DE102022209045A1 - Method for tracking a vehicle, control device, vehicle and computer program - Google Patents
Method for tracking a vehicle, control device, vehicle and computer program Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022209045A1 DE102022209045A1 DE102022209045.4A DE102022209045A DE102022209045A1 DE 102022209045 A1 DE102022209045 A1 DE 102022209045A1 DE 102022209045 A DE102022209045 A DE 102022209045A DE 102022209045 A1 DE102022209045 A1 DE 102022209045A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- vehicle
- calibration
- value
- integration
- lateral
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000004590 computer program Methods 0.000 title claims description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims abstract description 128
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims abstract description 45
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 215
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 29
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 description 13
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 12
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 11
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000004429 Calibre Substances 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 3
- 230000036461 convulsion Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001609 comparable effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
- B60W30/10—Path keeping
- B60W30/12—Lane keeping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D15/00—Steering not otherwise provided for
- B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
- B62D15/025—Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
- B60W2050/0001—Details of the control system
- B60W2050/0002—Automatic control, details of type of controller or control system architecture
- B60W2050/0008—Feedback, closed loop systems or details of feedback error signal
- B60W2050/001—Proportional integral [PI] controller
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
- B60W2050/0001—Details of the control system
- B60W2050/0019—Control system elements or transfer functions
- B60W2050/002—Integrating means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
- B60W2050/0001—Details of the control system
- B60W2050/0019—Control system elements or transfer functions
- B60W2050/0028—Mathematical models, e.g. for simulation
- B60W2050/0031—Mathematical model of the vehicle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
- B60W2520/10—Longitudinal speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2530/00—Input parameters relating to vehicle conditions or values, not covered by groups B60W2510/00 or B60W2520/00
- B60W2530/10—Weight
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2530/00—Input parameters relating to vehicle conditions or values, not covered by groups B60W2510/00 or B60W2520/00
- B60W2530/20—Tyre data
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2552/00—Input parameters relating to infrastructure
- B60W2552/30—Road curve radius
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spurführung eines Fahrzeugs (1), wobei durch eine Querregelung (7) in Abhängigkeit eines einen lateralen Versatz (4) des Fahrzeugs (1) zu einer vorgegebenen Solltrajektorie (5) beschreibenden Querablagefehlers eine Stellgröße ermittelt wird, wobei eine Querposition des Fahrzeugs (1) in Abhängigkeit der Stellgröße auf die Solltrajektorie (5) eingeregelt wird, wobei die Stellgröße zusätzlich mit wenigstens einem Kalibrierwert beaufschlagt wird, wobei der Kalibrierwert durch wenigstens eine Kalibrierfunktion (12) zumindest teilweise in Abhängigkeit einer zeitlichen Integration des Querablagefehlers ermittelt wird.The invention relates to a method for tracking a vehicle (1), wherein a manipulated variable is determined by a lateral control (7) depending on a lateral offset error (4) of the vehicle (1) relative to a predetermined target trajectory (5), wherein a Transverse position of the vehicle (1) is adjusted to the desired trajectory (5) as a function of the manipulated variable, wherein the manipulated variable is additionally subjected to at least one calibration value, the calibration value being determined at least partially as a function of a temporal integration of the transverse positioning error by at least one calibration function (12). becomes.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spurführung eines Fahrzeugs, wobei durch eine Querregelung in Abhängigkeit eines einen lateralen Versatz des Fahrzeugs zu einer vorgegebenen Solltrajektorie beschreibenden Querablagefehlers eine Stellgröße ermittelt wird, wobei eine Querposition des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Stellgröße auf die Solltrajektorie eingeregelt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Steuergerät, ein Fahrzeug und ein Computerprogramm.The invention relates to a method for tracking a vehicle, wherein a manipulated variable is determined by a lateral control as a function of a lateral offset error describing a lateral offset of the vehicle from a predetermined target trajectory, a transverse position of the vehicle being adjusted to the target trajectory depending on the manipulated variable. The invention further relates to a control device, a vehicle and a computer program.
Fahrzeuge können mit Systemen bzw. Funktionen zur automatischen Spurführung ausgerüstet sein. Diese ermöglichen es, die laterale Position des Fahrzeugs während der Fahrt automatisch gemäß einer vorgegebenen Trajektorie einzustellen. Die laterale Position des Fahrzeugs, also die seitliche Position des Fahrzeugs in einer Fahrspur, kann dabei zum Beispiel durch automatisierte Lenkbewegungen verändert bzw. auf eine Zielposition eingeregelt werden.Vehicles can be equipped with systems or functions for automatic lane guidance. These make it possible to automatically adjust the lateral position of the vehicle while driving according to a predetermined trajectory. The lateral position of the vehicle, i.e. the lateral position of the vehicle in a lane, can be changed, for example, by automated steering movements or adjusted to a target position.
Derartige Spurhaltefunktionen nutzen dabei in der Regel Umfelddaten, welche mithilfe von Sensoren zur Umfelderfassung des Fahrzeugs, beispielsweise Kameras, Radar, oder Lidar-Systemen, und/oder mithilfe eines Navigationssystems, zum Beispiel eines GPS, gewonnen wurden, um Fahrzeuge entlang einer geplanten Trajektorie zu führen. Die Trajektorie ist dabei zum Beispiel auf einen hohen Fahrkomfort hin ausgelegt, enthält also möglichst keine starken bzw. schnellen Änderungen der Fahrzeugquerposition. Die Führung des Fahrzeugs entlang einer solchen Trajektorie wird in der Regel als eine Regelung ausgeführt, bei der mindestens die laterale Abweichung des Fahrzeugs von der geplanten Trajektorie fortlaufend ermittelt wird, wobei in Abhängigkeit der Abweichung Stellbefehle geeigneter Größe und Richtung zum Beispiel an eine elektrische Lenkunterstützung des Fahrzeugs ausgegeben werden. Kriterien für die Beurteilung der Regelgüte derartiger Systeme sind beispielsweise die Amplitude und die Dynamik der lateralen Regelabweichung und die Häufigkeit von ruckbehafteten Bewegungen an einem Lenkrad des Fahrzeugs. Im Idealfall beträgt der laterale Regelfehler für alle Fahrsituationen null, sodass die Lenkeingriffe durch die Spurführung bzw. die dadurch entstehenden Lenkradbewegungen ausschließlich durch den Verlauf der geplanten Trajektorie bedingt sind.Such lane keeping functions generally use environmental data, which was obtained using sensors for detecting the vehicle's surroundings, for example cameras, radar, or lidar systems, and/or using a navigation system, for example a GPS, in order to guide vehicles along a planned trajectory lead. For example, the trajectory is designed for a high level of driving comfort and therefore does not contain any strong or rapid changes in the vehicle's transverse position. The guidance of the vehicle along such a trajectory is usually carried out as a control in which at least the lateral deviation of the vehicle from the planned trajectory is continuously determined, with control commands of suitable size and direction being sent to an electric steering assistance system depending on the deviation, for example vehicle. Criteria for assessing the control quality of such systems include, for example, the amplitude and dynamics of the lateral control deviation and the frequency of jerky movements on a vehicle steering wheel. Ideally, the lateral control error is zero for all driving situations, so that the steering interventions due to the lane guidance or the resulting steering wheel movements are solely determined by the course of the planned trajectory.
Die Leistungsfähigkeit einer derartigen Spurführung hängt dabei von der Qualität und der Güte der verwendeten Sensoren und Aktoren des Fahrzeugs ab. In einem gewissem Umfang kann grundsätzlich durch den Einsatz von mehreren Sensoren bzw. mehreren Aktoren und/oder durch den Einsatz von geeigneten Softwaremaßnahmen die Leistungsfähigkeit eines Gesamtsystems gesteigert werden. Dies gilt insbesondere auch für Fahrerassistenzsysteme, wie sie Funktionen zur Spurhalteunterstützung darstellen.The performance of such tracking depends on the quality and quality of the sensors and actuators used in the vehicle. To a certain extent, the performance of an overall system can generally be increased by using several sensors or several actuators and/or by using suitable software measures. This applies in particular to driver assistance systems, such as those that provide lane keeping support functions.
Dennoch beeinflussen Sensorfehler der Sensoren, das heißt jede Abweichung eines Sensorsignals von seiner physikalischen Entsprechung, den Charakter der Regelung und damit auch die Regelgüte einer Spurführung des Fahrzeugs, insbesondere aufgrund der auftretenden Fehlerfortpflanzung. Hierfür kommen je nach Sensorinformation teils unterschiedliche, teils sich überschneidende Wirkungsketten zum Tragen.Nevertheless, sensor errors of the sensors, i.e. any deviation of a sensor signal from its physical counterpart, influence the character of the control and thus also the control quality of the vehicle's tracking, in particular due to the error propagation that occurs. Depending on the sensor information, sometimes different and sometimes overlapping effect chains come into play.
Ein Abbildungsfehler der die Spurmarkierungen erfassenden Kamera kann beispielsweise dazu führen, dass die ermittelte Krümmung der Fahrbahn von der realen Krümmung abweicht, was einen sogenannten Grundwahrheitsfehler (engl.: ground truth error) darstellt. Die Spurführung umfasst in der Regel wenigstens einen Regler und/oder wenigstens eine Vorsteuerung, welche die laterale Fahrzeugposition in Abhängigkeit der ermittelten Fahrbahnkrümmung anpasst. Eine die Fahrbahnkrümmung beschreibende Krümmungsinformation, oftmals in einem Vorausschaupunkt des Fahrzeugs ermittelt, kann dabei dazu verwendet werden, um über ein invertiertes Fahrzeugmodell den für die jeweilige Krümmung erforderlichen Lenkwinkel zu berechnen und diesen, zum Beispiel im Rahmen einer Vorsteuerung, als eine Soll-Lenkwinkel-Komponente auf einen Lenkwinkelregler zu schalten.An imaging error in the camera detecting the lane markings can, for example, lead to the determined curvature of the road deviating from the real curvature, which represents a so-called ground truth error. The lane guidance generally includes at least one controller and/or at least one pilot control, which adjusts the lateral vehicle position depending on the determined road curvature. Curvature information describing the road curvature, often determined in a look-ahead point of the vehicle, can be used to calculate the steering angle required for the respective curvature using an inverted vehicle model and to use this as a target steering angle, for example as part of a pilot control. Switch component to a steering angle controller.
Besitzt die Krümmungsinformation im Vergleich zur tatsächlichen Krümmung nun fehlerbedingt einen Offset, so enthält der vorgesteuerte Soll-Lenkwinkel ebenfalls einen Offsetanteil, welcher quasi wie eine Störung auf die Querregelung wirkt. Dies hat den Effekt, dass das Fahrzeug bei Aktivierung einer Spurhalteassistenz nicht wie erwartet der Trajektorie folgt, sondern je nach Ausführung der Querregelung bzw. eines Trajektorienfolgereglers - d.h. Verwendung von Reglertypen mit oder ohne stationäre Genauigkeit - einen permanenten lateralen Versatz zur geplanten Trajektorie aufweist oder zumindest ein transientes Ausscheren bedingt, bevor das Fahrzeug dann nach Abklingen eines Ausgleichsvorgangs der geplanten Trajektorie folgt. Der permanente oder transiente laterale Versatz kann dabei den Fahrkomfort beeinträchtigen, was sich nachteilig auf die Akzeptanz des Fahrassistenzsystems durch den Fahrer auswirken kann.If the curvature information now has an offset in comparison to the actual curvature due to an error, the pilot-controlled target steering angle also contains an offset component, which acts like a disturbance to the lateral control. This has the effect that when lane keeping assistance is activated, the vehicle does not follow the trajectory as expected, but instead has a permanent lateral offset from the planned trajectory, or at least depending on the design of the lateral control or a trajectory following controller - i.e. use of controller types with or without stationary accuracy a transient swerve occurs before the vehicle then follows the planned trajectory after a compensation process has subsided. The permanent or transient lateral offset can impair driving comfort, which can have a detrimental effect on the driver's acceptance of the driving assistance system.
Der Grad der Abbildungsfehler der Kamera variiert in der Regel über die Betriebsdauer des Fahrerassistenzsystems, da typischerweise fortlaufend Kalibrierroutinen der Kamera ausgeführt werden. Dies bedeutet, dass je nach Status der Kamerakalibrierung die Höhe eines Offsets der Krümmungs-Vorsteuerung und somit auch der Grad der Beeinträchtigung der Fahrzeugquerführung zeitvariant sind, wenngleich sich die Übertragungseigenschaften der Kamera und damit auch der Offset der Krümmung nicht sprunghaft, sondern bandbegrenzt bzw. schleichend ändern.The degree of imaging errors in the camera usually varies over the operating period of the driver assistance system, since calibration routines of the camera are typically carried out continuously. This means that, depending on the status of the camera calibration, the height of an offset of the curvature pre-control and thus also the degree of impairment of the vehicle lateral guidance vary over time, although the transmission properties of the camera and thus also the offset of the curvature do not change suddenly, but rather band-limited or gradually change.
Der Lenkwinkel stellt meist eine signifikante Hilfs- bzw. Regelgröße innerhalb eines spurgeführten Assistenzsystems dar, sodass oftmals auch Routinen zur Kalibrierung eines Lenkwinkeloffsets eingesetzt werden. Der dabei ermittelte Lenkwinkeloffset besitzt aufgrund der endlichen Genauigkeit der Kalibrierroutinen immer einen nicht kompensierten Anteil. Dieser verbleibende Offsetfehler in einem Lenkwinkelsignal kann mehrere Ursachen haben. Typische Kalibrierroutinen stützen sich zum Beispiel auf das Signal eines Gierratensensors oder einer Raddrehzahlsensorik. Fehler in diesen Sensoren, wie beispielsweise ein Offset und/oder ein Linearitätsfehler, oder im Falle von Raddrehzahlsensoren Drehzahldifferenzen aufgrund unterschiedlicher Drücke auf den Reifen an einer Achse, pflanzen sich dann zum ermittelten Lenkwinkeloffset fort. Die Auswirkungen von Lenkwinkeloffsets sind dabei vergleichbar mit dem vorangehend beschriebenen Fall eines Krümmungs-Offsets: Das Fahrzeug folgt auch hier bei Aktivierung einer Spurhalteassistenz nicht wie erwartet der vorgegebenen Trajektorie, sondern weist je nach Ausführung der Querregelung bzw. des Trajektorienfolgereglers einen permanenten oder transienten lateralen Versatz zur geplanten Trajektorie mit den nachteiligen Auswirkungen auf den Komfort und die Akzeptanz des Fahrerassistenzsystems auf.The steering angle usually represents a significant auxiliary or controlled variable within a track-guided assistance system, so routines are often used to calibrate a steering angle offset. The steering angle offset determined in this way always has an uncompensated portion due to the finite accuracy of the calibration routines. This remaining offset error in a steering angle signal can have several causes. Typical calibration routines rely, for example, on the signal from a yaw rate sensor or a wheel speed sensor. Errors in these sensors, such as an offset and/or a linearity error, or in the case of wheel speed sensors, speed differences due to different pressures on the tires on an axle, then propagate to the determined steering angle offset. The effects of steering angle offsets are comparable to the case of a curvature offset described above: Here, too, when lane keeping assistance is activated, the vehicle does not follow the specified trajectory as expected, but instead has a permanent or transient lateral offset depending on the design of the lateral control or the trajectory following controller on the planned trajectory with the adverse effects on the comfort and acceptance of the driver assistance system.
Dies gilt gleichermaßen für einen nicht kompensierten Offset eines Vorderachslenkwinkels und eines Hinterachslenkwinkels.This applies equally to an uncompensated offset of a front axle steering angle and a rear axle steering angle.
Die Sensorsignale für die Gierrate, den Vorder- und den Hinterachslenkwinkel sowie für eine Querbeschleunigung können dabei insbesondere auch für weitere Funktionen innerhalb des Fahrzeugs verwendet werden, welche ebenfalls Einfluss auf eine laterale Position bzw. die Querführung des Fahrzeugs nehmen können. Beispielsweise können diese Sensorsignale auch zur Schätzung von auf das Fahrzeugs wirkenden Störkräften und Lastmomenten sowie zur Schätzung eines Schwimmwinkels des Fahrzeugs verwendet werden, beispielsweise infolge einer Fahrbahnneigung und/oder durch Seitenwind. Die ermittelten Größen tragen in einem solchen Fall dann im Zuge einer Störgrößenaufschaltung ebenfalls als eine Soll-Lenkwinkel-Komponente zur Fahrzeugquerführung bei, wobei sich insbesondere entsprechende Offsets der Sensorsignale ebenfalls als Fehler auf den Soll-Lenkwinkel und somit die laterale Position des Fahrzeugs fortpflanzen. Die Folge ist auch hier ein unerwünschter transienter oder permanenter lateraler Versatz des spurgeführten Fahrzeugs.The sensor signals for the yaw rate, the front and rear axle steering angles as well as for lateral acceleration can in particular also be used for other functions within the vehicle, which can also influence a lateral position or the lateral guidance of the vehicle. For example, these sensor signals can also be used to estimate disruptive forces and load moments acting on the vehicle as well as to estimate a slip angle of the vehicle, for example as a result of a road inclination and/or crosswind. In such a case, the determined variables then also contribute to the vehicle lateral guidance as a target steering angle component in the course of a disturbance variable feed-in, with in particular corresponding offsets of the sensor signals also propagating as errors on the target steering angle and thus the lateral position of the vehicle. Here too, the result is an undesirable transient or permanent lateral displacement of the track-guided vehicle.
Aus
Eine derartige Offsetkalibrierung einer Gierrate bzw. einer Querbeschleunigung besitzt eine endliche Genauigkeit und eilt dem realen Offset stets nach, wodurch sich auch in Anwesenheit dieser zusätzliche, unerwünschte Lenkeingriffe ergeben können.Such an offset calibration of a yaw rate or a lateral acceleration has a finite accuracy and always lags behind the real offset, which can result in additional, undesirable steering interventions even in the presence of this.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit einer Spurführung eines Fahrzeugs und damit den Fahrkomfort und die Akzeptanz der Assistenzsystems durch den Fahrer auch unter dem Einfluss von Offsetfehlern zu verbessern.The invention is based on the object of improving the accuracy of the tracking of a vehicle and thus the driving comfort and the acceptance of the assistance system by the driver, even under the influence of offset errors.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Stellgröße zusätzlich mit wenigstens einem Kalibrierwert beaufschlagt wird, wobei der Kalibrierwert durch wenigstens eine Kalibrierfunktion zumindest teilweise in Abhängigkeit einer zeitlichen Integration des Querablagefehlers ermittelt wird.To solve this problem, in a method of the type mentioned at the outset, it is provided according to the invention that the manipulated variable is additionally subjected to at least one calibration value, the calibration value being determined by at least one calibration function at least partially as a function of a temporal integration of the transverse offset error.
Das Einregeln der Fahrzeugquerposition erfolgt also mithilfe der Summe aus der Stellgröße und dem wenigstens einen Kalibrierwert. Je nach Ausgestaltung der Querregelung und/oder der Spurführung ist es möglich, dass zusätzlich zu dem wenigstens einen Kalibrierwert noch weitere Komponenten auf die Stellgröße beaufschlagt werden.The vehicle transverse position is adjusted using the sum of the manipulated variable and the at least one calibration value. Depending on the design of the lateral control and/or the tracking, it is possible for further components to be applied to the manipulated variable in addition to the at least one calibration value.
Die Stellgröße, welche mit dem Kalibrierwert beaufschlagt wird, beeinflusst die Querposition des Fahrzeugs. Bei der Stellgröße kann es sich zum Beispiel um einen Soll-Lenkwinkel handeln. Dieser kann zum Beispiel an einer Lenkwinkel-Schnittstelle zu einer elektromotorischen Servolenkung (engl. Electric Power Steering, EPS) vorgegeben werden. Alternativ ist auch eine Vorgabe der Stellgröße an einer Lenkmoment bzw. einen Lenkwinkel bewirkenden Momenten-Schnittstelle eines EPS möglich.The manipulated variable to which the calibration value is applied influences the transverse position of the vehicle. The manipulated variable can be, for example, a target steering angle. This can be specified, for example, at a steering angle interface to an electric power steering (EPS). Alternatively, it is also possible to specify the manipulated variable at a torque interface of an EPS that causes a steering torque or a steering angle.
Der Kalibrierwert wird durch die Kalibrierfunkton insbesondere abhängig von dem Vorzeichen und der Amplitude des integrierten Querablagefehlers derart ermittelt, dass der Kalibrierwert bei Beaufschlagung auf die Stellgröße stets auf eine Reduzierung des aktuellen Querablagefehlers gerichtet ist. Durch die Beaufschlagung des Kalibrierwerts auf die Stellgröße wird also erreicht, dass der Soll-Lenkwinkel um den zeitlich integrierten Querablagefehler korrigiert bzw. kompensiert wird.The calibration value is determined by the calibration function, in particular depending on the sign and the amplitude of the integrated transverse offset error, in such a way that the calibration value is always aimed at reducing the current transverse offset error when the manipulated variable is applied. By applying the calibration value to the manipulated variable, it is achieved that the target steering angle is corrected or compensated for by the time-integrated transverse offset error.
Der Querablagefehler beschreibt den lateralen bzw. seitlichen Versatz des Fahrzeugs, also einen Versatz in Fahrzeugsquerrichtung, zu der vorgegebenen Solltrajektorie. Der Querablagefehler kann daher auch als lateraler Versatz oder als laterale Abweichung bezeichnet werden. Der Querablagefehler drückt somit in anderen Worten die momentane Abweichung einer Fahrzeug-Istposition zu einer gewünschten, durch die Solltrajektorie beschriebenen Fahrzeugs-Sollposition aus. Die Bestimmung des lateralen Versatzes des Fahrzeugs relativ zur Solltrajektorie kann dabei auf einen vereinbarten Punkt entlang der Fahrzeuglängsachse bezogen sein. So kann der laterale Versatz vorteilhaft auf die geometrische Mitte der Hinterachse oder der Vorderachse oder auch auf einen beliebigen weiteren Vorausschaupunkt entlang der Fahrzeuglängsachse bezogen sein.The transverse storage error describes the lateral or lateral offset of the vehicle, i.e. an offset in the transverse direction of the vehicle, to the specified target trajectory. The transverse offset error can therefore also be referred to as lateral offset or lateral deviation. In other words, the transverse positioning error expresses the current deviation of an actual vehicle position from a desired vehicle target position described by the target trajectory. The determination of the lateral offset of the vehicle relative to the target trajectory can be based on an agreed point along the longitudinal axis of the vehicle. The lateral offset can advantageously be related to the geometric center of the rear axle or the front axle or to any other look-ahead point along the vehicle's longitudinal axis.
Der Querablagefehler kann dabei zum Beispiel in Abhängigkeit von Sensordaten wenigstens eines Umfeldsensors des Fahrzeugs fortlaufend ermittelt werden. Bei dem Umfeldsensor kann es sich zum Beispiel um eine Kamera, einen Lidarsensor, einen Radarsensor und/oder einen Ultraschallsensor handeln. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Querablagefehler auch in Abhängigkeit von Positionsdaten eines Navigationssystems ermittelt werden. Der Querablagefehler weist dabei einen zeitabhängigen Wert auf, welcher durch die Kalibrierfunktion integriert wird.The transverse storage error can be continuously determined, for example, depending on sensor data from at least one environment sensor of the vehicle. The environment sensor can be, for example, a camera, a lidar sensor, a radar sensor and/or an ultrasonic sensor. Additionally or alternatively, the transverse offset error can also be determined depending on position data from a navigation system. The transverse offset error has a time-dependent value, which is integrated by the calibration function.
Der für die Querregelung eingesetzte Querregler kann zum Beispiel ein Trajektorienfolgeregler sein oder einen solchen umfassen. Die Kalibierfunktion, welche auch als Zentrier-Kalibrierung oder Zentrierfunktion bezeichnet werden kann, ist dabei zusätzlich zu der Trajektorienfolgeregelung vorhanden und bildet somit einen nebengeordneten oder übergeordneten Regelkreis, welcher ebenfalls Einfluss auf die Stellgröße und somit ebenfalls auf die laterale Position des Fahrzeugs nimmt. Dabei ist insbesondere die Dynamik der Kalibrierfunktion deutlich geringer als die Dynamik der Querregelung, sodass der zeitlich aufintegrierte Querablagefehler nur sehr langsam Einfluss auf die Stellgröße nimmt.The lateral controller used for lateral control can be, for example, or include a trajectory sequence controller. The calibration function, which can also be referred to as centering calibration or centering function, is present in addition to the trajectory tracking control and thus forms a secondary or higher-level control loop, which also influences the manipulated variable and thus also the lateral position of the vehicle. In particular, the dynamics of the calibration function is significantly lower than the dynamics of the lateral control, so that the temporally integrated lateral offset error only very slowly influences the manipulated variable.
Als Kalibrierfunktion bzw. als grundlegende Rechenvorschrift zur Ermittlung des Kalibierwertes kann zum Beispiel ein Integrator mit einem vergleichsweise kleinen Integrationsbeiwert verwendet werden, wodurch eine Integration des Querablagefehlers mit geringer Dynamik und somit auch ein Einfluss des Kalibrierwerts mit geringer Dynamik bewirkt wird.For example, an integrator with a comparatively small integration coefficient can be used as a calibration function or as a basic calculation rule for determining the calibration value, which results in an integration of the transverse offset error with low dynamics and thus also an influence of the calibration value with low dynamics.
Erfindungsgemäß kann die wenigstens eine Kalibrierfunktion jeweils als ein I-Glied oder als ein PT1-Glied ausgeführt sein. Ein PT1-Glied besitzt im Vergleich zu einem reinen I-Glied ebenfalls eine integrierende Eigenschaft, erfordert aber als Vorteil keine der bei I-Gliedern notwendigen Maßnahmen zur Begrenzung des Integrator-Zustands. Dieser Vorteil ist gegenüber dem Nachteil der nicht stationär exakten Kompensation der Offsetgrößen im jeweiligen Anwendungsfall unter Ausnutzung der Parametrierfreiheitsgrade des PT1-Elements abzuwägen.According to the invention, the at least one calibration function can each be designed as an I element or as a PT1 element. A PT1 element also has an integrating property compared to a pure I element, but as an advantage it does not require any of the measures necessary for I elements to limit the integrator state. This advantage must be weighed up against the disadvantage of the non-stationary, exact compensation of the offset variables in the respective application by making use of the parametrization degrees of freedom of the PT1 element.
Die Adaptionsdynamik des Kalibierwertes ist insbesondere so bemessen, dass sie in der Größenordnung der Änderungsdynamik der Offsetfehler liegt. Ein Maß hierfür ist beispielsweise die größte zu erwartende, temperaturbedingte Offsetdrift der für die Querregelung verwendeten Sensoren, umgerechnet auf die korrespondierende Lenkwinkelebene. Dies hat den Vorteil, dass kein Überschwingen der Querregelung entsteht, welches, beispielsweise bei einer höheren Dynamik der Kalibrierfunktion, zu einem Eingriff von weiteren auf den Lenkwinkel wirkenden Kompensationsfunktionen, wie einer Kompensation einer Straßenseitenneigung und/der einer Seitenwindkompensation, führen würde.The adaptation dynamics of the calibration value is in particular dimensioned such that it is of the order of magnitude of the change dynamics of the offset errors. One measure for this is, for example, the largest expected, temperature-related offset drift of the sensors used for lateral control, converted to the corresponding steering angle level. This has the advantage that no overshooting of the lateral control occurs, which, for example with a higher dynamic of the calibration function, would lead to an intervention of further compensation functions acting on the steering angle, such as compensation for a road side inclination and/or crosswind compensation.
Durch die Verwendung der wenigstens einen Kalibrierfunktion bzw. durch das Beaufschlagen der Stellgröße durch den wenigstens einen Kalibrierwert wird vorteilhaft erreicht, dass sich fortlaufend auf die Spurführung auswirkende Offsetfehler auch über die Zeit hinweg teilweise oder vollständig abbauen bzw. diese Offsetfehler über die Zeit hinweg teilweise oder vollständig kompensiert werden. Auf den Lenkwinkel einwirkende Kompensationsfunktionen sind oftmals nicht ununterbrochen aktiv. Beispielsweise wird eine Spurhaltefunktion in der Regel erst nach einer Aktivierung durch den Fahrer wirksam. Leiten die Kompensationsfunktionen zum Zeitpunkt ihrer Aktivierung aufgrund der Offsetfehler einen vermeintlichen Regelfehler ab, werden die Kompensationsfunktionen Stellgrößen ausgeben in dem Versuch, den Regelfehler zu reduzieren. Dies kann je nach der Dynamik der Kompensationsfunktionen zu ruckartigen Lenkbewegungen führen. Durch Kompensation der Offsetfehler im Vorfeld kann somit vorteilhaft das Auftreten von ruckhaften Lenkbewegungen zu Korrektur eines aufgebauten lateralen Versatzes vermieden werden, wodurch der Komfort für einen Insassen bei aktivierter Spurführung verbessert wird. Dies verbessert auch die Akzeptanz für die Spurführung bzw. für das die Spurführung bewirkende Fahrerassistenzsystem.By using the at least one calibration function or by applying the at least one calibration value to the manipulated variable, it is advantageously achieved that offset errors that continuously affect the tracking are partially or completely reduced over time. these offset errors are partially or completely compensated over time. Compensation functions that affect the steering angle are often not continuously active. For example, a lane keeping function usually only becomes effective after activation by the driver. If the compensation functions derive a supposed control error due to the offset errors at the time of their activation, the compensation functions will output manipulated variables in an attempt to reduce the control error. Depending on the dynamics of the compensation functions, this can lead to jerky steering movements. By compensating for the offset errors in advance, the occurrence of jerky steering movements in order to correct a built-up lateral offset can advantageously be avoided, thereby improving the comfort for an occupant when lane guidance is activated. This also improves the acceptance of the lane guidance or the driver assistance system that effects the lane guidance.
Zusammenfassend kann die übergeordnete Kalibrierfunktion in ihrem Grundgedanken auch als eine Festwertregelung niedriger Dynamik mit Sollwert null für den Querablagefehler interpretiert werden. Von ihrer Wirkung her reduziert sie die Summe aller direkten und indirekten Offset-Einflüsse der im Verbund verwendeten Sensoren auf den lateralen Versatz des Fahrzeugs während einer automatischen Quer- bzw. Spurführung.In summary, the basic idea of the higher-level calibration function can also be interpreted as a fixed value control of low dynamics with a setpoint of zero for the transverse offset error. In terms of its effect, it reduces the sum of all direct and indirect offset influences of the sensors used in the network on the lateral offset of the vehicle during automatic lateral or lane guidance.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Zeitkonstante der Kalibrierfunktion, insbesondere wenigstens um einen Faktor 2, größer ist als die dominante Zeitkonstante der Querregelung. Bevorzugt kann die Zeitkonstante der Kalibrierfunktion auch wenigstens um einen Faktor 5, wenigstens um einen Faktor 10, wenigstens um einen Faktor von 100 oder wenigstens um einen Faktor von 1000 größer sein als die dominante Zeitkonstante der Querregelung. Grundsätzlich sind auch noch größere Unterschiede zwischen den Zeitkonstanten denkbar. Eine beispielsweise als I-Glied realisierte Kalibrierfunktion kann zum Beispiel einen Integrationsbeiwert zwischen einschließlich 0,01 Grad/(m*s) und 0,00005 Grad/(m*s) aufweisen.According to the invention, it can be provided that the time constant of the calibration function is larger, in particular by at least a factor of 2, than the dominant time constant of the lateral control. Preferably, the time constant of the calibration function can also be greater than the dominant time constant of the lateral control by at least a factor of 5, at least a factor of 10, at least a factor of 100 or at least a factor of 1000. In principle, even larger differences between the time constants are conceivable. A calibration function implemented, for example, as an I-term can, for example, have an integration coefficient between 0.01 degrees/(m*s) and 0.00005 degrees/(m*s).
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass durch die zeitliche Integration des Querablagefehlers ein Integrationswert der Kalibrierfunktion ermittelt wird, wobei der Integrationswert bei einer Deaktivierung der Spurführung beibehalten und bei einer erneuten Aktivierung der Spurführung als Startwert der zeitlichen Integration des Querablagefehlers verwendet wird.In a preferred embodiment of the invention, it can be provided that an integration value of the calibration function is determined by the temporal integration of the transverse offset error, the integration value being retained when the tracking is deactivated and used as the starting value of the temporal integration of the transverse offset error when the tracking is reactivated.
Der Integrationswert beschreibt dabei den Gesamtwert, welcher sich durch die zeitliche Integration des Querablagefehlers bis zu einem dem Integrationswert zugeordneten Zeitpunkt gebildet hat. Der Integrationswert stellt also für einen bestimmten Zeitpunkt das Ergebnis der zeitlichen Integration des Querablagefehlers bis zu diesem Zeitpunkt dar. Wenn mehrere Kalibrierfunktionen eingesetzt werden, wird insbesondere für jede der Kalibrierfunktionen separat ein der jeweiligen Kalibrierfunktion zugeordneter Integrationswert gebildet. Der wenigstens eine Integrationswert kann dabei zum Beispiel in einer Speichereinrichtung einer das Verfahren ausführenden Recheneinrichtung wie einem Steuergerät abrufbar hinterlegt werden.The integration value describes the total value that was formed by the temporal integration of the transverse offset error up to a point in time assigned to the integration value. The integration value therefore represents the result of the temporal integration of the transverse offset error up to this point in time for a specific point in time. If several calibration functions are used, an integration value assigned to the respective calibration function is formed in particular for each of the calibration functions separately. The at least one integration value can be stored, for example, in a storage device of a computing device executing the method, such as a control device, in a retrievable manner.
Der Zustand der Kalibrierfunktion, also der Zustand eines die Kalibrierfunktion bildenden Integrators oder einer vergleichbaren Funktionseinheit, wird also zum Beispiel im aktuellen Zündungslauf des Fahrzeugs nicht zurückgesetzt, sondern auch bei wiederholtem Deaktivieren und Aktivieren der Fahrerassistenz oder bei Fahrereingriffen aufrechterhalten. Ein Zurücksetzen des Integrators bei einer erkannten unplausiblen Aktivität, beispielsweise bei einem erkannten oder kommunizierten Sprung des Ausgangs einer oder mehrerer Offsetkalibrierungen der Fahrzeug-Sensoren, oder bei einer Anforderung über eine Diagnose-Schnittstelle des Fahrzeugs kann jedoch zusätzlich ebenfalls vorgesehen sein. Es ist möglich, dass der Integrationswert auch über einen Zündungslauf des Fahrzeugs hinaus, das heißt über mehrere Fahrten hinweg, beibehalten wird.The state of the calibration function, i.e. the state of an integrator forming the calibration function or a comparable functional unit, is not reset, for example, in the current ignition run of the vehicle, but is maintained even when the driver assistance is repeatedly deactivated and activated or during driver interventions. However, a reset of the integrator in the event of a detected implausible activity, for example in the event of a detected or communicated jump in the output of one or more offset calibrations of the vehicle sensors, or in the event of a request via a diagnostic interface of the vehicle, can also be provided. It is possible for the integration value to be maintained even beyond one ignition run of the vehicle, i.e. over several trips.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Querregelung eine Vorsteuerung umfasst, wobei die Vorsteuerung in Abhängigkeit eines gemessenen und/oder prädizierten Krümmungswerts einer von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn eine Vorsteuergröße ermittelt, wobei die Stellgröße die Vorsteuergröße als eine Komponente enthält.According to the invention, it can be provided that the lateral control includes a pilot control, wherein the pilot control determines a pilot control variable depending on a measured and / or predicted curvature value of a road traveled by the vehicle, the manipulated variable containing the pilot control variable as a component.
Ein gemessener Krümmungswert und/oder ein prädizierter Krümmungswert können dabei insbesondere aus den Sensordaten von einem oder mehreren der Umfeldsensoren des Fahrzeugs ermittelt werden. Die Vorsteuerung kann insbesondere mithilfe des gemessenen Krümmungswerts und/oder des prädizierten Krümmungswerts über ein invertiertes Fahrzeugmodell den für die jeweilige Krümmung erforderlichen Lenkwinkel berechnen und diesen als Vorsteuergröße zum Beispiel auf die Stellgröße eines Trajektorienfolgereglers der Querregelung schalten. Das Fahrzeugmodell ändert sein Übertragungsverhalten in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Hieran ist ersichtlich, dass ein Fehler im gemessenen Krümmungswert einen von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Einfluss auf die Querführung des Fahrzeugs erhält.A measured curvature value and/or a predicted curvature value can be determined in particular from the sensor data from one or more of the vehicle's surroundings sensors. The pilot control can, in particular, use the measured curvature value and/or the predicted curvature value to calculate the steering angle required for the respective curvature via an inverted vehicle model and switch this as a pilot control variable, for example to the manipulated variable of a trajectory follower controller of the lateral control. The vehicle model changes its transmission behavior depending on the vehicle speed. This shows that an error in the measured curvature value has an influence on the lateral guidance of the vehicle that is dependent on the vehicle speed.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Vorsteuerung in Abhängigkeit eines einen Eigenlenkgradienten des Fahrzeugs beschreibenden Fahrzeugmodells erfolgt, wobei der Eigenlenkgradient während des Betriebs des Fahrzeugs in Abhängigkeit wenigstens eines Fahrzeugparameters, insbesondere einer Fahrzeugmasse und/oder einer Reifensteifigkeit, angepasst wird.According to the invention, it can be provided that the pre-control takes place as a function of a vehicle model describing a self-steering gradient of the vehicle, the self-steering gradient being adjusted during operation of the vehicle as a function of at least one vehicle parameter, in particular a vehicle mass and/or a tire stiffness.
Bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs hängt der Querablagefehler infolge eines Fehlers der Vorsteuerung nicht nur von einem Offsetfehler der Krümmung ab, sondern auch von der Ungenauigkeit der hinterlegten Fahrzeugparameter, insbesondere von Unsicherheiten eines in dem Fahrzeugmodell verwendeten Eigenlenkgradienten. Ein Fehler bzw. eine Abweichung im Eigenlenkgradienten hat die Wirkung einer Störung auf die Querregelung des Fahrzeugs und ruft daher anteilig auch einen zusätzlichen Querablagefehler hervor, der zu einem fehlerhaften Auslenken des von der Kalibrierfunktion erzeugten Kalibrierwerts führt. Der Kalibrierwert reagiert damit in einem solchen Fall nicht nur auf Sensor-Offsetgrößen. Solange die Fehler bzw. Abweichungen in dem Eigenlenkgradienten begrenzt sind, ist ihre Auswirkung, bedingt durch die geringe Dynamik der Kalibrierfunktion, jedoch nur gering.When the vehicle is cornering, the transverse positioning error due to a pilot control error depends not only on an offset error in the curvature, but also on the inaccuracy of the stored vehicle parameters, in particular on uncertainties of a self-steering gradient used in the vehicle model. An error or a deviation in the self-steering gradient has the effect of a disturbance on the lateral control of the vehicle and therefore also causes an additional lateral positioning error, which leads to an incorrect deflection of the calibration value generated by the calibration function. In such a case, the calibration value does not only react to sensor offset sizes. However, as long as the errors or deviations in the self-steering gradient are limited, their impact is only small due to the low dynamics of the calibration function.
Um auch den Einfluss größerer Fehler und/oder Abweichungen im Eigenlenkgradienten zu vermeiden, kann dieser, insbesondere fortlaufend, in Abhängigkeit wenigstens eines Fahrzeugparameters angepasst werden. Die Anpassung kann dabei zum Beispiel in Abhängigkeit einer aktuellen Fahrzeugmasse, einer aktuellen Reifensteifigkeit eines oder mehrerer Reifen des Fahrzeugs und/oder weiterer Parameter des Fahrzeugs erfolgen.In order to avoid the influence of larger errors and/or deviations in the self-steering gradient, this can be adjusted, in particular continuously, depending on at least one vehicle parameter. The adaptation can take place, for example, depending on a current vehicle mass, a current tire stiffness of one or more tires of the vehicle and/or other parameters of the vehicle.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zeitliche Integration des Querablagefehlers mit einem Gewichtungsfaktor, insbesondere einem Integrierbeiwert, erfolgt, welcher von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängt und/oder mit steigendem Betrag des Querablagefehlers zunimmt.In a preferred embodiment of the invention, it can be provided that the temporal integration of the transverse offset error takes place with a weighting factor, in particular an integrating coefficient, which depends on a speed of the vehicle and/or increases as the magnitude of the transverse offset error increases.
Während beispielsweise die Verwendung eines konstanten Integrationsbeiwerts einen einfach zu realisierenden Kompromiss für den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs darstellen kann, hat das Verwenden eines geschwindigkeitsabhängigen Integrierbeiwerts oder eines vergleichbaren Gewichtungsfaktor der Integration den Vorteil, dass eine bessere Kompensation von geschwindigkeitsabhängigen Offsets möglich ist. Der Einfluss von Offsetgrößen auf den Querablagefehler kann beispielsweise aufgrund der üblicherweise verwendeten Einstellung der Regelparameter der Querregelung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs entstehen. Dadurch ändert sich auch die Störkompensationseigenschaft der Querregelung und damit auch die Wirkung von Sensor-Offsetgrößen auf den Querablagefehler. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, kann die zeitliche Integration durch die Verwendung eines geschwindigkeitsabhängigen Gewichtungsfaktors, wie eines geschwindigkeitsabhängigen Integrationsbeiwerts, ebenfalls von der Fahrgeschwindigkeit abhängig gemacht werden. Vorteilhaft kann somit eine für jeden Fahrgeschwindigkeitsbereich ideale, individuell angepasste Kalibrier-Dynamik erreicht werden.For example, while the use of a constant integration coefficient can represent an easy-to-implement compromise for the entire speed range of the vehicle, using a speed-dependent integration coefficient or a comparable integration weighting factor has the advantage that better compensation of speed-dependent offsets is possible. The influence of offset variables on the lateral offset error can arise, for example, due to the commonly used setting of the control parameters of the lateral control depending on the driving speed of the vehicle. This also changes the interference compensation properties of the transverse control and thus also the effect of sensor offset variables on the transverse offset error. In order to take this circumstance into account, the temporal integration can also be made dependent on the driving speed by using a speed-dependent weighting factor, such as a speed-dependent integration coefficient. Advantageously, an ideal, individually adapted calibration dynamic can be achieved for each driving speed range.
Zusätzlich oder alternativ dazu ist es möglich, dass der Gewichtungsfaktor auch vom Betrag des Querablagefehlers, also von dem Wert eines zu integrierenden und/oder eines vorangehend integrierten Querablagefehlers, abhängig gemacht wird, wobei für größere Werte des Querablagefehlers eine stärkere Gewichtung erfolgt. Dazu kann zum Beispiel für den jeweils aktuellen Querablagefehler in Abhängigkeit einer nichtlinearen Zuordnungsvorschrift und/oder eines oder mehrerer Schwellwerte für den Querablagefehler ein zugeordneter Gewichtungsfaktor bzw. Integrationsbeiwert ermittelt und bei der zeitlichen Integration des Querablagefehlers herangezogen werden. Durch eine progressive Gewichtung des Betrages des Querablagefehlers, also durch das Ansteigen des Gewichtungsfaktors bzw. Integrierbeiwerts mit zunehmendem Betrag des Querablagefehlers, kann die Kalibriergeschwindigkeit wirksam erhöht werden.Additionally or alternatively, it is possible for the weighting factor to also be made dependent on the amount of the transverse offset error, i.e. on the value of a transverse offset error to be integrated and/or a previously integrated transverse offset error, with greater weighting being carried out for larger values of the transverse offset error. For this purpose, for example, an assigned weighting factor or integration coefficient can be determined for the current transverse offset error depending on a non-linear assignment rule and/or one or more threshold values for the transverse offset error and used in the temporal integration of the transverse offset error. The calibration speed can be effectively increased by progressively weighting the amount of the transverse offset error, i.e. by increasing the weighting factor or integration coefficient as the amount of the transverse offset error increases.
Dazu kann zum Beispiel der Integrationsbeiwert und damit die Adaptionsrate der Kalibrierfunktion zwischen zwei oder auch mehreren Werten umgeschaltet werden, wobei der Integrationsbeiwert für größere Absolutwerte des Querablagefehlers höher gewählt wird. Mit Vorteil führt bereits eine Verdopplung des Integrierbeiwerts bzw. der Integrationskonstante für einen Betrag des Querablagefehlers von mehr als 0,2 m zu einem wirksamen schnelleren initialen Anpassen and die vorliegenden Offset-Situation bei einem Start der Fahrerassistenzfunktion.For this purpose, for example, the integration coefficient and thus the adaptation rate of the calibration function can be switched between two or more values, with the integration coefficient being chosen higher for larger absolute values of the transverse offset error. Advantageously, doubling the integration coefficient or the integration constant for an amount of the transverse offset error of more than 0.2 m leads to an effective, faster initial adjustment to the existing offset situation when the driver assistance function is started.
Auch in dem Fall, dass das Fahrzeug eine zusätzliche Sensor-Offset-Kalibrierfunktion aufweist, welche eine erkannte Offset-Drift wenigstes eines Sensors des Fahrzeugs nach Ablauf einer Bestätigungszeit bzw. einer Entprellzeit mit einer sprungförmigen Korrektur des jeweiligen Offsets behebt, kann eine Erhöhung der Adaptionsrate der Zentrier-Kalibrierung in Abhängigkeit vom Betrag des Querablagefehlers für eine schnelleres Angleichen an die neue Offset-Situation sorgen. Dies wird umso mehr bedeutsam, je länger die Entprellzeit der Sensor-Offset-Kalibierfunktionen ist, da während dieser Dauer durch die Kalibrierfunktion aufgrund der zeitlichen Integration des Querablagefehlers zunehmend bereits eine Kompensation erfolgt, die nach einem erfolgten Signalupdate der Sensor-Offset-Kalibierfunktionen wieder zurück integriert werden muss. Vorteilhaft kann dabei durch das Verwenden einer größeren Gewichtung bzw. eines größeren Integrationswert die Geschwindigkeit des Ausgleichvorgangs erhöht werden.Even in the case that the vehicle has an additional sensor offset calibration function, which corrects a detected offset drift of at least one sensor of the vehicle after a confirmation time or a debounce time has elapsed with a sudden correction of the respective offset, an increase in the adaptation rate can be achieved The centering calibration, depending on the amount of the transverse offset error, ensures a quicker adjustment to the new offset situation. This becomes all the more important the longer the debounce time of the sensor offset calibration functions is, since during this period the calibration function increasingly compensates due to the temporal integration of the transverse offset error, which returns again after a signal update of the sensor offset calibration functions needs to be integrated. Advantageously, the speed of the equalization process can be increased by using a larger weighting or a larger integration value.
Da sprungförmige Korrekturen einer Sensor-Offset-Kalibierfunktion des Fahrzeugs unmittelbar zu einem lateralen Ruck des spurgeführten Fahrzeugs, der von der Sprunghöhe abhängt, führen, kann für ein Fahrzeug, welches eine zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung umfasst vorgesehen sein, dass alle Sensor-Offset-Kalibierfunktionen im Fahrzeug eine Änderung des jeweiligen Offsets nicht sprunghaft, sondern nur bandbegrenzt vornehmen.Since sudden corrections of a sensor offset calibration function of the vehicle directly lead to a lateral jerk of the track-guided vehicle, which depends on the jump height, it can be provided for a vehicle which includes a control device designed to carry out a method according to the invention that all sensor The offset calibration functions in the vehicle do not change the respective offset suddenly, but only within a band.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die zeitliche Integration des Querablagefehlers durch die Kalibrierfunktion angehalten wird, wenn:
- - der oder ein durch die zeitliche Integration des Querablagefehlers ermittelte Integrationswert der Kalibrierfunktion einem vorgegebenen Grenzwert entspricht,
- - der oder ein gemessener und/oder prädizierter Krümmungswerts der oder einer von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt,
- - ein Krümmungswert der Solltrajektorie einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt,
- - das Produkt aus dem Quadrat der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Krümmungswert der Fahrbahn einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, und/oder
- - das Produkt aus dem Quadrat der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Krümmungswert der Solltrajektorie einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.
- - the or an integration value of the calibration function determined by the temporal integration of the transverse offset error corresponds to a predetermined limit value,
- - the or a measured and/or predicted curvature value of the or a road traveled by the vehicle exceeds a predetermined threshold value,
- - a curvature value of the target trajectory exceeds a predetermined threshold value,
- - the product of the square of the current vehicle speed and the curvature value of the road exceeds a predetermined threshold value, and / or
- - the product of the square of the current vehicle speed and the curvature value of the target trajectory exceeds a predetermined threshold value.
Der Beitrag des Kalibrierwerts zu der Stellgröße kann auf einen Grenzwert beschränkt werden, indem die zeitliche Integration des Querablagefehlers in der Kalibrierfunktion zumindest zeitweise angehalten wird, bzw. indem ein Gesamtwert der Integration auf den Grenzwert beschränkt wird. Der Grenzwert stellt dabei eine maximale Amplitude dar und kann sich zum Beispiel nach einer Summe der maximalen Einflüsse aller Offsetgrößen auf den Lenkwinkel-Sollwert und den Lenkwinkel-Istwert richten. Durch dieses Vorgehen kann vorteilhaft auf das Vorsehen von Maßnahmen zur Vermeidung von Integrator-Windup Effekten in der Kalibrierfunktion verzichtet werden.The contribution of the calibration value to the manipulated variable can be limited to a limit value by at least temporarily stopping the temporal integration of the transverse offset error in the calibration function, or by limiting an overall value of the integration to the limit value. The limit value represents a maximum amplitude and can, for example, be based on a sum of the maximum influences of all offset variables on the steering angle setpoint and the actual steering angle value. This procedure advantageously allows the provision of measures to avoid integrator windup effects in the calibration function to be dispensed with.
Alternativ zu einer Limitierung des Integratorwerts auf einen Grenzwert kann die Kalibrierfunktion auch eine Tiefpassfilterfunktion umfassen, beispielsweise einen PT-1 Filter. Auch hierdurch können Windup-Effekte vermieden werden. Ein Sensor-Offset kann dabei zwar nicht vollständig kompensiert werden, die erreichte Zentriergenauigkeit durch die Kalibrierfunktion kann aber dennoch ausreichend sein.As an alternative to limiting the integrator value to a limit value, the calibration function can also include a low-pass filter function, for example a PT-1 filter. This can also avoid windup effects. Although a sensor offset cannot be completely compensated for, the centering accuracy achieved through the calibration function can still be sufficient.
Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die zeitliche Integration des Querablagefehlers durch die Kalibrierfunktion angehalten wird, wenn der oder ein gemessener und/oder prädizierter Krümmungswerts der oder einer von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt und/oder wenn ein Krümmungswert der Solltrajektorie einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.Additionally or alternatively, it is possible for the temporal integration of the transverse offset error to be stopped by the calibration function if the or a measured and/or predicted curvature value of the or a road traveled by the vehicle exceeds a predetermined threshold value and/or if a curvature value of the target trajectory exceeds the specified threshold value.
Bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs hängt der Querablagefehler infolge eines möglichen Fehlers der Vorsteuerung nicht nur von einem Offsetfehler der Krümmung ab, sondern auch von der Ungenauigkeit der hinterlegten Fahrzeugparameter, insbesondere von Unsicherheiten eines Eigenlenkgradienten des Fahrzeugs. Eine fehlerhafte Krümmungsvorsteuerung des Fahrzeugs kann die Wirkung einer Störung auf die Querregelung des Fahrzeugs haben und dadurch anteilig einen zusätzlichen Querablagefehler hervorrufen. Dieser zusätzliche Querablagefehler kann zu einem fehlerhaften Eingriff der Kalibrierfunktion führen, welcher durch ein Aussetzen der Kalibrierfunktion oder zumindest der zeitlichen Integration des Querablagefehlers durch die Kalibrierfunktion vorteilhaft vermieden bzw. reduziert werden kann.When the vehicle is cornering, the transverse positioning error due to a possible error in the pilot control depends not only on an offset error in the curvature, but also on the inaccuracy of the stored vehicle parameters, in particular on uncertainties in the vehicle's own steering gradient. Incorrect curvature pre-control of the vehicle can have the effect of disrupting the lateral control of the vehicle and thereby proportionally cause an additional lateral positioning error. This additional transverse placement error can lead to incorrect intervention by the calibration function, which can advantageously be avoided or reduced by suspending the calibration function or at least the temporal integration of the transverse placement error by the calibration function.
Die Wirkung eines Fehlers in der Krümmungsvorsteuerung auf den Fahrbetrieb bzw. die laterale Position des Fahrzeugs kann insbesondere von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängen. Zum Berücksichtigen dieser Geschwindigkeitsabhängigkeit kann daher vorgesehen sein, dass die zeitliche Integration des Querablagefehlers durch die Kalibrierfunktion angehalten wird, wenn das Produkt aus dem Quadrat der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Krümmungswert der Fahrbahn einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, und/oder wenn das Produkt aus dem Quadrat der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Krümmungswert der Solltrajektorie einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.The effect of an error in the curvature precontrol on the driving operation or the lateral position of the vehicle can depend in particular on the vehicle speed. To take into account This speed dependence can therefore be provided that the temporal integration of the lateral offset error is stopped by the calibration function when the product of the square of the current vehicle speed and the curvature value of the road exceeds a predetermined threshold value, and / or when the product of the square of the current vehicle speed and the curvature value of the target trajectory exceeds a predetermined threshold value.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird erfindungsgemäß die zeitliche Integration des Querablagefehlers angehalten und/oder die Beaufschlagung der Stellgröße mit dem Kalibrierwert ausgesetzt, wenn durch einen Lenkeingriff eines Fahrers des Fahrzeugs ein Lenkmoment oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts und/oder ein den aktuellen Querablagefehler vergrößerndes Lenkmoment erzeugt wird. Dadurch kann vorteilhaft vermieden werden, dass Querablagefehler, welche durch einen bewussten Fahreingriff entstehen, keinen Eingang in den von der Kalibrierfunktion ermittelten Kalibrierwert finden, da diese Querablagefehler nicht auf einen zu kompensierenden Offset eines Sensors oder dergleichen zurückgehen. Ein Einfluss eines von einem Fahrer bewusst herbeigeführten lateralen Versatzes von der Solltrajektorie, welcher keinen Ursprung in der Spurführungsfunktion hat, auf den Kalibrierwert wird somit vorteilhaft vermieden.In a preferred embodiment, according to the invention, the temporal integration of the lateral positioning error is stopped and/or the application of the calibration value to the manipulated variable is suspended when a steering intervention by a driver of the vehicle generates a steering torque above a predetermined threshold value and/or a steering torque that increases the current lateral positioning error. This can advantageously prevent transverse offset errors, which arise as a result of a conscious driving intervention, from finding their way into the calibration value determined by the calibration function, since these transverse offset errors are not due to an offset of a sensor or the like that needs to be compensated. An influence on the calibration value of a lateral offset from the target trajectory, which is deliberately caused by a driver and has no origin in the lane guidance function, is thus advantageously avoided.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass bei einem Lenkeingriff eines Fahrers des Fahrzeugs, welcher ein den aktuellen Querablagefehler reduzierendes Lenkmoment erzeugt, die zeitliche Integration des Querablagefehlers zumindest für eine vorgegebene Zeitspanne mit einer erhöhten Gewichtung, insbesondere mit einem erhöhten Integrierbeiwert, erfolgt.According to the invention, it can be provided that in the event of a steering intervention by a driver of the vehicle, who generates a steering torque that reduces the current lateral positioning error, the temporal integration of the lateral positioning error takes place at least for a predetermined period of time with an increased weighting, in particular with an increased integration coefficient.
Wenn der Fahrer von sich aus einen Lenkeingriff vornimmt, der ein Lenkmoment erzeugt, das in dieselbe Richtung wie der von der Kalibrierfunktion erzeugte Kalibrierwert wirkt, so kann dies als eine Bestätigung der Adaptionsrichtung der Kalibrierfunktion aufgefasst werden. Das Verwenden einer erhöhten Gewichtung bzw. eines erhöhten Integrierwerts in diesem Fall ermöglicht vorteilhaft eine verbesserte Kalibrierdynamik durch die Kalibrierfunktion. Aus Fahrersicht äußert sich dies so, dass dieser den Kurs des Fahrzeugs lateral mehr zu Spurmitte hin verschieben kann und der Kurs dort künftig verbleibt, selbst wenn er das korrigierende Lenkmoment zurücknimmt.If the driver himself makes a steering intervention that generates a steering torque that acts in the same direction as the calibration value generated by the calibration function, this can be viewed as a confirmation of the adaptation direction of the calibration function. Using an increased weighting or an increased integration value in this case advantageously enables improved calibration dynamics through the calibration function. From the driver's perspective, this means that he can shift the vehicle's course laterally more towards the center of the lane and the course will remain there in the future, even if he reduces the corrective steering torque.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass mehrere Integrierfunktionen verwendet werden, wobei den Integrierfunktionen jeweils ein unterschiedliches Geschwindigkeitsintervall zugewiesen ist, wobei die Integrierfunktionen jeweils bei einer innerhalb des ihnen jeweils zugewiesenen Geschwindigkeitsintervalls liegenden Geschwindigkeit des Fahrzeugs den Querablagefehler zeitlich integrieren, wobei der Kalibrierwert der Integrationsfunktion, deren Geschwindigkeitsintervall die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs umfasst, oder ein in Abhängigkeit dieses Kalibrierwerts ermittelter Gesamtkalibrierwert auf die Stellgröße aufgeschaltet wird.In a preferred embodiment, it can be provided according to the invention that several integrating functions are used, with the integrating functions each being assigned a different speed interval, the integrating functions each integrating the transverse offset error in time at a speed of the vehicle that lies within the speed interval assigned to them, the calibration value of the Integration function, the speed interval of which includes the current speed of the vehicle, or a total calibration value determined depending on this calibration value is applied to the manipulated variable.
Wie vorangehend beschrieben wurde, ist die Wirkung von Offsetgrößen auf den Querablagefehler teilweise von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig. Dies gilt beispielsweise für die Offsetfehler, die in einer Ausgangsgröße einer Sensor-Störungskompensation enthalten sind, oder für den Offsetfehler, der Bestandteil einer Krümmungsvorsteuerung ist. Um den Querablagefehler so gering wie möglich zu halten, kann dazu auch der auf die Stellgröße geschaltete Kalibrierwert geschwindigkeitsabhängig ermittelt werden. Insbesondere aufgrund der hohen Integrationszeitkonstanten und der damit einhergehenden, geringen Dynamik kann die Anpassung des Kalibrierwerts einer einzelnen Kalibrierfunktion an die geänderte Fahrgeschwindigkeit eine relativ lange Zeit in Anspruch nehmen, während derer die Genauigkeit der Spurführung reduziert sein kann.As described above, the effect of offset sizes on the lateral offset error is partially dependent on the speed of the vehicle. This applies, for example, to the offset errors that are contained in an output variable of a sensor interference compensation, or to the offset error that is part of a curvature precontrol. In order to keep the transverse offset error as low as possible, the calibration value switched to the manipulated variable can also be determined depending on the speed. Particularly due to the high integration time constants and the associated low dynamics, the adaptation of the calibration value of an individual calibration function to the changed driving speed can take a relatively long time, during which the accuracy of the tracking can be reduced.
Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, ist es vorteilhaft, anstelle einer einzelnen Kalibrierfunktion für den gesamten Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Mehrzahl von Kalibrierfunktionen zu verwenden. Jede der Kalibrierfunktionen kann dabei einen eigenen Kalibrierwert ermitteln und insbesondere auch getrennt von den weiteren Kalibrierwerten speichern. Durch die getrennte Speicherbarkeit der Kalibrierwerte, beispielsweise durch deren Hinterlegung in einem nichtflüchtigen Speicher, wird erreicht, dass diese im Weiterbetrieb dann fortlaufend durch die zeitliche Integration erweiterbar sind bzw. dass alle Zustände der Mehrzahl von Kalibrierfunktionen bei einem Zündungs-Neustart des Fahrzeugs getrennt initialisiert werden können.In order to take this circumstance into account, it is advantageous to use a plurality of calibration functions instead of a single calibration function for the entire vehicle speed range. Each of the calibration functions can determine its own calibration value and, in particular, store it separately from the other calibration values. The ability to store the calibration values separately, for example by storing them in a non-volatile memory, ensures that they can then be continuously expanded through temporal integration during continued operation or that all states of the plurality of calibration functions are initialized separately when the vehicle is restarted can.
Der gesamte Bereich der möglichen Fahrzeuggeschwindigkeit kann dabei insbesondere in mehrere Teilintervalle untergliedert werden, die jeweils nur einen begrenzten Geschwindigkeitsbereich abdecken und denen jeweils eine dedizierte Kalibrierfunktion zugeordnet ist. Der Stellgröße wird dabei jeweils der Kalibrierwert der Kalibrierfunktion beaufschlagt, welcher dem Geschwindigkeitsintervall zugeordnet ist, in dem die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs liegt. Somit ist immer nur eine einzelne Kalibrierfunktion aktiv, während die restlichen Kalibrierfunktionen, insbesondere auch die zeitliche Integration des Querablagefehlers durch die weiteren Kalibrierfunktionen, angehalten werden bzw. auf deren Eingänge ein Eingangssignal vom null geschaltet wird. Die jeweils aktive Kalibrierfunktion kann hingegen mit dem aktuellen Querablagefehler versorgt werden. Dabei kann eine Gewichtung des Querablagefehlers mit einem konstanten Gewichtungsfaktor bzw. Integrierbeiwert oder über einen von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Gewichtungsfaktor bzw. Integrierbeiwert erfolgen. Anschließend wird der Kalibrierwert der Integrationsfunktion, deren Geschwindigkeitsintervall die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs umfasst, oder ein in Abhängigkeit dieses Kalibrierwerts ermittelter Gesamtkalibrierwert auf die Stellgröße aufgeschaltet. Der Vorteil der Verwendung einer Mehrzahl von Kalibrierfunktionen bzw. einer Bank von Kalibrierfunktionen gegenüber der Verwendung einer einzelnen Kalibrierfunktion zeigt sich vor allem beim Beschleunigen oder beim Abbremsen und damit bei einem häufigen Wechsel der Geschwindigkeitsbereiche des Fahrzeugs.The entire range of possible vehicle speed can in particular be divided into several sub-intervals, each of which only covers a limited speed range and each of which is assigned a dedicated calibration function. The manipulated variable is assigned the calibration value of the calibration function, which is assigned to the speed interval in which the current speed of the vehicle. This means that only a single calibration function is always active, while the remaining calibration functions, in particular the temporal integration of the transverse offset error by the other calibration functions, are stopped or an input signal from zero is switched to their inputs. The currently active calibration function can, however, be supplied with the current transverse offset error. The transverse offset error can be weighted with a constant weighting factor or integrating coefficient or via a weighting factor or integrating coefficient that depends on the driving speed. The calibration value of the integration function, the speed interval of which includes the current speed of the vehicle, or a total calibration value determined depending on this calibration value is then applied to the manipulated variable. The advantage of using a plurality of calibration functions or a bank of calibration functions compared to using a single calibration function is particularly evident when accelerating or braking and thus when the speed ranges of the vehicle change frequently.
Erfindungsgemäß kann der Gesamtkalibrierwert aus zwei oder mehr der durch die Integrierfunktionen erzeugte Kalibrierwerten derart ermittelt werden, dass der Gesamtkalibrierwert auch beim Wechsel zwischen zwei oder mehr der Geschwindigkeitsintervalle zeitlich stetig ist. Auf diese Weise werden ruckhafte Änderungen der auf die Stellgröße geschalteten Kalibrierwerts und somit ruckartige Eingriffe bei einem Wechsel der Kalibrierfunktionen durch eine Veränderung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs vermieden.According to the invention, the total calibration value can be determined from two or more of the calibration values generated by the integrating functions in such a way that the total calibration value is continuous over time even when changing between two or more of the speed intervals. In this way, jerky changes in the calibration value switched to the manipulated variable and thus jerky interventions when changing the calibration functions due to a change in the speed of the vehicle are avoided.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann durch die Kalibrierfunktionen jeweils durch die zeitliche Integration des Querablagefehlers ein der Kalibrierfunktion zugeordneter Integrationswert der Kalibrierfunktion ermittelt werden, wobei die Integrationswerte der einen oder mehreren Integrationsfunktionen, bei denen die aktuelle Geschwindigkeit außerhalb des jeweiligen Geschwindigkeitsintervalls liegt, fortlaufend, insbesondere mit einer konstanten oder einer fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Rate, an den Integrationswert der Kalibrierfunktion, in deren Geschwindigkeitsintervall die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs liegt, angepasst werden.In a preferred embodiment, an integration value of the calibration function assigned to the calibration function can be determined by the calibration functions through the temporal integration of the transverse offset error, wherein the integration values of the one or more integration functions in which the current speed lies outside the respective speed interval, continuously, in particular with a constant or a vehicle speed-dependent rate, to the integration value of the calibration function, in whose speed interval the current speed of the vehicle lies.
Um zu vermeiden, dass bei einer Verwendung der Funktion zur automatischen Spurführung vorwiegend in einem engen Geschwindigkeitsbereich nur wenige oder nur eine einzige Kalibrierfunktion mit dem Querablagefehler entsprechend aufgeladen werden und entsprechend nur diese letztendlich die aktuelle Offset-Situation korrekt abbilden, können auch die bei der aktuellen Geschwindigkeit nicht verwendeten, inaktiven Kalibrierfunktionen weiterhin den aktuellen Querablagefehler zeitlich aufintegrieren. Die Integrationswerte, also die Integratorzustände der Kalibrierfunktionen, welche jeweils einem zu dem aktuellen Geschwindigkeitsbereich benachbarten Bereich zugewiesen sind, werden dabei maximal auf den Wert des Integrationswert, der dem aktuellen Geschwindigkeitsbereich zugewiesenen Kalibrierfunktion beschränkt. Zudem können in vorteilhafter Weise die Gewichtungsfaktoren bzw. die Integrierbeiwerte der gerade nicht aktuellen Geschwindigkeitsbereichen zugewiesenen Kalibrierfunktionen gegenüber dem aktiven Fall reduziert werden, da bei unveränderten Integrierbeiwerten der Vorteil der Unterteilung in mehrere Integratorzustände schwinden würde. Das Maß der Reduzierung der benachbarten Integrierbeiwerte hängt von den zu erwartenden maximalen Sensordriftgrößen ab und liegt beispielsweise in der Größenordnung von 10% bis 20%. Dadurch kann vermieden werden, dass durch die typische Drift der Offsetgrößen für Krümmung, Gierrate und Querbeschleunigung die Zustände der inaktiven Kalibrierfunktionen zunehmend an Aktualität verlieren und dass es dadurch beim Eintreten in einen benachbarten Geschwindigkeitsbereich temporär zu einem größeren Querablagefehler und einem reduzierten Fahrkomfort kommt, bis die Anpassung an die aktuelle Offset-Situation abgeschlossen ist.In order to avoid that when using the function for automatic tracking, primarily in a narrow speed range, only a few or only a single calibration function is charged with the lateral offset error and therefore only these ultimately correctly map the current offset situation, the current ones can also be used Speed, inactive calibration functions continue to integrate the current transverse offset error over time. The integration values, i.e. the integrator states of the calibration functions, which are each assigned to a region adjacent to the current speed range, are limited to a maximum of the value of the integration value of the calibration function assigned to the current speed range. In addition, the weighting factors or the integrating coefficients of the calibration functions assigned to non-current speed ranges can advantageously be reduced compared to the active case, since if the integrating coefficients remain unchanged, the advantage of subdividing into several integrator states would disappear. The extent to which the neighboring integration coefficients are reduced depends on the expected maximum sensor drift sizes and is, for example, in the order of 10% to 20%. This can prevent the typical drift of the offset variables for curvature, yaw rate and lateral acceleration from causing the states of the inactive calibration functions to increasingly lose their relevance and thus temporarily leading to a larger lateral offset error and reduced driving comfort when entering an adjacent speed range, until the Adaptation to the current offset situation is complete.
Das fortlaufende Anpassen der Integrationswerte der einen oder mehreren Integrationsfunktionen, bei denen die aktuelle Geschwindigkeit außerhalb des jeweiligen Geschwindigkeitsintervalls liegt, insbesondere mit einer konstanten oder einer fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Rate, an den Integrationswert der Kalibrierfunktion, in deren Geschwindigkeitsintervall die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs liegt, kann als das Implementieren eines Vergessenheitsfaktors angesehen werden. Dabei nähern sich die Zustände der inaktiven Kalibrierfunktionen an den Zustand der aktuell aktiven Kalibrierfunktion zum Beispiel mit einem einheitlichen oder für den jeweiligen Geschwindigkeitsbereich individuell festgelegten, vorgegebenen Gradienten an.The continuous adjustment of the integration values of the one or more integration functions, in which the current speed lies outside the respective speed interval, in particular at a constant or a vehicle speed-dependent rate, to the integration value of the calibration function, in whose speed interval the current speed of the vehicle lies, can be considered that Implementing a forgetting factor can be considered. The states of the inactive calibration functions approach the state of the currently active calibration function, for example with a uniform or predetermined gradient that is individually defined for the respective speed range.
Für ein erfindungsgemäßes Steuergerät zum Erzeugen einer Stellgröße für wenigstens einen Querführungsaktor eines Fahrzeugs ist vorgesehen, dass das Steuergerät zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche eingerichtet ist. Das Steuergerät kann dabei ebenfalls zur Durchführung der Querregelung, zur Ermittlung der Solltrajektorie und/oder zur Durchführung einer Krümmungs-Vorsteuerung eingerichtet sein. Alternativ kann das Steuergerät nur einen Teil dieser Funktionen umsetzen. Das Steuergerät kann mit wenigstens einem Sensor des Fahrzeugs, insbesondere wenigstens einem das Fahrzeugumfeld zumindest teilweise erfassenden Umgebungssensor und/oder wenigstens einem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfassenden Geschwindigkeitssensor, und/oder einem Navigationssystem des Fahrzeugs verbunden sein.For a control device according to the invention for generating a manipulated variable for at least one lateral guidance actuator of a vehicle, it is provided that the control device is set up to carry out a method according to one of the preceding claims. The control device can also be set up to carry out lateral control, to determine the target trajectory and/or to carry out curvature pre-control. Alternatively, the control unit can only implement some of these functions. The control device can be connected to at least one sensor of the vehicle, in particular at least one environmental sensor that at least partially detects the vehicle's surroundings and/or at least one speed sensor that detects the speed of the vehicle, and/or a navigation system of the vehicle.
Für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug ist vorgesehen, dass es wenigstens einen Querführungsaktor sowie ein erfindungsgemäßes Steuergerät umfasst, wobei das Steuergerät zur Ansteuerung des wenigstens einen Querführungsaktors mit der Stellgröße eingerichtet ist. Bei dem Querführungsaktor kann es sich zum Beispiel um einen Lenkaktor, beispielsweise einen elektromotorischen Servoantrieb einer Vorderachslenkung und/oder einer Hinterachslenkung, handeln.For a vehicle according to the invention it is provided that it comprises at least one lateral guidance actuator and a control device according to the invention, the control device being set up to control the at least one lateral guidance actuator with the manipulated variable. The transverse guidance actuator can be, for example, a steering actuator, for example an electric motor servo drive of a front axle steering and/or a rear axle steering.
Für ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ist vorgesehen, dass es Instruktionen umfasst, welche eine Steuereinrichtung dazu veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Bei der Steuereinrichtung kann es sich insbesondere um ein mit wenigstens einem Querführungsaktor eines Fahrzeugs verbindbares Steuergerät handeln.A computer program according to the invention is intended to include instructions which cause a control device to carry out a method according to the invention. The control device can in particular be a control device that can be connected to at least one transverse guidance actuator of a vehicle.
Sämtliche vorangehend in Bezug zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gelten auch für das erfindungsgemäße Steuergerät, das erfindungsgemäße Fahrzeug sowie das erfindungsgemäße Computerprogramm und jeweils umgekehrt.All of the advantages and refinements described above in relation to the method according to the invention also apply to the control device according to the invention, the vehicle according to the invention and the computer program according to the invention and vice versa.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, -
2 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Spurführung eines Fahrzeugs, und -
3 ein Blockdiagramm mehrerer Kalibrierfunktionen des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 an embodiment of a motor vehicle according to the invention, -
2 a block diagram of an exemplary embodiment of a method according to the invention for tracking a vehicle, and -
3 a block diagram of several calibration functions of the exemplary embodiment of the method according to the invention.
In
Das Fahrzeug 1 umfasst eine Steuereinrichtung 2, welche zur Durchführung eines Verfahrens zur Spurführung des Fahrzeugs 1 eingerichtet ist. Weiterhin umfasst das Fahrzeug 1 wenigstens einen Querführungsaktor 3, über welchen die Querposition des Fahrzeugs 1 einstellbar ist.The
Der Querführungsaktor 3 ist zum Beispiel als ein Lenkaktor ausgeführt, mittels welchem ein Vorderachslenkwinkel des Fahrzeugs 1 automatisch eingestellt werden kann. Der Lenkaktor kann zum Beispiel als ein elektromotorischer Servomotor ausgeführt sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann es sich bei dem oder einem weiteren Querführugsaktor 3 auch um einen Lenkaktor zum automatischen Einstellen eines Hinterachslenkwinkels handeln.The
Die Steuereinrichtung 2 ist dazu eingerichtet, durch eine Querregelung in Abhängigkeit eines einen lateralen Versatz 4 des Fahrzeugs 1 zu einer vorgegebenen Solltrajektorie 5 (gestrichelt dargestellt) beschreibenden Querablagefehlers eine Stellgröße zu ermitteln und eine Querposition des Fahrzeugs 1 in Abhängigkeit der Stellgröße auf die Solltrajektorie 5 einzuregeln. Dazu steuert die Steuereinrichtung 2 den Querführungsaktor 3 mit der Stellgröße an. Der laterale Versatz 4 beschreibt dabei zum Beispiel die Abweichung zwischen der auf die Fahrzeugmitte des Fahrzeugs 1 bezogenen Solltrajektorie 5 und der tatsächlichen Bewegungsrichtung 6 der Fahrzeugmitte in Fahrzeugquerrichtung.The
Die Abweichung zur Solltrajektorie kann dabei, wie in
In
Die Querregelung 7 umfasst eine zur Erzeugung der Stellgröße delta_soll einen Trajektorienfolgeregler 8, eine Krümmungsvorsteuerung 9, einen oder mehrere Störungskompensatoren 10, beispielsweise zur Kompensation von Seitenwind, Straßenneigung und/oder weiteren Effekten, sowie eine Lenkwinkel-Offsetkalibrierung 11. Mittels des Trajektorienfolgereglers 8 wird eine Stellgrößenkomponente delta_regler ermittelt.The
Die Krümmungsvorsteuerung 9 ermittelt in Abhängigkeit eines gemessenen und/oder prädizierten Krümmungswerts einer von dem Fahrzeug 1 befahrenen Fahrbahn eine Vorsteuergröße delta_vorst, wobei die Stellgröße delta_soll die Vorsteuergröße delta_vorst als eine Stellgrößenkomponente enthält. Entsprechend wird die einen oder mehreren Störungskompensatoren 10 eine oder mehrere Stellgrößenkomponenten delta_komp und über die Lenkwinkel-Offsetkalibrierung 11 eine Stellgrößenkomponente delta_offset erzeugt.The
Weiterhin vorgesehen ist wenigstens eine Kalibrierfunktion 12, welche einen Kalibrierwert delta_kalib ermittelt. Der Kalibrierwert delta_kalib wird dabei der von der Querregelung 7 erzeugten Stellgröße delta_soll beaufschlagt. Durch eine Signalverarbeitung 13 werden dem wenigstens einen Störungskompensator 10 als Eingangsgrößen eine Gierrate g sowie eine Lateralbeschleunigung a_lateral des Fahrzeugs 1 mitgeteilt. Dazu kann die Signalverarbeitung 13 mithilfe von unterschiedlichen Sensoren des Fahrzeugs 1 erfasste Messwerte, welche eine Gierrate und/oder eine Lateralbeschleunigung beschreiben, auswerten.Furthermore, at least one calibration function 12 is provided, which determines a calibration value delta_kalib. The calibration value delta_kalib is applied to the manipulated variable delta_soll generated by the
Der Kalibrierfunktion 12 sowie dem Trajektorienfolgeregler 8 wird durch eine Positionserkennungs- und Trajektorienplanungseinheit 14 ein Querablagefehler delta_y zugeführt. Der Querablagefehler delta_y beschreibt dabei den in
Die Positionserkennungs- und Trajektorienplanungseinheit 14 stellt der Krümmungsvorsteuerung 9 weiterhin wenigstens eine gemessene und/oder prädizierte Krümmungsinformation kappa, welche die Krümmung der Solltrajektorie 5 in einem in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 1 liegenden Abschnitt der Solltrajektorie 5 beschreibt, zur Verfügung. Die Positionserkennungs- und Trajektorienplanungseinheit 14 ermittelt die Solltrajektorie 5 und entsprechend auch die Krümmungsinformation kappa in Abhängigkeit von Umfelddaten, welche von einer Umfelderfassungseinheit 15 des Fahrzeugs 1 bereitgestellt werden. Die Umfelderfassungseinheit 15 erzeugt die Umfelddaten in Abhängigkeit von Umfeldmessdaten, welche insbesondere durch wenigstens einen zumindest einen Teilbereich des Umfelds des Fahrzeugs 1 erfassenden Umfeldsensor (nicht dargestellt) erzeugt werden.The position recognition and
Die Funktionalität der Blöcke 8 bis 15 kann ganz oder teilweise in der Steuereinrichtung 7 implementiert sein. Die Ausgangsgrößen der Blöcke 8 bis 11 stellen alles Komponenten der Stellgröße delta_soll dar. Weiterhin wird die Stellgröße delta_soll mit dem wenigstens einen Kalibrierwert delta_kalib der Kalibrierfunktion 12 beaufschlagt.The functionality of
Die einzelnen Komponenten der Stellgröße delta_soll sowie der wenigstens einen Kalibrierwert delta_kalib haben unterschiedliche Auswirkungen auf die Spurführung des Fahrzeugs 1, welche nachfolgend beschrieben werden.The individual components of the manipulated variable delta_setpoint and the at least one calibration value delta_kalib have different effects on the tracking of the
Die Soll-Lenkwinkel-Komponente delta_vorst der Krümmungsvorsteuerung 9 berechnet sich zum Beispiel als
Besitzt die Krümmungsinformation kappa im Vergleich zur tatsächlichen Krümmung nun fehlerbedingt einen Offset kappa_offs, so enthält der vorgesteuerte Soll-Lenkwinkel ebenfalls einen Offsetanteil delta_vorst_kappaoff, der durch
Der Grad der Abbildungsfehler einer als Umfeldsensor eingesetzten Kamera, welche Umfeldmessdaten an die Positionserkennungs- und Trajektorienplaungseinheit 14 liefert, variiert in der Regel über die Betriebsdauer des Fahrerassistenzsystems, da typischerweise fortlaufend Kalibrierroutinen der Kamera ausgeführt werden. Dies bedeutet, dass je nach Status der Kalibrierung die Höhe des Offsets der Krümmungs-Vorsteuerung 9 und damit der Grad der Beeinträchtigung der Fahrzeugquerführung zeitvariant ist, wenngleich die Übertragungseigenschaften der Kamera und sich damit auch der Offset der Krümmung zumeist nicht sprungartig, sondern bandbegrenzt ändern.The degree of imaging errors of a camera used as an environment sensor, which supplies environment measurement data to the position detection and
Es ist möglich, dass der Lenkwinkel als eine Hilfs- bzw. Regelgröße innerhalb eines Spurführungs- Fahrerassistenzsystems verwendet wird. Dieser Lenkwinkel kann durch die Lenkwinkel-Kalibrierroutine 11 beeinflusst bzw. korrigiert werden. Ein dabei ermittelter Lenkwinkeloffset delta_offset besitzt aufgrund der endlichen Genauigkeit der Lenkwinkel-Kalibrierroutine 11 in der Regel einen nicht kompensierten Anteil.It is possible for the steering angle to be used as an auxiliary or controlled variable within a lane guidance driver assistance system. This steering angle can be influenced or corrected by the steering
Ein verbleibender Offsetfehler delta_offset_error im Lenkwinkelsignal kann dabei mehrere Ursachen haben. Typischerweise stützt sich eine Lenkwinkel-Kalibrierroutine 11 meist auf das Signal eines Gierratensensors des Fahrzeugs 1 und/oder einer Raddrehzahlsensorik des Fahrzeugs 1. Fehler in diesen Sensoren, wie beispielsweise Offset- und Linearitätsfehler, können sich somit zu dem ermittelten Lenkwinkeloffset hin fortpflanzen. Die Auswirkungen von Lenkwinkeloffsets sind dabei vergleichbar mit dem oben beschriebenen Fall eines Krümmungs-Offsets, das Fahrzeug 1 folgt auch hier bei einer Aktivierung des Spurführungs-Fahrerassistenzsystems nicht wie erwartet der Solltrajektorie 5, sondern weist je nach Ausführung des Trajektorienfolgereglers 8 einen permanenten oder transienten lateralen Versatz 4 zur geplanten Solltrajektorie 5 auf, welcher mit nachteiligen Auswirkungen auf den Komfort und die Akzeptanz des Fahrerassistenzsystems einhergehen kann.A remaining offset error delta_offset_error in the steering angle signal can have several causes. Typically, a steering
Wird als Trajektorienfolgeregler 8 beispielsweise ein PD-Regler verwendet mit der Übertragungsfunktion
Folglich wird der Trajektorienfolgeregler 8 im stationären Gleichgewichtszustand bei Geradeausfahrt, das heißt bei einem physikalischen Lenkwinkel von null Grad, und Vernachlässigung von lateralen Störkräften auf das Fahrzeug 1 den unkompensierten Lenkwinkeloffset delta_offset_error ausgeben. Der hierfür notwendige laterale Versatz 4 ergibt sich über
Die Sensorsignale für die Gierrate, den Vorder- und Hinterachslenkwinkel und auch der Querbeschleunigung werden insbesondere auch zur Schätzung von Störkräften und Lastmomenten verwendet, die auf das Fahrzeug 1 wirken, beispielsweise infolge einer Fahrbahnneigung und/oder von auf das Fahrzeugs 1 einwirkendem Seitenwind. Die ermittelten Kräfte und Momente tragen dann im Zuge der vorgenommenen Störgrößenaufschaltung delta_komp anteilig zum Lenkwinkelsollwert delta_soll bei.The sensor signals for the yaw rate, the front and rear axle steering angle and also the lateral acceleration are used in particular to estimate disruptive forces and load moments that act on the
Weiterhin können diese Sensoren auch zur Schätzung eines Schwimmwinkels des Fahrzeugs 1 verwendet werden, welcher als Hilfsgröße ebenfalls in den Lastschätzungen verwendet werden kann. Offsetfehler in der Gierrate g, dem Lenkwinkel oder der Querbeschleunigung a_lateral besitzen häufig in einem stationären Fall einen zum jeweiligen Offset proportionalen Durchgriff auf die geschätzten Größen und damit auch auf die Störgrößenaufschaltung. Folglich pflanzen sich Offsetfehler in der Gierrate g, dem Lenkwinkel und auch der Querbeschleunigung a_lateral auf den störungskompensierenden Anteil des Lenkwinkel-Sollwerts delta_soll fort. Die Folge ist auch hier ein unerwünschter transienter oder permanenter lateraler Versatz des spurgeführten Fahrzeugs 1 von der geplanten Solltrajektorie 5. Auch Störungskompensatoren 10 für die Gierrate g und die Querbeschleunigung a_lateral besitzen in der Regel analog zur Lenkwinkelkompensation 11 eine endliche Genauigkeit und können daher dem realen Offset nacheilen, wodurch sich auch in Anwesenheit dieser die vorangehend beschriebenen, nachteiligen Auswirkungen auf den Fahrkomfort des Fahrzeugs 1 bei Verwendung des Spurführungs-Fahrerassistenzsystems zeigen können.Furthermore, these sensors can also be used to estimate a slip angle of the
Diese Effekte werden durch die wenigstens eine Kalibrierfunktion 12 adressiert und zumindest teilweise kompensiert, wodurch sich ein verbesserter Fahrkomfort des Fahrzeugs 1 ergibt. Die Kalibrierfunktion 12 ist dabei der Querregelung 7 überlagert und erzeugt den wenigstens einen, der Stellgröße delta_soll beaufschlagten Kalibrierwert delta_kalib. Der Kalibrierwert delta_kalib wird durch die wenigstens eine Kalibrierfunktion 12 zumindest teilweise in Abhängigkeit einer zeitlichen Integration des Querablagefehlers delta_y ermittelt.These effects are addressed and at least partially compensated for by the at least one calibration function 12, resulting in improved driving comfort of the
Abhängig von Vorzeichen und Amplitude des Querablagefehlers delta_kalib wird durch die Kalibrierfunktion 12 also ein Kalibrierwert delta_kalib für den Soll-Lenkwinkel delta_soll ermittelt, der insbesondere bezüglich der Wirkrichtung stets auf die Reduzierung des Querablagefehlers delta_y hin gerichtet ist. Dieser Kalibrierwert delta_kalib wird dann schließlich mit der Stellgröße delta_soll aus den Stellgrößenkomponenten des Trajektorienfolgereglers 8, der Krümmungs-Vorsteuerung 9, den ein oder mehreren Störungskompensatoren 10 und dem Ausgang der Lenkwinkeloffsetkalibrierung 11 addiert und als kalibrierte Stellgröße delta_soll_kalib beispielsweise auf eine Soll-Lenkwinkelschnittstelle des Querführungsaktors 3 aufgeschaltet. Alternativ ist auch ein Aufschalten der kalibrierten Stellgröße auf eine Momentenschnittstelle des Querführungsaktors 3 möglich.Depending on the sign and amplitude of the transverse offset error delta_kalib, the calibration function 12 determines a calibration value delta_kalib for the target steering angle delta_soll, which is always aimed at reducing the transverse offset error delta_y, particularly with regard to the effective direction. This calibration value delta_kalib is then finally added to the manipulated variable delta_soll from the manipulated variable components of the
Die Kalibrierfunktion 12 kann zum Beispiel als ein Integrator bzw. als ein I-Glied mit einem vergleichsweise kleinen Integrationsbeiwert ki, ausgeführt sein, sodass die Kalibrierfunktion 12 den Querablagefehler mit einer geringen Dynamik integriert. Alternativ ist auch eine Realisierung der Kalibrierfunktion als ein PT1-Glied oder als eine andersartige Funktion mit einem zumindest teilweise integrierenden Verhalten möglich.The calibration function 12 can, for example, be designed as an integrator or as an I-term with a comparatively small integration coefficient ki, so that the calibration function 12 integrates the transverse offset error with a low dynamic. Alternatively, it is also possible to implement the calibration function as a PT1 element or as a different type of function with at least partially integrating behavior.
Die Ermittlung des Kalibrierwerts delta_kalib durch die Kalibrierfunktion 12 kann daher bei Ausführung der Kalibrierfunktion 12 als Integrator mit dem Integrierbeiwert ki zum Beispiel als
Die Zeitkonstante der Kalibrierfunktion 12 ist dabei insbesondere um wenigstens einen Faktor von 2, wenigstens um einen Faktor 5, wenigstens um einen Faktor 10, wenigstens um einen Faktor von 100 oder wenigstens um einen Faktor von 1000 größer ist als die dominante Zeitkonstante der Querregelung 7 bzw. des Trajektorienfolgereglers 8. Der Integrationsbeiwert ki liegt dafür beispielsweise in der Größenordnung von 0,001 Grad/(m*s), so dass der Gradient des Kalibierwertes 12 bei einem zur Veranschaulichung beispielhaft angenommenen Querablagefehler delta_y von 0,2 m nur 0,0002 Grad/s beträgt.The time constant of the calibration function 12 is in particular greater by at least a factor of 2, at least a factor of 5, at least a factor of 10, at least a factor of 100 or at least a factor of 1000 than the dominant time constant of the
Die Adaptionsdynamik des Kalibierwertes 12 ist bevorzugt so bemessen, dass sie in der Größenordnung der Änderungsdynamik der vorangehend beschriebenen Offsetfehler liegt. Ein Maß hierfür ist beispielsweise die größte zu erwartende, temperaturbedingte Offsetdrift der für die Querregelung 7 verwendeten Sensoren, beispielsweise umgerechnet auf die korrespondierende Lenkwinkelebene. Würde die Dynamik wesentlich größer gewählt werden, so würde ein typisches Überschwingen im Signal für delta_kalib entstehen, da die Kalibrierung dann teilweise mit dem Einschwingverhalten der Kompensationsfunktionen 10 für Straßenseitenneigung oder Seitenwind konkurrierten würde. Dies könnte sich jedoch wieder einschränkend auf den Komfortzugewinn durch die Kalibrierfunktion 12 auswirken.The adaptation dynamics of the calibration value 12 is preferably dimensioned such that it is in the order of magnitude of the change dynamics of the offset errors described above. A measure for this is, for example, the largest expected, temperature-related offset drift of the sensors used for the
Die Kalibrierfunktion 12 ermittelt durch die zeitliche Integration des Querablagefehlers delta_y einen Integrationswert der Kalibrierfunktion 12. Dieser Integrationswert stellt das Ergebnis der zeitlichen Integration des Querablagefehlers delta_y zu einem bestimmten Zeitpunkt dar. Der Integrationswert wird bei einer Deaktivierung der Spurführung beibehalten und bei einer erneuten Aktivierung der Spurführung als Startwert der erneuten zeitlichen Integration des Querablagefehlers delta_y verwendet. Der Zustand der beispielsweise als Integrator ausgeführten Kalibrierfunktion 12 wird im aktuellen Zündungslauf also nicht zurückgesetzt, sondern auch bei wiederholtem Deaktivieren und Aktivieren der Fahrerassistenz, bei Fahrtbeendigung und/oder bei die automatische Spurführung überschreibenden Fahrereingriffen aufrechterhalten.The calibration function 12 determines an integration value of the calibration function 12 through the temporal integration of the transverse offset error delta_y. This integration value represents the result of the temporal integration of the transverse offset error delta_y at a specific point in time. The integration value is retained when the tracking guidance is deactivated and when the tracking guidance is reactivated used as the starting value of the renewed temporal integration of the lateral offset error delta_y. The state of the calibration function 12, for example designed as an integrator, is not reset in the current ignition run, but is maintained even when the driver assistance is repeatedly deactivated and activated, when the journey is ended and/or when driver interventions overwrite the automatic lane guidance.
Die Verwendung eines konstanten Integrationsbeiwerts ki in der Kalibrierfunktion 12 kann einen Kompromiss für den gesamten, vom Fahrzeug 1 erreichbaren Geschwindigkeitsbereich darstellen, da der Einfluss von Offsetgrößen auf den Querablagefehler delta_y von der Fahrgeschwindigkeit abhängig sein kann. Dies kann beispielsweise an der üblich verwendeten Reglerparametersteuerung des Trajektorienfolgereglers 8 in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit liegen. Dadurch ändert sich auch die Störkompensationseigenschaft des Trajektorienfolgereglers 8 und folglich auch die Wirkung von Sensor-Offsetgrößen auf den Querablagefehler delta_y.The use of a constant integration coefficient ki in the calibration function 12 can represent a compromise for the entire speed range that can be reached by the
Um diesen Umstand Rechnung zu tragen und das Potenzial der Kalibrierfunktion zu erweitern, kann vorgesehen sein, dass die zeitliche Integration des Querablagefehlers delta_y mit einem Gewichtungsfaktor, insbesondere dem Integrierbeiwert ki, erfolgt, welcher von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängt. Der Integrationsbeiwert ki kann also als ki(v) von der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 abhängig gemacht werden. Dies bewirkt vorteilhaft eine für jeden Fahrgeschwindigkeitsbereich ideale, individuell anpassbare Kalibrier-Dynamik des Kalibrierfunktion 12.In order to take this circumstance into account and expand the potential of the calibration function, it can be provided that the temporal integration of the transverse offset error delta_y takes place with a weighting factor, in particular the integration coefficient ki, which depends on a speed of the vehicle. The integration coefficient ki can therefore be made dependent on the current speed of the
Zusätzlich oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Gewichtungsfaktor bzw. der Integrierbeiwert ki mit steigendem Betrag des Querablagefehlers delta_y zunimmt. Die Kalibriergeschwindigkeit der Kalibrierfunktion 12 kann dabei wirksam durch eine zusätzliche nichtlineare bzw. progressive Gewichtung des Betrages des Querablagefehlers delta_y erhöht werden.Additionally or alternatively, it can be provided that the weighting factor or the integrating coefficient ki increases as the magnitude of the transverse offset error delta_y increases. The calibration speed of the calibration function 12 can be effectively increased by an additional non-linear or progressive weighting of the amount of the transverse offset error delta_y.
Beispielsweise wird hierzu der Integrationsbeiwert ki und damit die Adaptionsrate zwischen zwei oder mehreren Werten umgeschaltet, wobei der Integrationsbeiwert ki für größere Absolutwerte des Querablagefehlers delta_y höher gewählt wird. Zum Beispiel kann eine Verdopplung der Integrationskonstante ki für einen Betrag des Querablagefehlers delta_y von beispielsweise größer als 0,2 m zu einem schnelleren initialen Anpassen an eine vorliegenden Offset-Situation bei einem Start der Fahrerassistenzfunktion führen.For example, the integration coefficient ki and thus the adaptation rate are switched between two or more values, with the integration coefficient ki being chosen higher for larger absolute values of the transverse offset error delta_y. For example, doubling the integration constant ki for an amount of the lateral offset error delta_y of, for example, greater than 0.2 m can lead to a faster initial adaptation to an existing offset situation when the driver assistance function is started.
Auch dann, wenn die Sensorkompensatoren 10 und/oder weitere Sensor-Offset-Kalibierfunktionen im Fahrzeug 1 eine erkannte Offset-Drift eines Sensors nach Ablauf einer Entprellzeit schließlich mit sprungförmiger Korrektur des jeweiligen Offsets beheben, kann eine Definition der Adaptionsrate der Kalibrierfunktion 12 in Abhängigkeit vom Betrag des Querablagefehlers delta_y für eine schnelleres Angleichen an die neue Offset-Situation sorgen. Dies ist besonders vorteilhaft für vergleichsweise lange Entprellzeiten der Sensorkompensatoren 10 bzw. weiterer Sensor-Offset-Kalibierfunktionen, da während einer solchen Entprellzeit die Kalibrierfunktion 12 zunehmend bereits eine Kompensation vornimmt, die nach einem erfolgten Signalupdate der Sensorkompensatoren bzw. Sensor-Offset-Kalibierfunktionen wieder zurück integriert werden muss.Even if the
Da sprungförmige Korrekturen eines Sensor-Offsets unmittelbar zu einem lateralen Ruck des Fahrzeugs 1, der von der Sprunghöhe abhängt, führen, kann als eine vorteilhafte Erweiterung vorgesehen sein, dass alle Sensor-Offset-Kalibierfunktionen im Fahrzeug 1 eine Änderung des jeweiligen Sensor-Offsets nicht sprunghaft, sondern nur bandbegrenzt vornehmen. Geschehen die Offsetkompensationen für die Fahrzeugsensoren beispielsweise höchstens mit einem definierten maximalen Gradienten, dem der Ausgang der Zentrier-Kalibrierung delta_kalib stets mit kleinem Schleppfehler in der Größenordnung von 0,03 Grad folgen kann, dann kann auf die nichtlineare bzw. progressive Gewichtung des Betrages des Querablagefehlers delta_y in der Kalibrierungsfunktion 12 als Maßnahme zur Erhöhung der Dynamik auch verzichtet werden.Since sudden corrections of a sensor offset directly lead to a lateral jerk of the
Der Beitrag von delta_kalib zur Gesamt-Stellgröße delta_soll_kalib wird in vorteilhafter Weise weiterhin in der maximalen Amplitude begrenzt durch eine Limitierung des Integratorzustands in der Kalibrierfunktion 12. Dazu kann vorgesehen sein, dass die zeitliche Integration des Querablagefehlers delta_y durch die Kalibrierfunktion 12 angehalten wird, wenn der oder ein durch die zeitliche Integration des Querablagefehlers delta_y ermittelte Integrationswert der Kalibrierfunktion 12 einem vorgegebenen Grenzwert entspricht.The contribution of delta_kalib to the overall manipulated variable delta_soll_kalib is advantageously further limited in the maximum amplitude by a limitation of the integrator state in the calibration function 12. For this purpose, it can be provided that the temporal integration of the transverse offset error delta_y is stopped by the calibration function 12 when the or an integration value of the calibration function 12 determined by the temporal integration of the transverse offset error delta_y corresponds to a predetermined limit value.
Der Grenzwert bzw die maximale Amplitude des Integrators bzw. der Kalibrierfunktion 12 richtet sich dabei beispielsweise nach der Summe der maximalen Einflüsse aller Offsetgrößen auf den Lenkwinkel-Sollwert delta_soll und den Lenkwinkel-Istwert. Weisen delta_komp, delta_vorst und delta_offset beispielsweise einen maximalen Offsetfehler von jeweils 0,05 Grad auf, dann ist delta_kalib auf ein Intervall von +/- 0,15 Grad zu beschränken. Die Winkelangaben beziehen sich dabei auf den Lenkwinkel des Fahrzeugs, beispielsweise einen Lenkwinkel an den Vorderrädern des Fahrzeugs. Bei diesem Vorgehen können vorteilhaft auch die sonst notwendigen Maßnahmen zur Vermeidung von Integrator-Windup Effekten in der Kalibrierfunktion 12 entfallen.The limit value or the maximum amplitude of the integrator or the calibration function 12 depends, for example, on the sum of the maximum influences of all offset variables on the steering angle setpoint delta_soll and the actual steering angle value. For example, if delta_komp, delta_vorst and delta_offset each have a maximum offset error of 0.05 degrees, then delta_kalib must be limited to an interval of +/- 0.15 degrees. The angle information refers to the steering angle of the vehicle, for example a steering angle on the front wheels of the vehicle. With this procedure, the otherwise necessary measures to avoid integrator windup effects in the calibration function 12 can advantageously be omitted.
Alternativ zu einer Limitierung des Integratorzustands kann auch eine Tiefpassfilterfunktion verwendet werden, beispielsweise ein PT-1 Filter. Auch hierdurch können Windup-Effekte vermieden werden. Die Offsetsituation kann dabei zwar nicht vollständig eliminiert werden, die erreichte Zentriergenauigkeit kann dennoch ausreichend sein.As an alternative to limiting the integrator state, a low-pass filter function can also be used, for example a PT-1 filter. This can also avoid windup effects. Although the offset situation cannot be completely eliminated, the centering accuracy achieved can still be sufficient.
Bei Kurvenfahrt hängt der Querablagefehler infolge eines Fehlers der Vorsteuerung nicht nur von einem Offsetfehler der Krümmung ab, sondern auch von der Ungenauigkeit der hinterlegten Fahrzeugparameter, insbesondere von Unsicherheiten des Eigenlenkgradienten EG. Der Anteil der fehlerhaften Vorsteuerung infolge von Fehlern des Eigenlenkgradienten EG ergibt sich durch Anwendung des totalen Differentials auf Gleichung (1) und Auswertung für EG bzw. dessen Fehler EG_err als
Beiträge von delta_vorst_EG_err haben die Wirkung einer Störung auf die Querregelung des Fahrzeugs 1 und rufen anteilig einen Querablagefehler delta_y hervor, der zu einem fehlerhaften Auslenken von delta_kalib führt. Das Signal delta_kalib reagiert damit nicht nur auf Sensor-Offsetgrößen. Solange EG_err begrenzt ist, ist bedingt durch die große Integrationszeitkonstante der Zentrier-Kalibrierung die Auswirkung von EG_err auf die Fahrzeugebene jedoch nur gering. Die Integrationszeitkonstante ist dabei definiert als der Kehrwert des Integrierbeiwertes ki.Contributions from delta_vorst_EG_err have the effect of a disturbance on the lateral control of
Dies gilt auch deshalb, da ein fehlerhaftes Auslenken von delta_kalib in Kurven auf den Geradeaus-Passagen der Fahrbahn wieder korrigiert wird. Bei größerer Variation von EG_err kann als Abhilfe der Wert für EG im Fahrzeug an die aktuellen Begebenheiten wie Fahrzeugmasse m oder Reifensteifigkeiten durch einen Adaptionsalgorithmus fortlaufend angepasst werden, wodurch EG_err sinkt und damit auch der Beitrag von delta_vorst_EG_err.This also applies because incorrect deflection of delta_kalib in curves on the straight-ahead sections of the road is corrected. If EG_err varies significantly, the value for EG in the vehicle can be continuously adapted to the current circumstances such as vehicle mass m or tire stiffness using an adaptation algorithm, which reduces EG_err and thus also the contribution of delta_vorst_EG_err.
Weiterhin kann bei größerer Variation von EG_err die Kalibrierfunktion 12 bei hohen Werten für das Produkt kappa * v^2 ausgesetzt werden. Es kann also vorgesehen sein, dass die zeitliche Integration des Querablagefehlers delta_y durch die Kalibrierfunktion 12 angehalten wird, wenn das Produkt aus dem Quadrat der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit v und dem Krümmungswert kappa der Solltrajektorie 5 und/oder dem Krümmungswert der Fahrbahn einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.Furthermore, with a larger variation of EG_err, the calibration function 12 can be suspended at high values for the product kappa *
Hierzu wird vorteilhafterweise die Krümmung kappa zunächst tiefpassgefiltert, beispielsweise mittels PT-1-Algorithmus, und dann der Absolutwert einem von der Fahrgeschwindigkeit v abhängigen Schwellwertvergleich unterzogen. Liegt die gefilterte Krümmung oberhalb dieser Schwelle, wird die Kalibrierfunktion 12 temporär angehalten.For this purpose, the curvature kappa is advantageously first low-pass filtered, for example using the PT-1 algorithm, and then the absolute value is subjected to a threshold value comparison that depends on the driving speed v. If the filtered curvature is above this threshold, the calibration function 12 is temporarily stopped.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die zeitliche Integration des Querablagefehlers delta_y durch die Kalibrierfunktion 12 angehalten wird, wenn der oder ein gemessener und/oder prädizierter Krümmungswert kappa der oder einer von dem Fahrzeug 1 befahrenen Fahrbahn einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt und/oder wenn ein Krümmungswert der Solltrajektorie 5 einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.Furthermore, it can be provided that the temporal integration of the transverse offset error delta_y is stopped by the calibration function 12 if the or a measured and / or predicted curvature value kappa of the or a road traveled by the
Besitzt die Krümmung ihrerseits vorübergehend einen größeren Offsetfehler, bis die Kalibrierung der Kamera diesen Fehler kompensiert hat, so kann dies die Kalibriertätigkeit der Kalibrierfunktion 12 für höhere Fahrgeschwindigkeiten temporär reduzieren. Der Adaptionsbereich verschiebt sich dabei aber nur um das Maß des Krümmungsoffsets, so dass die Kalibriertätigkeit nicht vollständig zum Erliegen kommt. Außerdem wird bei Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit v und damit Reduzierung des Produktes kappa * v^2 die Kalibrierung wieder verstärkt ausgeführt.If the curvature temporarily has a larger offset error until the camera calibration has compensated for this error, this can temporarily reduce the calibration activity of the calibration function 12 for higher driving speeds. However, the adaptation range only shifts by the amount of the curvature offset, so that the calibration activity does not come to a complete standstill. In addition, if the driving speed v is reduced and the product kappa * v^2 is reduced, the calibration is carried out again more intensively.
Störungen der Kalibrierung können insbesondere auch durch den eingreifenden Fahrer hervorgerufen werden, welcher beispielsweise durch ein Lenken an einem Lenkrad des Fahrzeugs 1 den Querablagefehler delta_y direkt beeinflussen kann. Zur Abhilfe kann die Kalibrierfunktion 12, das heißt die Integration des Querablagefehlers delta_y, bei einem Fahrereingriff am Lenkrad angehalten werden. Es ist insbesondere möglich, dass die zeitliche Integration des Querablagefehlers delta_y angehalten und/oder die Beaufschlagung der Stellgröße delta_soll mit dem Kalibrierwert delta_kalib ausgesetzt wird, wenn durch einen Lenkeingriff eines Fahrers des Fahrzeugs 1 ein Lenkmoment M oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts und/oder ein den aktuellen Querablagefehler delta_y vergrößerndes Lenkmoment M erzeugt wird.Disturbances in the calibration can in particular also be caused by the driver intervening, who can directly influence the transverse positioning error delta_y, for example by steering on a steering wheel of the
Eine höhere Verfügbarkeit und damit auch eine schnellere Konvergenz der Kalibrierfunktion 12 kann jedoch dadurch erreicht werden, dass die Kalibrierfunktion 12 nur dann angehalten wird, wenn der Fahrer in die Richtung einer Vergrößerung des Querablagefehlers delta_y lenkt. Dies kann durch Vorzeichenvergleich des Fahrerlenkmoments M und des Querablagefehler delta_y geschehen. Ist der Zählpfeil des Fahrerlenkmoments M zum Beispiel derart definiert, dass ein Lenken in Fahrtrichtung nach links ein positives Moment bedingt und ein positiver Querablagefehler die Positionierung des Fahrzeugs in Fahrtrichtung rechts der geplanten Solltrajektorie 5 bedeutet, dann müssen als Stopp-Bedingung der Kalibrierfunktion die Vorzeichen von Fahrerlenkmoment M und Querablagefehler unterschiedlich sein.However, higher availability and thus faster convergence of the calibration function 12 can be achieved by only stopping the calibration function 12 when the driver steers in the direction of an increase in the transverse offset error delta_y. This can be done by comparing the sign of the driver's steering torque M and the lateral positioning error delta_y. If, for example, the counting arrow of the driver's steering torque M is defined in such a way that steering to the left in the direction of travel requires a positive torque and a positive lateral positioning error means the positioning of the vehicle in the direction of travel to the right of the planned
Der Integrationsbeiwert ki wird zunächst für die Ausführung der Spurassistenz für Lenkeingriffe des Fahrers unterhalb einer definierten Intensität, bewertet beispielsweise anhand der Höhe des gemessenen Fahrerlenkmoments M, als Grundauslegung vorgenommen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass bei einem Lenkeingriff eines Fahrers des Fahrzeugs 1, welcher ein den aktuellen Querablagefehler delta_y reduzierendes Lenkmoment M erzeugt, die zeitliche Integration des Querablagefehlers delta_y zumindest für eine vorgegebene Zeitspanne mit einer erhöhten Gewichtung, insbesondere mit einem erhöhten Integrierbeiwert, erfolgt. Dadurch kann der Integrationsbeiwert gegenüber der Grundauslegung gezielt angehoben werden, wenn ein Fahrereingriff erkannt wird und der Fahrer gleichzeitig in Richtung einer Verkleinerung des Querablagefehlers delta_y lenkt. Das Lenken des Fahrers kann dabei als eine Bestätigung des Kalibriervorgangs der Kalibrierfunktion 12 angesehen werden, was eine Anhebung der Kalibrierdynamik durch Anheben des Integrierbeiwertes ki rechtfertigt.The integration coefficient ki is initially made as a basic design for the execution of the lane assistance for steering interventions by the driver below a defined intensity, evaluated for example based on the level of the measured driver steering torque M. Additionally or alternatively, it can be provided that when a driver of the
Wie beschrieben ist die Wirkung von Offsetgrößen auf den Querablagefehler delta_y teilweise von der Fahrgeschwindigkeit v abhängig. Dies gilt beispielsweise für die Offsetfehler, die im Ausgang der Störungskompensatoren delta_komp enthalten sind, oder dem Offsetfehler, der Bestandteil der Krümmungsvorsteuerung delta_vorst ist. Bei einer Änderung der Fahrgeschwindigkeit muss sich daher stets auch delta_kalib ändern, um den Querablagefehler gering zu halten, obwohl die für den Querablagefehler ursächlichen Offsetgrößen in Gierrate g, Querbeschleunigung a_lateral und Vorsteuer-Krümmung kappa in der Betrachtung als konstant angenommen werden. Aufgrund der hohen Integrationszeitkonstante der Kalibrierfunktion 12 und damit der geringen Dynamik der Kalibrierfunktion 12 nimmt die Anpassung an die geänderte Fahrgeschwindigkeit v eine relativ lange Zeit in Anspruch, während derer die Genauigkeit der Spurführung reduziert ist.As described, the effect of offset variables on the transverse offset error delta_y is partly dependent on the driving speed v. This applies, for example, to the offset errors that are contained in the output of the interference compensators delta_komp, or the offset error that is part of the curvature precontrol delta_vorst. When the driving speed changes, delta_calib must always change in order to keep the lateral positioning error low, although the offset variables in yaw rate g, lateral acceleration a_lateral and pilot control curvature kappa that cause the lateral positioning error are assumed to be constant in the analysis. Due to the high integration time constant of the calibration function 12 and thus the low dynamics of the calibration function 12, the adaptation to the changed driving speed v takes a relatively long time, during which the accuracy of the tracking is reduced.
Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, ist es vorteilhaft, anstelle eines einzelnen Integrators als Speicher für delta_kalib für den gesamten Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Anordnung aus mehreren Integratoren bzw. Speichern zu verwenden, so wie es beispielsweise in
In
Den Integrierfunktionen 12_1 bis 12_N ist jeweils ein unterschiedliches Geschwindigkeitsintervall zugewiesen, wobei die Integrierfunktionen12_1 bis 12_N jeweils bei einer innerhalb des ihnen jeweils zugewiesenen Geschwindigkeitsintervalls liegenden Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 den Querablagefehler delta_y zeitlich integrieren. Der gesamte Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit ist also in N > 1 Teilintervalle untergliedert, die jeweils nur einen begrenzten Geschwindigkeitsbereich abdecken und denen jeweils eine Kalibrierfunktion 12 bzw. ein dedizierter Integrator zugeordnet ist. Somit ist zu einem Zeitpunkt stets nur eine einzelne Kalibrierfunktion 12 aktiv, während die restlichen Kalibrierfunktionen 12 angehalten werden bzw. auf deren Eingänge ein Eingangssignal vom null geschaltet wird. Die jeweils aktive Kalibrierfunktion Kalibrierfunktion 12_1 bis 12_N wird hingegen mit dem gewichteten Querablagefehler delta_y versorgt und jeder Integrator erzeugt ein eigenes delta_kalib_v(k), k = [1...N]. Der Kalibrierwert delta_kalib_v(1) bis delta_kalib_v(N) der jeweiligen Kalibrierfunktion 12_1 bis 12_N, deren Geschwindigkeitsintervall die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 umfasst, kann als resultierendes delta_kalib direkt auf die Stellgröße delta_soll aufgeschaltet werden. Die Gewichtung des Querablagefehlers delta_y kann dabei jeweils mit einem konstanten Integrierbeiwert ki oder über einen von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Faktor ki(v) erfolgen.The integrating functions 12_1 to 12_N are each assigned a different speed interval, with the integrating functions 12_1 to 12_N each temporally integrating the transverse offset error delta_y at a speed of the
Der Integrierbeiwert ki bzw. ki(v) kann dabei für die einzelnen Kalibrierfunktionen 12_1 bis 12_N durch die Integrationsbeiwertbestimmungseinheit 18 ermittelt werden. Dazu kann die Integrationsbeiwertbestimmungseinrichtung 18 als Eingangsgrößen zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit v, das Lenkmoment M eines Fahrers des Fahrzeugs 1, den aktuellen Querablagefehler delta_y sowie die gemessene oder prädizierte Krümmung kappa erhalten.The integration coefficient ki or ki(v) can be determined for the individual calibration functions 12_1 to 12_N by the integration
Die Zentren der N Fahrgeschwindigkeitsintervalle stellen quasi die Stützstellen für die Ausgabewerte delta_kalib_v(k) dar. Um aus den einzelnen Beiträgen delta_kalib_v(k) nun ein resultierendes delta_kalib zu gewinnen, kann zusätzlich oder alternativ ein durch die Interpolationseinheit 16 aus den Kalibrierwerten delta_kalib_v(1) bis delta_kalib_v(N) ermittelter Gesamtkalibrierwert delta_kalib_ges auf die Stellgröße delta_soll aufgeschaltet werden. Der Gesamtkalibrierwert delta_kalib_ges wird dabei aus zwei oder mehr der durch die Integrierfunktionen 12 erzeugten Kalibrierwerten delta_kalib_v(1) bis delta_kalib_v(N) insbesondere derart ermittelt, dass der Gesamtkalibrierwert delta_kalib_ges auch bei einem Wechsel zwischen zwei oder mehr der Geschwindigkeitsintervalle zeitlich stetig ist. Durch die Interpolationseinheit 16 kann dies beispielsweise über eine lineare Interpolation umgesetzt werden, wobei die Interpolationseinheit als Eingangsgröße die Fahrzeuggeschwindigkeit v erhält.The centers of the N vehicle speed intervals essentially represent the support points for the output values delta_kalib_v(k). In order to obtain a resulting delta_kalib from the individual contributions delta_kalib_v(k), an additional or alternative one can be used by the
Dazu wird zum Beispiel in Abhängigkeit von den beiden Abständen der aktuellen Fahrgeschwindigkeit zu den beiden Zentren benachbarter Geschwindigkeitsbereiche delta_kalib_ges aus delta_kalib_v(k) und delta_kalib_v(k+1) linear kombiniert. Es gilt
Eine Interpolation zwischen den einzelnen Integratorzuständen delta_kalib_v(k) ist auch aus dem Grunde vorteilhaft, dass bei einem Übergang von einem in einen anderen Geschwindigkeitsbereich kein Sprung von delta_kalib_ges auftritt. Sprünge im Lenkwinkelsollwert delta_soll_kalib führen zu einem lateralen Ruck des Fahrzeugs 1 und sind aus Gründen des Fahrkomforts zu vermeiden. Der Vorteil der Verwendung einer Bank von Kalibrierfunktionen 12_1 bis 12_N bzw. einer Bank von Integratoren gegenüber der Verwendung eines einzelnen Integrators zeigt sich vor allem beim Beschleunigen oder bei Abbremsungen und damit dem häufigen Wechsel der Geschwindigkeitsbereiche.An interpolation between the individual integrator states delta_kalib_v(k) is also advantageous because no jump in delta_kalib_ges occurs when changing from one speed range to another. Jumps in the steering angle setpoint delta_soll_kalib lead to a lateral jerk of the
Wird die Fahrerassistenzfunktion vorwiegend in einem engen Geschwindigkeitsbereich betrieben, so kann der Fall auftreten, dass nur eine der Kalibrierfunktionen 12 dem Querablagefehler delta_y entsprechend aufgeladen wird, sodass nur diese Kalibrierfunktion 12 die aktuelle Offset-Situation korrekt abbildet. Durch die typische Drift der Offsetgrößen für Krümmung kappa, Gierrate gund Querbeschleunigung a_lateral verlieren die Zustände der restlichen Integratoren zunehmend an Aktualität.If the driver assistance function is primarily operated in a narrow speed range, the case may arise that only one of the calibration functions 12 is charged according to the transverse offset error delta_y, so that only this calibration function 12 correctly reflects the current offset situation. Due to the typical drift of the offset variables for curvature kappa, yaw rate and lateral acceleration a_lateral, the states of the remaining integrators increasingly lose their relevance.
Beim Eintreten in einen benachbarten Geschwindigkeitsbereich könnte es dann temporär zu einem größeren Querablagefehler delta_y und zeitgleich zu einem reduzierten Fahrkomfort kommen, bis die Anpassung an die aktuelle Offset-Situation abgeschlossen ist. Als Abhilfe kann vorteilhaft ein Vergessenheitsfaktor implementiert werden. Dazu kann vorgesehen sein, dass durch die Kalibrierfunktionen 12_1 bis 12_N jeweils durch die zeitliche Integration des Querablagefehlers ein der Kalibrierfunktion 12_1 bis 12_N zugeordneter Integrationswert der Kalibrierfunktion 12_1 bis 12_N ermittelt wird, wobei die Integrationswerte der einen oder mehreren Integrationsfunktionen, bei denen die aktuelle Geschwindigkeit außerhalb des jeweiligen Geschwindigkeitsintervalls liegt, fortlaufend, insbesondere mit einer konstanten oder einer fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Rate, an den Integrationswert derjenigen Kalibrierfunktion 12_1 bis 12_N, in deren Geschwindigkeitsintervall die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 liegt, angepasst werden.When entering a neighboring speed range, a larger lateral offset error delta_y could temporarily occur and at the same time reduced driving comfort until the adaptation to the current offset situation is completed. A forgetting factor can be an advantageous remedy be implemented. For this purpose, it can be provided that an integration value of the calibration function 12_1 to 12_N assigned to the calibration function 12_1 to 12_N is determined by the calibration functions 12_1 to 12_N through the temporal integration of the transverse offset error, the integration values of the one or more integration functions in which the current speed is outside of the respective speed interval is, continuously, in particular at a constant or a vehicle speed-dependent rate, adapted to the integration value of that calibration function 12_1 to 12_N in whose speed interval the current speed of the
Hierbei streben beispielsweise alle Integratorzustände bzw. Integrationswerte der inaktiven Kalibrierfunktionen 12_1 bis 12_N den Zustand bzw. den Integrationswert der aktuell aktiven Kalibrierfunktion 12_1 bis 12_N mit einem einheitlichen oder für den jeweiligen Geschwindigkeitsbereich individuell festgelegten, vorgegebenen Gradienten an. Dieser Gradient kann sich zum Beispiel nach der Änderungsdynamik der Offsetgrößen richten. In der Applikation kann er vorteilhaft so bemessen werden, dass er 25% des sich einstellenden Gradienten für delta_kalib_v(k) für einen Querablagefehler von 0,2 m entspricht. Wird der angleichende Gradient zu hoch gewählt, so schwindet der Vorteil der Verwendung einer Bank von Kalibrierfunktionen 12_1 bis 12_N gegenüber der Verwendung einer einzelnen Kalibrierfunktion 12.Here, for example, all integrator states or integration values of the inactive calibration functions 12_1 to 12_N strive for the state or integration value of the currently active calibration function 12_1 to 12_N with a uniform or predetermined gradient that is individually defined for the respective speed range. This gradient can, for example, depend on the dynamics of change in the offset sizes. In the application, it can advantageously be dimensioned so that it corresponds to 25% of the resulting gradient for delta_kalib_v(k) for a transverse offset error of 0.2 m. If the equalizing gradient is chosen too high, the advantage of using a bank of calibration functions 12_1 to 12_N compared to using a single calibration function 12 disappears.
Alternativ zu dem ausgeführten Gradientenverfahren können die Kalibrierfunktionen der aktuell nicht relevanten Geschwindigkeitsbereiche mit beispielsweise auf 10% bis 20% reduzierten Integrierbeiwerten weiter ausgeführt werden. Bei diesem Ansatz wird ein Überschreiten der Integratorzustände über den Integratorzustand des aktuell aktiven Geschwindigkeitsbereichs durch entsprechende Limitierungen vermieden.As an alternative to the gradient method carried out, the calibration functions of the currently irrelevant speed ranges can be continued with integration coefficients reduced to, for example, 10% to 20%. With this approach, the integrator states are prevented from exceeding the integrator state of the currently active speed range through appropriate limitations.
Je nach der Dynamik der Offseteinflüsse kann es vorteilhaft sein, den Zustand einer einzelnen Kalibrierfunktion 12 oder alle Zustände einer Mehrzahl von Kalibrierfunktionen 12_1 bis 12_N in einen nicht flüchtigen Speicher, beispielsweise einen Speicher der Steuereinrichtung 3, zu schreiben, um bei einem Zündungs-Neustart des Fahrzeugs 1 auf die bereits kalibrierten Zustände der einen oder mehreren Kalibrierfunktionen 12 bzw. 12_1 bis 12_N aufsetzen zu können. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der größte Anteil der Offsetfehler keine oder nur eine geringe zeitliche Drift besitzen.Depending on the dynamics of the offset influences, it may be advantageous to write the state of a single calibration function 12 or all states of a plurality of calibration functions 12_1 to 12_N into a non-volatile memory, for example a memory of the
Das Speichern der Zustände bzw. der Integrierwerte der einen oder mehreren Kalibrierfunktionen 12_1 bis 12_N kann durch die Initialisierungseinheit 17 erfolgen. Die Initialisierungseinheit 17 kann weiterhin auch die Initialisierung der Kalibrierfunktionen 12_1 bis 12_N sowie das Durchführen eines Zustandsabgleichs zwischen den Kalibrierfunktionen 12_1 bis 12_N bzw. ihrer aktuellen Integrationswerte durchführen.The states or the integrating values of the one or more calibration functions 12_1 to 12_N can be saved by the
Die Ablaufsteuerungseinheit 19 kann beispielsweise eine Aktivierung und/oder eine Deaktivierung der automatischen Spurführung, das Eintreten einer Bedingung zum Anhalten einer zeitlichen Integration und/oder zur Beaufschlagung der Stellgröße delta_soll mit dem wenigstens einen Kalibrierwert delta_kalib, den Wechsel zwischen den Geschwindigkeitsintervallen und/oder weitere Ereignisse nachvollziehen und entsprechend einen Betrieb der wenigstens einen Kalibrierfunktion 12 bewirken.The
Die Kalibrierfunktion 12 kann in ihrer grundsätzlichen Funktion auch als Form eines Integral-Anteils im Trajektorienfolgeregler 8 angesehen werden, weist jedoch bevorzugt die wesentlichen Eigenschaften bzw. die wesentlichen Unterschiede auf, dass der Integrationsbeiwert oder ein anderer, für die zeitliche Integration des Querablagefehlers delta_y verwendeter Gewichtungsfaktor entgegen den für eine Querregelung 7 typischen Auslegungskriterien sehr gering ist und/oder dass die Kalibrierfunktion 12 bzw. die zeitliche Integration des Querablagefehlers delta_y bei einem Neustart des Assistenzsystems nicht mit null initialisiert wird, sondern auf den letzten erreichten Zustand aufsetzt bzw. diesen übernimmt. Der Vorteil hiervon ist, dass das Fahrzeug 1 bei einem Aktivieren der Fahrerassistenzfunktion quasi keinen lateralen Einschwingvorgang besitzt, sondern unmittelbar entlang der geplanten Solltrajektorie 5 fahren kann. Auch die vorangehend beschriebenen Erweiterungen der wenigstens einen Kalibrierfunktion 12 stellen weitere Unterschiede zu einem klassischen Integral-Anteil eines Querführungsreglers dar.In its basic function, the calibration function 12 can also be viewed as a form of an integral component in the
Die wenigstens eine Kalibrierfunktion 12 kann als separate Funktion ausgeführt werden oder alternativ auch zusätzlich zu einem bereits bestehenden Integral-Anteil im Trajektorienfolgeregler 8 implementiert werden. Die wenigstens eine Kalibrierfunktion 12 wird dabei insbesondere nur in den Aktivierungsphasen des Fahrerassistenzsysems eine Adaption vornehmen, bis der Integral-Anteil des Trajektorienfolgereglers 8 den Querablagefehler delta_y zu Null reduziert hat oder immer dann, wenn der Integral-Anteil des Trajektorienfolgereglers 8 zurückgesetzt wird und sich neu aufbauen muss. Dies kann beispielsweise für ein gemäß Level 2 autonom fahrendes System dann auftreten, wenn der Fahrer einlenkt.The at least one calibration function 12 can be carried out as a separate function or, alternatively, can be implemented in addition to an already existing integral component in the
Generell kann die Kalibrier-Dynamik der Kalibrierfunktion 12, d.h. die erforderliche Zeit, bis eine Anpassung des lateralen Versatzes 4 des Fahrzeugs 1 an die aktuelle Offset-Situation stattgefunden hat, größer sein als bei einem Fahrerassistenzsystem ohne einen Integral-Anteil im Trajektorienfolgeregler 8. Diesem Umstand kann zumindest teilweise durch eine Anhebung des Integrierbeiwertes bzw. der Integrierbeiwerte bei Verwendung der einen oder mehreren Kalibrierfunktionen 12 mit einem Trajektorienfolgeregler 8 ohne Integral-Anteil begegnet werden. Weiterhin kann bei Verwendung eines Integral-Anteils im Trajektorienfolgeregler 8 auf eine oder mehrere der Störkompensationen 10 für Seitenwind und/oder Fahrbahnneigung verzichtet werden. Dies hat zur Folge, dass auch eine wesentliche Quelle für Offsetfehler wegfällt und somit durch die Kalibrierfunktion 12 weniger Offseteffekte berücksichtigt werden müssen, was vorteilhaft eine geringere Anforderung an die Kalibrier-Dynamik der wenigstens einen Kalibrierfunktion 12 zur Folge hat.In general, the calibration dynamics of the calibration function 12, ie the time required until the lateral offset 4 of the
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008026233 B4 [0012]DE 102008026233 B4 [0012]
Claims (16)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022209045.4A DE102022209045A1 (en) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | Method for tracking a vehicle, control device, vehicle and computer program |
PCT/DE2023/200161 WO2024046533A1 (en) | 2022-08-31 | 2023-08-09 | Method for guiding a vehicle, controller, vehicle, and computer program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022209045.4A DE102022209045A1 (en) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | Method for tracking a vehicle, control device, vehicle and computer program |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022209045A1 true DE102022209045A1 (en) | 2024-02-29 |
Family
ID=87797724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022209045.4A Pending DE102022209045A1 (en) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | Method for tracking a vehicle, control device, vehicle and computer program |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022209045A1 (en) |
WO (1) | WO2024046533A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008026233B4 (en) | 2008-05-29 | 2017-01-12 | Volkswagen Ag | Method and apparatus for steering wheel angle offset compensation |
US20190096257A1 (en) | 2017-09-25 | 2019-03-28 | Continental Automotive Systems, Inc. | System and method for autonomously steering a vehicle |
US20190361438A1 (en) | 2018-05-23 | 2019-11-28 | Baidu Usa Llc | Pid embedded lqr for autonomous driving vehicles (advs) |
DE102020208391A1 (en) | 2020-07-03 | 2022-01-05 | Continental Automotive Gmbh | Method for partially or fully autonomous driving of a motor vehicle |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8392064B2 (en) * | 2008-05-27 | 2013-03-05 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Systems, methods and devices for adaptive steering control of automotive vehicles |
-
2022
- 2022-08-31 DE DE102022209045.4A patent/DE102022209045A1/en active Pending
-
2023
- 2023-08-09 WO PCT/DE2023/200161 patent/WO2024046533A1/en unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008026233B4 (en) | 2008-05-29 | 2017-01-12 | Volkswagen Ag | Method and apparatus for steering wheel angle offset compensation |
US20190096257A1 (en) | 2017-09-25 | 2019-03-28 | Continental Automotive Systems, Inc. | System and method for autonomously steering a vehicle |
US20190361438A1 (en) | 2018-05-23 | 2019-11-28 | Baidu Usa Llc | Pid embedded lqr for autonomous driving vehicles (advs) |
DE102020208391A1 (en) | 2020-07-03 | 2022-01-05 | Continental Automotive Gmbh | Method for partially or fully autonomous driving of a motor vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2024046533A1 (en) | 2024-03-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1926654B1 (en) | Method and device for steering a motor vehicle | |
DE60202086T3 (en) | Rollover stability control for a motor vehicle | |
DE102017126878B4 (en) | Driver support system for a vehicle | |
DE10348738B4 (en) | Control system for a motor vehicle and method for controlling a motor vehicle | |
EP2164746B1 (en) | Steering device for adjusting a wheel steering angle | |
DE102009008302B4 (en) | Process and device for integrated lateral and longitudinal guidance of a motor vehicle | |
DE19940007A1 (en) | Method and device for supporting the parking of a motor vehicle | |
DE102004036565B4 (en) | Device and method for stabilizing a vehicle | |
DE102008051530A1 (en) | Steering control device for a vehicle | |
DE102006034254A1 (en) | Method for steering motor vehicle, involves calculating avoidance path for avoiding before object whereby controller output signals are weighted with one weighting factor which is determined as function of vehicle velocity | |
DE19649137B4 (en) | Method for controlling the dynamic behavior of a motor vehicle | |
DE102005025287A1 (en) | Driving condition adapted, based on steering intervention driving dynamics control | |
DE102018206089A1 (en) | Connecting an interference signal to reference variables in cascade control | |
DE102019104739A1 (en) | Methods and systems for active aerodynamic balance | |
DE10348736B4 (en) | Control system for a vehicle and method for controlling a vehicle | |
DE102022123529A1 (en) | SUPERVISION CONTROL FOR E-AWD and E-LSD | |
DE102006033635A1 (en) | Process to stabilize the track of a moving automobile using driver inputs and correction for lateral disturbance | |
DE102020111108A1 (en) | VEHICLE DRIVING CONTROL DEVICE | |
DE19849508A1 (en) | Method for regulating the driving behavior of a vehicle | |
WO2008046586A2 (en) | Method for regulating the yaw rate of a motor vehicle | |
DE102007008624A1 (en) | Motor vehicle i.e. train, steering method, involves forming control input signal for controller i.e. proportional integral controller, from feedback vector, and determining desired speed from plan speed, web guiding vector and variable | |
DE112021004002T5 (en) | Suspension control device and method of controlling a suspension control device | |
DE10061966A1 (en) | Regulation of the dynamic behavior of a vehicle around a defined axis | |
DE102019006935B4 (en) | Technology for dead time compensation for transverse and longitudinal guidance of a motor vehicle | |
DE102017126672A1 (en) | STEERING SYSTEM WITH ACTIVE COMPENSATION OF ROAD UNIVERSITY |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |