DE112020006881T5 - Fahrzeug-steuerungseinrichtung - Google Patents

Abstract

In einer Fahrzeug-Steuerungseinrichtung (201) erhält ein Referenz-Routengenerator (220) eine Punktfolge-Information, die Informationen über Koordinatensätze einschließt, durch die ein betreffendes Fahrzeug fahren soll, und nähert, mittels Polynomen, die jeweils eine Funktion einer Routenlänge von einem vorgegebenen Referenzpunkt sind, eine Längsposition und eine Querposition des betreffenden Fahrzeug auf der Basis der Koordinatensätze an und erzeugt so eine Referenz-Route, die von den Polynomen dargestellt wird. Eine Berechnungseinheit (230) für geplante Fahrtdistanzen berechnet eine geplanten Fahrtdistanz, die die Distanz ist, die das betreffende Fahrzeug in einer Zeiteinheit mit einer vorgegebenen Länge fahren soll. Eine Sollwert-Berechnungseinheit (240) berechnet eine Sollposition, die ein Sollwert einer Position des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit ist, auf der Basis der Polynome der Längsposition des betreffenden Fahrzeugs, der Polynome der Querposition des betreffenden Fahrzeugs und der geplanten Fahrtdistanz. Eine Fahrzeug-Steuerung (250) steuert einen Aktor des betreffenden Fahrzeugs, so dass der Fehler zwischen der Position des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit und der Sollposition verringert wird.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Steuerungseinrichtung, die ein automatisiertes Fahren eines Fahrzeugs durchführt oder eine Fahrassistenz bereitstellt.
• Stand der Technik
• Beispielsweise beschreibt das nachstehend angegebene Patentdokument 1 eine Fahrzeug-Steuerungseinrichtung. Diese Fahrzeug-Steuerungseinrichtung speichert - für jeden Zeitpunkt - eine Relativposition eines vorausfahrenden Fahrzeugs, dem von einem betreffenden Fahrzeug gefolgt werden soll, bezogen auf das betreffende Fahrzeug, führt eine Polynomnäherung einer Abfolge der gespeicherten Relativpositionen durch und berechnet so eine Route des betreffenden Fahrzeugs, und veranlasst das betreffende Fahrzeug, entlang der berechneten Route zu fahren, so dass das betreffende Fahrzeug dem vorausfahrenden Fahrzeug während der Fahrt folgt.
• Stand-der-Technik-Dokument
• Patentdokument
• Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2019- 131 149 A
• Zusammenfassung
• Mit der Erfindung zu lösendes Problem
• Die Technologie in dem Patentdokument 1 hat Schwierigkeiten, das betreffende Fahrzeug zu veranlassen, dem vorausfahrenden Fahrzeug präzise zu folgen, beispielsweise wenn das vorausfahrende Fahrzeug an einer Kreuzung im rechten Winkel gelenkt wird (nach rechts oder links abbiegt) oder eine Kehrtwende durchführt. Dies rührt daher, dass die gespeicherten Relativpositionen des vorausfahrenden Fahrzeugs stark von der Route abweichen, die von der Polynomnäherung erhalten wird.Dies führt dazu, dass die Fahrtroute des betreffenden Fahrzeugs von der Fahrtroute des vorausfahrenden Fahrzeugs abweicht. Folglich kann sich der Fahrgast des betreffenden Fahrzeugs unwohl fühlen.
• Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die Probleme zu lösen. Es ist ihre Aufgabe, eine Fahrzeug-Steuerungseinrichtung anzugeben, die präzise eine Route berechnen kann, die das betreffende Fahrzeug fahren soll, selbst wenn das betreffende Fahrzeug in einem rechten Winkel gelenkt wird oder eine Kehrtwende durchführt.
• Wege zum Lösen des Problems
• Eine Fahrzeug-Steuerungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: einen Referenz-Routengenerator zum Erhalten von Punktfolge-Informationen inklusive Informationen über eine Mehrzahl von Koordinatensätzen, durch die ein betreffendes Fahrzeug fahren soll, und Annähern - mittels Polynomen - einer Längsposition und einer Querposition des betreffenden Fahrzeugs auf der Basis einer Mehrzahl von Koordinatensätzen, zum Erzeugen einer Referenz-Route, die durch die Polynome dargestellt wird, wobei jedes der Polynome eine Funktion der Routenlänge von einem vorgegebenen Referenzpunkt ist; eine Berechnungseinheit für geplante Fahrtdistanzen zum Berechnen einer geplanten Fahrtdistanz, die die Distanz ist, die das betreffende Fahrzeug in einer Zeiteinheit mit einer vorgegebenen Länge fahren soll; eine Sollwert-Berechnungseinheit zum Berechnen einer Sollposition, die ein Sollwert einer Position des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit ist, auf der Basis des Polynoms der Längsposition des betreffenden Fahrzeugs, des Polynoms der Querposition des betreffenden Fahrzeugs und der geplanten Fahrtdistanz; und eine Fahrzeug-Steuerung zum Steuern eines Aktors des betreffenden Fahrzeugs, so dass ein Fehler zwischen der Position des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit und der Sollposition verringert wird.
• Wirkungen der Erfindung
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Referenz-Route, durch die ein betreffendes Fahrzeug fahren soll, berechnet, indem die Längsposition und die Querposition des betreffenden Fahrzeugs mittels Polynomen berechnet wird, wobei jedes der Polynome eine Funktion der Routenlänge von einem Referenzpunkt ist. Selbst wenn das betreffende Fahrzeug im rechten Winkel gelenkt wird oder eine Kehrtwende durchführt, kann die Referenz-Route präzise ausgedrückt werden.
• Die Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden noch deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
• Figurenliste
• 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Fahrzeug-Steuerungseinheit gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht.
• 2 veranschaulicht eine schematische Struktur eines Fahrzeugs (betreffendes Fahrzeug), an welchem die Fahrzeug-Steuerungseinheit gemäß Ausführungsform 1 angebracht ist.
• 3 ist ein Ablaufdiagramm, das Vorgänge eines Referenz-Routengenerators veranschaulicht.
• 4 veranschaulicht ein Beispiel einer Mehrzahl von Koordinatensätzen und eines Referenzpunkts in einem Koordinatensystem des betreffenden Fahrzeugs.
• 5 veranschaulicht die Relation zwischen der Routenlänge und der x-Koordinate (Längsposition des betreffenden Fahrzeugs) in jedem der Koordinatensätze in 4.
• 6 veranschaulicht die Relation zwischen der Routenlänge und der y-Koordinate (Querposition des betreffenden Fahrzeugs) in jedem der Koordinatensätze in 4.
• 7 veranschaulicht Vorgänge einer Sollwert-Berechnungseinheit.
• 8 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Fahrzeug-Steuerungseinheit gemäß Ausführungsform 4 veranschaulicht.
• 9 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Fahrzeug-Steuerungseinheit gemäß Ausführungsform 5 veranschaulicht.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• Ausführungsform 1
• 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht. Die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 ist an einem Fahrzeug angebracht und ist mit Folgendem verbunden: einem externen Sensor 110, einem Lokalisierer 120, einem Fahrzeugsensor 130, einer Servolenkungs-Steuerung (EPS-Steuerung) 311, einer Getriebestrang-Steuerung 312 und einer Bremssteuerung 313, die sämtlich im Fahrzeug enthalten sind. Das Fahrzeug, an dem die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 angebracht ist, wird im Folgenden als „betreffendes Fahrzeug“ bezeichnet.
• Der externe Sensor 110 ist ein Sensor, der eine Position beispielsweise eines Hindernisses oder einer Trennlinie in der Umgebung des betreffenden Fahrzeugs detektiert. Der externe Sensor 110 schließt beispielsweise Folgendes ein: eine Voraus-Kamera, die die Position, den Winkel und die Krümmung einer Straßen-Trennlinie detektiert, und ein Radar, das die Position und die Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs detektiert, dem das betreffende Fahrzeug folgt. Außerdem kann der externe Sensor 110 ein Gerät zur Lichtdetektion und Entfernungsmessung (LiDAR), ein Sonar, eine Inter-Fahrzeug-Kommunkationseinrichtung und eine Straßenrand-zu-Fahrzeug-Kommunkationseinrichtung aufweisen.
• Der Lokalisierer 120 ist eine Einrichtung, die eine Karteninformation über eine Straße, auf welcher das betreffende Fahrzeug fahren soll, und den umgebenden Bereich verteilt, und zwar auf der Basis von der Positionsinformation des betreffenden Fahrzeugs und der Karteninformation. Beispiele für ein Verfahren für den Lokalisierer 120 zum Erhalten der Positionsinformation des betreffenden Fahrzeugs können ein Verfahren zum Berechnen der Positionsinformation aus einem Positionierungssignal enthalten, das von einem Globalen Navigationssatellitensystem (GNSS) empfangen wird, und ein Verfahren zum Berechnen der Positionsinformation aus einer Relativposition eines Merkmals und der Karteninformation in der Umgebung des betreffenden Fahrzeugs, die beispielsweise von dem LiDAR erhalten werden.
• Der Fahrzeugsensor 130 erhält Informationen über Zustände des betreffenden Fahrzeugs, wie z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Ausrichtung und Winkelgeschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs. Der Fahrzeugsensor 130 weist beispielsweise Folgendes auf: einen Lenkwinkel-Sensor, einen Lenkmoment-Sensor, einen Gierratensensor, einen Geschwindigkeitssensor und einen Beschleunigungssensor.
• Die EPS-Steuerung 311, die Getriebestrang-Steuerung 312 und die Bremssteuerung 313 sind Steuerungen, die einen Servolenkungs-Motor 5, eine Getriebestrang-Einheit 6 und Bremseinheiten 7 steuern, um Sollwerte für den Lenkwinkel, die Antriebskraft bzw. die Bremskraft des betreffenden Fahrzeugs zu erhalten.
• Die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 ist eine Einheit, die Vorgänge des Fahrzeugs steuert. Die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 berechnet die Sollwerte für den Lenkwinkel, die Antriebskraft und die Bremskraft des betreffenden Fahrzeugs, und sie gibt die Sollwerte in die EPS-Steuerung 311, die Getriebestrang-Steuerung 312 und die Bremssteuerung 313 ein. Die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 ist eine integrierte Schaltung, wie z. B. ein Mikroprozessor, und sie weist einen Speicher auf, in dem verschiedenartige Programme gespeichert sind, wie z. B. ein Nur-Lese-Speicher (ROM) oder ein Speicher mit wahlweisem Zugriff (RAM), und einen Prozessor, der die Programme ausführt, wie z. B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU). Der Prozessor führt ein Programm aus, so dass Funktionen der Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 ausgeführt werden.
• Spezifische Beispiele für die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 schließen eine elektronische Steuerungseinheit für Fahrerassistenzsystem (ADAS-ECU) ein. Die Einzelheiten der Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 werden später beschrieben.
• 2 veranschaulicht eine schematische Struktur des betreffenden Fahrzeugs 1, das ein Fahrzeug ist, an dem die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 angebracht ist.Das betreffende Fahrzeug 1 weist Folgendes auf: ein Lenkrad 2, eine Lenkachse 3, eine Lenkeinheit 4, einen Servolenkungs-Motor 5, eine Getriebestrang-Einheit 6, Bremseinheiten 7, eine Voraus-Kamera 111, einen Radarsensor 112, einen Sensor für globales Navigationssatellitensystem (GNSS-Sensor 121), eine Navigationseinrichtung 122, einen Lenkwinkel-Sensor 131, einen Lenkmoment-Sensor 132, einen Gierratensensor 133, einen Geschwindigkeitssensor 134, einen Beschleunigungssensor 135, die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200, die in 1 dargestellt ist, die EPS-Steuerung 311, die Getriebestrang-Steuerung 312 und die Bremssteuerung 313.
• Das Lenkrad 2 wird auch als Handrad für den Fahrer bezeichnet, um das betreffende Fahrzeug 1 zu lenken. Das Lenkrad 2 ist mit der Lenkachse 3 verbunden, die mit der Lenkeinheit 4 in Verbindung steht. Die Lenkeinheit 4 hält rotierbar die Vorderräder als die gelenkten Räder, und sie wird von einem Fahrzeugrahmen gestützt, so dass die Lenkeinheit 4 gelenkt werden kann. Folglich bewirkt ein Lenkmoment, das vom Fahrer durch Betätigen des Lenkrads 2 erzeugt wird, dass die Lenkachse 3 rotiert. Die Lenkeinheit 4 lenkt die Vorderräder horizontal, und zwar in Abhänigkeit von der Rotation der Lenkachse 3. Demzufolge kann der Fahrer den Wert der Querbewegung des betreffenden Fahrzeugs 1 manipulieren, wenn sich das betreffende Fahrzeug 1 vorwärts oder rückwärts bewegt.
• Die Lenkachse 3 kann vom Servolenkungs-Motor 5 rotiert werden. Die EPS-Steuerung 311 steuert den Strom, der durch den Servolenkungs-Motor 5 fließt, so dass die Vorderräder unabhängig von der Betätigung des Lenkrads 2 durch den Fahrer gelenkt werden können.
• Die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 ist mit Folgendem verbunden: der Voraus-Kamera 111, dem Radarsensor 112, dem GNSS-Sensor 121, der Navigationseinrichtung 122, dem Lenkwinkel-Sensor 131, dem Lenkmoment-Sensor 132, dem Gierratensensor 133, dem Geschwindigkeitssensor 134, dem Beschleunigungssensor 135, der EPS-Steuerung 311, der Getriebestrang-Steuerung 312 und der Bremssteuerung 313.
• Die Voraus-Kamera 111 ist an einer Position angeordnet, wo die Trennlinien vor dem Fahrzeug als ein Bild detektiert werden können, und sie detektiert die vorausliegende Umgebung des betreffenden Fahrzeugs, wie z. B. die Fahrspur-Information oder die Position eines Hindernisses, auf der Basis der Bildinformation. Obwohl 2 nur die Voraus-Kamera veranschaulicht, die die vorausliegende Umgebung detektiert, kann das betreffende Fahrzeug 1 auch eine Kamera aufweisen, die die zurückliegende oder seitliche Umgebung detektiert.
• Der Radarsensor 112 bestrahlt ein Hindernis mit einem Radarstrahl und detektiert die reflektierte Welle und gibt die relative Distanz und die relative Geschwindigkeit des Hindernisses bezogen auf das betreffende Fahrzeug 1 aus. Der Radarsensor 112 kann eine bekannte Einrichtung, wie z. B. ein Millimeterwellenradar, ein LiDAR, ein Laser-Abstandsmesser oder ein Ultraschallradar sein.
• Der externe Sensor 110, der in 1 dargestellt ist, weist die Voraus-Kamera 111 und den Radarsensor 112 auf. Die Voraus-Kamera 111 kann als ein Element zum Detektieren der relativen Distanz und der relativen Geschwindigkeit eines Hindernisses verwendet werden.
• Der GNSS-Sensor 121 empfängt Funkwellen von einem Positionierungssatelliten über eine Antenne und gibt die absolute Position und die absolute Ausrichtung des betreffenden Fahrzeugs 1 durch Positionierungsberechnung aus. Die Navigationseinrichtung 122 hat die Funktion, die optimale Fahrtroute zu dem Ziel zu berechnen, das vom Fahrer vorgegeben wird. Kartendaten inklusive Straßeninformationen über Straßen, die in einem Straßennetz enthalten sind, sind in der Navigationseinrichtung 122 gespeichert.
• Die Straßeninformationen sind Kartenknotendaten zum Darstellen von Straßen-Linienführungen. Jedes Kartenknotendatum weist Informationen beispielsweise über die absolute Position (Breitengrad, Längengrad, Höhe) eines Knotens, die Fahrspur-Breite, die Straßenkrümmung, den Gefällewinkel und den Neigungswinkel auf. Der Lokalisierer 120, der in 1 dargestellt ist, weist den GNSS-Sensor 121 und die Navigationseinrichtung 122 auf.
• Der Lenkwinkel-Sensor 131 detektiert den Lenkwinkel des Lenkrads 2. Der Lenkmoment-Sensor 132 detektiert das Lenkmoment der Lenkachse 3. Der Gierratensensor 133 detektiert die Gierrate des betreffenden Fahrzeugs 1. Der Geschwindigkeitssensor 134 detektiert die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs 1. Der Beschleunigungssensor 135 detektiert die Beschleunigung des betreffenden Fahrzeugs 1. Der Fahrzeugsensor 130, der in 1 dargestellt ist, weist Folgendes auf: den Lenkwinkel-Sensor 131, den Lenkmoment-Sensor 132, den Gierratensensor 133, den Geschwindigkeitssensor 134 und den Beschleunigungssensor 135.
• Obwohl in 2 als ein Beispiel des betreffenden Fahrzeugs 1 ein Fahrzeug dargestellt ist, das nur einen Motor als Antriebskraftquelle verwendet, kann das betreffende Fahrzeug 1 auch ein Elektrofahrzeug sein, das einen Elektromotor als Antriebskraftquelle verwendet, oder ein Hybridfahrzeug, das sowohl den Motor, als auch den Elektromotor als Antriebskraftquelle verwendet.
• Unter erneuter Bezugnahme auf 1 werden die Einzelheiten der Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 gemäß Ausführungsform 1 beschrieben. Wie in 1 dargestellt, weist die Fahrzeug-Steuerungseinrichtung 200 einen Koordinatensatz-Generator 210 und eine Fahrzeug-Steuerungseinrichtung 201 auf.
• Der Koordinatensatz-Generator 210 erzeugt eine Punktfolge-Information, die eine Mehrzahl von Koordinatensätzen enthält, die eine Mehrzahl von Positionen angeben, durch welche das betreffende Fahrzeug fahren soll, und zwar auf der Basis von zumindest einer von Straßentrennlinien-Information und Positionsinformation-Historie des vorausfahrenden Fahrzeugs, die vom externen Sensor 110 erhalten werden, und der Karteninformation, die vom Lokalisierer 120 erhalten wird.Wenn beispielsweise die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 eine Spurhaltesteuerung bei dem betreffenden Fahrzeug durchführt, erzeugt der Koordinatensatz-Generator 210 die Punktfolge-Information zumindest auf der Basis der Straßentrennlinien-Information.
• Wenn die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 veranlasst, dass das betreffende Fahrzeug dem vorausfahrenden Fahrzeug folgt, erzeugt der Koordinatensatz-Generator 210 die Punktfolge-Information zumindest auf der Basis der Positionsinformation-Historie des vorausfahrenden Fahrzeugs. Wenn die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 veranlasst, dass das betreffende Fahrzeug entlang einer Route zu einem Ziel fährt, erzeugt der Koordinatensatz-Generator 210 die Punktfolge-Information zumindest auf der Basis der Karteninformation. Der Koordinatensatz-Generator 210 kann die Punktfolge-Information aus Kombinationen von zwei oder mehr Informationen aus der Straßentrennlinien-Information, der Positionsinformation-Historie und der Karteninformation erzeugen.
• Zur Vereinfachung der nachfolgenden Beschreibung wird ein Koordinatensatz, der vom Koordinatensatz-Generator 210 erzeugt wird und eine Position angibt, durch die das betreffende Fahrzeug fahren soll, einfach als „Koordinatensatz“ bezeichnet, und eine Punktfolge-Information, die eine Mehrzahl von Koordinatensätzen enthält, die vom Koordinatensatz-Generator 210 erzeugt werden, wird einfach als „Punktfolge-Information“ bezeichnet.
• Die Fahrzeug-Steuerungseinrichtung 201 weist Folgendes auf: einen Referenz-Routengenerator 220, eine Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen, eine Sollwert-Berechnungseinheit 240 und eine Fahrzeug-Steuerung 250.
• Der Referenz-Routengenerator 220 berechnet die Routenlänge von einem vorgegebenen Referenzpunkt zu jedem Koordinatensatz (chronologische Distanzen zwischen den Koordinatensätzen) auf der Basis der Punktfolge-Information, die vom Koordinatensatz-Generator 210 erzeugt wird, und führt eine Polynomnäherung durch, die die Mehrzahl von Koordinatensätzen mittels Polynomen annähert, die jeweils eine Funktion der Routenlänge vom Referenzpunkt sind, so dass eine Referenz-Route erzeugt wird, die eine Route zur Referenz sein soll.
• Vorgänge des Referenz-Routengenerators 220 werden unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 3 beschrieben. Zunächst bezieht der Referenz-Routengenerator 220 die Punktfolge-Information inklusive einer Mehrzahl von Koordinatensätzen, die vom Koordinatensatz-Generator 210 erzeugt werden (Schritt S221). Jeder der Koordinatensätze wird durch ein Koordinatensystem des betreffenden Fahrzeugs bezogen auf die Position des betreffenden Fahrzeugs dargestellt, gemäß Ausführungsform 1.
• Wie in 4 veranschaulicht, ist das Koordinatensystem des betreffenden Fahrzeugs als ein Koordinatensystem definiert, das die Geradeaus-Richtung des betreffenden Fahrzeugs als x-Koordinate verwendet und die Links- oder Rechtsrichtung des betreffenden Fahrzeugs als y-Koordinate verwendet, und zwar bezogen auf die Position des betreffenden Fahrzeugs als Ursprung. In jedem Koordinatensatz (x, y) wird die x-Koordinate als „Längsposition“ bezeichnet, und die y-Koordinate wird als „Querposition“ bezeichnet.
• Als Nächstes gibt der Referenz-Routengenerator 220 nahe der Position des betreffenden Fahrzeugs einen Referenzpunkt zur Referenz zum Berechnen der Routenlänge vor (Schritt S222).Die Position des Referenzpunkts wird auf einem Koordinatensatz vorgegeben, und zwar zwischen Koordinatensätzen, oder auf einer Verlängerung einer Linie oder Kurve, die die Koordinatensätze verbindet.
• 4 veranschaulicht einen Beispiel-Referenzpunkt. In 4 gilt Folgendes: Der Referenzpunkt ist an einem Schnittpunkt zwischen einer Linie, wenn x = 0 ist, und einer Linie vorgegeben, die einen Koordinatensatz, der die kleinste x-Koordinate enthält, die x ≥ 0 erfüllt, mit einem Koordinatensatz verbindet, der die größte x-Koordinate enthält, die x < 0 erfüllt.
• Ein Verfahren zum Vorgeben eines Referenzpunkts ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern kann irgendeines sein. Beispiele für den Referenzpunkt können einen Schnittpunkt zwischen x = 0 und einer Kurve einschließen, die erhalten wird, indem eine Mehrzahl von Koordinatensätzen mittels Polynom-Funktionen oder Spline-Funktionen angenähert wird, und einen Schnittpunkt zwischen einer Kurve, die erhalten wird, indem eine Mehrzahl von Koordinatensätzen mittels Polynom-Funktionen oder Spline-Funktionen angenähert wird, und einer Normalen von der Position des betreffenden Fahrzeugs zur Kurve.
• Als Nächstes bestimmt der Referenz-Routengenerator 220 eine Routenlänge L vom Referenzpunkt, der im Schritt S222 vorgegeben wird, zu jedem Koordinatensatz (Schritt S223).Gemäß Ausführungsform 1 wird der lineare bzw. kürzeste Abstand vom Referenzpunkt zum Koordinatensatz als die Routenlänge L definiert. Die Definition der Routenlänge L ist darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann der Abstand, der erhalten wird, indem die Kurve, die erhalten wird, indem eine Mehrzahl von Koordinatensätzen mittels Polynom-Funktionen oder Spline-Funktionen angenähert wird, integriert wird, als die Routenlänge L definiert werden.
• Wenn ein Koordinatensatz als dreidimensionale Koordinaten inklusive der Höhe (Höhe über dem Meeresspiegel) erhalten wird, kann die Routenlänge L als der dreidimensionale Abstand vom Referenzpunkt zum Koordinatensatz definiert werden. Hier berechnet die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen die geplante Fahrtdistanz als dreidimensionale Distanz.
• Dann führt der Referenz-Routengenerator 220 eine Polynomnäherung durch, die eine x-Koordinate (Längsposition des betreffenden Fahrzeugs) und eine y-Koordinate (Querposition des betreffenden Fahrzeugs) in den Koordinatensätzen mit Polynomen m-ten Grades (m ist eine Ganzzahl größer als oder gleich 1) annähert, wobei jedes eine Funktion der Routenlänge L ist (Schritt S224).Beispielsweise haben die Mehrzahl von Koordinatensätzen in 4 eine Relation mit der Routenlänge L und der Längsposition x des betreffenden Fahrzeugs, wie in 5 veranschaulicht, und sie haben eine Relation mit der Routenlänge L und der Querposition y des betreffenden Fahrzeugs, wie in 6 veranschaulicht.
• Der Referenz-Routengenerator 220 bestimmt ein Polynom f_x (L), mit dem die Relation mit der Routenlänge L und der Längsposition x des betreffenden Fahrzeugs angenähert wurde, und ein Polynom f_y (L), mit dem die Relation mit der Routenlänge L und der Querposition y des betreffenden Fahrzeugs angenähert wurde.
• Bei der Ausführungsform 1 nähert der Referenz-Routengenerator 220 mit kubischen Polynomen die Längsposition x des betreffenden Fahrzeugs und die Querposition y des betreffenden Fahrzeugs an. Hier werden die Längsposition x des betreffenden Fahrzeugs und die Querposition y des betreffenden Fahrzeugs jeweils durch die unten stehenden Gleichungen 101 und 102 ausgedrückt. Der Referenz-Routengenerator 220 berechnet den Wert jedes Koeffizienten, die in Gleichung 101 und Gleichung 102 enthalten sind.
  Mathematischer Ausdruck 1 $$x={ƒ}_x\left(L\right)=C_{3x}{L}^3+C_{2x}{L}^2+C_{1x}L+C_{0x}$$

  

  
  Mathematischer Ausdruck 2 $$y={ƒ}_y\left(L\right)=C_{3y}{L}^3+C_{2y}{L}^2+C_{1y}L+C_{0y}$$

  
• Obwohl die Punktfolge-Information, die vom Referenz-Routengenerator 220 erhalten wird, nur die x-Koordinate (Längsposition des betreffenden Fahrzeugs) und die y-Koordinate (Querposition des betreffenden Fahrzeugs) jedes Koordinatensatzes bei der Ausführungsform 1 enthält, kann die Punktfolge-Information auch Informationen enthalten, die von diesen verschieden sind, beispielsweise die Geschwindigkeit und die Gierrate, mit der das betreffende Fahrzeug bei dem Koordinatensatz fahren soll, die Straßenkrümmung beim Koordinatensatz, und den Azimut-Winkel der Straße.
• Wenn die Punktfolge-Information solche Informationen enthält, kann der Referenz-Routengenerator 220 die Information mit einem Polynom annähern. Mit anderen Worten: Der Referenz-Routengenerator 220 kann irgendeine Information mit einem Polynom annähern, in Abhänigkeit von den Einzelheiten der Punktfolge-Information, die vom Koordinatensatz-Generator 210 erhalten wird, und einem Parameter, für den die Fahrzeug-Steuerung 250 einen Sollwert berechnet.
• Die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen berechnet die geplante Fahrtdistanz, die eine Distanz ist, die das betreffende Fahrzeug in einer vorbestimmten Zeiteinheit zurücklegen muss, und zwar auf der Basis von einem oder beiden Werten von Geschwindigkeit und Sollgeschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs. Angenommen, V_tg bezeichnet die Geschwindigkeit oder Sollgeschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs und Δt bezeichnet die Zeiteinheit sämtlicher derer, die zum Berechnen einer geplanten Fahrtdistanz verwendet werden, dann wird die geplante Fahrtdistanz L_tg des betreffenden Fahrzeugs in einer Zeiteinheit als L_tg = V_tgΔt ausgedrückt.
• Die Sollwert-Berechnungseinheit 240 berechnet einen Sollwert jedes Parameters, der zum Steuern eines Aktors des betreffenden Fahrzeugs verwendet werden soll, auf der Basis der Referenz-Route, die durch das Polynom ausgedrückt wird, das vom Referenz-Routengenerator 220 erzeugt wird, und der geplanten Fahrtdistanz des betreffenden Fahrzeugs, die von der Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen berechnet wird.
• Genauer gesagt: Die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen berechnet eine Sollposition, die der Sollwert einer Position des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit ist, und einen Soll-Azimut-Winkel, der der Sollwert eines Azimut-Winkels des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit ist. Außerdem berechnet die Sollwert-Berechnungseinheit 240 einen Soll-Lenkwinkel, der der Sollwert eines Lenkwinkels des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit ist, aus der Sollposition und dem Soll-Azimut-Winkel des betreffenden Fahrzeugs, sowie die Straßenkrümmung an der Sollposition.
• Wie in 7 veranschaulicht, gilt Folgendes: Angenommen, x_tg bezeichnet die x-Koordinate der Sollposition des betreffenden Fahrzeugs und y_tg bezeichnet die y-Koordinate derselben Position, dann werden jeweils x_tg und y_tg wie unten gezeigt ausgedrückt.
  Mathematischer Ausdruck 3 $$x_{tg}={ƒ}_x\left(L_{tg}\right)=C_{3x}{L}_{tg}^3+C_{2x}{L}_{tg}^2+C_{1x}{L}_{tg}+C_{0x}$$

  

  
  Mathematischer Ausdruck 4 $$y_{tg}={ƒ}_y\left(L_{tg}\right)=C_{3y}{L}_{tg}^3+C_{2y}{L}_{tg}^2+C_{1y}{L}_{tg}+C_{0y}$$

  
• Hier können jeder von dem Soll-Azimut-Winkel θ_tg und der Straßenkrümmung κ_tg des betreffenden Fahrzeugs unter Verwendung eines kubischen Polynoms mit x und y wie folgt berechnet werden.
  Mathematischer Ausdruck 5 $${\theta }_{tg}=\text{atan}{\left(\frac{dx}{dy}\right)|}_{L_{tg}}$$

  

  
  Mathematischer Ausdruck 6 $${\kappa }_{tg}{={\left(\frac{d^{2}x}{d{y}^2}\right)/{\left(1+\frac{dx}{dy}\right)}^2)}^{\frac{3}{2}}|}_{L_{tg}}$$

  
• Wenn die Punktfolge-Information Informationen über den Azimut-Winkel, mit dem das betreffende Fahrzeug fahren soll, bei jedem Koordinatensatz und über die Straßenkrümmung bei jedem der Koordinatensätze enthält, kann jeder von dem Soll-Azimut-Winkel θ_tg und der Straßenkrümmung κ_tg des betreffenden Fahrzeugs unter Verwendung eines kubischen Polynoms wie folgt berechnet werden.
  Mathematischer Ausdruck 7 $${\theta }_{tg}={ƒ}_{\theta }\left(L_{tg}\right)=C_{3\theta }{L}_{tg}^3+C_{2\theta }{L}_{tg}^2+C_{1\theta }{L}_{tg}^2+C_{0\theta }$$

  

  
  Mathematischer Ausdruck 8 $${\kappa }_{tg}={ƒ}_{\kappa }\left(L_{tg}\right)=C_{3\kappa }{L}_{tg}^3+C_{2\kappa }{L}_{tg}^2+C_{1\kappa }{L}_{tg}^2+C_{0\kappa }$$

  
• Die Fahrzeug-Steuerung 250 berechnet Steuerungs-Sollwerte für den Aktor, genauer gesagt, einen Soll-Lenkwinkel, eine Soll-Antriebskraft und eine Soll-Bremskraft, so dass der Fehler zwischen der Position des betreffenden Fahrzeugs zur gegenwärtigen Zeit, der vom Fahrzeugsensor 130 erhalten wird, und der Sollposition des betreffenden Fahrzeugs, die von der Sollwert-Berechnungseinheit 240 berechnet wird, und der Fehler zwischen dem Azimut-Winkel des betreffenden Fahrzeugs zur gegenwärtigen Zeit, der vom Fahrzeugsensor 130 erhalten wird, und dem Soll-Azimut-Winkel des betreffenden Fahrzeugs, der von der Sollwert-Berechnungseinheit 240 berechnet wird, verringert werden, und so dass der Lenkwinkel und die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs Werte entsprechend der Sollkrümmung des betreffenden Fahrzeugs annehmen.
• Dann überträgt die Fahrzeug-Steuerungseinheit 250 den Soll-Lenkwinkel an die EPS-Steuerung 311, überträgt die Soll-Antriebskraft an die Getriebestrang-Steuerung 312 und überträgt die Soll-Bremskraft an die Bremssteuerung 313.
• Die EPS-Steuerung 311 steuert den Servolenkungs-Motor 5, so dass der Servolenkungs-Motor 5 den Soll-Lenkwinkel erzielt, der von der Fahrzeug-Steuerungseinheit 250 empfangen wird. Die Getriebestrang-Steuerung 312 steuert die Getriebestrang-Einheit 6 so, dass die Getriebestrang-Einheit 6 die Soll-Antriebskraft erzielt, die von der Fahrzeug-Steuerungseinheit 250 empfangen wird. Die Bremssteuerung 313 steuert die Bremseinheiten 7 so, dass die Bremseinheiten 7 die Soll-Bremskraft erzielen, die von der Fahrzeug-Steuerungseinheit 250 empfangen wird. Demzufolge wird das betreffende Fahrzeug so gesteuert, dass das betreffende Fahrzeug entlang der Referenz-Route fährt, die durch die Gleichungen 101 und 102 ausgedrückt wird.
• Während der Fahrer das Lenken des betreffenden Fahrzeugs durchführt, steuert die EPS-Steuerung 311 den Servolenkungs-Motor 5 auf der Basis des Lenkmoments des Lenkrads 2. Während der Fahrer die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs steuert, steuert die Getriebestrang-Steuerung 312 die Getriebestrang-Einheit 6 auf der Basis eines Niederdruck-Wertes des Gaspedals, und die Bremssteuerung 313 steuert die Bremseinheiten 7 auf der Basis eines Niederdruck-Wertes des Bremspedals.
• Obwohl in der obigen Beschreibung die Sollwert-Berechnungseinheit 240 Sollwerte von Position und Azimut-Winkel des betreffenden Fahrzeugs und der Krümmung der Straße berechnet, auf der das betreffende Fahrzeug fährt, kann beispielsweise, wenn die Punktfolge-Information Informationen über die Gierrate, mit der das betreffende Fahrzeug fahren soll, an jedem Koordinatensatz enthält, der Referenz-Routengenerator 220 die Gierrate, mit der das betreffende Fahrzeugs fahren muss, an jedem Koordinatensatz mit einem Polynom annähern, das eine Funktion der Routenlänge vom Referenzpunkt ist, und die Sollwert-Berechnungseinheit 240 kann die Soll-Gierrate, die ein Sollwert der Gierrate des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit ist, aus dem Polynom und der geplanten Fahrtdistanz berechnen.Hier steuert die Fahrzeug-Steuerung 250 den Aktor, so dass der Fehler zwischen der Soll-Gierrate und der Gierrate des betreffenden Fahrzeugs verringert wird, der vom Fahrzeugsensor 130 erhalten wird, und zwar nach der Zeiteinheit.
• Wie oben beschrieben, weist die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 gemäß Ausführungsform 1 Folgendes auf: den Koordinatensatz-Generator 210, der eine Punktfolge-Information erzeugt, die eine Mehrzahl von Koordinatensätzen enthält, die eine Mehrzahl von Positionen darstellt, durch die das betreffende Fahrzeug fahren muss; und die Fahrzeug-Steuerungseinrichtung 201, die die Polynomnäherung der Mehrzahl von Koordinatensätzen durchführt, die in der Punktfolge-Information enthalten sind, so dass eine Referenz-Route berechnet wird, und einen Soll-Lenkwinkel, eine Soll-Antriebskraft und eine Soll-Bremskraft berechnet, um zu veranlassen, dass das betreffende Fahrzeug entlang der Referenz-Route fährt.
• Da die Fahrzeug-Steuerungseinrichtung 201 die Mehrzahl vom Koordinatensätzen mit Polynomen annähert, die jeweils eine Funktion der Routenlänge vom Referenzpunkt sind, um die Referenz-Route zu berechnen, gilt Folgendes: Selbst wenn das betreffende Fahrzeug in einem rechten Winkel gelenkt wird oder eine Kehrtwende durchführt, kann die Fahrzeug-Steuerungseinrichtung 201 die Referenz-Route präzise ausdrücken, durch die das betreffende Fahrzeug fahren muss. Dies verbessert das Routen-Folgevermögen bei der automatischen Steuerung für das betreffende Fahrzeug.
• Wenn sich das Fahrzeug rückwärts bewegt, gibt die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen die Geschwindigkeit oder die Sollgeschwindigkeit (V_tg) des betreffenden Fahrzeugs, die zum Berechnen der geplanten Fahrtdistanz des betreffenden Fahrzeugs verwendet wird, auf einen negativen Wert vor. Dies ermöglicht es der Sollwert-Berechnungseinheit 240, eine Sollposition zu berechnen, wenn sich das Fahrzeug rückwärts bewegt. Demzufolge ist die Ausführungsform 1 nicht nur dann anwendbar, wenn sich das betreffende Fahrzeug vorwärts bewegt, sondern auch dann, wenn sich das betreffende Fahrzeug rückwärts bewegt.
• In der Annahme einer Vorausblickzeit als die Zeiteinheit (Δt) für die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen zum Berechnen der geplanten Fahrtdistanz kann das betreffende Fahrzeug so gesteuert werden, dass das betreffende Fahrzeugs auf einen Vorausblickpunkt zufährt, und es kann fahren, ohne dass sich der Fahrgast des betreffenden Fahrzeugs unwohl fühlt. Hier ist der Vorausblickpunkt ein Ort, von dem angenommen wird, dass der Fahrer beim manuellen Fahren des betreffenden Fahrzeugs hinblickt. Die Vorausblickzeit ist als die Zeit definiert, die benötigt wird, damit das betreffende Fahrzeug den Vorausblickpunkt erreicht.
• Obwohl bei der Ausführungsform 1 eine Konfiguration beschrieben ist, in der sämtliche von der EPS-Steuerung 311, der Getriebestrang-Steuerung 312 und der Bremssteuerung 313 mit der Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 verbunden sind, brauchen beispielsweise die Getriebestrang-Steuerung 312 und die Bremssteuerung 313 nicht mit der Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 verbunden zu sein, wenn die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 die Beschleunigung und Verlangsamung des betreffenden Fahrzeugs nicht steuert.
• Wie oben beschrieben, ist die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 eine integrierte Schaltung, wie z. B. ein Mikroprozessor, und sie weist eine A/D-Umsetzerschaltung, eine D/A-Umsetzerschaltung, einen Prozessor, wie z. B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und einen Speicher, wie z. B. einen Nur-Lese-Speicher (ROM) oder einen Speicher mit wahlweisem Zugriff (RAM) auf. Der Prozessor der Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 verarbeitet Informationen, die vom externen Sensor 110, vom Lokalisierer 120 und vom Fahrzeugsensor 130 empfangen werden, gemäß einem Programm, das im ROM gespeichert ist, und führt so Funktionen des Koordinatensatz-Generators 210, des Referenz-Routengenerators 220, der Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen, der Sollwert-Berechnungseinheit 240 und der Fahrzeug-Steuerung 250 aus und berechnet einen Soll-Lenkwinkel, eine Soll-Antriebskraft und eine Soll-Bremskraft des betreffenden Fahrzeugs.
• Mit anderen Worten: Die Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 weist einen Speicher auf, in dem ein Programm gespeichert ist. Wenn das Programm von einem Prozessor ausgeführt wird, führt demzufolge der Prozessor die folgenden Vorgänge aus: Erhalten von Punktfolge-Informationen inklusive Informationen über eine Mehrzahl von Koordinaten sätzen, durch die ein betreffendes Fahrzeug fahren soll, und Annähern - mittels Polynomen - einer Längsposition und einer Querposition des betreffenden Fahrzeugs auf der Basis der Mehrzahl von Koordinatensätzen, zum Erzeugen einer Referenz-Route, die durch die Polynome dargestellt wird, wobei jedes der Polynome eine Funktion der Routenlänge von einem vorgegebenen Referenzpunkt ist; Berechnen einer geplanten Fahrtdistanz, die die Distanz ist, die das betreffende Fahrzeug in einer Zeiteinheit mit einer vorgegebenen Länge fahren soll; Berechnen einer Sollposition, die ein Sollwert einer Position des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit ist, auf der Basis des Polynoms der Längsposition des betreffenden Fahrzeugs, des Polynoms der Querposition des betreffenden Fahrzeugs und der geplanten Fahrtdistanz; und Steuern eines Aktors des betreffenden Fahrzeugs, so dass ein Fehler zwischen der Position des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit und der Sollposition verringert wird. Anders ausgedrückt: Dieses Programm veranlasst einen Computer zum Ausführen von Prozeduren oder Methoden von Operationen der Komponenten der Fahrzeug-Steuerungseinheit 200.
• Ausführungsform 2
• Obwohl die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen bloß eine einzige geplante Fahrtdistanz (L_tg) des betreffenden Fahrzeugs in einer Zeiteinheit bei der Ausführungsform 1 berechnet, berechnet die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen bei der Ausführungsform 2 eine Mehrzahl von geplanten Fahrtdistanzen entsprechend einer Mehrzahl von Zeiteinheiten, deren Längen unterschiedlich sind. Da die grundsätzliche Konfiguration und die Vorgänge der Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 gemäß Ausführungsform 2 identisch denjenigen bei der Ausführungsform 1 sind, wird eine überlappende Beschreibung mit der gemäß Ausführungsform 1 weggelassen.
• Hier wird ein Beispiel beschrieben, in dem die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen zwei geplante Fahrtdistanzen berechnet. Mit anderen Worten: Die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen berechnet eine erste geplante Fahrtdistanz, die eine Distanz ist, die das betreffende Fahrzeug in einer vorbestimmten ersten Zeiteinheit fahren muss, und eine zweite geplante Fahrtdistanz, die eine Distanz ist, die das betreffende Fahrzeug in einer vorbestimmten zweiten Zeiteinheit fahren muss, und zwar auf der Basis der Geschwindigkeit oder der Sollgeschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs.
• Angenommen, V_tg bezeichnet die Geschwindigkeit oder Sollgeschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs, Δt₁ bezeichnet die erste Zeiteinheit und Δt₂ bezeichnet die zweite Zeiteinheit, die sämtlich zum Berechnen der geplanten Fahrtdistanzen verwendet werden, dann werden die erste geplante Fahrtdistanz L_tg1 und die zweite geplante Fahrtdistanz L_tg2 jeweils ausgedrückt als L_tg1 = V_tgΔt₁ und L_tg2 = V_tgΔt₂.
• Die Sollwert-Berechnungseinheit 240 berechnet einen Sollwert zum Steuern des Aktors des betreffenden Fahrzeugs auf der Basis der Referenz-Route, ausgedrückt durch das Polynom, das vom Referenz-Routengenerator 220 erzeugt wird, und der ersten geplanten Fahrtdistanz und der zweiten geplanten Fahrtdistanz des betreffenden Fahrzeugs, die von der Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen berechnet wurden.Hier wählt die Sollwert-Berechnungseinheit 240 eine von der ersten geplanten Fahrtdistanz und der zweiten geplanten Fahrtdistanz für jeden Parameter aus, für die ein Sollwert berechnet wird, und verwendet die ausgewählte geplante Fahrtdistanz.
• Angenommen, dass die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen die y-Koordinate (Soll-Querposition) y_tg und den Soll-Azimut-Winkel θ_tg der Sollposition des betreffenden Fahrzeugs unter Verwendung der ersten geplanten Fahrtdistanz L_tg1 berechnet und die Straßenkrümmung κ_tg unter Verwendung der zweiten geplanten Fahrtdistanz L_tg2 berechnet, so werden die Soll-Querposition y_tg, der Soll-Azimut-Winkel θ_tg und die Straßenkrümmung κ_tg wie folgt berechnet.
  Mathematischer Ausdruck 9 $$y_{tg}={ƒ}_y\left(L_{tg1}\right)=C_{3x}{L}_{tg1}^3+C_{2y}{L}_{tg1}^2+C_{1y}{L}_{tg1}+C_{0y}$$

  

  
  Mathematischer Ausdruck 10 $${\theta }_{tg}=\text{at}{\text{an}\left(\frac{dx}{dy}\right)|}_{Ltg1}$$

  

  
  Mathematischer Ausdruck 11 $${{\kappa }_{tg}=\left(\frac{d^{2}x}{d{y}^2}\right)/{\left(1+{\left(\frac{dx}{dy}\right)}^2\right)}^{\frac{3}{2}}|}_{L_{tg2}}$$

  
• Die Fahrzeug-Steuerung 250 berechnet Steuerungs-Sollwerte für den Aktor, genauer gesagt, einen Soll-Lenkwinkel, eine Soll-Antriebskraft und eine Soll-Bremskraft, so dass der Fehler zwischen der Position des betreffenden Fahrzeugs zur gegenwärtigen Zeit, der vom Fahrzeugsensor 130 erhalten wird, und der Sollposition des betreffenden Fahrzeugs, die von der Sollwert-Berechnungseinheit 240 berechnet wird, und der Fehler zwischen dem Azimut-Winkel des betreffenden Fahrzeugs zur gegenwärtigen Zeit, der vom Fahrzeugsensor 130 erhalten wird, und dem Soll-Azimut-Winkel des betreffenden Fahrzeugs, der von der Sollwert-Berechnungseinheit 240 berechnet wird, verringert werden, und so dass der Lenkwinkel und die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs Werte entsprechend der Sollkrümmung des betreffenden Fahrzeugs annehmen.
• Dann überträgt die Fahrzeug-Steuerungseinheit 250 den Soll-Lenkwinkel an die EPS-Steuerung 311, überträgt die Soll-Antriebskraft an die Getriebestrang-Steuerung 312 und überträgt die Soll-Bremskraft an die Bremssteuerung 313.
• In der Annahme einer Vorausblickzeit als erste Zeiteinheit (Δt₁), so werden die Querposition und der Azimut-Winkel des betreffenden Fahrzeugs so gesteuert, dass das betreffende Fahrzeugs auf einen Vorausblickpunkt zufährt. Angenommen, die zweite Zeiteinheit Δt₂ ist gleich 0, dann wird der Lenkwinkel des betreffenden Fahrzeugs in Abhänigkeit von der Straßenkrümmung bei der gegenwärtigen Position des betreffenden Fahrzeugs gesteuert.
• Da die Verwendung einer Mehrzahl von geplanten Fahrtdistanzen des betreffenden Fahrzeugs gemäß Ausführungsform 2 das Vorgeben eines Sollwerts bei einer unterschiedlichen Position für jeden Parameter ermöglicht, können das Routen-Folgevermögen und die Stabilität höher gesteuert werden.Obwohl die Anzahl von geplanten Fahrtdistanzen bei der Ausführungsform 2 zwei beträgt, kann die Anzahl von geplanten Fahrtdistanzen auch drei oder mehr betragen. Die Fahrzeug-Steuerung 250 kann die Anzahl von geplanten Fahrtdistanzen bis maximal zur Anzahl von Parametern erhöhen, für die Sollwerte berechnet werden.
• Ausführungsform 3
• Bei der Ausführungsform 3 berechnet die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen die geplante Fahrtdistanz L_tg des betreffenden Fahrzeugs für jede Zeiteinheit Δt (Sekunden) von der gegenwärtigen Zeit zur Zeit nach N * Δt (Sekunden). Mit anderen Worten: Die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen berechnet eine Mehrzahl von geplanten Fahrtdistanzen L_tg entsprechend einer Mehrzahl von Malen von der gegenwärtigen Zeit für jede Zeiteinheit Δt (Sekunden).
• Angenommen, V_tg bezeichnet die Geschwindigkeit oder die Sollgeschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs, die zum Berechnen der geplanten Fahrtdistanz verwendet wird, entspricht jede der geplanten Fahrtdistanzen L_tg einer Vektor- Größe, die ausgedrückt wird durch L_tg = V_tgT_i (i = 0, ..., N).
• Die Sollwert-Berechnungseinheit 240 berechnet einen Sollwert zum Steuern des Aktors des betreffenden Fahrzeugs auf der Basis der Referenz-Route, ausgedrückt durch das Polynom, das vom Referenz-Routengenerator 220 erzeugt wird, und den geplanten Fahrtdistanzen des betreffenden Fahrzeugs, berechnet von der Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen. Da die geplante Fahrtdistanz L_tg der Vektor- Größe entspricht, wird der Sollwert zum Steuern des Aktors des betreffenden Fahrzeugs auch als eine Vektor- Größe berechnet. Die Soll-Querposition y_tg, der Soll-Azimut-Winkel θ_tg und die Sollgeschwindigkeit V_tg des betreffenden Fahrzeugs werden wie folgt berechnet.
  Mathematischer Ausdruck 12 $$y_{tg}={ƒ}_y\left(L_{tg1}\right)=C_{3y}{L}_{tg1}^3+C_{2y}{L}_{tg1}^2+C_{1y}{L}_{tg1}+C_{0y}$$

  

  
  Mathematischer Ausdruck 13 $${\theta }_{tg}={ƒ}_{\theta }\left(L_{tg}\right)=C_{3\theta }{L}_{tg}^3+C_{2\theta }{L}_{tg}^2+C_{1\theta }{L}_{tg}^2+C_{0\theta }$$

  

  
  Mathematischer Ausdruck 14 $$V_{tg}={ƒ}_V\left(L_{tg}\right)=C_{3V}{L}_{tg}^3+C_{2V}{L}_{tg}^2+C_{1V}{L}_{tg}+C_{0\theta }$$

  
• Die Fahrzeug-Steuerung 250 sagt das Verhalten des betreffenden Fahrzeugs von der gegenwärtigen Zeit 0 bis zur Zeit nach N * Δt in Intervallen der Zeiteinheit Δt voraus, unter Verwendung eines dynamischen Fahrzeugmodells, das ein Bewegungsmodell ist, das mathematisch die Fahrzeugdynamik ausdrückt, so dass die Position, der Azimut-Winkel und die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs den Sollwerten an einer Mehrzahl von Orten folgen, die von der Sollwert-Berechnungseinheit 240 berechnet werden (Sollwerte zu einer Mehrzahl von Zeiten).
• Dann löst die Fahrzeug-Steuerung 250 in gleichmäßigen Intervallen ein Optimierungsproblem, um die Steuerungseingabe u zum Minimieren einer Bewertungsfunktion zu finden, die einen gewünschten Vorgang bzw. Betrieb des betreffenden Fahrzeugs darstellt, um den optimalen Sollwert zum Lenken oder den optimalen Sollwert zum Lenken und die optimale Sollbeschleunigung zu berechnen, Hier wird eine Fahrzeug-Zustandsgröße am Punkt N vorhergesagt.
• Gemäß Ausführungsform 3 löst die Fahrzeug-Steuerung 250 die Optimierungsprobleme mit Randbedingungen, wie unten angegeben, in gleichmäßigen Intervallen.
  Mathematischer Ausdruck 15 $${\text{min}}_{u}J$$

  

  
  Mathematischer Ausdruck 16 $$\begin{array}{l}\text{s}\text{.t}\text{. }\dot{x}=ƒ\left(x,u\right)\\ x_0=x\left(0\right)\\ g\left(x,u\right)\le 0\end{array}$$

  
• Hier bezeichnet J eine Bewertungsfunktion, x bezeichnet eine Fahrzeug-Zustandsgröße, u bezeichnet eine Steuerungseingabe, f bezeichnet eine vektorwertige Funktion auf dem dynamischen Fahrzeugmodell, x₀ bezeichnet einen Anfangswert, und g bezeichnet eine vektorwertige Funktion auf den Randbedingungen.
• Obwohl das Optimierungsproblem gemäß Ausführungsform 3 als ein Minimierungsproblem gehandhabt wird, kann das Optimierungsproblem auch als ein Maximierungsproblem gehandhabt werden, indem das Vorzeichen der Bewertungsfunktion umgekehrt wird.
• Die Fahrzeug-Zustandsgröße x und die Steuerungseingabe u sind wie folgt definiert.
  Mathematischer Ausdruck 17 $$x={\left[X_c,Y_{c,}\theta ,\beta ,\gamma ,\delta ,V,\alpha \right]}^{\text{T}}$$

  

  
  Mathematischer Ausdruck 18 $$u={\left[\omega ,j\right]}^T$$

  
• Hier bezeichnet β den Schräglaufwinkel, γ bezeichnet die Gierrate, δ bezeichnet den Lenkwinkel, ω bezeichnet die Lenkwinkelgeschwindigkeit, α bezeichnet die Beschleunigung, und j bezeichnet den Ruck.
• Es braucht nicht dafür gesorgt zu werden, dass die Steuerungseingabe u mit einer gesteuerten Variable jeder der Aktor-Steuerungen (EPS-Steuerung 311, Getriebestrang-Steuerung 312, Bremssteuerung 313) übereinstimmt. Demzufolge können die Fahrzeug-Zustandsgröße x und die Steuerungseingabe u unabhängig von den gesteuerten Variablen der Aktor-Steuerungen vorgegeben werden.
• Ein Austauschen der Lenkwinkelgeschwindigkeit durch den Lenkwinkel als Steuerungseingabe kann auf einfache Weise die Stärke der Variationen im Lenkwinkel in Abhängigkeit von der Bewertungsfunktion oder der Vorgaben der Randbedingungen begrenzen. Folglich wird der Fahrkomfort des Fahrzeugs verbessert. Auf ähnliche Weise kann ein Tauschen des Rucks durch die Beschleunigung als Steuerungseingabe auf einfache Weise die Stärke der Variationen in der Beschleunigung in Abhängigkeit von der Bewertungsfunktion oder der Vorgaben der Randbedingungen begrenzen. Folglich wird der Fahrkomfort des Fahrzeugs verbessert.
• Das folgende Zwei-Räder-Modell wird als das dynamische Fahrzeugmodell f verwendet.
  Mathematischer Ausdruck 19 $$\dot{x}=ƒ\left(x,u\right)=\left[\begin{array}{c}Vcos\left(\theta +\beta \right)\\ Vsin\left(\theta +\beta \right)\\ \gamma \\ -\left(1+\frac{2\left(C_{ƒ}{l}_{ƒ}-C_r{I}_r\right)}{M{V}^2}\right)\gamma -\frac{2}{MV}\left(C_{ƒ}+C_r\right)\beta +\frac{2C_{ƒ}}{MV}\delta \\ -\frac{2}{IV}\left(C_{ƒ}{l}_{ƒ}^2+C_r{l}_r^2\right)\gamma -\frac{2}{I}\left(C_{ƒ}{l}_{ƒ}+C_r{l}_r\right)\beta +\frac{2}{I}{C}_{ƒ}{l}_{ƒ}\delta \\ \omega \\ \alpha \\ j\end{array}\right]$$

  
• Hier können = [X_c, Y_c, θ, β, γ, V]^T und u = [δ, α]^T erfüllt sein, um das Modell zu vereinfachen.
• Die folgende Gleichung wird als Bewertungsfunktion J gemäß Ausführungsform 3 verwendet.
  Mathematischer Ausdruck 20 $$\begin{array}{l}J={\left(h_N\left(x_N\right)-r_N\right)}^{\text{T}}{W}_N\left(h_N\left(x_N\right)-r_N\right)\\ +{\displaystyle {\sum }_{k=0}^{N-1}{\left(h\left(x_k,u_k\right)-r_k\right)}^{\text{T}}W}\left(h\left(x_k,u_k\right)-r_k\right)\end{array}$$

  
• Hier bezeichnet x_k eine Fahrzeug-Zustandsgröße an einem vorhergesagten Punkt k (k = 0, ..., N), wohingegen u_k eine Steuerungseingabe am vorhergesagten Punkt k (k = 0, ..., N - 1) bezeichnet. h bezeichnet eine vektorwertige Funktion auf einem Auswertungselement, h_N bezeichnet eine vektorwertige Funktion auf dem Auswertungselement am Ende (einem vorhergesagten Punkt N), und r_k bezeichnet einen Sollwert am vorhergesagten Punkt k (k = 0, ..., N). Jede von W und W_N bezeichnet eine gewichtete Matrix, die eine Diagonalmatrix mit Gewichten auf den jeweiligen Auswertungselementen als Diagonalelementen ist, und sie kann geeignet als ein Parameter geändert werden.
• Das Lenken wird so gesteuert, dass das Fahrzeug entlang dem Zentrum einer Fahrspur mit einer kleinen Steuerungseingabe fährt. Die vektorwertigen Funktionen h und h_N auf einem Auswertungselement werden wie folgt vorgegeben, so dass die Geschwindigkeit der Sollgeschwindigkeit folgt.
  Mathematischer Ausdruck 21 $$h={\left[e_{Y,k},e_{\theta ,k},{\omega }_k,e_{V,k},j_k\right]}^{\text{T}}$$

  

  
  Mathematischer Ausdruck 22 $$h_N={\left[e_{Y,N},e_{\theta ,N},e_{V,N}\right]}^{\text{T}}$$

  
• Hier bezeichnen e_Y,k, e_θ,k und e_V,k Verfolgungs-Fehler (Differenzen zwischen vorhergesagten Werten und Sollwerten) zur Sollroute, dem Soll-Azimut-Winkel bzw. der Sollgeschwindigkeit, und zwar am vorhergesagten Punkt k (k = 0, ..., N). Der Routen-Verfolgungs-Fehler e_Y,k wird ausgedrückt durch e_V,k = Y_c,k - y_tg,k. Der Winkel-Verfolgungs-Fehler e_θ,k wird ausgedrückt durch e_θ,k = θ_k - θ_tg,k. Der Geschwindigkeits-Verfolgungs-Fehler e_V,k wird ausgedrückt durch e_V,k = V_k - V_tg,k. Dann werden die Sollwerte r_k und r_N wie folgt vorgegeben, so dass der Routen-Verfolgungs-Fehler e_Y,k, der Winkel-Verfolgungs-Fehler e_θ,k, die Lenkgeschwindigkeit ω_k, der Geschwindigkeits-Verfolgungs-Fehler e_V,k und der Ruck j_k verringert werden.
  Mathematischer Ausdruck 23 $$r_k={\left[\mathrm{0,0,0,0,0}\right]}^{\text{T}}\left(k=\mathrm{0,}\cdots ,N-1\right)$$

  

  
  Mathematischer Ausdruck 24 $$r_N={\left[\mathrm{0,0,0}\right]}^{\text{T}}$$

  
• Obwohl die Auswertungselemente gemäß Ausführungsform 3 so vorgegeben sind, dass sie einen Routen-Verfolgungs-Fehler, einen Winkel-Verfolgungs-Fehler, eine Lenkgeschwindigkeit, einen Geschwindigkeits-Verfolgungs-Fehler und einen Ruck auswerten bzw. bewerten, können den Auswertungselementen beispielsweise auch die Beschleunigung und die Gierrate hinzugefügt werden, um den Fahrkomfort des Fahrzeugs zu verbessern.
• Als Nächstes wird die vektorwertige Funktion g auf Randbedingungen beschrieben.Die Funktion g ist auf obere Grenzwerte und untere Grenzwerte (können als „obere und untere Grenzwerte“ bezeichnet werden) der Fahrzeug-Zustandsgröße x und der Steuerungseingabe u im Optimierungsproblem mit Randbedingungen vorgegeben. Die Optimierung wird unter der Bedingung g(x, u) ≤ 0 durchgeführt.
• Unter der Annahme der oberen Grenzwerte der Lenkgeschwindigkeit ω und des Rucks als ^-ω und ^-j (> 0) und der unteren Grenzwerte davon als _ω und _j (< 0), ist die Funktion g wie folgt definiert, um mit einer Steuerungseingabe in einem gewissen Bereich zu arbeiten, gemäß Ausführungsform 3 (das Symbol „_“ bezeichnet einen Unterstrich, der einem anschließenden Zeichen angefügt ist, und das Symbol „^-“ bezeichnet einen Überstrich, der einem anschließenden Zeichen angefügt ist).
  Mathematischer Ausdruck 25 $$g=\left[\begin{array}{c}\omega -\overline{\omega }\\ -\omega +\underset{\_}{\omega }\\ j-\overline{j}\\ -j+\underset{\_}{j}\end{array}\right]$$

  
• Das Vorgeben der oberen und unteren Grenzwerte der Lenkgeschwindigkeit ω und des Rucks j ermöglicht eine Implementierung der Fahrzeugsteuerung, während der Fahrkomfort beibehalten wird. Die oberen und unteren Grenzwerte beispielsweise einer Ausrichtung, einer Gierrate und einer Beschleunigung können zum Beibehalten des Fahrkomforts vorgegeben werden. Die oberen und unteren Grenzwerte der Geschwindigkeit können zum Beobachten der Geschwindigkeitsbeschränkung vorgegeben werden.
• Die Fahrzeug-Steuerung 250 löst die obigen Optimierungsprobleme mit Randbedingungen, um den Soll-Lenkwinkel und die Sollbeschleunigung des betreffenden Fahrzeugs zu berechnen, und sie überträgt den Soll-Lenkwinkel und die Sollbeschleunigung an die EPS-Steuerung 311, die Getriebestrang-Steuerung 312 und die Bremssteuerung 313.
• Da gemäß Ausführungsform 3 die Fahrzeug-Steuerung 250 den Soll-Lenkwinkel und die Sollbeschleunigung jeweils mit einer kleineren kumulativen Gesamtheit von Fehlern auf eine Mehrzahl von Sollpositionen berechnen kann, wird das Routen-Folgevermögen des betreffenden Fahrzeugs verbessert.Außerdem erzeugt das Auswerten bzw. Bewerten einer Gierrate oder einer Beschleunigung mit einer Bewertungsfunktion einen dahingehenden Vorteil, dass der Fahrkomfort verbessert wird.
• Ausführungsform 4
• 8 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 gemäß Ausführungsform 4 veranschaulicht. Die Konfiguration der Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 gemäß Ausführungsform 4 wird erhalten, indem ein Berechnungsergebnis-Speicher 260 der Fahrzeug-Steuerungseinrichtung 201 in der Konfiguration von 1 hinzugefügt wird. Ein Berechnungsergebnis der Fahrzeug-Steuerung 250 wird im Berechnungsergebnis-Speicher 260 gespeichert. Da die übrigen Konfigurationen mit denjenigen in den Ausführungsformen 1 bis 3 identisch sind, wird eine überlappende Beschreibung mit denen gemäß den Ausführungsform 1 bis 3 weggelassen.
• Ein Berechnungsergebnis der Fahrzeug-Steuerung 250 über die Geschwindigkeit wird im Berechnungsergebnis-Speicher 260 gespeichert. Genauer gesagt: Informationen über die vorhergesagte Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs werden im Berechnungsergebnis-Speicher 260 gespeichert. Die Informationen wurden berechnet, als die Fehler zwischen der Position, dem Azimut-Winkel und dem Lenkwinkel des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit, und es werden die Sollwerte von diesen bestimmt. Die Informationen über die vorhergesagte Geschwindigkeit, die im Berechnungsergebnis-Speicher 260 gespeichert werden sollen, können die Geschwindigkeit (V_k) zu einem beliebigen Zeitpunkt oder Zeitreiheninformationen über die Geschwindigkeit (V_i(i = 1, ..., N)) sein.
• Die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen berechnet eine geplante Fahrtdistanz, die eine Distanz ist, die das betreffende Fahrzeug in der Zeiteinheit Δt fahren soll, unter Verwendung der Informationen über die vorhergesagte Geschwindigkeit, die im Berechnungsergebnis-Speicher 260 gespeichert sind.Bei Anwendung von der Ausführungsform 4 auf die Ausführungsform 3 berechnet die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen eine geplante Fahrtdistanz für jede Zeiteinheit Δt aus der gegenwärtigen Zeit zu der Zeit nach N * Δt, unter Verwendung der Informationen über die Geschwindigkeit, die im Berechnungsergebnis-Speicher 260 gespeichert sind.
• Gemäß Ausführungsform 4 berechnet die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen eine geplante Fahrtdistanz unter Verwendung des Berechnungsergebnisses der Fahrzeug-Steuerung 250 über die Geschwindigkeit, d. h. ein Berechnungsergebnis der Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs, das in der Zukunft vorhergesagt werden soll. Dies ermöglicht es der Fahrzeug-Steuerung 250, eine Route zu erzeugen, durch die ein Fahrzeug leichter fährt, was den Fahrkomfort des Fahrzeugs verbessern wird.
• Ausführungsform 5
• 9 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 gemäß Ausführungsform 5 veranschaulicht. Die Konfiguration der Fahrzeug-Steuerungseinheit 200 gemäß Ausführungsform 5 ist nahezu die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1, mit der Ausnahme, dass der Referenz-Routengenerator 220 der Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen ein Ergebnis zuführt, das durch Polynomnäherung der Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs erhalten wird.
• Die Berechnungseinheit 230 für geplante Fahrtdistanzen berechnet eine geplante Fahrtdistanz, die eine Distanz ist, die das betreffende Fahrzeug in der Zeiteinheit Δt fahren muss, unter Verwendung des Polynoms der Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs, das aus dem Referenz-Routengenerator 220 erhalten wurde.Da die übrigen Konfigurationen zu denjenigen bei den Ausführungsformen 1 bis 3 identisch sind, wird eine überlappende Beschreibung mit denen gemäß Ausführungsform 1 bis 3 weggelassen.
• Bei der Ausführungsform 5 enthält die Punktfolge-Information Informationen über die Geschwindigkeit, mit der das betreffende Fahrzeug fahren soll, und zwar bei jedem Koordinatensatz. Der Referenz-Routengenerator 220 führt ferner einer Polynomnäherung durch, die die Geschwindigkeit annähert, mit der das betreffende Fahrzeug fahren soll, und zwar bei jedem Koordinatensatz mit einem Polynom, das eine Funktion der Routenlänge vom Referenzpunkt ist. Hier nähert der Referenz-Routengenerator 220 mit einem kubischen Polynom die Geschwindigkeit an, mit der das betreffende Fahrzeug fahren soll. Die Geschwindigkeit V, mit der das betreffende Fahrzeug fahren soll, wird durch das folgende kubische Polynom ausgedrückt.
  Mathematischer Ausdruck 26 $$V={ƒ}_V\left(L\right)=C_{3V}{L}^3+C_{2V}{L}^2+C_{1V}{L}^2+C_{1V}L+C_{0\theta }$$

  
• Die geplante Fahrtdistanz 230 löst zugleich Gleichungen zwischen dem kubischen Polynom der Geschwindigkeit V, berechnet vom Referenz-Routengenerator 220, und einem relationalen Ausdruck L = VΔt über die Distanz L, die das Fahrzeug mit der Geschwindigkeit V für die Zeiteinheit Δt fährt, und berechnet so die geplante Fahrtdistanz L_tg des betreffenden Fahrzeugs bei der Zeiteinheit Δt.
• Da die Distanz, die das Fahrzeug für die Zeiteinheit Δt bei der Geschwindigkeit fährt, die von einer Mehrzahl von Koordinatensätzen berechnet wird, die vom Koordinatensatz-Generator 210 erhalten werden, bei der Ausführungsform 5 als geplante Fahrtdistanz L_tg berechnet werden, wird das Routen-Folgevermögen des betreffenden Fahrzeugs verbessert.
• Die verschiedenen Ausführungsformen können frei kombiniert oder geeignet modifiziert und dabei Merkmale weggelassen werden.
• Die Beschreibung ist in sämtlichen Aspekten beispielhaft, und zahlreiche Modifikationen und Variationen, die nicht beispielhaft beschrieben wurden, können ersonne werden.
• Bezugszeichenliste

1

betreffendes Fahrzeug

2

Lenkrad

3

Lenkachse

4

Lenkeinheit

5

Servolenkungs-Motor

6

Getriebestrang-Einheit

7

Bremseinheit

110

externer Sensor

111

Voraus-Kamera

112

Radarsensor

121

GNSS-Sensor

122

Navigationseinrichtung

131

Lenkwinkel-Sensor

132

Lenkmoment-Sensor

133

Gierratensensor

134

Geschwindigkeitssensor

135

Beschleunigungssensor

120

Lokalisierer

130

Fahrzeugsensor

200

Fahrzeug-Steuerungseinheit

201

Fahrzeug-Steuerungseinrichtung

210

Koordinatensatz-Generator

220

Referenz-Routengenerator

230

Berechnungseinheit für geplante Fahrtdistanzen

240

Sollwert-Berechnungseinheit

250

Fahrzeug-Steuerung

260

Berechnungsergebnis-Speicher

311

EPS-Steuerung

312

Getriebestrang-Steuerung

313

Bremssteuerung.

• 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 Patentliteratur
• JP 2019131149 A [0003]

Claims (10)

1. Fahrzeug-Steuerungseinrichtung, die Folgendes aufweist: - einen Referenz-Routengenerator zum Erhalten von Punktfolge-Informationen inklusive Informationen über eine Mehrzahl von Koordinatensätzen, durch die ein betreffendes Fahrzeug fahren soll, und Annähern - mittels Polynomen - einer Längsposition und einer Querposition des betreffenden Fahrzeugs auf der Basis der Mehrzahl von Koordinatensätzen, zum Erzeugen einer Referenz-Route, die durch die Polynome dargestellt wird, wobei jedes der Polynome eine Funktion der Routenlänge von einem vorgegebenen Referenzpunkt ist; - eine Berechnungseinheit für geplante Fahrtdistanzen zum Berechnen einer geplanten Fahrtdistanz, die die Distanz ist, die das betreffende Fahrzeug in einer Zeiteinheit mit einer vorgegebenen Länge fahren soll; - eine Sollwert-Berechnungseinheit zum Berechnen einer Sollposition, die ein Sollwert einer Position des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit ist, auf der Basis des Polynoms der Längsposition des betreffenden Fahrzeugs, des Polynoms der Querposition des betreffenden Fahrzeugs und der geplanten Fahrtdistanz; und - eine Fahrzeug-Steuerung zum Steuern eines Aktors des betreffenden Fahrzeugs, so dass ein Fehler zwischen der Position des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit und der Sollposition verringert wird.
2. Fahrzeug-Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Berechnungseinheit für geplante Fahrtdistanzen eine Mehrzahl von geplanten Fahrtdistanzen entsprechend einer Mehrzahl von Malen in Intervallen der Zeiteinheit von einer gegenwärtigen Zeit berechnet, wobei die Mehrzahl von geplanten Fahrtdistanzen die geplante Fahrtdistanz einschließt, wobei die Sollwert-Berechnungseinheit eine Mehrzahl von Sollpositionen entsprechend der Mehrzahl von Malen berechnet, und zwar auf der Basis der Mehrzahl von geplanten Fahrtdistanzen, wobei die Mehrzahl von Sollpositionen die Sollposition einschließt, und wobei die Fahrzeug-Steuerung den Aktor des betreffenden Fahrzeugs so steuert, dass die kumulative Gesamtheit von Fehlern zwischen Positionen des betreffenden Fahrzeugs entsprechend der Mehrzahl von Malen und der Mehrzahl von Sollpositionen entsprechend der Mehrzahl von Malen verringert wird, wobei die Positionen des betreffenden Fahrzeugs unter Verwendung eines Bewegungsmodells des betreffenden Fahrzeugs berechnet werden und die Position des betreffenden Fahrzeugs einschließen.
3. Fahrzeug-Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Berechnungseinheit für geplante Fahrtdistanzen die geplante Fahrtdistanz auf der Basis von zumindest einer von der Geschwindigkeit und der Sollgeschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs berechnet.
4. Fahrzeug-Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner Folgendes aufweist: einen Berechnungsergebnis-Speicher, indem Informationen über eine vorhergesagte Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs gespeichert werden, wobei die vorhergesagte Geschwindigkeit berechnet wird, wenn die Fahrzeug-Steuerung den Fehler zwischen der Position des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit und der Sollposition bestimmt, wobei die Berechnungseinheit für geplante Fahrtdistanzen die geplante Fahrtdistanz auf der Basis der Informationen berechnet, die im Berechnungsergebnis-Speicher gespeichert sind.
5. Fahrzeug-Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Punktfolge-Information Informationen über die Geschwindigkeit einschließt, mit der das betreffende Fahrzeug fahren soll, und zwar bei jedem von der Mehrzahl von Koordinatensätzen, wobei der Referenz-Routengenerator ferner die Geschwindigkeit annähert, mit der das betreffende Fahrzeug fahren soll, und zwar bei jedem von der Mehrzahl von Koordinatensätzen, mittels eines Polynoms, das eine Funktion der Routenlänge vom Referenzpunkt aus ist, und wobei die Berechnungseinheit für geplante Fahrtdistanzen die geplante Fahrtdistanz auf der Basis des Polynoms der Geschwindigkeit berechnet, mit der das betreffende Fahrzeug fahren soll.
6. Fahrzeug-Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Punktfolge-Information Informationen über den Azimut-Winkel einschließt, mit dem das betreffende Fahrzeug fahren soll, und zwar bei jedem von der Mehrzahl von Koordinatensätzen, wobei der Referenz-Routengenerator ferner den Azimut-Winkel annähert, mit dem das betreffende Fahrzeug fahren soll, und zwar bei jedem von der Mehrzahl von Koordinatensätzen, mittels eines Polynoms, das eine Funktion der Routenlänge vom Referenzpunkt aus ist, und wobei die Sollwert-Berechnungseinheit ferner einen Soll-Azimut-Winkel berechnet, der ein Sollwert eines Azimut-Winkels des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit ist, und zwar auf der Basis des Polynoms des Azimut-Winkels, mit dem das betreffende Fahrzeug fahren soll, und der geplanten Fahrtdistanz, und die Fahrzeug-Steuerung ferner den Aktor des betreffenden Fahrzeugs so steuert, dass der Fehler zwischen dem Azimut-Winkel des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit und dem Soll-Azimut-Winkel verringert wird.
7. Fahrzeug-Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Punktfolge-Information Informationen über die Straßenkrümmung einschließt, und zwar bei jedem der Mehrzahl von Koordinatensätzen, der Referenz-Routengenerator ferner die Straßenkrümmung bei jedem von der Mehrzahl von Koordinatensätzen annähert, mittels eines Polynoms, das eine Funktion der Routenlänge vom Referenzpunkt aus ist, wobei die Sollwert-Berechnungseinheit ferner einen Soll-Lenkwinkel berechnet, der ein Sollwert eines Lenkwinkels des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit ist, und zwar auf der Basis des Polynoms der Straßenkrümmung und der geplanten Fahrtdistanz, und wobei die Fahrzeug-Steuerung ferner den Aktor des betreffenden Fahrzeugs so steuert, dass der Fehler zwischen dem Lenkwinkel des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit und dem Soll-Lenkwinkel verringert wird.
8. Fahrzeug-Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Punktfolge-Information Informationen über die Gierrate einschließt, mit der das betreffende Fahrzeug fahren soll, und zwar bei jedem von der Mehrzahl von Koordinatensätzen, wobei der Referenz-Routengenerator ferner die Gierrate annähert, mit der das betreffende Fahrzeug fahren soll, und zwar bei jedem von der Mehrzahl von Koordinatensätzen, mittels eines Polynoms, das eine Funktion der Routenlänge vom Referenzpunkt aus ist, wobei die Sollwert-Berechnungseinheit ferner eine Soll-Gierrate berechnet, die ein Sollwert einer Gierrate des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit ist, und zwar auf der Basis des Polynoms der Gierrate, mit der das betreffende Fahrzeug fahren soll, und der geplanten Fahrtdistanz, und wobei die Fahrzeug-Steuerung ferner den Aktor des betreffenden Fahrzeugs so steuert, dass der Fehler zwischen der Gierrate des betreffenden Fahrzeugs nach der Zeiteinheit und der Soll-Gierrate verringert wird.
9. Fahrzeug-Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Berechnungseinheit für geplante Fahrtdistanzen eine Mehrzahl von geplanten Fahrtdistanzen entsprechend einer Mehrzahl von Zeiteinheiten berechnet, die sich in der Länge unterscheiden, wobei die Mehrzahl von Zeiteinheiten die Zeiteinheit einschließt, und wobei die Sollwert-Berechnungseinheit eine von der Mehrzahl von geplanten Fahrtdistanzen gemäß einem Parameter auswählt, für den ein Sollwert berechnet wird, und die ausgewählte von der Mehrzahl von geplanten Fahrtdistanzen verwendet.
10. Fahrzeug-Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei jeder von der Mehrzahl von Koordinatensätzen ein Satz von dreidimensionalen Koordinaten ist, die Informationen über die Höhe einschließen, und wobei die Routenlänge und die geplante Fahrtdistanz dreidimensionale Distanzen sind.

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