DE112018006044T5

DE112018006044T5 - Zentrieren eines fahrzeugs in einer fahrspur unter verwendung von umgebungsinformationen zur korrektur einer vorhergesagten trajektorie

Info

Publication number: DE112018006044T5
Application number: DE112018006044.6T
Authority: DE
Inventors: Thomas Voorheis
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-09-03
Also published as: US10899349B2; CN111788100A; WO2019129615A1; US20190193730A1

Abstract

[0031] Verfahren und System zur Zentrierung eines Fahrzeugs in einer Fahrspur. Das System umfasst einen elektromagnetischen Strahlungssensor, einen Bewegungssensor, ein Lenksystem und eine elektronische Steuerung. Die elektronische Steuerung ist dazu konfiguriert, Umweltinformationen zu einer Umwelt außerhalb des Fahrzeugs von dem elektromagnetischen Strahlungssensor zu empfangen und eine erste Bewegung des Fahrzeugs von dem Bewegungssensor zu empfangen. Die elektronische Steuerung ist auch dazu konfiguriert, eine vorhergesagte Position des Fahrzeugs basierend auf der ersten Bewegung des Fahrzeugs und den Umweltinformationen zu bestimmen, die vorhergesagte Position zu speichern, die vorhergesagte Position mit einer gewünschten Position des Fahrzeugs zur Erzeugung eines Korrektursignals zu vergleichen und das Korrektursignal an das Lenksystem zu senden. Die elektronische Steuerung ist ferner dazu konfiguriert, eine gegenwärtige Position des Fahrzeugs zu bestimmen, die gegenwärtige Position des Fahrzeugs mit der vorhergesagten Position des Fahrzeugs zur Erzeugung einer Differenz zu vergleichen und den Bewegungssensor basierend auf der Differenz zu kalibrieren.

Description

GEBIET
Ausführungsformen beziehen sich auf eine automatische Lenkung für Fahrzeuge.
HINTERGRUND
Moderne Fahrzeuge umfassen verschiedene zum Teil autonome Fahrfunktionen, beispielsweise adaptive Geschwindigkeitsregelung, Kollisionsvermeidungssysteme, autonomes Parken und dergleichen. Ein Ziel ist voll autonomes Fahren, dies ist jedoch noch nicht erreicht worden, zumindest nicht in marktreifem, wirtschaftlich tragfähigem Maße.
KURZDARSTELLUNG
Ein Ziel für ein automatisch lenkendes Fahrzeug besteht darin, in der Lage zu sein, die Dynamik des Fahrzeugs akkurat zu messen, um die zukünftige Position des Fahrzeugs vorhersagen zu können. Für die Querdynamik umfassen die Sensoren, die zur Vorhersage der Fahrzeugbewegung verwendet werden können, einen Lenkwinkelsensor, MEMS-Gyroskope und Beschleunigungsmesser. Es gibt viele Gründe, warum ein Bewegungssensor nicht immer in der Lage ist, die tatsächliche Bewegung des Fahrzeugs akkurat zu messen. Es gibt bekannte Drifteffekte, die verursachen, dass MEMS-basierte Trägheitssensoren an Genauigkeit verlieren. Unterschiede bei der Position der Fahrzeugteile aufgrund von Kurvenfahrt, Reifendruck oder Straßenschräge können verursachen, dass ein Gierratensensor eine Bewegung, die nicht parallel mit der Bodenebene ist, als Lateralbewegung misst. Gleichermaßen gibt es bei lenkwinkelbasierter Erfassung zusätzliche externe Kräfte, die nicht gemessen werden, was zu einem Systemfehler führt, wenn der Sensor zum Vorhersagen der zukünftigen Fahrzeugposition verwendet wird. Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, stellen unter anderem ein automatisches Lenksystem für ein Fahrzeug bereit, bei dem ein Sensorsignal (beispielsweise von einem Gyroskop, einem Lenkwinkelsensor oder einem Beschleunigungsmesser) als das gesteuerte Signal einer Fahrzeugbewegungssteuerung mit geschlossenem Regelkreis verwendet wird. Zur Erzielung einer robusten Steuerung sollte eine Fahrzeugbewegung, die angefordert oder ausgeführt wird, erzielt werden. Umgebungserfassung kann in Kombination mit einem Bewegungssensor zur Bestimmung der tatsächlichen Bewegung des Fahrzeugs und Korrektur von Systemfehlern verwendet werden.
Zum Fahren in einem linearen Fahrzeugdynamikbereich ist es normalerweise ausreichend, zur Bestimmung des korrekten Lenkwinkels zur Erzielung der gewünschten Fahrzeugreaktion von einer einzigen Fahrspur auszugehen. Derartige Annahmen basieren darauf, zum akkuraten Erfassen der Position des Lenksystems eines Fahrzeugs in der Lage zu sein. Da die Position des Lenksystems normalerweise lediglich an einer Stelle gemessen wird, kann bei Fahrzeugen, bei denen es bei der mechanischen Konstruktion des Lenksystems beträchtliches Spiel gibt oder die Konfiguration des Lenksystems dynamisch geändert werden kann (beispielsweise bei einem Fahrzeug, das mit einer Luftfederung ausgestattet ist) der erfasste Lenkwinkel ungenau sein. Eine Möglichkeit besteht darin, ein Modell des mechanischen Verhaltens des Lenksystems zu erstellen. Jedoch erfordert die Modellerstellung in der Regel beträchtliche Aufwendungen hinsichtlich Softwareanwendung für jede mechanische Konstruktion, an die das Modell angepasst wird, und erfordert möglicherweise die Anpassung von Systemänderungen im Laufe der Zeit.
Ausführungsformen stellen unter anderem ein System und ein Verfahren zur Zentrierung eines Fahrzeugs in einer Fahrspur bereit.
Eine Ausführungsform stellt ein System zur Zentrierung eines Fahrzeugs in einer Fahrspur bereit. Das System umfasst einen elektromagnetischen Strahlungssensor, einen Bewegungssensor, ein Lenksystem und eine elektronische Steuerung. Die elektronische Steuerung ist dazu konfiguriert, Umweltinformationen zu einer Umwelt außerhalb des Fahrzeugs von dem elektromagnetischen Strahlungssensor zu empfangen und eine erste Bewegung des Fahrzeugs von dem Bewegungssensor zu empfangen. Die elektronische Steuerung ist auch dazu konfiguriert, eine vorhergesagte Position des Fahrzeugs basierend auf der ersten Bewegung des Fahrzeugs und den Umweltinformationen zu bestimmen, die vorhergesagte Position des Fahrzeugs in einem Speicher zu speichern, die vorhergesagte Position des Fahrzeugs mit einer gewünschten Position des Fahrzeugs zur Erzeugung eines Korrektursignals zu vergleichen und das Korrektursignal an das Lenksystem des Fahrzeugs zu senden. Die elektronische Steuerung ist ferner dazu konfiguriert, eine gegenwärtige Position des Fahrzeugs zu bestimmen, die gegenwärtige Position des Fahrzeugs mit der vorhergesagten Position des Fahrzeugs zur Erzeugung einer Differenz zu vergleichen und den Bewegungssensor basierend auf der Differenz zu kalibrieren.
Eine weitere Ausführungsform stellt ein Verfahren zum Zentrieren eines Fahrzeugs in einer Fahrspur bereit. Das Verfahren umfasst Erfassen mit einem elektromagnetischen Strahlungssensor von Umgebungsinformationen zu einer Umgebung außerhalb des Fahrzeugs und Erfassen mit einem Bewegungssensor einer ersten Bewegung des Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst des Weiteren Bestimmen mit einer elektronischen Steuerung einer vorhergesagten Position des Fahrzeugs basierend auf der ersten Bewegung des Fahrzeugs und den Umgebungsinformationen, Speichern der vorhergesagten Position des Fahrzeugs in einem Speicher, Vergleichen der vorhergesagten Position des Fahrzeugs mit einer gewünschten Position des Fahrzeugs zur Erzeugung eines Korrektursignals und Senden des Korrektursignals an ein Lenksystem des Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst ferner Bestimmen einer gegenwärtigen Position des Fahrzeugs, Vergleichen der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs mit der vorhergesagten Position des Fahrzeugs zur Erzeugung einer Differenz und Kalibrieren des Bewegungssensors basierend auf der Differenz.
Weitere Aspekte, Merkmale und Ausführungsformen werden bei Betrachtung der detaillierten Beschreibung und beiliegenden Zeichnungen offensichtlich.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs, das mit einem System zum Erfassen und Steuern der Bewegung des Fahrzeugs ausgestattet ist.
2 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs, das mit einem System zum Detektieren der Position des Fahrzeugs bezüglich einer umliegenden Umgebung ausgestattet ist.
3 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs, das sich zu einem Zeitpunkt in einer beispielhaften umliegenden Umgebung fortbewegt.
4 ist ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuerung des Systems von 1 und des Systems von 2.
5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Kalibrieren der Bewegungssensoren von 1 basierend auf Daten von dem System von 2 und derartigen Kalibrieren der Bewegung des Fahrzeugs, dass die von den Systemen von 1 und 2 vorhergesagte Position die gewünschte Position ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bevor irgendwelche Ausführungsformen genauer erläutert werden, versteht sich, dass diese Offenbarung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten der Konstruktion und der Anordnung der Komponenten, die in der folgenden Beschreibung angeführt oder in den folgenden Zeichnungen dargestellt werden, beschränkt sein soll. Ausführungsformen können andere Konfigurationen aufweisen und können verschiedenartig in die Praxis umgesetzt oder durchgeführt werden.
Mehrere hardware- und softwarebasierte Vorrichtungen sowie mehrere verschiedene Strukturkomponenten können zur Implementierung verschiedener Ausführungsformen verwendet werden. Darüber hinaus können Ausführungsformen Hardware, Software und elektronische Komponenten oder Module umfassen, die zum Zwecke der Erörterung so dargestellt und beschrieben werden können, als wäre der Großteil der Komponenten lediglich in Hardware implementiert. Für einen Durchschnittsfachmann und auf Basis der Lektüre dieser detaillierten Beschreibung ist jedoch erkenntlich, dass die auf Elektronik basierenden Aspekte der Erfindung zumindest bei einer Ausführungsform in Software (beispielsweise auf nichtflüchtigen computerlesbaren Medien gespeichert), die durch einen oder mehrere Prozessoren ausführbar ist, implementiert sein können. Beispielsweise können „Steuereinheiten“ und „Steuerungen“, die in der Patentschrift beschrieben werden, einen oder mehrere elektronische Prozessoren, ein oder mehrere Speichermodule, darunter nichtflüchtige computerlesbare Medien, eine oder mehrere Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellen, einen oder mehrere ASICs und verschiedene Verbindungen (beispielsweise einen Systembus), die die verschiedenen Komponenten verbinden, umfassen.
1 und 2 stellen zwei Untersysteme eines einzigen Systems, das zum Zentrieren eines Fahrzeugs 100 in einer Fahrspur verwendet wird, dar. 1 stellt ein Beispiel für das Fahrzeug 100, das mit einem System 105 zur Erfassung einer Bewegung und Steuerung der Position des Fahrzeugs ausgestattet ist, dar. Das Fahrzeug 100 kann, obgleich es als ein vierrädriges Fahrzeug dargestellt wird, verschiedene Arten und Konstruktionen von Fahrzeugen einschließen. Beispielsweise kann das Fahrzeug 100 ein PKW, ein Motorrad, ein Lkw, ein Bus, ein Sattelzug und weitere sein. Das Fahrzeug 100 umfasst zumindest eine gewisse autonome Funktionsfähigkeit, kann jedoch einen Fahrer oder Bediener zur Durchführung von Fahrfunktionen erfordern. In dem dargestellten Beispiel umfasst das System 105 verschiedene Hardwarekomponenten, die eine elektronische Steuerung 110, Drehzahlsensoren 115, ein Gyroskop 120, ein Lenkungssteuerungssystem 125, einen Lenkwinkelsensor 127 und einen dreidimensionalen (3D-) Beschleunigungsmesser 130 umfassen. Die Komponenten des Systems 105 können verschiedene Konstruktionen aufweisen und können verschiedene Kommunikationsarten und -protokolle einsetzen.
Die elektronische Steuerung 110 kann mit den Drehzahlsensoren 115, dem Gyroskop 120, dem Lenkungssteuerungssystem 125, dem Lenkwinkelsensor 127 und dem dreidimensionalen Beschleunigungsmesser 130 über verschiedene verdrahtete oder drahtlose Verbindungen kommunikativ verbunden sein. Beispielsweise ist die elektronische Steuerung 110 bei einigen Ausführungsformen über ein eigens vorgesehenes Kabel direkt mit jeder der oben aufgeführten Komponenten des Systems 105 zum Erfassen und Steuern der Bewegung des Fahrzeugs gekoppelt. Bei anderen Ausführungsformen ist die elektronische Steuerung 110 mit einer oder mehreren der Komponenten über eine geteilte Kommunikationsverbindung, wie z. B. einen Fahrzeugkommunikationsbus (beispielsweise einen CAN-Bus) oder ein drahtloses Fahrzeugnetz kommunikativ gekoppelt.
Die Drehzahlsensoren 115 können beispielsweise unter Verwendung von Raddrehzahlsensoren, die die Drehzahl erfassen, implementiert sein. Bei anderen Ausführungsformen kann die Fahrzeuggeschwindigkeit unter Verwendung anderer Sensoren alleine oder in Kombination mit den Raddrehzahlsensoren, beispielsweise einem Getriebeausgangsdrehzahlsensor (TOSS - Transmission Output Speed Sensor) oder anderen Arten von Sensoren, erfasst oder bestimmt werden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein einziger Drehzahlsensor 115 jedem Rad des Fahrzeugs 100 zugeordnet. Bei einem anderen Beispiel können Komponenten des Systems 105 einen Lenkwinkelsensor 127, einen Lenkaktuator (beispielsweise einen Elektromotor eines elektrischen Lenksystems) und weitere Komponenten, die den Lenkwinkel des Fahrzeugs 100 direkt oder indirekt (beispielsweise durch Differenzialbremsung) steuern, umfassen.
Jede der oben aufgeführten Komponenten des Systems 105 kann eine eigens vorgesehene Verarbeitungsschaltung umfassen, darunter einen elektronischen Prozessor zum Empfangen, Verarbeiten und Senden von Daten, die den Funktionen jeder Komponente zugeordnet sind. Beispielsweise kann der dreidimensionale Beschleunigungsmesser 115 einen elektronischen Prozessor umfassen, der die Parameter in Bezug auf die Richtungsbewegung des Fahrzeugs bestimmt. In diesem Fall sendet der 3-dimensionale Beschleunigungsmesser 115 die Parameter oder berechneten Werte, die den Parametern zugeordnet sind, zu der elektronischen Steuerung 110. Jede der Komponenten des Systems 105 zum Erfassen und Steuern der Bewegung des Fahrzeugs kann unter Verwendung verschiedener Kommunikationsprotokolle mit der elektronischen Steuerung 110 kommunizieren. Die in 1 dargestellte Ausführungsform stellt lediglich ein Beispiel für die Komponenten und Verbindungen des Systems 105 zum Erfassen und Steuern der Bewegung des Fahrzeugs bereit. Diese Komponenten und Verbindungen können jedoch auf andere Arten und Weisen, als jene die hier dargestellt und beschrieben werden, konstruiert sein.
2 stellt ein Beispiel für das Fahrzeug 100, das mit einem System 200 zum Erfassen von Umgebungsinformationen zu einer Umgebung außerhalb des Fahrzeugs 100 ausgestattet ist, dar. In dem dargestellten Beispiel umfasst das System 200 verschiedene Hardwarekomponenten, darunter eine elektronische Steuerung 110, einen Radarsensor 202, eine Videokamera 205, einen Lidarsensor 210, ein GPS 215 und eine Karte 220. Die Karte 220 kann eine Karte eines geographischen Gebiets, das das Fahrzeug 100 umgibt, beispielsweise eine Karte eines Gebiets mit einem Radius mit einer vorbestimmten Größe, beispielsweise einem Kilometer, sein. Die Komponenten des Systems 200 können verschiedene Konstruktionen aufweisen und können verschiedene Kommunikationsarten und -protokolle einsetzen.
Die elektronische Steuerung 110 kann über verschiedene verdrahtete oder drahtlose Verbindungen kommunikativ mit dem Radarsensor 202, der Videokamera 205, dem Lidarsensor 210, dem GPS 215 und der Karte 220 verbunden sein. Beispielsweise ist die elektronische Steuerung 110 bei einigen Ausführungsformen über ein eigens vorgesehenes Kabel direkt mit jeder der oben aufgeführten Komponenten des Systems 200 zur Erfassung von Umgebungsinformationen zu einer Umgebung außerhalb des Fahrzeugs 100 gekoppelt. Bei anderen Ausführungsformen ist die elektronische Steuerung 110 mit einer oder mehreren der Komponenten über eine geteilte Kommunikationsverbindung, wie z. B. einen Fahrzeugkommunikationsbus (beispielsweise einen CAN-Bus) oder ein drahtloses Fahrzeugnetz kommunikativ gekoppelt.
Jede der oben aufgeführten Komponenten des Systems 200 zur Erfassung von Umgebungsinformationen zu einer Umgebung außerhalb des Fahrzeugs 100 kann eine eigens vorgesehene Verarbeitungsschaltung umfassen, darunter einen elektronischen Prozessor zum Empfangen, Verarbeiten und Senden von Daten, die den Funktionen jeder Komponente zugeordnet sind. Beispielsweise kann die Videokamera 205 einen elektronischen Prozessor umfassen, der die Bilder zur Verwendung bei der Messung der Genauigkeit des Systems 105 zum Erfassen und Steuern der Bewegung des Fahrzeugs bestimmt. In diesem Fall sendet die Videokamera 205 die Bilder oder Werte, die den Bildern zugeordnet sind, zu der elektronischen Steuerung 110. Jede der Komponenten des Systems 200 zur Erfassung von Umgebungsinformationen zu einer Umgebung außerhalb des Fahrzeugs 100 kann unter Verwendung verschiedener Kommunikationsprotokolle mit der elektronischen Steuerung 110 kommunizieren. Die in 2 dargestellte Ausführungsform stellt lediglich ein Beispiel für die Komponenten und Verbindungen des Systems 200 zur Erfassung von Umgebungsinformationen zu einer Umgebung außerhalb des Fahrzeugs 100 bereit. Diese Komponenten und Verbindungen können jedoch auf andere Arten und Weisen, als jene die hier dargestellt und beschrieben werden, konstruiert sein.
Der Radarsensor 202, die Videokamera 205 und der Lidarsensor 210 sind elektromagnetische Strahlungssensoren. Es kann mehr als einen von jedem der elektromagnetischen Strahlungssensoren geben und sie können an unterschiedlichen Positionen im Inneren oder Äußeren des Fahrzeugs 100 positioniert sein. Beispielsweise können die Videokamera 205 oder Komponenten davon außerhalb an einem Teil des Fahrzeugs 100 (wie z. B. an einem Seitenspiegel oder der Front) befestigt sein. Alternativ dazu kann bzw. können die Videokamera 205 oder Komponenten davon intern in dem Fahrzeug 100 befestigt sein (beispielsweise auf dem Armaturenbrett oder beim Rückspiegel positioniert sein). Die elektromagnetischen Strahlungssensoren sind dazu konfiguriert, Signale zu empfangen, die den Abstand des Fahrzeugs von Elementen in der umliegenden Umgebung 300 des Fahrzeugs und seine Position zu diesen anzuzeigen, während sich das Fahrzeug 100 von einem Punkt zu einem anderen bewegt.
3 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs 100 in einer beispielhaften umliegenden Umgebung 300. Das Fahrzeug 100 wird an einer ersten Position 302 (zu einem ersten Zeitpunkt) und an einer zweiten Position (zu einem zweiten späteren Zeitpunkt) dargestellt. Die elektromagnetischen Strahlungssensoren (beispielsweise die Sensoren 202, 205 und 210) des Fahrzeugs 100 detektieren die umliegende Umgebung 300 des Fahrzeugs 100 und Elemente in dieser Umgebung („Umgebungselemente“), darunter eine gestrichelte Mittellinie 310 (eine „Spurmarkierung“), eine durchgezogene Linie 315 (eine weitere „Spurmarkierung“), eine durchgezogene Linie 317, ein Gebäude 320 und ein Verkehrszeichen 325. Die elektronische Steuerung 110 verwendet Elemente, die an der ersten Position 302 und der zweiten Position 305 detektiert werden können, zur Berechnung der Position des Fahrzeugs 100. Beispielsweise werden das Gebäude 320, die gestrichelte Mittellinie 310, die durchgezogene Linie 315 und die durchgezogene Linie 317 zu Berechnung der Position des Fahrzeugs zu beiden Zeitpunkten verwendet, da sie an der ersten Position 302 und der zweiten Position 305 detektiert werden können. Umgebungselemente, die an der ersten Position 302 und der zweiten Position 305 nicht detektiert werden können, werden von der elektronischen Steuerung 110 nicht zur Berechnung der Position des Fahrzeugs 100 verwendet. Beispielsweise wird das Verkehrszeichen 325 nicht zur Berechnung der Position des Fahrzeugs verwendet, da es an der ersten Position 302 der zweiten Position 305 nicht detektiert werden kann.
4 ist ein Blockdiagramm der elektronischen Steuerung 110 der Systeme von 1 und 2. Die elektronische Steuerung 110 umfasst mehrere elektrische und elektronische Komponenten, die die Energie, Betriebssteuerung und Schutz für die Komponenten und Module innerhalb der elektronischen Steuerung 110 bereitstellen. Die elektronische Steuerung 110 umfasst unter anderem einen elektronischen Prozessor 405 (wie z. B. einen programmierbaren elektronischen Mikroprozessor, eine Mikrosteuerung oder eine ähnliche Vorrichtung), einen Speicher 415 (beispielsweise nichtflüchtigen, maschinenlesbaren Speicher) und eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 410. Der elektronische Prozessor 405 ist mit dem Speicher 415 und der Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 410 kommunikativ verbunden. Der elektronische Prozessor 405 ist dazu konfiguriert, zusammen mit dem Speicher 415 und der Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 410 unter anderem die hier beschriebenen Verfahren zu implementieren.
Die elektronische Steuerung 110 kann in verschiedenen unabhängigen Steuerungen (beispielsweise programmierbaren elektronischen Steuerungen), die jeweils zur Durchführung spezifischer Funktionen oder Unterfunktionen konfiguriert sind, implementiert sein. Darüber hinaus kann die elektronische Steuerung 110 Untermodule enthalten, die zusätzliche elektronische Prozessoren, Speicher oder ASICs zur Erfüllung von Eingabe-/Ausgabe-Funktionen, Verarbeitung von Signalen und Anwendung der nachstehend aufgeführten Verfahren umfassen. Bei weiteren Ausführungsformen umfasst die elektronische Steuerung 110 zusätzliche, weniger oder andere Komponenten.
5 stellt ein Verfahren zum Zentrieren eines Fahrzeugs in einer Fahrspur unter Verwendung des Systems 105 zur Erfassung einer Bewegung und Steuerung der Position des Fahrzeugs und des Systems 200 zur Erfassung von Umgebungsinformationen zu einer Umgebung außerhalb des Fahrzeugs 100 bereit. Allgemein betrachtet führt das Verfahren parallel eine erste Aufgabe und eine zweite Aufgabe zur Zentrierung des Fahrzeugs 100 in der Fahrspur durch. Bei dem dargestellten Verfahren sagt der elektronische Prozessor 405 die zukünftige Position des Fahrzeugs 100 bezüglich Elementen in der zukünftigen umliegenden Umgebung des Fahrzeugs voraus (Block 500). Die vorhergesagte Position wird basierend auf der gegenwärtigen Bewegung des Fahrzeugs (ersten Bewegung) und umliegenden Umgebungselementen berechnet. Bei einigen Ausführungsformen umfassen Umgebungselemente, die zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs verwendet werden, stationäre Infrastruktur und Straßenmarkierungen, die an der vorhergesagten Position des Fahrzeugs und der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs vorhanden sind. Die vorhergesagte Position wird in dem Speicher 415 der elektronischen Steuerung 110 als eine Position auf der Karte 220 oder als ein Satz von Variablen, die die Position bezüglich der Umgebung beschreiben, gespeichert (Block 505).
Die erste Aufgabe besteht darin, die Bewegung des Fahrzeugs zu korrigieren, so dass sich das Fahrzeug 100 zu einer gewünschten Position bewegt. In einem Beispiel wird die gewünschte Position als die Position, an der das Fahrzeug 100 in der Fahrspur zentriert ist, definiert. Der elektronische Prozessor 405 verwendet den Eingang von dem Radarsensor 202, der Videokamera 205, dem Lidarsensor 210 und dem GPS 215 zur Bestimmung der geographischen Position des Fahrzeugs 100 auf der Karte 220. Unter Verwendung der Karte 220 und von Informationen aus dem System 105 bestimmt der elektronische Prozessor 405 die gewünschte Position (Block 515). Der elektronische Prozessor 405 vergleicht die vorhergesagte Position des Fahrzeugs 100 mit der gewünschten Position des Fahrzeugs 100 (Block 520). Wenn es Differenzen zwischen der gewünschten Position und der vorhergesagten Position gibt, wird von der elektronischen Steuerung 110 ein Korrektursignal erzeugt und an die Komponenten gesendet, die direkt (beispielsweise durch Einstellen des Winkels zur Front des Fahrzeugs 100 der Vorderradachse) oder indirekt (beispielsweise durch Differenzialbremsung) den Lenkwinkel des Fahrzeugs 100 steuern (Block 522). Das Korrektursignal bewirkt, dass eine Anpassung an die Bewegung des Fahrzeugs erfolgt. Die Anpassung an die Bewegung des Fahrzeugs stellt sicher, dass die gewünschte Position und die zukünftige Position gleich sind.
Die zweite Aufgabe besteht darin, zu bestimmen, ob und wie das System 105 zur Erfassung einer Bewegung und Steuerung der Position des Fahrzeugs kalibriert werden muss. Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug 100 die vorhergesagte Position erreicht haben sollte, wird die gegenwärtige Position des Fahrzeugs 100 in Bezug auf Elemente in der gegenwärtigen umliegenden Umgebung des Fahrzeugs bestimmt (Block 525). Die vorhergesagte Position wird aus dem Speicher 415 der elektronischen Steuerung abgerufen. Die vorhergesagte Position des Fahrzeugs 100 und die gegenwärtige Position des Fahrzeugs 100 werden dann verglichen (Block 527). Differenzen zwischen der vorhergesagten Position und der gegenwärtigen Position zeigen an, dass die Bewegungssensoren inkorrekt kalibriert sind. Die Bewegungssensoren werden basierend auf den Differenzen zwischen der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs und der vorhergesagten Position des Fahrzeugs neu kalibriert (Block 530). Bei Neuberechnung der vorhergesagten Position basierend auf den Daten von den neu kalibrierten Bewegungssensoren wären die vorhergesagte Position und die gegenwärtige Position des Fahrzeugs 100 gleich. Die zweite Aufgabe wird durchgeführt, während die erste Aufgabe eine zweite vorhergesagte Position des Fahrzeugs mit einer zweiten gewünschten Position des Fahrzeugs zur Erzeugung eines zweiten Korrektursignals vergleicht und das zweite Korrektursignal an das Lenksystem des Fahrzeugs 100 sendet.
Verschiedene Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen werden in den folgenden Ansprüchen angeführt.

Claims

System zur Zentrierung eines Fahrzeugs in einer Fahrspur, das Folgendes umfasst: einen elektromagnetischen Strahlungssensor; einen Bewegungssensor; ein Lenksystem; und eine elektronische Steuerung, die dazu konfiguriert ist, Umweltinformationen zu einer Umwelt außerhalb des Fahrzeugs von dem elektromagnetischen Strahlungssensor zu empfangen, eine erste Bewegung des Fahrzeugs von dem Bewegungssensor zu empfangen, eine vorhergesagte Position des Fahrzeugs basierend auf der ersten Bewegung des Fahrzeugs und den Umweltinformationen zu bestimmen, die vorhergesagte Position des Fahrzeugs in einem Speicher zu speichern, die vorhergesagte Position des Fahrzeugs mit einer gewünschten Position des Fahrzeugs zur Erzeugung eines Korrektursignals zu vergleichen, das Korrektursignal an das Lenksystem des Fahrzeugs zu senden, eine gegenwärtige Position des Fahrzeugs zu bestimmen, die gegenwärtige Position des Fahrzeugs mit der vorhergesagten Position des Fahrzeugs zur Erzeugung einer Differenz zu vergleichen, den Bewegungssensor basierend auf der Differenz zu kalibrieren.
System nach Anspruch 1, wobei die gewünschte Position eine zukünftige Position des Fahrzeugs, bei der das Fahrzeug in der Fahrspur zentriert ist, ist.
System nach Anspruch 1, wobei der elektromagnetische Strahlungssensor mindestens einer aus der Gruppe bestehend aus einem Radarsensor, einer Videokamera und einem Lidarsensor ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Bewegungssensor mindestens einer aus der Gruppe bestehend aus einem Lenkwinkelsensor, einem dreidimensionalen Beschleunigungsmesser und einem Gyroskop ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Korrektursignal eine Anpassung an die Bewegung des Fahrzeugs bewirkt.
System nach Anspruch 5, wobei die Anpassung bewirkt, dass die vorhergesagte Position die gewünschte Position wird.
System nach Anspruch 1, wobei die vorhergesagte Position als eine Position auf einer Karte oder als ein Satz von Variablen, die die Position bezüglich der Umgebung beschreiben, gespeichert werden kann.
System nach Anspruch 1, wobei Umgebungselemente, die an der gegenwärtigen Position und der vorhergesagten Position erfasst werden, bei der Bestimmung der vorhergesagten Position verwendet werden.
System nach Anspruch 1, wobei Umgebungselemente, die an der gegenwärtigen Position und der vorhergesagten Position erfasst werden, bei der Bestimmung der gewünschten Position verwendet werden.
Verfahren zum Zentrieren eines Fahrzeugs in einer Fahrspur, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erfassen mit einem elektromagnetischen Strahlungssensor von Umgebungsinformationen zu einer Umgebung außerhalb des Fahrzeugs; Erfassen mit einem Bewegungssensor einer ersten Bewegung des Fahrzeugs; Bestimmen mit einer elektronischen Steuerung einer vorhergesagten Position des Fahrzeugs basierend auf der ersten Bewegung des Fahrzeugs und den Umgebungsinformationen; Speichern der vorhergesagten Position des Fahrzeugs in einem Speicher; Vergleichen der vorhergesagten Position des Fahrzeugs mit einer gewünschten Position des Fahrzeugs zur Erzeugung eines Korrektursignals; Senden des Korrektursignals an ein Lenksystem des Fahrzeugs; Bestimmen einer gegenwärtigen Position des Fahrzeugs; Vergleichen der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs mit der vorhergesagten Position des Fahrzeugs zur Erzeugung einer Differenz; Kalibrieren des Bewegungssensors basierend auf der Differenz.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine geographische Position des Fahrzeugs auf Informationen von einem GPS und einer Karte basiert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der elektromagnetische Strahlungssensor mindestens einer aus der Gruppe bestehend aus einem Radarsensor, einer Videokamera und einem Lidarsensor ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Bewegungssensor mindestens einer aus der Gruppe bestehend aus einem Lenkwinkelsensor, einem dreidimensionalen Beschleunigungsmesser und einem Gyroskop ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die gewünschte Position eine zukünftige Position des Fahrzeugs, bei der das Fahrzeug in der Fahrspur zentriert ist, ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Umgebungselemente, die an der gegenwärtigen Position und der vorhergesagten Position erfasst werden, bei der Bestimmung der vorhergesagten Position verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Umgebungselemente, die an der gegenwärtigen Position und der vorhergesagten Position erfasst werden, bei der Bestimmung der gewünschten Position verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Korrektursignal eine Anpassung an die Bewegung des Fahrzeugs bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Anpassung bewirkt, dass die vorhergesagte Position die gewünschte Position wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Vergleichen der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs mit der vorhergesagten Position des Fahrzeugs zur Erzeugung der Differenz und Kalibrierung des Bewegungssensors basierend auf der Differenz parallel mit Vergleichen einer zweiten vorhergesagten Position des Fahrzeugs mit einer zweiten gewünschten Position des Fahrzeugs zur Erzeugung eines zweiten Korrektursignals und Senden des zweiten Korrektursignals an das Lenksystem des Fahrzeugs ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die vorhergesagte Position als eine Position auf einer Karte oder als ein Satz von Variablen, die die Position bezüglich der Umgebung außerhalb des Fahrzeugs beschreiben, gespeichert werden kann.