DE102020215132A1

DE102020215132A1 - Automatische fahrspurpositionierung

Info

Publication number: DE102020215132A1
Application number: DE102020215132.6A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Stählin
Original assignee: Continental Automotive Systems Inc
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Us NDG Us LLC
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2021-06-10
Also published as: US20210171028A1; US11332136B2

Abstract

Ein Fahrspurpositionierungssystem umfasst eine Sensoranordnung, die dazu ausgelegt ist, seitliche Begrenzungen einer Fahrspur zu bestimmen. Eine Steuereinheit ist dazu ausgelegt, einen Fahrzeugfahrweg innerhalb der Fahrspur zu berechnen, der eine vorgegebene Abweichung von einem mittigen Fahrzeugweg aufweist. Eine Aktuatoreinheit ist dazu ausgelegt, den Fahrzeugfahrweg innerhalb der Fahrspur umzusetzen.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft die seitliche Positionierung eines autonom manövrierten Fahrzeugs innerhalb einer Fahrspur.
Fahrzeuge umfassen eine größere Anzahl autonomer Merkmale, wie etwa Merkmale, die in der Lage sind, eine Steuerung des Fahrens mit weniger. Eingriffen seitens des Fahrers bereitzustellen. Ein Beispiel umfasst autonomes Parken, bei dem das Fahrzeug automatisch das Fahrzeug auf einen Stellplatz lenkt. Außerdem werden Systeme mit Fähigkeiten zur Spurzentrierung benutzt, um das Fahrzeug nahe der Mitte einer Fahrspur zu halten.
KURZDARSTELLUNG
In einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Fahrspurpositionierungssystem eine Sensoranordnung, die dazu ausgelegt ist, seitliche Begrenzungen einer Fahrspur zu bestimmen. Eine Steuereinheit ist dazu ausgelegt, einen Fahrzeugfahrweg innerhalb der Fahrspur zu berechnen, der eine vorgegebene Abweichung von einem mittigen Fahrzeugweg aufweist. Eine Aktuatoreinheit ist dazu ausgelegt, den Fahrzeugfahrweg innerhalb der Fahrspur umzusetzen.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden ist der Fahrzeugfahrweg gegenüber einer Mitte der Fahrspur versetzt.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden wird die vorgegebene Abweichung für den Fahrzeugfahrweg basierend auf einem vorgegebenen Zeitplan bestimmt.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden wird die vorgegebene Abweichung für den Fahrzeugfahrweg anhand eines Zeitplans bestimmt, der auf periodischer Basis variiert.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden wählt eine Eingabeeinheit die vorgegebene Abweichung für den Fahrzeugfahrweg selektiv aus.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden umfasst die Eingabeeinheit eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die zum Empfangen einer Eingabe zum Auswählen der vorgegebenen Abweichung fähig ist.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden variiert der vorgegebene Abweichungsweg für den Fahrzeugfahrweg fortlaufend zwischen den seitlichen Begrenzungen.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden umfasst die vorgegebene Abweichung für den Fahrzeugfahrweg eine zufällig ausgewählte Abweichung aus einem vorgegebenen Abweichungsbereich.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden wird die zufällig ausgewählte Abweichung aus einer pseudozufälligen binären Sequenz (engl. Pseudorandom Binary Sequence) bestimmt.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden ist die vorgegebene Abweichung bezogen auf die seitlichen Begrenzungen mit einem Freiraumabstand von jeder der seitlichen Begrenzungen beabstandet.
In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs innerhalb einer Spur das Bestimmen seitlicher Begrenzungen einer Fahrspur mit einer Sensoranordnung. Ein Fahrzeugfahrweg innerhalb der Fahrspur, der eine vorgegebene Abweichung von einem mittigen Fahrzeugweg aufweist, wird mit einer Steuereinheit berechnet. Der Fahrzeugfahrweg wird mit einer Aktuatoreinheit umgesetzt.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden ist der Fahrzeugfahrweg gegenüber einer Mitte der Fahrspur versetzt.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden wird die vorgegebene Abweichung für den Fahrzeugfahrweg basierend auf einem vorgegebenen Zeitplan bestimmt.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden wird die vorgegebene Abweichung für den Fahrzeugfahrweg anhand eines Zeitplans bestimmt, der auf periodischer Basis variiert.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden wählt eine Eingabeeinheit die vorgegebene Abweichung für den Fahrzeugfahrweg selektiv aus.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden umfasst die Eingabeeinheit eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die zum Empfangen einer Eingabe zum Auswählen der vorgegebenen Abweichung fähig ist.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden variiert der vorgegebene Abweichungsweg für den Fahrzeugfahrweg fortlaufend zwischen den seitlichen Begrenzungen.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden umfasst die vorgegebene Abweichung für den Fahrzeugfahrweg eine zufällig ausgewählte Abweichung aus einem vorgegebenen Abweichungsbereich.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden wird die zufällig ausgewählte Abweichung aus einer pseudozufälligen binären Sequenz bestimmt.
In einer weiteren Ausführungsform von einem aus dem Vorstehenden ist die vorgegebene Abweichung bezogen auf die seitlichen Begrenzungen mit einem Freiraumabstand von jeder der seitlichen Begrenzungen beabstandet.
Figurenliste

1 stellt schematisch eine Ausführungsform eines Spurpositionierungssystems an einem beispielhaften Fahrzeug dar.
2 stellt schematisch eine beispielhafte Positionierung eines Fahrzeugs innerhalb einer Fahrspur dar.
3 stellt schematisch eine andere beispielhafte Positionierung des Fahrzeugs innerhalb der Fahrspur dar.
4 stellt schematisch noch eine andere beispielhafte Positionierung des Fahrzeugs innerhalb der Fahrspur dar.
5 stellt ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung dar.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Autonom oder halbautonom gefahrene Fahrzeuge werden auf Fahrzeugfahrbahnen zunehmend benutzt. Beim Benutzen der autonom oder halbautonom gefahrenen Fahrzeuge auf der Fahrbahn muss das Fahrzeug ein System umfassen, welches das Fahrzeug seitlich in einer Fahrspur auf der Fahrbahn positioniert. Ein Merkmal dieser Systeme ist die Fähigkeit, das Fahrzeug bei Betrieb in der Fahrspur nahezu zu zentrieren - im Unterschied zu einem Fahrzeug, das von einem menschlichen Fahrer gefahren wird und das eine größere Variation der seitlichen Bewegung in der Fahrspur aufweist. Weil autonom oder halbautonom gefahrene Fahrzeuge bei Betrieb in der Fahrspur zentriert werden, tritt dort, wo die Reifen des Fahrzeugs mit der Fahrbahn in Kontakt stehen, ein größeres Maß an Abnutzung der Straße auf. Ein Merkmal dieser Offenbarung ist die Reduzierung des Maßes an Abnutzung auf Fahrbahnen, das durch autonome Fahrzeuge bedingt ist, deren Reifen dem gleichen Weg folgen.
1 stellt ein beispielhaftes Fahrzeug 20 mit einem Spurpositionierungssystem 22 gemäß dieser Offenbarung dar. Das Fahrzeug 20 umfasst einen Karosserieteil 24, der von einer Mehrzahl von Rädern 28 getragen wird, die mit einer Fahrbahn 26 in Kontakt stehen. Die Vorderräder 28 sind im Allgemeinen lenkbar und drehbar, während die Hinterräder 28 im Allgemeinen nur drehbar sind.
In dem dargestellten Beispiel umfasst das Spurpositionierungssystem 22 eine Sensoranordnung 30, eine Steuereinheit 32, eine Aktuatoreinheit 34 und eine Eingabeeinheit 36. Die Sensoranordnung 30 kann eine Kamera oder Radartechnik umfassen, um eine linke Spurbegrenzung 42 von einer rechten Lichtbegrenzung 44 auf der Fahrbahn 26 zu bestimmen (siehe 2-4). Die dargestellten Beispiele in dieser Offenbarung beschreiben Situationen, in denen Fahrzeuge 20 auf der rechten Seite der Fahrbahnen 26 gefahren werden; diese Offenbarung gilt jedoch auch für Fahrzeuge 20, die auf der linken Seite von Fahrbahnen 26 gefahren werden. Außerdem gilt diese Offenbarung für Fahrbahnen 26 mit Zweirichtungsverkehr, wie in den 2-4 gezeigt, Fahrbahnen 26 mit mehreren Fahrspuren in einer einzigen Richtung oder Fahrbahnen mit nur einer einzigen Fahrspur.
Die Steuereinheit 32 umfasst einen Mikroprozessor und ein computerlesbares Medium zum Speichern von Programmen, die von der Steuereinheit 32 ausgeführt werden sollen. Die Steuereinheit 32 empfängt Positionierungsinformationen auf der Fahrbahn 26 von der Sensoranordnung 30, um einen Fahrzeugweg 50 zu generieren (siehe 2-4). In dieser Offenbarung beschreibt der Fahrzeugweg 50 einen Weg, dem das Fahrzeug 20 folgt und der einer längs verlaufenden Mittellinie durch das Fahrzeug 20 hindurch entspricht. Der Fahrzeugweg 50 wird auf der Fahrbahn 26 über die Steuereinheit 32 realisiert, die Lenkeingaben an die Aktuatoreinheit 34 übermittelt, um dem von der Steuereinheit 32 generierten Fahrzeugweg 50 zu folgen. Die Aktuatoreinheit 34 könnte einen Teil eines elektronischen Servolenkungssystems umfassen, der mit einer den Vorderrädern 28 zugeordneten Lenkungszahnstange verbunden ist. Alternativ übermittelt die Aktuatoreinheit 34 die Position über ein hydraulisches Servolenkungssystem an eine den Vorderrädern 28 zugeordnete Lenkungszahnstange.
Die Eingabeeinheit 36 befindet sich einem Innenraum 46 des Fahrzeugs 20 benachbart und umfasst Eingabeelemente zum Bedienen durch einen Fahrzeuginsassen, um eine vorgegebene Abweichung des Fahrzeugwegs 50 auszuwählen. Alternativ kann die Eingabeeinheit 36 unter Benutzung von WIFI, Bluetooth, eines Mobilfunknetzes und/oder eines anderen drahtlosen Kommunikationssystems drahtlos 38 mit einer entfernten Stelle 48 kommunizieren, um eine aus den vorgegebenen Abweichungen des Fahrzeugwegs 50 auszuwählen.
Wie in den 2-4 gezeigt, würde, wenn das Fahrzeug 20 zwischen der linken Begrenzung 42 und der rechten Begrenzung 44 zentriert wird, das Fahrzeug 20 einem mittigen Weg 50C folgen. Jedoch ist, wie oben ausgeführt, wenn alle der autonom oder halbautonom gesteuerten Fahrzeuge 20 dem mittigen Fahrzeugweg 50C folgen, dort, wo die Reifen 28 mit der Fahrbahn 26 in Kontakt stehen, wegen der erhöhten Dichte der Fahrzeuge 20, die dem mittigen Weg 50C folgen, ein erhöhtes Maß an Abnutzung zu verzeichnen.
Der Fahrzeugweg 50 kann unter Benutzung mehrerer vorgegebener Abweichungen gegenüber dem mittigen Fahrzeugweg 50C seitlich versetzt werden. In dem in 2 gezeigten Beispiel folgt die vorgegebene Abweichung einem linken versetzten Fahrzeugweg 50L, der gegenüber dem mittigen Fahrzeugweg 50C mit einem Abstand VI nach links versetzt ist. In dem in 4 gezeigten Beispiel folgt die vorgegebene Abweichung einem rechten versetzten Fahrzeugweg 50R, der gegenüber dem mittigen Fahrzeugweg 50C mit einem Abstand V2 nach rechts versetzt ist.
In dem in 3 gezeigten Beispiel folgt die vorgegebene Abweichung einem variablen versetzten Fahrzeugweg 50V mit einem Versatz gegenüber dem mittigen Fahrzeugweg 50C, dessen Ausmaß im Zuge der Fahrt des Fahrzeugs 20 entlang der Fahrbahn 26 um einem Versatzabstand VD variiert. In diesem Beispiel kann der variable Abstand VD völlig auf entweder der linken Seite oder der rechten Seite des mittigen Fahrzeugwegs 50C bleiben oder über den mittigen Fahrzeugweg 50C hinweg verlaufen. Der einen variablen Versatz aufweisende Fahrzeugweg 50V kann einem zyklischen Weg oder einem nichtzyklischen Weg folgen.
In dem dargestellten Beispiel können die Abstände VI, V2 und VD basierend auf einer Anzahl unterschiedlicher Kriterien ausgewählt werden, wie etwa einer Breite der Fahrbahn 26, einer Breite des Fahrzeugs 20 und den Vorlieben eines Fahrzeuginsassen bezüglich der seitlichen Position des Fahrzeugs. Ferner könnte beim Auswählen der Abstände V1, V2 oder VD ein Freiraumabstand CD1 und CD2 von der linken und rechten Begrenzung 42, 44 benutzt werden, um ein Ausmaß der Abstände V1, V2 oder VD zu begrenzen, um das Fahrzeug 20 von der linken und rechten Begrenzung 42, 44 beabstandet zu halten.
Um die Konzentration einer Abnutzung der Straße zu reduzieren, könnten die Fahrzeugwege 50L, 50R und 50V basierend auf einer Anzahl unterschiedlicher Kriterien ausgewählt werden. In einem Beispiel umfassen die Kriterien einen vorgegebenen Zeitplan. Der vorgegebene Zeitplan kann von Tag zu Tag variieren oder basierend auf der Tageszeit variieren, so dass der Plan einem periodischen Muster folgt.
Außerdem könnten die Fahrzeugwege 50L,. 50R und 50V basierend auf einer Interaktion des Fahrzeuginsassen mit der Eingabeeinheit 36 oder einer Kommunikation der entfernten Stelle 48 mit der Eingabeeinheit 36 ausgewählt werden. Die entfernte Stelle 48 kann eine Fuhrparkzentrale oder ein Fahrdienstzentrum sein, die/das drahtlos 38 mit einer Anzahl von Fuhrparkfahrzeugen 20, wie etwa Bussen oder Taxis, über die Eingabeeinheiten 36 an jedem betreffenden Fuhrparkfahrzeug 20 kommuniziert.
Ferner könnten die Fahrzeugwege 50L, 50R und 50V zufällig ausgewählt werden, wie etwa aus einer pseudozufälligen binären Sequenz, aus einem vorgegebenen Bereich von Abständen, die für die betreffende Fahrbahn 26 geeignet wären. Der vorgegebene Bereich von Abständen wird wenigstens teilweise durch die Fahrbahn 26, das Fahrzeug 20 und die Abstände CD1 und CD2 bestimmt, wie oben ausgeführt.
5 stellt ein beispielhaftes Verfahren 100 zur Positionierung des Fahrzeugs 20 auf der Fahrbahn 26 gemäß dieser Offenbarung dar. Die Steuereinheit 32 bestimmt aus den Positionsinformationen, die von der Sensoranordnung 30 an dem Fahrzeug 20 erhalten werden, seitliche Begrenzungen (102). Die Steuereinheit 32 berechnet auch den Fahrzeugweg 50 (104), der von der Aktuatoreinheit 34 umzusetzen ist (106). Wenn die Steuereinheit 32 den Fahrzeugweg 50 berechnet, den das Fahrzeug 20 nehmen soll, kann die Steuereinheit 32 den Weg 50 basierend auf dem mittigen Weg 50C generieren und dann den gewünschten Versatz hinzurechnen. Alternativ kann eine von der Steuereinheit 32 vorgenommene seitliche Steuerung den Versatz zu dem mittigen Weg 50C hinzurechnen.
Es sollte sich auch verstehen, dass zwar in der dargestellten Ausführungsform eine bestimmte Anordnung von Komponenten offenbart wird, diese aber auch für andere Anordnungen vorteilhaft ist. Auch wenn bestimmte Schrittfolgen gezeigt, beschrieben und beansprucht werden, sollte es sich verstehen, dass - sofern nicht anders angegeben - Schritte in beliebiger Reihenfolge ausgeführt, getrennt oder kombiniert werden können und die vorliegende Offenbarung noch immer für sie vorteilhaft ist.
Auch wenn die unterschiedlichen Beispiele konkrete Komponenten aufweisen, die in den Darstellungen gezeigt werden, sind Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese bestimmten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einem der Beispiele in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus einem anderen der Beispiele zu benutzen.
Auch wenn ein Ausführungsbeispiel offenbart wurde, dürfte dem Durchschnittsfachmann klar sein, dass bestimmte Abwandlungen in den Rahmen der Ansprüche fallen würden. Aus diesem Grund sollten die folgenden Ansprüche durchgesehen werden, um ihren tatsächlichen Umfang und Inhalt zu bestimmen.

Claims

Fahrspurpositionierungssystem, umfassend: eine Sensoranordnung, die dazu ausgelegt ist, seitliche Begrenzungen einer Fahrspur zu bestimmen; eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, einen Fahrzeugfahrweg innerhalb der Fahrspur zu berechnen, der eine vorgegebene Abweichung von einem mittigen Fahrzeugweg aufweist; und eine Aktuatoreinheit, die dazu ausgelegt ist, den Fahrzeugfahrweg innerhalb der Fahrspur umzusetzen.
System nach Anspruch 1, wobei der Fahrzeugfahrweg gegenüber einer Mitte der Fahrspur versetzt ist.
System nach Anspruch 2, wobei die vorgegebene Abweichung für den Fahrzeugfahrweg basierend auf einem vorgegebenen Zeitplan bestimmt wird.
System nach Anspruch 3, wobei die vorgegebene Abweichung für den Fahrzeugfahrweg anhand eines Zeitplans bestimmt wird, der auf periodischer Basis variiert.
System nach Anspruch 2, das eine Eingabeeinheit zum selektiven Auswählen der vorgegebenen Abweichung für den Fahrzeugfahrweg umfasst.
System nach Anspruch 5, wobei die Eingabeeinheit eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung umfasst, die zum Empfangen einer Eingabe zum Auswählen der vorgegebenen Abweichung fähig ist.
System nach Anspruch 2, wobei der vorgegebene Abweichungsweg für den Fahrzeugfahrweg fortlaufend zwischen den seitlichen Begrenzungen variiert.
System nach Anspruch 2, wobei die vorgegebene Abweichung für den Fahrzeugfahrweg eine zufällig ausgewählte Abweichung aus einem vorgegebenen Abweichungsbereich umfasst.
System nach Anspruch 8, wobei die zufällig ausgewählte Abweichung aus einer pseudozufälligen binären Sequenz (engl. Pseudorandom Binary Sequence) bestimmt wird.
System nach Anspruch 2, wobei die vorgegebene Abweichung bezogen auf die seitlichen Begrenzungen mit einem Freiraumabstand von jeder der seitlichen Begrenzungen beabstandet ist.
Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs innerhalb einer Spur, umfassend: Bestimmen seitlicher Begrenzungen einer Fahrspur mit einer Sensoranordnung; Berechnen eines Fahrzeugfahrwegs innerhalb der Fahrspur, der eine vorgegebene Abweichung von einem mittigen Fahrzeugweg aufweist, mit einer Steuereinheit; und Umsetzen des Fahrzeugfahrwegs mit einer Aktuatoreinheit.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Fahrzeugfahrweg gegenüber einer Mitte der Fahrspur versetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die vorgegebene Abweichung für den Fahrzeugfahrweg basierend auf einem vorgegebenen Zeitplan bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die vorgegebene Abweichung für den Fahrzeugfahrweg anhand eines Zeitplans bestimmt wird, der auf periodischer Basis variiert.
Verfahren nach Anspruch 12, das eine Eingabeeinheit zum selektiven Auswählen der vorgegebenen Abweichung für den Fahrzeugfahrweg umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Eingabeeinheit eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung umfasst, die zum Empfangen einer Eingabe zum Auswählen der vorgegebenen Abweichung fähig ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der vorgegebene Abweichungsweg für den Fahrzeugfahrweg fortlaufend zwischen den seitlichen Begrenzungen variiert.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die vorgegebene Abweichung für den Fahrzeugfahrweg eine zufällig ausgewählte Abweichung aus einem vorgegebenen Abweichungsbereich umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die zufällig ausgewählte Abweichung aus einer pseudozufälligen binären Sequenz (engl. Pseudorandom Binary Sequence) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die vorgegebene Abweichung bezogen auf die seitlichen Begrenzungen mit einem Freiraumabstand von jeder der seitlichen Begrenzungen beabstandet ist.