernalgorithmus, eines regelbasierten Entscheidungsbaums oder anderer heuristischer Gebilde implementiert werden. Die Fahrrichtlinie kann eine mehrerer mit dem AV verwendeter Richtlinien sein.
Fahrrichtlinien können zum Steuern eines AV in verschiedenen Situationen verwendet werden. Die Fahrrichtlinien handeln in Stufen: Erfassen, Planen und Handeln. Zuerst werden Umgebungs- und Kontextdaten erfasst. Dann wird ein Plan unter Verwendung verschiedener Richtlinien, Regeln oder anderer entscheidungstreffender Mechanismen identifiziert. Schließlich wird eine Handlung hervorgerufen. Die Handlung kann ein autonomes Fahrzeugmanöver sein, wie etwa eine Lenk-, Brems- oder Beschleunigungshandlung. Andere Handlungen sind auch in dem Umfang der verfügbaren Handlungen eingeschlossen.
Autonomes Fahren ist eine sicherheitskritische Anwendung. Es gibt einen Bedarf dafür, dass die Sicherheit in allen Situationen garantiert ist. Jüngste Studien haben die Undurchführbarkeit der Verifizierung des korrekten Verhaltens eines autonomen Fahrzeugs alleinig durch Testen von Fahrrichtlinien aufgezeigt. Um Fahrrichtlinien zu verifizieren, kann ein übersehendes Sicherheitsfahrmodell erstellt werden, um zu gewährleisten, dass geplante Handlungen von Fahrrichtlinien dem Sicherheitsfahrmodell entsprechen. Das Sicherheitsfahrmodell wird verwendet, um zu versichern, dass bei einem Fall, bei der die Fahrrichtlinie unangemessen handelt oder nicht eine spezielle Situation anspricht, das Sicherheitsfahrmodell eine Fallback-Richtlinie bereitstellen kann, um den sicheren Betrieb autonomer Fahrzeuge bereitzustellen. Beispielsweise kann ein Basislinien-Sicherheitsfahrmodell eine Sicherheitsschicht sein, die außerhalb oder rund um eine Fahrrichtlinie platziert wird, um potenzielle Fehler der Fahrrichtlinie zu kompensieren, indem das gefährliche Arbeiten des AV beschränkt wird, wodurch verhindert wird, dass das AV einen Unfall verursacht.
Das Sicherheitsfahrmodellframework liefert einen konsistenteren und universelleren Ansatz, indem es einen Verantwortlichkeitssinn in die Handlungen des AV einbezieht. Das Sicherheitsfahrmodellframework beinhaltet eine formelle Behandlung für das vorsichtige Fahren, sodass das AV niemals eine Handlung vornehmen sollte, die als ein wesentliches Risiko des Gefährdens des AV oder eines beliebigen anderen Straßenagenten angesehen werden würde. Das Sicherheitsfahrmodellframework liefert eine zusätzliche Beschränkung für Fahrrichtlinien, um bei der Gewährleistung zu helfen, dass das AV keine Handlungen vornimmt, die als unsicher angesehen werden, z. B. jene, für die das AV potenzielle für einen Unfall haftbar ist. Falls das AV nur Handlungen vornimmt, die sicher sind und als in keinen aufgrund seiner eigenen Schuld oder Verantwortlichkeit aufkommenden Unfall des AV resultierend bestimmt werden, dann können gewünschte Unfallvermeidungsgrade (z. B. weniger als 10-9 pro Stunde Fahren) erreicht werden.
Das Sicherheitsfahrmodellframework kann eine Sammlung von mathematischen Formeln beinhalten, die bei Anwendung auf ein AV dessen sicheres Fahrverhalten validieren können. Beispielsweise liefert das Sicherheitsfahrmodell eine mathematische Formel zum Bestimmen eines longitudinalen Sicherheitsabstands vor dem AV. Falls ein AV dem berechneten Sicherheitsabstand zu allen Zeitpunkten nachkommt, dann kann eine gefährliche Situation vermieden werden, und daher wird eine jegliche Möglichkeit, dass ein Unfall durch ein Sicherheitsfahrmodell-konformes AV verursacht wird, stark minimiert. Die maximale Abbremsung oder Bremsbeschleunigung eines AV wird durch das Sicherheitsfahrmodellframework eingeschränkt. Dies ist für normale Fahrsituationen wünschenswert, da, falls die Differenz zwischen der minimalen und maximalen Abbremsung oder Bremsbeschleunigung zu groß ist, längere longitudinale Sicherheitsabstände benötigt werden würden. Das Erhöhen der minimalen Abbremsung oder Bremsbeschleunigung ist nicht wünschenswert, da dies erzwingen würde, dass alle Fahrzeuge jederzeit stark bremsen.
Die durch ein Sicherheitsfahrmodellframework auferlegte Beschränkung an der maximalen Abbremsung oder Bremsbeschleunigung des AV besitzt einen gefährlichen Nachteil. Falls beispielsweise ein vorausfahrendes Fahrzeug mit größerer Abbremsung bremst, als durch ein folgendes Sicherheitsfahrmodell-konformes AV erwartet (z. B. da das vorausfahrende Fahrzeug auf ein statisches Hindernis aufprallt oder erwartet, auf dieses aufzuprallen, oder falls eine andere Notfallsituation auftritt), kann das Sicherheitsfahrmodell-konforme AV nur die maximale Abbremsung oder Bremsbeschleunigung des Sicherheitsfahrmodells anwenden, selbst wenn eine stärkere Abbremsung eine Kollision verhindert oder zumindest den Aufprall der Kollision reduziert hätte. Dementsprechend ist es wünschenswert, eine Erweiterung des Sicherheitsfahrmodellframeworks bereitzustellen, die der Anwendung temporär eine größere Bremsbeschleunigung in Notfallsituationen erlauben wird, und daher weiterhin Sicherheit in normalen Fahrsituationen garantieren wird.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein verbessertes Sicherheitsfahrmodell und assoziierte Regeln, um bessere Planung und resultierende Handlungen bereitzustellen. Diese und andere Vorteile sind hierin zusätzlich beschrieben.
1 ist eine schematische Veranschaulichung eines autonomen Fahrzeugs 100, das ein Steuersystem 110 beinhaltet. Das autonome Fahrzeug 100 kann ein vollautonomes Fahrzeug oder ein semiautonomes Fahrzeug sein. Das Steuersystem 110 ist in dem autonomen Fahrzeug 100 integriert. Das Steuersystem 110 beinhaltet Sensoren 112, eine Steuerung 114 und eine Fahrzeugschnittstelle 116.
Die Sensoren 112 sind in dem autonomen Fahrzeug 100 installiert und sind operativ gekoppelt, um der Steuerung 114 eine Eingabe/Ausgabe-Signalisierung bereitzustellen. Die Sensoren 112 werden zum Bestimmen von Umgebungsinformationen, Straßenbedingungen, Fahrbedingungen oder dergleichen verwendet. Beispiele für Sensoren beinhalten unter anderem Mikrofone, Kameras, Radar-Sensoren, LiDAR-Sensoren, Infrarot-Entfernungsmessungssensoren und Ultraschall-Entfernungsmessungssensoren. Die Sensoren 112 können ein Array von Sensoren sein, das als eine Kombination von nach vorne, zur Seite und nach hinten zeigenden Sensoren angeordnet ist. Vorwärts zeigend und nach vorne zeigend wird in der vorliegenden Offenbarung verwendet, um sich auf die primäre Fahrtrichtung zu beziehen. In einem herkömmlichen Fahrzeug soll die Richtung, in die die Sitze typischerweise angeordnet sind, in die Fahrtrichtung zeigen, wenn das Getriebe auf Fahren gesetzt ist, oder dergleichen. Nach hinten zeigend oder rückwärts zeigend wird in der vorliegenden Offenbarung verwendet, um sich auf die Richtung zu beziehen, die der nach vorne zeigenden oder zur Vorderseite zeigenden Richtung entgegengesetzt ist. Nach vorne zeigende Sensoren können zur adaptiven Geschwindigkeitssteuerung, Einparkhilfe, Spurhaltung, Kollisionsvermeidung, Fußgängerdetektion und dergleichen verwendet werden. Nach hinten zeigende Sensoren können verwendet werden, um den Fahrer über potenzielle Hindernisse (z. B. Fahrzeuge) zu warnen, wenn er einen Spurwechsel durchführt oder langsam rückwärts fährt (z. B. Parkabstandsüberwachungseinrichtungen). Zur Seite zeigende Sensoren können zur Kollisionsvermeidung verwendet werden.
Nach vorne zeigende Sensoren beinhalten nach vorne zeigende Kameras, die allgemein mit der Fahrtrichtung ausgerichtet sind. Nach vorne zeigende Kameras können ein relativ breites Sichtfeld aufweisen, sogar bis zu 180 Grad. Nach hinten zeigende Sensoren beinhalten nach hinten zeigende Kameras, die allgemein mit einem Winkel (vielleicht 60 Grad von der Mitte) angeordnet sind und zum Detektieren von Verkehr in benachbarten Verkehrsspuren zu verwenden sind. Nach hinten zeigende Kameras können auch ein relativ breites Sichtfeld aufweisen, das das Sichtfeld der nach vorne zeigenden Kamera überlappen kann. Zur Seite zeigende Sensoren sind jene, die von den Seiten des Fahrzeugs nach außen gerichtet sind. Kameras können ein Array von Infrarotlichtkameras und/oder Kameras für sichtbares Licht beinhalten, die in der Lage sind, mit langer Reichweite oder kurzer Reichweite mit schmalen oder großen Sichtfeldern zu fokussieren.
Nach vorne zeigende Sensoren können auch Infrarot- oder UltraschallSensoren beinhalten, die zum Messen oder Bestimmen eines Abstands zwischen dem autonomen Fahrzeug 100 und einem Objekt oder einem anderen Fahrzeug vor dem autonomen Fahrzeug 100 verwendet werden können.
Die Sensoren 112 können außerdem Geschwindigkeitssensoren (z.B. Tachometer) beinhalten, die eine Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs 100 messen. Die Sensoren 112 können auch Beschleunigungssensoren (z.B. Einzel- oder Mehrachsen-Beschleunigungsmesser) beinhalten, die eine Beschleunigung des autonomen Fahrzeugs 100 entlang einer oder mehreren Achsen messen.
Das autonome Fahrzeug (AV) 100, das als ein „Ego-Fahrzeug“ oder „Host-Fahrzeug“ oder „folgendes Fahrzeug“ bezeichnet werden kann, kann ein beliebiger Fahrzeugtyp sein, wie etwa ein kommerzielles Fahrzeug, ein Verbraucherfahrzeug, ein Freizeitmobil, ein Auto, ein Lastwagen, ein Motorrad, ein Boot, eine Drohne, ein Roboter, ein Flugzeug, ein Hovercraft oder ein beliebiges mobiles Fahrzeug, das in der Lage ist, zumindest teilweise in einem autonomen Modus betrieben zu werden. Das AV 100 kann in einem manuellen Modus betrieben werden, in dem ein Mensch das AV 100 herkömmlich unter Verwendung einer Fahrzeugschnittstelle 116 betreibt. Beispielsweise kann eine Fahrzeugschnittstelle 116 Pedale, ein Lenkrad und andere Steuerungen beinhalten. Das AV 100 kann auch in einem vollautonomen Modus betrieben werden, bei dem das AV 100 ohne Benutzereingriff betrieben wird. Zusätzlich kann das AV 100 in einem semiautonomen Modus betrieben werden, bei dem das AV 100 viele Aspekte des Fahrens steuert, aber der Fahrer eingreifen oder den Betrieb unter Verwendung herkömmlicher (z. B. Lenkrad) und nicht herkömmlicher Eingaben (z. B. Sprachsteuerung) beeinflussen kann.
Mit Bezug auf 1 ist die Steuerung 114 kommunikativ mit den Sensoren 112 und einer Fahrerschnittstelle 116 gekoppelt. Die Steuerung 114 empfängt Eingaben von den Sensoren 112 und/oder der Fahrerschnittstelle 116 während des Betriebs des autonomen Fahrzeugs 100. Die Steuerung 114 kann dann die Eingaben verwenden, um zweckmäßige Handlungen für das autonome Fahrzeug 100 zu bestimmen. Das Steuersystem 100 kann einen oder mehrere Prozessoren, einen oder mehrere Speicher und eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen (nicht gezeigt) beinhalten.
Der eine oder die mehreren Prozessoren können einen Anwendungsprozessor, einen Sicherheitsmodellprozessor, einen Bildprozessor, einen Kommunikationsprozessor oder eine beliebige andere geeignete Verarbeitungsvorrichtung beinhalten.
Der eine oder die mehreren Speicher können eine beliebige Anzahl von Direktzugriffsspeichern, Nurlesespeichern, Flash-Speichern, Diskettenlaufwerken, optischer Speicherung, Bandspeicherung, entfernbarer Speicherung und anderen Typen von Speicherung beinhalten. Jegliche der hierin offenbarten Prozessoren können dazu ausgelegt sein, gewisse Funktionen gemäß Programmanweisungen durchzuführen, die in einem Speicher des einen oder der mehreren Speicher gespeichert sein können. Mit anderen Worten kann ein Speicher des einen oder der mehreren Speicher Software speichern, die bei Ausführung durch den Prozessor den Betrieb des Systems (z. B. des Sicherheitsfahrmodellframeworks, der Bildverarbeitungssoftware) steuert. Ein Speicher des einen oder der mehreren Speicher kann eine oder mehrere Datenbanken (z. B. verschiedene Sicherheitsfahr- und Bremsprofile) beinhalten.
Die Kommunikationsschnittstellen können gemäß verschiedenen gewünschten Funkkommunikationsprotokolle oder -standards konfiguriert sein. Beispielsweise kann eine erste Kommunikationsschnittstelle gemäß einem Kurzstrecken-Mobilfunkkommunikationsstandard wie etwa z. B. Bluetooth, ZigBee und dergleichen konfiguriert sein. Für ein anderes Beispiel kann eine zweite Kommunikationsschnittstelle gemäß einem Mobilfunkkommunikationsstandard mit mittlerer oder weiter Reichweite wie etwa z. B. einem 3G- (z. B. Universal Mobile Telecommunications System - UMTS), einem 4G- (z. B. Long Term Evolution - LTE) oder einem 5G-Mobilfunkkommunikationsstandard gemäß 3GPP(3rd Generation Partnership Project)-Standards konfiguriert sein. Eine dritte Kommunikationsschnittstelle kann gemäß einem Drahtlos-Lokalnetzwerk-Kommunikationsprotokoll oder -standard wie etwa z. B. gemäß IEEE 802.11 (z. B. 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11p, 802.11-12, 802.11ac, 802.11 ad, 802.11 ah und dergleichen) konfiguriert sein.
Ein herkömmliches Sicherheitsfahrmodellframework kann eine Definition dafür beinhalten, was als ein zweckmäßiger longitudinaler Sicherheitsabstand zwischen dem folgenden Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug angesehen wird. Der longitudinale Sicherheitsabstand wird durch maximale Beschleunigungen, minimale und maximale Abbremsungen, eine Reaktionszeit und den aktuellen Zustand der Umgebung, d. h. die Verkehrsteilnehmer und ihre aktuellen physischen Zustände, parametrisiert. Beispielsweise kann ein minimaler longitudinaler Sicherheitsabstand d_min basierend auf Gleichung (1) berechnet werden: $d_{m i n} = v_{r} ρ + \frac{1}{2} a_{m a x . B r e s c l} ρ^{2} + \frac{{(v_{r} + ρ a_{m a x, B e i s c l})}^{2}}{2 a_{m i n, B r e m s e n}} - \frac{v_{f}^{2}}{2 a_{m a x, B r e m s e n}}$
wobei v_r die Geschwindigkeit des folgenden (hinteren) Fahrzeugs ist, v_f die Geschwindigkeit des vorausfahrenden (vorderen) Fahrzeugs ist, p die nominelle Reaktionszeit des folgenden Fahrzeugs ist, das erkennt, dass das vorausfahrende Fahrzeug die Beschleunigung geändert hat, a_min,Bremsen die minimale Sicherheitsfahrmodell-Abbremsung oder -Bremsbeschleunigung ist, a_max,Bremsen die maximale Sicherheitsfahrmodell-Abbremsung oder -Bremsbeschleunigung ist und a_max,Beschl die maximale Sicherheitsfahrmodell-Beschleunigung des folgenden (hinteren) Fahrzeugs ist. Die maximale angewendete Bremsbeschleunigung kann durch das Sicherheitsfahrmodellframework eingeschränkt oder beschränkt sein.
3 veranschaulicht ein Beispiel für eine Notfallsituation, bei der zwei Fahrzeuge zusammenstoßen können. Mit Bezug auf 3 fahren das vorausfahrende Fahrzeug 302 und das folgende Fahrzeug 304 in die gleiche Richtung in derselben Spur. Wenn das vorausfahrende Fahrzeug 302 eine Gefahrenstelle auf der Straße oder ein Hindernis 310 detektiert, führt das vorausfahrende Fahrzeug 302 ein Notbremsungsmanöver durch, um den Aufprall bei der Kollision mit der Gefahrstelle auf der Straße oder dem Hindernis 310 zu vermeiden oder zu reduzieren. Falls das vorausfahrende Fahrzeug 302 kein Sicherheitsfahrmodell-konformes Fahrzeug ist, kann das Notbremsungsmanöver Anwenden einer Abbremsung oder Bremsbeschleunigung beinhalten, die die im Sicherheitsfahrmodell definierte maximale Bremsbeschleunigung überschreitet. Das folgende Fahrzeug 304 kann ein Sicherheitsfahrmodell-konformes Fahrzeug sein, das nicht in der Lage ist, diese Notfallsituation zu erkennen. Beispielsweise ist das Sicherheitsfahrmodell-konforme Fahrzeug möglicherweise nicht in der Lage, die Anwendung einer Bremsbeschleunigung, die die im Sicherheitsfahrmodell definierte maximale Bremsbeschleunigung überschreitet, rechtzeitig vorherzusehen. Das folgende Fahrzeug 304 erwartet nur, dass das vorausfahrende Fahrzeug 302 die im Sicherheitsfahrmodell definierte maximale Bremsbeschleunigung anwendet. Infolgedessen wird das folgende Fahrzeug 304 anfänglich möglicherweise nur die durch das Sicherheitsfahrmodell beschränkte maximale Bremsbeschleunigung anwenden, was unzureichend sein kann, um eine Kollision mit dem vorausfahrenden Fahrzeug 302 zu vermeiden. Alternativ ist das folgende Fahrzeug 304 ein Sicherheitsfahrmodell-konformes Fahrzeug, das in der Lage ist, die Unzulänglichkeit des Anwendens der maximalen Bremsbeschleunigung des Sicherheitsfahrmodells zu erkennen, und wendet standardmäßig die maximale physikalische Abbremsung oder Bremsbeschleunigung an. Im letztgenannten Fall ist die maximale physikalische Abbremsung oder Bremsbeschleunigung des folgenden Fahrzeugs 304 ausreichend, um eine Kollision zu vermeiden, kann aber zu abrupt sein und in Schmetterlingseffekten resultieren.
4 veranschaulicht ein anderes Beispiel für eine Notfallsituation, bei der drei oder mehr Fahrzeuge in einer Reihe von Aufprallunfällen zusammenstoßen, d. h. eine Kettenreaktion, die aus Schmetterlingseffekten hervorgeht. Mit Bezug auf 4 fahren das vorausfahrende Fahrzeug 402, das folgende Fahrzeug 404 und das abschließende Fahrzeug 406 in die gleiche Richtung in derselben Spur. Das vorausfahrende Fahrzeug 402 ist ein Sicherheitsfahrmodell-konformes Fahrzeug, sodass das Bremsmanöver beinhalten kann: Anwenden einer unzureichenden Abbremsung oder Bremsbeschleunigung (d. h. die durch das Sicherheitsfahrmodell beschränkte maximale Abbremsung oder Bremsbeschleunigung), wodurch eine Kollision verursacht wird, oder Anwenden von zu starker Abbremsung oder Bremsbeschleunigung (d. h. standardmäßig die maximale physikalische Abbremsung oder Bremsbeschleunigung), wodurch zu schnell angehalten wird und verursacht wird, dass das folgende Fahrzeug 404 mit dem vorausfahrenden Fahrzeug 402 zusammenstößt und das abschließende Fahrzeug 406 mit dem folgenden Fahrzeug 404 zusammenstößt.
Die 6A und 6B veranschaulichen ein Beispiel für eine Situation, bei der ein Fahrzeug eine plötzlich auftretende Gefahrenstelle auf der Straße oder ein plötzlich auftretendes Hindernis berücksichtigen muss. Ohne ein Sicherheitsfahrmodellframework wendet das Fahrzeug 602 die erforderliche Abbremsung, z. B. Notbremsbeschleunigung an (links). Mit einem Sicherheitsfahrmodellframework wird die Abbremsung durch Sicherheitsfahrmodellregeln beschränkt (rechts). Die durch das Sicherheitsfahrmodell beschränkte resultierende maximale Bremsabbremsung führt zu einem Unfall.
Das Sicherheitsfahrmodellframework gestattet konformen Fahrzeugen möglicherweise nicht, rechtzeitig mit der maximalen notwendigen Kraft zu bremsen. Daher könnte ein Sicherheitsfahrmodell-konformes Fahrzeug möglicherweise vermeidbare Unfälle verursachen.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Erweiterung für ein herkömmliches Sicherheitsfahrmodellframework für longitudinale Sicherheitsabstände und Bremsen, das eine Anwendung einer maximalen erforderlichen Abbremsung oder Bremsbeschleunigung ermöglicht und weiterhin die Forderung des Sicherheitsfahrmodells für das Nichtverursachen eines Unfalls garantiert, bereit. Die Erweiterung liefert eine verbesserte Parameterberechnung in kritischen Situationen. Eine kritische Situation ist eine unsichere Situation, für die die korrekte Reaktion unter der aktuellen Sicherheitsfahrmodellparametrisierung nicht möglich sein würde. Die Erweiterung verhindert oder reduziert den Aufprall von Kollisionen, der auftreten würde, falls ein Fahrzeug dem Sicherheitsfahrmodellframework nachkommen würde.
Beispielsweise tritt eine Notfallbremsungssituation auf, wenn ein Sicherheitsfahrmodell-konformes Ego-Fahrzeug bestimmt, dass die maximale Abbremsung oder Bremsbeschleunigung, wie durch die festgelegten Sicherheitsfahrmodellparameter definiert, nicht ausreicht, um einen sicheren Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder Objekt im Fahrweg beizubehalten, und das Sicherheitsfahrmodell-konforme Ego-Fahrzeug auch bestimmt, dass ein Ausweichmanöver nicht wünschenswert ist, da es andere Straßenagenten einem Risiko aussetzen würde.
Eine Notfallbremsungssituation kann aus verschiedenen Gründen verursacht werden. Beispielsweise ein oder mehrere andere Straßenagenten, die die Spur des Ego-Fahrzeugs schneiden, statische Objekte wie Schutt oder Fracht, die auf die Straße fallen, Gefahrenstellen auf der Straße wie Schlaglöcher, Sensorfehler des Ego-Fahrzeugs, die fehlerhaft einen sicheren Abstand empfehlen, werden zu einem späteren Zeitpunkt korrigiert (z. B. durch einen komplementären oder Backup-Sensor), oder eine plötzliche Änderung der Umgebungsbedingungen, die eine Gefahrensituation angeben (z. B. ein anderes Fahrzeug, das in eine dichte Nebelbank einfährt oder diese verlässt).
In solchen kritischen Situationen muss die Abbremsung über die durch das Sicherheitsfahrmodell definierte maximale Abbremsung hinaus erhöht werden, um einen Unfall des Ego-Fahrzeugs zu vermeiden. Diese Modifikation sollte temporär sein und sollte nur so lange effektiv sein, wie die kritische Situation bestehen bleibt. Zur gleichen Zeit sollte das Risiko für andere Straßenagenten minimiert werden. Beispielsweise sollten Bremsparameter berechnet und angepasst werden, um die Notfallsituation zweckmäßig zu berücksichtigen, aber zur gleichen Zeit unter die maximal mögliche physikalische Abbremsung oder Bremsbeschleunigung des Ego-Fahrzeugs fallen, um das Risiko für andere Straßenagenten zu minimieren.
Das erweiterte Sicherheitsfahrmodellframework definiert Parameter für die maximale und minimale Abbremsung oder Bremsbeschleunigung. Obwohl ein Bereich der Abbremsung oder Bremsbeschleunigung ausgewählt werden kann, sollten nicht alle Werte verwendet werden. Die Grenzen können gemäß Empfehlungen für einen Menschen bestimmt oder geregelt werden. 2 veranschaulicht einen beispielhaften Bereich von Parametern für die Abbremsung oder Bremsbeschleunigung. Insbesondere veranschaulicht 2 einen Bereich von Abbremsungswerten für standardmäßige Bremsmanöver und Notbremsungsmanöver. Mit Bezug auf 2 ist der Bereich zwischen 3 und 7 Metern pro Quadratsekunde der empfohlene Bereich für Abbremsungswerte für Menschen, und ein jeglicher Abbremsungswert größer als 9,8 Metern pro Quadratsekunde sollte vermieden werden, da er nahe der Grenze der Empfehlung für den menschlichen Körper liegt. Die Wichtigkeit dieser Parametrisierung wird ersichtlich, wenn die Parameter bei einer Gleichung angewendet werden, um den Abstand zu berechnen, den ein sich bewegendes Fahrzeug benötigt, um von einer Anfangsgeschwindigkeit zu einem vollständigen Stillstand überzugehen.
Das erweiterte Sicherheitsfahrmodellframework kann mindestens zwei Bremsprofile bereitstellen. Beispielsweise kann ein normales oder durchschnittliches Bremsprofil für normale Fahrsituationen bereitgestellt sein und ein Notbremsungsprofil kann für Notfallfahrsituationen bereitgestellt sein. In manchen Fällen kann ein zusätzliches Komfortbremsprofil für normale Fahrsituationen bereitgestellt sein. Jedes Bremsprofil beinhaltet einen Satz von Parametern, die die Bremsleistung definieren. Beispielsweise kann jedes Bremsprofil einen minimalen Sicherheitsabstand, eine minimale Abbremsung, eine maximale Abbremsung und eine Reaktionszeit beinhalten.
7 ist ein Diagramm, das Beispiele für mit verschiedenen Bremsprofilen assoziierte Bremswege veranschaulicht. 7 liefert Beispiele für mit verschiedenen Bremsprofilen assoziierte Anhaltewege. Die Parameter des Komfortbremsprofils und des Notbremsungsprofils beschreiben die minimalen und maximalen Werte, die die Abbremsung zu einem jeglichen gegebenen Zeitpunkt annehmen kann. Durch die Verwendung der empfohlenen Bereiche von Abbremsungswerten, wie in 2 gezeigt, ist es möglich, unterschiedliche Sicherheitsabstände zu berechnen, die erzwungen werden sollten, um Kollisionen in normalen Situationen und Notfallsituationen zu vermeiden.
8 ist ein Diagramm, das Beispiele für Sicherheitsabstände als eine Funktion der maximalen Bremsbeschleunigung für zwei Fahrzeuge, die mit 50 km/h fahren, veranschaulicht, wie in 7 gezeigt. 8 zeigt, wie viel die Sicherheitsabstände als eine Funktion der durch das vorausfahrende Fahrzeug angewendeten erwarteten maximalen Bremsbeschleunigung variieren können.
Unter dem Sicherheitsfahrmodellframework gewährleistet ein normaler Sicherheitsabstand gewöhnlich, dass das autonome Fahrzeug keinen Unfall verursacht. Es gibt jedoch Situationen, in denen das Sicherheitsfahrmodellframework nicht ausreicht und einen Unfall verursachen kann. Falls beispielsweise ein vorausfahrendes Fahrzeug eine Bremsbeschleunigung anwendet, die größer ist als die von den Parametern des Modells abgeleiteten Schätzungen, dann wird der im Dokument gegebene induktive Nachweis nicht mehr gültig sein, was folglich die Bedingungen für einen auftretenden Unfall erzeugt. Dieses Szenario ist in 7 veranschaulicht, die Fahrzeugreaktionen auf ein gefallenes Hindernis auf der Straße zeigt. Basierend auf der Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs und dem Abstand vom autonomen Fahrzeug zu dem Hindernis wird ersichtlich, dass, falls eine normale Bremsreaktion angewendet werden würde, die Kollision nicht vermieden werden wird. In solchen Umständen kann nur eine Notbremsungsreaktion eine Kollision vermeiden. Die Sicherheitsabstandsberechnung des Sicherheitsfahrmodells, z. B. d_{sicher, Durchschnitt}, würde in einem solchen Umstand für das autonome Fahrzeug und/oder ein folgendes Sicherheitsfahrmodell-konformes Fahrzeug ungültig sein.
7 veranschaulicht ein kritisches Szenario, bei dem die Verwendung eines Komfortbremsprofils und eines durchschnittlichen (normalen) Bremsprofils nicht in der Lage sein würde, eine Kollision zu vermeiden. In einem solchen kritischen Szenario würde nur die Verwendung eines Notbremsungsmanövers eine Kollision vermeiden. Ein Sicherheitsfahrmodellframework sollte in solchen Situationen nicht erzwingen, dass ein Fahrzeug einen Unfall hat. Ein autonomes Fahrzeug sollte in der Lage sein, eine Bremsbeschleunigung bis zu der maximalen physikalischen Bremsbeschleunigung anzuwenden, wenn erforderlich, um eine Kollision zu verhindern. Unter einem herkömmlichen Sicherheitsfahrmodellframework würde dies jedoch erfordern, dass die maximale Abbremsung auf den maximal möglichen physikalischen Parameter eingestellt wird. Dies ist nicht wünschenswert, da dies einerseits zu höheren Sicherheitsabständen führen würde, die die Straßennutzung verringern würden. Alternativ würde eine andere Option darin liegen, die minimale Bremsbeschleunigung zu erhöhen, aber dies ist auch nicht wünschenswert, da dies erfordern würde, dass das Sicherheitsfahrmodell-konforme Fahrzeug eine stärkere Bremsreaktion selbst in normalen Situationen anwendet und dies zu einem unkomfortablen Fahrstil führt, der Reisekrankheit verursachen kann.
Gleichermaßen ist einfach das Erlauben, dass ein Sicherheitsfahrmodell-konformes Fahrzeug in einer Notfallsituation stärker bremst, als das Sicherheitsfahrmodellframework erlauben würde, keine vollständig sichere Lösung. Dies kann eine Kollision zwischen dem Sicherheitsfahrmodell-konformen Fahrzeug und einem Hindernis oder einem vorausfahrenden Fahrzeug verhindern, aber ein anderes Sicherheitsfahrmodell-konformes Fahrzeug, das dahinter unter dem Sicherheitsfahrmodellframework fährt, würde nichtsdestotrotz mit dem vorausfahrenden Sicherheitsfahrmodell-konformen Fahrzeug zusammenstoßen, wenn das vorausfahrende Sicherheitsfahrmodell-konforme Fahrzeug mit der maximalen physikalischen Bremsbeschleunigung bremst. Dies findet hauptsächlich aufgrund der Tatsache statt, dass das folgende Sicherheitsfahrmodell-konforme Fahrzeug etwas Reaktionszeit braucht, um zu detektieren, dass das vorausfahrende Fahrzeug bremst, und das folgende Sicherheitsfahrmodell-konforme Fahrzeug könnte nicht mit der maximalen physikalischen Bremsbeschleunigung bremsen, da sich das folgende Fahrzeug noch nicht bewusst ist, dass das vorausfahrende Sicherheitsfahrmodell-konforme Fahrzeug stärker als gewöhnlich bremst.
Um diese Probleme zu lösen, kann das herkömmliche Sicherheitsfahrmodellframework erweitert werden, sodass es mehrere Bremsprofile enthält, die basierend auf der detektierten Bremssituation dynamisch angepasst werden können. Das erweiterte Sicherheitsfahrmodellframework kann einen normalen Sicherheitsabstand und einen Notfallsicherheitsabstand definieren.
Dementsprechend würde ein erweitertes Sicherheitsfahrmodellframework einen Detektions- und Bearbeitungsmechanismus für eine drastische longitudinale Notbremsung bereitstellen. Unter einem erweiterten Sicherheitsfahrmodellframework, wie in der vorliegenden Offenbarung beschrieben, führt ein autonomes Fahrzeug 100 eine Detektionsklassifikation zwischen normalen Fahrsituationen und Notfall(gefährlichen)-Fahrsituationen durch, um zu bestimmen, wann eine maximale normale Bremsbeschleunigung ausreichend ist und wann eine Notbremsbeschleunigung notwendig ist. Der Detektions- und Bearbeitungsmechanismus sollte auch Ketten-Notbremsungsreaktionen behandeln.
Mehrere Sicherheitsfahrmodell-konforme Autos müssen eine Notfallsituation detektieren und zweckmäßig reagieren, um Kollisionen mit vorausfahrenden Autos zu vermeiden, die Notbremsungen durchführen.
Der normale Sicherheitsabstand kann d_min sein, wie mit Bezug auf Gleichung (1) beschrieben. Der Notfallsicherheitsabstand kann basierend auf einer Notfallreaktionszeit und maximalen Bremsfähigkeiten eines Fahrzeugs bestimmt werden. Beispielsweise kann ein erweitertes Sicherheitsfahrmodellframework die folgenden Parameter für Notbremsungssituationen beinhalten: ρ_Notfall, a_{max,Bremsen,Physik} und a_{Notfall,Bremsen}. Beispielsweise kann der Notfallsicherheitsabstand d_Notfall basierend auf Folgendem bestimmt werden: $\begin{array}{l} d_{N o t f a l l} = \\ v_{r} ρ_{N o t f a l l} + \frac{1}{2} a_{m a x, B e s c h l ρ_{N o t f a l l}^{2}} + \frac{{(v_{r} + ρ_{N o t f a l l} a_{m a x, B e s c h l})}^{2}}{2 a_{N o t f a l l, B r e m s e n}} - \frac{v_{f}^{2}}{2 a_{m a x, B r e m s e n, P h y s i k}} \end{array}$
ρ_Notfall repräsentiert die Notfallreaktionszeit, die ein folgendes Fahrzeug benötigt, um zu bestimmen, dass ein vorausfahrendes Fahrzeug mit einer Abbremsung bremst, die höher ist als unter einem Normalsituationsbremsprofil erlaubt (z. B. höher als das, was das Sicherheitsfahrmodell erlaubt, d. h. a_max,Bremsen).
a_{max,Bremsen,Physik} repräsentiert die maximale physikalische Abbremsung oder Bremsbeschleunigung, die in realen Fahrsituationen auftreten kann. Beispielsweise kann a_{max,Bremsen,Physik} eine maximale Abbremsung oder Bremsbeschleunigung repräsentieren, die für ein Fahrzeug physikalisch möglich ist.
a_{Notfall,Bremsen} repräsentiert die Notfallabbremsung oder -bremsbeschleunigung, die ein Fahrzeug in Notfallsituationen anwendet. Beispielsweise kann a_{Notfall,Bremsen} eine Abbremsung oder Bremsbeschleunigung repräsentieren, die ein Fahrzeug ohne Verlust der Navigationssteuerung anwenden kann. Dies könnte niedriger sein als die maximale physikalisch mögliche Abbremsung.
Die Notfallreaktionszeit ρ_Notfall kann größer sein als die nominelle Reaktionszeit p, d. h. ρ_Notfall ≥ ρ. Die nominelle Reaktionszeit p ist die Zeit, die ein autonomes Fahrzeug benötigt, um zu detektieren, dass eine Notfallsituation auftritt. In einer Notfallsituation kann mehr Zeit erforderlich sein, um eine gewünschte Bremsbeschleunigung zu bestimmen und deren korrekte Anwendung zu gewährleisten. Beispielsweise kann mehr Zeit benötigt werden, um eine Notbremsungssituation zu detektieren und sicher zu klassifizieren.
Unter dem erweiterten Sicherheitsfahrmodellframework gilt $| a_{m a x, B r e m s e n, P h y s i k} | \geq | a_{N o t f a l l, B r e m s e n} | \geq | a_{m a x, B r e m s e n} |$
a_max,Bremsen repräsentiert die maximale Abbremsung oder Bremsbeschleunigung, die unter dem Sicherheitsfahrmodellframework für normale Situationen erlaubt ist. Wenn eine Notfallsituation detektiert wird, wird ein Fahrzeug unter dem erweiterten Sicherheitsfahrmodellframework von einem normalen Bremszustand zu einem Notfallbremsungszustand übergehen. Während einer Notfallsituation erlaubt der Notfallbremsungszustand Sicherheitsabstände (d. h. Trennungsabstände), die kürzer sind als der Sicherheitsabstand unter einem normalen Bremszustand. Der Notfallbremsungszustand erhöht auch die auf die Abbremsung des autonomen Fahrzeugs auferlegten Beschränkungen. Beispielsweise kann der Notfallzustand eine Abbremsung erzwingen, die mindestens a_max,Bremsen beträgt.
Unter dem erweiterten Sicherheitsfahrmodellframework wird die Zusicherung für sicheres Fahren beibehalten, da es möglich ist, eine variable Bremsbeschleunigung im Bereich von a_max,Bremsen bis zu a_{max,Bremsen,Physik} in Notfallsituationen dynamisch anzuwenden. Mit Bezug auf 3 wird die in 3 definierte Situation als ein endgültiges Resultat den vollständigen Stopp des autonomen Fahrzeugs besitzen, mit einem Abstand d(Fahrzeug₁, Fahrzeug₂) zwischen einem vorausfahrenden Fahrzeug (Fahrzeug₁) 302 und einem folgenden Fahrzeug (Fahrzeug₂) 304 von größer als null zu allen Zeiten. Der gewünschte finale Abstand kann wie durch das Sicherheitsfahrmodellframework definiert sein, sodass d(Fahrzeug₁, Fahrzeug₂) > 0.
9 ist ein Graph, der die empfohlenen Sicherheitsabstände zwischen einem vorausfahrenden Fahrzeug und einem folgenden Fahrzeug für verschiedene Fahrgeschwindigkeiten des folgenden Fahrzeugs veranschaulicht. Mit Bezug auf 9 sind, wenn ein folgendes Fahrzeug mit 80 km/h fährt, die Notfallreaktionszeit und die nominelle Reaktionszeit die gleichen (z. B. ρ = ρ_Notfall = 2s), die minimale normale Abbremsung oder Bremsbeschleunigung beträgt 3 ms^-2 (z. B. Bremsen_min = 3 m/s²), die maximale normale Abbremsung oder Bremsbeschleunigung beträgt 7 ms^-2 (z. B. Bremsen_max = 7 m/s²), die Notfallabbremsung oder -bremsbeschleunigung beträgt 9 ms^-2 (z. B. Bremsen_Notfall = 9 m/s²) und die maximale physikalisch mögliche Abbremsung oder Bremsbeschleunigung beträgt 12 ms^-2 (z. B. Bremsen_{max_Physik} = 12 m/s²). Mit Bezug auf die beispielhafte Parameterauswahl von 9 erhöht der Sicherheitsabstand der Notbremsung nicht den erforderlichen Gesamtsicherheitsabstand. Infolgedessen liefert die Verwendung eines normalen Bremsprofils und eines Notfallbremsungsprofils zusätzliche Sicherheit ohne die Notwendigkeit, den normalen Sicherheitsabstand zu erhöhen.
Ein Parameter des neuen Notfallsicherheitsabstands ist die Notfallreaktionszeit, ρ_Notfall. Das AV 100 ist mit Sensoren 112 ausgestattet (z. B. Radar, Abstandssensor), die zum Bestimmen einer Beschleunigung eines vorausfahrenden Fahrzeugs im Laufe der Zeit verwendet werden können. Beispielsweise kann ein Radar eine geschätzte oder inferierte Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs bereitstellen. Eine Steuerung 114 kann ferner die geschätzten Geschwindigkeiten von mindestens zwei unterschiedlichen Zeiten verarbeiten, um eine Beschleunigung im Laufe der Zeit zu erhalten. Beispielsweise kann ein Abstandssensor einen geschätzten Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug bereitstellen. Eine Steuerung 114 kann ferner die geschätzten Abstände von mindestens drei unterschiedlichen Zeiten verarbeiten, um eine Beschleunigung im Laufe der Zeit zu erhalten. Die erhaltene Schätzung der Beschleunigung wird angeben, ob ein vorausfahrendes Fahrzeug zur Erhöhung der Geschwindigkeit beschleunigt, zur Verringerung der Geschwindigkeit abbremst oder die Geschwindigkeit beibehält.
Um ein Fahrzeug dabei zu unterstützen, rechtzeitiger zu detektieren, dass ein anderes Fahrzeug eine Notbremsung anwendet, ist es wünschenswert, dass ein vorausfahrendes Fahrzeug auch ein folgendes Fahrzeug darüber informiert, dass das vorausfahrende Fahrzeug ein Notbremsungsmanöver durchführt. Falls beide Fahrzeuge mit V2V-Kommunikation ausgestattet sind, können diese Informationen leicht mit einer vorbestimmten Nachricht geteilt werden.
Wenn die V2V-Kommunikation nicht verfügbar ist, kann ein vorausfahrendes Fahrzeug einem folgenden Fahrzeug eine optische Indikation bereitstellen. Dies könnten z. B. optische Informationen sein, wie Aufblinken von Warnleuchten oder Bremsleuchten, oder die Verwendung von vorbestimmten LIDAR- oder RADAR-Lichtsignalen, die durch das folgende Fahrzeug leicht detektiert werden können. Falls das folgende Fahrzeug diese Notfallindikationen oder -signale detektiert, kann das folgende Fahrzeug selbst früher mit Notbremsbeschleunigung bremsen. Dies kann ferner eine Kollision vermeiden oder zumindest den Aufprall verringern.
Um eine unnötig starke Abbremsung selbst während einer Notfallsituation zu vermeiden, kann die angewendete Bremsbeschleunigung variabel sein oder dynamisch angewendet werden. Beispielsweise kann die angewendete Bremsbeschleunigung in einem Notfallzustand auf die für die Situation notwendige maximale erforderliche Bremsbeschleunigung beschränkt sein. Dies kann basierend auf dem Abstand zwischen den beiden Bremsmanöver anwendenden Fahrzeugen berechnet werden, dem vorausfahrenden oder vorderen Fahrzeug mit Geschwindigkeit v_f und mit Abbremsung a_f, und dem folgenden oder hinteren Fahrzeug mit Geschwindigkeit v_r und Abbremsung a_r, und einem anfänglichen Trennungsabstand von do, repräsentiert durch: $d (v_{r}, v_{f}, a_{r}, a_{f}, d_{0}) = d_{0} - \frac{v_{r}^{2}}{2 a_{r}} + \frac{v_{f}^{2}}{2 a_{f}}$
Eine Bedingung für die Sicherheit besteht darin, dass der Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen zu einer jeglichen gegebenen Zeit größer als null bleibt. Dementsprechend kann das Bestimmen der in einer Notfallreaktion benötigten maximalen erforderlichen Abbremsung oder Bremsbeschleunigung als ein Optimierungsproblem formuliert werden, durch Verwenden von $a_{Notfall} = min_{a} {arg a}^{2}$
vorausgesetzt, dass $d (v_{r} {,v}_{f} {,a}_{r} {,a}_{f}, d_{0}) \geq 0, a_{N o t f a l l} \geq a \geq a_{k o m f o r t}$
Diese Beschränkungen garantieren, dass eine Kollisionsvermeidung gewährleistet wird, und dass die Beschleunigung entsprechend den dynamischen Autoparametern belassen wird. Falls keine Lösung gefunden wird, würde dies bedeuten, dass eine Kollision unvermeidbar ist, selbst wenn ein Notbremsungsmanöver angewendet wird. Eine Lösung für dieses Problem kann als Folgendes ausgedrückt werden: $d (v_{r} {,v}_{f} {,a}_{r} {,a}_{f} {,d}_{0}) = d_{0} - \frac{v_{r}^{2}}{2 a_{r}} + \frac{v_{f}^{2}}{2 a_{f}} \geq 0, a_{f} \geq 0, a_{r} \geq 0$
Falls a_f bekannt ist (z. B. die Bremsbeschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs durch das folgende Fahrzeug bestimmt oder geschätzt werden kann), dann gilt: $a_{r} (d_{0} + \frac{v_{f}^{2}}{2 a_{f}}) \geq \frac{v_{r}^{2}}{2}$
was einer minimalen Abgrenzung für die Notbremsbeschleunigung entspricht, sodass $a_{r} \geq \frac{v_{r}^{2} a_{f}}{2 a_{f} d_{0} + v_{f}^{2}}, a_{Notfall,Bremsen} \equiv a_{r}$
In einer Situation, bei der es ein Hindernis oder eine Gefahrenstelle auf der Straße gibt, können die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs in den Gleichungen (3)-(5) auf null gesetzt werden.
Für eine nicht kritische Situation sind die Abgrenzungen an der Beschleunigung daher $| a_{m a x, B r e m s e n, P h y s i k} | \geq | a_{R S S} | \geq | a_{K o m f o r t} | \geq 0$
Und für eine kritische Notbremsungssituation, eine Notbremsbeschleunigung, die größer oder gleich der zulässigen Beschleunigung ist, wie durch das Sicherheitsfahrmodell a_RSS definiert $| a_{m a x, B r e m s e n, P h y s i k} | \geq | a_{N o t f a l l, B r e m s e n} | \geq | a_{R S S} | \geq | a_{K o m f o r t} | \geq 0$
10 ist ein 3D-Graph, der auf die Parameter auferlegte harte Beschränkungen veranschaulicht, um den Bereich zu reduzieren, in dem eine korrekte Reaktion eine Kollision vermeidet (über der Ebene, die sich von der Nullmarkierung auf der Achse des finalen Abstands erstreckt). Durch das Lockern der Beschränkungen steht eine angemessene Reaktion immer zur Verfügung.
11 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Bremsung eines Fahrzeugs gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
Bei 1102 kann ein Steuersystem eine Bremssituation detektieren. Beispielsweise kann eine Steuerung 114 basierend auf von Sensoren 112 bereitgestellten Informationen bestimmen, dass eine Bremssituation vorliegt. Die Steuerung 114 kann bestimmen, dass ein vorausfahrendes Fahrzeug abbremst, da die durch die Sensoren bereitgestellten Informationen angeben, dass das vorausfahrende Fahrzeug seine Geschwindigkeit reduziert oder sich der Abstand zwischen dem Ego-Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug verringert. Eine Bremssituation kann detektiert werden, falls die geschätzte Abbremsung des vorausfahrenden Fahrzeugs eine vorbestimmte Bremsschwelle überschreitet. Die Steuerung kann bestimmen, dass ein Hindernis vorhanden ist, da die Kameras oder Abstandssensoren ein naheliegendes Objekt angeben.
Bei 1104 bestimmt ein Steuersystem eine Klassifikation der Bremssituation. Beispielsweise kann ein Steuersystem basierend auf der Abbremsungsrate bestimmen, ob eine Bremssituation eine normale Bremssituation oder eine Notbremsungssituation ist. Eine Notbremsungssituation kann detektiert werden, falls die geschätzte Abbremsung des vorausfahrenden Fahrzeugs eine vorbestimmte Notbremsungsschwelle überschreitet.
Bei 1106 kann ein Steuersystem eines mehrerer vorbestimmter Bremsprofile basierend auf der bestimmten Klassifikation auswählen. Beispielsweise kann es ein normales Bremsprofil für normale Fahrsituationen und ein Notbremsungsprofil für Notfallsituationen geben. Jedes Bremsprofil kann einen Sicherheitsabstand und eine minimale und maximale Bremsbeschleunigung beinhalten. Um einen reibungslosen Übergang bereitzustellen, kann die minimale Bremsbeschleunigung des Notbremsungsprofils die maximale Bremsbeschleunigung des normalen Bremsprofils sein. Der Sicherheitsabstand des Notbremsungsprofils kann geringer sein als der Sicherheitsabstand des normalen Bremsprofils.
Bei 1108 kann ein Steuersystem eine Abbremsung basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil anwenden, um einen Sicherheitsabstand basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil beizubehalten. Das Steuersystem kann von dem normalen Bremsprofil zu dem Notbremsungsprofil dynamisch wechseln, wenn die Bremssituation als die Notbremsungssituation klassifiziert wird, und das Notbremsungsprofil nur verwenden, während die Notbremsungssituation bestehen bleibt; und die Abbremsung basierend auf dem Notbremsungsprofil anwenden. In einer Notfallsituation kann die angewendete Abbremsung von der maximalen Bremsbeschleunigung des normalen Bremsprofils bis zu der maximalen Bremsbeschleunigung des Notbremsungsprofils variieren. Die angewendete Abbremsung wird so bestimmt, dass der Abstand zwischen dem Ego-Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug (oder Objekt oder Gefahrenstelle auf der Straße) immer größer als null ist.
Im Folgenden werden verschiedene Aspekte dieser Offenbarung veranschaulicht:
Beispiel 1 ist ein Verfahren für ein Sicherheitssystem eines Fahrzeugs. Das Verfahren kann beinhalten: Steuern einer Bremsung eines Fahrzeugs durch Detektieren einer Bremssituation, Bestimmen einer Klassifikation der Bremssituation, Auswählen eines Bremsprofils basierend auf der bestimmten Klassifikation, und Anwenden einer Abbremsung basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil, um einen Sicherheitsabstand basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil beizubehalten.
In Beispiel 2 kann der Gegenstand des Beispiels 1 optional beinhalten, wobei die Klassifikation eine normale Bremssituation und eine Notbremsungssituation beinhaltet, wobei ein normales Bremsprofil entsprechend der normalen Bremssituation eine minimale normale Abbremsung und maximale normale Abbremsung beinhaltet, wobei ein Notbremsungsprofil entsprechend der Notbremsungssituation eine minimale Notabbremsung und eine maximale Notabbremsung beinhaltet, wobei das Fahrzeug eine maximale physikalische Abbremsung aufweist, und wobei die maximale physikalische Abbremsung größer oder gleich der maximalen Notabbremsung ist und die maximale Notabbremsung größer als die maximale normale Abbremsung ist.
In Beispiel 3 kann der Gegenstand der Beispiele 1 und 2 optional beinhalten, wobei die maximale Notabbremsung geringer ist als die maximale physikalische Abbremsung des Fahrzeugs.
In Beispiel 4 kann der Gegenstand der Beispiele 1 und 2 optional beinhalten: dynamisches Wechseln von dem normalen Bremsprofil zu dem Notbremsungsprofil, wenn die Bremssituation als die Notbremsungssituation klassifiziert wird, und Verwenden des Notbremsungsprofils nur, während die Notbremsungssituation bestehen bleibt, und Anwenden der Abbremsung basierend auf dem Notbremsungsprofil.
In Beispiel 5 kann der Gegenstand der Beispiele 1 und 2 optional beinhalten, wobei ein mit dem normalen Bremsprofil assoziierter Sicherheitsabstand größer ist als ein mit dem Notbremsungsprofil assoziierter Sicherheitsabstand.
In Beispiel 6 kann der Gegenstand der Beispiele 1 und 2 optional beinhalten, wobei ein mit dem Notbremsungsprofil assoziierter Sicherheitsabstand, d_Notfall, durch Folgendes bestimmt wird: $\begin{array}{l} d_{N o t f a l l} = \\ v_{r} ρ_{N o t f a l l} + \frac{1}{2} a_{m a x, B e s c h l ρ_{N o t f a l l}^{2}} + \frac{{(v_{r} + ρ_{N o t f a l l} a_{m a x, B e s c h l})}^{2}}{2 a_{N o t f a l l, B r e m s e n}} - \frac{v_{f}^{2}}{2 a_{m a x, B r e m s e n, P h y s i k}} \end{array}$
wobei ρ_Notfall eine Notfallreaktionszeit ist, a_{max,Bremsen,Physik} eine maximale physikalische Bremsbeschleunigung des Fahrzeugs ist, a_{Notfall,Bremsen} eine Notbremsbeschleunigung ist und a_max,Beschl eine maximale Beschleunigung des Fahrzeugs ist.
In Beispiel 7 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1-4 optional beinhalten, wobei die Abbremsung a_r zwischen der minimalen Notabbremsung und einer maximalen Notabbremsung liegt.
In Beispiel 8 kann der Gegenstand des Beispiels 7 optional beinhalten, wobei die Abbremsung a_r dynamisch basierend auf Folgendem bestimmt wird: $a_{r} \geq \frac{v_{r}^{2} a_{f}}{2 a_{f} d_{0} + v_{f}^{2}}, a_{Notfall,Bremsen} \equiv a_{r}$
wobei d₀ ein anfänglicher Trennungsabstand zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug, das eine Abbremsung af anwendet, ist, v_f eine Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs ist und v_r eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
Beispiel 9 ist ein System für ein Sicherheitssystem eines Fahrzeugs. Das System kann eine Bremsung eines Fahrzeugs steuern und Folgendes beinhalten: einen oder mehrere Sensoren, die ausgelegt sind zum Detektieren einer Bremssituation, einen oder mehrere Prozessoren, die ausgelegt sind zum Bestimmen einer Klassifikation der Bremssituation, Auswählen eines Bremsprofils basierend auf der bestimmten Klassifikation, und Anwenden einer Abbremsung basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil, um einen Sicherheitsabstand basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil beizubehalten.
In Beispiel 10 kann der Gegenstand des Beispiels 9 optional beinhalten, wobei die Klassifikation eine normale Bremssituation und eine Notbremsungssituation beinhaltet, wobei ein normales Bremsprofil entsprechend der normalen Bremssituation eine minimale normale Abbremsung und maximale normale Abbremsung beinhaltet, wobei ein Notbremsungsprofil entsprechend der Notbremsungssituation eine minimale Notabbremsung und eine maximale Notabbremsung beinhaltet, wobei das Fahrzeug eine maximale physikalische Abbremsung aufweist, und wobei die maximale physikalische Abbremsung größer oder gleich der maximalen Notabbremsung ist und die maximale Notabbremsung größer als die maximale normale Abbremsung ist.
In Beispiel 11 kann der Gegenstand der Beispiele 9 oder 10 optional beinhalten, wobei die maximale Notabbremsung geringer ist als die maximale physikalische Abbremsung des Fahrzeugs.
In Beispiel 12 kann der Gegenstand der Beispiele 9 oder 10 optional beinhalten, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner ausgelegt sind zum dynamischen Wechseln von dem normalen Bremsprofil zu dem Notbremsungsprofil, wenn die Bremssituation als die Notbremsungssituation klassifiziert wird, und Verwenden des Notbremsungsprofils nur, während die Notbremsungssituation bestehen bleibt; und Anwenden der Abbremsung basierend auf dem Notbremsungsprofil.
In Beispiel 13 kann der Gegenstand der Beispiele 9 oder 10 optional beinhalten, wobei ein mit dem normalen Bremsprofil assoziierter Sicherheitsabstand größer ist als ein mit dem Notbremsungsprofil assoziierter Sicherheitsabstand.
In Beispiel 14 kann der Gegenstand der Beispiele 9 oder 10 optional beinhalten, wobei ein mit dem Notbremsungsprofil assoziierter Sicherheitsabstand, d_Notfall, durch Folgendes bestimmt wird: $\begin{array}{l} d_{N o t f a l l} = \\ v_{r} ρ_{N o t f a l l} + \frac{1}{2} a_{m a x, B e s c h l ρ_{N o t f a l l}^{2}} + \frac{{(v_{r} + ρ_{N o t f a l l} a_{m a x, B e s c h l})}^{2}}{2 a_{N o t f a l l, B r e m s e n}} - \frac{v_{f}^{2}}{2 a_{m a x, B r e m s e n, P h y s i k}} \end{array}$
wobei ρ_Notfall eine Notfallreaktionszeit ist, a_{max,Bremsen,Physik} eine maximale physikalische Bremsbeschleunigung des Fahrzeugs ist, a_{Notfall,Bremsen} eine Notbremsbeschleunigung ist und a_max,Beschl eine maximale Beschleunigung des Fahrzeugs ist.
In Beispiel 15 kann der Gegenstand des Beispiels 11 optional beinhalten, wobei die Abbremsung a_r zwischen der minimalen Notabbremsung und einer maximalen Notabbremsung liegt.
In Beispiel 16 kann der Gegenstand des Beispiels 15 optional beinhalten, wobei die Abbremsung a_r basierend auf Folgendem bestimmt wird: $a_{r} \geq \frac{v_{r}^{2} a_{f}}{2 a_{f} d_{0} + v_{f}^{2}}, a_{Notfall,Bremsen} \equiv a_{r}$
wobei d₀ ein anfänglicher Trennungsabstand zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug, das eine Abbremsung af anwendet, ist, v_f eine Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs ist und v_r eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
Beispiel 17 ist ein maschinenlesbares Medium, das Anweisungen für ein Sicherheitssystem eines Fahrzeugs beinhaltet. Die Anweisungen können eine Bremsung eines Fahrzeugs gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung steuern und bewirken, dass ein Fahrzeug Operationen durchführt, einschließlich Detektieren einer Bremssituation, Bestimmen einer Klassifikation der Bremssituation, Auswählen eines Bremsprofils basierend auf der bestimmten Klassifikation, und Anwenden einer Abbremsung basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil, um einen Sicherheitsabstand basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil beizubehalten.
Beispiel 18 ist ein Fahrzeug, einschließlich eines Bremssystems, eines oder mehrerer Sensoren, die ausgelegt sind zum Detektieren einer Bremssituation, eines oder mehrerer Prozessoren, die ausgelegt sind zum Bestimmen einer Klassifikation der Bremssituation basierend auf von dem einen oder den mehreren Sensoren bereitgestellten Informationen, Auswählen eines Bremsprofils basierend auf der bestimmten Klassifikation, und Bereitstellen des ausgewählten Bremsprofils für das Bremssystem, wobei das Bremssystem ausgelegt ist zum Anwenden einer Abbremsung basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil, um einen Sicherheitsabstand basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil beizubehalten.
Obwohl die Offenbarung insbesondere unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, sollten Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie durch die angehängten Ansprüche definiert. Der Schutzumfang der Erfindung wird somit durch die angehängten Ansprüche angegeben, und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzumfangs der Ansprüche fallen, sollen daher eingeschlossen werden.

Claims

Verfahren zum Steuern einer Bremsung eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Detektieren einer Bremssituation; Bestimmen einer Klassifikation der Bremssituation; Auswählen eines Bremsprofils basierend auf der bestimmten Klassifikation; und Anwenden einer Abbremsung basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil, um einen Sicherheitsabstand basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil beizubehalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Klassifikation eine normale Bremssituation und eine Notbremsungssituation beinhaltet, wobei ein normales Bremsprofil entsprechend der normalen Bremssituation eine minimale normale Abbremsung und maximale normale Abbremsung beinhaltet, wobei ein Notbremsungsprofil entsprechend der Notbremsungssituation eine minimale Notabbremsung und eine maximale Notabbremsung beinhaltet, wobei das Fahrzeug eine maximale physikalische Abbremsung aufweist, und wobei die maximale physikalische Abbremsung größer oder gleich der maximalen Notabbremsung ist und die maximale Notabbremsung größer als die maximale normale Abbremsung ist; wobei optional die maximale Notabbremsung geringer ist als die maximale physikalische Abbremsung des Fahrzeugs; und/oder das Verfahren optional ferner Folgendes umfasst: dynamisches Wechseln von dem normalen Bremsprofil zu dem Notbremsungsprofil, wenn die Bremssituation als die Notbremsungssituation klassifiziert wird, und Verwenden des Notbremsungsprofils nur, während die Notbremsungssituation bestehen bleibt; und Anwenden der Abbremsung basierend auf dem Notbremsungsprofil.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei ein mit dem normalen Bremsprofil assoziierter Sicherheitsabstand größer ist als ein mit dem Notbremsungsprofil assoziierter Sicherheitsabstand.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein mit dem Notbremsungsprofil assoziierter Sicherheitsabstand, d_Notfall, durch Folgendes bestimmt wird: $\begin{array}{l} d_{N o t f a l l} = \\ v_{r} ρ_{N o t f a l l} + \frac{1}{2} a_{m a x, B e s c h l ρ_{N o t f a l l}^{2}} + \frac{{(v_{r} + ρ_{N o t f a l l} a_{m a x, B e s c h l})}^{2}}{2 a_{N o t f a l l, B r e m s e n}} - \frac{v_{f}^{2}}{2 a_{m a x, B r e m s e n, P h y s i k}} \end{array}$
wobei ρ_Notfall eine Notfallreaktionszeit ist, a_{max,Bremsen,Physik} eine maximale physikalische Bremsbeschleunigung des Fahrzeugs ist, a_{Notfall,Bremsen} eine Notbremsbeschleunigung ist und a_max,Beschl eine maximale Beschleunigung des Fahrzeugs ist; und/oder wobei die Abbremsung a_r zwischen der minimalen Notabbremsung und einer maximalen Notabbremsung liegt; wobei die Abbremsung a_r basierend auf Folgendem bestimmt wird: $a_{r} \geq \frac{v_{r}^{2} a_{f}}{2 a_{f} d_{0} + v_{f}^{2}}, a_{Notfall,Bremsen} \equiv a_{r}$
wobei d₀ ein anfänglicher Trennungsabstand zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug, das eine Abbremsung af anwendet, ist, v_f eine Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs ist und v_r eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
System zum Steuern einer Bremsung eines Fahrzeugs, wobei das System Folgendes umfasst: einen oder mehrere Sensoren, die ausgelegt sind zum Detektieren einer Bremssituation; einen oder mehrere Prozessoren, die ausgelegt sind zum Bestimmen einer Klassifikation der Bremssituation; Auswählen eines Bremsprofils basierend auf der bestimmten Klassifikation; und Anwenden einer Abbremsung basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil, um einen Sicherheitsabstand basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil beizubehalten.
System nach Anspruch 5, wobei die Klassifikation eine normale Bremssituation und eine Notbremsungssituation beinhaltet, wobei ein normales Bremsprofil entsprechend der normalen Bremssituation eine minimale normale Abbremsung und maximale normale Abbremsung beinhaltet, wobei ein Notbremsungsprofil entsprechend der Notbremsungssituation eine minimale Notabbremsung und eine maximale Notabbremsung beinhaltet, wobei das Fahrzeug eine maximale physikalische Abbremsung aufweist, und wobei die maximale physikalische Abbremsung größer oder gleich der maximalen Notabbremsung ist und die maximale Notabbremsung größer als die maximale normale Abbremsung ist.
System nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die maximale Notabbremsung geringer ist als die maximale physikalische Abbremsung des Fahrzeugs; und/oder wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner ausgelegt sind zum dynamischen Wechseln von dem normalen Bremsprofil zu dem Notbremsungsprofil, wenn die Bremssituation als die Notbremsungssituation klassifiziert wird, und Verwenden des Notbremsungsprofils nur, während die Notbremsungssituation bestehen bleibt; und Anwenden der Abbremsung basierend auf dem Notbremsungsprofil.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei ein mit dem normalen Bremsprofil assoziierter Sicherheitsabstand größer ist als ein mit dem Notbremsungsprofil assoziierter Sicherheitsabstand; und/oder wobei ein mit dem Notbremsungsprofil assoziierter Sicherheitsabstand, d_Notfall, durch Folgendes bestimmt wird: $\begin{array}{l} d_{N o t f a l l} = \\ v_{r} ρ_{N o t f a l l} + \frac{1}{2} a_{m a x, B e s c h l ρ_{N o t f a l l}^{2}} + \frac{{(v_{r} + ρ_{N o t f a l l} a_{m a x, B e s c h l})}^{2}}{2 a_{N o t f a l l, B r e m s e n}} - \frac{v_{f}^{2}}{2 a_{m a x, B r e m s e n, P h y s i k}} \end{array}$
wobei ρ_Notfall eine Notfallreaktionszeit ist, a_{max,Bremsen,Physik} eine maximale physikalische Bremsbeschleunigung des Fahrzeugs ist, a_{Notfall,Bremsen} eine Notbremsbeschleunigung ist und a_max,Beschl eine maximale Beschleunigung des Fahrzeugs ist.
System nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Abbremsung a_r zwischen der minimalen Notabbremsung und einer maximalen Notabbremsung liegt; wobei optional die Abbremsung a_r basierend auf Folgendem bestimmt wird: $a_{r} \geq \frac{v_{r}^{2} a_{f}}{2 a_{f} d_{0} + v_{f}^{2}}, a_{Notfall,Bremsen} \equiv a_{r}$
wobei d₀ ein anfänglicher Trennungsabstand zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug, das eine Abbremsung af anwendet, ist, v_f eine Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs ist und v_r eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: ein Bremssystem; einen oder mehrere Sensoren, die ausgelegt sind zum Detektieren einer Bremssituation; einen oder mehrere Prozessoren, die ausgelegt sind zum Bestimmen einer Klassifikation der Bremssituation basierend auf von dem einen oder den mehreren Sensoren bereitgestellten Informationen; Auswählen eines Bremsprofils basierend auf der bestimmten Klassifikation; und Bereitstellen des ausgewählten Bremsprofils für das Bremssystem, wobei das Bremssystem ausgelegt ist zum Anwenden einer Abbremsung basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil, um einen Sicherheitsabstand basierend auf dem ausgewählten Bremsprofil beizubehalten.