DE112006003319T5

DE112006003319T5 - Geschwindigkeitssteuerungsverfahren für ein Fahrzeug, das sich einer Kurve nähert und in dieser fährt

Info

Publication number: DE112006003319T5
Application number: DE112006003319T
Authority: DE
Inventors: Yong H. Troy Lee; Weiwen Rochester Hills Deng
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2008-10-16
Also published as: US20070150157A1; WO2007070160A3; CN101326425B; CN101326425A; WO2007070160A2; US7400963B2

Abstract

Geschwindigkeitssteuerungssystem, das zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit einem Lenkrad und einem Bediener geeignet ist, wobei das System umfasst:
eine Kartendatenbank mit mindestens einer Aufzeichnung, wobei die Aufzeichnung mindestens einen Pfad darstellt, wobei der Pfad mehrere Positionspunkte darstellt, wobei ein Teil der Punkte benachbarte Kurvenpunkte darstellt, die eine Kurve definieren;
eine Lokalisierereinrichtung, die kommunikativ mit der Datenbank gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den Ort des Fahrzeugs zu ermitteln und den Ort mit einem ersten der Punkte auf dem Pfad in Übereinstimmung zu bringen, wenn sich das Fahrzeug auf dem Pfad befindet; und
einen Controller, der kommunikativ mit der Einrichtung und der Datenbank gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um einen sich nähernden Kurvenpunkt zu identifizieren und eine zulässige Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit zu ermitteln,
wobei die Verbesserung umfasst, dass der Controller ferner ausgestaltet ist, um teilweise auf der Grundlage der zulässigen Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit und einer Bedienervorliebe- oder Fahrzeugeigenschaftseingabe eine...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Kurvengeschwindigkeitssteuerungssysteme und insbesondere ein Geschwindigkeitssteuerungssystem, das ausgestaltet ist, um eine korrekte Bedienerverwaltung der Kurve zu vereinfachen, indem das Fahrzeug automatisch beschleunigt oder verlangsamt wird.
2. Technischer Hintergrund
Insbesondere in Bezug auf Kraftfahrzeuge ist eine Bedienerfehlverwaltung einer Kurve einer der häufigsten Faktoren, die zu Unfällen beitragen. Es sei angemerkt, dass sich bei diesen Unfällen übermäßige Querkräfte ergeben, wenn die Geschwindigkeitsrate des Fahrzeugs die Geschwindigkeitsrate übersteigt, bei der das Fahrzeug die Kurve sicher oder bequem verwalten könnte. Es sei ferner angemerkt, dass der Bediener, wenn er sich einer Kurve mit übermäßigen Geschwindigkeiten nähert, typischerweise einen bedenklichen Ablauf eines übermäßigen Bremsens und Lenkens beginnt, um die Schwierigkeiten der Kurvenfahrt zu lösen.
In der Vergangenheit entwarfen anerkannte Bauingenieure Verkehrsstraßenkurven durch Auswählen einer mehrerer Kurvenvorlagen, d. h. kreisförmig, spiralförmig, und stärker bevorzugt eine Kombination beider, die am besten zu dem vorliegenden Gelände passt und Hindernissen ausweicht, deren Entfernung als zu teuer erachtet wird. Der Beginn der Kurve wird typischerweise an einer gegebenen Stelle festgelegt, und weitere Hinweise, wie z. B. der Kurvenbeginn- und -endradius, werden typischerweise auch in den Plänen festgehalten. Computergestützte Entwurfstechniken und Software stellen Querschnitte an typischen Stellenverschiebungen bereit, an denen Höhenpunkte und Überhöhungswinkel für die Kurve dargestellt sind. Diese Pläne werden durch Vermessungs- und Bauteams im Gelände präzise abgesteckt und verwirklicht. Schließlich wird die Verkehrsstraßengeschwindigkeitsbegrenzung derart bestimmt, dass eine typische Kombination aus Fahrer und Fahrzeug, die eine minimale Normalkraft erzeugt, und mit einem Querreibungskoeffizienten in Bezug auf die Fahrbahn, der Querbeschleunigung standhalten kann, die durch die Zentrifugalkraft verursacht wird, die auf das Fahrzeug wirkt.
Insbesondere wirkt die Zentrifugalkraft F_c (= ma_c = mv²/R) während einer Kurvenverwaltung auf das Fahrzeug, um eine Querbeschleunigung nach außen zu bewirken. Um die Kurve, d. h. einen konstanten Radius, des Fahrzeugpfads aufrechtzuerhalten, muss diese Kraft direkt proportional zu einer gleichen und entgegengesetzten Zentripetalkraft sein. In Bezug auf eine Fahrzeugfahrt liefert die Kraft der Reibung zwischen den Reifen und der Fahrbahnoberfläche eine Zentripetalkraft. Um Bedingungen zu berücksichtigen, unter denen die Reibung nicht ausreicht (z. B. auf nassen Straßen, Eis, Öl etc.), wird die Kurve vorzugsweise unter einem Winkel θ überhöht, so dass zumindest ein Teil der Zentripetalkraft stattdessen durch eine Normalkraft F_N (= mg) geliefert wird. Mit einem Gleichsetzen von F_c und F_N bei normalen Straßenbedingungen, unter denen angenommen wird, dass die Reibung 1 ist, steht die maximal zulässige Geschwindigkeit mit der Schwerkraft durch v² = gRtanθ in Beziehung, wobei g die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft ist und R der Krümmungsradius ist.
Somit ist es für einen Bediener, wenn ein Fahrzeug zu schnell fährt und die Reibung nicht ausreichend ist, oftmals schwierig, sicher um eine Kurve zu fahren. Um eine Kurvenfehlverwaltung zu berücksichtigen, wurden Systeme entwickelt, um entweder eine sich nähernde Kurve zu identifizieren oder einen Aspekt der Fahrzeugleistung während der Kurve oder des Näherns an diese zu modifizieren. Einige dieser Systeme stellen Mechanismen und eine Steuerlogik zum Auswählen und Erreichen eines optimalen Getriebegangs während einer Kurvenverwaltung und zum Definieren und Schätzen einer sich nähernden Kurve dar. Andere Systeme ermitteln stabile Fahrgeschwindigkeiten für detektierte Knoten und verlangsamen oder beschleunigen das Fahrzeug, um an einer gegebenen Stelle die stabile Geschwindigkeit zu erreichen.
Diese herkömmlichen Systeme sind jedoch starre One-Size-Fits-All-Modelle, die keine Abwandlungen aufgrund von Bedienervorlieben oder Fahrzeugeigenschaften ermöglichen. Diese Systeme stellen auch kein Mittel bereit, um spezielle Bedingungen korrekt zu berücksichtigen, das ein Profil der zulässigen Kurvengeschwindigkeit modifizieren kann, wenn dies erwünscht ist. Weiterhin berücksichtigen diese Systeme keine unmittelbare Änderung des Krümmungsradius, die an einem Endpunkt einer kreisförmigen Kurve auftreten kann, und liefern diese Systeme auch keine Rückkopplung, um die Optimierung der Leistung zu ermöglichen, was somit zu Fehlern oder einer schnellen Beschleunigung beim Verlassen einer Kurve führen kann.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
In Ansprechen auf diese und andere Probleme, die durch herkömmliche Kurvengeschwindigkeitssteuerungssysteme verursacht werden, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein verbessertes Kurvengeschwindigkeitssteuerungssystem, das Verfeinerungsfaktoren verwendet, um eine Bedienerkurvenverwaltung zu verbessern. Unter anderem reduziert das System die Fahrzeuggeschwindigkeit beim Annähern an eine Kurve, wenn dies notwendig ist, was ein übermäßiges Bremsen durch den Bediener in der Kurve vermeidet und auf diese Weise den Lenkaufwand und das Risiko eines Unfalls reduziert. Das erfindungsgemäße System ist intelligent genug, um zu dem Ende der Kurve hin zu beschleunigen, so dass die Leistung der Kurvenfahrt verbessert wird.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitssteuerungssystem, das zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit einem Lenkrad und einem Bediener geeignet ist. Das System umfasst eine Kartendatenbank mit mindestens einer Aufzeichnung, wobei die Aufzeichnung mindestens einen Pfad darstellt. Der Pfad stellt mehrere Positionspunkte dar, wobei ein Teil der Punkte benachbarte Kurvenpunkte darstellt, die eine Kurve definieren. Eine Lokalisierereinrichtung ist kommunikativ mit der Datenbank gekoppelt und ausgestaltet, um den Ort des Fahrzeugs zu ermitteln und den Ort mit einem ersten der Punkte auf dem Pfad in Übereinstimmung zu bringen. Das System umfasst ferner einen Controller, der kommunikativ mit der Einrichtung und der Datenbank gekoppelt ist. Der Controller ist ausgestaltet, um einen sich nähernden Kurvenpunkt zu identifizieren und eine zulässige Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit zu ermitteln. Schließlich ist der Controller ferner ausgestaltet, um teilweise auf der Grundlage der zulässigen Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit und einer Bedienervorliebe- und/oder Fahr zeugeigenschaftseingabe eine gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit zu ermitteln.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrzeugkurvenverwaltung durch einen Controller, wobei das Fahrzeug ein Navigationssystem mit einer Kartendatenbank umfasst. Das Verfahren umfasst ein Zugreifen auf die und Lokalisieren der momentanen Position des Fahrzeugs auf einem Pfad in der Datenbank. Es wird ein sich nähernder Kurvenpunkt einer Kurve auf dem Pfad identifiziert. Es werden ein Kurvenpunktradius und eine zulässige Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit ermittelt. Es wird eine Eingabe empfangen, die mit einer Bedienervorliebe oder einer Fahrzeugeigenschaft in Beziehung steht. Schließlich wird eine gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der zulässigen Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit und der Eingabe ermittelt. Insbesondere erzeugt das System ferner einen Beschleunigungs- oder Verlangsamungsbefehl auf der Grundlage eines vorbestimmten Beschleunigungsprofils und liefert das System eine konstante Rückkopplung unter einem Regelkreis, um den Befehl zu optimieren.
Es ist zu verstehen und anzumerken, dass die vorliegende Erfindung gegenüber dem Stand der Technik eine Anzahl von Vorteilen bereitstellt, die beispielsweise ein Bereitstellen eines flexibleren benutzerspezifizierten Systems umfassen. Das System ist ausgestaltet, um auf der Grundlage einer genauen Straßenerfassungsfähigkeit, einer Berechnung der gewünschten Geschwindigkeit und einer Steuerstrategie eine optimale Kurvengeschwindigkeit zu erreichen. Das System ist mit dem Fahrzeug kommunikativ gekoppelt, um kontinuierlich eine Sensorrückkopplung zu empfangen und eine automatische Kurvengeschwindigkeitssteuerung durch das Fahrzeug zu vereinfachen.
Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen) und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben, in denen:
1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist, die insbesondere Komponenten eines bevorzugten Kurvengeschwindigkeitssteuerungssystems zeigt;
2 ein Aufriss eines Navigationssystems, eines Fahrzeugs und eines Bedieners gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
3 ein Aufriss des Armaturenbretts des Fahrzeugs und des in 2 gezeigten Navigationssystems ist, wobei insbesondere der Monitor und eine Kartenaufzeichnung gezeigt sind;
4 eine Draufsicht auf das Fahrzeug ist, das auf einer Verkehrsstraße mit einer sich nähernden kreisförmigen Kurve fährt;
5 eine Draufsicht auf das Fahrzeug ist, das auf einer Verkehrsstrafe mit einer sich nähernden nicht kreisförmigen Kurve fährt;
6 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des Kurvengeschwindigkeitssteuerungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
7 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Kurvenbefehlserzeugungsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
8 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Fahrzeugspositionsschätzungsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
9 ein Flussdiagramm eines bevorzugten Kurvenverwaltungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Wie es in 1 gezeigt ist, betrifft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Kurvengeschwindigkeitssteuerungssystem 10, das zur Verwendung bei einem Fahrzeug 12 und durch einen Bediener 14 geeignet ist. Das System 10 ist ausgestaltet, um mehrere Kurvenpunkte (d. h. Knoten) einer sich nähernden Kurve zu identifizieren, die jeweils vorzugsweise gleich weit von dem Rand der Fahrbahn entfernt sind. Wie es hierin weiter beschrieben ist, ist das System 10 ausgestaltet, um ein Profil der zulässigen Kurvengeschwindigkeit (d. h. kritischer oder maximaler Bereich) zu ermitteln, einen Fahrzeugzustand, wie beispielsweise Gierrate, Geschwindigkeit und geo grafischer Ort, zu ermitteln, und auf der Grundlage des Profils der zulässigen Kurvengeschwindigkeit und einer Bedienervorliebe- oder Fahrzeugeigenschaftseingabe ein Profil der gewünschten Kurvengeschwindigkeit zu ermitteln. Das System 10 ist hierin in Bezug auf Fahrzeuge, wie beispielsweise Autos, Geländewagen, Lastwagen etc., gezeigt und beschrieben. Es kann jedoch auch bei Luftfahrzeugen oder Wasserfahrzeugen oder wann immer eine Navigation und eine Kurvenverwaltung erwünscht sind, verwendet werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Systems 10 umfasst eine Datenbank 16 mit mindestens einer Kartenaufzeichnung 16a, die aus mehreren Positionspunkten besteht, wobei jeder Punkt einem Ort auf der Erde oder einem anderen Planeten entspricht (siehe 2 und 3). Insbesondere umfasst die Datenbank 16 mehrere Enhanced Digital-Karten (ED-Karten) unter Verwendung von GPS-Daten. Diese Punkte stellen vorzugsweise mehrere Pfade 18 dar, um eine Straßenkarte zu bilden. Mindestens ein Teil der Punkte umfasst vorzugsweise ID-Links, die eine Korrelation zwischen einem gegebenen Punkt und Hinweisdaten ermöglichen, die einem tatsächlichen Zustand an dem entsprechenden Ort entsprechen. Insbesondere können die Hinweisdaten durch den Bediener 14 oder eine dritte Seite eingegeben oder modifiziert werden. Schließlich kann die Datenbank 16 durch ein herkömmliches Speichermittel, wie beispielsweise eine CD-ROM, eine interne Festplatte oder eine Wechselspeicherkarte, in dem System 10 gespeichert sein.
Das System 10 umfasst eine Lokalisierereinrichtung 20, die ausgestaltet ist, um den geografischen Ort des Fahrzeugs vorzugsweise unter einem dreidimensionalen Koordinatensystem zu ermitteln. Wie es in 1 gezeigt ist, ermittelt ein bevorzugter Lokalisierer 20 die Längengrad-, Breitengrad- und Höhenkoordinaten des Fahrzeugs unter Verwendung von GPS und umfasst der Lokalisierer 20 somit ferner einen GPS-Empfänger 22, der in dem Fahrzeug 12 positioniert ist, und mindestens vier zugeordnete Satelliten 24, 26, 28, 30, die zu jeder Zeit kommunikativ mit dem Empfänger 22 gekoppelt sind. Alternativ könnten andere Signalquellen, die sich an Steuerpunkten befinden, kommunikativ mit dem Empfänger 22 gekoppelt sein, und könnten andere Koordinatensysteme auf der Grundlage einer Vielzahl von geodätischen Daten, Einheiten, Projektionen und Referenzen, wie beispielsweise Military Grid Reference System (MGRS) oder ECEF X, Y, Z, gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Schließlich ist die Lokalisierereinrichtung 20 kommunikativ mit der Datenbank 16 gekoppelt und sind die beiden kooperativ ausgestaltet, um den tatsächlichen Ort des Fahrzeugs 12 mit einem ersten Positionspunkt 32 auf der Kartenaufzeichnung 16a über der Zeit in Korrelation zu bringen. Wie es in 3 gezeigt ist, umfasst das bevorzugte System 10 ferner einen Monitor 34, der ausgestaltet ist, um dem Bediener 14 die Kartenaufzeichnung 16a und den Fahrzeugort anzuzeigen.
Das System 10 umfasst ferner einen erfindungsgemäßen Controller 36, der ausgestaltet ist, um eine sich nähernde Kurve 18a auf einem Fahrzeugpfad 18 zu identifizieren, wenn sich das Fahrzeug 12 an einer minimalen Distanz zu einem ersten mehrerer Kurvenpunkte 38 befindet und auf diesen zufährt. Jeder Kurvenpunkt 38 kann vorzugsweise durch diesem zugeordnete Hinweisdaten identifiziert werden, die den Entwurfskrümmungsradius angeben. Der Beginn eines Satzes von benachbarten Kurvenpunkten kann gemäß entsprechenden Stellenverschiebungen wie entworfen identifiziert werden. Wie es in 4 und 5 gezeigt ist, kann die Kurve 18a eine kreisförmige, nicht kreisförmige (z. B. spiralförmige) oder Kombinationskurve darstellen. Somit ist das bevorzugte System 10 ausgestaltet, um die Information über die zukünftige Straßengeometrie direkt aus den ED-Karten zu lesen.
Alternativ kann eines mehrerer durch die zuvor genannten Systeme des Stands der Technik beschriebenen Verfahren verwendet werden, um einen Kurvenpunkt 38 zu identifizieren. Beispielsweise kann ein Kurvenpunkt 38 durch Triangulation von vorangehenden und nachfolgenden Punkten und durch Vergleichen eines durch die Punkte definierten Winkels mit einem Schwellenwert identifiziert werden. Somit ist der Controller 36 bei dieser Ausgestaltung ausgestaltet, um zu Beginn einen Kurvenpunktidentifikationsalgorithmus auszuführen. Es sei jedoch angemerkt, dass, wenn jeder Positionspunkt entlang dem Pfad zu einem Krümmungsradiuswert gehört, der Controller 36 nicht ausgestaltet sein muss, um zu Beginn einen bestimmten Kurvenpunkt zu identifizieren.
Der Controller 36 ist ferner ausgestaltet, um, wenn ein Kurvenpunkt 38 identifiziert wird, die korrekte Verwaltung der Kurve durch das Fahrzeug zu vereinfachen. Der Controller 36 ist ausgestaltet, um die momentane Geschwindigkeit V_x zu ermitteln, und ist stärker bevorzugt kommunikativ mit dem Geschwindigkeitsmesser 40 gekoppelt oder ausgestaltet, um die Geschwindigkeit auf der Grundlage von GPS-Daten zu berechnen. Der Controller 36 ist ferner ausgestaltet, um das Profil der gewünschten Kurvengeschwindigkeit an dem Ort direkt zu berechnen oder von einer Tabelle mit Offline-Berechnungen abzurufen. Auf der Grundlage der momentanen Geschwindigkeit und des Profils der gewünschten Kurvengeschwindigkeit ermittelt der Controller 36 ein Beschleunigungsprofil und erzeugt der Controller 36 einen Beschleunigungs- oder Verlangsamungsbefehl. Schließlich ist der Controller 36 ausgestaltet, um dann eine Rückkopplung der tatsächlichen Geschwindigkeit zu empfangen und den Befehl dementsprechend zu modifizieren, um ein Regelungssystem darzustellen, das sich einer optimalen Kurvengeschwindigkeit annähert.
Um die Kurvengeschwindigkeit unabhängig zu steuern, ist der bevorzugte Controller 36 kommunikativ mit einem Bremsmodul 42 und einem Beschleunigungsmodul 44 des Fahrzeugs gekoppelt, um dazu in der Lage zu sein, zu bewirken, dass das Fahrzeug 12 beschleunigt oder seine Geschwindigkeit verlangsamt (siehe 6). Das Bremsmodul 42 ist vorzugsweise ausgestaltet, um von dem Controller 36 einen elektrischen Verlangsamungsbefehl zu empfangen und das Fahrzeug 12 mechanisch zu verlangsamen, wenn die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit als größer als die gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit eines Kurvenpunkts betrachtet wird. Eine bevorzugte Ausführungsform des Bremsmoduls 42 umfasst mindestens ein elektromechanisches Ventil (nicht gezeigt), das mit den Hydraulikleitungen der Bremsen gekoppelt ist. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Bremsmodul 42 ausgestaltet, um mindestens einen Teil der Beschleunigungskomponenten des Fahrzeugs 12, wie beispielsweise das Gaspedal, zu umgehen oder zu dämpfen, um zu ermöglichen, dass der Luft- und der Motorwiderstand das Fahrzeug 12 verlangsamen.
Umgekehrt ist das Beschleunigungsmodul 44 vorzugsweise ausgestaltet, um einen elektrischen Beschleunigungsbefehl von dem Controller 36 zu empfangen und mindestens einen Teil der Beschleunigungskomponenten des Fahrzeugs 12 mechanisch zu steuern, wenn die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit als kleiner oder gleich der gewünschten Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit betrachtet wird. Beispielsweise kann das Beschleunigungsmodul 44 mit einem Verbrennungsmotor verbunden sein und ausgestaltet sein, um die Leistung dieses zu modifizieren. Insbesondere kann das Beschleunigungsmodul 44 ausgestaltet sein, um die Menge oder Zusammensetzung des Kraftstoff/Luft-Gemischs zu modifizieren. Bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug kann das Beschleuni gungsmodul 44 ausgestaltet sein, um den dem Motor gelieferten Strom zu regulieren.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Algorithmen und der Funktion des Controllers 36 zum Erreichen dieser Aufgaben wird wie folgt ausführlicher beschrieben:
I. Profil der zulässigen Kurvengeschwindigkeit
Für mehrere Kurvenpunkte wird zu Beginn ein Profil der zulässigen Kurvengeschwindigkeit ermittelt, wobei der Controller 36 eine zulässige oder maximale Kurvenpunktgeschwindigkeit oder kritische Geschwindigkeit V_{x_critical} für jeden Punkt gemäß der folgenden Formel berechnet:
und θ der Überhöhungswinkel der Kurve an dem Kurvenpunkt ist, g die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft ist (9,81 m/s²), R der Krümmungsradius der Kurve an dem Kurvenpunkt ist und μ der Koeffizient der Reibung zwischen der Fahrbahn und dem Fahrzeug an dem Kurvenpunkt ist.
Alternativ kann der Controller 36 ein Krümmungsprofil für die sich nähernde Kurve 18a berechnen und eine offline erzeugte Datenbank mit kritischen Geschwindigkeiten verwenden, um das Profil der zulässigen Kurvengeschwindigkeit zu erhalten. Bei dieser Ausgestaltung kann der Controller 36 die Profildaten der zulässigen Kurvengeschwindigkeit von der Tabelle oder von zuvor gespeicherten Hinweisen, die zu dem Kurvenpunkt gehören, direkt in der Kartenaufzeichnung 16a abrufen.
II. Profil der gewünschten Kurvengeschwindigkeit
Wie zuvor beschrieben, dient ein erfindungsgemäßer Aspekt der vorliegenden Erfindung dem Modifizieren des Profils der zulässigen Kurvengeschwindigkeit zum Ermitteln eines Profils der gewünschten Kurvengeschwindigkeit auf der Grundlage einer Bedienervorliebe- und/oder Fahrzeugeigenschaftseingabe. Wenn die zulässige Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit durch Gleichung (1) berechnet wird, kann die Eingabe durch mindestens einen variablen Faktor und stärker bevorzugt durch das Produkt eines Bedienerfaktors (oder Fahrerfaktors) K_d und eines separaten Fahrzeugfaktors K_v dargestellt werden. Unter anderem kann der K_d-Faktor durch das Alter, die Sicht, das Komfortniveau oder ansonsten den Fahrstil und das Können des Fahrers sowie den/die Insassen und das Gewicht der Beladung, die das Fahrzeug mitführt, beeinflusst werden. Der K_v-Faktor kann unter anderem durch die Schwerpunkthöhe, die Spurbreite, die Fahrzeugwankeigenschaften, die Zusammensetzung und Ausgestaltung der Reifen, die Verkehrsstraßenoberfläche und den Verkehrsstraßenzustand, die vorgeschriebene Geschwindigkeitsbegrenzung und/oder das Gewicht des Fahrzeugs beeinflusst werden. Es sei angemerkt, dass diese Koeffizienten experimentell auf der Grundlage des Fahrerakzeptanzniveaus angepasst werden können. Schließlich wird die gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit oder Komfortgeschwindigkeit ferner durch Ersetzen der Beschleunigung aufgrund der Schwerkraftkonstante durch einen Faktor A_y einer reduzierten maximalen Querbeschleunigung (d. h. 0,3 g, zum Beispiel) erreicht, so dass
Allgemeiner kann die gewünschte Kurvengeschwindigkeit eine Funktion der folgenden Parameter sein: Überhöhungswinkel, Straßenreibungskoeffizient, Straßenkurvenradius, Fahrzeugfaktor und Fahrerfaktor, wie es in der folgenden Gleichung gezeigt ist. Vx_comfort = F(R, θ, μ, Kv, Kd) (2A)
Diese Berechnung wird für jeden Kurvenpunkt durchgeführt, um das Profil der gewünschten Kurvengeschwindigkeit zu ermitteln, wobei das Profil durch die Matrix V ^x_desired = V ^x(0) V ^x(1) ... V ^x(N)] (3)dargestellt wird. Es sei angemerkt, dass, wenn die Kurve 18a kreisförmig ist, wie es in 4 gezeigt ist, und alle Kurvenpunkte den gleichen Radius aufweisen, das Profil der gewünschten Kurvengeschwindigkeit konstant ist und die für den ersten Kurvenpunkt berechnete gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit für die gesamte Kurve verwendet werden kann.
Wenn die Kurve 18a nicht kreisförmig ist (siehe 5), ermittelt der Controller 36 für jeden der mehreren Kurvenpunkte eine separate gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit, um das Profil der gewünschten Kurvengeschwindigkeit zu erzeugen. Eine Kurvenpunktabtastung wird vorzugsweise in einem vorbestimmten Intervall, wie beispielsweise 150 m, durchgeführt, das teilweise von der Länge der Kurve 18a abhängt. Genauer gesagt kann das Intervall durch den Bediener 14 modifiziert werden, um die Genauigkeit zu erhöhen oder die Einbeziehung zu verringern, wenn dies erwünscht ist. Schließlich kann die gewünschte Kurvenpunkt verwaltungsgeschwindigkeit für einen gegebenen Punkt ähnlich wie bei der zulässigen Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit von einer vorab erzeugten Tabelle mit berechneten Werten abgerufen werden.
III. Fahrzeugpositionsermittlung
Es sei angemerkt, dass die genaue Fahrzeugpositionierung notwendig ist, um die korrekte Funktion des Systems 10 zu bewirken. Unter Verwendung von Gleichung (2) oder einer Nachschlagetabelle für gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeiten zum Ermitteln der Geschwindigkeit und der momentanen Fahrzeugposition in der globalen Koordinate ist der bevorzugte Controller 36 ausgestaltet, um ein Profil der gewünschten Position über der Zeit zu erzeugen, wie folgt: ddesired = [d(0) d(1) ... d(N)] = [0 d ... Nd] (4)
Das Profil der gewünschten Position entspricht dem Kurvengeschwindigkeitsprofilpunkt in Gleichung (3), wobei d der Schritt für jeden gleich weit entfernten Kurvenpunkt ist. Es sei jedoch angemerkt, dass der Controller 36 sogar für nicht gleich weit entfernte Punkte korrekt funktioniert. Wenn die GPS-Information jedoch unzuverlässig wird, d. h. unter großen Brücken, Gebäuden oder anderen Hindernissen, umfasst das System 10 vorzugsweise ein Schätzungsmodul, das später in Teil (VI) beschrieben wird.
IV. Beschleunigungsprofil
Der Beschleunigungs- oder Verlangsamungsbefehl wird auf der Grundlage der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit V_x und des Profils der ge wünschten Kurvengeschwindigkeit erzeugt. Für das Profil der gewünschten Geschwindigkeit, wie in Gleichung (3) gezeigt, und der Fahrzeugposition, wie in Gleichung (4) gezeigt, kann das Beschleunigungsprofil in der festen Koordinate des Fahrzeugs für einen gegebenen Kurvenpunkt i gemäß der folgenden Formel:
berechnet werden, wobei d(i) = (i – 1)d die Distanz zu dem Kurvenpunkt der gewünschten Geschwindigkeit von der momentanen Position aus ist. Somit werden für eine gegebene Mehrzahl von Kurvenpunkten das Profil der gewünschten Kurvengeschwindigkeit, die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit und die Abtastdistanz verwendet, um das Beschleunigungsprofil zu ermitteln: Âx_desired = [âx(0) âx(1) ... âx(N)] (6).
V. Kurvengeschwindigkeitsbefehl
Wie in 7 gezeigt, wird eine optimale Kurvengeschwindigkeit (d. h. Vx_cmd, D_cmd, Ax_cmd) erreicht, indem entweder eine Steuerung einer minimalen Geschwindigkeitsdifferenz (bei erwarteten herkömmlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten) oder einer minimalen Beschleunigungs-/Verlangsamungsrate (wenn das Fahrzeug nicht dazu in der Lage ist, die Geschwindigkeitsdifferenzen über die gegebene Distanz zwischen Kurvenpunkten zu erwirken) angewandt wird, wobei die minimale Geschwindigkeitsdifferenz die Differenz zwischen der gewünschten Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit und einer geschätzten optimalen Geschwindigkeit für einen gegebenen Kurvenpunkt ist. Der Beschleunigungsbefehl wird für den Minimalwert aus dem Profil (6) der gewünschten Beschleunigung ausgewählt. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Differenz zusammen mit einem sorgfältig abgestimmten Gewichtungsfaktor verwendet, um den Befehl zu modifizieren. Genauer gesagt wird der Beschleunigungsbefehl aus der minimalen Differenz gemäß den folgenden Formeln und Algorithmen ermittelt: Vx(i) = Vx(0) + Ax × Δt × i (7) W = [w(o) w(1) ... w(N)] (8)
Formel (7) stellt ein bevorzugtes Verfahren zum Ermitteln der geschätzten Geschwindigkeit mit der Beschleunigung A_x über einer gemessenen Zeit bereit. Matrix (8) liefert einen kongruenten Gewichtungsfaktor zur Verwendung bei Berechnungen. Formel (9) liefert ein bevorzugtes Verfahren zum Ermitteln eines Leistungsindex für jeden Kurvenpunkt i von 1 bis N auf der Grundlage der Differenz zwischen der gewünschten (d. h. Ziel-)Geschwindigkeit und der geschätzten Geschwindigkeit, multipliziert mit dem Gewichtungsfaktor an dem gegebenen Punkt. Schließlich kann durch partielles Differenzieren von Formel (9) in Bezug auf A_x der optimale Befehl aus Formel (10) erzeugt werden. Formel (10) liefert ein bevorzugtes Verfahren zum Ermitteln der optimalen Beschleunigungsrate A_x, so dass die Änderung des Leistungsindex über der Änderung der optimalen Beschleunigungsrate Null ist.
Es sei angemerkt, dass ein Verwenden eines Regelkreises zum Erreichen eines Profils der optimalen Kurvengeschwindigkeit im Gegensatz zu einer individuellen Kurvenpunktanalyse erhebliche Verbesserungen bezüglich Bedienerkomfort und Sicherheit bereitstellt, indem ein abruptes Bremsen und eine schnelle Beschleunigung von Punkt zu Punkt reduziert werden. Wenn große Unterschiede zwischen benachbarten Kurvenradien existieren, wie es für gewöhnlich an Kurvenendpunkten zu finden ist, kann das Profil der optimalen Beschleunigung ferner die Wahrscheinlichkeit von Fehlern, Ausfällen und/oder Unfällen reduzieren.
Alternativ können das Profil der gewünschten Kurvengeschwindigkeit, der Befehl und das Profil der optimalen Geschwindigkeit direkt aus dem Profil der zulässigen Kurvengeschwindigkeit erzeugt werden, wobei andere durch den Bediener gesteuerte Mittel zum Dämpfen des Befehlssignals bereitgestellt werden. Beispielsweise kann ein Steuerrad 46, wie in 3 gezeigt, zum Reduzieren der Amplitude, jedoch nicht der Periode oder des Zyklus des erzeugten Beschleunigungs-/Verlangsamungsbefehls vor dem Empfang durch die Module 42, 44 bereitgestellt sein. Wenn das Rad 46 zu der Einstellung eines geringsten Ansprechens gedreht wird, bewirkt das System 10 an den Kurvenpunkten eine niedrigere Geschwindigkeit, während eine korrekte Positionierung aufrechterhalten wird.
VI. Positionsschätzungsmodul
Bei einem anderen Aspekt des Systems 10 umfasst der Controller 36 vorzugsweise ein Schätzungsmodul 48, das dem Fahrzeug 12 ermöglicht, auf der Grundlage eines momentanen Zustands des Fahrzeugs 12, wie beispielsweise der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit, des momentanen Lenkwinkels, der momentanen Gierrate oder einer Kombination hiervon einen zukünftigen Ort und eine zukünftige Fahrzeuggeschwindigkeit zu schätzen. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst das System 10 einen Gierratensensor 50, der mit dem Fahrzeug 12 verbunden ist und dazu dient, die Gierrate, d. h. die Drehungsrate, des Fahrzeugs zu erfassen, und ein Lenkwinkelmodul 52 mit einem Sensor (siehe 1). Das Lenkwinkelmodul 52 ist ausgestaltet, um den momentanen Grad an Drehung des Lenkrads 54 (siehe 3) im Uhrzeigersinn zu detektieren und diesen dem Controller 36 mitzuteilen, wobei Null Grad das Fahren auf einem im Allgemeinen geraden Abschnitt des Pfads 18 darstellen und durch die Lenkradposition hierbei kalibriert sein können.
Stärker bevorzugt und wie in 8 gezeigt, werden die momentane Geschwindigkeit V_x und der Lenkwinkel δ_f durch den Controller 36 erkannt und verwendet, um einen zukünftigen Ort Y(n) des Fahrzeugs 12 zu einem Zeitpunkt n zu ermitteln. Zu einem Zeitpunkt n liefern die Sensoren 50, 52 und die Lokalisierereinrichtung 20 den tatsächlichen Ort Y_x des Fahrzeugs. Die Differenz zwischen dem tatsächlichen und dem geschätzten Ort des Fahrzeugs 12 liefert ein Fehlermaß ΔY (= Y(n) – Y_x), das mit einem Schwellensteuerwert in einer Routine eines RLS-basierten Parameterschätzungsteilmoduls 56 verglichen wird.
VII. Systemrückkopplung und Steuerung
Wenn die Differenz ΔY den Schwellenwert übersteigt, wird das Schätzungsmodul 46 modifiziert, um ein Regelungssystem bereitzustellen. Wenn die Differenz ΔY innerhalb der Schwellenwerte liegt, liefert das Modul 46 ein genaues Mittel zum Vorhersagen der Fahrzeugpositionierung in einem kinematischen Modell. Der Controller 36 und die Sensoren 50, 52 sind auch ausgestaltet, um beim Modifizieren des Befehls zum Erreichen der optimalen Kurvengeschwindigkeit eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeitsrückkopplung bereitzustellen. Mit anderen Worten ist der bevorzugte Controller 36 ausgestaltet, um die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit an dem Kurvenpunkt 38 mit der zuvor ermittelten gewünschten Kurvenpunktgeschwindigkeit zu vergleichen und den Beschleunigungs-/Verlangsamungsbefehl auf der Grundlage der überarbeiteten momentanen Geschwindigkeit für den gegebenen Kurvenpunkt zu modifizieren.
Eine andere Verwendung der Sensorinformation ist, die Systemleistung zu aktivieren und zu deaktivieren, ohne die Steuerung des Fahrzeugs durch den Bediener 14 zu beeinträchtigen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das System 10 automatisch aktiviert, wenn sich das Fahrzeug 12 innerhalb einer vorbestimmten Periode (für die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit) zu dem ersten Kurvenpunkt 38 einer sich nähernden Kurve 18a befindet. Das System 10 kann auch ausgestaltet sein, um bei Bedarf entweder über ein visuelles, ein Audio- oder ein haptisches Mittel zu arbeiten (wie beispielsweise eine Gaspedalkraftrückkopplung). Beispielsweise kann ein Sprachanforderung/Sprachantwort- oder Knopfdruck/Sprachantwort-Mechanismus durch den Bediener 14 betätigt werden, wenn eine Kurvenverwaltungsunterstützung erwünscht ist. Die bevorzugten Beschleunigungs- und Verlangsamungsraten können entweder als eine Kalibrierungskonstante offline in das System 10 programmiert werden oder können stärker bevorzugt durch den Bediener 14 eingegeben und modifiziert werden.
Somit umfasst ein bevorzugtes Verfahren zur Kurvenverwaltung durch ein Fahrzeug mit einem Navigationssystem mit einer Datenbank, das durch einen Controller ausgeführt wird, dass in einem ersten Schritt 100 die Position des Fahrzeugs in der Datenbank (siehe 9) vor einer sich nähernden Kurve 18a bestimmt wird. In einem zweiten Schritt 102 wird die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und wird ein erster sich nähernder Kurvenpunkt der Kurve identifiziert. In einem dritten Schritt 104 werden ein Kurvenpunktradius und eine zulässige Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit für den sich nähernden Kurvenpunkt ermittelt. Sobald die zulässige Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit ermittelt ist, wird in einem Schritt 106 ferner eine Bedienervorliebe- oder Fahrzeugeigenschaftseingabe empfangen, um eine gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit zu ermitteln.
In einem Schritt 108 wird die gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit für eine ausreichende Periode gespeichert, und die Schritte 102 bis 106 werden für mehrere aufeinander folgende Kurvenpunkte wiederholt, um ein Profil der gewünschten Kurvengeschwindigkeit für die Kurve 18a zu ermitteln. In einem Schritt 110 wird auf der Grundlage des Profils der gewünschten Kurvengeschwindigkeit und der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs ein Beschleunigungsprofil ermittelt. In einem Schritt 112 wird ein Beschleunigungsbefehl erzeugt und entweder an ein Brems- oder ein Beschleunigungsmodul geliefert. In einem Schritt 114 wird die tatsächlich erreichte Fahrzeuggeschwindigkeit an einem Kurvenpunkt zu dem Controller zurückgeführt und wird eine Steuerung einer minimalen Differenz oder minimalen Beschleunigung zusammen mit abgestimmten Gewichtungsfaktoren verwendet, um den Beschleunigungs-/Verlangsamungsbefehl kontinuierlich zu aktualisieren, um eine optimale Kurvengeschwindigkeit zu erreichen. Wenn in Schritt 116 angelangt, wiederholt sich das Verfahren von Schritt 110 ab an einem nachfolgenden Kurvenpunkt, bis das Verfahren durch ein Verlassen der Kurve 18a endet.
Die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind nur als Erläuterung zu verwenden und sollten nicht in einem einschränkenden Sinne beim Interpretieren des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Offensichtliche Abwandlungen der beispielhaften Ausführungsformen und Betriebsverfahren, wie hierin ausgeführt, könnten leicht von Fachleuten vorgenommen werden, ohne von der Idee der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Erfinder legen hiermit ihre Absicht dar, sich auf die Äquivalenzlehre zu berufen, um den vernünftigerweise angemessenen Schutzumfang der Erfindung zu ermitteln und zu bewerten, der jedes System oder Verfahren betrifft, das nicht grundlegend von dem wortsinngemäßen Schutzumfang der Erfindung abweicht, aber außerhalb desselben liegt, wie er in den folgenden Ansprüchen ausgeführt ist.
Zusammenfassung
Ein Fahrzeugkurvengeschwindigkeitssteuerungssystem (10), das zur Verwendung bei einem Fahrzeug (12) mit einem Bediener (14) geeignet ist, umfasst eine Kartendatenbank (16), die einen momentanen Fahrzeugpfad darstellt, und eine Lokalisierereinrichtung (20), die kommunikativ mit der Datenbank (16) gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den Ort des Fahrzeugs (12) auf dem Pfad zu ermitteln. Das System (10) umfasst ferner einen Controller (36), der ausgestaltet ist, um sich nähernde Kurvenpunkte einer Kurve (18a) hinsichtlich einer Krümmung oder eines Radius zu identifizieren und auf der Grundlage einer Bedienervorliebe- und/oder Fahrzeugeigenschaftseingabe ein Profil der gewünschten Geschwindigkeit zu ermitteln. Ein Beschleunigungsprofil wird auf der Grundlage der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit und des Profils der gewünschten Geschwindigkeit ermittelt. Ein Beschleunigungs-/Verlangsamungsbefehl wird an dem momentanen Regelkreis zum Erreichen einer optimalen Kurvengeschwindigkeit modifiziert und wird entweder an ein Brems- oder ein Beschleunigungsmodul (40, 42) übermittelt, um das Fahrzeug (12) dementsprechend automatisch zu beschleunigen oder zu verlangsamen.

Claims

Geschwindigkeitssteuerungssystem, das zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit einem Lenkrad und einem Bediener geeignet ist, wobei das System umfasst: eine Kartendatenbank mit mindestens einer Aufzeichnung, wobei die Aufzeichnung mindestens einen Pfad darstellt, wobei der Pfad mehrere Positionspunkte darstellt, wobei ein Teil der Punkte benachbarte Kurvenpunkte darstellt, die eine Kurve definieren; eine Lokalisierereinrichtung, die kommunikativ mit der Datenbank gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den Ort des Fahrzeugs zu ermitteln und den Ort mit einem ersten der Punkte auf dem Pfad in Übereinstimmung zu bringen, wenn sich das Fahrzeug auf dem Pfad befindet; und einen Controller, der kommunikativ mit der Einrichtung und der Datenbank gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um einen sich nähernden Kurvenpunkt zu identifizieren und eine zulässige Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit zu ermitteln, wobei die Verbesserung umfasst, dass der Controller ferner ausgestaltet ist, um teilweise auf der Grundlage der zulässigen Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit und einer Bedienervorliebe- oder Fahrzeugeigenschaftseingabe eine gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit zu ermitteln.
System nach Anspruch 1, wobei die Datenbank eine Tabelle mit zulässigen Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeiten umfasst, wobei jeder Kurven punkt zu einer zulässigen Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit gehört, wobei der Controller ferner ausgestaltet ist, um die zugehörige Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit von der Tabelle abzurufen.
System nach Anspruch 1; und ein Bremsmodul, das kommunikativ mit dem Controller gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um das Fahrzeug auf einen Befehl hin zu verlangsamen, wobei der Controller ferner ausgestaltet ist, um die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhalten und ein Verlangsamungsbefehlssignal an das Bremsmodul zu senden, wenn die momentane Geschwindigkeit größer als die gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit ist.
System nach Anspruch 1; und ein Beschleunigungsmodul, das kommunikativ mit dem Controller gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um das Fahrzeug auf einen Befehl hin zu beschleunigen, wobei der Controller ferner ausgestaltet ist, um die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln und ein Beschleunigungsbefehlssignal an das Beschleunigungsmodul zu senden, wenn die momentane Geschwindigkeit kleiner als die gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit ist.
System nach Anspruch 4, wobei das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor mit einem Kraftstoffeinlass umfasst, wobei das Beschleunigungsmodul kommunikativ mit dem Kraftstoffeinlass gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um diesen zu modifizieren, um die Menge oder Zusammensetzung des durch den Motor verbrauchten Kraftstoffs zu modifizieren.
System nach Anspruch 1; und ein Lenkwinkelmodul, das kommunikativ mit dem Controller gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den momentanen Grad an Drehung des Lenkrads zu ermitteln und diesen dem Controller mitzuteilen, wobei der Controller ferner ausgestaltet ist, um die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln, und ein Schätzungsmodul umfasst, das ausgestaltet ist, um auf der Grundlage der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit und des Grads an Drehung einen zukünftigen Zustand des Fahrzeugs zu schätzen.
System nach Anspruch 6, wobei der Controller ein Regelungssystem darstellt, wobei der Controller ausgestaltet ist, um den geschätzten zukünftigen Zustand mit dem entsprechenden tatsächlichen zukünftigen Zustand zu vergleichen und das Schätzungsmodul dementsprechend zu modifizieren.
System nach Anspruch 1, wobei der Controller unter Verwendung eines Sprachanforderung/Sprachantwort- oder Knopfdruck/Sprachantwort-Mechanismus betätigt wird.
Geschwindigkeitssteuerungssystem, das zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit einem Lenkrad und einem Bediener geeignet ist, wobei das System umfasst: eine Kartendatenbank mit mindestens einer Aufzeichnung, wobei die Aufzeichnung mindestens einen Pfad darstellt, wobei der Pfad mehrere Positionspunkte darstellt, wobei ein Teil der Punkte benachbarte Kurvenpunkte darstellt; eine Lokalisierereinrichtung, die kommunikativ mit der Datenbank gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den Ort des Fahrzeugs zu ermitteln und den Ort mit einem ersten der Punkte auf dem Pfad in Übereinstimmung zu bringen; einen Controller, der kommunikativ mit der Einrichtung und der Datenbank gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um mehrere sich nähernde Kurvenpunkte zu identifizieren und ein Profil der zulässigen Kurvengeschwindigkeit zu ermitteln; ein Bremsmodul, das kommunikativ mit dem Controller gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um das Fahrzeug auf einen Befehl hin zu verlangsamen; und ein Beschleunigungsmodul, das kommunikativ mit dem Controller gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um das Fahrzeug auf einen Befehl hin zu beschleunigen, wobei die Verbesserung umfasst, dass der Controller ferner ausgestaltet ist, um auf der Grundlage des Profils der zulässigen Kurvengeschwindigkeit und einer Bedienervorliebe- oder Fahrzeugeigenschaftseingabe, der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit ein Profil der gewünschten Kurvengeschwindigkeit, auf der Grundlage des Profils der gewünschten Kurvengeschwindigkeit ein Beschleunigungsprofil, und auf der Grundlage der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit einen Befehl zu ermitteln, der dem Brems- oder Beschleunigungsmodul geliefert wird.
Verfahren zur Fahrzeugkurvenverwaltung durch einen Controller, wobei das Fahrzeug ein Navigationssystem mit einer Kartendatenbank umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass a) auf die momentane Position des Fahrzeugs auf einem Pfad in der Datenbank zugegriffen wird und diese lokalisiert wird; b) ein sich nähernder Kurvenpunkt einer Kurve auf dem Pfad identifiziert wird; c) ein Kurvenpunktradius und eine zulässige Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit ermittelt werden; und d) eine Eingabe empfangen wird, die mit einer Bedienervorliebe oder einer Fahrzeugeigenschaft in Beziehung steht, und eine gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der zulässigen Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit und der Eingabe ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die zulässige Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit V_{x_critical} gemäß der Gleichung
berechnet wird, wobei θ der Überhöhungswinkel der Kurve an dem Kurvenpunkt ist; g die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft ist (9,81 m/s²); R der Krümmungsradius der Kurve an dem Kurvenpunkt ist; und μ der Koeffizient der Reibung zwischen der Fahrbahn und dem Fahrzeug an dem Kurvenpunkt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit V_{x_comfort} durch den Controller als eine Funktion eines Fahrzeugeigenschafts- oder Bedienervorliebefaktors, einer maximalen Querbeschleunigungsrate, des Krümmungsradius und des Koeffizienten der Reibung zwischen der Fahrbahn und dem Fahrzeug an dem Kurvenpunkt berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die gewünschte Kurvenpunktverwaltungsgeschwindigkeit V_{x_comfort} gemäß der Gleichung
berechnet wird, wobei A_y eine gewünschte Querbeschleunigungsrate ist; K_v ein gewünschter Faktor ist, der Fahrzeugeigenschaften betrifft; und K_d ein gewünschter Faktor ist, der eine Bedienervorliebe betrifft.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Schritte (b), (c) und (d) ferner die Schritte umfassen, dass mehrere sich nähernde Kurvenpunkte der Kurve identifiziert werden und ein Profil der zulässigen Kurvengeschwindigkeit und ein Profil der gewünschten Kurvengeschwindigkeit für die mehreren sich nähernden Kurvenpunkte ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, das umfasst, dass (e) die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit und -position und ein Beschleunigungsprofil ermittelt werden und auf der Grundlage des Beschleunigungsprofils und der momentanen Geschwindigkeit ein Beschleunigungs-/Verlangsamungsbefehl erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei Schritt (e) ferner die Schritte umfasst, dass der Befehl an ein Beschleunigungs- oder Bremsmodul übermittelt wird, um das Fahrzeug automatisch zu beschleunigen oder zu verlangsamen.
Verfahren nach Anspruch 15, das umfasst, dass (f) unter Verwendung eines Regelkreises eine Geschwindigkeits- und Positionierungsrückkopplung empfangen wird und der Befehl modifiziert wird, um eine optimale Kurvengeschwindigkeit zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Beschleunigungs- oder Verlangsamungsbefehl zum Erreichen der optimalen Kurvengeschwindigkeit auf der Grundlage einer minimalen Beschleunigungs- oder Verlangsamungsrate modifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Beschleunigungs- oder Verlangsamungsbefehl zum Erreichen der optimalen Kurvengeschwindigkeit auf der Grundlage einer minimalen Geschwindigkeitsdifferenz modifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Beschleunigungs- oder Verlangsamungsbefehl zum Erreichen der optimalen Kurvengeschwindigkeit gemäß dem folgenden Algorithmus modifiziert wird:
wobei V_{x_target} die gewünschte Kurvengeschwindigkeit an einem gegebenen Kurvenpunkt i ist, V_x(i) eine vorbestimmte geschätzte Kurvengeschwindigkeit an dem Punkt ist, und w(i) ein Gewichtungsfaktor an dem Punkt ist.