WO2003072386A1 - Vorrichtung zur adaptiven geschwindigkeitsregelung eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung zur adaptiven geschwindigkeitsregelung eines kraftfahrzeugs Download PDF

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Albrecht Irion
Dirk John
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    • G01S2013/9327—Sensor installation details
    • G01S2013/93271—Sensor installation details in the front of the vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for adaptive speed control of a motor vehicle in the sense of a constant speed control or a
  • Speed constant control proposed, which comprises at least two devices that are connected to one another by means of a data exchange device.
  • the first device has at least one transmitting and receiving unit for detecting objects, which operates according to the radar and / or lidar principle, and at least one target object selection device.
  • the second device has at least one speed and distance controller and is connected to the first device by means of a data exchange system by means of which data relating to two detected objects are transmitted.
  • An adaptive cruise control is known from the publication "Adaptive Cruise Control System Aspects and Development Trends” by Winner, Witte et al., Published at SAE International Congress & Exposition, Detroit, February 26-29, 1996, which detects vehicles driving ahead by means of radar radiation recognizes and depending on the recognized objects a distance or Cruise control. From this publication it is known to construct such a device in such a way that the radar device, the target object selection and the distance and speed controller are accommodated in a common housing.
  • a distance control cruise control is known from the publication "At Your Own Responsibility” by E. Kittler, published in the magazine mot 2/2000, pages 74 to 76, in which the radar-based distance sensor and the
  • Control device for distance and speed control are provided separately in a vehicle.
  • the core of the present invention is a system for adaptive speed control of a motor vehicle in the sense of a distance constant control or a speed constant control, which consists of two devices which are connected to one another by means of a
  • the first device comprises at least one object detection device and at least one target object selection device.
  • the object detection device is capable of further
  • the target object selection device of the first device two objects are selected from the detected objects and the characteristic, kinematic variables of these two selected objects are forwarded to a second device for further processing, which device comprises at least one distance and speed controller.
  • This distance and speed controller also generates output signals from the characteristic, kinematic quantities of the two selected, detected objects which can be controlled by a power-determining control device of an internal combustion engine or an actuator of the delay means.
  • the data volume between the first device and the second device is kept low by the selection of exactly two objects by the target object selection device and the transmission of the associated characteristic, kinematic variables to the distance and speed controller.
  • Known systems either transmit all detected object data between the first device and the second device, which can lead to a very large amount of transmitted data, although a large part of the detected objects is not relevant for the current distance and speed control.
  • Other known systems select exactly one from the detected objects, the characteristic, kinematic quantities of which are used for distance and speed control. This leads, in particular in traffic situations in which the selected target object leaves its own lane or in which another vehicle intervenes between its own vehicle and the target object in front, to undesired control reactions which are caused, for example, by jerking, jerking the throttle, jerkily accelerating or jerky response of the deceleration means can express.
  • the distance and speed controller can adjust to the new situation at an early stage, for example as a result of a vehicle being reeved or the target object being rejected.
  • the control behavior of such a managed This noticeably improves the vehicle as a result of smooth transitions in changing control situations.
  • the device for object detection recognizes the vehicles and objects that are in the vicinity of the own vehicle. Furthermore, this object detection device is able to detect characteristic, kinematic magnitudes of the vehicles, which also include the magnitudes required for speed control in the sense of a distance constant control or
  • Constant speed control are of particular interest.
  • the device provided for target object selection selects from the detected objects the target object that is of particular interest for the control and determines the current control behavior. Furthermore, the facility for target object selection selects a further object which could be selected as a new target object in the further course and thus influences the control activity.
  • the device provided for the transmission of data forwards the characteristic, kinematic quantities of the selected objects to the control device.
  • an object of the present invention is a device for regulating the driving speed in the sense of a constant speed control or
  • Distance constant control which has at least one distance and speed controller, a data exchange device, and output devices for passing on output signals.
  • this device receives characteristic, kinematic quantities of exactly two by means of the data exchange device Objects that were detected using an object detection system and feeds them to the intended distance and speed controller.
  • Speed controller in turn generates output signals, including the characteristic, kinematic variables, with which at least one power-determining actuator of an internal combustion engine and / or a device for actuating the deceleration means can be controlled.
  • Another object of the invention is a device for exchanging signals between a first device and a second device, the characteristic, kinematic quantities of exactly two recognized objects being transmitted by means of the device according to the invention.
  • the first device provides at least one object detection unit and at least one device for target object selection
  • the second device provides at least one speed and distance controller.
  • the invention provides a method for exchanging signals between a first device and a second device, the first device having at least one object detection system and a device for target object selection and the second device having at least one speed and distance controller.
  • the essence of the method is to determine the characteristic, kinematic quantities of exactly the two objects detected by the object detection system
  • Target object selection device were selected to forward to the second device, in which control signals are provided for a power-determining actuator of an internal combustion engine and for controlling the deceleration means.
  • Object detection device around a transmitting and receiving unit for radar radiation and / or a transmitting and receiving unit for lidar radiation and / or a receiving unit for an image acquisition system. It is irrelevant which radar method is used to transmit and
  • Receiver unit for radar radiation works and for which ranges it is designed. In principle, this system can work with any radar modulation or any radar range.
  • the proposed image acquisition system is advantageously a video camera, which is also a
  • Be stereo video camera can receive image information in the visible or infrared light spectrum. It is also possible to provide an illumination device for the intended image acquisition system, which illuminates the desired detection area with visible or also infrared light in order to improve the image acquisition properties.
  • the characteristic, kinematic variables, which correspond to the transmitted data at least one of the variables distance of the object to the object detection device, relative speed of the object in relation to the own vehicle speed or absolute speed of the object, relative acceleration of the object with respect to the own vehicle or
  • Object detection systems a unique object designation, Information about whether the object was detected for the first time or has already been detected repeatedly. Information about the functionality of the object detection device, for example whether it is precisely adjusted, whether it is dirty, whether it is currently blinded or whether there is poor visibility.
  • first device and the second device are accommodated in a common housing.
  • first and the second device it is advantageous that you can get by with a single device and not have to accommodate two devices in different places in the vehicle and have to connect them.
  • first and the second device are accommodated in two separate housings. Due to the spatial separation of the first and the second device in separate housings, it is possible to provide a sensor that is very small in terms of size and can therefore be used in a variety of ways. In this case, the second housing should be installed at a remote location where there is sufficient space.
  • the device for exchanging signals between the first and the second device is advantageously a CAN bus.
  • Control element which is provided for a control device of an adaptive distance or speed control of a motor vehicle.
  • a program is stored on the control element, which can run on a computing device, in particular on a microprocessor, and is suitable for executing the method according to the invention.
  • the invention is thus implemented by a program stored on the control element, so that this control element provided with the program represents the invention in the same way as the method for the execution of which the program is suitable.
  • an electrical storage medium for example a read-only memory, can be used as the control element.
  • Figure 1 shows an exemplary environmental situation for the
  • Figure 2 shows a first embodiment of the device according to the invention and Figure 3 shows another embodiment of the device according to the invention.
  • FIG 1 is an exemplary traffic situation for the use of an adaptive distance and Speed controller shown.
  • the vehicle 1 equipped with the adaptive distance and speed controller 2 can be seen, which is moving, for example, in the middle lane of a multi-lane road.
  • the object detection system 2 which is usually attached to the front of the vehicle 1 and can be designed as a radar, lidar or video system, detects the other objects in the vehicle environment that are within the detection area, the limits of which are shown by the two lines 4. Furthermore, the central axis 3 of the object detection area is shown, which coincides with the main beam direction of the transmitting and receiving devices in the case of a radar or lidar device. One selects from the objects that were detected by the object detection system 2
  • Target object selection device a suitable target object 5.
  • This target object is usually the vehicle 5 driving directly in front of one's own vehicle, the driving dynamics behavior of which dominantly influences the control behavior of one's own vehicle 1.
  • Further objects 6 are only recognized insofar as they move within the detection area 4. The driving dynamics of these further objects 6 become relevant if this further object plans, for example, by a planned shearing-in process between the own vehicle 1 and the preceding vehicle 5 or if the target object vehicle 5 swerves, for example by changing lanes, and a vehicle 6 driving ahead new target object is identified.
  • the driving-dynamic variables of the current target object 5 and the driving-dynamic variables of another recognized object 6, which was recognized as a potential, future target object are thus relevant for the current and future control behavior of the vehicle 1.
  • a first device 7 can be seen, which according to the invention has at least one object detection device and a target object selection device.
  • the object detection system is a radar or lidar system
  • this first device 7 has a transmitting and receiving device 8.
  • the receiving element 8 represents a pure receiving system, which can be designed, for example, as a video camera.
  • the transmitting and receiving device 8 emits radar or lidar signals, which is reflected on this object 5, 6 in the case of a preceding vehicle and is reflected back to the transmitting and receiving device.
  • the object detection device is in this case able to detect vehicle dynamics variables, such as, for example, the distance of the object 9, the absolute or relative speed of the object 9 with respect to the transmitting and receiving device 8, the absolute acceleration or relative acceleration of the object 9 with respect to the object detection system, the transverse speed of the object 9 with respect to the longitudinal axis of the vehicle or the central axis 3 of the object detection, and to provide information as to whether the object detection system is precisely adjusted, is dirty, is blinded or there is poor visibility.
  • vehicle dynamics variables such as, for example, the distance of the object 9, the absolute or relative speed of the object 9 with respect to the transmitting and receiving device 8, the absolute acceleration or relative acceleration of the object 9 with respect to the object detection system, the transverse speed of the object 9 with respect to the longitudinal axis of the vehicle or the central axis 3 of the object detection, and to provide information as to whether the object detection system is precisely adjusted, is dirty, is blinded or there is poor visibility.
  • Target object selection device which is also provided in the first device 7, selects from the detected objects 9 the target object, the driving dynamics of which have a dominant effect on the distance and speed controller. Furthermore, the target object selection device selects another recognized object that has been identified as a potential future target object.
  • objects 9 come into consideration here, which cut in between the own vehicle 1 and the target object 5 or come there objects 6 preceding in front of the target object 5 are considered, in the event that the target object 5 swings out of the current lane and is no longer suitable as a target object.
  • Objects selected for the target object are forwarded to a second device 10 via a data exchange device 13.
  • This second device 10 has at least one speed and distance controller.
  • This distance and speed controller works as a constant speed controller in the event that no preceding object has been recognized or in the case that at least one preceding object 5 has been recognized as a constant distance controller.
  • the vehicle dynamics transmitted by means of the data exchange device 13 are forwarded to the distance and speed controller, which generates two output signals that influence the behavior.
  • These two output variables are, in particular, an output variable for controlling a power-determining control device for one
  • Internal combustion engine 11 in particular an electrically operated throttle valve or an electrically controlled injection system and a control signal for controlling the deceleration means 12 of the vehicle 1.
  • Target object before the target object change of the distance and speed controller are available.
  • the modular design of this adaptive speed and distance controller makes it possible to provide the first device 7 and the second device 10 in separate housings, as a result of which the first device can be mounted in a small design on the front of the vehicle and the second device 10 in a convenient place can be installed elsewhere in the vehicle.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the devices according to the invention.
  • the first device 7 can again be seen, which has at least one object detection system and a target object selection device.
  • the target object selector selects from the recognized ones
  • the vehicle dynamic variables of these two selected objects are forwarded to the second device 10 by means of the data exchange device 13.
  • the transmitted, dynamic driving variables of the two selected objects become an output signal for a power-determining one
  • Control element of an internal combustion engine 11 is generated and an output signal for controlling the deceleration means 12 of the vehicle is also generated. It is further within the meaning of the invention that the first device 7 and the second device 10 are accommodated in a common housing 14, so that the Data exchange device 13 represents an internal interface between two modules 7, 10.
  • This modular structure of the adaptive speed and distance controller makes it possible to provide a standardized first device and also a likewise standardized second device 10, which can be interconnected depending on the use of this distance and speed controller.
  • the distance and speed controller that is provided in the second device 10 is independent of the selection criteria of the target object selection device in the first device 7, whereby an improved control function is achieved in complex traffic situations. Due to the modular structure, better interchangeability of the object detection system and of the control unit, which acts directly on actuators 11, 12, is also achieved.

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs im Sinne einer Abstandskonstantregelung bzw. einer Geschwindigkeitskonstantregelung vorgeschlagen, die mindestens zwei Einrichtungen umfasst, die mittels einer Datenaustauscheinrichtung miteinander verbunden sind. Die erste Einrichtung weist mindestens eine Sende- und Empfangseinheit zur Detektion von Objekten auf, die nach dem Radar- und/oder Lidarprinzip arbeitet sowie mindestens eine Zielobjektauswahleinrichtung. Die zweite Einrichtung weist mindestens einen Geschwindigkeits- und Abstandsregler auf und ist mit der ersten Einrichtung mittels eines Datenaustauschsystems verbunden, mittels dem Daten bezüglich zweier detektierter Objekte übertragen werden.

Description

Vorrichtung zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs
Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs im Sinne einer Abs andskonstantregelung bzw. einer
Geschwindigkeitskonstantregelung vorgeschlagen, die mindestens zwei Einrichtungen umfaßt, die mittels einer Datenaustauscheinrichtung miteinander verbunden sind. Die erste Einrichtung weist mindestens eine Sende- und Empfangseinheit zur Detektion von Objekten auf, die nach dem Radar- und/oder Lidarprinzip arbeitet sowie mindestens eine Zielob ektauswahleinrichtung auf. Die zweite Einrichtung weist mindestens einen Geschwindigkeits- und Abstandsregler auf und ist mit der ersten Einrichtung mittels eines Datenaustauschsystems verbunden, mittels dem Daten bezüglich zweier detektierter Objekte übertragen werden.
Stand der Technik
Aus der Veröffentlichung „Adaptive Cruise Control System Aspects and Development Trends" von Winner, Witte et al . , veröffentlicht auf der SAE International Congress & Exposition, Detroit, 26.-29. Februar 1996 ist ein adaptiver Geschwindigkeitsregler bekannt, der mittels Radarstrahlung vorherfahrende Fahrzeuge erkennt und in Abhängigkeit der erkannten Objekte eine Abstands- oder Geschwindigkeitsregelung vornimmt. Aus dieser Veröffentlichung ist bekannt, ein derartiges Gerät so aufzubauen, dass die Radareinrichtung, die Zielobjektauswahl sowie der Abstands- und Geschwindigkeitsregler in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.
Aus der Veröffentlichung „Auf eigene Verantwortung" von E. Kittler, veröffentlicht in der Zeitschrift mot 2/2000, Seite 74 bis 76 ist ein Abstandsregeltempomat bekannt, bei dem der auf Radarbasis arbeitende Abstandssensor sowie das
Steuergerät zur Abstands- und Geschwindigkeitsregelung getrennt in einem Fahrzeug vorgesehen sind.
Kern und Vorteile der Erfindung
Kern der vorliegenden Erfindung ist ein System zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs im Sinne einer Abstandskonstantregelung bzw. einer Geschwindigkeitskonstantregelung, das aus zwei Einrichtungen besteht, die untereinander mittels einer
Datenaustauscheinrichtung verbunden sind. Die erste Einrichtung umfaßt mindestens eine Objektdetektionseinrichtung sowie mindestens eine Zielobj ektauswahleinrichtung . Die Objektdetektionseinrichtung ist in der Lage, weitere
Fahrzeuge und Objekte in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs zu erkennen sowie deren charakteristische, kinematische Größen zu messen. In der Zielobjektauswahleinrichtung der ersten Einrichtung werden aus den detektierten Objekten zwei Objekte ausgewählt und die charakteristischen, kinematischen Größen dieser beiden ausgewählten Objekte zur weiteren Verarbeitung an eine zweite Einrichtung weitergeleitet, die mindestens einen Abstands- und Geschwindigkeitsregler umfaßt. Dieser Abstands- und Geschwindigkeitsregler erzeugt aus den charakteristischen, kinematischen Größen der beiden ausgewählten, detektierten Objekte Ausgangssignale, mit denen eine leistungsbestimmende Stelleinrichtung einer Brennkraftmaschine oder ein Stellglied der Verzögerungsmittel angesteuert werden kann. Durch die Auswahl von genau zwei Objekten durch die Zielobjektauswahleinrichtung und die Übertragung der zugehörigen charakteristischen, kinematischen Größen an den Abstands- und Geschwindigkeitsregler wird das Datenaufkommen zwischen der ersten Einrichtung und der zweiten Einrichtung gering gehalten. Bekannte Systeme übertragen zwischen der ersten Einrichtung und der zweiten Einrichtung entweder alle detektierten Objektdaten, was zu einer sehr großen Fülle an übertragenen Daten führen kann obwohl ein Großteil der erkannten Objekte für die momentane Abstands- und Geschwindigkeitsregelung nicht relevant ist. Andere bekannte Systeme wählen aus den detektierten Objekten genau eines aus, dessen charakteristische, kinematische Größen zur Abstands- und Geschwindigkeitsregelung verwendet werden. Dies führt insbesondere bei Verkehrssituationen, in denen das ausgewählte Zielobjekt die eigene Fahrbahn verläßt oder in denen ein weiteres Fahrzeug sich zwischen das eigene Fahrzeug und das vorausfahrende Zielobjekt einschert zu ungewünschten Regelreaktionen die sich beispielsweise durch Ruckein, ruckartiges Gasgeben, ruckartiges Gaswegnehmen oder ruckartiges Ansprechen der Verzögerungsmittel äußern kann. Durch die Übertragung der charakteristischen, kinematischen Größen von genau zwei Objekten wird erreicht, dass neben den Größen des ausgewählten Zielobjektes die Größen eines weiteren Objektes übertragen werden können. Hierbei werden insbesondere die kinematischen Größen des Objektes übertragen, das als potentielles zukünftiges Zielobjekt klassifiziert wird. Dadurch kann der Abstands- und Geschwindigkeitsregler bereits frühzeitig auf die neue Situation einregeln, die beispielsweise durch das Einscheren eines Fahrzeuges oder das Ausscheren des Zielobjektes entstehen. Das Regelverhalten eines derart geführten Fahrzeugs verbessert sich hierdurch merklich durch sanfte Übergänge bei sich stark verändernden Regelsituationen.
Es ist weiterhin Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die mindestens eine Einrichtung zur Detektion von Objekten, eine Einrichtung zur Zielobjektauswahl sowie eine Einrichtung zur Übermittlung von Daten vorsieht. Die Einrichtung zur Objektdetektion erkennt hierbei die Fahrzeuge und Objekte, die sich im ümgebungsbereich des eigenen Fahrzeugs befinden. Weiterhin ist diese Objektdetektionseinrichtung in der Lage, charakteristische, kinematische Größer der Fahrzeuge zu erfassen, wobei hierunter auch die Größen fallen, die für eine Geschwindigkeitsregelung im Sinne einer Abstandskonstantregelung oder
Geschwindigkeitskonstantregelung von besonderem Interesse sind. Die vorgesehene Einrichtung zur Zielobjektauswahl wählt aus den erkannten Objekten das Zielobjekt aus, das für die Regelung von besonderem Interesse ist und das momentane Regelverhalten bestimmt. Weiterhin wählt die Einrichtung zur Zielob ektauswahl ein weiteres Objekt aus, das im weiteren Verlauf als neues Zielobjekt ausgewählt werden könnte und damit die Regeltätigkeit beeinflusst. Die weiterhin vorgesehene Einrichtung zur Übermittlung von Daten leitet die charakteristischen, kinematischen Größen der ausgewählten Objekte an die Regeleinrichtung weiter.
Weiterhin ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit im Sinne einer Geschwindigkeitskonstantregelung oder
Abstandskonstantregelung, die mindestens einen Abstands- und Geschwindigkeitsregler, eine Datenaustauscheinrichtung, sowie Ausgabeeinrichtungen zur Weitergabe von Ausgangssignalen aufweist. Erfindungsgemäß erhält diese Vorrichtung mittels der Datenaustauscheinrichtung charakteristische, kinematische Größen von genau zwei Objekten, die mittels eines ObjektdetektionsSystems erfaßt wurden und führt diese dem vorgesehenen Abstands- und Geschwindigkeitsregler zu. Der Abstands- und
Geschwindigkeitsregler wiederum generiert unter Einbeziehung der charakteristischen, kinematischen Größen Ausgangssignale, mit denen mindestens ein leistungsbestimmendes Stellglied einer Brennkraftmaschine und/oder eine Einrichtung zur Betätigung der Verzögerungsmittel ansteuerbar sind.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Austausch von Signalen zwischen einer ersten Einrichtung und einer zweiten Einrichtung, wobei mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung die charakteristischen, kinematischen Größen genau zweier erkannter Objekte übertragen werden. Hierbei sieht die erste Einrichtung mindestens eine Objektdetektionseinheit und mindestens eine Einrichtung zur Zielobjektauswahl vor sowie die zweite Einrichtung mindestens einen Geschwindigkeits- und Abstandsregler vor.
Weiterhin sieht die Erfindung ein Verfahren zum Austausch von Signalen zwischen einer ersten Einrichtung und einer zweiten Einrichtung vor, wobei die erste Einrichtung mindestens ein Objektdetektionssystem sowie eine Einrichtung zur Zielobjektauswahl aufweist und die zweite Einrichtung mindestens einen Geschwindigkeits- und Abstandsregler aufweist. Kern des Verfahrens ist es, die vom Objektdetektionssystem erfaßten charakteristischen, kinematischen Größen genau der beiden Objekte, die von der
Zielobjektauswahleinrichtung ausgewählt wurden, an die zweiten Einrichtung weiterzuleiten, in der Stellsignale für ein leistungsbestimmendes Stellglied einer Brennkraftmaschine und für eine Ansteuerung der Verzögerungsmittel vorgesehen ist. Erfindungsgemäß wird dieses durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei der
Objektdetektionseinrichtung um eine Sende- und Empfangseinheit für Radarstrahlung und/oder eine Sende- und Empfangseinheit für Lidarstrahlung und/oder eine Empfangseinheit für ein Bilderfassungssystem. Hierbei ist es unerheblich, nach welchem Radarverfahren die Sende- und
Empfangseinheit für Radarstrahlung arbeitet und für welche Reichweiten diese ausgelegt ist. Prinzipiell kann dieses System mit jeder Radarmodulation oder jeder Radarreichweite arbeiten. Das vorgesehene Bilderfassungssystem ist vorteilhafterweise eine Videokamera, die auch eine
Stereoviedeokamera sein, und die im sichtbaren oder auch im infraroten Lichtspektrum Bildinformationen empfangen kann. Auch ist es möglich, für das vorgesehene Bilderfassungssystem eine Beleuchtungseinrichtung vorzusehen, die den gewünschten Erfassungsbereich mit sichtbarem oder auch infrarotem Licht ausleuchtet um die Bilderfassungseigenschaften zu verbessern.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die charakteristischen, kinematischen Größen, die den übertragenen Daten entsprechen, mindestens eine der Größen Abstand des Objekts zur Objektdetektionseinrichtung, Relativgeschwindigkeit des Objekts in Bezug zur eigenen Fahrzeuggeschwindigkeit oder Absolutgeschwindigkeit des Objektes, Relativbeschleunigung des Objekts bezüglich des eigenen Fahrzeugs oder
Absolutbeschleunigung des Objekts, Querversatz des Objekts bezogen auf die Fahrzeuglängsachse oder bezogen auf die Mittelachse der Objektdetektionseinrichtung, Quergeschwindigkeit des Objekts bezüglich der Fahrzeuglängsachse oder der Zentralach.se des
Objektdetektionssyste s, eine eindeutige Objektbezeichnung, Informationen darüber, ob das Objekt erstmalig detektiert wurde oder bereits wiederholt detektiert wurde Informationen über die Funktionsfähigkeit der Ob ektdetektionseinrichtung, beispielsweise ob diese exakt justiert ist, ob diese verschmutzt ist, ob diese momentan geblendet ist oder ob schlechte Sichtverhältnisse vorliegen, ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die erste Einrichtung und die zweite Einrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Beim Vorsehen eines gemeinsamen Gehäuses für die erste und die zweite Einrichtung ist es vorteilhaft, dass man mit einem einzigen Gerät auskommt und nicht zwei Gerät an unterschiedlichen Plätzen im Fahrzeug unterbringen muß und diese verbinden muß.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die erste und die zweite Einrichtung in zwei getrennten Gehäusen untergebracht sind. Durch die räumliche Trennung der ersten und der zweiten Einrichtung in separaten Gehäusen ist es möglich, einen Sensor vorzusehen, der in Bezug auf die Baugröße sehr klein ist und damit vielseitig einsetzbar ist. In diesem Fall ist das zweite Gehäuse an einem entfernten Ort vorzusehen, an dem ausreichend Platz zur Verfügung steht.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Vorrichtung zum Austausch von Signalen zwischen der ersten und der zweiten Einrichtung um einen CAN-Bus .
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines
Steuerelements , das für ein Steuergerät einer adaptiven Abstands- bzw. Geschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm gespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so dass dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenf ssung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Zeichnungen.
Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine beispielhafte UmgebungsSituation für den
Einsatz einer adaptiven Abstands- und
Geschwindigkeitsregelung, Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In Figur 1 ist eine beispielha te Verkehrssituation für den Einsatz eines adaptiven Abstands- und Geschwindigkeitsreglers aufgezeigt. Zu erkennen ist das mit dem adaptiven Abstands- und Geschwindigkeitsregler 2 ausgerüstete Fahrzeug 1, das sich beispielsweise auf der mittleren Fahrspur einer mehrspurigen Straße bewegt. Das üblicherweise an der Frontseite des Fahrzeugs 1 angebrachte Objektdetektionssystem 2, das als Radar-, Lidar- oder Videosystem ausgebildet sein kann, erfaßt die weiteren Objekte im Fahrzeugumfeld, die sich innerhalb des Erfassungsbereichs befinden, dessen Grenzen durch die beiden Linien 4 eingezeichnet sind. Weiterhin ist die Zentralachse 3 des Objekterfassungsbereichs eingezeichnet, die im Falle einer Radar- oder Lidareinrichtung mit der Hauptstrahlrichtung der Sende- und Empfangseinrichtungen zusammenfällt. Aus den Objekten, die durch das ObjekterfassungsSystem 2 detektiert wurden, wählt eine
Zielobjektauswahleinrichtung ein geeignetes Zielobjekt 5 aus. Dieses Zielobjekt ist üblicherweise das direkt vor dem eigenen Fahrzeug vorherfahrende Fahrzeug 5, dessen fahrdynamische Verhalten das Regelverhalten des eigenen Fahrzeugs 1 dominant beeinflusst. Weitere Objekte 6 werden nur insofern erkannt, wenn sie sich innerhalb des Erfassungsbereichs 4 bewegen. Die fahrdynamischen Größen dieser weiteren Objekte 6 erlangen in dem Fall Relevanz, wenn dieses weitere Objekt beispielsweise durch einen geplanten Einschervorgang zwischen das eigene Fahrzeug 1 und das vorherfahrende Fahrzeug 5 plant oder wenn das Zielobjektfahrzeug 5 beispielsweise durch einen Spurwechsel ausschert und ein weiter vorausfahrendes Fahrzeug 6 als neues Zielobjekt identifiziert wird. Für das momentane und das zukünftige Regelverhalten des Fahrzeugs 1 sind somit die fahrdynamischen Größen des momentanen Zielobjekts 5 sowie die fahrdynamischen Größen eines weiteren erkannten Objekts 6, das als potentielles, zukünftiges Zielobjekt erkannt wurde, relevant . In Figur 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtungen abgebildet. Zu erkennen ist eine erste Einrichtung 7, die erfindungsgemäß mindestens eine Objektdetektionseinrichtung sowie eine Zielobjektauswahleinrichtung aufweist. Im Falle, dass das Objektdetektionssystem ein Radar- oder Lidarsystem ist, verfügt diese erste Einrichtung 7 über eine Sende- und Empfangseinrichtung 8. Im Falle eines Objektdetektionssystem in Form einer Bilderfassungseinrichtung repräsentiert das Empfangselement 8 ein reines Empfangssystem, das beispielsweise als Videokamera ausgebildet sein kann. Die Sende- und Empfangseinrichtung 8 sendet Radar- oder Lidarsignale aus, die im Falle eines vorherfahrenden Fahrzeugs an diesem Objekt 5,6 reflektiert wird und zur Sende- und Empfangseinrichtung zurückreflektiert wird. Die Objektdetektionseinrichtung ist hierbei in der Lage, fahrdynamische Größen zu erfassen, wie beispielsweise den Abstand des Objekts 9, die Absolut- oder Relativgeschwindigkeit des Objekts 9 in Bezug auf die Sende- und Empfangseinrichtung 8, die Absolutbeschleunigung oder Relativbeschleunigung des Objekts 9 bezüglich des Objektdetektionssystems, die Quergeschwindigkeit des Objekts 9 bezüglich der Fahrzeuglängsachse oder der Objektdetektionszentralachse 3, sowie Informationen darüber bereitzustellen, ob das Objektdetektionssystem exakt justiert ist, verschmutzt ist, geblendet wird oder schlechte Sichtverhältnisse vorliegen. Die
Zielobjektauswahleinrichtung, die in der ersten Einrichtung 7 weiterhin vorgesehen ist, wählt aus den erkannten Objekten 9 das Zielobjekt aus, dessen fahrdynamische Größen dominant auf den Abstands- und Geschwindigkeitsregler einwirken. Weiterhin wählt die Zielobjektauswahleinrichtung ein weiteres erkanntes Objekt aus, das als potentielles zukünftiges Zielobjekt identifiziert wurde. Hierbei kommen insbesondere Objekte 9 in Betracht, die zwischen das eigene Fahrzeug 1 und das Zielobjekt 5 einscheren oder es kommen vor dem Zielobjekt 5 vorherfahrende Objekte 6 in Betracht, für den Fall, dass das Zielobjekt 5 aus der momentanen Fahrspur ausschert und nicht mehr als Zielobjekt geeignet ist. Die charakteristischen, kinematischen bzw. fahrdynamischen Größen dieser beiden, von der
Zielobjektauswahleinrichtung ausgewählten Objekte werden über eine Vorrichtung zum Datenaustausch 13 an eine zweite Einrichtung 10 weitergeleitet. Diese zweite Einrichtung 10 weist mindestens einen Geschwindigkeits- und Abstandsregler auf. Dieser Abstands- und Geschwindigkeitsregler arbeitet im Fall, dass kein vorherfahrendes Objekt erkannt wurde als Konstantgeschwindigkeitsregler bzw. im Fall, dass mindestens ein vorherfahrendes Objekt 5 erkannt wurde als Konstantabstandsregler . Hierzu werden die mittels der Datenaustauscheinrichtung 13 übermittelten fahrdynamischen Größen an den Abstands- und Geschwindigkeitsregler weitergeleitet, der zwei Ausgangssignale erzeugt, die das Verhalten beeinflussen. Diese beiden Ausgangsgrößen sind insbesondere eine Ausgangsgröße zur Steuerung einer leistungsbestimmenden Stelleinrichtung für eine
Brennkraftmaschine 11, insbesondere eine elektrisch betätigte Drosselklappe oder ein elektrisch gesteuertes Einspritzsystem sowie ein Steuersignal zur Ansteuerung der Verzögerungsmittel 12 des Fahrzeugs 1. Durch die Maßnahme, dass die erste Einrichtung 7 an die zweiten Einrichtung 10 mittels der Datenaustauscheinrichtung 13 nur die f hrdynamischen Größen zweier erkannter Objekte überträgt, wird das Datenaufkommen zwischen der ersten Einrichtung 7 und der zweiten Einrichtung 10 niedrig gehalten im Vergleich zu Systemen, die fahrdynamische Größen bezüglich aller erkannter Objekte übertragen. Im Vergleich zu Systemen, die nur die fahrdynamischen Größen des Zielobjekts 5 übertragen, ergibt sich insbesondere in Fahrsituationen, in denen das Zielobjekt 5 gewechselt wird ein besseres Regelverhalten, da die fahrdynamischen Größen des potentiellen neuen
Zielobjekts bereits vor dem Zielobjektwechsel des Abstands- und Geschwindigkeitsreglers zur Verfügung stehen. Durch den modularen Aufbau dieses adaptiven Geschwindigkeits- und Abstandsreglers ist es möglich, die erste Einrichtung 7 und die zweiten Einrichtung 10 in separaten Gehäusen vorzusehen, wodurch die erste Einrichtung in kleiner Bauform an der Fahrzeugfront montiert werden kann und die zweite Einrichtung 10 an einem günstigen Platz an anderer Stelle im Fahrzeug eingebaut werden kann.
In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen dargestellt. Zu erkennen ist wiederum die erste Einrichtung 7, die mindestens ein Objektdetektionssystem sowie eine Zielobjektauswahleinrichtung aufweist. Durch das Sende- und Empfangselement 8, das im Fall eines Bilderkennungssystems auch als reines Empfangselement ausgeführt sein kann, werden Radar- oder Lidarstrahlen ausgesendet, die an einem vorherfahrenden Objekt 9 reflektiert werden und vom Empfangselement 8 empfangen werden. Die Zielobjektauswahleinrichtung wählt aus den erkannten
Objekten ein Zielobjekt aus, das das Reglerverhalten des Abstands- und Geschwindigkeitsreglers dominant beeinflußt, sowie ein weiteres, potentielles zukünftiges Zielobjekt aus. Mittels der Datenaustauscheinrichtung 13 werden die fahrdynamischen Größen dieser beiden ausgewählten Objekte an die zweite Einrichtung 10 weitergeleitet. In dieser zweiten Einrichtung 10, die mindestens einen Abstands- und Geschwindigkeitsregler aufweist, wird aus den übermittelten, fahrdynamischen Größen der beiden ausgewählten Objekte zum einen ein Ausgangssignal für ein leistungsbestimmendes
Stellelement einer Brennkraftmaschine 11 erzeugt sowie weiterhin ein Ausgangssignal zur Steuerung der Verzögerungsmittel 12 des Fahrzeugs erzeugt. Es ist weiterhin im Sinne der Erfindung, dass die erste Einrichtung 7 sowie die zweite Einrichtung 10 in einem gemeinsamen Gehäuse 14 untergebracht sind, so dass die Datenaustauscheinrichtung 13 eine interne Schnittstelle zwischen zwei Modulen 7, 10 darstellt. Durch diesen modularen Aufbau des adaptiven Geschwindigkeits- und Abstandsreglers ist es möglich, eine standardisierte erste Einrichtung sowie eine ebenfalls standardisierte zweiten Einrichtung 10 vorzusehen, die je nach Einsatz dieses Abstands- und Geschwindigkeitsreglers zusammengeschaltet werden können.
Weiterhin ist es auch denkbar, zwei erste Einrichtungen 7 vorzusehen, die über Datenaustauscheinrichtungen 13 an eine gemeinsame zweiten Einrichtung 10 Daten übermittelt, wodurch eine sehr universelle Verwendung dieses Systems erreicht wird. Durch das Übertragen der fahrdynamischen Größen zweier Objekte ist der Abstands- und Geschwindigkeitsregler, der in der zweiten Einrichtung 10 vorgesehen ist, unabhängig von den Auswahlkriterien der Zielobjektauswahleinrichtung in der ersten Einrichtung 7 , wodurch in komplexen Verkehrssituationen eine verbesserte Regelfunktion erreicht wird. Durch den modularen Aufbau wird weiterhin eine bessere Austauschbarkeit des Objektdetektionssystems sowie der Regeleinheit, die unmittelbar auf Aktuatoren 11, 12 einwirkt, erreicht.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs im Sinne einer Abstandskonstantregelung bzw. einer Geschwindigkeitskonstantregelung, aufweisend mindestens zwei Einrichtungen, die mittels einer
Datenaustauscheinrichtung (13) verbunden sind, wobei die erste Einrichtung (7) mindestens eine Objektdetektionseinrichtung sowie mindestens eine Zielob ektauswahleinrichtung aufweist und die zweite Einrichtung (10) mindestens einen Geschwindigkeits- und Abstandsregler aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenaustauscheinrichtung (13) Daten bezüglich zweier detektierter Objekte (9) überträgt.
2. Vorrichtung zur Detektion von Objekten (7), umfassend mindestens eine Einrichtung zur Detektion von Objekten, eine Einrichtung zur Zielobjektauswahl sowie eine Einrichtung zur Übermittlung von Daten, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Zielobjektauswahl aus den von der Objektdetektionseinrichtung detektierten Objekten zwei Objekte auswählt und die zugehörigen gemessenen kinematischen Größen mittels der Einrichtung zur Übermittlung von Daten ausgibt.
3. Vorrichtung zur Regelung der FahrZeuggeschwindigkeit im Sinne einer Geschwindigkeitskonstantregelung oder einer Abstandskonstantregelung, aufweisend mindestens einen Abstands- und Geschwindigkeitsregler, eine Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe eines leistungsbestimmenden Signals, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, eine Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe eines Steuersignals für die Verzögerungsmittel sowie eine Datenaustauscheinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das leistungsbestimmende Signal und das Steuersignal für die Verzögerungsmittel im Abstands- und Geschwindigkeitsregler gebildet werden und hierfür die kinematischen Größen zweier detektierter Objekte berücksichtigt werden, die von einer Objektdetektionseinrichtung erfasst wurden und der
Vorrichtung mittels der Datenaustauscheinrichtung zugeführt werden .
4. Vorrichtung zum Austausch von Signalen zwischen einer ersten Einrichtung, die mindestens eine
Objektdetektionseinheit und mindestens eine Einrichtung zur Zielobjektauswahl aufweist und einer zweiten Einrichtung, die mindestens einen Geschwindigkeits- und Abstandsregler aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Vorrichtung zum Austausch von Signalen Daten bezüglich zweier detektierter Objekte von der ersten Einrichtung an die zweite Einrichtung übertragen werden.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektdetektionseinrichtung eine Sende- und Empfangseinheit für RadarStrahlung ist und/oder eine Sende- und Empfangseinheit für Lidarstrahlung ist und/oder eine Empfangseinheit für ein Bilderfassungssystem ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die übertragenen Daten mindestens eine der kinetischen Größen
- Abstände der Objekte zur Objektdetektionseinrichtung, - Relativgeschwindigkeiten der Objekte zur
Objektdetektionseinrichtung,
- Absolutgeschwindigkeiten der Objekte,
- Relativbeschleunigungen der Objekte bezüglich der Objektdetektionseinrichtung, - Absolutbeschleunigungen der Objekte,
- Querversatz der Objekte bezogen auf die Fahrzeuglängsachse oder bezogen auf die Zentralachse der Objektdetektionseinrichtung,
- Quergeschwindigkeiten der Objekte bezüglich der Fahrzeuglängsachse oder der Zentralachse der
Objektdetektionseinrichtung,
- Informationen ob das Objekt erstmalig detektiert wurde oder wiederholt detektiert wurde,
- eindeutige Objektbezeichnung, - Information über die Funktionsfähigkeit der
Objektdetektionseinrichtung, ob diese justiert ist, verschmutzt ist, geblendet ist oder schlechte Sichtverhältnisse vorliegen, repräsentieren .
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Einrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Einrichtung in zwei getrennten Gehäusen untergebracht sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Austausch von Signalen ein CAM-Bus ist..
10. Verfahren zum Austausch von Signalen zwischen einer ersten Einrichtung, die mindestens eine
Objektdetektionseinrichtung zur Detektion von Objekten und mindestens eine Einrichtung zur Zielobjektauswahl aufweist und einer zweiten Einrichtung, die mindestens einen Geschwindigkeits- und Abstandsregler aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Daten von zwei detektierten Objekten übertragen werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die übertragenen Daten mindestens eine der Größen
- Abstände der Objekte zur Objektdetektionseinrichtung,
- Relativgeschwindigkeiten der Objekte zur Objektdetektionseinrichtung,
- Absolutgeschwindigkeiten der Objekte,
- Relativbeschleunigungen der Objekte bezüglich der Objektdetektionseinrichtung,
- Absolutbeschleunigungen der Objekte, - Querversatz der Objekte bezogen auf die Fahrzeuglängsachse oder bezogen auf die Zentralachse der Objektdetektionseinrichtung,
- Quergeschwindigkeiten der Objekte bezüglich der Fahrzeuglängsachse oder der Zentralachse der Objektdetektionseinrichtung,
- Informationen ob das Objekt erstmalig detektiert wurde oder wiederholt detektiert wurde,
- eindeutige Objektbezeichnung,
- Information über die Funktionsfähigkeit der Sende- und Empfangseinrichtung, ob diese justiert ist, verschmutzt ist, geblendet ist oder schlechte Sichtverhältnisse vorliegen, repräsentieren.
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