DE102022110890A1

DE102022110890A1 - Kooperative-adaptive-geschwindigkeitsregelungs-(cacc-) system für die steuerung von vernetztes- und autonomes-fahrzeug- (cav-) platoons

Info

Publication number: DE102022110890A1
Application number: DE102022110890.2A
Authority: DE
Inventors: Arvind Merwaday; Leonardo Gomes Baltar; Kathiravetpillai Sivanesan; May Wu; Suman A. Sehra
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2021-05-03
Filing date: 2022-05-03
Publication date: 2022-11-03
Also published as: US20210264794A1

Abstract

Es werden Techniken zur Erhöhung der Sicherheit von Fahrzeugen, die in einem Fahrzeug-Platoon fahren, offenbart. Diese Techniken umfassen die Nutzung eines umfassenden Sicherheitsrahmens wie beispielsweise eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für die Platoonsteuerungssysteme. Im Gegensatz zu den konventionellen Ansätzen ermöglicht die Verwendung des SDM-Modells den Platoon-Fahrzeug-Steuerungssystemen, die Beschleunigungs-/Verlangsamungsfähigkeiten der Fahrzeuge zu berücksichtigen, um minimale sichere Längsabstände zwischen den Platoon-Fahrzeugen zu berechnen. Die offenbarten Techniken können die Periodizität von Platoon-Nachrichten sowie andere Parameter nutzen, um Platoon-Fahrzeug-Steuerung und -Sicherheit zu verbessern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die hier beschriebene Offenbarung betrifft im Allgemeinen die Verbesserung der Sicherheit von Fahrzeugen, die in einem Fahrzeug-Platoon fahren, sich demselben anschließen und/oder denselben verlassen.
Fahrzeug-Platooning oder -Flocking ist ein Verfahren, bei dem eine Gruppe von Fahrzeugen gemeinsam fährt, und es soll die Kapazität von Straßen durch die Verwendung eines automatisierten Schnellstraßensystems erhöhen. Sogenannte „intelligente“ (smart) Fahrzeuge mit Künstliche-Intelligenz- und/oder Hochentwickelte-Fahrassistenz- (ADAS-; advanced driving assistance) Systemen können sich automatisch oder halbautomatisch solchen Platoons anschließen und dieselben verlassen sowie sich selbst innerhalb solcher Platoons, die typischerweise 8 bis 25 Fahrzeuge umfassen, organisieren. Solche Fahrzeug-Platoons weisen Vorteile auf, da die Abstände zwischen Kraftfahrzeugen oder Lastkraftwagen innerhalb der Platoons unter Verwendung elektronischer und möglicherweise mechanischer Kopplung verringert werden können. Diese Fähigkeit ermöglicht es vielen Kraftfahrzeugen oder Lastkraftwagen gleichzeitig zu beschleunigen oder zu bremsen, und kann auch einen kürzeren Fahrzeugabstand (Headway) zwischen Fahrzeugen ermöglichen, indem der für die menschliche Reaktion erforderliche Reaktionsabstand eliminiert wird. Die derzeitigen Fahrzeug-Platooning-Techniken weisen jedoch verschiedene Nachteile auf.
Figurenliste
Die beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind und einen Teil der Beschreibung bilden, stellen die vorliegende Offenbarung dar und dienen, zusammen mit der Beschreibung, ferner dazu, die Grundsätze darzulegen, und es einem Fachmann auf dem entsprechenden Gebiet zu ermöglichen, die hierin erörterten Techniken herzustellen und zu verwenden.
In den Zeichnungen betreffen gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen durchgehend in den unterschiedlichen Ansichten die gleichen Teile. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, der Schwerpunkt liegt vielmehr auf der Veranschaulichung der Grundsätze der Offenbarung. In der folgenden Beschreibung wird auf die folgenden Zeichnungen verwiesen, in denen:

1 veranschaulicht ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2 veranschaulicht verschiedene elektronische Komponenten eines Sicherheitssystems eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung;
3 veranschaulicht ein Fahrzeug-Platoon gemäß der vorliegenden Offenbarung;
4A-4C zeigen Graphen aus Simulationen eines Fahrzeug-Platoons, die die Auswirkungen der Platoon-Nachricht-Periodizität auf die Performance einer Fahrzeug-CACC-Steuerung verdeutlicht;
5 veranschaulicht ein Protokollformat für die periodische Übertragung von Platoon-Nachrichten durch Platoon-Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Offenbarung;
6A-6C zeigen gemäß der vorliegenden Offenbarung Graphen aus Simulationen eines Fahrzeug-Platoons, die die Auswirkungen der Platoon-Nachricht-Periodizität auf die Performance einer Fahrzeug-CACC-Steuerung unter Verwendung eines SDM-basierten CACC-Steuerungssystems verdeutlicht;
7 zeigt gemäß der vorliegenden Offenbarung Beschleunigungskurven, die unter Verwendung eines Kinematikmodells berechnet wurden;
8A veranschaulicht ein Notfallmanöver für ein Fahrzeug-Platoon gemäß der vorliegenden Offenbarung;
8B zeigt ein weiteres Notfallmanöver für ein Fahrzeug-Platoon gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
9 stellt einen Prozessablauf der vorliegenden Offenbarung dar.

Die vorliegende Offenbarung wird Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnung, in der ein Element zum ersten Mal erscheint, wird typischerweise durch die äußerst linke(n) Ziffer(n) in dem entsprechenden Bezugszeichen angezeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung nimmt Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, die veranschaulichend beispielhafte Details zeigen, bei denen die Offenbarung praktisch ausgeführt werden kann. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details ausgeführt, um ein tiefgreifendes Verständnis der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für einen Fachmann auf dem Gebiet ist es jedoch offensichtlich, dass die verschiedenen Entwürfe, umfassend Strukturen, Systeme und Verfahren ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden können. Die Beschreibung und Darstellung hierin sind das übliche Mittel, das von erfahrenen Fachleuten auf dem Gebiet verwendet wird, um den Inhalt ihrer Arbeit anderen Fachleuten auf dem Gebiet am wirksamsten zu vermitteln. In anderen Fällen wurden bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und eine Schaltungsanordnung nicht detailliert beschrieben, um ein unnötiges Verunklaren der Offenbarung zu vermeiden.
Vernetztes- und Autonomes-Fahrzeug- (CAV-; Connected and Autonomous Vehicle) Platooning ist ein Mittel, mit dem die Fahrzeug-Platooning-Kommunikation, -Organisation und -Betrieb erreicht werden kann. Somit spielt bei CAV der gemeinsame Entwurf von Steuerungs- und Kommunikationssystemen eine zentrale Rolle, damit ermöglicht werden kann, dass die sogenannten „Platoon-Fahrzeuge“ bei hohen Geschwindigkeiten eng und sicher fahren. Ein wichtiges Konzept bei CAV-Platooning-Betrieb und -Steuerung ist die Berechnung und Ausführung von sicheren Abständen, die zwischen den Fahrzeugen innerhalb des Fahrzeug-Platoons einzuhalten sind. Diese Überlegungen umfassen die Berechnung eines sicheren Zwischen-Fahrzeug-Längsabstands zwischen benachbarten Fahrzeugen in dem Platoon sowie die Bestimmung eines sicheren Querabstands zwischen Platoon-Fahrzeugen in benachbarten Fahrspuren, wenn sich ein Fahrzeug-Platoon über mehrere Fahrspuren erstreckt.
Herkömmliche Techniken zum Identifizieren der Längssteuerung von Platoon-Fahrzeugen umfassen die Verwendung eines Kooperativer-Adaptiver- Geschwindigkeitsregelungs- (CACC-) Systems. Solche konventionellen Ansätze zum Einsetzen von CACC-Steuerung-Entwürfen wurden in Projekten wie beispielsweise California PATH, SARTRE usw. verwendet, bei denen die CACC-Steuerung die von einem Führungsfahrzeug (d. h. dem vordersten Fahrzeug) und dem unmittelbar vorderen Fahrzeug (d. h. in Bezug auf ein Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon, das das vorderste Fahrzeug nicht umfasst) empfangenen Daten nutzt. Diese Variante des CACC-Steuerungs-Entwurfs stellt Strangstabilität mit einer Konstante-Zwischen-Fahrzeug-Beabstandung-Richtlinie bereit. Diese Entwürfe berücksichtigen jedoch nicht die Periodizität und/oder Häufigkeit der zwischen den Platoon-Fahrzeugen kommunizierten Platoon-Nachrichten, die sich auf die von einem nachfolgenden Fahrzeug benötigte Antwortzeit auswirken und somit potenziell die Sicherheit der Platoon-Fahrzeuge gefährden können, wenn sie nicht berücksichtigt werden.
Darüber hinaus verwenden einige konventionelle CACC-Steuerungs-Konzepte, die darauf abzielen, die Sicherheit von Platoon-Fahrzeugen in Längsrichtung sicherzustellen, eine Konstanter-Zeitlicher-Fahrzeugabstand- (Headway-) Richtlinie zwischen den Platoon-Fahrzeugen, die den Zwischen-Fahrzeug-Abstand mit zunehmender Geschwindigkeit vergrößert, um die Sicherheit zu gewährleisten. Andere konventionelle CACC-Entwürfe passen die Fahrzeugabstands-Zeit dynamisch an, abhängig von der Periodizität der Platoon-Nachrichten. Diese konventionellen CACC-Steuerungen berücksichtigen jedoch nicht die Details der Fahrzeugdynamik wie beispielsweise maximale Beschleunigung, maximale/minimale Bremsverzögerung usw. der Platoon-Fahrzeuge. Dies führt zu einer unnötigen Vergrößerung des Zwischen-Fahrzeug-Abstands, was zu einer ineffizienten Nutzung der Schnellstraßen führen kann. Zusätzlich verkompliziert wird das Problem dadurch, dass konventionelle CACC-Steuerungs-Entwurfs-Ansätze, die eine Konstante-Fahrzeugbeabstandungs-Richtlinie implementieren, keine sicherheitsbezogenen Beschränkungen für den Zwischen-Fahrzeug-Abstand-Parameter auferlegen, und die Einstellung dieses Parameters auf einen kleinen Wert kann bei höheren Geschwindigkeiten unsicher sein.
Um diese Einschränkungen zu überwinden, beschreibt die Offenbarung somit einen umfassenden Sicherheitsrahmen wie beispielsweise ein Sicherheitsfahrmodell (SDM; safety driving model) für die Platoonsteuerungssysteme. Im Gegensatz zu den oben beschriebenen konventionellen Ansätzen ermöglicht es die Verwendung des SDM-Modells den Platoon-Fahrzeug-Steuerungssystemen, die Periodizität der Platoon-Nachrichten zu berücksichtigen, um die Platoon-Fahrzeug-Steuerung und - Sicherheit zu verbessern, da die SDM-Parameter unter Verwendung der Häufigkeit der Platoon-Nachrichten berechnet werden können, um den minimalen sicheren Längsabstand sowie andere Parameter für die innerhalb eines Platoons fahrenden Fahrzeuge zu bestimmen. Darüber hinaus kann die Offenbarung, wie hier im Einzelnen ferner erläutert, auch die Beschleunigungs-/Verlangsamungsfähigkeiten der Fahrzeuge nutzen, um den minimalen sicheren Längsabstand zwischen den Platoon-Fahrzeugen zu berechnen.
Das Sicherheitsfahrmodell (SDM)
Das SDM dient dazu, einen mathematischen Rahmen bereitzustellen, der darauf abzielt, die Sicherheitsgarantie (safety assurance) von autonomen Fahrzeugen (Avs; autonomous vehicles) und/oder irgendeinem geeigneten Fahrzeugtyp sicherzustellen, die zumindest irgendeine Form einer autonom ausgeführten Aktion oder Steuerung ohne menschliche Hilfe implementiert (vollautonome Steuerfunktionen, teilautonome Steuerfunktionen usw.). Das SDM ist also ein umfassender Rahmen, der entwickelt wurde, um sowohl die Längs- als auch die laterale Sicherheit von Fahrzeugen (z. B. AVs) in verschiedenen Szenarientypen zu gewährleisten. Das SDM (auch als „Fahrrichtlinienmodell“ oder einfach als „Fahrmodell“ bezeichnet) kann als Teil eines voll- oder teilautonomen Fahrzeugsteuerungssystems, z. B. eines Hochentwickelten-Fahrassistenz- (ADAS-) Systems und/oder eines Fahrassistenz- und Automatisiertes-Fahren-Systems, implementiert werden.
Ein SDM kann daher als irgendeine geeignete Anzahl von SDM-Parametern dargestellt werden, von denen irgendeine geeignete Teilmenge als Teil eines mathematischen Modells in Beziehung steht, das eine Auslegung der geltenden Gesetze, Normen, Richtlinien usw. formalisiert, die auf selbstfahrende (z. B. Boden-) Fahrzeuge und/oder andere geeignete Fahrzeugtypen anwendbar sind, die vollständig autonome oder teilautonome Funktionen implementieren können und die Hilfsmittel wie die oben erwähnte adaptive Geschwindigkeitsregelung, automatisches Bremsen oder Lenken usw. nutzen können. Ein SDM kann zum Beispiel entworfen sein, drei Ziele zu erreichen: erstens sollte die Auslegung des Gesetzes fundiert sein in dem Sinne, dass sie mit der menschlichen Gesetzesauslegung übereinstimmt; zweitens sollte die Auslegung zu einer Nützliches-Fahren-Richtlinie führen, was bedeutet, dass sie zu einer Agiles-Fahren-Politik führt und nicht zu einer übermäßig defensiven Fahrweise, die unweigerlich andere menschliche Fahrer verwirren und den Verkehr blockieren würde, was wiederum die Skalierbarkeit des Systemeinsatzes einschränken würde; und drittens sollte die Auslegung effizient überprüfbar sein in dem Sinne, dass streng nachgewiesen werden kann, dass das selbstfahrende (autonome) Fahrzeug die Auslegung des Gesetztes korrekt implementiert. Eine Implementierung eines SDM in einem Host-Fahrzeug kann veranschaulichend eine Implementierung eines mathematischen Modells für die Sicherheitsgarantie sein oder umfassen, das die Identifizierung und Durchführung geeigneter Antworten auf gefährliche Situationen derart ermöglicht, dass selbstverschuldete Unfälle vermieden werden können.
Ein SDM kann eine Logik implementieren, die auf die SDM-Parameter angewandt wird, um Fahrverhaltensregeln wie z. B. die folgenden fünf Regeln anzuwenden:

- Fahren Sie niemandem von hinten auf.
- Drängeln Sie sich nicht rücksichtslos hinein.
- Die Vorfahrt wird gewährt, nicht genommen.
- Seien Sie vorsichtig in Bereichen mit eingeschränkter Sicht.
- Wenn Sie einen Unfall vermeiden können, ohne einen weiteren zu verursachen, müssen Sie dies tun.

Es ist zu beachten, dass diese Regeln nicht einschränkend und nicht ausschließend sind und je nach Wunsch in verschiedenen Entwürfen geändert werden können. Die Regeln stellen vielmehr einen Soziales-Fahren-Vertrag dar, der je nach der Region unterschiedlich sein kann und sich auch im Laufe der Zeit entwickeln kann. Auch wenn diese fünf Regeln derzeit in den meisten Ländern gelten, sind sie möglicherweise nicht vollständig und können geändert werden.
Obwohl sich die Fahrzeuge auf ein SDM verlassen können, um verschiedene Fahrfunktionen auszuführen, gibt es Probleme bei der Implementierung des SDM für Fahrzeug-Platooning-Szenarien, da das SDM die Koordinierung zwischen den anderen Platoon-Fahrzeugen (z. B. den CAVs) über drahtlose Kommunikation möglicherweise nicht ausdrücklich berücksichtigt. Somit dient die hier beschriebene Offenbarung dazu, es einem Fahrzeug zu ermöglichen, ein SDM-Modell über seine verschiedenen Steuersysteme (wie beispielsweise seine CACC-Steuerung und/oder andere von dem Fahrzeug implementierte Steuersysteme) zu implementieren, um die Sicherheit von Platoon-Fahrzeugen zu gewährleisten. Die hier beschriebene Offenbarung umfasst auch die Ausweitung der Verwendung des SDM auf die Quersteuerungssysteme der Platoon-Fahrzeuge.
Die hier beschriebene Offenbarung ist nicht auf die Implementierung innerhalb autonomer oder halbautonomer Fahrzeugen beschränkt. Die hier beschriebenen Entwürfe können als Teil irgendeines geeigneten Fahrzeugtyps implementiert werden, der in der Lage sein kann, sich einem Fahrzeug-Platoon anzuschließen, innerhalb eines Fahrzeug-Platoons zu fahren und/oder ein solches Fahrzeug-Platoon zu verlassen. Daher können eine oder mehrere der verschiedenen Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise diejenigen, die hier unter Bezugnahme auf 2 erörtert werden, als Teil eines Standardfahrzeugs (d. h. eines Fahrzeugs, das keine Autonomes-Fahren-Funktionen verwendet), eines vollständig autonomen Fahrzeugs und/oder eines teilautonomen Fahrzeugs in verschiedenen Entwürfen implementiert werden.
Fahrzeug und begleitendes Sicherheitssystem
1 zeigt ein Fahrzeug 100, das ein Sicherheitssystem 200 umfasst (siehe auch 2, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrzeug 100 und das Sicherheitssystem 200 haben exemplarischen Charakter und können daher zu Erklärungszwecken vereinfacht werden. Standorte von Elementen und relationale Abstände (wie oben erörtert sind die Figuren nicht maßstabsgetreu) und werden als nichtbegrenzende Beispiele dargestellt. Das Sicherheitssystem 200 kann je nach den Anforderungen einer bestimmten Implementierung und/oder Anwendung verschiedene Komponenten umfassen.
Wie in 1 und 2 gezeigt, kann das Sicherheitssystem 200 einen oder mehrere Prozessoren 102, eine oder mehrere Bildakquisitionsvorrichtungen 104 wie beispielsweise eine oder mehrere Kameras, einen oder mehrere Positionssensoren 106 wie beispielsweise ein globales Navigationssatellitensystem (GNSS; Global Navigation Satellite System), ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS; Global Positioning System), einen oder mehrere Speicher 202, eine oder mehrere Kartendatenbanken 204, eine oder mehrere Benutzerschnittstellen 206 (wie beispielsweise ein Display, einen Touchscreen, ein Mikrofon, einen Lautsprecher, eine oder mehrere Tasten und/oder Schalter und Ähnliches) und einen oder mehrere drahtlose Sendeempfänger 208,210, 212 umfassen.
Die drahtlosen Sendeempfänger 208, 210, 212 können ausgebildet sein, in Übereinstimmung mit irgendeiner Anzahl und/oder Art von gewünschten Funkkommunikationsprotokollen oder -standards zu arbeiten. Ein drahtloser Sendeempfänger (ein erster drahtloser Sendeempfänger 208) kann in Übereinstimmung mit einem Kurzstrecken-Mobilfunkstandard wie beispielsweise Bluetooth, Zigbee und Ähnliches ausgebildet sein. Ein drahtloser Sendeempfänger (ein zweiter drahtloser Sendeempfänger 210) kann gemäß einem Mittel- oder Weitbereichs-Mobilfunkstandard wie beispielsweise einem 3G- (Universal Mobile Telecommunications System - UMTS), einem 4G- (Long Term Evolution - LTE) oder einem 5G-Mobilfunkstandard gemäß den entsprechenden 3GPP-Standards (3rd Generation Partnership Project) ausgebildet sein, wobei die aktuellste Version zu dem Zeitpunkt der Erstellung dieses Dokuments 3GPP Release 16 (2020) ist.
Ein drahtloser Sendeempfänger (ein dritter drahtloser Sendeempfänger 212) kann in Übereinstimmung mit einem Drahtloses-Lokales-Netzwerk-Kommunikationsprotokoll oder -standard ausgebildet sein, wie z. B. gemäß IEEE 802.11 Working Group Standards, wobei die neueste Version zu dem Zeitpunkt dieses Schreibens IEEE Std 802.11™ -2020 ist, veröffentlicht am 26. Februar 2021 (wie beispielsweise 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11p, 802.11-12, 802.11ac, 802.11ad, 802.11ah, 802.11ax, 802.11ay und Ähnliches). Der eine oder die mehreren drahtlosen Sendeempfänger 208, 210, 212 können ausgebildet sein, Signale über ein Antennensystem (nicht gezeigt) unter Verwendung einer Luftschnittstelle zu übertragen. Einer oder mehrere der Sendeempfänger 208, 210, 212 können ausgebildet sein, ein oder mehrere Vehicle-to-Everything-(V2X-) Kommunikationsprotokolle zu implementieren, die Fahrzeug-zu-Fahrzeug (V2V; vehicle to vehicle), Fahrzeug-zu-Infrastruktur (V2I; vehicle to infrastructure), Fahrzeug-zu-Netzwerk (V2N; vehicle to network), Fahrzeug-zu-Fußgänger (V2P; vehicle to pedestrian), Fahrzeug-zu-Vorrichtung (V2D; vehicle to device), Fahrzeug-zu-Gitter (V2G; vehicle to grid) und irgendwelche anderen geeigneten Kommunikationsprotokolle umfassen können.
Der eine oder die mehreren Prozessoren 102 können irgendeine geeignete Art von Verarbeitungsschaltungsanordnung und -architektur implementieren und können als eine Steuerung ausgebildet sein, die von dem Fahrzeug 100 implementiert wird, um verschiedene Fahrzeugsteuerfunktionen auszuführen. Der eine oder die mehreren Prozessoren 102 können ausgebildet sein, als Steuerung für das Fahrzeug 100 zu fungieren, um Sensordaten und empfangene Kommunikationen zu analysieren, spezifische Aktionen für das Fahrzeug 100 zum Ausführen zu berechnen und die Ausführung der entsprechenden Aktion zu veranlassen, was beispielsweise in Übereinstimmung mit einem AV- oder ADAS-System sein kann.
Der eine oder die mehreren Prozessoren 102 können einen oder mehrere Anwendungsprozessoren 214A, 214B, einen Bildprozessor 216, einen Kommunikationsprozessor 218 und zusätzlich oder alternativ irgendeine andere geeignete, in den Figuren nicht gezeigte Verarbeitungsvorrichtung umfassen. Ähnlich können die Bildakquisitionsvorrichtungen 104 je nach den Anforderungen einer bestimmten Anwendung irgendeine geeignete Anzahl von Bildakquisitionsvorrichtungen und - komponenten umfassen. Die Bildakquisitionsvorrichtungen 104 können eine oder mehrere Bilderfassungsvorrichtungen (wie beispielsweise Kameras, ladungsgekoppelte Bauelemente (CCDs; charge coupling devices) oder irgendeine andere Art von Bildsensor) umfassen. Das Sicherheitssystem 200 kann auch eine Datenschnittstelle umfassen, die den einen oder die mehreren Prozessoren 102 mit dem einen oder den mehreren Bildakquisitionsvorrichtungen 104 kommunikativ verbindet. Eine erste Datenschnittstelle kann irgendeinen drahtgebundenen und/oder drahtlosen ersten Link 220 oder erste Links 220 zur Übertragung von Bilddaten, die von der einen oder den mehreren Bildakquisitionsvorrichtungen 104 erfasst (acquired) wurden, an den einen oder die mehreren Prozessoren 102, z. B. an den Bildprozessor 216, umfassen.
Die drahtlosen Sendeempfänger 208, 210, 212 können über eine zweite Datenschnittstelle mit dem einen oder mehreren Prozessoren 102, z. B. mit dem Kommunikationsprozessor 218, gekoppelt sein. Die zweite Datenschnittstelle kann irgendeinen drahtgebundenen und/oder drahtlosen zweiten Link 222 oder zweite Links 222 zur Übertragung von durch drahtlose Sendeempfänger 208, 210, 212 erfassten, per Funk übertragenen Daten an den oder die Prozessoren 102, wie z. B. an den Kommunikationsprozessor 218, umfassen. Solche Übertragungen können auch Kommunikationen (Ein-Weg oder Zwei-Weg) zwischen dem Fahrzeug 100 und einem oder mehreren anderen (Ziel- )Fahrzeugen in einer Umgebung des Fahrzeugs 100 (z. B. zur Erleichterung der Koordinierung der Navigation des Fahrzeugs 100 im Hinblick auf oder zusammen mit anderen (Ziel-)Fahrzeugen in der Umgebung des Fahrzeugs 100) oder sogar eine Broadcast- (Rundsenden-) Übertragung an nicht spezifizierte Empfänger in der Nähe des sendenden Fahrzeugs 100 umfassen. Diese Kommunikationen können Platoon-Nachrichten und/oder Steuernachrichten umfassen, die zwischen den Fahrzeugen übertragen werden, während sie gemeinsam in einem Platoon fahren, während sich die Platoon-Fahrzeuge innerhalb eines Fahrzeug-Platoons organisieren, Nachrichten zwischen Fahrzeugen, die sich einem Platoon anschließen oder denselben verlassen, usw.
Die Speicher 202 sowie die eine oder mehrere Benutzerschnittstellen 206 können über eine dritte Datenschnittstelle mit jedem des einen oder der mehreren Prozessoren 102 gekoppelt sein. Die dritte Datenschnittstelle kann irgendeinen drahtgebundenen und/oder drahtlosen dritten Link 224 oder dritte Links 224 umfassen. Darüber hinaus kann der Positionssensor 106 über die dritte Datenschnittstelle mit jedem der ein oder mehreren Prozessoren 102 gekoppelt sein.
Jeder Prozessor 214A, 214B, 216, 218 des einen oder der mehreren Prozessoren 102 kann als irgendeine Anzahl und/oder Art von hardwarebasierten Verarbeitungsvorrichtungen (Verarbeitungsschaltungsanordnung) implementiert werden und kann gemeinsam, d.h. mit dem einen oder den mehreren Prozessoren 102, eine oder mehrere Arten von Steuerungen bilden, wie hierin erörtert. Die in 2 gezeigte Architektur ist zur besseren Erläuterung bereitgestellt, und das Fahrzeug 100 kann irgendeine geeignete Anzahl des einen oder der mehreren Prozessoren 102 umfassen, von denen jeder in ähnlicher Weise ausgebildet sein kann, die über die verschiedenen Schnittstellen empfangenen Daten zu nutzen und eine bestimmte Aufgabe auszuführen.
Der eine oder die mehreren Prozessoren 102 können eine CACC-Steuerung bilden, die ausgebildet ist, die CACC-basierten Aufgaben, wie sie hierin weiter erörtert werden, durchzuführen, wie z. B. die Berechnung und Ausführung minimaler sicherer Längsabstände für Fahrzeuge, die innerhalb eines Platoons fahren. Das Fahrzeug 100 kann zusätzlich oder alternativ zu dem einen oder den mehreren Prozessoren 102 andere Prozessoren (nicht gezeigt) implementieren, die eine andere Art von Steuerung bilden können, die ausgebildet ist, andere Arten von Aufgaben auszuführen, wie sie hierin weiter erörtert werden, wie z. B. die Berechnung und Ausführung von minimalen sicheren Querabständen für Fahrzeuge, die innerhalb eines Platoons fahren. Jede Steuerung kann Daten von jeweilig gekoppelten Komponenten empfangen, wie in 2 gezeigt, über jeweilige Schnittstellen (220, 222, 224, 232 usw.), wobei die drahtlosen Sendeempfänger 208, 210 und/oder 212 Daten an die jeweilige Steuerung über die zweiten Links 222 bereitstellen, die als Kommunikationsschnittstellen zwischen den jeweiligen drahtlosen Sendeempfängern 208, 210 und/oder 212 und jeder jeweiligen Steuerung fungieren.
Die Anwendungsprozessoren 214A, 214B können einzeln jeweilige Steuerungen darstellen, die in Verbindung mit dem einen oder den mehreren Prozessoren 102 arbeiten, um bestimmte steuerungsbezogene Aufgaben durchzuführen. Beispielsweise kann der Anwendungsprozessor 214A als CACC-Steuerung implementiert werden, während der Anwendungsprozessor 214B als eine andere Art von Steuerung implementiert werden kann, die ausgebildet ist, andere Arten von Aufgaben durchzuführen, wie hierin weiter erörtert wird, wie z. B. eine Quersteuerung, die ausgebildet ist, die Berechnung und Ausführung von Quersteuerungsmanövern auszuführen, um minimale sichere Querabstände für Fahrzeuge einzuhalten, die innerhalb eines Platoons fahren. Der eine oder die mehreren Prozessoren 102 können Daten von jeweilig gekoppelten Komponenten empfangen, wie in 2 gezeigt, über die verschiedenen Schnittstellen 220, 222, 224, 232 usw., und der Kommunikationsprozessor 218 kann von anderen Fahrzeugen empfangene (oder an andere Fahrzeuge zu sendende) Kommunikationsdaten an jede Steuerung über die jeweils gekoppelten Links 240A, 240B bereitstellen, die als Kommunikationsschnittstellen zwischen den jeweiligen Anwendungsprozessoren 214A, 214B und den Kommunikationsprozessoren 218 fungieren.
Der eine oder die mehreren Prozessoren 102 können zusätzlich implementiert werden, um mit irgendwelchen anderen geeigneten Komponenten des Fahrzeugs 100 zu kommunizieren, um einen Zustand des Fahrzeugs während des Fahrens oder zu irgendeinem anderen geeigneten Zeitpunkt zu bestimmen. So kann das Fahrzeug 100 beispielsweise einen oder mehrere Fahrzeugcomputer, Sensoren, ECUs, Schnittstellen usw. umfassen, die zusammen als Fahrzeugkomponenten 230 bezeichnet werden können, wie in 2 gezeigt. Der eine oder die mehreren Prozessoren 102 sind ausgebildet, mit den Fahrzeugkomponenten 230 über eine zusätzliche Datenschnittstelle 232 zu kommunizieren, die irgendeine geeignete Art von Links darstellen und gemäß irgendeinem geeigneten Kommunikationsprotokoll (z. B. CAN-Bus-Kommunikation) arbeiten kann. Unter Verwendung der über die Datenschnittstelle 232 empfangenen Daten können der eine oder die mehreren Prozessoren 102 irgendeine geeignete Art von Fahrzeugstatusinformationen (Fahrzeugdaten) bestimmen, wie z. B. den aktuellen Fahrgang, die aktuelle Motordrehzahl, die Beschleunigungsfähigkeiten des Fahrzeugs 100 usw. Der eine oder die mehreren Prozessoren 102 (die als CACC-Steuerung fungieren) können die über die Fahrzeugkomponenten 232 empfangenen Daten, die kinematische Parameter umfassen können, verwenden, um ein dynamisches Kinematikmodell zu berechnen, das der Bewegung des Fahrzeugs 100 in Übereinstimmung mit einem Satz kinematischer Parameter, umfassend Motorleistung, Motordrehzahl, Motoreffizienz, eine Differentialgetriebeübersetzung, ein Durchmesser der Antriebsräder, Fahrzeugmasse usw., zugeordnet ist. Die Verwendung dieser kinematischen Parameter und des daraus resultierenden Modells wird im Folgenden weiter erörtert.
In jedem Fall kann der eine oder die mehreren Prozessoren irgendeine geeignete Anzahl anderer Prozessoren 214A, 214B, 216, 218 umfassen, von denen jeder einen Subprozessor umfassen und/oder einen Mikroprozessor, Vorprozessoren (wie einen Bildvorprozessor), Grafikprozessoren, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU; central processing unit), Unterstützungsschaltungen, digitale Signalprozessoren, integrierte Schaltungen, Speicher oder irgendwelche anderen Arten von Vorrichtungen umfassen kann, die für die Ausführung von Anwendungen und für Datenverarbeitung (Bildverarbeitung, Audioverarbeitung usw.) und -analyse geeignet sind und/oder die funktionelle Implementierung der Fahrzeugsteuerung ermöglichen. Jeder Prozessor 214A, 214B, 216, 218 kann irgendeine geeignete Art von Ein- oder Mehr-Kern-Prozessor, Mobilgerät-Mikrocontroller, zentraler Verarbeitungseinheit usw. umfassen. Diese Prozessortypen können jeweils mehrere Verarbeitungseinheiten mit lokalem Speicher und Anweisungssätzen umfassen. Solche Prozessoren können Videoeingänge zum Empfangen von Bilddaten von mehreren Bildsensoren umfassen, und können auch Videoausgangsfunktionen umfassen.
Irgendeiner der hier offenbarten Prozessoren 214A, 214B, 216, 218 kann ausgebildet sein, bestimmte Funktionen in Übereinstimmung mit Programmanweisungen auszuführen, die in einem Speicher des einen oder der mehreren Speicher 202 gespeichert sein können. Anders ausgedrückt, ein Speicher des einen oder der mehreren Speicher 202 kann Software speichern, die bei Ausführung durch einen Prozessor (durch den einen oder die mehreren Prozessoren 102, einen oder mehrere der Prozessoren 214A, 214B, 216, 218 usw.) den Betrieb des Sicherheitssystems 200 steuert. Ein Speicher des einen oder der mehreren Speicher 202 kann eine oder mehrere Datenbanken und Bildverarbeitungssoftware sowie ein trainiertes System, z. B. ein neuronales Netzwerk (neural network) oder ein tiefes neuronales Netzwerk (deep neural network), speichern. Der eine oder die mehreren Speicher 202 können irgendeine Anzahl von Direktzugriffsspeichern, Nur-Lese-Speichern, Flash-Speichern, Plattenlaufwerken, optische Speichervorrichtung (storage), Bandspeichervorrichtung, entfernbare Speichervorrichtung oder irgendwelche anderen geeigneten Arten von Speichervorrichtungen umfassen.
Das Sicherheitssystem 200 kann ferner Komponenten wie einen Geschwindigkeitssensor 108 (z. B. einen Tachometer) zur Messung einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 umfassen. Das Sicherheitssystem kann auch einen oder mehrere Beschleunigungssensoren (entweder einachsig oder mehrachsig) (nicht gezeigt) zur Messung der Beschleunigungen des Fahrzeugs 100 entlang einer oder mehrerer Achsen umfassen. Das Sicherheitssystem 200 kann darüber hinaus zusätzliche Sensoren oder verschiedene Sensortypen umfassen, wie z. B. einen Ultraschall-Sensor, einen Wärmesensor, einen oder mehrere Radarsensoren 110, einen oder mehrere LIDAR-Sensoren 112 (die in die Scheinwerfer des Fahrzeugs 100 integriert sein können), digitale Kompasse und Ähnliches. Die Radarsensoren 110 und/oder die LIDAR-Sensoren 112 können ausgebildet sein, vorverarbeitete Sensordaten, wie Radar-Ziellisten oder LIDAR-Ziellisten, bereitzustellen. Die dritte Datenschnittstelle (ein oder mehrere Links 224) kann den Geschwindigkeitssensor 108, den einen oder die mehreren Radarsensoren 110 und den einen oder die mehreren LIDAR-Sensoren 112 mit zumindest einem des einen oder der mehreren Prozessoren 102 koppeln.
Der eine oder die mehreren Speichern 202 können Daten in einer Datenbank oder in irgendeinem anderen Format speichern, die einen Standort bekannter Orientierungspunkte anzeigen können. Der eine oder die mehreren Prozessoren 102 können sensorische Informationen (z. B. Bilder, Radarsignale, Tiefeninformationen von LIDAR oder Stereoverarbeitung von zwei oder mehr Bildern) über die Umgebung des Fahrzeugs 100 zusammen mit Positionsinformationen, z. B. einer GPS-Koordinate, einer Ego-Bewegung des Fahrzeugs usw., verarbeiten, um einen aktuellen Standort und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs 100 in Bezug auf die bekannten Orientierungspunkte zu bestimmen und die Bestimmung des Standorts des Fahrzeugs zu verfeinern. Bestimmte Entwürfe dieser Technologie können in einer Lokalisierungstechnologie wie beispielsweise einem Abbildungs- und Routing-Modell umfasst sein.
Die Kartendatenbank 204 kann irgendeine geeignete Art von Datenbank umfassen, die (digitale) Kartendaten für das Fahrzeug 100, für das Sicherheitssystem 200 speichert. Die Kartendatenbank 204 kann Daten umfassen, die sich auf die Position verschiedener Objekte in einem Referenzkoordinatensystem beziehen, umfassend Straßen, Wassermerkmale, geografische Merkmale, Unternehmen, Punkte von Interesse, Restaurants, Tankstellen usw. Die Kartendatenbank 204 kann nicht nur die Standorte solcher Objekte speichern, sondern auch Deskriptoren, die sich auf diese Objekte beziehen, umfassend Namen, die irgendwelchen der gespeicherten Merkmale zugeordnet sind. Ein Prozessor des einen oder der mehreren Prozessoren 102 kann Informationen aus der Kartendatenbank 204 über eine drahtgebundene oder drahtlose Datenverbindung zu einem Kommunikationsnetzwerk (z. B. über ein zellulares Netzwerk und/oder das Internet usw.) herunterladen. In einigen Fällen kann die Kartendatenbank 204 ein Dünn-Besetzte- (Sparse-) Datenmodell umfassend polynomiale Darstellungen bestimmter Straßenmerkmale (wie beispielsweise Fahrbahnmarkierungen) oder Zieltrajektorien für das Fahrzeug 100 speichern. Die Kartendatenbank 204 kann auch gespeicherte Darstellungen verschiedener erkannter Orientierungspunkte umfassen, die zur Bestimmung oder Aktualisierung einer bekannten Position des Fahrzeugs 100 in Bezug auf eine Zieltrajektorie bereitgestellt werden können. Die Orientierungspunkt-Darstellungen können Datenfelder wie beispielsweise Orientierungspunktart, Orientierungspunktstandort, neben anderen möglichen Identifizierern umfassen. Die Kartendatenbank 204 kann auch nicht-semantische Merkmale umfassend Punktwolken bestimmter Objekte oder Merkmale in der Umgebung und Merkmalspunkt und -deskriptoren umfassen.
Ferner kann das Sicherheitssystem 200 das vorgenannte SDM als Teil irgendeiner geeigneten Art von Steuerungssystem implementieren, das eine CACC-Steuerung und/oder eine andere geeignete Steuerung (z. B. eine Querabstandssteuerung) usw. umfassen kann, die einen Teil eines hochentwickelten Fahrassistenzsystems (ADAS) oder eines Fahrassistenz- und Automatisiertes-Fahren-Systems bilden kann. Das Sicherheitssystem 200 kann eine Computerimplementierung eines formalen Modells wie beispielsweise des SDM umfassen. Wie vorangehend beschrieben wurde, kann das Fahrzeug 100 das Sicherheitssystem 200 umfassen, wie es auch unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist. Das Fahrzeug 100 kann einen oder mehrere Prozessoren 102 umfassen, die in eine Maschinensteuerungseinheit (ECU; engine control unit) des Fahrzeugs 100 integriert oder von derselben getrennt sein können. Das Sicherheitssystem 200 kann Daten zur Steuerung oder Unterstützung der Steuerung der ECU und/oder anderer Komponenten des Fahrzeugs 100 erzeugen, um das Fahren des Fahrzeugs 100 direkt oder indirekt zu steuern.
Allgemeiner Betrieb des Fahrzeugs 100 und des Sicherheitssystems 200
Eine Steuerung eines ersten Fahrzeugs ist bereitgestellt. Bezug nehmend auf 1 und 2 kann die Fahrzeugsteuerung eine Kommunikationsschnittstelle umfassen, die ausgebildet ist, periodisch Platoon-Nachrichten von einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs zu empfangen; und eine Kooperative-Adaptive-Geschwindigkeitsregelungs- (CACC-) Steuerung, die ausgebildet ist zum Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung einer Antwortzeit, die eine Häufigkeit der periodisch von dem zweiten Fahrzeug empfangenen Platoon-Nachrichten einbezieht, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden. Ferner kann die Antwortzeit eine Summe aus (i) Kommunikationsverzögerungen der periodisch von dem zweiten Fahrzeug empfangenen Platoon-Nachrichten, (ii) Planungsverzögerungen zur Berechnung der Pfadplanung für das erste Fahrzeug und (iii) Betätigungsverzögerungen zur Steuerung des ersten Fahrzeugs umfassen. Zusätzlich oder alternativ zu und in irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen kann die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet sein, die Platoon-Nachrichten gemäß einem Vehicle-to-Everything- (V2X-) Kommunikationsprotokoll zu empfangen. Zusätzlich oder alternativ zu und in irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen kann die CACC-Steuerung ausgebildet sein, das SDM zu aktualisieren, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und den sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug basierend auf dem aktualisierten SDM zu aktualisieren. Ferner, und zusätzlich oder alternativ zu und in irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen, kann die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet sein, eine oder mehrere weitere Platoon-Nachrichten, die zumindest einen Abschnitt der Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter umfassen, an das zweite Fahrzeug zu senden, um das zweite Fahrzeug zu veranlassen, als Teil von zumindest einer der periodisch empfangenen Platoon-Nachrichten Anweisungen einer organisatorischen Änderung an das Fahrzeug-Platoon zu senden. Ferner, und zusätzlich oder alternativ zu und in irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen, können die Platoon-Nachrichten Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter umfassen, die von dem zweiten Fahrzeug erzeugt und verwendet werden, um Steuerfunktionen durchzuführen, und wobei die CACC-Steuerung ausgebildet ist, das SDM für das erste Fahrzeug unter Verwendung der Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter zu aktualisieren. Ferner, und zusätzlich oder alternativ zu und in irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen, können die Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter weiterhin einen definierten sicheren Querabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem dritten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon parallel zu dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, und die Steuerung kann eine Quersteuerung umfassen, die ausgebildet ist zum Nutzen des SDM, um Quersteuerfunktionen durchzuführen, und zum Aktualisieren des Erstes-Fahrzeug-SDM durch Bestimmen eines sicheren Querabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem dritten Fahrzeug basierend auf einer Häufigkeit der Platoon-Nachrichten, die periodisch von dem dritten Fahrzeug empfangen werden. Zusätzlich oder alternativ zu und in irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen werden die Platoon-Meldungen von dem zweiten Fahrzeug empfangen und umfassen Informationen über eine Umgebung des Fahrzeug-Platoons, die Kommunikationsschnittstelle kann ferner ausgebildet sein, zusätzliche Platoon-Nachrichten umfassend Informationen über die Umgebung des Fahrzeug-Platoons zu senden, das erste Fahrzeug kann ein letztes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon sein, und das zweite Fahrzeug kann ein erstes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon sein. Außerdem, zusätzlich oder alternativ zu und irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen können die Platoon-Nachrichten von dem zweiten Fahrzeug empfangen werden, umfassend Anweisungen für das erste Fahrzeug, ein vorbestimmtes Notbremsungsmanöver in dem Fahrzeug-Platoon durchzuführen.
Eine Steuerung eines ersten Fahrzeugs ist bereitgestellt. Bezugnehmend auf 1 und 2 kann die Fahrzeugsteuerung einen Speicher umfassen, der ausgebildet ist zum Speichern von computerlesbaren Anweisungen; und eine Kooperative-Adaptive-Geschwindigkeitsregelungs- (CACC-) Steuerung, die ausgebildet ist zum Ausführen der in dem Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs umfassen, Bestimmen eines dynamischen Kinematikmodells der Bewegung des ersten Fahrzeugs, Bestimmen eines Beschleunigungswerts des ersten Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Kinematikmodells, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung des Beschleunigungswerts, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden. Darüber hinaus kann die CACC-Steuerung ausgebildet sein, als der Beschleunigungswert des ersten Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Kinematikmodells einen maximalen Beschleunigungswert des ersten Fahrzeugs zu bestimmen, der als Funktion eines aktuell eingelegten Fahrgangs des ersten Fahrzeugs und zusätzlich oder alternativ als weitere Funktion einer aktuellen Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs bestimmt werden kann. Zusätzlich oder alternativ zu und irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen kann die CACC-Steuerung ausgebildet sein, das dynamische Kinematikmodell in Übereinstimmung mit einem Satz von kinematischen Parametern umfassend Motorleistung, Motordrehzahl, Motoreffizienz, eine Differentialgetriebeübersetzung, einen Durchmesser der Antriebsräder und Fahrzeugmasse zu bestimmen. Ferner, und zusätzlich oder alternativ zu und irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen, wobei die CACC-Steuerung ausgebildet sein kann, das SDM zu aktualisieren, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und die Bestimmung des sicheren Längsabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug unter Verwendung des aktualisierten SDM zu aktualisieren. Ferner, und zusätzlich oder alternativ zu und in irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen, kann die Steuerung eine Kommunikationsschnittstelle umfassen, die ausgebildet ist, eine oder mehrere erste Platoon-Nachrichten, die zumindest einen Abschnitt der Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter umfassen, an das zweite Fahrzeug zu senden, um das zweite Fahrzeug zu veranlassen, eine oder mehrere zweite Platoon-Nachrichten an das erste Fahrzeug zu senden, die Anweisungen einer organisatorischen Änderung an das Fahrzeug-Platoon umfassen. Zusätzlich oder alternativ zu und in irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen kann die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet sein zum Empfangen einer oder mehrerer, von dem zweiten Fahrzeug gesendeter Platoon-Nachrichten, umfassend zumindest einen Abschnitt der Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter, die von dem zweiten Fahrzeug erzeugt und verwendet werden, um Steuerfunktionen auszuführen, und die CACC-Steuerung kann ausgebildet sein, das SDM für das erste Fahrzeug unter Verwendung des Abschnitts der Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter zu aktualisieren. Ferner, und zusätzlich oder alternativ zu und in irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen, können die Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter einen definierten sicheren Querabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem dritten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon parallel zu dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, und die Steuerung kann ferner eine Quersteuerung umfassen, die ausgebildet ist zum Nutzen des SDM, um Quersteuerfunktionen durchzuführen, und zum Aktualisieren des SDM für das erste Fahrzeug durch Berechnen eines sicheren Querabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem dritten Fahrzeug basierend auf der Häufigkeit der Platoon-Nachrichten, die periodisch von dem dritten Fahrzeug empfangen werden. Ferner, und zusätzlich oder alternativ zu und in irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen kann die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet sein zum Empfangen einer oder mehrerer Platoon-Nachrichten, die von dem zweiten Fahrzeug gesendet werden, umfassend Informationen über eine Umgebung des Fahrzeug-Platoons, und zum Senden zusätzlicher Platoon-Nachrichten, die Informationen über die Umgebung des Fahrzeug-Platoons umfassen, wobei das erste Fahrzeug ein letztes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon ist, und wobei das zweite Fahrzeug ein erstes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon ist. Außerdem, zusätzlich oder alternativ zu und irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen kann die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet sein, eine oder mehrere, von dem zweiten Fahrzeug gesendete Platoon-Nachrichten zu empfangen, umfassend Anweisungen für das erste Fahrzeug, ein vorbestimmtes Notbremsungsmanöver in dem Fahrzeug-Platoon durchzuführen.
Ein erstes Fahrzeug ist bereitgestellt. Das erste Fahrzeug kann einen Sendeempfänger umfassen, der ausgebildet ist, periodisch Platoon-Nachrichten von einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs zu empfangen; und eine Steuerung, die ausgebildet ist: zum Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung einer Antwortzeit, die eine Häufigkeit der periodisch von dem zweiten Fahrzeug empfangenen Platoon-Nachrichten einbezieht, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden. Zusätzlich oder alternativ zu und in irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen kann der Sendeempfänger ausgebildet sein, die Platoon-Nachrichten gemäß einem Vehicle-to-Everything- (V2X-) Kommunikationsprotokoll zu empfangen, und die Steuerung kann ausgebildet sein, das SDM zu aktualisieren, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und den sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug basierend auf dem aktualisierten SDM zu aktualisieren.
Ein erstes Fahrzeug ist bereitgestellt. Das Fahrzeug kann eine Datenschnittstelle umfassen, die ausgebildet ist, Fahrzeugdaten, die einen Status des ersten Fahrzeugs anzeigen, zu empfangen; und eine Steuerung, die ausgebildet ist zum: Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs umfassen, Bestimmen eines dynamischen Kinematikmodells der Bewegung des ersten Fahrzeug unter Verwendung der Fahrzeugdaten, Bestimmen eines Beschleunigungswerts des ersten Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Kinematikmodells, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung des Beschleunigungswerts, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden. Zusätzlich oder alternativ zu und in irgendeiner Kombination mit den zuvor in diesem Absatz erläuterten optionalen Merkmalen kann die Steuerung ausgebildet sein, das SDM zu aktualisieren, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und die Bestimmung des sicheren Längsabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug unter Verwendung des aktualisierten SDM zu aktualisieren.
Fahrzeug-Platooning-Betrieb
3 veranschaulicht ein Fahrzeug-Platoon gemäß der vorliegenden Offenbarung. Auch hier ist das Fahrzeug-Platooning ein Verfahren, mit der eine Gruppe von Fahrzeugen eng und sicher bei hohen Geschwindigkeiten fahren kann. Die Vorteile des Platooning umfassen eine größere Kraftstoffeinsparung, eine verbesserte Schnellstraßeneffizienz, weniger Staus usw. Wie in 3 gezeigt umfasst ein Fahrzeug-Platoon 300 irgendeine geeignete Anzahl von Fahrzeugen 302, wobei vier dargestellt sind, obwohl der Fahrzeug-Platoon 300 irgendeine geeignete Anzahl von Fahrzeugen umfassen kann. In dem Fahrzeug-Platoon 300 kommuniziert jedes Fahrzeug 302.1-302.4 mit anderen Fahrzeugen über drahtlose Kommunikation. Obwohl in 3 zur besseren Erläuterung eine Ein-Weg-Kommunikation gezeigt ist, kann jedes der Fahrzeuge 302.1-302.4 Daten an irgendein anderes der Fahrzeuge 302 innerhalb des Fahrzeug-Platoons 300 senden und/oder Daten von irgendeinem anderen derselben empfangen, was über einen oder mehrere der Sendeempfänger 208, 210, 212, die mit jedem Fahrzeug 302 identifiziert werden, implementiert werden kann, wie oben mit Bezug auf 2 zum Beispiel erörtert ist.
Bei einer ein Platoon bildenden Anordnung, wie in 3 gezeigt, können die Fahrzeuge 302.1-302.4 periodisch Platoon-Nachrichten an jedes folgende Fahrzeug rundsenden (broadcast), wie in 3 gezeigt, wobei das Führungsfahrzeug 302.1. (d. h. das vorderste Fahrzeug) Platoon-Nachrichten an jedes der anderen Fahrzeuge 302.2-302.4 sendet, wobei das Führungsfahrzeug 302.1 auch die anderen folgenden Fahrzeuge 302.2-302.4 in dem Fahrzeug-Platoon 300 unter Verwendung von Anweisungen steuert, die in den Platoon-Nachrichten oder über andere geeignete Kommunikationen codiert sein können. Jedes Fahrzeug 302.2-302.4 sendet zusätzlich eine Platoon-Nachricht an sein jeweiliges folgendes Fahrzeug 302, d. h. das Fahrzeug direkt hinter dem Fahrzeug, das die Platoon-Nachricht sendet. Obwohl 3 ein Fahrzeug zeigt, das innerhalb eines einspurigen Fahrzeug-Platoons fährt, ist dies jedoch keine Einschränkung, und die Offenbarung umfasst Implementierungen in Übereinstimmung mit Fahrzeug-Platoons, die irgendeine geeignete Art von Anordnung oder Organisation aufweisen, wie zum Beispiel mehrspurige Platoons, die mehrere einspurige Fahrzeug-Platoons umfassen, wie in 3. gezeigt ist. Somit, und wie in 3 gezeigt, verwendet zur Erleichterung der Fahrzeugsteuerung und wie hierin weiter erörtert jedes Fahrzeug 302 in dem Fahrzeug-Platoon 300 eine oder mehrere Steuerungen oder Steuerungssysteme 304, die verschiedene Abschnitte des Fahrzeugs 302 steuern, wie beispielsweise die Längssteuerung, die Quersteuerung usw. Das/die Steuerungssystem(e) 304, wie in 3 gezeigt, können als CACC-Steuerung und/oder Quersteuerung implementiert werden, wie hier in Bezug auf 2 erörtert.
Auch hier ist die CACC ein Steuerungssystem, das implementiert werden kann, um den Zwischen-Fahrzeug- oder Längs-Abstand zwischen Fahrzeugen in einem Platoon zu steuern, z. B. dem in 3 dargestellten Fahrzeug-Platoon 300, um den Zwischen-Fahrzeug-Abstand wie gezeigt zu regulieren. Die hier beschriebene Offenbarung implementiert eine CACC-Steuerung, die die von dem Führungs- oder vordersten Fahrzeug 302.1 sowie von unmittelbar vorausfahrenden (Vorgänger-)Fahrzeug 302 jedes Fahrzeugs empfangenen Informationen nutzt, wie in 3 gezeigt, die in den periodisch gesendeten Platoon-Nachrichten umfasst sein können. Dieses Steuerungssystem nutzt die bordeigenen Sensoren jedes Fahrzeugs 302 (Bildakquisitionsvorrichtungen 104, Positionssensoren 106, Geschwindigkeitssensoren 108, Radarsensoren 110, LIDAR-Sensoren 112 usw.) zusätzlich zu der Zwischen-Fahrzeug-Kommunikation, um eine konstante Beabstandung zwischen den Platoon-Fahrzeugen zu erreichen und gleichzeitig die Strangstabilität sicherzustellen. Durch die Verwendung der drahtlosen Kommunikation können die Platoon-Fahrzeuge 302 Informationen wie beispielsweise eine gewünschte Beschleunigung (anstelle einer gemessenen Beschleunigung) anderer Fahrzeuge 302 in dem Fahrzeug-Platoon 300 nutzen, was einen Vorteil in Bezug auf die System-Reaktionsfähigkeit bietet. Das Steuerungssystem, das über die CACC-Steuerung eines oder mehrerer der Fahrzeuge 302 (oder jedes Fahrzeug 302) in dem Fahrzeug-Platoon 300 implementiert ist, wie in 3 gezeigt, kann als mathematischer Ausdruck verschiedener Parameter implementiert werden, die in Gleichung 1 wie folgt dargestellt sind: $u_{i} = a_{1} u_{i - 1} + a_{2} u_{0} + a_{3} ({\dot{x}}_{i} - {\dot{x}}_{i - 1}) + a_{4} ({\dot{x}}_{i} - {\dot{x}}_{0}) + a_{5} (x_{i} - x_{i - 1} + l_{i - 1} + d_{d}),$
wobei x_i, ẋ_i jeweils die Position und die Geschwindigkeit eines i-ten Fahrzeugs in dem Fahrzeug-Platoon 300 darstellt;
x_i-1, ẋ_i-1 stehen für die Position und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs vor dem i-ten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon 300;
u_i steht für die gewünschte Beschleunigung des i-ten Fahrzeugs in dem Fahrzeug-Platoon 300;
l_i-1 stellt die Länge des Fahrzeugs vor dem i-ten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon 300 dar; und
d_d steht für die gewünschte Zwischen-Fahrzeug-Beabstandung von dem i -ten Fahrzeug zu dem Fahrzeug direkt vor dem i-ten Fahrzeug.
Bezugnehmend auf Gl. 1 oben, wird der Index i = 0 für das Führungsfahrzeug 302.1 und i > 0 für die folgenden Fahrzeuge 302.2-302.4 verwendet. Die Größen a₁, a₂ ..., a₅ sind als Systemkonstanten bekannt und werden in Übereinstimmung mit konventionellen CACC-Steuerungssystemen verwendet. Der Kürze halber werden daher zusätzliche Einzelheiten betreffend diese Systemkonstanten nicht bereitgestellt.
Das durch Gleichung 1 oben dargestellte CACC-Steuerungssystem, wenn es als Teil einer konventionellen Konstante-Zwischen-Fahrzeug-Beabstandungs-Richtlinie verwendet wird, gibt nicht an, wie ein sicherer Wert für die konstante Beabstandung zwischen den Fahrzeugen auszuwählen ist. Außerdem berücksichtigen solche konventionellen CACC-Steuerungssysteme nicht die Periodizität der Platoon-Nachrichten in der Steuerungsdynamik. Die Periodizität der Zugmeldungen hat einen direkten Einfluss auf die Fahrzeugsteuerungsdynamik und damit auf die Sicherheit der Platoon-Fahrzeugen. In praktischen V2X-Kommunikationssystemen liegt die Periodizität der Broadcast-Nachrichten typischerweise in dem Bereich von 100ten von Millisekunden (ms). Die Periodizität der Broadcast-Nachrichten in LTE C-V2X kann in Vielfachen von 100 ms ausgebildet sein. Wie weiter unten erläutert wird, stellt die hier beschriebene Offenbarung eine verbesserte Technik zur Durchführung der CACC-Steuerung für Fahrzeug-Platoons unter Verwendung des SDM, die die Periodizität der Platoon-Nachrichten in die Steuerungsdynamik einbezieht.
Simulierter Fahrzeug-Platoon
Der Klarheit und leichten Erklärbarkeit halber wurde ein Simulationsrahmen verwendet, um die Auswirkungen der Platoon-Nachricht-Häufigkeit auf die Sicherheit von Fahrzeugen, die in einem Fahrzeug-Platoon, zu demonstrieren. Insbesondere wurden ein V2X-Kanalmodell und ein Platoonsteuerungsmodell in Python entwickelt und dann in einen CARLA-basierten Simulationsrahmen integriert. Das betrachtete Simulationsszenario ähnelt dem Fahrzeug-Platoon 300, das in 3 gezeigt ist, das ein Platoon von vier Fahrzeugen (ein Führer und drei Folgefahrzeuge) auf einer Schnellstraßen-Straße umfasst. In diesem Szenario wurde der Zwischen-Fahrzeug-Abstand-Parameter für das CACC-Steuerungssystem auf einen konstanten Wert von 5 m eingestellt. Während der Simulation manövriert dann das Führungsfahrzeug 302.1 auf eine vorbestimmte Weise, während die folgenden Fahrzeuge 302.2-302.4 ihre jeweiligen CACC-Steuerungssysteme zur Steuerung ihrer Längsbewegung (Gas/Bremse) verwenden. Das Führungsfahrzeug 302.1 startet mit einer Geschwindigkeit von Null und beschleunigt stetig bis es eine Geschwindigkeit von 100 km/h erreicht. Das Führungsfahrzeug 302.1 führt dann abrupt eine maximale Bremsung durch, um das Verhalten der folgenden Fahrzeuge 302.2-302.4 zu beurteilen.
Die Ergebnisse dieses Simulationslaufs sind in den 4A-4C dargestellt, der die Auswirkungen der Platoon-Nachricht-Periodizität auf die Performance des CACC-Steuerungssystems zeigt. Die Simulationsergebnisse werden mit unterschiedlicher Periodizität der V2X-Platoon-Nachrichten dargestellt, wobei 4A die Simulationsergebnisse von einer Platoon-Nachricht-Periodizität von 100 ms darstellt, 4B die Simulationsergebnisse von einer Platoon-Nachricht-Periodizität von 300 ms darstellt, und 4C die Simulationsergebnisse von einer Platoon-Nachricht-Periodizität von 500 ms darstellt. Für jedes der Simulationsergebnisse, wie in 4A-4C gezeigt, zeigt der obere Abschnitt jedes Graphen eine Variation von Geschwindigkeiten der vier Fahrzeuge im Zeitablauf für jedes unterschiedliche Szenario, während der untere Abschnitt jedes Graphen die Variation von Zwischen-Fahrzeug-Abständen im Zeitablauf für jedes unterschiedliche Szenario darstellt. Bei einer 100 ms-Platoon-Nachricht-Periodizität, wie in 4A gezeigt, ist zu erkennen, dass bei einer abrupten Bremsung des Führungsfahrzeugs 302.1 die Zwischen-Fahrzeug-Abstände bei 5 m immer noch knapp eingehalten werden. Bei einer 300 ms-Platoon-Nachricht-Periodizität, wie in 4B gezeigt, reduzieren sich die Zwischen-Fahrzeug-Abstände jedoch während des abrupten Bremsens auf etwa 3,5 m, was die Begrenzung des CACC-Steuerungssystems zeigt. Bei einer 500 ms-Platoon-Nachricht-Periodizität, wie in 4C gezeigt, fahren die Fahrzeuge 302 auf ihre jeweiligen Vorderfahrzeuge auf, wenn sich die Zwischen-Fahrzeug-Abstände 0 m nähert. Die Simulationsergebnisse in 4A-4C demonstrieren somit die erheblichen Auswirkungen der Platoon-Nachricht-Periodizität auf die Sicherheit von Platoon-Fahrzeugen und auch die Begrenzung von CACC-Steuerungen, die die Periodizität von Platoon-Nachrichten nicht berücksichtigen.
Nutzung der Platoon-Nachricht-Periodizität zur Verbesserung der Fahrzeug-Platoon-Sicherheit
Die hier beschriebene Offenbarung geht auf solche Probleme ein, indem sie eine SDM-basierte Platooning-Technik einführt, bei der das SDM verwendet wird, um dynamisch einen Sichere-Zwischen-Fahrzeug-Abstand-Parameter zu bestimmen, indem die Periodizität der Platoon-Nachrichten und die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeug-Platoons berücksichtigt werden. Die CACC-Steuerfunktionalität, wie hierin erörtert, kann beispielsweise über irgendwelche geeigneten Komponenten des einen oder der mehreren Prozessoren 102 implementiert werden, wie oben unter Bezugnahme auf 2 gezeigt und erörtert, die die Gesamtheit oder irgendeinen Abschnitt der CACC-Steuerung bilden können, die von einem oder mehreren Fahrzeugen während der Fahrt in einem Platoon, beim Beitritt zu einem Platoon und/oder beim Verlassen eines Platoons verwendet wird (die Fahrzeuge 302.1-302.4). Darüber hinaus können die periodischen Platoon-Nachrichten über ein oder mehrere Fahrzeugen 302.1-302.4 über irgendeine geeignete Kommunikationsschnittstelle, die einem jeweiligen Sendeempfänger zugeordnet ist (die zweiten Links 222 und/oder die Links 204A und/oder 204B), rundgesendet und/oder empfangen werden, wie oben unter Bezugnahme auf 2 erörtert wird.
Auch hier kann das SDM durch die CACC-Steuerung und/oder andere geeignete Komponenten des Fahrzeugs, in dem die CACC-Steuerung implementiert ist (der eine oder die mehreren Prozessoren 102, die z. B. die Ausführung von in dem Speicher 202 gespeicherten computerlesbaren Anweisungen umfassen können), erzeugt werden. Das SDM umfasst einen oder mehrere SDM-Parameter, und eines oder mehrere der Fahrzeuge 302 können das SDM (über ihre jeweilige CACC-Steuerung) erzeugen, um verschiedene Fahrzeugsteuerfunktionen unter Verwendung eines oder mehrerer dieser SDM-Parameter durchzuführen. Das SDM kann beispielsweise einen definierten sicheren Längsabstand zwischen einem ersten Fahrzeug (z. B. Fahrzeug 302.2) und einem anderen Fahrzeug innerhalb des Fahrzeug-Platoons 300 (z. B. Fahrzeug 302.1) umfassen. Wie hierin erörtert, kann eines oder mehrere der Fahrzeuge 302, die innerhalb des Fahrzeug-Platoons 300 fahren, sein jeweiliges SDM verwenden, um diesen Sicherer-Längsabstand-Wert zu berechnen, der dann als die gewünschte Zwischen-Fahrzeug-Beabstandung d_d für das CACC-Steuerungssystem gemäß Gleichung 1 oben verwendet werden kann, um die CACC-Steuerung dieses bestimmten Fahrzeugs während der Fahrt innerhalb des Fahrzeug-Platoons 300 zu erleichtern.
Zu diesem Zweck definiert das SDM verschiedene SDM-Parameter, die auch den sicheren Längsabstand zwischen zwei Fahrzeugen 302 umfassen, die in dieselbe Richtung fahren (z. B. gemeinsam innerhalb des Fahrzeug-Platoons 300), gemäß Gleichung 2 wie folgt: $d_{min} = [v_{r} ρ + \frac{1}{2} a_{max,accel} ρ^{2} + \frac{{(v_{r} + ρ a_{max,accel})}^{2}}{2 a_{min,brake}} - \frac{v_{ƒ}^{2}}{2 a_{max,brake}}],$
wobei v_f, v_r jeweils die Längsgeschwindigkeiten eines führenden Fahrzeugs (z. B. Fahrzeug 302.1) und eines folgenden Fahrzeugs (z. B. Fahrzeug 302.2) darstellt;
a_max,accel, a_min,brake die maximale Beschleunigung und Abbremsung des folgenden Fahrzeugs (z. B. Fahrzeug 302.2) darstellen; [accel = acceleration = Beschleunigung; brake = Bremsen]
a_max,brake die maximale Abbremsung des führenden Fahrzeugs (z. B. Fahrzeug 302.1) darstellt; und p die Antwortzeit des folgenden Fahrzeugs (z. B. Fahrzeug 302.2) darstellt.
Anders ausgedrückt, Gl. 2 stellt einen minimalen sicheren Längsabstand aus der Sicht eines folgenden Fahrzeugs (z. B. eines der Fahrzeuge 302.2-302.4) dar, das innerhalb des Fahrzeug-Platoons 300 fährt, der den Abstand dieses Fahrzeugs zu dem direkt vor ihm befindlichen Fahrzeug darstellt. Somit kann der Antwortzeit-Parameter eines Fahrzeugs die Zeitperiode zwischen einer Änderung in der nahen Umgebung eines bestimmten Fahrzeugs (z. B. eines folgenden Fahrzeugs 302.2, 302.3, 302.4) und der entsprechenden responsiven Betätigung durch dieses Fahrzeugs darstellen. Bei zwei Fahrzeugen (z. B. führendes Fahrzeug 302.1 und folgendes Fahrzeug 302.2), die in dieselbe Richtung fahren, kann die Antwortzeit des folgenden Fahrzeugs 302.2 eine Summe einer Zeitperiode zum Detektieren einer Änderung der Beschleunigung des führenden Fahrzeugs 302.1, einer Zeit für die Pfadplanung und die erforderliche Betätigung der Steuerungen durch das Fahrzeug 302.2 sowie einer Zeit für die mechanische Betätigung des Fahrzeugs 302.2 darstellen.
Gemäß dem von einem in dem Fahrzeug-Platoon 300 fahrenden Fahrzeug 302 verwendeten SDM und insbesondere der oben definierten Beziehung gemäß Gleichung 2 gilt: Je kleiner die Antwortzeit p eines Fahrzeugs ist, desto kleiner ist der erforderliche Längsabstand d_min. Beim typischen autonomen Fahren werden einer oder mehrere der Sensoren 104, 106, 108, 110, 112 (LIDAR, Kameras usw.) verwendet, um die Änderung der Beschleunigung des führenden Fahrzeugs zu detektieren. Die Erfassungs- und Detektions-Verzögerungen können jedoch erheblich zu der Gesamtantwortzeit beitragen. Andererseits kann ein Fahrzeug im Falle eines Fahrzeug-Platoons einen Kommunikationskanal (z. B. einen V2X-Kanal) nutzen, um die anderen Fahrzeuge des Platoons proaktiv über irgendwelche Änderungen in seiner Betätigung zu informieren. Auf diese Weise kann die Antwortzeit des Fahrzeug-Platoons 300 durch die Verwendung eines geeigneten Kommunikationskanals für das Senden und Empfangen von Platoon-Nachrichten verkürzt werden, was wiederum den erforderlichen sicheren Längsabstand verringert.
5 veranschaulicht ein Protokollformat für die periodische Übertragung von Platoon-Nachrichten durch Platoon-Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wiederum und Bezug nehmend auf 3 können solche Platoon-Nachrichten von den Fahrzeugen 302 während des Fahrens innerhalb des Fahrzeug-Platoons 300 gesendet und empfangen werden, und solche Kommunikationen können in Übereinstimmung mit irgendeiner geeigneten Art von Kommunikationsprotokollen erfolgen. Ein V2X-Kanal wird näher erläutert, obgleich dies ein nicht einschränkendes Beispiel ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Platoon-Nachrichten hier alternativ auch einfach als Nachrichten bezeichnet werden können. Außerdem kann das in 5 gezeigte Protokollformat auch verwendet werden, um neben den Platoon-Nachrichten andere Arten von Nachrichten, z. B. Steuernachrichten, Umweltinformationen usw., an die anderen Fahrzeug-Platoon-Mitglieder zu kommunizieren.
Wie in 5 gezeigt ist, wird ein auf orthogonalem Frequenzmultiplexen (OFDM; Orthogonal Frequency Division Multiplexing) basierender V2X-Kanal für die Übertragung der Platoon-Nachrichten implementiert, bei dem der Ressourcensatz durch ein Gitter von Unterkanälen in dem Frequenzbereich (y-Achse) und den Unterrahmen in dem Zeitbereich (x-Achse) gebildet wird. Dieser Ressourcensatz ist periodisch (alle 100 ms, alle 200 ms usw.) für die Übertragung durch jedes der in dem Fahrzeug-Platoon 300 fahrenden Fahrzeuge 302.1-302.4 verfügbar, wie in 3 gezeigt ist. Somit kann jedes Fahrzeug 302.1-302.4 irgendeine geeignete Anzahl von Ressourceneinheiten auf zufällige Weise auswählen (oder durch eine ausgefeiltere Planungstechnik, umfassend bekannte Techniken), die von dem bestimmten Kommunikationsprotokoll, der Größe der Platoon-Nachrichten usw. abhängen kann. Wie in 5 gezeigt ist, wählt jedes Fahrzeug 302.1-302.4 zufällig zwei Ressourceneinheiten aus, eine für eine Ursprüngliche-Platoon-Nachricht-Übertragung und eine weitere für eine wiederholte Platoon-Nachricht, um Nachrichtenredundanz bereitzustellen. Die redundante Platoon-Nachricht vermeidet das Halbduplex-Problem des Sendeempfängers und verbessert die Übertragungszuverlässigkeit.
Die Platoon-Nachricht-Periodizität kann irgendeine geeignete Zeitperiode sein und hängt von dem bestimmten Kommunikationsprotokoll ab, das implementiert wird. Eine typische Platoon-Nachricht-Periodizität kann in dem Bereich von 100 ms sein, und bei LTE C-V2X ist die Periodizität ein Vielfaches von 100 ms. Bei einer Änderung der Fahrzeugbetätigung (ein Führungsfahrzeug bremst) wird diese Information während des nächsten Übertragungsslots übertragen, was zu der in 5 dargestellten Übertragungsverzögerung führt. Daher kann die maximale Übertragungsverzögerung die Platoon-Nachricht-Periodizität nicht überschreiten. Infolgedessen kann die Antwortzeit eines Platoon-Fahrzeugs unter Berücksichtigung der in Gleichung 3 dargestellten maximalen Übertragungsverzögerung wie folgt berechnet werden: $ρ = p l a t o o n_m e s s a g e_p e r i o d i c i t y + p l a n n i n g_d e l a y + a c t u a t i o n_d e l a y$
[deutsch: Platoon_Nachricht_Periodizität + Planung_Verzögerung + Betätigung_Verzögerung]
Anders ausgedrückt, die Antwortzeit umfasst eine Summe aus Kommunikationsverzögerungen der periodisch von einem führenden Fahrzeug empfangenen Platoon-Nachrichten, Planungsverzögerungen zur Berechnung der Pfadplanung für das folgende Fahrzeug und Betätigungsverzögerungen zur Steuerung des folgenden Fahrzeugs. Die Planungsverzögerungen und Betätigungsverzögerungen können z. B. aus Versuchsfahrten, kalibrierten Testdaten, simulierten Testdaten, einer Historie früherer Verzögerungen für das bestimmte Fahrzeug usw. abgeleitet werden.
Die in Gleichung 3 ausgedrückte Antwortzeit wird unter Verwendung dieser bekannten Terme berechnet, wobei die Platoon-Nachricht-Periodizität als Teil der mit den Platoon-Nachrichten übermittelten Daten bekannt ist oder dem nachfolgenden Fahrzeug auf andere Weise als Teil der festgelegten Kommunikationsprotokollparameter bekannt ist. Die oben berechnete Antwortzeit wird dann in Gleichung 2 eingesetzt, um den minimalen sicheren Längsabstand als Teil der SDM-Parameter zu berechnen, die das SDM bilden, das wiederum in Gleichung 1 als d_d eingesetzt wird, um die gewünschte Zwischen-Fahrzeug-Beabstandung für das von dem folgenden Fahrzeug verwendete CACC-Steuerungssystem bereitzustellen. Auf diese Weise kann ein folgendes Fahrzeug 302 in dem Fahrzeug-Platoon 300 die Platoon-Nachricht-Periodizität nutzen, um den sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen sich selbst (z. B. Fahrzeug 302.2) und dem Führungsfahrzeug, dem es folgt (z. B. Fahrzeug 302.1), zu berechnen, während es gemeinsam in dem Fahrzeug-Platoon 300 fährt.
Jedes Fahrzeug 302, das innerhalb des Fahrzeug-Platoons 300 fährt, kann sein eigenes SDM basierend auf Empfangener-Platoon-Nachricht-Inhalt und/oder der Periodizität der Platoon-Nachrichten aktualisieren. Erhöht sich beispielsweise die Platoon-Nachricht-Periodizität von 100 ms auf 200 ms, so kann ein folgendes Fahrzeug aufgrund der erhöhten Übertragungsverzögerung/Latenz eine erhöhte Antwortzeit berechnen und folglich den als Zwischen-Fahrzeug-Abstand verwendeten sicheren Längsabstand vergrößern. Somit kann jedes Fahrzeug 302 innerhalb des Fahrzeug-Platoons 300 dynamisch und/oder durchgehend sein eigenes SDM und die begleitenden SDM-Parameter basierend auf Änderungen in der Umgebung aktualisieren, was die Periodizität der empfangenen Platoon-Nachrichten sowie andere Variablen, wie hierin weiter erörtert, umfassen kann. Ein Platoon-Fahrzeug 302.2 kann seine CACC-Steuerung verwenden, um sein SDM zu aktualisieren, während es innerhalb des Fahrzeug-Platoons 300 fährt, und die Berechnung des sicheren Längsabstandes zwischen ihm und dem Führungsfahrzeug (z. B. Fahrzeug 302.1) unter Verwendung des aktualisierten SDM (z. B. der aktualisierten SDM-Parameter) zu aktualisieren.
Simulationsergebnisse
6A-6C zeigen gemäß der vorliegenden Offenbarung Graphen aus Simulationen eines Fahrzeug-Platoons, die die Auswirkungen der Platoon-Nachricht-Periodizität auf die Performance einer Fahrzeug-CACC-Steuerung unter Verwendung eines SDM-basierten CACC-Steuerungssystems demonstrieren. Ähnlich zu den Simulationsergebnissen, wie in 4A-4C gezeigt, sind die Simulationsergebnisse in 6A-6C mit unterschiedlicher Periodizität der V2X-Platoon-Nachrichten gezeigt, wobei 6A die Simulationsergebnisse von einer Platoon-Nachricht-Periodizität von 100 ms darstellt, 6B die Simulationsergebnisse von einer Platoon-Nachricht-Periodizität von 300 ms darstellt, und 6C die Simulationsergebnisse von einer Platoon-Nachricht-Periodizität von 500 ms darstellt. Im Gegensatz zu den in 4A-4C gezeigten Simulationsgraphen sind die in 6A-6C gezeigten Simulationsgraphen das Ergebnis einer Simulation, die die dynamischen SDM-ParameterAktualisierungen unter Berücksichtigung der Periodizität der Platoon-Nachrichten in Bezug auf die Antwortzeit wie voranstehend beschrieben implementiert.
Die Simulationsergebnisse wie in 6A-6C gezeigt wurden unter Verwendung eines CARLA-basierten Simulationsrahmens erzeugt, wie vorangehend in Bezug auf die in 4A-4C gezeigten Simulationsergebnisse beschrieben wurde. In den in 6A-6C gezeigten Simulationsszenarien startet das Führungsfahrzeug 302.1 mit einer Geschwindigkeit von 0 km/h und beschleunigt dann stetig, bis das Fahrzeug 302.1 100 km/h erreicht. Dann bremst das Führungsfahrzeug 302.1 abrupt maximal ab. Dieses abrupte Bremsmanöver durch das Führungsfahrzeugs 302.1 ermöglicht die Beurteilung des Verhaltens der folgenden Fahrzeuge 302.2-302.4. Der obere Abschnitt jedes der in 6A-6C gezeigten Graphen zeigt die Variation der Geschwindigkeiten der vier Fahrzeuge 302.1 - 302.4 im Zeitablauf für die verschiedenen Szenarien von unterschiedlicher Platoon-Nachricht-Periodizität. Der untere Abschnitt jedes Graphen zeigt die Variation der Zwischen-Fahrzeug-Abstände im Zeitablauf für die verschiedenen Szenarien. Im Gegensatz zu dem konventionellen CACC-Steuerungsansatz, der in den in 4A-4C gezeigten Simulationsergebnissen dargestellt ist, passt das vorgeschlagene SDM-basierte CACC-System in Übereinstimmung mit der hier beschriebenen Offenbarung die Zwischen-Fahrzeug-Abstände in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Periodizität der Platoon-Nachrichten auf sichere Werte an. Wie auch in der Einfügung 602 in jeder der 6A-6C zu beobachten ist, wenn das Führungsfahrzeug 302.1 abrupt bremst, bleiben die Zwischen-Fahrzeug-Abstände in allen drei Fällen der Platoon-Nachricht-Periodizitäten innerhalb des sicheren Bereichs, selbst bei der längsten Periodizität von 500 ms, wie in 6C gezeigt, im Gegensatz zu dem analogen Szenario, das in 4C gezeigt ist.
Nutzung der Fahrzeugkinematik zur Verbesserung der Fahrzeug-Platoon-Sicherheit
Wie vorangehend erörtert wurde, kann die hier beschriebene Offenbarung die Periodizität der Platoon-Nachrichten berücksichtigen, die von anderen Fahrzeugen (z. B. dem Führungsfahrzeug jedes jeweiligen Zuges, dem es direkt folgt) übermittelt werden, um das SDM dieses Fahrzeugs zu aktualisieren. Dies kann beispielsweise die Neudefinition oder Aktualisierung der SDM-Parameter, wie beispielsweise Antwortzeit und sicherer Längsabstand, und damit der für das CACC-Steuerungssystem verwendeten Zwischen-Fahrzeug-Beabstandung basierend auf der Platoon-Nachricht-Periodizität umfassen. Zusätzlich oder alternativ, und wie in diesem Abschnitt näher erörtert, kann eines oder mehrere der Fahrzeuge 302 in dem Fahrzeug-Platoon 300 seine jeweiligen SDM-Parameter basierend auf der Fahrzeugkinematikmodellierung aktualisieren.
So kann beispielsweise die maximale Beschleunigung eines bestimmten Fahrzeugs für die Verwendung als Teil seines SDM-Modells (siehe Gleichung 2) berechnet werden, indem die maximale Beschleunigung des Fahrzeugs als statischer Wert bestimmt wird. Dieser statische Wert stellt die Fähigkeit eines Fahrzeugs zur maximalen Beschleunigung unter idealen Bedingungen oder anderweitig dar, ohne Berücksichtigung anderer dynamischer Faktoren wie der aktuellen Geschwindigkeit und/oder Fahrgang des Fahrzeugs, die beide die tatsächliche maximale Beschleunigung des Fahrzeugs zu einem bestimmten Zeitpunkt beeinflussen können.
Die Berechnung eines dynamischen und genaueren Maximale-Geschwindigkeit-Wertes kann insbesondere für Fahrzeuge von Vorteil sein, die innerhalb eines Fahrzeug-Platoons fahren. So kann jedes Fahrzeug innerhalb eines Fahrzeug-Platoons ein Kinematikmodell nutzen, um die maximale Beschleunigung eines jeweiligen Fahrzeugs als einen dynamischen Wert, der sich ansprechend auf verschiedene Fahrbedingungen ändert, genauer darzustellen. In der oben beschriebenen Gleichung 2 stellt beispielsweise die maximale Beschleunigung a_max,accel eines folgenden Fahrzeugs (z. B. eines der folgenden Fahrzeuge 302.2-302.4) die maximale Beschleunigung als variable Größe dar, die von den Charakteristika der Fahrzeug-Teilsysteme wie beispielsweise Motorleistung, Drehmoment, Getriebeübersetzung, Masse usw. sowie von Umgebungscharakteristika wie beispielsweise Luftwiderstand, Gravitationskraft und anderen Reibungskräften abhängt. Die hier beschriebene Offenbarung implementiert eine realistische Modellierung der Fahrzeugkinematik, um den sicheren Längsabstand zwischen den Platoon-Fahrzeugen zu bestimmen, indem die maximale Beschleunigung in Gleichung 2 oben berechnet wird, um den sicheren Längsabstand zwischen zwei in dieselbe Richtung fahrenden Fahrzeugen zu bestimmen, und dann dieser Wert als die gewünschte Zwischen-Fahrzeug-Beabstandung durch das CACC-Steuerungssystem verwendet wird, wie in Gleichung 1 oben dargestellt.
Zu diesem Zweck können eines oder mehrere (oder alle) der Fahrzeuge 302.1-302.4 in dem Fahrzeug-Platoon 300 irgendeine geeignete Kombination aus Hardware- und Softwarekomponenten implementieren, um das Kinematikmodell basierend auf verschiedenen Parametern zu erzeugen und/oder zu berechnen, wie hier im Einzelnen ferner erläutert. Zum Beispiel kann die CACC-Steuerung, die jedem Fahrzeug 302 in dem Fahrzeug-Platoon 300 zugeordnet ist, wie hier unter Bezugnahme auf 2 erörtert, diese Operationen durchführen, um das Kinematikmodell zu erzeugen oder anderweitig zu berechnen. Die CACC-Steuerung und/oder der eine oder die mehreren Prozessoren 102, die jedem Fahrzeug 302 in dem Fahrzeug-Platoon 300 zugeordnet sind, können das Fahrzeugkinematikmodell unter Verwendung dedizierter Hardwareschaltunganordnung und/oder der Ausführung von computerlesbaren Anweisungen, die in einem zugänglichen Speicher (wie dem einen oder den mehreren Speichern 202) gespeichert sind, durch den einen oder die mehreren Prozessoren 102 berechnen.
In jedem Fall können eines oder mehrere der Fahrzeuge 302 (oder alle Fahrzeuge 302) in dem Fahrzeug-Platoon 300 ein der Bewegung des Fahrzeugs zugeordnetes, dynamisches Kinematikmodell berechnen unter Verwendung irgendeiner geeigneten Anzahl und Art von Parametern, die die maximale Beschleunigung des Fahrzeugs 302 beeinflussen können. Das dynamische Kinematikmodell kann verschiedene Kinematikparameter umfassen, die sich basierend auf dem Fahrzeugtyp unterscheiden, z. B. ob es ein konventionelles Fahrzeug oder ein elektrisches Fahrzeug ist. Eine maximale Beschleunigung $a_{max,accel}^{conv_veh}$
eines konventionellen Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, einem Differential und einem Getriebe kann als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit x und des aktuell eingelegten Fahrgangs i_g genau modelliert werden. Ein solches dynamisches Kinematikmodell wird im Folgenden als Gleichung 4 ausgedrückt: $a_{max,accel}^{conv_veh} (\dot{x}, i_{g}) = \frac{η P_{e n g} (N_{e n g}) K}{\dot{x} λ m},$
wobei die Motordrehzahl N_eng in der nachstehenden Gleichung 5 wie folgt weiter dargestellt wird: $N_{e n g} = \frac{60 i_{d} i_{g}}{d_{wheel} π} \dot{x} [wheel = Rad]$
Unter Bezugnahme auf die obigen Gleichungen 4 und 5 steht Peng für die Motorleistung eines Fahrzeugs entsprechend seiner aktuellen Geschwindigkeit N_eng. Der Parameter η steht für die Motoreffizienz, i_d steht für die Differentialgetriebeübersetzung, d_wheel steht für den Durchmesser der Antriebsräder, λ steht für einen Faktor, der die Trägheit der rotierenden mechanischen Komponenten im Antriebsstrang berücksichtigt, K steht für den Bremsleistung- (BHP-; braking horse-power) zu-Watt-Umrechnungsfaktor (745,699872) und m steht für die Masse des Fahrzeugs.

Es wird nun auf 7 verwiesen, die die maximale Beschleunigung eines Fahrzeugs als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und des aktuellen Fahrgangs zeigt. Die Maximale-BeschleunigungsKurven, wie sie in 7 gezeigt sind, sind Berechnungen, die durchgeführt werden unter Verwendung von Parametern, die einem Kinematikmodell gemäß Gleichung 4 wie vorangehend beschrieben wurde zugeordnet sind. Die kinematischen Parameter, die zur Berechnung der in 7 gezeigten Beschleunigungskurven auf diese Weise verwendet werden, sind in Tabelle 1 unten gezeigt. TABELLE 1

Parameter	Wert
Fahrzeugmasse (m)	1000 kg
Motordifferential-(End-) Übersetzung (i_d)	4,0
Motoreffizienz (η)	0,9
Minimale Motordrehzahl	1000 rpm (revolution per minute; Umdrehungen pro Minute)
Maximale Motordrehzahl	6300 rpm
Getriebeübersetzungen (i_g)	{3,78, 2,12, 1,36, 0,97, 0,76}
Raddurchmesser (d_wheel)	0,656 m

Anders ausgedrückt, ein Fahrzeug 302 (ein folgendes Fahrzeug wie Fahrzeug 302.2) kann seinen eigenen maximalen Beschleunigungswert bestimmen, indem es seine aktuelle Geschwindigkeit und seinen Fahrgang mit einem Beschleunigungswert korreliert, der der entsprechenden Beschleunigungskurve in 7 entspricht. Auf diese Weise können die in Tabelle 1 oben gezeigten Parameter zur Berechnung des maximalen Beschleunigungswerts verwendet werden, sobald die Geschwindigkeit und der Fahrgang bekannt sind, wobei die anderen Parameter auf einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Basis vorbestimmt und somit a priori bekannt sind, da sich diese Werte in der Regel nicht auf dynamische Weise ändern (Fahrzeugmasse, Differenzialverhältnis, Raddurchmesser, Motoreffizienz, minimale und maximale Motordrehzahl usw.).
Anders ausgedrückt, ein Fahrzeug 302 kann (über seine CACC-Steuerung oder andere geeignete Verarbeitungsschaltungsanordnung) seinen maximalen Beschleunigungswert unter Verwendung des konstruierten dynamischen Kinematikmodells berechnen. Sobald dieser maximale Beschleunigungswert auf diese Weise bestimmt ist, nutzt das Fahrzeug (über seine CACC-Steuerung) diesen Wert als SDM-Parameter gemäß Gleichung 2, wie vorstehend als a_max,accel erwähnt, um den sicheren Längsabstand zwischen zwei in dieselbe Richtung fahrenden Fahrzeugen zu bestimmen, und nutzt diesen Wert dann als die gewünschte Zwischen-Fahrzeug-Beabstandung der CACC-Steuerung, dargestellt in Gleichung 1. Das heißt, sobald das Fahrzeug 302 die Zwischen-Fahrzeug-Beabstandung berechnet hat, kann die CACC-Steuerung oder eine andere geeignete Komponente des Fahrzeugs 302 diesen Wert in Übereinstimmung mit dem CACC-Steuerungssystem verwenden. Auf diese Weise kann das Kinematikmodell implementiert werden, um einen SDM-basierten sicheren Längsabstand zwischen den Platoon-Fahrzeugen genau und dynamisch zu bestimmen.
Alternativ bestimmt das Fahrzeug 302 einen maximalen Beschleunigungswert a_max,accel, wobei nur der aktuelle Fahrgang des Fahrzeugs verwendet wird und die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht berücksichtigt wird. Ein Fahrzeug 302 kann unterschiedliche maximale Beschleunigungswerte berücksichtigen, je nachdem, welcher Fahrgang des Fahrzeugs gerade eingelegt ist. Wie in 7 gezeigt, gibt es 5 Fahrgänge und die entsprechenden maximalen Beschleunigungswerte sind {6,27, 3,52, 2,26, 1,61, 1,26} m/s². Somit kann ein Fahrzeug seinen aktuellen Geschwindigkeitsparameter ignorieren und nur den aktuellen Fahrgang berücksichtigen, um den maximalen Beschleunigungswert zu bestimmen, indem der aktuelle Fahrgang mit dem jeweiligen maximalen Beschleunigungswert korreliert wird, der aus jeder der Beschleunigungskurven, wie in 7 gezeigt, hergeleitet wird (d. h. {6,27, 3,52, 2,26, 1,61, 1,26} m/s²) Dies kann besonders vorteilhaft sein, da es eine einfachere (und damit schnellere) Technik bereitstellt, um den maximalen Beschleunigungswert zu erhalten, da die Fahrzeuggeschwindigkeit zur Bestimmung der maximalen Beschleunigung nicht erforderlich ist.
Unabhängig davon, wie der maximale Beschleunigungswert in Übereinstimmung mit dem Kinematikmodell berechnet wird, kann jedes Fahrzeug 302, das innerhalb des Fahrzeug-Platoons fährt, seine eigenen SDM-basierten Änderungen an dem maximalen Beschleunigungswert im Zeitablauf aktualisieren. Ändert das Fahrzeug 302.2 beispielsweise die Geschwindigkeit und/oder den aktuell eingelegten Fahrgang, dann kann das Fahrzeug 302.2 den Maximale-Beschleunigungs-Wert anpassen und folglich wiederum auch den sicheren Längsabstand, der als Zwischen-Fahrzeug-Beabstandung verwendet wird, anpassen. Somit kann jedes Fahrzeug 302 innerhalb des Fahrzeug-Platoons 300 dynamisch und/oder durchgehend sein eigenes SDM und die begleitenden SDM-Parameter basierend auf Änderungen in der Umgebung aktualisieren, was Änderungen an der Geschwindigkeit und/oder dem Fahrgang des Fahrzeugs umfassen kann. Diese Aktualisierungen können in Verbindung mit oder unabhängig von den anderen SDM-Parameteraktualisierungen durchgeführt werden, wie z. B. denjenigen oben Erwähnten in Bezug auf die Periodizität der empfangenen Platoon-Nachrichten sowie anderen Variablen, die hier weiter erörtert werden. Ein Platoon-Fahrzeug 302.2 kann seine CACC-Steuerung verwenden, um Änderungen an seinem maximalen Beschleunigungswert zu berechnen, sein SDM zu aktualisieren, während es innerhalb des Fahrzeug-Platoons 300 fährt, und die Berechnung des sicheren Längsabstandes zwischen ihm und dem Führungsfahrzeug (z. B. Fahrzeug 302.1) unter Verwendung des aktualisierten SDM (z. B. der aktualisierten SDM-Parameter) zu aktualisieren.
Zusätzliche Erweiterungen zur Verbesserung der Fahrzeug-Platoon-Sicherheit
In den vorangegangenen Abschnitten ging es um die Verwendung eines SDM-basierten CACC-Steuerungssystems zur Verbesserung der Sicherheit von ein Platoon bildenden Fahrzeugen. Dies umfasst die Verwendung der Platoon-Nachricht-Periodizität und die dynamische Berechnung des maximalen Beschleunigungswerts eines Fahrzeug-Platoons zur Berechnung und dynamischen Aktualisierung des SDM, um den minimalen sicheren Längsabstand als Teil der SDM-Parameter zu berechnen, der wiederum als gewünschte Zwischen-Fahrzeug-Beabstandung für das von dem Platoon-Fahrzeug verwendete CACC-Steuerungssystem verwendet wird. Auch diese Techniken können miteinander kombiniert oder unabhängig voneinander implementiert werden. Zusätzlich zu diesen Techniken oder als Alternative dazu werden in den folgenden Abschnitten zusätzliche Verbesserungen der SDM-basierten CACC-Steuerungssysteme vorgeschlagen, um die Sicherheit von Platoon-Fahrzeugen weiter zu verbessern. Jede dieser Techniken kann einzeln, in Kombination miteinander oder in Kombination mit irgendeiner der anderen hier beschriebenen Techniken durchgeführt werden.
SDM-basierte Platoon-Bildung, -Auflösung und -Organisation von CAVs
Wie bereits erwähnt, können die Fahrzeuge 302 miteinander und/oder mit anderen Fahrzeugen innerhalb einer bestimmten Umgebung kommunizieren, z. B. während der Fahrt auf einer Straße. Diese Kommunikation kann über einen oder mehrere der Sendeempfänger 208, 210, 212 implementiert werden, wie oben in Bezug auf 2 erörtert, und kann den Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen 302 gemäß irgendeiner geeigneten Anzahl und/oder Art von Kommunikationsprotokollen erleichtern. Unabhängig von dem bestimmten Kommunikationsprotokoll, das implementiert ist, können die Fahrzeuge 302 während der Platoon-Bildung und -Auflösung Steuernachrichten austauschen, die die bereits erwähnten Platoon-Nachrichten oder separate, zusätzliche Nachrichten sein können. Platoon-Steuerungsnachrichten können zwischen dem Platoonführer (z. B. Fahrzeug 302.1) und den Folge-CAVs (z. B. Fahrzeuge 302.2-302.4) ausgetauscht werden, um Beitreten und Austreten von CAVs in das/aus dem Fahrzeug-Platoon zu erleichtern.
SDM-Statusdaten können in diesen Steuerungsnachrichten codiert werden (z. B. über einen oder mehrere der Sendeempfänger 208, 210, 212 des Fahrzeugs 302). Die SDM-Statusdaten können dann von einem oder mehreren Empfängerfahrzeugen 302 empfangen und decodiert werden (z. B. über einen oder mehrere der Sendeempfänger 208, 210, 212 eines Empfängerfahrzeugs 302). Gemäß der vorliegenden Offenbarung können ein oder mehrere Folgefahrzeuge (z. B. die Fahrzeuge 302.2-302.4) ihre SDM-Statusdaten auch an das Führungsfahrzeug (z. B. das Fahrzeug 302.4) in dem Fahrzeug-Platoon unter Verwendung solcher Steuerungsnachrichten übertragen.
Die SDM-Statusdaten können Statusinformationen umfassen (z. B. ob das SDM-System derzeit von dem sendenden Fahrzeug aktiviert oder deaktiviert ist), eine aktuelle SDM-Konfiguration, die die verschiedenen hier erörterten SDM-Parameter umfassen kann, die in Übereinstimmung mit einem aktuellen SDM-Modell verwendet werden, usw. Der Platoon-Führer kann dann diese Informationen nutzen, um die Folge-CAVs anzuweisen, geeignete Änderungen an ihren SDM-Konfigurationen für die Kompatibilität mit dem Fahrzeug-Platoon vorzunehmen. Dies kann beispielsweise Anweisungen umfassen, die SDM-Konfiguration eines Fahrzeugs abzuändern, um zusätzliche oder alternative Faktoren zu umfassen, die als zusätzliche oder alternative SDM-Parameter dargestellt werden können, die derzeit von der SDM-Modellkonfiguration der anderen Fahrzeug-Platoon-Mitglieder berücksichtigt werden, wie z. B. die Charakteristika der teilnehmenden CAVs, Umwelt- und Wetterbedingungen usw.
Ein Platoon-Führer-Fahrzeug kann die SDM-bewusste Organisation der Folge-CAVs durchführen, indem es deren gemeinschaftlich verwendete SDM-Parameter verwendet. Wenn also ein externes CAV (d. h. ein Fahrzeug, das gegenwärtig nicht Teil des Fahrzeug-Platoons ist) eine Platoon-Beitritts-Anfrage-Nachricht an den Platoon-Führer sendet, indem es seine SDM-Statusdaten umfasst, kann der Platoon-Führer (über den einen oder die mehreren Prozessoren 102, die computerlesbare Anweisungen ausführen, die in dem Speicher 202 gespeichert sind) einen Optimierungsalgorithmus ausführen, indem er die SDM-Parameter aller aktuellen Platoon-CAVs sowie die SDM-Parameter eines oder mehrerer neuer Fahrzeuge, die den Beitritt zu dem Platoon anfragt, berücksichtigt. Dieser Optimierungsalgorithmus kann ausgeführt werden, um ein oder mehrere Optimierungsziele oder - parameter zu identifizieren. Ein Optimierungsziel kann z. B. die Bestimmung der besten Position für das anfragende CAV sein, die die Zwischen-Fahrzeug-Gesamtabstände minimiert und gleichzeitig die Sicherheitsbedingungen erfüllt, die durch das aktuelle SDM definiert sind (das SDM, das von jedem Mitglied des Fahrzeug-Platoons zu verwendet ist, sobald es sich angeschlossen hat). Der Optimierungsalgorithmus kann ausgeführt werden, um irgendeine geeignete Anzahl und/oder Art von Optimierungszielen basierend auf den SDM-Parametern aller aktuellen Platoon-CAVs sowie den SDM-Parameter eines oder mehrerer neuer Fahrzeuge, die anfragen, um sich dem Platoon anzuschließen, zu bestimmen. Weitere Optimierungsziele können eine Maximierung der Platoon-Gesamteffizienz in Bezug auf verschiedene Parameter (z. B. Kraftstoffeffizienz), eine Minimierung anderer Parameter wie z. B. des Windwiderstands usw. umfassen.
Im Hinblick auf die Optimierung der Position eines Fahrzeugs, das anfragt, sich einem Fahrzeug-Platoon anzuschließen, kann der Platoon-Führer das anfragende CAV anweisen, sich dem Platoon an der optimierten Position anzuschließen, und die anderen CAVs anweisen, den notwendigen Zwischenraum zu schaffen, damit sich das anfragende CAV dem Platoon an der optimierten Position anschließen kann. Darüber hinaus kann der Platoon-Führer basierend auf den periodischen SDM-Status-Informationen, die von den anderen Platoon-CAVs rundgesendet werden, eine Neuorganisation der Fahrzeugpositionen durchführen, um die Sicherheit zu gewährleisten. Der Platoon-Führer (z. B. Fahrzeug 302.1) kann auch ein oder mehrere CAVs in dem Fahrzeug-Platoon (die von der Hinzufügung des neuen anfragenden Fahrzeugs betroffen sind) anweisen, ihre SDM-Parameter folglich neu zu konfigurieren.
Das Fahrzeug 302.2 kann eine oder mehrere Platoon-Nachrichten (die Steuerungsnachrichten sein können), die zumindest einen Abschnitt des von dem Fahrzeug 302.2 für seine SDM-Konfiguration verwendeten Satz von SDM-Parametern umfassen, an das Führungsfahrzeug 302.1 senden. Dies kann geschehen, wenn das Fahrzeug 302.2 anfragt, um sich dem Fahrzeug-Platoon anzuschließen und/oder wenn das Fahrzeug 302.2 bereits Teil des Fahrzeug-Platoons 300 ist. In jedem Fall kann das Führungsfahrzeug 302.1 die Nachricht empfangen und ihren Inhalt decodieren, was das Fahrzeug 302.1 veranlassen kann, eine Platoon-Nachricht (die Teil der periodisch übermittelten Platoon-Nachrichten oder eine separate Nachricht sein kann), die Anweisungen bezüglich einer organisatorischen Änderung des Fahrzeug-Platoons 300 umfasst, an das Fahrzeug 302.2 und/oder irgendwelche anderen Fahrzeuge 302 in dem Fahrzeug-Platoon zu senden. Diese organisatorische Änderung kann ein oder mehrere Fahrzeuge 302 des Fahrzeug-Platoons 300 anweisen, Positionen, Fahrspuren, eine Platoon-Anordnung (z. B. eine zusätzliche Fahrspur zu belegen) usw. zu ändern. Wenn die organisatorische Änderung das Ergebnis eines neu zu dem Fahrzeug-Platoon hinzugefügten Fahrzeugs ist, können die Anweisungen außerdem ein oder mehrere der Fahrzeuge 302.2-302.4 in dem Fahrzeug-Platoon, die von der Hinzufügung des neuen anfragenden Fahrzeugs betroffen sind, anweisen, ihre SDM-Parameter neu zu konfigurieren.
Kollaboratives SDM in CAV-Platoons
Die hier erörterten SDM-Parameter können in zwei Kategorien gruppiert werden: Ego-Fahrzeug-Parameter und Nachbarfahrzeug-Parameter. Bei fehlender Fahrzeugkommunikation (z. B. V2X-Kommunikation) setzt ein Mitglied des CAV-Zuges (z. B. eines der Fahrzeuge 302) die SDM-Parameter des Nachbarfahrzeugs unter Berücksichtigung eines Worst-Case-Szenarios auf vorgegebene konstante Werte. Andererseits können im Rahmen des kollaborativen SDM die CAV-Platoon-Mitglieder (wie beispielsweise die Fahrzeuge 302) ihre Ego-SDM-Parameter mit den nahegelegenen CAVs über V2X-Kommunikation (z. B. als Platoon-Nachrichten oder separate Nachrichtentypen) gemeinschaftlich verwenden, was z. B. ein Fahrzeug 302 umfassen kann, das sich direkt hinter oder vor dem sendenden Fahrzeug befindet. Dann können die Empfänger-CAVs die Nachbarfahrzeug-bezogenen SDM-Parameter auf genauere Werte einstellen, indem sie die über die übertragenen Kommunikationen empfangenen, gemeinschaftlich verwendeten Informationen verwenden.
Für das Platoon-Steuerungssystem wird ein kollaborativer SDM-Mechanismus implementiert, der die Sicherheit und die Straßennutzungseffizienz der Platoon-CAVs verbessern wird. Zu diesem Zweck können die Platoon-CAVs periodisch ihre Ego-SDM-Parameter über die Platoon-Steuerungsnachrichten rundsenden, wie oben erwähnt und in 3 gezeigt. Das periodische Rundsenden ist nützlich, da sich die SDM-Parameter je nach Umgebung und Straßenbedingungen im Zeitablauf ändern können. Jedes Mal, wenn ein Platoon-CAV eine Platoon-Nachricht mit SDM-Parametern empfängt, kann das CAV die SDM-Parameter entsprechend verarbeiten und sein SDM-Modell erforderlichenfalls aktualisieren.
Eine von dem Fahrzeug 302.1 gesendete Platoon-Nachricht kann zumindest einen Abschnitt eines Satzes von SDM-Parametern umfassen, die von dem Fahrzeug 302.1 erzeugt wurden (die dem Fahrzeug 302.1 zugeordneten Ego-SDM-Parameter, wie z. B. eine aktuelle Geschwindigkeit, Richtung usw.). Diese SDM-Parameter sind somit dem SDM zugeordnet, das von dem Fahrzeug 302.1 verwendet wird, um verschiedene hier erörterte Steuerfunktionen auszuführen. Die Platoon-Nachricht kann dann von dem folgenden Fahrzeug 302.2 empfangen werden, das (z. B. über seine CACC-Steuerung) sein eigenes SDM unter Verwendung des von dem Fahrzeug 302.1 empfangenen Abschnitts des Satzes von SDM-Parametern aktualisieren kann, die aus Sicht des Fahrzeugs 302.2 als benachbarte SDM-Parameter gelten. Jedes Fahrzeug 302 in dem Fahrzeug-Platoon 300 kann ausgebildet sein, seine eigenen Ego-SDM-Parameter, oder einen Abschnitt davon, als Teil einer Platoon-Nachricht oder einer anderen geeigneten Nachricht zu senden, die von einem folgenden Fahrzeug 302 empfangen wird, und die wiederum von dem folgenden Fahrzeug 302 verwendet wird, um seine eigenen SDM-Parameter entsprechend zu aktualisieren. Dies ermöglicht eine Zusammenarbeit und eine gemeinschaftliche Verwendung der SDM-Parameter zwischen jedem der Fahrzeugen 302 in dem Fahrzeug-Platoon 300, was es den Fahrzeugen 302 ermöglicht, ihre individuellen SDMs basierend auf von anderen Platoon-Mitgliedern empfangenen SDM-Parameter zu aktualisieren.
Multicasting von relevanten Informationen innerhalb eines Fahrzeug-Platoons
Da die CAVs in einem Platoon ihren jeweiligen vorderen Fahrzeugen eng folgen, können die CAVs entweder vorne oder hinten oder in beiden Richtungen über eine verlängerte Dauer größere Verdeckungen erleiden. Um irgendwelche nachteiligen Auswirkungen solcher größeren Verdeckungen auf das SDM-Modell oder die automatisierten Fahrsysteme (ADS; automated driving system) der Platoon-CAVs zu vermeiden, können der Platoon-Führer (z. B. Fahrzeug 302.1) und das letzte Folge-CAV (z. B. Fahrzeug 302.4) relevante Informationen über die Umgebung sowohl in die Vorwärts- (d. h. in Richtung der Vorderseite des Fahrzeug-Platoons 300 oder in Richtung des Fahrzeugs 302.1) als auch in die Rückwärts-Richtung (d. h. in Richtung der Rückseite des Fahrzeug-Platoons 300 oder in Richtung des Fahrzeugs 302.4) per Multicast verteilen (to multicast). Diese Kommunikation kann wiederum unter Verwendung irgendeiner geeigneten Art von Kommunikationsprotokoll durchgeführt werden (z. B. über einen oder mehrere der Sendeempfänger 208, 210, 212 des Fahrzeugs 302), was beispielsweise die Verwendung von V2X-Kommunikation umfassen kann. Diese Informationen können auch in bestimmten Notfallszenarien aufgrund eines Notfalls hilfreich sein, wenn ein Fahrzeug das Platoon abrupt verlassen muss, da das gemeinschaftliche Verwenden von Informationen dem bordeigenen ADS- und SDM-Modell eines Platoon-Fahrzeugs 302 helfen kann, sichere Entscheidungen für die Zeit unmittelbar nach dem Verlassen des Platoons zu treffen.
Sowohl das Führungsfahrzeug 302.1 als auch das hinterste Folgefahrzeug 302.4 können jeweils Platoon-Nachrichten senden, die irgendeine geeignete Art von Informationen betreffend die Umgebung des Fahrzeug-Platoons 300 umfassen können. Dies kann ein oder mehrere SDM-Parameter für jedes Fahrzeug 302.1, 302.4 (Ego-SDM-Parameter) oder andere SDM-Parameter umfassen, die anderen Fahrzeugen 302 in dem Fahrzeug-Platoon 300 zugeordnet sind (benachbarte SDM-Parameter), sowie irgendeine andere geeignete Art von Daten in Bezug auf die Umgebung, in der der Fahrzeug-Platoon fährt. Die Parameter der Umgebung, die in diesem Zusammenhang detektiert werden können, umfassen Wahrnehmungsinformationen wie beispielsweise Bounding Boxes (umschließende Rechtecke) von Objekten in der Nähe, Videoströme von einer Kamera usw. Die von dem Fahrzeug 302.4 gesendete Platoon-Nachricht kann dann von dem Führungsfahrzeug 302.1 (und optional von irgendwelchen anderen Fahrzeugen 302 innerhalb des Fahrzeug-Platoons 300) empfangen werden, und umgekehrt.
Verbesserte Platoon-Antwort auf abruptes Bremsen
CAV-Platoons können im Falle einer Notbremsung das Risiko von Auffahrunfällen vermeiden. Zu diesem Zweck können bestimmte Folgefahrzeuge 302 in dem Fahrzeug-Platoon 300 ein vorbestimmtes Notfallmanöver nutzen. Bei diesem Schema stellt das Platoonführungsfahrzeug (Fahrzeug 302.1) an jedes Folgefahrzeug 302.2-302.4 spezifische Manövrieranweisungen bereit, die von jedem Folgefahrzeug 302.2-302.4 befolgt werden sollten, wenn eine Notbremsprozedur erforderlich ist. Das Platoonführungsfahrzeug kann solche Notfallmanövrieranweisungen während der Platoon-Einrichtung identifizieren, was gemäß irgendwelchen geeigneten Techniken, umfassend bekannte Techniken, durchgeführt werden kann, um dies zu tun. Zusätzlich kann das Führungs-Platoon-Fahrzeug solche vorbestimmten Notfallmanövrieranweisungen bestimmen, immer wenn ein Fahrzeug sich dem Platoon anschließt oder dasselbe verlässt. In jedem Fall können die Notfallbremungsmanövrieranweisungen von der CACC-Steuerung und/oder über den einen oder die mehreren Prozessoren 102 eines Führungsfahrzeugs (z. B. Fahrzeug 302.1) berechnet werden, indem computerlesbare Anweisungen ausgeführt werden, die in dem Speicher 202 des Führungsfahrzeugs gespeichert sind. Die Notfallmanövrieranweisungen können so berechnet werden, dass das Gesamtrisiko von Kollisionen von jedem der Fahrzeuge 302 in dem Fahrzeug-Platoon 300 reduziert wird. In jedem Szenario sollten die Folge-CAVs (z. B. die Fahrzeuge 302.2-302.4) im Falle einer Notbremsung die bereitgestellten Bremsanweisungen nur dann ausführen, wenn dies sicher ist (z. B. nur dann, wenn dies nicht gegen ihre eigenen SDM-Konfigurationen verstößt).
Die Notfallmanövrieranweisungen können als Teil der Platoon-Nachrichten an jedes der Fahrzeuge 302 in dem Fahrzeug-Platoon 300 gesendet werden, wie hier erwähnt. Die Notfallmanövrieranweisungen können für jedes Platoon-Fahrzeug 302 mehrere Manöver umfassen, wobei jedes Manöver einem anderen Szenario entspricht und Anweisungen in Bezug auf den Kurs, die Geschwindigkeit und die Lenkungsbetätigung umfasst, die zusätzlich zu dem Bremsen des Fahrzeugs in einem Notfallszenario erforderlich sind. 8A und 8B zeigen jeweils zwei verschiedene Notfallmanövrieranweisungen für jedes Platoon-Fahrzeug 302, wobei in jeder der 8A und 8B ein anderes Szenario dargestellt ist.
8A veranschaulicht ein erstes Szenario, bei dem ein Schnellstraßen-Seitenstreifen vorhanden ist. Bei diesem Szenario stellt das Platoonführerfahrzeug 302.1 an die alternativen CAVs (die Fahrzeuge 302.2 und 302.4) Anweisungen bereit, auf den Seitenstreifen zu fahren und anzuhalten, während die anderen CAVs (das Führungsfahrzeug 302.1 und das Fahrzeug 302.3) angewiesen werden, ohne Spurwechsel anzuhalten. Dadurch werden die Zwischen-Fahrzeug-Abstände effektiv vergrößert, und die Auffahrunfall-Wahrscheinlichkeit wird deutlich reduziert.
8B veranschaulicht ein zweites Szenario, bei dem es keinen Seitenstreifen gibt. Bei diesem Szenario stellt das Platoonführerfahrzeug 302.1 an die alternativen CAVs (die Fahrzeuge 302.2 und 302.4) Anweisungen bereit, auf die andere Fahrspur auszuweichen und den Fahrzeug-Platoon 300 zu verlassen, während die anderen CAVs (das Führungsfahrzeug 302.1 und das Fahrzeug 302.3) angewiesen werden, ohne Spurwechsel anzuhalten. Bei beiden in 8A und 8B gezeigten Szenarien nutzen die Folge-CAVs immer noch ihre eigenen Sensoren und SDM-Parameter, um die Umgebung zu erfassen und sicherzustellen, dass das Ausweichen auf den Schnellstraßen-Seitenstreifen oder die andere Fahrspur sicher ist.
SDM-basierte Quersteuerung von Platoon-CAVs
Bei einspurigen Fahrzeug-Platoons ist ein wesentlicher Nachteil, dass ein langes zugähnliches Platoon den Verkehrsfluss und die Mobilität anderer Fahrzeuge beeinflussen kann. Auch die Kommunikationszuverlässigkeit von weiter entfernten Fahrzeugen mit dem Platoon-Führer kann mit zunehmender Distanz zwischen diesen beeinträchtigt werden. Diese Probleme können durch mehrspuriges Platooning behoben werden, bei dem ein einzelner Fahrzeug-Platoon mehrere Fahrspuren mit konfigurierbaren Formen überspannen kann. In solchen mehrspurigen Platoons kann das SDM sowohl auf das Quer- als auch auf das Längs-Steuersystem angewendet werden. Abhängig von der Periodizität der Platoon-Nachrichten und anderen internen und externen Faktoren kann das SDM die sichere Annäherung der Platoon-CAVs zueinander sowohl länglich als auch lateral erleichtern, was zu der Bildung effizienter Platoons führt.
Die hier erörterte CACC-Steuerung kann implementiert werden, um den Zwischen-Fahrzeug-Abstand in der Längsrichtung zwischen den Fahrzeugen 302, die in dem Fahrzeug-Platoon und auf derselben Fahrspur fahren, zu steuern. Ein oder mehrere (oder alle) der Fahrzeuge 302 in dem Fahrzeug-Platoon können jedoch zusätzliche oder alternative Steuerungen implementieren, wie z. B. eine Quersteuerung, wie sie oben unter Bezugnahme auf 2 erörtert wird. Die Fahrzeuge 302 können daher die Quersteuerung implementieren, um einen minimalen sicheren Querabstand zueinander einzuhalten, wenn das Fahrzeug-Platoon 300 mehrere Fahrspuren belegt, und dazu einen oder mehrere SDM-Parameter in Übereinstimmung mit dem SDM verwenden.
Die SDM-Parameter, die von einem oder mehreren der Fahrzeuge 302 in Übereinstimmung mit ihren jeweiligen SDMs verwendet werden, können außerdem einen definierten sicheren Querabstand zwischen einem Fahrzeug auf einer Spur (z. B. Fahrzeuge 302.2 und 302.4) und einem oder mehreren benachbarten Fahrzeugen in dem Fahrzeug-Platoon 300, die auf einer parallelen Spur fahren (z. B. die Fahrzeuge 302.1 und 302.3), umfassen. Obwohl es in 3 nicht gezeigt ist, würde dies ein zweispuriges Fahrzeug-Platoon 300 darstellen, bei dem sich das Führungsfahrzeug 302.1 in derselben Spur wie das Fahrzeug 302.3 befindet und die Fahrzeuge 302.2, 302.4 sind auf einer benachbarten Parallelspur, wobei die Reihenfolge von dem ersten Fahrzeug 302.1 bis zu dem letzten Fahrzeug 302.4 in der Reihenfolge 302.1, 302.2, 302.3, 302.4 gestaffelt ist.
Eines der Fahrzeuge (z. B. Fahrzeug 302.3) in einer solchen Konfiguration kann seine eigene Quersteuerung in Übereinstimmung mit seinem eigenen SDM verwenden, um Quersteuerfunktionen auszuführen. Das Fahrzeug 302.3 kann daher sein SDM aktualisieren, indem es einen sicheren seitlichen Abstand zwischen sich und einem anderen Fahrzeug (z. B. dem Fahrzeug 302.4) in der benachbarten parallelen Fahrspur berechnet. Da solche Techniken mit den vorangehenden, hierin beschriebenen Techniken kombiniert werden können, können die SDM-Parameter, die zur Berechnung des minimalen sicheren Querabstands zwischen dem Fahrzeug 302.3 und dem Fahrzeug 302.4 verwendet werden, auf irgendeine geeignete Weise unter Verwendung eines Antwortzeitparameters berechnet werden, der basierend auf der Häufigkeit der periodisch von dem Fahrzeug 302.4 oder irgendeinem anderen Fahrzeug 302 in dem Fahrzeug-Platoon 300 empfangenen Platoon-Nachrichten berechnet werden kann.
Ein Prozessablauf
9 veranschaulicht einen Prozessablauf. Bezug nehmend auf 9 kann der Ablauf 900 ein computerimplementiertes Verfahren sein, das durch einen oder mehrere Prozessoren (Verarbeitungsschaltungsanordnung) und/oder Speichervorrichtungen ausgeführt wird und/oder denselben anderweitig zugeordnet ist. Diese Prozessoren und/oder Speichervorrichtungen können zum Beispiel einer oder mehreren Komponenten eines Fahrzeugs 302 zugeordnet sein, wie hier unter Bezugnahme auf 3 erörtert wird. Beispielsweise können die Prozessoren und/oder Speichervorrichtungen mit dem einen oder den mehreren Prozessoren 102 und/oder einem oder mehreren der Anwendungsprozessoren 214A, 214B, dem Bildprozessor 216, dem Kommunikationsprozessor 216 usw. identifiziert werden, die computerlesbare Anweisungen ausführen, die in dem Speicher 202 gespeichert sind, wie hier Bezug nehmend auf 2 gezeigt und beschrieben ist. Der eine oder die mehreren Prozessoren 102 und/oder der eine oder die mehreren der Anwendungsprozessoren 214A, 214B, der Bildprozessor 216, der Kommunikationsprozessor 216 usw. können zusätzlich oder alternativ ausschließlich als Hardwarekomponenten (Verarbeitungsschaltungsanordnung oder andere geeignete Schaltungsanordnung) arbeiten, Anweisungen ausführen, die auf anderen, in den Figuren nicht gezeigten, computerlesbaren Speicherungsmedien gespeichert sind (die lokal gespeicherte Anweisungen als Teil der Verarbeitungsschaltungsanordnungen selbst sein kann), und irgendeine Kombination davon. Die verschiedenen Fahrzeugkomponenten, die zur Durchführung des Verfahrens 900 verwendet werden, können auch andere Komponenten wie beispielsweise einen oder mehrere der drahtlosen Sendeempfänger 208, 210, 212 und die zugehörige(n) Kommunikationsschnittstelle(n) umfassen, wie hier unter Bezugnahme auf 2 und weiter unten erörtert.
Der Ablauf 900 kann eine Gesamtoperation für ein Fahrzeug beschreiben, um verschiedene Arten von Parametern zu verwenden, um das SDM des Fahrzeugs zu aktualisieren, das wiederum verwendet werden kann, um den Zwischen-Fahrzeug-Abstand in Übereinstimmung mit einem CACC-basierten System für die Fahrzeugsteuerung zu berechnen, wenn ein Fahrzeug sich einem Fahrzeug-Platoon anschließt, denselben verlässt oder innerhalb eines selben fährt, wie hier erörtert ist. Der Ablauf 900 kann alternative oder zusätzliche Schritte umfassen, die der Kürze halber in 9 nicht dargestellt sind, und kann in einer anderen Reihenfolge als die in 9 gezeigten Schritte ausgeführt werden.
Der Ablauf 900 kann beginnen, wenn ein oder mehrere Prozessoren ein SDM erzeugen (Block 902), das von einem Fahrzeug zur Durchführung von Steuerfunktionen unter Verwendung eines Satzes von SDM-Parametern verwendet wird. Diese SDM-Parameter können, neben anderen Parametern, einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem Fahrzeug (z. B. dem Fahrzeug 302.2) und einem anderen verfolgten Fahrzeug (z. B. dem Fahrzeug 302.1) umfassen. Dies kann zum Beispiel umfassen, dass die CACC-Steuerung des Fahrzeugs das SDM wie hier erörtert berechnet, um die Fahrzeugsteuerfunktionen in Übereinstimmung mit einem gesteuerten Sicherheitsrahmen zu erleichtern.
Der Ablauf 900 kann einen oder mehrere Prozessoren umfassen, die einen sicheren Längsabstand in Übereinstimmung mit dem SDM berechnen (Block 904). Dies kann umfassen, dass die CACC-Steuerung des Fahrzeugs den sicheren Längsabstand basierend auf der Antwortzeit berechnet, die die Periodizität der empfangenen Platoon-Nachrichten einbezieht, wie hier erörtert ist. Dies kann zusätzlich oder alternativ ein Erzeugen (Block 904) eines Kinematikmodells unter Verwendung verschiedener Fahrzeugdaten und/oder Umweltdaten zur Berechnung einer maximalen Beschleunigung des Fahrzeugs, die wiederum zu Berechnung eines sicheren Längsabstands verwendet wird, umfassen. In jedem Fall umfasst der Ablauf 900 ein Berechnen (Block 904) des sicheren Längsabstands unter Verwendung der SDM-Modellparameter, wie z. B. die Auswertung von Gleichung 2, wie vorangehend erwähnt wurde.
Der Ablauf 900 kann umfassen, dass ein oder mehrere Prozessoren den berechneten (Block 904) SDM-basierten länglichen sicheren Abstand als die Zwischen-Fahrzeug-Distanz nutzen (Block 906), die beim Fahren in einem Fahrzeug-Platoon beizubehalten ist, wie hierin erörtert. Dies kann beispielsweise umfassen, dass ein Fahrzeug (z. B. Fahrzeug 302.2) seine CACC-Steuerung verwendet, um als Zwischen-Fahrzeug-Abstand in dem CACC-gesteuerten System gemäß den verschiedenen Parametern, wie sie in Gleichung 1 oben definiert sind, den berechneten (Block 904) SDM-basierten länglichen sicheren Abstand berechnet.
Beispiele
Die folgenden Beispiele betreffen verschiedene Techniken der vorliegenden Offenbarung.
Ein Beispiel (z. B. Beispiel 1) betrifft eine Steuerung eines ersten Fahrzeugs. Die Steuerung umfasst eine Kommunikationsschnittstelle, die ausgebildet ist, periodisch Platoon-Nachrichten von einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs zu empfangen; und eine Kooperative-Adaptive-Geschwindigkeitsregelungs- (CACC-; Cooperative Adaptive Cruise Control) Steuerung, die ausgebildet ist zum Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung einer Antwortzeit, die eine Häufigkeit der periodisch von dem zweiten Fahrzeug empfangenen Platoon-Nachrichten einbezieht, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 2) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. Beispiel 1), wobei die Antwortzeit eine Summe aus (i) Kommunikationsverzögerungen der periodisch von dem zweiten Fahrzeug empfangenen Platoon-Nachrichten, (ii) Planungsverzögerungen zur Berechnung der Pfadplanung für das erste Fahrzeug und (iii) Betätigungsverzögerungen zur Steuerung des ersten Fahrzeugs umfasst.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 3) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 1-2), wobei die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet ist, die Platoon-Nachrichten in Übereinstimmung mit einem Vehicle-to-Everything- (V2X-) Kommunikationsprotokoll zu empfangen.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 4) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 1-3), wobei die CACC-Steuerung ausgebildet ist, das SDM zu aktualisieren, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und den sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug basierend auf dem aktualisierten SDM zu aktualisieren.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 5) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 1-4), wobei die Kommunikationsschnittstelle ferner ausgebildet ist, eine oder mehrere weitere Platoon-Nachrichten, die zumindest einen Abschnitt der Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter umfassen, an das zweite Fahrzeug zu senden, um das zweite Fahrzeug zu veranlassen, als Teil von zumindest einer der periodisch empfangenen Platoon-Nachrichten Anweisungen einer organisatorischen Änderung an das Fahrzeug-Platoon zu senden.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 6) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 1-5), wobei die Platoon-Nachrichten Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter umfassen, die von dem zweiten Fahrzeug erzeugt und verwendet werden, um Steuerfunktionen durchzuführen, und wobei die CACC-Steuerung ausgebildet ist, das SDM für das erste Fahrzeug unter Verwendung der Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter zu aktualisieren
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 7) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 1-6), wobei die Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter ferner einen definierten sicheren Querabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem dritten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon parallel zu dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, und ferner umfassend: eine Quersteuerung, die ausgebildet ist zum Nutzen des SDM, um Quersteuerfunktionen durchzuführen, und zum Aktualisieren des Erstes-Fahrzeug-SDM durch Bestimmen eines sicheren Querabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem dritten Fahrzeug basierend auf einer Häufigkeit der Platoon-Nachrichten, die periodisch von dem dritten Fahrzeug empfangen werden.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 8) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 1-7), wobei: die Platoon-Meldungen von dem zweiten Fahrzeug empfangen werden und Informationen über eine Umgebung des Fahrzeug-Platoons umfassen, die Kommunikationsschnittstelle ferner ausgebildet ist, zusätzliche Platoon-Nachrichten umfassend Informationen über die Umgebung des Fahrzeug-Platoons zu senden, das erste Fahrzeug ein letztes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon ist, und das zweite Fahrzeug ein erstes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon ist.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 9) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 1-8), wobei die Platoon-Nachrichten von dem zweiten Fahrzeug empfangen werden, umfassend Anweisungen für das erste Fahrzeug, ein vorbestimmtes Notbremsungsmanöver in dem Fahrzeug-Platoon durchzuführen.
Ein Beispiel (z. B. Beispiel 10) betrifft eine Steuerung eines ersten Fahrzeugs. Die Steuerung umfasst einen Speicher, der ausgebildet ist zum Speichern von computerlesbaren Anweisungen; und eine Kooperative-Adaptive-Geschwindigkeitsregelungs- (CACC-) Steuerung, die ausgebildet ist zum Ausführen der in dem Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs umfassen, Bestimmen eines dynamischen Kinematikmodells der Bewegung des ersten Fahrzeugs, Bestimmen eines Beschleunigungswerts des ersten Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Kinematikmodells, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung des Beschleunigungswerts, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 11) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. Beispiel 10), wobei die CACC-Steuerung ausgebildet ist, als den Beschleunigungswert des ersten Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Kinematikmodells, einen maximalen Beschleunigungswert des ersten Fahrzeugs zu bestimmen.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 12) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 10-11), wobei die CACC-Steuerung ausgebildet ist, den maximalen Beschleunigungswert des ersten Fahrzeugs als Funktion eines aktuell eingelegten Fahrgangs des ersten Fahrzeugs zu bestimmen.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 13) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 10-12), wobei die CACC-Steuerung ausgebildet ist, den maximalen Beschleunigungswert des ersten Fahrzeugs als eine weitere Funktion einer aktuellen Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs zu bestimmen.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 14) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 10-13), wobei die CACC-Steuerung ausgebildet ist, das dynamische Kinematikmodell in Übereinstimmung mit einem Satz von kinematischen Parametern umfassend Motorleistung, Motordrehzahl, Motoreffizienz, eine Differentialgetriebeübersetzung, einen Durchmesser der Antriebsräder und Fahrzeugmasse zu bestimmen.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 15) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 10-14), wobei die CACC-Steuerung ausgebildet ist, das SDM zu aktualisieren, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und die Bestimmung des sicheren Längsabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug unter Verwendung des aktualisierten SDM zu aktualisieren.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 16) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 10-15), ferner umfassend: eine Kommunikationsschnittstelle, die ausgebildet ist zum Senden einer oder mehrerer erster Platoon-Nachrichten, die zumindest einen Abschnitt der Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter umfassen, an das zweite Fahrzeug, um das zweite Fahrzeug zu veranlassen, eine oder mehrere zweite Platoon-Nachrichten an das erste Fahrzeug zu senden, die Anweisungen einer organisatorischen Änderung an das Fahrzeug-Platoon umfassen.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 17) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 10-16), ferner umfassend: eine Kommunikationsschnittstelle, die ausgebildet ist zum Empfangen einer oder mehrerer, von dem zweiten Fahrzeug gesendeter Platoon-Nachrichten, umfassend zumindest einen Abschnitt der Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter, die von dem zweiten Fahrzeug erzeugt und verwendet werden, um Steuerfunktionen auszuführen, wobei die CACC-Steuerung ausgebildet ist, das SDM für das erste Fahrzeug unter Verwendung des Abschnitts der Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter zu aktualisieren.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 18) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 10-17), wobei die Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter ferner einen definierten sicheren Querabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem dritten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon parallel zu dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, und ferner umfassend:

eine Quersteuerung, die ausgebildet ist zum Nutzen des SDM, um Quersteuerfunktionen durchzuführen, und zum Aktualisieren des SDM für das erste Fahrzeug durch Berechnen eines sicheren Querabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem dritten Fahrzeug basierend auf der Häufigkeit der Platoon-Nachrichten, die periodisch von dem dritten Fahrzeug empfangen werden.

Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 19) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 10-18), ferner umfassend: eine Kommunikationsschnittstelle, die ausgebildet ist zum Empfangen einer oder mehrerer Platoon-Nachrichten, die von dem zweiten Fahrzeug gesendet werden, umfassend Informationen über eine Umgebung des Fahrzeug-Platoons, und zum Senden zusätzlicher Platoon-Nachrichten, die Informationen über die Umgebung des Fahrzeug-Platoons umfassen, wobei das erste Fahrzeug ein letztes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon ist, und wobei das zweite Fahrzeug ein erstes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon ist.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 20) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 10-19), ferner umfassend: eine Kommunikationsschnittstelle, die ausgebildet ist zum Empfangen einer oder mehrerer, von dem zweiten Fahrzeug gesendeter Platoon-Nachrichten, umfassend Anweisungen für das erste Fahrzeug, ein vorbestimmtes Notbremsungsmanöver in dem Fahrzeug-Platoon durchzuführen.
Ein Beispiel (z. B. Beispiel 21) betrifft ein erstes Fahrzeug. Das erste Fahrzeug umfasst eine Sendeempfänger, der ausgebildet ist, periodisch Platoon-Nachrichten von einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs zu empfangen; und eine Steuerung, die ausgebildet ist: zum Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung einer Antwortzeit, die eine Häufigkeit der periodisch von dem zweiten Fahrzeug empfangenen Platoon-Nachrichten einbezieht, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 22) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. Beispiel 21), wobei der Sendeempfänger ausgebildet ist, die Platoon-Nachrichten gemäß einem Vehicle-to-Everything- (V2X-) Kommunikationsprotokoll zu empfangen, und wobei die Steuerung ausgebildet ist, das SDM zu aktualisieren, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und den sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug basierend auf dem aktualisierten SDM zu aktualisieren
Ein Beispiel (z. B. Beispiel 23) betrifft ein erstes Fahrzeug. Das erste Fahrzeug umfasst eine Datenschnittstelle, die ausgebildet ist, Fahrzeugdaten, die einen Status des ersten Fahrzeugs anzeigen, zu empfangen; und eine Steuerung, die ausgebildet ist zum: Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs umfassen, Bestimmen eines dynamischen Kinematikmodells der Bewegung des ersten Fahrzeug unter Verwendung der Fahrzeugdaten, Bestimmen eines Beschleunigungswerts des ersten Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Kinematikmodells, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung des Beschleunigungswerts, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 24) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. Beispiel 23), wobei die Steuerung ausgebildet ist, das SDM zu aktualisieren, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und die Bestimmung des sicheren Längsabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug unter Verwendung des aktualisierten SDM zu aktualisieren.
Ein Beispiel (z. B. Beispiel 25) betrifft ein Steuermittel eines ersten Fahrzeugs. Die Steuerung umfasst ein Kommunikationsmittel zum periodischen Empfangen von Platoon-Nachrichten von einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs; und ein Kooperative-Adaptive-Geschwindigkeitsregelungs- (CACC-) Mittel zum: Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung einer Antwortzeit, die eine Häufigkeit der periodisch von dem zweiten Fahrzeug empfangenen Platoon-Nachrichten einbezieht, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 26) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. Beispiel 25), wobei die Antwortzeit eine Summe aus (i) Kommunikationsverzögerungen der periodisch von dem zweiten Fahrzeug empfangenen Platoon-Nachrichten, (ii) Planungsverzögerungen zur Berechnung der Pfadplanung für das erste Fahrzeug und (iii) Betätigungsverzögerungen zur Steuerung des ersten Fahrzeugs umfasst.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 27) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 25-26), wobei das Kommunikationsmittel die Platoon-Nachrichten in Übereinstimmung mit einem Vehicle-to-Everything- (V2X-) Kommunikationsprotokoll empfängt.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 28) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 25-27), wobei das CACC-Steuermittel das SDM aktualisiert, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und den sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug basierend auf dem aktualisierten SDM aktualisiert.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 29) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 25-28), wobei das Kommunikationsmittel eine oder mehrere weitere Platoon-Nachrichten, die zumindest einen Abschnitt der Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter umfassen, an das zweite Fahrzeug sendet, um das zweite Fahrzeug zu veranlassen, als Teil von zumindest einer der periodisch empfangenen Platoon-Nachrichten Anweisungen einer organisatorischen Änderung an das Fahrzeug-Platoon zu senden.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 30) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 25-29), wobei die Platoon-Nachrichten Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter umfassen, die von dem zweiten Fahrzeug erzeugt und verwendet werden, um Steuerfunktionen durchzuführen, und wobei das CACC-Steuermittel das SDM für das erste Fahrzeug unter Verwendung der Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter aktualisiert.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 31) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 25-30), wobei die Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter ferner einen definierten sicheren Querabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem dritten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon parallel zu dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, und ferner umfassend:

ein Quersteuermittel zum Nutzen des SDM, um Quersteuerfunktionen durchzuführen, und zum Aktualisieren des Erstes-Fahrzeug-SDM durch Bestimmen eines sicheren Querabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem dritten Fahrzeug basierend auf einer Häufigkeit der Platoon-Nachrichten, die periodisch von dem dritten Fahrzeug empfangen werden.

Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 32) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 25-31), wobei: die Platoon-Meldungen von dem zweiten Fahrzeug empfangen werden und Informationen über eine Umgebung des Fahrzeug-Platoons umfassen, das Kommunikationsmittel ferner zusätzliche Platoon-Nachrichten umfassend Informationen über die Umgebung des Fahrzeug-Platoons sendet, das erste Fahrzeug ein letztes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon ist, und das zweite Fahrzeug ein erstes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon ist.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 33) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 25-32), wobei die Platoon-Nachrichten von dem zweiten Fahrzeug empfangen werden, umfassend Anweisungen für das erste Fahrzeug, ein vorbestimmtes Notbremsungsmanöver in dem Fahrzeug-Platoon durchzuführen.
Ein Beispiel (z. B. Beispiel 34) betrifft ein Steuermittel für ein erstes Fahrzeug. Das Steuermittel umfasst ein Speichermittel zum Speichern von computerlesbaren Anweisungen; und ein Kooperative-Adaptive-Geschwindigkeitsregelungs- (CACC-) Steuermittel zum Ausführen der in dem Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs umfassen, Bestimmen eines dynamischen Kinematikmodells der Bewegung des ersten Fahrzeugs, Bestimmen eines Beschleunigungswerts des ersten Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Kinematikmodells, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung des Beschleunigungswerts, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 35) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. Beispiel 34), wobei das CACC-Steuermittel, als den Beschleunigungswert des ersten Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Kinematikmodells, einen maximalen Beschleunigungswert des ersten Fahrzeugs bestimmt.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 36) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 34-35), wobei das CACC-Steuermittel den maximalen Beschleunigungswert des ersten Fahrzeugs als Funktion eines aktuell eingelegten Fahrgangs des ersten Fahrzeugs bestimmt.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 37) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 31-36), wobei das CACC-Steuermittel den maximalen Beschleunigungswert des ersten Fahrzeugs als eine weitere Funktion einer aktuellen Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs bestimmt.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 38) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 31-37), wobei das CACC-Steuermittel das dynamische Kinematikmodell in Übereinstimmung mit einem Satz von kinematischen Parametern umfassend Motorleistung, Motordrehzahl, Motoreffizienz, eine Differentialgetriebeübersetzung, einen Durchmesser der Antriebsräder und Fahrzeugmasse bestimmt.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 39) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 31-38), wobei die CACC-Steuerung das SDM aktualisiert, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und die Bestimmung des sicheren Längsabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug unter Verwendung des aktualisierten SDM aktualisiert.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 40) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 31-39), ferner umfassend: eine Kommunikationsmittel zum Senden einer oder mehrerer erster Platoon-Nachrichten, die zumindest einen Abschnitt der Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter umfassen, an das zweite Fahrzeug, um das zweite Fahrzeug zu veranlassen, eine oder mehrere zweite Platoon-Nachrichten an das erste Fahrzeug zu senden, die Anweisungen einer organisatorischen Änderung an das Fahrzeug-Platoon umfassen.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 41) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 31-40), ferner umfassend: ein Kommunikationsmittel zum Empfangen einer oder mehrerer, von dem zweiten Fahrzeug gesendeter Platoon-Nachrichten, umfassend zumindest einen Abschnitt der Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter, die von dem zweiten Fahrzeug erzeugt und verwendet werden, um Steuerfunktionen auszuführen, wobei das CACC-Steuermittel das SDM für das erste Fahrzeug unter Verwendung des Abschnitts der Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter aktualisiert.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 42) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 31-41), wobei die Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter ferner einen definierten sicheren Querabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem dritten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon parallel zu dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, und ferner umfassend: ein Quersteuermittel zum Nutzen des SDM, um Quersteuerfunktionen durchzuführen, und zum Aktualisieren des SDM für das erste Fahrzeug durch Berechnen eines sicheren Querabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem dritten Fahrzeug basierend auf der Häufigkeit der Platoon-Nachrichten, die periodisch von dem dritten Fahrzeug empfangen werden.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 43) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 31-42), ferner umfassend: ein Kommunikationsmittel zum Empfangen einer oder mehrerer Platoon-Nachrichten, die von dem zweiten Fahrzeug gesendet werden, umfassend Informationen über eine Umgebung des Fahrzeug-Platoons, und zum Senden zusätzlicher Platoon-Nachrichten, die Informationen über die Umgebung des Fahrzeug-Platoons umfassen, wobei das erste Fahrzeug ein letztes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon ist, und wobei das zweite Fahrzeug ein erstes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon ist.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 44) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. ein oder mehrere der Beispiele 31-43), ferner umfassend: ein Kommunikationsmittel zum Empfangen einer oder mehrerer, von dem zweiten Fahrzeug gesendeter Platoon-Nachrichten, umfassend Anweisungen für das erste Fahrzeug, ein vorbestimmtes Notbremsungsmanöver in dem Fahrzeug-Platoon durchzuführen.
Ein Beispiel (z. B. Beispiel 45) betrifft ein erstes Fahrzeug. Das erste Fahrzeug umfasst ein Sendeempfängermittel.
zum periodischen Empfangen von Platoon-Nachrichten von einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs; und ein Steuermittel zum: Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung einer Antwortzeit, die eine Häufigkeit der periodisch von dem zweiten Fahrzeug empfangenen Platoon-Nachrichten einbezieht, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 46) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. Beispiel 45), wobei das Sendeempfängermittel die Platoon-Nachrichten gemäß einem Vehicle-to-Everything-(V2X-) Kommunikationsprotokoll empfängt, und wobei das Steuermittel das SDM aktualisiert, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und den sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug basierend auf dem aktualisierten SDM aktualisiert.
Ein Beispiel (z. B. Beispiel 47) betrifft ein erstes Fahrzeug. Das Fahrzeug umfasst ein Datenschnittstellenmittel zum Empfangen von Fahrzeugdaten, die einen Status des ersten Fahrzeugs anzeigen; und ein Steuermittel zum: Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs umfassen, Bestimmen eines dynamischen Kinematikmodells der Bewegung des ersten Fahrzeug unter Verwendung der Fahrzeugdaten, Bestimmen eines Beschleunigungswerts des ersten Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Kinematikmodells, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung des Beschleunigungswerts, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden.
Ein anderes Beispiel (z. B. Beispiel 48) betrifft ein vorangehend beschriebenes Beispiel (z. B. Beispiel 47), wobei das Steuermittel das SDM aktualisiert, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und die Bestimmung des sicheren Längsabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug unter Verwendung des aktualisierten SDM aktualisiert.
Eine Vorrichtung wie gezeigt und beschrieben.
Ein Verfahren wie gezeigt und beschrieben.
Zusammenfassung
Die vorangehend erwähnte Beschreibung lässt das allgemeine Wesen der Implementierung der Offenbarung so vollständig erkennen, dass andere durch ein Anwenden von Wissen innerhalb des Standes der Technik solche spezifischen Implementierungen ohne übermäßige Experimente und ohne von dem allgemeinen Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, ohne Weiteres modifizieren und/oder für verschiedene Anwendungen anpassen können. Daher sollen solche Anpassungen und Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Bereichs von Entsprechungen der offenbarten Implementierungen sein, basierend auf den hierin dargelegten Lehren und Anleitungen. Es versteht sich, dass die Phraseologie oder Terminologie hierin dem Zweck der Beschreibung und nicht der Beschränkung dient, derart, dass die Terminologie oder Phraseologie der vorliegenden Beschreibung im Licht der Lehren und Anleitungen durch den Fachmann interpretiert werden soll.
Jede beschriebene Implementierung kann ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Charakteristik umfassen, aber jede Implementierung umfasst möglicherweise nicht zwingend das bestimmte Merkmal, die bestimmte Struktur oder die bestimmte Charakteristik. Ferner beziehen sich solche Phrasen nicht zwingend auf dieselbe Implementierung. Ferner, wenn ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Charakteristik in Verbindung mit einer Implementierung beschrieben ist, wird mitgeteilt, dass es innerhalb der Kenntnisse eines Fachmannes liegt, ein solches Merkmal, eine solche Struktur oder Charakteristik in Verbindung mit anderen Implementierungen auszuführen, ob dies ausdrücklich beschrieben ist oder nicht.
Die hier beschriebenen beispielhaften Implementierungen sind zur Veranschaulichung bereitgestellt und sind nicht einschränkend. Andere Implementierungen sind möglich, und es können Modifikationen an den beispielhaften Implementierungen vorgenommen werden. Daher ist die Beschreibung nicht dazu gedacht, die Offenbarung einzuschränken. Vielmehr wird der Schutzbereich der Offenbarung nur gemäß den folgenden Ansprüchen und ihren Entsprechungen definiert.
Die Entwürfe der Offenbarung können in Hardware (z. B. Schaltungen), Firmware, Software oder irgendeiner Kombination davon implementiert sein. Entwürfe können auch als Anweisungen implementiert sein, die auf einem maschinenlesbaren Medium gespeichert sind, das durch einen oder mehrere Prozessoren gelesen und ausgeführt werden kann. Ein maschinenlesbares Medium kann irgendeinen Mechanismus zum Speichern oder Übertragen von Informationen in einer durch eine Maschine (z. B. eine Rechenvorrichtung) lesbaren Form umfassen. Ein maschinenlesbares Medium kann Nur-Lese-Speicher (ROM; read only memory); Direktzugriffsspeicher (RAM; random access memory), Magnetplattenspeicherungsmedien; optische Speicherungsmedien; Flash-SpeicherVorrichtungen; elektrische, optische, akustische oder andere Formen von ausgebreiteten Signalen (z. B. Trägerwellen, Infrarotsignale, digitale Signale etc.) und andere umfassen. Ferner können Firmware, Software, Routinen und Anweisungen hierin als bestimmte Aktionen ausführend beschrieben werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass solche Beschreibungen lediglich der Übersichtlichkeit dienen und dass solche Aktionen tatsächlich von Rechenvorrichtungen, Prozessoren, Steuerungen oder anderen Vorrichtungen ausgehen, die die Firmware, Software, Routinen, Anweisungen etc. ausführen. Ferner können irgendwelche der Implementierungsvarianten durch einen Allzweckcomputer ausgeführt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass in den Zeichnungen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche oder ähnliche Elemente, Merkmale und Strukturen zu bezeichnen.
Die Begriffe „zumindest ein,e“ und „ein oder mehrere“ können so verstanden werden, dass sie eine numerische Menge größer oder gleich eins umfassen (z. B. eins, zwei, drei, vier, [...] usw.). Der Begriff „eine Mehrzahl“ kann so verstanden werden, dass er eine numerische Menge größer oder gleich zwei umfasst (z. B. zwei, drei, vier, fünf, [...] usw.).
Die Wörter „Mehrzahl“ und „mehrere“ in der Beschreibung und in den Ansprüchen beziehen sich ausdrücklich auf eine Menge größer als eins. Dementsprechend beziehen sich irgendwelche Formulierungen, die sich ausdrücklich auf die oben genannten Wörter (z. B. „Plural[elemente]“, „mehrere [Elemente]“) beziehen, die sich auf eine Menge von Elementen beziehen, ausdrücklich auf mehr als eines der genannten Elemente. Die Begriffe „Gruppe (von)“, „Menge (von)“, „Sammlung (von)“, „Serie (von)“, „Sequenz (von)“, „Gruppierung (von)“ etc. und Ähnliches in der Beschreibung oder in den Ansprüchen beziehen sich auf eine Menge, die gleich oder größer als eins ist, d. h. eine oder mehrere. Die Begriffe „richtige Teilmenge“, „reduzierte Teilmenge“ und „geringere Teilmenge“ beziehen sich auf eine Teilmenge einer Menge, die nicht gleich zu der Menge ist, veranschaulichend auf eine Teilmenge einer Menge, die weniger Elemente als die Menge umfasst.
Die Formulierung „zumindest eines von“ in Bezug auf eine Gruppe von Elementen kann hier verwendet werden, um zumindest ein Element aus der Gruppe umfassend ein Elemente zu bedeuten. Der Ausdruck „zumindest ein,e,s, von“ in Bezug auf eine Gruppe von Elementen kann hier verwendet werden, um eine Auswahl zu bedeuten von: einem der aufgelisteten Elemente, einer Mehrzahl von einem der aufgelisteten Elemente, einer Mehrzahl von einzelnen aufgelisteten Elementen oder einer Mehrzahl von einem Vielfachen von einzelnen aufgelisteten Elementen.
Der Begriff „Daten“ nach hiesigem Gebrauch kann so verstanden werden, dass er Informationen in irgendeiner geeigneten analogen oder digitalen Form umfasst, z. B. bereitgestellt als Datei, ein Abschnitt einer Datei, ein Satz von Dateien, ein Signal oder Strom, ein Abschnitt eines Signals oder Stroms, ein Satz von Signalen oder Strömen und Ähnliches. Darüber hinaus kann der Begriff „Daten“ auch für einen Verweis auf Informationen, z. B. in Form eines Zeigers, verwendet werden. Der Begriff „Daten“ ist jedoch nicht auf die vorgenannten Datentypen beschränkt, und kann verschiedene Formen annehmen und irgendeine Art von Information darstellen, wie sie im Stand der Technik verstanden wird.
Die Begriffe „Prozessor“ oder „Steuerung“ nach hiesigem Gebrauch können als irgendeine Art von technologischer Entität verstanden werden, die die Handhabung von Daten ermöglicht. Die Daten können entsprechend einer oder mehrerer spezifischer Funktionen gehandhabt werden, die von dem Prozessor oder der Steuerung ausgeführt werden. Ferner kann ein Prozessor oder eine Steuerung nach hiesigem Gebrauch als irgendeine Art von Schaltung verstanden werden, z. B. irgendeine Art von analoger oder digitaler Schaltung. Ein Prozessor oder eine Steuerung kann somit eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, eine Mischsignalschaltung, eine Logikschaltung, ein Prozessor, ein Mikroprozessor, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU; Central Processing Unit), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU; Graphics Processing Unit), ein digitaler Signalprozessor (DSP; Digital Signal Processor), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA; Field Programmable Gate Array), eine integrierte Schaltung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC; Application Specific Integrated Circuit) etc. oder irgendeine Kombination derselben sein oder umfassen. Irgendeine andere Art von Implementierung der jeweiligen Funktionen, die nachfolgend detaillierter beschrieben wird, kann auch als ein Prozessor, eine Steuerung oder Logikschaltung verstanden werden. Es versteht sich, dass irgendwelche zwei (oder mehr) der hierin detaillierten Prozessoren, Steuerungen oder Logikschaltungen als eine einzige Entität mit äquivalenter Funktionalität oder Ähnliches implementiert werden können, und umgekehrt, dass irgendein einzelner hierin detaillierter Prozessor, Steuerung oder Logikschaltung als zwei (oder mehr) separate Entitäten mit gleichwertiger Funktionalität implementiert werden kann.
Nach hiesigem Gebrauch versteht sich der Begriff „Speicher“ als computerlesbares Medium, in dem Daten oder Informationen zum Abruf gespeichert werden können. Hierin umfasste Bezugnahmen auf „Speicher“ können als Bezugnahme auf einen flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher verstanden werden, umfassend Direktzugriffsspeicher (RAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), Flash-Speicher, Solid-State-Speicher, Magnetband, Festplattenlaufwerk, optisches Laufwerk oder irgendeine Kombination davon. Register, Schieberegister, Prozessorregister, Datenpuffer u. a. werden hier ebenfalls unter dem Begriff Speicher zusammengefasst. Der Begriff „Software“ betrifft alle Arten von ausführbaren Anweisungen, umfassend Firmware.
Bei einer oder mehreren der hierin beschriebenen Implementierungen kann eine Verarbeitungsschaltungsanordnung Speicher umfassen, der Daten und/oder Anweisungen speichert. Der Speicher kann irgendein bekannter flüchtiger und/oder nichtflüchtiger Speicher sein, umfassend Nur-Lese-Speicher (ROM; read-only memory), Direktzugriffsspeicher (RAM; random access memory), Flash-Speicher, ein Magnetspeicherungsmedium, eine optische Platte, löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM; erasable programmable read only memory) und programmierbaren Nur-Lese-Speicher (PROM; programmable read only memory). Der Speicher ist möglicherweise nicht entfernbar, entfernbar oder eine Kombination aus beidem.
Sofern nicht ausdrücklich angegeben, umfasst der Begriff „übertragen/senden“ (engl. transmit) sowohl direkte (Punkt-zu-Punkt) als auch indirekte Übertragung (über einen oder mehrere Zwischenpunkte oder -knoten). Ähnlich umfasst der Begriff „empfangen“ sowohl direkten als auch indirekten Empfang. Ferner umfassen die Begriffe „übertragen/senden“, „empfangen“, „kommunizieren“ und andere ähnliche Begriffe sowohl physische Übertragung (z.B. die Übertragung von Funksignalen) als auch logische Übertragung (z.B. die Übertragung von digitalen Daten über eine logische Software-Ebene-Verbindung). Ein Prozessor oder eine Steuerung kann Daten über eine Software-Ebene-Verbindung mit einem anderen Prozessor oder einer anderen Steuerung in der Form von Funksignalen senden oder empfangen, wobei das physische Senden und Empfangen von Funkschicht-Komponenten, wie z. B. RF-Sendeempfängern und Antennen, gehandhabt werden und das logische Senden und Empfangen über die Software-Ebene-Verbindung von den Prozessoren oder Steuerungen durchgeführt wird. Der Begriff „kommunizieren“ umfasst eines oder beides aus Senden und Empfangen, d. h. unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation in einer oder beiden der ein- und ausgehenden Richtungen. Der Begriff „berechnen“ umfasst sowohl „direkte“ Berechnungen über einen mathematischen Ausdruck/Formel/Verhältnis als auch „indirekte“ Berechnungen über Lookup- oder Hash-Tabellen und andere Array-Indexierungs- oder Such-Operationen.
Unter einem „Fahrzeug“ kann irgendeine Art von angetriebenem Objekt verstanden werden. Ein Fahrzeug kann ein angetriebenes Objekt mit einem Verbrennungsmotor, einem Reaktionsmotor, einem elektrisch angetriebenen Objekt, einem hybrid angetriebenen Objekt oder einer Kombination davon sein. Ein Fahrzeug kann ein Automobil, ein Bus, ein Minibus, ein Lieferwagen, ein Lastkraftwagen, ein Wohnmobil, ein Fahrzeuganhänger, ein Motorrad, ein Fahrrad, ein Dreirad, eine Zuglokomotive, ein Zugwaggon, ein fahrender Roboter, ein Personentransporter, ein Boot, ein Schiff, ein Unterseeboot, ein U-Boot, eine Drohne, ein Flugzeug, eine Rakete und Ähnliches sein oder umfassen.
Der Begriff „autonomes Fahrzeug“ kann ein Fahrzeug beschreiben, das alle oder im Wesentlichen alle Navigationsänderungen zumindest während eines (wesentlichen) Teils (räumlich oder zeitlich, z. B. in bestimmten Bereichen oder bei günstigen Umgebungsbedingungen oder auf Schnellstraßen oder oberhalb oder unterhalb einer bestimmten Geschwindigkeit) einiger Fahrten durchführt. Manchmal wird ein „autonomes Fahrzeug“ von einem „teilautonomen Fahrzeug“ oder einem „halbautonomen Fahrzeug“ unterschieden, um anzuzeigen, dass das Fahrzeug in der Lage ist, einige (aber nicht alle) Navigationsänderungen zu implementieren, möglicherweise zu bestimmten Zeiten, unter bestimmten Bedingungen oder in bestimmten Bereichen. Eine Navigationsänderung kann eine Änderung bei einem oder mehreren von Lenken, Bremsen oder Beschleunigung/Verlangsamung des Fahrzeugs beschreiben oder umfassen. Ein Fahrzeug kann auch dann als autonom beschrieben werden, wenn das Fahrzeug nicht vollautomatisch ist (voll funktionsfähig mit Fahrer oder ohne Fahrereingabe). Autonome Fahrzeuge können diejenigen Fahrzeuge umfassen, die während bestimmter Zeitperioden unter Fahrersteuerung und während anderer Zeitperioden ohne Fahrersteuerung fahren können. Autonome Fahrzeuge können auch Fahrzeuge umfassen, die nur einige Implementierungen der Fahrzeugnavigation steuern, wie z. B. Lenken (z. B. zur Beibehaltung eines Fahrzeugkurses zwischen Fahrspurbegrenzungen) oder einige Lenkoperationen unter bestimmten Umständen (aber nicht unter allen Umständen), während andere Implementierungen der Fahrzeugnavigation dem Fahrer überlassen bleiben (z. B. Bremsen oder Bremsen unter bestimmten Umständen). Autonome Fahrzeuge können auch Fahrzeuge umfassen, die die Steuerung einer oder mehrerer Implementierungen der Fahrzeugnavigation unter bestimmten Umständen gemeinschaftlich verwenden (z. B. „Hands-on“, d. h. ansprechend auf eine Fahrereingabe), und Fahrzeuge, die eine oder mehrere Implementierungen der Fahrzeugnavigation unter bestimmten Umständen steuern (z. B. „Hands-off“, wie beispielsweise unabhängig von der Fahrereingabe). Autonome Fahrzeuge können auch Fahrzeuge umfassen, die eine oder mehrere Implementierungen der Fahrzeugnavigation unter bestimmten Umständen steuern, z. B. unter bestimmten Umgebungsbedingungen (z. B. räumliche Bereiche, Fahrbahnbedingungen). In einigen Fällen können autonome Fahrzeuge einige oder alle Implementierungen des Bremens, der Geschwindigkeitssteuerung und/oder des Lenkens des Fahrzeugs handhaben. Ein autonomes Fahrzeug kann diejenigen Fahrzeuge umfassen, die ohne Fahrer fahren können. Die Autonomiestufe eines Fahrzeugs kann durch die Society of Automotive Engineers- (SAE-) Stufe des Fahrzeugs (gemäß Definition durch SAE J3016 2018: Taxonomy and definitions for terms related to driving automation systems for on road motor vehicles) oder von anderen einschlägigen Fachorganisationen beschrieben oder bestimmt werden. Die SAE-Stufe kann einen Wert aufweisen, der von einer minimalen Stufe, z. B. Stufe 0 (veranschaulichend im Wesentlichen keine Fahrautomatisierung), bis zu einer maximalen Stufe, z. B. Stufe 5 (veranschaulichend vollständige Fahrautomatisierung), reicht.

Claims

Eine Steuerung eines ersten Fahrzeugs, umfassend: ein Kommunikationsmittel zum periodischen Empfangen von Platoon-Nachrichten von einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs; und ein Steuermittel zum: Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung einer Antwortzeit, die eine Häufigkeit der periodisch von dem zweiten Fahrzeug empfangenen Platoon-Nachrichten einbezieht, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden.
Die Steuerung gemäß Anspruch 1, wobei die Antwortzeit eine Summe aus (i) Kommunikationsverzögerungen der periodisch von dem zweiten Fahrzeug empfangenen Platoon-Nachrichten, (ii) Planungsverzögerungen zur Berechnung der Pfadplanung für das erste Fahrzeug und (iii) Betätigungsverzögerungen zur Steuerung des ersten Fahrzeugs umfasst.
Die Steuerung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Kommunikationsmittel die Platoon-Nachrichten gemäß einem Vehicle-to-Everything- (V2X-) Kommunikationsprotokoll empfängt.
Die Steuerung gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei das Steuermittel das SDM aktualisiert, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und den sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug basierend auf dem aktualisierten SDM aktualisiert.
Die Steuerung gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei das Kommunikationsmittel ferner eine oder mehrere weitere Platoon-Nachrichten, die zumindest einen Abschnitt der Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter umfassen, an das zweite Fahrzeug sendet, um das zweite Fahrzeug zu veranlassen, als Teil von zumindest einer der periodisch empfangenen Platoon-Nachrichten Anweisungen einer organisatorischen Änderung an das Fahrzeug-Platoon zu senden.
Die Steuerung gemäß einem der Ansprüche 1-5, wobei die Platoon-Nachrichten Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter umfassen, die von dem zweiten Fahrzeug erzeugt und verwendet werden, um Steuerfunktionen durchzuführen, und wobei das Steuermittel das SDM für das erste Fahrzeug unter Verwendung der Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter aktualisiert.
Die Steuerung gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei die Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter ferner einen definierten sicheren Querabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem dritten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon parallel zu dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, und ferner umfassend: ein Quersteuermittel zum Nutzen des SDM, um Quersteuerfunktionen durchzuführen, und zum Aktualisieren des Erstes-Fahrzeug-SDM durch Bestimmen eines sicheren Querabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem dritten Fahrzeug basierend auf einer Häufigkeit der Platoon-Nachrichten, die periodisch von dem dritten Fahrzeug empfangen werden.
Die Steuerung gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei: die Platoon-Meldungen von dem zweiten Fahrzeug empfangen werden und Informationen über eine Umgebung des Fahrzeug-Platoons umfassen, das Kommunikationsmittel ferner zusätzliche Platoon-Nachrichten umfassend Informationen über die Umgebung des Fahrzeug-Platoons sendet, das erste Fahrzeug ein letztes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon ist, und das zweite Fahrzeug ein erstes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon ist.
Die Steuerung gemäß einem der Ansprüche 1-8, wobei die Platoon-Nachrichten von dem zweiten Fahrzeug empfangen werden, umfassend Anweisungen für das erste Fahrzeug, ein vorbestimmtes Notbremsungsmanöver in dem Fahrzeug-Platoon durchzuführen.
Eine Steuerung eines ersten Fahrzeugs, umfassend: ein Speichermittel zum Speichern von computerlesbaren Anweisungen; und ein Steuermittel zum Ausführen der in dem Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs umfassen, Bestimmen eines dynamischen Kinematikmodells der Bewegung des ersten Fahrzeugs, Bestimmen eines Beschleunigungswerts des ersten Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Kinematikmodells, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung des Beschleunigungswerts, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden.
Die Steuerung gemäß Anspruch 10, wobei das Steuermittel, als den Beschleunigungswert des ersten Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Kinematikmodells, einen maximalen Beschleunigungswert des ersten Fahrzeugs bestimmt.
Die Steuerung gemäß Anspruch 11, wobei das Steuermittel den maximalen Beschleunigungswert des ersten Fahrzeugs als Funktion eines aktuell eingelegten Fahrgangs des ersten Fahrzeugs bestimmt.
Die Steuerung gemäß Anspruch 12, wobei das Steuermittel den maximalen Beschleunigungswert des ersten Fahrzeugs als weitere Funktion einer aktuellen Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs bestimmt.
Die Steuerung gemäß einem der Ansprüche 10-13, wobei das Steuermittel das dynamische Kinematikmodell in Übereinstimmung mit einem Satz von kinematischen Parametern umfassend Motorleistung, Motordrehzahl, Motoreffizienz, eine Differentialgetriebeübersetzung, einen Durchmesser der Antriebsräder und Fahrzeugmasse bestimmt.
Die Steuerung gemäß einem der Ansprüche 10-14, wobei das Steuermittel das SDM aktualisiert, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und die Bestimmung des sicheren Längsabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug unter Verwendung des aktualisierten SDM aktualisiert.
Die Steuerung gemäß einem der Ansprüche 10-15, ferner umfassend: ein Kommunikationsmittel zum Senden einer oder mehrerer erster Platoon-Nachrichten, die zumindest einen Abschnitt der Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter umfassen, an das zweite Fahrzeug, um das zweite Fahrzeug zu veranlassen, eine oder mehrere zweite Platoon-Nachrichten an das erste Fahrzeug zu senden, die Anweisungen einer organisatorischen Änderung an das Fahrzeug-Platoon umfassen.
Die Steuerung gemäß einem der Ansprüche 10-16, ferner umfassend: ein Kommunikationsmittel zum Empfangen einer oder mehrerer, von dem zweiten Fahrzeug gesendeter Platoon-Nachrichten, umfassend zumindest einen Abschnitt der Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter, die von dem zweiten Fahrzeug erzeugt und verwendet werden, um Steuerfunktionen auszuführen, wobei das Steuermittel das SDM für das erste Fahrzeug unter Verwendung des Abschnitts der Zweites-Fahrzeug-SDM-Parameter aktualisiert.
Die Steuerung gemäß einem der Ansprüche 10-17, wobei die Erstes-Fahrzeug-SDM-Parameter ferner einen definierten sicheren Querabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem dritten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon parallel zu dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, und ferner umfassend: ein Quersteuermittel zum Nutzen des SDM, um Quersteuerfunktionen durchzuführen, und zum Aktualisieren des SDM für das erste Fahrzeug durch Berechnen eines sicheren Querabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem dritten Fahrzeug basierend auf der Häufigkeit der Platoon-Nachrichten, die periodisch von dem dritten Fahrzeug empfangen werden.
Die Steuerung gemäß einem der Ansprüche 10-18, ferner umfassend: ein Kommunikationssteuermittel zum Empfangen einer oder mehrerer Platoon-Nachrichten, die von dem zweiten Fahrzeug gesendet werden, umfassend Informationen über eine Umgebung des Fahrzeug-Platoons, und zum Senden zusätzlicher Platoon-Nachrichten, die Informationen über die Umgebung des Fahrzeug-Platoons umfassen, wobei das erste Fahrzeug ein letztes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon ist, und wobei das zweite Fahrzeug ein erstes Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon ist.
Die Steuerung gemäß einem der Ansprüche 10-19, ferner umfassend: ein Kommunikationsmittel zum Empfangen einer oder mehrerer, von dem zweiten Fahrzeug gesendeter Platoon-Nachrichten, umfassend Anweisungen für das erste Fahrzeug, ein vorbestimmtes Notbremsungsmanöver in dem Fahrzeug-Platoon durchzuführen.
Ein erstes Fahrzeug, umfassend: einen Sendeempfänger, der ausgebildet ist, periodisch Platoon-Nachrichten von einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs zu empfangen; und eine Steuerung, die ausgebildet ist zum: Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug umfassen, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung einer Antwortzeit, die eine Häufigkeit der periodisch von dem zweiten Fahrzeug empfangenen Platoon-Nachrichten einbezieht, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden.
Das erste Fahrzeug gemäß Anspruch 21, wobei der Sendeempfänger ausgebildet ist, die Platoon-Nachrichten gemäß einem Vehicle-to-Everything- (V2X-) Kommunikationsprotokoll zu empfangen, und wobei die Steuerung ausgebildet ist, das SDM zu aktualisieren, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und den sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug basierend auf dem aktualisierten SDM zu aktualisieren.
Ein erstes Fahrzeug, umfassend: eine Datenschnittstelle, die ausgebildet ist, Fahrzeugdaten, die einen Status des ersten Fahrzeugs anzeigen, zu empfangen; und eine Steuerung, die ausgebildet ist zum: Erzeugen eines Sicherheitsfahrmodells (SDM) für das erste Fahrzeug zum Durchführen von Steuerfunktionen unter Verwendung von Erstes-Fahrzeug-SDM-Parametern, die zumindest einen definierten sicheren Längsabstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug in einem Fahrzeug-Platoon des ersten Fahrzeugs umfassen, Bestimmen eines dynamischen Kinematikmodells der Bewegung des ersten Fahrzeugs unter Verwendung der Fahrzeugdaten, Bestimmen eines Beschleunigungswerts des ersten Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Kinematikmodells, Bestimmen des sicheren Längsabstands unter Verwendung des Beschleunigungswerts, und Veranlassen des ersten Fahrzeugs, den bestimmten sicheren Längsabstand als Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon zu verwenden.
Das erste Fahrzeug gemäß Anspruch 23, wobei die Steuerung ausgebildet ist, das SDM zu aktualisieren, wenn das erste Fahrzeug in dem Fahrzeug-Platoon mit dem zweiten Fahrzeug fährt, und die Bestimmung des sicheren Längsabstands zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug unter Verwendung des aktualisierten SDM zu aktualisieren.