DE102022127968A1

DE102022127968A1 - Fahrzeugsysteme und verwandte verfahren zum autonomen vergrössern eines kamerabereichs

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Publication number: DE102022127968A1
Application number: DE102022127968.5A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Scott Parks; Paul A. Adam; Namal P. Kumara; Harsh Ketan Patel
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2022-06-15
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2023-12-21
Also published as: US20230406301A1; CN117261934A

Abstract

Es werden Fahrzeuge und zugehörige Systeme und Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs in einer autonomen Betriebsart geschaffen. Ein Verfahren umfasst Bestimmen eines aktuellen Wertes für einen Sehbereich, der einer Abtastvorrichtung an Bord des Fahrzeugs zugeordnet ist, Bestimmen eines Zielwertes für den Sehbereich wenigstens teilweise basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs und in Reaktion auf die Bestimmung, dass der aktuelle Wert kleiner als der Zielwert ist, Bestimmen eines Zurückbleib-Einstellabstands wenigstens teilweise basierend auf einer Differenz zwischen dem Zielwert für den Sehbereich und einem geschätzten Abstand zu einem Fahrzeug am nächsten im Weg (CIP-Fahrzeug), das sich auf einer aktuellen befahrenen Fahrspur vor dem Fahrzeug befindet, Bestimmen einer Längstrajektorie für das Fahrzeug wenigstens teilweise basierend auf dem Zurückbleib-Einstellabstand und autonomes Betreiben eines oder mehrerer Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der Längstrajektorie.

Description

EINLEITUNG
Das technische Gebiet bezieht sich im Allgemein auf Fahrzeugsysteme und insbesondere auf den autonomen Betrieb eines Fahrzeugs, um den vorderen Sehbereich einer Abtastvorrichtung, wie z. B. einer Kamera oder eines Bildsensors, zu vergrößern.
Ein autonomes Fahrzeug ist ein Fahrzeug, das seine Umgebung abtasten kann und mit wenig oder keiner Anwendereingabe navigieren kann. Ein autonomes Fahrzeug tastet seine Umgebung unter Verwendung von Abtastvorrichtungen, wie z. B. Radar, Lidar, Bildsensoren und dergleichen, ab. Das autonome Fahrzeugsystem verwendet ferner Informationen von der Technik globaler Positionierungssysteme (GPS-Technik), von Navigationssystemen, von der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, von der Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Technik und/oder von Driveby-Wire-Systemen, um das Fahrzeug zu navigieren.
Die Fahrzeugautomatisierung ist in numerische Stufen eingeteilt worden, die von null, was keiner Automatisierung mit vollständiger menschlicher Steuerung entspricht, bis fünf, was einer vollständigen Automatisierung ohne menschliche Steuerung entspricht, reicht. Verschiedene automatisierte Fahrerassistenzsysteme, wie z. B. Geschwindigkeitsregelung, adaptive Geschwindigkeitsregelung und Einparkassistenten, entsprechen niedrigeren Automatisierungsgraden, während echte „fahrerlose“ Fahrzeuge höheren Automatisierungsgraden entsprechen.
Aufgrund der schieren Anzahl unterschiedlicher Variable in einer realen Umgebung könnte ein Steuersystem eines autonomen Fahrzeugs auf eine Umgebung oder ein Szenario treffen, wo eine Unterstützung gewünscht sein kann. Es kann z. B. Verkehr, Straßenbedingungen und anderen Hindernisse oder Szenarien begegnet werden, die die Fähigkeit des Steuersystems daran hindern, zu einer Lösung zu gelangen, wie das Fahrzeug im Kontext von Fahrspurbegrenzungen oder anderen Einschränkungen oder Beschränkungen autonom zu betreiben ist, deren Einhaltung angestrebt wird. In Automatisierungssystemen niedrigerer Stufen (z. B. Stufe drei oder darunter) können derartige Szenarien erfordern, dass ein Fahrer oder ein anderer Fahrzeuginsasse das Fahrzeug in einigen Fällen manuell steuert oder bedient, was für einen Fahrer eine Belastung einführt, die der Absicht der Automatisierung etwas entgegengesetzt ist. Dementsprechend ist es wünschenswert, Fahrzeugsteuersysteme und -verfahren zu schaffen, die ein Szenario autonom lösen können, bei dem ein verringerter vorderer Sehbereich das Gelangen zu einer zufriedenstellenden Lösung dafür verhindern könnte, wie das Fahrzeug autonom zu betreiben ist. Andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorhergehenden technischen Gebiet und Hintergrund betrachtet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Es werden eine Vorrichtung für ein Fahrzeug und verwandte Verfahren zum Steuern des Fahrzeugs in einer autonomen Betriebsart geschaffen. Ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs in einer autonomen Betriebsart umfasst Bestimmen, durch einen dem Fahrzeug zugeordneten Controller, eines aktuellen Werts für einen Sehbereich, der einer Abtastvorrichtung an Bord des Fahrzeugs zugeordnet ist, Bestimmen, durch den Controller, eines Zielwerts für den Sehbereich, der der Abtastvorrichtung zugeordnet ist, wenigstens teilweise basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, und in Reaktion auf die Bestimmung, dass der aktuelle Wert kleiner als der Zielwert ist, Bestimmen, durch den Controller, eines Zurückbleib-Einstellabstands wenigstens teilweise basierend auf einer Differenz zwischen dem Zielwert für den Sehbereich und einem geschätzten Abstand zu einem Fahrzeug am nächsten im Weg (CIP-Fahrzeug), das sich auf einer aktuellen befahrenen Fahrspur vor dem Fahrzeug befindet, Bestimmen, durch den Controller, einer Längstrajektorie für das Fahrzeug wenigstens teilweise basierend auf dem Zurückbleib-Einstellabstand, um den geschätzten Abstand zu dem CIP-Fahrzeug zu vergrößern, und autonomes Betreiben, durch den Controller, eines oder mehrerer Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der Längstrajektorie.
Gemäß einem Aspekt umfasst das Bestimmen des Zielwerts das Erhalten des Zielwerts aus einer Nachschlagetabelle, die in einem dem Fahrzeug zugeordneten Datenspeicher aufrechterhalten wird, unter Verwendung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren Bestimmen, durch den Controller, wenn eine zweite Differenz zwischen einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Anfangsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die dem Zielwert zugeordnet ist, größer als ein Schwellenwert ist, und in Reaktion auf die Bestimmung, dass die zweite Differenz größer als der Schwellenwert ist, Bestimmen, durch den Controller, eines aktualisierten Zielwerts für den der Abtastvorrichtung zugeordneten Sehbereich wenigstens teilweise basierend auf der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Bestimmen, durch den Controller, eines aktualisierten Zurückbleib-Einstellabstands wenigstens teilweise basierend auf dem aktualisierten Zielwert und einem aktuellen geschätzten Abstand zwischen dem CIP-Fahrzeug und dem Fahrzeug, Bestimmen, durch den Controller, einer aktualisierten Längstrajektorie für das Fahrzeug wenigstens teilweise basierend auf dem aktualisierten Zurückbleib-Einstellabstand, und autonomes Betreiben, durch den Controller, eines oder mehrerer Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der aktualisierten Längstrajektorie. Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren das schrittweise Verringern des Zurückbleib-Einstellabstands, wenn das CIP-Fahrzeug nicht mehr vor dem Fahrzeug auf der aktuellen befahrenen Fahrspur vorhanden ist. Gemäß einem noch weiteren Aspekt umfasst das Verfahren das schrittweise Verringern des Zurückbleib-Einstellabstands, wenn eine Anzahl aufeinanderfolgender Wegabschneid-Ereignisse größer als ein Schwellenwert ist. Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren Bestimmen, durch den Controller, eines Querversatz-Einstellabstands in Reaktion auf die Bestimmung, dass der aktuelle Wert kleiner als der Zielwert ist, wenn eine dem CIP-Fahrzeug zuzuordnende Breite größer als ein Schwellenwert ist, Bestimmen, durch den Controller, einer Quertrajektorie für das Fahrzeug wenigstens teilweise basierend auf dem Querversatz-Einstellabstand, um das Fahrzeug relativ zu einer Mittellinie, die der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, zu versetzen, und autonomes Betreiben, durch den Controller, des einen oder der mehreren Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der Quertrajektorie, während der eine oder die mehreren Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der Längstrajektorie gleichzeitig betrieben werden.
Gemäß einem Aspekt umfasst das Bestimmen des aktuellen Werts für den Sehbereich das Berechnen, durch den Controller, eines gleitenden Durchschnitts einer ersten geschätzten sichtbaren Länge, die einer linken Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, und einer zweiten geschätzten sichtbaren Länge, die einer rechten Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, über ein vorhergehendes Zeitintervall. Ein Aspekt des Verfahrens umfasst ferner das Bestimmen, durch den Controller, der ersten geschätzten sichtbaren Länge, die der linken Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, und der zweiten geschätzten sichtbaren Länge, die der rechten Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, wenigstens teilweise basierend auf einem oder mehreren Bildern oder Sensordaten, die durch die Abtastvorrichtung erfasst werden.
Es wird eine Vorrichtung für ein Fahrzeug geschaffen, die einen Datenspeicher, um eine Nachschlagetabelle aufrechtzuerhalten, eine oder mehrere Abtastvorrichtungen an Bord des Fahrzeugs, einen oder mehrere Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs und einen Controller enthält, der durch einen Prozessor einen aktuellen Wert für einen einer Abtastvorrichtung der einen oder der mehreren Abtastvorrichtungen zugeordneten Sehbereich bestimmt, einen Zielwert für den der Abtastvorrichtung zugeordneten Sehbereich wenigstens teilweise basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter Verwendung der Nachschlagetabelle bestimmt, einen Zurückbleib-Einstellabstand wenigstens teilweise basierend auf einer Differenz zwischen dem Zielwert für den Sehbereich und einem geschätzten Abstand zu einem Fahrzeug am nächsten im Weg (CIP-Fahrzeug), das sich auf einer aktuellen befahrenen Fahrspur vor dem Fahrzeug befindet, wenn der aktuelle Wert kleiner als der Zielwert ist, bestimmt, eine Längstrajektorie für das Fahrzeug wenigstens teilweise basierend auf dem Zurückbleib-Einstellabstand bestimmt, um den geschätzten Abstand zu dem CIP-Fahrzeug zu vergrößern, und den einen oder die mehreren Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der Längstrajektorie autonom betreibt. Gemäß einem Aspekt ist die Abtastvorrichtung eine Kamera.
Gemäß einem weiteren Aspekt bestimmt der Controller den aktuellen Wert für den Sehbereich durch Berechnen eines gleitenden Durchschnitts einer ersten geschätzten sichtbaren Länge, die einer linken Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, und einer zweiten geschätzten sichtbaren Länge, die einer rechten Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, über ein vorhergehendes Zeitintervall. Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Abtastvorrichtung eine Kamera und bestimmt der Controller die erste geschätzte sichtbare Länge, die der linken Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, und die zweite geschätzte sichtbare Länge, die der rechten Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, wenigstens teilweise basierend auf einem oder mehreren durch die Kamera aufgenommenen Bildern. Gemäß einem weiteren Aspekt verringert der Controller schrittweise den Zurückbleib-Einstellabstand, wenn das CIP-Fahrzeug nicht mehr vor dem Fahrzeug auf der aktuellen befahrenen Fahrspur vorhanden ist. Gemäß einem noch weiteren Aspekt verringert der Controller schrittweise den Zurückbleib-Einstellabstand, wenn eine Anzahl aufeinanderfolgender Wegabschneid-Ereignisse größer als ein Schwellenwert ist. Gemäß einem weiteren Aspekt bestimmt der Controller einen Querversatz-Einstellabstand in Reaktion auf die Bestimmung, dass der aktuelle Wert kleiner als der Zielwert ist, wenn eine dem CIP-Fahrzeug zugeordnete Breite größer als ein Schwellenwert ist, bestimmt der Controller eine Quertrajektorie für das Fahrzeug wenigstens teilweise basierend auf dem Querversatz-Einstellabstand, um das Fahrzeug relativ zu einer der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordneten Mittellinie zu versetzen, und betreibt der Controller den einen oder die mehreren Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der Quertrajektorie autonom, während er gleichzeitig den einen oder die mehreren Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der Längstrajektorie betreibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung für ein nicht transitorisches computerlesbares Medium geschaffen, das darin gespeicherte ausführbare Anweisungen aufweist, die, wenn sie durch einen Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, einen aktuellen Wert für einen Sehbereich zu bestimmen, der einer Abtastvorrichtung an Bord eines Fahrzeugs zugeordnet ist, einen Zielwert für den Sehbereich, der der Abtastvorrichtung zugeordnet ist, wenigstens teilweise basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen, in Reaktion auf die Bestimmung, dass der aktuelle Wert kleiner als der Zielwert ist, einen Zurückbleib-Einstellabstand wenigstens teilweise basierend auf einer Differenz zwischen dem Zielwert für den Sehbereich und einem geschätzten Abstand zu einem Fahrzeug am nächsten im Weg (CIP-Fahrzeug), das sich auf einer aktuellen befahrenen Fahrspur vor dem Fahrzeug befindet, zu bestimmen, eine Längstrajektorie für das Fahrzeug wenigstens teilweise basierend auf dem Zurückbleib-Einstellabstand zu bestimmen, um den geschätzten Abstand zu dem CIP-Fahrzeug zu vergrößern, und einen oder mehrere Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der Längstrajektorie autonom zu betreiben.
Gemäß einem Aspekt veranlassen die ausführbaren Anweisungen den Prozessor, einen Querversatz-Einstellabstand in Reaktion auf die Bestimmung zu bestimmen, dass der aktuelle Wert kleiner als der Zielwert ist, wenn eine dem CIP-Fahrzeug zugeordnete Breite größer als ein Schwellenwert ist, eine Quertrajektorie für das Fahrzeug wenigstens teilweise basierend auf dem Querversatz-Einstellabstand zu bestimmen, um das Fahrzeug relativ zu einer Mittellinie, die der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, zu versetzen, und den einen oder die mehreren Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der Quertrajektorie autonom zu betreiben, während er gleichzeitig den einen oder die mehreren Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der Längstrajektorie betreibt. Gemäß einem weiteren Aspekt veranlassen die ausführbaren Anweisungen den Prozessor, den aktuellen Wert für den Sehbereich durch Berechnen eines gleitenden Durchschnitts einer ersten geschätzten sichtbaren Länge, die einer linken Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, und einer zweiten geschätzten sichtbaren Länge, die einer rechten Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, über ein vorhergehendes Zeitintervall zu bestimmen. Gemäß einem weiteren Aspekt veranlassen die ausführbaren Anweisungen den Prozessor, die erste geschätzte sichtbare Länge, die der linken Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, und die zweite geschätzte sichtbare Länge, die der rechten Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, wenigstens teilweise basierend auf einem oder mehreren Bildern oder den Sensordaten, die durch die Abtastvorrichtung erfasst worden sind, zu bestimmen. Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Vorrichtung eine Kamera an Bord des Fahrzeugs und veranlassen die ausführbaren Anweisungen den Prozessor, die erste geschätzte sichtbare Länge und die zweite geschätzte sichtbare Länge wenigstens teilweise basierend auf dem einen oder den mehreren durch die Kamera an Bord des Fahrzeugs aufgenommenen Bildern zu bestimmen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden werden beispielhafte Aspekte in Verbindung mit den folgenden Figuren der Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen; es zeigen:

1 einen Blockschaltplan, der ein Steuersystem eines autonomen Fahrzeugs für ein Fahrzeug gemäß verschiedenen Implementierungen veranschaulicht;
2 einen Blockschaltplan eines automatisierten Fahrsystems (ADS), das zur Implementierung durch das Steuersystem eines autonomen Fahrzeugs des Fahrzeugs nach 1 gemäß verschiedenen Implementierungen geeignet ist;
3 einen Ablaufplan eines Bereichssteuerprozesses, der zur Implementierung durch das ADS nach 2 in dem Steuersystem eines autonomen Fahrzeugs nach 1 gemäß einem oder mehreren hier beschriebenen Aspekten geeignet ist;
4 einen Ablaufplan eines Zurückbleibbestimmungsprozesses, der zur Implementierung durch das ADS nach 2 im Zusammenhang mit dem Bereichssteuerprozess nach 3 gemäß einem oder mehreren hier beschriebenen Aspekten geeignet ist; und
5 einen Ablaufplan eines Quereinstellungsprozesses, der zur Implementierung durch das ADS nach 2 im Zusammenhang mit dem Bereichssteuerprozess nach 3 gemäß einem oder mehreren hier beschriebenen Aspekten geeignet ist; und
6-7 eine Reihenfolge verschiedener Zustände für ein beispielhaftes Szenario für eine beispielhafte Implementierung des Bereichssteuerprozesses nach 3 gemäß einem oder mehreren hier beschriebenen Aspekten.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung ist lediglich beispielhafter Art und ist nicht vorgesehen, die Anmeldung und die Verwendungen einzuschränken. Weiterhin besteht keine Absicht, an irgendeine in der vorangehenden Einleitung, Zusammenfassung oder der folgenden ausführlichen Beschreibung ausdrücklich oder stillschweigend dargestellte Theorie gebunden zu sein. Wie der Begriff Modul hier verwendet wird, bezieht er sich auf irgendeine Hardware, Software, Firmware, elektronische Steuerkomponente, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorvorrichtung, einzeln oder in irgendeiner Kombination, einschließlich ohne Einschränkung: einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einer elektronischen Schaltung, eines Prozessors (gemeinsam benutzt, dediziert oder Gruppe) und eines Speichers, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, einer kombinatorischen Logikschaltung und/oder anderer geeigneter Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
In 1 bestimmt ein autonomes Fahrzeugsteuersystem 100 gemäß einer oder mehreren Implementierungen einen Plan zum autonomen Betreiben eines Fahrzeugs 10 entlang einer Route in einer Weise, die Objekte oder Hindernisse berücksichtigt, die durch bordinterne Sensoren 28, 40 detektiert werden, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. In dieser Hinsicht kalibriert ein Steuermodul an Bord des Fahrzeugs 10 verschiedene Typen bordinterner Sensoren 28, 40 in Bezug aufeinander und/oder bezüglich des Fahrzeugs 10, wodurch ermöglicht wird, dass die Daten von diesen verschiedenen Typen bordinterner Sensoren 28, 40 basierend auf der Kalibrierung für Zwecke der Objektdetektion, der Objektklassifikation und des resultierenden autonomen Betriebs des Fahrzeugs 10 räumlich oder anderweitig einander zugeordnet werden können.
Wie in 1 dargestellt ist, enthält das Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Chassis, eine Karosserie 14 und die Vorder- und Hinterräder 16, 18, die in der Nähe einer jeweiligen Ecke der Karosserie 14 drehbar an das Chassis gekoppelt sind. Die Karosserie 14 ist auf dem Chassis angeordnet und umschließt im Wesentlichen die Komponenten des Fahrzeugs 10, wobei die Karosserie 14 und das Chassis gemeinsam einen Rahmen bilden können.
Gemäß beispielhaften Implementierungen ist das Fahrzeug 10 ein autonomes Fahrzeug oder anderweitig konfiguriert, eine oder mehrere autonome Betriebsarten zu unterstützen, wobei das Steuersystem 100 in das Fahrzeug 10 (das im Folgenden als das Fahrzeug 10 bezeichnet wird) aufgenommen ist. Das Fahrzeug 10 ist in der veranschaulichten Implementierung als ein Personenkraftwagen dargestellt, wobei aber erkannt werden sollte, dass jedes andere Fahrzeug einschließlich Motorrädern, Lastkraftwagen, Geländelimousinen (SUVs), Wohnmobilen (RVs), Wasserfahrzeugen, Luftfahrzeugen usw., außerdem verwendet werden kann. Gemäß einer beispielhaften Implementierung ist das Fahrzeug 10 ein sogenanntes Automatisierungssystem der Stufe zwei. Ein System der Stufe zwei gibt eine „Teilautomatisierung des Fahrens“ an, was sich auf die fahrbetriebsartspezifische Ausführung durch ein automatisiertes Fahrsystem bezieht, um das Lenken, die Beschleunigung und das Bremsen in spezifischen Szenarios zu steuern, während der Fahrer aufmerksam bleibt und das automatisierte Fahrsystem jederzeit aktiv überwacht und Fahrerunterstützung bereitstellen kann, um die Steuerung der primären Fahraufgaben zu unterstützen.
Wie gezeigt ist, enthält das Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Antriebssystem 20, ein Getriebesystem 22, ein Lenksystem 24, ein Bremssystem 26, ein Sensorsystem 28, ein Aktuatorsystem 30, wenigstens eine Datenspeichervorrichtung 32, wenigstens einen Controller 34 und ein Kommunikationssystem 36. Das Antriebssystem 20 kann gemäß verschiedenen Implementierungen eine Brennkraftmaschine, eine elektrische Arbeitsmaschine, wie z. B. einen Fahrmotor, und/oder ein Brennstoffzellenantriebssystem enthalten. Das Getriebesystem 22 ist konfiguriert, Leistung vom Antriebssystem 20 zu den Fahrzeugrädern 16, 18 gemäß wählbaren Übersetzungsverhältnissen zu übertragen. Gemäß verschiedenen Implementierungen kann das Getriebesystem 22 ein Stufenverhältnis-Automatikgetriebe, ein kontinuierlich variables Getriebe oder ein anderes geeignetes Getriebe enthalten. Das Bremssystem 26 ist konfiguriert, ein Bremsmoment den Fahrzeugrädern 16, 18 bereitzustellen. Das Bremssystem 26 kann gemäß verschiedenen Implementierungen Reibungsbremsen, Bremsen per Kabel, ein Nutzbremssystem, wie z. B. eine elektrische Arbeitsmaschine, und/oder andere geeignete Bremssysteme enthalten. Das Lenksystem 24 beeinflusst eine Position der Fahrzeugräder 16, 18. Während für Veranschaulichungszwecke dargestellt ist, dass ein Lenkrad enthalten ist, kann das Lenksystem 24 gemäß einigen Implementierungen, die innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung in Betracht gezogen werden, kein Lenkrad enthalten.
Das Sensorsystem 28 enthält eine oder mehrere Abtastvorrichtungen 40a-40n, die beobachtbare Bedingungen der äußeren Umgebung und/oder der inneren Umgebung des Fahrzeugs 10 abtasten. Die Abtastvorrichtungen 40a-40n können Radare, Lidare, globale Positionierungssysteme, optische Kameras, Wärmekameras, Ultraschallsensoren und/oder andere Sensoren enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Das Aktuatorsystem 30 enthält eine oder mehrere Aktuatorvorrichtungen 42a-42n, die ein oder mehrere Fahrzeugmerkmale, wie z. B., aber nicht eingeschränkt auf das Antriebssystem 20, das Getriebesystem 22, das Lenksystem 24 und das Bremssystem 26, steuern. Gemäß verschiedenen Implementierungen können die Fahrzeugmerkmale ferner (nicht nummerierte) innere und/oder äußere Fahrzeugmerkmale, wie z. B., aber nicht eingeschränkt auf Türen, einen Kofferraum und Kabinenmerkmale, wie z. B. Luft, Musik und Beleuchtung usw., enthalten.
Die Datenspeichervorrichtung 32 speichert Daten zur Verwendung beim automatischen Steuern des Fahrzeugs 10. Gemäß verschiedenen Implementierungen speichert die Datenspeichervorrichtung 32 definierte Karten der navigierbaren Umgebung. Gemäß verschiedenen Implementierungen können die definierten Karten durch ein entferntes System im Voraus definiert und von diesem erhalten werden. Die definierten Karten können z. B. durch das entfernte System zusammengestellt und (drahtlos und/oder drahtgebunden) zu dem Fahrzeug 10 übertragen und in der Datenspeichervorrichtung 32 gespeichert werden. Wie erkannt werden kann, kann die Datenspeichervorrichtung 32 Teil des Controllers 34, separat vom Controller 34 oder Teil des Controllers 34 und Teil eines separaten Systems sein.
Der Controller 34 enthält wenigstens einen Prozessor 44 und eine computerlesbare Speichervorrichtung oder -medien 46. Der Prozessor 44 kann irgendein nach Kundenwünschen gefertigter oder handelsüblicher Prozessor, eine Zentraleinheit (CPU), eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU), ein Hilfsprozessor unter mehreren dem Controller 34 zugeordneten Prozessoren, ein halbleiterbasierter Mikroprozessor (in der Form eines Mikrochips oder Chipsatzes), ein Makroprozessor, irgendeine Kombination davon oder im Allgemeinen eine Vorrichtung zum Ausführen von Anweisungen sein. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder die computerlesbaren Speichermedien 46 können flüchtigen und nichtflüchtigen Speicher z. B. in Festwertspeicher (ROM), Schreib-Lese-Speicher (RAM) und Aufrechterhaltungs-Speicher (KAM) enthalten. KAM ist ein permanenter oder nichtflüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariable zu speichern, während der Prozessor 44 ausgeschaltet ist. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder die computerlesbaren Speichermedien 46 können unter Verwendung irgendeiner einer Anzahl bekannter Speichervorrichtungen, wie z. B. PROMs (programmierbarer Festwertspeicher), EPROMs (elektrisch PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder irgendwelcher anderer elektrischer, magnetischer, optischer oder Kombinations-Speichervorrichtungen, die Daten speichern können, von denen einige ausführbare Anweisungen repräsentieren, die durch den Controller 34 beim Steuern des Fahrzeugs 10 verwendet werden, implementiert sein.
Die Anweisungen können ein oder mehrere separate Programme enthalten, von denen jedes eine geordnete Auflistung ausführbarer Anweisungen zum Implementieren logischer Funktionen umfasst. Die Anweisungen, wenn sie durch den Prozessor 44 ausgeführt werden, empfangen und verarbeiten Signale vom Sensorsystem 28, führen Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen zum automatischen Steuern der Komponenten des Fahrzeugs 10 aus und erzeugen Steuersignale für das Aktuatorsystem 30, um die Komponenten des Fahrzeugs 10 basierend auf der Logik, den Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen automatisch zu steuern. Obwohl in 1 nur ein Controller 34 gezeigt ist, können die Ausführungsformen des Fahrzeugs 10 irgendeine Anzahl von Controllern 34 enthalten, die über irgendein geeignetes Kommunikationsmedium oder eine Kombination von Kommunikationsmedien kommunizieren und die zusammenarbeiten, um die Sensorsignale zu verarbeiten, Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen auszuführen und Steuersignale zu erzeugen, um die Merkmale des Fahrzeugs 10 automatisch zu steuern.
Gemäß verschiedenen Implementierungen sind eine oder mehrere Anweisungen des Controllers 34 im Steuersystem 100 (z. B. im Datenspeicherelement 46) verkörpert, wobei sie, wenn sie durch den Prozessor 44 ausgeführt werden, den Prozessor 44 veranlassen, von Bildgebungs- und Ortungsvorrichtungen 40 erfasste oder erzeugte Daten zu erhalten und die erfassten Umgebungsdaten zu verwenden, um Befehle zum autonomen Betreiben des Fahrzeugs 10 zu bestimmen, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Gemäß einer oder mehreren beispielhaften Implementierungen erhält das Datenspeicherelement 46 eine Nachschlagetabelle der Querplanungsinformationen aufrecht, die verwendet werden können, um entsprechende Querreferenztrajektorien zum seitlichen Manövrieren in eine benachbarte Fahrspur zu bestimmen, wobei die Querplanungsinformationen und die resultierende Referenzquertrajektorie durch den Prozessor 44 verwendet oder anderweitig referenziert werden, um Befehle zum autonomen Betreiben des Fahrzeugs 10 zu bestimmen, wenn das normale Fahrzeugführungs- oder -steuerschema, das durch den Prozessor 44 unterstützt wird, auf eine Frist oder eine andere zeitliche Beschränkung für ein zeitempfindliches Quermanöver stößt, um zu vermeiden, dass ein befohlener Fahrzeugweg innerhalb eines begrenzten Zeitraums gelöst werden muss.
In 1 ist das Kommunikationssystem 36 gemäß beispielhaften Implementierungen konfiguriert, Informationen zu und von anderen Entitäten 48, wie z. B. anderen Fahrzeugen („V2V“-Kommunikation), Infrastruktur („V21“-Kommunikation), entfernten Systemen und/oder persönlichen Geräten, aber nicht darauf eingeschränkt, drahtlos über ein Kommunikationsnetz zu übertragen. Gemäß einer beispielhaften Implementierung ist das Kommunikationssystem 36 ein drahtloses Kommunikationssystem, das konfiguriert ist, über ein drahtloses lokales Netz (WLAN) unter Verwendung von IEEE 802.11-Standards oder unter Verwendung der Zellendatenkommunikation zu kommunizieren. Zusätzliche oder alternative Kommunikationsverfahren, wie z. B. ein dedizierter Kurzstrecken-Kommunikationskanal (DSRC-Kanal), werden jedoch außerdem innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung betrachtet. Die DSRC-Kanäle beziehen sich auf drahtlose Einweg- oder Zweiweg-Kommunikationskanäle mit kurzer Reichweite bis mittlerer Reichweite, die spezifisch für die Kraftfahrzeugverwendung entworfen sind, und auf einen entsprechenden Satz von Protokollen und Standards.
Das durch das Kommunikationssystem 36 genutzte Kommunikationsnetz kann ein drahtloses Trägersystem, wie z. B. ein Mobiltelefonsystem, enthalten, das sowohl mehrere (nicht gezeigt) Mobilfunkmasten, eine oder mehrere (nicht gezeigte) Mobilvermittlungsstellen (MSCs) als auch irgendwelche anderen Vernetzungskomponenten enthält, die erforderlich sind, um das drahtlose Trägersystem mit einem Landkommunikationssystem zu verbinden, wobei das drahtlose Trägersystem irgendeine geeignete Kommunikationstechnik, einschließlich z. B. digitaler Techniken, wie z. B. CDMA (z. B. CDMA2000), LTE (z. B. 4G LTE oder 5G LTE), GSM/GPRS, oder anderer aktueller oder aufkommender drahtloser Techniken implementieren kann. Zusätzlich oder alternativ kann ein zweites drahtloses Trägersystem in der Form eines Satellitenkommunikationssystems verwendet werden, um eine unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation unter Verwendung eines oder mehrerer (nicht gezeigter) Kommunikationssatelliten und einer (nicht gezeigten) Aufwärtsstrecken-Sendestation, einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf Satellitenfunkdienste, Satellitentelephoniedienste und/oder dergleichen, bereitzustellen. Einige Implementierungen können ein Landkommunikationssystem, wie z. B. ein herkömmliches landgestütztes Telekommunikationsnetz verwenden, das ein öffentliches vermitteltes Telephonnetz (PSTN) enthält, das verwendet wird, um festverdrahtete Telefonie, paketvermittelte Datenkommunikation und die Internet-Infrastruktur bereitzustellen. Ein oder mehrere Segmente eines Landkommunikationssystems können unter Verwendung eines standardmäßigen drahtgebundenen Netzes, eines Glasfaser- oder eines anderen optischen Netzes, eines Kabelnetzes, von Stromleitungen, anderer drahtloser Netze, wie z. B. drahtloser lokaler Netze (WLANs), oder von Netzen, die einen drahtlosen Breitbandzugang (BWA) bereitstellen, oder irgendeiner Kombination davon implementiert sein.
In 2 implementiert der Controller 34 gemäß verschiedenen Implementierungen ein autonomes Fahrsystem (ADS) 70. Das heißt, geeignete Software- und/oder Hardware-Komponenten des Controllers 34 (z. B. der Prozessor 44 und die computerlesbare Speichervorrichtung 46) werden verwendet, um ein autonomes Fahrsystem 70 bereitzustellen, das in Verbindung mit dem Fahrzeug 10 verwendet wird, um z. B. verschiedene Aktuatoren 30 automatisch zu steuern und dadurch die Beschleunigung, die Lenkung bzw. das Bremsen des Fahrzeugs ohne menschliches Eingreifen zu steuern.
Gemäß verschiedenen Implementierungen können die Anweisungen des autonomen Fahrsystems 70 nach Funktion oder System organisiert sein. Wie in 2 gezeigt ist, kann das autonome Fahrsystem 70 z. B. ein Sensorfusionssystem 74, ein Positionierungssystem 76, ein Führungssystem 78 und ein Fahrzeugsteuersystem 80 enthalten. Wie erkannt werden kann, können die Anweisungen gemäß verschiedenen Implementierungen in irgendeiner Anzahl von Systemen (z. B. kombiniert, weiter partitioniert usw.) organisiert sein, da die Offenbarung nicht auf die vorliegenden Beispiele eingeschränkt ist.
Gemäß verschiedenen Implementierungen synthetisiert und verarbeitet das Sensorfusionssystem 74 Sensordaten und sagt das Vorhandensein, den Ort, die Klassifikation und/oder den Weg von Objekten und Merkmalen in der Umgebung des Fahrzeugs 10 vorher. Gemäß verschiedenen Implementierungen kann das Sensorfusionssystem 74 Informationen von mehreren Sensoren aufnehmen, einschließlich Kameras, Lidaren, Radaren und/oder irgendeiner beliebigen Anzahl anderer Typen von Sensoren, ist aber nicht darauf eingeschränkt. Gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen beispielhaften Implementierungen korreliert das Sensorfusionssystem 74 Bilddaten mit Lidar-Punktwolkendaten, dem Fahrzeugbezugssystem oder irgendeinem anderen Bezugskoordinatensystem unter Verwendung kalibrierter Umsetzungsparameterwerte, die der Paarbildung der jeweiligen Kamera und des Bezugssystems zugeordnet sind, um Lidar-Punkte mit Pixelpositionen in Beziehung zu setzen, den Bilddaten Tiefen zuzuweisen, Objekte in den Bilddaten und/oder den Lidar-Daten zu identifizieren oder anderweitig zugeordnete Bilddaten und Lidar-Daten zu synthetisieren. Mit anderen Worten, die Sensorausgabe von dem Sensorfusionssystem 74, die dem Fahrzeugsteuersystem 80 bereitgestellt wird (z. B. Indizien detektierter Objekte und/oder ihrer Orte bezüglich des Fahrzeugs 10), spiegelt die Kalibrierungen und Zuordnungen zwischen Kamerabildern, Lidar-Punktwolkendaten und dergleichen wider oder wird anderweitig dadurch beeinflusst.
Das Positionierungssystem 76 verarbeitet die Sensordaten zusammen mit anderen Daten, um eine Position (z. B. eine lokale Position bezüglich einer Karte, eine exakte Position bezüglich einer Fahrspur einer Straße, den Fahrzeugkurs, die Geschwindigkeit usw.) des Fahrzeugs 10 relativ zur Umgebung zu bestimmen. Das Führungssystem 78 verarbeitet die Sensordaten zusammen mit anderen Daten, um einen Weg zu bestimmen, dem das Fahrzeug 10 in Anbetracht der aktuellen Sensordaten und der Stellung des Fahrzeugs folgen soll. Das Fahrzeugsteuersystem 80 erzeugt dann Steuersignale zum Steuern des Fahrzeugs 10 gemäß dem bestimmten Weg. Gemäß verschiedenen Implementierungen implementiert der Controller 34 Techniken des maschinellen Lernens, um die Funktionalität des Controllers 34 zu unterstützen, wie z. B. die Merkmalsdetektion/-klassifikation, die Abschwächung von Hindernissen, die Durchquerung von Routen, die Kartierung, die Sensorintegration, die Grundwahrheitsbestimmung und dergleichen.
Gemäß einer oder mehreren Implementierungen enthält das Führungssystem 78 ein Bewegungsplanungsmodul, das einen Bewegungsplan zum Steuern des Fahrzeugs erzeugt, wenn es entlang einer Route fährt. Das Bewegungsplanungsmodul enthält ein Längslösermodul, das eine Längsbewegungsplanausgabe zum Steuern der Bewegung des Fahrzeugs entlang der Route in der allgemeinen Fahrtrichtung, z. B. durch Veranlassen des Fahrzeugs, an einem oder mehreren Orten in der Zukunft entlang der Route zu beschleunigen oder zu verzögern, um eine gewünschte Geschwindigkeit oder Schnelligkeit aufrechtzuerhalten, erzeugt. Das Bewegungsplanungsmodul enthält außerdem ein Querlösermodul, das eine Querbewegungsplanausgabe zum Steuern der Querbewegung des Fahrzeugs entlang der Route erzeugt, um die allgemeine Fahrtrichtung, z. B. durch Lenken des Fahrzeugs an einem oder mehreren Orten in der Zukunft entlang der Route (z. B. um das Fahrzeug innerhalb einer Fahrspur zentriert aufrechtzuerhalten, die Fahrspuren zu wechseln usw.) zu ändern. Die Längs- und Querplanausgaben entsprechen der befohlenen (oder geplanten) Wegausgabe, die dem Fahrzeugsteuersystem 80 zum Steuern der Fahrzeugaktuatoren 30 bereitgestellt wird, um eine Bewegung des Fahrzeugs 10 entlang der Route zu erreichen, die den Längs- und Querplänen entspricht.
Während des normalen Betriebs versucht das Längslösermodul, die Fahrzeuggeschwindigkeit (oder -schnelligkeit) in der Fahrtrichtung, die Fahrzeugbeschleunigung in der Fahrtrichtung und die Ableitung der Fahrzeugbeschleunigung in der Fahrtrichtung, die hier alternativ als der Längsruck des Fahrzeugs bezeichnet wird, zu optimieren, während das Querlösermodul versucht, einen oder mehrere des Lenkwinkels, der Änderungsrate des Lenkwinkels und der Beschleunigung oder der zweiten Ableitung des Lenkwinkels, hier alternativ als der Querruck des Fahrzeugs bezeichnet wird, zu optimieren. In dieser Hinsicht kann der Lenkwinkel auf die Krümmung des Weges oder der Route bezogen sein, wobei irgendeines des Lenkwinkels, der Änderungsrate des Lenkwinkels und der Beschleunigung oder der zweiten Ableitung des Lenkwinkels entweder einzeln oder in Kombination durch das Querlösermodul optimiert werden kann.
Gemäß einer beispielhaften Implementierung empfängt oder erhält anderweitig das Längslösermodul die aktuelle oder momentane Stellung des Fahrzeugs, die die aktuelle Position oder den aktuellen Ort des Fahrzeugs, die aktuelle Orientierung des Fahrzeugs, die aktuelle Geschwindigkeit oder Schnelligkeit des Fahrzeugs und die aktuelle Beschleunigung des Fahrzeugs enthält. Unter Verwendung der aktuellen Position oder des aktuellen Orts des Fahrzeugs gewinnt das Längslösermodul außerdem Informationen über die Route wieder, die Informationen über die Route, entlang der das Fahrzeug fährt, in Anbetracht der aktuellen Stellung und zuzüglich eines zusätzlichen Pufferabstands oder Pufferzeitraums (z. B. 12 Sekunden in die Zukunft), wie z. B. sowohl die aktuelle und künftige Stra-ßenneigung oder -steigung, die aktuelle und künftige Straßenkrümmung, aktuelle und künftige Fahrspurinformationen (z. B. Fahrspurtypen, Begrenzungen und andere Beschränkungen oder Einschränkungen) als auch andere der Fahrbahn zuzuordnende Beschränkungen oder Einschränkungen (z. B. Mindest- und Höchstgeschwindigkeitsgrenzen, Höhen- oder Gewichtseinschränkungen und dergleichen) enthalten, oder erhält sie anderweitig. Die Routeninformationen können z. B. von einem bordinternen Datenspeicherelement 32, einer Online-Datenbank oder einer anderen Entität erhalten werden. Gemäß einer oder mehreren Implementierungen können die Querrouteninformationen den Befehl für den geplanten Querweg enthalten, der vom Querlösermodul ausgegeben wird, wobei das Längs- und das Querlösermodul einen optimalen Reiseplan entlang der Route iterativ ableiten.
Das Längslösermodul empfängt oder erhält anderweitig außerdem die aktuellen Hindernisdaten, die für die Route und die aktuelle Stellung des Fahrzeugs relevant sind, die z. B. den Ort oder die Position, die Größe, die Orientierung oder den Kurs, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung und andere Eigenschaften von Objekten oder Hindernissen in der Nähe des Fahrzeugs oder der zukünftigen Route enthalten können. Das Längslösungsmodul empfängt oder erhält anderweitig außerdem die Längseinschränkungsdaten des Fahrzeugs, die die kinematischen oder physikalischen Fähigkeiten des Fahrzeugs für die Längsbewegung charakterisieren oder anderweitig definieren, wie z. B. die maximale Beschleunigung und den maximalen Längsruck, die maximale Verzögerung und dergleichen. Die Längseinschränkungsdaten des Fahrzeugs können für jedes spezielle Fahrzeug spezifisch sein und können von einem bordinternen Datenspeicherelement 32 oder von einer vernetzten Datenbank oder einer anderen Entität 48, 52, 54 erhalten werden. Gemäß einigen Implementierungen können die Längseinschränkungsdaten 416 des Fahrzeugs dynamisch oder im Wesentlichen in Echtzeit basierend auf der aktuellen Masse des Fahrzeugs, der aktuellen Kraftstoffmenge an Bord des Fahrzeugs, der historischen oder aktuellen Leistung des Fahrzeugs und/oder potentiell anderen Faktoren berechnet oder anderweitig bestimmt werden. Gemäß einer oder mehreren Implementierungen werden die Längseinschränkungsdaten des Fahrzeugs bezüglich des Querweges, der Quereinschränkungsdaten des Fahrzeugs und/oder der durch das Querlösermodul ausgeführten Bestimmungen berechnet oder bestimmt. Die maximale Längsgeschwindigkeit kann z. B. an einem speziellen Ort durch die Wegkrümmung und die maximale Querbeschleunigung durch Berechnen der maximalen Längsgeschwindigkeit als eine Funktion der Wegkrümmung und der maximalen Querbeschleunigung (die selbst durch Fahrerpräferenzen oder die Fahrzeugdynamik eingeschränkt sein könnte) eingeschränkt sein. In dieser Hinsicht kann an Orten, an denen der Grad der Wegkrümmung relativ hoch ist (z. B. bei scharfen Kurven), die maximale Längsgeschwindigkeit entsprechend begrenzt sein, um eine komfortable oder erreichbare Querbeschleunigung entlang der Kurve aufrechtzuerhalten.
Unter Verwendung der verschiedenen Eingaben in das Längslösermodul berechnet oder bestimmt anderweitig das Längslösermodul einen Längsplan (z. B. geplante Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- und Ruckwerte in der Zukunft als Funktion der Zeit) für das Fahren entlang der Route innerhalb irgendeines Vorhersagehorizonts (z. B. 12 Sekunden) durch Optimieren irgendeiner Längskostenvariable oder einer Kombination davon (z. B. Minimieren der Fahrzeit, Minimieren des Kraftstoffverbrauchs, Minimieren des Rucks oder dergleichen) durch Variieren der Geschwindigkeit oder Schnelligkeit des Fahrzeugs von der aktuellen Stellung in einer Weise, die sicherstellt, dass das Fahrzeug in dem möglichen Ausmaß den Längsfahrpräferenzinformationen entspricht, während es außerdem die Fahrspurbegrenzungen oder andere Routeneinschränkungen entspricht und Kollisionen mit Objekten oder Hindernissen vermeidet. In dieser Hinsicht übertritt der durch das Längslösermodul erzeugte resultierende Längsplan unter vielen Bedingungen nicht die Einstellungen der maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit, der maximalen Fahrzeugbeschleunigung, der maximalen Verzögerung und des maximalen Längsrucks, die dem Anwender zugeordnet sind, während außerdem an den dem Anwender zugeordneten Folgeabständen oder -puffern festgehalten wird.
Nichtsdestoweniger kann es in einigen Szenarien notwendig sein, eine oder mehrere Längsfahrpräferenzeinstellungen zu verletzen, um Kollisionen zu vermeiden, Lichtsignale zu befolgen oder dergleichen, wobei in diesem Fall das Längslösermodul versuchen kann, die Übereinstimmung mit so vielen der anwenderspezifischen Längsfahrpräferenzeinstellungen wie möglich aufrechtzuerhalten. Folglich entspricht der resultierende Längsplan im Allgemeinen den Längsfahrpräferenzinformationen des Anwenders, aber nicht notwendigerweise so streng.
In einer ähnlicher Weise empfängt oder erhält anderweitig das Querlösermodul die aktuelle Stellung des Fahrzeugs und die relevanten Routeninformationen und Hindernisdaten, um eine Querfahrplanlösung innerhalb des Vorhersagehorizonts zu bestimmen. Außerdem empfängt oder erhält anderweitig das Querlösermodul die Quereinschränkungsdaten des Fahrzeugs, die die kinematischen oder physikalischen Fähigkeiten des Fahrzeugs für die Querbewegung, wie z. B. den maximalen Lenkwinkel oder den Bereich der Lenkwinkel, den minimalen Abbiegeradius, die maximale Änderungsrate für den Lenkwinkel und dergleichen, charakterisieren oder anderweitig definieren. Die Quereinschränkungsdaten des Fahrzeugs können außerdem für jedes spezielle Fahrzeug spezifisch sein und können von einem bordinternen Datenspeicherelement 32 oder von einer vernetzten Datenbank oder einer anderen Entität 48, 52, 54 erhalten werden. Das Querlösermodul kann außerdem anwenderspezifische Querfahrpräferenzinformationen, die z. B. anwenderspezifische Werte oder Einstellungen für die Lenkgeschwindigkeit (z. B. eine maximale Änderungsrate für den Lenkwinkel, eine maximale Beschleunigung des Lenkwinkels und/oder dergleichen), den Querruck und dergleichen enthalten, empfangen oder anderweitig erhalten. Die Querfahrpräferenzinformationen können außerdem anwenderspezifische Abstände oder Puffer, wie z. B. einen Mindest- und/oder Maximalabstand von den Fahrspurbegrenzungen, einen minimalen Querpuffer oder Quertrennungsabstand zwischen Objekten oder Hindernissen und dergleichen, und potentiell andere anwenderspezifische Fahrspurpräferenzen (z. B. eine bevorzugte befahrene Fahrspur) enthalten.
Unter Verwendung der verschiedenen Eingaben in das Querlösermodul berechnet oder bestimmt anderweitig das Querlösermodul einen Querplan für das Fahren entlang der Route an zukünftigen Orten innerhalb eines Vorhersagehorizonts (z. B. 50 Meter) durch Optimieren einer Querkostenvariable oder einer Kombination davon (z. B., Minimieren der Abweichung von der Mitte der Fahrbahn, Minimieren der Krümmung des Weges, Minimieren des Querrucks oder dergleichen) durch Variieren des Lenkwinkels oder des Fahrzeugradwinkels in einer Weise, die sicherstellt, dass das Fahrzeug den Querfahrpräferenzinformationen bis zu dem möglichen Ausmaß entspricht, während es außerdem den Fahrspurbegrenzungen oder anderen Routeneinschränkungen entspricht und Kollisionen mit Objekten oder Hindernissen vermeidet.
Während des normalen Betriebs kann das Querlösermodul den Längsfahrplan vom Längslösermodul zusammen mit den Routeninformationen und den Hindernisdaten verwenden, um zu bestimmen, wie das Fahrzeug von der aktuellen Stellung innerhalb des Vorhersagehorizonts zu lenken ist, während es versucht, den Querfahrpräferenzinformationen zu entsprechen. In dieser Hinsicht entsprechen die resultierenden Längs- und Querfahrpläne, die schließlich durch Bewegungsplanungsmodul ausgegeben werden, durch Variieren eines oder mehrerer der Geschwindigkeit, der (Längs- und/oder Quer-) Beschleunigung/Verzögerung, des (Längs- und/oder Quer-) Rucks, des Lenkwinkels und der Lenkwinkeländerungsrate des Fahrzeugs so vielen Fahrpräferenzen des Anwenders wie möglich, während die Kostenvariable optimiert werden und Kollisionen vermieden werden. Der durch das Bewegungsplanungsmodul ausgegebene Längsfahrplan enthält eine Reihenfolge geplanter Geschwindigkeits- und Beschleunigungsbefehle bezüglich der Zeit zum Betreiben des Fahrzeugs innerhalb des Längsvorhersagehorizonts (z. B. einen Geschwindigkeitsplan für die nächsten 12 Sekunden), während ähnlich der durch das Bewegungsplanungsmodul ausgegebene Querfahrplan eine Reihenfolge geplanter Lenkwinkel und Lenkgeschwindigkeiten bezüglich des Abstands oder der Position für das Lenken des Fahrzeugs innerhalb des Quervorhersagehorizonts während des Betreibens gemäß dem Längsfahrplan (z. B. einem Lenkplan für die nächsten 50 Meter) enthält. Die Längs- und Querplanausgaben werden dem Fahrzeugsteuersystem 80 bereitgestellt, das die Fahrzeuglokalisierungsinformationen verwenden kann und seine eigenen Steuerschemata einsetzt, um Steuerausgaben zu erzeugen, die durch Variieren der den Aktuatoren 30 bereitgestellten Geschwindigkeits- und Lenkbefehle die Fahrzeuglokalisierungsinformationen zu den Längs- und Querplänen regeln, wodurch die Geschwindigkeit und die Lenkung des Fahrzeugs 10 variiert werden, um die Längs- und Querpläne zu emulieren oder anderweitig zu bewirken.
Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, unterstützt das Führungssystem 78 gemäß beispielhaften Implementierungen eine freihändige autonome Betriebsart, die die Lenkung, die Beschleunigung und das Bremsen steuert, während sie freigegeben ist, wobei es arbeitet, um die Fahrspurzentrierung bereitzustellen, während es versucht, eine vom Fahrer gewählte Geschwindigkeit und/oder einen vom Fahrer gewählten Folgeabstand (oder Lückenzeitraum) bezüglich anderer Fahrzeuge unter Verwendung der durch das Sensorfusionssystem 74 bereitgestellten aktuellen Sensordaten (oder Hindernisdaten) und der durch das Positionierungssystem 76 bereitgestellten aktuellen Fahrzeugstellung aufrechtzuerhalten. In der autonomen Betriebsart detektiert, identifiziert oder bestimmt anderweitig das Führungssystem 78, wenn eine vorderer Sehbereich einer Abtastvorrichtung 40, wie z. B. einer Kamera oder eines anderen Bildsensors, z. B. aufgrund eines Hindernisses oder eines anderen Objekts in der Sichtlinie der Abtastvorrichtung 40, kleiner als ein Zielwert ist, der einem gewünschten minimalen Schwellenwert des vorderen Sehbereichs entspricht [das Führungssystem 78]. Wenn der vordere Sehbereich kleiner als der Schwellenwert ist, vergrößert das Führungssystem 78 automatisch den Folgeabstand (oder Lückenzeitraum) und/oder stellt die Querposition des Fahrzeugs 10 bezüglich der Fahrspurbegrenzungen (oder der Fahrspurmittellinie) für einen vorübergehenden Zeitraum ein, um den vorderen Sehbereich zu vergrößern, während es versucht, die vom Fahrer gewählte Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten und Fahrereingriffe oder andere Eskalationen zu vermeiden, die auftreten könnten, wenn der vordere Sehbereich unzureichend ist. Ein Fahrzeug vor dem Host-Fahrzeug 10 (das hier alternativ als das Fahrzeug am nächsten im Weg (CIP-Fahrzeug) bezeichnet wird) in der Sichtlinie einer Kamera oder einer anderen Abtastvorrichtung 40 kann die Fähigkeit des Sensorfusionssystems 74 und/oder des Positionierungssystems 76 verringern, Fahrspurbegrenzungen jenseits des CIP-Fahrzeugs zu detektieren oder zu identifizieren. Weiterhin muss das Führungssystem 78 in Situationen dichten Verkehrs sowohl Fahrzeuge in benachbarten Fahrspuren als auch Bordsteine oder Straßenränder berücksichtigen, die die Fähigkeit des Host-Fahrzeugs 10 einschränken, sich seitlich zu bewegen oder die Fahrspur zu wechseln, um um das CIP-Fahrzeug zu navigieren.
Gemäß den hier beschriebenen beispielhaften Implementierungen kann das Führungssystem 78, wenn der aktuelle vordere Sehbereich einer Abtastvorrichtung 40 kleiner als ein Zielwert ist, der einem gewünschten minimalen Schwellenwert des vorderen Sehbereichs entspricht, automatisch den Folgeabstand (oder Lückenzeitraum) um einen Zurückbleibabstand erhöhen, um den Gesamttrennungsabstand zwischen dem Host-Fahrzeug 10 und dem CIP-Fahrzeug für einen vorübergehenden Zeitraum zu vergrößern, um die Länge oder den Betrag der Fahrspurbegrenzungen oder Fahrspurlinien zu erhöhen, die durch die Abtastvorrichtung 40 am Host-Fahrzeug 10 sichtbar sind. Zusätzlich oder alternativ kann das Führungssystem 78 außerdem die Querposition des Host-Fahrzeugs 10 um irgendeinen Versatz bezüglich der Fahrspurmittellinie automatisch einstellen, um die Detektion der Fahrspurlinie zu unterstützen, während Straßenränder, benachbarte Fahrzeuge oder anderes potentielles seitliches Eindringen vermieden wird. Aufgrund des Zurückbleibabstands und der Querversätze ermöglicht es der hier beschriebene Gegenstand dem Führungssystem 78 am Host-Fahrzeug 10, eine sichere Fahrspurzentrierungssteuerung aufrechtzuerhalten und Fahrereingriffe oder andere Eskalationen zu vermeiden, wenn das Host-Fahrzeug 10 einem CIP-Fahrzeug begegnet, das andernfalls die Fähigkeit der Sensorvorrichtung 40 einschränken könnte, die gewünschte Länge der Fahrspurbegrenzungen und/oder der Fahrspurmittellinie zu erfassen.
3 stellt eine beispielhafte Implementierung eines Bereichssteuerprozesses 300 dar, der zur Implementierung durch ein Steuermodul an Bord eines Fahrzeugs (z. B. durch das Führungssystem 78 des ADS 70, das durch den Controller 34 im Fahrzeug 10 unterstützt wird) geeignet ist, um das Fahrzeug zu veranlassen, vorübergehend zurückzubleiben und/oder sich in Reaktion auf ein detektiertes Hindernis, Objekt oder ein anderes Ereignis, das den vorderen Bereich einer Kamera, eines Bildsensors oder einer anderen Abtastvorrichtung an Bord des Fahrzeugs (z. B. der Sensorvorrichtung 40) beeinträchtigt, seitlich einzustellen. Für Veranschaulichungszwecke kann sich die folgende Beschreibung auf Elemente beziehen, die oben im Zusammenhang mit den 1-2 erwähnt worden sind. Während Abschnitte des Bereichssteuerprozesses 300 durch verschiedene Elemente eines Fahrzeugsystems ausgeführt werden können, kann der Gegenstand hier für Erklärungszwecke hauptsächlich im Kontext des Bereichssteuerprozesses 300 beschrieben werden, der hauptsächlich durch das Führungssystem 78 des ADS 70 ausgeführt wird, das durch den dem Fahrzeug 10 zugeordneten Controller 34 implementiert ist. Gemäß einem oder mehreren beispielhaften Aspekten wird der Bereichssteuerprozess 300 im Zusammenhang mit dem im Folgenden im Kontext der 4 ausführlicher beschriebenen Zurückbleibbestimmungsprozess 400 und/oder dem im Folgenden im Kontext der 5 ausführlicher beschriebenen Quereinstellungsprozess 500 ausgeführt.
Gemäß beispielhaften Implementierungen identifiziert oder bestimmt anderweitig der Bereichssteuerprozess 300 bei 302 den aktuellen vorderen Sehbereich einer Abtastvorrichtung. Gemäß einer oder mehreren Implementierungen wird der aktuelle vordere Sehbereich als ein gleitender Durchschnitt der geschätzten sichtbaren Fahrspurbegrenzungslängen über ein vorhergehendes Zeitintervall oder eine vorhergehende Anzahl von Abtastwerten berechnet. Das Sensorfusionssystem 74 kann z. B. eine geschätzte sichtbare Länge der linken Fahrspurbegrenzung für die aktuelle befahrene Fahrspur und eine geschätzte sichtbare Länge der rechten Fahrspurbegrenzung für die aktuelle befahrene Fahrspur ausgeben, wenn das Fahrzeug 10 fährt, wobei die geschätzten sichtbaren Längen der Fahrspurbegrenzungen durch das Sensorfusionssystem 74 wenigstens teilweise basierend auf den Bildern oder anderen Sensordaten bestimmt werden, die durch die Abtastvorrichtung erfasst und ausgegeben werden. Das Führungssystem 78 kann die Ausgaben des Sensorfusionssystems 74 z. B. während jeder Iteration oder Aktualisierung des dem Führungssystem 78 zugeordneten Steuerschemas periodisch abtasten, um die aktuell geschätzte sichtbare Länge der linken und der rechten Fahrspurbegrenzung zu erhalten. Für jede Iteration kann das Führungssystem 78 das Maximum der geschätzten sichtbaren Länge der linken Fahrspurbegrenzung und der geschätzten sichtbaren Länge der rechten Fahrspurbegrenzung als den geschätzten vorderen Sehbereich für die der jeweiligen Iteration zugeordnete Abtastvorrichtung auswählen oder anderweitig identifizieren. Danach berechnet oder bestimmt anderweitig das Führungssystem 78 dynamisch einen gleitenden Durchschnitt der geschätzten Werte des vorderen Sehbereichs (die dem Maximum der geschätzten sichtbaren Länge der linken Fahrspurbegrenzung und der geschätzten sichtbaren Länge der rechten Fahrspurbegrenzung entsprechen) über eine vorhergehende Anzahl von Iterationen.
Bei 304 geht der Bereichssteuerprozess 300 durch das Überwachen des aktuellen vorderen Sehbereichs weiter, um zu detektieren oder anderweitig zu identifizieren, wenn bei 304 der aktuelle vordere Sehbereich unter einen Zielwert für den vorderen Sehbereich fällt. Gemäß beispielhaften Implementierungen wird der Zielwert für den vorderen Sehbereich als eine Funktion der aktuellen Geschwindigkeit oder Schnelligkeit des Host-Fahrzeugs 10 z. B. unter Verwendung einer Nachschlagetabelle identifiziert oder anderweitig bestimmt, um einen gewünschten minimalen Schwellenwert des vorderen Sehbereichs für eine eingegebene Fahrzeuggeschwindigkeit oder -schnelligkeit zu identifizieren. In dieser Hinsicht erhält das Führungssystem 78 die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs (z. B. von dem Positionierungssystem 76), wobei es eine Nachschlagetabelle verwendet, um den angestrebten minimalen Schwellenwert des vorderen Sehbereichs für die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit zu identifizieren, und detektiert, wenn der aktuelle vordere Sehbereich (z. B. der gleitende Durchschnitt der Werte des geschätzten vorderen Sehbereichs) kleiner als der angestrebte minimale Schwellenwert des vorderen Sehbereichs für die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Wenn der aktuelle vordere Sehbereich größer als der angestrebte minimale Schwellenwert des vorderen Sehbereichs für die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit ist, wiederholt sich die durch 302 und 304 definierte Schleife während jeder Iteration oder Aktualisierung des Führungssystems 78, das den Bereichssteuerprozess 300 implementiert. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der angestrebte minimale Schwellenwert des vorderen Sehbereichs der größere eines festen minimalen Wertes (z. B. 5 Meter) oder eine Funktion der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit multipliziert mit einem Kalibrierungsfaktor (z. B. 1,2) sein.
Wenn der aktuelle vordere Sehbereich kleiner als der angestrebte minimale Schwellenwert des vorderen Sehbereichs für die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit ist, bestimmt der Bereichssteuerprozess 300, ob ein Zurückbleib der Fahrzeuglängsposition bei 306 eingeleitet werden soll, bevor eine Zurückbleibeinstellung bei 308 bestimmt wird. In dieser Hinsicht verifiziert oder bestätigt anderweitig der Bereichssteuerprozess 300 vor dem Einleiten einer Zurückbleibeinstellung, dass ein oder mehrere Zurückbleibkriterien erfüllt sind. Gemäß beispielhaften Implementierungen verifiziert das Führungssystem 78, dass der angestrebte minimale Schwellenwert des vorderen Sehbereichs für die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit größer als ein geschätzter Abstand zwischen der aktuellen Längsposition des Host-Fahrzeugs 10 und der aktuellen Längsposition des CIP-Fahrzeugs vor dem Host-Fahrzeug 10 ist. Wenn in dieser Hinsicht der geschätzte Abstand zum CIP-Fahrzeug größer als der angestrebte minimale Schwellenwert des vorderen Sehbereichs ist, bestimmt der Bereichssteuerprozess 300, dass das CIP-Fahrzeug nicht für die Begrenzung des aktuellen vorderen Sehbereichs verantwortlich ist und dass eine Zurückbleibeinstellung, um den Gesamtfolgeabstand zwischen dem CIP-Fahrzeug und dem Host-Fahrzeug 10 zu vergrößern, ungeeignet ist, um den aktuellen vorderen Sehbereich zu vergrößern. Gemäß einigen Implementierungen gibt das Sensorfusionssystem 74 Indizien des CIP-Fahrzeugs und eine entsprechende Schätzung des Abstands (oder des Bereichs) zwischen dem Host-Fahrzeug 10 und dem CIP-Fahrzeug aus oder stellt sie anderweitig bereit. Gemäß einigen Implementierungen kann das Führungssystem 78 vor dem Einleiten eines Zurückbleibens außerdem verifizieren oder anderweitig bestätigen, dass sich die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines gewünschten Bereichs von Fahrzeuggeschwindigkeiten befindet, für die der Zurückbleib freigegeben ist, dass die Betriebsart der autonomen Fahrspurzentrierungssteuerung aktiv ist und dass eine Anzahl aufeinanderfolgender Abschneidungen des Wegs des Fahrzeugs, die durch einen (im Folgenden ausführlicher beschriebenen) Zähler aufrechterhalten wird, gleich null ist. Wie im Folgenden im Kontext der 4 ausführlicher beschrieben wird, implementiert der Bereichssteuerprozess 300 gemäß einigen Implementierungen z. B. einen Zähler, um zu verfolgen oder anderweitig zu überwachen, wie oft andere Fahrzeuge als das CIP-Fahrzeug vor dem Host-Fahrzeug 10 schneiden, während eine Zurückbleibeinstellung ausgeführt wird, wobei er die Zurückbleibeinstellung deaktiviert oder anderweitig beendet, wenn der Wert des Zählers größer als eine Schwellenanzahl (z. B. 2 aufeinanderfolgende Wegabschneidungen) ist, um die Anzahl der aufeinanderfolgenden Wegabschneid-Ereignisse zu begrenzen. Gemäß einer oder mehreren Implementierungen löst der Bereichssteuerprozess 300 in Reaktion auf die Anzahl der aufeinanderfolgenden Wegabschneidungen, die den Schwellenwert übersteigt, einen Zeitgeber aus, wobei er eine Schwellenzeitdauer (z. B. 300 Sekunden) vor dem erneuten Freigeben der Zurückbleibeinstellung bei 306 wartet.
Wenn die anwendbaren Zurückbleibkriterien erfüllt sind, berechnet oder bestimmt anderweitig der Bereichssteuerprozess 300 einen Zurückbleib-Einstellabstand, wie im Folgenden im Kontext des Zurückbleibbestimmungsprozesses 400 nach 4 ausführlicher beschrieben wird. Der Zurückbleib-Einstellabstand wird als eine Eingabe in das Längslösermodul bereitgestellt, um den Folgeabstand (oder Lückenzeitraum) zwischen dem CIP-Fahrzeug und dem Host-Fahrzeug 10 zu vergrößern oder anderweitig zu erweitern, was dazu führt, dass das Längslösermodul eine Längsbewegungsplanausgabe erzeugt, die den Abstand zwischen dem CIP-Fahrzeug und dem Host-Fahrzeug 10 vergrößert, um den vorderen Sehbereich entsprechend zu vergrößern.
In 3 bestimmt der Bereichssteuerprozess 300 bei 310, ob eine Quereinstellung des Fahrzeugs auf der aktuellen befahrenen Fahrspur eingeleitet werden soll, bevor eine Querversatz-Einstellung bei 312 bestimmt wird. In dieser Hinsicht überprüft oder bestätigt anderweitig der Bereichssteuerprozess 300, ob ein oder mehrere Querversatz-Kriterien erfüllt sind, bevor er eine Querversatz-Einstellung einleitet. Gemäß beispielhaften Implementierungen verifiziert das Führungssystem 78, dass die geschätzte Breite des CIP-Fahrzeugs größer als eine Schwellenbreite (z. B. 1,5 Meter) ist. Wenn die geschätzte Breite des CIP-Fahrzeugs kleiner als die Schwellenbreite ist, bestimmt der Bereichssteuerprozess 300 in dieser Hinsicht, dass die Breite des CIP-Fahrzeugs nicht für die Begrenzung des aktuellen vorderen Sehbereichs verantwortlich ist und dass eine Quereinstellung ungeeignet ist, um den aktuellen vorderen Sehbereich zu vergrößern. Gemäß einigen Implementierungen kann das Führungssystem 78 vor dem Einleiten einer Quereinstellung außerdem überprüfen oder anderweitig bestätigen, dass sich die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines gewünschten Bereichs der Fahrzeuggeschwindigkeiten befindet, für die Quereinstellungen freigegeben sind, dass die Betriebsart der autonomen Fahrbahnzentrierungssteuerung aktiv ist und dass die Fahrbahnkrümmung in oder innerhalb eines Schwellenabstands vom aktuellen Fahrzeugort kleiner als ein Schwellenwert (z. B. 0,0005/m) ist. In dieser Hinsicht kann das Sensorfusionssystem 74 zusätzlich zum Schätzen der Fahrspurlinienlängen eine geschätzte Krümmung für jede der linken Fahrspurbegrenzung (oder linken Fahrspurlinie) und der rechten Fahrspurbegrenzung (oder rechten Fahrspurlinie) für die aktuelle befahrene Fahrspur ausgeben.
Wenn die anwendbaren Quereinstellungs-Kriterien erfüllt sind, berechnet oder bestimmt anderweitig der Bereichssteuerprozess 300 einen Querversatzabstand und eine Quereinstellrichtung, wie im Folgenden im Kontext des Quereinstellungsprozess 500 nach 5 ausführlicher beschrieben wird. Der Querversatzabstand wird als eine Eingabe in das Querlösermodul bereitgestellt, um die Querposition des Fahrzeugs in der bestimmten Quereinstellrichtung bezüglich der Mittellinie für die aktuelle befahrene Fahrspur seitlich zu versetzen, was dazu führt, dass das Querlösermodul eine Querbewegungsplanausgabe erzeugt, die das Host-Fahrzeug 10 auf der aktuellen befahrenen Fahrspur seitlich weg von der Mittellinie manövriert, um die Position des Host-Fahrzeugs 10 bezüglich des CIP-Fahrzeugs seitlich zu versetzen, um den Betrag der Behinderung durch das CIP-Fahrzeug zu verringern und den vorderen Sehbereich zu vergrößern.
In 3 aktualisiert der Bereichssteuerprozess 300 bei 314 den Trajektorienplan für das Host-Fahrzeug, um die Zurückbleibeinstellung und/oder die Querversatz-Einstellung einzubeziehen. In dieser Hinsicht vergrößert oder erweitert anderweitig ein aktiver Zurückbleib-Einstellabstand den Folgeabstand (oder Lückenzeitraum), der durch das Längslösermodul verwendet wird, wenn es eine Längsbewegungsplanausgabe erzeugt, um die Längstrajektorie des Host-Fahrzeugs 10 zu ändern oder anderweitig zu aktualisieren, um den Abstand zwischen dem CIP-Fahrzeug und dem Host-Fahrzeug 10 (z. B. durch Verzögern des Host-Fahrzeugs 10 an einem oder mehreren Orten in der Zukunft entlang der Route, um einen Gesamtabstand von dem CIP-Fahrzeug zu erreichen, der gleich der Summe aus dem vorgegebenen oder normalen Folgeabstand und dem Zurückbleib-Einstellabstand ist) zu vergrößern. Gleichzeitig werden jeder aktive Querversatz-Abstand und jede aktive Querversatz-Richtung durch das Querlösermodul verwendet, wenn es eine Querbewegungsplanausgabe erzeugt, um die Quertrajektorie des Host-Fahrzeugs 10 auf der aktuellen befahrenen Fahrspur zu ändern oder anderweitig zu aktualisieren, um (z. B. durch Lenken des Fahrzeugs 10 an einem oder mehreren Orten in der Zukunft entlang der Route, um das Fahrzeug 10 von der Fahrspurmittellinie in der gewünschten Richtung um die gewünschte Versatzeinstellung zu versetzen) wenigstens vorübergehend von der Mittellinie der aktuellen befahrenen Fahrspur abzuweichen.
Bei 316 bestimmt der Bereichssteuerprozess 300, ob irgendwelche anwendbaren Ausstiegskriterien erfüllt sind oder eine Ausstiegsbedingung zum Beenden der Einstellungen besteht. Der Bereichssteuerprozess 300 kann z. B. verifizieren oder anderweitig bestätigen, dass die Betriebsart der autonomen Fahrspurzentrierungssteuerung noch aktiv ist, dass das CIP-Fahrzeug vor dem Host-Fahrzeug 10 vorhanden bleibt, dass sich die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines gewünschten Geschwindigkeitsbereichs befindet und/oder dergleichen. Bei Fehlen einer Ausstiegsbedingung wiederholt der Bereichssteuerprozess 300 die durch 306, 308, 310, 312 und 314 definierte Schleife, um den Zurückbleib-Einstellabstand und/oder den Querversatz-Einstellabstand dynamisch zu variieren, wenn das Host-Fahrzeug 10 fährt, (z. B. um Änderungen der Geschwindigkeit des Host-Fahrzeugs 10, Änderungen der Geschwindigkeit oder der Querposition des CIP-Fahrzeugs und/oder dergleichen zu berücksichtigen). Wenn die Ausstiegskriterien erfüllt sind oder eine Ausstiegsbedingung anderweitig besteht, verringert der Bereichssteuerprozess 300 bei 318 schrittweise die Zurückbleibeinstellung und/oder die Querversatz-Einstellung auf null. In dieser Hinsicht kann, wenn das CIP-Fahrzeug Fahrspuren wechselt und nicht mehr vorhanden ist oder den vorderen Sehbereich blockiert, jede gegenwärtig aktive Zurückbleibeinstellung und/oder Querversatz-Einstellung schrittweise vermindert oder heruntergefahren werden, um abrupte Änderungen der Fahrzeugposition zu vermeiden und den Insassenkomfort aufrechtzuerhalten, während zur normalen Konfiguration der Betriebsart der autonomen Fahrspurzentrierungssteuerung zurückgekehrt wird.
4 stellt eine beispielhafte Implementierung eines Zurückbleibbestimmungsprozesses 400 dar, der zur Verwendung im Zusammenhang mit dem Bereichssteuerprozess 300 bei 308 geeignet ist, um einen Zurückbleibabstand zum Vergrößern des Folgeabstands (oder Lückenzeitraums) bezüglich eines CIP-Fahrzeugs vor einem Host-Fahrzeug zu bestimmen, um den vorderen Sehbereich für eine Kamera oder eine andere nach vorn orientierte Abtastvorrichtung an Bord des Host-Fahrzeugs zu verbessern. Zu Veranschaulichungszwecken kann sich die folgende Beschreibung auf Elemente beziehen, die oben im Zusammenhang mit den 1-2 erwähnt worden sind. Während Abschnitte des Zurückbleibbestimmungsprozesses 400 durch verschiedene Elemente eines Fahrzeugsystems ausgeführt werden können, kann für Erklärungszwecke hier der Gegenstand hauptsächlich im Kontext des Zurückbleibbestimmungsprozesses 400 beschrieben werden, der hauptsächlich durch das Führungssystem 78 des ADS 70 ausgeführt wird, das durch den dem Fahrzeug 10 zugeordneten Controller 34 implementiert ist.
Bei 402 berechnet oder bestimmt anderweitig der Zurückbleibbestimmungsprozess 400 die Differenz des Abstands zwischen dem angestrebten vorderen Sehbereich für die Abtastvorrichtung und dem geschätzten Abstand zwischen dem CIP-Fahrzeug und dem Host-Fahrzeug, wobei er dann bei 404 den Unterschied mit einem kalibrierbaren Verstärkungsfaktor multipliziert, um eine Einstellung des maximalen Zurückbleibabstands zu berechnen. In dieser Hinsicht ist der maximale Zurückbleibabstand eine Funktion der Differenz zwischen der aktuellen Position des CIP-Fahrzeugs bezüglich des Host-Fahrzeugs 10 und der Position, an der sich das Host-Fahrzeug 10 bezüglich des CIP-Fahrzeugs befinden könnte, um sicherzustellen, dass der angestrebte vordere Sehbereich erreicht werden kann, während das CIP-Fahrzeug vorhanden ist. Danach erhöht der Zurückbleibbestimmungsprozesses 400 bei 406 inkrementell oder zunehmend den Wert des Zurückbleib-Einstellabstands, der dem Längslösermodul bereitgestellt wird oder anderweitig verwendet wird, um den Folgeabstand von null (oder einem weiteren Anfangswert) zu vergrößern, bis die berechnete Einstellung des maximalen Zurückbleibabstands erreicht ist. In dieser Hinsicht kann für jede Iteration oder Aktualisierung des Längsbewegungsplans der Zurückbleib-Einstellabstand schrittweise zunehmen oder hochfahren, bis bei Fehlen irgendwelcher ausgleichenden Ausstiegsbedingungen (z. B. das CIP-Fahrzeug bei 316 nicht mehr vorhanden ist) der Wert der Einstellung des maximalen Zurückbleibabstands erreicht ist. Gemäß einigen Implementierungen kann der Zurückbleib-Einstellabstand inkrementell um einen festen kalibrierbaren Wert (der in einigen Implementierungen abhängig von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit variieren oder als eine Funktion der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden kann) erhöht werden, während gemäß anderen Implementierungen der Zurückbleib-Einstellabstand inkrementell um einen Prozentsatz oder Bruchteil des maximalen Zurückbleibabstands erhöht werden kann.
Gemäß der veranschaulichten Implementierung überwacht der Zurückbleibbestimmungsprozess 400 während des Erhöhens und/oder Aufrechterhaltens der Zurückbleibabstandseinstellung die Wegabschneid-Ereignisse des Fahrzeugs bei 408, wobei er detektiert oder anderweitig identifiziert, wenn die Anzahl der Wegabschneid-Ereignisse des Fahrzeugs einen Ausstiegsschwellenwert bei 410 übersteigt. In dieser Hinsicht kann das Führungssystem 78, wie oben beschrieben worden ist, einen Zähler oder ein ähnliches Merkmal implementieren, um die Ausgabe des Sensorfusionssystems 74 zu überwachen, um jedes Mal zu detektieren oder anderweitig zu identifizieren, wenn ein anderes Fahrzeug als das vorherige CIP-Fahrzeug vor dem Host-Fahrzeug 10 schneidet, während es eine Zurückbleibeinstellung implementiert, um die Zurückbleibeinstellung zu beenden, wenn die Anzahl der aufeinanderfolgenden Wegabschneid-Ereignisse größer als eine Schwellenanzahl von zulässigen aufeinanderfolgenden Wegabschneid-Ereignissen ist. Während die Anzahl der beobachteten Wegabschneid-Ereignisse kleiner als der maximal zulässige Schwellenbetrag ist, überwacht der Zurückbleibbestimmungsprozess 400 bei 412 die Geschwindigkeit (oder Schnelligkeit) des Host-Fahrzeugs, um zu verifizieren, dass sich die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines Schwellenwerts der anfänglichen Referenzfahrzeuggeschwindigkeit befindet, die bei 402 verwendet wird, um die Einstellung des maximalen Zurückbleibabstands zu berechnen.
Wenn sich die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines Schwellenwerts der anfänglichen Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Einleitens des Zurückbleibbestimmungsprozesses 400 befindet, setzt der Zurückbleibbestimmungsprozess 400 das inkrementelle Erhöhen des Zurückbleib-Einstellabstands fort, während er bei 406, 408 und 410 auf Wegabschneid-Ereignisse überwacht. Sobald die anfänglich berechnete Einstellung des maximalen Zurückbleibabstands erreicht ist, überwacht der Zurückbleibbestimmungsprozesses 400 bei 412 in dieser Hinsicht die Geschwindigkeit (oder Schnelligkeit) des Host-Fahrzeugs, um die Zurückbleibabstandseinstellung in Reaktion auf Änderungen der Geschwindigkeit des Host-Fahrzeugs um mehr als einen Schwellenbetrag (z. B. um mehr als 15 Meilen pro Stunde) dynamisch einzustellen. Wie oben beschrieben worden ist, kann der angestrebte vordere Sehbereich als eine Funktion der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Einleitens der Zurückbleibeinstellung unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmt werden, um den minimalen Schwellenwert des angestrebten vorderen Sehbereichs zu identifizieren. Wenn bei 412 der Zurückbleibbestimmungsprozesses 400 bestimmt, dass die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit von der anfänglichen Referenzfahrzeuggeschwindigkeit, die verwendet wird, um den anfänglich angestrebten vorderen Sehbereich bei 402 zu bestimmen, um mehr als einen Schwellenwert abweicht, berechnet oder bestimmt anderweitig der Zurückbleibbestimmungsprozesses 400 danach dynamisch eine aktualisierte Differenz zwischen dem minimalen Schwellenwert des angestrebten vorderen Sehbereichs für die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (der z. B. aus der Nachschlagetabelle unter Verwendung der neuen aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit als der Eingabewert erhalten wird) und dem gegenwärtig geschätzten Abstand zwischen dem CIP-Fahrzeug und dem Host-Fahrzeug bei 402, wobei er dann eine eingestellte Einstellung des maximalen Zurückbleibabstands als eine Funktion der aktualisierten Differenz bei 404 berechnet oder anderweitig bestimmt.
Gemäß einer Implementierung wird z. B. die angepasste Einstellung des maximalen Zurückbleibabstands durch Multiplizieren der Summe der vorher berechneten Einstellung des maximalen Zurückbleibabstands und der aktualisierten Differenz unter Verwendung des gleichen Verstärkungsfaktors, der verwendet wurde, um bei 402 die Einstellung des maximalen Zurückbleibabstands zu berechnen, berechnet, um zu der eingestellten Einstellung des maximalen Zurückbleibabstands zu gelangen. Danach erhöht oder verringert der Zurückbleibbestimmungsprozess 400 inkrementell den Zurückbleibabstand, bis bei 406 die eingestellte Einstellung des maximalen Zurückbleibabstands erreicht ist. Wenn das Host-Fahrzeug beschleunigt, kann in dieser Hinsicht ein größerer vorderer Sehbereich erwünscht sein, was wiederum dazu führt, dass der Zurückbleibbestimmungsprozess 400 den Zurückbleibabstand im Wesentlichen in Echtzeit dynamisch erhöht. Andererseits kann, wenn das Host-Fahrzeug 10 verlangsamt, ein kürzerer minimaler Schwellenwert des vorderen Sehbereichs erwünscht sein; wobei in diesem Fall der Zurückbleibbestimmungsprozess 400 den Zurückbleibabstand dynamisch verringern kann, um die reduzierten Fahrzeuggeschwindigkeiten zu berücksichtigen und die Wahrscheinlichkeit von Wegabschneid-Ereignissen zu verringern.
Wenn in 4 der Zurückbleibbestimmungsprozess 400 bei 410 bestimmt, dass die Anzahl der aufeinanderfolgenden Wegabschneid-Ereignisse die Schwellenanzahl zulässiger Wegabschneid-Ereignisse übersteigt, verringert der Zurückbleibbestimmungsprozess 400 bei 414 inkrementell die Zurückbleibabstandseinstellung zurück auf null. In dieser Weise kann das Führungssystem 78 den Wert des Zurückbleib-Einstellabstands, der dem Längslösermodul bereitgestellt oder anderweitig verwendet wird, um den Folgeabstand vom aktuellen Wert zu erweitern, schrittweise dekrementieren oder verringern, bis ein Wert von null für die Zurückbleibabstandseinstellung erreicht ist. Im Ergebnis kann sich für jede Iteration oder Aktualisierung des Längsbewegungsplans der Zurückbleib-Einstellabstand schrittweise verringern, was verursacht, dass der Längsbewegungsplan den Gesamtfolgeabstand zwischen dem CIP-Fahrzeug und dem Host-Fahrzeug 10 in einer entsprechenden Weise schrittweise verringert. In einer ähnlichen Weise, wie oben beschrieben worden ist, kann abhängig von der Implementierung der Zurückbleib-Einstellabstand inkrementell um einen festen kalibrierbaren Wert verringert werden, während gemäß anderen Implementierungen der Zurückbleib-Einstellabstand inkrementell um einen Prozentsatz oder einen Bruchteil des maximalen Zurückbleibabstands verringert werden kann.
5 stellt eine beispielhafte Implementierung eines Quereinstellungsprozesses 500 dar, der zur Verwendung im Zusammenhang mit dem Bereichssteuerprozess 300 bei 312 geeignet ist, um eine Querversatzrichtung und einen Querversatzabstand zum Lenken des Host-Fahrzeugs bezüglich eines CIP-Fahrzeugs zu bestimmen, während das Host-Fahrzeug auf der aktuellen befahrenen Fahrspur aufrechterhalten wird, um den vorderen Sehbereich für eine Kamera oder eine andere nach vorn orientierte Abtastvorrichtung an Bord des Host-Fahrzeugs zu verbessern. Für Veranschaulichungszwecke kann sich die folgende Beschreibung auf oben im Zusammenhang mit den 1-2 erwähnte Elemente beziehen. Während Abschnitte des Quereinstellungsprozesses 500 durch verschiedene Elemente eines Fahrzeugsystems ausgeführt werden können, kann der Gegenstand hier zu Erklärungszwecken hauptsächlich im Kontext des Quereinstellungsprozesses 500 beschrieben werden, der hauptsächlich durch das Führungssystem 78 des ADS 70 ausgeführt wird, das durch den dem Fahrzeug 10 zugeordneten Controller 34 implementiert ist.
Der Quereinstellungsprozess 500 beginnt bei 502 durch Berechnen oder anderweitiges Bestimmen von Bewertungs-Punktzahlen für beide Fahrspurbegrenzungen der aktuellen befahrenen Fahrspur während eines Bewertungsfensters und dann bei 504 Bestimmen der Querversatzrichtung basierend auf den Bewertungs-Punktzahlen der Fahrspurbegrenzungen. Wie oben beschrieben worden ist, kann z. B. das Sensorfusionssystem 74 Indizien der geschätzten sichtbaren Länge der linken Fahrspurbegrenzung und der geschätzten sichtbaren Länge der rechten Fahrspurbegrenzung für die aktuelle befahrene Fahrspur ausgeben oder anderweitig bereitstellen. Zusätzlich kann das Sensorfusionssystem 74 einen Vertrauenswert oder andere Indizien einer Qualität ausgeben oder anderweitig bereitstellen, die der jeweiligen Fahrspurbegrenzung zugeordnet sind. In dieser Hinsicht können die durch das Sensorfusionssystem 74 bereitgestellten Qualitätsindizien durch benachbarten Verkehr, Bordsteine oder andere Umgebungsfaktoren beeinflusst werden, die die Fähigkeit des Sensorfusionssystems 74 beeinträchtigen können, die Fahrspurbegrenzung zu detektieren, zu unterscheiden oder anderweitig zu identifizieren. Für jede Fahrspurbegrenzung kann das Führungssystem 78 eine der jeweiligen Fahrspurbegrenzung zugeordnete Bewertungs-Punktzahl als eine Summe aus einem ersten Produkt der geschätzten sichtbaren Länge der jeweiligen Fahrspurbegrenzung und einem ersten Verstärkungskoeffizienten (oder Gewichtungsfaktor) und einem zweiten Produkt der der jeweiligen Fahrspurbegrenzung zugeordneten geschätzten Qualität und einem zweiten Verstärkungskoeffizienten (oder Gewichtungsfaktor) berechnen oder anderweitig bestimmen. Um die Versatzrichtung zu bestimmen, implementiert das Führungssystem 78 einen Zähler, der jeder jeweiligen Fahrspurbegrenzung zugeordnet ist, wobei das Führungssystem 78 während jeder Aktualisierung oder Iteration des Führungssystems 78 den Wert des Zählers, der der Fahrspurbegrenzung zugeordnet ist, die die für diese Iteration berechnete höchste Bewertungs-Punktzahl aufweist, inkrementiert. Nachdem das Bewertungszeitfenster abgelaufen ist, identifiziert das Führungssystem 78 die Seite, die der jeweiligen Fahrspurbegrenzung mit dem höchsten Zählerwert zugeordnet ist, als die Richtung, in der der Querversatz (z. B. durch seitliches Manövrieren des Host-Fahrzeugs 10 näher zu der Fahrspurbegrenzung mit der beständigeren höheren Bewertungs-Punktzahl) stattfinden sollte.
Gemäß beispielhaften Implementierungen verifiziert oder bestätigt anderweitig der Quereinstellungsprozess 500 bei 506, dass es kein Risiko der Beeinträchtigung durch ein weiteres Fahrzeug, ein Hindernis oder ein anderes Objekt gibt, aus der bestimmten Querversatzrichtung. In dieser Hinsicht analysiert das Führungssystem 78 die durch des Sensorfusionssystem 74 bereitgestellte Ausgabe, um vor dem Freigeben der Querversatzeinstellung das Fehlen benachbarten Verkehrs auf der benachbarten Fahrspur in der bestimmten Versatzrichtung oder potentiell anderer beeinträchtigender Objekte aus der bestimmten Versatzrichtung zu verifizieren oder anderweitig zu bestätigen. Falls z. B. die bestimmte Querversatzrichtung nach links ist und es ein weiteres Fahrzeug gibt, das neben dem Host-Fahrzeug 10 auf der nächsten Fahrspur, die der aktuellen befahrenen Fahrspur auf der linken Seite der aktuellen befahrenen Fahrspur benachbart ist, fährt, kann der Quereinstellungsprozess 500 bestimmen, dass ein potentielles Risiko einer Beeinträchtigung besteht, und enden, ohne eine Querversatzeinstellung ausführen. Falls andererseits die bestimmte Querversatzrichtung nach links ist und es kein Fahrzeug gibt, das auf der nächsten Fahrspur fährt, die der aktuellen befahrenen Fahrspur auf der linken Seite der aktuellen befahrenen Fahrspur benachbart ist, das sich innerhalb eines Schwellenabstands zum Host-Fahrzeug 10 befindet, kann der Quereinstellungsprozess 500 bestimmen, dass kein Risiko einer Beeinträchtigung in der Querversatzrichtung besteht, und mit der Implementierung der Querversatz-Einstellung fortfahren.
Bei 508, nach dem Bestimmen der Richtung für die vordere bereichsbasierte Querversatz-Einstellung und dem Verifizieren, dass die Querversatz-Einstellung das Risiko einer Beeinträchtigung nicht erhöht, geht der Quereinstellungsprozess 500 durch schrittweises oder inkrementelles Erhöhen des bereichsbasierten Querversatzbetrags in der bestimmten Querversatzrichtung weiter, bis ein maximal zulässiger Betrag des bereichsbasierten Querversatzes erreicht ist. In einer ähnlichen Weise, wie oben im Kontext der Zurückbleibeinstellung beschrieben worden ist, erhöht das Führungssystem 78 schrittweise die Größe der bereichsbasierten Querversatz-Einstellung in der bestimmten Richtung bezüglich der Fahrspurmittellinie von einem anfänglichen Nullwert bis zum Erreichen eines maximal zulässigen Wertes für die bereichsbasierte Querversatz-Einstellung. In dieser Hinsicht kann der maximal zulässige Wert für die bereichsbasierte Querversatz-Einstellung konfiguriert sein, zu begrenzen oder anderweitig zu verhindern, dass das Host-Fahrzeug 10 von der Fahrspurmittellinie um mehr als einen festen Betrag abweicht, der einen angemessenen Pufferabstand zwischen dem Host-Fahrzeug 10 und der nächstgelegenen Fahrspurbegrenzung sicherstellt und die Wahrscheinlichkeit eines Fahrereingriffs in Reaktion auf den Querversatz (z. B. aufgrund der Wahrnehmung, dass die Betriebsart der autonomen Fahrspurzentrierungssteuerung nicht richtig arbeitet) verringert. Folglich kann für jede Iteration oder Aktualisierung des Querbewegungsplans, während die bereichsbasierte Querversatz-Einstellung freigegeben ist, beim Fehlen irgendwelcher ausgleichenden Ausstiegsbedingungen (z. B. das CIP-Fahrzeug bei 316 nicht mehr vorhanden ist) der Querversatz-Einstellabstand schrittweise zunehmen oder hochfahren, bis der Wert der maximalen bereichsbasierten Querversatz-Einstellung erreicht ist. Gemäß beispielhaften Implementierungen wird der Querversatz-Einstellabstand inkrementell um einen festen kalibrierbaren Wert (der gemäß einigen Implementierungen abhängig von dem aktuellen Wert für die Fahrzeuggeschwindigkeit oder anderen Faktoren variieren kann) erhöht.
Um die Querversatz-Einstellung zu implementieren, mischt oder kombiniert der Quereinstellungsprozess 500 gemäß einer oder mehreren beispielhaften Implementierungen den bereichsbasierten Querversatz mit irgendwelchen anderen aktiven Querversätzen, um eine Gesamteinstellung des Querversatzes zu erhalten, die bei 510 für den Querbewegungsplan zu verwenden ist. Abhängig von der Implementierung können z. B. das Führungssystem 78 und/oder das ADS 70 unabhängig eine oder mehrere Querversatz-Einstellungen berechnen oder anderweitig bestimmen, die basierend auf den Fahrbahnbedingungen (z. B. ob der Gegenverkehr abgetrennt ist, der Fahrbahnkrümmung, beeinträchtigenden Fahrzeugen usw.) anzuwenden sind. Wenn der bereichsbasierte Querversatz in die entgegengesetzte Richtung des kumulativen Nettobetrags der anderen Querversätze ist, addiert oder kombiniert anderweitig der Quereinstellungsprozess 500 den Wert für den bereichsbasierten Querversatz und den Nettowert des Querversatzes, um zu einem Wert für die Gesamteinstellung des Querversatzes zu gelangen, der durch den Querbewegungsplaner zu verwenden ist. Falls z. B. der Wert des bereichsbasierten Querversatzes zehn Zentimeter nach links (-10 cm) ist und der Nettobetrag der anderen Querversätze zwanzig Zentimeter nach rechts (+20 cm) ist, addiert der Quereinstellungsprozess 500 die Werte, um zu einer Gesamteinstellung des Querversatzes von zehn Zentimetern nach rechts (+10 cm) zu gelangen.
Wenn andererseits der bereichsbasierte Querversatz in die gleiche Richtung wie die anderen Netto-Querversätze ist, wählt der Quereinstellungsprozess 500 den Versatz mit der größten Größe des Querversatz-Einstellabstands aus, um implementiert zu werden. Falls z. B. der Wert des bereichsbasierten Querversatzes zehn Zentimeter nach links (-10 cm) ist und der Nettobetrag der anderen Querversätze fünf Zentimeter nach links (-5 cm) ist, wählt der Quereinstellungsprozess 500 den Wert des bereichsbasierten Querversatzes zur Verwendung als den gesamten Querversatz-Einstellabstand (10 cm) und die Querversatzrichtung (negativ oder nach links) als den Wert aus, der als eine Eingabe für das Querlösermodul bereitzustellen ist, oder identifiziert ihn anderweitig. Da der bereichsbasierte Querversatzwert in der gleichen Richtung wie die anderen aktiven Versätze (z. B. bei 508) inkrementell erhöht wird, kann in dieser Hinsicht der Wert des bereichsbasierten Querversatzes die Größe des Querversatzes erhöhen, um durch Berücksichtigen des Vorhandenseins und/oder der Breite des CIP-Fahrzeugs zusätzlich zu den anderen Fahrbahnbedingungen, die einen Querversatz in dieser Richtung wünschenswert machen, den vorderen Sehbereich zu vergrößern. Wie oben beschrieben worden ist, verwendet das Querlösermodul die Gesamteinstellung des Querversatzes in der Betriebsart der autonomen Fahrspurzentrierungssteuerung, um eine Querbewegungsplanausgabe zum Steuern der Querbewegung des Fahrzeugs 10 auf der aktuellen befahrenen Fahrspur durch Lenken des Fahrzeugs 10 an einem oder mehreren Orten in der Zukunft entlang der Route, um die Querposition des Fahrzeugs bei dem eingegebenen Querversatzabstand von der Fahrspurmittellinie in der bestimmten Querversatzrichtung aufrechtzuerhalten, zu erzeugen.
Die 6-7 stellen eine beispielhafte Reihenfolge von Szenarien dar, die den Bereichssteuerprozess 300 nach 3 an einem Fahrzeug 602 veranschaulichen, das eine Instanz des Fahrzeugs 10 sein könnte. 6 stellt einen Anfangszustand 600 des Fahrzeugs 602 dar, das entlang einer Route auf einer ersten Fahrspur 620 hinter einem weiteren Fahrzeug 604 fährt, während es in einer autonomen Betriebsart der Stufe zwei betrieben wird, die versucht, das Fahrzeug 602 im Wesentlichen auf der aktuellen Fahrspur 620 des Fahrens entlang der Fahrspurmittellinie 622 mit einer anwenderdefinierten Geschwindigkeit vorbehaltlich anderer anwenderdefinierter oder anwenderkonfigurierbarer Beschränkungen (z. B. Trennungsabstände zu anderen Fahrzeugen und dergleichen) aufrechtzuerhalten. 6 stellt ein CIP-Fahrzeug 604 auf der aktuellen Fahrspur 620 dar, das sich um einen Trennungsabstand 606 vor dem Host-Fahrzeug 602 befindet, der kleiner als der Abstand ist, der dem angestrebten vorderen Sehbereich 608 für die aktuelle Geschwindigkeit des Host-Fahrzeugs 602 entspricht, wodurch eine Kamera oder eine andere nach vorn orientierte Abtastvorrichtung an Bord des Host-Fahrzeugs 602 daran gehindert wird, den angestrebten vorderen Sehbereich 608 zu erreichen. Zusätzlich ist die Breite des CIP-Fahrzeugs 604 größer als die Breite des Host-Fahrzeugs 602, wodurch die Fähigkeit der Kamera oder einer anderen Abtastvorrichtung an Bord des Host-Fahrzeugs 602 potentiell verhindert wird, den angestrebten vorderen Sehbereich 608 der Fahrspurbegrenzungen für die aktuelle Fahrspur 620 zu erreichen.
7 stellt einen aktualisierten Zustand 700 des Fahrzeugs 602 nach der Ausführung des Bereichssteuerprozesses 300 dar, um eine Zurückbleibeinstellung gemäß dem Zurückbleibbestimmungsprozess 400 auszuführen, um den durch das Längslösermodul verwendeten Trennungsabstand 606 um einen Zurückbleib-Einstellabstand 706 zu erhöhen, der den Abstand zwischen dem Host-Fahrzeug 602 und dem CIP-Fahrzeug 604 vorübergehend vergrößert, um das Erreichen des angestrebten vorderen Sehbereichs 608 der Fahrspurbegrenzungen der aktuellen Fahrspur 620 zu unterstützen. Wie oben beschrieben worden ist, kann der Zurückbleib-Einstellabstand 706 als eine Funktion der Differenz zwischen dem angestrebten vorderen Sehbereich 608 und dem geschätzten Abstand 606 zum CIP-Fahrzeug 604 (z. B. durch Subtrahieren des geschätzten Abstands 606 vom Zielabstand 608 und Multiplizieren des Ergebnisses mit einem Verstärkungsfaktor, um den Zurückbleib-Einstellabstand 706 zu erhalten) berechnet werden. 7 stellt zusätzlich ein Szenario dar, in dem der Bereichssteuerprozess 300 außerdem eine Querversatz-Einstellung gemäß dem Quereinstellungsprozess 500 nach 5 ausführt, um seitlich von der Fahrspurmittellinie 622 um einen Querversatz-Einstellabstand 708 nach rechts von der Fahrspurmittellinie 622 abzuweichen. Das Vorhandensein eines weiteren Fahrzeugs 610 in der benachbarten Fahrspur 630 auf der linken Seite der aktuellen Fahrspur 620 kann z. B. die Qualität oder die Genauigkeit verringern, die der linken Fahrspurbegrenzung der aktuellen Fahrspur 620 zugeordnet ist, die durch das Sensorfusionssystem 74 bestimmt wird, was in Abstimmung mit dem Vorhandensein des potentiell beeinträchtigenden Fahrzeugs 610 in der benachbarten Fahrspur 630 den Quereinstellungsprozess 500 veranlasst, die gewünschte Querversatzrichtung als nach rechts zu bestimmen und dementsprechend Indizien der Querversatz-Einstellung dem Querlösermodul bereitzustellen, um das Host-Fahrzeug 602 nach rechts zu lenken, um ferner die Sichtbarkeit der Fahrspurbegrenzungen, die der aktuellen Fahrspur 620 zugeordnet sind, zu verbessern.
Wie oben beschrieben worden ist, werden gemäß beispielhaften Implementierungen zwischen dem Anfangszustand 600 und dem nachfolgenden Zustand 700 die Einstellabstände 706, 708 des vorderen Sehbereichs schrittweise von Nullwerten im Anfangszustand 600 auf die im nachfolgenden Zustand 700 dargestellten Werte erhöht. Danach, wenn (z. B. bei 316) das CIP-Fahrzeug 604 nicht mehr vorhanden ist oder irgendeine andere Ausstiegsbedingung erfüllt ist, können die Einstellabstände 706, 708 des vorderen Sehbereichs (z. B. bei 318) schrittweise zurück auf null verringert werden. Wenn z. B. ein oder mehrere Fahrzeuge 610 von der benachbarten linken Fahrspur 630 in die aktuelle Fahrspur 620 zwischen dem Host-Fahrzeug 602 und dem vorherigen CIP-Fahrzeug 604 einfahren, um (z. B. bei 410) zu verursachen, dass die Anzahl der Wegabschneid-Ereignisse die Schwellenanzahl der zulässigen aufeinanderfolgenden Wegabschneidungen übersteigt, kann der Zurückbleib-Einstellabstand 706 schrittweise zurück auf null verringert werden, um die Wahrscheinlichkeit zusätzlicher Wegabschneid-Ereignisse zu verringern. Falls ein weiteres Fahrzeug 610 mit einer Breite, die kleiner als die oder gleich der Schwellenbreite zum Ausführen einer Querversatz-Einstellung ist, vor dem Host-Fahrzeug 602 schneidet und das aktualisierte CIP-Fahrzeug wird, kann ähnlich der Bereichssteuerprozess 300 (z. B. bei 310) bestimmen, dass eine Querversatz-Einstellung nicht mehr notwendig oder wünschenswert ist, und den Querversatz-Einstellabstand 708 schrittweise zurück auf null verringern, wenn das CIP-Fahrzeug nicht mehr breiter als der Freigabe-Schwellenwert der Querversatz-Einstellung ist. In dieser Hinsicht wird erkannt, dass in der Praxis die Einstellabstände 706, 708 des vorderen Sehbereichs abhängig von der aktuellen Geschwindigkeit des Host-Fahrzeugs 602 dynamisch variieren können oder dynamisch variieren können, um das beobachtete Verhalten anderer Fahrzeuge 604, 610 und/oder Änderungen der Fahrbahnbedingungen, wenn das Host-Fahrzeugs 602 fährt, widerzuspiegeln. In dieser Weise kann der angestrebte vordere Sehbereich einer Kamera oder einer anderen nach vorn orientierten Abtastvorrichtung an Bord des Host-Fahrzeugs 602 erreicht werden, um die autonome Fahrspurzentrierungssteuerung in einer Weise zu bewahren, die den Fahrereingriff oder die Unannehmlichkeit der Insassen minimiert.
Während wenigstens ein beispielhafter Aspekt in der vorhergehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt worden ist, sollte erkannt werden, dass eine riesige Anzahl von Variationen vorhanden ist. Es sollte außerdem erkannt werden, dass der beispielhafte Aspekt oder die beispielhaften Aspekte lediglich Beispiele sind und den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Stattdessen stellt die vorhergehende ausführliche Beschreibung den Fachleuten auf dem Gebiet einen zweckmäßigen Wegweiser zum Implementieren des beispielhaften Aspekts oder der beispielhaften Aspekte bereit. Es sollte erkannt werden, dass verschiedene Änderungen an der Funktion und der Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Äquivalenten dargelegt ist, abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs in einer autonomen Betriebsart, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen durch einen dem Fahrzeug zugeordneten Controller eines aktuellen Werts eines Sehbereichs, der einer Abtastvorrichtung an Bord des Fahrzeugs zugeordnet ist; Bestimmen durch den Controller eines Zielwerts für den Sehbereich, der der Abtastvorrichtung zugeordnet ist, wenigstens teilweise basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs; und in Reaktion auf die Bestimmung, dass der aktuelle Wert kleiner als der Zielwert ist: Bestimmen durch den Controller eines Zurückbleib-Einstellabstands wenigstens teilweise basierend auf einer Differenz zwischen dem Zielwert für den Sehbereich und einem geschätzten Abstand zu einem Fahrzeug am nächsten im Weg (CIP-Fahrzeug), das sich auf einer aktuellen befahrenen Fahrspur vor dem Fahrzeug befindet; Bestimmen, durch den Controller, einer Längstrajektorie für das Fahrzeug wenigstens teilweise basierend auf dem Zurückbleib-Einstellabstand, um den geschätzten Abstand zu dem CIP-Fahrzeug zu vergrößern; und autonomes Betreiben, durch den Controller, eines oder mehrerer Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der Längstrajektorie.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Zielwerts das Erhalten des Zielwerts aus einer Nachschlagetabelle, die in einem dem Fahrzeug zugeordneten Datenspeicher aufrechterhalten wird, unter Verwendung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst Bestimmen, durch den Controller, wenn eine zweite Differenz zwischen einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Anfangsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die dem Zielwert zugeordnet ist, größer als ein Schwellenwert ist; und in Reaktion auf die Bestimmung, dass die zweite Differenz größer als der Schwellenwert ist: Bestimmen, durch den Controller, eines aktualisierten Zielwerts für den Sehbereich, der der Abtastvorrichtung zugeordnet ist, wenigstens teilweise basierend auf der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs; Bestimmen, durch den Controller, eines aktualisierten Zurückbleib-Einstellabstands wenigstens teilweise basierend auf dem aktualisierten Zielwert und einem aktuellen geschätzten Abstand zwischen dem CIP-Fahrzeug und dem Fahrzeug; Bestimmen, durch den Controller, einer aktualisierten Längstrajektorie für das Fahrzeug wenigstens teilweise basierend auf dem aktualisierten Zurückbleib-Einstellabstand; und autonomes Betreiben, durch den Controller, eines oder mehrerer Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der aktualisierten Längstrajektorie.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das schrittweise Verringern des Zurückbleib-Einstellabstands umfasst, wenn das CIP-Fahrzeug nicht mehr vor dem Fahrzeug auf der aktuellen befahrenen Fahrspur vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das schrittweise Verringern des Zurückbleib-Einstellabstands umfasst, wenn eine Anzahl aufeinanderfolgender Wegabschneid-Ereignisse größer als ein Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Bestimmen, durch den Controller, eines Querversatz-Einstellabstands in Reaktion auf die Bestimmung, dass der aktuelle Wert kleiner als der Zielwert ist, wenn eine dem CIP-Fahrzeug zuzuordnende Breite größer als ein Schwellenwert ist; Bestimmen, durch den Controller, einer Quertrajektorie für das Fahrzeug wenigstens teilweise basierend auf dem Querversatz-Einstellabstand, um das Fahrzeug relativ zu einer Mittellinie, die der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, zu versetzen; und autonomes Betreiben, durch den Controller, des einen oder der mehreren Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der Quertrajektorie, während der eine oder die mehreren Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der Längstrajektorie gleichzeitig betrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des aktuellen Werts für den Sehbereich das Berechnen, durch den Controller, eines gleitenden Durchschnitts einer ersten geschätzten sichtbaren Länge, die einer linken Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, und einer zweiten geschätzten sichtbaren Länge, die einer rechten Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, über ein vorhergehendes Zeitintervall umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Bestimmen, durch den Controller, der ersten geschätzten sichtbaren Länge, die der linken Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, und der zweiten geschätzten sichtbaren Länge, die der rechten Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, wenigstens teilweise basierend auf einem oder mehreren Bildern oder Sensordaten, die durch die Abtastvorrichtung erfasst werden, umfasst.
Fahrzeug, das umfasst: einen Datenspeicher, um eine Nachschlagetabelle aufrechtzuerhalten; eine oder mehrere Abtastvorrichtungen an Bord des Fahrzeugs; einen oder mehrere Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs; und einen Controller, der, durch einen Prozessor, einen aktuellen Wert für einen einer Abtastvorrichtung der einen oder der mehreren Abtastvorrichtungen zugeordneten Sehbereich bestimmt, einen Zielwert für den der Abtastvorrichtung zugeordneten Sehbereich wenigstens teilweise basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter Verwendung der Nachschlagetabelle bestimmt, einen Zurückbleib-Einstellabstand wenigstens teilweise basierend auf einer Differenz zwischen dem Zielwert für den Sehbereich und einem geschätzten Abstand zu einem Fahrzeug am nächsten im Weg (CIP-Fahrzeug), das sich auf einer aktuellen befahrenen Fahrspur vor dem Fahrzeug befindet, wenn der aktuelle Wert kleiner als der Zielwert ist, bestimmt, eine Längstrajektorie für das Fahrzeug wenigstens teilweise basierend auf dem Zurückbleib-Einstellabstand bestimmt, um den geschätzten Abstand zu dem CIP-Fahrzeug zu vergrößern, und den einen oder die mehreren Aktuatoren an Bord des Fahrzeugs gemäß der Längstrajektorie autonom betreibt.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei: die Sensorvorrichtung eine Kamera umfasst; der Controller den aktuellen Wert für den Sehbereich durch Berechnen eines gleitenden Durchschnitts einer ersten geschätzten sichtbaren Länge, die einer linken Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, und einer zweiten geschätzten sichtbaren Länge, die einer rechten Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, über ein vorhergehendes Zeitintervall bestimmt; und der Controller die erste geschätzte sichtbare Länge, die der linken Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, und die zweite geschätzte sichtbare Länge, die der rechten Begrenzung der aktuellen befahrenen Fahrspur zugeordnet ist, wenigstens teilweise basierend auf einem oder mehreren durch die Kamera aufgenommenen Bildern bestimmt.