DE102019115421A1

DE102019115421A1 - System und verfahren zur steuerung eines autonomen fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019115421A1
Application number: DE102019115421.9A
Authority: DE
Inventors: Tetyana V. Mamchuk; Gabriel T. Choi; Paul A. Adam
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2020-05-20
Anticipated expiration: 2039-06-07
Also published as: US10752242B2; US20200156626A1; CN111204340B; CN111204340A; DE102019115421B4

Abstract

Ein Kraftfahrzeug beinhaltet mindestens ein Stellglied, das konfiguriert ist, um das Lenken, Schalten, Beschleunigen oder Bremsen eines Fahrzeugs zu steuern, mindestens einen Sensor, der konfiguriert ist, um Signale bereitzustellen, die eine Position und Geschwindigkeit eines Objekts außerhalb des Fahrzeugs in Bezug auf das Fahrzeug anzeigen, und mindestens eine Steuerung in Verbindung mit dem mindestens einen Stellglied und dem mindestens einen Sensor. Die mindestens eine Steuerung ist konfiguriert, um als Reaktion auf ein Signal des mindestens einen Sensors, das anzeigt, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen einem rückwärtigen Objekt und dem Fahrzeug einen ersten Schwellenwert überschreitet und ein Abstand zwischen dem rückwärtigen Objekt und dem Fahrzeug unter einen zweiten Schwellenwert fällt, das mindestens eine Stellglied automatisch zu steuern, um das Fahrzeug von einer ersten Lateralposition in Bezug auf eine aktuelle Fahrspur in eine zweite Lateralposition in Bezug auf die aktuelle Fahrspur zu manövrieren.

Description

EINFÜHRUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Fahrzeuge, die von automatisierten Antriebssystemen gesteuert werden, insbesondere solche, die konfiguriert sind, um die Fahrzeuglenkung, -beschleunigung und -bremsung während eines Fahrzyklus ohne menschlichen Eingriff automatisch zu steuern.
Der Betrieb moderner Fahrzeuge wird immer automatisierter, d.h. in der Lage, die Fahrkontrolle mit immer weniger Eingriffen des Fahrers zu übernehmen. Die Fahrzeugautomation wurde in numerische Stufen eingeteilt, die von Null, d.h. keine Automatisierung mit voller menschlicher Kontrolle, bis hin zu Fünf, d.h. eine vollständige Automatisierung ohne menschliche Kontrolle, reichen. Verschiedene automatisierte Fahrerassistenzsysteme wie Tempomat, adaptiver Tempomat und Parkassistenzsysteme entsprechen einer niedrigeren Automatisierungsstufe, während echte „fahrerlose“ Fahrzeuge einer höheren Automatisierungsstufe entsprechen.
BESCHREIBUNG
Ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet mindestens ein Stellglied, das konfiguriert ist, um das Lenken, Schalten, Beschleunigen oder Bremsen des Fahrzeugs zu steuern. Das Fahrzeug beinhaltet zusätzlich mindestens einen Sensor, der konfiguriert ist, um Signale bereitzustellen, die eine Position und Geschwindigkeit eines Objekts außerhalb des Fahrzeugs in Bezug auf das Fahrzeug anzeigen. Das Fahrzeug beinhaltet ferner mindestens eine Steuerung in Verbindung mit dem mindestens einen Stellglied und dem mindestens einen Sensor. Die mindestens eine Steuerung ist konfiguriert, um als Reaktion auf ein Signal des mindestens einen Sensors, das anzeigt, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen einem rückwärtigen Objekt und dem Fahrzeug einen ersten Schwellenwert überschreitet und ein Abstand zwischen dem rückwärtigen Objekt und dem Fahrzeug unter einen zweiten Schwellenwert fällt, das mindestens eine Stellglied automatisch zu steuern, um das Fahrzeug von einer ersten Lateralposition in Bezug auf eine aktuelle Fahrspur in eine zweite Lateralposition in Bezug auf die aktuelle Fahrspur zu manövrieren.
In einer exemplarischen Ausführungsform ist die mindestens eine Steuerung ferner konfiguriert, um einen ersten seitlichen Abstand zu einem ersten Hindernis zu bestimmen, das auf einer ersten Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, und um einen zweiten seitlichen Abstand zu einem zweiten Hindernis zu bestimmen, das auf einer zweiten Seite des Fahrzeugs angeordnet ist. Als Reaktion darauf, dass der erste seitliche Abstand kleiner als der zweite seitliche Abstand ist, ist die zweite Lateralposition näher am ersten Hindernis als die erste Lateralposition. Als Reaktion darauf, dass der zweite seitliche Abstand kleiner als der erste seitliche Abstand ist, ist die zweite Lateralposition näher am zweiten Hindernis als die erste Lateralposition.
In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst die Relativgeschwindigkeit zwischen dem rückwärtigen Objekt und dem Fahrzeug eine Längsgeschwindigkeitskomponente und eine Lateralgeschwindigkeitskomponente. Als Reaktion darauf, dass die Lateralgeschwindigkeitskomponente einen dritten Schwellenwert überschreitet, weist ein Vektor von der ersten Lateralposition zur zweiten Lateralposition eine entgegengesetzte Richtung zur Lateralgeschwindigkeitskomponente auf.
In einer exemplarischen Ausführungsform ist die mindestens eine Steuerung ferner konfiguriert, um als Reaktion auf ein Signal des mindestens einen Sensors, das anzeigt, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem rückwärtigen Objekt und einem ersten Hindernis, das auf einer ersten Seite des Fahrzeugs positioniert ist, einen Schwellenwert überschreitet, das mindestens eine Stellglied automatisch zu steuern, um das Fahrzeug von der ersten Lateralposition in die zweite Lateralposition zu manövrieren, wobei die zweite Lateralposition weiter vom ersten Hindernis entfernt ist als die erste Lateralposition. In solchen Ausführungsformen kann die mindestens eine Steuerung ferner konfiguriert sein, um als Reaktion auf das Signal des mindestens einen Sensors, das anzeigt, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem rückwärtigen Objekt und einem ersten Hindernis, das auf einer ersten Seite des Fahrzeugs positioniert ist, einen Schwellenwert überschreitet, das mindestens eine Stellglied automatisch zum Abbremsen des Fahrzeugs zu steuern.
Ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bereitstellen des Fahrzeugs mit mindestens einem Stellglied, das zum Steuern der Fahrzeuglenkung, -schaltung, -beschleunigung oder -bremsung konfiguriert ist, mindestens einem Sensor, der konfiguriert ist, um Signale bereitzustellen, die eine Position und Geschwindigkeit eines Objekts außerhalb des Fahrzeugs in Bezug auf das Fahrzeug anzeigen, und mindestens einer Steuerung in Verbindung mit dem mindestens einen Stellglied und dem mindestens einen Sensor. Das Verfahren beinhaltet auch das Bestimmen einer Relativgeschwindigkeit zwischen einem rückwärtigen Objekt und dem Fahrzeug über die Steuerung basierend auf einem Signal des mindestens einen Sensors. Das Verfahren beinhaltet zusätzlich das Bestimmen eines Abstands zwischen dem rückwärtigen Objekt und dem Fahrzeug über die Steuerung basierend auf dem Signal des mindestens einen Sensors. Das Verfahren beinhaltet ferner, als Reaktion auf die Relativgeschwindigkeit, die einen ersten kalibrierten Schwellenwert überschreitet, und den Abstand, der unter einen zweiten kalibrierten Schwellenwert fällt, das automatische Steuern des mindestens einen Stellglieds über die Steuerung, um das Fahrzeug von einer ersten Lateralposition in Bezug auf eine aktuelle Fahrspur zu einer zweiten Lateralposition in Bezug auf die aktuelle Fahrspur zu manövrieren.
In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren zusätzlich das Bestimmen, über die Steuerung, eines ersten seitlichen Abstands zu einem ersten Hindernis, das auf einer ersten Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, und eines zweiten seitlichen Abstands zu einem zweiten Hindernis, das auf einer zweiten Seite des Fahrzeugs angeordnet ist. Als Reaktion darauf, dass der erste seitliche Abstand kleiner als der zweite seitliche Abstand ist, ist die zweite Lateralposition näher am ersten Hindernis als die erste Lateralposition, und als Reaktion darauf, dass der zweite seitliche Abstand kleiner als der erste seitliche Abstand ist, ist die zweite Lateralposition näher am zweiten Hindernis als die erste Lateralposition.
In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst die Relativgeschwindigkeit zwischen dem rückwärtigen Objekt und dem Fahrzeug eine Längsgeschwindigkeitskomponente und eine Lateralgeschwindigkeitskomponente, und als Reaktion auf das Überschreiten einer dritten Schwelle durch die Lateralgeschwindigkeitskomponente weist ein Vektor von der ersten Lateralposition zur zweiten Lateralposition eine entgegengesetzte Richtung zur Lateralgeschwindigkeitskomponente auf.
In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren zusätzlich auf: als Reaktion auf ein Signal des mindestens einen Sensors, das anzeigt, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem rückwärtigen Objekt und einem ersten Hindernis, das auf einer ersten Seite des Fahrzeugs positioniert ist, einen Schwellenwert überschreitet, das automatische Steuern des mindestens einen Stellglieds über die Steuerung, um das Fahrzeug von der ersten Lateralposition in die zweite Lateralposition zu manövrieren, wobei die zweite Lateralposition weiter vom ersten Hindernis entfernt ist als die erste Lateralposition. In solchen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner beinhalten: als Reaktion auf das Signal des mindestens einen Sensors, das anzeigt, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem rückwärtigen Objekt und einem ersten Hindernis, das auf einer ersten Seite des Fahrzeugs positioniert ist, einen Schwellenwert überschreitet, das automatische Steuern des mindestens einen Stellglieds über die Steuerung zum Abbremsen des Fahrzeugs.
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten eine Reihe von Vorteilen. Die vorliegende Offenbarung bietet beispielsweise ein System und Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs, um autonom zu manövrieren, um Raum zu schaffen, in den rückwärtige Fahrzeuge manövrieren können, und verringert dadurch die Wahrscheinlichkeit, von dem rückwärtigen Fahrzeug getroffen zu werden.
Die oben genannten und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines Kommunikationssystems mit einem autonom gesteuerten Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines automatisierten Antriebssystems (ADS) für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine erste illustrative Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
4 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens zum Steuern eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
5 ist eine zweite illustrative Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
6 ist eine dritte illustrative Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen nur Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder minimiert sein, um Details zu bestimmten Komponenten zu zeigen. Spezifische strukturelle und funktionale Details, die hierin offenbart sind, sind daher nicht als einschränkend, sondern lediglich als repräsentativ zu interpretieren. Die verschiedenen Merkmale, die mit Bezug auf eine der Figuren dargestellt und beschrieben sind, können mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die dargestellten Merkmalskombinationen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen dar. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen gewünscht sein.
1 veranschaulicht schematisch eine Betriebsumgebung, die ein mobiles Fahrzeugkommunikations- und Steuerungssystem 10 für ein Kraftfahrzeug 12 umfasst. Das Kraftfahrzeug 12 kann als Trägerfahrzeug bezeichnet werden. Das Kommunikations- und Steuerungssystem 10 für das Trägerfahrzeug 12 beinhaltet im Allgemeinen ein oder mehrere drahtlose Trägersysteme 60, ein Landkommunikationsnetzwerk 62, einen Computer 64, eine mobile Vorrichtung 57, wie beispielsweise ein Smartphone, und eine Fernzugriffszentrale 78.
Das in 1 schematisch dargestellte Trägerfahrzeug 12 ist in der veranschaulichten Ausführungsform als Personenkraftwagen dargestellt, es ist jedoch zu beachten, dass auch jedes andere Fahrzeug einschließlich Motorräder, Lastkraftwagen, Sport Utility Vehicles (SUVs), Freizeitfahrzeuge (RVs), Seeschiffe, Flugzeuge usw. verwendet werden kann. Das Trägerfahrzeug 12 beinhaltet ein Antriebssystem 13, das in verschiedenen Ausführungsformen einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, wie beispielsweise einen Fahrmotor, und/oder ein Brennstoffzellenantriebssystem beinhalten kann.
Das Trägerfahrzeug 12 beinhaltet auch ein Getriebe 14, das konfiguriert ist, um die Leistung vom Antriebssystem 13 auf eine Vielzahl von Fahrzeugrädern 15 gemäß wählbaren Geschwindigkeitsverhältnissen zu übertragen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Getriebe 14 ein Stufenautomatikgetriebe, ein stufenloses Getriebe oder ein anderes geeignetes Getriebe beinhalten. Das Trägerfahrzeug 12 beinhaltet zusätzlich Radbremsen 17, die konfiguriert sind, um das Bremsmoment für die Fahrzeugräder 15 bereitzustellen. Die Radbremsen 17 können in verschiedenen Ausführungsformen Reibungsbremsen, ein regeneratives Bremssystem, wie beispielsweise eine elektrische Maschine, und/oder andere geeignete Bremssysteme beinhalten.
Das Trägerfahrzeug 12 beinhaltet zusätzlich ein Lenksystem 16. Obwohl zu illustrativen Zwecken als Lenkrad dargestellt, mag das Lenksystem 16 in einigen Ausführungsformen, die im Rahmen der vorliegenden Offenbarung erwogen werden, kein Lenkrad beinhalten.
Das Trägerfahrzeug 12 beinhaltet ein drahtloses Kommunikationssystem 28, das konfiguriert ist, um drahtlos mit anderen Fahrzeugen („V2V“) und/oder der Infrastruktur („V2I“) zu kommunizieren. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das drahtlose Kommunikationssystem 28 konfiguriert, um über einen dedizierten DSRC-Kanal (dedizierter Kurzstreckenkommunikationskanal, engl. Dedicated Short Range Communications Channel, DSRC-Kanal) zu kommunizieren. DSRC-Kanäle beziehen sich auf uni- oder bidirektionale drahtlose Kommunikationskanäle mit kurzer bis mittlerer Reichweite, die speziell für den Einsatz im Automobil entwickelt wurden, sowie auf einen entsprechenden Satz von Protokollen und Standards. Drahtlose Kommunikationssysteme, die für die Kommunikation über zusätzliche oder alternative drahtlose Kommunikationsstandards wie IEEE 802.11 und Mobilfunk-Datenkommunikation konfiguriert sind, werden jedoch ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Offenbarung berücksichtigt.
Das Antriebssystem 13, das Getriebe 14, das Lenksystem 16 und die Radbremsen 17 sind in Verbindung mit oder unter der Steuerung mindestens einer Steuerung 22. Während die Steuerung 22 zur Veranschaulichung als eine einzige Einheit dargestellt ist, kann sie zusätzlich eine oder mehrere andere Steuerungen beinhalten, die gemeinsam als „Steuerung“ bezeichnet werden. Die Steuerung 22 kann einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (CPU) in Verbindung mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien beinhalten. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können beispielsweise flüchtige und nichtflüchtige Speicher im Nur-Lese-Speicher (ROM), im Direktzugriffsspeicher (RAM) und im Keep-Alive-Speicher (KAM) beinhalten. KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während die CPU ausgeschaltet ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung einer beliebigen Anzahl bekannter Speichervorrichtungen wie PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrisch PROM), EEPROMs (elektrisch löschbares PROM), Flash-Speicher oder anderer elektrischer, magnetischer, optischer oder kombinierter Speichervorrichtungen zum Speichern von Daten, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, implementiert sein, die von der Steuerung 22 zur Steuerung des Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung 22 beinhaltet ein automatisiertes Antriebssystem (ADS) 24 zum automatischen Steuern verschiedener Stellglieder im Fahrzeug. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das ADS 24 ein sogenanntes Level-3-Automatisierungssystem. Ein Level-3-System bezeichnet „Bedingte Automatisierung“, was sich auf die fahrmodus-spezifische Leistung eines automatisierten Fahrsystems aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe bezieht, mit der Erwartung, dass der menschliche Fahrer angemessen auf eine Aufforderung zum Eingreifen reagiert.
Andere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können in Verbindung mit sogenannten Level-1 oder Level-2-Automatisierungssystemen implementiert sein. Ein Level-1-System bezeichnet die „Fahrerassistenz“, die sich auf die fahrmodus-bezogene Ausführung von Lenkung oder Beschleunigung durch ein Fahrerassistenzsystem unter Verwendung von Informationen über die Fahrumgebung bezieht und mit der Erwartung, dass der menschliche Fahrer alle übrigen Aspekte der dynamischen Fahraufgabe erfüllt. Ein Level-2-System weist auf „Teilautomatisierung“ hin und bezieht sich auf die fahrmodus-bezogene Ausführung von Lenkung und Beschleunigung durch ein oder mehrere Fahrerassistenzsysteme unter Verwendung von Informationen über die Fahrumgebung und mit der Erwartung, dass der menschliche Fahrer alle übrigen Aspekte der dynamischen Fahraufgabe erfüllt.
Noch weitere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können auch in Verbindung mit sogenannten Level-4 oder Level-5-Automatisierungssystemen realisiert werden. Ein Level-4-System bedeutet „hohe Automatisierung“ und bezieht sich auf die fahrmodus-bezogene Leistung eines automatisierten Fahrsystems in allen Aspekten der dynamischen Fahraufgabe, auch wenn ein menschlicher Fahrer nicht angemessen auf eine Aufforderung zum Eingreifen reagiert. Ein Level-5-System bezeichnet „Vollautomatisierung“, d.h. die dauerhafte Leistungserbringung eines automatisierten Fahrsystems bezüglich aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe unter allen Fahrbahn- und Umgebungsbedingungen, die von einem menschlichen Fahrer gesteuert werden können.
In einer exemplarischen Ausführungsform ist das ADS 24 konfiguriert, um das Antriebssystem 13, das Getriebe 14, das Lenksystem 16 und die Radbremsen 17 zu steuern, um die Fahrzeugbeschleunigung, -lenkung und -bremsung ohne menschlichen Eingriff über eine Vielzahl von Stellgliedern 30 als Reaktion auf Eingaben von einer Vielzahl von Sensoren 26 zu steuern, die GPS, RADAR, LIDAR, optische Kameras, Wärmebildkameras, Ultraschallsensoren und/oder gegebenenfalls zusätzliche Sensoren beinhalten können.
1 veranschaulicht mehrere vernetzte Vorrichtungen, die mit dem drahtlosen Kommunikationssystem 28 des Trägerfahrzeugs 12 kommunizieren können. Eine der vernetzten Vorrichtungen, die über das drahtlose Kommunikationssystem 28 mit dem Trägerfahrzeug 12 kommunizieren können, ist die mobile Vorrichtung 57. Die mobile Vorrichtung 57 kann eine Computerverarbeitungsfähigkeit, einen Sender-Empfänger, der Signale 58 unter Verwendung eines drahtlosen Nahbereichsprotokolls übertragen kann, und ein visuelles Smartphone-Display 59 beinhalten. Die Computerverarbeitungsfähigkeit beinhaltet einen Mikroprozessor in Form einer programmierbaren Vorrichtung, die eine oder mehrere Anweisungen beinhaltet, die in einer internen Speicherstruktur gespeichert sind und zum Empfangen von Binäreingaben zum Erzeugen von Binärausgaben verwendet werden. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die mobile Vorrichtung 57 ein GPS-Modul, das in der Lage ist, Signale von GPS-Satelliten 68 zu empfangen und GPS-Koordinaten basierend auf diesen Signalen zu erzeugen. In weiteren Ausführungsformen beinhaltet die mobile Vorrichtung 57 eine Mobilfunkkommunikationsfunktionalität, so dass die mobile Vorrichtung 57 Sprach- und/oder Datenkommunikation über das drahtlose Trägersystem 60 unter Verwendung eines oder mehrerer Mobilfunkkommunikationsprotokolle durchführt, wie hierin erläutert. Das visuelle Smartphone-Display 59 kann auch eine grafische Benutzeroberfläche mit Touchscreen beinhalten.
Das drahtlose Trägersystem 60 ist vorzugsweise ein Mobilfunksystem, das eine Vielzahl von Mobilfunkmasten 70 (nur einer davon dargestellt), eine oder mehrere mobile Vermittlungsstellen (MSCs) 72 sowie alle anderen Netzwerkkomponenten beinhaltet, die erforderlich sind, um das drahtlose Trägersystem 60 mit dem Landkommunikationsnetz 62 zu verbinden. Jeder Mobilfunkmast 70 beinhaltet Sende- und Empfangsantennen und eine Basisstation, wobei die Basisstationen verschiedener Mobilfunkmasten entweder direkt oder über Zwischengeräte wie eine Basisstationssteuerung mit dem MSC 72 verbunden sind. Das drahtlose Trägersystem 60 kann jede geeignete Kommunikationstechnologie implementieren, einschließlich beispielsweise analoger Technologien wie AMPS oder digitaler Technologien wie CDMA (z.B. CDMA2000) oder GSM/GPRS. Andere Mobilfunkmasten / Basisstationen / MSC-Anordnungen sind möglich und können mit dem drahtlosen Trägersystem 60 verwendet werden. So könnten beispielsweise die Basisstation und der Mobilfunkmast am gleichen Standort zusammengelegt oder voneinander entfernt sein, jede Basisstation könnte für einen einzelnen Mobilfunkmast verantwortlich sein oder eine einzelne Basisstation könnte mehrere Mobilfunkmasten bedienen oder verschiedene Basisstationen mit einem einzigen MSC gekoppelt sein, um nur einige der möglichen Anordnungen zu nennen.
Neben der Verwendung des drahtlosen Trägersystems 60 kann ein zweites drahtloses Trägersystem in Form von Satellitenkommunikation verwendet werden, um eine unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation mit dem Trägerfahrzeug 12 zu ermöglichen. Dies kann mit einem oder mehreren Kommunikationssatelliten 66 und einer Uplink-Sendestation 67 erfolgen. Unidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satellitenradio-Dienste beinhalten, wobei Programminhalte (Nachrichten, Musik usw.) von der Sendestation 67 empfangen, zum Hochladen verpackt und dann an den Satelliten 66 gesendet werden, der das Programm an die Teilnehmer sendet. Bidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satelliten-Telefoniedienste beinhalten, die den Satelliten 66 nutzen, um Telefonkommunikation zwischen dem Trägerfahrzeug 12 und der Station 67 weiterzuleiten. Die Satellitentelefonie kann entweder zusätzlich oder anstelle des drahtlosen Trägersystems 60 genutzt werden.
Das Landnetzwerk (oder Festnetz) 62 kann ein herkömmliches landgestütztes Telekommunikationsnetz sein, das an ein oder mehrere Festnetztelefone angeschlossen ist und das drahtlose Trägersystem 60 mit der Fernzugriffszentrale 78 verbindet. So kann beispielsweise das Festnetz 62 ein öffentliches Telefonnetz (PSTN) beinhalten, wie es für die Bereitstellung von Festnetztelefonie, paketvermittelter Datenkommunikation und der Internetinfrastruktur verwendet wird. Ein oder mehrere Segmente des Festnetzes 62 könnten durch die Verwendung eines kabelgebundenen Standardnetzes, eines Glasfaser- oder anderen optischen Netzes, eines Kabelnetzes, von Stromleitungen, anderer drahtloser Netze wie drahtloser lokaler Netze (WLANs) oder von Netzen, die einen drahtlosen Breitbandzugang (BWA) bereitstellen, oder einer beliebigen Kombination derselben realisiert sein. Darüber hinaus muss die Fernzugriffszentrale 78 nicht über das Festnetz 62 verbunden sein, sondern könnte auch drahtlose Telefonieeinrichtungen beinhalten, so dass es direkt mit einem drahtlosen Netzwerk, wie beispielsweise dem drahtlosen Trägersystem 60, kommunizieren kann.
Obwohl in 1 als eine einzige Vorrichtung dargestellt, kann der Computer 64 eine Reihe von Computern beinhalten, die über ein privates oder öffentliches Netzwerk wie das Internet zugänglich sind. Jeder Computer 64 kann für einen oder mehrere Zwecke verwendet werden. In einer exemplarischen Ausführungsform kann der Computer 64 als Webserver konfiguriert sein, der vom Trägerfahrzeug 12 über das drahtlose Kommunikationssystem 28 und den drahtlosen Träger 60 zugänglich ist. Andere Computer 64 können beispielsweise Folgendes beinhalten: einen Service-Center-Computer, in den Diagnoseinformationen und andere Fahrzeugdaten über das drahtlose Kommunikationssystem 28 aus dem Fahrzeug hochgeladen werden können, oder ein Drittanbieter-Repository, in das oder aus dem Fahrzeugdaten oder andere Informationen bereitgestellt werden, sei es durch Kommunikation mit dem Trägerfahrzeug 12, der Fernzugriffszentrale 78, der mobilen Vorrichtung 57 oder einer Kombination aus diesen. Der Computer 64 kann eine durchsuchbare Datenbank und Datenbankmanagementsystem unterhalten, das die Eingabe, Entfernung und Änderung von Daten sowie den Empfang von Aufforderungen zur Datensuche in der Datenbank ermöglicht. Der Computer 64 kann auch für die Bereitstellung von Internetverbindungen wie DNS-Diensten oder als Netzwerkadressenserver verwendet werden, der DHCP oder ein anderes geeignetes Protokoll verwendet, um dem Trägerfahrzeug 12 eine IP-Adresse zuzuweisen. Der Computer 64 kann mit mindestens einem zusätzlichen Fahrzeug zusätzlich zum Trägerfahrzeug 12 in Verbindung stehen. Das Trägerfahrzeug 12 und alle zusätzlichen Fahrzeuge können gemeinsam als Flotte bezeichnet werden.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet das ADS 24 mehrere verschiedene Systeme, einschließlich mindestens eines Wahrnehmungssystems 32 zum Bestimmen des Vorhandenseins, der Position, der Klassifizierung und des Pfades von erfassten Merkmalen oder Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs. Das Wahrnehmungssystem 32 ist konfiguriert, um Eingänge von einer Vielzahl von Sensoren zu empfangen, wie beispielsweise die in 1 dargestellten Sensoren 26, und die Sensoreingänge zu synthetisieren und zu verarbeiten, um Parameter zu erzeugen, die als Eingänge für andere Regelalgorithmen des ADS 24 verwendet werden.
Das Wahrnehmungssystem 32 beinhaltet ein Sensor-Fusions- und Vorverarbeitungsmodul 34, das Sensordaten 27 aus der Vielzahl der Sensoren 26 verarbeitet und synthetisiert. Das Sensor-Fusions- und Vorverarbeitungsmodul 34 führt die Kalibrierung der Sensordaten 27 durch, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, die LIDAR-zu-LIDAR-Kalibrierung, die Kamera-zu-LIDAR-Kalibrierung, die LIDAR-zu-Chassis-Kalibrierung und die LIDAR-Strahlintensitätskalibrierung. Das Sensor-Fusions- und Vorverarbeitungsmodul 34 gibt den vorverarbeiteten Sensorausgang 35 aus.
Ein Klassifizierungs- und Segmentierungsmodul 36 empfängt den vorverarbeiteten Sensorausgang 35 und führt Objektklassifizierung, Bildklassifizierung, Ampelklassifizierung, Objektsegmentierung, Bodensegmentierung und Objektverfolgungsprozesse durch. Die Objektklassifizierung beinhaltet, ist aber nicht beschränkt auf die Identifizierung und Klassifizierung von Objekten in der Umgebung, einschließlich der Identifizierung und Klassifizierung von Ampeln und Schildern, der RADAR-Fusion und -Verfolgung zur Berücksichtigung der Position und des Sichtfeldes (FOV) des Sensors und der falsch-positiven Ablehnung durch LIDAR-Fusion zur Beseitigung der vielen falsch-positiven Fehlalarme, die in einer städtischen Umgebung vorhanden sind, wie beispielsweise Kanaldeckel, Brücken, Überkopfbäume oder Lichtmasten und andere Hindernisse mit einem hohen RADAR-Querschnitt, die jedoch die Fähigkeit des Fahrzeugs, sich auf seinem Weg zu bewegen, nicht beeinträchtigen. Zusätzliche Objektklassifizierungs- und Trackingprozesse, die vom Klassifizierungs- und Segmentierungsmodell 36 durchgeführt werden, beinhalten unter anderem die Freiraumerkennung und das High-Level-Tracking, das Daten von RADAR-Spuren, LIDAR-Segmentierung, LIDAR-Klassifikation, Bildklassifizierung, Objektformanpassungsmodelle, semantische Informationen, Bewegungsprognose, Rasterkarten, statische Hinderniskarten und andere Quellen zur Erzeugung hochwertiger Objekttracks zusammenführt. Das Klassifizierungs- und Segmentierungsmodul 36 führt zusätzlich die Klassifizierung von Verkehrssteuergeräten und die Fusion von Verkehrssteuergeräten mit Fahrspurzuordnung und Verhaltensmodellen von Verkehrssteuergeräten durch. Das Klassifizierungs- und Segmentierungsmodul 36 erzeugt eine Objektklassifizierungs- und Segmentierungsausgabe 37, die Informationen zur Objektidentifikation enthält.
Ein Lokalisierungs- und Abbildungsmodul 40 verwendet die Objektklassifizierungs- und Segmentierungsausgabe 37, um Parameter zu berechnen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Schätzungen der Position und Ausrichtung des Trägerfahrzeugs 12 in typischen und anspruchsvollen Fahrsituationen. Zu diesen anspruchsvollen Fahrsituationen gehören unter anderem dynamische Umgebungen mit vielen Autos (z.B. dichter Verkehr), Umgebungen mit großflächigen Hindernissen (z.B. Straßenbau oder Baustellen), Hügel, mehrspurige Straßen, einspurige Straßen, eine Vielzahl von Straßenmarkierungen und Gebäuden oder deren Fehlen (z.B. Wohnviertel im Vergleich zu Geschäftsvierteln) sowie Brücken und Überführungen (sowohl über als auch unter einem aktuellen Straßenabschnitt des Fahrzeugs), ohne hierauf beschränkt zu sein.
Das Lokalisierungs- und Abbildungsmodul 40 beinhaltet auch neue Daten, die durch erweiterte Kartenbereiche gesammelt wurden, die durch Onboard-Abbildungs-Funktionen, die von dem Trägerfahrzeugs 12 während des Betriebs ausgeführt werden, erhalten wurden, und Kartendaten, die über das drahtlose Kommunikationssystem 28 an das Trägerfahrzeug 12 „geschoben“ wurden. Das Lokalisierungs- und Abbildungsmodul 40 aktualisiert frühere Kartendaten mit den neuen Informationen (z.B. neue Fahrbahnmarkierungen, neue Gebäudestrukturen, Hinzufügen oder Entfernen von Bauzonen usw.) und lässt unbeeinflusste Kartenbereiche unverändert. Beispiele für Kartendaten, die generiert oder aktualisiert werden können, sind unter anderem die Kategorisierung der Bruchlinien, die Generierung von Fahrspurbegrenzungen, die Fahrspurverbindung, die Klassifizierung von Neben- und Hauptstraßen, die Klassifizierung von Links- und Rechtskurven sowie die Erstellung von Kreuzungsfahrspuren. Das Lokalisierungs- und Abbildungsmodul 40 erzeugt einen Lokalisierungs- und Abbildungsausgang 41, der die Position und Ausrichtung des Trägerfahrzeugs 12 in Bezug auf erkannte Hindernisse und Straßenmerkmale beinhaltet.
Ein Fahrzeug-Odometriemodul 46 empfängt Daten 27 von den Fahrzeugsensoren 26 und erzeugt einen Fahrzeug-Odometrieausgang 47, der beispielsweise Fahrtrichtung und Geschwindigkeitsinformationen beinhaltet. Ein absolutes Positioniermodul 42 empfängt den Lokalisierungs- und Abbildungsausgang 41 und die Fahrzeug-Odometrieinformationen 47 und erzeugt einen Fahrzeugortungsausgang 43, der in separaten Berechnungen verwendet wird, wie nachfolgend erläutert.
Ein Objektvorhersagemodul 38 verwendet die Objektklassifizierungs- und Segmentierungsausgabe 37, um Parameter zu erzeugen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eine Position eines erfassten Hindernisses in Bezug auf das Fahrzeug, einen vorhergesagten Weg des erfassten Hindernisses in Bezug auf das Fahrzeug und eine Position und Ausrichtung der Fahrspuren in Bezug auf das Fahrzeug. Daten über den vorhergesagten Weg von Objekten (einschließlich Fußgängern, umliegenden Fahrzeugen und anderen sich bewegenden Objekten) werden als Objektvorhersageausgabe 39 ausgegeben und in separaten Berechnungen verwendet, wie nachfolgend erläutert.
Das ADS 24 beinhaltet auch ein Beobachtungsmodul 44 und ein Interpretationsmodul 48. Das Beobachtungsmodul 44 erzeugt einen Beobachtungsausgang 45, der vom Interpretationsmodul 48 empfangen wird. Das Beobachtungsmodul 44 und das Interpretationsmodul 48 ermöglichen den Zugriff durch die Fernzugriffszentrale 78. Das Interpretationsmodul 48 erzeugt einen interpretierten Ausgang 49, der zusätzliche Eingaben beinhaltet, die von der Fernzugriffszentrale 78 bereitgestellt werden, falls vorhanden.
Ein Wegplanungsmodul 50 verarbeitet und synthetisiert die Objektvorhersageausgabe 39, die interpretierte Ausgabe 49 und zusätzliche Routing-Informationen 79, die von einer Online-Datenbank oder der Fernzugriffszentrale 78 empfangen werden, um einen Fahrzeugpfad zu bestimmen, dem zu folgen ist, um das Fahrzeug auf der gewünschten Route zu halten, während die Verkehrsregeln eingehalten und erkannte Hindernisse vermieden werden. Das Wegplanungsmodul 50 verwendet Algorithmen, die konfiguriert sind, um erkannte Hindernisse in der Umgebung des Fahrzeugs zu vermeiden, das Fahrzeug auf einer aktuellen Fahrspur zu halten und das Fahrzeug auf der gewünschten Route zu halten. Das Wegplanungsmodul 50 gibt die Fahrzeugpfadinformationen als Wegplanungsausgabe 51 aus. Die Wegplanungsausgabe 51 beinhaltet einen angewiesenen Fahrzeugweg basierend auf der Fahrzeugroute, der Fahrzeugposition in Bezug auf die Route, der Position und Ausrichtung der Fahrspuren sowie dem Vorhandensein und dem Weg von erkannten Hindernissen.
Ein erstes Steuermodul 52 verarbeitet und synthetisiert den Wegplanungsausgang 51 und den Fahrzeugortungsausgang 43, um einen ersten Steuerausgang 53 zu erzeugen. Das erste Steuermodul 52 beinhaltet auch die Routinginformationen 79, die von der Fernzugriffszentrale 78 im Falle einer Fernübernahme des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
Ein Fahrzeugsteuermodul 54 empfängt den ersten Steuerausgang 53 sowie Geschwindigkeits- und Kursinformationen 47, die von der Fahrzeugodometrie 46 empfangen werden, und erzeugt einen Fahrzeugsteuerausgang 55. Der Fahrzeugsteuerausgang 55 beinhaltet einen Satz von Stellgliedbefehlen, um den vom Fahrzeugsteuermodul 54 vorgegebenen Weg zu erreichen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, einen Lenkbefehl, einen Schaltbefehl, einen Drosselklappenbefehl und einen Bremsbefehl.
Der Fahrzeugsteuerausgang 55 wird an die Stellglieder 30 weitergeleitet. In einer exemplarischen Ausführungsform beinhalten die Stellglieder 30 eine Lenksteuerung, eine Schaltsteuerung, eine Drosselklappensteuerung und eine Bremssteuerung. Die Lenksteuerung kann beispielsweise ein Lenksystem 16 steuern, wie in 1 dargestellt. Die Schaltsteuerung kann beispielsweise ein Getriebe 14 steuern, wie in 1 dargestellt. Die Drosselklappensteuerung kann beispielsweise ein Antriebssystem 13 steuern, wie in 1 dargestellt. Die Bremssteuerung kann beispielsweise die Radbremsen 17 steuern, wie in 1 dargestellt.
Das ADS 24 kann konfiguriert sein, um unter nominalen Fahrbedingungen das Trägerfahrzeug 12 etwa in der Mitte einer Fahrspur zu halten. Diese Anordnung ist in 3 dargestellt. In diesem veranschaulichenden Beispiel ist das Trägerfahrzeug 12 etwa äquidistant zwischen einer fahrerseitigen Spurmarkierung 80 und einer beifahrerseitigen Spurmarkierung 82 positioniert. In dieser veranschaulichenden Ausführungsform ist ein erstes Hindernis 84 auf einer ersten Seite des Trägerfahrzeugs 12 und ein zweites Hindernis 86 auf einer zweiten Seite des Trägerfahrzeugs 12 positioniert. In dieser Abbildung ist das erste Hindernis 84 ein Fahrzeug, das auf einer Fahrerseite des Trägerfahrzeugs 12 positioniert ist, und das zweite Hindernis 86 ist ein Fahrzeug, das auf einer Beifahrerseite des Trägerfahrzeugs 12 positioniert ist. Das erste Hindernis 84 und das zweite Hindernis 86 können jedoch auch andere physische Hindernisse wie Gebäude, Geländer, Baugeländer oder andere physische Hindernisse beinhalten. Das Trägerfahrzeug 12 ist vom ersten Hindernis 84 durch einen ersten seitlichen Abstand D₁ und vom zweiten Hindernis 86 durch einen zweiten seitlichen Abstand D₂ beabstandet. Wie hier verwendet, bezieht sich lateral oder seitlich auf eine Seite-zu-Seite Richtung, d.h. im Allgemeinen orthogonal zu einer Vorne-Hinten-Achse des Trägerfahrzeugs 12.
Während das oben beschriebene Verhalten unter typischen Betriebsbedingungen wünschenswert sein kann, wie im Folgenden erläutert, kann es in einigen Fahrsituationen vorzuziehen sein, den relativen Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug 12 und benachbarten Objekten zu variieren.
Unter Bezugnahme nun auf 4 wird ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in Flussdiagrammform dargestellt. Das Verfahren beginnt bei Block 100. In einer exemplarischen Ausführungsform wird das Verfahren von der Steuerung 22 in Verbindung mit einem oder mehreren der Stellglieder 30 basierend auf Signalen von einem oder mehreren der Sensoren 26 durchgeführt. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können jedoch auf andere Weise als die vorstehend beschriebene umgesetzt werden.
Es werden eine anfängliche Spur und ein seitlicher Abstand gewählt, wie bei Block 102 dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform wird dies vom ADS 24, z.B. dem Wegplanungsmodul 50, nach einem nominalen Navigationsalgorithmus durchgeführt. Der seitliche Abstand kann basierend auf einem seitlichen Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug 12 und benachbarten Objekten berechnet werden, z.B. wie bei D₁ oder D₂ in 3 dargestellt, oder basierend auf einem seitlichen Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug 12 und Fahrbahnmarkierungen berechnet werden.
Es wird bestimmt, ob eine vordere Bedrohung erkannt wird, wie bei Vorgang 104 dargestellt. Eine vordere Bedrohung bezieht sich auf ein Fahrszenario, in dem ein relativ hohes Risiko besteht, dass das Trägerfahrzeug 12 mit einem vorderen Objekt vor dem Trägerfahrzeug 12 kollidiert. Diese Bestimmung kann von der Steuerung 22 basierend auf Signalen von einem oder mehreren der Sensoren 26 vorgenommen werden. In einer exemplarischen Ausführungsform wird die Bestimmung des Vorgangs 104 als Reaktion auf das/die Signal(e) erfüllt, die anzeigen, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Trägerfahrzeug 12 und dem vorderen Objekt, z.B. einem Fahrzeug vor dem Trägerfahrzeug 12, einen ersten Schwellenwert überschreitet, wenn der Abstand unter einem zweiten Schwellenwert liegt. Der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert können basierend auf fahrzeugspezifischen Merkmalen, z.B. Bremsverhalten, ausgewählt werden. Diese Bestimmung kann auf eine für autonome Bremssysteme allgemein bekannte Weise durchgeführt werden.
Als Reaktion darauf, dass die Bestimmung des Vorgangs 104 positiv ist, wird eine autonome Bremsung ausgeführt, wie bei Block 106 dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform wird dies von der Steuerung 22 in Verbindung mit den Bremsen 17 durchgeführt. Dieser Vorgang kann auf eine für autonome Bremssysteme allgemein bekannte Weise durchgeführt werden.
Nach der autonomen Bremseinleitung bei Block 106 oder als Reaktion darauf, dass die Bestimmung des Vorgangs 104 negativ ist, wird bestimmt, ob eine rückwärtige Bedrohung erkannt wird, wie bei Vorgang 108 dargestellt. Eine rückwärtige Bedrohung bezieht sich auf ein Fahrszenario, in dem ein relativ hohes Risiko besteht, dass das Trägerfahrzeug 12 von einem rückwärtigen Objekt hinter dem Trägerfahrzeug 12 getroffen wird. Diese Bestimmung kann von der Steuerung 22 basierend auf Signalen von einem oder mehreren der Sensoren 26 vorgenommen werden. In einer exemplarischen Ausführungsform wird die Bestimmung des Vorgangs 108 als Reaktion auf das/die Signal(e) erfüllt, die anzeigen, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Trägerfahrzeug 12 und dem rückwärtigen Objekt, z.B. einem Fahrzeug hinter dem Trägerfahrzeug 12, einen dritten Schwellenwert überschreitet, wenn der Abstand unter einem vierten Schwellenwert liegt. Der dritte Schwellenwert und der vierte Schwellenwert können basierend auf fahrzeugspezifischen Merkmalen, z.B. Bremsverhalten, ausgewählt werden.
Als Reaktion darauf, dass die Bestimmung des Vorgangs 108 positiv ist, wird bestimmt, ob sich das rückwärtige Objekt in Bezug auf das Trägerfahrzeug 12 seitlich bewegt. Dieses Verhalten ist ein Hinweis darauf, dass das Objekt hinter dem Trägerfahrzeug 12 versucht, zur Seite des Trägerfahrzeugs 12 zu manövrieren, um eine Kollision zu vermeiden. Diese Bestimmung kann von der Steuerung 22 basierend auf Signalen von einem oder mehreren der Sensoren 26 vorgenommen werden. In einer exemplarischen Ausführungsform kann die Bestimmung durch Zerlegung eines Relativgeschwindigkeitsvektors zwischen dem rückwärtigen Objekt und dem Trägerfahrzeug 12 in eine Längsgeschwindigkeitskomponente und eine Lateralgeschwindigkeitskomponente durchgeführt werden. Die Bestimmung des Vorgangs 108 kann als Reaktion darauf, dass die Lateralgeschwindigkeitskomponente einen fünften Schwellenwert überschreitet, erfüllt sein. Der fünfte Schwellenwert kann basierend auf fahrzeugspezifischen Merkmalen, z.B. Bremsverhalten, ausgewählt werden.
Als Reaktion darauf, dass die Bestimmung des Vorgangs 110 positiv ist, wird das Trägerfahrzeug 12 gesteuert, um eine seitliche Verschiebung in die entgegengesetzte Richtung von der seitlichen Bewegung des rückwärtigen Objekts auszuführen. In einer exemplarischen Ausführungsform wird dies von der Steuerung 22 in Verbindung mit einem oder mehreren der Stellglieder 30 durchgeführt, z.B. zum Steuern des Antriebssystems 13, des Lenksystems 16 und der Bremsen 17. Eine Seitenverschiebung umfasst das Umsetzen des Trägerfahrzeugs 12 in einem unterschiedlichen seitlichen Abstand in Bezug auf benachbarte Objekte und/oder Fahrbahnmarkierungen, wie in Verbindung mit 5 unten erläutert wird. Eine solche Neupositionierung des Trägerfahrzeugs 12 kann dadurch einen vergrößerten Handlungsspielraum für das rückwärtige Objekt bieten.
Als Reaktion darauf, dass die Bestimmung des Vorgangs 110 negativ ist, werden dann relative Positionen von benachbarten Objekten unmittelbar links und rechts vom Trägerfahrzeug 12, falls vorhanden, ausgewertet, wie bei Block 114 dargestellt. In dem in 3 dargestellten exemplarischen Szenario umfasst dieser Schritt das Bestimmen des ersten seitlichen Abstands D₁ und des zweiten seitlichen Abstands D₂ . In einer exemplarischen Ausführungsform wird dieser Schritt von der Steuerung 22 basierend auf Signalen von einem oder mehreren der Sensoren 26 durchgeführt.
Das Trägerfahrzeug 12 wird anschließend gesteuert, um eine Seitenverschiebung auszuführen, wie bei Block 116 dargestellt. Die Richtung der Seitenverschiebung wird so gewählt, dass der größte verfügbare Raum für die Kollisionsvermeidung entsteht. In einer exemplarischen Ausführungsform wird dies von der Steuerung 22 in Verbindung mit einem oder mehreren der Stellglieder 30 durchgeführt, z.B. zum Steuern des Antriebssystems 13, des Lenksystems 16 und der Bremsen 17. Wenn kein nahegelegenes Objekt unmittelbar links oder rechts vom Trägerfahrzeug 12 vorhanden ist, kann die Seitenverschiebung durchgeführt werden, um das Fahrzeug in eine Richtung zu versetzen, in der kein nahegelegenes Objekt vorhanden ist. Wenn sich unmittelbar links und rechts vom Trägerfahrzeug 12 nahegelegene Objekte befinden, wie im exemplarischen Szenario von 3 veranschaulicht, kann die Seitenverschiebung durchgeführt werden, um das Fahrzeug in Richtung des kleineren von dem ersten seitlichen Abstand D₁ und dem zweiten seitlichen Abstande D₂ zu verschieben.
Zurück zum Vorgang 108, in Reaktion darauf, dass die Bestimmung negativ ist, wird bestimmt, ob eine Bedrohung der benachbarten Fahrspur erkannt wird, wie bei Vorgang 118 dargestellt. Eine Bedrohung der benachbarten Fahrspur bezieht sich auf ein Fahrszenario, in dem ein relativ hohes Risiko besteht, dass ein erstes Fahrzeug in einer Fahrspur neben dem Trägerfahrzeug 12 mit einem zweiten Fahrzeug in einer Fahrspur neben dem Trägerfahrzeug 12 kollidiert. Diese Bestimmung kann von der Steuerung 22 basierend auf Signalen von einem oder mehreren der Sensoren 26 vorgenommen werden. In einer exemplarischen Ausführungsform wird die Bestimmung des Vorgangs 118 als Reaktion auf das/die Signal(e) erfüllt, die anzeigen, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen ersten und zweiten Objekten in einer dem Trägerfahrzeug 12 benachbarten Fahrspur einen fünften Schwellenwert überschreitet, wenn ein relativer Abstand dazwischen unter einem sechsten Schwellenwert liegt.
Als Reaktion darauf, dass die Bestimmung des Vorgangs 118 negativ ist, kehrt die Steuerung zum Vorgang 102 zurück. Der Algorithmus verhält sich dabei im Allgemeinen ähnlich wie bei bekannten Notbremssystemen, es sei denn, es wird eine rückwärtige Bedrohung oder eine Bedrohung der benachbarten Fahrspur erkannt.
Als Reaktion darauf, dass die Bestimmung des Vorgangs 118 positiv ist, wird das Trägerfahrzeug 12 gesteuert, um eine Seitenverschiebung auszuführen, wie bei Block 120 dargestellt. Die Richtung der Seitenverschiebung ist entgegengesetzt zur Richtung der bedrohten angrenzenden Fahrspur. In einer exemplarischen Ausführungsform wird dies von der Steuerung 22 in Verbindung mit einem oder mehreren der Stellglieder 30 durchgeführt, z.B. zum Steuern des Antriebssystems 13, des Lenksystems 16 und der Bremsen 17.
Anschließend wird bestimmt, ob genügend Platz für das Fahrzeug auf der angrenzenden Fahrspur vorhanden ist, um in die Fahrspur des Trägerfahrzeugs 12 überzugehen, wie bei Block 122 dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform wird diese Bestimmung von der Steuerung 22 basierend auf Signalen von einem oder mehreren der Sensoren 26 durchgeführt. In einer exemplarischen Ausführungsform wird die Bestimmung des Vorgangs 122 als Reaktion auf das/die Signal(e) erfüllt, die anzeigen, dass ein relativer Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug 12 und einem vorderen Objekt eine Fahrzeuglänge überschreitet.
Als Reaktion darauf, dass die Bestimmung des Vorgangs 122 positiv ist, wird das Trägerfahrzeug 12 in einem Kostenmodus gesteuert, wie bei Block 124 dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform wird dies von der Steuerung 22 in Verbindung mit einem oder mehreren der Stellglieder 30 durchgeführt, um z.B. eine aktuelle Drosselanforderung des Antriebssystems 13 zu unterbrechen. Das Trägerfahrzeug 12 kann dadurch automatisch sicherstellen, dass genügend Platz für das Fahrzeug der angrenzenden Fahrspur vorhanden ist, um in die Fahrspur des Trägerfahrzeugs 12 überzugehen.
Als Reaktion darauf, dass die Bestimmung des Vorgangs 122 negativ ist, wird eine Auswertung der Bremsung durchgeführt, die erforderlich ist, um genügend Platz für das Fahrzeug der benachbarten Fahrspur zum Übergehen in die Fahrspur des Trägerfahrzeugs 12 bereitzustellen, wie bei Block 126 dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform wird dies von der Steuerung 22 basierend auf Signalen von einem oder mehreren der Sensoren 26 durchgeführt.
Anschließend wird eine autonome Bremsung durchgeführt, wie bei Block 128 dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform wird dies von der Steuerung 22 in Verbindung mit den Bremsen 17 durchgeführt. Die Größe und der Zeitpunkt des aufgebrachten Bremsmoments können auf der Auswertung von Block 126 basieren. Das Trägerfahrzeug 12 kann dadurch sicherstellen, dass genügend Platz für das Fahrzeug der benachbarten Fahrspur vorhanden ist, um in die Fahrspur des Trägerfahrzeugs 12 überzugehen.
Nach Abschluss eines der Manöver in den Blöcken 112, 116, 124 oder 128 kann der Algorithmus zu Block 102 zurückkehren.
Unter Bezugnahme nun auf 5 in Verbindung mit 3 wird die Steuerung eines Trägerfahrzeugs 12 nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren dargestellt. In diesem exemplarischen Szenario bestimmt die Steuerung 22, dass ein rückwärtiges Fahrzeug 88 eine hintere Bedrohung darstellt, z.B. basierend auf einer Relativgeschwindigkeit und einem Abstand zwischen dem rückwärtigen Fahrzeug 88 und dem Trägerfahrzeug 12. In diesem exemplarischen Szenario verschiebt sich das rückwärtige Fahrzeug 88 gegenüber dem Trägerfahrzeug 12 nicht seitlich. Die Steuerung 22 bestimmt den ersten seitlichen Abstand D₁ zum ersten Hindernis 84 und den zweiten seitlichen Abstand D₂ zum zweiten Hindernis 86, z.B. basierend auf Signalen von einem oder mehreren der Sensoren 26. In diesem exemplarischen Szenario ist D₂ kleiner als D₁ , und als Reaktion darauf steuert die Steuerung 22 eines oder mehrere Stellglieder 30, um eine Seitenverschiebung in Richtung des zweiten Hindernisses 86 auszuführen. In der resultierenden Anordnung, die in 5 dargestellt ist, hat sich das Trägerfahrzeug 12 in eine zweite Position in Bezug auf das erste Hindernis 84 und das zweite Hindernis 86 verschoben. Infolgedessen wird der seitliche Abstand zum ersten Hindernis 84 zu D₁' und der seitliche Abstand zum zweiten Hindernis 86 zu D₂', wobei D₁' > D₁ und D₂' < D₂. In dieser Konfiguration ist D₁' größer als eine Breite des rückwärtigen Fahrzeugs 88 und bietet einen Raum, in den das rückwärtige Fahrzeug 88 einlenken kann, um einen zusätzlichen Bremsweg bereitzustellen und das Kollisionsrisiko zu verringern.
Unter Bezugnahme nun auf 6 wird die Steuerung eines Trägerfahrzeugs 12 nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren weiter veranschaulicht. In diesem zweiten exemplarischen Szenario bestimmt die Steuerung 22, dass ein Fahrzeug 88' auf einer benachbarten Fahrspur eine Bedrohung der benachbarten Fahrspur darstellt, z.B. basierend auf einer Relativgeschwindigkeit und einem Abstand zwischen dem Fahrzeug 88' auf der benachbarten Fahrspur und dem ersten Hindernis 84. Die Steuerung 22 steuert ein oder mehrere Stellglieder 30, um eine Seitenverschiebung in Richtung des zweiten Hindernisses 86, d.h. weg von der Bedrohung der angrenzenden Fahrspur, auszuführen. In der resultierenden Anordnung, die in 6 dargestellt ist, hat sich das Trägerfahrzeug 12 in eine dritte Position in Bezug auf das erste Hindernis 84 und das zweite Hindernis 86 verschoben. Infolgedessen wird der seitliche Abstand zum ersten Hindernis 84 zu D₁" und der seitliche Abstand zum zweiten Hindernis 86 zu D₂", wobei D₁" > D₁ und D₂" < D₂. In dieser Konfiguration ist D₁" größer als eine Breite des Fahrzeugs 88' der benachbarten Fahrspur und bietet einen Raum, in den das Fahrzeug 88' der benachbarten Fahrspur einlenken kann, um einen zusätzlichen Bremsweg bereitzustellen und das Kollisionsrisiko zu verringern. Darüber hinaus wertet die Steuerung 22 einen relativen Abstand D₃ zwischen dem Trägerfahrzeug 12 und einem voranfahrenden Fahrzeug 90 aus. Als Reaktion darauf, dass D₃ kleiner als eine Fahrzeuglänge ist, steuert die Steuerung 22 automatisch die Fahrzeugbremsen 17, wie vorstehend beschrieben, um das Trägerfahrzeug 12 zu verzögern und eine Lücke zu schaffen, in die das Fahrzeug 88' der benachbarten Fahrspur übergehen kann.
Wie zu sehen ist, bietet die vorliegende Offenbarung ein System und Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs, um autonom zu manövrieren, um Raum zu schaffen, in den rückwärtige Fahrzeuge manövrieren können, und dadurch die Wahrscheinlichkeit zu verringern, von dem rückwärtigen Fahrzeug getroffen zu werden.
Obwohl vorstehend exemplarische Ausführungsformen beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst sind. Die in der Spezifikation verwendeten Wörter sind Worte der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie bereits beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen zu weiteren exemplarischen Aspekten der vorliegenden Offenbarung kombiniert werden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Während verschiedene Ausführungsformen als Vorteile aufweisend oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik in Bezug auf ein oder mehrere gewünschte Merkmale bevorzugt hätten bezeichnet werden können, erkennen die Fachleute, dass ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Wartbarkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Daher sind Ausführungsformen, die als weniger wünschenswert beschrieben werden als andere Ausführungsformen oder Implementierungen zum Stand der Technik in Bezug auf ein oder mehrere Merkmale, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

WAS BEANSPRUCHT WIRD, IST:
Kraftfahrzeug, umfassend: mindestens ein Stellglied, das konfiguriert ist, um das Fahrzeuglenken, -schalten, -beschleunigen oder -bremsen zu steuern; mindestens einen Sensor, der konfiguriert ist, um Signale bereitzustellen, die eine Position und Geschwindigkeit eines Objekts außerhalb des Fahrzeugs in Bezug auf das Fahrzeug anzeigen; und mindestens eine Steuerung in Verbindung mit dem mindestens einen Stellglied und dem mindestens einen Sensor, wobei die mindestens eine Steuerung konfiguriert ist, um als Reaktion auf ein Signal des mindestens einen Sensors, das anzeigt, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen einem rückwärtigen Objekt und dem Fahrzeug einen ersten Schwellenwert überschreitet und ein Abstand zwischen dem rückwärtigen Objekt und dem Fahrzeug unter einen zweiten Schwellenwert fällt, das mindestens eine Stellglied automatisch zu steuern, um das Fahrzeug von einer ersten Lateralposition in Bezug auf eine aktuelle Fahrspur in eine zweite Lateralposition in Bezug auf die aktuelle Fahrspur zu manövrieren.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung ferner konfiguriert ist, um einen ersten seitlichen Abstand zu einem ersten Hindernis zu bestimmen, das auf einer ersten Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, und um einen zweiten seitlichen Abstand zu einem zweiten Hindernis zu bestimmen, das auf einer zweiten Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei als Reaktion darauf, dass der erste seitliche Abstand kleiner als der zweite seitliche Abstand ist, die zweite Lateralposition näher am ersten Hindernis als die erste Lateralposition liegt, und wobei als Reaktion darauf, dass der zweite seitliche Abstand kleiner als der erste seitliche Abstand ist, die zweite Lateralposition näher am zweiten Hindernis als die erste Lateralposition ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Relativgeschwindigkeit zwischen dem rückwärtigen Objekt und dem Fahrzeug eine Längsgeschwindigkeitskomponente und eine Lateralgeschwindigkeitskomponente umfasst, und wobei als Reaktion auf das Überschreiten eines dritten Schwellenwertes durch die Lateralgeschwindigkeitskomponente ein Vektor von der ersten Lateralposition zur zweiten Lateralposition eine entgegengesetzte Richtung zur Lateralgeschwindigkeitskomponente aufweist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung ferner konfiguriert ist, um als Reaktion auf ein Signal des mindestens einen Sensors, das anzeigt, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem rückwärtigen Objekt und einem ersten Hindernis, das auf einer ersten Seite des Fahrzeugs positioniert ist, einen Schwellenwert überschreitet, das mindestens eine Stellglied automatisch zu steuern, um das Fahrzeug von der ersten Lateralposition in die zweite Lateralposition zu manövrieren, wobei die zweite Lateralposition weiter vom ersten Hindernis entfernt ist als die erste Lateralposition.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, wobei die mindestens eine Steuerung ferner konfiguriert ist, um als Reaktion auf das Signal des mindestens einen Sensors, das anzeigt, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem rückwärtigen Objekt und einem ersten Hindernis, das auf einer ersten Seite des Fahrzeugs positioniert ist, einen Schwellenwert überschreitet, das mindestens eine Stellglied automatisch zum Abbremsen des Fahrzeugs zu steuern.