DE102023101585A1

DE102023101585A1 - Fahrzeugwegverifizierung

Info

Publication number: DE102023101585A1
Application number: DE102023101585.0A
Authority: DE
Inventors: Yuming Niu; Md Tawhid Bin Waez; Yousaf Rahman; Nagarjuna MUVVA
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2022-01-31
Filing date: 2023-01-23
Publication date: 2023-08-03
Also published as: CN116552536A; US20230242104A1; US11851052B2

Abstract

Auf Grundlage eines Satzes von geplanten Steuerparametern, der einen geplanten Weg für ein Fahrzeug definiert, wird ein Satz von Referenzsteuerparametern identifiziert, der dem Satz von geplanten Wegsteuerparametern entspricht. Optimierte Steuerungseingaben, die dem identifizierten Satz von Referenzsteuerparametern, dem Satz von geplanten Steuerparametern und Betriebsrauschdaten zugeordnet sind, werden in ein Fahrzeugdynamikmodell eingegeben, das ein Fahrzeugzustandsmodell ausgibt. Auf Grundlage des Fahrzeugzustandsmodells werden ein tatsächlicher Weg für das Fahrzeug und ein Betriebsbereich für den tatsächlichen Weg bestimmt. Es wird auf Grundlage des Betriebsbereichs bestimmt, dass der geplante Weg eines von verifiziert oder unverifiziert ist.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die Offenbarung betrifft ein System zur Fahrzeugwegverifizierung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Fahrzeug kann mit elektronischen und elektromechanischen Komponenten, z. B. Rechenvorrichtungen, Netzwerken, Sensoren und Steuerungen usw., ausgestattet sein. Ein Fahrzeugcomputer kann Daten bezüglich der Umgebung des Fahrzeugs erfassen und kann das Fahrzeug oder mindestens einige Komponenten davon auf Grundlage der erfassten Daten betreiben. Fahrzeugsensoren können Daten hinsichtlich Routen, die abzufahren sind, und Objekten, denen auszuweichen ist, in der Umgebung des Fahrzeugs bereitstellen. Der Betrieb des Fahrzeugs kann sich auf ein Erfassen genauer und aktueller Daten bezüglich Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs stützen, während das Fahrzeug betrieben wird.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeugcomputer kann Sensordaten über eine Umgebung um ein Fahrzeug herum empfangen und einen geplanten Weg generieren, entlang dessen das Fahrzeug zu betreiben ist, um Objekten in der Umgebung auszuweichen. Um eine Abweichung zwischen dem geplanten Weg und einem tatsächlichen Weg, entlang dessen das Fahrzeug fährt, zu minimieren, z. B. aufgrund von verrauschten Daten, Störungen auf einer Bodenfläche usw., kann der Fahrzeugcomputer optimierte Parameter für eine Steuerung, die eine Kostenfunktion für die Abweichung minimieren, durch Verwenden eines Fahrzeugdynamikmodells bestimmen.
Vorteilhafterweise kann ein Remote-Server-Computer optimierte Steuerungseingaben für entsprechende Sätze von Referenzsteuerparametern unter Verwendung eines Fahrzeugdynamikmodells bestimmen. Der Remote-Server-Computer kann einen Satz von geplanten Steuerparametern bestimmen, der einen geplanten Weg für das Fahrzeug definiert, und kann einen Satz von Referenzsteuerparametern identifizieren, der dem Satz von geplanten Steuerparametern entspricht. Der Remote-Server-Computer kann die optimierten Steuerparameter, die dem identifizierten Satz von Referenzsteuerparametern, dem Satz von geplanten Steuerparametern und Betriebsrauschdaten zugeordnet sind, in das Fahrzeugdynamikmodell eingeben, um einen tatsächlichen Weg für das Fahrzeug und einen Betriebsbereich für den tatsächlichen Weg zu bestimmen. Der Remote-Server-Computer kann auf Grundlage des Betriebsbereichs bestimmen, ob der geplante Weg verifiziert oder unverifiziert ist. Das Bestimmen der optimierten Steuerungseingaben für Sätze von Referenzsteuerparametern ermöglicht es dem Remote-Server-Computer, einen geplanten Weg zu verifizieren, ohne die Steuerungseingaben für einen geplanten Weg in Echtzeit optimieren zu müssen. Das heißt, nach dem Identifizieren des Satzes von Referenzsteuerparametern, der dem Satz von geplanten Steuerparametern entspricht, kann der Remote-Server-Computer die bestimmten optimierten Steuerungseingaben, die dem identifizierten Satz von Referenzsteuerparametern zugeordnet sind, verwenden, um den geplanten Weg mit einer Iteration des Fahrzeugdynamikmodells zu verifizieren, was die Berechnungszeit und die Ressourcen zum Verifizieren des geplanten Wegs reduzieren kann.
Ein System beinhaltet einen Computer, der einen Prozessor und einen Speicher beinhaltet, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die durch den Prozessor zu Folgendem ausführbar sind: auf Grundlage eines Satzes von geplanten Steuerparametern, der einen geplanten Weg für ein Fahrzeug definiert, Identifizieren eines Satzes von Referenzsteuerparametern, der dem Satz von geplanten Wegsteuerparametern entspricht. Die Anweisungen beinhalten ferner Anweisungen zum Eingeben von optimierten Steuerungseingaben, die dem identifizierten Satz von Referenzsteuerparametern, dem Satz von geplanten Steuerparametern und Betriebsrauschdaten zugeordnet sind, in ein Fahrzeugdynamikmodell, das ein Fahrzeugzustandsmodell ausgibt. Die Anweisungen beinhalten ferner Anweisungen zum Bestimmen eines tatsächlichen Wegs für das Fahrzeug und eines Betriebsbereichs für den tatsächlichen Weg auf Grundlage des Fahrzeugzustandsmodells. Die Anweisungen beinhalten ferner Anweisungen zum Bestimmen, dass der geplante Weg eines von verifiziert oder unverifiziert ist, auf Grundlage des Betriebsbereichs.
Der Satz von geplanten Steuerparametern kann mindestens eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Fahrzeugbeschleunigung und einen Lenkwinkel beinhalten.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Empfangen von Daten für eine Umgebung um das Fahrzeug herum beinhalten. Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Bestimmen, dass der Satz von geplanten Steuerparametern verifiziert ist, auf Grundlage davon, dass über die Daten bestimmt wird, dass kein Objekt den Betriebsbereich schneidet, beinhalten. Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Empfangen der Daten von einem Fahrzeugcomputer in dem Fahrzeug beinhalten.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Empfangen von Daten für eine Umgebung um das Fahrzeug herum beinhalten. Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Bestimmen, dass der Satz von geplanten Steuerparametern unverifiziert ist, auf Grundlage davon, dass über die Daten bestimmt wird, dass ein Objekt den Betriebsbereich schneidet, beinhalten. Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Empfangen der Daten von einem Fahrzeugcomputer in dem Fahrzeug beinhalten.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen zu Folgendem beinhalten: nach Empfangen eines geplanten Wegs von dem Fahrzeug Bestimmen des Satzes von geplanten Steuerparametern anhand des geplanten Wegs.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Bereitstellen einer Nachricht an einen Fahrzeugcomputer beinhalten, die angibt, dass der geplante Weg verifiziert oder unverifiziert ist. Das System kann den Fahrzeugcomputer beinhalten. Der Fahrzeugcomputer kann einen zweiten Prozessor und einen zweiten Speicher beinhalten, wobei der zweite Speicher Anweisungen speichert, die durch den zweiten Prozessor ausführbar sind, sodass der Fahrzeugcomputer dazu programmiert sein kann, nach Bestimmen, dass der geplante Weg verifiziert ist, das Fahrzeug entlang des geplanten Wegs zu betreiben. Der Fahrzeugcomputer kann ferner dazu programmiert sein, nach Bestimmen, dass der geplante Weg unverifiziert ist, einen aktualisierten geplanten Weg zu bestimmen. Der Fahrzeugcomputer kann ferner dazu programmiert sein, nach Generieren des geplanten Wegs den geplanten Weg dem Computer bereitzustellen.
Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Abfragen einer Datenbank beinhalten, um den Satz von Referenzsteuerparametern zu identifizieren. Die Anweisungen können ferner Anweisungen zum Bestimmen der Steuerungseingaben für den Satz von Referenzsteuerparametern durch Minimieren einer Kostenfunktion für eine Differenz zwischen einem erwarteten Weg und einem Referenzweg beinhalten. Die Anweisungen können ferner Anweisungen zu Folgendem beinhalten: nach Eingeben des Satzes von Referenzsteuerparametern in das Fahrzeugdynamikmodell, das ein Referenzfahrzeugzustandsmodell ausgibt, Bestimmen des Referenzwegs auf Grundlage des Referenzfahrzeugzustandsmodells. Der erwartete Weg kann durch den Satz von Referenzsteuerparametern definiert sein.
Ein Verfahren beinhaltet auf Grundlage eines Satzes von geplanten Steuerparametern, der einen geplanten Weg für ein Fahrzeug definiert, Identifizieren eines Satzes von Referenzsteuerparametern, der dem Satz von geplanten Wegsteuerparametern entspricht. Das Verfahren beinhaltet ferner Eingeben von optimierten Steuerungseingaben, die dem identifizierten Satz von Referenzsteuerparametern, dem Satz von geplanten Steuerparametern und Betriebsrauschdaten zugeordnet sind, in ein Fahrzeugdynamikmodell, das ein Fahrzeugzustandsmodell ausgibt. Das Verfahren beinhaltet ferner Bestimmen eines tatsächlichen Wegs für das Fahrzeug und eines Betriebsbereichs für den tatsächlichen Weg auf Grundlage des Fahrzeugzustandsmodells. Das Verfahren beinhaltet ferner Bestimmen, dass der geplante Weg eines von verifiziert oder unverifiziert ist, auf Grundlage des Betriebsbereichs.
Der Satz von geplanten Steuerparametern kann mindestens eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Fahrzeugbeschleunigung und einen Lenkwinkel beinhalten.
Das Verfahren kann ferner Empfangen von Daten für eine Umgebung um das Fahrzeug herum beinhalten. Das Verfahren kann ferner Bestimmen, dass der Satz von geplanten Steuerparametern unverifiziert ist, auf Grundlage davon, dass über die Daten bestimmt wird, dass ein Objekt den Betriebsbereich schneidet, beinhalten.
Das Verfahren kann ferner Empfangen von Daten für eine Umgebung um das Fahrzeug herum beinhalten. Das Verfahren kann ferner Bestimmen, dass der Satz von geplanten Steuerparametern verifiziert ist, auf Grundlage davon, dass über die Daten bestimmt wird, dass kein Objekt den Betriebsbereich schneidet, beinhalten.
Das Verfahren kann ferner nach Empfangen eines geplanten Wegs von dem Fahrzeug Bestimmen des Satzes von geplanten Steuerparametern anhand des geplanten Wegs beinhalten.
Ferner ist in dieser Schrift eine Rechenvorrichtung offenbart, die dazu programmiert ist, beliebige der vorstehenden Verfahrensschritte auszuführen. Noch ferner ist in dieser Schrift ein Computerprogrammprodukt offenbart, das ein computerlesbares Medium beinhaltet, das Anweisungen speichert, die durch einen Computerprozessor ausführbar sind, um beliebige der vorstehenden Verfahrensschritte auszuführen.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaubild eines beispielhaften Steuersystems für ein Fahrzeug.
2 ist ein Schaubild eines beispielhaften Betriebsgebiets und eines geplanten Wegs für das Fahrzeug.
3A-3B sind Schaubilder von beispielhaften tatsächlichen Wegen und Betriebsbereichen für das Fahrzeug.
4 ist ein Blockschaubild, das eine beispielhafte Nachricht veranschaulicht.
5 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Betreiben des Fahrzeugs entlang eines geplanten Wegs über einen Fahrzeugcomputer.
6 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Verifizieren des geplanten Wegs für das Fahrzeug über einen Remote-Server-Computer.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf 1-4 beinhaltet ein beispielhaftes Fahrzeugsteuersystem 100 ein Fahrzeug 105 und einen Remote-Server-Computer 140. Ein Fahrzeugcomputer 110 in dem Fahrzeug 105 empfängt Daten von Sensoren 115. Der Fahrzeugcomputer 110 ist dazu programmiert, das Fahrzeug 105 auf Grundlage von verifizierten geplanten Steuerparametern zu betreiben, wie nachstehend erörtert.
Um die geplanten Steuerparameter zu verifizieren, ist der Remote-Server-Computer 140 dazu programmiert, auf Grundlage eines Satzes von geplanten Steuerparametern, der einen geplanten Weg P für das Fahrzeug 105 definiert, einen Satz von Referenzsteuerparametern zu identifizieren, der dem Satz von geplanten Wegsteuerparametern entspricht. Der Remote-Server-Computer 140 ist ferner dazu programmiert, optimierte Steuerungseingaben, die dem identifizierten Satz von Referenzsteuerparametern, dem Satz von geplanten Steuerparametern und Betriebsrauschdaten zugeordnet sind, in ein Fahrzeugdynamikmodell einzugeben, das ein Fahrzeugzustandsmodell ausgibt. Der Remote-Server-Computer 140 ist ferner dazu programmiert, auf Grundlage des Fahrzeugzustandsmodells einen tatsächlichen Weg A für das Fahrzeug und einen Betriebsbereich R für den tatsächlichen Weg A zu bestimmen. Der Remote-Server-Computer 140 ist ferner dazu programmiert, auf Grundlage des Betriebsbereichs R zu bestimmen, dass der geplante Weg P eines von verifiziert oder unverifiziert ist.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 1 beinhaltet das Fahrzeug 105 den Fahrzeugcomputer 110, die Sensoren 115, Aktoren 120 zum Betätigen verschiedener Fahrzeugkomponenten 125 und ein Fahrzeugkommunikationsmodul 130. Das Kommunikationsmodul 130 ermöglicht es dem Fahrzeugcomputer 110, mit einem Remote-Server-Computer 140 und/oder anderen Fahrzeugen zu kommunizieren, z. B. über ein Nachrichten- oder Rundrufprotokoll, wie etwa dedizierte Nahbereichskommunikation (Dedicated Short Range Communications - DSRC), Mobilfunk, IEEE 802.11, Bluetooth®, Ultrabreitband (Ultra-Wideband - UWB) und/oder ein anderes Protokoll, das Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug, von Fahrzeug zu Infrastruktur, von Fahrzeug zu Cloud oder dergleichen unterstützen kann, und/oder über ein Paketnetzwerk 135.
Der Fahrzeugcomputer 110 beinhaltet einen Prozessor und einen Speicher, wie sie bekannt sind. Der Speicher beinhaltet eine oder mehrere Formen computerlesbarer Medien und speichert durch den Fahrzeugcomputer 110 ausführbare Anweisungen zum Durchführen verschiedener Vorgänge, die diejenigen beinhalten, die in dieser Schrift offenbart sind. Der Fahrzeugcomputer 110 kann ferner zwei oder mehr Rechenvorrichtungen beinhalten, die zusammenarbeiten, um Vorgänge des Fahrzeugs 105 auszuführen, die diejenigen beinhalten, die in dieser Schrift beschrieben sind. Ferner kann der Fahrzeugcomputer 110 ein Universalcomputer mit einem Prozessor und einem Speicher sein, wie vorstehend beschrieben, und/oder kann eine elektronische Steuereinheit (electronic control unit - ECU) oder eine elektronische Steuerung oder dergleichen für eine spezifische Funktion oder einen spezifischen Satz von Funktionen beinhalten und/oder kann eine dedizierte elektronische Schaltung beinhalten, die eine ASIC (application specific integrated circuit - anwendungsspezifische integrierte Schaltung) beinhaltet, die für einen konkreten Vorgang hergestellt ist, z. B. eine ASIC zum Verarbeiten von Sensordaten und/oder Kommunizieren der Sensordaten. In einem anderen Beispiel kann der Fahrzeugcomputer 110 ein FPGA (Field-Programmable Gate Array - feldprogrammierbares Gate-Array) beinhalten, bei dem es sich um eine integrierte Schaltung handelt, die so hergestellt ist, dass sie durch einen Benutzer konfigurierbar ist. Typischerweise wird eine Hardwarebeschreibungssprache wie etwa VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language - Hardwarebeschreibungssprache für integrierte Schaltungen mit sehr hoher Geschwindigkeit) in der elektronischen Entwurfsautomatisierung verwendet, um digitale Systeme und Mischsignalsysteme, wie etwa FPGA und ASIC, zu beschreiben. Zum Beispiel wird eine ASIC auf Grundlage von VHDL-Programmierung hergestellt, die vor dem Herstellen bereitgestellt wird, wohingegen logische Komponenten im Inneren eines FPGA auf Grundlage von VHDL-Programmierung konfiguriert sein können, die z. B. in einem Speicher gespeichert ist, der elektrisch mit der FPGA-Schaltung verbunden ist. In einigen Beispielen kann eine Kombination aus Prozessor(en), ASIC(s) und/oder FPGA-Schaltungen in dem Fahrzeugcomputer 110 beinhaltet sein.
Der Fahrzeugcomputer 110 kann Programmierung beinhalten, um eines oder mehrere von Bremsen, Antrieb (z. B. Steuerung der Beschleunigung in dem Fahrzeug 105 durch Steuern eines oder mehrerer von einer Brennkraftmaschine, einem Elektromotor, einem Hybridmotor usw.), Lenkung, Getriebe, Klimasteuerung, Innen- und/oder Außenbeleuchtung, Hupe, Türen usw. des Fahrzeugs 105 zu betreiben sowie um zu bestimmen, ob und wann der Fahrzeugcomputer 110 derartige Vorgänge anstelle eines menschlichen Fahrzeugführers steuern soll.
Der Fahrzeugcomputer 110 kann mehr als einen Prozessor beinhalten, z. B. in elektronischen Steuereinheiten (ECUs) oder dergleichen beinhaltet sein, die in dem Fahrzeug 105 beinhaltet sind, um verschiedene Fahrzeugkomponenten 125 zu überwachen und/oder zu steuern, z. B. einer Getriebesteuerung, einer Bremssteuerung, einer Lenksteuerung usw., oder kommunikativ daran gekoppelt sein, z. B. über ein Kommunikationsnetzwerk des Fahrzeugs, wie etwa einen Kommunikationsbus, wie nachstehend näher beschrieben. Der Fahrzeugcomputer 110 ist im Allgemeinen zur Kommunikation in einem Fahrzeugkommunikationsnetzwerk, das einen Bus in dem Fahrzeug 105 beinhalten kann, wie etwa ein Controller Area Network (CAN) oder dergleichen, und/oder anderen drahtgebundenen und/oder drahtlosen Mechanismen eingerichtet.
Der Fahrzeugcomputer 110 kann über das Netzwerk des Fahrzeugs 105 Nachrichten an verschiedene Vorrichtungen in dem Fahrzeug 105 übertragen und/oder Nachrichten (z. B. CAN-Nachrichten) von den verschiedenen Vorrichtungen, z. B. den Sensoren 115, einem Aktor 120, ECUs usw., empfangen. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk in Fällen, in denen der Fahrzeugcomputer 110 tatsächlich eine Vielzahl von Vorrichtungen umfasst, zur Kommunikation zwischen Vorrichtungen verwendet werden, die in dieser Offenbarung als der Fahrzeugcomputer 110 dargestellt sind. Ferner können, wie nachstehend erwähnt, verschiedene Steuerungen und/oder Sensoren 115 dem Fahrzeugcomputer 110 Daten über das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk bereitstellen.
Die Sensoren 115 des Fahrzeugs 105 können vielfältige Vorrichtungen beinhalten, wie sie etwa bekannt sind, um dem Fahrzeugcomputer 110 Daten bereitzustellen. Zum Beispiel können die Sensoren 115 (einen) Sensor(en) zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung (Light Detection and Ranging sensor(s) - LIDAR-Sensor(en)) 115 usw. beinhalten, der bzw. die auf einer Oberseite des Fahrzeugs 105, hinter einer vorderen Windschutzscheibe des Fahrzeugs 105, um das Fahrzeug 105 herum usw. angeordnet ist bzw. sind und der bzw. die relative Standorte, Größen und Formen von Objekten bereitstellt bzw. bereitstellen, die das Fahrzeug 105 umgeben. Als ein anderes Beispiel können ein oder mehrere Radarsensoren 115, die an Stoßfängern des Fahrzeugs 105 befestigt sind, Daten bereitstellen, um Standorte der Objekte, von zweiten Fahrzeugen usw. relativ zu dem Standort des Fahrzeugs 105 bereitzustellen. Die Sensoren 115 können ferner alternativ oder zusätzlich zum Beispiel (einen) Kamerasensor(en) 115 beinhalten, z. B. eine Frontkamera, Seitenkamera usw., der bzw. die Bilder eines das Fahrzeug 105 umgebenden Gebiets bereitstellt bzw. bereitstellen. Im Kontext dieser Offenbarung ist ein Objekt ein physischer, d. h. materieller, Gegenstand, der eine Masse aufweist und der durch physikalische Phänomene (z. B. Licht oder andere elektromagnetische Wellen oder Schall usw.), die durch Sensoren 115 detektierbar sind, dargestellt werden kann. Somit fallen das Fahrzeug 105 sowie andere Gegenstände, die diejenigen beinhalten, die nachstehend erörtert sind, unter die Definition von „Objekt“ in dieser Schrift.
Der Fahrzeugcomputer 110 ist dazu programmiert, Daten von einem oder mehreren Sensoren 115 im Wesentlichen kontinuierlich, periodisch und/oder auf Anweisung durch einen Remote-Server-Computer 140 usw. zu empfangen. Die Daten können zum Beispiel einen Standort des Fahrzeugs 105 beinhalten. Standortdaten spezifizieren einen Punkt oder Punkte auf einer Bodenfläche und können in einer bekannten Form vorliegen, z. B. Geokoordinaten, wie etwa Breitengrad- und Längengradkoordinaten, die über ein Navigationssystem erlangt werden, wie es bekannt ist, das das globale Positionsbestimmungssystem (Global Positioning System - GPS) verwendet. Zusätzlich oder alternativ können die Daten einen Standort eines Objektes, z. B. eines Fahrzeugs, eines Schilds, eines Baums usw., relativ zu dem Fahrzeug 105 beinhalten. Als ein Beispiel können die Daten Bilddaten der Umgebung um das Fahrzeug 105 herum sein. In einem derartigen Beispiel können die Bilddaten ein oder mehrere Objekte und/oder Markierungen, z. B. Fahrstreifenmarkierungen, auf oder entlang einer Straße beinhalten. Mit Bilddaten sind in dieser Schrift digitale Bilddaten gemeint, die z. B. Pixel mit Intensitäts- und Farbwerten umfassen und durch die Kamerasensoren 115 erfasst werden können. Die Sensoren 115 können an einer beliebigen geeigneten Stelle in oder an dem Fahrzeug 105 montiert sein, z. B. an einem Stoßfänger des Fahrzeugs 105, an einem Dach des Fahrzeugs 105 usw., um Bilder der Umgebung um das Fahrzeug 105 herum zu sammeln.
Die Aktoren 120 des Fahrzeugs 105 sind über Schaltungen, Chips oder andere elektronische und/oder mechanische Komponenten implementiert, die verschiedene Fahrzeugteilsysteme gemäß zweckmäßigen Steuersignalen betätigen können, wie es bekannt ist. Die Aktoren 120 können verwendet werden, um Komponenten 125 zu steuern, die Bremsung, Beschleunigung und Lenkung eines Fahrzeugs 105 beinhalten.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung handelt es sich bei einer Fahrzeugkomponente 125 um eine oder mehrere Hardwarekomponenten, die dazu ausgelegt sind, eine(n) mechanische(n) oder elektromechanische(n) Funktion oder Vorgang durchzuführen - wie etwa Bewegen des Fahrzeugs 105, Verlangsamen oder Anhalten des Fahrzeugs 105, Lenken des Fahrzeugs 105 usw. Nicht einschränkende Beispiele für Komponenten 125 beinhalten eine Antriebskomponente (die z. B. eine Brennkraftmaschine und/oder einen Elektromotor usw. beinhaltet), eine Getriebekomponente, eine Lenkkomponente (die z. B. eines oder mehrere von einem Lenkrad, einer Lenkungszahnstange usw. beinhalten kann), eine Aufhängungskomponente (die z. B. eines oder mehrere von einem Dämpfer, z. B. einem Stoßdämpfer oder einem Federbein, einer Buchse, einer Feder, einem Querlenker, einem Kugelgelenk, einem Gestänge usw. beinhalten kann), eine Bremskomponente, eine Einparkhilfekomponente, eine Komponente für adaptive Geschwindigkeitsregelung, eine Komponente für adaptives Lenken, ein oder mehrere passive Rückhaltesysteme (z. B. Airbags), einen bewegbaren Sitz usw.
Zusätzlich kann der Fahrzeugcomputer 110 dazu konfiguriert sein, über ein Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationsmodul 130 oder eine Schnittstelle mit Vorrichtungen außerhalb des Fahrzeugs 105, z. B. durch drahtlose Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug (vehicle-tovehicle - V2V) oder von Fahrzeug zu Infrastruktur (vehicle-to-infrastructure - V2X) (Mobilfunk und/oder DSRC usw.), mit einem anderen Fahrzeug und/oder mit einem Remote-Server-Computer 140 (typischerweise über direkte Hochfrequenzkommunikation) zu kommunizieren. Das Kommunikationsmodul 130 könnte einen oder mehrere Mechanismen, wie etwa einen Sendeempfänger, beinhalten, wodurch die Computer von Fahrzeugen kommunizieren können, was eine beliebige gewünschte Kombination aus drahtlosen Kommunikationsmechanismen (z. B. Mobilfunk, drahtlos, Satellit, Mikrowellen und Hochfrequenz) und einer beliebigen gewünschten Netzwerktopologie (oder -topologien, wenn eine Vielzahl von Kommunikationsmechanismen genutzt wird) beinhaltet. Beispielhafte über das Kommunikationsmodul 130 bereitgestellte Kommunikation beinhaltet Mobilfunk, Bluetooth ®, UWB, IEEE 802.11, dedizierte Nahbereichskommunikation (DSRC) und/oder Weitverkehrsnetzwerke (wide area network - WAN), die das Internet beinhalten, die Datenkommunikationsdienste bereitstellen.
Das Netzwerk 135 stellt einen oder mehrere Mechanismen dar, wodurch ein Fahrzeugcomputer 110 mit Remote-Rechenvorrichtungen, z. B. dem Remote-Server-Computer 140, einem anderen Fahrzeugcomputer usw., kommunizieren kann. Dementsprechend kann es sich bei dem Netzwerk 135 um einen oder mehrere von verschiedenen drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsmechanismen handeln, was eine beliebige gewünschte Kombination aus drahtgebundenen Kommunikationsmechanismen (z. B. Kabel und Glasfaser) und/oder drahtlosen Kommunikationsmechanismen (z. B. Mobilfunk, drahtlos, Satellit, Mikrowellen und Hochfrequenz) und einer beliebigen gewünschten Netzwerktopologie (oder -topologien, wenn mehrere Kommunikationsmechanismen genutzt werden) beinhaltet. Beispielhafte Kommunikationsnetzwerke beinhalten drahtlose Kommunikationsnetzwerke (z. B. unter Verwendung von Bluetooth®, Bluetooth® Low Energy (BLE), IEEE 802.11, UWB, Fahrzeug-zu-Fahrzeug (V2V), wie etwa dedizierte Nahbereichskommunikation (DSRC) usw.), lokale Netzwerke (local area network - LAN) und/oder Weitverkehrsnetzwerke (WAN), die das Internet beinhalten, die Datenkommunikationsdienste bereitstellen.
Der Remote-Server-Computer 140 kann eine herkömmliche Rechenvorrichtung sein, d. h. einen oder mehrere Prozessoren und einen oder mehrere Speicher beinhalten, die dazu programmiert sind, Vorgänge bereitzustellen, wie etwa die in dieser Schrift offenbarten. Ferner kann auf den Remote-Server-Computer 140 über das Netzwerk 135, z. B. das Internet, ein Mobilfunknetzwerk und/oder irgendein anderes Weitverkehrsnetzwerk, zugegriffen werden.
2 ist ein Schaubild, das ein Fahrzeug veranschaulicht, das in einem beispielhaften Betriebsgebiet 200 betrieben wird. Ein Betriebsgebiet 200 ist ein spezifiziertes Gebiet der Bodenfläche zum Betreiben eines Fahrzeugs. Das Betriebsgebiet 200 kann sich auf einer Fahrstrecke oder Straße befinden, z. B. ein Gebiet entlang eines Bordsteins oder eines Rands der Fahrstrecke, ein Parkplatz oder eine Struktur oder ein Abschnitt davon usw.
Der Fahrzeugcomputer 110 kann Daten der Sensoren 115, z. B. Bilddaten, einer Umgebung um das Fahrzeug 105 herum empfangen. Die Bilddaten können ein oder mehrere Objekte 205 um das Fahrzeug 105 herum beinhalten. Zum Beispiel können Objektklassifikations- oder - identifikationstechniken verwendet werden, z. B. in dem Fahrzeugcomputer 110, auf Grundlage von Daten von einem LIDAR-Sensor 115, einem Kamerasensor 115 usw., um eine Art eines Objekts 205, z. B. ein Fahrzeug, ein Fahrrad, einen Mast, einen Fußgänger usw., sowie physische Merkmale von Objekten 205 zu identifizieren.
Beliebige geeignete Techniken können verwendet werden, um Daten der Sensoren 115 zu interpretieren. Zum Beispiel können Kamera- und/oder LIDAR-Bilddaten einem Klassifikator bereitgestellt werden, der Programmierung zum Nutzen einer oder mehrerer herkömmlicher Bildklassifikationstechniken umfasst. Zum Beispiel kann der Klassifikator eine Technik des maschinellen Lernens verwenden, bei der Daten, von denen bekannt ist, dass sie verschiedene Objekte 205 darstellen, einem Programm des maschinellen Lernens zum Trainieren des Klassifikators bereitgestellt werden. Sobald der Klassifikator trainiert ist, kann er Daten von Fahrzeugsensoren 115, z. B. ein Bild, als Eingabe annehmen und dann für jede von einer oder mehreren jeweiligen Regionen von Interesse in dem Bild eine Identifikation eines Objekts 205 oder eine Angabe, dass in der jeweiligen Region von Interesse kein Objekt 205 vorhanden ist, als Ausgabe bereitstellen. Ferner kann ein Koordinatensystem (z. B. ein polares oder kartesisches), das auf ein Gebiet in der Nähe des Fahrzeugs 105 angewendet ist, angewendet werden, um Standorte und/oder Gebiete (z. B. gemäß dem Koordinatensystem des Fahrzeugs 105, umgewandelt in globale Breitengrad- und Längengradgeokoordinaten usw.) eines Benutzers, der anhand von Daten der Sensoren 115 identifiziert wurde, zu spezifizieren. Noch ferner könnte der Fahrzeugcomputer 110 verschiedene Techniken zum Fusionieren (d. h. Einbeziehen in ein gemeinsames Koordinatensystem oder einen gemeinsamen Referenzrahmen) von Daten von unterschiedlichen Sensoren 115 und/oder Arten von Sensoren 115, z. B. Daten von LIDAR, Radar und/oder optischen Kameras, einsetzen.
Nach dem Detektieren des Objekts bzw. der Objekte 205 um das Fahrzeug 105 herum kann der Fahrzeugcomputer 110 eine Pose eines Objekts 205 relativ zu dem Fahrzeug 105 auf Grundlage von Daten der Sensoren 115 bestimmen. Zum Beispiel kann der Fahrzeugcomputer 110 Bilddaten empfangen, die das Objekt 205 beinhalten, und der Fahrzeugcomputer 110 kann die Bilddaten z. B. gemäß bekannten Bildverarbeitungstechniken analysieren, um eine Pose des Objekts 205 relativ zu dem Fahrzeug 105 zu bestimmen. Die Pose des Objekts 205 kann in sechs Freiheitsgraden spezifiziert sein. Sechs Freiheitsgrade bezieht sich herkömmlicherweise und in dieser Schrift auf die Bewegungsfreiheit eines Objekts im dreidimensionalen Raum, z. B. Translation entlang dreier senkrechter Achsen und Drehung um jede der drei senkrechten Achsen. Mit einer Pose mit sechs Freiheitsgraden des Objekts 205 sind ein Standort relativ zu einem Koordinatensystem (z. B. einem Satz von Koordinaten, der eine Positionierung in dem Koordinatensystem spezifiziert, z. B. X-, Y- und Z-Koordinate) und eine Ausrichtung (z. B. ein Gieren, ein Nicken und ein Rollen) um j ede Achse in dem Koordinatensystem gemeint. Die Pose des Objekts 205 kann in Fahrzeugkoordinaten auf Grundlage einer orthogonalen x-, y- und z-Achse, die jeweils an einem Ursprung in dem Fahrzeug 105 zentriert sind, und einer Roll-, Nick- und Gier-Drehung um die x-, y- bzw. z-Achse bestimmt werden. Die Pose des Objekts 205 lokalisiert das Objekt 205 in Bezug auf die Fahrzeugkoordinaten.
Zusätzlich generiert der Fahrzeugcomputer 110 einen geplanten Weg P, um dem bzw. den detektierte(n) Objekt(en) 205 auszuweichen. Wie in dieser Schrift verwendet, ist ein „Weg“ ein Satz von Punkten, der z. B. als Koordinaten in Bezug auf ein Fahrzeugkoordinatensystem und/oder Geokoordinaten spezifiziert sein kann, zu deren Bestimmung mit einem herkömmlichen Navigations- und/oder Wegplanungsalgorithmus der Fahrzeugcomputer 110 programmiert ist. Ein Weg kann gemäß einem oder mehreren Wegpolynomen spezifiziert sein. Ein Wegpolynom ist eine Polynomfunktion dritten oder niedrigeren Grades, die die Bewegung eines Fahrzeugs auf einer Bodenfläche beschreibt. Die Bewegung eines Fahrzeugs auf einer Fahrbahn wird durch einen mehrdimensionalen Zustandsvektor beschrieben, der Fahrzeugstandort, -ausrichtung, -geschwindigkeit und -beschleunigung beinhaltet. Spezifisch kann der Fahrzeugbewegungsvektor Positionen in x, y, z, Gieren, Nicken, Rollen, Gierrate, Nickrate, Rollrate, Kursgeschwindigkeit und Kursbeschleunigung beinhalten, die bestimmt werden können, indem eine Polynomfunktion an nachfolgende 2D-Standorte, die in dem Fahrzeugbewegungsvektor beinhaltet sind, zum Beispiel in Bezug auf die Bodenfläche angepasst wird.
Bei dem Wegpolynom p(x) handelt es sich zum Beispiel ferner um ein Modell, das den Weg als eine durch eine Polynomgleichung gezeichnete Linie vorhersagt. Das Wegpolynom p(x) sagt den Weg für eine vorbestimmte bevorstehende Strecke x vorher, indem es eine seitliche Koordinate p bestimmt, die z. B. in Metern gemessen wird: $p (x) = a_{0} + a_{1} x + a_{2} x^{2} + a_{3} x^{3}$
wobei a₀ ein Versatz ist, d. h. ein lateraler Abstand zwischen dem Weg und einer Mittellinie des Fahrzeugs 105 auf der bevorstehenden Strecke x, a₁ ein Kurswinkel des Wegs ist, a₂ die Krümmung des Wegs ist und a₃ die Krümmungsrate des Wegs ist.
Nach dem Generieren des geplanten Wegs P kann der Fahrzeugcomputer 110 den geplanten Weg und die Daten über die Umgebung, die die Posen des Objekts 205 beinhalten, dem Remote-Server-Computer 140 bereitstellen. Zum Beispiel kann der Fahrzeugcomputer 110 den geplanten Weg und die Daten an den Remote-Server-Computer 140 übertragen, z. B. über das Netzwerk 135.
Der Fahrzeugcomputer 110 kann auf Grundlage einer Nachricht 400 bestimmen, ob der geplante Weg P verifiziert oder unverifiziert ist (wie nachstehend erörtert). Der Fahrzeugcomputer 110 kann das Netzwerk 135 überwachen, um die Nachricht 400 zu detektieren. Nach Empfangen der Nachricht 400 kann der Fahrzeugcomputer 110 auf Nutzdaten 402, z. B. ein spezifiziertes Nutzdatensegment 403, der Nachricht 400 zugreifen und Daten abrufen, die spezifizieren, ob der geplante Weg P verifiziert oder unverifiziert ist. Falls der geplante Weg P unverifiziert ist, kann der Fahrzeugcomputer 110 einen aktualisierten geplanten Weg P bestimmen, der sich von dem geplanten Weg P unterscheidet, z. B. gemäß einem bekannten Navigations- und/oder Wegplanungsalgorithmus (wie vorstehend erörtert). Falls der geplante Weg P verifiziert ist, kann der Fahrzeugcomputer 110 das Fahrzeug 105 entlang des geplanten Wegs P betreiben. Zum Beispiel kann der Fahrzeugcomputer 110 eine oder mehrere Fahrzeugkomponenten 125 betätigen, um das Fahrzeug 105 entlang des geplanten Wegs P zu bewegen.
Vor Empfangen des geplanten Wegs P ist der Remote-Server-Computer 140 dazu programmiert, eine Vielzahl von Sätzen von Referenzsteuerparametern (die wie nachstehend beschrieben spezifiziert und gespeichert werden können) unter Verwendung eines Fahrzeugdynamikmodells entsprechenden Steuerungseingaben zuzuordnen (wie nachstehend erörtert). Wie in dieser Schrift verwendet, ist ein „Steuerparameter“ ein erwarteter oder vorhergesagter Wert einer Messung einer physikalischen Eigenschaft (d. h. einer physikalischen Größe) eines Fahrzeugs 105 zum Betreiben des Fahrzeugs 105 entlang eines Wegs. Wie in dieser Schrift verwendet, sind „Steuerungseingaben“ numerische Werte, die physikalische Größen darstellen, die Korrekturen für eine Steuerfunktion bereitstellen, um eine Differenz zwischen einem erwarteten Weg und einem tatsächlichen Weg A zu minimieren. Das heißt, die Steuerungseingaben ermöglichen es dem Fahrzeugcomputer 110, den Fahrzeugbetrieb derart zu steuern, dass das Fahrzeug 105 den entsprechenden Satz von Steuerparametern im Wesentlichen erfüllt. Ein „erwarteter Weg“ ist ein Weg, dem ein Fahrzeug unter idealen Fahrzeugbetriebsbedingungen folgen würde, z. B. ohne Betriebsrauschdaten, ohne Reifenschlupf usw. Ein erwarteter Weg ist durch einen Satz von Steuerparametern dargestellt. Zum Beispiel ist der geplante Weg P ein erwarteter Weg, der durch die geplanten Steuerparameter dargestellt ist. Ein „tatsächlicher Weg“ ist ein Weg, dem ein Fahrzeug unter tatsächlichen Fahrzeugbetriebsbedingungen folgen würde, die z. B. Betriebsrauschdaten, Reifenschlupf usw. beinhalten. Der tatsächliche Weg A wird auf Grundlage der Ausgabe aus dem Fahrzeugdynamikmodell als Reaktion darauf bestimmt, dass der Satz von Steuerparametern, der den erwarteten Weg darstellt, in das Fahrzeugdynamikmodell eingegeben wird (wie nachstehend erörtert).
Vielfältige Steuerparameter können bestimmt werden, um das Fahrzeug 105 entlang eines Wegs zu bewegen. Als ein Beispiel kann ein Satz von Steuerparametern beispielsweise und ohne Einschränkung eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 105, eine Beschleunigung des Fahrzeugs 105 und einen Lenkwinkel beinhalten. Ein „Lenkwinkel“ ist ein Winkel, der zwischen einer Achse, die sich in Längsrichtung durch eine Mitte eines Vorderrads eines Fahrzeugs 105 erstreckt, und einer Längsachse des Fahrzeugs 105 definiert ist. Das heißt, der Lenkwinkel gibt eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs 105 relativ zu der Längsachse des Fahrzeugs 105 an. Der Remote-Server-Computer 140 kann zum Beispiel eine Datenbank, eine Lookup-Tabelle usw. führen, die die Vielzahl von Sätzen von Referenzsteuerparametern entsprechenden Steuerungseingaben zuordnet. Die Datenbank kann z. B. in einem Speicher des Remote-Server-Computers 140 gespeichert sein.
Um die Sätze von Referenzsteuerparametern zu generieren, wählt der Remote-Server-Computer 140 spezifizierte Referenzsteuerparameter aus. Die Referenzsteuerparameter können durch einen Fahrzeug- und/oder Komponentenhersteller spezifiziert sein, z. B. auf Grundlage von gewünschten Parametern zum Steuern der Bewegung des Fahrzeugs 105. Zusätzlich kann der Remote-Server-Computer 140 spezifizierte Werte und spezifizierte Bereiche für jeden der spezifizierten Referenzsteuerparameter empfangen. Die spezifizierten Werte und Bereiche für die j eweiligen Referenzsteuerparameter können durch einen Fahrzeug- und/oder Komponentenhersteller spezifiziert sein, z. B. auf Grundlage des gewünschten Fahrzeugbetriebs und/oder der Sensorauflösung. Ein beispielhafter spezifizierter Wert für eine Referenzfahrzeuggeschwindigkeit kann z. B. 0,5 Meter pro Sekunde (m/s) betragen und ein beispielhafter spezifizierter Bereich für die Referenzfahrzeuggeschwindigkeit kann z. B. einschließlich 0-50 m/s betragen. Ein beispielhafter spezifizierter Wert für einen Referenzlenkwinkel kann z. B. 0,5 Grad betragen und ein beispielhafter spezifizierter Bereich für den Referenzlenkwinkel kann z. B. einschließlich 0-30 Grad betragen. Ein beispielhafter spezifizierter Wert für eine Referenzbeschleunigung kann z. B. 0,1 Meter pro Quadratsekunde (m/s²) betragen und ein beispielhafter spezifizierter Bereich für die Referenzbeschleunigung kann z. B. einschließlich -5 bis 3 m/s² betragen.
Der Remote-Server-Computer 140 kann einen anfänglichen Satz von Referenzsteuerparametern generieren, indem er bestimmt, dass jeder Referenzsteuerparameter einen Wert aufweist, der gleich dem Minimalwert für den jeweiligen spezifizierten Bereich ist. Der Remote-Server-Computer 140 kann die Datenbank aktualisieren, sodass sie den anfänglichen Satz von Referenzsteuerparametern beinhaltet. Der Remote-Server-Computer 140 kann dann einen anschließenden Satz von Referenzsteuerparametern generieren, indem er mindestens einen Referenzsteuerparameter gemäß dem jeweiligen spezifizierten Wert inkrementiert. Der anschließende Satz von Referenzsteuerparametern kann dann in die Datenbank aufgenommen werden. Der Remote-Server-Computer 140 kann weiterhin anschließende inkrementierte Sätze von Referenzsteuerparametern generieren, indem er die Referenzsteuerparameter iterativ um die jeweiligen spezifizierten Werte inkrementiert, bis jeder Referenzsteuerparameter einen Wert aufweist, der gleich dem Maximalwert für den jeweiligen spezifizierten Bereich ist. Jeder Satz von Referenzsteuerparametern wird für eine vorbestimmte Abtastzeit, z. B. 1 Sekunde, bestimmt.
Nach dem Generieren jedes der Vielzahl von Sätzen von Referenzsteuerparametern gemäß den spezifizierten Werten und Bereichen für die jeweiligen Referenzsteuerparameter kann der Remote-Server-Computer 140 einen Satz von Referenzsteuerparametern auswählen und den Satz von Referenzsteuerparametern und Steuerungseingaben in das Fahrzeugdynamikmodell eingeben. In dieser Situation kann es sich bei den Steuerungseingaben um Parameter mit einem Nullwert oder Parameter mit einem anderen Anfangswert handeln, die z. B. durch einen Fahrzeug- und/oder Komponentenhersteller spezifiziert sind. Das „Fahrzeugdynamikmodell“ ist ein Modell, das die Dynamik der Bewegung des Fahrzeugs 105 als Reaktion auf einen Satz von Steuerparametern und Steuerungseingaben beschreibt. Die „Dynamik“ des Fahrzeugs 105 bezieht sich auf einen Satz von physischen Messungen des Fahrzeugs 105 zu einem Zeitpunkt, der typischerweise Kräfte, Momente und Geschwindigkeiten des Fahrzeugs 105 beinhaltet, die sich aus der Bewegung des Fahrzeugs 105 ergeben. Das Fahrzeugdynamikmodell gibt ein Referenzfahrzeugzustandsmodell gemäß einem Einspurmodell aus: $\dot{x} = ν cos (ψ + β)$
$\dot{y} = ν sin (ψ + β)$
$\dot{ψ} = \frac{ν}{l_{r}} sin (β)$
$\dot{v} = a$
$β = {tan}^{- 1} (\frac{l_{r}}{l_{r} + l_{f}} tan (δ_{f}))$
$\dot{u} = ν + V ψ$
wobei x und y Koordinaten einer Mitte des Zustandsmodells sind, die z. B. in einem kartesischen Koordinatensystem spezifiziert ist, ψ ein Trägheitskurs ist, d. h. ein Gierwinkel, ν die Fahrzeuggeschwindigkeit ist, l_r, ein Abstand von einem Hinterrad zu der Mitte ist, l_f ein Abstand von einem Vorderrad zu der Mitte ist, β der Schräglaufwinkel ist, d. h. ein Winkel der Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ zu einer Längsachse des Fahrzeugs, a die Beschleunigung des Fahrzeugs ist, δ_f der Lenkwinkel ist, V die Geschwindigkeit des Fahrzeugs entlang der x-Achse des kartesischen Koordinatensystems ist und u eine seitliche Position des Fahrzeugs ist. In dieser Schrift wird die herkömmliche Notation verwendet, sodass ein Punkt über einer Variablen, wie etwa ü'' eine Zeitänderungsrate der entsprechenden Variablen, wie etwa u, angibt.
Die vorstehenden Gleichungen werden kombiniert, um ein lineares Zustandsraummodell der Dynamik des Fahrzeugs zu bestimmen, z. B. gemäß bekannten Berechnungstechniken zum Linearisieren der Gleichungen bei jedem einer Vielzahl von Zeitschritten, die eine Länge der vorbestimmten Abtastzeit aufweist: ${\dot{X}}_{L} = A_{L} X_{L} + B_{L} δ$
$A_{L} = [\begin{matrix} 0 & V & V & 0 \\ 0 & - \frac{C_{r} + C_{f}}{m V} & 0 & \frac{C_{r} l_{r} - C_{f} l_{f}}{m V^{2}} - 1 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & \frac{C_{r} l_{r} - C_{f} l_{f}}{I_{z}} & 0 & - \frac{C_{r} l_{r}^{2} + C_{f} l_{f}^{2}}{I_{z} V} \end{matrix}]$
$B_{L} = [\begin{matrix} 0 \\ \frac{C_{f}}{m V} \\ 0 \\ \frac{C_{f} l_{f}}{I_{z}} \end{matrix}]$
wobei X_L = [u β ψ ψ̇]^T, d. h. Fahrzeugzustände, Ẋ_L die Zeitänderungsrate der Fahrzeugzustände X_L ist, das hochgestellte T die Operation der transponierten Matrix ist, die Spalten in Zeilen und Zeilen in Spalten invertiert. Wie in dieser Schrift verwendet, ist ein „Fahrzeugzustand“ ein Parameter des Fahrzeugs 105, z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Lenkwinkel, Querversatz, Gierrate, Gierbeschleunigung usw. des Fahrzeugs 105. Ein „Fahrzeugzustandsmodell“ ist ein Satz von Werten für jeweilige Fahrzeugzustände, z. B. wie durch den Remote-Server-Computer 140 bestimmt.
Das Fahrzeugdynamikmodell kann die Dynamik des Fahrzeugs gemäß dem Satz von Referenzsteuerparametern und den Steuerungseingaben modellieren und ausgeben. Durch Eingeben des Satzes von Referenzsteuerparametern und der Steuerungseingaben in das Fahrzeugdynamikmodell kann der Remote-Server-Computer 140 Daten über die Dynamik des Fahrzeugs für verschiedene Sätze von Referenzsteuerparametern und verschiedene Steuerungseingaben sammeln. Das heißt, der Remote-Server-Computer 140 kann den Betrieb des Fahrzeugs mit der Vielzahl von Sätzen von Referenzsteuerparametern und einer Vielzahl von Steuerungseingaben testen.
Der Remote-Server-Computer 140 kann die Werte für Gleichung 10 für diskrete Zeitschritte k bestimmen. Die Zustandsraumdarstellung kann über eine Haltetransformation nullter Ordnung diskretisiert werden zu ${\dot{X}}_{L} (k + 1) = A_{d} X_{L} (k) + B_{d} δ (k)$
wobei A_d, B_d die diskreten Versionen von A_L, B_L mit der vorbestimmten Abtastzeit sind. Das heißt, der Remote-Server-Computer 140 kann einen Referenzweg des Fahrzeugs 105 bestimmen, indem er das Referenzfahrzeugzustandsmodell schrittweise um einen Zeitraum t vorantreibt, der in Zeitschritte k der Länge der vorbestimmten Abtastzeit unterteilt ist, wobei iterativ jeder nachfolgende Wert k + 1 auf Grundlage der Werte aus der Iteration bestimmt wird, die k entspricht. Die Haltetransformation nullter Ordnung wandelt diskrete Daten in eine stetige, stückweise Funktion um, indem jeder Datenpunkt für die vorbestimmte Abtastzeit gehalten wird.
Der Remote-Server-Computer 140 kann dann die Steuerungseingaben für den gegebenen Satz von Referenzsteuerparametern optimieren. Zum Beispiel kann der Remote-Server-Computer 140 einen linear-quadratischen Regleralgorithmus (linear-quadratic regulator algorithm - LQR-Algorithmus) verwenden, um die Steuerungseingaben für den Satz von Referenzsteuerparametern zu optimieren. Der LQR-Algorithmus ist ein Algorithmus, der eine Kostenfunktion für eine Differenz zwischen dem erwarteten Weg, der z. B. durch den Satz von Referenzsteuerparametern definiert ist, und dem Referenzweg minimiert. Die Kostenfunktion lautet: $J = \int_{0}^{\infty} (X^{T} Q x + u^{T} R u) d t$
$u = - K X$
Wobei X eine Matrix von $[\begin{array}{l} x \\ y \\ ψ \\ ν \end{array}]$
ist, J eine quadratische Kostenfunktion ist, u die Kosten sind, die der zu minimierenden Kostenfunktion zugeordnet sind, {Q, R} die Steuerungseingaben sind. K wird durch Folgendes bestimmt: $K = R^{- 1} (B^{T} P)$
wobei P durch Lösen der folgenden zeitkontinuierlichen algebraischen Riccatischen Gleichung gefunden wird: $A^{T} P + P A - P B R^{- 1} B^{T} P + Q = 0$
Nach dem Minimieren der Kostenfunktion J kann der Remote-Server-Computer 140 die Datenbank aktualisieren, sodass sie den Satz von Referenzsteuerparametern den Steuerungseingaben zuordnet, die der minimierten Kostenfunktion J entsprechen. Der Remote-Server-Computer 140 kann weiterhin jeweilige Steuerungseingaben für anschließende Sätze von Referenzsteuerparametern auf diese Weise bestimmen, bis jeder Satz von Referenzsteuerparametern entsprechenden Steuerungseingaben zugeordnet ist.
Nach dem Empfangen des geplanten Wegs P von dem Fahrzeugcomputer 110 kann der Remote-Server-Computer 140 dazu programmiert sein, eine Vielzahl von Segmenten zu identifizieren, die entlang des geplanten Wegs P beinhaltet ist. Zum Beispiel kann der Remote-Server-Computer 140 ein Segment entlang des geplanten Wegs P auf Grundlage einer Krümmung des geplanten Wegs P identifizieren. Ein Segment ist ein Abschnitt des geplanten Wegs P, d. h. ein Teil, aber weniger als alles davon. Die Segmente können auf Grundlage einer Änderung der Krümmung des geplanten Wegs P identifiziert werden. Das heißt, eine Krümmung eines Segments kann sich von einer Krümmung eines vorherigen Segments unterscheiden. Um ein Segment zu identifizieren, kann der Remote-Server-Computer 140 einen Punkt entlang des geplanten Wegs P identifizieren, z. B. durch Verwenden des Wegpolynoms für den geplanten Weg P, an dem sich eine Krümmung des geplanten Wegs P ändert, z. B. um mehr als einen Schwellenbetrag. Der Remote-Server-Computer 140 kann die Vielzahl von Segmenten auf Grundlage von nachfolgenden Punkten identifizieren. Das heißt, jedes Segment kann sich von einem Punkt zu einem nachfolgenden Punkt erstrecken.
Jedes Segment kann eine Kennung beinhalten, z. B. einen numerischen Wert, eine alphanumerische Zeichenfolge usw., die das jeweilige Segment identifiziert. Der Remote-Server-Computer 140 kann eine Kennung generieren und einem entsprechenden Segment zuweisen. Zum Beispiel kann der Remote-Server-Computer 140 einen Zähler führen. Nach Detektieren eines Segments, d. h. nach Detektieren einer Änderung der Krümmung des geplanten Wegs P, kann der Remote-Server-Computer 140 den Zähler inkrementieren und dem Segment einen Zählerwert zuweisen.
Der Remote-Server-Computer 140 ist dazu programmiert, einen Satz von geplanten Steuerparametern für den geplanten Weg P, d. h. jedes Segment davon, zu bestimmen. Der Satz von geplanten Steuerparametern beinhaltet die gleichen Steuerparameter (d. h. die gleichen Messungen, wenn auch typischerweise mit anderen Werten) wie die Sätze von Referenzsteuerparametern. Das heißt, jeder Steuerparameter in einem Satz von geplanten Steuerparametern entspricht jeweiligen Steuerparametern in einem Satz von Referenzsteuerparametern. Der Remote-Server-Computer 140 kann den Satz von geplanten Steuerparametern auf Grundlage des geplanten Wegs P bestimmen. Zum Beispiel kann der geplante Weg den Fahrzeugbewegungsvektor beinhalten, wie vorstehend erörtert. Der Remote-Server-Computer 140 kann den Satz von geplanten Steuerparametern aus dem Fahrzeugbewegungsvektor abrufen, der dem Segment des geplanten Wegs P entspricht.
Nach dem Bestimmen des Satzes von geplanten Steuerparametern für ein Segment des geplanten Wegs P ist der Remote-Server-Computer 140 dazu programmiert, einen Satz von Referenzsteuerparametern zu identifizieren, der dem Satz von geplanten Steuerparametern entspricht, d. h. im Wesentlichen damit übereinstimmt. Zum Beispiel kann der Remote-Server-Computer 140 die Datenbank abfragen und jeden Satz von Referenzsteuerparametern mit dem Satz von geplanten Steuerparametern vergleichen. Der Remote-Server-Computer 140 kann den Satz von Referenzsteuerparametern auf Grundlage davon identifizieren, dass er eine Differenz zwischen Werten in dem Satz von Referenzsteuerparametern und entsprechenden Werten in dem Satz von geplanten Steuerparametern minimiert. Zum Beispiel kann der Remote-Server-Computer 140 jeweilige Differenzen zwischen Werten in dem Satz von Referenzsteuerparametern und entsprechenden Werten in dem Satz von geplanten Steuerparametern bestimmen, z. B. gemäß bekannten Berechnungsverfahren, wie etwa quadratisches Mittel, Quadratsumme usw. Der Remote-Server-Computer 140 kann eine minimale Differenz bestimmen, z. B. durch Vergleichen der jeweiligen Differenzen miteinander, und kann den Satz von Referenzsteuerparametern identifizieren, der der minimalen Differenz entspricht. Nach dem Identifizieren des Satzes von Referenzsteuerparametern, der der minimalen Differenz entspricht, kann der Remote-Server-Computer 140 die Steuerungseingaben auswählen, die dem identifizierten Satz von Referenzsteuerparametern in der Datenbank zugeordnet sind.
Nach dem Auswählen der Steuerungseingaben kann der Remote-Server-Computer 140 einen tatsächlichen Weg A für das Fahrzeug 105 und einen Betriebsbereich R für den tatsächlichen Weg A auf Grundlage des Satzes von geplanten Steuerparametern für den geplanten Weg P, z. B. ein Segment davon, bestimmen. Ein Betriebsbereich R spezifiziert seitliche Grenzen von dem tatsächlichen Weg A aus, innerhalb derer die Bewegung des Fahrzeugs 105 aufgrund von Betriebsrauschdaten von dem tatsächlichen Weg A abweichen kann. Die seitlichen Grenzen sind Wege, die in entgegengesetzten Richtungen von dem tatsächlichen Weg A aus seitlich von dem tatsächlichen Weg A versetzt sind. Betriebsrauschdaten sind Rauschdaten, die verschiedenen Sensoren 115 und/oder Aktoren 120 zugeordnet sind, die betrieben werden, um die Bewegung des Fahrzeugs 105 zu steuern. Betriebsrauschdaten können z. B. auf Grundlage eines bekannten Rauschpegels eines Sensors 115, eines Aktors 120 und/oder eines Instruments, das zum physikalischen Messen von Fahrzeugkomponenten 125 verwendet wird, gewählt werden, z. B. anhand von empirischen Tests bestimmt, durch einen Hersteller spezifiziert usw. Betriebsrauschdaten spezifizieren eine Obergrenze und eine Untergrenze, die einen Bereich definieren, innerhalb dessen gemessene Daten von tatsächlichen Daten abweichen können.
Um den tatsächlichen Weg A und den Betriebsbereich R zu bestimmen, kann der Remote-Server-Computer 140 die bestimmten Steuerungseingaben, den Satz von geplanten Steuerparametern und Betriebsrauschdaten in das Fahrzeugdynamikmodell eingeben. Das Fahrzeugdynamikmodell kann ein Fahrzeugzustandsmodell gemäß aktualisierten Gleichungen für das Einspurmodell ausgeben, die durch Einsetzen der Betriebsrauschdaten in Gleichung 4-9 bestimmt werden:

$β = {tan}^{- 1} (\frac{l_{r} + Δ_{l}}{l_{r} + l_{f} + Δ_{l}} tan (δ_{f} + Δ_{δ_{f}}))$

wobei es sich bei Δ_β um Rauschdaten für den Schräglaufwinkel β handelt, Δ_(ψ+β) eine Summe von Rauschdaten Δ_β für den Schräglaufwinkel β und Rauschdaten für den Trägheitskurs ψ ist, es sich bei Δ_δf um Rauschdaten für den Lenkwinkel δ_f handelt, Δ_l eine gemessene Abstandstoleranz zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse ist, es sich bei
um Rauschdaten für die Fahrzeuggeschwindigkeit ν handelt und es sich bei
um Rauschdaten für die Fahrzeugbeschleunigung a handelt.
Um den tatsächlichen Weg A zu bestimmen, kann der Remote-Server-Computer 140 spezifizieren, dass die Betriebsrauschdaten null sind. Der Remote-Server-Computer 140 kann dann den tatsächlichen Weg A bestimmen, indem er das Fahrzeugzustandsmodell schrittweise vorantreibt, wie vorstehend erörtert. Um die seitlichen Grenzen für den Betriebsbereich R zu bestimmen, kann der Remote-Server-Computer 140 spezifizieren, dass es sich bei den Betriebsrauschdaten um eine der Ober- oder Untergrenze der Betriebsrauschdaten handelt. In dieser Situation kann das Fahrzeugdynamikmodell ein aktualisiertes Fahrzeugzustandsmodell ausgeben, z. B. auf Grundlage des Betriebsrauschens. Der Remote-Server-Computer 140 kann dann eine seitliche Grenze für den Betriebsbereich R bestimmen, indem er das aktualisierte Fahrzeugzustandsmodell schrittweise vorantreibt, wie vorstehend erörtert. Um die andere seitliche Grenze für den Betriebsbereich zu bestimmen, kann der Remote-Server-Computer 140 spezifizieren, dass es sich bei den Betriebsrauschdaten um die andere der Ober- oder der Untergrenze der Betriebsrauschdaten handelt. Der Remote-Server-Computer 140 kann dann die andere seitliche Grenze für den Betriebsbereich R bestimmen, indem er das aktualisierte Fahrzeugzustandsmodell schrittweise vorantreibt, wie vorstehend erörtert. Der Remote-Server-Computer 140 kann den vorstehenden Prozess wiederholen, um den tatsächlichen Weg A und den Betriebsbereich R für jedes Segment entlang des geplanten Wegs P als Reaktion auf die Sätze von geplanten Steuerparametern für die entsprechenden Segmente zu bestimmen.
Der Remote-Server-Computer 140 bestimmt auf Grundlage der Daten über die Umgebung um das Fahrzeug 105 herum, ob der geplante Weg P, z. B. die Segmente davon, verifiziert oder unverifiziert ist. Zum Beispiel kann der Remote-Server-Computer 140 die Daten, die ein oder mehrere Objekte 205 um das Fahrzeug 105 herum beinhalten, von dem Fahrzeugcomputer 110 empfangen, z. B. über das Netzwerk 135, wie vorstehend erörtert.
Nach dem Bestimmen des tatsächlichen Wegs A und des Betriebsbereichs R für den tatsächlichen Weg A für jedes Segment kann der Remote-Server-Computer 140 den tatsächlichen Weg A und den Betriebsbereich R für den geplanten Weg P, der z. B. durch Kombinieren der tatsächlichen Wege A und Betriebsbereiche R für nachfolgende Segmente bestimmt wird, mit den empfangenen Daten kombinieren, z. B. gemäß Datenfusionstechniken, d. h. Einbeziehen von Daten von unterschiedlichen Sensoren und/oder Arten von Sensoren in ein gemeinsames Koordinatensystem eines Referenzrahmens. Durch das Kombinieren des tatsächlichen Wegs A und des Betriebsbereichs R mit den empfangenen Daten kann der Remote-Server-Computer 140 den tatsächlichen Weg A und den Betriebsbereich R mit den Posen der Objekte 205 um das Fahrzeug 105 herum vergleichen. Der Remote-Server-Computer 140 bestimmt auf Grundlage davon, dass detektiert wird, dass kein Objekt 205 den Betriebsbereich des tatsächlichen Wegs A schneidet (siehe 3A), dass der geplante Weg P verifiziert ist. Der Remote-Server-Computer 140 bestimmt auf Grundlage davon, dass detektiert wird, dass ein Objekt 205 den Betriebsbereich R des tatsächlichen Wegs A schneidet (siehe 3B), dass der geplante Weg P unverifiziert ist.
Nach dem Bestimmen, ob der geplante Weg P verifiziert oder unverifiziert ist, kann der Remote-Server-Computer 140 die Nachricht 400 generieren. Die Nachricht 400 beinhaltet einen Header 401 und Nutzdaten 402 (siehe 4). Der Header 401 der Nachricht 400 kann einen Nachrichtentyp, eine Nachrichtengröße usw. beinhalten. Die Nutzdaten 402 können verschiedene Daten, d. h. Nachrichteninhalte, beinhalten. Die Nutzdaten 402 können Teilnutzdaten oder Nutzdatensegmente 403-1, 403-2, 403-3 (gemeinsam als Nutzdatensegmente 403 bezeichnet) beinhalten. Es ist veranschaulicht, dass die jeweiligen Nutzdatensegmente 403 in 4 unterschiedliche Längen aufweisen, um zu reflektieren, dass unterschiedliche Nutzdatensegmente 403 verschiedene Datenmengen beinhalten können und daher unterschiedliche Größen, d. h. Längen, aufweisen können. Die Nutzdaten 402 der Nachricht 400 beinhalten z. B. in einem spezifizierten Nutzdatensegment 403 Daten, die spezifizieren, ob der geplante Weg P verifiziert oder unverifiziert ist.
Nach dem Generieren der Nachricht 400 kann der Remote-Server-Computer 140 die Nachricht 400 dem Fahrzeugcomputer 110 bereitstellen. Zum Beispiel kann der Remote-Server-Computer 140 die Nachricht 400 über das Netzwerk 135 an den Fahrzeugcomputer 110 übertragen.
5 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses 500, der in einem Fahrzeugcomputer 110 gemäß Programmanweisungen, die in einem Speicher davon gespeichert sind, zum Betreiben eines Fahrzeugs 105 entlang eines geplanten Wegs P ausgeführt wird. Der Prozess 500 beinhaltet mehrere Blöcke, die in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden können. Der Prozess 500 könnte alternativ oder zusätzlich weniger Blöcke beinhalten oder kann die Blöcke in anderen Reihenfolgen ausgeführt beinhalten.
Der Prozess 500 beginnt in einem Block 505. In dem Block 505 empfängt der Fahrzeugcomputer 110 Daten von einem oder mehreren Sensoren 115, z. B. über ein Fahrzeugnetzwerk, von einem Remote-Server-Computer 140, z. B. über ein Netzwerk 135, und/oder von einem Computer in einem anderen Fahrzeug, z. B. über V2V-Kommunikation.
Zum Beispiel kann der Fahrzeugcomputer 110 Bilddaten, z. B. von einem oder mehreren Bildsensoren 115, über das Betriebsgebiet 200 empfangen, die z. B. Objekte 205 um das Fahrzeug 105 herum beinhalten, wie vorstehend erörtert. Der Prozess 500 wird in einem Block 510 fortgesetzt.
In dem Block 510 generiert der Fahrzeugcomputer 110 einen geplanten Weg P auf Grundlage der in dem Block 505 empfangenen Daten, z. B. gemäß bekannten Navigations- und/oder Wegplanungsalgorithmen, wie vorstehend erörtert. Der geplante Weg P kann das Fahrzeug 105 durch das Betriebsgebiet 200 leiten, während dem bzw. den Objekt(en) 205 ausgewichen wird. Der Prozess 500 wird in einem Block 515 fortgesetzt.
In dem Block 515 stellt der Fahrzeugcomputer 110 den geplanten Weg P (oder einen aktualisierten geplanten Weg P) dem Remote-Server-Computer 140 bereit, wie vorstehend erörtert. Zusätzlich kann der Fahrzeugcomputer 110 die in dem Block 505 empfangenen Daten dem Remote-Server-Computer 140 bereitstellen. Der Prozess 500 wird in einem Block 520 fortgesetzt.
In dem Block 520 empfängt der Fahrzeugcomputer 110 eine Nachricht 400 von dem Remote-Server-Computer 140. Der Prozess 500 wird in einem Block 525 fortgesetzt.
In dem Block 525 bestimmt der Fahrzeugcomputer 110, ob der geplante Weg P (oder der aktualisierte geplante Weg P) verifiziert oder unverifiziert ist. Der Fahrzeugcomputer 110 kann auf Nutzdaten 402 zugreifen und Daten abrufen, die spezifizieren, dass der geplante Weg P (oder der aktualisierte geplante Weg P) verifiziert oder unverifiziert ist, wie vorstehend erörtert. Falls der Fahrzeugcomputer 110 bestimmt, dass der geplante Weg P (oder der aktualisierte geplante Weg P) verifiziert ist, wird der Prozess 500 in einem Block 535 fortgesetzt. Andernfalls wird der Prozess 500 in einem Block 530 fortgesetzt.
In dem Block 530 generiert der Fahrzeugcomputer 110 den aktualisierten geplanten Weg P, der sich von dem geplanten Weg P unterscheidet, z. B. gemäß bekannten Navigations- und/oder Wegplanungsalgorithmen, wie vorstehend erörtert. Der Prozess 500 kehrt zu dem Block 515 zurück.
In dem Block 535 betreibt der Fahrzeugcomputer 110 das Fahrzeug 105 entlang des geplanten Wegs P (oder des aktualisierten geplanten Wegs P). Das heißt, der Fahrzeugcomputer 110 kann eine oder mehrere Fahrzeugkomponenten 125 betätigen, um das Fahrzeug 105 entlang des geplanten Wegs P (oder des aktualisierten geplanten Wegs P) zu bewegen. Der Prozess 500 wird in einem Block 540 fortgesetzt.
In dem Block 540 bestimmt der Fahrzeugcomputer 110, ob mit dem Prozess 500 fortgefahren werden soll. Zum Beispiel kann der Fahrzeugcomputer 110 bestimmen, fortzufahren, nachdem er bestimmt hat, dass das Fahrzeug 105 eingeschaltet ist. In einem anderen Beispiel kann der Fahrzeugcomputer 110 bestimmen, nicht fortzufahren, wenn das Fahrzeug 105 ausgeschaltet ist. Falls der Computer 110 bestimmt, fortzufahren, kehrt der Prozess 500 zu dem Block 505 zurück. Andernfalls endet der Prozess 500.
6 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses 600, der in einem Remote-Server-Computer 140 gemäß Programmanweisungen, die in einem Speicher davon gespeichert sind, zum Verifizieren eines geplanten Wegs P für ein Fahrzeug 105 ausgeführt wird. Der Prozess 600 beinhaltet mehrere Blöcke, die in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden können. Der Prozess 600 könnte alternativ oder zusätzlich weniger Blöcke beinhalten oder kann die Blöcke in anderen Reihenfolgen ausgeführt beinhalten.
Der Prozess 600 beginnt in einem Block 605. In dem Block 605 generiert der Remote-Server-Computer 140 eine Vielzahl von Sätzen von Referenzsteuerparametern, wie vorstehend erörtert. Der Prozess 600 wird in einem Block 610 fortgesetzt.
In dem Block 610 bestimmt der Remote-Server-Computer 140 optimierte Steuerungseingaben für jeden Satz von Referenzsteuerparametern. Der Remote-Server-Computer 140 kann einen Satz von Referenzsteuerparametern in ein Fahrzeugdynamikmodell eingeben, wie vorstehend erörtert. Der Remote-Server-Computer 140 kann dann einen LQR-Algorithmus verwenden, um Steuerungseingaben zu optimieren, um eine Kostenfunktion für eine Differenz zwischen einem erwarteten Weg, der z. B. durch den Satz von Referenzsteuerparametern definiert ist, und einem tatsächlichen Weg, der z. B. auf Grundlage eines Fahrzeugzustandsmodells bestimmt ist, zu minimieren, wie vorstehend erörtert. Der Prozess 600 wird in einem Block 615 fortgesetzt.
In dem Block 615 aktualisiert der Remote-Server-Computer 140 eine Datenbank, sodass sie jeden der Vielzahl von Sätzen von Referenzsteuerparametern den entsprechenden optimierten Steuerungseingaben zuordnet. Der Prozess 600 wird in einem Block 620 fortgesetzt.
In dem Block 620 empfängt der Remote-Server-Computer 140 einen geplanten Weg P von einem Fahrzeugcomputer 110. Zusätzlich kann der Remote-Server-Computer 140 Daten über eine Umgebung um ein Fahrzeug 105 herum empfangen, die ein oder mehrere Objekte 205 beinhalten, wie vorstehend erörtert. Der Prozess 600 wird in einem Block 625 fortgesetzt.
In dem Block 625 bestimmt der Remote-Server-Computer 140 einen Satz von geplanten Steuerparametern auf Grundlage des geplanten Wegs P, wie vorstehend erörtert. Der Remote-Server-Computer 140 kann eine Vielzahl von Segmenten des geplanten Wegs P identifizieren, z. B. auf Grundlage einer Krümmung des geplanten Wegs P, wie vorstehend erörtert. In dieser Situation kann der Remote-Server-Computer 140 einen Satz von geplanten Steuerparametern für jedes Segment des geplanten Wegs P bestimmen. Der Prozess 600 wird in einem Block 630 fortgesetzt.
In dem Block 630 wählt der Remote-Server-Computer 140 optimierte Steuerungseingaben für einen Satz von geplanten Steuerparametern aus. Der Remote-Server-Computer 140 kann die Datenbank abfragen, um einen Satz von Referenzsteuerparametern zu identifizieren, der dem Satz von geplanten Steuerparametern entspricht, z. B. durch Minimieren von Differenzen zwischen Werten in dem Satz von geplanten Steuerparametern und entsprechenden Werten in dem Satz von Referenzsteuerparametern, wie vorstehend erörtert. Der Remote-Server-Computer 140 kann dann die optimierten Steuerungseingaben auswählen, die dem identifizierten Satz von Referenzsteuerparametern zugeordnet sind. Der Prozess 600 wird in einem Block 635 fortgesetzt.
In dem Block 635 bestimmt der Remote-Server-Computer 140 einen tatsächlichen Weg A und einen Betriebsbereich R für den tatsächlichen Weg A. Der Remote-Server-Computer 140 gibt die ausgewählten optimierten Steuerungseingaben, den Satz von geplanten Steuerparametern und Betriebsrauschdaten in das Fahrzeugdynamikmodell ein, wie vorstehend erörtert. Der Remote-Server-Computer 140 kann den tatsächlichen Weg A und den Betriebsbereich R anhand des Fahrzeugzustandsmodells bestimmen, das durch das Fahrzeugdynamikmodell ausgegeben wird, wie vorstehend erörtert. Der Prozess 600 wird in einem Block 640 fortgesetzt.
In dem Block 640 bestimmt der Remote-Server-Computer 140 eine Verifizierung des geplanten Wegs P auf Grundlage des Betriebsbereichs R des tatsächlichen Wegs A. Die Verifizierung ist eines von verifiziert oder unverifiziert. Der Remote-Server-Computer 140 kann den Betriebsbereich R des tatsächlichen Wegs A mit Posen von Objekten 205 in der Umgebung um das Fahrzeug 105 herum vergleichen, z. B. durch Kombinieren des tatsächlichen Wegs A, des Betriebsbereichs R und der empfangenen Daten gemäß Datenfusionstechniken, wie vorstehend erörtert. Falls ein Objekt 205 den Betriebsbereich R schneidet, bestimmt der Remote-Server-Computer 140, dass der geplante Weg P unverifiziert ist. Falls kein Objekt 205 den Betriebsbereich R schneidet, bestimmt der Remote-Server-Computer 140, dass der geplante Weg P verifiziert ist. Der Prozess 600 wird in einem Block 645 fortgesetzt.
In dem Block 645 generiert der Remote-Server-Computer 140 eine Nachricht 400, die Daten beinhaltet, die spezifizieren, dass der geplante Weg P verifiziert oder unverifiziert ist, wie vorstehend erörtert. Der Remote-Server-Computer 140 kann dann die Nachricht 400 dem Fahrzeugcomputer 110 bereitstellen, wie vorstehend erörtert. Der Prozess 600 wird in einem Block 650 fortgesetzt.
In dem Block 650 bestimmt der Remote-Server-Computer 140, ob mit dem Prozess 600 fortgefahren werden soll. Zum Beispiel kann der Remote-Server-Computer 140 bestimmen, fortzufahren, nachdem er bestimmt hat, dass das Fahrzeug 105 eingeschaltet ist, z. B. auf Grundlage davon, dass fortdauernde Kommunikation von dem Fahrzeugcomputer 110 empfangen wird. In einem anderen Beispiel kann der Remote-Server-Computer 140 bestimmen, nicht fortzufahren, nachdem er bestimmt hat, dass das Fahrzeug 105 ausgeschaltet ist, z. B. auf Grundlage davon, dass keine Kommunikation von dem Fahrzeugcomputer 110 empfangen wird. Falls der Remote-Server-Computer 140 bestimmt, fortzufahren, kehrt der Prozess 600 zu dem Block 620 zurück. Andernfalls endet der Prozess 600.
Wie in dieser Schrift verwendet, ist mit dem adverbialen Ausdruck „im Wesentlichen“ gemeint, dass eine Form, eine Struktur, ein Maß, eine Menge, eine Zeit usw. aufgrund von Mängeln bei Materialien, Bearbeitung, Herstellung, Datenübertragung, Berechnungszeit usw. von einer bzw. einem genauen beschriebenen Geometrie, Abstand, Maß, Menge, Zeit usw. abweichen kann.
Im Allgemeinen können die beschriebenen Rechensysteme und/oder -vorrichtungen ein beliebiges aus einer Reihe von Computerbetriebssystemen einsetzen, die Versionen und/oder Varianten der Anwendung Ford Sync®, der Middleware AppLink/Smart Device Link, des Betriebssystems Microsoft Automotive®, des Betriebssystems Microsoft Windows®, des Betriebssystems Unix (z. B. des Betriebssystems Solaris®, vertrieben durch die Oracle Corporation in Redwood Shores, Kalifornien), des Betriebssystems AIX UNIX, vertrieben durch International Business Machines in Armonk, New York, des Betriebssystems Linux, der Betriebssysteme Mac OSX und iOS, vertrieben durch die Apple Inc. in Cupertino, Kalifornien, des BlackBerry OS, vertrieben durch die Blackberry, Ltd. in Waterloo, Kanada, und des Betriebssystems Android, entwickelt durch die Google, Inc. und die Open Handset Alliance, oder der QNX® CAR Platform for Infotainment, angeboten durch QNX Software Systems, beinhalten, ohne in irgendeiner Weise darauf beschränkt zu sein. Beispiele für Rechenvorrichtungen beinhalten ohne Einschränkung einen ersten bordeigenen Computer, einen Computerarbeitsplatz, einen Server, einen Desktop-, Notebook-, Laptop- oder Handheld-Computer oder ein anderes Rechensystem und/oder eine andere Rechenvorrichtung.
Computer und Rechenvorrichtungen beinhalten im Allgemeinen computerausführbare Anweisungen, wobei die Anweisungen durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, wie etwa die vorstehend aufgeführten, ausführbar sein können. Computerausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen kompiliert oder interpretiert werden, die unter Verwendung von vielfältigen Programmiersprachen und/oder -technologien erstellt werden, die ohne Einschränkung und entweder für sich oder in Kombination Java™, C, C++, Matlab, Simulink, Stateflow, Visual Basic, Java Script, Perl, HTMI, usw. beinhalten. Einige dieser Anwendungen können auf einer virtuellen Maschine kompiliert und ausgeführt werden, wie etwa der Java Virtual Machine, der Dalvik Virtual Machine oder dergleichen. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen z. B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw. und führt diese Anweisungen aus, wodurch ein oder mehrere Prozesse durchgeführt werden, die einen oder mehrere der in dieser Schrift beschriebenen Prozesse beinhalten. Derartige Anweisungen und andere Daten können unter Verwendung von vielfältigen computerlesbaren Medien gespeichert und übertragen werden. Eine Datei in einer Rechenvorrichtung ist im Allgemeinen eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium, wie etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw., gespeichert ist.
Speicher kann ein computerlesbares Medium (auch als prozessorlesbares Medium bezeichnet) beinhalten, das ein beliebiges nicht transitorisches (z. B. greifbares) Medium beinhaltet, das am Bereitstellen von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt ist, die durch einen Computer (z. B. durch einen Prozessor eines Computers) gelesen werden können. Ein derartiges Medium kann viele Formen annehmen, die nicht flüchtige Medien und flüchtige Medien beinhalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein. Nicht flüchtige Medien können zum Beispiel optische oder magnetische Platten und andere dauerhafte Speicher beinhalten. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamischen Direktzugriffsspeicher (dynamic random-access memory - DRAM) beinhalten, der typischerweise einen Hauptspeicher darstellt. Derartige Anweisungen können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien übertragen werden, die Koaxialkabel, Kupferdraht und Glasfaser beinhalten, die die Drähte beinhalten, aus denen ein Systembus besteht, der mit einem Prozessor einer ECU gekoppelt ist. Übliche Formen von computerlesbaren Medien beinhalten zum Beispiel RAM, einen PROM, einen EPROM, einen FLASH-EEPROM, einen beliebigen anderen Speicherchip oder eine beliebige andere Speicherkassette oder ein beliebiges anderes Medium, das ein Computer auslesen kann.
Datenbanken, Datenrepositorien oder andere Datenspeicher, die in dieser Schrift beschrieben sind, können verschiedene Arten von Mechanismen zum Speichern von, Zugreifen auf und Abrufen von verschiedenen Arten von Daten beinhalten, die eine hierarchische Datenbank, einen Satz von Dateien in einem Dateisystem, eine Anwendungsdatenbank in einem anwendereigenen Format, ein relationales Datenbankverwaltungssystem (relational database management system - RDBMS) usw. beinhalten. Jeder derartige Datenspeicher ist im Allgemeinen innerhalb einer Rechenvorrichtung beinhaltet, die ein Computerbetriebssystem einsetzt, wie etwa eines der vorstehend erwähnten, und auf die auf eine oder mehrere von vielfältigen Weisen über ein Netzwerk zugegriffen wird. Ein Dateisystem kann von einem Computerbetriebssystem aus zugreifbar sein und es kann Dateien beinhalten, die in verschiedenen Formaten gespeichert sind. Ein RDBMS setzt im Allgemeinen die Structured Query Language (SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erstellen, Speichern, Editieren und Ausführen gespeicherter Prozeduren ein, wie etwa die vorstehend erwähnte PL/SQL-Sprache.
In einigen Beispielen können Systemelemente als computerlesbare Anweisungen (z. B. Software) auf einer oder mehreren Rechenvorrichtungen (z. B. Servern, Personal Computern usw.) implementiert sein, die auf diesen zugeordneten computerlesbaren Speichermedien gespeichert sind (z. B. Platten, Speichern usw.). Ein Computerprogrammprodukt kann derartige auf computerlesbaren Medien gespeicherte Anweisungen zum Ausführen der in dieser Schrift beschriebenen Funktionen umfassen.
Hinsichtlich der in dieser Schrift beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Verfahren, Heuristiken usw. versteht es sich, dass, obwohl die Schritte derartiger Prozesse usw. als gemäß einer gewissen Reihenfolge erfolgend beschrieben worden sind, derartige Prozesse so in die Praxis umgesetzt werden können, dass die beschriebenen Schritte in einer Reihenfolge durchgeführt werden, die sich von der in dieser Schrift beschriebenen Reihenfolge unterscheidet. Es versteht sich ferner, dass gewisse Schritte gleichzeitig durchgeführt, andere Schritte hinzugefügt oder gewisse in dieser Schrift beschriebene Schritte weggelassen werden können. Mit anderen Worten dienen die Beschreibungen von Prozessen in dieser Schrift dem Zweck des Veranschaulichens gewisser Ausführungsformen und sollten keinesfalls dahingehend ausgelegt werden, dass sie die Patentansprüche einschränken.
Dementsprechend versteht es sich, dass die vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht eingrenzend sein soll. Viele Ausführungsformen und Anwendungen, die sich von den bereitgestellten Beispielen unterscheiden, werden dem Fachmann beim Lesen der vorstehenden Beschreibung ersichtlich. Der Umfang der Erfindung sollte nicht unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung bestimmt werden, sondern sollte stattdessen unter Bezugnahme auf die beigefügten Patentansprüche zusammen mit dem vollständigen Umfang von Äquivalenten, zu denen derartige Patentansprüche berechtigen, bestimmt werden. Es wird vorweggenommen und ist beabsichtigt, dass es zukünftige Entwicklungen im in dieser Schrift erörterten Stand der Technik geben wird und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in derartige zukünftigen Ausführungsformen einbezogen werden. Insgesamt versteht es sich, dass die Erfindung zur Modifikation und Variation fähig ist und ausschließlich durch die folgenden Patentansprüche eingeschränkt ist.
Allen in den Patentansprüchen verwendeten Ausdrücken soll deren allgemeine und gewöhnliche Bedeutung zukommen, wie sie vom Fachmann verstanden wird, sofern in dieser Schrift keine ausdrückliche gegenteilige Angabe erfolgt. Insbesondere ist die Verwendung der Singularartikel, wie etwa „ein“, „eine“, „der“, „die“, „das“ usw., dahingehend auszulegen, dass eines oder mehrere der angegebenen Elemente genannt werden, sofern ein Patentanspruch nicht eine ausdrückliche gegenteilige Einschränkung nennt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System bereitgestellt, das einen Computer aufweist, der einen Prozessor und einen Speicher beinhaltet, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausführbar sind, der zu Folgendem programmiert ist: auf Grundlage eines Satzes von geplanten Steuerparametern, der einen geplanten Weg für ein Fahrzeug definiert, Identifizieren eines Satzes von Referenzsteuerparametern, der dem Satz von geplanten Wegsteuerparametern entspricht; Eingeben von optimierten Steuerungseingaben, die dem identifizierten Satz von Referenzsteuerparametern, dem Satz von geplanten Steuerparametern und Betriebsrauschdaten zugeordnet sind, in ein Fahrzeugdynamikmodell, das ein Fahrzeugzustandsmodell ausgibt; Bestimmen eines tatsächlichen Wegs für das Fahrzeug und eines Betriebsbereichs für den tatsächlichen Weg auf Grundlage des Fahrzeugzustandsmodells; und Bestimmen, dass der geplante Weg eines von verifiziert oder unverifiziert ist, auf Grundlage des Betriebsbereichs.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Satz von geplanten Steuerparametern mindestens eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Fahrzeugbeschleunigung und einen Lenkwinkel.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zu Folgendem: Empfangen von Daten für eine Umgebung um das Fahrzeug herum; und Bestimmen, dass der Satz von geplanten Steuerparametern verifiziert ist, auf Grundlage davon, dass über die Daten bestimmt wird, dass kein Objekt den Betriebsbereich schneidet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zum Empfangen der Daten von einem Fahrzeugcomputer in dem Fahrzeug.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zu Folgendem: Empfangen von Daten für eine Umgebung um das Fahrzeug herum; und Bestimmen, dass der Satz von geplanten Steuerparametern unverifiziert ist, auf Grundlage davon, dass über die Daten bestimmt wird, dass ein Objekt den Betriebsbereich schneidet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zum Empfangen der Daten von einem Fahrzeugcomputer in dem Fahrzeug.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zu Folgendem: nach Empfangen eines geplanten Wegs von dem Fahrzeug Bestimmen des Satzes von geplanten Steuerparametern anhand des geplanten Wegs.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zum Bereitstellen einer Nachricht an einen Fahrzeugcomputer, die angibt, dass der geplante Weg verifiziert oder unverifiziert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch den Fahrzeugcomputer gekennzeichnet, wobei der Fahrzeugcomputer einen zweiten Prozessor und einen zweiten Speicher beinhaltet, wobei der zweite Speicher Anweisungen speichert, die durch den zweiten Prozessor ausführbar sind, sodass der Fahrzeugcomputer dazu programmiert ist, nach Bestimmen, dass der geplante Weg verifiziert ist, das Fahrzeug entlang des geplanten Wegs zu betreiben.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Fahrzeugcomputer ferner dazu programmiert, nach Bestimmen, dass der geplante Weg unverifiziert ist, einen aktualisierten geplanten Weg zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Fahrzeugcomputer ferner dazu programmiert, nach Generieren des geplanten Wegs den geplanten Weg dem Computer bereitzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zum Abfragen einer Datenbank, um den Satz von Referenzsteuerparametern zu identifizieren.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zum Bestimmen der Steuerungseingaben für den Satz von Referenzsteuerparametern durch Minimieren einer Kostenfunktion für eine Differenz zwischen einem erwarteten Weg und einem Referenzweg.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Anweisungen ferner Anweisungen zu Folgendem: nach Eingeben des Satzes von Referenzsteuerparametern in das Fahrzeugdynamikmodell, das ein Referenzfahrzeugzustandsmodell ausgibt, Bestimmen des Referenzwegs auf Grundlage des Referenzfahrzeugzustandsmodells.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erwartete Weg durch den Satz von Referenzsteuerparametern definiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Folgendes: auf Grundlage eines Satzes von geplanten Steuerparametern, der einen geplanten Weg für ein Fahrzeug definiert, Identifizieren eines Satzes von Referenzsteuerparametern, der dem Satz von geplanten Wegsteuerparametern entspricht; Eingeben von optimierten Steuerungseingaben, die dem identifizierten Satz von Referenzsteuerparametern, dem Satz von geplanten Steuerparametern und Betriebsrauschdaten zugeordnet sind, in ein Fahrzeugdynamikmodell, das ein Fahrzeugzustandsmodell ausgibt; Bestimmen eines tatsächlichen Wegs für das Fahrzeug und eines Betriebsbereichs für den tatsächlichen Weg auf Grundlage des Fahrzeugzustandsmodells; und Bestimmen, dass der geplante Weg eines von verifiziert oder unverifiziert ist, auf Grundlage des Betriebsbereichs.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet der Satz von geplanten Steuerparametern mindestens eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Fahrzeugbeschleunigung und einen Lenkwinkel.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Folgendes: Empfangen von Daten für eine Umgebung um das Fahrzeug herum; und Bestimmen, dass der Satz von geplanten Steuerparametern unverifiziert ist, auf Grundlage davon, dass über die Daten bestimmt wird, dass ein Objekt den Betriebsbereich schneidet.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Folgendes: Empfangen von Daten für eine Umgebung um das Fahrzeug herum; und Bestimmen, dass der Satz von geplanten Steuerparametern verifiziert ist, auf Grundlage davon, dass über die Daten bestimmt wird, dass kein Objekt den Betriebsbereich schneidet.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren nach Empfangen eines geplanten Wegs von dem Fahrzeug Bestimmen des Satzes von geplanten Steuerparametern anhand des geplanten Wegs.

Claims

Verfahren, umfassend: auf Grundlage eines Satzes von geplanten Steuerparametern, der einen geplanten Weg für ein Fahrzeug definiert, Identifizieren eines Satzes von Referenzsteuerparametern, der dem Satz von geplanten Wegsteuerparametern entspricht; Eingeben von optimierten Steuerungsparametern, die dem identifizierten Satz von Referenzsteuerparametern, dem Satz von geplanten Steuerparametern und Betriebsrauschdaten zugeordnet sind, in ein Fahrzeugdynamikmodell, das ein Fahrzeugzustandsmodell ausgibt; Bestimmen eines tatsächlichen Wegs für das Fahrzeug und eines Betriebsbereichs für den tatsächlichen Weg auf Grundlage des Fahrzeugzustandsmodells; und Bestimmen, dass der geplante Weg eines von verifiziert oder unverifiziert ist, auf Grundlage des Betriebsbereichs.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Satz von geplanten Steuerparametern mindestens eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Fahrzeugbeschleunigung und einen Lenkwinkel beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Empfangen von Daten für eine Umgebung um das Fahrzeug herum; und Bestimmen, dass der Satz von geplanten Steuerparametern verifiziert ist, auf Grundlage davon, dass über die Daten bestimmt wird, dass kein Objekt den Betriebsbereich schneidet.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend Empfangen der Daten von einem Fahrzeugcomputer in dem Fahrzeug.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Empfangen von Daten für eine Umgebung um das Fahrzeug herum; und Bestimmen, dass der Satz von geplanten Steuerparametern unverifiziert ist, auf Grundlage davon, dass über die Daten bestimmt wird, dass ein Objekt den Betriebsbereich schneidet.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend Empfangen der Daten von einem Fahrzeugcomputer in dem Fahrzeug.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend nach Empfangen eines geplanten Wegs von dem Fahrzeug Bestimmen des Satzes von geplanten Steuerparametern anhand des geplanten Wegs.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bereitstellen einer Nachricht an einen Fahrzeugcomputer, die angibt, dass der geplante Weg verifiziert oder unverifiziert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend nach Bestimmen, dass der geplante Weg verifiziert ist, Betreiben des Fahrzeugs entlang des geplanten Wegs über den Fahrzeugcomputer.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend nach Generieren des geplanten Wegs Bereitstellen des geplanten Wegs an den Computer über den Fahrzeugcomputer.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend nach Bestimmen des Satzes von geplanten Steuerparametern Bereitstellen des Satzes von geplanten Steuerparametern an den Computer.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Abfragen einer Datenbank, um den Satz von Referenzsteuerparametern zu identifizieren.
Computer, der dazu programmiert ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12 auszuführen.
Computerprogrammprodukt, umfassend Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-12.
Fahrzeug, umfassend einen Computer, der dazu programmiert ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12 auszuführen.