DE102022204854A1

DE102022204854A1 - Anpassbares Spurversetzen für ein automatisiertes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102022204854A1
Application number: DE102022204854.7A
Authority: DE
Inventors: Sean Rumler; Kirthi Duraiswamy; Elizabeth Kao; Christian Sperrle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2022-05-17
Publication date: 2022-11-24
Also published as: US20220371585A1; CN115384491A

Abstract

Ein Verfahren zum automatisierten Spurhalten beinhaltet, ein Fahrzeug automatisch mit einem Spurhaltesystem des Fahrzeugs in einer normalen Position auf einer Spur einer Fahrbahn zu positionieren und Spurverschiebungsdaten für einen vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn zu speichern. Die Spurverschiebungsdaten entsprechen einer verschobenen Position des Fahrzeugs auf der Spur der Fahrbahn, die sich von der normalen Position unterscheidet. Das Verfahren beinhaltet ferner, zu detektieren, dass das Fahrzeug auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn betrieben wird, und das Fahrzeug automatisch mit dem Spurhaltesystem in die verschobene Position zu positionieren, wenn das Fahrzeug auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn betrieben wird.

Description

Erfindungsgebiet
Diese Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet von automatisierten und autonomen Fahrzeugen und insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Spurversetzen eines automatisierten Fahrzeugs entsprechend Präferenzen eines Bedieners des automatisierten Fahrzeugs.
Stand der Technik
Moderne Straßenfahrzeuge beinhalten typischerweise eine bestimmte Stufe der Fahrautomatisierung. SAE (Society of Automotive Engineers) International beschreibt die Stufen der Automatisierung von Stufe 0 bis Stufe 5. Diese Automatisierungsstufen werden hier kurz beschrieben. Ein Fahrzeug der Stufe 0 (SAE 0) beinhaltet keine Automatisierung, und ein Fahrzeug der Stufe 5 (SAE 5) weist vollständige Automatisierung auf. In Fahrzeugen mit Stufe SAE 0 bis 2 (SAE 2) überwacht ein menschlicher Fahrer die Fahrumgebung. In Fahrzeugen mit Stufe SAE 3 (SAE 3) bis SAE 5 überwacht ein automatisiertes Fahrsystem die Fahrumgebung.
In einer beispielhaften SAE-3-Anwendung beinhaltet ein bedingt automatisiertes Fahrzeug adaptive Geschwindigkeitsregelung, ein Spurhaltesystem und ein Objektdetektions- und -vermeidungssystem. In dieser Anwendung hält die adaptive Geschwindigkeitsregelung das Ego-Fahrzeug auf einer vorbestimmten Geschwindigkeit und/oder in einem vorbestimmten Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug. Das Spurhaltesystem ist dazu ausgestattet, das Ego-Fahrzeug zentriert auf einer Spur zu halten, indem es automatisch einen Lenkwinkel des Ego-Fahrzeugs steuert. Zum Beispiel hält das Spurhaltesystem das Fahrzeug auf einer korrekten Spur, um das Fahrzeug von einem Startpunkt zu einem Zielort zu navigieren. Das Objektdetektions- und -vermeidungssystem ist dazu ausgelegt, zu bewirken, dass das Ego-Fahrzeug um detektierte Objekte und Gefahren auf einer Fahrbahn herum navigiert. Mit diesen Systemen kann der Bediener des Ego-Fahrzeugs automatische und komfortable Beförderung genießen.
Bei bekannten Spurhaltesystemen wird das Ego-Fahrzeug typischerweise auf oder in der Nähe der Mitte der Spur gehalten, es sei denn, das Objektdetektions- und -vermeidungssystem hat Vorrang oder übernimmt das Steuern von dem Spurhaltesystem, um das Ego-Fahrzeug um ein Objekt oder eine Gefahr herum zu lenken. Das Navigieren des Ego-Fahrzeugs entlang der Mitte der Spur ist sinnvoll und in den meisten Situationen komfortabel, jedoch können Bediener wünschen, zusätzliche Kontrolle über die Position des Ego-Fahrzeugs innerhalb der Spur zu haben. Zum Beispiel legt ein Bediener regelmäßig einen Straßenabschnitt zurück, der in der Mitte der Spur sicher zu überfahren ist, jedoch ist es ebenfalls sicher und komfortabler, ihn mit dem Ego-Fahrzeug nach rechts von der Mitte der Spur versetzt zu überfahren. Jedes Mal, wenn der Bediener den Straßenabschnitt überfährt, muss der Bediener das Ego-Fahrzeug manuell lenken, um das Fahrzeug auf dem komfortableren und/oder dem wünschenswerteren Abschnitt der Straße zu positionieren. Dementsprechend ist der Bediener gezwungen, regelmäßig das Steuern des Spurhaltesystems zu übernehmen, und ist möglicherweise mit dem Betrieb des bekannten Spurhaltesystems unzufrieden.
Auf Basis des oben Genannten ist es wünschenswert, automatisierte Fahrzeuge zu verbessern, so dass das Ego-Fahrzeug automatisch auf der Fahrbahn in der Position geführt wird, die für den Bediener am komfortabelsten ist und/oder die von ihm am meisten bevorzugt wird.
Offenbarung der Erfindung
Kurzdarstellung
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum automatisierten Spurhalten, ein Fahrzeug automatisch mit einem Spurhaltesystem des Fahrzeugs in einer normalen Position auf einer Spur einer Fahrbahn zu positionieren und Spurverschiebungsdaten für einen vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn zu speichern. Die Spurverschiebungsdaten entsprechen einer verschobenen Position des Fahrzeugs auf der Spur der Fahrbahn, die sich von der normalen Position unterscheidet. Das Verfahren beinhaltet ferner, zu detektieren, dass das Fahrzeug auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn betrieben wird, und das Fahrzeug automatisch mit dem Spurhaltesystem in die verschobene Position zu positionieren, wenn das Fahrzeug auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn betrieben wird.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug ein Spurhaltesystem, ein Navigationssystem, einen Speicher und eine Steuerung. Das Spurhaltesystem ist dazu ausgelegt, (i) das Fahrzeug innerhalb einer Spur einer Fahrbahn zu navigieren und (ii) Spurpositionsdaten entsprechend einer Position des Fahrzeugs innerhalb der Spur der Fahrbahn zu generieren. Das Navigationssystem ist dazu ausgelegt, Fahrzeugpositionsdaten entsprechend einer Position des Fahrzeugs auf der Erde zu bestimmen. Der Speicher ist dazu ausgelegt, die Spurpositionsdaten, die Fahrzeugpositionsdaten, Kartendaten und Spurverschiebungsdaten zu speichern. Die Spurverschiebungsdaten entsprechen einer verschobenen Position des Fahrzeugs auf der Spur eines vorbestimmten Abschnitts der Fahrbahn. Die verschobene Position unterscheidet sich von einer normalen Position des Fahrzeugs auf der Spur der Fahrbahn. Die Steuerung ist betreibbar mit dem Spurhaltesystem, dem Navigationssystem und dem Speicher verbunden. Die Steuerung ist dazu ausgelegt, das Fahrzeug automatisch in der normalen Position auf der Spur der Fahrbahn unter Verwendung des Spurhaltesystems zu positionieren und unter Verwendung der Fahrzeugpositionsdaten und der Kartendaten zu detektieren, dass das Fahrzeug auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn betrieben wird. Die Steuerung ist ferner dazu ausgelegt, das Fahrzeug automatisch mit dem Spurhaltesystem in die verschobene Position zu positionieren, wenn detektiert wird, dass das Fahrzeug auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn betrieben wird.
Figurenliste
Die oben beschriebenen Merkmale und Vorteile sollten, ebenso wie anderes, Durchschnittsfachleuten durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung und die zugehörigen Figuren ohne Weiteres offensichtlich werden:

1 ist ein Blockdiagramm eines Systems, das ein Fahrzeug mit einem Fahrassistenzsystem beinhaltet, das es einem Bediener ermöglicht, eine bevorzugte oder angepasste Spurposition des Fahrzeugs zu spezifizieren;
2 ist ein Diagramm, das eine Draufsicht von zwei Fahrzeugen auf einer Straße zeigt, wobei das obere Fahrzeug nicht innerhalb seiner Fahrspur versetzt ist und das untere Fahrzeug innerhalb seiner Fahrspur versetzt ist;
3 ist ein Diagramm, das eine Draufsicht von zwei Fahrzeugen auf einer Straße zeigt, wobei das obere Fahrzeug innerhalb der Spur in eine normale Position entlang eines normalen Pfads gesteuert wird und das untere Fahrzeug innerhalb der Spur in eine verschobene Position entlang eines verschobenen Pfads gesteuert wird, der von der normalen Position und dem normalen Pfad abweicht;
4 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren des Betreibens des Fahrzeugs und des Fahrassistenzsystems von 1 zum Verschieben des Fahrzeugs innerhalb einer Fahrspur veranschaulicht;
5 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren des Betreibens des Systems von 1 zum Bestimmen, wann ein Bediener wünscht, dass das Fahrzeug in der verschobenen Position innerhalb der Spur betrieben werden soll, veranschaulicht; und
6 ist ein Diagramm, das eine Draufsicht eines Fahrzeugs auf einer Straße zeigt, wobei das Fahrzeug innerhalb der Spur in eine verschobene Position entlang eines Verschiebungspfads gesteuert wird.

Ausführliche Beschreibung
Um ein Verständnis der Prinzipien der Offenbarung zu fördern, wird jetzt Bezug auf die Ausführungsformen genommen, die in den Zeichnungen veranschaulicht und in der folgenden schriftlichen Spezifikation beschrieben sind. Es versteht sich, dass dadurch keine Beschränkung des Schutzbereichs der Offenbarung beabsichtigt ist. Es versteht sich des Weiteren, dass diese Offenbarung alle Abänderungen und Modifikationen der veranschaulichten Ausführungsformen und weitere Anwendungen der Prinzipien der Offenbarung beinhaltet, wie sie normalerweise einem Fachmann auf dem Gebiet, das die Offenbarung betrifft, in den Sinn kommen würden.
Aspekte der Offenbarung sind in der zugehörigen Beschreibung offenbart. Alternative Ausführungsformen der Offenbarung und ihre Äquivalente können ausgearbeitet sein, ohne dass vom Gedanken oder dem Schutzbereich der Offenbarung abgewichen wird. Es sei angemerkt, dass jede Erörterung hierin in Bezug auf „eine Ausführungsform“, „eine beispielhafte Ausführungsform“ und Ähnliches angibt, dass die beschriebene Ausführungsform ein spezielles Merkmal, eine spezielle Struktur oder Eigenschaft beinhalten kann und dass solch ein spezielles Merkmal, eine spezielle Struktur oder Eigenschaft möglicherweise nicht notwendigerweise in jeder Ausführungsform beinhaltet ist. Zusätzlich umfassen Bezugnahmen auf das Vorherige nicht notwendigerweise eine Bezugnahme auf die gleiche Ausführungsform. Unabhängig davon, ob es explizit beschrieben wird, wird ein Durchschnittsfachmann schließlich ohne Weiteres verstehen, dass jedes der speziellen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften der gegebenen Ausführungsformen in Verbindung oder in Kombination mit denen jeder anderen hier erörterten Ausführungsform genutzt werden kann.
Für die Zwecke der Offenbarung bedeutet der Ausdruck „A und/oder B“ (A), (B) oder (A und B). Für die Zwecke der Offenbarung bedeutet der Ausdruck „A, B und/oder C“ (A), (B), (C), (A und B), (A und C), (B und C) oder (A, B und C).
Die Ausdrücke „umfassen“, „beinhalten“, „aufweisen“ und dergleichen, wie sie in Bezug auf Ausführungsformen der Offenbarung verwendet werden, sind Synonyme.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet ein System 100 ein Fahrzeug 102 und einen Server 104, die betreibbar durch das Internet 108 verbunden sind. Das Fahrzeug 102 beinhaltet ein Fahrassistenzsystem 106, das dazu ausgelegt ist, das Fahrzeug 102 zu navigieren. Das Fahrzeug 102 ist ein Personenfahrzeug, ein Mietwagen, ein Shuttle-Fahrzeug, eine Limousine, ein Firmenfahrzeug, ein Lieferfahrzeug, ein Taxi oder ein Sattelschlepper. Das Fahrzeug 102 ist eine beliebige selbstfahrende Maschine, die zum Fahren auf einem Fahrbahnsystem geeignet ist, wie etwa öffentlichen und privaten Straßen, Fernstraßen oder Autobahnen. Das Fahrzeug 102, das auch als ein Ego-Fahrzeug bezeichnet wird, kann eine beliebige Automatisierungsstufe von SAE 1 bis SAE 5 aufweisen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Fahrzeug 102 eine SAE-3-Anwendung, bei der sowohl Geschwindigkeit als auch Lenkwinkel automatisch durch das Fahrassistenzsystem 106 gesteuert werden. In anderen Ausführungsformen weist das Fahrzeug 102 eine beliebige Automatisierungs- und/oder Autonomiestufe auf, die automatische Lenksteuerung beinhaltet. Das Fahrzeug 102 ist dazu ausgelegt, Daten auf den Server 104 über das Internet 108 hochzuladen und vom Server 104 heruntergeladene Daten über das Internet 108 zu empfangen.
Gemäß dieser Offenbarung ist das Fahrassistenzsystem 106 dazu ausgelegt, eine Position des Fahrzeugs 102 innerhalb einer aktuellen Fahrspur 110 (3) entsprechend den Präferenzen des Bedieners automatisch zu steuern. Zum Beispiel detektiert das Fahrassistenzsystem 106, dass das Fahrzeug 102 sich auf einem vorbestimmten Abschnitt 114 einer Straße / Fahrbahn 170 befindet ( 3), und verschiebt oder versetzt dann die Position des Fahrzeugs 102 innerhalb der Spur 110 entsprechend den vorbestimmten Präferenzen des Bedieners. Das Verschieben erfolgt automatisch, wenn detektiert wird, dass das Fahrzeug 102 an dem vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 angekommen ist. Dementsprechend verhindert das Fahrzeug 102, dass der Bediener das Steuern des Fahrassistenzsystems 106 jedes Mal übernehmen muss, wenn das Fahrzeug 102 den vorbestimmten Abschnitt 114 der Straße 170 überfährt, indem es das Fahrzeug 102 automatisch innerhalb der Spur 110 versetzt. Das System 100 vergrößert den Komfort des Bedieners und den Zeitraum, in dem die Position des Fahrzeugs 102 innerhalb der Spur 110 automatisch gesteuert wird. Jedes Element des Fahrzeugs 102, ein Verfahren 400 (4) zum Steuern des Fahrzeugs 102 mit dem Fahrassistenzsystem 106 und ein Verfahren 500 (5) zum Generieren von Spurverschiebungsdaten 212 werden hier offenbart.
Das beispielhafte Fahrzeug 102 von 1 beinhaltet ein Lenksystem 116 und ein Lenkrad 120, ein Geschwindigkeitssystem 124, das betreibbar mit einem Motor 128 verbunden ist, ein Bremssystem 132 und Fußpedale 136. Das Lenksystem 116 ist dazu ausgelegt, einen Lenkwinkel des Fahrzeugs 102 zu steuern, so dass das Fahrzeug 102 automatisch und/oder manuell um Ecken und entlang Straßen 170 manövriert werden kann. Das Lenksystem 116 bewegt, schwenkt und/oder dreht Räder des Fahrzeugs 102 relativ zu einem Chassis des Fahrzeugs 102, um das Fahrzeug 102 zu lenken. Das Lenksystem 116 kann durch das Fahrassistenzsystem 106 gesteuert werden, so dass der Lenkwinkel des Fahrzeugs 102 automatisch elektronisch gesteuert wird. Das Lenksystem 116 kann auch manuell durch einen Bediener des Fahrzeugs 102 unter Verwendung des Lenkrads 120 gesteuert werden. Das Lenkrad 120 wird hier auch als eine Eingabevorrichtung des Fahrzeugs 102 und/oder als eine Mensch-Maschine-Schnittstellen (MMS)-Vorrichtung bezeichnet, und der Bediener des Fahrzeugs 102 wird auch als ein Fahrer bezeichnet. Wie hier verwendet, ist der Lenkwinkel des Fahrzeugs 102 ein Winkel der Räder des Fahrzeugs 102 relativ zu einer Mittellinie 140 (2) des Fahrzeugs 102. In einer beispielhaften Ausführungsform bewirkt ein positiver Lenkwinkel, dass das Fahrzeug 102 nach links wendet oder zieht, ein Lenkwinkel der Größe null bewirkt, dass das Fahrzeug 102 geradeaus zieht, und ein negativer Lenkwinkel bewirkt, dass das Fahrzeug 102 nach rechts wendet oder zieht. In einer Ausführungsform wird das Steuern, wenn der Bediener das Lenkrad 120 dreht, vom Fahrassistenzsystem 106 weggenommen und entsprechend einer Übernahme des Bedieners an den Bediener übergeben.
Der Motor 128 ist dazu ausgelegt, ein Antriebsmoment zum Bewegen des Fahrzeugs 102 zu generieren. In einer Ausführungsform wird das Antriebsmoment über ein Getriebe an die Räder des Fahrzeugs 102 übertragen. Alternativ wird das Antriebsmoment direkt an die Räder übertragen, und das Fahrzeug 102 beinhaltet kein Getriebe. In einer spezifischen Ausführungsform ist der Motor 128 ein Elektromotor, der mit elektrischer Energie aus einer Batterie des Fahrzeugs 102 versorgt wird. In einer anderen Ausführungsform ist der Motor 128 ein Verbrennungsmotor, der einen Kraftstoff zum Generieren des Antriebsmoments verbrennt. Der Motor 128 kann auch eine Hybridkombination sein, die einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor beinhaltet, wie im Fachgebiet bekannt ist.
Das Bremssystem 132 ist dazu ausgelegt, eine Bremskraft zum Verlangsamen des Fahrzeugs 102 und zum Halten des Fahrzeugs 102 in einer angehaltenen Position zu generieren. Das Bremssystem 132 beinhaltet in einer Ausführungsform Scheibenbremsen, die elektrisch und/oder hydraulisch aktiviert werden. Zusätzlich oder alternativ beinhaltet das Bremssystem 132 den Motor 128, der dazu ausgelegt ist, regeneratives Bremsen und/oder dynamisches Bremsen bereitzustellen.
Mit Bezug auf 1: Das Geschwindigkeitssystem 124 ist dazu ausgelegt, automatisch eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 zu steuern. Zum Beispiel steuert das Geschwindigkeitssystem 124 den Motor 128, um eine gewünschte Größe des Antriebsmoments zum Bewegen des Fahrzeugs 102 mit einer gewünschten Geschwindigkeit zu generieren. Das Geschwindigkeitssystem 124 kann auch das Bremssystem 132 steuern, um das Fahrzeug 102 automatisch zu verlangsamen und um das Fahrzeug 102 automatisch zu einem gesteuerten und komfortablen Anhalten zu bringen.
Die Fußpedale 136 sind betreibbar mit dem Geschwindigkeitssystem 136 verbunden und dazu ausgelegt, einem Bediener des Fahrzeugs 102 zu ermöglichen, das Geschwindigkeitssystem 124 manuell zu steuern und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 manuell zu steuern. Die Fußpedale 136 beinhalten mindestens ein Beschleunigungspedal zum Steuern der Größe des Antriebsmoments des Motors 128 und ein Bremspedal zum selektiven Aktivieren des Bremssystems 132 zum Verlangsamen oder Anhalten des Fahrzeugs 102. In einer Ausführungsform wird das Steuern, wenn der Bediener die Fußpedale 136 betätigt, vom Fahrassistenzsystem 106 weggenommen und entsprechend einer Übernahme des Bedieners an den Bediener übergeben.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet das Fahrassistenzsystem 106 ein Navigationssystem 144, ein Objektdetektions- und -vermeidungssystem 148, ein Spurhaltesystem 152 und einen Speicher 156, die jeweils betreibbar mit einer Steuerung 160 verbunden sind. Das Navigationssystem 144 ist dazu ausgelegt, der Steuerung 160 des Fahrassistenzsystems 106 mindestens Fahrzeugpositionsdaten 164, Kartendaten 168 und Navigationsdaten 172 bereitzustellen. In einer Ausführungsform ist das Navigationssystem 144 ein Satellitennavigationssystem, das das globale Positionsbestimmungssystem (Global Positioning System, GPS), das globale Navigationssatellitensystem (Global Navigation Satellite System, GNSS) und/oder ein beliebiges anderes satellitenbasiertes Navigationssystem verwendet, um die Fahrzeugpositionsdaten 164 anhand der Satellitenpositionsdaten zu generieren. Das Navigationssystem 144 empfängt die Satellitenpositionsdaten von Satelliten und verarbeitet die empfangenen Daten, um die Fahrzeugpositionsdaten 164 zu bestimmen, die einer Position des Fahrzeugs 102 auf der Erde entsprechen. Die Fahrzeugpositionsdaten 164 können im Format von Längen- und Breitengrad und/oder einem beliebigen anderen Format vorliegen.
Die Kartendaten 168 entsprechen einer Fahrbahnkarte von Fahrbahnen 170, die für das Fahrzeug 102 verfügbar sind. Das Navigationssystem 144 ist dazu ausgelegt, die Fahrzeugpositionsdaten 164 zu verwenden, um die Position des Fahrzeugs 102 relativ zu den Kartendaten 168 zu bestimmen. Dementsprechend ist das Navigationssystem 144 dazu ausgelegt, unter Verwendung der Fahrzeugpositionsdaten 164 und der Kartendaten 168 den spezifischen Punkt auf der Fahrbahn 170 zu bestimmen, auf der das Fahrzeug 102 aktuell betrieben wird.
Die Navigationsdaten 172 entsprechen in einer beispielhaften Ausführungsform einer Route von einem Startpunkt zu einem Zielort, wobei die verfügbaren Fahrbahnen 170 der Kartendaten 168 verwendet werden. In einer Ausführungsform konfiguriert der Bediener des Fahrzeugs 102 das Navigationssystem 144 mit einem gewünschten Zielort, und das Navigationssystem 144 generiert automatisch die Navigationsdaten 172 zum Navigieren des Fahrzeugs 102 zum Zielort. Wie hier beschrieben, steuert das Fahrassistenzsystem 106 typischerweise automatisch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 unter Verwendung des Geschwindigkeitssystems 124 und den Lenkwinkel des Fahrzeugs 102 unter Verwendung des Lenksystems 116, um das Fahrzeug 102 auf Basis der Navigationsdaten 172 automatisch zum Zielort zu navigieren.
Das Navigationssystem 144 ist dazu ausgelegt, Datenschichten auf die Kartendaten 168 anzuwenden, um das Fahrzeug 102 zu navigieren. Zum Beispiel kann das Navigationssystem 144 eine digitale Verkehrsschicht beinhalten, die Echtzeit-Verkehrsdaten beinhaltet (nicht gezeigt). Beim Bestimmen der Navigationsdaten 172 für das Navigieren des Fahrzeugs 102 zum Zielort verarbeitet das Navigationssystem 144 die Verkehrsdatenschicht, so dass das Fahrzeug 102 unter Verwendung einer optimierten Route, die Verkehrsbehinderungen und -verlangsamungen minimiert, navigiert wird.
Das Objektdetektions- und -vermeidungssystem 148 ist dazu ausgelegt, zu bewirken, dass das Fahrzeug 102 um detektierte Objekte und Gefahren auf der Fahrbahn 170 herum navigiert, wie es im Fachgebiet bekannt ist. Das Objektdetektions- und -vermeidungssystem 148 verwendet Bilddaten von einem Bildsensor, Radardaten von einem Radarsystem, Ultraschalldaten von einem Ultraschallabstandsmesssystem und/oder LIDAR (Light Detection And Ranging)-Daten von einem LIDAR-System, um Objekte und/oder Gefahren zu detektieren. Die detektierten Objekte und/oder Gefahren werden automatisch von dem Fahrzeug 102 vermieden, indem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 mit dem Geschwindigkeitssystem 124 und/oder der Lenkwinkel des Fahrzeugs 102 mit dem Lenksystem 116 gesteuert wird.
Das Spurhaltesystem 152 beinhaltet einen Bildsensor 176 und ist dazu ausgelegt, Spurpositionsdaten 180 und Begrenzungsdaten 184 auf Basis der elektronischen Bilddaten 188 aus dem Bildsensor 176 zu generieren. Das Spurhaltesystem 152 ist dazu ausgelegt, automatisiertes Spurhalten für das Fahrzeug 102 durchzuführen. Wie hier verwendet, bezieht sich automatisiertes Spurhalten auf das automatisierte Steuern der lateralen (links und rechts) und longitudinalen (vor und zurück) Position des Fahrzeugs 102 innerhalb der Spur 110 einer Fahrbahn 170 und relativ zu anderen Fahrzeugen auf der Fahrbahn 170 für einen längeren Zeitraum und ohne Befehle des Bedieners. Wie in 2 gezeigt, ist der Bildsensor 176 in einer beispielhaften Ausführungsform eine Bildgebungsvorrichtung für sichtbares Licht, die an oder im Fahrzeug 102 montiert ist, so dass sich ein Sichtfeld 190 des Bildsensors 176 von der Front des Fahrzeugs 102 erstreckt. Der Bildsensor 176 ist dazu ausgelegt, die Bilddaten 188 zu generieren, die Bildern der Straße 170 vor der aktuellen Position des Fahrzeugs 102 entsprechen, und die Daten beinhalten, die einem Straßenrand 192, einem gegenüberliegenden Straßenrand 194 und Straßenoberflächenmarkierungen 196, die die Fahrspuren 110 identifizieren, wie etwa die gestreifte Linie 196, entsprechen. Das Sichtfeld 190 erstreckt sich zu beiden Straßenrändern 192, 194. Zu beispielhaften Straßenoberflächenmarkierungen 196 zählen gemalte Markierungen, die Fahrspuren 110 abtrennen und/oder identifizieren. In einer anderen Ausführungsform ist der Bildsensor 176 als eine thermische Bildgebungsvorrichtung ausgelegt, die dazu ausgelegt ist, die Bilddaten 188 auf Basis thermischer Strahlung und/oder einer Infrarotstrahlung zu generieren. In noch einer anderen Ausführungsform ist der Bildsensor 176 ein LIDAR (Light Detection And Ranging)-System und/oder ein Radarsystem, das dazu ausgelegt ist, die Bilddaten 188 zu generieren. Das Spurhaltesystem 152 und das Objektdetektions- und -vermeidungssystem 148 können den Bildsensor 176 gemeinsam nutzen, oder die Systeme 148, 152 können separate Bildsensoren beinhalten.
Wie in 2 gezeigt, identifizieren die Begrenzungsdaten 184, die vom Spurhaltesystem 152 generiert werden, mindestens die Begrenzungen der aktuellen Fahrspur 110 des Fahrzeugs 102. Zum Beispiel identifizieren in 2 die Begrenzungsdaten 184 des oberen Fahrzeugs 102 die gestreifte Linie 196 (eine linke Begrenzung) und den Straßenrand 192 (eine rechte Begrenzung) als die Begrenzungsdaten 184. Die Begrenzungsdaten 184 des unteren Fahrzeugs 102 in 2 werden als die gestreifte Linie 196 (eine linke Begrenzung) und der Straßenrand 184 (eine rechte Begrenzung) identifiziert.
Mit Bezug auf 2: Das Spurhaltesystem 152 ist dazu ausgelegt, eine Mitte 198 der aktuellen Fahrspur 110 durch Verarbeitung der Begrenzungsdaten 184 zu bestimmen. Zum Beispiel wird in 2 für das untere Fahrzeug 102 die Mitte 198 der aktuellen Fahrspur 110 als ein Mittelpunkt zwischen der gestreiften Linie 196 und dem Straßenrand 194 bestimmt. In anderen Ausführungsformen weist die Straße 170 keine Straßenoberflächenmarkierungen 196 auf, wie etwa auf typischen zweispurigen Wohnstraßen. In solch einer Ausführungsform wird die Mitte 198 der aktuellen Fahrspur 110 dadurch bestimmt, dass zuerst ein Straßenmittelpunkt zwischen den detektierten Straßenrändern 192, 194 identifiziert wird. Dann identifiziert das Spurhaltesystem 152 unter Verwendung des Straßenmittelpunkts und dem nächsten Straßenrand 192, 194 die Mitte 198 der Spur 110 als auf halbem Weg zwischen dem Straßenmittelpunkt und dem nächsten Straßenrand 192, 194. In noch einer anderen Ausführungsform wird auf einer mehrspurigen Straße mit mehreren Sätzen gestreifter Linien 196 die Fahrspur 110 auf beiden Seiten durch die gestreifte Linie 196 definiert, und die Mitte 198 liegt auf halbem Weg zwischen den gestreiften Linien 196, die die Spur 110 definieren. Das Spurhaltesystem 152 kann einen beliebigen anderen Prozess verwenden, um die Mitte 198 der aktuellen Fahrspur 110 zu identifizieren.
Die Spurpositionsdaten 180, die vom Spurhaltesystem 152 generiert werden, entsprechen einem Abstand der Mittellinie 140 des Fahrzeugs 102 von der Mitte 198 der Spur 110. Die Mittellinie 140 verläuft parallel zu einer Fahrtrichtung 210 des Fahrzeugs 102. Die Spurpositionsdaten 180 sind ein Maß einer Verschiebung 202 (2) des Fahrzeugs 102 und/oder eines Verschiebungsabstands des Fahrzeugs 102. Wie hier verwendet, wird das Fahrzeug 102 von der Mitte 198 der Spur 110 weg versetzt, wenn die Verschiebung 202 nicht null ist. Wie in 2 gezeigt, navigiert das obere Fahrzeug 102 auf der Spur 110, wobei die Mittellinie 140 zur Mitte 198 der Spur 110 ausgerichtet ist, so dass keine Verschiebung 202 oder eine Nullverschiebung 202 vorhanden ist. Dementsprechend sind die Positionsdaten 180 für das obere Fahrzeug 102 null und/oder entsprechen einem Nullabstand zwischen der Mittellinie 140 und der Mitte 198 der Spur 110. Das obere Fahrzeug 102 ist nicht gegenüber der Mitte 198 der Spur 110 versetzt und wird als in einer normalen Position 204 auf der Spur 110 befindlich bezeichnet. In einer Ausführungsform entspricht die normale Position 204 des Fahrzeugs 102 auf der Spur 110 der Mittellinie 140 des Fahrzeugs 102, die zur Mitte 198 der Spur 110 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet ist. Im Wesentlichen zur Mitte 198 der Spur 110 ausgerichtet, beinhaltet die Positionierung der Mittellinie 140 des Fahrzeugs 102 innerhalb von 5 % einer Gesamtbreite 206 der Spur 110 von der Mitte 198 der Spur 110. Die normale Position 204 ist die Position des Fahrzeugs 102 innerhalb der Spur 110, wenn keine Hindernisse oder Gefahren vorhanden sind (wie durch das Hindernisdetektions- und -vermeidungssystem 148 detektiert wird) und keine Spurverschiebungsdaten 212 mit diesem Abschnitt der Fahrbahn 170 assoziiert sind. Die normale Position 204 ist relativ zur Mitte 198 der Spur 110 nicht verschoben. Die normale Position 204 wird hier auch als eine Default-Position bezeichnet.
Dagegen ist das untere Fahrzeug 102 von 2 in Richtung der gestreiften Linie 196 (der linken Begrenzung) mit einer Verschiebung 202 von nicht null versetzt. Zum Beispiel weist in der 2 das untere Fahrzeug 102 Positionsdaten 180 auf, die einer Verschiebung 202 von dreißig Zentimetern (30 cm) bis zu einem Meter (1 m) weg von der Mitte 198 der Spur 110 entsprechen. Die Verschiebung 202 kann auf jeder Seite der Mitte 198 der Spur 110 liegen. Wenn das Fahrzeug 102 mit der Verschiebung 202 versetzt ist, ist die Mittellinie 140 des Fahrzeugs 102 von der Mitte 198 der aktuellen Fahrspur 110 beabstandet.
Das Spurhaltesystem 152 ist dazu ausgelegt, die Verschiebung 202 zu beschränken, so dass sich kein Abschnitt des Fahrzeugs 102 außerhalb der Begrenzungen der Spur 110, wie sie durch die Begrenzungsdaten 184 bestimmt werden, befindet. Das heißt: Wenn das Fahrzeug 102 mit der Verschiebung 202 versetzt ist, befindet sich kein Abschnitt des Fahrzeugs 102 außerhalb der linken Begrenzung und der rechten Begrenzung.
Die Steuerung 160 des Fahrassistenzsystems 106 ist dazu ausgelegt, den Lenkwinkel und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 mindestens auf Basis der Fahrzeugpositionsdaten 164, der Kartendaten 168, der Navigationsdaten 172, der Spurpositionsdaten 180 und der Begrenzungsdaten 184 automatisch zu steuern. Die Steuerung 160 wird mindestens als ein Mikrocontroller und/oder Mikroprozessor bereitgestellt. Zum Beispiel ist die Steuerung 160 dazu ausgelegt, das Lenksystem 116 zu steuern, um das Fahrzeug 102 auf dem vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 automatisch weg von der Mitte 198 der Spur 110 zu verschieben (3). Die Steuerung 160 ist auch dazu ausgelegt, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 durch Steuern des Antriebsmoments des Motors 128 und durch Steuern des Bremssystems 132 zu steuern. In bestimmten SAE-Stufen, wie etwa SAE 3 bis SAE 5, navigiert das Fahrassistenzsystem 106 das Fahrzeug 102 auf Basis von Daten von anderen Sensoren und Systeme, wie etwa dem Objektdetektions- und -vermeidungssystem 148.
Die Steuerung 160 des Fahrassistenzsystems 106 ist auch dazu ausgelegt, die Spurverschiebungsdaten 212 zu generieren und das Fahrzeug 102 entsprechend den Spurverschiebungsdaten 212 zu betreiben. Wie in 3 gezeigt wird, navigiert das Fahrassistenzsystem 106 das obere Fahrzeug 102 automatisch in die normale Position 204 entlang eines normalen Pfads 214 innerhalb der Spur 110 der Fahrbahn 170 unter Verwendung des Spurhaltesystems 152. Der normale Pfad 214 wird hier auch als ein Default-Pfad bezeichnet. Wenn das Fahrzeug 102 durch das Fahrassistenzsystem 106 auf dem normalen Pfad 214 navigiert oder geführt wird, wird das Fahrzeug 102 in der normalen Position 204 gehalten. Das obere Fahrzeug 102 wird nicht entsprechend den Spurverschiebungsdaten 212 betrieben.
Das untere Fahrzeug 102 in 3 wird entsprechend den Spurverschiebungsdaten 212 auf dem vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 entlang eines Verschiebungspfads 216 navigiert. Die Spurverschiebungsdaten 212 entsprechen einer versetzten oder einer verschobenen Position 218 des Fahrzeugs 102 auf der Spur 110 der Fahrbahn 170, die sich von der normalen Position 204 unterscheidet. In der verschobenen Position 218 ist die Mittellinie 140 des Fahrzeugs 102 von der Mitte 198 der Spur 110 beabstandet. Zum Beispiel entsprechen in 3 die Spurverschiebungsdaten 212 einer Verschiebung 202, die bewirkt, dass das Fahrzeug 102 das Fahrbahnmerkmal 220 vermeidet. Das Fahrbahnmerkmal 220 kann ein Schlagloch, ein unebener Abschnitt der Straße 170, ein Höcker, eine Absenkung oder ein beliebiges anderes Merkmal sein, das der Bediener vermeiden möchte. Typischerweise wäre es für das Fahrzeug 102 jedoch sicher, das Fahrbahnmerkmal 220 in der normalen Position 204 zu überfahren, aber es ist für den Bediener komfortabler, wenn das Fahrzeug 102 das Fahrbahnmerkmal 220 nicht überfährt. Die Verschiebung 202 ist von der normalen Position 204 innerhalb der Fahrspur 110 weg versetzt. Die Spurverschiebungsdaten 212 beinhalten zum Beispiel Lenkwinkelinformationen, die dem Lenksystem 116 bereitgestellt werden, um zu bewirken, dass das Fahrzeug 102 entlang des Verschiebungspfads 216 zu der verschobenen Position 218 zieht. Die Spurverschiebungsdaten 212 beinhalten auch Daten, die einem Anfangspunkt 224 und einem Endpunkt 228 des vorbestimmten Abschnitts 114 der Fahrbahn 170 entsprechen. Somit beinhalten die Spurverschiebungsdaten 212 Daten, die den Ort des vorbestimmten Abschnitts 114 der Fahrbahn 170 identifizieren, und Daten, die die Verschiebung 202, den Verschiebungspfad 216 und die verschobene Position 218 auf dem vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 identifizieren. Eine weitere Erörterung der Spurverschiebungsdaten 212 ist hier beinhaltet.
Der Speicher 156 ist ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, das dazu ausgelegt ist, mindestens die Fahrzeugpositionsdaten 164, die Kartendaten 168, die Navigationsdaten 172, die Spurpositionsdaten 180, die Begrenzungsdaten 184, die Bilddaten 188, die Spurverschiebungsdaten 212 und beliebige andere Daten zu speichern, die verwendet werden, um das Fahrassistenzsystem 106 des Fahrzeugs 102 zu betreiben.
In einer Ausführungsform werden die Spurverschiebungsdaten 212 im Speicher 156 als eine anpassbare Verschiebungsschicht gespeichert, die auf die Kartendaten 168 angewendet wird, so ähnlich, wie die Verkehrsdatenschicht auf die Kartendaten 168 angewendet wird. Insbesondere wird jeder der vorbestimmten Abschnitte 114 der Fahrbahnen 170, der in den Spurverschiebungsdaten 212 identifiziert ist, auf die Kartendaten 168 angewendet, so dass das Fahrzeug 102 jedes Mal, wenn das Fahrzeug 102 auf einem der vorbestimmten Abschnitte 114 navigiert, auf einem entsprechenden Verschiebungspfad 216 verschoben wird, wie vom Bediener gewünscht.
Wie in 1 gezeigt, ist das Fahrzeug 102 betreibbar mit dem Server 104 verbunden, um drahtlos Daten vom Server 104 zu empfangen und um drahtlos Daten an den Server 104 über das Internet 108 zu übertragen. Der Server 104 beinhaltet einen Computer zum Verarbeiten von Daten und zum Generieren von Daten oder ist als ein solcher ausgelegt. Zum Beispiel generiert der Server 104 in einer hier beschriebenen Ausführungsform Trenddaten 250 durch Verarbeiten der Spurverschiebungsdaten 212, die von einer Mehrzahl von Fahrzeugen 102 empfangen werden.
Ein beispielhaftes Verfahren 400 zum automatisierten Spurhalten wird in 4 gezeigt und unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Im Block 404 beinhaltet das Verfahren 400, das Spurhaltesystem 152 zu verwenden, um das Fahrzeug 102 automatisch in die normale Position 204 entlang des normalen Pfads 214 auf der Spur 110 der Fahrbahn 170 zu positionieren. Insbesondere wird im Block 404 das Fahrzeug 102 typischerweise entlang der Mitte 198 (2) der Spur 110 geführt, bevor es am Anfangspunkt 224 ankommt. Das Fahrassistenzsystem 106 verwendet die Spurpositionsdaten 180 und die Begrenzungsdaten 184, die aus den Bilddaten 188 generiert werden, um die Mitte 198 zu bestimmen und das Fahrzeug 102 auf dem normalen Pfad 214 zu halten.
Als Nächstes detektiert das Fahrassistenzsystem 106 im Block 408 des Verfahrens 400, dass das Fahrzeug 102 auf dem vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 betrieben wird. Wenn sich das Fahrzeug 102 in Bewegung befindet, vergleicht die Steuerung 160 die aktuelle Position des Fahrzeugs 102 mit der Position des Anfangspunkts 224, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug 102 auf einem der vorbestimmten Abschnitte 114 der Fahrbahn 170 betrieben wird. Die aktuelle Position des Fahrzeugs 102 ist in den Fahrzeugpositionsdaten 164 beinhaltet. Das Fahrassistenzsystem 106 bestimmt, dass sich das Fahrzeug 102 am Anfangspunkt 224 befindet, wenn die Fahrzeugpositionsdaten 164 innerhalb eines vorbestimmten Abstands 240 zum Anfangspunkt 224 liegen. In einem Beispiel ist der vorbestimmte Abstand 240 von fünfundzwanzig Meter (25 m) bis fünfzig Meter (50 m). In anderen Ausführungsformen ist der vorbestimmte Abstand 240 von fünf Meter (5 m) bis zu einhundert Meter (100 m). Die Größe des vorbestimmten Abstands 240 hängt von der typischen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 ab, wenn es auf der Fahrbahn 170 fährt, wobei hohe Geschwindigkeiten einer größeren Größe des vorbestimmten Abstands 240 entsprechen und geringere Geschwindigkeiten einer geringeren Größe des vorbestimmten Abstands 240 entsprechen.
Wie in 3 angegeben, ist der vorbestimmte Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 nur die untere Spur 110 der Fahrbahn 170. Die obere Spur 110 der Fahrbahn 170 ist nicht in dem vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 beinhaltet. Die untere Spur 110 der Fahrbahn 170 ist der Abschnitt 114 der Fahrbahn 170, der die entsprechenden Spurverschiebungsdaten 212 beinhaltet. Das Fahrassistenzsystem 106 bestimmt die Fahrtrichtung 210 des Fahrzeugs 102, um das Identifizieren der Spur 110 zu unterstützen, auf der das Fahrzeug 102 betrieben wird. Auf der zweispurigen Fahrbahn 170 von 3 befindet sich das Fahrzeug 102 zum Beispiel, wenn die Fahrtrichtung 210 nach rechts läuft, auf der unteren Spur 110, und das Fahrzeug 102 fährt über den vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170. Wenn die Fahrtrichtung 210 allerdings in 3 nach links läuft, befindet sich das Fahrzeug 102 auf der oberen Spur 110, und das Fahrzeug 102 fährt nicht über den vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170. Ein beliebiges anderes System oder ein beliebiger anderer Prozess kann verwendet werden, um die Spur 110 zu bestimmen, auf der das Fahrzeug 102 betrieben wird.
Im Block 412 des Verfahrens 400 verwendet das Fahrassistenzsystem 106 das Spurhaltesystem 152, um das Fahrzeug automatisch in die verschobene Position 218 entlang des Verschiebungspfads 216 zu positionieren, wenn das Fahrzeug 102 auf dem vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 betrieben wird. Das Positionieren des Fahrzeugs 102 in die verschobene Position 218 beinhaltet, das Fahrzeug 102 sanft von der normalen Position 204 zur verschobenen Position 218 zu führen, typischerweise entlang des Verschiebungspfads 216. Wenn das Fahrzeug 102 auf dem Verschiebungspfad 216 betrieben wird, ist die Mittellinie 140 des Fahrzeugs 102 gewöhnlich von der Mitte 198 der Spur 110 beabstandet. Wenn es auf dem Verschiebungspfad 216 betrieben wird, kann die Mittellinie 140 des Fahrzeugs 102 allerdings von einer Seite der Mitte 198 zur anderen kreuzen oder kann kurz entlang der Mitte 198 ziehen, wenn es zwischen mehreren Fahrbahnmerkmalen 220 des vorbestimmten Abschnitts 114 der Fahrbahn 170 manövriert.
Wie in 3 gezeigt, steuert, wenn das Fahrzeug 102 den Anfangspunkt 224 kreuzt und auf den vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 gelangt, das Spurhaltesystem 152 das Lenksystem 116, um das Fahrzeug 102 mit der Verschiebung 202 entlang des Verschiebungspfads 216 zu der verschobenen Position 218 zu versetzen, um das Fahrbahnmerkmal 220 zu vermeiden. Die verschobene Position 218 ist zur normalen Position 204 um die Verschiebung 202 verschoben, so dass sich die verschobene Position 218 von der normalen Position 204 unterscheidet. Ein Abschnitt des normalen Pfads 214 wird in der Nähe des Fahrbahnmerkmals 220 zum Vergleich mit dem Verschiebungspfad 216 gezeigt, jedoch wird das Fahrzeug 102 nicht auf dem normalen Pfad 214 über den vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 betrieben. Die automatische Lenkung bewirkt, dass das Fahrzeug 102 die Spur 110 in einer Position befährt, die komfortabler und/oder mehr bevorzugt als der normale Pfad 214 ist. Falls zum Beispiel das Fahrbahnmerkmal 220 ein Schlagloch ist, bewirken die Spurverschiebungsdaten 212, dass das Fahrzeug 102 automatisch nach rechts vom Schlagloch 220 lenkt, so dass die Reifen des Fahrzeugs 102 nicht durch das Schlagloch 220 gehen und das Fahrzeug 102 stattdessen einen ebeneren Abschnitt der Spur 110 des vorbestimmten Abschnitts 114 der Fahrbahn 170 befährt. Es ist keine Bedienerbeteiligung zum Versetzen des Fahrzeugs 102 in die verschobene Position 218 entlang des Verschiebungspfads 216 erforderlich, und die Präferenz des Bedieners, das Fahrbahnmerkmal 220 zu vermeiden, wird automatisch angewendet. Somit vergrößert das Verfahren 400 den Komfort und die Anwenderfreundlichkeit für den Bediener und verhindert, dass ein Fahrer das Lenksystem 116 übernimmt.
Als Nächstes detektiert das Fahrassistenzsystem 106 im Block 416 des Verfahrens 400, dass das Fahrzeug 102 den vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 verlassen hat. Insbesondere, wenn sich das Fahrzeug 102 in Bewegung befindet, vergleicht die Steuerung 160 die aktuelle Position des Fahrzeugs 102 mit der Position des Endpunkts 228, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug 102 nicht mehr auf dem vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 betrieben wird. Die aktuelle Position des Fahrzeugs 102 ist in den Fahrzeugpositionsdaten 164 beinhaltet. Wenn die Steuerung 160 bestimmt, dass sich das Fahrzeug 102 an dem Endpunkt 228 vorbei bewegt hat, dann bestimmt die Steuerung 160, dass das Fahrzeug 102 nicht mehr auf dem vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 betrieben wird.
Wenn die Fahrzeugpositionsdaten 164 im Block 420 angeben, dass das Fahrzeug 102 nicht mehr auf dem vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 betrieben wird, verwendet das Fahrassistenzsystem 106 das Spurhaltesystem 152, um das Fahrzeug 102 automatisch in die normale Position 204 entlang des normalen Pfads 214 zu positionieren. In 3 kehrt das Fahrzeug 102, kurz nachdem es am Endpunkt 228 vorbeigefahren ist, zu der normalen Position 204 auf dem normalen Pfad 214 zurück, wie durch das Spurhaltesystem 152 gesteuert. Die Spurposition des Fahrzeugs 102 wird durch das Spurhaltesystem 152 gesteuert, bis das Fahrzeug 102 zu einem anderen vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 navigiert wird, der Bediener eine Übernahme des Lenksystems 116 oder des Geschwindigkeitssystems 124 durchführt oder bis ein Hindernis oder eine Gefahr durch das Objektdetektions-/-vermeidungssystem 148 detektiert wird.
Mit Bezug auf 5 wird ein Verfahren 500 des Generierens der Spurverschiebungsdaten 212 gezeigt und unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Im Block 504 wird das Spurhaltesystem 152 verwendet, um das Fahrzeug 102 automatisch in die normale Position 204 entlang des normalen Pfads 214 vor dem Anfangspunkt 224 zu positionieren. In einigen Ausführungsformen wird das Fahrzeug 104 im Block 504 automatisch entsprechend den Kartendaten 168 von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt navigiert. Das automatische Navigieren des Fahrzeugs 102 beinhaltet, den Lenkwinkel und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 automatisch zu steuern und automatisch zu bewirken, dass das Fahrzeug 102 Ampeln, Verkehrsschildern, Regeln und Vorschriften befolgt, während es sich von dem Startpunkt zum Zielort auf der Fahrbahn 170 bewegt. In anderen Ausführungsformen wird im Block 504 die Spurposition des Fahrzeugs 102 durch das Spurhaltesystem 152 gesteuert, das Fahrzeug 102 wird aber nicht aktiv zu einem bestimmten Zielort geführt. Zum Beispiel kann das Fahrassistenzsystem 106 vom Bediener aktiviert werden, um eine bestimmte Spur 110 auf einer Fernstraße oder Autobahn zu halten.
Als Nächstes detektiert das Fahrassistenzsystem 106 im Block 508 des Verfahrens 500, dass der Bediener manuelles Spursteuern gestartet hat. Manuelles Spursteuern erfolgt, wenn der Bediener / Fahrer die Position des Fahrzeugs 102 innerhalb der Spur 110 steuert, typischerweise unter Verwendung des Lenkrads 120. Insbesondere übernimmt der Bediener am Anfangspunkt 224 das Steuern vom Fahrassistenzsystem 106, indem er das Lenkrad 120 nach links dreht, um das erste Fahrbahnmerkmal 220 zu vermeiden. Dann dreht der Bediener das Lenkrad 120 nach rechts, um das zweite Fahrbahnmerkmal 220 zu vermeiden. Als Nächstes dreht der Bediener das Lenkrad 120 wieder nach links, um das dritte Fahrbahnmerkmal 220 zu vermeiden. Das manuelle Spursteuern wird durch Überwachen von Bedienereingaben am Lenkrad 120 detektiert. Insbesondere wird, wenn der Bediener das Lenkrad 120 dreht, das Spurhaltesysteme 152 automatisch deaktiviert, und das Fahrassistenzsystem 106 überwacht und sichert Daten entsprechend der Position und/oder dem Winkel des Lenkrads 120, wenn der Bediener das Fahrzeug 102 über den vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 manövriert.
Im Block 512 des Verfahrens 500 detektiert das Fahrassistenzsystem 106 die Position des Fahrzeugs 102 während des manuellen Spursteuerns. Insbesondere detektiert, wenn das manuelle Spursteuern beginnt, das Fahrassistenzsystem 106 die aktuelle Position des Fahrzeugs 102 auf der Erde unter Verwendung der Fahrzeugpositionsdaten 164 aus dem Navigationssystem 144 und bestimmt unter Verwendung der Kartendaten 168 auch die spezielle Fahrbahn 170, auf der das Fahrzeug 102 betrieben wird. Die im Block 512 anhand der Fahrzeugpositionsdaten 164 und der Kartendaten 168 detektierte Position wird als der Anfangspunkt 224 des vorbestimmten Abschnitts 114 der Fahrbahn 170 in den Spurverschiebungsdaten 212 gesichert.
Als Nächstes detektiert das Fahrassistenzsystem 106 im Block 516 des Verfahrens 500 während des manuellen Spursteuerns die Position des Fahrzeugs 102 innerhalb der Spur 110. Insbesondere verwendet das Fahrassistenzsystem 106 die Spurpositionsdaten 180 und die Daten aus dem Lenksystem 116, um die aus dem Verschiebungspfad 216 resultierende verschobene Position 218 als die Spurverschiebungsdaten 212 zu identifizieren und aufzuzeichnen. Auf diese Weise arbeitet das Lenkrad 120 als eine MMS oder eine Eingabevorrichtung, die durch den Bediener verwendet wird, um schließlich die Spurverschiebungsdaten 212 zu generieren, die einem angepassten Pfad über den vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 zum Vermeiden eines oder mehrerer Fahrbahnmerkmale 220 entsprechen. Das heißt: Der Lenkwinkel, wie er durch die Drehposition des Lenkrads 120 eingestellt ist, wird durch das Fahrassistenzsystem 106 detektiert und wird zusammen mit den Fahrzeugpositionsdaten 164, den Spurpositionsdaten 180, den Begrenzungsdaten 184 und den Kartendaten 168 verwendet, um bei den Spurverschiebungsdaten 212 anzukommen. In anderen Ausführungsformen verwendet der Bediener eine beliebige andere Art von MMS oder Eingabevorrichtung, die im Fahrzeug 102 beinhaltet ist, um zu bewirken, dass das Fahrassistenzsystem 106 die Spurverschiebungsdaten 212 generiert, wie etwa einen Touchscreen, einen Joystick, ein Mikrofon zum Empfangen von Sprachbefehlen, physische Schaltflächen und/oder eine transportierbare Computervorrichtung, die betreibbar mit dem Fahrzeug 102 verbunden ist, wie etwa ein Smartphone oder ein Laptop-Computer.
Im Block 520 des Verfahrens 500 detektiert das Fahrassistenzsystem 106, dass der Bediener des Fahrzeugs 102 das Spursteuern manuell gestoppt hat. In einer Ausführungsform wird das Ende des manuellen Spursteuerns detektiert, wenn der Bediener das Spurhaltesystem 152 wieder zuschaltet. In einer anderen Ausführungsform wird das Ende des manuellen Spursteuern automatisch detektiert, wenn der Bediener 102 das Fahrzeug für einen vorbestimmten Zeitraum in die normale Position 204 zurückbringt. Ein beispielhafter vorbestimmter Zeitraum reicht von fünf Sekunden (5 s) bis fünfzehn Sekunden (15 s). Der Bediener kann auch eine Eingabevorrichtung des Fahrzeugs 102 verwenden, um zu signalisieren, dass das manuelle Spursteuern beendet ist.
Als Nächstes detektiert das Fahrassistenzsystem 106 im Block 524 des Verfahrens 500 die Fahrzeugposition am Ende des manuellen Spursteuerns. Insbesondere detektiert, wenn das Ende des manuellen Spursteuerns detektiert wird, das Fahrassistenzsystem 106 die aktuelle Position des Fahrzeugs 102 auf der Erde unter Verwendung der Fahrzeugpositionsdaten 164 aus dem Navigationssystem 144 und bestätigt unter Verwendung der Kartendaten 168 auch die Fahrbahn 170, auf der das Fahrzeug 102 betrieben wird. Die im Block 524 detektierte Position wird als der Endpunkt 228 des vorbestimmten Abschnitts 114 der Fahrbahn 170 in den Spurverschiebungsdaten 212 gesichert.
Im Block 528 speichert das Fahrassistenzsystem 106 die verschobenen Positionen 218, die manuell durch den Bediener eingenommen wurden, den Anfangspunkt 224 und den Endpunkt 228 ebenso wie zusätzliche Spurverschiebungsdaten 212 im Speicher 156. Das heißt: Das Fahrassistenzsystem 106 generiert die Spurverschiebungsdaten 212 auf Basis der Position des Fahrzeugs 102 auf der Spur 110 während des detektierten manuellen Spursteuerns.
Mit den zusätzlichen, im Speicher 156 gespeicherten Spurverschiebungsdaten 212 wird das nächste Mal, wenn der Bediener auf der Fahrbahn von 6 auf der unteren Spur 110 navigiert, das Fahrassistenzsystem 106 das Verfahren 400 von 4 anwenden, und das Fahrzeug 102 wird automatisch gesteuert, um das erste, zweite und dritte Fahrbahnmerkmal 220 zu vermeiden. Somit hat der Bediener eine angepasste permanente Verschiebung 202 für den vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 geschaffen, die automatisch durch das Fahrassistenzsystem 106 durchgeführt wird. Das Fahrassistenzsystem 106 wendet die Verschiebung 202 aus den Spurverschiebungsdaten 212 ungeachtet des Zielorts des Bedieners an. Das heißt: Die Verschiebung 202 aus den Spurverschiebungsdaten 212 wird jedes Mal angewendet, wenn das Fahrzeug 102 auf dem vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 navigiert. Durch Verwenden des Lenkrads 120 oder einer beliebigen anderen Fahrzeugeingabevorrichtung passt der Bediener die Spurverschiebungsdaten 212 an, baut sie auf und ergänzt sie, so dass beim nächsten Mal, wenn das Fahrzeug 102 auf der Spur 110 navigiert, das Fahrzeug 102 einen angepassten und komfortablen Pfad 216 nimmt, der verhindert, dass der Bediener das Steuern vom Lenksystem 116 übernimmt, und der ermöglicht, dass der Bediener zulässt, dass das Fahrassistenzsystem 106 die Position des Fahrzeugs 102 innerhalb der Spur 110 steuert.
In einer anderen Ausführungsform werden die Spurverschiebungsdaten 212 aus einem ersten Fahrzeug 102 verwendet, um die Spurposition anderer Fahrzeuge 102, zusätzlich zum ersten Fahrzeug 102, zu steuern. Zum Beispiel und unter Bezugnahme auf 3 kann eine Mehrzahl von Fahrzeugen 102 unabhängig Bediener aufweisen, die ein entsprechendes der Fahrzeuge 102 manuell steuern, um die Spurverschiebungsdaten 212 zum Vermeiden des gleichen Fahrbahnmerkmals 220 zu generieren. Die Spurverschiebungsdaten 212 aus der Mehrzahl von Fahrzeugen 102 werden zum Server 104 unter Verwendung des Internets 108 entsprechend bekannten Datenübertragungstechniken und -protokollen hochgeladen. Der Server 104 verarbeitet automatisch die hochgeladenen Spurverschiebungsdaten 212 aus den mehreren Fahrzeugen 102, um Spurpositionierungs-Trenddaten 250 zu bestimmen. Trends in den Spurpositionierungs-Trenddaten 250 werden identifiziert, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Fahrzeugen 102 ähnliche Spurverschiebungsdaten 212 für einen bestimmten vorbestimmten Abschnitt 114 einer Fahrbahn 170 generiert. Das heißt: Der Server 104 verarbeitet die hochgeladenen Daten nach Ähnlichkeiten in den Spurverschiebungsdaten 212, die dazu tendieren, zu zeigen, dass Bediener ein oder mehrere bestimmte Fahrbahnmerkmale 220 auf einem bestimmten vorbestimmten Abschnitt 114 der Fahrbahn 170 vermeiden. Wenn Ähnlichkeiten in den Daten detektiert werden, ist ein Trend identifiziert und wird als die Trenddaten 250 gesichert.
Wenn Spurpositionierungs-Trenddaten 250 durch den Server 104 identifiziert sind, werden die Trenddaten 250 anderen Fahrzeugen bereitgestellt und in einem Speicher der anderen Fahrzeuge als die Spurverschiebungsdaten 212 gesichert. Die Trenddaten 250 können den anderen Fahrzeugen zum Beispiel als ein Herunterladen über die Luft (Over-the-Air, OTA) bereitgestellt werden. Die Fahrzeuge werden dann auf Basis der Spurpositionierungs-Trenddaten 250 betrieben, so dass die anderen Fahrzeuge in eine entsprechende verschobene Position 218 versetzt werden, wenn bestimmt wird, dass die anderen Fahrzeuge sich auf einem entsprechenden vorbestimmten Abschnitt 114 einer Fahrbahn 170 befinden. Auf diese Weise werden die Spurverschiebungsdaten 212, die von einem ersten Fahrzeug generiert wurden, auf ein zweites Fahrzeug angewendet, das die Spurverschiebungsdaten 212 nicht unabhängig generiert hat. Die Spurpositionierungs-Trenddaten 250 vergrößern den Komfort und die Anwenderfreundlichkeit für den Bediener des Fahrzeugs, indem sie bewirken, dass das Fahrzeug automatisch das Fahrbahnmerkmal 220 vermeidet.
Auf Basis des oben Genannten erzeugen das Fahrzeug 102 und das Fahrassistenzsystem 106 eine zusätzliche anpassbare Verschiebungsschicht zu den Kartendaten 168 und gestatten es dem Fahrer über eine MMS, eine permanente Verschiebung zu einem bestimmten Spursegment 114 hinzufügen, die bei den Spurverschiebungsdaten 212 gesichert wird. Das nächste Mal, wenn das Fahrzeug 102 auf dem Spursegment 114 fährt, ungeachtet des Zielorts, verwendet das Fahrzeug 102 die Spurverschiebungsdaten 212, um das Fahrzeug 102 zu verschieben. Die Merkmale des Fahrzeugs 102 und des hier offenbarten Fahrassistenzsystems 106 gestatten es dem Bediener, einen Pfad über üblicherweise gefahrene Fahrbahnen 170 anzupassen, um ihm ein komfortableres Fahrerlebnis und ein Gefühl von mehr Kontrolle über das autonome/automatisierte System 100 zu geben. Wenn die Spurverschiebungsdaten 212 zum Server 104 hochgeladen und nach Trenddaten 250 durchsucht werden, hilft das System 100 bei der Entwicklung eines universelleren Spurverschiebungsverfahrens.
Obwohl die Offenbarung ausführlich in den Zeichnungen und der vorhergehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben worden ist, sollte sie in ihrer Eigenschaft als veranschaulichend und nicht als einschränkend betrachtet werden. Es versteht sich, dass nur die bevorzugten Ausführungsformen dargestellt worden sind und dass alle Änderungen, Modifikationen und weitere Anwendungen, die im Gedanken der Offenbarung erscheinen, geschützt sein sollen.

Claims

Verfahren zum automatisierten Spurhalten, das Folgendes umfasst: automatisches Positionieren eines Fahrzeugs in einer normalen Position auf einer Spur einer Fahrbahn mit einem Spurhaltesystem des Fahrzeugs; Speichern von Spurverschiebungsdaten für einen vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn, wobei die Spurverschiebungsdaten einer verschobenen Position des Fahrzeugs auf der Spur der Fahrbahn entsprechen, die sich von der normalen Position unterscheidet; Detektieren, dass das Fahrzeug auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn betrieben wird; und automatisches Positionieren des Fahrzeugs in der verschobenen Position mit dem Spurhaltesystem, wenn das Fahrzeug auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn betrieben wird.
Verfahren zum automatisierten Spurhalten nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: Detektieren, dass das Fahrzeug den vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn verlassen hat; und automatisches Positionieren des Fahrzeugs in die normale Position mit dem Spurhaltesystem, wenn das Fahrzeug den vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn verlassen hat.
Verfahren zum automatisierten Spurhalten nach Anspruch 1, wobei: das Fahrzeug eine Eingabevorrichtung beinhaltet und ein Bediener des Fahrzeugs die Eingabevorrichtung verwendet, um die Spurverschiebungsdaten zu generieren.
Verfahren zum automatisierten Spurhalten nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: Detektieren, dass ein Bediener des Fahrzeugs manuelles Spursteuern des Fahrzeugs auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn gestartet hat, wobei das Fahrzeug zu der verschobenen Position während des manuellen Spursteuerns bewegt wird; Detektieren, dass der Bediener des Fahrzeugs manuelles Spursteuern des Fahrzeugs gestoppt hat; und Generieren der Spurverschiebungsdaten auf Basis einer Position des Fahrzeugs auf der Spur während des manuellen Spursteuerns.
Verfahren zum automatisierten Spurhalten nach Anspruch 4, das ferner Folgendes umfasst: Detektieren, dass der Bediener des Fahrzeugs manuelles Spursteuern gestartet hat, durch Überwachen einer Position eines Lenkrads des Fahrzeugs.
Verfahren zum automatisierten Spurhalten nach Anspruch 1, wobei: das Fahrzeug eine Mittellinie in einer Fahrtrichtung definiert, die Mittellinie zu einer Mitte der Spur in der normalen Position ausgerichtet ist und die Mittellinie von der Mitte der Spur in der verschobenen Position beabstandet ist.
Verfahren zum automatisierten Spurhalten nach Anspruch 1, wobei: das Fahrzeug eine Mittellinie in einer Fahrtrichtung definiert, die Mittellinie zu einer Mitte der Spur in der normalen Position ausgerichtet ist und das Fahrzeug innerhalb der Spur nach links und nach rechts von der Mitte der Spur in die verschobene Position bewegt wird.
Verfahren zum automatisierten Spurhalten nach Anspruch 1, wobei Detektieren, dass das Fahrzeug auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn betrieben wird, Folgendes umfasst: Detektieren eines Anfangspunkts und eines Endpunkts des vorbestimmten Abschnitts der Fahrbahn unter Verwendung von Satellitenpositionsdaten und Kartendaten, die einer Fahrbahnkarte entsprechen.
Verfahren zum automatisierten Spurhalten nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: automatisches Navigieren des Fahrzeugs entsprechend Kartendaten, die einer Fahrbahnkarte entsprechen, wobei die Spurverschiebungsdaten als eine anpassbare Verschiebungsschicht gespeichert sind, die auf die Kartendaten angewendet werden.
Verfahren zum automatisierten Spurhalten nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug in einer Mehrzahl von Fahrzeugen beinhaltet ist, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Generieren der Spurverschiebungsdaten mit der Mehrzahl von Fahrzeugen für den vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn; Hochladen der Spurverschiebungsdaten aus jedem entsprechenden Fahrzeug zu einem Server; automatisches Verarbeiten der hochgeladenen Spurverschiebungsdaten, um Spurverschiebungs-Trenddaten zu bestimmen; Bereitstellen der Spurverschiebungs-Trenddaten für ein anderes Fahrzeug, das nicht in der Mehrzahl von Fahrzeugen beinhaltet ist; und Betreiben des anderen Fahrzeugs auf Basis der Spurverschiebungs-Trenddaten, so dass das andere Fahrzeug in die verschobene Position bewegt wird, wenn bestimmt wird, dass das andere Fahrzeug auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn betrieben wird.
Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: ein Spurhaltesystem, das dazu ausgelegt ist, (i) das Fahrzeug innerhalb einer Spur einer Fahrbahn zu navigieren und (ii) Spurpositionsdaten entsprechend einer Position des Fahrzeugs innerhalb der Spur der Fahrbahn zu generieren; ein Navigationssystem, das dazu ausgelegt ist, Fahrzeugpositionsdaten entsprechend einer Position des Fahrzeugs auf der Erde zu bestimmen; einen Speicher, der dazu ausgelegt ist, die Spurpositionsdaten, die Fahrzeugpositionsdaten, Kartendaten und Spurverschiebungsdaten zu speichern, wobei die Spurverschiebungsdaten einer verschobenen Position des Fahrzeugs auf der Spur eines vorbestimmten Abschnitts der Fahrbahn entsprechen, wobei sich die verschobene Position von einer normalen Position des Fahrzeugs auf der Spur der Fahrbahn unterscheidet; und eine Steuerung, die betreibbar mit dem Spurhaltesystem, dem Navigationssystem und dem Speicher verbunden ist, wobei die Steuerung zu Folgendem ausgelegt ist: automatisches Positionieren des Fahrzeugs in die normale Position auf der Spur der Fahrbahn unter Verwendung des Spurhaltesystems; Detektieren, dass das Fahrzeug auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn betrieben wird, unter Verwendung der Fahrzeugpositionsdaten und der Kartendaten; und automatisches Positionieren des Fahrzeugs in die verschobene Position mit dem Spurhaltesystem, wenn detektiert wird, dass das Fahrzeug auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn betrieben wird.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem ausgelegt ist: Detektieren, dass das Fahrzeug den vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn verlassen hat, unter Verwendung der Fahrzeugpositionsdaten und der Kartendaten; und automatisches Positionieren des Fahrzeugs in die normale Position mit dem Spurhaltesystem, wenn das Fahrzeug den vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn verlassen hat.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem ausgelegt ist: Detektieren, dass ein Bediener des Fahrzeugs manuelles Spursteuern des Fahrzeugs auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn gestartet hat, wobei das Fahrzeug zu der verschobenen Position während des manuellen Spursteuerns bewegt wird; Detektieren, dass der Bediener des Fahrzeugs manuelles Spursteuern des Fahrzeugs gestoppt hat; und Generieren der Spurverschiebungsdaten auf Basis von Spurpositionsdaten, die einer Position des Fahrzeugs auf der Spur entsprechen, während des manuellen Spursteuerns.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 13, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem ausgelegt ist: Detektieren, dass der Bediener des Fahrzeugs manuelles Spursteuern gestartet hat, durch Überwachen einer Position eines Lenkrads des Fahrzeugs.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 11, wobei die Steuerung dazu ausgelegt ist, zu detektieren, dass das Fahrzeug auf dem vorbestimmten Abschnitt der Fahrbahn betrieben wird, durch Detektieren eines Anfangspunkts und eines Endpunkts des vorbestimmten Abschnitts der Fahrbahn unter Verwendung der Fahrzeugpositionsdaten und der Kartendaten.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 11, wobei das Navigationssystem dazu ausgelegt ist, die Fahrzeugpositionsdaten auf Basis von empfangenen Satellitennavigationssignalen zu bestimmen.