WO2022090040A1 - Method and device for controlling a vehicle along a journey trajectory - Google Patents

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WO2022090040A1
WO2022090040A1 PCT/EP2021/079153 EP2021079153W WO2022090040A1 WO 2022090040 A1 WO2022090040 A1 WO 2022090040A1 EP 2021079153 W EP2021079153 W EP 2021079153W WO 2022090040 A1 WO2022090040 A1 WO 2022090040A1
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trajectory
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Michael Fleps-Dezasse
Julian KING
Stephan Pollmeyer
Volker Wagner
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for controlling a vehicle along a travel trajectory according to the main claims.
  • ADAS automated driving/automated steering
  • AD automated driving
  • ADAS automated driving
  • ADAS automated driving
  • Systems for driver assistance (ADAS) and automated driving (AD) are often implemented in a modular architecture, which consists, for example, of a planning component and a control or implementation component.
  • This architecture offers advantages when it comes to achieving the system goals of availability and safety and also enables a high level of flexibility and scalability of the systems to different vehicle configurations.
  • the vehicle configuration should be known very precisely in the planning component in order to address the properties "comfort” and "energy efficiency" in particular, since these e.g. B. are closely connected to the available powertrain. This results in a high level of effort when applying the ADAS or AD system to a specific vehicle, since both the implementation and the planning component would have to be explicitly tailored to the vehicle to be considered and cannot be universally used or programmed.
  • the present invention creates an improved method and an improved device for controlling a vehicle along a travel trajectory according to the main claims.
  • Advantageous configurations result from the dependent claims and the following description.
  • the approach presented here creates a method for controlling a vehicle along a travel trajectory, the method having the following steps: Reading in a travel trajectory to be traveled by the vehicle, a travel parameter and at least one operating parameter of at least one component of the vehicle, the travel trajectory representing a route to a planned destination of a journey of the vehicle, the travel parameter representing a physical variable during the journey of the vehicle and the operating parameter representing at least represents a physical quantity or a value derived therefrom, which maps an operating point of the component of the vehicle;
  • a travel trajectory can be understood, for example, as information about location coordinates that the vehicle should reach in the immediate future when driving.
  • a vehicle can be understood to mean, for example, a passenger car, but also a truck, a bus, a motorcycle or another motor vehicle driving freely on a roadway.
  • a travel parameter can be understood, for example, as a physical quantity describing the travel of the vehicle, for example a speed, a yaw rate, an acceleration or the like.
  • a component of the vehicle can be understood, for example, as a component required for the drive or the steering, for example an engine, transmission or a steering system. However, the component of the vehicle can be understood to mean another element such as an energy store.
  • an operating parameter of such a component of the vehicle can be understood, for example, as a temperature, a voltage, a speed or the like, in particular which can change during the operation of the vehicle while driving.
  • an operating point value can be understood to mean a variable that can be obtained or derived from the operating parameter using a determination algorithm.
  • the operating parameter can also be in the form of a time series of values that form the physical quantity of the component of the vehicle at different points in time.
  • a determination algorithm can be understood to mean an algorithm that can determine the operating point value, taking into account the information from the operating parameter.
  • the determination algorithm can link values of the operating parameter detected at different points in time with one another and/or with other variables in order to optimize a target function, for example.
  • a target function can be, for example, a function that achieves the highest possible energy efficiency when driving the vehicle (e.g. fuel consumption while the vehicle is driving as possible) and/or maximizes comfort for a user of the vehicle (e.g. a rolling of the vehicle on the Travel along the travel trajectory minimized as much as possible).
  • a driving actuator can be understood, for example, as an element that influences or controls the guidance of the vehicle along the driving trajectory.
  • a driving actuator can be a drive motor of the vehicle, a steering motor, a braking system or the like, which enables or implements guidance of the vehicle along the driving trajectory.
  • the approach proposed here is based on the knowledge that by determining the operating point value before and independently or decoupled from the determination of the control parameter for controlling the driving actuator of the vehicle, a significant reduction in the numerical and/or circuitry complexity for determining this control parameter is possible. It is therefore no longer necessary to take into account a large number of combinations of different operating point values of the vehicle when determining the control parameter for controlling the driving actuator.
  • a "pre-optimization" can take place, in which the corresponding operating point value is determined from the operating parameter, taking into account vehicle and/or journey-specific conditions, which is then used in the journey trajectory planning or a trajectory conversion or -Regulation can only be considered as a simple parameter with correspondingly little effort for determining the control parameter.
  • An embodiment of the approach proposed here is advantageous in which a scalar operating point value is determined in the determination step. Such an embodiment offers the advantage of being able to use very compact information in the form of a scalar for the operating point value when determining the control parameter. A significant reduction in the complexity of determining the control parameter can thus also be achieved.
  • An embodiment of the approach proposed here can be implemented in a technically very elegant manner and with methods that are already mature, in which, in the step of determining the operating point value, a determination algorithm based on a neural network, an algorithm with artificial intelligence, an algorithm of the monitored and/or or reinforcement learning, a function approximation method, an algorithm for finding a value from a look-up table, a heuristic algorithm and/or a predictive control model.
  • a determination algorithm based on a neural network
  • an algorithm with artificial intelligence an algorithm of the monitored and/or or reinforcement learning, a function approximation method, an algorithm for finding a value from a look-up table, a heuristic algorithm and/or a predictive control model.
  • Such an embodiment offers the advantage of also determining the operating point value reliably and precisely or quickly when a number of different operating parameters or vehicle parameters or corresponding parameters have to be taken into account at different points in time for the optimization of driving behavior.
  • a value can be read in as an operating parameter in the reading step, which at least includes a speed, a switching state of the component of the vehicle, a temperature, a state of charge, a force acting on a vehicle element, a moment or one of represents at least one parameter derived from these values.
  • a speed can be understood to mean, for example, a speed of the vehicle.
  • a shift state can be understood, for example, as an engaged gear of a transmission.
  • a temperature can represent, for example, a temperature of a drive motor, a brake unit or an energy store, with a state of charge also being understood as a variable, for example in relation to an energy store such as a battery of the vehicle.
  • a force or moment acting on a vehicle element can, for example, have a Wheels of the vehicle acting force or a moment acting on one of these elements are understood.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage that such operating parameters in particular provide important information about the driving behavior of the vehicle, for example also in relation to an optimization problem such as an energy-efficient or comfortable driving style. Taking into account such an operating parameter or an operating point value derived therefrom thus enables the vehicle's travel to be optimized on a desired travel trajectory.
  • Another particularly favorable embodiment of the approach proposed here is one in which a time series is read in as the operating parameter in the reading step, the elements of which represent the at least one physical variable or the value of the vehicle component derived from the at least one physical variable at different points in time.
  • Such an embodiment offers the advantage that a variation of the operating parameter over time can be taken into account when determining the (also current) operating point value, so that an effect of the change in the operating point value can be recognized and, for example, the operating point value can be adjusted according to a desired target function or a desired optimization problem .
  • an embodiment of the approach proposed here in which, in the step of determining, the operating point value is determined using a cost function to minimize energy required for the journey or a cost function to increase the comfort of a vehicle occupant.
  • Such an embodiment offers the advantage of increasing the acceptance of the approach proposed here by a user of the vehicle and at the same time, for example, of avoiding unnecessary pollution of the environment through emissions.
  • Another particularly advantageous embodiment of the approach proposed here is one in which, in the reading step, a course of location coordinates is read in as a journey trajectory, which when the vehicle is traveling within a maximum of ten driving times, in particular within a maximum driving time of one minute and/or during a journey of the vehicle within a distance of is reached at most 1000 meters, in particular within a distance of at most 100 meters and/or wherein topography information about a route to be traveled by the vehicle is also read in as a travel trajectory.
  • Such an embodiment offers the advantage of enabling the driving behavior of the vehicle to be optimized specifically for the route section to be traveled immediately afterwards.
  • such an optimization can be implemented by early activation of the motor to accelerate from the incline or a timely reduction of a drive torque before a traffic light system switched to "stop", so that on the one hand there is as little or as abrupt a change in the vehicle movements as possible and on the other hand a high energy efficiency of the driving style of the vehicle can be reached.
  • a control parameter for controlling a drive motor, a braking element and/or a steering actuator can also be determined in the step of determining, in particular in order to automatically control the vehicle.
  • Such an embodiment offers the advantage of being able to control at least one central vehicle control element using the control parameter and thereby being able to quickly and reliably realize the aforementioned advantages.
  • the steps of the method can be carried out repeatedly, in particular with the determination algorithm being changed in the repeatedly carried out step of determining using operating parameters read in the step of reading in and operating parameters read in in the repeatedly carried out step of reading in being carried out.
  • the determination algorithm can be trained in order to be able to determine a control parameter as quickly and efficiently as possible, which also corresponds to the one in the cost function or the underlying optimization problem as well as possible.
  • At least one second operating parameter of at least one other component of the vehicle is read in the reading step, with the second operating parameter representing at least one physical variable or a value derived therefrom, which represents an operating point of the other component of the vehicle and wherein in the determination step at least the second operating parameter is processed in the determination algorithm in order to determine the operating point value.
  • the determination algorithm can be used very flexibly to solve an optimization problem based on a number of operating parameters.
  • the operating point value can be determined independently and/or before the determination of the control parameter for controlling the component of the vehicle, so that the complexity of this determination of the control parameter can be reduced numerically and/or in terms of circuitry and thus accelerated.
  • At least one dynamics parameter is also read in the reading step, which represents a driving dynamics limit state of at least one component of the vehicle, with the at least one dynamics parameter being processed in a dynamics algorithm in the determining step in order to to obtain a dynamic value and wherein in the step of determining the control parameters are determined using the dynamic value.
  • a dynamics parameter can be understood, for example, as a driving dynamics limit that the vehicle must not exceed without getting into an uncontrollable driving state.
  • a dynamic parameter can represent a maximum static friction of a tire on the road, which must be taken into account when controlling the components of the vehicle.
  • Embodiments of this method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control device or a device.
  • the approach presented here also creates a device that is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices.
  • the object on which the invention is based can also be achieved quickly and efficiently by this embodiment variant of the invention in the form of a device.
  • a device can be an electrical device that processes electrical signals, for example sensor signals, and outputs control signals as a function thereof.
  • the device can have one or more suitable interfaces, which can be designed in terms of hardware and/or software.
  • the interfaces can be part of an integrated circuit, for example, in which the functions of the device are implemented.
  • the interfaces can also be separate integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces can be software modules which are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.
  • a computer program product with program code which can be stored on a machine-readable medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above, is also advantageous if the program is on a computer or a device is performed.
  • Show it: 1 shows a block diagram of a vehicle with an exemplary embodiment of a device for controlling a vehicle along a travel trajectory;
  • FIG. 2 shows a block diagram of a vehicle with a further exemplary embodiment of a device for controlling a vehicle along a travel trajectory
  • FIG. 3 shows a flowchart of an exemplary embodiment of a method for controlling a vehicle along a travel trajectory.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a vehicle 100 with an exemplary embodiment of a device 105 for controlling the vehicle 100 in a travel trajectory 110.
  • the travel trajectory 110 is formed here by a sequence of location coordinates 115 that the vehicle 100 is to travel or reach in the future.
  • these location coordinates 110 are directly in front of the vehicle 100, so that the driving style in the immediate future should be specifically controlled by the device 100.
  • the device 105 has a read-in interface 120 , a determination unit 125 and a determination unit 130 .
  • the read-in interface 120 is formed, for example, from a memory (not shown in Figure 1) or a planning unit (such as for example a satellite-supported navigation system) to determine a travel trajectory 110, which is read in as trajectory data O together with, for example, further environmental data characterizing a roadway 135.
  • read-in interface 120 is designed to read in at least one travel parameter x and at least one operating parameter xs , where travel parameter x represents, for example, a physical variable while vehicle 100 is moving and the operating parameter represents a physical variable or a value derived therefrom that represents a Operating point of a component 140 of the vehicle depicts.
  • the travel parameter can represent, for example, a speed, a torque or a current energy consumption of a drive motor as component 140 of vehicle 100 .
  • the operating parameter x s can represent, for example, a temperature of the drive motor as component 140, a state of charge and/or a temperature of an energy store (not explicitly shown in Figure 1) (for example in the form of an accumulator) as component 140 of vehicle 100 or the like , it being possible for the operating parameter Xs to change while the vehicle 100 is being driven and, for example, to also influence other variables such as fuel consumption.
  • an operating point value S is now determined using a determination algorithm 145 from the operating parameter x s according to the procedure explained in more detail below and the determination unit 130 fed.
  • a control parameter u is determined, which is provided for controlling a driving actuator 155 of vehicle 100, which is used here, for example, as a drive motor for driving wheels 150 of the vehicle 100, a braking unit, a steering unit or the like is configured.
  • Driving actuator 155 can, for example, also be component 140 of the vehicle itself, for example if driving actuator 155 is configured as an internal combustion engine and operating parameter x s represents a temperature of component 140 of the vehicle, here driving actuator 155 . It is also conceivable that the operating parameter x s can be used as a time series of several different ones Physical quantities recorded at points in time is read in, so that information about the development over time or the course over time of this operating parameter x s is available in determination algorithm 145 and a necessary change in operating point value S can be recognized as a result, in order to achieve a specific goal, for example, which is an underlying represents an optimization problem and/or is in the form of a cost function or objective function.
  • a trajectory planning module 160 for calculating a target trajectory P from the trajectory data O, the operating point value S and the travel parameter x and as a first module second module
  • a trajectory control module 165 is provided, in which a specific determination of the control parameter u for controlling the driving actuator 155 takes place, so for example the direct control of the power supply for the drive motor or a steering actuator as a driving actuator 155.
  • the trajectory planning module! 160 thus takes over, for example, the fine control of the trajectory data O present, for example, as navigation data in a specific, direct actuator control, whereas the trajectory control module, for example, implements the physical control of the driving actuator 155 .
  • a particular advantage is recognized for the development and application of ADAS and AD systems in that the effort required for a planning module 160 of a target trajectory P can be significantly reduced and the overall system performance of the vehicle control can be increased if an abstraction of system properties such as energy efficiency and comfort could be achieved.
  • system properties such as energy efficiency and comfort cannot be described using "constraints" (i.e. secondary conditions), i.e. an envelope for the system states, as is done below by considering a dynamic parameter using a dynamic algorithm when determining a dynamic value is provided because energy efficiency cannot be achieved uniformly over a specific operating range, but is linked to at least one specific operating point.
  • the determination unit 125 is proposed as a new component, which can also be referred to as a “value trader”. As shown in FIG. 1, the value handler 125 calculates the operating point value S, which can also be synonymously referred to as a state value function, and provides this operating point value S to the trajectory planning module 160 .
  • the planning component 160 can calculate the optimal trajectory as a target trajectory P based on this state value function S, without knowing the vehicle configuration, that is to say concrete forms of the operating parameters x s .
  • the architecture of trajectory planning module 160 and value handler 125 is methodically derived from the actor-critic method of reinforcement learning.
  • the value handler 125 or critical calculates the value of these vehicle and environmental states in the form of the operating point value S from selected vehicle and environmental states x s and provides this value S to the trajectory planning module 160, which can also be referred to as an actor.
  • the trajectory planning module 160 then calculates the optimal (target) trajectory P on the basis of the state value function and makes this available to a conversion component such as the trajectory conversion module 165 .
  • the statuses or operating parameters x s for determining the state-value function S would be e.g. B. vehicle speed, acceleration and gear. Optimization goal and thus value is, for example, fuel consumption.
  • the state value function or the operating point value S represents a generalized fuel consumption, which results from the current fuel consumption and the fuel consumption to be expected in the future.
  • the two components can be weighted using a parameter in the form of the operating point value S.
  • the consideration of the consumption to be expected in the future can be used to smooth the state value function or the operating point value S and to take into account other dependencies of the fuel consumption, such as e.g. B.
  • the state value function or the operating point value S consequently also guides the actor or the trajectory planning module 160 in such a way that the motor as the driving actuator 155 or component 140 is not brought into a highly unfavorable temperature range in the long term.
  • the algorithm which determines the driving strategy would correspond to the determination algorithm 145 in the determination unit 125, which is also referred to as an actor.
  • KI artificial intelligence
  • search methods search methods.
  • the driving strategy could consist of a method that evaluates the state value function with the current values of the states and for each gear and then the gear with the best value forwarded to the driver as a default.
  • Fig. 2 shows a block diagram of a vehicle 100 with a further embodiment of a device 105 for controlling a vehicle 105 in a travel trajectory 110.
  • the device 105 corresponds to the device shown in FIG Dynamics algorithm 200 for processing a dynamics parameter XD read in by read-in interface 120, for example from a memory 210, is read in as a dynamics value D, with the dynamics parameter XD indicating a driving-dynamics limit state of at least one of the vehicle-specific components of vehicle 100 (such as, for example, a static friction value of the tires or wheels currently in use 150 of the vehicle 100).
  • the control parameter u is determined in the determination unit 130 using the dynamic value D.
  • the dynamic algorithm 200 can, for example, be designed or implemented analogously to the determination algorithm 160, that is, for example, also implemented as an algorithm with an artificial intelligence, as an algorithm with reinforcing learning properties or as a neural network.
  • a dynamic algorithm is used in determination unit 125, for example, which can also be referred to as a "constraint dealer" and which provides trajectory planning module 160 of determination unit 130 with an abstract description of the driving dynamics limits in the form of dynamic value D, so that the trajectory planning module 160 not with the vehicle configuration and z. B. needs to deal with the tires.
  • the proposed "Value Dealer” or the implementation of the determination algorithm 145 can be seamlessly combined with the already known "Constraint Dealer” as a dynamic algorithm 200, so that the trajectory planning module 160 as a planner/actor can see both the envelope of the states and their derivation as the value of the states can also be provided, as shown in FIG.
  • an ADAS/AD architecture with a value function can also be implemented with the following devices, as described in more detail above.
  • At least one control device for calculating and converting the input variables of the actuators as the determining unit
  • trajectory conversion (trajectory planning module 160);
  • At least one read-in interface 120 to a sensor for detecting the environment, vehicle and/or driving condition O, x and x s , or at least one communication device for receiving information about the environment, vehicle and/or driving condition.
  • FIG. 3 shows a flowchart of an exemplary embodiment of a method 300 for controlling a vehicle along a travel trajectory.
  • the method 300 includes a step 310 of reading in a travel trajectory to be traveled by the vehicle, a travel parameter and at least one operating parameter at least one component of the vehicle, with the travel trajectory representing a route to a planned destination of a journey of the vehicle, the travel parameter representing a physical quantity during the journey of the vehicle and the operating parameter representing at least one physical quantity or a value derived therefrom, which represents an operating point of the Component of the vehicle depicts.
  • the method 300 includes a step 320 of determining an operating point value operating parameter, wherein the at least one operating parameter is processed in a determination algorithm.
  • the method 300 includes a step 330 of determining a control parameter for controlling a driving actuator and/or the component of the vehicle using the driving trajectory, the driving parameter and the operating point value in order to control a journey of the vehicle in the driving trajectory to the destination.
  • an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this can be read in such a way that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only the first Feature or has only the second feature.

Abstract

The present invention relates to a method (300) for controlling a vehicle (100) along a journey trajectory (110). The method (300) comprises a step of reading in (310) a journey trajectory (110), a journey parameter (x) and at least one operating parameter (xs) of at least one component (140) of the vehicle (100), wherein the journey trajectory (110) represents a path to a planned destination of a journey of the vehicle (100), the journey parameter (x) represents a physical variable during the journey of the vehicle (100) and the operating parameter (xs) represents at least one physical variable or a value derived therefrom that reflects an operating point of the component (140) of the vehicle (100). The method (300) furthermore comprises a step of ascertaining (320) an operating point value (S), wherein the at least one operating parameter (xs) is processed in an ascertainment algorithm (145). Finally, the method (300) comprises a step of determining (330) a control parameter (u) for actuating a driving actuator and/or the component (140) of the vehicle (100) using the journey trajectory (110), the journey parameter (x) and the operating point value (S) in order to actuate a journey of the vehicle (100) to the destination on the journey trajectory (110).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs entlang einer Fahrttraiekto- rie Method and device for controlling a vehicle along a travel traiektor- rie
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum zum Steuern eines Fahrzeugs entlang einer Fahrttrajektorie gemäß den Hauptansprüchen. The present invention relates to a method and a device for controlling a vehicle along a travel trajectory according to the main claims.
An Systeme für Fahrerassistenz (engl. ADAS = automated driving/automated steeing) und Automatisiertes Fahren (engl. AD = automated driving) werden hohe Anforderungen an Tracking-Genauigkeit, Verfügbarkeit, Sicherheit, Komfort, Energie- Effizienz und weitere Systemeigenschaften gestellt. Diese Eigenschaften sollten im gesamten Arbeitsbereich des Systems sichergestellt werden. Systeme zur Fahrerassistenz (ADAS) und zu automatisiertem Fahren (AD) werden oftmals häufig in einer modularen Architektur realisiert, die beispielsweise aus einer Planungskomponente und einer Regelungs- bzw. Umsetzungskomponente besteht. Diese Architektur bietet Vorteile bei der Erreichung der Systemziele der Verfügbarkeit und der Sicherheit und ermöglicht zusätzlich auch eine hohe Flexibilität und Skalierbarkeit der Systeme auf verschiedene Fahrzeugkonfigurationen. Jedoch sollte in der Planungskomponente die Fahrzeugkonfiguration sehr genau bekannt sein, um insbesondere die Eigenschaften „Komfort“ und „Energie-Effizienz“ zu adressieren, da diese z. B. eng mit dem verfügbaren Antriebstrang verbunden sind. Dadurch ergibt sich ein hoher Aufwand bei der Applikation des ADAS- oder AD-Systems auf ein bestimmtes Fahrzeug, da sowohl die Umsetzungs- als auch die Planungskomponente explizit auf das konkret zu betrachtende Fahrzeug abgestimmt werden müssten und nicht universell eingesetzt oder programmiert werden können. High demands are placed on systems for driver assistance (ADAS = automated driving/automated steering) and automated driving (AD = automated driving) in terms of tracking accuracy, availability, safety, comfort, energy efficiency and other system properties. These properties should be ensured throughout the working range of the system. Systems for driver assistance (ADAS) and automated driving (AD) are often implemented in a modular architecture, which consists, for example, of a planning component and a control or implementation component. This architecture offers advantages when it comes to achieving the system goals of availability and safety and also enables a high level of flexibility and scalability of the systems to different vehicle configurations. However, the vehicle configuration should be known very precisely in the planning component in order to address the properties "comfort" and "energy efficiency" in particular, since these e.g. B. are closely connected to the available powertrain. This results in a high level of effort when applying the ADAS or AD system to a specific vehicle, since both the implementation and the planning component would have to be explicitly tailored to the vehicle to be considered and cannot be universally used or programmed.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs entlang einer Fahrttrajektorie gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Against this background, the present invention creates an improved method and an improved device for controlling a vehicle along a travel trajectory according to the main claims. Advantageous configurations result from the dependent claims and the following description.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs entlang einer Fahrttrajektorie, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Einlesen einer von dem Fahrzeug abzufahrenden Fahrttrajektorie, eines Fahrtparameters und zumindest eines Betriebsparameters zumindest einer Komponente des Fahrzeugs, wobei die Fahrttrajektorie einen Weg zu einem geplanten Ziel einer Fahrt des Fahrzeugs repräsentiert, der Fahrtparameter eine physikalische Größe während der Fahrt des Fahrzeugs repräsentiert und der Betriebsparameter zumindest eine physikalische Größe oder einen davon abgeleiteten Wert repräsentiert, die einen Betriebspunkt der Komponente des Fahrzeugs abbildet; The approach presented here creates a method for controlling a vehicle along a travel trajectory, the method having the following steps: Reading in a travel trajectory to be traveled by the vehicle, a travel parameter and at least one operating parameter of at least one component of the vehicle, the travel trajectory representing a route to a planned destination of a journey of the vehicle, the travel parameter representing a physical variable during the journey of the vehicle and the operating parameter representing at least represents a physical quantity or a value derived therefrom, which maps an operating point of the component of the vehicle;
Ermitteln eines Betriebspunktwerts aus dem Betriebsparameter, wobei der zumindest eine Betriebsparameters in einem Ermittlungsalgorithmus verarbeitet wird; und determining an operating point value from the operating parameter, the at least one operating parameter being processed in a determination algorithm; and
Bestimmen eines Steuerparameters zur Ansteuerung eines Fahraktuators des Fahrzeugs unter Verwendung der Fahrttrajektorie, des Fahrtparameters und des Betriebspunktwerts, um eine Fahrt des Fahrzeugs zum Ziel entlang der Fahrttrajektorie anzusteuern. Determining a control parameter for controlling a driving actuator of the vehicle using the driving trajectory, the driving parameter and the operating point value in order to control a driving of the vehicle to the destination along the driving trajectory.
Unter einer Fahrttrajektorie kann beispielsweise eine Information über Ortskoordinaten verstanden werden, die das Fahrzeug in unmittelbarer Zukunft bei der Fahrt erreichen soll. Unter einem Fahrzeug kann vorliegend beispielsweise ein PKW, jedoch auch ein LKW, ein Omnibus, ein Motorrad oder ein anderes auf einer Fahrbahn frei fahrendes Kraftfahrzeug verstanden werden. Unter einem Fahrtparameter kann beispielsweise eine die Fahrt des Fahrzeugs beschreibende physikalische Größe, beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Gierrate, eine Beschleunigung oder dergleichen verstanden werden. Unter einer Komponente des Fahrzeugs kann beispielsweise eine für den Antrieb oder die Lenkung erforderliche Komponente verstanden werden, zum Beispiel ein Motor, Getriebe oder ein Lenksystem. Jedoch kann unter der Komponente des Fahrzeugs ein anderes Element wie beispielsweise ein Energiespeicher verstanden werden. Unter einem Betriebsparameter einer solchen Komponente des Fahrzeugs kann beispielsweise eine Temperatur, eine Spannung, eine Drehzahl oder dergleichen verstanden werden, insbesondere die sich während des Betriebs des Fahrzeugs auf der Fahrt ändern kann. Unter einem Betriebspunktwert kann vorliegend eine Größe verstanden werden, die unter Verwendung eines Ermittlungsalgorithmus aus dem Betriebsparameter erhalten oder abgeleitet werden kann. Der Betriebsparameter kann auch in Form einer Zeitreihe von Werten vorliegen, die die physikalische Größe der Komponente des Fahrzeugs zu unterschiedlichen Zeitpunkten bildet. Unter einem Ermittlungsalgorithmus kann vorliegend Algorithmus verstanden werden, der unter Berücksichtigung der Information aus dem Betriebsparameter den Betriebspunktwert ermitteln kann. Hierzu kann beispielsweise der Ermittlungsalgorithmus zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasste Werte des Betriebsparameter miteinander und/oder mit weiteren Größen verknüpfen, um beispielsweise eine Zielfunktion zu optimieren. Eine solche Zielfunktion kann beispielsweise eine Funktion sein, die eine möglichst hohe Energieeffizienz bei der Fahrt des Fahrzeugs realisiert (beispielsweise einen Spritverbrauch während der Fahrt des Fahrzeugs möglichst) und/oder einen Komfort für einen Nutzer des Fahrzeugs maximiert (beispielsweise ein Wanken des Fahrzeugs auf der Fahrt entlang der Fahrttrajektorie möglichst minimiert). Unter einem Fahraktuator kann beispielsweise ein Element verstanden werden, welches die Führung des Fahrzeugs entlang der Fahrttrajektorie beeinflusst oder steuert. Beispielsweise kann ein Fahraktuator ein Antriebsmotor des Fahrzeugs, ein Lenkmotor, ein Bremssystem oder dergleichen sein, das eine Führung des Fahrzeugs entlang der Fahrttrajektorie ermöglicht oder realisiert. A travel trajectory can be understood, for example, as information about location coordinates that the vehicle should reach in the immediate future when driving. In the present case, a vehicle can be understood to mean, for example, a passenger car, but also a truck, a bus, a motorcycle or another motor vehicle driving freely on a roadway. A travel parameter can be understood, for example, as a physical quantity describing the travel of the vehicle, for example a speed, a yaw rate, an acceleration or the like. A component of the vehicle can be understood, for example, as a component required for the drive or the steering, for example an engine, transmission or a steering system. However, the component of the vehicle can be understood to mean another element such as an energy store. An operating parameter of such a component of the vehicle can be understood, for example, as a temperature, a voltage, a speed or the like, in particular which can change during the operation of the vehicle while driving. In the present case, an operating point value can be understood to mean a variable that can be obtained or derived from the operating parameter using a determination algorithm. The operating parameter can also be in the form of a time series of values that form the physical quantity of the component of the vehicle at different points in time. In the present case, a determination algorithm can be understood to mean an algorithm that can determine the operating point value, taking into account the information from the operating parameter. For this purpose, for example, the determination algorithm can link values of the operating parameter detected at different points in time with one another and/or with other variables in order to optimize a target function, for example. Such a target function can be, for example, a function that achieves the highest possible energy efficiency when driving the vehicle (e.g. fuel consumption while the vehicle is driving as possible) and/or maximizes comfort for a user of the vehicle (e.g. a rolling of the vehicle on the Travel along the travel trajectory minimized as much as possible). A driving actuator can be understood, for example, as an element that influences or controls the guidance of the vehicle along the driving trajectory. For example, a driving actuator can be a drive motor of the vehicle, a steering motor, a braking system or the like, which enables or implements guidance of the vehicle along the driving trajectory.
Der hier vorgeschlagene Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass durch die Ermittlung des Betriebspunktwerts vor und unabhängig bzw. entkoppelt von der Ermittlung des Steuerparameter zur Ansteuerung des Fahraktuators des Fahrzeugs eine deutliche Reduktion des numerischen und/oder schaltungstechnischen Aufwandes zur Bestimmung dieses Steuerparameter möglich ist. Es sind somit nicht mehr eine Vielzahl von Kombinationen von unterschiedlichen Betriebspunktwert des Fahrzeugs zu berücksichtigen, wenn der Steuerparameter für die Ansteuerung des Fahr Aktuators ermittelt wird. Vielmehr kann im Schritt des Ermittelns unter Verwendung des Ermittlungsalgorithmus eine „Voraboptimierung" erfolgen, in welcher aus dem Betriebsparameter bei Berücksichtigung von fahrzeug- und/oder fahrtspezifischen Gegebenheiten der entsprechende Betriebspunktwert ermittelt wird, der nachfolgend in der Fahrttrajekto- rienplanung bzw. einer Trajektorienumsetzung bzw. -regelung lediglich als einfacher Parameter mit entsprechend geringem Aufwand für die Bestimmung des Steuerparameters berücksichtigt werden kann. Günstig ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Ermittelns ein skalarer Betriebspunktwert ermittelt wird. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, eine sehr kompakte Information in der Form eines Skalars für den Betriebspunktwert bei der Bestimmung des Steuerparameters verwenden zu können. Es kann somit ebenfalls eine deutliche Reduktion der Komplexität der Bestimmung des Steuerparameters erreicht werden. The approach proposed here is based on the knowledge that by determining the operating point value before and independently or decoupled from the determination of the control parameter for controlling the driving actuator of the vehicle, a significant reduction in the numerical and/or circuitry complexity for determining this control parameter is possible. It is therefore no longer necessary to take into account a large number of combinations of different operating point values of the vehicle when determining the control parameter for controlling the driving actuator. Rather, in the determination step, using the determination algorithm, a "pre-optimization" can take place, in which the corresponding operating point value is determined from the operating parameter, taking into account vehicle and/or journey-specific conditions, which is then used in the journey trajectory planning or a trajectory conversion or -Regulation can only be considered as a simple parameter with correspondingly little effort for determining the control parameter. An embodiment of the approach proposed here is advantageous in which a scalar operating point value is determined in the determination step. Such an embodiment offers the advantage of being able to use very compact information in the form of a scalar for the operating point value when determining the control parameter. A significant reduction in the complexity of determining the control parameter can thus also be achieved.
Technisch sehr elegant und mit bereits ausgereiften Verfahren umgesetzt werden kann eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Ermittelns der Betriebspunktwert unter Verwendung eines Ermittlungsalgorithmus auf der Basis eines neuronalen Netzes, eines Algorithmus mit einer künstlichen Intelligenz, eines Algorithmus des überwachten und/oder verstärkenden Lernens, eines Funktionsapproximationsverfahrens, eines Algorithmus zur Suche eines Wertes aus einer Nachschlagetabelle, eines heuristischen Algorithmus und/oder eines Modells einer prädiktiven Regelung ermittelt wird. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, den Betriebspunktwert auch dann zuverlässig und präzise oder schnell zu ermitteln, wenn mehrere unterschiedliche Betriebsparameter oder Fahrzeugparameter oder entsprechende Parameter zu unterschiedlichen Zeitpunkten für die Optimierung eines Fahrverhaltens zu berücksichtigen sind. An embodiment of the approach proposed here can be implemented in a technically very elegant manner and with methods that are already mature, in which, in the step of determining the operating point value, a determination algorithm based on a neural network, an algorithm with artificial intelligence, an algorithm of the monitored and/or or reinforcement learning, a function approximation method, an algorithm for finding a value from a look-up table, a heuristic algorithm and/or a predictive control model. Such an embodiment offers the advantage of also determining the operating point value reliably and precisely or quickly when a number of different operating parameters or vehicle parameters or corresponding parameters have to be taken into account at different points in time for the optimization of driving behavior.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes kann im Schritt des Einlesens als Betriebsparameter ein Wert eingelesen werden, der zumindest eine Geschwindigkeit, einen Schaltzustand der Komponente des Fahrzeugs, eine Temperatur, ein Ladungszustand, eine auf ein Fahrzeugelement wirkende Kraft, ein Moment oder einen von zumindest einem dieser Werte abgeleiteten Parameter repräsentiert. Unter einer Geschwindigkeit kann vorliegend beispielsweise eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs verstanden werden. Unter einem Schaltzustand kann beispielsweise eine eingelegte Gangstufe eines Getriebes verstanden werden. Eine Temperatur kann beispielsweise eine Temperatur eines Antriebsmotors, einer Bremseinheit oder eines Energiespeichers repräsentieren, wobei auch ein Ladungszustand als eine Größe beispielsweise in Bezug auf einen Energiespeicher wie beispielsweise einen Akkumulator des Fahrzeugs verstanden werden. Eine auf ein Fahrzeugelement wirkende Kraft oder ein Moment kann beispielsweise eine auf Räder des Fahrzeugs wirkende Kraft oder ein auf eines dieser Elemente wirkendes Moment verstanden werden. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, dass besonders derartige Betriebsparameter eine wichtige Information über das Fahrverhalten des Fahrzeugs liefern, beispielsweise auch in Bezug auf ein Optimierungsproblem wie eine energieeffiziente oder komfortable Fahrweise. Die Berücksichtigung eines derartigen Betriebsparameter bzw. eines daraus abgeleiteten Betriebspunktwertes ermöglicht somit eine Optimierung der Fahrt des Fahrzeugs auf einer gewünschten Fahrttrajektorie. According to an advantageous embodiment of the approach proposed here, a value can be read in as an operating parameter in the reading step, which at least includes a speed, a switching state of the component of the vehicle, a temperature, a state of charge, a force acting on a vehicle element, a moment or one of represents at least one parameter derived from these values. In the present case, a speed can be understood to mean, for example, a speed of the vehicle. A shift state can be understood, for example, as an engaged gear of a transmission. A temperature can represent, for example, a temperature of a drive motor, a brake unit or an energy store, with a state of charge also being understood as a variable, for example in relation to an energy store such as a battery of the vehicle. A force or moment acting on a vehicle element can, for example, have a Wheels of the vehicle acting force or a moment acting on one of these elements are understood. Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage that such operating parameters in particular provide important information about the driving behavior of the vehicle, for example also in relation to an optimization problem such as an energy-efficient or comfortable driving style. Taking into account such an operating parameter or an operating point value derived therefrom thus enables the vehicle's travel to be optimized on a desired travel trajectory.
Besonders günstig ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Einlesens als Betriebsparameter eine Zeitreihe eingelesen wird, deren Elemente die zumindest eine physikalische Größe oder von der zumindest einen physikalischen Größe abgeleiteten Wert der Komponente des Fahrzeugs zu unterschiedlichen Zeitpunkten repräsentierten. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine zeitliche Variation des Betriebsparameters bei der Bestimmung des (auch aktuellen) Betriebspunktwertes berücksichtigt werden kann, sodass eine Wirkung der Veränderung des Betriebspunktwertes erkannt und beispielsweise der Betriebspunktwert entsprechend einer gewünschten Zielfunktion bzw. einem angestrebten Optimierungsproblem angepasst werden kann. Another particularly favorable embodiment of the approach proposed here is one in which a time series is read in as the operating parameter in the reading step, the elements of which represent the at least one physical variable or the value of the vehicle component derived from the at least one physical variable at different points in time. Such an embodiment offers the advantage that a variation of the operating parameter over time can be taken into account when determining the (also current) operating point value, so that an effect of the change in the operating point value can be recognized and, for example, the operating point value can be adjusted according to a desired target function or a desired optimization problem .
Denkbar ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Ermittelns der Betriebspunktwert unter Verwendung einer Kostenfunktion zur Minimierung einer für die Fahrt aufzuwendenden Energie oder eine Kostenfunktion zur Erhöhung eines Komforts eines Fahrzeuginsassen ermittelt wird. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, die Akzeptanz des hier vorgeschlagenen Ansatzes einem Nutzer des Fahrzeugs zu erhöhen und zugleich beispielsweise auch eine unnötige Belastung einer Umwelt durch Emissionen zu vermeiden. Also conceivable is an embodiment of the approach proposed here in which, in the step of determining, the operating point value is determined using a cost function to minimize energy required for the journey or a cost function to increase the comfort of a vehicle occupant. Such an embodiment offers the advantage of increasing the acceptance of the approach proposed here by a user of the vehicle and at the same time, for example, of avoiding unnecessary pollution of the environment through emissions.
Besonders vorteilhaft ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Einlesens als Fahrttrajektorie ein Verlauf von Ortskoordinaten eingelesen wird, die bei einer Fahrt des Fahrzeugs innerhalb von höchstens einer zehn Fahrzeit, insbesondere innerhalb einer Fahrzeit von höchstens einer Minute und/oder die bei einer Fahrt des Fahrzeugs innerhalb einer Strecke von höchstens 1000 Metern, insbesondere innerhalb einer Strecke von höchstens 100 Metern erreicht wird und/oder wobei als Fahrttrajektorie ferner eine Topografieinformation über eine von dem Fahrzeug zu befahrende Strecke eingelesen wird. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, speziell für den aktuell unmittelbar nachfolgend zu befahrenen Streckenabschnitt eine Optimierung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs zu ermöglichen. Beispielsweise kann eine solche Optimierung in einer frühzeitigen Ansteuerung des Motors zur Beschleunigung von der Steigung oder einer rechtzeitigen Rücknahme eines Antriebsmoments vor einer auf „Halt“ geschalteten Lichtzeichenanlage implementiert sein, sodass einerseits eine möglichst geringe oder abrupte Änderung der Fahrzeugbewegungen als auch eine hohe Energieeffizienz der Fahrweise des Fahrzeugs erreicht werden kann. Another particularly advantageous embodiment of the approach proposed here is one in which, in the reading step, a course of location coordinates is read in as a journey trajectory, which when the vehicle is traveling within a maximum of ten driving times, in particular within a maximum driving time of one minute and/or during a journey of the vehicle within a distance of is reached at most 1000 meters, in particular within a distance of at most 100 meters and/or wherein topography information about a route to be traveled by the vehicle is also read in as a travel trajectory. Such an embodiment offers the advantage of enabling the driving behavior of the vehicle to be optimized specifically for the route section to be traveled immediately afterwards. For example, such an optimization can be implemented by early activation of the motor to accelerate from the incline or a timely reduction of a drive torque before a traffic light system switched to "stop", so that on the one hand there is as little or as abrupt a change in the vehicle movements as possible and on the other hand a high energy efficiency of the driving style of the vehicle can be reached.
Auch kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes im Schritt des Bestimmens ein Steuerparameter zur Ansteuerung eines Antriebsmotors, eines Bremselementes und/oder oder eines Lenkaktuators bestimmt werden, insbesondere um das Fahrzeug automatisiert zu steuern. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, zumindest ein zentrales Fahrzeugführungselement durch den Steuerparameter ansteuern zu können und hierdurch die vorstehend genannten Vorteile schnell und zuverlässig realisieren zu können. According to a further embodiment of the approach proposed here, a control parameter for controlling a drive motor, a braking element and/or a steering actuator can also be determined in the step of determining, in particular in order to automatically control the vehicle. Such an embodiment offers the advantage of being able to control at least one central vehicle control element using the control parameter and thereby being able to quickly and reliably realize the aforementioned advantages.
Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes können die Schritte des Verfahrens wiederholt ausgeführt werden, insbesondere wobei im wiederholt ausgeführten Schritt des Ermittelns ein Verändern des Ermittlungsalgorithmus unter Verwendung im Schritt des Einlesens eingelesenen Betriebsparameter und im wiederholt ausgeführten Schritt des Einlesens eingelesenen Betriebsparameter ausgeführt wird. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, dass durch das wiederholte Ausführen der Schritte des Verfahrens ein Einlernen des Ermittlungsalgorithmus erfolgen kann, um möglichst schnell und effizient einen Steuerparameter bestimmen zu können, der auch dem in der Kostenfunktion bzw. dem zu Grunde liegenden Optimierungsproblem möglichst gut Rechnung trägt. Denkbar ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Einlesens zumindest ein zweiter Betriebsparameters zumindest einer weiteren Komponente des Fahrzeugs eingelesen wird, wobei der zweite Betriebsparameter zumindest eine physikalische Größe oder einen davon abgeleiteten Wert repräsentiert, die einen Betriebspunkt der weiteren Komponente des Fahrzeugs abbildet und wobei im Schritt des Ermittelns zumindest der zweite Betriebsparameter in dem Ermittlungsalgorithmus verarbeitet wird, um den Betriebspunktwert zu ermitteln. Durch die Ermittlung des Betriebspunktwertes auch unter Verwendung des zweiten Betriebsparameters, der ebenfalls eine physikalische Größe oder einen davon abgeleiteten Wert repräsentiert, lässt sich der Ermittlungsalgorithmus sehr flexibel einsetzen, um ein Optimierungsproblem auch auf der Basis von mehreren Betriebsparametern zu lösen. Hierbei ist wiederum vorteilhaft, dass der Betriebspunktwert unabhängig und/oder vor der Bestimmung der Steuerparameters zur Ansteuerung der Komponente des Fahrzeugs ermittelt werden kann, sodass der Aufwand dieser Bestimmung des Steuerparameter numerisch und/oder schaltungstechnisch reduziert und somit beschleunigt werden kann. According to a particularly favorable embodiment of the approach proposed here, the steps of the method can be carried out repeatedly, in particular with the determination algorithm being changed in the repeatedly carried out step of determining using operating parameters read in the step of reading in and operating parameters read in in the repeatedly carried out step of reading in being carried out. Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage that by repeatedly executing the steps of the method, the determination algorithm can be trained in order to be able to determine a control parameter as quickly and efficiently as possible, which also corresponds to the one in the cost function or the underlying optimization problem as well as possible. Also conceivable is an embodiment of the approach proposed here, in which at least one second operating parameter of at least one other component of the vehicle is read in the reading step, with the second operating parameter representing at least one physical variable or a value derived therefrom, which represents an operating point of the other component of the vehicle and wherein in the determination step at least the second operating parameter is processed in the determination algorithm in order to determine the operating point value. By determining the operating point value using the second operating parameter, which also represents a physical variable or a value derived therefrom, the determination algorithm can be used very flexibly to solve an optimization problem based on a number of operating parameters. In turn, it is advantageous that the operating point value can be determined independently and/or before the determination of the control parameter for controlling the component of the vehicle, so that the complexity of this determination of the control parameter can be reduced numerically and/or in terms of circuitry and thus accelerated.
Günstig ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Einlesens ferner zumindest ein Dynamikparameter eingelesen wird, der einen fahrdynamischen Grenzzustand zumindest einer Komponente des Fahrzeugs repräsentiert, wobei im Schritt des Ermittelns der zumindest eine Dynamikparameter in einem Dynamikalgorithmus verarbeitet wird, um einen Dynamikwert zu erhalten und wobei im Schritt des Bestimmens der Steuerparameter unter Verwendung des Dynamikwerts ermittelt wird. Unter einem solchen Dynamikparameter kann beispielsweise eine fahrdynamische Grenze verstanden werden, die das Fahrzeug nicht überschreiten darf, ohne in einen unkontrollierbaren Fahrzustand zu geraten. Beispielsweise kann ein solcher Dynamikparameter eine maximale Haftreibung eines Reifens auf der Straße repräsentieren, die bei der Ansteuerung der Komponente des Fahrzeugs zu berücksichtigen ist. Durch die Verwendung eines solchen Dynamikalgorithmus parallel oder zusätzlich zum Ermittlungsalgorithmus und der Berücksichtigung des vom Dynamikalgorithmus ermittelten Dynamikwerts bei der Bestimmung des Steuerparameters kann ebenfalls eine Reduktion des numerischen und/oder schaltungstechnischen Aufwands bei der Bestimmung dieses Steuerparameters erreicht werden, sodass diese Bestimmung des Steuerparameter schneller und somit zeitlich unkritischer ablaufen kann. Another favorable embodiment of the approach proposed here is one in which at least one dynamics parameter is also read in the reading step, which represents a driving dynamics limit state of at least one component of the vehicle, with the at least one dynamics parameter being processed in a dynamics algorithm in the determining step in order to to obtain a dynamic value and wherein in the step of determining the control parameters are determined using the dynamic value. Such a dynamics parameter can be understood, for example, as a driving dynamics limit that the vehicle must not exceed without getting into an uncontrollable driving state. For example, such a dynamic parameter can represent a maximum static friction of a tire on the road, which must be taken into account when controlling the components of the vehicle. The use of such a dynamic algorithm in parallel or in addition to the determination algorithm and the consideration of the dynamic value determined by the dynamic algorithm when determining the control parameter can also reduce the numerical and/or circuit complexity when determining this control parameter can be achieved, so that this determination of the control parameter can run faster and thus less critical in terms of time.
Ausführungsformen dieses Verfahrens können beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät oder einer Vorrichtung implementiert sein. Embodiments of this method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control device or a device.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. The approach presented here also creates a device that is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. The object on which the invention is based can also be achieved quickly and efficiently by this embodiment variant of the invention in the form of a device.
Eine Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstellen aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. A device can be an electrical device that processes electrical signals, for example sensor signals, and outputs control signals as a function thereof. The device can have one or more suitable interfaces, which can be designed in terms of hardware and/or software. In the case of a hardware design, the interfaces can be part of an integrated circuit, for example, in which the functions of the device are implemented. The interfaces can also be separate integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of a software design, the interfaces can be software modules which are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. A computer program product with program code, which can be stored on a machine-readable medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above, is also advantageous if the program is on a computer or a device is performed.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert.The invention is explained in more detail by way of example with reference to the attached drawings.
Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs entlang einer Fahrttrajektorie; Show it: 1 shows a block diagram of a vehicle with an exemplary embodiment of a device for controlling a vehicle along a travel trajectory;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs mit einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs entlang einer Fahrttrajektorie; und FIG. 2 shows a block diagram of a vehicle with a further exemplary embodiment of a device for controlling a vehicle along a travel trajectory; FIG. and
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Steuern eines Fahrzeugs entlang einer Fahrttrajektorie. 3 shows a flowchart of an exemplary embodiment of a method for controlling a vehicle along a travel trajectory.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. In the following description of favorable exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference symbols are used for the elements which are shown in the various figures and have a similar effect, with a repeated description of these elements being dispensed with.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The exemplary embodiments described and shown in the figures are only selected as examples. Different exemplary embodiments can be combined with one another completely or in relation to individual features. An exemplary embodiment can also be supplemented by features of a further exemplary embodiment.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs 100 mit einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 105 zum Steuern des Fahrzeugs 100 in einer Fahrttrajektorie 110. Die Fahrttrajektorie 110 wird hierbei durch eine Abfolge von Ortskoordinaten 115 gebildet, die das Fahrzeug 100 zukünftig abfahren bzw. erreichen soll. Günstigerweise liegen diese Ortskoordinaten 110 unmittelbar vor dem vo dem Fahrzeug 100, sodass durch die Vorrichtung 100 speziell die Fahrweise in der unmittelbaren Zukunft angesteuert werden soll. Die Planung einer Fahrttrajektorie 110 über eine Strecke von beispielsweise mehreren hundert Kilometern tritt hierbei in den Hintergrund. 1 shows a block diagram of a vehicle 100 with an exemplary embodiment of a device 105 for controlling the vehicle 100 in a travel trajectory 110. The travel trajectory 110 is formed here by a sequence of location coordinates 115 that the vehicle 100 is to travel or reach in the future. Favorably, these location coordinates 110 are directly in front of the vehicle 100, so that the driving style in the immediate future should be specifically controlled by the device 100. The planning of a travel trajectory 110 over a distance of several hundred kilometers, for example, takes a back seat here.
Um nun die vorstehend genannten Vorteile zu erreichen, weist die Vorrichtung 105 eine Einleseschnittstelle 120, eine Ermittlungseinheit 125 und eine Bestimmungseinheit 130 auf. Die Einleseschnittstelle 120 ist ausgebildet, beispielsweise aus einem in der Figur 1 nicht dargestellten Speicher oder einer Planungseinheit (wie beispielsweise einem satellitengestützten Navigationssystem) eine Fahrttrajektorie 110 zu ermitteln, die zusammen mit beispielsweise weiteren, eine Fahrbahn 135 charakterisierenden Umgebungsdaten als Trajektoriendaten O eingelesen werden. Ferner ist die Einleseschnittstelle 120 ausgebildet, um zumindest einen Fahrtparameter x und zumindest einen Betriebsparameter xs einzulesen, wobei der Fahrtparameter x beispielsweise eine physikalische Größe während der Fahrt des Fahrzeugs 100 repräsentiert und der Betriebsparameter eine physikalische Größe oder eine davon abgeleiteten Wert repräsentiert, der einen Betriebspunkt einer Komponente 140 des Fahrzeugs abbildet. Der Fahrtparameter kann beispielsweise eine Geschwindigkeit, ein Drehmoment oder einen aktuellen Energieverbrauch eines Antriebsmotors als Komponente 140 des Fahrzeugs 100 repräsentieren. Der Betriebsparameter xs kann hierbei beispielsweise eine Temperatur des Antriebsmotors als Komponente 140, einen Ladezustand und/oder eine Temperatur eines (in der Figur 1 nicht explizit dargestellten) Energiespeichers (beispielsweise in der Form eines Akkumulators) als Komponente 140 des Fahrzeugs 100 oder dergleichen repräsentieren, wobei sich der Betriebsparameter Xs während der Fahrt des Fahrzeugs 100 ändern kann und beispielsweise auch andere Größen wie einen Spritverbrauch beeinflussen kann . In order to achieve the advantages mentioned above, the device 105 has a read-in interface 120 , a determination unit 125 and a determination unit 130 . The read-in interface 120 is formed, for example, from a memory (not shown in Figure 1) or a planning unit (such as for example a satellite-supported navigation system) to determine a travel trajectory 110, which is read in as trajectory data O together with, for example, further environmental data characterizing a roadway 135. In addition, read-in interface 120 is designed to read in at least one travel parameter x and at least one operating parameter xs , where travel parameter x represents, for example, a physical variable while vehicle 100 is moving and the operating parameter represents a physical variable or a value derived therefrom that represents a Operating point of a component 140 of the vehicle depicts. The travel parameter can represent, for example, a speed, a torque or a current energy consumption of a drive motor as component 140 of vehicle 100 . The operating parameter x s can represent, for example, a temperature of the drive motor as component 140, a state of charge and/or a temperature of an energy store (not explicitly shown in Figure 1) (for example in the form of an accumulator) as component 140 of vehicle 100 or the like , it being possible for the operating parameter Xs to change while the vehicle 100 is being driven and, for example, to also influence other variables such as fuel consumption.
In der Ermittlungseinheit 125 (die nachfolgend auch synonym mit dem Betriff „Value Händler“ oder „Critic“ bezeichnet werden kann) wird nun unter Verwendung eines Ermittlungsalgorithmus 145 aus dem Betriebsparameter xs entsprechend der nachfolgend noch näher erläuterten Vorgehensweise ein Betriebspunktwertes S ermittelt und der Bestimmungseinheit 130 zugeführt. In der Bestimmungseinheit 130 wird unter Verwendung der die Fahrttrajektorie 110 repräsentierenden Trajektoriendaten O, dem Fahrtparameter x und dem Betriebspunktwert S ein Steuerparameter u ermittelt, der zur Ansteuerung eines Fahraktuators 155 des Fahrzeugs 100 vorgesehen ist, der hier beispielsweise als ein Antriebsmotor zum Antrieb von Rädern 150 des Fahrzeugs 100, eine Bremseinheit, eine Lenkeinheit oder dergleichen ausgestaltet ist.In the determination unit 125 (which can also be referred to below synonymously with the terms "Value Dealer" or "Critic"), an operating point value S is now determined using a determination algorithm 145 from the operating parameter x s according to the procedure explained in more detail below and the determination unit 130 fed. In determination unit 130, using trajectory data O representing travel trajectory 110, travel parameter x, and operating point value S, a control parameter u is determined, which is provided for controlling a driving actuator 155 of vehicle 100, which is used here, for example, as a drive motor for driving wheels 150 of the vehicle 100, a braking unit, a steering unit or the like is configured.
Der Fahraktuator 155 kann beispielsweise auch die Komponente 140 des Fahrzeugs selbst sein, beispielsweise wenn der Fahraktuator 155 als Verbrennungsmotor ausgestaltet ist und der Betriebsparameter xs eine Temperatur der Komponente 140 des Fahrzeugs, hier des Fahraktuators 155 repräsentiert. Denkbar ist weiterhin auch, dass der Betriebsparameter xs als eine Zeitreihe von mehreren zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten physikalischen Größen eingelesen wird, sodass im Ermittlungsalgorithmus 145 eine Information über die zeitliche Entwicklung oder den zeitlichen Verlauf dieses Betriebsparameters xs vorliegt und hierdurch eine erforderliche Veränderung des Betriebspunktwertes S erkannt werden kann, um beispielsweise ein bestimmtes Ziel zu erreichen, welches ein zugrunde liegendes Optimierungsproblem darstellt und/oder in der der Form einer Kostenfunktion oder Zielfunktion vorliegt. Driving actuator 155 can, for example, also be component 140 of the vehicle itself, for example if driving actuator 155 is configured as an internal combustion engine and operating parameter x s represents a temperature of component 140 of the vehicle, here driving actuator 155 . It is also conceivable that the operating parameter x s can be used as a time series of several different ones Physical quantities recorded at points in time is read in, so that information about the development over time or the course over time of this operating parameter x s is available in determination algorithm 145 and a necessary change in operating point value S can be recognized as a result, in order to achieve a specific goal, for example, which is an underlying represents an optimization problem and/or is in the form of a cost function or objective function.
In der Bestimmungseinheit 130 sind gemäß dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiele zwei separate Module vorgesehen, wobei als erstes Modul ein Trajek- torienplanungsmodui 160 zur Berechnung einer Zieltrajektorie P aus den Trajektori- endaten O, dem Betriebspunktwert S und dem Fahrtparameter x und und als ein zweites Modul ein Trajektorienregelungsmodul 165 vorgesehen ist, in welchem eine konkrete Bestimmung des Steuerparameter u zur Ansteuerung des Fahraktuators 155 erfolgt, also beispielsweise die unmittelbare Steuerung der Leistungszufuhr für den Antriebsmotor oder einen Lenkaktuator als Fahraktuator 155. Das Trajektorien- planungsmodu! 160 übernimmt somit beispielsweise die Feinsteuerung von den beispielsweise als Navigationsdaten vorliegenden Trajektoriendaten O in eine konkrete unmittelbare Aktuatorsteuerung, wogegen beispielsweise das Trajektorienregelungsmodul die physikalische Ansteuerung des Fahraktuator 155 realisiert. According to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, two separate modules are provided in the determination unit 130, with a trajectory planning module 160 for calculating a target trajectory P from the trajectory data O, the operating point value S and the travel parameter x and as a first module second module, a trajectory control module 165 is provided, in which a specific determination of the control parameter u for controlling the driving actuator 155 takes place, so for example the direct control of the power supply for the drive motor or a steering actuator as a driving actuator 155. The trajectory planning module! 160 thus takes over, for example, the fine control of the trajectory data O present, for example, as navigation data in a specific, direct actuator control, whereas the trajectory control module, for example, implements the physical control of the driving actuator 155 .
Für den hier vorgestellten Ansatz wird dabei für die Entwicklung und Applikation von ADAS- und AD-Systemen ein besonderer Vorteil darin erkannt, dass ein erforderlicher Aufwand für ein Planungsmodul 160 einer Zieltrajektorie P erheblich verringert und die Gesamtsystemperformanz der Fahrzeugsteuerung gesteigert werden kann, wenn eine Abstraktion von Systemeigenschaften wie Energie-Effizienz und Komfort erzielt werden könnte. Anders als bei den fahrdynamischen Grenzen können die Systemeigenschaften wie Energie-Effizienz und Komfort nicht mittels „Constraints“ (also Nebenbedingungen) also einer Hüllkurve für die Systemzustände beschrieben werden, wie dies nachfolgend durch die Berücksichtigung eines Dynamikparameters unter Verwendung eines Dynamikalgorithmus in der Ermittlung eines Dynamikwertes vorgesehen ist, da Energie-Effizienz nicht gleichmäßig über einen bestimmten Betriebsbereich erreicht werden kann, sondern an zumindest einen bestimmten Betriebspunkt gekoppelt ist. Diese Betriebspunkte sind stark von Fahrzeugkonfiguration, Verbrennungsmotor, Getriebe, Elektromotor, Hybrid, etc. als Komponenten 140 abhängig. Diese Abhängigkeiten werden meist im Planungsmodul 160 direkt (z. B. über entsprechende Kennfelder) berücksichtigt, um z. B. eine Energie-effiziente (Ziel-) Trajektorie P zu berechnen, welche die optimalen Verläufe hinsichtlich Gang, Leistungsaufteilung zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor und Fahrzeuggeschwindigkeit etc. berechnet. Damit werden im Trajektorienplanungsmodul 160 jedoch alle Fahrzeugkonfigurationen abgebildet, wodurch die Variantenvielfalt erheblich steigt und sich der Entwicklungsaufwand und die Entwicklungszeit verlängern aber auch im konkreten Fahrzeugbetrieb eine Reaktionszeit und in erforderlicher numerischer und/oder schaltungstechnischer Aufwand teilweise deutlich erhöht. For the approach presented here, a particular advantage is recognized for the development and application of ADAS and AD systems in that the effort required for a planning module 160 of a target trajectory P can be significantly reduced and the overall system performance of the vehicle control can be increased if an abstraction of system properties such as energy efficiency and comfort could be achieved. Unlike the driving dynamics limits, the system properties such as energy efficiency and comfort cannot be described using "constraints" (i.e. secondary conditions), i.e. an envelope for the system states, as is done below by considering a dynamic parameter using a dynamic algorithm when determining a dynamic value is provided because energy efficiency cannot be achieved uniformly over a specific operating range, but is linked to at least one specific operating point. These operating points are strongly dependent on the vehicle configuration, Internal combustion engine, transmission, electric motor, hybrid, etc. as components 140 dependent. These dependencies are usually taken into account directly in the planning module 160 (e.g. via corresponding characteristic diagrams) in order to B. to calculate an energy-efficient (target) trajectory P, which calculates the optimal curves in terms of gear, power distribution between the internal combustion engine and electric motor and vehicle speed, etc. However, this means that all vehicle configurations are mapped in trajectory planning module 160, which means that the variety of variants increases significantly and the development effort and development time are lengthened, but also in actual vehicle operation a reaction time and the required numerical and/or circuitry effort is sometimes significantly increased.
Die vorstehend beschriebene Problemstellung hinsichtlich der fehlenden Abstraktion von Systemeigenschaften wie Komfort und Energie-Effizienz kann durch eine Anpassung und Erweiterung in der Form einer separaten Ermittlungseinheit 125 gelöst werden, wobei eine solche Ermittlungseinheit 125 beispielsweise mit einem Ermittlungsalgorithmus 145 in der Form von beispielsweise Methoden des Reinforcement Learnings implementiert sein kann. Als Lösungsansatz wird somit die Ermittlungseinheit 125 als eine neue Komponente vorgeschlagen, die auch als „Value Händler“ bezeichnet werden kann. Wie in der Figur 1 dargestellt, berechnet der Value Handler 125 eine den Betriebspunktwert S, der synonym auch als State-Value Function bezeichnet werden kann, und stellt diesen Betriebspunktwert S dem Trajektorienplanungsmodul 160 bereit. Die Planungskomponente 160 kann die optimale Trajektorie als Zieltrajektorie P basierend auf dieser State-Value Function S berechnen, ohne die Fahrzeugkonfiguration, also konkrete Ausprägungen der Betriebsparameter xs zu kennen. Die Architektur aus Trajektorienplanungsmodul 160 und Value Handler 125 ist dabei methodisch aus dem Actor-Critic Verfahren des Reinforcement Learnings abgeleitet. Der Value Handler 125 bzw. Critic berechnet beispielsweise aus ausgewählten Fahrzeug- und Umgebungszuständen xs den Wert dieser Fahrzeug- und Umgebungszustände in der Form des Betriebspunktwerts S und stellt dieses Wert S dem Trajektorienplanungsmodul 160 bereit, der auch als Actor bezeichnet werden kann. Das Trajektorienplanungsmodul 160 berechnet anschließend auf Basis der State-Value Function die optimale (Ziel-) Trajektorie P und stellt diese einer Umsetzungskomponente wie dem Trajektorienumsetzungsmodul 165 bereit. Die Verfahren, welche zur Berechnung und Approximation der State-Value Function S herangezogen werden können, sind vielfältig, beispielsweise können für die Implementierung des Ermittlungsalgorithmus 145 neuronale Netze in Verbindung mit Supervised Learning oder Reinforcement Learning als naheliegendste Realisierungen genannt werden. Es sind aber auch andere Funktionsapproximationsverfahren denkbar. Als Trajektorienplanungsverfahren kann ebenfalls Reinforcement Learning herangezogen werden. Für die State-Value Function S bzw. den entsprechend zugrunde gelegte Ermittlungsalgorithmus 145 ist jedoch auch eine beliebige Optimierungsverfahren einsetzbar, wie z. B. Modell Prädiktive Regelung. Dazu kann die Inverse der State-Value Function in der Kostenfunktion der Optimierung eingebunden werden. The problem described above with regard to the lack of abstraction of system properties such as comfort and energy efficiency can be solved by an adaptation and extension in the form of a separate determination unit 125, such a determination unit 125, for example, with a determination algorithm 145 in the form of, for example, methods of reinforcement Learnings can be implemented. As a solution, the determination unit 125 is proposed as a new component, which can also be referred to as a “value trader”. As shown in FIG. 1, the value handler 125 calculates the operating point value S, which can also be synonymously referred to as a state value function, and provides this operating point value S to the trajectory planning module 160 . The planning component 160 can calculate the optimal trajectory as a target trajectory P based on this state value function S, without knowing the vehicle configuration, that is to say concrete forms of the operating parameters x s . The architecture of trajectory planning module 160 and value handler 125 is methodically derived from the actor-critic method of reinforcement learning. The value handler 125 or critical calculates the value of these vehicle and environmental states in the form of the operating point value S from selected vehicle and environmental states x s and provides this value S to the trajectory planning module 160, which can also be referred to as an actor. The trajectory planning module 160 then calculates the optimal (target) trajectory P on the basis of the state value function and makes this available to a conversion component such as the trajectory conversion module 165 . The proceedings, which can be used for the calculation and approximation of the state-value function S are diverse, for example, neural networks in connection with supervised learning or reinforcement learning can be named as the most obvious realizations for the implementation of the determination algorithm 145 . However, other function approximation methods are also conceivable. Reinforcement learning can also be used as a trajectory planning method. However, any optimization method can also be used for the state-value function S or the determination algorithm 145 on which it is based. B. Model Predictive Control. For this purpose, the inverse of the state value function can be included in the cost function of the optimization.
Als stark vereinfachtes Beispiel wird im Folgenden die energieeffiziente Fahrstrategie für einen konventionellen Antriebsstrang betrachtet. Die Zustände/ States bz. Betriebsparameter xs zur Ermittlung der State-Value Function S wären in diesem Fall z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit, -beschleunigung und der Gang. Optimierungsziel und damit Value ist beispielsweise der Kraftstoffverbrauch. Die State-Value Function bzw. der Betriebspunktwert S repräsentiert in diesem Fall einen verallgemeinerten Kraftstoffverbrauch, welcher sich aus dem momentanen und dem zukünftig zu erwartenden Kraftstoffverbrauch ergibt. Die Gewichtung der beiden Anteile kann dabei mittels eines Parameters in der Form des Betriebspunktwertes S erfolgen. Die Berücksichtigung des zukünftig zu erwartenden Verbrauchs kann dazu verwendet werden die State-Value Function bzw. den Betriebspunktwert S zu glätten und um weitere Abhängigkeiten des Kraftstoffverbrauchs zu berücksichtigen, wie z. B. eine Erhöhung (oder Reduzierung) des Verbrauchs durch einen Anstieg der Motortemperatur als Betriebsparameter Xs. Die State-Value Function bzw. der Betriebspunktwert S leitet den Actor oder das Trajektoriernplanungsmodul 160 folglich auch derart, dass der Motor als Fahraktuator 155 bzw. Komponente 140 langfristig nicht in einen stark ungünstigen Temperaturbereich gebracht wird. The energy-efficient driving strategy for a conventional drive train is considered below as a greatly simplified example. In this case, the statuses or operating parameters x s for determining the state-value function S would be e.g. B. vehicle speed, acceleration and gear. Optimization goal and thus value is, for example, fuel consumption. In this case, the state value function or the operating point value S represents a generalized fuel consumption, which results from the current fuel consumption and the fuel consumption to be expected in the future. The two components can be weighted using a parameter in the form of the operating point value S. The consideration of the consumption to be expected in the future can be used to smooth the state value function or the operating point value S and to take into account other dependencies of the fuel consumption, such as e.g. B. an increase (or reduction) in consumption due to an increase in engine temperature as the operating parameter Xs. The state value function or the operating point value S consequently also guides the actor or the trajectory planning module 160 in such a way that the motor as the driving actuator 155 or component 140 is not brought into a highly unfavorable temperature range in the long term.
Der Algorithmus welcher die Fahrstrategie bestimmt, entspräche in diesem Beispiel dem Ermittlugnsalgorithmus 145 in der Ermittlungseinheit 125, die auch als Actor bezeichnet wird. Als Verfahren zur Berechnung der Fahrstrategie wäre jede Methode denkbar welche die State-Value Function bzw. den /die Betriebsparameter xs auswerten kann, z. B. entsprechend geeignete Optimierungsmethoden, Kl-Methoden (Kl = künstliche Intelligenz) wie Reinforcement Learning (engl. = verstärkendes Lernen) aber auch heuristische Methoden oder Suchverfahren. Im einfachsten Fall, dass die Fahrstrategie nur den optimalen Gang als Steuerparameter einem Fahrer bereitstellt, könnte die Fahrstrategie aus einem Verfahren bestehen, welches die State Value-Function mit den aktuellen Werten der Zustände und für jeden Gang auswertet und anschließend den Gang mit dem besten Value als Vorgabe an den Fahrer weiterleitet. In this example, the algorithm which determines the driving strategy would correspond to the determination algorithm 145 in the determination unit 125, which is also referred to as an actor. Any method that uses the state-value function or the operating parameter(s) x s can evaluate, e.g. B. correspondingly suitable optimization methods, KI methods (KI = artificial intelligence) such as reinforcement learning (engl. = reinforcing learning) but also heuristic methods or search methods. In the simplest case, where the driving strategy only provides a driver with the optimal gear as a control parameter, the driving strategy could consist of a method that evaluates the state value function with the current values of the states and for each gear and then the gear with the best value forwarded to the driver as a default.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs 100 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 105 zum Steuern eines Fahrzeugs 105 in einer Fahrt- trajektorie 110. Die Vorrichtung 105 entspricht dabei der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, wobei nun in der Ermittlungseinheit 125 zusätzlich ein Dynamikalgorithmus 200 zur Verarbeitung eines von der Einleseschnittstelle 120 beispielsweise aus einem Speicher 210 eingelesenen Dynamikparameter XD eingelesen wird in einem Dynamikwert D, wobei der Dynamikparameter XD einen fahrdynamischen Grenzzustand zumindest eine der fahrzeugindividuellen Komponenten des Fahrzeugs 100 (wie beispielsweise einem Haftreibungswert von aktuell verwendeten Reifen oder Rädern 150 des Fahrzeugs 100) repräsentiert. In der Bestimmungseinheit 130 wird der Steuerparameter u unter Verwendung des Dynamikwerts D ermittelt. Der Dynamikalgorithmus 200 kann beispielsweise analog zum Ermittlungsalgorithmus 160 ausgelegt oder implementiert sein, also beispielsweise ebenfalls als Algorithmus mit einer künstlichen Intelligenz, als Algorithmus mit verstärkenden Lerneigenschaften oder als neuronales Netz realisiert sein. Fig. 2 shows a block diagram of a vehicle 100 with a further embodiment of a device 105 for controlling a vehicle 105 in a travel trajectory 110. The device 105 corresponds to the device shown in FIG Dynamics algorithm 200 for processing a dynamics parameter XD read in by read-in interface 120, for example from a memory 210, is read in as a dynamics value D, with the dynamics parameter XD indicating a driving-dynamics limit state of at least one of the vehicle-specific components of vehicle 100 (such as, for example, a static friction value of the tires or wheels currently in use 150 of the vehicle 100). The control parameter u is determined in the determination unit 130 using the dynamic value D. FIG. The dynamic algorithm 200 can, for example, be designed or implemented analogously to the determination algorithm 160, that is, for example, also implemented as an algorithm with an artificial intelligence, as an algorithm with reinforcing learning properties or as a neural network.
Hinsichtlich der fahrdynamischen Grenzen des Fahrzeugs gibt es somit ebenfalls Konzepte, um eine Abstraktion zwischen Planungskomponente wie hier dem Trajek- torienplanungsmodul 160 und Fahrzeug 100 bzw. einer Umsetzungskomponente o- der Fahraktuator 155 einzuführen. Dabei stellt wird beispielsweise in der Ermittlungseinheit 125 ein Dynamikalgorithmus eingesetzt, der auch als, „Constraint Händler“ bezeichnet werden kann und der dem Trajektorienplanungsmodul 160 der Bestimmungseinheit 130 in der Form des Dynamikwerts D eine abstrakte Beschreibung der fahrdynamischen Grenzen bereitstellt, so dass sich das Trajektorienplanungsmodul 160 nicht mit der Fahrzeugkonfiguration und z. B. dem Reifen auseinandersetzen braucht. With regard to the driving dynamics limits of the vehicle, there are also concepts for introducing an abstraction between the planning component, such as the trajectory planning module 160 here, and the vehicle 100 or an implementation component or the driving actuator 155 . A dynamic algorithm is used in determination unit 125, for example, which can also be referred to as a "constraint dealer" and which provides trajectory planning module 160 of determination unit 130 with an abstract description of the driving dynamics limits in the form of dynamic value D, so that the trajectory planning module 160 not with the vehicle configuration and z. B. needs to deal with the tires.
Der vorgeschlagene „Value Händler“ bzw. die Implementierung des Ermittlungsalgorithmus 145 kann nahtlos mit dem bereits bekannten „Constraint Händler“ als Dynamikalgorithmus 200 kombiniert werden, so dass dem dem Trajektorienplanungsmo- dul 160 als Planer/ Actor sowohl die Hüllkurve der Zustände und deren Ableitung als auch der Value der Zustände bereitgestellt werden kann, wie es in der Fig. 2 abgebildet ist. The proposed "Value Dealer" or the implementation of the determination algorithm 145 can be seamlessly combined with the already known "Constraint Dealer" as a dynamic algorithm 200, so that the trajectory planning module 160 as a planner/actor can see both the envelope of the states and their derivation as the value of the states can also be provided, as shown in FIG.
Eine ADAS/ AD Architektur mit Value-Funktion kann gemäß einem Ausführungsbeispiel auch mit den folgenden Einrichtungen implementiert werden, wie sie im vorangegangenen näher beschrieben wurden. According to one exemplary embodiment, an ADAS/AD architecture with a value function can also be implemented with the following devices, as described in more detail above.
- Mindestens einem Aktuator z. B. vom Typ Lenkung, Antrieb, Bremse zur Beeinflussung des Fahrzustands als Fahraktuator 155; - At least one actuator z. B. of the type steering, drive, brake to influence the driving condition as driving actuator 155;
- Mindestens einer Steuerungseinrichtung zur Berechnung und Umsetzung der Eingangsgrößen der Aktuatoren als der Bestimmungseinheit, die - At least one control device for calculating and converting the input variables of the actuators as the determining unit
- mindestens einen Algorithmus zur Berechnung der Eingangsgrößen der Aktuatoren (Trajektorienumsetzungsmodul 165) und - at least one algorithm for calculating the input variables of the actuators (trajectory conversion module 165) and
- mindestens einen Algorithmus zur Berechnung der Zieltrajektorie P der- At least one algorithm for calculating the target trajectory P der
Trajektorienumsetzung (Trajektorienplanungsmodul 160) umfasst;trajectory conversion (trajectory planning module 160);
- Mindestens einem Algorithmus zur Berechnung der State-Value Function S zur Abstraktion der gewünschten Systemeigenschaft, wie Komfort oder Energie-Effizienz (Value Handler) als dem Ermittlungsalgorithmus 145 in der Ermittlungseinheit 125;- At least one algorithm for calculating the state-value function S for abstracting the desired system property, such as comfort or energy efficiency (value handler) as the determination algorithm 145 in the determination unit 125;
- Mindestens einem einer Einleseschnittstelle 120 zu einem Sensor zur Erfassung des Umgebungs-, Fahrzeug- und/ oder Fahrzustands O, x und xs, oder mindestens einer Kommunikationseinrichtung zum Empfang von Informationen zum Umgebungs- , Fahrzeug- und/ oder Fahrzustand. - At least one read-in interface 120 to a sensor for detecting the environment, vehicle and/or driving condition O, x and x s , or at least one communication device for receiving information about the environment, vehicle and/or driving condition.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 300 zum Steuern eines Fahrzeugs entlang einer Fahrttrajektorie. Das Verfahren 300 umfasst einen Schritt 310 des Einlesens einer von dem Fahrzeug abzufahrenden Fahrttrajektorie, eines Fahrtparameters und zumindest eines Betriebsparameters zumindest einer Komponente des Fahrzeugs, wobei die Fahrttrajektorie einen Weg zu einem geplanten Ziel einer Fahrt des Fahrzeugs repräsentiert, der Fahrtparameter eine physikalische Größe während der Fahrt des Fahrzeugs repräsentiert und der Betriebsparameter zumindest eine physikalische Größe oder einen davon abgeleiteten Wert repräsentiert, die einen Betriebspunkt der Komponente des Fahrzeugs abbildet. Ferner umfasst das Verfahren 300 einen Schritt 320 des Ermittelns eines Betriebspunktwerts Betriebsparameter, wobei der zumindest eine Betriebsparameters in einem Ermittlungsalgorithmus verarbeitet wird. Schließlich umfasst das Verfahren 300 einen Schritt 330 des Bestimmens eines Steuerparameters zur Ansteuerung eines Fahraktuators und/oder der Komponente des Fahrzeugs unter Verwendung der Fahrttrajektorie, des Fahrtparameters und des Betriebspunktwerts, um eine Fahrt des Fahrzeugs in der Fahrttrajektorie zum Ziel anzusteuern. FIG. 3 shows a flowchart of an exemplary embodiment of a method 300 for controlling a vehicle along a travel trajectory. The method 300 includes a step 310 of reading in a travel trajectory to be traveled by the vehicle, a travel parameter and at least one operating parameter at least one component of the vehicle, with the travel trajectory representing a route to a planned destination of a journey of the vehicle, the travel parameter representing a physical quantity during the journey of the vehicle and the operating parameter representing at least one physical quantity or a value derived therefrom, which represents an operating point of the Component of the vehicle depicts. Furthermore, the method 300 includes a step 320 of determining an operating point value operating parameter, wherein the at least one operating parameter is processed in a determination algorithm. Finally, the method 300 includes a step 330 of determining a control parameter for controlling a driving actuator and/or the component of the vehicle using the driving trajectory, the driving parameter and the operating point value in order to control a journey of the vehicle in the driving trajectory to the destination.
Ferner können hier vorgestellte Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, the method steps presented here can be repeated and carried out in a different order than the one described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. If an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this can be read in such a way that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only the first Feature or has only the second feature.
Bezuqszeichen reference sign
100 Fahrzeug 100 vehicle
105 Vorrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs entlang einer Fahrttrajektorie105 Device for controlling a vehicle along a travel trajectory
110 Fahrttrajektorie 110 travel trajectory
115 Ortskoordinaten der Fahrttrajektorie 115 location coordinates of the travel trajectory
120 Einleseschnittstelle 120 read-in interface
125 Ermittlungseinheit 125 investigation unit
130 Bestimmungseinheit 130 determination unit
135 Fahrbahn 135 lane
140 Komponente des Fahrzeugs 140 component of the vehicle
145 Ermittlungsalgorithmus 145 Discovery Algorithm
150 Räder, Reifen 150 wheels, tires
160 T rajektorienplanungsmodul 160 trajectory planning module
165 T rajektorienumsetzungsmodul 165 trajectory conversion module
O Trajektoriendaten x Fahrtparameter O trajectory data x travel parameters
Xs Betriebsparameter X's operating parameters
S Betriebspunktwert S operating point value
P Zeittrajektorie u Steuerparameter P time trajectory u control parameters
200 Dynamikalgorithmus 200 dynamics algorithm
210 Speicher 210 memory
XD Dynamikparameter XD dynamic parameters
D Dynamikwert D Dynamic value
300 Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs entlang einer Fahrttrajektorie300 method for controlling a vehicle along a travel trajectory
310 Schritt des Einlesens 310 step of reading
320 Schritt des Ermittelns 320 step of discovering
330 Schritt des Bestimmens 330 step of determining

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Verfahren (300) zum Steuern eines Fahrzeugs (100) entlang einer Fahrttrajektorie (110), wobei das Verfahren (300) die folgenden Schritte aufweist: 1. Method (300) for controlling a vehicle (100) along a travel trajectory (110), the method (300) having the following steps:
Einlesen (310) einer von dem Fahrzeug (100) abzufahrenden Fahrttrajektorie (110), eines Fahrtparameters (x) und zumindest eines Betriebsparameters (xs) zumindest einer Komponente (140) des Fahrzeugs (100), wobei die Fahrttrajektorie (110) einen Weg zu einem geplanten Ziel einer Fahrt des Fahrzeugs (100) repräsentiert, der Fahrtparameter (x) eine physikalische Größe während der Fahrt des Fahrzeugs (100) repräsentiert und der Betriebsparameter (xs) zumindest eine physikalische Größe oder einen davon abgeleiteten Wert repräsentiert, die einen Betriebspunkt der Komponente (140) des Fahrzeugs (100) abbildet; Reading in (310) a travel trajectory (110) to be traveled by the vehicle (100), a travel parameter (x) and at least one operating parameter (x s ) of at least one component (140) of the vehicle (100), the travel trajectory (110) having a path to a planned destination of a journey of the vehicle (100), the journey parameter (x) represents a physical quantity during the journey of the vehicle (100) and the operating parameter (x s ) represents at least one physical quantity or a value derived therefrom, which represents a operating point of the component (140) of the vehicle (100);
Ermitteln (320) eines Betriebspunktwerts (S) aus dem Betriebsparameter (xs), wobei der zumindest eine Betriebsparameters (xs) in einem Ermittlungsalgorithmus (145) verarbeitet wird; und determining (320) an operating point value (S) from the operating parameter (x s ), the at least one operating parameter (x s ) being processed in a determination algorithm (145); and
Bestimmen (330) eines Steuerparameters (u) zur Ansteuerung eines Fahraktuators und/oder der Komponente (140) des Fahrzeugs (100) unter Verwendung der Fahrttrajektorie (110), des Fahrtparameters (x) und des Betriebspunktwerts (S), um eine Fahrt des Fahrzeugs (100) in der Fahrttrajektorie (110) zum Ziel anzusteuern. Determining (330) a control parameter (u) for controlling a driving actuator and/or the component (140) of the vehicle (100) using the driving trajectory (110), the driving parameter (x) and the operating point value (S) in order to start driving the To control the vehicle (100) in the travel trajectory (110) to the destination.
2. Verfahren (300) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ermittelns (320) ein skalarer Betriebspunktwert (S) ermittelt wird. 2. Method (300) according to claim 1, characterized in that a scalar operating point value (S) is determined in the step of determining (320).
3. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (320) des Ermittelns der Betriebspunktwert (S) unter Verwendung eines Ermittlungsalgorithmus (145) auf der Basis eines neuronalen Netzes, eines Algorithmus mit einer künstlichen Intelligenz, eines Algorithmus des überwachten und/oder verstärkenden Lernens, eines Funktionsapproximationsverfahrens, eines Algorithmus zur Suche eines Wertes aus einer Nachschlagetabelle, eines heuristischen Algorithmus und/oder eines Modells einer prädiktiven Regelung ermittelt wird. 3. The method (300) according to any one of the preceding claims, characterized in that in step (320) of determining the operating point value (S) using a determination algorithm (145) on the basis of a neural network, an algorithm with an artificial intelligence, one Algorithm of supervised and/or reinforcement learning, a function approximation method, an algorithm for finding a value from a look-up table, a heuristic algorithm and/or a model of a predictive control is determined.
4. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (310) des Einlesens als Betriebsparameter (xs) ein Wert eingelesen wird, der zumindest eine Geschwindigkeit, einen Schaltzustand der Komponente (140) des Fahrzeugs (100), eine Temperatur, ein Ladungszustand, eine auf ein Fahrzeugelement (150) wirkende Kraft, ein Moment oder einen von zumindest einem dieser Werte abgeleiteten Parameter repräsentiert. 4. The method (300) according to any one of the preceding claims, characterized in that in step (310) of reading in, a value is read in as the operating parameter (x s ) which contains at least a speed, a switching state of the component (140) of the vehicle (100 ), a temperature, a state of charge, a force acting on a vehicle element (150), a moment or a parameter derived from at least one of these values.
5. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Einlesen (310)s als Betriebsparameter (xs) eine Zeitreihe eingelesen wird, deren Elemente die zumindest eine physikalische Größe oder von der zumindest einen physikalischen Größe abgeleiteten Wert der Komponente (140) des Fahrzeugs (100) zu unterschiedlichen Zeitpunkten repräsentierten. 5. The method (300) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the step of reading (310) s as the operating parameter (x s ) a time series is read, the elements of which are at least one physical variable or derived from the at least one physical variable Value of the component (140) of the vehicle (100) represented at different times.
6. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ermitteln (320)s der Betriebspunktwert (S) unter Verwendung einer Kostenfunktion zur Minimierung einer für die Fahrt aufzuwendenden Energie oder eine Kostenfunktion zur Erhöhung eines Komforts eines Fahrzeuginsassen ermittelt wird. 6. The method (300) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the step of determining (320) s the operating point value (S) using a cost function to minimize energy to be expended for the journey or a cost function to increase comfort of a vehicle occupant is determined.
7. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (310) des Einlesens als Fahrttrajektorie (110) ein Verlauf von Ortskoordinaten (115) eingelesen wird, die bei einer Fahrt des Fahrzeugs (100) innerhalb von höchstens zehn Minute Fahrzeit, insbesondere innerhalb einer Fahrzeit von höchstens einer Minute und/oder die bei einer Fahrt des Fahrzeugs (100) innerhalb einer Strecke von höchstens 1000 Metern, insbesondere innerhalb einer Strecke von höchstens 100 Metern erreicht wird und/oder wobei als Fahrttrajektorie (110) ferner eine Topografieinformation über eine von dem Fahrzeug (100) zu befahrende Strecke eingelesen wird. 7. The method (300) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the step (310) of reading in as a travel trajectory (110) a course of location coordinates (115) is read in, which during a journey of the vehicle (100) within at most ten minute travel time, in particular within a maximum travel time of one minute and/or which is achieved when the vehicle (100) travels within a maximum distance of 1000 meters, in particular within a maximum distance of 100 meters and/or where the travel trajectory (110 ) furthermore, topography information about a route to be traveled by the vehicle (100) is read in.
8. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (330) des Bestimmens ein Steuerparameter (u) zur Ansteuerung eines Antriebsmotors, eines Bremselementes und/oder oder eines Lenkaktuators als Fahraktuator (155) bestimmt wird, insbesondere um das Fahrzeug (100) automatisiert zu steuern. 8. The method (300) according to any one of the preceding claims, characterized in that in step (330) of determining a control parameter (u) for controlling a drive motor, a braking element and / or a Steering actuator is determined as a driving actuator (155), in particular to automatically control the vehicle (100).
9. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (310, 320, 330) des Verfahrens (300) wiederholt ausgeführt werden, insbesondere wobei im wiederholt ausgeführten Schritt (320) des Ermittelns ein Verändern des Ermittlungsalgorithmus (145) unter Verwendung im Schritt (310) des Einlesens eingelesenen Betriebsparameters (xs) und im wiederholt ausgeführten Schritt (310) des Einlesens eingelesenen Betriebsparameters (xs) ausgeführt wird. 9. The method (300) according to any one of the preceding claims, characterized in that the steps (310, 320, 330) of the method (300) are carried out repeatedly, in particular wherein in the repeatedly carried out step (320) of determining a change in the determination algorithm ( 145) using the operating parameter (x s ) read in in the step (310) of reading in and the operating parameter (x s ) read in in the repeatedly executed step (310) of reading in.
10. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (310) des Einlesens zumindest ein zweiter Betriebsparameters zumindest einer weiteren Komponente des Fahrzeugs (100) eingelesen wird, wobei der zweite Betriebsparameter zumindest eine physikalische Größe oder einen davon abgeleiteten Wert repräsentiert, die einen Betriebspunkt der weiteren Komponente des Fahrzeugs (100) abbildet und wobei im Schritt (320) des Ermittelns zumindest der zweite Betriebsparameter in dem Ermittlungsalgorithmus (145) verarbeitet wird, um den Betriebspunktwert (S) zu ermitteln. 10. The method (300) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the step (310) of reading in at least one second operating parameter of at least one further component of the vehicle (100) is read in, the second operating parameter being at least one physical variable or one thereof derived value representing an operating point of the further component of the vehicle (100) and wherein in step (320) of determining at least the second operating parameter is processed in the determination algorithm (145) in order to determine the operating point value (S).
11 . Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (310) des Einlesens ferner zumindest ein Dynamikparameter (XD) eingelesen wird, der einen fahrdynamischen Grenzzustand zumindest einer der Komponenten (150) des Fahrzeugs (100) repräsentiert, wobei im Schritt (320) des Ermittelns der zumindest eine Dynamikparameter (XD) in einem Dynamikalgorithmus (200) verarbeitet wird, um einen Dynamikwert (D) zu erhalten und wobei im Schritt (330) des Bestimmens der Steuerparameter (u) unter Verwendung des Dynamikwerts (D) ermittelt wird. 11 . Method (300) according to one of the preceding claims, characterized in that in step (310) of reading in, at least one dynamics parameter (XD) is also read in, which represents a driving dynamics limit state of at least one of the components (150) of the vehicle (100), wherein in step (320) of determining the at least one dynamics parameter (XD) is processed in a dynamics algorithm (200) in order to obtain a dynamics value (D) and wherein in step (330) of determining the control parameters (u) using the dynamics value ( D) is determined.
12. Vorrichtung (105), die eingerichtet ist, um die Schritte (310, 320, 330) des Verfahrens (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche in entsprechenden Einheiten (120, 125, 130) auszuführen und/oder anzusteuern. 12. Device (105) that is set up to execute and/or control the steps (310, 320, 330) of the method (300) according to one of the preceding claims in corresponding units (120, 125, 130).
13. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte (310, 320, 330) des Verfahrens (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche auszuführen und/oder anzusteuern. 13. Computer program that is set up to execute and/or control the steps (310, 320, 330) of the method (300) according to one of the preceding claims.
14. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist. 14. Machine-readable storage medium on which the computer program according to claim 13 is stored.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115047439A (en) * 2022-05-27 2022-09-13 中国第一汽车股份有限公司 Data processing method and device for vehicle-based detection system and storage medium

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015202216A1 (en) * 2014-09-19 2016-03-24 Robert Bosch Gmbh Method and device for operating a motor vehicle by specifying a desired speed
FR3084867A1 (en) * 2018-08-07 2020-02-14 Psa Automobiles Sa ASSISTANCE METHOD FOR A VEHICLE WITH AUTOMATED DRIVING FOLLOWING A TRAJECTORY, BY REINFORCEMENT LEARNING OF THE CRITICAL ACTOR TYPE THRESHOLD
WO2020056875A1 (en) * 2018-09-20 2020-03-26 初速度(苏州)科技有限公司 Parking strategy based on deep reinforcement learning
FR3086247A1 (en) * 2018-09-25 2020-03-27 Renault S.A.S. METHOD FOR CALCULATING A SETTLEMENT FOR MANAGING THE CONSUMPTION OF FUEL AND ELECTRIC CURRENT OF A HYBRID MOTOR VEHICLE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015202216A1 (en) * 2014-09-19 2016-03-24 Robert Bosch Gmbh Method and device for operating a motor vehicle by specifying a desired speed
FR3084867A1 (en) * 2018-08-07 2020-02-14 Psa Automobiles Sa ASSISTANCE METHOD FOR A VEHICLE WITH AUTOMATED DRIVING FOLLOWING A TRAJECTORY, BY REINFORCEMENT LEARNING OF THE CRITICAL ACTOR TYPE THRESHOLD
WO2020056875A1 (en) * 2018-09-20 2020-03-26 初速度(苏州)科技有限公司 Parking strategy based on deep reinforcement learning
FR3086247A1 (en) * 2018-09-25 2020-03-27 Renault S.A.S. METHOD FOR CALCULATING A SETTLEMENT FOR MANAGING THE CONSUMPTION OF FUEL AND ELECTRIC CURRENT OF A HYBRID MOTOR VEHICLE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115047439A (en) * 2022-05-27 2022-09-13 中国第一汽车股份有限公司 Data processing method and device for vehicle-based detection system and storage medium

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