DE102021109723A1 - Methods for trajectory planning, in particular for monitoring and/or adjusting trajectory planning, for a vehicle; System; computer program - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trajektorienplanung, insbesondere zur Überwachung und/oder Anpassung einer Trajektorienplanung, für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
-- Ermitteln einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs;
-- Ermitteln eines Kurvenradius einer Kurve, wobei die Kurve auf einer Trajektorie des Fahrzeugs liegt;
-- Ermitteln einer geplanten Fahrzeuggeschwindigkeit mithilfe der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Soll-Beschleunigung für die Kurve;
-- Ermitteln einer Querbeschleunigung mithilfe der geplanten Fahrzeuggeschwindigkeit und des Kurvenradius für die Kurve;
-- Abgleichen der Querbeschleunigung mit einer wählbaren und/oder einstellbaren maximalen Querbeschleunigung,wobei in Abhängigkeit des Abgleichs der Querbeschleunigung mit der wählbaren und/oder einstellbaren maximalen Querbeschleunigung eine Anpassung der geplanten Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt wird.
The invention relates to a method for trajectory planning, in particular for monitoring and/or adjusting trajectory planning, for a vehicle, the method comprising the following steps:
-- determining a current vehicle speed of the vehicle;
-- determining a curve radius of a curve, the curve lying on a trajectory of the vehicle;
-- determining a projected vehicle speed using the current vehicle speed and a target acceleration for the turn;
-- determining a lateral acceleration using the planned vehicle speed and the curve radius for the curve;
-- Comparing the lateral acceleration with a selectable and/or adjustable maximum lateral acceleration, the planned vehicle speed being adjusted as a function of the comparison of the lateral acceleration with the selectable and/or adjustable maximum lateral acceleration.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trajektorienplanung, insbesondere zur Überwachung und/oder Anpassung einer Trajektorienplanung, für ein Fahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung System zur Trajektorienplanung, insbesondere zur Überwachung und/oder Anpassung einer Trajektorienplanung, für ein Fahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm.The invention relates to a method for trajectory planning, in particular for monitoring and/or adjusting trajectory planning, for a vehicle. Furthermore, the invention relates to a system for trajectory planning, in particular for monitoring and/or adjusting a trajectory planning, for a vehicle. Furthermore, the invention relates to a computer program.
Autonomes Fahren oder teilweise autonomes Fahren bietet weitreichende Einsatzmöglichkeiten, beispielsweise für den Transport von Personen oder Gütern oder in der Robotik. Unter autonomem Fahren wird insbesondere die Fortbewegung von Fahrzeugen (inklusive mobilen Robotern und fahrerlosen Transportsystemen) verstanden. Mithilfe von Steuerungseinrichtungen und Sensorsystemen kann sich ein derartiges Fahrzeug teilweise oder vollständig eigenständig fortbewegen. Assistentensysteme und Trajektorienplanungs-Systeme spielen in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle. Mithilfe eines Trajektorienplanungs-Systems wird die zukünftige Bahnkurve bzw. Trajektorie eines Fahrzeugs ermittelt und bestimmt, sodass das Verhalten des Fahrzeugs derart angepasst werden kann, dass das Fahrzeug die geplante Trajektorie abfährt.Autonomous driving or partially autonomous driving offers a wide range of possible applications, for example for the transport of people or goods or in robotics. Autonomous driving means in particular the movement of vehicles (including mobile robots and driverless transport systems). With the help of control devices and sensor systems, such a vehicle can move partially or completely independently. Assistant systems and trajectory planning systems play an important role in this context. The future path curve or trajectory of a vehicle is determined and determined with the aid of a trajectory planning system, so that the behavior of the vehicle can be adapted in such a way that the vehicle follows the planned trajectory.
Die
Die
Ein entscheidender Aspekt für die Anwendung solcher Systeme ist die Sicherheit und die Vermeidung von Unfällen.A decisive aspect for the application of such systems is safety and the avoidance of accidents.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zuverlässiges und insbesondere flexibel anwendbares Verfahren zur Trajektorienplanung, insbesondere zur Überwachung und/oder Anpassung einer Trajektorienplanung, für ein Fahrzeug bereitzustellen, mit dem die Sicherheit erhöht werden kann.It is an object of the present invention to provide a reliable and in particular flexibly applicable method for trajectory planning, in particular for monitoring and/or adjusting a trajectory planning, for a vehicle, with which safety can be increased.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Trajektorienplanung, insbesondere zur Überwachung und/oder Anpassung einer Trajektorienplanung, für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- -- Ermitteln einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs;
- -- Ermitteln eines Kurvenradius einer Kurve, wobei die Kurve auf einer Trajektorie des Fahrzeugs liegt;
- -- Ermitteln einer geplanten Fahrzeuggeschwindigkeit mithilfe der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Soll-Beschleunigung für die Kurve;
- -- Ermitteln einer Querbeschleunigung mithilfe der geplanten Fahrzeuggeschwindigkeit und des Kurvenradius für die Kurve;
- -- Abgleichen der Querbeschleunigung mit einer wählbaren und/oder einstellbaren maximalen Querbeschleunigung,
- -- determining a current vehicle speed of the vehicle;
- -- determining a curve radius of a curve, the curve lying on a trajectory of the vehicle;
- -- determining a projected vehicle speed using the current vehicle speed and a target acceleration for the turn;
- -- determining a lateral acceleration using the planned vehicle speed and the curve radius for the curve;
- -- Comparing the lateral acceleration with a selectable and/or adjustable maximum lateral acceleration,
Die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können dabei in unterschiedlichen Reihenfolgen ausgeführt werden. Insbesondere ist es auch denkbar, dass die Schritte in einer anderen als der vorhergehend angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden.The steps of the method according to the invention can be carried out in different sequences. In particular, it is also conceivable for the steps to be carried out in a different order than that specified above.
Mithilfe der vorliegenden Erfindung kann ein besonders vorteilhaftes Verfahren implementiert werden, welches die Trajektorienplanung der autonomen Fahrfunktion überwacht und begrenzt, damit eine vorgegebene bzw. vorgebbare Querbeschleunigung nicht überschritten wird. Hierdurch wir ein Umkippen des Fahrzeugs besonders vorteilhaft verhindert. Darüber hinaus kann erfindungsgemäß ein Verfahren mit einer besonders hohen Sicherheitsintegrität umgesetzt werden.A particularly advantageous method can be implemented with the aid of the present invention, which monitors and limits the trajectory planning of the autonomous driving function, so that a predefined or definable lateral acceleration is not exceeded. This particularly advantageously prevents the vehicle from tipping over. In addition, according to the invention, a method with a particularly high level of safety integrity can be implemented.
Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein teilweise oder vollständig autonomes Fahrzeug handeln. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Kraftfahrzeug, ein mobiler Roboter und/oder ein fahrerloses Transportsystem sein.The vehicle can be a partially or fully autonomous vehicle. The vehicle can be a motor vehicle, a mobile robot and/or a driverless transport system, for example.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für sehr schmale Fahrzeuge und Fahrzeuge mit hohem Schwerpunkt, die besonders anfällig gegenüber Querbeschleunigungen in Kurven sind. Fahrzeuge mit einem hohen Schwerpunkt, insbesondere im beladenen Zustand, und einer geringen Spurweite haben eine hohe Kippneigung. Bei heutigen Fahrzeugen wird das Fahrwerk sehr aufwändig ausgelegt, damit unter Berücksichtigung aller Fahrsituationen ein Umkippen des Fahrzeugs möglichst zuverlässig verhindert wird. Dies ist beispielsweise nötig, wenn ein Fahrzeug absichtlich oder ungewollt mit zu hoher Geschwindigkeit durch eine Kurve bewegt wird. Mithilfe der vorliegenden Erfindung kann auf effiziente Weise ein besonders sicheres Kurvenhalten erreicht werden, sodass die Anfälligkeit gegenüber Unfällen verringert werden kann und/oder die Zwänge und Vorgaben bei der Ausgestaltung das Fahrwerks verringert werden können. Hierdurch können Kosten gespart und die Sicherheit erhöht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren und System sind dementsprechend beispielsweise vorteilhaft auf Fahrzeuge anwendbar, die als autonome, insbesondere fahrerlose, Logistikfahrzeuge (bzw. -transporter) ausgebildet sind. Autonome Logistikfahrzeuge sind häufig sehr schmal und haben einen vergleichsweise hohen Schwerpunkt. Erfindungsgemäß kann ein Kippen derartiger Fahrzeuge besonders vorteilhaft verhindert werden.According to one embodiment of the present invention, a particular advantage results for very narrow vehicles and vehicles with a high center of gravity, which are particularly susceptible to lateral acceleration in curves. Vehicles with a high center of gravity, especially when loaded, and a small track width have a high tendency to roll over. In today's vehicles, the chassis is designed in a very complex manner, taking all driving situations into account NEN tipping over of the vehicle is prevented as reliably as possible. This is necessary, for example, if a vehicle is being driven through a curve at too high a speed, either intentionally or unintentionally. With the help of the present invention, particularly safe cornering can be achieved in an efficient manner, so that the susceptibility to accidents can be reduced and/or the constraints and specifications in the design of the chassis can be reduced. This saves costs and increases security. Accordingly, the method and system according to the invention can advantageously be used, for example, on vehicles that are designed as autonomous, in particular driverless, logistics vehicles (or transporters). Autonomous logistics vehicles are often very narrow and have a comparatively high center of gravity. According to the invention, vehicles of this type can be prevented from tipping over in a particularly advantageous manner.
Es ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung insbesondere denkbar, dass in Abhängigkeit des Abgleichs der Querbeschleunigung mit der wählbaren und/oder einstellbaren maximalen Querbeschleunigung eine Anpassung der geplanten Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt wird, wenn der Abgleich ergibt, dass ein festlegbares Abgleichskriterium erfüllt ist. Das Abgleichkriterium kann beispielsweise das Kriterium umfassen, dass die ermittelte Querbeschleunigung oberhalb der wählbaren und/oder einstellbaren maximalen Querbeschleunigung liegt.According to one embodiment of the present invention, it is particularly conceivable for the planned vehicle speed to be adjusted as a function of the comparison of the lateral acceleration with the selectable and/or adjustable maximum lateral acceleration if the comparison shows that a definable comparison criterion is met. The comparison criterion can, for example, include the criterion that the transverse acceleration determined is above the selectable and/or adjustable maximum transverse acceleration.
Es ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung insbesondere denkbar, dass in Abhängigkeit des Ergebnisses des Abgleichs der Querbeschleunigung mit der wählbaren und/oder einstellbaren maximalen Querbeschleunigung
- - entweder eine Anpassung der geplanten Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt wird, insbesondere wenn das Abgleichkriterium erfüllt ist, oder
- - keine Anpassung der geplanten Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt, insbesondere wenn das Abgleichkriterium nicht erfüllt ist.
- - either an adjustment of the planned vehicle speed is carried out, in particular if the adjustment criterion is met, or
- - no adjustment of the planned vehicle speed carried out, especially if the comparison criterion is not met.
Es ist erfindungsgemäß vorzugsweise möglich, dass sich die Soll-Beschleunigung auf eine Längsrichtung des Fahrzeugs bezieht und dass sich die Querbeschleunigung auf eine zur Längsrichtung des Fahrzeugs senkrechte Querrichtung des Fahrzeugs bezieht. Die Querrichtung des Fahrzeugs ist insbesondere eine zur Oberfläche bzw. lokalen Fahrbahn, auf der sich das Fahrzeug befindet, parallele Richtung. Die Längsrichtung des Fahrzeugs ist insbesondere eine bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs in Fahrtrichtung zeigende Richtung.According to the invention, it is preferably possible for the setpoint acceleration to relate to a longitudinal direction of the vehicle and for the transverse acceleration to relate to a transverse direction of the vehicle perpendicular to the longitudinal direction of the vehicle. The transverse direction of the vehicle is in particular a direction parallel to the surface or local lane on which the vehicle is located. The longitudinal direction of the vehicle is in particular a direction pointing in the direction of travel when the vehicle is traveling straight ahead.
Es ist erfindungsgemäß insbesondere möglich, dass ein, mehrere oder alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens computerimplementiert, insbesondere mithilfe eines Systems zur Trajektorienplanung (insbesondere einer Steuerungseinrichtung), durchgeführt werden. Besonders bevorzugt werden zumindest das Abgleichen der Querbeschleunigung mit der wählbaren und/oder einstellbaren maximalen Querbeschleunigung, und das Anpassen der geplanten Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit des Abgleichs der Querbeschleunigung mit der wählbaren und/oder einstellbaren maximalen Querbeschleunigung computerimplementiert durchgeführt.According to the invention, it is possible in particular for one, several or all steps of the method according to the invention to be carried out in a computer-implemented manner, in particular with the aid of a system for trajectory planning (in particular a control device). Particularly preferably, at least the adjustment of the lateral acceleration to the selectable and/or adjustable maximum lateral acceleration and the adjustment of the planned vehicle speed depending on the adjustment of the lateral acceleration to the selectable and/or adjustable maximum lateral acceleration are carried out in a computer-implemented manner.
Erfindungsgemäß ist es denkbar, dass die Kurve auf der durch die Trajektorienplanung geplanten Trajektorie des Fahrzeugs liegt. Es ist denkbar, dass die Kurve eine zukünftig zu durchfahrende Kurve des Fahrzeugs auf der Trajektorie ist. Es ist alternativ denkbar, dass die Kurve eine Kurve auf der geplanten Trajektorie des Fahrzeugs ist, deren Durchfahrt bereits begonnen hat. Somit ist sowohl eine vorausschauende Planung und Regelung denkbar als auch eine kurzfristige Reaktion auf mögliche Unwägbarkeiten und/oder unvorhergesehene Probleme und/oder Ereignisse.According to the invention it is conceivable that the curve lies on the trajectory of the vehicle planned by the trajectory planning. It is conceivable that the curve is a curve to be traveled through by the vehicle on the trajectory in the future. It is alternatively conceivable that the curve is a curve on the planned trajectory of the vehicle through which the passage has already begun. Thus, forward-looking planning and regulation is conceivable as well as a short-term reaction to possible imponderables and/or unforeseen problems and/or events.
Die im Verfahren verwendeten Größen, also insbesondere zumindest die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit, der Kurvenradius, die geplante Fahrzeuggeschwindigkeit, die Soll-Beschleunigung, die Querbeschleunigung, die Lenkwinkelvorgabe und die wählbare und/oder einstellbare maximale Querbeschleunigung (sowie mögliche weitere verwendete Größen), können insbesondere jeweils als eine oder mehrere Informationen zu diesen Größen und/oder als ein oder mehrere Werte betreffend diese Größen verstanden werden.The variables used in the method, i.e. in particular at least the current vehicle speed, the curve radius, the planned vehicle speed, the target acceleration, the lateral acceleration, the steering angle specification and the selectable and/or adjustable maximum lateral acceleration (as well as possible other variables used), can in particular be understood as one or more pieces of information about these quantities and/or as one or more values relating to these quantities.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen können den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.Advantageous developments and configurations can be found in the dependent claims.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die wählbare und/oder vorgebbare maximale Querbeschleunigung in Abhängigkeit einer Fahrzeugeigenschaft des Fahrzeugs und/oder einer Umgebungsbedingung, insbesondere einer Wetterbedingung und/oder Reibungsbedingung, und/oder einem Beladungszustand des Fahrzeugs, gewählt und/oder vorgegeben wird. Insbesondere wird die wählbare und/oder vorgebbare maximale Querbeschleunigung aus einer Gruppe von Werten von maximalen Querbeschleunigungen ausgewählt, wobei die Gruppe von Werten von maximalen Querbeschleunigungen Werte für verschiedene Wetterbedingungen umfasst. Die verschiedenen Wetterbedingungen und/oder Reibungsbedingungen zwischen Straße und Reifen können gemäß einer Ausführungsform auch als verschiedene Witterungsbedingungen und/oder Reibungsbedingungen verstanden werden. Es ist beispielsweise denkbar, dass der Wert der gewählten und/oder vorgebebenen maximale Querbeschleunigung bei Regen und/oder nasser Fahrbahn und/oder vereister Fahrbahn geringer ist als bei trockener Fahrbahn.According to one embodiment of the present invention, it is provided that the selectable and/or predefinable maximum lateral acceleration is selected and/or dependent on a vehicle characteristic of the vehicle and/or an environmental condition, in particular a weather condition and/or friction condition and/or a loading condition of the vehicle. or is specified. In particular, the selectable and/or specifiable maximum lateral acceleration is selected from a group of maximum lateral acceleration values, the group of maximum lateral acceleration values including values for different weather conditions. The various weather conditions and/or friction conditions between the road and the tires can according to one embodiment, can also be understood as different weather conditions and/or friction conditions. It is conceivable, for example, that the value of the selected and/or specified maximum lateral acceleration is lower in the rain and/or wet road and/or icy road than in the case of a dry road.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Ermittlung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs mithilfe eines oder mehrerer Raddrehzahlsensoren und/oder mithilfe einer Drehzahl eines Antriebsmotors des Fahrzeugs und/oder mithilfe eines Navigationssatellitensystems durchgeführt wird. Der oder die Raddrehzahlsensoren sind vorzugsweise am Fahrzeug angeordnet und stellen Messwerte betreffend die Raddrehzahlen bereit, aus denen, beispielsweise mithilfe des Systems zur Trajektorienplanung, ein oder mehrere Werte betreffend die aktuelle Geschwindigkeit ermittelt werden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit über die Drehzahl des Antriebsmotor und unter Berücksichtigung einer möglichen Getriebeübersetzung ermittelt werden.
Zusätzlich oder alternativ ist eine Detektion der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit mithilfe eines Navigationssatellitensystems, insbesondere mithilfe eines im Fahrzeug verbauten GPS-Sensors, möglich, welcher durch die Differenzbildung der Wegstrecke und Ermittlung der dabei verstrichenen Zeit, die Geschwindigkeitsermittlung ermöglicht.According to one embodiment of the present invention, it is provided that the current vehicle speed of the vehicle is determined using one or more wheel speed sensors and/or using a speed of a drive motor of the vehicle and/or using a navigation satellite system. The wheel speed sensor or sensors are preferably arranged on the vehicle and provide measured values relating to the wheel speeds, from which one or more values relating to the current speed are determined, for example with the aid of the system for trajectory planning. In an alternative embodiment, the current vehicle speed can be determined via the speed of the drive motor and taking into account a possible gear ratio.
Additionally or alternatively, the current vehicle speed can be detected using a navigation satellite system, in particular using a GPS sensor installed in the vehicle, which enables the speed to be determined by calculating the difference between the distances traveled and determining the time that has elapsed.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der Kurvenradius der Kurve in Abhängigkeit einer Lenkwinkelvorgabe, insbesondere einer Lenkwinkelvorgabe der Trajektorienplanung, und eines Radstandes des Fahrzeugs ermittelt wird. Der Kurvenradius kann insbesondere mithilfe des Zusammenhangs R = I / alpha ermittelt werden, wobei R der Kurvenradius ist, wobei I den Radstand angibt und wobei alpha die Lenkwinkelvorgabe ist.According to one embodiment of the present invention, it is provided that the curve radius of the curve is determined as a function of a steering angle specification, in particular a steering angle specification of the trajectory planning, and a wheelbase of the vehicle. The curve radius can be determined in particular using the relationship R=I/alpha, where R is the curve radius, where I indicates the wheelbase and where alpha is the steering angle specification.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der Abgleich der Querbeschleunigung mit der wählbaren und/oder einstellbaren maximalen Querbeschleunigung eine Ermittlung umfasst, ob die Querbeschleunigung größer als die maximale Querbeschleunigung ist, wobei für den Fall, dass der Abgleich ergibt, dass die Querbeschleunigung größer als die maximale Querbeschleunigung ist, die Anpassung der geplanten Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt wird, insbesondere derart, dass die geplante Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird. Hierdurch kann eine vorteilhafte Überwachung für die Trajektorienplanung implementiert werden. Bevorzugt ist es denkbar, dass für den Fall, dass der Abgleich ergibt, dass die Querbeschleunigung kleiner oder gleich der maximalen Querbeschleunigung ist, keine Anpassung der geplanten Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt wird.According to one embodiment of the present invention, it is provided that the comparison of the lateral acceleration with the selectable and / or adjustable maximum lateral acceleration includes a determination of whether the lateral acceleration is greater than the maximum lateral acceleration, in the event that the comparison shows that the Lateral acceleration is greater than the maximum lateral acceleration, the adaptation of the planned vehicle speed is carried out, in particular such that the planned vehicle speed is reduced. In this way, an advantageous monitoring for the trajectory planning can be implemented. It is preferably conceivable that no adjustment of the planned vehicle speed is carried out in the event that the comparison shows that the transverse acceleration is less than or equal to the maximum transverse acceleration.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Soll-Beschleunigung eine von der Trajektorienplanung ermittelte und/oder vorgegebene Soll-Beschleunigung ist. Die Trajektorienplanung gibt somit vorzugsweise sowohl eine Soll-Beschleunigung und eine Lenkwinkelvorgabe vor, die die Trajektorienplanung insbesondere für die geplante Trajektorie (also insbesondere die Kurve oder einen Teilabschnitt der Kurve) ermittelt hat. Die von der Trajektorienplanung ermittelte und/oder vorgegebene Soll-Beschleunigung umfasst insbesondere einen oder mehrere geplante Soll-Werte für die Beschleunigung des Fahrzeugs beim Durchfahren der Kurve.According to one embodiment of the present invention, it is provided that the target acceleration is a target acceleration determined and/or specified by the trajectory planning. The trajectory planning thus preferably specifies both a setpoint acceleration and a steering angle specification, which the trajectory planning has determined in particular for the planned trajectory (ie in particular the curve or a section of the curve). The target acceleration determined and/or specified by the trajectory planning includes in particular one or more planned target values for the acceleration of the vehicle when driving through the curve.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein System zur Trajektorienplanung, insbesondere zur Überwachung und/oder Anpassung einer Trajektorienplanung, für ein Fahrzeug,
- -- wobei das System zur Ermittlung einer aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs konfiguriert ist;
- -- wobei das System zur Ermittlung eines Kurvenradius einer Kurve konfiguriert ist, wobei die Kurve auf einer Trajektorie des Fahrzeugs liegt;
- -- wobei das System zur Ermittlung einer geplanten Fahrzeuggeschwindigkeit mithilfe der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Soll-Beschleunigung für die Kurve konfiguriert ist;
- -- wobei das System zur Ermittlung einer Querbeschleunigung mithilfe der geplanten Fahrzeuggeschwindigkeit und des Kurvenradius für die Kurve konfiguriert ist;
- -- wobei das System zum Abgleichen der Querbeschleunigung mit einer wählbaren und/oder einstellbaren maximalen Querbeschleunigung konfiguriert ist,
- -- wherein the system is configured to determine a current vehicle speed of the vehicle;
- -- wherein the system is configured to determine a curve radius of a curve, the curve lying on a trajectory of the vehicle;
- -- wherein the system is configured to determine a projected vehicle speed using the current vehicle speed and a target acceleration for the curve;
- -- wherein the system is configured to determine a lateral acceleration using the planned vehicle speed and the curve radius for the curve;
- -- wherein the system is configured to adjust the lateral acceleration with a selectable and/or adjustable maximum lateral acceleration,
Das System zur Trajektorienplanung kann mithilfe einer Steuerungseinrichtung, die sich vorzugsweise vollständig oder teilweise in dem Fahrzeug befindet, implementiert sein. Die Steuerungseinrichtung ist insbesondere computerimplementiert ausgebildet und derart konfiguriert, dass die Schritte eines Verfahrens nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden. Das System zur Trajektorienplanung kann auch auf mehrere Steuergeräte im Fahrzeug verteilt sein. Dementsprechend ist es denkbar, dass die Steuerungseinrichtung mithilfe von mehreren Steuergeräten ausgebildet ist.The system for trajectory planning can be implemented using a controller, which is preferably located entirely or partially in the vehicle. The control device is designed in particular computer-implemented and configured such that the steps of a method according to a Embodiment of the present invention are carried out. The system for trajectory planning can also be distributed to several control units in the vehicle. Accordingly, it is conceivable that the control device is designed using a plurality of control units.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer, insbesondere durch ein System zur Trajektorienplanung, diesen veranlassen, ein Verfahren nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchzuführen.A further subject of the present invention is a computer program comprising instructions which, when the computer program is executed by a computer, in particular by a system for trajectory planning, cause the latter to carry out a method according to an embodiment of the present invention.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es denkbar,
- -- dass der Computer mithilfe von einem oder mehreren Computereinrichtungen im Fahrzeug ausgebildet ist, insbesondere derart, dass die Befehle teilweise oder vollständig auf der einen oder den mehreren Computereinrichtungen im Fahrzeug ausgeführt werden, und/oder
- -- dass der Computer mithilfe einer Cloud ausgebildet ist, insbesondere derart, dass die Befehle teilweise oder vollständig in der Cloud ausgeführt werden.
- -- that the computer is designed using one or more computer devices in the vehicle, in particular in such a way that the commands are partially or completely executed on the one or more computer devices in the vehicle, and/or
- -- that the computer is designed using a cloud, in particular such that the commands are partially or fully executed in the cloud.
Für das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Computerprogramm können dabei die Vorteile und Ausgestaltungen Anwendung finden, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind.The advantages and refinements that have already been described in connection with the method according to the invention or an embodiment of the method according to the invention can be used for the system according to the invention and the computer program according to the invention.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert werden. Hierin zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 a schematic representation of a system according to an embodiment of the present invention; -
2 a schematic representation of a method according to an embodiment of the present invention.
In
Mithilfe der Trajektorienplanung 6 kann das Fahrzeug insbesondere derart gesteuert werden, dass es die Trajektorie 100 abfährt. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der zukünftige Weg des Fahrzeugs dabei eine Kurve K mit einem Radius R. Insbesondere wird mithilfe der Trajektorienplanung 6 (also insbesondere der autonomen Fahrfunktion des Fahrzeugs 1) die zukünftige Bahnkurve bzw. Trajektorie 100 des Fahrzeugs 1 ermittelt und/oder bestimmt. Die autonomen Fahrfunktion bzw. die Trajektorienplanung 6 ist derart zur Anpassung des Verhaltens des Fahrzeugs 1 konfiguriert, dass das Fahrzeug 1 die geplante Trajektorie 100 abfährt. Die Trajektorienplanung 6 ermittelt unter anderem auf Basis der Umfelddaten, die mithilfe der Umgebungssensoren 2, 2' erhalten werden, die Trajektorie 100 für das Fahrzeug 1. Zur Einhaltung der Trajektorie 100 muss das Fahrzeug 1 eine Beschleunigung in Längsrichtung 300 des Fahrzeugs 1, insbesondere eine Soll-Beschleunigung a, und einen Lenkwinkel alpha bzw. eine Lenkwinkelvorgabe alpha umsetzen. Hierfür ermittelt die Trajektorienplanung 6 die Soll-Beschleunigung a und die Lenkwinkelvorgabe alpha und gibt diese aus bzw. stellt diese bereit. Diese Informationen werden an die Trajektorienfolgeregelung 7 übergeben, die Teil des Systems zur Überwachung und/oder Anpassung der Trajektorienplanung 6 ist. Auf der Grundlage der vorhandenen Fahrzeuggeschwindigkeit (bzw. der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit v_0), der vorgegebenen Soll-Beschleunigung a und der Lenkwinkelvorgabe alpha wird die auftretende Querbeschleunigung q_ist ermittelt. Die Querbeschleunigung q_ist bezieht sich dabei insbesondere auf eine zur Längsrichtung 300 des Fahrzeugs 1 senkrechte Querrichtung 301 des Fahrzeugs 1. Überschreitet die auftretende Querbeschleunigung q_ist eine definierte maximal zulässige Querbeschleunigung q_max, so wird eine korrigierte Beschleunigung a_korr (in Längsrichtung 300) berechnet. Diese korrigierte Beschleunigung a_korr wird dann insbesondere anstelle der Soll-Beschleunigung a verwendet und insbesondere durch das Antriebssystem des Fahrzeugs 1 umgesetzt.The vehicle can be controlled in particular with the aid of trajectory planning 6 in such a way that it follows
Die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit v_0 wird vorzugsweise mit einer hohen Sicherheitsintegrität über einen oder mehrere Raddrehzahlsensoren 4, 4' ermittelt. The current vehicle speed v_0 is preferably with a high safety integer ity determined by one or more
Die zulässige maximale Querbeschleunigung q_max ist vorzugsweise in einer Tabelle, insbesondere einer Look-Up-Tabelle, definiert und kann beispielsweise aufgrund von Witterungsverhältnissen variieren. Es ist denkbar, dass die maximale Querbeschleunigung q_max vom Fahrzeugtyp des Fahrzeugs 1 abhängt und/oder fahrzeugindividuell ist.The permissible maximum transverse acceleration q_max is preferably defined in a table, in particular a look-up table, and can vary due to weather conditions, for example. It is conceivable that the maximum lateral acceleration q_max depends on the vehicle type of the
In
In einem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsschritt 201 wird eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit v_0 mithilfe von einem oder mehreren Raddrehzahlsensoren 4, 4' erfasst und/oder ermittelt.In a vehicle
In einem Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsschritt 202 wird eine geplante Fahrzeuggeschwindigkeit v_neu auf Grundlage der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit v_0 und der Soll-Beschleunigung a ermittelt, insbesondere mithilfe des Zusammenhangs v_neu = v_0 + a * t, wobei t die Zeit ist.In a vehicle
In einem Kurvenradiusermittlungsschritt 203 wird ein Kurvenradius R der auf der zukünftigen Trajektorie liegenden Kurve K auf Grundlage der Lenkwinkelvorgabe alpha und dem Radstand I des Fahrzeugs ermittelt, insbesondere mithilfe des Zusammenhangs R = I / alpha.In a curve
In einem IST-Querbeschleunigungsermittlungsschritt 204 wird eine Querbeschleunigung q_ist auf Grundalge der geplante Fahrzeuggeschwindigkeit v_neu und des Kurvenradius R bestimmt, insbesondere mithilfe des Zusammenhangs q_ist = (v_neu)^2 * R.In an actual lateral
In einem Abgleichsschritt 205 wird ein Abgleich der Querbeschleunigung q_ist mit einer gewählten und/oder eingestellten bzw. vorgegebenen maximalen Querbeschleunigung q_max durchgeführt. Besonders bevorzugt wird dabei ermittelt, ob die Querbeschleunigung q_ist kleiner oder gleich der maximalen Querbeschleunigung q_max ist.In a
Ergibt der Abgleich im Abgleichsschritt 205, dass die Querbeschleunigung q_ist kleiner oder gleich der maximalen Querbeschleunigung q_max ist, stellt die Trajektorienfolgeregelung 7 fest, dass die Soll-Beschleunigung a verwendet werden kann. In diesem Fall ist eine Anpassung der Soll-Beschleunigung a und/oder ein Eingriff der Trajektorienfolgeregelung 7 zur Änderung der vorgesehenen Soll-Beschleunigung a nicht nötig. Wird also mit der Querbeschleunigung q_ist die maximale Querbeschleunigung q_max nicht überschritten, so wird die Soll-Beschleunigung a vom Antriebssystem des Fahrzeugs 1 umgesetzt.If the comparison in the
Ergibt der Abgleich im Abgleichsschritt 205, dass die Querbeschleunigung q_ist größer ist als die maximale Querbeschleunigung q_max, insbesondere derart, dass die auftretende Querbeschleunigung q_ist die definierte zulässige maximale Querbeschleunigung q_max überschreitet, wird in einem Korrektur-Beschleunigungsermittlungsschritt 206 eine korrigierte Beschleunigung a_korr (in Fahrzeuglängsrichtung 300) berechnet und die Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechend reduziert.If the comparison in
Hierdurch kann besonders vorteilhaft sichergestellt werden, dass der gewünschte Lenkwinkel alpha bzw. die Lenkwinkelvorgabe alpha immer umgesetzt wird und das Fahrzeug 1 die Trajektorie 100 nicht verlässt. Zur Erzielung einer besonders vorteilhaften Sicherheit wird somit insbesondere nur die Fahrzeuggeschwindigkeit mithilfe der Trajektorienfolgeregelung 7 angepasst und nicht die Lenkwinkelvorgabe alpha.In this way it can be ensured in a particularly advantageous manner that the desired steering angle alpha or the steering angle specification alpha is always implemented and the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Umgebungssensorenvironmental sensor
- 2'2'
- Umgebungssensorenvironmental sensor
- 33
- Erfassungsbereichdetection range
- 3'3'
- Erfassungsbereichdetection range
- 44
- Raddrehzahlsensorwheel speed sensor
- 4'4'
- Raddrehzahlsensorwheel speed sensor
- 66
- Trajektorienplanungtrajectory planning
- 77
- Trajektorienfolgeregelungtrajectory following control
- 1010
- Steuerungseinrichtungcontrol device
- 100100
- Trajektorietrajectory
- 201201
- Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsschrittvehicle speed detection step
- 202202
- Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsschrittvehicle speed determination step
- 203203
- Kurvenradiusermittlungsschrittcurve radius determination step
- 204204
- IST-QuerbeschleunigungsermittlungsschrittACTUAL lateral acceleration determination step
- 205205
- Abgleichsschrittmatching step
- 206206
- Korrektur-BeschleunigungsermittlungsschrittCorrection acceleration determination step
- 300300
- Längsrichtung des Fahrzeugslongitudinal direction of the vehicle
- 301301
- Querrichtung des Fahrzeugstransverse direction of the vehicle
- alphaalpha
- LenkwinkelvorgabeSteering angle specification
- aa
- Soll-Beschleunigungtarget acceleration
- a_korra_corr
- korrigierte Beschleunigungcorrected acceleration
- v_neuv_new
- geplante Fahrzeuggeschwindigkeitplanned vehicle speed
- v_0v_0
- aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeitcurrent vehicle speed
- KK
- KurveCurve
- II
- Radstandwheelbase
- RR
- Kurvenradiuscurve radius
- tt
- Zeittime
- q_istq_is
- Querbeschleunigunglateral acceleration
- q_maxq_max
- maximale Querbeschleunigungmaximum lateral acceleration
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102011080761 A1 [0003]DE 102011080761 A1 [0003]
- DE 102017212899 A1 [0004]DE 102017212899 A1 [0004]
Claims (9)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102021109723.1A DE102021109723A1 (en) | 2021-04-19 | 2021-04-19 | Methods for trajectory planning, in particular for monitoring and/or adjusting trajectory planning, for a vehicle; System; computer program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021109723.1A DE102021109723A1 (en) | 2021-04-19 | 2021-04-19 | Methods for trajectory planning, in particular for monitoring and/or adjusting trajectory planning, for a vehicle; System; computer program |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021109723A1 true DE102021109723A1 (en) | 2022-10-20 |
Family
ID=83447538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102021109723.1A Ceased DE102021109723A1 (en) | 2021-04-19 | 2021-04-19 | Methods for trajectory planning, in particular for monitoring and/or adjusting trajectory planning, for a vehicle; System; computer program |
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---|---|
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Citations (4)
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DE102017205508A1 (en) | 2017-03-31 | 2018-10-04 | Robert Bosch Gmbh | Method for automatic movement control of a vehicle |
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-
2021
- 2021-04-19 DE DE102021109723.1A patent/DE102021109723A1/en not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |