DE112017001479T5

DE112017001479T5 - System und Verfahren zum Planen einer Bewegungsbahn bei unerwarteten Passanten

Info

Publication number: DE112017001479T5
Application number: DE112017001479.4T
Authority: DE
Inventors: Rakesh Gupta; Robert Cofield
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2018-12-20
Also published as: WO2017165687A1; JP6778272B2; US20170277192A1; CN108780610A; CN108780610B; JP2019510674A; US9857795B2

Abstract

Ein autonomes Bewegungsbahnplanungssystem für ein autonomes Fahrzeug passt ein Ruckprofil an, welches eine Mehrzahl von Phasen innerhalb eines Satzes akzeptabler Parameter umfasst, wobei ein Ruckwert innerhalb jeder Phase des Ruckprofils konstant ist. Das System parametrisiert das Ruckprofil auf Grundlage einer Anfangsgeschwindigkeit, einer Anfangsbeschleunigung, einer Endgeschwindigkeit und einer Endbeschleunigung für das erste Segment. Das System integriert dann das Ruckprofil, um eine erste Bewegungsbahnfunktion zu bestimmen, wobei die erste Bewegungsbahnfunktion eine Geschwindigkeit für das Fahrzeug zu einer gegebenen Zeit umfasst. Das System führt dann das Fahrzeug entlang des ersten Segments der Strecke gemäß der ersten Bewegungsbahnfunktion. Das System erfasst ein ungeplantes Hindernis entlang des ersten Segments der Strecke. Das System plant eine zweite Bewegungsbahnfunktion für ein zweites Segment der Strecke zwischen einem gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs und einem Standort auf der Strecke vor dem ungeplanten Hindernis.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht Priorität von der am 24. März 2016 eingereichten U.S.-Patentanmeldung mit der Nummer 15/079,917 und dem Titel „System und Verfahren zum Planen einer Bewegungsbahn bei unerwarteten Passanten“, welche dem Rechtsnachfolger hiervon zugeordnet ist und durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Auch wenn diese noch nicht kommerziell erhältlich sind, sind verschiedene autonome Fahrzeuge in der Entwicklung. Solche autonomen Fahrzeuge umfassen Steuer-/Regelsysteme zum Navigieren des autonomen Fahrzeugs. Die Steuer-/Regelsysteme sind für eine Optimierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf durch die Straße bedingte Beschränkungen geeignet. Autonome Fahrzeuge navigieren im Allgemeinen auf Schnellstraßen/Autobahnen in Anwesenheit anderer Fahrzeuge, von welchen angenommen wird, dass diese typischen Verhaltensmustern von Fahrzeugen folgen. Dementsprechend kann das autonome Fahrzeug eine Strecke planen, um die anderen Fahrzeuge zu meiden, während eine Optimierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs versucht wird.
Städtische Umgebungen stellen Herausforderungen für eine Navigation autonomer Fahrzeuge dar. Das autonome Fahrzeug bestimmt nicht nur eine zu folgende Route, das autonome Fahrzeug berücksichtigt auch unvorhersehbare Faktoren, wie zum Beispiel Passanten. Auch wenn eine Passantenerkennung und Antwort ein erkanntes Problem ist, behandeln typischerweise autonome Fahrzeuge Passanten getrennt von einer Standardgeschwindigkeitssteuerung/-regelung. Dementsprechend kann ein Stoppen für einen Passanten nicht gut in die Geschwindigkeitsplanung eines Fahrzeugs integriert werden. Wenn ein Fahrzeug auf einen unvorhersehbaren Faktor reagiert, kann eine plötzliche Änderung im Fahrzeugverhalten die Insassen unerwarteten Kräften aussetzen, wodurch die Behaglichkeit des Insassen reduziert wird. Zum Beispiel ist die erste Ableitung einer Beschleunigung, auch bekannt als „Ruck“, mit den durch den Insassen erfahrenen Kräften verbunden. Ein Stoppen für einen Passanten kann ein hohes Maß eines negativen Rucks erzeugen, wenn das Fahrzeug schnell abbremst, um einen Kontakt mit dem Passanten zu vermeiden. Dieses hohe Maß eines Rucks kann die Insassen veranlassen, sich unbehaglich oder sogar unsicher in dem autonomen Fahrzeug zu fühlen.
In Anbetracht der obigen Ausführungen besteht eine Notwendigkeit für eine Bewegungsbahnplanung für autonome Fahrzeuge, welche für ein behagliches Empfinden von Insassen mittels eines Steuerns/Regelns eines Rucks sorgen, während diese für unerwartete Hindernisse stoppen. Weitere Vorteile werden anhand der nachfolgend bereitgestellten Offenbarung deutlich.
ÜBERBLICK
Dieser Überblick wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, welche in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Übersicht ist weder zum Identifizieren wichtiger Merkmale des beanspruchten Gegenstands gedacht, noch ist sie dazu gedacht, zur Bestimmung des Schutzbereichs des beanspruchten Gegenstands verwendet zu werden. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren einer autonomen Führung eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren kann ein Anpassen eines Ruckprofils umfassen, welches eine Mehrzahl von Phasen innerhalb eines Satzes akzeptabler Parameter umfasst, welche umfassen: eine positive Ruckbeschränkung, eine negative Ruckbeschränkung, eine positive Beschleunigungsbeschränkung und eine negative Beschleunigungsbeschränkung für ein Segment einer geplanten Fahrstrecke. Ein Ruckwert innerhalb jeder Phase des Ruckprofils kann konstant sein. Das Verfahren kann auch ein Parametrisieren des Ruckprofils auf Grundlage einer Anfangsgeschwindigkeit, einer Anfangsbeschleunigung, einer Endgeschwindigkeit und einer Endbeschleunigung für das erste Segment umfassen. Das Verfahren kann auch ein Integrieren des Ruckprofils umfassen, um eine erste Bewegungsbahnfunktion zu bestimmen, welche eine Geschwindigkeit für das Fahrzeug zu einer gegebenen Zeit umfasst. Das Verfahren kann ferner ein Fahren des ersten Segments der Strecke gemäß der ersten Bewegungsbahnfunktion umfassen. Das Verfahren kann auch ein Erfassen eines ungeplanten Hindernisses entlang des ersten Segments der Strecke umfassen. Das Verfahren kann ferner ein Planen einer zweiten Bewegungsbahnfunktion für ein zweites Segment der Strecke zwischen einem gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs und einem Standort auf der Strecke vor dem ungeplanten Hindernis umfassen.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein System zum autonomen Steuern/Regeln eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das System kann eine Kartendatenbank umfassen, welche eine Strecke für das Fahrzeug umfassende Kartendaten bereitstellt. Das System kann auch ein Erfassungssystem umfassen, welches eine Position eines ungeplanten Hindernisses auf der Strecke bestimmt. Das System kann ferner einen Prozessor umfassen, welcher: ein Ruckprofil anpasst, welches eine Mehrzahl von Phasen innerhalb eines Satzes akzeptabler Parameter umfasst, welche eine positive Ruckbeschränkung, eine negative Ruckbeschränkung, eine positive Beschleunigungsbeschränkung und eine negative Beschleunigungsbeschränkung für ein Segment einer geplanten Fahrstrecke umfassen, wobei ein Ruckwert innerhalb jeder Phase des Ruckprofils konstant ist. Der Prozessor kann auch das Ruckprofil auf Grundlage einer Anfangsgeschwindigkeit, einer Anfangsbeschleunigung, einer Endgeschwindigkeit und einer Endbeschleunigung für das erste Segment parametrisieren. Der Prozessor kann auch das Ruckprofil integrieren, um eine erste Bewegungsbahnfunktion zu bestimmen, wobei die erste Bewegungsbahnfunktion eine Geschwindigkeit für das Fahrzeug zu einer gegebenen Zeit umfasst. Der Prozessor kann auch das Fahrzeug entlang des ersten Segments der Strecke gemäß der ersten Bewegungsbahnfunktion führen. Der Prozessor kann auch ein ungeplantes Hindernis entlang des ersten Segments der Strecke unter Verwendung des Erfassungssystems erfassen. Der Prozessor kann auch eine zweite Bewegungsbahnfunktion für ein zweites Segment der Strecke zwischen einem gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs und einem Standort auf der Strecke vor dem ungeplanten Hindernis planen.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium bereitgestellt, welches einen computerausführbaren Code zum Führen eines autonomen Fahrzeugs bereitstellt. Das nicht-flüchtige computerlesbare Medium kann einen Code zum Anpassen eines Ruckprofils umfassen, welches eine Mehrzahl von Phasen innerhalb eines Satzes von akzeptablen Parametern umfasst, welche umfassen: eine positive Ruckbeschränkung, eine negative Ruckbeschränkung, eine positive Beschleunigungsbeschränkung und eine negative Beschleunigungsbeschränkung für ein Segment einer geplanten Fahrstrecke, wobei ein Ruckwert innerhalb jeder Phase des Ruckprofils konstant ist. Der Code kann ferner einen Code zum Parametrisieren des Ruckprofils auf Grundlage einer Anfangsgeschwindigkeit, einer Anfangsbeschleunigung, einer Endgeschwindigkeit und einer Endbeschleunigung für das erste Segment umfassen. Der Code kann ferner einen Code zum Integrieren des Ruckprofils umfassen, um eine erste Bewegungsbahnfunktion zu bestimmen, wobei die erste Bewegungsbahnfunktion eine Geschwindigkeit für das Fahrzeug zu einer gegebenen Zeit umfasst. Der Code kann ferner einen Code zum Führen des Fahrzeugs entlang des ersten Segments der Strecke gemäß der ersten Bewegungsbahnfunktion umfassen. Der Code kann ferner einen Code zum Erfassen eines ungeplanten Hindernisses entlang des ersten Segments der Strecke umfassen. Der Code kann ferner einen Code zum Planen einer zweiten Bewegungsbahnfunktion für ein zweites Segment der Strecke zwischen einem gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs und einem Standort auf der Strecke vor dem ungeplanten Hindernis umfassen.
Figurenliste
Die neuen Merkmale, welche als für die Offenbarung charakteristisch angesehen werden, werden in den beigefügten Ansprüchen festgelegt. In den folgenden Beschreibungen sind ähnliche Teile über die gesamte Spezifikation bzw. in den Zeichnungen mit den gleichen Nummern markiert. Die Zeichnungsfiguren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet und einige Figuren können in einer vergrößerten oder verallgemeinerten Form im Interesse von Klarheit und Prägnanz gezeigt sein. Jedoch sind die Offenbarung selbst sowie ein bevorzugter Verwendungsmodus, weitere Objekte und Vorteile davon am besten durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung von erläuternden Aspekten der Offenbarung zu verstehen, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, wobei:

1 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Betriebsumgebung eines Bewegungsbahnplanungssystems in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2 ein Zustandsdiagramm darstellt, welches einen Arbeitsablauf eines beispielhaften Bewegungsbahnplanungssystems in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt;
3 ein Ablaufdiagramm darstellt, welches ein beispielhaftes Verfahren zur Bewegungsbahnplanung in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, welche durch ein Ausführungsbeispiel des Bewegungsbahnplanungssystems verwendet werden kann;
4 ein Ablaufdiagramm darstellt, welches ein beispielhaftes Verfahren zum Segmentieren einer Strecke in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, welches durch ein Ausführungsbeispiel des Bewegungsbahnplanungssystems verwendet werden kann;
5 ein Ablaufdiagramm darstellt, welches ein beispielhaftes Verfahren zum Reagieren auf ungeplante Hindernisse in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, welches durch ein Ausführungsbeispiel des Bewegungsplanplanungssystems verwendet werden kann;
6 ein Beispiel von Bewegungsbahnfunktionen darstellt, welche ein Sieben-Phasen-Profil in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwenden;
7 ein Beispiel von Bewegungsbahnfunktionen darstellt, welche ein Sechs-Phasen-Profil in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwenden;
8 ein Beispiel von Bewegungsbahnfunktionen darstellt, welche ein Vier-Phasen-Profil in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwenden;
9 ein Beispiel von Bewegungsbahnfunktionen darstellt, welche ein umgekehrtes Vier-Phasen-Profil in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwenden;
10 ein Beispiel von Bewegungsbahnfunktionen darstellt, welche ein Drei-Phasen-Profil in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwenden;
11 ein exemplarisches Szenario für einen Passanten innerhalb einer Strecke in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
12 ein anderes exemplarisches Szenario für einen Passanten innerhalb einer Strecke in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
13 ein beispielhaftes Systemdiagramm von verschiedenen Hardwarekomponenten und anderen Einrichtungen zur Verwendung in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung präsentiert; und
14 ein Blockdiagramm von verschiedenen beispielhaften Systemkomponenten zur Verwendung in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Definitionen von ausgewählten hierin verwendeten Begriffen sind im Folgenden umfasst. Die Definitionen umfassen verschiedene Beispiele und/oder Formen von Komponenten, welche innerhalb des Geltungsbereichs eines Begriffs fallen und, welche zur Implementierung verwendet werden können. Die Beispiele sind nicht dazu gedacht, beschränkend zu sein.
Der Term „Ruck“, wie hierin verwendet, kann sich auf eine Beschleunigungsänderung beziehen. In einem Aspekt kann der Ruck die Ableitung einer Beschleunigung in Bezug auf die Zeit sein.
Der Begriff „Bewegungsbahn“, wie hierin verwendet, kann sich auf einen der miteinander verknüpften Aspekte einer Position, einer Geschwindigkeit, einer Beschleunigung oder eines Rucks entlang einer Strecke beziehen.
Ein „Prozessor“, wie hierin verwendet, verarbeitet Signale und führt generelle Berechnungen und arithmetische Funktionen aus. Durch den Prozessor verarbeitete Signale können digitale Signale, Datensignale, Computeranweisungen, Prozessoranweisungen, Nachrichten, ein Bit, ein Bitstrom oder eine andere Berechnung sein, welche erhalten, übertragen und/oder erfasst wird.
Ein „Bus“, wie hierin verwendet, bezieht sich auf eine verbundene Architektur, welche betriebsfähig mit Transferdaten zwischen Computerkomponenten innerhalb eines einzelnen oder mehreren Systemen verbunden ist. Der Bus kann unter andrem ein Speicherbus, eine Speichersteuereinrichtung, ein Peripheriebus, ein externer Bus, ein Crossbarschalter und/oder ein lokaler Bus sein. Der Bus kann auch ein Fahrzeugbus sein, welcher Komponenten innerhalb eines Fahrzeugs miteinander verbindet, welche Protokolle, wie unter anderem Controller Area Network (CAN), Lokal Interconnect Network (LIN), verwenden.
Ein „Speicher“, wie hierin verwendet, umfasst flüchtige Speicher und/oder nicht-flüchtige Speicher. Nicht-flüchtige Speicher können zum Beispiel ROM (Nur-Lese-Speicher), PROM (programmierbare Nur-Lese-Speicher), EPROM (löschbarer ROM) und EEPROM (elektrisch löschbarer EPROM) umfassen. Flüchtige Speicher können zum Beispiel RAM (Direktzugriffsspeicher), synchrone RAM (SRAM), dynamische RAM (DRAM), synchrone DRAM (SDRAM), Doppeldatenraten SDRAM (DDR SDRAM) und/oder direkte RAM-Bus-RAM (DRRAM) umfassen.
Eine „betriebsfähige Verbindung“, wie hierin beschrieben, kann eine Verbindung umfassen, durch welche Einheiten „betriebsfähig verbunden“ sind, ist eine, in welcher Signale, physikalische Kommunikationen und/oder logische Kommunikationen gesendet und/oder empfangen werden können. Eine betriebsfähige Verbindung kann eine physikalische Schnittstelle, eine Datenschnittstelle und/oder eine elektrische Schnittstelle umfassen.
Ein „Fahrzeug“, wie hierin beschrieben, bezieht sich auf ein beliebiges sich bewegendes Fahrzeug, welches dazu geeignet ist, einen oder mehrere menschliche Insassen mitzuführen, und welches durch eine beliebige Energieform angetrieben wird. Der Begriff „Fahrzeug“ umfasst Autos, Trucks, Transporter, Kleintransporter, SUVs, Motorräder, Roller, Boote, persönliche Wasserfahrzeuge und Flugzeuge, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In einigen Fällen umfasst ein Motorfahrzeug einen oder mehrere Antriebe.
Allgemein gesagt, stellt die vorliegende Offenbarung eine Führung eines autonomen Fahrzeugs bereit. Eine Planung einer Fahrt für ein autonomes Fahrzeug kann sowohl eine Streckenplanung als auch eine Bewegungsbahnplanung umfassen. In einer Streckenplanung kann eine Route zum Navigieren des Fahrzeugs von einem Startstandort zu einem Zielstandort bestimmt werden. Die Strecke kann eine Reihe von spezifischen Fahrspuren und Kurven umfassen, die das autonome Fahrzeug fahren kann, um den Zielstandort zu erreichen. Ein Planen einer Bewegungsbahn kann ein Bestimmen einer Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs entlang der ausgewählten Strecke umfassen. Eine Planung einer Bewegungsbahn kann sowohl geplante Stopps (z.B. Stoppschilder) und ungeplante Stopps (z.B. Passanten) mit einbeziehen.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Bewegungsbahnplanung bereit, welche eine behagliche Fahrt für Insassen eines autonomen Fahrzeugs bereitstellt. Ein eine Insassenbehaglichkeit anzeigender Faktor ist ein Ruck. Änderungen in einer Längsbeschleunigung können Insassen dazu veranlassen, sich relativ zu dem autonomen Fahrzeug zu bewegen. Ein anderer Faktor in Bezug auf eine Insassenbehaglichkeit ist eine Querbeschleunigung. Diese Offenbarung wird zur Reduzierung eines Rucks bereitgestellt, während ansonsten eine Geschwindigkeit maximiert wird, um eine Behaglichkeit und eine schnelle Bewegungsbahn entlang der geplanten Strecke bereitzustellen. Die vorliegende Offenbarung kann ungeplante Stopps unter Verwendung ähnlicher Techniken zur Bewegungsbahnplanung berücksichtigen, um ein integriertes System zur Bewegungsbahnplanung bereitzustellen.
1 zuwendend, werden eine schematische Ansicht einer beispielhaften Betriebsumgebung 100 eines Fahrzeugführungssystems 110 und beispielhafte Verfahren gemäß einem Aspekt der Offenbarung bereitgestellt. Das Fahrzeugführungssystem 110 kann sich innerhalb eines Fahrzeugs 102 befinden. Die Komponenten des Fahrzeugführungssystems 110 sowie die Komponenten anderer Systeme, Hardwarearchitekturen und Softwarearchitekturen, wie hierin beschrieben, können in verschiedenen Implementierungen kombiniert, weggelassen oder organisiert sein.
Das Fahrzeug 102 kann im Allgemeinen eine elektronische Steuer-/Regeleinheit (ECU) 112 umfassen, welche eine Mehrzahl von Fahrzeugsystemen betriebsmäßig steuert/regelt. Die Fahrzeugsysteme können, sind jedoch nicht darauf beschränkt, das Fahrzeugführungssystem 110 umfassen, welches unter anderem Fahrzeug-HVAC-Systeme, Fahrzeugaudiosysteme, Fahrzeugvideosysteme, Fahrzeuginfotainmentsysteme, Fahrzeugtelefonsysteme und dergleichen umfasst. Das Fahrzeugführungssystem 110 kann einen Empfänger 114 für ein globales Positionierungssystem (GPS) für ein Fahrzeug umfassen, welcher auch mit der ECU 112 verbunden sein kann, um einen Standort des Fahrzeugs 102 bereitzustellen, wie nachfolgend detaillierter beschrieben. Alternativ kann das Fahrzeugführungssystem 110 seinen eigenen Prozessor 122 und seinen eigenen Speicher 124 umfassen, welche mit dem GPS-Empfänger 114, Odometrie-Sensoren 116, einem Passantenerfassungssystem 118, einer Kartendatenbank 120 und einem Bewegungsbahnplanungssystem 130 kommunizieren, um beispielsweise eine Bewegungsbahn für das Fahrzeug 102 zu planen.
Die ECU 112 kann einen internen Verarbeitungsspeicher, eine Schnittstellenschaltung und Buslinien zum Übertragen von Daten, zum Senden von Befehlen und zum Kommunizieren mit den Fahrzeugsystemen umfassen. Die ECU 112 kann einen nicht dargestellten Prozessor und Speicher umfassen. Das Fahrzeug 102 kann auch einen Bus zum internen Senden von Daten zwischen den verschiedenen Komponenten des Fahrzeugführungssystems 110 umfassen. Das Fahrzeug 102 kann ferner eine Kommunikationsvorrichtung 126 (z.B. ein drahtloses Modem) zum Bereitstellen drahtgebundener oder drahtloser Computerkommunikationen umfassen, welche verschiedene Protokolle zum Senden/Empfangen interner elektronischer Signale in Bezug auf Einrichtungen und Systeme innerhalb des Fahrzeugs 102 und in Bezug zu externen Vorrichtungen verwenden. Diese Protokolle können ein drahtloses System (z.B. IEEE 802.11, IEEE 802.15.1 (Bluetooth®)), ein Nahfeldkommunikationssystem (NFC) (z.B. ISO 13157), ein Local Area Network (LAN) und/oder ein Punkt-zu-Punkt-System umfassen. Zudem kann die Kommunikationsvorrichtung des Fahrzeugs 102 betriebsmäßig für eine interne Computerkommunikation über einen Bus (z.B. einen CAN- oder einen LIN-Protokollbus) verbunden sein, um eine Eingabe und Ausgabe von Daten zwischen der elektronischen Steuer-/Regeleinheit 104 und Fahrzeugeinrichtungen sowie -systemen zu ermöglichen.
Das Fahrzeug 102 kann Odometrie-Sensoren 116 umfassen, welche Daten in Bezug auf eine Bewegung des Fahrzeugs steuern/regeln und bereitstellen. Zum Beispiel können die Odometrie-Sensoren eine nicht dargestellte Motorsteuer-/-regeleinheit umfassen, welche eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Leerlaufdrehzahl und Fahrzeugdrosselklappen-Positionen bereitstellt. Die Odometrie-Sensoren 116 können eine nicht dargestellte Getriebesteuer-/-regeleinheit umfassen, um Daten in Bezug auf das Fahrzeuggetriebe, zum Beispiel einen Antriebsstrang, ein System, bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Motorsteuer-/-regeleinheit und/oder die Getriebesteuer-/-regeleinheit der ECU 112 und/oder Fahrzeugsystemen (z.B. dem Bewegungsbahnplanungssystem 130) Daten in Bezug darauf bereitstellen, ob sich das Fahrzeug 102 in einem Bewegungszustand befindet oder nicht.
Die Odometrie-Sensoren 116 können einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, z.B. Radgeschwindigkeitssensoren, und einen Bremssignalsensor umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor kann sich auf das Fahrzeug 102 beziehende Geschwindigkeitsdaten bereitstellen, wenn dieses in Betrieb ist. Daher kann der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor der ECU 112 und/oder dem Bewegungsbahnplanungssystem 130 Daten dahingehend bereitstellen, ob das Fahrzeug 102 sich in einem Bewegungszustand befindet oder nicht. Der Bremssignalsensor kann Signale erkennen, welche von dem Fahrzeugbremssystem und/oder einem Bremslichtschalter gesendet wurden, um zu bestimmen, wann die Fahrzeugbremsen durch den Fahrer oder die Fahrzeugsteuer-/-regeleinrichtung 136 in Eingriff oder außer Eingriff sind. Der Bremssignalsensor kann auch Bremspedalsensoren umfassen, welche zu jeder Zeit, bei welcher die Bremspedale des Fahrzeugs 102 betätigt werden, um eine Fahrzeugbremsung bereitzustellen, Betätigungsdaten bereitstellen. Der Bremspedalsensor kann auch dahingehend Informationen bereitstellen, wann sich das Fahrzeug 102 nicht in einem Bewegungszustand befindet.
Das Fahrzeug 102 kann auch ein Passantenerfassungssystem 118 zum Erfassen, zum Identifizieren und zum Klassifizieren von Passanten umfassen. Das Passantenerfassungssystem 118 kann eine Kamera zum Erhalten eines Kamerabildes einer Umgebung um das Fahrzeug 102 herum umfassen. Die Kamera kann in einer nach vorn gerichteten Orientierung montiert sein, um ein Bild von einer Perspektive zu erhalten, welche der Perspektive des Fahrers ähnlich ist. Die Kamera kann nahe der Oberseite einer Frontscheibe des Fahrzeugs 102 montiert sein. Die Kamera kann eine digitale Kamera sein oder eine digitale Kamera umfassen, welche zum Erhalten von digitalen Bildern oder Videos mit hoher Qualität geeignet ist. Das Passantenerfassungssystem 118 kann auch ein Radar oder ein LIDAR umfassen. Das Passantenerfassungssystem 118 kann potentielle Passanten sowie eine beabsichtigte Bewegung der Passanten identifizieren. Das Passantenerfassungssystem 118 kann Standorte der Passanten in Bezug auf das Fahrzeug 102 bestimmen. Die Passantenstandorte können in globale Position zum Vergleich mit Karteninformationen umgewandelt werden. Ferner kann das Passantenerfassungssystem 118 Passanten basierend auf deren Standorte, zum Beispiel als sicher oder als potentielle Hindernisse seiend, klassifizieren oder filtern. Das Passantenerfassungssystem 118 kann Informationen in Bezug auf einen sich am nächsten befindlichen Passanten an das Bewegungsbahnplanungssystem 130 weitergeben, um zu bestimmen, ob eine Änderung einer Strecke oder einer Bewegungsbahn notwendig ist. Das Passantenerfassungssystem 118 kann mit einem Beobachteten von Passanten, welche als potentielle Hindernisse bestimmt wurden, fortfahren. Zum Beispiel kann das Passantenerfassungssystem einen neuen Standort des Passanten mit einem vorherigen Standort vergleichen, um zu bestimmen, ob sich der Passant bewegt hat. Wenn sich ein Passant zu einem Standort bewegt, welcher außerhalb der Fahrzeugstrecke ist, kann der Passant als sicherer Passant neu klassifiziert werden. Das Passantenerfassungssystem 118 kann bestimmen, dass der Passant die Strecke frei gemacht hat.
Das Fahrzeug 102 kann eine Kartendatenbank 120 umfassen. Die Kartendatenbank 120 kann ein computerlesbares Speichermedium sein, welches dreidimensionale Kartendaten speichert. Die dreidimensionalen Kartendaten können über eine Kommunikationsvorrichtung 126 heruntergeladen oder hochgeladen werden. Zum Beispiel kann das Fahrzeugführungssystem 110 mit einem nicht dargestellten Kartenserver kommunizieren, um in der Kartendatenbank 120 zu speichernde dreidimensionale Kartendaten zu erhalten. Die dreidimensionalen Kartendaten können verschiedenen Einrichtungen entsprechende Datenpunkte umfassen. Die Einrichtungen können sowohl planare, z.B. flache, Einrichtungen als auch vertikale Komponenten aufweisende Einrichtungen sein. Zum Beispiel können die dreidimensionalen Kartendaten Einrichtungen, wie zum Beispiel kontinuierliche und gestrichelte Linienmarkierungen, Bordsteine, Fußgängerüberwege, Straßenmarkierungen und Verkehrszeichen umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die Datenpunkte können einer Einrichtung in der realen Welt an einem spezifischen Standort entsprechen, welcher durch dreidimensionale Koordinaten definiert ist. Die dreidimensionalen Kartendaten können Erläuterungen umfassen, welche die Einrichtungen identifizieren und/oder Gruppierungen von Datenpunkten bereitstellen. Zudem können die Kartendaten mit jedem Teilabschnitt der Straße assoziierte Geschwindigkeitsbegrenzungen umfassen.
Das Fahrzeug 102 kann eine Bewegungsbahnplanung unter Verwendung eines Bewegungsbahnplanungssystems 130 implementieren, welches eine Streckenverwaltungseinrichtung 132 zum Bestimmen einer ein oder mehrere Segmente umfassenden Strecke des Fahrzeugs 102, eine Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 zum Bestimmen einer Bewegungsbahn für jedes Segment und eine Fahrzeugsteuer-/- regeleinrichtung 136 zum Abfragen der Bewegungsbahn umfassen, um das Fahrzeug 102 zu regeln/steuern. Das Bewegungsbahnplanungssystem 130 kann jegliche der Komponenten des Fahrzeugführungssystems 110, zum Beispiel als Eingangsquellen, verwenden. Das Bewegungsbahnplanungssystem 130 kann auch jegliche der Komponenten des Fahrzeugführungssystems 110 oder zusätzliche Komponenten umfassen. Die Komponenten des Bewegungsbahnplanungssystems 130 sowie die Komponenten anderer Systeme, Hardwarearchitekturen und Softwarearchitekturen, wie hierin beschrieben, können in verschiedenen Architekturen für verschiedene Implementierungen kombiniert, weggelassen oder organisiert sein.
Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann einen Prozessor umfassen, welcher dazu eingerichtet ist, eine ein oder mehrere Segmente umfassende Strecke des Fahrzeugs 102 zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 mittels eines Prozessors 122, welcher in einem Speicher 124 gespeicherte Instruktionen ausführt, oder mittels eines separaten Prozessors und Speichers implementiert sein. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann einen Standort von dem GPS-Empfänger 114 und Karteninformationen von der Kartendatenbank 120 erhalten. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann eine Benutzereingabe des Zielstandorts empfangen. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann eine Streckenplanungseinrichtung 138 zum Bestimmen einer Strecke für das Fahrzeug 102 basierend auf einen Routing-Algorithmus umfassen, zum Beispiel unter Verwendung von Knoten, um eine kostengünstige Strecke in Bezug auf eine Reisezeit oder eine Entfernung auszuwählen. Die Streckenplanungseinrichtung 138 kann eine Fahrspur-Level-Strecke für einen gesamten Trip zwischen einem Startstandort und einem Zielstandort bereitstellen. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann auch eine Planung für einen Trip auf höchster Ebene von dem gegenwärtigen Standort zu dem Zielstandort durchführen. Zum Beispiel kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 den Standort von Stoppschildern entlang der ausgewählten Strecke bestimmen. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann Stopps für das Fahrzeug 102 bei jedem Stoppschild planen und kann planen, mit einem Weiterfahren zu warten, bis die zugeordnete Kreuzung frei ist. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann die Strecke in ein oder mehrere Teilstrecken basierend auf geplante Stopps unterteilen, bei welchen das Fahrzeug für eine nicht spezifizierte Zeitdauer vollständig zum Stehen kommen kann. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann ferner eine Teilstrecke in ein oder mehrere Segmente basierend auf Beschränkungen segmentieren. Ein Segment kann sich auf einen Abschnitt einer Strecke oder eine Teilstrecke mit ähnlichen Charakteristika beziehen. Zum Beispiel kann ein gerader Abschnitt einer Straße mit einer konstanten Geschwindigkeitsbegrenzung (eine rechtliche Beschränkung) als ein Segment angegeben sein. In einem anderen Beispiel kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 einen Schulbereich mit einer geringeren Geschwindigkeitsbegrenzung als ein unterschiedliches Segment segmentieren. Straßencharakteristika, beispielsweise eine Kurve oder eine Steigung, können Performancebeschränkungen bedingen und auch in verschiedene Teilabschnitte, wie nachfolgend im Detail beschrieben, segmentiert sein. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 hinzuziehen, um eine Bewegungsbahn für jedes Segment zu bestimmen. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann reagierende Stopps basierend auf einen erfassten Passanten planen. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann ein Kollisionsrisiko für einen Passanten bestimmen, bestimmen, ob eine Streckenänderung und/oder eine Bewegungsbahnänderung zu implementieren ist, und dann die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 hinzuziehen, um die aktualisierte Strecke und/oder die aktualisierte Bewegungsbahn zu implementieren. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann als eine Finite-Zustand-Maschine, wie nachfolgend detaillierter in Bezug auf 2 beschrieben, implementiert sein.
Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann einen Prozessor umfassen, um eine Bewegungsbahn für das Fahrzeug 102 für ein gegenwärtiges oder ein bevorstehendes Segment zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Bewegungsbahnverwaltungseinrichtung 134 durch den Prozessor 122, welcher in einem Speicher 124 gespeicherte Instruktionen ausführt, oder durch einen separaten Prozessor und Speicher implementiert sein. Wie nachfolgend detaillierter beschrieben, kann die Bewegungsbahnplanungseinrichtung eine Bewegungsbahn für jedes Segment auf Grundlage von Beschränkungen für das Segment und einer gewünschten Ruckbegrenzung bestimmen. Die Bewegungsbahn kann eindimensionale Funktionen einer Zeit, z.B. eine Position, eine Geschwindigkeit, und/oder eine Beschleunigungsfunktion umfassen. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ohne explizite Betrachtung der Richtung bestimmen. Geschwindigkeitsbeschränkungen durch Spitzkehren können zu den Beschränkungen für ein Segment einer Straße gehören. Eine Lenkung kann auf Grundlage des gegenwärtigen Standorts und der ausgewählten Strecke durchgeführt werden. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann der Fahrzeugsteuer-/-regeleinrichtung 136 Beispiele der Bewegungsbahn bereitstellen. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann eine Bewegungsbahnverfolgung verwenden, um eine Drift zwischen der Referenzzeit für die Bewegungsbahn und einer Ist-Position des Fahrzeugs anzupassen.
Die Fahrzeugsteuer-/-regeleinrichtung 136 kann einen Prozessor umfassen, um ein Steuer-/Regelsignal für das Fahrzeug 102 zum Führen des Fahrzeugs entlang der ausgewählten Strecke gemäß der vorbestimmten Bewegungsbahn bereitstellen. Die Fahrzeugsteuer-/- regeleinrichtung 136 kann mittels des Prozessors 122, welcher in einem Speicher 124 gespeicherte Instruktionen ausführt, oder mittels eines separaten Prozessors und Speichers implementiert sein. Die Fahrzeugsteuer-/-regeleinrichtung 136 kann zum Beispiel die Motorgeschwindigkeit, die Bremsen und das Lenken verwalten. Die Fahrzeugsteuer-/- regeleinrichtung 136 kann eingegebene Bewegungsbahnvorlagen von der Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 mit einer Rate von etwa 100 Hz empfangen. Die Vorlage kann sich über etwa 2 Sekunden erstrecken. Die Fahrzeugsteuer-/-regeleinrichtung 136 kann das Fahrzeug 102 regeln/steuern, um mit der Bewegungsbahnvorlage entlang der Erstreckung übereinzustimmen.
2 ist ein Zustandsdiagramm 200, welches ein Beispiel eines Arbeitsablaufs der Streckenverwaltungseinrichtung 132 darstellt. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann sich in einem Anfangszustand 210, einem normalen Zustand 220, einem Reaktiven-Stopp-(RSTOP)-Zustand 230, einem Geplanten-Stopp-(PSTOP)-Zustand 240 oder in einem Zielzustand 250 befinden. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann sich beim Starten in dem Angangszustand 210 befinden. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann eine Benutzereingabe sowie Informationen von den Fahrzeugsystemen empfangen, welche den GPS-Empfänger 114 und die Kartendatenbank 120 umfassen. Wenn die Informationen gesammelt sind, in Block 212, kann die Streckenverwaltungseinrichtung eine Teilstrecke planen. Zum Beispiel kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 eine Teilstrecke zwischen dem gegenwärtigen Standort und einem ersten geplanten Stoppstandort in ein oder mehrere Segmente segmentieren. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann die Segmente der Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 (1) zum Bestimmen der Bewegungsbahn weitergeben. Sobald die Teilstrecken geplant sind, kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 in den normalen Zustand 220 übergehen.
In dem normalen Zustand 220 kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kontinuierlich Ereignisse überwachen während das Fahrzeug 102 der vorbestimmten Strecke gemäß der Bewegungsbahn folgt. Ein Ereignis kann zum Beispiel eine Erfassung eines Passanten sein. In Block 222 kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 ein Signal von dem Passantenerfassungssystem 118 empfangen, welches die Anwesenheit eines Passanten anzeigt. In Block 224 kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 bestimmen, ob eine Fahrspuränderung, um den Passanten auszuweichen, ausführbar ist. Wenn eine Fahrspuränderung ausführbar ist, kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 zu Block 212 zurückkehren, um die die Fahrspuränderung umfassende Teilstrecke erneut zu planen. Ist eine Fahrspuränderung nicht ausführbar oder nicht gewünscht, kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 in Block 232 einen reaktiven Stopp 232 planen. Zum Beispiel kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 der Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 Segmentinformationen für ein Segment senden, welches vor dem Standort des Passanten stoppt. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann dann in den RSTOP-Zustand 230 übergehen.
In dem RSTOP-Zustand 230 kann ein Fahrzeug 102 gestoppt werden oder zu einem Stopp gemäß der geplanten Stopp-Bewegungsbahn gelangen. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann bestimmen, ob der Passant die Strecke frei gemacht hat. In Block 242 kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 in dem RSTOP-Zustand 230 bleiben, wenn der Fußgänger die Strecke nicht frei gemacht hat. Wenn sich der Fußgänger innerhalb der Strecke bewegt hat, kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 zu Block 212 zurückkehren, um ein anderes Segment mit einem anderen Stopp vor dem neuen Standort des Passanten planen. Wenn der Passant die Strecke frei gemacht hat, kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 eine neue Teilstrecke von dem gegenwärtigen Standort in Block 212 planen und in den normalen Zustand 220 übergehen.
Zurückkehrend in den normalen Zustand 220 kann, wenn die Streckenverwaltungseinrichtung 132 erfasst, dass das Fahrzeug 102 das Ende der gegenwärtigen Teilstrecke 226 erreicht hat, die Streckenverwaltungseinrichtung 132 in Block 228 bestimmen, ob die gegenwärtige Teilstrecke die letzte Teilstrecke in der Strecke war. Wenn die gegenwärtige Teilstrecke die letzte Teilstrecke ist, kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 in den Zielzustand 250 übergehen. Wenn die gegenwärtige Teilstrecke nicht die letzte Teilstrecke ist, kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 in den PSTOP-Zustand 240 übergehen.
In dem PSTOP-Zustand 240 kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 das Fahrzeug 102 zum Abwarten einer definierten Zeit, z.B. 2 Sekunden, veranlassen. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann die nächste Teilstrecke in Block 212 planen. Nach der definierten Zeit kann die Streckenverwaltungseinrichtung 132 in den normalen Zustand 220 übergehen.
Unter Bezugnahme auf 3 wird nun ein beispielhaftes Verfahren dargestellt, welches durch einen beispielhaften Aspekt des Bewegungsbahnplanungssystems 110 verwendet werden kann. In Block 310 kann das Verfahren 300 optional ein Auswählen einer Strecke umfassen. In einem Aspekt kann zum Beispiel die Streckenverwaltungseinrichtung 132 oder eine separate Streckenplanungseinrichtung eine Strecke für das Fahrzeug 102 auswählen. Die separate Streckenplanungseinrichtung kann ein separates Navigationssystem sein. Die Strecke kann eine Reihe von Straßen oder Fahrbahnen innerhalb der Straße sein oder umfassen, welche das Fahrzeug 102 von einem Startstandort zu einem Zielstandort nehmen kann.
In Block 320 kann das Verfahren 300 ein Bestimmen einer oder mehrerer Teilstrecken der Strecke umfassen. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann die Teilstrecken der Strecke bestimmen. Die Streckenverwaltungseinrichtung 132 kann die Strecke in Teilstrecken gemäß den bekannten Stopps, z.B. Stoppschilder, entlang der Strecke unterbrechen. Verkehrsampeln können ähnlich wie Passanten, zum Beispiel anstelle von festen Stopps, behandelt werden.
In Block 330 kann das Verfahren 300 ein Segmentieren einer Teilstrecke umfassen. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann die Teilstrecke in ein oder mehrere Segmente segmentieren. Jedes Segment kann ähnliche Beschränkungen aufweisen. Ein beispielhaftes Verfahren zum Segmentieren einer Teilstrecke wird nachfolgend in Bezug auf 4 detaillierter beschrieben werden.
In Block 340 kann das Verfahren 300 ein Anpassen eines Ruckprofils umfassen, welches eine Mehrzahl von Phasen umfasst, um das Segment zu beschränken. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann das Ruckprofil an das Segment anpassen. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann ein Profil aus einem Satz von vordefinierten Ruckprofilen auswählen. Die vordefinierten Ruckprofile können jeweils eine Mehrzahl von Phasen umfassen, in welchen der Ruck in jeder Phase konstant ist. Ein Sieben-Phasen-Profil, welches in 6 gezeigt wird, kann für viele Situationen verwendet werden, bei denen eine Länge des Segments keine Begrenzungen bedingt. Das Sieben-Phasen-Profil kann eine erste Phase eines Erhöhens einer Beschleunigung (z.B. positiver Ruck), eine zweite Phase einer konstanten Beschleunigung (z.B. null Ruck), eine dritte Phase einer abnehmenden Beschleunigung (z.B. negativer Ruck), eine vierte Phase ohne Beschleunigung (z.B. null Ruck), eine fünfte Phase einer zunehmenden Verzögerung (z.B. negativer Ruck), eine sechste Phase einer konstanten Verzögerung (z.B. null Ruck) und eine siebente Phase einer abnehmenden Verzögerung (z.B. positiver Ruck) umfassen. Das Sieben-Phasen-Profil kann auch eine Verzögerung vor einer Beschleunigung umfassen. Andere vordefinierte Ruckprofile können ein Sechs-Phasen-Profil, ein 4-Phasen-Profil, ein umgekehrtes 4-Phasen-Profil und ein 3-Phasen-Profil umfassen, welche nachfolgend im Detail beschrieben werden. Um ein Ruckprofil an ein Segment anzupassen, kann die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 Bereiche von akzeptablen Ruck- und Beschleunigungsparametern verwenden. Standardmäßig akzeptable Bereiche können anfänglich verwendet werden und später bis zu maximalen Parameterwerten modifiziert werden, wenn ein Profil für ein Segment nicht ausführbar ist. Die Standardbereiche können durch negative Beschleunigungsparameter (a^- _p ), z.B. eine Verzögerung, einem positiven Beschleunigungsparameter (a⁺ _p ) und einem negativen Ruckparameter (j^- _p ) und einem positiven Ruckparameter (j⁺ _p ) definiert sein. Die maximalen Bereiche können durch eine maximale negative Beschleunigung (a^- _m ), z.B. eine Verzögerung, eine maximale positive Beschleunigung (a⁺ _m ) und einen maximalen negativen Ruck (j^- _m ) und einen maximalen positiven Ruck (j⁺ _m ) definiert sein. Ein Kaskadenansatz kann verwendet werden, um die Ausführbarkeit jedes der vordefinierten Profile (in abnehmender Reihenfolge von Phasenanzahlen) verwendet werden, bis ein ausführbares Profil ausgewählt ist.
In Block 350 kann das Verfahren 300 ein Parametrisieren eines Ruckprofils für ein Segment umfassen. Jedes Segment kann durch einen Vektor b = [v_i, a_i, L, v_m, v_f] definiert sein. Die Anfangssegmentgeschwindigkeit (v_i ) kann auf eine gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt sein, wenn von der gegenwärtigen Position ausgehend geplant wird, oder auf eine Endsegmentgeschwindigkeit eines vorhergehenden Segments festgelegt sein. Gleichermaßen kann eine Anfangssegmentbeschleunigung (a_i ) auf eine gegenwärtige Fahrzeugbeschleunigung festgelegt sein, wenn von der gegenwärtigen Position ausgehend geplant wird, oder auf 0 festgelegt sein, wenn für ein zukünftiges Segment geplant wird. Die Länge kann auf Grundlage des bestimmten Start- und Endpunkts des Segments bestimmt sein. Die maximale Geschwindigkeit (v_m ) kann auf Grundlage von Beschränkungen festgelegt sein, wie beispielsweise eine gesetzliche Geschwindigkeitsbegrenzung und Fahrzeugperformancebeschränkungen. Eine Endsegmentgeschwindigkeit (v_f) kann auf Grundlage einer maximalen Geschwindigkeit des nächsten Segments festgelegt sein oder auf 0 festgelegt sein, wenn beispielsweise das gegenwärtige Segment zum Stoppen ist. Das parametrisierte Ruckprofil kann dann für die Dauer jeder Phase gelöst werden. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann das parametrisierte Ruckprofil unter Verwendung einer symbolischen Lösungseinrichtung lösen, um eine Dauer jeder Phase zu bestimmen. Eine Lösung kann als ausführbar betrachtet werden, wenn die Dauer jeder Phase positiv ist.
In Block 360 kann das Verfahren 300 ein Integrieren des Ruckprofils umfassen, um die Bewegungsbahnfunktion zu bestimmen. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann das Ruckprofil integrieren, um eine Bewegungsbahnfunktion zu bestimmen. Da der Ruck während jeder Phase konstant gehalten wird, kann die Beschleunigungsfunktion während jeder Phase linear sein, kann die Geschwindigkeitsfunktion quadratisch sein und kann die Position kubisch sein. Die Funktionen können auf einer Referenzzeit basieren, welche zum Beispiel der Start des Segments sein kann.
In Block 370 kann das Verfahren 300 ein Verfolgen einer Bewegungsbahn des Fahrzeugs 102 in Bezug auf die Bewegungsbahnfunktion umfassen. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann die Bewegungsbahn des Fahrzeugs 102 in Bezug auf die Bewegungsbahnfunktion verfolgen. Eine Bewegungsbahnverfolgung kann eine Drift zwischen einer Referenzzeit und der aktuellen Zeit auf Grundlage einer aktuellen Performance des Fahrzeugs 102 berücksichtigen. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann die gegenwärtige Fahrzeugposition auf das Segment projizieren. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann eine Fahrzeugposition, z.B. von GPS, in eine Entfernung innerhalb des gegenwärtigen Segments konvertieren. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann dann eine kumulative Entfernung entlang des Segments zwischen einem Startpunkt und der projizierten gegenwärtigen Fahrzeugposition bestimmen. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann dann eine Referenzzeit für die Bewegungsbahnfunktion auf Grundlage der kumulativen Entfernung bestimmen. Zum Beispiel kann die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 eine Positionsfunktion für die kumulative Entfernung lösen, um die Referenzzeit zu bestimmen. Die Referenzzeit kann dann zum Abfragen der Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsfunktion(en) verwendet werden, um der Fahrzeugsteuer-/-regeleinrichtung 136 ein Steuer-/Regelsignal für das Fahrzeug 102 bereitzustellen.
In Block 380 kann das Verfahren 300 ein Fahren des Segments der Strecke gemäß der Bewegungsbahnfunktion umfassen. Das Fahrzeug 102 kann das Segment der Strecke gemäß der Bewegungsbahnfunktion fahren. Die Fahrzeugsteuer-/-regeleinrichtung 136 kann den Systemen des Fahrzeugs 102 die Steuer-/Regelsignale bereitstellen. Die Fahrzeugsteuer-/-regeleinrichtung 136 kann Abfragen von einer oder mehreren Bewegungsbahnfunktionen erhalten und entsprechende Eingaben für das Fahrzeug 102 bestimmen. Die Eingaben für das Fahrzeug 102 können abhängig von dem spezifischen Fahrzeug 102 variieren. Die Fahrzeugsteuer-/-regeleinrichtung 136 kann das Fahrzeug 102 entlang des Segments der Strecke gemäß der Bewegungsbahnfunktion führen.
Es wird nun unter Bezugnahme auf 4 ein beispielhaftes Verfahren 400 dargestellt, welches durch einen beispielhaften Aspekt des Bewegungsbahnplanungssystems 110 (1) zum Segmentieren einer Teilstrecke verwendet werden kann. Das Verfahren 400 kann mittels der Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 durchgeführt werden. In Block 410 kann das Verfahren 400 ein Berechnen von Beschleunigung- und Ruckparameterobergrenzen für Punkte der Teilstrecke umfassen. Die Obergrenzenberechnung kann ein Minimax-Problem sein. Jeder der Zähler in b, a_m und j_m kann ein Minimum von verschiedenen Maxima sein, welche aus einem Satz von möglichen Beschränkungen für Punkte auf der Teilstrecke berechnet sind. Zum Beispiel können Beschleunigungsbeschränkungen einen Satz von Begrenzungen umfassen, welche von Reibungskoeffizienten an jedem Punkt entlang der Teilstrecke erhalten werden. Die Beschränkungen einer gesetzlichen Geschwindigkeitsbegrenzung und einer lateralen Beschleunigungsbegrenzung können als Konstanten für v_m verwendet werden. Querbeschleunigungsbeschränkungen können in Längsgeschwindigkeitsbeschränkungen übersetzt werden unter Verwendung einer Annäherung in dem folgenden Ausdruck: $v_{m, k_{p}} (α_{B, y}) = \sqrt{α_{B, y}^{m a x} / K_{k_{p}}}$
Die Beschränkungen können für jeden Wegpunkt, k_p , zwischen 1 und N_p , bei welchem N_p die Anzahl von Wegpunkten in der Teilstrecke ist, bestimmt werden. Der Wert K_kp bezeichnet die Streckenbiegung an jedem Punkt. Für jeden Teilstreckenpunkt bezeichnet der Wert $v_{m, k_{p}} (α_{B, y}^{m a x})$
die Geschwindigkeit, um typischerweise die Querbeschleunigungsbegrenzung zu erzielen, welche mit $α_{B, y}^{m a x}$
bezeichnet ist.
In Block 420 umfasst das Verfahren 400 ein Bestimmen von Clustern von Punkten mit ähnlichen Parametern. Verschiedene bekannte Clusteralgorithmen können verwendet werden. Zum Beispiel kann eine einfache univariate Heuristik verwendet werden, um Kurven in der Straße zu identifizieren, welche die Geschwindigkeitsobergrenze (SL) verwenden. Zu jeder Zeit, bei welcher v_m ,k < SL wahr wird, beginnt eine Kurve und eine Segmentbegrenzung kann gezogen werden. Zu jeder Zeit, bei welcher v_m ,k = SL erneut wahr wird, wurde die gegenwärtige Kurve beendet und kann eine andere Segmentbegrenzung gezogen werden.
In Block 430 kann das Verfahren 400 ein Konsolidieren eines Clusters von Punkten umfassen, um Parameter für das Segment zu bestimmen. Der minimale Zähler über alle Beschränkungspunkte innerhalb des Segments kann ausgewählt werden, um eine Verletzung irgendeiner Beschränkung zu verhindern. Gerade Abschnitte der Teilstrecke können ein v_m aufweisen, welches gleich der gesetzlichen Geschwindigkeitsbegrenzung ist, und in Abschnitten mit Kurven kann das v_m auf den zum Erhalten von $α_{B, y}^{m a x}$
für die Gesamtheit der Kurve festgelegt sein.
In Block 440 kann das Verfahren 400 optional ein Festlegen maximaler Beschleunigungs- und Ruckparameter für das Segment umfassen. Die anfänglichen maximalen Beschleunigungs- und Ruckparameter können Standardwerte sein. Jedoch können verschiedene Werte bereitgestellt sein, zum Beispiel zusammen mit Karteninformationen.
Unter Bezugnahme auf 5 wird nun ein beispielhaftes Verfahren 500 beschrieben, welches durch einen beispielhaften Aspekt des Bewegungsbahnplanungssystems 110 zum Planen eines reaktiven Stopps verwendet werden kann. In Block 510 kann das Verfahren 500 ein Bereitstellen eines Steuer-/Regelsignals einem Fahrzeug auf Grundlage eines Beispiels für eine gegenwärtige Zeit einer ersten Bewegungsbahnfunktion für ein erstes Segment einer Strecke umfassen. Die Fahrzeugsteuer-/-regeleinrichtung 136 kann dem Fahrzeug 102 ein Steuer-/Regelsignal auf Grundlage eines Beispiels für eine gegenwärtige Zeit der ersten Bewegungsbahnfunktion von dem ersten Segment der Strecke bereitstellen. Die Bewegungsbahnfunktion kann eine Geschwindigkeit bei einer gegebenen Zeit bereitstellen.
In Block 520 kann das Verfahren 500 ein Erfassen eines Standorts eines ungeplanten Hindernisses entlang des Segments der Strecke umfassen. In einem Aspekt kann zum Beispiel das Passantenerfassungssystem 118 den Standort des ungeplanten Hindernisses entlang dem Segment der Strecke erfassen. Das ungeplante Hindernis kann ein Passant, aber auch andere ungeplante Hindernisse sein, wie zum Beispiel Tiere, Fahrzeuge oder Ampeln, welche auch erfasst sein können.
In Block 530 kann das Verfahren 500 ein Planen einer zweiten Bewegungsbahnfunktion für ein zweites Segment der Strecke zwischen einem gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs und einem Standort auf der Strecke vor dem ungeplanten Hindernis umfassen. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann die zweite Bewegungsbahnfunktion für das zweite Segment der Strecke zwischen dem gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs und dem Standort auf der Strecke vor dem ungeplanten Hindernis planen. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann die zweite Bewegungsbahn in ähnlicher Weise wie zuvor in Bezug auf 3 beschrieben bestimmen. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann ein Drei-Phasen-Ruckprofil für einen reaktiven Stopp auswählen. Da jedoch das Fahrzeug einplanen sollte, vor einem Auftreffen auf dem ungeplanten Hindernis zu stoppen, kann die Endgeschwindigkeit (v_f ) auf 0 festgelegt werden und die Länge (L) kann gelöst werden.
In einem Beispiel kann die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 akzeptable Anfangsbeschleunigungs- und Anfangsruckparameter innerhalb eines Bereichs von Maximalparametern auswählen. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung löst dann das parametrisierte Profil für die Länge L. Wenn die Länge L größer ist als eine Stoppentfernung zu dem Punkt vor dem ungeplanten Hindernis, z.B. ein Passant, kann die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 iterativ die Größe der akzeptablen Beschleunigungs- und Ruckparameter innerhalb des Bereichs maximaler Parameter erhöhen, bis die Länge L des neuen Segments kleiner als die Stoppentfernung zu dem Punkt vor dem ungeplanten Hindernis ist.
6 stellt grafisch beispielhafte Bewegungsbahnfunktionen für ein Sieben-Phasen-Profil dar. Zum Beispiel kann das Sieben-Phasen-Profil für einen geraden Teilabschnitt einer Straße verwendet werden, bei welchem das Fahrzeug bis zu einer Geschwindigkeitsbegrenzung beschleunigt, bei der Geschwindigkeitsbegrenzung fährt und dann bis zu einem Stoppen bei einem Stoppschild langsamer wird. Eine Ruckfunktion 610 präsentiert die sieben konstanten Ruckphasen als horizontale Abschnitte. Wie dargestellt, kann jede der Phasen einen Wert von entweder -j, 0 oder +j aufweisen, wobei -j und +j die akzeptablen Ruckparameter sein können. Eine entsprechende Beschleunigungsfunktion 620 stellt die Beschleunigung während jeder der Phasen dar. Dementsprechend sind die erste Phase einer zunehmenden Beschleunigung (Δt1), eine zweite Phase einer konstanten Beschleunigung (Δt2), eine dritte Phase einer abnehmenden Beschleunigung (Δt3), eine vierte Phase ohne Beschleunigung (Δt4), eine fünfte Phase einer ansteigenden Verzögerung (Δt5), eine sechste Phase einer konstanten Verzögerung (Δt6) und eine siebente Phase einer abnehmenden Verzögerung (Δt7) gezeigt. Wie dargestellt verbleibt die Beschleunigungsfunktion 620 innerhalb des Bereichs von a^- _p bis a⁺ _p , was die akzeptablen Beschleunigungsparameter sein können. Eine Geschwindigkeitsfunktion 630 stellt die Geschwindigkeit, welche bei v_i beginnt, zu v_m ansteigt und bei v_f endet, dar, was in diesem Fall 0 ist, wodurch angezeigt wird, dass das Fahrzeug 102 am Ende des Segments stoppen wird. Die Entfernungsfunktion 640 stellt die Gesamtentfernung (L) dar, entlang welcher das Fahrzeug 102 im Laufe der Zeit gefahren ist.
7 stellt beispielhafte Bewegungsbahnfunktionen für ein Sechs-Phasen-Ruckprofil dar. Das Sechs-Phasen-Ruckprofil kann verwendet werden, zum Beispiel, wenn das Segment keine hinreichende Länge aufweist, sodass das Fahrzeug 102 eine Höchstgeschwindigkeit erreicht bevor eine Notwendigkeit zum langsamer Werden beginnt. Das Fahrzeug 102 kann sanft beschleunigen, dann die Geschwindigkeit der Beschleunigung allmählich verringern und mit einer Verzögerung beginnen, wodurch es zu einem allmählichen Stopp kommt. Das Sechs-Phasen-Ruckprofil kann mehrere Lösungen aufweisen, zum Beispiel aufgrund der konstanten Beschleunigungsphasen. Eine Lösung mit einem positiven Zeitintervall für alle Phasen kann ausgewählt werden.
8 stellt beispielhafte Bewegungsbahnfunktionen für ein Vier-Phasen-Ruckprofil dar. Das Vier-Phasen-Ruckprofil kann verwendet werden, wenn die Anfangsgeschwindigkeit geringer als die Endgeschwindigkeit ist, welche nahe der Maximalgeschwindigkeit ist. Das Fahrzeug kann zum Beispiel einfach eine Geschwindigkeit zu der Endgeschwindigkeit erhöhen und dann die Endgeschwindigkeit beibehalten.
9 stellt beispielhafte Bewegungsbahnfunktionen für ein umgekehrtes Vier-Phasen-Ruckprofil dar. Das umgekehrte Vier-Phasen-Ruckprofil kann zum Beispiel verwendet werden, wenn die Anfangsgeschwindigkeit nahe der Maximalgeschwindigkeit ist und die Endgeschwindigkeit niedriger als die Anfangsgeschwindigkeit ist. Dies kann in Bezug auf eine Zeit, um unmittelbar ein langsamer Werden des Fahrzeugs zu beginnen, ineffizient sein. Stattdessen kann das Fahrzeug bei der Anfangsgeschwindigkeit für eine Zeitdauer verweilen und dann mit einer Verzögerung beginnen.
10 stellt beispielhafte Bewegungsbahnfunktionen für ein Drei-Phasen-Ruckprofil dar. Das Drei-Phasen-Ruckprofil kann verwendet werden, wenn das Fahrzeug seine Geschwindigkeit für das gesamte Segment verändern sollte, zum Beispiel, wenn auf einer Schnellstraße/Autobahn beschleunigt wird oder in einem reaktiven Stopp-Szenario. Beim Lösen des Drei-Phasen-Profils kann nur eines aus L und v_f strikt eingehalten werden, während v_i und a_i fixiert sind. In einem normalen Betriebsmodus kann es v_f erlaubt sein, von dem gewünschten Ziel abzuweichen, und das v_i des nachfolgenden Segments kann aktualisiert werden. In einem reaktiven Stoppszenario kann das v_f auf 0 festgelegt sein und die Beschleunigungs- und Ruckparameter können abgeglichen werden, z.B. inkrementell zunehmen, wenn der resultierende L-Wert größer als ein Abstand zu dem ungeplanten Hindernis ist. Das Bewegungsbahnplanungssystem 110 kann den Passanten eine Warnung bereitstellen, wenn der Beschleunigungs- oder Ruckparameter über einen Schwellenwert hinausgeht.
11 stellt repräsentativ ein beispielhaftes Szenario dar, in welchem das Fahrzeug 102 in einem normalen Modus betrieben wird und ein Passant 1110 anwesend ist. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann den Standort des Fußgängers 1110, eine benötigte Stoppentfernung 1120 und einen Stopppuffer 1130 bestimmen. In diesem Fall kann die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 mit der gegenwärtigen Bewegungsbahn fortfahren oder ein umgekehrtes Vier-Phasen-Ruckprofil auswählen, weil sich der Passant 1110 nicht innerhalb des Stopppuffers 1130 befindet.
12 stellt repräsentativ ein beispielhaftes Szenario dar, in welchem das Fahrzeug 102 in einem reaktiven Stoppmodus betrieben wird und der Passant 1110 anwesend ist. Der Passant 1110 ist nun innerhalb des Stopppuffers 1130. Ein neu geplanter Puffer 1140 wird auf Grundlage einer Position des Passanten 1110 bestimmt. Der neu geplante Puffer 1140 stellt einen Raum für das Fahrzeug 102 zum Auswählen einer unterschiedlichen Strecke bereit, wenn sich der Passant 1110 nicht bewegt. Die Bewegungsbahnplanungseinrichtung 134 kann beim Planen einer Bewegungsbahn in dem reaktiven Stoppzustand den Start des neu geplanten Puffers 1140 als das Ende eines Segments festlegen.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung können unter Verwendung von Hardware, Software oder einer Kombination davon implementiert sein und können in einem oder mehreren Computersystemen oder anderen Verarbeitungssystemen implementiert sein. In einem Aspekt ist die Offenbarung auf ein oder mehrere Computersysteme gerichtet, welche zum Ausführen der hierin beschriebenen Funktionalität geeignet sind. 13 präsentiert ein beispielhaftes Systemdiagramm von verschiedenen Hardwarekomponenten und anderen Merkmalen, welche in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können unter Verwendung von Hardware, Software oder einer Kombination davon implementiert sein und können in einem oder mehreren Computersystemen oder anderen Verarbeitungssystemen implementiert sein. In einer beispielhaften Variante sind Aspekte der Offenbarung auf ein oder mehrere Computersysteme gerichtet, welche zum Ausführen der hierin beschriebenen Funktionalität geeignet sind. Ein Beispiel solch eines Computersystems 1300 ist in 13 gezeigt.
Ein Computersystem 1300 umfasst einen oder mehrere Prozessoren, wie zum Beispiel einen Prozessor 1304. Der Prozessor 1304 ist mit einer Kommunikationsinfrastruktur 1306 (z.B. einem Kommunikationsbus, einer Cross-Over-Schiene oder einem Netzwerk) verbunden. Verschiedene Softwareaspekte sind in Bezug auf dieses beispielhafte Computersystem beschrieben. Nach einem Lesen dieser Beschreibung wird dem Fachmann in dem relevanten Gebiet/den relevanten Gebieten ersichtlich, wie Aspekte der Offenbarung unter Verwendung anderer Computersysteme und/oder Architekturen zu implementieren sind.
Ein Computersystem 1300 kann eine Anzeigeschnittstelle 1302 umfassen, welche Grafiken, Text und andere Daten von der Kommunikationsinfrastruktur 1306 (oder von einem nicht dargestellten Rahmenpuffer) zum Anzeigen an der Anzeigeeinheit 1330 übermittelt. Ein Computersystem 1300 umfasst auch einen Hauptspeicher 1308, vorzugsweise einen Direktzugriffsspeicher (RAM), und kann auch einen zweiten Speicher 1310 umfassen. Der zweite Speicher 1310 kann zum Beispiel ein Festplattenlaufwerk 1312 und/oder ein Wechselspeicherlaufwerk 1314 umfassen, welche ein Diskettenlaufwerk, ein Magnetbandlaufwerk, ein optisches Plattenlaufwerk, usw. darstellen. Das Wechselspeicherlaufwerk 1314 liest von und/oder schreibt auf eine Wechselspeichereinheit 1318 in einer bekannten Weise. Eine Wechselspeichereinheit 1318 stellt eine Diskette, ein magnetisches Band, eine optische Platte, usw. dar, welche von einem Wechselspeicherlaufwerk 1314 gelesen und beschrieben wird. Es ist bevorzugt, dass die Wechselspeichereinheit 1318 ein von einem Computer nutzbares Speichermedium umfasst, welches darin gespeicherte Computersoftware und/oder Daten aufweist.
In alternativen Aspekten kann der zweite Speicher 1310 andere ähnliche Vorrichtungen umfassen, um es Computerprogrammen oder anderen Anweisungen zu ermöglichen, in ein Computersystem 1300 geladen zu werden. Solche Vorrichtungen können zum Beispiel eine Wechselspeichereinheit 1322 und eine Schnittstelle 1320 umfassen. Beispiele solcher können eine Programmkassette und Kassettenschnittstellen (wie solche zum Beispiel in Videospielvorrichtungen zu finden sind), einen Wechselspeicherchip (wie ein löschbarer programmierbarer Nur-lese-Speicher (EPROM) oder ein programmierbarer Nur-Iese-Speicher (PROM)) und eine damit verbundene Fassung und andere Wechselspeichereinheiten 1322 und Schnittstellen 1320 umfassen, welche es Software und Daten ermöglichen, von der Wechselspeichereinheit 1322 zu einem Computersystem 1300 übertragen zu werden.
Ein Computersystem 1300 kann auch eine Kommunikationsschnittstelle 1324 umfassen. Eine Kommunikationsschnittstelle 1324 ermöglicht es, dass Software und Daten zwischen einem Computersystem 1300 und externen Vorrichtungen übertragen werden. Beispiele einer Kommunikationsschnittstelle 1324 können ein Modem, eine Netzwerkschnittstelle (zum Beispiel eine Ethernet-Karte), einen Kommunikationsanschluss, einen Personal-Computer-Memory-Card-International-Association (PCMCIA) -Slot und eine PCMCIA-Karte, usw. umfassen. Über eine Kommunikationsschnittstelle 1324 übertragene Software und Daten liegen in der Form von Signalen 1328 vor, welche elektronische, elektromagnetische, optische oder andere Signale sein können, welche durch eine Kommunikationsschnittstelle 1324 empfangen werden können. Diese Signale 1328 werden einer Kommunikationsschnittstelle 1324 über einen Kommunikationspfad (z.B. einen Kanal) 1326 bereitgestellt. Dieser Pfad 1326 trägt Signale 1328 und kann unter Verwendung eines Drahtes oder eines Kabels, von Lichtwellenleitern, einer Telefonleitung, einer Mobilfunkverbindung, einer Funkfrequenz (RF)-Verbindung und/oder anderen Kommunikationskanälen implementiert sein. In diesem Dokument werden die Ausdrücke „Computerprogrammmedium“ und „Computer verwendbares Medium“ verwendet, um sich im Allgemeinen auf Medien zu beziehen, wie beispielsweise ein Wechselspeicherlaufwerk 1380, eine in einem Festplattenlaufwerk 1370 installierte Festplatte und Signale 1328. Diese Computerprogrammprodukte stellen dem Computersystem 1300 Software bereit. Aspekte der Offenbarung sind auf solche Computerprogrammprodukte gerichtet.
Computerprogramme (auch als Computersteuer-/-regellogik bezeichnet) sind in einem Hauptspeicher 1308 und/oder einem Sekundärspeicher 1310 gespeichert. Computerprogramme können auch über eine Kommunikationsschnittstelle 1324 empfangen werden. Solche Computerprogramme ermöglichen es dem Computersystem 1300, wenn diese ausgeführt werden, verschiedene Funktionalitäten in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung, wie hierin beschrieben, durchzuführen. Insbesondere ermöglichen es diese Computerprogramme, wenn diese ausgeführt werden, dem Prozessor 1310 solche Funktionalitäten durchzuführen. Dementsprechend repräsentieren solche Computerprogramme Steuer-/Regeleinrichtungen des Computersystems 1300.
In Varianten, in welchen Aspekte der Offenbarung unter Verwendung von Software implementiert sind, kann die Software unter Verwendung eines Wechselspeicherlaufwerks 1314, eines Festplattenlaufwerks 1312 oder einer Kommunikationsschnittstelle 1320 in einem Computerprogrammprodukt gespeichert oder in ein Computersystem 1300 geladen werden. Die Steuer-/Regellogik (Software) veranlasst, wenn diese durch den Prozessor 1304 ausgeführt wird, den Prozessor 1304, die Funktionen in Übereinstimmung mit Aspekten der Offenbarung, wie hierin beschrieben, auszuführen. In einer anderen Variante sind Aspekte im Wesentlichen in einer Hardware implementiert, zum Beispiel unter Verwendung von Hardwarekomponenten, wie anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen (ASICs). Eine Implementierung der Hardware-Zustandsmaschine, um die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen, wird Fachmännern in dem relevanten Gebiet/den relevanten Gebieten ersichtlich werden.
In einer anderen beispielhaften Variation sind Aspekte der Offenbarung unter Verwendung einer Kombination von sowohl Hardware als auch Software implementiert.
14 ist ein Blockdiagramm von verschiedenen beispielhaften Systemkomponenten, welche in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können. Zum Beispiel können die verschiedenen Komponenten innerhalb des Fahrzeugs 102 sein oder nur einige der Komponenten können innerhalb des Fahrzeugs 102 sein und andere Komponenten können entfernt von dem Fahrzeug 102 sein. Das System 1400 umfasst einen oder mehrere Zugriffsberechtigte 1460, 1462 (hierin auch austauschbar als ein oder mehrere „Benutzer“ bezeichnet) und einen oder mehrere Endgeräte 1442, 1466 (solche Endgeräte können zum Beispiel verschiedene Einrichtungen des Bewegungsbahnplanungssystems 1110 sein oder diese umfassen). In einem Aspekt sind Daten zur Verwendung in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung, zum Beispiel eine Eingabe und/oder durch Zugriffsberechtigte 1460, 1462 zugegriffene Daten über Endgeräte 1442, 1466, wie zum Beispiel persönliche Computer (PCs), Mini-Computer, Minirahmen-Computer, Mikro-Computer, Telefonvorrichtungen oder drahtlose Vorrichtungen, wie zum Beispiel persönliche digitale Assistenten („PDAs“) oder in der Hand haltbare drahtlose Vorrichtungen, welche mit einem Server 1443 gekoppelt sind, wie zum Beispiel ein PC, ein Mini-Computer, ein Zentralcomputer, ein Mikro-Computer oder andere Vorrichtungen, welche einen Prozessor und einen Datenspeicher für Daten und/oder eine Verbindung zu einem Datenspeicher für Daten aufweisen, zum Beispiel über ein Netzwerk 1444, zum Beispiel das Internet oder ein Intranet, und Kopplungen 1445, 1446, 1464. Die Kopplungen 1445, 1446, 1464 umfassen zum Beispiel drahtgebundene Verbindungen, drahtlose Verbindungen oder Lichtwellenleiterverbindungen. In einer anderen beispielhaften Variante wird das Verfahren und System in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung in einer Stand-Alone-Umgebung betrieben, wie zum Beispiel in einem einzigen Endgerät.
Die Aspekte der hierin beschriebenen Offenbarung können auch in dem Zusammenhang eines computerlesbaren Speichermediums, welches computerausführbare Anweisungen speichert, beschrieben und implementiert sein. Computerlesbare Speichermedien umfassen Computerspeichermedien und Kommunikationsmedien. Zum Beispiel, Flash-Speicher-Laufwerke, Digital Versatile Discs (DVDs), Compact Discs (CDs), Diskettenlaufwerke und Bandkassetten. Computerlesbare Speichermedien können auch flüchtige und nichtflüchtige, wechselbare und nicht-wechselbare Medien umfassen, welche in irgendeinem Verfahren oder einer Technologie zum Speichern von Informationen implementiert sind, wie zum Beispiel computerlesbare Instruktionen, Datenstrukturen, Module oder andere Daten.
Es ist zu begrüßen, dass verschiedene Implementierungen der zuvor beschriebenen und anderen Einrichtungen und Funktionalitäten oder Alternativen oder Varianten davon in wünschenswerter Weise mit vielen anderen verschiedenen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden können. Auch die verschiedenen gegenwärtig nicht vorhersehbaren oder unerwarteten Alternativen, Modifikationen, Varianten oder Verbesserungen hierin können nachfolgend durch Fachmänner in dem Gebiet erfolgen, wobei diese auch von den folgenden Ansprüche erfasst sein sollen.
Ein autonomes Bewegungsbahnplanungssystem für ein autonomes Fahrzeug passt ein Ruckprofil an, welches eine Mehrzahl von Phasen innerhalb eines Satzes akzeptabler Parameter umfasst, wobei ein Ruckwert innerhalb jeder Phase des Ruckprofils konstant ist. Das System parametrisiert das Ruckprofil auf Grundlage einer Anfangsgeschwindigkeit, einer Anfangsbeschleunigung, einer Endgeschwindigkeit und einer Endbeschleunigung für das erste Segment. Das System integriert dann das Ruckprofil, um eine erste Bewegungsbahnfunktion zu bestimmen, wobei die erste Bewegungsbahnfunktion eine Geschwindigkeit für das Fahrzeug zu einer gegebenen Zeit umfasst. Das System führt dann das Fahrzeug entlang des ersten Segments der Strecke gemäß der ersten Bewegungsbahnfunktion. Das System erfasst ein ungeplantes Hindernis entlang des ersten Segments der Strecke. Das System plant eine zweite Bewegungsbahnfunktion für ein zweites Segment der Strecke zwischen einem gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs und einem Standort auf der Strecke vor dem ungeplanten Hindernis.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 13157 [0021]

Claims

Verfahren einer autonomen Führung eines Fahrzeugs, umfassend: Anpassen eines Ruckprofils, welches eine Mehrzahl von Phasen innerhalb eines Satzes akzeptabler Parameter umfasst, welche umfassen: eine positive Ruckbeschränkung, eine negative Ruckbeschränkung, eine positive Beschleunigungsbeschränkung und eine negative Beschleunigungsbeschränkung für ein Segment einer geplanten Fahrstrecke, wobei ein Ruckwert innerhalb jeder Phase des Ruckprofils konstant ist; Parametrisieren des Ruckprofils auf Grundlage einer Anfangsgeschwindigkeit, einer Anfangsbeschleunigung, einer Endgeschwindigkeit und einer Endbeschleunigung für das erste Segment; Integrieren des Ruckprofils, um eine erste Bewegungsbahnfunktion zu bestimmen, wobei die erste Bewegungsbahnfunktion eine Geschwindigkeit für das Fahrzeug zu einer gegebenen Zeit umfasst; Fahren des ersten Segments der Strecke gemäß der ersten Bewegungsbahnfunktion; Erfassen eines ungeplanten Hindernisses entlang des ersten Segments der Strecke; und Planen einer zweiten Bewegungsbahnfunktion für ein zweites Segment der Strecke zwischen einem gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs und einem Standort auf der Strecke vor dem ungeplanten Hindernis.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Planen der zweiten Bewegungsbahnfunktion für das zweite Segment umfasst: Anpassen eines zweiten Ruckprofils, welches eine zweite Mehrzahl von Phasen innerhalb des Satzes akzeptabler Parameter umfasst; Parametrisieren des zweiten Ruckprofils auf Grundlage einer Geschwindigkeit, wenn das Objekt erfasst ist, einer Beschleunigung, wenn das Objekt erfasst ist, einer Endgeschwindigkeit von null und einer Endbeschleunigung von null; und Integrieren des Ruckprofils, um die zweite Bewegungsbahnfunktion zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das zweite Ruckprofil eine Phase einer zunehmenden Verzögerung, eine Phase einer konstanten Verzögerung und eine Phase einer abnehmenden Verzögerung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Parametrisieren des zweiten Ruckprofils umfasst: Lösen der zweiten Bewegungsbahnfunktion für eine Anhalteentfernung; Bestimmen, dass die Anhalteentfernung größer als eine Länge des zweiten Segments ist; und iteratives Erhöhen eines Werts jedes Parameters des Satzes akzeptabler Parameter bis die Anhalteentfernung kleiner als die Länge des zweiten Segments ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Parametrisieren des ersten Ruckprofils umfasst: Lösen der ersten Bewegungsbahnfunktion für eine Zeitdauer jeder Phase; Bestimmen, dass die Zeitdauer für wenigstens eine Phase negativ ist; und Erhöhen eines Wertes jedes Parameters des Satzes akzeptabler Parameter bis die Zeitdauer für jede Phase positiv ist oder jeder Parameter des Satzes akzeptabler Parameter einen maximalen Wert erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anpassen des ersten Ruckprofils eine Mehrzahl von Phasen zu Beschränkungen für das Segment umfasst: Auswählen eines Ruckprofils aus einer Mehrzahl von Ruckprofilen, wobei jedes der Mehrzahl von Ruckprofilen eine unterschiedliche Anzahl von Phasen aufweist, wobei das Auswählen ein Evaluieren jedes der Ruckprofile in einer absteigenden Reihenfolge der Anzahl von Phasen umfasst, bis ein Ruckprofil eine Lösung innerhalb der Beschränkungen mit einer positiven Zeitdauer für jede Phase bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: Projizieren einer gegenwärtigen Position des Fahrzeugs auf das erste Segment; Bestimmen einer kumulativen Entfernung entlang des ersten Segments zwischen einem Startpunkt und der projizierten gegenwärtigen Position des Fahrzeugs; Bestimmen einer Referenzzeit für die gegenwärtige Position des Fahrzeugs in der Bewegungsbahnfunktion auf Grundlage der kumulativen Entfernung; und Bestimmen einer gewünschten Geschwindigkeit für das Fahrzeug durch Abfragen der Bewegungsbahnfunktion auf Grundlage der Referenzzeit.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: Bestimmen, dass das ungeplante Hindernis die Strecke verlassen hat; und Planen einer dritten Bewegungsbahnfunktion für ein drittes Segment der Strecke zwischen einem gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs und einem Ende des ersten Segments.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: Bestimmen einer alternativen Strecke, welche das ungeplante Hindernis meidet; Bestimmen, ob die alternative Strecke ausführbar ist; und Planen einer Bewegungsbahnfunktion für die alternative Strecke.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Parametrisieren des Ruckprofils ferner auf Grundlage einer maximalen legalen Geschwindigkeitsbegrenzung für das Segment erfolgt.
System für eine autonome Führung eines Fahrzeugs, umfassend: eine Kartendatenbank, welche eine Strecke für das Fahrzeug umfassende Kartendaten bereitstellt; ein Erfassungssystem, welches eine Position eines ungeplanten Hindernisses auf der Strecke bestimmt; einen Prozessor, welcher: ein Ruckprofil anpasst, welches eine Mehrzahl von Phasen innerhalb eines Satzes akzeptabler Parameter umfasst, welche umfassen: eine positive Ruckbeschränkung, eine negative Ruckbeschränkung, eine positive Beschleunigungsbeschränkung und eine negative Beschleunigungsbeschränkung für ein Segment einer geplanten Fahrstrecke, wobei ein Ruckwert innerhalb jeder Phase des Ruckprofils konstant ist; das Ruckprofil auf Grundlage einer Anfangsgeschwindigkeit, einer Anfangsbeschleunigung, einer Endgeschwindigkeit und einer Endbeschleunigung für das erste Segment parametrisiert; das Ruckprofil integriert, um eine erste Bewegungsbahnfunktion zu bestimmen, wobei die erste Bewegungsbahnfunktion eine Geschwindigkeit für das Fahrzeug zu einer gegebenen Zeit umfasst; das Fahrzeug entlang des ersten Segments der Strecke gemäß der ersten Bewegungsbahnfunktion führt; ein ungeplantes Hindernis entlang des ersten Segments der Strecke erfasst; und eine zweite Bewegungsbahnfunktion für ein zweites Segment der Strecke zwischen einem gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs und einem Standort auf der Strecke vor dem ungeplanten Hindernis plant.
System nach Anspruch 11, wobei der Prozessor, welcher die Bewegungsbahnfunktion für das zweite Segment plant, den Prozessor umfasst, welcher: ein zweites Ruckprofil anpasst, welches eine zweite Mehrzahl von Phasen innerhalb der maximalen positiven Ruckbeschränkung, der maximalen negativen Ruckbeschränkung, der maximal positiven Beschleunigungsbeschränkung und der maximalen negativen Beschleunigungsbeschränkung umfasst; das zweite Ruckprofil auf Grundlage einer Geschwindigkeit, wenn das Objekt erfasst ist, einer Beschleunigung, wenn das Objekt erfasst ist, einer Endgeschwindigkeit von null und einer Endbeschleunigung von null parametrisiert; und das Ruckprofil integriert, um die zweite Bewegungsbahnfunktion zu bestimmen.
System nach Anspruch 12, wobei das zweite Ruckprofil eine Phase einer zunehmenden Verzögerung, eine Phase einer konstanten Verzögerung und eine Phase einer abnehmenden Verzögerung umfasst.
System nach Anspruch 13, wobei der Prozessor: die zweite Bewegungsbahnfunktion für eine Anhalteentfernung löst; bestimmt, dass die Anhalteentfernung größer als eine Länge des zweiten Segments ist; und einen Wert jedes Parameters des Satzes akzeptabler Parameter iterativ erhöht, bis die Anhalteentfernung kleiner als die Länge des zweiten Segments ist.
System nach Anspruch 11, wobei der Prozessor ein Ruckprofil aus einer Mehrzahl von Ruckprofilen auswählt, wobei jedes der Mehrzahl von Ruckprofilen eine unterschiedliche Anzahl von Phasen aufweist, wobei das Auswählen ein Evaluieren jedes der Ruckprofile in einer absteigenden Reihenfolge der Anzahl von Phasen umfasst, bis ein Ruckprofil eine Lösung innerhalb der Beschränkungen bereitstellt.
System nach Anspruch 10, wobei der Prozessor eine gegenwärtige Position des Fahrzeugs auf das erste Segment projiziert; eine kumulative Entfernung entlang des ersten Segments zwischen einem Startpunkt und der projizierten gegenwärtigen Position des Fahrzeugs bestimmt; eine Referenzzeit für die gegenwärtige Position des Fahrzeugs in der Bewegungsbahnfunktion auf Grundlage der kumulativen Entfernung bestimmt; und eine gewünschte Geschwindigkeit für das Fahrzeug durch Abfragen der Bewegungsbahnfunktion auf Grundlage der Referenzzeit bestimmt.
System nach Anspruch 10, wobei der Prozessor: bestimmt, dass das ungeplante Hindernis die Strecke verlassen hat; und eine dritte Bewegungsbahnfunktion für ein drittes Segment der Strecke zwischen einem gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs und einem Ende des ersten Segments plant.
System nach Anspruch 10, wobei der Prozessor: eine alternative Strecke bestimmt, welche das ungeplante Hindernis meidet; bestimmt, ob die alternative Strecke ausführbar ist; und eine Bewegungsbahnfunktion für die alternative Strecke plant.
Nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium, welches einen computerausführbaren Code zum Steuern/Regeln eines autonomen Fahrzeugs speichert, umfassend einen Code zum: Anpassen eines Ruckprofils, welches eine Mehrzahl von Phasen innerhalb einer maximalen positiven Ruckbeschränkung, einer maximalen negativen Ruckbeschränkung, einer maximalen positiven Beschleunigungsbeschränkung und einer maximalen negativen Beschleunigungsbeschränkung für ein Segment einer geplanten Fahrstrecke umfasst, wobei ein Ruckwert innerhalb jeder Phase des Ruckprofils konstant ist; Parametrisieren des Ruckprofils auf Grundlage einer Anfangsgeschwindigkeit, einer Anfangsbeschleunigung, einer Endgeschwindigkeit und einer Endbeschleunigung für das erste Segment; Integrieren des Ruckprofils, um eine erste Bewegungsbahnfunktion zu bestimmen, wobei die erste Bewegungsbahnfunktion eine Geschwindigkeit für das Fahrzeug zu einer gegebenen Zeit umfasst; Führen des Fahrzeugs entlang des ersten Segments der Strecke gemäß der ersten Bewegungsbahnfunktion; Erfassen eines ungeplanten Hindernisses entlang des ersten Segments der Strecke; und Planen einer zweiten Bewegungsbahnfunktion für ein zweites Segment der Strecke zwischen einem gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs und einem Standort auf der Strecke vor dem ungeplanten Hindernis.
Nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium nach Anspruch 19, umfassend einen Code zum: Anpassen eines zweiten Ruckprofils, welches eine zweite Mehrzahl von Phasen innerhalb der maximalen positiven Ruckbeschränkung, der maximalen negativen Ruckbeschränkung, der maximalen positiven Beschleunigungsbeschränkung und der maximalen negativen Beschleunigungsbeschränkung umfasst; Parametrisieren des zweiten Ruckprofils auf Grundlage einer Geschwindigkeit, wenn das Objekt erfasst ist, einer Beschleunigung, wenn das Objekt erfasst ist, einer Endgeschwindigkeit von null und einer Endbeschleunigung von null; und Integrieren des Ruckprofils, um die zweite Bewegungsbahnfunktion zu bestimmen.