SE537182C2 - System och metod för att identifiera fordon i ett fordonståg - Google Patents

Abstract

537 182 Sammandrag Uppfinningen hanfor sig till ett system for att identifiera fordon i samband med fordonstag. FordonstAget innefattar atminstone tva fordon som är anpassade att kommunicera via tradlos kommunikation. Systemet innefattar en processorenhet som är anpassad att ta emot tradlos data fran atminstone det framre av de tva fordonen, varvid namnda data innefattar atminstone en fordonsparameter for fordonet. Processorenheten är vidare anpas sad att ta emot data fran en detektorenhet i det bakomvarande fordonet, varvid detektorenheten är anpassad att uppmdta en relativ fordonsparameter mellan det framre fordonet och det bakomvarande fordon. Processorenheten är sedan anpassad att estimera ett fordonstillstand for det framre fordonet baserat atminstone pa en modell av fordonet samt namnda fordonssparametrar, och generera en tillstandsignal som indikerar namnda estimerade fordonstillstAnd. Uppfinningen innefattar aven en metod for att identifiera fordon i samband med fordonstag.

Description

537 182 System och metod for att identifiera fordon i ett fordonstag Uppfinningens omrade Den foreliggande uppfinningen hanfor sig till teknik far att identifiera fordon, och i synnerhet till teknik for att identifiera fordon i ett fordonstag.

Uppfinningens bakgmnd Trafikintensiteten är hog pa Europas storre vagar och farvantas oka framover. Energibehovet far varutransporter pa dessa vagar är dessutom enormt och vaxande. Ett mojligt bidrag till att losa dessa problem är att lata lastbilar fardas tatare i sa kallade fordonstag (platoons). Genom att lastbilarna i fordonstaget transporteras tatare sa sjunker luftmotstandet avsevart, energibehovet minskar och transportsystemet utnyttjas effektivare. Med fordonstag menas hdr ett antal fordon som kors med korta avstand mellan varandra och framfors som en enhet. Studier visar att bransleatgangen pa det ledande fordonet i fordonstaget kan reduceras med 2 till 10 % och for det faljande fordonet 15 till % jamfort med ett ensamt fordon. Detta under farutsattning att avstandet mellan lastbilarna är 8 - 16 meter och att de fardas i 80 km/h. Den minskade bransleatgangen ger en motsvarande reduktion i CO2 utslapp.

Forare utnyttjar detta valkanda faktum redan idag med en sankt trafiksdkerhet som foljd. En grundlaggande fraga kring fordonstag är hur tidsluckan mellan fordon kan minskas fran rekommenderade 3 sek ner till mellan 0,5 och 1 sekund utan att paverka trafiksakerheten. Den rekommenderade tidsluckan är idag baserad pa Forarens reaktionstid • Fordrojningar i fordonets bromsystem Fordonets stoppstrdcka Med avstandssensorer och kameror kan forarens reaktionstid elimineras, och exempel pa tekniker som anvands redan idag är som ACC (Adaptiv Cruise Control) och LKA (Lane 30 Keeping Assistance). En begransning är dock att avstandssensorer och kameror haver fri sikt till malet vilket gOr det svart att detektera handelser mer an ett par fordon framat i kon. 1 537 182 En ytterligare begyansning är att de inte kan reagera proaktivt, d.v.s. reagera pa handelser som inte haft nagon markant paverkan pa trafikrytmen.

En utvecklig av IEEE-standarden 802.11 for WLAN (Wireless Local Area Networks) kallat 802.11p mojliggor tradlos overforing av information mellan fordon, och mellan fordon och infrastruktur. Olika sorters information kan sandas till och fran fordonen, sasom fordonsparametrar och strategier. Ett framffirvarande fordon i fordonstaget kan da exempelvis: Sanda information om det egna fordonets tillstand, d.v.s. vikt, hastighet, motoreffekt, position etc.

Sanda information om atgarder som paverkar omgivande trafik, exempelvis vid bromsning.

Agera prob ffir bakomvarande fordon genom att rapportera iakttagna trafikhandelser bakat i fordonstaget.

Informationstillgangen mojliggor skapandet av nya funktioner for att exempelvis assistera foraren att kora pa ett mer effektivt och sakert salt. Utvecklingen av kommunikationstekniken har gjort det majligt att utforma lastbilar och infrastruktur som stoder anvandandet av fordonstag. Fordonstaget kan agera som en enhet vilket medfor dampning av svangningar i taget orsakade av hastighetsandringar. Foljaktligen mojliggors kortare avstand och ett battre globalt trafikflode.

Skapandet av fordonstag ger dock upphov till nya problemstallningar. Ett grundproblem i system som hanterar information om omvarlden frau bade ombord-sensorer som exempelvis radar och kamera, och information skickad fran andra fordon, via exempelvis tradlos kommunikation, är att bedoma om informationen ror samma fordon. Detta problematiseras av att information fran ombord-sensorerna och information skickad via tradlos kommunikation kan divergera p.g.a. exempelvis fordonets langd och ombordsensorernas position pa fordonet. I en trafiksituation i vilken ett icke sandande fordon kommer in i fordonstaget, kan det uppsta ytterligare problem. Darfor behovs en funktionalitet for att bedorna om informationen kommer fran samma fordon och 2 537 182 divergensen beror pa fysiska egenskaper eller om informationen kommer frail tva olika fordon.

US-2008186382-A 1 beskriver jamforelse av avstandsdata fran radar med avstandsdata 5 fran tradles kommunikation far att mata avstandet mellan fordon.

US-8077077-B2 beskriver ett igenkanningssystem fiir ett fordon for att bestamma om information fran flera kallor avser ett och samma fordon. Positionsinformation fran radar jamfers med tradlost kommunicerad positionsinformation och data som skiljer sig at mindre an ett visst treskelvarde anses avse ett och samma fordon. En forutbestamd langd for fordonet anvands far att kunna jamfara positionsinformationen fin de olika kalloma.

Ett fordons langd kan dock variera kraftigt beroende exempelvis pa ifall fordonet har slap eller inte. Syftet med uppfinningen är saledes att tillhandahalla ett farbattrat system for att identifiera fordon da langden pa det fordon som ska identifieras inte believer vara kand.

Sammanfattning av uppfinningen Enligt en aspekt uppnas atminstone delvis det ovan beskrivna syftet genom ett system far att identifiera fordon i samband med fordonstag i enlighet med krav 1.

Genom uppfinningen är det mejligt att estimera ett fordons langd och/eller hastighet under lard. Denna information kan vara anvandbar for olika system i fordonet, exempelvis for att detektera att fordonet framfor har en felaktig hastighetsangivelse, eller for att identifiera att ett olcant fordon har kommit in mellan de tva fordonen i fordonstaget.

Enligt en andra aspekt uppnas det ovan beskrivna syftet atminstone delvis genom en metod for att identifiera fordon i samband med fordonstag i enlighet med krav 7.

Enligt en tredje aspekt uppnas atminstone delvis det ovan beskrivna syftet genom en 30 datorprogramprodukt, innefattande datorprograminstruktioner for att forma ett datorsystem att utfara stegen enligt den beskrivna metoden ovan och enligt metodstegen i den detaljerade beskrivningen, nar datorprograminstruktionema kers pa datorsystemet. 3 537 182 Foredragna utforingsformer beskrivs i de beroende kraven och i den detaljerade beskrivningen.

Kort beskrivning av de bifogade figurema Nedan kommer uppfinningen att beskrivas med hanvisning till de bifogade figurerna, av vilka: Figur 1 visar en oversiktsbild av en hari anvand fordonsnotation for ett fordonstag.

Figur 2 visar ett blockschema over systemet f6r reglering av fordon i ett fordonstag enligt 10 en utfOringsform av uppfinningen.

Figur 3 visar ett blockschema over systemet for reglering av fordon i ett fordonstag enligt en annan utfOringsform av uppfinningen.

Figur 4A och 4B illustrerar hur ett okant fordon kan kategoriseras enligt en utfOringsform av uppfinningen.

Figur 5 visar en oversiktbild Over hur centraliserad styming fungerar.

Figur 6 visar en oversiktbild Over hur decentraliserad styrning fungerar.

Figur 7 illustrerar en oversiktbild av en metod for att reglera fordon i ett fordonstig enligt en utfOringsform av uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av foredragna utfOringsformer av uppfinningen Ett fordonstag definieras som ett antal fordon som fungerar som en enhet. Varje fordon som filth& fordonstaget styrs automatisk i den longitudinella riktningen och kommunicerar med varandra genom ett tradlost natverk. Figur 1 visar en oversiktsbild av en hari anvand fordonsnotation fir ett fordonstag. Det egna fordonet har notationen 1 och de framfirvarade fordonen notationen 2,...N. Det egna fordonet kan awn refereras till som EGO och fordonet N som ledarfordonet. Dessa notationer är lokala for vardera fordon i fordonstaget. Det relativa avstAndet och hastigheten mellan fordon 1 och fordon 2 refereras till som d1,2, vi,2 etc. Fordonet 1 har hastigheten vi etc. Det generella male fOr fordonstAg är att halla fordonen i fordonstfiget sA nara varandra som mi5jligt genom att reglera fordonens farthallare och bromssystem, far att dra fOrdel av positiva effekter sisom minskat luftmotstand. 4 537 182 Genom fordon-till-fordon kommunikation (V2V communication), kan information erhallas tradlost fran de omgivande fordonen. Fordonen innefattar a enheter som ãr anpassade att tradlost mottaga och sanda information. Ett ytterligare sat att kommunicera är via fordon-till-infrastruktur-kommunikation (V2I Communication), varvid fordon kan utbyta information trAdlost med exempelvis vagsidesenheter med inbyggd intelligens.

I Figur 2 visas ett blockschema over systemet far att identifiera fordon i samband med fordonstag enligt en utforingsform av uppfinningen. Systemet exemplifieras med tvi fordon i fordonstAget Rir enkelhets skull, men kan naturligtvis innefatta fler fordon.

Systemet innefattar en processorenhet som exempelvis kan vara placerad i ett fordon i fordonstAget, alternativt i en extemt placerad enhet. Enligt en utforingsform innefattar vane fordon i fordonstaget en processorenhet enligt uppfinningen. UnderforstAtt innefattar systemet aven minnesutrymme kopplat till processorenheten for att exempelvis lagra nodvandig data och instruktioner. Processorenheten innefattar aven en eller flera processorer som kan exekvera maskinkod.

Processorenheten är enligt en utforingsform anpassad att ta emot tradlos data fran atminstone det framre av de tvi fordonen, varvid namnda data innefattar Atminstone en fordonsparameter for fordonet. Data som overforts tradlost innehAller enligt en utfciringsform forutom fordonsparametrar aven identifieringsdata som indikerar frail vilket eller vilka fordon fordonsparametrarna kommer ifrAn. Den tradlosa datan illustreras i Figur 2 som trAdlosa signaler genom de streckade linjerna som mottages till processenheten. Signalerna innefattar enligt en uffliringsform datapaket med tillhorande identifiering som anger fran vilket fordon datapaketet hdrstammar. Signalerna mottages i fordonen med en frekvens av exempelvis 10 Hz. Enligt en utfOringsform har vane fordon ett specifikt IDnummer direkt kopplat till fordonet som anges som identifiering av ett datapaket. Varje fordon som ingar i ett fordonstag far enligt en utforingsfrom ocksa ett specifikt fordonstags-ID, som exempelvis kan vara ID-numret pA ledarfordonet i fordonstAget. Systemet är foretradesvis anpassad att kontrollera och Ulla reda pa fran vilket fordon data kommer genom namnda identifieringsdata. 537 182 Processorenheten är vidare anpassad att ta emot data fran en detektorenhet i det bakomvarande fordonet, varvid detektorenheten är anpassad att uppmata en relativ fordonsparameter mellan det framre fordonet och det bakomvarande fordon. Detektorenheten kan exempelvis vara en radarenhet, en lidarenhet eller en kameraenhet, som kan ge information om det relativa avstandet, den relativa hastigheten och/eller accelerationen mellan fordonen. Ifall processorenheten är placerad i ett fordon, kan data inhamtas exempelvis via ett natverk i fordonet. Ett vanligt natverk som anvands i fordon är CAN (Controller Area Network). Information sasom motorns vridmoment, fordonsmassa, odometerdata, riktning och/eller girhastighet kan vanligtvis aven lasas fran CAN. Information fran CAN avlases enligt en utforingsform med en frekvens pa 100 Hz. Data pa natverket kommer fran data som sants tradlost fran andra fordon, och fran sensorer i det egna fordonet. Global Positioning System (GP S) är ett satellitnavigationssystem som ger fordonets position i longitud- och latitudkoordinater samt hastigheten till en GPS-mottagare i fordonet. Varje fordon i fordonstaget har foretradesvis en GPS-enhet. Fordonets position kan sedan sandas till andra fordon via tradlos kommunikation.

Processorenheten dr vidare anpassad att estimera ett fordonstillstand for det framre fordonet baserat atminstone pa en modell av fordonet samt namnda fordonssparametrar, och generera en tillstandsignal som indikerar namnda estimerade fordonstillstand. Estimeringen kan goras med olika estimeringsmetoder, men kommer har att exemplifieras med utokad Kalmanfiltrering. Processorenheten är alltsa enligt denna utforingsform anpassad att anvanda utokad Kalmanfiltrering vid estimeringen av fordonstillstand. Fordonstillstandet kan exempelvis vara det framre fordonets langd, hastighet, position och/eller acceleration.

I Figur 3 visas en oversiktsbild av ett system Rif- reglering av fordonen i ett fordonstag enligt en utforingsform av uppfinningen. Processenheten innefattar enligt denna utferingsform tre funktionsenheter som kommer att fOrklaras i det faljande. Denna strategi ska enbart ses som ett exempel, och andra strategier är tillambara i samband med uppfinningen. Den forsta enheten, "EST."-enheten, tar emot data fran exempelvis ett natverk i fordonet. Enligt en utfaringsform innefattar alltsa namnda data identifieringsdata 6 537 182 som indikerar frAn vilket fordon namnda data kommer &An. Enligt en utforingsform estimeras aven tillstand for ett eller flera fordon i EST.-enheten, samt beraknas kontrollvarden far respektive tillstand. Denna estimering och berakning av kontrollvarden kan exempelvis goras med ett utokat Kalmanfilter. Sensordata fran kanda kallor taggade med identifieringsdata fusioneras far att estimera exempelvis fordonstillstanden position, hastighet och riktning for fordonen. Kanda kallor innebar exempelvis tradlos data innefattande identifieringsdata. EST.-enheten mottager alltsd avkand radata och garanterar bland annat att datat ãr relevant for vidare estimeringar fore det gar in i de tva ffiljande blocken.

I "FUSION"-enheten som visas i Figur 3 fusioneras sedan sensorvarden som är identiferbara genom markning, exempelvis tradlos data innefattande identifieringsdata, med sensordata som är omarkt, exempelvis data fran radar, lidar eller kamera. I fusionen ingar estimering av tillstand, som enligt en utforingsform är position, hastighet och/eller langd for de fordonen i fordonstAget som hansyn ska tas vid regleringen. En ID-vektor far alla fordonen som bestams ska estimeras aterkopplas dd. till EST.-enheten, vilket visas som "ID" i Figur 3. ID-vektorn innefattar identiteten for de fordon som bestamts ska estimeras. Fusionen kan exempelvis utforas med ett utokat Kalmanfilter (EKF), som beskrivs harnast.

Utokat Kalmanfilter EKF är ett filter som kan hantera olinjariteter i modellerna. Vid filtreringen utffirs ett prediktionssteg aven kallat tidsuppdatering baserat pa en fysisk modell (1) av fordonet, den foregaende informationen om tillstAnden samt samplingstiden. Fordonsmodellen (1), som visas som ett exempel, uttrycker fordonet i:s acceleration enligt foljande: a =2 (itifntnf 7,caAapav2cdAapav2 f(d) i 2.2 .2 ko+Mrco+It lintnfie22100 crmgcos a—m,gs in a(1) i vilken rwär fordonets hjulradie, J,,är fordonets hjultroghet, m är fordonets massa, it är fordonets overforingsfarhallande gallande vaxel, if är fordonets overforingsfOrhallande for 7 537 182 slutvdxeln, Tit är en verkningskonstant for gallande vaxel, rif är en verkningskonstant for slutvdxeln, Je ãr motorns troghetsmoment, Te är motormomentet, cd är luftdragskoefficienten, Aa är fordonets frontarea, pc,är luftdensiteten, v är fordonets hastighet, fi(d) är en funktion for fordonet i:s minskning av luftdragskoefficienten, Cr 1 fordonets rullkoefficient, g är gravitationskonstanten och a är vagens lutning. Modellen diskretiseras sedan for att kunna anvandas i estimeringen. Vid beskrivningen av ETU nedan anvands for enkelhetens skull en generell modell (2) for fordonets rorelse, vilken alltsd kan motsvaras av en dislcretiserad variant av modellen (1).

En generell modell av en olinjdr rorelsemodell i diskret tid illustreras genom (2) nedan: 2k+1 = f (2k, Uk , Op Vk)(2) i vilken 2k är den estimerade tillstdndvektorn, uk är insignaler, 6 är modellparametrar samt vk är processbrus. Vid tidsuppdateringen predikteras tillstdriden (3) samt den tillhorande kovariansen (4) enligt: f(k_1Ik_1,uk_1,O,vk-i) Pkik-1= FkPkIkFkr Qk i vilken a! Fk-1 = — ax14-11k,uk-1 Qk är kovariansmatrisen for vk. Alltsà, Qk beskriver modellens osakerhet och kan viktas efter hur val modellen motsvarar verkligheten.

I ett nasta steg jamffirs de predikterade tillstanden med uppmatta varden for tillstanden. Detta steg kallas awn matuppdatering. For att kunna jamfora de uppmatta vardena med de predikterade vardena anvands en modell for matvardena enligt (6) nedan: 8 537 182 Yk = h(2kPlik, (9, ek)(6) i vilken Yk är de nu forprocessade matvardena i vektorformat och ek är matbruset. Vid matuppdateringen jai-ears sedan de forprocessade matvardena med den estimerade tillstandvektorn ft-an tidsuppdateringen enligt (7) nedan: Ek = Yk — h(2kik-1) Kovariansen Sk for matvardesresidualen Ek beraknas enligt (8) Sk = HkPkik_iHT + Rk i vilken Pk är kovariansen for tillstanden och Hk beraknas enligt (9): H,, _ ah 1 —lc — ax ukik-i Rk är kovariansmatrisen for matbruset, ek. Rk ãr den motsvarande viktmatrisen till Qk och kan justeras efter osakerheten i sensormatvardena. Darefter berdknas den estimerade tillstandsuppdateringen, ick, enligt (10): 52kik = 2k1k-1 ± KkEk(10) i vilken Kalmanferstarkningen, K, är Kk = Pkik-1111; Sk 1(11) Kovariansmatrisen P for de estimerade tillstanden uppdateras sedan enligt (12) nedan: Pick = (I — KkHk)Pkik-i(12) 9 537 182 Insignalerna till modellen (2) i filtret som anvdnds i FUSIONS-enheten är vektorn (13) enligt nedan: uk = [Te 4) ar(13) i vilken T, (fordonets motormoment), 4) (fordonets riktning) och a, vagens lutning, erhalls fran data via tradlos kommunikation.

Matningarna till FUSION-enheten kommer fran tva olika kdllor. Den forsta Ulan är EST.-enheten som ger en estimerad position zp och hastighet zi, for varje fordon baserat pa exempelvis sensormatningar fran det egna fordonet och tradlos data. Den andra kallan är hdr radar, fran vilken ett relativt avstand zprei samt en relativ hastighet zvret till fordonet framfor erhalls. Matsignalerna till filtret är vektorn (14) kan da uttryckas enligt nedan: zk = [zp zv zpre1 Zvretir(14) Berdkningarna i El(F kan sedan goras antingen utifran ett globalt referenssystem som innefattar alla fordonen i fordonstaget och som anvdnder GPS-koordinater i form av longitud och latitud far att beskriva fordonens position, eller ett lokalt referenssystem som erhaller genom koordinattransformation av det globala koordinatsystemet. I det lokala referenssystemet är det egna fordonet EGO origo. Beroende pa vilket referenssystem som anvdnds, kan mdtekvationer h(i) uttryckas, som sedan anydnds vid mdtuppdateringen enligt (6) ovan. Mdtekvationerna anvander sig av masignalerna fran vektorn (14).

Processorenheten är enligt en utforingsform anpassad att bestdmma ett kontrollvarde far estimeringen som indikerar ifall den tradlost overforda informationen och den relativa fordonsparametern hastammar fran samma fordon. Detta kan exempelvis goras genom att bestamma kovariansen mellan data fran de tva kallorna, vilket har illustrerats genom (12) ovan. Ifall kontrollvdrdet, alltsa i detta fall kovariansen, far det estimerade tillstandet okar over ett visst troskelvarde, indikerar detta att data fran de olika kallorna inte kommer frail 10 537 182 samma fordon. Det kan &â konstateras att ett okant fordon har kommit emellan de tvA fordonen, som da kan identifieras.

Vid estimeringen i FUSIONS-enheten är det mojligt att estimera exempelvis det frarnre fordonets langd, vilket kan vara anvandbar data for manga applikationer. Da lastbilars ldngd ofta Andras beroende pa hur manga och langa slap det har, underldttar det ifall man kan berdkna langden istallet ffir att uppmata den. Processorenheten är enligt en utforingsform anpassad att analysera det estimerade fordonstillstandet enligt forutbestamda regler som irmefattar att berakna en skillnad A mellan det estimerade tillstandet och ett farutbestamt tillstand, jamfora skillnaden LI med ett forutbestamt troskelvdrde, samt bestamma en skillnadssignal i beroende av resultatet av jamforelsen. Enligt en utforingsform innefattar namnda estimerade fordonstillstand en estimerad ldngd far det frarnre fordonet. I Figur 4A och Figur 4B exemplifieras hur ett okant fordon kan identifieras genom aft overvaka det framforvarande fordonet k:s langd. Fordonen k:s och k-1:s respektive position är kanda genom GPS, och det relativa avstandet Ap — GPS kan dá raknas ut mellan fordonen. Fordonet k-1 mater det relativa avstandet An rei genom att anyanda radar. I FUSION-enheten bestams ifall matningarna galler samma fordon. Fordonet k:s langd /k kan da bestammas genom att subtrahera APrei frail Ap — GPS, vilket illustreras i Figur 4A. Denna langd antas da som fordonets verkliga ldngd, och kan alltsa bestammas under Lard. Denna nu forutbestdmda ldngd jamfors sedan foretradesvis kontinuerligt med nya berdknade varden for fordonet k:s ldngd /k. En skillnad kan raknas fi-am, och ifall skillnaden är stori-e an ett forutbestamt troskelvarde, antas det att ett nytt fordon har kommit in mellan fordonen k och k-1, vilket illustreras i Figur 4B. Skillnadssignalen indikerar da att ett okant fordon kommit in mellan de tva fordonen.

Denna information om ett okant fordon kan ytterligare sakerstallas genom att berdkna ett kontrollvarde for estimeringen som beskrivits innan. Kontrollvardet kan exemeplvis vara i form av en kovarians for fordonslangden I. Ifall kovariansen är stone an ett forutbestamt troskelvarde, indikerar detta att informationen filn de tva kallorna inte kommer frail samma fordon. Regulatorn kan anvanda denna information far att reglera det bakomvarande fordonet sa att avstandet mellan det bakomvarande fordonet och det okanda fordonet akar. 11 537 182 Enligt en utforingsform innefattar ndmnda estimerade fordonstillstand en estimerad hastighet for det framre fordonet. Det är da mojligt att overvaka det framre fordonets hastighet for att identifera eventuella fel i dennes hastighetsangivelse. Fordonen k:s och k-1:s respektive hastighet är kanda genom sensorupptagningar, den relativa hastigheten Ay — "tradlost" kan dá raknas ut efter att data angaende hastigheten tradlost sants till det bakre fordonet. Den relativa hastigheten Av — "tradlost" är alltsA fordonets k:s hastighet som mottagits tradlost till fordonet k-1, subtrahetat med fordonet k-1:s hastighet. Fordonet k-1 mater sedan den relativa hastigheten Av„/ genom att anvanda exempelvis radar. I FUSION-enheten bestams ifall matningarna galler samma fordon. Ifall det under en viss tid finns en skillnad mellan Av — "tradlost" och Avret, kan det vara ett fel pA nagot av fordonens hastighetsangivelser. Skillnaden ska foretradesvis vara stone an ett forutbestamt troskelvdrde, for att kunna hdrledas till fel i hastighetsangivelsen. Fel i hastighetsangivelsen kan ytterligare sakerstallas genom att berdkna ett kontrollvarde i form av kovariansen for exempelvis skillnaden i relativ hastighet mellan fordonen. Ifall kovariansen är storre an ett forutbestaint troskelvarde, indikerar detta att det är fel i hastighetangivelsen hos nagot av fordonen. Regulatorn kan anvanda denna information for att reglera det bakomvarande fordonet sa att avstandet mellan fordonen satts till ett avstand som ãr sakert med hansyn till den felaktiga hastighetsangivelsen. Altemativt kan fordonens hastigheter kompenseras flit- den felaktiga Atergivningen av dess hastighet.

I utforingsformen som visas i Figur 3, erhaller sedan "REG."-enheten de relativa avstanden dk,k+i mellan de N fordonen, samt hastigheten vk fOr respektive fordon i fordonstAget frin FUSIONS-enheten. Processorenheten är enligt denna utforingsform anpassad att bestamma atminstone en styrsignal for atminstone ett fordon i fordonstAget baserat pa resultatet av analysen och/eller kontrollvardet for estimeringen. PA sa satt kan ett eller flera fordon i fordonstAget regleras for att anpassas efter exempelvis upptackten av ett okant fordon i fordonstAget. Enligt en utforingsform ãr processorenheten anpassad att bestamma en eller flera styrsignaler till det bakomvarande fordonet. Enligt en utforingsform genereras styrsignaler genom att anvanda en MPC-algoritm, som harnast kommer att forklaras. 12 537 182 MPC-algoritmen är en utokning av en LQ-regulator, som ofta anvands for att losa multivariabla reglerproblem. LQ-regulatorn minimerar en kostnadsfunktion vars funktion beskrivs som en linjar differentialekvation. Den generella kvadratiska kostnadsfunktionen minimeras med avseende pa styrsignalen u, exempelvis avstandet d och/eller hastigheten v, enligt (15) nedan: minE7.011x(k)Il1 + Ilu(k)IIk(15) i vilken Pi. och P2 ãr viktmatriser och anvands for att balansera hur tillstanden och 10 styrsignalen varderas. MPC kan aven hantera begransningar av styrsignalen och tillstanden, och kostnadsfunktion som sedan ska minimeras blir di: b I p (X (0) = fit II+ j)iik + iiu(k + nilk(16) i vilken Hp är prediktionshorisonten, och begansningar av avstandet mellan fordon i fordonstaget, fordonens hastighet och/eller motormoment. Enligt en utforingsform introduceras en integrerande verkan i kostnadsfunktionen (13) genom att skillnaden mellan tva efterfiiljande styrsignaler ska minimeras. Denna utforingsform ger en jamnare reglering eftersom styrsignalen inte tillats att variera f6r mycket. Utsignaler fran MPC:n är styrsignaler till andra regulatorer i fordonet i form av en referenshastighet till farthallaren eller och/eller en referensretardation till bromssystemet. Regulatorn kommer alltsa aft fungera som en overordnad regulator over de existerande farthallarna och/eller bromssystemen. Enligt en utforingsform innefattar systemet en omvandlingsenhet (visas inte) som är anpassad att omvandla en styrsignal innefattande moment Te till en lamplig styrsignal fiir en styrenhet i ett fordon. Detta kan g8ras enligt f6ljande villkor: Te > -250, v„f = v(k + 1)(17) Te < —250, are! =Ts v(k+i)-v(k)(18) 13 537 182 varvidär insignal till en farthallare, och aref är insignal till ett bromssystem. De angivna vardena ska endast ses som exempel, och andra varden är ants& tillampbara far uppfinningen. Fran REG.-enheten skickas nu styrsignaler vidare till en eller flera styrenheter i fordonet eller till styrenheter i andra fordon. Detta beror bland annat pa val av reglerstrategi. I Figur 5 visas en oversiktbild over hur centraliserad styming fungerar for N fordon i ett fordonstag. Den omgivande ramen representerar att alla fordonen har information om alla de andra fordonen i fordonstaget. Varje fordon loser dá samma optimeringsproblem. Det viii saga, varje fordon i fordonstaget beraknar en optimal styrsignal for varje fordon i fordonstaget. Fusion samt distribution av de optimala styrsignalerna behOver da goras fiir aft uppna en styrsignal som blir den verkliga utsignalen fran regulatom till vardera styrenhet i respektive fordon. I Figur 6 visas en oversiktsbild over hur decentraliserad styrning fungerar. Den omgivande ramen representerar att varje fordon har en beskrivning av sitt eget fordonssystem, och att varje fordon utfor optimering av dess egna styrsignal(er) och darfor kan styrsignalen eller styrsignalerna anvandas direkt efter att den eller de har beraknats.

Uppfinningen hanfor sig aven till en metod fi5r att identifiera fordon i samband med fordonstag. Fordonstaget innefattar atminstone tva fordon som är anpassade att kommunicera via tradlos kommunikation. Metoden innefattar i ett forsta steg i) att ta emot tradlos data fran atminstone det framre av de tva fordonen, varvid namnda data innefattar fordonets identitet samt atminstone en fordonsparameter ffir fordonet. Fordonsparametem kan exempelvis vara en position eller hastighet few det framre fordonet. Metoden innefattar vidare det andra steget ii) att uppmata en relativ fordonsparameter mellan det bakomvarande fordonet och det framre fordonet. Den relativa fordonsparametem kan exempelvis vara avstandet mellan fordonen, eller hastighetsskillnaden mellan fordonen. I ett tredje steg iii) estimeras ett fordonstillstand for det framre fordonet baserat atminstone pa en modell av fordonet samt namnda fordonssparametrar. Estimeringen kan goras med olika estimeringsmetoder, men har hari forklarats med utgangspunkt fran utokad Kalmanfiltering. Enligt en utforingsform innefattar metoden ett fjarde steg iv) att analysera det estimerade fordonstillstandet enligt forutbestamda regler som innefattar att berakna en skillnad d mellan det estimerade tillstandet och ett forutbestamt tillstand, jamfora skillnaden LI med ett forutbestamt troskelvarde, samt bestamma en skillnadssignal 14 537 182 i beroende av resultatet av jamforelsen. Det estimerade fordonstillstandet innefattar exemeplvis en estimerad langd for det framre fordonet. Ifall skillnadssignalen indikerar att det framre fordonets langd okar over ett visst troskelvarde, kan man konstatera att ett okant fordon kommit in mellan de hada fordonen i fordonstaget. Detta fordon kan da identifieras. Ifall det estimerade fordonstillstandet innefattar en estimerad hastighet far det frarnre fordonet, och det under en viss tid finns en skillnad mellan den estimerade hastigheten och ett fOrutbestamt tillstand som overstiger ett forutbestamt troskelvarde, kan man anta att det finns en felaktighet i nagon av fordonens hastighetatergivelse.

Enligt en utforingsform innefattar metoden att bestamma ett kontrollvarde for estimeringen som indikerar ifall den tradlost overforda informationen och den relativa fordonsparametern harstammar fran samma fordon. Kontrollvardet kan exempelvis vara variansen for tillstandet. PA sA salt kan man ytterligare sakerstalla att ldngden eller hastigheten okar. Enligt en utfOringsform innefattar metoden att bestamma atminstone en styrsignal far atminstone ett fordon i fordonstaget baserat pa resultatet av analysen ocb/eller kontrollvardet f6r estimeringen. PA sa satt kan man reglera fordonen i fordonstaget utifran upptackt okant fordon i fordonstaget.

Uppfinningen hanfor sig awn till en datorprogramprodukt innefattande datorprograminstruktioner for att forma ett datorsystem att utfOra stegen enligt metoden som beskrivits ovan, nth- datorprograminstruktionerna kors pa namnda datorsystem. Datorprograminstruktionerna är enligt en utforingsform lagade pa ett av ett datorsystem lusbart medium.

Den foreliggande uppfinningen är inte begransad till de ovan beskrivna utforingsformerna. Olika alternativ, modifieringar och ekvivalenter kan anvandas. Ddrfor begransar inte de ovan namnda utforingsformerna uppfinningens omfattning, som definieras av de bifogade kraven.

Claims (14)

537 182 Patentkrav

1. System i samband med fordonstag som innefattar atminstone tva fordon som är anpassade att kommunicera via trAdlos kommunikation, varvid systemet innefattar: 5 - en processorenhet som är anpassad att - ta emot tradlos data fran atminstone det framre av de tva fordonen, varvid naninda data innefattar atminstone en fordonsparameter for fordonet; - ta emot data fran en detektorenhet i det bakomvarande fordonet, varvid detektorenheten är anpassad att uppmata en relativ fordonsparameter mellan det framre 10 fordonet och det bakomvarande fordon, k a n n et e c kn at a v at t processorenheten är anpassad att: - estimera ett fordonstillstand fOr det framre fordonet baserat atminstone pa en modell av fordonet samt namnda fordonssparametrar, och generera en tillstandsignal som indikerar namnda estimerade fordonstillstand; - analysera det estimerade fordonstillstandet enligt forutbestamda regler som innefattar att berdkna en skillnad d mellan det estimerade tillstandet och ett forutbestdmt tillstand, Arnfora skillnaden A med ett forutbestamt troskelvarde, samt bestamma en skillnadssignal i beroende av resultatet av jamfOrelsen. 20

2.System enligt krav 1, varvid namnda estimerade fordonstillstand innefattar en estimerad ldngd fcir det frdmre fordonet.

3. System enligt nagot av ovanstaende krav, varvid namnda estimerade fordonstillstand innefattar en estimerad hastighet for det frdmre fordonet.

4. System enligt nAgot av ovanstaende krav, varvid processorenheten är anpassad att bestamma ett kontrollvarde for estimeringen som indikerar ifall den tradlost overforda informationen och den relativa fordonsparametern harstammar fran samma fordon. 16 537 182

5. System enligt nagot av ovanstaende krav, varvid processorenheten är anpassad att bestamma atminstone en styrsignal fOr atminstone ett fordon i fordonstaget baserat pa resultatet av analysen och/eller kontrollvardet far estimeringen.

6. System enligt nagot ay oyanstdende kray, varvid processorenheten är anpassad att anvanda utokad Kalmanfiltrering vid namnda estimering av fordonstillstand.

7. Metod i samband med fordonstag som innefattar atminstone tva fordon som är anpassade att kommunicera via tradlos kommunikation, varvid metoden innefattar att - ta emot tradlOs data fran atminstone det framre av de tva fordonen, varvid namnda data innefattar atminstone en fordonsparameter for fordonet; 1. uppmata en relativ fordonsparameter mellan det bakomvarande fordonet och det framre fordonet; 2. estimera ett fordonstillstand fiir det framre fordonet baserat atminstone pa en model! 15 av fordonet samt namnda fordonssparametrar; 3. analysera det estimerade fordonstillstandet enligt forutbestamda regler som innefattar att berakna en skillnad A mellan det estimerade tillstandet och ett forutbestamt tillstand, jarnfora skillnaden A med ett forutbestamt troskelvarde, samt bestamma en skillnadssignal i beroende av resultatet av jamfOrelsen.

8. Metod enligt lcrav 7, varvid namnda estimerade fordonstillstand innefattar en estimerad langd for det framre fordonet.

9. Metod enligt nagot av haven 7 till 8, varvid namnda estimerade fordonstillstand innefattar en estimerad hastighet for det frantre fordonet.

10. Metod enligt nagot av haven 7 till 9, som innefattar att bestamma ett kontrollvarde for estimeringen som indikerar ifall den tradlost overforda informationen och den relativa fordonsparametern harstammar fran samma fordon. 17 537 182

11. Metod enligt nagot av haven 7 till 10, som innefattar att bestamma atminstone en styrsignal for atminstone ett fordon i fordonstaget baserat pa resultatet av analysen och/eller kontrollvardet fOr estimeringen.

12. Metod enligt nagot av haven 7 till 11, som innefattar att anvanda utokad Kalmanfiltrering vid namnda estimering av fordonstillstand.

13. Datorprogramprodukt, innefattande datorprograminstruktioner for att forma ett datorsystem att utfora stegen enligt metoden enligt nagot av haven 7 till 12, nar 10 datorprograminstruktionerna kors pa narnnda datorsystem.

14. Datorprogramprodukt enligt krav 13, dar datorprograminstruktionema är lagrade pa ett av ett datorsystem lasbart medium. 18 537 182 1/4 d1,2 z7,2 1111131111IWO" dry 1 N ' 14C WINN 111110.11