-
Die Erfindung betrifft ein System
zur Steuerung der Antriebs- und Lenkorgane eines Fahrzeugs, eine
Anlage für
die Führung
eines Fahrzeugs und ein Steuerverfahren für ein Fahrzeug zur Verbesserung der
Sicherheit eines schnellen Fahrzeugs, das insbesondere von einem
Fahrer geführt
ist, der sich an Bord des Fahrzeugs befindet, oder auch nicht, nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Sie findet besondere und nicht einschränkende Anwendung
bei der Führung
eines schnellen Landfahrzeugs durch einen Fahrzeugführer, der
in dem Fahrzeug sitzt oder auch nicht.
-
Man kennt bereits Vorrichtungen zum
Steuern eines Landfahrzeugs, die in der Lage sind, in Echtzeit nach
einem geeigneten Servomechanismus Stellglied-Einstellwerte zum Steuern
der Antriebs- und Lenkorgane des Landfahrzeugs zu erarbeiten.
-
Beispielsweise beschreibt die Druckschrift GB-A-2
095 350 einen Servomechanismus, der einen Stellglied-Einstellwert
für ein
Antriebsorgan erarbeitet, indem Bezugsstellwerte, die sich auf die Längs- und
Querbewegungen des Fahrzeuges beziehen, sowie Signale, die für die Längs- und
Querbewegungen des Fahrzeugs repräsentativ sind, in Betracht
gezogen werden.
-
Ein solcher Servomechanismus ermöglicht es,
allein die Längsbewegung
(mit Hilfe einer Einwirkung auf die Bremssteuerung) zu kontrollieren. Selbst
wenn man hingegen den Versatz zwischen einer Längsachse und dem Fahrzeug in
Betracht zieht, wird die Steuerung der Querbewegung des Fahrzeugs
nicht ermöglicht,
sondern durch den Fahrzeugführer
an Bord des Fahrzeugs realisiert. Es folgt hieraus eine unzureichende
und unvollständige
automatische Sicherung der Stabilität des Fahrzeugs, insbesondere
bei großer
Längsgeschwindigkeit.
-
Die Anmelderin hat sich die Aufgabe
gestellt, einen Servomechanismus anzugeben, der in der Lage ist,
selbst bei großer
Längsgeschwindigkeit
die Längs-
und Querbewegungen des Fahrzeugs sicher zu machen.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeugsteuersystem
nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Anders ausgedrückt, wenn der Quer-Bezugseinstellwert,der
der Querbewegung des Fahrzeugs zugeordnet. ist, mit der augenblicklichen
Längsgeschwindigkeit
des Fahrzeugs unverträglich
ist, dann bewirkt die Steuervorrichtung nach der Erfindung eine
Anpassung der genannten Längsgeschwindigkeit
gekoppelt mit einem Befehl für
das Lenkorgan derart, dass der Querstellantriebs-Einstellwert, der sich
auf die Querbewegung des Fahrzeugs bezieht, schnellstmöglich den
Quer-Bezugseinstellwert annimmt, der sich auf die Querbewegung des
Fahrzeugs bezieht, wobei gewisse Eigenschaften des Fahrzeugs und/oder
der Umgebung, in der es sich bewegt, berücksichtigt werden.
-
Im folgenden Text wird unter "erster
Bezugseinstellwert" jener verstanden, der der Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs
zugeordnet ist, "zweiter Bezugseinstellwert" ist jener, der der
Querbewegung des Fahrzeugs zugeordnet ist, "erster Stellglied-Einstellwert"
ist jener, der sich auf das Antriebsorgan bezieht, "zweiter Stellglied-Einstellwert"
ist jener, der sich auf das Lenkorgan bezieht, "erstes aufgenommenes
Signal" ist dasjenige, das für
die laufende Längsgeschwindigkeit
steht, und "zweites aufgenommenes Signal" ist jenes, das sich auf
die laufende Kurvenfahrt (Radlenkwinkel) des Fahrzeugs bezieht.
-
Wie man weiter nachfolgend im Detail
erkennt, entsprechen die Bezugseinstellwerte am häufigsten
den Einstellwerten, die von einem Fahrzeugführer ausgehen, oder werden
auch aus diesen Fahrzeugführer-Einstellwerten
berechnet.
-
Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung enthält
der Servomechanismus zur Anpassung der Geschwindigkeit die folgenden
Schritte:
- a) Berechnen eines zulässigen ersten
Maximalwerts für
den ersten Bezugseinstellwert nach einem ersten Gesetz in Abhängigkeit
von den ersten und zweiten aufgenommenen Signalen und von Eigenschaften, die
sich auf das Fahrzeug und/oder die Umgebung, in der es sich bewegt,
beziehen,
- b) Vergleichen des ersten zulässigen Maximalwertes mit dem
ersten empfangenen Bezugseinstellwert,
- c) Bei Vorhandensein eines ersten empfangenen Bezugseinstellwertes,
der kleiner als der berechnete, zulässige erste Maximalwert ist,
Berücksichtigen
des empfangenen ersten Bezugseinstellwertes als ersten Stellglied-Einstellwert,
hingegen bei Anwesenheit eines empfangenen ersten Bezugswertes,
der größer oder
gleich dem berechneten, zulässigen
ersten Maximalwert ist, Berücksichtigen
des berechneten ersten Wertes als ersten Stellglied-Einstellwert,
- d) Berechnen eines zulässigen
zweiten Maximalwerts für
den zweiten Bezugseinstellwert nach einem zweiten Gesetz in Abhängigkeit
von den ersten und zweiten aufgenommenen Signalen und von Eigenschaften,
die sich auf das Fahrzeug und/oder die Umgebung, in der es sich
bewegt, beziehen,
- e) Vergleichen des berechneten zulässigen zweiten Maximalwertes
mit dem empfangenen zweiten Bezugseinstellwert,
- f) bei Vorhandensein eines empfangenen zweiten Bezugseinstellwerts,
der kleiner als der berechnete zulässige zweite Maximalwert ist,
Berücksichtigen des
empfangenen zweiten Bezugseinstellwertes als zweiten Stellglied-Einstellwert,
hingegen bei Anwesenheit eines zweiten empfangenen Bezugsstellwerts,
der größer oder
gleich dem berechneten zweiten Wert ist, Berücksichtigen des genannten berechneten
zweiten Wertes als zweiten Stellglied-Einstellwert,
wobei
die Anpassung des ersten Stellglied-Einstellwerts entsprechend den
Schritten a) bis c) ausgeführt wird,
bis der zweite Stellglied-Einstellwert schnellstmöglich dem
zweiten Bezugseinstellwert entsprechend den Stufen d) bis f) entspricht,
wobei gewisse Eigenschaften des Fahrzeugs und/oder der Umgebung,
in der es sich bewegt, berücksichtigt
werden.
-
Um eventuelle Störschwingungen im Verhalten
des Fahrzeugs zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung eine Hysterese
in der Anpassung der Geschwindigkeit vorgesehen. In diesem Falle
sieht bei Fehlen einer Anpassung der laufenden Längsgeschwindigkeit der Schritt
c) außerdem
vor, dass bei Anwesenheit eines empfangenen ersten Bezugseinstellwerts,
der größer oder
gleich dem berechneten zulässigen
ersten Maximalwert ist, erklärt
wird, dass eine Anpassung erfolgt und dass die Größe des vorangehenden
ersten Stellglied-Einstellwerts gemäß dem laufenden ersten Stellglied-Einstellwert,
der auf diese Weise soeben bestimmt worden ist, initialisiert wird.
-
Auch enthält bei Anwesenheit einer laufenden
Geschwindigkeitsanpassung der Schritt b) die folgenden Schritte:
- b1) Bestimmen einer konstanten Größe, die
für die Hysterese
des Servomechanismus zur Geschwindigkeitsanpassung repräsentativ
ist,
- b2) Vergleichen des berechneten, zulässigen ersten Maximalwerts,
der entsprechend der vorbestimmten Hysteresengröße korrigiert ist, mit dem
empfangenen ersten Bezugseinstellwert,
und der Schritt c) enthält den folgenden
Schritt:
- c1) bei Anwesenheit eines empfangenen ersten Bezugseinstellwerts,
der kleiner als der genannte berechnete und korrigierte zulässige erste
Maximalwert ist, Berücksichtigen
des empfangenen ersten Bezugseinstellwerts als ersten Stellglied-Einstellwert
und erklären
des Endes der Anpassung, hingegen bei Anwesenheit eines empfangenen
ersten Bezugseinstellwerts, der größer oder gleich dem berechneten und
korrigierten zulässigen
ersten Maximalwert ist, Berücksichtigen
als ersten Stellglied-Einstellwert
den Minimalwert, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die gebildet ist durch
den berechneten zulässigen
ersten Maximalwert, den empfangenen ersten Bezugseinstellwert und
den vorangehenden ersten Stellglied-Einstellwert, und Initialisieren
des Wertes des vorangehenden ersten Stellglied-Einstellwerts als
jenen des laufenden ersten Stellglied-Einstellwerts.
-
In der Praxis enthalten die ersten
Aufnehmereinrichtungen wenigstens ein Instrument, das aus der Gruppe
ausgewählt
ist, die von einem Antriebswellen- oder Radcodierer, einem Tachometer
und dergleichen gebildet ist.
-
Gemäß einer Variante der Erfindung
enthalten die zweiten Aufnehmereinrichtungen wenigstens ein Instrument,
das aus der Gruppe ausgewählt
ist, die von einem Radlenkwinkelcodierer, einem Radlenkwinkelpotentiometer
und dergleichen gebildet ist.
-
In der Praxis enthalten die ersten
Stellgliedeinrichtungen wenigstens ein Organ, das aus der Gruppe
ausgewählt
ist, die von einer Steuerfolge für Bremse,
Gaspedal, Schaltgetriebe, Verteilergetriebe und mechanischem Kraftübertragungsstrang
des Fahrzeugs und dergleichen gebildet ist.
-
Gemäß einer anderen Variante der
Erfindung enthalten die zweiten Stellgliedeinrichtungen wenigstens
ein Organ, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die eine Steuerfolge
des Fahrzeuglenkrads und dergleichen gebildet ist.
-
Die Steuervorrichtungen des Fahrzeugs
enthalten einen Bordrechner.
-
Vorteilhafterweise bilden die ersten
und zweiten Stellgliedeinrichtungen sowie die Antriebsund Lenkorgane
des Fahrzeugs aktive Einrichtungen des Fahrzeugs, die dazu eingerichtet
sind, jeweils ein Signal abzugeben, das für die Stellung und/oder den laufenden
Zustand der genannten aktiven Einrichtungen repräsentativ ist, und die Steuervorrichtung
enthält
weiterhin Empfangseinrichtungen für die Signale, die von den
genannten aktiven Einrichtungen des Fahrzeugs geliefert werden.
-
Die vorliegende Erfindung hat auch
eine Anlage zur Führung
eines Fahrzeugs durch einen Fahrzeugführer zum Gegenstand, der an
Bord des Fahrzeugs sitzt, oder auch nicht, nach Anspruch 12, und sie
ist durch die Tatsache gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mit dem
zuvor beschriebenen Steuersystem ausgerüstet ist.
-
Die vorliegende Erfindung hat auch
eine Anlage zum Ziel, bei der der Fahrzeugführer sich in einer vom Fahrzeug
entfernten Station befindet, und sie ist dadurch gekennzeichnet,
dass sie enthält:
an
Bord des Fahrzeugs:
Fahrzeugsteuereinrichtungen zum Erstellen
der ersten und zweiten Stellglied-Einstellwerte in gewählter Folge
in Abhängigkeit
von den ersten und zweiten Bezugseinstellwerten, die wenigstens
teilweise aus den Fahrzeugführer-Einstellwerten
berechnet werden, die über
die Station vom Fahrzeugführer
ausgehen,
Bildaufnahmeeinrichtungen zum, Speichern von Bildern
der Umgebung, in der sich das Fahrzeug bewegt, und
- – Fahrzeugsende-/Empfangseinrichtungen
für den Informationsaustausch
mit der entfernten Station zum Senden der gespeicherten Bilder zur
entfernten Station sowie der von den aktiven Einrichtungen und Aufnehmern
des Fahrzeugs gelieferten Informationen und zum Empfangen der Fahrzeugführer-Einstellwerte,
die vom Fahrzeugführer über die
Station ausgehen,
und dass sie auf Seiten der entfernten Station
enthält:
- – Stationssende-/Empfangseinrichtungen
für den
Informationsaustausch mit dem Fahrzeug um die von dem Fahrzeug gesendeten
Bilder sowie die von den aktiven Einrichtungen und Aufnehmern des
Fahrzeugs gelieferten Informationen zu empfangen und um die Fahrzeugführer-Einstellwerte
zum Fahrzeug zu senden,
Anzeigeeinrichtungen für die so
empfangenen Bilder,
- – Auswähl- und
Bewertungseinrichtungen, die dazu dienen, wenigstens einige Fahrzeugführer-Einstellwerte
auszuwählen
und zu bewerten, die sich auf die Bewegung des Fahrzeugs beziehen,
mit Hilfe des angezeigten Bildes und von Informationen, die von
den aktiven Einrichtungen und Aufnehmern des Fahrzeugs stammen,
und
Stationsbefehlseinrichtungen zum Steuern der
Anzeigeeinrichtungen, der Wähl-
und Bewertungseinrichtungen sowie der Sende-/Empfangs-Einrichtungen
der Station.
-
Die Fahrzeugsteuereinrichtungen erlauben somit
eine Sicherung der Funktionen, von denen der Fahrzeugführer auf
diese Weise befreit ist. Eine solche Anlage erlaubt es insbesondere,
die Arbeitsbelastung des Fahrzeugführers zu vermindern, das Volumen
und die Häufigkeit
von Informationen zu vermindern, die zwischen dem Fahrzeug und der
Station wechseln, und hierdurch das Risiko einer Informationsüberladung
des Fahrzeugführers
zu begrenzen, die Quelle von Ermüdung
und von Risiken ist (Nichtwahrnehmung einer Gefahr, sogar Fehlinterpretation von
wieder ausgegebenen Informationen).
-
Gemäß einer anderen Variante der
Erfindung enthält
die Anlage weiterhin:
an Bord des Fahrzeugs:
- – Ortsbestimmungseinrichtungen
des Fahrzeugs, die dazu dienen, Informationen, die sich auf den
Fahrzeugort beziehen, aufzunehmen und zu liefern, und
in
der entfernten Station:
Einrichtungen, die dazu dienen, auf
dem angezeigten Bild Informationen zu erzeugen, die sich auf die
laufende Position des Fahrzeugs beziehen, als Funktion der so empfangenen
Ortsinformationen, um bei der Erstellung wenigstens einiger der
Fahrzeugführer-Einstellwerte
teilzunehmen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung sind die Auswahl- und Bewertungseinrichtungen dazu eingerichtet,
eine vorbestimmte Beweglichkeitsart des Fahrzeugs auszuwählen, die
aus der Gruppe ausgewählt
ist, die gebildet ist von der Beweglichkeitsart nach Wegpunkten,
die Beweglichkeitsart nach Segment, die Beweglichkeitsart nach Kurvensteuerung
und die Beweglichkeitsart nach Kurvengeschwindigkeitssteuerung.
-
Diese unterschiedlichen Beweglichkeitsarten,
die oben nach abnehmendem Automatismus geordnet sind, besitzen jeweils
Schnittstellen zum Fahrzeugführer-Einstellwert,
die direkt verwendet werden können,
um gewählte
Funktionen auszuführen,
ohne die Automatismen höheren
Niveaus benutzen zu müssen.
Darüber
hinaus ist jede Beweglichkeitsart gegenüber der anderen exklusiv.
-
In der Praxis enthalten die Auswahl-
und Bewertungseinrichtungen eine Tastatur oder dergleichen zum Auswählen der
Beweglichkeitsart des Fahrzeugs.
-
Vorteilhafterweise enthalten die
Auswahl- und Bewertungseinrichtungen einen Handgriff für die Auswahl
und die Freigabe gewisser Fahrzeugführer-Einstellwerte und einen
Knopf, der für
die Auswahl und Freigabe des Fahrzeugführer-Einstellwerts bezüglich der
Längsgeschwindigkeit
beim Fahren des Fahrzeugs dient.
-
In der Praxis umfasst die Beweglichkeitsart nach
Segment in Zuordnung zur Auswahl und Freigabe eines Fahrzeugführer-Einstellwerts
bezüglich
der Längsgeschwindigkeit
der Fahrzeugbewegung die folgenden Schritte:
- i)
beim Fahrzeugführer
die Auswahl und Freigabe eines Fahrzeugführersegments auf dem angezeigten Bild
von gewählter
Länge und
Ausrichtung und die Übertragung
des so ausgewählten
und freigegebenen Fahrzeugführersegments
zur Steuereinrichtung des Fahrzeugs, und
- ii) bei den Fahrzeugsteuereinrichtungen in gewählter Ablauffolge
die Berechnung der Werte der verschiedenen ersten und zweiten Bezugseinstellwerte
in Abhängigkeit
von den so empfangenen Fahrzeugführer-Einstellwerten
und die Ermittlung der ersten und zweiten Stellgliedeinstellwerte
in Abhängigkeit
von den so berechneten ersten und zweiten Bezugseinstellwerten.
-
In der Beweglichkeitsart nach Segment
enthält
der Handgriff Einrichtungen, die dazu geeignet sind, auf dem angezeigten
Bild ein Fahrzeugführersegment
variabler Länge
zu bezeichnen, das erste und zweite bewegliche Enden hat, wobei
das anfängliche
bewegte Ende mit einem festen Bildpunkt verbunden ist, der einem
gewählten
festen Punkt am Fahrzeug entspricht, und das andere Ende den Punkt der
Umgebung bestimmt, wohin das Fahrzeug fahren und dort anhalten soll.
-
Vorzugsweise ist der Handgriff dazu
eingerichtet, geradlinig und/oder in Drehung durch den Fahrzeugführer in
orthogonalen Achsen X, Y und Z in getrennter und/oder kumulativer
Weise bewegt zu werden.
-
An erster Stelle ist der Handgriff
dazu eingerichtet, vom Fahrzeugführer
in der Y-Achse senkrecht zur Bewegungsachse des Fahrzeugs verstellt
zu werden, um das äußere Ende
des Fahrzeugführersegments
in der Y-Achse zu verstellen, wobei das Fahrzeugführersegment
parallel zur Längsachse
des Fahrzeugs ist.
-
An zweiter Stelle ist der Handgriff
dazu eingerichtet, vom Fahrzeugführer
in der X-Achse parallel zur Längsachse
des Fahrzeugs verstellt zu werden, um das äußerste Ende des Fahrzeugführersegments
in der X-Achse zu verstellen, wobei das Fahrzeugführersegment
parallel zur Längsachse
des Fahrzeugs ist.
-
An dritter Stelle ist der Handgriff
dazu eingerichtet, durch den Fahrzeugführer um die Z-Achse senkrecht zur
Längsbewegungsachse
des Fahrzeugs gedreht zu werden, um den Anfangs- und Schlussenden
des Fahrzeugführersegments
eine Krümmung
gegenüber
der Z-Achse zu verleihen.
-
Vorteilhafterweise enthält der Schritt
i) weiterhin den Schritt, der darin besteht, einen Fahrzeugführer-Spielraum
zu bestimmen, der durch den Fahrzeugführer dem Fahrzeug, beim Regeln
des so bestätigten
Fahrzeugführersegments
zugeordnet wird, und der Schritt ii) besteht darin, diesen Fahrzeugführer-Spielraum
der Bedienung des Fahrzeugs zu berücksichtigen.
-
Gemäß einer noch weiteren Variante
der Erfindung dient in der Beweglichkeitsart nach Kurvengeschwindigkeitssteuerung
in Zuordnung mit der Auswahl und Bewertung eines Fahrzeugführer-Einstellwerts
bezüglich
der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit
der Handgriff der Verstellung durch den Fahrzeugführer in
der Y-Achse senkrecht zur Längsbewegungsachse
des Fahrzeugs, um einen Fahrzeugführer-Einstellwert, der sich
auf die Kurvengeschwindigkeit des Fahrzeugs bezieht, in einem ersten
Kurvengeschwindigkeitsbereich anzuwenden, während der Handgriff vom Fahrzeugführer in
der Z-Achse senkrecht zur Längsbewegungsachse
des Fahrzeugs verdreht wird, um eine sich auf die Kurvengeschwindigkeit
beziehenden Fahrzeugführer-Einstellwert
in einem vom ersten Bereich unterschiedlichen zweiten Geschwindigkeitsbereich
anzuwenden.
-
Gemäß einer weiteren Variante der
Erfindung, enthält
die Beweglichkeitsart nach Kurvensteuerung in Zuordnung mit der
Auswahl und Freigabe eines Fahrzeugführer-Einstellwerts, der sich
auf die Längsgeschwindigkeit
des Fahrzeugs bezieht, die folgenden Schritte:
- 1)
auf dem angezeigten Bild das Anordnen einer einen virtuellen Horizont
für das
Fahrzeug in der Umgebung, in der es sich bewegt, bildenden Achse,
- 2) Anordnen eines ersten Zeigers auf dem Horizont, der dazu
eingerichtet ist, sich längs
des Horizonts zu bewegen und die laufende Kurvenfahrt des Fahrzeugs
auf dem Horizont anzuzeigen,
- 3) Anordnen eines zweiten Zeigers auf dem Horizont, der dazu
geeignet ist, sich längs
des Horizonts zu stellen und das Bild der aktuellen Position des
Handgriffs anzuzeigen,
- 4) Anordnen eines dritten Zeigers auf dem Horizont, der dazu
eingerichtet ist, sich längs
des Horizonts zu verstellen und den Fahrzeugführer-Einstellwert bezüglich der
Kurvenfahrt des Fahrzeugs anzuzeigen, und
- 5) mit Hilfe des Handgriffs das Auswählen und Freigeben des Fahrzeugführer-Einstellwerts
bezüglich der
Kurvenfahrt mit Hilfe der ersten und zweiten Zeiger.
-
Vorteilhafterweise enthält der Handgriff
Einrichtungen, die es während
der Fahrt des Fahrzeugs ermöglichen,
von der Beweglichkeitsart nach Kurvengeschwindigkeitssteuerung in
die Beweglichkeitsart nach Kurvensteuerung und umgekehrt überzugehen.
-
Gemäß einer noch weiteren Variante
der Erfindung enthält
in der Beweglichkeitsart nach Wegpunkten der Handgriff Einrichtungen,
die dazu geeignet sind, auf dem angezeigten Bild wenigstens einen Punkt
zu bezeichnen, der den Punkt der Umgebung bestimmt, zu dem das Fahrzeug
fahren und dort anhalten soll.
-
In der Praxis enthält die Beweglichkeitsart nach
Wegpunkten in Zuordnung mit der Freigabe eines Fahrzeugführer-Einstellwerts,
der sich auf die Fahrgeschwindigkeit bezieht, die folgenden Schritte:
- – Vorgeben
mehrerer Wegpunkte in dem angezeigten Bild, die eine Fahrzeugführerbahn
bilden, die das Fahrzeug verfolgen muss und an deren letzten es
anhalten muss,
- – Freigeben
der Gesamtheit oder eines Teils der so bezeichneten Fahrzeugführerbahn,
und
- – an
den Fahrzeugsteuereinrichtungen die Erarbeitung verschiedener erster
und zweiter Bezugseinstellwerte in gewählter Folge in Abhängigkeit
von der so frei gegebenen Fahrzeugführerbahn und der laufenden
Position des Fahrzeugs.
-
Vorteilhafterweise enthält die Beweglichkeitsart
nach Wegpunkten weiterhin ein autonomes Fahrzeugverhalten vom Schleudertyp,
das automatisch oder als Folge eines Fahrzeugführerbefehls ausgeführt wird,
um gegebenenfalls einem Hindernis auszuweichen.
-
In der Praxis enthält das autonome
Verhalten zum automatischen Schleudern die folgenden Schritte:
- – Vorsehen
von Erfassungseinrichtungen, die dazu eingerichtet sind, ein Hindernis
auf der Fahrzeugführer-Bahn
des Fahrzeugs zu erfassen,
- – Ausführen eines
Ausweichmanövers
gegenüber der
Fahrzeugführerbahn
des Fahrzeugs, um dem so erfassten Hindernis auszuweichen, wobei
der Fahrzeugführer-Spielraum
berücksichtigt
wird, das Ausweichen mit einer Längsgeschwindigkeit
ausgeführt wird,
die mit den Eigenschaften des Fahrzeugs und/oder der Umgebung, in
der es sich bewegt, verträglich
ist,
- – Aufrechterhalten
des Ausweichmanövers
bis zum Passieren des Hindernisses, und
- – Rückführen des
Fahrzeugs auf die Fahrzeugführerbahn
nach dem Passieren des Hindernisses.
-
Bei einer Variante umfasst das autonome Verhalten
zum vom Fahrzeugführer
hervorgerufenen Schleudern die folgenden Schritte:
- – auf
dem angezeigten Bild durch den Fahrzeugführer in Ansprechen auf ein
gewähltes
Ereignis das Bestimmen eines Fahrzeugführer-Ausweichmanövers gegenüber der
Fahrzeugführer-Bahn,
- – die
Erstellung unterschiedlicher erster und zweiter Bezugseinstellwerte
in gewählter
Folge, wobei das so erarbeitete Fahrzeugführer-Ausweichmanöver und
die laufende Position des Fahrzeugs gegenüber der Fahrzeugführer-Bahn
berücksichtigt
wird.
-
In der Praxis kommunizieren die Sende-/Empfangseinrichtungen
der Station und des Fahrzeugs miteinander in einer geeigneten Übertragungstechnologie,
die aus der Gruppe ausgewählt ist,
die von Funkfrequenztechnologie, Faseroptiktechnologie oder Drahtübertragungstechnologie
und dergleichen gebildet ist.
-
Sehr vorteilhaft ist bei einem gewissen
Fahrzeugführer-Einstellwert
einer gewissen Beweglichkeitsart eine Gültigkeitsdistanz zugeordnet,
die der räumlichen
Gültigkeit
des genannten Fahrzeugführer-Einstellwerts
entspricht, und im Falle des Fehlens wenigstens eines neuen Fahrzeugführer-Einstellwerts
am Streckenende der Gültigkeitsdistanz
lösen die
Fahrzeug steuereinrichtungen das Anhalten des Fahrzeugs bis zum Empfang
wenigstens eines neuen Fahrzeugführer-Einstellwerts
aus.
-
Die vorliegende Erfindung hat auch
ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs zum Gegenstand, das mit
dem oben beschriebenen Steuersystem ausführbar ist.
-
Sie hat auch ein Verfahren zum Führen eines Fahrzeugs
zum Gegenstand, das mit einer oben beschriebenen Anlage ausgeführt wird.
-
Andere Eigenschaften und Vorteile
der Erfindung gehen im Lichte der detaillierten nachfolgenden Beschreibung
und den begleitenden Zeichnungen hervor.
-
1 ist
eine schematische Darstellung der wesentlichen Bauelemente der Führungsanlage
auf Seiten eines Landfahrzeugs und einer entfernten Station nach
der Erfindung;
-
2 ist
ein Flussdiagramm, das verschiedene Beweglichkeitsarten des Fahrzeugs
und ihre zugehörigen
Fahrzeugführer-Einstellwerte
nach der Erfindung zeigt;
-
3 ist
ein Flussdiagramm, das die Längsgeschwindigkeitsanpassung
nach der Erfindung zeigt;
-
4 ist
ein Flussdiagramm, das die Anpassung der Querbewegung nach der Erfindung
zeigt;
-
die 5A bis 5D sind Zeitdiagramme, die die
Geschwindigkeitsanpassung in Abhängigkeit
von einer Lenkradbewegung nach der Erfindung zeigt;
-
die 6A und 6B sind schematische Ansichten
des Handgriffs nach der Erfindung;
-
die 7A und 7B zeigen schematisch die Verstellung
des Handgriffs für
die Bestimmung des Fahrzeugführersegments
in der Y-Achse nach der Erfindung;
-
die 8A und 8B zeigen schematisch die Verstellung
des Handgriffs für
die Bestimmung des Fahrzeugführersegments
in der Z-Achse nach der Erfindung;
-
die 9A und 9B zeigen schematisch die Verstellung
des Handgriffs zur Bestimmung des Fahrzeugführer-Einstellwerts in der X-Achse
nach der Erfindung;
-
die 10 bis 13 zeigen Bilder, die die
Kurvenfahrt in der Beweglichkeitsart nach Segment gemäß der Erfindung
zeigen;
-
14 zeigt
schematisch das Bild, was von der Umgebung angezeigt wird, in der
sich das Fahrzeug bewegt, mit Einprägung der Markierungen in der
Kurvenfahrtbetriebsart;
-
15 zeigt
schematisch das angezeigte Bild, das die Realisierung eines automatischen Schleudervorgangs
nach der Erfindung zeigt;
-
16 ist
eine Ansicht eines Landfahrzeugs, das mit der Steuervorrichtung
nach der Erfindung ausgerüstet
ist;
-
17 ist
eine schematische Ansicht eines Betriebsstandes, der in einer entfernten
Station angeordnet ist, nach der Erfindung.
-
In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen VH ein Landfahrzeug, das durch eine Führungsanlage nach
der Erfindung geführt
wird.
-
Das Landfahrzeug VH kann
ein Fahrzeug mit Verbrennungsantrieb oder Elektroantrieb sein, das mit
klassischen Einrichtungen dieser Art von Fahrzeug ausgerüstet ist.
Es hat eine autonome Betriebsart, in der es von einem Fahrzeugführer geführt werden
kann, der sich an Bord des Fahrzeugs befindet, oder nicht. Das Landfahrzeug
kann auch ein besonderer mobiler Roboter sein.
-
Das Landfahrzeug ist mit Stellgliedeinrichtungen ACT1 für das Antriebsorgan
und mit Stellgliedeinrichtungen ACT2 für das Lenkorgan versehen.
-
Im allgemeinen umfassen die Stellgliedeinrichtungen ACT1 wenigstens
ein Organ, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die von einem Steuerstrang für die Bremsen ACT3,
das Gaspedal ACT5, das Schaltgetriebe ACT4 und
das Verteilergetriebe, den Kraftübertragungsstrang
des Fahrzeugs und dergleichen gebildet ist.
-
Ihrerseits enthalten die Stellgliedeinrichtungen ACT2 wenigstens
ein Organ, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Steuerstrang
des Lenkrads oder dergleichen gebildet ist.
-
Gemäß der Erfindung sind Steuereinrichtungen
vorgesehen, um die schnelle Bewegung des Fahrzeugs sicher zu machen.
-
Diese Steuereinrichtungen steuern
zusätzlich
zu den oben erwähnten
Stellgliedeinrichtungen Aufnehmer CAP1 und CAP2,
die in der Lage sind, in Echtzeit ein erstes Signal S1,
das für
die laufende Längsgeschwindigkeit
des Fahrzeugs repräsentativ ist,
bzw. ein zweites Signal S2, das für die laufende Querbewegung
des Fahrzeugs repräsentativ
ist, zu erfassen und abzugeben.
-
Die Steuereinrichtungen COMV sind
bidirektional mit den oben erwähnten
Stellgliedeinrichtungen ACT1 und ACT2 verbunden.
In der Richtung Steuereinrichtungen COMV auf Stellgliedeinrichtungen
wird ein Signal, das für
einen Stellglied-Einstellwert CACT repräsentativ ist, befördert, während in der
Richtung Stellgliedeinrichtungen nach Steuereinrichtungen ein Signal,
das für
die Position und/oder den laufenden Zustand der Stellgliedeinrichtungen repräsentativ
ist RCACT, befördert.
-
Das Signal RCACT, das für die Position und/oder
den Zustand der Stellgliedeinrichtungen repräsentativ ist, bezeichnet die
Rückführung des
Stellglied-Einstellwerts. Es wird in Richtung auf die Steuereinrichtungen
befördert.
-
Beispielsweise empfängt der
Steuerzug der Bremse ACT3 den Stellglied-Einstellwert CACT3
und gibt das Signal RCACT3 zurück.
-
Die Aufnehmereinrichtungen CAP1 enthalten
wenigstens ein Instrument, das aus der Gruppe ausgewählt wird,
die von einem Antriebswellen- oder Radcodierer, einem Tachometer
oder dergleichen gebildet ist.
-
Die Aufnehmereinrichtungen CAP2 enthalten
wenigstens ein Instrument, das aus der Gruppe ausgewählt ist,
die von einem Radlenkwinkelcodierer, einem Radlenkwinkelpotentiometer
und dergleichen gebildet ist.
-
Allgemein empfangen die Steuereinrichtungen COMV die
ersten und zweiten Bezugseinstellwerte CREF1 und CREF2 (die
wenigstens teilweise aus den Fahrzeugführer-Einstellwerten berechnet sind,
die nachfolgend im Detail beschrieben werden), um die Antriebsorgane
und die Lenkorgane zu steuern und in Echtzeit die ersten und zweiten
Stellglied-Einstellwerte CACT1 und CACT2 nach
einem Servomechanismus erarbeiten; der wenigstens die ersten und
zweiten Aufnehmersignale S1 und S2 und die so
empfangenen ersten und zweiten Bezugseinstellwerte CREF1 und CREF2 berücksichtigt.
-
In der Praxis kommt der Befehl ACT1 für das Antriebsorgan
des Fahrzeugs wenigstens mit Hilfe des Steuerzuges für die Bremse ACT3,
das Schaltgetriebe ACT4 und das Gaspedal ACT5 zustande. Unter
diesen Bedingungen berechnet der Servomechanismus aus dem Fahrzeugführer-Einstellwert CACT1 in
jedem Augenblick die Fahrzeugführer-Einstellwerte CACT3, CACT4 und CACT5,
die jeweils dem Steuerzug der Bremse ACT3, des Schaltgetriebes ACT4 und
des Gaspedals ACT5 zugeordnet sind.
-
Um die Sicherheit des Fahrzeugs herzustellen,
insbesondere im Falle einer erhöhten
Längsgeschwindigkeit,
ist gemäß der Erfindung
ein Servomechanismus vorgesehen, bei dem ansprechend auf den zweiten
Bezugseinstellwert CREF2 die Steuereinrichtungen in Echtzeit
den ersten Fahrzeugführer-Einstellwert CACT1 solange
anpassen, bis der zweite Fahrzeugführer-Einstellwert CACT2 dem zweiten
Bezugseinstellwert CREF2 entspricht.
-
Anders ausgedrückt, wenn der Bezugseinstellwert CREF2,
der sich auf die Querbewegung des Fahrzeugs bezieht, mit der Augenblicksgeschwindigkeit S1 des
Fahrzeugs unverträglich
ist, dann führen die
Steuereinrichtungen WOMV eine Anpassung der Längsgeschwindigkeit
verbunden mit einem Befehl für
das Lenkorgan derart aus, dass der Fahrzeugführer-Einstellwert CACT2 so schnell
wie möglich
den Bezugseinstellwert CREF2 erreicht, der sich auf die Querbewegung
bezieht, wobei gewisse dynamische Grenzwertbedingungen des Fahrzeugs
sowie gewisse Eigenschaften der Umgebung, in der es sich bewegt,
berücksichtigt
werden.
-
Gemäß den 3 und 4 enthält der Servomechanismus
für die
Anpassung der Geschwindigkeit gemäß der Erfindung die folgenden
Schritte:
- a) das Berechnen eines zulässigen ersten
Maximalwerts MAX1 für
den ersten Bezugseinstellwert CREF1 nach einem ersten Gesetz L1 in
Abhängigkeit
von den er sten und zweiten Aufnehmersignalen S1 und S2 und
von Eigenschaften, die sich auf das Fahrzeug VH und/oder
die Umgebung, in der es sich bewegt, beziehen;
- b) das Vergleichen des ersten zulässigen Maximalwerts MAX1 mit
dem empfangenen ersten Bezugseinstellwert CREF1;
- c) bei Anwesenheit eines empfangenen ersten Bezugseinstellwerts CREF1,
der kleiner als der berechnete zulässige erste Maximalwert MAX1 ist,
das Berücksichtigen
des empfangenen ersten Bezugseinstellwerts CREF1 als ersten
Stellglied-Einstellwert CACT1, hingegen bei Anwesenheit
eines empfangenen ersten Bezugseinstellwerts CREF1, der
größer oder
gleich dem berechneten, zulässigen
ersten Maximalwert ist, das Berücksichtigen
des berechneten ersten Wertes MAX1 als ersten Stellglied-Einstellwert CACT1,
- d) das Berechnen eines zulässigen
zweiten Maximalwerts MAX2 für den zweiten Bezugseinstellwert CREF1 nach
einem zweiten Gesetz L2 in Abhängigkeit von den aufgenommenen
ersten und zweiten Signalen S1 und S2 und von
Eigenschaften, die sich auf das Fahrzeug und/oder auf die Umgebung,
in der es sich bewegt, beziehen,
- e) das Vergleichen des berechneten, zulässigen zweiten Maximalwerts MAX2 mit
dem empfangenen zweiten Bezugseinstellwert CREF2,
- f) bei Anwesenheit eines empfangenen zweiten Bezugseinstellwerts CREF2,
der kleiner als der berechnete, zulässige zweite Maximalwert MAX2 ist,
das Berücksichtigen
des empfangenen zweiten Bezugseinstellwerts CREF2 als zweiten
Stellglied-Einstellwert CACT2, hingegen bei Anwesenheit
eines empfangenen zweiten Bezugseinstellwerts CREF2, der größer oder
gleich dem berechneten zweiten Wert MAX2 ist, das Berücksichtigen
des berechneten zweiten Werts MAX2 als zweiten Stellglied-Einstellwert CACT2.
-
Die Anpassung des ersten Stellglied-Einstellwerts CACT1 wird
hier entsprechend den Schritten a) bis c) ausgeführt, bis der zweite Stellglied-Einstellwert CACT2 so
schnell wie möglich
dem zweiten Bezugseinstellwert CREF2 entsprechend den Schritten
d) bis f) ent spricht, wobei gewisse Eigenschaften des Fahrzeugs
und/oder der Umgebung, in der es sich bewegt, berücksichtigt
werden.
-
Anders ausgedrückt, der Servomechanismus enthält zwei
wechselseitige Operationen. Die erste Operation besteht darin, die
Augenblicksgeschwindigkeit des Fahrzeugs an die Kurve anzupassen,
die vom Fahrzeugführer
angegeben wird, während
der zweite Schritt darin besteht, den Drehwinkel des Lenkrads an
die Augenblicksgeschwindigkeit anzupassen, und umgekehrt. Diese
zwei Operationen berücksichtigen
praktisch die laufenden Gesamtumstände des Fahrzeugs sowie die
Umgebung, in der es sich bewegt.
-
Zusammen erlauben diese zwei Schritte, wenn
der Spielraum des Fahrzeugführers,
der im Detail später
erläutert
wird, ausreichend ist, das Fahrzeug aus einer gefährlichen
Situation herauszubringen, ohne den Fahrzeugführer über die Beherrschung des Haftvermögens sowie über den
Sicherheitsabstand zur Leistung des Fahrzeugs unterrichten. Dieser
Servomechanismus besteht tatsächlich aus
einer Reflexbewegung, die durch die Steuereinrichtungen ausgeführt werden,
um das Fahrzeug im Falle zu starker Beanspruchung durch den Fahrzeugführer zu
schützen.
-
Es ist anzumerken, dass die Steuereinrichtungen
nach der Erfindung auf die Führung
eines klassischen Fahrzeugs übertragbar
sind, bei denen der Fahrzeugführer
sich im Fahrzeug befindet und den Servomechanismus nach der Erfindung
in ähnlicher
Weise ausnutzt, wie das ABS ("Antiblockiersystem").
-
In den 5A bis 5D sind Zeitdiagramme dargestellt,
die die Wirkung der Geschwindigkeitsanpassung nach der Erfindung
zeigen.
-
Beispielsweise hat ansprechend auf
ein "Herumreißen
des Lenkrads" (Fahrzeugführer-Einstellwert,
der dazu dient, einen zweiten Bezugseinstellwert zu erarbeiten)
bei einer aktuellen Längsgeschwindigkeit
S von 80 km/h das mit dem Servomechanismus nach der Erfindung ausgestattete
Fahrzeug als Reaktion eine Einwirkung auf die Bremssteuerung (erster
Stellglied-Einstellwert), um die Querbeschleunigung des Fahrzeugs
zu stabilisieren. Diese Stabilisierung der Querbeschleunigung führt zu einer
geeigneten Steuerung des Radlenkwinkels des Fahrzeugs (zweiter Stellglied-Einstellwert),
die die Räder
des Fahrzeugs auf sichere Weise in Zusammenhang mit der aktuellen
Fahrzeuggeschwindigkeit schwenken lässt. Die Absicht des Fahrzeugführers (Herumreißen des
Lenkrads bei 80 km/h) wird wohl in Betracht gezogen (hier eine brutale
Abweichung von der Spur auf eine Seite), aber bei ihrer Ausführung wird
die Sicherheit beachtet. Es ist anzumerken, dass dieser Anpassmechanismus
auch verwendet werden kann, um dem Fahrzeugführer zu helfen, eine Kurve
zu beachten, die er mit zu großer Geschwindigkeit
anfährt.
-
In 5A ist
der Bezugseinstellwert CREF2, der sich auf die Querbewegung
des Fahrzeugs bezieht und aus dem Fahrzeugführer-Einstellwert "Herumreißen des
Lenkrads" berechnet ist, in gestrichelten Linien dargestellt, während der
Stellglied-Einstellwert CACT2, der sich auf die Querbewegung
bezieht, mit durchgezogener Linie dargestellt ist.
-
Es ist anzumerken, dass der Einstellwert CACT2 sich
zunehmend (hier während
eines Intervalls von 6 s) dem Einstellwert CREF2 annähert. Dieses
Zeitintervall ist variabel. Es kann durch ein Gesetz bestimmt sein,
das insbesondere Eigenschaften des Fahrzeugs sowie jene der Umgebung,
in der es sich bewegt, berücksichtigt.
-
In 5C erkennt
man, dass die augenblickliche Längsgeschwindigkeit S1 und
der Bezugseinstellwert CREF1 um 23 m/s im Wesentlichen
konstant sind. Hingegen wirkt ansprechend auf den Bezugseinstellwert CREF2 (Herumreißen des
Lenkrads bei T0 = 4s) der Servomechanismus auf den Stellglied-Einstellwert CACT1 (hier
die Bremsung) ein, um eine Geschwindigkeit in der Größenordnung
von 5 m/s im Wesentlichen 6 Sekunden nach Eingriff am Lenkrad zu
erreichen.
-
Die 5B und 5D zeigen die Quer- und Längsbeschleunigungen
des Fahrzeugs während der
Anpassung der Geschwindigkeit nach der Erfindung.
-
Es ist anzumerken, dass im Intervall T1 =
5 s und T2 = 10 s, d. h. während der Anpassung des zweiten
Stellglied-Einstellwerts CACT2 nach der Erfindung die Quer-
und Längsbeschleunigungen
stabilisiert werden, was selbst bei großer Längsgeschwindigkeit die Längsund Querbewegung
des Fahrzeugs sicher macht.
-
Der Sicherheits-Servomechanismus,
der sich auf die Anpassung der Geschwindigkeit bezieht wirkt hierzu
gleich auf die Querbewegung und die Stabilisierung der Längsgeschwindigkeit
des Fahrzeugs. Die Querregelung begrenzt hier in jedem Augenblick
den Radschwenkeinstellwinkel, der in Abhängigkeit von dynamischen Momentvorgaben
realisierbar ist.
-
Die Berechnung des zulässigen Maximalwerts MAX2 für den Bezugseinstellwert CREF2 (bezüglich der
Querbewegung des Fahrzeugs) kann auf folgende Weise beschrieben
werden: (1) MAX2 = min(βgeo max,
Arctan(l·γt/S12)
-
In gleicher Weise kann der zulässige erste Maximalwert
MAX1 auf
folgende Weise beschrieben werden:
wobei
S2:
augenblicklicher Radlenkwinkel des Fahrzeugs,
MAX2:
Radlenkwinkel, der mit dynamischen Vorgaben verknüpft ist,
β
cons:
Einstellwert des Radlenkwinkels, der vom Fahrzeugführer stammt
(oder vom Einstellwert des Fahrzeugführers abgegeben wird). Er berücksichtigt
die geometrischen Vorgaben des Fahrzeugs (maximaler Lenkeinschlag),
γt: maximal
zulässige
Querbeschleunigung des Fahrzeugs,
l: Achsstand des Fahrzeugs,
S1:
Augenblicksgeschwindigkeit des Fahrzeugs,
MAX1: zulässige Maximalgeschwindigkeit
des Fahrzeugs, verknüpft
mit dem augenblicklichen Verhalten der Querbewegung (Absicht des
Fahrzeugführers).
-
Es ist klar, dass die hier vorgeschlagenen Formeln
(I) und (II) vereinfachte Beispiele unter dem Gesichtspunkt verwendeter
Hypothesen bilden, um das Verständnis
der Erfindung zu erleichtern.
-
Vorteilhafterweise berücksichtigt
im. Verlaufe der Anpassung die Berechnung der zulässigen Maximalwerte MAX1 und MAX2 Eigenschaften,
die sich auf das Fahrzeug und/oder auf die Umgebung, in der es sich
bewegt, beziehen. Diese Eigenschaften beziehen sich auf die laufenden
Gesamtumstände.
Genauer gesagt, die sich auf das Fahrzeug beziehenden Eigenschaften
sind aus der Gruppe ausgewählt, die
von den geometrischen, morphologischen, dynamischen und Verhaltenseigenschaften
des Fahrzeugs (die von einem Aufnehmer CAP3 vom Typ eines
Trägheitszentrums,
das in der Lage ist, ein Signal S3 aufzunehmen, das das
augenblickliche Verhalten des Fahrzeugs repräsentiert (Nickbewegungen, Rollbewegungen,
Richtung, Richtungsgeschwindigkeit und Richtungsbeschleunigung))
und von den vorangehenden empfangenen ersten und zweiten Bezugseinstellwerten
besteht.
-
Einer der Vorteile der Geschwindigkeitsanpassung
nach der Erfindung ist es, dass sie leicht ausgeführt werden
kann. Wenn der Fahrzeugführer durch
das Auftauchen eines zu umfahrenden Hindernisses überrascht
wird, das sich beispielsweise auf seiner Bahn befindet, dann wirkt
er (auf Grund einer Reflexbewegung) tatsächlich stark auf die Querbewegung
des Fahrzeugs ein (Herumreißen
des Lenkrads), und der oben beschriebene Servomechanismus nach der
Erfindung greift sofort ein.
-
Vorteilhafterweise ist weiterhin
im Servomechanismus zur Anpassung der Geschwindigkeit eine Betriebsart
vorgesehen, die die Hysterese des Servomechanismus berücksichtigt.
-
Die Verwendung einer Hysterese im
Geschwindigkeitsanpassalgorithmus nach der Erfindung umfasst die
folgenden Schritte nach den 2 und 3
-
Bei Fehlen einer Anpassung der augenblicklichen
Längsgeschwindigkeit
sieht der Schritt c) weiterhin vor, dass bei Anwesenheit eines empfangenen ersten
Bezugseinstellwerts CREF1, der größer oder gleich dem berechneten
zulässigen
ersten Maximalwert MAX1 ist, dass erklärt wird, dass eine Anpassung
im Gange ist, und dass der Wert des vorangehenden ersten Stellglied-Einstellwerts OLDCACT1 nach
dem laufenden ersten Stellglied-Einstellwert soeben bestimmt worden
ist OLDCACT1 = CACT1.
-
Bei Anwesenheit einer Anpassung der
laufenden Geschwindigkeit umfasst der Schritt b somit die folgenden
Schritte:
- b1) Bestimmen eines konstanten Werts
(beispielsweise 1 m/s), der sich auf die Hysterese des Servomechanismus
zur Anpassung der Geschwindigkeit HYST1 bezieht;
- b2) Vergleichen des berechneten und nach dem Wert der vorbestimmten
Hysterese korrigierten, zulässigen
ersten Maximalwert MAX1-HYST1 mit dem empfangenen ersten
Bezugseinstellwert CREF1.
-
Der Schritt c) umfasst dann den folgenden Schritt:
-
- c1) bei Anwesenheit eines empfangenen ersten
Bezugseinstellwerts CREF1, der kleiner als der berechnete
und korrigierte zulässige
erste Maximalwert MAX1-HYST1 ist, Berücksichtigen des empfangenen ersten
Bezugseinstellwerts CREF1 als ersten Stellglied-Einstellwert CACT1 und
Erklären,
dass die Anpassung beendet ist.
-
Hingegen ist bei Anwesenheit eines
empfangenen ersten Bezugseinstellwerts, der gleich dem berechneten
und korrigierten zulässigen
ersten Maximalwert MAX1-HYST1 ist, vorgesehen, als ersten Stellglied-Einstellwert CACT1 den
Minimumwert zu berücksichtigen,
der aus der Gruppe ausgewählt
ist, die von dem berechneten zulässigen
ersten Maximalwert MAX1, dem empfangenen ersten Bezugseinstellwert CREF1 und
dem vorangehenden ersten Stellglied-Einstellwert OLDCACT1 gebildet
ist, und den Wert des vorangehenden ersten Stellglied-Einstellwerts
als jenen des laufenden ersten Stellglied-Einstellwerts OLDCACT1
= CACT1 zu initialisieren.
-
In der Praxis enthalten die Steuereinrichtungen COMV wenigstens
einen Bordrechner oder dergleichen. Beispielsweise ist der Rechner
vom Typ 68xxx von Motorola.
-
Es ist klar, dass der Fahrzeugführer im
Fahrzeug sitzen kann, oder nicht.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wird, sitzt der Fahrzeugführer OP in
einer vom Fahrzeug entfernten Station ST.
-
Unter diesen Bedingungen betrifft
die Erfindung eine Führungsanlage,
in der vorgesehen ist, das Fahrzeug mit Steuereinrichtungen zu versehen, wie
sie oben beschrieben sind, und die die ersten und zweiten Stellglied-Einstellwerte CACT1 und CACT2 in
Abhängigkeit
von ersten und zweiten Bezugseinstellwerten CREF1 und CREF2 zu
erarbeiten, die wenigstens teilweise aus Fahrzeugführer-Einstellwerten COP berechnet
werden, die über
die Station vom Fahrzeugführer
ausgehen.
-
Es ist notwendig (16), das Fahrzeug weiterhin mit Bildaufnahmeeinrichtungen PV auszurüsten, um
Bilder der Umgebung aufzunehmen, in der sich das Fahrzeug bewegt,
sowie mit Fahrzeug-Sende- und -Empfangseinrichtungen ANT für den Austausch
von Informationen mit der entfernten Station auszurüsten, um
die so aufgenommenen Bilder sowie die Informationen RCACT, S1, S2, S3,
die von den aktiven Einrichtungen und Aufnehmern des Fahrzeugs geliefert
werden, zur entfernten Station zu senden und um die Fahrzeugführer-Einstellwerte COP zu
empfangen, die über
die Station vom Fahrzeugführer
ausgehen.
-
Die Bildaufnahmeeinrichtungen umfassen beispielsweise
vier Kameras, eine die in Fahrtrichtung nach vorn gerichtet ist,
eine die entgegen der Fahrtrichtung gerichtet ist, und zwei zur
Seite gerichtete.
-
An der entfernten Station ST (7) sind als Zusatz Stations-Sende- und
-Empfangseinrichtungen für
den Austausch von Informationen mit dem Fahrzeug vorgesehen, um
die Bilder IMG zu empfangen, die vom Fahrzeug gesendet
werden, sowie die Informationen RCACT, S1, S2 und S3,
die von den aktiven Einrichtungen und Aufnehmern des Fahrzeugs geliefert
werden, und um zum Fahrzeug die Fahrzeugführer-Einstellwerte COP zu
senden.
-
Vorteilhafterweise ist die Station
mit Anzeigeeinrichtungen VISU für die so empfangenen Bilder versehen.
Beispielsweise umfassen die Anzeigeeinrichtungen drei Bildschirme,
wobei der mittlere Bildschirm der Anzeige der Bilder zugeordnet
ist, die von den Kameras stammen, die in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs
(nach vorne und nach hinten) gerichtet sind, und die seitlichen
Bildschirme sind der Abgabe von Bildern zugeordnet, die von den
seitlichen Kameras stammen.
-
Die Auswähl- und Freigabeeinrichtungen SEL erlauben
es dem Fahrzeugführer,
wenigstens gewisse Fahrzeugführer-Einstellwerte COP,
die sich auf die Bewegung des Fahrzeugs beziehen, mit Hilfe des
angezeigten Bildes IMG und der Informationen RCACT, S1, S2 und S3 auszuwählen und
freizuschalten, die von den aktiven Einrichtungen des Fahrzeugs
sowie von den Aufnehmereinrichtungen CAP1, CAP2 und CAP3 stammen.
-
Stationssteuereinrichtungen COMS
steuern die Anzeigeeinrichtungen, die Wähl- und Freigabeeinrichtungen
sowie die Sende- und Empfangseinrichtungen der Station.
-
Es ist klar, dass wenn der Fahrzeugführer sich
im Fahrzeug befindet, die Sende- und Empfangseinrichtungen des Fahrzeugs
und der Station nicht benötigt
werden.
-
In vorteilhafter Weise sind an Bord
des Fahrzeugs Fahrzeugortsbestimmungseinrichtungen angeordnet, die
in der Lage sind, Informationen S4 aufzunehmen und zu liefern,
die sich auf den Ort des Fahrzeugs beziehen. Diese Ortsbestimmungseinrichtungen
enthalten Aufnehmereinrichtungen CAP4, die mit den Fahrzeugsteuereinrichtungen COMV verbunden
sind, die die so aufgenommenen Informationen S4 verarbeiten.
Beispielsweise sind die Aufnehmereinrichtungen CAP4 vom
GPS-Typ (GPS = Global Positioning System) oder Absolutpositionsbaken.
-
Auf Seiten der entfernten Station ST sind
Mittel vorgesehen, die dazu dienen, auf dem angezeigten Bild Informationen
zu erzeugen, die sich auf den laufenden Ort des Fahrzeugs beziehen,
und zwar in Abhängigkeit
von den so empfangenen Ortsinformationen, um an der Erarbeitung
wenigstens einiger der Fahrzeugführer-Einstellwerte TJOP und SGOP teilzunehmen,
die nachfolgend noch im Detail erläutert werden sollen.
-
Die Wähl- und Freigabeeinrichtungen SEL erlauben
es dem Fahrzeugführer,
eine vom Fahrzeug gewählte
Beweglichkeitsart MOD auszuwählen und freizugeben. Er kann
auch eine Beweglichkeitsart aus der Gruppe auswählen, die von der Beweglichkeitsart
nach Zielpunkten MOD1, der Beweglichkeitsart nach Segment MOD2,
der Beweglichkeitsart nach Kurvensteuerung MOD3 und der
Beweglichkeitsart nach Kurvengeschwindigkeitssteuerung MOD4 gebildet
ist.
-
Diese verschiedenen Beweglichkeitsarten bilden
aufeinanderfolgende, unterschiedliche Lagen. Jede dieser Lagen besitzt
Schnittstellen mit dem Fahrzeugführer-Einstellwert,
die vom Fahrzeugführer direkt
dazu verwendet werden, Funktionen auszuführen, ohne die Funktionen höherer Ordnung
benutzen zu müssen.
-
Es handelt sich daher um gegenseitig
exklusive Beweglichkeitsarten.
-
In 2 ist
ein Flussdiagramm der verschiedenen Beweglichkeitsarten dargestellt.
Diese verschiedenen Arten sind hier nach abnehmendem Automatisierungsgrad
geordnet. Die Beweglichkeitsart, die den höchsten Automatisierungsgrad
hat, ist die Art MOD1.
-
Die Beweglichkeitsart nach Zielpunkten
ist eine solche, die "Fernführung"
genannt wird, die darin besteht, ein Fahrzeug fernzusteuern, indem
man die Bahn TJOP kontrolliert, auf die das Fahrzeug eingeregelt
wird. Der Fahrzeugführer
gibt auf diese Weise eine Folge von Zielpunkten an. Es handelt sich
um einen Fortgang in Sprüngen.
-
Die Beweglichkeitsart MOD2,
nach Segment, ist ebenfalls ein "Fernführungs"-Verhalten, bei dem
der Fahrzeugführer
ein Zielsegment SGOP angibt, auf das das Fahrzeug eingestellt
wird.
-
Die Beweglichkeitsarten MOD3 und MOD4 gehören zur
"Fernsteuerungs"-Betriebsart, bei der vorgesehen ist, ein Fahrzeug
von fern fahren zu lassen, indem man die Längs- und Querbewegungen steuert.
-
Der Fahrzeugführer gibt eine Kurve LOP oder
eine Kurvengeschwindigkeit VLOP vor, die einer Längsgeschwindigkeit VOP zugeordnet
ist (ggf. durch eine Annäherungsbeschleunigung
an die Geschwindigkeit vervollständigt).
-
Man versteht hier unter Kurve des
Fahrzeugs die Ausrichtung des Fahrzeugs in der Umgebung, in der
es sich bewegt. Die Fahrzeugkurve kann hier vom Kurs des Fahrzeugs
verschieden sein in dem Maße,
in dem sie nicht von einer Magnetpeilung oder dergleichen abhängt.
-
Es ist anzumerken, dass die unter
Bezugnahme auf die 3 und 4 beschriebene Geschwindigkeitsanpassung
in der Lage ist, ohne Rücksicht auf
die zuvor beschriebene Beweglichkeitsart umgesetzt zu werden. Diese
Reflexwirkung erlaubt somit, auf das Auftreten einer als gefährlich eingeschätzten Situation
zu reagieren, wobei man erwartet, dass die Beweglichkeit höheren Grades
dazu dient, selbst die Situation abzuschätzen und Fahrzeugführer-Einstellwerte
zu erzeugen, die die Gefahrensituation und damit die Reflexreaktion
annullieren.
-
Um die Beweglichkeitsart des Fahrzeugs
zu wählen,
ist eine Tastatur oder dergleichen CLA an der Station ST vorgesehen.
-
Bei den Wähl- und Freigabeeinrichtungen SEL
ist weiterhin ein Handgriff vom Typ "Joystick" JOY für die Auswahl
und Freigabe gewisser Fahrzeugführer-Einstellwerte COP und
ein Bedienelement MAN vorgesehen, das der Auswahl und Freigabe
des sich auf die Fahrgeschwindigkeit VOP des Fahrzeugs
beziehenden Fahrzeugführer-Einstellwert bezieht.
-
In den 6A und 6B ist ein Handgriff dargestellt.
-
Er weist in klassischer Form einen
Griff PG auf. Dieser Griff ist mit einem Abzug GA versehen, der
insbesondere der Freigabe der Fahrzeugführer-Einstellwerte zugewiesen
ist, und weiterhin mit einem Übernahmeknopf TC versehen.
-
Das Ende des Griffs ist mit einem
Einstellrad MOL versehen, das insbesondere der Beweglichkeitsart
nach Segment MOD2 zugewiesen ist, und trägt weiterhin
einen Sende-/Löschknopf MA,
der insbesondere der Beweglichkeitsart nach Zielpunkten MOD1 zugewiesen
ist.
-
Gemäß 7A bis 9B weist
in der Beweglichkeitsart nach Segment MOD2 der Handgriff JOY Einrichtungen
auf, die dazu dienen, auf dem angezeigten Bild ein Fahrzeugführersegment SGOP variabler
Länge anzuzeigen,
das erste und zweite bewegliche Enden EX1 und EX2 hat.
Das Anfangsende EX1 ist mit einem festen Bildpunkt PF1 verbunden, der
einem gewählten
festen Punkt am Fahrzeug entspricht. Das End-Ende EX2 bestimmt
den Punkt in der Umgebung, zu dem das Fahrzeug fahren und wo es
anhalten soll.
-
In der Beweglichkeitsart nach Segment MOD2 gibt
der Fahrzeugführer
die Generalrichtung ein, die er mit dem Fahrzeug einzuschlagen wünscht, indem
er direkt auf dem Videobild ein Geradensegment SGOP bezeichnet,
auf das sich das Fahrzeug einklinken soll, wenn es sich um eine
Bahn handeln sollte.
-
Das Fahrzeug berücksichtigt auch eine Fahrgeschwindigkeit VOP,
die es einzuhalten bestrebt ist, indem es seine laufenden Zustände anpasst.
-
Die Beweglichkeitsart nach Segment
enthält somit
in Zuordnung zur Auswahl und Freigabe eines Fahrzeugführer-Einstellwerts VOP,
der sich auf die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit
bezieht, die folgenden Schritte:
- i) auf Seiten
des Fahrzeugführers
die Auswahl und Freigabe eines Fahrzeugführer-Segments SGOP einer gewählten Länge und
Ausrichtung auf dem angezeigten Bild und die Übertragung des so ausgewählten und
freigegebenen Fahrzeugführersegments
an die Fahrzeugsteuereinrichtungen COMV, und
- ii) auf Seiten der Fahrzeugsteuereinrichtungen COMV die
Berechnung in gewählter
Folge der unterschiedlichen Werte der ersten und zweiten Bezugseinstellwerte CREF1 und CREF2 in
Abhängigkeit
von den so empfangenen Fahrzeugführer-Einstellwerten SGOP und
von VOP und die Bestimmung der ersten und zweiten Stellglied-Einstellwerte CACT1 und CACT2 in
Abhängigkeit
von den so berechneten ersten und zweiten Bezugseinstellwerten CREF1 und CREF2.
-
Vorteilhafterweise umfasst der Schritt
i) weiterhin den Schritt, der darin besteht, einen Fahrzeugführer-Spielraum
zu bestimmen, der vom Fahrzeugführer
dem Fahrzeug bei der Regelung nach so frei gegebenem Fahrzeugführer-Segment
zugeordnet wird, und der Schritt ii) besteht darin, diesen Fahrzeugführer-Spielraum
bei der Regelung des Fahrzeugs zu berücksichtigen.
-
Dieser Fahrzeugführer-Spielraum ist ein Abstand,
der die vom Fahrzeugführer
dem Fahrzeug bei der Regelung nach Zielsegment zugeordnete Breite anzeigt.
-
Dieser Spielraum kann variabel sein,
d. h. einen Wert haben, der vom Fahrzeugführer nach seinem Ermessen zugeordnet
wird, oder auch fest sein, in Abwesenheit von den Steuerungseinrichtungen bestimmt.
-
Die unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Größen der
Bezugseinstellwerte CREF1 und CREF2 werden mit
einer Frequenz in der Größenordnung von
5 bis 10 Hz erarbeitet und abgegeben, die mit der Frequenz der Informationsende-
und -Empfangseinrichtungen an Station und Fahrzeug kompatibel ist.
-
Die auf Seiten des Fahrzeugs installierten Steuerungseinrichtungen
suchen ständig,
dem an der Station so gewählten
und zur fahrzeugseitigen Steuerungseinrichtung übertragenen Zielsegment SGOP zu
folgen.
-
Um dieses auszuführen, bestimmen die fahrzeugseitigen
Steuerungseinrichtungen in Abhängigkeit
von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit S1 einen Zielpunkt
auf dem Zielsegment SGOP, auf dem die Fahrzeugsteuerungseinrichtungen
die Kurvenfahrt des Fahrzeugs einregeln (Lenkstellgliedeinstellwert CACT2,
der von den Antriebs- und Lenkorganen des Fahrzeugs zu verfolgen
ist).
-
Die auf dem Kurs angenommene Geschwindigkeit
möchte
die vorgegebene Reisegeschwindigkeit VOP erreichen, wobei die augenblicklichen Zwänge (dynamische
Vorgaben des Fahrzeugs oder die Qualität der Position, die von dem
Ortsbestimmungssystem geliefert wird) und die absoluten Zwänge berücksichtigt
werden (in jedem Augenblick muss das Fahrzeug in der Lage sein anzuhalten, ohne
den Endpunkt des Segments EX2 zu überfahren).
-
Beispielsweise verwenden die Sende-
und Empfangseinrichtungen des Fahrzeugs und der Station eine Funkfrequenztechnologie,
bei der die Fahrzeugführer-Einstellwerte COP intermitierend
oder periodisch mit einer Frequenz in der Größenordnung von 5 bis 10 Hz
zum Fahrzeug übertragen
werden.
-
Wenn es Übertragungsprobleme gibt oder der
Fahrzeugführer
keinen Fahrzeugführer-Einstellwert
mehr übertragen
möchte
(Loslassen des Abzugs GA), fährt das Fahrzeug weiter, um
am Endpunkt EX2 des letzten empfangenen Zielsegments SGOP anzuhalten.
-
Der Fahrzeugführer kann Fahrzeugführer-Einstellwerte
in Abhängigkeit
seiner verschiedenen Aufgaben mit der Frequenz aussenden, die er wünscht.
-
Wie in den 7a bis 9b gezeigt, bezeichnet der Fahrzeugführer direkt
das Fahrzeugführersegment
SGOP auf dem an seinem Monitor VISU angezeigten Videobild.
Hierfür
positioniert er mit Hilfe des Handgriffs einen farbigen Zeiger,
der das Ende des Segments EX2 anzeigt.
-
Der Geschwindigkeitseinstellwert
VOP wird durch einen Handhebel eingegeben (ähnlich einem Gashebel in einem
Flugzeug), was den Geschwindigkeitseinstellwert VOP selbst
ohne späteren
Eingriff durch den Fahrzeugführer
aufrecht erhält.
Es handelt sich um einen Vorteil in dem Maße, wie die Fernlenkung sich
jetzt ohne jede Fußbetätigung vollziehen
kann.
-
Die Bestimmung des Fahrzeugführersegments
kann entsprechend zweier Beweglichkeitsarten des Handgriffs erfolgen,
die sich nicht gegenseitig ausschließen, nämlich nach der Bahnabweichung
(in der Y-Achse) oder der Drehung (in der Z-Achse).
-
Gemäß den 7A und 7BN kann
der Handgriff vom Fahrzeugführer
in einer Y-Achse senkrecht zur Längsbewegungsachse
des Fahrzeugs verstellt werden. Die Verstellung des Handgriffs in
der Y-Achse ermöglicht,
das hintere Ende EX2 des Fahrzeugführersegments in der Y-Achse
zu verschieben. Es ist anzumerken, dass in dieser Beweglichkeitsart das
so bestimmte Fahrzeugführersegment
parallel zur Längsachse
des Fahrzeugs verläuft.
-
Um das Segment zu verschwenken, kann der
Handgriff vom Fahrzeugführer
um eine zur Längsbewegungsachse
des Fahrzeugs senkrechte Z-Achse gedreht werden, um den vorderen
und hinteren Enden EX1 und EX2 des Fahrzeugführersegments SGOP eine
Biegung gegenüber
der Z-Achse zu verleihen.
-
Es ist anzumerken, dass die zwei
Segmentpunkte EX1 und EX2 sowie der feste Punkt EF auf
einem gleichen Kreis variablen Radius verbleiben.
-
Der Handgriff kann vom Fahrzeugführer auch
in einer X-Achse parallel zur Längsbewegungsachse
des Fahrzeugs verstellt werden, um das hintere Ende EX2 des
Fahrzeugführer-Segments
in der X-Achse zu verstellen, wobei sich das ursprüngliche Ende
proportional zum Eingriff durch den Fahrzeugführer verschiebt.
-
Es ist anzumerken, dass die Verschiebung des
Endpunktes EX2 des Segments SGOP ermöglicht,
den Verantwortungshorizont des Fahrzeugs zu vergrößern und
erlaubt somit, größere Geschwindigkeiten
zu erreichen. (Je weiter das Endziel entfernt liegt, um so schneller
darf man fahren.) Das Einstellrad MO ist hier für die Feinkorrektur
in der X-Achse bestimmt.
-
Die Sendung des Zielsegments SGOP zum Fahrzeug
wird durch eine Betätigung
des Abzugs am Handgriff durch den Fahrzeugführer ausgelöst (Freigabe).
-
Der Fahrzeugführer kann somit das Fahrzeug
führen,
indem er ein Segment in Echtzeit freigibt. Hierfür genügt es, den Abzug ständig gedrückt zu halten.
-
Die 10 und 13 zeigen die Behandlung
einer Kurve bei Fernführung
durch Zielsegmente. Das Fahrzeug wird beim Annähern an die Kurve angehalten,
der Fahrzeugführer
bezeichnet dann ein Segment SGOP, bevor er es zum Fahrzeug
sendet (10). Sobald
es mit dem Abzug am Handgriff freigegeben ist, wird das Segment SGOP das
Beweglichkeitsziel des Fahrzeugs. Es wird mit dem Gelände verbunden
und in einer anderen Farbe angezeigt (11 bis 13), als das Segment, das
Gegenstand der Auswahl und Bezeichnung war (10).
-
Gemäß 11 beginnt das Fahrzeug, sich auf die
Zielbahn einzuregeln, die durch das vom Fahrzeugführer freigegebene
Segment bestimmt ist, wobei der Fahrzeugführer das nächste Segment bezeichnet.
-
Nach Freigabe eines neuen Segments
durch den Fahrzeugführer
regelt sich das Fahrzeug auf das so freigegebene neue Segment ein.
-
Der Fahrzeugführer kann den Abzug auf ständig gedrückt halten
und somit das Fahrzeug in Echtzeit führen, wobei die kleinste Bewegung
seines Handgriffs eine entsprechende Entwicklung am Fahrzeug hervorruft.
-
Jedenfalls, wenn der Fahrzeugführer den Freigabeabzug
loslässt,
verfolgt das Fahrzeug seinen Kurs längs des letzten verlangten
Zielsegments, bis es an dessen Endpunkt anhält.
-
Ausserdem kann in der Beweglichkeitsart nach
Kurvengeschwindigkeitsbefehl MOD4 in Zuordnung zur Auswahl
und Freigabe eines Fahrzeugführer-Einstellwerts,
der sich auf die Reisegeschwindigkeit VOP des Fahrzeugs
bezieht, der Handgriff vom Fahrzeugführer in der y-Achse senkrecht
zur Längsbewegungsachse
des Fahrzeugs verstellt werden, um einen Fahrzeugführer-Einstellwert,
der sich auf die Kurvengeschwindigkeit VLOP des Fahrzeugs
bezieht, in einem ersten Kurvengeschwindigkeitsbereich PG1 einzustellen,
während der
Handgriff vom Fahrzeugführer
um die Z-Achse senkrecht zur Längsbewegungsachse
des Fahrzeugs gedreht werden kann, um einen Fahrzeugführer-Einstellwert
einzustellen, der sich auf die Kurvengeschwindigkeit VLOP in
einem zweiten Geschwindigkeitsbereich PG2 bezieht, der von dem ersten
Bereich PG1 verschieden ist.
-
Somit verwendet der Querbewegungsbefehl in
der Beweglichkeitsart MOD4 (Kurvengeschwindigkeit des Fahrzeugs)
die zwei Querachsen y und z des Handgriffs.
-
In der Praxis befiehlt die Y-Achse (rechts/links)
die volle Dynamik PG1 des Fahrzeugs (voller Drehbereich
des Lenkrads). Dieses ist der privilegierte Befehl für das Manöver, die
unteren Geschwindigkeiten und die hohen Belastungen des Fahrzeugs
(abrupte Änderung
der Bahn).
-
Hingegen bezeichnet die Drehachse
Z eine Korrektur der Querbewegung, die nur einen geringen Prozentsatz
des Bereichs PG2 verwendet. Dieses ist der Befehl, der
für Bahnkorrekturen
bei mittlerer und hoher Geschwindigkeit reserviert ist, der es erlaubt, eine
Bahn bei hoher Geschwindigkeit fein zu berichtigen, ohne eine Reflexanpassreaktion
hervorzurufen.
-
Der Handgriff steuert hier nur die
Querbewegung des Fahrzeugs, die Reisegeschwindigkeit VOP des Fahrzeugs
wird mittels des Gashandhebels bestimmt. Die Berücksichtigung der Stellung dieses Gashandhebels
erfolgt aus Sicherheitsgründen
bei der Bedienung von PC des Handgriffs durch den Fahrzeugführer.
-
Nach 14 umfasst
die Beweglichkeitsart nach Kurvenbefehl MOD3 in Zuordnung
zur Auswahl und Freigabe eines sich auf die Reisegeschwindigkeit VOP beziehenden
Fahrzeugführer-Einstellwerts die
folgenden Schritte:
-
- 1) Erzeugen einer Achse H, die einen
virtuellen Horizont für
das Fahrzeug in der Umgebung, in der es sich bewegt, bildet, auf
dem angezeigten Bild,
- 2) Erzeugen einer ersten Markierung ID1 auf dem Horizont H,
die in der Lage ist, sich längs
des Horizontes zu verschieben und die laufende Kurvenfahrt LC des
Fahrzeugs auf dem Horizont anzuzeigen,
- 3) Erzeugen einer zweiten Markierung ID2 auf dem Horizont,
die längs
des Horizonts H verstellt werden kann und geeignet ist,
die augenblickliche Stellung des Handgriffs JOY wiederzugeben,
- 4) Erzeugen einer dritten Markierung ID3 auf dem Horizont H,
die längs
des Horizonts verstellt werden kann und geeignet ist, den sich auf
die Kurvenfahrt LOP des Fahrzeugs beziehenden Fahrzeugführer-Einstellwert
anzuzeigen, und
- 5) Auswählen
und Freigeben des sich auf die Kurvenfahrt LOP beziehenden
Fahrzeugführer-Einstellwerts mit
Hilfe der ersten und zweiten Markierungen ID1 und ID2 mit
Hilfe des Handgriffs JOY.
-
Dieser Befehl betrifft nur die Querbewegung des
Fahrzeugs. Der Geschwindigkeitseinstellwert VOP wird hier auf die
gleiche Weise erzeugt wie eine Fernsteuerung durch Kurvengeschwindigkeitsbefehl (Beweglichkeitsart MOD4).
-
Der Kurvenbefehl MOD3 besteht
hier aus einer Zielausrichtung der Längsachse des Fahrzeugs gegenüber seiner
augenblicklichen Ausrichtung. Eine solche Lösung erlaubt es, auf eine Information (magnetisch
oder geographisch) über
den echten und absoluten Kurs in der Anlage zu verzichten.
-
Die augenblickliche Ausrichtung ID1 des Fahrzeugs
ist hier eine Information, die auf dem Videobild eingeprägt ist.
Sie wird auf Grund von Ortsinformationen erzeugt, die vom Fahrzeug
stammen.
-
Gemäß 14 ist der detaillierte Funktionsablauf
der Beweglichkeitsart MOD3 wie folgt:
-
Der Fahrzeugführer macht den virtuellen Horizont H sichtbar,
auf dem die laufende Kurvenfahrt ID1 des Fahrzeugs sowie
die Markierung ID2, die er mit seinem Handgriff verändern kann,
angezeigt sind. Der Fahrzeugführer
visiert mit der Markierung ID2 einen speziellen Punkt in
der Landschaft an, zu welchem er sich begeben möchte, und gibt das so definierte
Ziel ID3 mit dem Abzug frei.
-
Jedesmal, wenn der Abzug betätigt wird, wird
ein neues Kurvenziel ID3 zum Fahrzeug gesandt und auf dem
Horizont H sichtbar gemacht.
-
Das Fahrzeug regelt sich auf die
Kurvenfahrt auf das Ziel ID3 ein und dirigiert so das Fahrzeug
in die erforderliche Richtung.
-
Dieser Befehl ist besonders für die Fortbewegung
ausserhalb von Straßen
durch aufeinanderfolgende Vorgaben von Landmarken in einer Landschaft
geeignet.
-
Der Vorgabenbereich ist durch den Öffnungswinkel
der Kamera begrenzt, weshalb die volle Dynamik in Querrichtung im
Falle einer unvorhergesehenen Situation nicht ausgenutzt werden
kann.
-
Wenn der Fahrzeugführer das
Kurvenziel freigegeben hält
(den Abzug ständig
drückt)
wird das Ziel vorteilhafterweise eine Kurvengeschwindigkeit, was
es somit erlaubt, den vollen Dynamikbereich des Fahrzeugs zu erhalten.
-
Bei der Bewegung des Fahrzeugs ist
es somit der Abzug, der es erlaubt, von der Beweglichkeitsart nach
Kurvengeschwindigkeitssteuerung auf Beweglichkeitsart nach Kurvensteuerung überzugehen,
und umgekehrt.
-
Die zuvor beschriebenen Sicherheitsmechanismen
zur Anpassung der Geschwindigkeit sind in dieser Steuerbetriebsart
des Fahrzeugs stets aktiv.
-
Es ist anzumerken, das einem gewissen Fahrzeugführer-Einstellwert,
hier VOP von den Beweglichkeitsarten MOD4 und MOD3,
die zum Fahrzeug gelangen, eine räumliche Freigabe zugeordnet ist.
-
Diese räumliche Freigabe entspricht
der Freigabe einer Distanz für
den VOP zugeordneten Fahrzeugführer-Einstellwert. Bei Fehlen
wenigstens eines neuen Fahrzeugführer-Einstellwerts VOP am Ende
der Fahrt über
die dem vorangehenden Fahrzeugführer-Einstellwert
zugeordnete Freigabedistanz lösen
somit die Steuerungseinrichtungen des Fahrzeugs ein Anhalten des
Fahrzeugs bis zum Empfang wenigstens eines neuen Fahrzeugführer-Einstellwerts
aus.
-
Genauer gesagt, diese räumliche
Freigabe besteht aus einer Distanz, die von der Größe des Fahrzeugführer-Einstellwerts
VOP abhängt.
Diese räumliche
Freigabe steht für
das Vertrauen, die der Fahrzeugführer
in die Bahn hat, die das Fahrzeug verfolgen soll (abhängig von
der augenblicklichen Sichtweite).
-
Die Größenordnung dieser Bezugsdistanz für ein Geschwindigkeitsziel VOP von
1 m/s liegt beispielsweise in der Größenordnung von 1 m, während sie
5 m für
ein Geschwindigkeitsziel VOP von der Größenordnung 22 m/s ist.
-
Die Übergangsprobleme der Übertragung der
Fahrzeugführer-Einstellwerte
werden für
das Fahrzeug neutral, das auf diese Weise kleine Schwierigkeitszonen
passieren kann, ohne ein zerstückeltes
Verhalten anzunehmen.
-
Im Falle ernster Probleme bei der Übertragung
der Fahrzeugführer-Einstellwerte,
in denen nicht mehr als einige Teilbilder pro Minute überschritten
werden, kann der Empfang eines neuen und einzigen Fahrzeugführer-Geschwindigkeitseinstellwerts,
der nicht Null ist, dazu führen,
dass das Fahrzeug einen sehr viel größeren Weg zurücklegt,
als der Einstellwert angehoben ist. Ein solcher Wegsprung erlaubt
es dem Fahrzeug somit, wieder in eine Zone zu gelangen, die für den Empfang
und die Übertragung
von Fahrzeugführer-Einstellwerten wahrscheinlich
günstiger
ist.
-
Gemäß 15 umfasst die Beweglichkeitsart nach
Wegpunkten MOD1 in Zuordnung mit der Freigabe eines sich
auf die Reisegeschwindigkeit VOP beziehenden Fahrzeugführer-Einstellwerts die folgenden
Schritte.
-
- – Angeben
mehrerer Wegpunkte P, P2 im angezeigten Bild,
die eine Fahrzeugführer-Bahn
TJOP bilden, die das Fahrzeug verfolgen soll und an deren letzten Punkt P2 das
Fahrzeug anhalten soll;
- – Freigeben
der Gesamtheit oder eines Teils der so angegebenen Fahrzeugführer-Bahn
TJOP, und
- – in
den Steuereinrichtungen auf der Fahrzeugseite die Erarbeitung der
ersten und zweiten Bezugseinstellwerte CREF1 und CREF2 in
Abhängigkeit
von der so freigegebenen Fahrzeugführer-Bahn TJOP und
der laufenden Position des Fahrzeugs.
-
Die Freigabe der Punkte wird mittels
des Abzugs ausgeführt.
Der Knopf MA in der Position "Senden" erlaubt es, die Gesamtheit
der so freigegebenen Punkte zum Fahrzeug zu. senden. Der Knopf in
Position "Annullierung" erlaubt es, wenigstens einen der Bahnpunkte
zu annullieren.
-
In der Beweglichkeitsart MOD1 wird
das Fahrzeug auf die Fahrzeugführer-Bahn TJOP geregelt,
indem ein zugehöriger
Spielraum respektiert wird. Das Fahrzeug kann somit jederzeit vorbeifahren,
wo seine Abweichung von der Bahn unterhalb dieses Regelspielraums
bleibt.
-
Vorteilhafterweise enthält die Beweglichkeitsart MOD1 nach
Wegpunkten ausserdem ein autonomes Schleuderverhalten des Fahrzeugs.
-
Dieses autonome Verhalten wird Schleuderreflexreaktion
genannt. Es kann automatisch sein oder auf den Fahrzeugführerbefehl
ansprechen, um ggf. einem Hindernis auszuweichen.
-
Ein Schleudervorgang besteht bei
Erfassung eines Hindernisses unmittelbar auf der Bahn des Fahrzeugs
in der Ausführung
eines Ausweichvorgangs EC (entschieden und ausgeführt in Übereinstimmung
mit den dynamischen Möglichkeiten
des Fahrzeugs) gegenüber
der Fahrzeugführer-Bahn TJOP,
um dem Hindernis auszuweichen, wobei der angegebene Spielraum berücksichtigt
wird.
-
Es ist anzumerken, dass dieses Verhalten unabhängig von
der Form der Bahn ist, gleichgültig, ob
diese eine gerade Linie oder eine Kurvenbahn ist.
-
Es handelt sich dabei um eine Reflexlenkreaktion,
die die Situation bis zum Verschwinden der Gefahr (Hindernis passiert)
verarbeitet oder um ihre Berücksichtigung
auf der höheren
Ebene, in der eine neue Bahn erzeugt wird, die frei von jedem Hindernis ist.
-
Der automatische Schleudervorgang
enthält vier
Phasen:
- – falls
notwendig das Abbremsen auf der Fahrzeugführerbahn TJOP, wenn
ein Ausweichen für
nicht möglich
erachtet wird;
- – ein
Abweichen von der Bahn mit angemessener Geschwindigkeit abhängig von
der Größe des Hindernisses
und seiner Lage in Bezug auf die Bahn;
- – Aufrechterhalten
der Abweichung bis nach dem Passieren des Hindernisses;
- – Rückkehren
auf die ursprüngliche
Fahrzeugführerbahn
nach dem Passieren.
-
Diese autonome Betriebsart macht
die Ausrüstung
des Fahrzeugs mit Erfassungseinrichtungen notwendig, die dazu geeignet
sind, ein Hindernis auf der Fahrzeugführerbahn des Fahrzeugs zu ermitteln.
-
Diese Erfassungseinrichtungen sind
beispielsweise vom Radartyp, Infrarotdetektoren, Ultraschalldetektoren,
abgelenkte Laserstrahlen.
-
In Ergänzung zur Beweglichkeitsart
nach Wegpunkten MOD1 hat der Fahrzeugführer die Möglichkeit, schnell auf Beweglichkeitsbedingungen
zu reagieren (Erscheinen eines besonderen Ereignisses, wie beispielsweise
eines Hindernisses auf der Bahn), indem er ein vom Fahrzeugführer ausgelöstes Schleudern
befiehlt, das in einem Abweichen in der Geschwindigkeit und/oder
im Weg gegenüber
den vom Fahrzeug augenblicklich verwendeten Vorgaben besteht.
-
Das Fahrzeug interpretiert diese
Information auf die gleiche Weise wie von einem bei Auftauchen eines
Hindernisses automatisch ausgelösten
Schleudern und steuert die Dynamik des Ausweichmanövers auf
sichere Weise.
-
Ein in der Bahn TJOP des
Fahrzeugs (beispielsweise angegeben durch eine Folge von Wegpunkten)
auftauchendes Hindernis wird vom Fahrzeugführer umfahren, indem er einfach
ein seitliches Fahrzeugführer-Ausweichen
EC angibt, soweit das Hindernis nicht passiert ist, und indem er
anschließend
dieses Fahrzeugführer-Ausweichen
annulliert, um wieder die ursprüngliche
Bahn zu verfolgen.
-
Für
die Geschwindigkeitsabweichung ist beispielsweise ein Bremspedal
im Führerstand
vorgesehen, und jede Betätigung
desselben ruft die Aussendung eines Befehls an das Fahrzeug hervor,
die augenblickliche Reisegeschwindigkeit proportional zur Intensität der Reaktion
durch den Fahrzeugführer
herabzusetzen.
-
Für
Abweichungen von der Bahn ist vorgesehen, den Handgriff in seiner
Querachse zu verwenden, der eine spezielle Aufgabe zugewiesen ist,
die es ermöglicht,
eine Abweichung proportional zu jener anzugeben, die dem Handgriff
vermittelt worden ist.
-
Es ist klar, dass in dieser vom Fahrzeugführer ausgelösten Schleuderbetriebsart
auch die Vorrichtung oder der Servomechanismus zur Anpassung der
Geschwindigkeit in Betrieb gesetzt werden können.
-
Die Einrichtungen für Aussendung
und Empfang von Informationen an Station und Fahrzeug können jede
Technologie verwenden, beispielsweise die Funkfrequenztechnologie,
die Leitungstechnologie über
optische oder elektrische Fasern und dergleichen.
