DE602005004018T2

DE602005004018T2 - Verfahren zur steuerung einer fahrzeugbahn

Info

Publication number: DE602005004018T2
Application number: DE602005004018T
Authority: DE
Inventors: Laurent Garnier; Xavier Claeys
Original assignee: Renault SAS; Renault Trucks SAS
Current assignee: Renault SAS; Renault Trucks SAS
Priority date: 2004-04-16
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2025-04-14
Also published as: EP1738293B1; DE602005004018D1; EP1738293A2; WO2005106765A3; FR2869121B1; FR2869121A1; WO2005106765A2; ATE382171T1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Lenkunterstützungssystem für Kraftfahrzeuge. Sie findet insbesondere Anwendung im Bereich der Nutzfahrzeuge und vor allem der Lastkraftwagen.
Stand der Technik
Auf allgemeine Weise können die Systeme zur automatisierten Wegverfolgung funktionieren, indem Linien genutzt werden, die auf der Fahrbahn gezogen sind, um die Fahrspuren zu definieren.
So sind Lenkunterstützungssysteme bekannt, die eine oder mehrere Kameras verwenden, die dazu bestimmt sind, die Position der zu beiden Seiten des Fahrzeugs befindlichen Linien zu überwachen, wenn es auf einer bestimmten Fahrspur fährt. Die Analyse der Bilder, die von dieser Kamera oder diesen Kameras erzeugt wurden, ermöglicht es, die relative Position des Fahrzeugs in Bezug auf diese zwei Bezugspunkte zu definieren. Diese Position kann mit einem theoretischen Weg verglichen werden, der ausgehend von den Bildern der beiden Linien erstellt wird, die auf der Fahrbahn gezogen sind. Dieser theoretische Weg befindet sich im Allgemeinen im Wesentlichen in einer mittleren Position in Bezug auf die beiden Linien, die auf der Fahrbahn gezogen sind.
Indem auf die Steuerung des Einschlags des Fahrzeugs eingewirkt wird, ist es somit möglich, die Abweichung zwischen dem gemessenen Weg und dem theoretischen Weg zu minimieren.
In der Praxis tritt ein Problem auf, wenn die eine oder die andere der Linien eine Unterbrechung aufweist oder verschwindet. D. h. falls während eines bestimmten Zeitraums eine einzige Linie sichtbar bleibt, muss das Unterstützungssystem dies berücksichtigen und die Einschlagsteuerung nur ausgehend von der verbleibenden Information ausführen. In der Praxis kann diese Situation bei der Unterbrechung der Markierung auf einer Seite der Fahrbahn oder bei einem Auseinandergehen der Linien auftreten, zum Beispiel im Bereich einer Autobahnauffahrt oder -abfahrt.
In dem ungünstigeren Fall, dass beide Bodenmarkierungslinien verschwinden, muss das Unterstützungssystem einen zusammenhängenden Weg aufrechterhalten und den Lenker zum Beispiel durch einen akustischen Alarm zwingend darüber informieren, dass er manuell für die Einschlagsteuerung sorgen muss.
Ein Problem, das somit durch die Erfindung gelöst werden soll, ist die Kontinuität der Unterstützung zur Weiterverfolgung des Wegs im Fall des Verlusts eines oder sogar beider fester Bezugspunkte zur Fahrbahn, die durch die Bodenmarkierungslinien gebildet werden.
Darüber hinaus ist zum Thema Weg ein anderes Unterstützungssystem bekannt, das insbesondere zur Erleichterung des Verkehrs verwendet wird, wenn dieser zum Beispiel in Form automatisierter LKW-Konvois erfolgt. Zu diesem Zweck ist das Fahrzeug mit einem optischen System ausgestattet, das es ihm ermöglicht, ein Bild des vorn gerichteten Sichtfelds zu erzeugen. Dieses System ermöglicht es, Bilder von den Fahrzeugen aufzunehmen, die sich auf der Fahrbahn bewegen. Diese Fahrzeuge können mit optischen Bezugspunkten versehen sein, die die allgemeine Form einer Zielscheibe aufweisen und zum Beispiel empfindlich gegenüber Infrarotstrahlung sind. Es ist auch möglich, die Position des voranfahrenden Fahrzeugs ausgehend von einer Bildanalyse zu ermitteln, was somit in Abwesenheit einer Vorrichtung welcher Art auch immer funktioniert, die an dem voranfahrenden Fahrzeug angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, auf kontinuierliche Weise den Winkelabstand zwischen der Längsmittelachse des Fahrzeugs und dem entsprechenden Ziel zu bestimmen, das an dem voranfahrenden Fahrzeug angeordnet ist.
Durch die Berücksichtigung der kinematischen Parameter des Fahrzeugs ist es somit möglich, die Abweichung zwischen dem gemessenen oder geschätzten Weg und dem theoretischen Weg zu bestimmen, der durch die voranfahrenden Fahrzeuge definiert wird. Man versteht, dass diese Verfolgungstechnik für Wege mit sehr geringer Krümmung und hoher Geschwindigkeit, wie dies auf den Schnellspuren von Autobahnen der Fall ist, geeigneter ist.
Im Übrigen funktioniert ein solches System natürlich nicht, wenn die voranfahrenden Fahrzeuge nicht mit optischen Bezugspunkten ausgerüstet sind oder wenn das betreffende Fahrzeug auf isolierte Weise fährt.
Das Dokument US 6 064 925 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung des Wegs eines Fahrzeugs, der aus der Wahl zwischen verschiedenen theoretischen Wegen resultiert. Ein erster dieser theoretischen Wege wird ausgehend von einer Messung geschätzt, die durch die Erkennung einer Linie auf der Fahrbahn erfolgt. Ein zweiter theoretischer Weg wird unter Bezugnahme auf eine Kartographie, mittels eines Gyroskops und eines Wegstreckenmessers ausgearbeitet.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Steuerung des Wegs eines Fahrzeugs insbesondere durch die Steuerung seines Einschlagwinkels.
Um dieses Verfahren durchzuführen:

– wird ein erstes Kriterium ausgearbeitet, das repräsentativ für die Abweichung zwischen dem gemessenen und geschätzten Weg sowie einem theoretischen Weg ist, der durch feste Bezugspunkte in Bezug auf die Fahrbahn definiert wird;
– wird ein zweites Kriterium ausgearbeitet, das repräsentativ für die Abweichung zwischen dem gemessenen oder geschätzten Weg und einem theoretischen Weg ist, der durch Fahrzeuge definiert wird, die sich auf der Fahrbahn bewegen;
– werden das erste und zweite Kriterium auf gewichtete Weise kombiniert, um ein Gesamtkriterium zu erhalten, um es zu minimieren, wobei diese Umwandlung geeignet ist, sich dynamisch in Abhängigkeit von der Veränderung der beiden Kriterien zu verändern.

Anders ausgedrückt besteht die Erfindung darin, ein gemischtes Kriterium zu berücksichtigen, das durch eine Mischung zweier Wegverfolgungsinformationen erzielt wird, die von unterschiedlicher Art sind. Die erste dieser Informationen betrifft die Abweichung des Wegs in Bezug auf feste Bezugspunkte in Bezug auf die Fahrbahn, die durch die Bodenmarkierungen gebildet werden können. Eine andere dieser Informationen stammt von der Verfolgung des voranfahrenden Fahrzeugs. Die Kombination dieser beiden Informationen erfolgt mit einer veränderlichen Gewichtung, so dass der Beitrag jedes dieser beiden Parameter im Verlauf der Zeit in Abhängigkeit von zahlreichen Parametern variieren kann.
Anders ausgedrückt kann die Wegsteuerung auf viel zuverlässigere Weise erfolgen als bei den anderen derzeit existierenden Lösungen, da zwei Parameter auf kombinierte Weise berücksichtigt werden, wobei jeder die Möglichkeit hat, vorherrschend zu werden, wenn der andere Parameter unbrauchbar oder unbedeutend wird. Es ist festzustellen, dass die Leistung des Systems schlimmstenfalls identisch mit der Leistung jeder der Lösungen ist, wenn diese isoliert verwendet werden.
Wenn eine der Abweichungen insbesondere über einen vorbestimmten Schwellenwert hinaus zunimmt, kann somit in der Praxis ihr Gewicht im Gesamtkriterium abnehmen, so dass dem stabilsten Kriterium mehr Bedeutung beigemessen wird.
Auf diese Weise ist es möglich, sich von dem einen oder dem anderen dieser Parameter unabhängig zu machen oder zumindest dessen Abweichungen zu minimieren, und dies auf geglättete Weise ohne wesentlichen Einfluss auf die Wegverfolgungssteuerung.
Es kann auch vorgesehen werden, dass das das Gewicht des einen oder des anderen Kriteriums im Gesamtkriterium annulliert wird, wenn das betreffende Kriterium einen vorbestimmten Wert übersteigt, womit angezeigt wird, dass es nicht mehr bedeutsam ist. Dies ist der Fall, wenn eine Unterbrechung der Bodenmarkierungslinien oder der Austritt des voranfahrenden Fahrzeugs aus dem Sichtfeld festgestellt wird.
In der Praxis kann das Kriterium, das ausgehend von der Analyse von fixen Bezugspunkten in Bezug auf die Fahrbahn ausgearbeitet wird, zwei Serien von fixen Bezugspunkten berücksichtigen, insbesondere die auf jeder Seite des Fahrzeugs vorhandenen Bodenmarkierungslinien. Bestimmte Systeme können jedoch auch funktionieren, indem sie nur eine Bodenmarkierungslinie analysieren.
In einer spezielleren Ausführungsform kann sich das Gewicht des einen oder des anderen der Kriterien auch in Abhängigkeit von den Geschwindigkeitsparametern des Fahrzeugs verändern. Anders ausgedrückt kann dem einen oder dem anderen der Kriterien der Vorzug gegeben werden, je nachdem, ob das Fahrzeug rasch fährt oder nicht. Das Gewicht des einen oder des anderen der Kriterien kann sich auch in Abhängigkeit von der Veränderung der Krümmung des theoretischen Wegs verändern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Art der Ausführung der Erfindung sowie die sich daraus ergebenden Vorteile werden gut aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform ersichtlich, bei der auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, wobei:
1 eine schematische Draufsicht einer Fahrspur ist;
2 ein Schema ist, das die Steuerung der Verfolgung des Wegs ausgehend von den erfindungsgemäßen Kriterien veranschaulicht.
Art der Ausführung der Erfindung
1 zeigt eine Situation, in der das Fahrzeug 1 auf einer Fahrspur 2 fährt, die seitlich durch zwei Bodenmarkierungslinien 3, 4 begrenzt ist, von denen eine 4 die beiden Fahrspuren 2, 5 trennt.
Gemäß der Erfindung kann das Fahrzeug mit einem Kamerasystem 6, 7 ausgestattet werden, das es erlaubt, die Sichtfelder 8, 9 zu beiden Seiten des Fahrzeugs geringfügig vor dem Letztgenannten darzustellen.
Ein Bildverarbeitungssystem, das im Übrigen bekannt ist und auf das daher in der Folge nicht weiter im Detail eingegangen wird, ermöglicht es, die von den Kameras 6, 7 aufgenommenen Bilder zu analysieren. Diese Analyse ermöglicht es, das erste Kriterium zu erstellen, das der Abweichung zwischen dem tatsächlichen Weg des Fahrzeugs und dem theoretischen Weg 15 entspricht, der in 1 mit einer punktierten Linie dargestellt ist. Dieser Weg 15 entspricht im Wesentlichen einer Linie, die den gleichen Abstand von den beiden Bodenmarkierungslinien 3, 4 aufweist.
In der dargestellten Form werden zwei Kameras 6, 7 verwendet, um diese Analyse durchzuführen, doch die Erfindung deckt auch andere Varianten ab, bei denen nur eine Kamera es ermöglicht, die beiden Bodenmarkierungslinien gleichzeitig darzustellen.
Ergänzend dazu ist das Fahrzeug 1 mit einer Bilderfassungsvorrichtung 16 versehen, die es ermöglicht, den Raum vor dem Fahrzeug 1 darzustellen. Dieses System ermöglicht es insbesondere, das Bild eines Fahrzeugs 18 zu erfassen, das weiter vorne auf der gleichen Fahrspur 2 fährt. An diesem Fahrzeug 18 ist eine Vorrichtung 19 vorgesehen, die einen ausreichend präzisen Bezugspunkt darstellt. Die an dem Fahrzeug 1 angeordnete Erfassungsvorrichtung 16 ermöglicht es auf diese Weise, den zwischen der Blickrichtung 21 auf das Ziel und der Längsmittelachse 22 des Fahrzeugs gebildeten Winkel zu bestimmen.
Dieser Winkel θ wird mit dem Winkel θ₂ verglichen, der dem Winkel entspricht, den die Blickrichtung 23 bilden würde, wenn sich das Fahrzeug auf dem oben genannten theoretischen Weg 15 befände.
Die Differenz Δθ = θ – θ₂ entspricht dem zweiten Kriterium, das bei der Wegverfolgungssteuerung verwendet wird.
Ein nicht dargestellter akustischer Abstandssensor ermöglicht es auch, den Abstand zu bestimmen, der das betreffende Fahrzeug von dem vor ihm fahrenden Fahrzeug 18 trennt, um ausgehend von der Winkelabweichung Δθ den seitlichen Abstand Y₂ des Fahrzeugs 1 in Bezug auf seinen theoretischen Weg 15 zu bestimmen. Um diese Distanz zu schätzen, kann auch ein Radar, ein Lidar (für Light Detection And Ranging: Ortung und Entfernungsmessung mit Hilfe von Licht) oder einfach das Beobachtungssystem verwendet werden, das es erlaubt, die Bodenmarkierungslinien zu überwachen.
Gemäß der Erfindung werden die beiden Kriterien Y₁ und Y₂, die den oben genannten Abweichungen entsprechen, auf gewichtete Weise kombiniert, um ein Gesamtkriterium Y = α Y₁ + (1 – α)Y₂ zu ergeben, das zur Steuerung des Einschlags der Fahrzeuge verwendet wird.
Genauer ausgedrückt und wie dies in 2 dargestellt ist, resultieren die beiden Kriterien Y₁ und Y₂ aus dem geschätzten oder gemessenen Weg des Fahrzeugs. Diese Kriterien Y₁ und Y₂ werden auf gewichtetet Weise durch den oben genannten Koeffizienten α gewichtet. Gemäß der Erfindung kann sich dieser Koeffizient α in Abhängigkeit von zahlreichen Ursachen oder Ereignissen dynamisch verändern, wobei die Regeln im Block 29 erstellt werden. Falls das Kriterium Y₁ zu wichtig wird, wenn sich das Fahrzeug zum Beispiel am Ort einer Autobahnabfahrt befindet, wird der Koeffizient α somit verringert, so dass das Kriterium Y₂ ausschlaggebender wird, das der Verfolgung des voranfahrenden Fahrzeugs 18 entspricht. Ebenso können, wenn die Fahrzeuge mit relativ geringer Geschwindigkeit fahren, Unterbrechungen, wie z. B. unterbrochene Bodenmarkierungen, dazu führen, dass das Kriterium Y₁ über relativ lange Zeiträume unbedeutsam wird, so dass es vorzuziehen ist, den Weg des voranfahrenden Fahrzeugs zu berücksichtigen, und dies umso mehr, wenn sein Weg als stabil angenommen wird.
Umgekehrt kann vorgesehen werden, dem ersten Kriterium Y₁ weiterhin ein vorherrschendes Gewicht beizumessen, wenn sich das Fahrzeug auf einer Autobahn mit einem relativ geradlinigen Wegverlauf und guter Durchgängigkeit der Bodenmarkierung befindet.
Dieses Gesamtkriterium Y wird verwendet, um den Sollwert 32 auszuarbeiten, der von der Steuervorrichtung der Einschlagbetätigung 31 verwendet wird. Der Einschlagwinkel 33 bestimmt sich somit durch das Modell des Fahrzeugs 30 und die beiden charakteristischen Abweichungen Y₁, Y₂.
Der Einfachheit halber wurde das erfindungsgemäße Verfahren in der grundlegenden Form beschrieben, bei der zwei Kriterien kombiniert werden, die von zwei unterschiedlichen Sensoren stammen, es versteht sich jedoch von selbst, dass das Prinzip der Erfindung auch auf eine größere Anzahl von untereinander gewichteten Kriterien angewendet werden kann.
Aus dem oben Gesagten geht hervor, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung des Einschlags des Fahrzeugs den erheblichen Vorteil aufweist, eine Redundanz der verschiedenen Informationen zu gewährleisten, was es ermöglicht, auf dynamische Weise zwei verschiedene Arten der Wegverfolgung zu privilegieren, was somit die Sicherheit erhöht. Wenn eine der Informationen verrauscht oder bedeutungslos ist, sichert das System auf diese Weise automatisch die Vorherrschaft der anderen Information, womit der Komfort für den Lenker erhöht wird.

Claims

Verfahren zur Steuerung des Wegs eines Fahrzeugs, in dessen Verlauf: – ein erstes Kriterium (Y₁) ausgearbeitet wird, das repräsentativ für die Abweichung zwischen dem gemessenen oder geschätzten Weg und einem theoretischen Weg (15) ist, der durch feste Bezugspunkte (3, 4) in Bezug auf die Fahrbahn (2) definiert wird; dadurch gekennzeichnet, dass: – ein zweites Kriterium (Y₂) ausgearbeitet wird, das repräsentativ für die Abweichung zwischen dem gemessenen oder geschätzten Weg und einem theoretischen Weg ist, der durch Fahrzeuge (18) definiert wird, die sich auf der Fahrbahn bewegen und dem Fahrzeug voranfahren, dessen Weg gesteuert wird; – das erste (Y₁) und zweite (Y₂) Kriterium auf gewichtete Weise kombiniert werden, um ein Gesamtkriterium (Y) zu erhalten, um es zu minimieren, wobei die Gewichtung (α) geeignet ist, sich dynamisch in Abhängigkeit von der Veränderung des ersten (Y₁) und zweiten (Y₂) Kriteriums zu verändern.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht des ersten (Y₁) oder zweiten (Y₂) Kriteriums im Gesamtkriterium (Y) abnimmt, wenn das Kriterium ansteigt.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht des ersten (Y₁) oder zweiten (Y₂) Kriteriums im Gesamtkriterium (Y) annulliert wird, wenn das erste (Y₁) oder zweite (Y₂) Kriterium einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kriterium (Y₁) ausgehend von der Analyse von mindestens zwei Serien (3, 4) von festen Bezugspunkten in Bezug auf die Fahrbahn ausgearbeitet wird.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Gewicht (α) des ersten und/oder zweiten Kriteriums in Abhängigkeit von den Geschwindigkeitsparametern des Fahrzeugs verändert.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Gewicht des einen oder des anderen der Kriterien in Abhängigkeit von der Veränderung der Krümmung des theoretischen Wegs verändert.