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HINTERGRUND
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf die Programmierung von autonomen Kraftfahrzeugsteuerungssystemen. Genauer gesagt beziehen sich Aspekte dieser Offenbarung auf Systeme, Verfahren und Vorrichtungen zur Bahnformung für ein mit einem automatisierten Fahrerassistenzsystem ausgestattetes Fahrzeug durch Verringerung der Querbeschleunigung und der Lenkschwingungen als Reaktion auf schnelle Bahnänderungen.
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Der Betrieb moderner Fahrzeuge wird immer stärker automatisiert, d. h. sie sind in der Lage, das Fahren mit immer weniger Eingriffen des Fahrers zu steuern. Die Fahrzeugautomatisierung wurde in numerische Stufen eingeteilt, die von null, entsprechend keiner Automatisierung mit voller menschlicher Kontrolle, bis fünf, entsprechend voller Automatisierung ohne menschliche Kontrolle, reichen. Verschiedene automatisierte Fahrerassistenzsysteme, wie z. B. Tempomat, adaptiver Tempomat und Einparkhilfe, entsprechen niedrigeren Automatisierungsstufen, während echte „fahrerlose“ Fahrzeuge höheren Automatisierungsstufen entsprechen.
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Algorithmen für automatisierte Fahrerassistenzsysteme (ADAS), wie z. B. Lane Change on Demand (LCoD) und Kollisionsvermeidungslenkung, bestimmen typischerweise einen Fahrzeugpfad als Reaktion auf die Erkennung von Hindernissen, Fahrbahnmarkierungen, Fahrbahnverlauf und anderen externen Faktoren. Oft können diese Funktionen plötzliche Änderungen der Fahrbahn einleiten, die nicht mit den Erwartungen der Fahrzeuginsassen übereinstimmen und die Fahrzeuginsassen alarmieren und/oder beunruhigen können. In einigen Fällen kann es zu einem instabilen Steuerungsverhalten während des ADAS-Betriebs und zu einer Verringerung der Funktionsverfügbarkeit aufgrund von Auskupplungen kommen, die durch plötzliche Bahnänderungen verursacht werden. Es wäre wünschenswert, diese Probleme zu adressieren und eine Methodik für die Fahrzeugwegformung mit automatischer Anpassung der Seitensteuerung als Reaktion auf schnelle Trajektorienänderungen während des automatisierten Fahrerassistenzbetriebs bereitzustellen.
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Die oben genannten Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart werden, dienen nur dem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht zum Stand der Technik gehören und die einer Person mit gewöhnlichem Fachwissen bereits bekannt sind.
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BESCHREIBUNG
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Hierin werden Lernsysteme für autonome Fahrzeugsteuerungssysteme und die zugehörige Steuerlogik zur Bereitstellung der autonomen Fahrzeugsteuerung, Verfahren zur Herstellung und Verfahren zum Betrieb solcher Systeme und Kraftfahrzeuge, die mit Onboard-Steuerungssystemen ausgestattet sind, vorgestellt. Als Beispiel und ohne Einschränkung wird ein Kraftfahrzeug mit Onboard-Fahrzeugsteuerungs-Lern- und -Steuerungssystemen vorgestellt, um eine automatische Anpassung der Seitensteuerung als Reaktion auf schnelle Trajektorienänderungen für ein mit ADAS ausgestattetes Fahrzeug durchzuführen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine adaptive Fahrassistenzvorrichtung einen Sensor, der zum Erfassen eines Objekts innerhalb eines ersten Fahrzeugpfads konfiguriert ist, einen Prozessor, der zum Erzeugen eines zweiten Fahrzeugpfads als Reaktion entweder auf das Erfassen des Objekts, so dass der zweite Fahrzeugpfad das Objekt umgeht, oder auf eine vom Benutzer initiierte Trajektorienverschiebung konfiguriert ist, der Prozessor ferner konfiguriert ist, um ein anfängliches Lenkdrehmoment in Reaktion auf den zweiten Fahrzeugweg zu erzeugen, um eine Adaption an dem anfänglichen Lenkdrehmoment durchzuführen, um ein angepasstes Lenkdrehmoment in Reaktion darauf zu erzeugen, dass das anfängliche Lenkdrehmoment eine Drehmomentratengrenze überschreitet, und eine Fahrzeugsteuerung zum Steuern eines Host-Fahrzeuglenksystems, um dem zweiten Fahrzeugsignalweg in Reaktion auf das angepasste Lenkdrehmoment zu folgen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird das anfängliche Lenkdrehmoment von einer Querregler in Reaktion auf eine seitliche Fahrzeugposition und einen Fahrzeugkursfehler erzeugt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Adaption eine Adaption erster Ordnung als Reaktion auf eine Frequenz bei einem maximalen Phasenvorlauf und einem maximalen Phasennachlauf des anfänglichen Lenkmoments.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Adaption eine Adaption zweiter Ordnung als Reaktion auf ein Dämpfungsverhältnis, eine Frequenz bei einem maximalen Phasenvorlauf und einer maximalen Phasennachlauf des anfänglichen Lenkmoments.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, bei dem der Sensor eine Kamera ist und bei dem das Objekt unter Verwendung von Bildverarbeitungstechniken erfasst wird.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, wobei der Sensor ein Lidar ist und wobei das Objekt in Reaktion auf eine vom Lidar erzeugte Tiefenkarte erkannt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenlegung ist das angepasste Lenkdrehmoment ein optimierter Drehmomentbefehl für eine schnelle Bahnänderung.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenlegung kompensiert die Adaption einen Phasennachlauf, der durch eine schnelle Bahnänderung der Trajektorie eingeführt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist das angepasste Lenkmoment mit einer elektronischen Servolenkung gekoppelt, um eine Änderungsrate eines Lenkwinkels zu steuern.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren das Erfassen eines Objekts innerhalb eines ersten Fahrzeugwegs durch einen Sensor, das Erzeugen eines zweiten Fahrzeugwegs durch einen Prozessor entweder in Reaktion auf das Erfassen des Objekts, so dass der zweite Fahrzeugweg das Objekt umgeht, oder auf eine vom Benutzer initiierte Trajektorienverschiebung, das Erzeugen eines anfänglichen Lenkdrehmoments durch den Prozessor Erzeugen eines anfänglichen Lenkdrehmoments durch den Prozessor als Reaktion auf den zweiten Fahrzeugpfad, Durchführen einer Adaption an dem anfänglichen Lenkdrehmoment durch den Prozessor, um ein adaptiertes Lenkdrehmoment als Reaktion darauf zu erzeugen, dass das anfängliche Lenkdrehmoment eine Drehmomentratengrenze überschreitet, und Steuern eines Host-Fahrzeuglenksystems durch eine Fahrzeugsteuerung, um dem zweiten Fahrzeugsignalpfad als Reaktion auf das adaptierte Lenkdrehmoment zu folgen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird das anfängliche Lenkdrehmoment von einer Querregler in Reaktion auf eine seitliche Fahrzeugposition und einen Fahrzeugkursfehler erzeugt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Adaption eine Adaption erster Ordnung als Reaktion auf eine Frequenz bei einem maximalen Phasenvorlauf und einen maximalen Phasennachlauf des anfänglichen Lenkmoments.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Adaption eine Adaption zweiter Ordnung als Reaktion auf ein Dämpfungsverhältnis, eine Frequenz bei einem maximalen Phasenvorlauf und einem maximalen Phasennachlauf des anfänglichen Lenkmoments.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, bei dem der Sensor eine Kamera ist und bei dem das Objekt unter Verwendung von Bildverarbeitungstechniken erfasst wird.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, wobei der Sensor ein Lidar ist und wobei das Objekt in Reaktion auf eine vom Lidar erzeugte Tiefenkarte erkannt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenlegung ist das angepasste Lenkdrehmoment ein optimierter Drehmomentbefehl für eine schnelle Bahnänderung.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenlegung kompensiert die Adaption einen Phasennachlauf, die durch eine schnelle Bahnänderung der Trajektorie eingeführt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist das angepasste Lenkmoment mit einer elektronischen Servolenkung gekoppelt, um eine Änderungsrate eines Lenkwinkels zu steuern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung, ein adaptives Fahrunterstützungssystem zum Ausführen eines adaptiven Fahrunterstützungsalgorithmus in einem Host-Fahrzeug, umfassend einen ersten Sensor, der zum Erzeugen einer Tiefenkarte eines Sichtfelds konfiguriert ist, einen zweiten Fahrzeugsensor, der zum Bestimmen einer Fahrzeuggeschwindigkeit konfiguriert ist, einen Prozessor zum Erfassen eines Objekts innerhalb des Sichtfelds als Reaktion auf die Tiefenkarte, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist, um einen Fahrzeugpfad zu erzeugen, so dass das Host-Fahrzeug dem Objekt ausweicht oder einer neuen vom Benutzer angeforderten Trajektorie folgt, eine Fahrzeugsteuerung, die konfiguriert ist, um ein anfängliches Lenkdrehmoment als Reaktion auf den Fahrzeugpfad zu erzeugen, um das anfängliche Lenkdrehmoment mit einer Drehmomentratengrenze zu vergleichen und um ein angepasstes Lenkdrehmoment als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit und das anfängliche Lenkdrehmoment, das die Drehmomentratengrenze überschreitet, zu erzeugen, und eine Lenksteuerung zum Einstellen eines Wirtsfahrzeug-Lenkwinkels als Reaktion auf das anfängliche Lenkdrehmoment und das angepasste Lenkdrehmoment.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Lenkungssteuerung eine elektronische Servolenkung.
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Der obige Vorteil und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich sein, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Figuren betrachtet werden.
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Figurenliste
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Die oben genannten und andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, und die Art und Weise, sie zu erreichen, werden deutlicher und die Erfindung wird besser verstanden werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen.
- 1 zeigt eine Betriebsumgebung für die automatische Anpassung der Quersteuerung als Reaktion auf schnelle Trajektorienänderungen für ein mit ADAS ausgestattetes Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
- 2 zeigt ein Blockdiagramm, das ein System zur automatischen Anpassung der Seitensteuerung als Reaktion auf schnelle Trajektorienänderungen für ein mit ADAS ausgestattetes Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform illustriert.
- 3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur automatischen Anpassung der Seitensteuerung als Reaktion auf schnelle Trajektorienänderungen für ein mit ADAS ausgestattetes Fahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform illustriert.
- 4 zeigt ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung eines Systems zur automatischen Anpassung der Seitensteuerung als Reaktion auf schnelle Trajektorienänderungen für ein mit ADAS ausgestattetes Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform illustriert.
- 5 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur automatischen Anpassung der Seitensteuerung als Reaktion auf schnelle Trajektorienänderungen für ein mit ADAS ausgestattetes Fahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform
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Die hier dargestellten Beispiele veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, und solche Beispiele sind nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung in irgendeiner Weise zu verstehen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass die offengelegten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind spezifische strukturelle und funktionale Details, die hier offenbart werden, nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich repräsentativ. Die verschiedenen Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine der Figuren dargestellt und beschrieben sind, können mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die abgebildeten Merkmalskombinationen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen dar. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
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1 zeigt schematisch eine Betriebsumgebung 100 für die Verwendung einer automatischen Seitensteuerungsanpassung als Reaktion auf schnelle Trajektorienänderungen für ein mit ADAS ausgestattetes Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die beispielhafte Betriebsumgebung 100 umfasst eine zweispurige Fahrbahn 105 mit einer Fahrspurmitte 110, ein Host-Fahrzeug 115, ein Hindernis 120, einen automatisierten Adaptionsfahrzeugpfad 125 und einen Steuerfahrzeugpfad 130.
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Gelegentlich, wenn Manöver von einem ADAS innerhalb eines Host-Fahrzeugs initiiert werden, können plötzliche Trajektorienänderungen zu Sprungeingaben in das Steuerungssystem führen, die Instabilität und Leistungsprobleme einführen können. Frühere Systeme waren schnellen Trajektorienänderungen ausgesetzt, da die Fahrzeugbahn möglicherweise nur alle zehn Millisekunden berechnet wird. Wenn eine plötzliche Bahnänderung erkannt wird, kann dies zu plötzlichen Sprungeingaben in der Steuerung führen. Diese plötzlichen Sprungeingaben können zu einem instabilen Steuerungsverhalten während ADAS-Operationen wie LCoD, LCoD-Abbruch und Collision Imminent Steering führen. Ein instabiles Steuerungsverhalten kann zu einer Deaktivierung des ADAS und/oder zu einem unangemessenen oder unerwarteten Erlebnis für die Fahrzeuginsassen führen.
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Das derzeit offengelegte System und Verfahren sind so konfiguriert, dass das Steuersignal in diesen Szenarien angepasst wird, um eine gewünschte Systemreaktion zu erzielen. Als Reaktion auf plötzliche und schnelle Trajektorienänderungen, die häufig bei Manövern wie LCoD und Collision Imminent Steering auftreten, ist die beispielhafte automatisierte Steuerungsanpassung so konfiguriert, dass sie den Steuerfahrzeugpfad 130 anpasst, um den automatisierten Adaptionsfahrzeugpfad 125 zu erzeugen. Vorteilhafterweise verbessert der automatisierte Adaptions-Fahrzeugweg 125 die Fahrzeugstabilität, indem er das Über- und Unterschwingen der Lenkung reduziert, das durch schnelle Trajektorienänderungen bei der Steuerung der Fahrzeuglenkung verursacht wird. Der automatisierte Adaptions-Fahrzeugpfad 125 verbessert die Stabilität der Steuerung, erhöht die Stabilitätsspannen, verbessert die Funktionsverfügbarkeit der Quersteuerungsfunktionen durch Anpassung des Steuersignals, um die Leistung und das Fahrgefühl für die Quersteuerungsfunktionen zu verbessern und die Stabilitätsspannen zu erhöhen und die Kalibrierungskomplexität bei der Kalibrierung für diese Manöver zu reduzieren.
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In der beispielhaften Umgebung 100 kann das Host-Fahrzeug 115 entlang eines Fahrzeugpfads fahren, der mit der Fahrspurmitte 110 zusammenfällt. Bei Erkennung des Hindernisses 120 durch Fahrzeugsensorsysteme ist das ADAS-System im Host-Fahrzeug so konfiguriert, dass es einen neuen Fahrzeugweg berechnet, so dass das Host-Fahrzeug 115 das Hindernis 120 sicher umgeht. Ein Steuersignal wird dann durch das ADAS-System der Steuerfahrzeugsysteme erzeugt, um dem neuen Fahrzeugpfad zu folgen. Ohne Anpassung des Steuersignals kann das Fahrzeug aufgrund der schnellen Trajektorienänderungen, die sich aus den Schrittseingaben an die Fahrzeugsteuersysteme ergeben, am Ende dem Steuerfahrzeugpfad 130 folgen. Das beispielhafte Verfahren führt eine Adaption durch, um das Fahrzeugsteuersignal so zu ändern, dass das Host-Fahrzeug dem wünschenswerteren automatisierten Adaptionsfahrzeugpfad 125 folgt.
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Das beispielhafte Verfahren und System ist für die Adaption des Steuersignals bei schnellen Trajektorienänderungen konfiguriert, um die Verfügbarkeit von Quersteuerungsfunktionen zu erhöhen, die Stabilitätsspannen für die Fahrzeugsteuerungssysteme zu erhöhen, die Systemfähigkeit zur Handhabung großer und schneller Änderungen der Bahn hinzuzufügen und dadurch den Fahrerkomfort, die Konsistenz der Funktionen und die Sicherheit der Insassen zu optimieren. Die Adaption des Steuersignals verbessert die Fahrzeugstabilität, indem es das Über- und Unterschwingen der Lenkung reduziert, das durch schnelle Bahnänderungen bei der Steuerung der Fahrzeuglenkung verursacht wird. Diese Adaption des Steuersignals führt zu einer Verringerung des Querrucks und der Querbeschleunigung in Zeiten schneller Bahnänderungen, wie z.B. zu Beginn von LCoD/LCoD-Abbruchmanövern, zu einer Verringerung der Regelschwingungen in der Steuerung aufgrund plötzlicher und schneller Bahnänderungen, zu einer Erhöhung der Stabilitätsmargen, zu einer Verringerung der Systeminstabilität durch Kalibrierung und zu einer Verringerung des Kalibrierungsaufwands für Manöver mit schnellen Bahnänderungen. Die Anpassung des Steuersignals an kann außerdem der Phasennachlauf kompensieren, die durch schnelle Flugbahnänderungen eingeführt wird.
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In einer alternativen Ausführungsform passt sich die beispielhafte automatische Seitensteuerung als Reaktion auf schnelle Trajektorienänderungen an, die durch einen Fahrzeugbetrieb, wie LCoD-Betrieb und/oder LCoD-Abbruchbetrieb, initiiert werden. Zum Beispiel kann das ADAS-System als Reaktion auf einen LCoD-Algorithmus einen Spurwechsel einleiten. Ein Fahrzeugführer kann den Spurwechsel abrupt abbrechen, indem er während des Spurwechselmanövers einen Spurwechsel zurück zur ursprünglichen Fahrspur anfordert. Alternativ kann ein Fahrzeugführer einen unsicheren Spurwechsel einleiten und die ADAS-Steuerung kann das Fahrzeug als Reaktion auf einen unsicheren Zustand, der als Reaktion auf den Spurwechselvorgang erkannt wurde, abrupt zurück auf die ursprüngliche Fahrspur lenken. Diese abrupte Richtungsänderung des Fahrzeugs kann den unerwünschten Fahrzeugweg verursachen. Als Reaktion auf diesen unerwünschten Fahrzeugweg kann die ADAS-Steuerung eine automatische Anpassung des Fahrzeugwegs, des Lenkmoments oder dergleichen vornehmen, sodass das Fahrzeug einem gewünschten Fahrzeugweg folgt.
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In 2 ist ein Blockdiagramm dargestellt, das eine beispielhafte Implementierung eines Systems 200 zur automatischen Anpassung der Seitensteuerung als Reaktion auf schnelle Trajektorienänderungen für ein mit ADAS ausgestattetes Fahrzeug zeigt. Das beispielhafte System 200 dient dazu, Steuerdaten zu erzeugen, um einen adaptiven Spurhaltebetrieb für ein mit ADAS ausgestattetes Kraftfahrzeug durchzuführen. Das beispielhafte System 200 kann eine Kamera 245, einen Speicher 250 zum Speichern von Kartendaten, ein globales Positionierungssystem (GPS) 235, ein ADAS-Steuergerät 220, ein Fahrerüberwachungssystem (DMS) 240, ein Fahrzeugsteuergerät 230, ein Drosselklappensteuergerät 255, ein Bremssteuergerät 260 und ein Lenksteuergerät 270 umfassen.
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Das beispielhafte System 200 kann einen oder mehrere Sensoren 245, wie z. B. Kameras, Lidar oder Radar, verwenden, um die Umgebung um das Host-Fahrzeug zu erfassen. Die Sensoren 245 können beispielsweise an der Vorderseite eines Fahrzeugs angebracht sein und ein Sichtfeld haben, das eine kommende Fahrbahnoberfläche während des ADAS-Betriebs abdeckt. Unter Verwendung von Bildverarbeitungstechniken, wie z. B. Kantendetektion oder Ähnlichem, kann der ADAS-Controller 220 oder ein Sensorfusions-Controller einen Abstand vom Host-Fahrzeug zu einem bevorstehenden Hindernis auf dem Weg des Host-Fahrzeugs bestimmen. Das beispielhafte System kann ferner einen Speicher 250 zum Speichern von Kartendaten, einschließlich hochauflösender Kartendaten, und ein GPS 235 zum Erfassen einer Fahrzeugposition umfassen. Das beispielhafte System 200 kann so konfiguriert sein, dass es die von dem GPS 235, der Kamera 245 und dem Speicher 250 empfangenen Informationen kombiniert, um einen Standort des Fahrzeugs zu schätzen.
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Das ADAS-Steuergerät 220 empfängt zunächst Daten von einem oder mehreren Sensoren 245 sowie Daten vom GPS 235 und dem Fahrzeugsteuergerät 230, um eine ADAS-Operation, wie LCoD oder adaptive Geschwindigkeitsregelung, durchzuführen. Das ADAS-Steuergerät 220 generiert zunächst einen anfänglichen Fahrzeugpfad in Reaktion auf die Sensordaten, den Standort des Host-Fahrzeugs, die Kartendaten und die Benutzereingaben. Das ADAS-Steuergerät 220 erzeugt dann ein oder mehrere Steuersignale zur Kopplung mit dem Fahrzeugsteuergerät 230, so dass das Host-Fahrzeug entlang des anfänglichen Fahrzeugpfads gesteuert wird.
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In dieser beispielhaften Ausführungsform ist das ADAS-Steuergerät 220 ferner in der Lage, ein Objekt zu erkennen, z. B. ein Hindernis, ein anderes Fahrzeug oder ein statisches Hindernis innerhalb des ursprünglichen Fahrzeugpfads. Als Reaktion auf die Erkennung und zur Vermeidung eines Kontaktereignisses mit dem Objekt erzeugt das ADAS-Steuergerät 220 einen alternativen Fahrzeugweg, um das Host-Fahrzeug so zu steuern, dass das Host-Fahrzeug das erkannte Objekt vermeidet. Als Reaktion auf den alternativen Fahrzeugpfad kann das ADAS-Steuergerät ein Lenkdrehmomentsignal erzeugen, das mit dem Fahrzeugsteuergerät 230 oder einem Lenkungssteuergerät 270 gekoppelt wird, um das Host-Fahrzeug entlang des alternativen Fahrzeugpfads zu führen. Das System vergleicht dann das Lenkdrehmomentsignal mit einer Drehmomentgrenze und/oder einer Drehmomentratengrenze. Wenn das Lenkdrehmomentsignal den Drehmomentgrenzwert und/oder den Drehmomentratengrenzwert überschreitet, führt das System eine Steuerungsanpassung durch, um plötzliche Pfadänderungen zu reduzieren. Die Steuerungsanpassung kann eine Anpassung erster Ordnung oder eine Anpassung zweiter Ordnung sein, um den Phasennachlauf zu kompensieren, die durch schnelle Bahnänderungen eingeführt wird, und um die Wahrscheinlichkeit der Einführung von Instabilität durch Kalibrierungen zu reduzieren. Das angepasste Lenkdrehmomentsignal wird dann mit dem Fahrzeugsteuergerät 230 oder einem Lenkungssteuergerät 270, wie z. B. einer elektronischen Servolenkung (EPS), gekoppelt.
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Das Fahrzeugsteuergerät 230 ist so konfiguriert, dass sie Steuerdaten von der ADAS-Steuerung 220 empfängt und die Bewegung des Host-Fahrzeugs als Reaktion auf die Steuerdaten steuert. Das Fahrzeugsteuergerät 230 kann Drosselsteuersignale erzeugen, die mit dem Drosselsteuergerät 255 gekoppelt werden, um die Geschwindigkeit des Host-Fahrzeugs zu steuern. Das Fahrzeugsteuergerät 230 kann Bremssteuersignale erzeugen, die mit dem Bremssteuergerät 260 gekoppelt werden, um den Bremsbetätigungsdruck und den Bremsbetätigungszeitpunkt des Host-Fahrzeugs zu steuern. Ebenso kann das Fahrzeugsteuergerät 230 Lenksteuersignale erzeugen, die mit dem Lenksteuergerät 270 gekoppelt werden, um die Lenkrichtung und den Weg des Host-Fahrzeugs zu steuern.
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In ist ein Flussdiagramm dargestellt, das eine beispielhafte Implementierung eines Verfahrens 300 zur automatischen Anpassung der Seitensteuerung als Reaktion auf schnelle Trajektorienänderungen für ein mit ADAS ausgestattetes Fahrzeug zeigt. Das beispielhafte Verfahren kann zunächst während des Betriebs eines ADAS eingeleitet werden. Während des ADAS-Betriebs 305 empfängt der ADAS-Controller Sensordaten von Fahrzeugsensoren, um bewegte und stationäre Objekte in der Nähe des Fahrzeugs zu erkennen, sowie Kartendaten aus einem Speicher und Positionsdaten des Fahrzeugs von einem GPS-Sensor oder ähnlichem. Das ADAS-Steuergerät erzeugt einen anfänglichen Fahrzeugpfad als Reaktion auf die Karten-, Positions- und Sensordaten sowie auf Benutzereingaben, die ein Ziel und/oder andere Benutzerpräferenzen oder -auswahlen angeben.
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Während des Betriebs ist der ADAS-Controller, der den ADAS-Betrieb durchführt, in der Lage, 310 Objekte innerhalb des anfänglichen Fahrzeugpfads zu erkennen. Wenn ein Objekt nicht innerhalb des anfänglichen Fahrzeugpfads erkannt wird, kehrt das Verfahren zum ADAS-Betrieb 305 zurück. Wenn ein Objekt innerhalb des anfänglichen Fahrzeugpfads erkannt wird, erzeugt das Verfahren dann 315 einen angepassten Fahrzeugpfad einschließlich eines seitlichen Fahrzeugpfads. Der seitliche Fahrzeugpfad wird so erzeugt, dass das Host-Fahrzeug das erkannte Objekt innerhalb des anfänglichen Fahrzeugpfads umgeht. Der angepasste Fahrzeugpfad kann außerdem eine Anpassung der Fahrzeuggeschwindigkeit beinhalten, einschließlich der Reduzierung der Fahrzeugdrossel und/oder der Anwendung der Bremssysteme.
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Das ADAS-Steuergerät ist dann so konfiguriert, dass es Steuersignale erzeugt, um das Host-Fahrzeug entlang des erzeugten seitlichen Fahrzeugwegs zu steuern, um das erkannte Hindernis zu vermeiden. Um das Host-Fahrzeug entlang des generierten seitlichen Fahrzeugwegs zu steuern, kann das Verfahren 320 ein Drehmomentsignal erzeugen, das an einen Lenkungsregler angelegt wird, um die Richtung des Host-Fahrzeugs anzupassen. Das Drehmomentsignal kann proportional zum Lenkwinkel des Lenkungsreglers des Host-Fahrzeugs sein.
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Das Verfahren vergleicht als Nächstes den generierten seitlichen Fahrzeugweg mit einem tatsächlichen seitlichen Fahrzeugweg. Um den erzeugten seitlichen Fahrzeugweg mit dem tatsächlichen seitlichen Fahrzeugweg zu vergleichen, dem das Host-Fahrzeug folgt, kann das Verfahren 330 einen Drehmomentsignalpegel mit einer Drehmomentgrenze und/oder einer Drehmomentratengrenze vergleichen. Wenn der Drehmomentsignalpegel die Drehmomentgrenze und/oder die Drehmomentratengrenze nicht überschreitet, wendet das Verfahren dann 335 das Drehmomentsignal auf eine elektronische Servolenkung (EPS) an, um den Lenkwinkel einzustellen. Das Verfahren ist dann so konfiguriert, dass es 340 das Host-Fahrzeug als Reaktion auf den Lenkwinkel und andere gemessene Fahrzeugdynamiken steuert, wie z. B. die Querbeschleunigung, die von einer Inertialmesseinheit (IMU) bestimmt wird.
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Wenn der Drehmomentsignalpegel die Drehmomentgrenze und/oder die Drehmomentratengrenze überschreitet, was auf eine mögliche schnelle Trajektorienänderung hinweist, kann das Verfahren dann eine Adaption des Drehmomentwerts als Reaktion auf die erkannte Drehmomentausgabe durchführen. 325 Die Adaption der Steuerung kann eine Adaption erster Ordnung oder eine Adaption zweiter Ordnung sein. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Adaption der Steuerung für schnelle Trajektorienänderungen einen seitlichen Positionsfehler und einen Kurswinkelfehler empfangen, um einen optimierten Drehmomentbefehl für schnelle Trajektorienänderungen zu erzeugen.
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Die Anpassung erster Ordnung kann als Reaktion auf bestimmt werden:
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Dabei ist coc die Frequenz bei maximalem Phasenvorlauf und φc ist der maximale Phasennachlauf (Kompensation).
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Die Anpassung zweiter Ordnung kann als Reaktion auf bestimmt werden:
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Second order Adaptation:
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Dabei ist coc die Frequenz bei maximalem Phasenvorlauf und φc der maximale Phasennachlauf (Kompensation) und ζ ist das Dämpfungsverhältnis.
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Nach der Adaption wird der adaptierte Drehmomentsignalpegel dann mit der Drehmomentgrenze und/oder der Drehmomentratengrenze verglichen 330. Wenn die Drehmomentgrenze und/oder die Drehmomentratengrenze überschritten wird, wird der adaptierte Drehmomentsignalpegel weiter angepasst 325. Wenn der Drehmomentgrenzwert und/oder der Drehmomentratengrenzwert nicht überschritten wird, wird der angepasste Drehmomentsignalpegel 335 an das EPS angelegt und der ADAS-Controller ist weiter konfiguriert, um 340 das Host-Fahrzeug zu steuern und zum ADAS-Betrieb 305 zurückzukehren.
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In 4 ist ein Blockdiagramm dargestellt, das eine beispielhafte Implementierung eines Systems 400 zur automatischen Anpassung der Seitensteuerung als Reaktion auf schnelle Trajektorienänderungen für ein mit ADAS ausgestattetes Fahrzeug zeigt. Das beispielhafte System 400 kann einen Sensor 410, einen Prozessor 420, eine Fahrzeugsteuerung 430, eine Quersteuerung 440 und eine Lenksteuerung 450 umfassen.
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Der Sensor 410 ist so konfiguriert, dass er Objekte innerhalb eines Sichtfelds erkennt, das einen Fahrzeugweg abdeckt. Der Sensor 410 kann eine oder mehrere nach vorne gerichtete Kameras sein, die an verschiedenen Stellen des Host-Fahrzeugs positioniert sind und jeweils ein Sichtfeld haben, das eine kommende Fahrbahn abdeckt. Bildverarbeitungstechniken können verwendet werden, um eine dreidimensionale Tiefenkarte als Reaktion auf ein oder mehrere von jeder Kamera aufgenommene Bilder zu erzeugen. Die Tiefenkarte kann dann mit dem Prozessor 420 gekoppelt werden, um ein Objekt innerhalb der Fahrbahn zu erkennen. Alternativ kann der Sensor ein Lidar, ein Radar, ein Infrarot-Tiefensensor oder ein anderer geeigneter Sensor zur Abstandsmessung sein.
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Der Prozessor 420 ist zunächst so konfiguriert, dass er das Objekt innerhalb des Fahrzeugwegs erkennt. Das Objekt kann durch Vergleich einer Tiefenkarte oder eines anderen Indikators für nahe gelegene Objekte erkannt werden, die in einem Speicher oder dergleichen gespeichert sind. Der Prozessor 420 erzeugt dann als Reaktion auf die Erkennung des Objekts einen zweiten Fahrzeugweg, so dass der zweite Fahrzeugweg dem Objekt ausweicht. Der Prozessor 420 kann ferner so konfiguriert sein, dass er ein anfängliches Lenkdrehmoment als Reaktion auf den zweiten Fahrzeugweg erzeugt und eine Anpassung an dem anfänglichen Lenkdrehmoment durchführt, um ein angepasstes Lenkdrehmoment als Reaktion darauf zu erzeugen, dass das anfängliche Lenkdrehmoment eine Drehmomentgrenze und/oder eine Drehmomentratengrenze überschreitet.
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Die Fahrzeugsteuerung 430 ist so konfiguriert, dass sie ein Host-Fahrzeuglenksystem so steuert, dass es dem zweiten Fahrzeugsignalpfad in Reaktion auf das anfängliche Lenkmoment und das angepasste Lenkmoment folgt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das anfängliche Lenkdrehmoment von einer Quersteuerung 440 als Reaktion auf eine seitliche Fahrzeugposition und einen Fahrzeugkursfehler erzeugt werden, die als Reaktion auf zusätzliche Fahrzeugsensoren und Fahrzeugsteuersignale, die von der Fahrzeugsteuerung empfangen werden, bestimmt werden. In dieser Ausführungsform ist der Prozessor 420 so konfiguriert, dass er den zweiten Fahrzeugpfad erzeugt, diesen zweiten Fahrzeugpfad mit dem Fahrzeugsteuergerät 430 koppelt und das Fahrzeugsteuergerät 430 Steuersignale erzeugt, die mit einer Quersteuerung 440 und einem Längssteuergerät gekoppelt werden. Die Quersteuerung 440 koppelt Quersteuersignale an die Lenksteuerung 450 und überwacht das Verhalten des Host-Fahrzeugs und führt die Anpassung durch, um eine angepasste Quersteuerung zu erzeugen, die beispielsweise ein angepasstes Lenkmoment enthält, um das Lenkmoment so zu steuern, dass der zweite Fahrzeugpfad vom Host-Fahrzeug genau verfolgt wird. In einem Beispiel kann das angepasste Lenkmoment mit einer elektronischen Servolenkung gekoppelt sein, um eine Änderungsrate eines Lenkwinkels zu steuern.
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Optional kann bei dieser beispielhaften Ausführungsform die Adaption eine Adaption erster Ordnung in Reaktion auf eine Frequenz bei einem maximalen Phasenvorlauf und einem maximalen Phasennachlauf des anfänglichen Lenkmoments sein. Alternativ kann die Adaption eine Adaption zweiter Ordnung in Reaktion auf ein Dämpfungsverhältnis, eine Frequenz bei einem maximalen Phasenvorlauf und ein maximaler Phasennachlauf des anfänglichen Lenkmoments sein. Das angepasste Lenkdrehmoment kann ein optimierter Drehmomentbefehl für eine schnelle Bahnänderung sein, wobei die Anpassung einen Phasennachlauf kompensiert, die durch eine schnelle Bahnänderung eingeführt wird.
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In einer beispielhaften Ausführungsform eines adaptiven Fahrassistenzsystems zur Durchführung eines adaptiven Fahrassistenzalgorithmus in einem Host-Fahrzeug umfasst das beispielhafte System einen ersten Sensor 410, einen zweiten Sensor, einen ADAS-Prozessor 420, eine Fahrzeugsteuerung 430 und eine Lenksteuerung 450. Der erste Sensor ist zum Erzeugen einer Tiefenkarte eines Sichtfeldes konfiguriert, wobei das Sichtfeld einen aktuellen Fahrzeugpfad abdeckt. Ein zweiter Sensor, z. B. eine IMU 435, kann so konfiguriert sein, dass er eine Host-Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Host-Fahrzeugbeschleunigungen bestimmt. Der Prozessor kann ferner so konfiguriert sein, dass er in Reaktion auf die Tiefenkarte ein Objekt innerhalb des Sichtfelds erkennt. Der Prozessor kann dann einen Fahrzeugpfad erzeugen, so dass das Host-Fahrzeug dem Objekt ausweicht. Der Prozessor 420 kann dann diesen Fahrzeugpfad an eine Fahrzeugsteuerung 430 koppeln.
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Die Fahrzeugsteuerung 430 kann dann so konfiguriert sein, dass sie als Reaktion auf den Fahrzeugweg ein anfängliches Lenkdrehmoment erzeugt, das anfängliche Lenkdrehmoment an die Lenksteuerung koppelt und das anfängliche Lenkdrehmoment mit einer Drehmomentgrenze und/oder einer Drehmomentratengrenze vergleicht. Die Fahrzeugsteuerung 430 kann dann ein angepasstes Lenkdrehmoment in Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit und das anfängliche Lenkdrehmoment erzeugen, das die Drehmomentgrenze und/oder die Drehmomentratengrenze überschreitet. Die Lenkungssteuerung 450 ist so konfiguriert, dass sie einen Host-Fahrzeuglenkwinkel in Reaktion auf das anfängliche Lenkdrehmoment und das angepasste Lenkdrehmoment anpasst. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Lenkungssteuergerät Teil einer elektronischen Servolenkung.
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In 5 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das eine beispielhafte Implementierung eines Verfahrens 500 zur automatischen Anpassung der Seitensteuerung als Reaktion auf schnelle Trajektorienänderungen für ein mit ADAS ausgestattetes Fahrzeug zeigt. Ein Verfahren dient zunächst dazu, 510 eine schnelle Trajektorienänderung des Host-Fahrzeugs oder der Host-Fahrzeug-Lenkungssteuerungen zu erkennen. In einem Beispiel kann die schnelle Trajektorienänderung mithilfe einer IMU erkannt werden. Alternativ kann die schnelle Trajektorienänderung als Reaktion auf Signale oder Tiefenkarten erkannt werden, die von einem oder mehreren Fahrzeugsensoren erzeugt werden, die das Vorhandensein eines Objekts innerhalb der ersten Fahrzeugbahn anzeigen. In einem Beispiel kann der Sensor eine Kamera sein, wobei das Objekt mit Hilfe von Bildverarbeitungstechniken erkannt wird. Alternativ kann der Sensor ein Lidar sein, und wobei das Objekt in Reaktion auf eine vom Lidar erzeugte Tiefenkarte erkannt wird. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die schnelle Trajektorienänderung als Reaktion auf Signale erkannt werden, die von einem oder mehreren Sensoren erzeugt werden und eine Änderung der gewünschten Fahrzeugtrajektorie anzeigen. Zum Beispiel kann das Verfahren eine schnelle Trajektorienänderung als Reaktion auf einen gemessenen Sprung in den Fehlersignalen in die Fahrzeugsteuerung erkennen. Diese Fehlersignale können durch die Frontkamera, die Karte und die IMU kombiniert berechnet werden, oder sie können GPS-Daten oder Daten verwenden, die über die Fahrzeug-zu-Fahrzeug- (V2V), Fahrzeug-zu-Infrastruktur- (V2I) oder Fahrzeug-zu-alles-Kommunikation (V2I) empfangen werden.
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Das Verfahren erzeugt als Nächstes 520 einen zweiten Fahrzeugpfad als Reaktion auf die schnelle Trajektorienänderung. Der Prozessor kann ein ADAS-Prozessor, ein digitaler Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder eine Kombination davon sein. Das Verfahren erzeugt als Nächstes 530 ein anfängliches Lenkdrehmoment in Reaktion auf den zweiten Fahrzeugpfad; das anfängliche Lenkdrehmoment wird von einem seitlichen Regler in Reaktion auf eine seitliche Fahrzeugposition und einen Fahrzeugkursfehler erzeugt.
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In dieser beispielhaften Ausführungsform vergleicht das Verfahren 535 das anfängliche Lenkdrehmoment mit einer Drehmomentgrenze und/oder einer Drehmomentratengrenze. Die Drehmomentgrenze und/oder die Drehmomentratengrenze können auf eine Änderung der Lenkrichtung hinweisen, die für die Fahrzeuginsassen unangenehm sein oder ein instabiles Fahrzeugverhalten verursachen kann. Der Grenzwert für das Lenkdrehmoment hat einen variablen Schwellenwert, der von anderen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs abhängt, wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit, den Straßenbedingungen und dergleichen. Das Verfahren führt als nächstes eine Adaption 540 an dem anfänglichen Lenkdrehmoment durch, um ein angepasstes Lenkdrehmoment als Reaktion darauf zu erzeugen, dass das anfängliche Lenkdrehmoment eine Drehmomentgrenze und/oder eine Drehmomentratengrenze überschreitet. Die Adaption kann eine Adaption erster Ordnung als Reaktion auf eine Frequenz bei einem maximalen Phasenvorlauf und einem maximalen Phasennachlauf des anfänglichen Lenkmoments sein. Alternativ kann die Adaption eine Adaption zweiter Ordnung sein, die auf ein Dämpfungsverhältnis, eine Frequenz bei einem maximalen Phasenvorlauf und einem maximalen Phasennachlauf des anfänglichen Lenkmoments reagiert. Das angepasste Lenkdrehmoment kann ein optimierter Drehmomentbefehl für eine schnelle Bahnänderung sein, um einen Phasennachlauf zu kompensieren, die durch eine schnelle Bahnänderung eingeführt wird.
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Schließlich ist das Verfahren so konfiguriert, dass es durch eine Fahrzeugsteuerung ein Host-Fahrzeug-Lenksystem so steuert, dass es dem zweiten Fahrzeugsignalpfad in Reaktion auf das angepasste Lenkmoment folgt. In einem Beispiel ist die Fahrzeugsteuerung eine seitliche Steuerung, die zur Steuerung eines Lenkwinkels des Host-Fahrzeugs konfiguriert ist. In einer Ausführungsform kann das angepasste Lenkmoment mit einer elektronischen Servolenkung gekoppelt sein, um eine Änderungsrate eines Lenkwinkels zu steuern.
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Obwohl in der vorangegangenen detaillierten Beschreibung mindestens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt wurde, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass es eine große Anzahl von Variationen gibt. Es sollte auch gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise zu begrenzen. Vielmehr soll die vorstehende detaillierte Beschreibung dem Fachmann eine praktische Anleitung zur Umsetzung der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen geben. Es sollte verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie in den beigefügten Ansprüchen und den gesetzlichen Äquivalenten davon dargelegt, abzuweichen.