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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft Aktivsicherheitsanwendungen und Echtzeit-Fahrzeugverfolgungssysteme und insbesondere ein verbessertes System zum Ermitteln eines Abweichens eines Host-Fahrzeugs von einem kongruenten Pfad in Bezug auf mindestens ein fahrendes entferntes Fahrzeug.
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2. Hintergrund
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Es ist seit langem erwünscht, das Verfolgen eines zurückliegenden Fahrzeugs in verschiedenen Situationen zu vereinfachen, wie beispielsweise bei Nacht-, Wegleitungs-, Sicherheits- oder Kolonnenszenarien. Aktivsicherheitsanwendungen und Verfolgungssysteme wurden entwickelt, um dabei zu helfen, eine Verkehrsbewegung zwischen Beförderungseinrichtungen, wie beispielsweise Booten, Kraftfahrzeugen und Luftfahrzeugen, zu überwachen. Diese herkömmlichen Anwendungen und Systeme beruhen typischerweise auf der Fähigkeit, die genaue relative Positionierung und vorhersagbare Fahrverläufe von Host-Fahrzeugen und Umgebungsfahrzeugen vorherzusagen, um eine Fahrzeugpositionierung/-verfolgung bereitzustellen. Um diese Aufgaben zu erreichen, nähert der derzeitige Stand der Technik Nutzeingaben von einer Vielfalt von externen Fahrzeugsensoren an, die Umgebungsfahrzeuge detektieren und ihren relativen Bereich, die Änderungsbereichsrate und die Fahrtrichtung berechnen. Die Sensoreingaben werden dann durch einen Controller verwendet, um einen projizierten Pfad zu ermitteln oder um das Host- oder entfernte Fahrzeug vor einem vorbestimmten Ereignis zu warnen.
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Ferner beschreibt beispielsweise die
JP H11-20 499 A ein Verfolgungssystem, bei dem ein Führungs-Fahrzeug mit einem Folge-Fahrzeug über eine C2C-Kommunikation gekoppelt ist. Jedes Fahrzeug umfasst dabei eine Recheneinheit, um den jeweiligen Fahrpfad zu berechnen. Die Fahrpfade werden über die C2C-Kommunikation ausgetauscht, so dass das Folge-Fahrzeug automatisch gelenkt werden kann, um dem Führungs-Fahrzeug zu folgen.
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Obwohl diese multisensorbasierten Systeme häufig verwendet werden, bringen sie allgemeine Probleme und Leistungsschwächen mit sich. Um z. B. eine Dreihundertsechzig-Grad-Detektion bereitzustellen, sind zahlreiche Sensoren erforderlich, was die gesamten Produkt- und Reparaturkosten des Fahrzeugs erheblich erhöht. Die zahlreichen Sensoren sind aufgrund der zusätzlichen Komplexität, die mit dem Interpretieren und Zusammenbringen der Sensoreingaben in den Endentscheidungsfällungsalgorithmen einhergeht, unzuverlässig. Ferner erhöht die Komplexität dieser herkömmlichen Systeme die mit Fortbildungen, der Herstellung und dem Entwurf in Verbindung stehenden Arbeitskosten.
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Der Betrieb dieser Systeme ist auch aufgrund der unflexiblen fahrzeugspezifischen Ausgestaltungen beschränkt. Ein Hauptproblem ist, dass diese Systeme durch die Fähigkeiten der Sensoren beschränkt sind. Zusätzlich wird die eigentliche Sensorleistung auch durch zunehmend komplexe und überbelastete Fahrzeugkommunikationsnetzwerke beeinflusst Bei dieser Ausgestaltung verwendet jeder separat arbeitende Sensor, der eine elektrische Steuereinheit darstellt, eine verfügbare Bandbreite für eine Zwischenknotenkommunikation, so dass die notwendige Bandbreite und Verarbeitungsfähigkeit um so größer werden, je mehr Sensoren verwendet werden. Wenn Baud-Raten oder die Kapazität nicht mehr ausreichen, kann ein Ansammeln von Sensoreingängen eine schlechte Leistung oder das Versagen des herkömmlichen Systems verursachen.
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Mittlerweile wurden Systeme für eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2V-Kommunikationssysteme von Vehicle-to-Vehicle communication systems) entwickelt, um fahrzeuginterne Daten an Fahrzeuge mit V2V-Ausstattung innerhalb der Betriebsreichweite des Kommunikationssystems weiterzuleiten. Diese V2V-Systeme setzen typischerweise eine von verschiedenen herkömmlichen Nahbereichskommunikationstechnologien ein, wie beispielsweise Hochfrequenz (HF) oder ein lokales Nahbereichsfunknetzwerk, um ihre Nachrichten zu übermitteln. Obwohl herkömmliche V2V-Kommunikationssysteme oftmals in dem Intra-Fahrzeug-Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden sind, das die Aktivsicherheitsanwendung umfasst, und typischerweise einen größeren Bereich als den Sensorbereich bereitstellen, sind sie nicht zur Verwendung für präventive Verfolgungslösungen geeignet. Stattdessen enttäuscht die V2V-Funktionalität in dieser Hinsicht, wenn ein fehlgeleitetes zurückliegendes Fahrzeug den gewünschten Pfad verlässt und sich aus dem Sensorverfolgungsbereich entfernt.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Bei der vorliegenden Erfindung werden ein System und ein Verfahren zum Ermitteln eines Abweichens von einem kongruenten Pfad, wie beispielsweise eines Spurwechsels, durch ein zurückliegendes Fahrzeug beschrieben. Das erfinderische System beruht vorzugsweise auf mehreren Positionskoordinaten, Giergeschwindigkeiten und Fahrtrichtungen für ein Host-Fahrzeug und mindestens ein entferntes Fahrzeug, um ein relatives Gieren, einen seitlichen Abstand und Fahrtrichtungsdiskrepanzen für das Host-Fahrzeug zu ermitteln. Das erfinderische System verwendet trigonometrische Beziehungen und eine Extrapolation zwischen aufeinander folgenden Punkten innerhalb einer Messzeitdauer, wobei die Positionskoordinaten, die Giergeschwindigkeit und die Fahrtrichtung der Fahrzeuge an jedem Punkt ermittelt werden.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfolgungssystem, das zur Verwendung bei einem fahrenden Host-Fahrzeug geeignet ist, das von mindestens einem fahrenden entfernten Fahrzeug, welches dem Host-Fahrzeug vorausfährt, beabstandet ist und kommunikativ mit diesem gekoppelt ist. Das System umfasst eine Lokalisierereinrichtung für ein entferntes Fahrzeug, die ausgestaltet ist, um für mindestens eine Zeitdauer für das mindestens eine entfernte Fahrzeug Sätze von Koordinaten einer momentanen Position und Wegkoordinaten zu ermitteln und zu veranlassen, dass diese gespeichert werden. Ein Sensor eines entfernten Fahrzeugs ist ausgestaltet, um für mindestens eine Zeitdauer einen Datenwert eines Zustands, der das entfernte Fahrzeug betrifft, an jeder der gespeicherten Positionen des entfernten Fahrzeugs zu ermitteln und zu veranlassen, dass dieser gespeichert wird. Eine Host-Fahrzeug-Lokalisierereinrichtung ist umfasst und ausgestaltet, um für das Host-Fahrzeug für mindestens eine Zeitdauer Sätze von Koordinaten einer momentanen Position und Wegkoordinaten zu ermitteln und zu veranlassen, dass diese gespeichert werden, während ein Host-Fahrzeug-Sensor ähnlich ausgestaltet ist, um an der momentanen Position des Host-Fahrzeugs für mindestens eine Zeitdauer Datenwerte des Zustands, der das Host-Fahrzeug betrifft, zu ermitteln und zu veranlassen, dass diese gespeichert werden.
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Schließlich ist ein erfinderischer Host-Fahrzeug-Controller kommunikativ mit den Einrichtungen und Sensoren gekoppelt und ausgestaltet, um die Koordinaten der momentanen Position und Wegkoordinaten der Host- und entfernten Fahrzeuge zu vergleichen, um die relative Positionierung der Fahrzeuge zu ermitteln. Der Controller ist ferner ausgestaltet, um den Datenwert der momentanen Position des Host-Fahrzeugs mit den gespeicherten Datenwerten des entfernten Fahrzeugs an den beiden nächstgelegenen Wegkoordinaten des entfernten Fahrzeugs in Bezug auf die momentane Position des Host-Fahrzeugs zu vergleichen, wenn das entfernte Fahrzeug dem Host-Fahrzeug vorausfährt, um unabhängig eine Datendiskrepanz zu ermitteln. Der Controller ist ferner ausgestaltet, um die Diskrepanz mit einem Schwellenwert zu vergleichen, um ein Abweichen von einem kongruenten Pfad durch das Host-Fahrzeug zu ermitteln, wobei die Daten, die Diskrepanz und der Schwellenwert kooperativ ausgestaltet sind, um das Abweichen von dem kongruenten Pfad durch das Host-Fahrzeug anzuzeigen.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren des Abweichens von dem Pfad eines fahrenden Host-Fahrzeugs durch ein kommunikativ gekoppeltes kongruent fahrendes entferntes Fahrzeug. Das Verfahren umfasst die Schritte, dass für die fahrenden entfernten und Host-Fahrzeuge mehrere Sätze von Koordinaten einer momentanen Position und Wegkoordinaten und Giergeschwindigkeiten bei jedem Satz von Koordinaten ermittelt und gespeichert werden. Als Nächstes werden die Sätze von Koordinaten verglichen, um ein seitliches Abweichen des Host-Fahrzeugs in Bezug auf die Wegkoordinaten des entfernten Fahrzeugs zu ermitteln, um die Diskrepanzen der relativen Positionierung der Fahrzeuge zu ermitteln, und die relativen Fahrtrichtungen der Fahrzeuge bei jedem Satz von Koordinaten werden ermittelt. Die Giergeschwindigkeiten und Fahrtrichtungen des Host-Fahrzeugs bei den Koordinaten seiner momentanen Position und die beiden nächstgelegenen Wegkoordinaten des entfernten Fahrzeugs in Bezug auf die momentane Position des Host-Fahrzeug werden verglichen, um Giergeschwindigkeits- und Fahrtrichtungsdiskrepanzen zu ermitteln, wenn die mehreren Sätze von Koordinaten angeben, dass das entfernte Fahrzeug dem Host-Fahrzeug vorausfährt und die Fahrzeuge kongruent fahren. Schließlich werden die Diskrepanzen mit jeweiligen Schwellenwerten verglichen, um ein Abweichen von einem Pfad durch das Host-Fahrzeug zu ermitteln, was dann dem entfernten Fahrzeug mitgeteilt wird.
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Es ist zu verstehen und es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung gegenüber dem Stand der Technik eine Anzahl von Vorteilen bereitstellt, die z. B. umfassen, dass ein verbessertes Verfahren bereitgestellt wird, um zu Ermitteln, ob ein fahrendes Fahrzeug den Pfad verlassen hat, der zu einem entfernten Überwachungsfahrzeug kongruent ist. Diese Erfindung betrifft aufgrund davon, dass die Positions-, Giergeschwindigkeits- und Fahrtrichtungsdifferentiale beim Ermitteln des Spurwechsels des Host-Fahrzeugs verwendet werden, sowohl gerade als auch kurvige Straßensegmente. Diese Erfindung erhöht die Effizienz von Führungs- und Verkehrssteuersystemen durch Reduzieren der Verwendung von Sensoren, um die Bewegungen des Zielfahrzeugs zu detektieren. Die Verwendung einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2V-Kommunikation) bietet einen größeren Bereich und mehr Funktionen als jene von herkömmlichen sensorbasierten Systemen.
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Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist nachstehend in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein Aufriss eines Host-Fahrzeugs und eines entfernten Fahrzeugs ist, das kommunikativ mit dem Host-Fahrzeug gekoppelt ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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1a ein Aufriss der in 1 gezeigten Host- und entfernten Fahrzeuge ist, die über eine dritte Zwischeneinrichtung kommunizieren;
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2 ein Aufriss des Armaturenbretts des Host-Fahrzeugs und des in 1 gezeigten Kollisionssteuersystems ist, wobei insbesondere ein Monitor und eine Kartenaufzeichnung gezeigt ist;
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2a ein Aufriss des Monitors ist, der ein Abweichwarnsignal anzeigt;
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2b ein Aufriss des Monitors ist, der ein Richtungswarnsignal anzeigt;
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3 eine Draufsicht eines Host-Fahrzeugs und eines entfernten Fahrzeugs ist, die auf Spuren einer mehrspurigen Durchfahrtsstraße fahren, wobei insbesondere Koordinaten einer momentanen Position und Wegkoordinaten und ein Abweichen von einem kongruenten Pfad durch das Host-Fahrzeug gezeigt sind;
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4 ein Flussdiagramm eines bevorzugten Verfahrens zum Ausführen der vorliegenden Erfindung ist, wobei eine nicht konforme Giergeschwindigkeit, Fahrtrichtung und Diskrepanzen eines seitlichen Abstands ermittelt werden müssen, um ein Abweichen von einem kongruenten Pfad zu ermitteln;
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4a ein Flussdiagramm eines zweiten bevorzugten Verfahrens zum Ausführen der vorliegenden Erfindung ist, wobei das Abweichen von dem Pfad durch einen Gewichtungsfaktor ermittelt wird, der auf der Grundlage der Verfügbarkeit/Betätigung verschiedener Systemkomponenten und dem Überschreiten von Diskrepanzschwellenwerten berechnet wird;
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5 eine Kurve ist, die ein Giergeschwindigkeitsdiskrepanzprofil während eines Abweichens von einem kongruenten Pfad nach rechts anzeigt; und
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6 eine Kurve ist, die ein Giergeschwindigkeitsdiskrepanzprofil während eines Abweichens von einem kongruenten Pfad nach links anzeigt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Wie in 1 gezeigt, betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeugverfolgungssystem 10, das zur Verwendung bei einem Host-Fahrzeug 12 und zum Warnen des Bedieners 14 eines entfernten Fahrzeugs 16 geeignet ist. Das System 10 ist hierin in Bezug auf Fahrzeuge wie beispielsweise Autos, Geländewagen, Lastwagen, etc. gezeigt und beschrieben. Es kann jedoch auch bei Luft- und Wasserfahrzeugen, einer Fortbewegung eines Menschen oder anderen Arten von Beförderung verwendet werden, bei denen eine Pfadkongruenz erwünscht ist. Das System 10 ist ausgestaltet, um mehrere Wegkoordinaten 12t und eine Koordinate 12c einer momentanen Position für das Host-Fahrzeug 12 und einen ähnlichen Satz von Koordinaten 16t und 16c für mindestens ein entferntes Fahrzeug 16 zu ermitteln, wie in 2 gezeigt. Auf er an den Stellen, an denen für eine Erklärung mehrere entfernte Fahrzeuge nötig sind, wird die vorliegende Erfindung hierin nachfolgend in Bezug auf ein entferntes Fahrzeug 16 beschrieben, wobei zu verstehen ist, dass die erfinderischen Aspekte der Erfindung gleichzeitig in Bezug auf mehrere entfernte Fahrzeuge ausgeführt werden können, wobei die Ergebnisse jeder Beziehung zwischen entfernten und Host-Fahrzeugen vor dem Erreichen einer Endermittlung des Abweichens von dem Pfad des Host-Fahrzeugs weiter gemittelt oder auf andere Weise verändert werden können, wenn die entfernten Fahrzeuge 16 auch kongruent fahren.
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Wie zuvor erwähnt, ist ein erfinderischer Aspekt der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer V2V-Kommunikationstechnologie, um eine relative Positionierung eines Spurniveaus zu detektieren und ein Abweichen von einem kongruenten Pfad zu ermitteln. Somit sind das Host-Fahrzeug 12 und das entfernte Fahrzeug 16 durch eine geeignete Drahtlostechnologie kommunikativ gekoppelt. Z. B. können die Fahrzeuge 12, 16 durch ein lokales Funknetzwerk, HF-Technologie oder ein anderes herkömmliches Mittel gekoppelt sein, das eine gemeinsame Nutzung von Informationen zwischen Fahrzeugen in Echtzeit ermöglicht. Alternativ können die Fahrzeuge 12, 16 über eine dritte Zwischeneinrichtung 18 (siehe 1a) gekoppelt sein, die kontinuierlich die relevanten Positionsdaten erfasst, die hierin beschriebenen Ermittlungen ausführt und eine Warnung über ein Abweichen von einem kongruenten Pfad zu dem entfernten Fahrzeug 16 zurück überträgt. Es sei angemerkt, dass die Zuverlässigkeit der Sicherheitsanwendung von der Genauigkeit des umfassten V2V-Kommunikationssystems abhängt.
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Eine Lokalisierereinrichtung 20 ist zur Verwendung durch die Host- und entfernten Fahrzeuge 12, 16 geeignet. Die Einrichtung 20 ist ausgestaltet, um für mindestens eine Zeitdauer für die Host- und entfernten Fahrzeuge 12, 16 die Koordinaten der momentanen Position und mehrere Wegkoordinaten zu ermitteln und zu speichern oder zu veranlassen, diese zu speichern. Wie es in 1 gezeigt ist, ist eine bevorzugte Lokalisierereinrichtung 20 ausgestaltet, um Längengrad-, Breitengrad- und vorzugsweise Höhenkoordinaten unter Verwendung von GPS zu speichern, und umfasst als solche ferner einen GPS-Empfänger 22 in jedem Fahrzeug 12, 16 und mindestens vier zugeordnete Satelliten 24, 26, 28, 30, die kommunikativ gekoppelt und ausgestaltet sind, um jederzeit separate Übertragungssignale zu jedem Empfänger 22 zu übertragen. Alternativ könnten andere an Steuerpunkten angeordnete Signalquellen kommunikativ mit dem Empfänger 22 gekoppelt sein, und andere Koordinatensysteme, die auf einer Vielzahl von geodätischen Messwerten, Einheiten, Projektionen und Referenzen, wie beispielsweise dem Military Grid Reference System (MGRS) oder ECEF X, Y, Z basieren, könnten gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Das bevorzugte System 10 ist zur Verwendung bei einem herkömmlichen Navigationssystem geeignet, um eine visuelle Erkennung eines detektierten Abweichens von einem kongruenten Pfad (oder eines Spurwechsels, wie in der erläuterten Ausführungsform gezeigt) durch den Bediener 14 zu ermöglichen. Diesbezüglich umfasst die bevorzugte Lokalisierereinrichtung 20 auch Kartendatenbanken 32, die vorzugsweise in dem entfernten und dem Host-Fahrzeug 12, 16 untergebracht sind. Jede Datenbank 32 weist mindestens eine Kartenaufzeichnung 32a auf, die aus Punkten einer globalen Positionsbestimmung besteht. Die Einrichtung 20 ist ausgestaltet, um die Koordinaten der momentanen Position und die Wegkoordinaten des Host-Fahrzeugs und des entfernten Fahrzeugs mit entsprechenden Punkten auf der Kartenaufzeichnung 32a in Übereinstimmung zu bringen. Wie es in 2 gezeigt ist, umfasst das bevorzugte System 10, wie es bei dieser Ausgestaltung üblich ist, ferner einen Monitor 34, der mit der Datenbank 32 und der Einrichtung 20 kommunikativ gekoppelt ist, und ausgestaltet ist, um die Kartenaufzeichnung 32a und Koordinaten anzuzeigen. Die Datenbank 32 kann durch ein herkömmliches Speichermittel, wie beispielsweise eine CD-ROM, eine interne Festplatte und entfernbare Speicherkarten gespeichert sein.
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Das erfinderische System 10 ist ausgestaltet, um selbständig (d. h. ohne Beteiligung des Bedieners) das Auftreten eines Abweichens von einem Pfad durch das Host-Fahrzeug 12 zu ermitteln und einem entfernten Fahrzeug 16 mitzuteilen. Die erfinderischen Algorithmen basieren auf Sätzen von Koordinaten einer momentanen Position und Wegkoordinaten der Fahrzeuge 12, 16 und auf Datenwerten von mindestens einem Zustand, der bei jedem der Sätze von Koordinaten bei beiden Fahrzeugen vorhanden ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst jedes der Fahrzeuge 12, 16 mindestens einen Sensor 36, der ausgestaltet ist, um Datenwerte von mindestens einem Zustand zu ermitteln und zu veranlassen, dass diese gespeichert werden. In der gezeigten Ausführungsform ist z. B. jedes Fahrzeug 12, 16 mit einem Gierkreisel ausgestattet, der dazu dient, die unmittelbare Giergeschwindigkeit v des Messfahrzeugs bei jeder Position zu bestimmen. Alternativ oder vorzugsweise kann zusätzlich jedes Fahrzeug 12, 16 ferner einen Lenkwinkelsensor umfassen, der dazu dient, den Rotationswinkel des Lenkrads zu detektieren. Der bevorzugte Sensor 36 kann auch Speicherfähigkeiten umfassen, um die Datenwerte selbst zu speichern.
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An dem Host-Fahrzeug 12 ist ein Controller 38 kommunikativ mit der Einrichtung 20 und dem entfernten Fahrzeug 16 gekoppelt, um Positions- und Zustandsdaten von dem entfernten Fahrzeug 16 über das V2V-Kommunikationssystem zu empfangen. Der bevorzugte Controller 38 ist programmierbar ausgestaltet, um ferner ähnliche Host-Fahrzeugdaten zu ermitteln und vorzugsweise Datenwerte zusätzlicher erwünschter Zustände bei einer Ermittlung eines Abweichens von einem Pfad zu berechnen. Z. B. ist der Controller 38 bei den bevorzugten Ausführungsformen ausgestaltet, um die Giergeschwindigkeiten (oder Lenkwinkel, wenn verfügbar) und Koordinaten zu empfangen, und um eine Fahrtrichtung h für alle Host- und entfernten Fahrzeuge 12, 16 auf der Grundlage ihrer jeweiligen Koordinaten und Giergeschwindigkeiten zu ermitteln.
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Der bevorzugte Controller 38 ist ausgestaltet, um eine hörbare, sichtbare und/oder haptische Warnung (z. B. eine leichte Sitzvibration auf der entsprechenden Seite) 34a an dem entfernten Fahrzeug zu erzeugen (siehe 2a und b), wenn ein Abweichen von dem Pfad des Host-Fahrzeugs ermittelt wird. Insbesondere ist der bevorzugte Controller 38 ausgestaltet, um die Warnung zu erzeugen, wenn der Zustand über einen minimalen Schwellenwert abweicht. Vorzugsweise kann eine von mehreren Warnungen, die verschiedene Grade von Abweichung übermitteln und einem mehrerer Schwellenwerte entsprechen, erzeugt werden, wie hierin nachfolgend weiter beschrieben. Z. B. können mehrere Warnungen den Hinweis, die Farbe, die Schriftgröße, die Lautstärke, den Ort, die Schriftart, den Wortklang, die Blinkgeschwindigkeiten etc. ändern.
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Insbesondere, wie in 2a gezeigt, kann ein beispielhaftes Kollisionsdetektionssignal 34a die zeitweilige Anzeige von Hinweisen, wie beispielsweise ”SPURWECHSEL DES HINTERHERFAHRENDEN FAHRZEUGS”, auf dem Monitor 34 umfassen. Wie in 2b gezeigt, kann eine beispielhafte Warnung 34b vor einem Abweichen von dem Pfad eine Anzeige von einem mehrerer Pfeile umfassen, die den Bediener 14 in die Richtung der Pfadabweichung, d. h. nach links oder nach rechts, führen. Schließlich werden die Signale 34a, b für eine vorbestimmte und vorzugsweise modifizierbare Zeitdauer geliefert, die ausreicht, um den Bediener 14 zufrieden stellend zu warnen.
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Somit ist das bevorzugte System 10 ausgestaltet, um zu Beginn die relative Positionierung der Host- und entfernten Fahrzeuge zu ermitteln. Ein bevorzugtes Verfahren verwendet die Koordinaten der momentanen Position und die Wegkoordinaten, die Giergeschwindigkeiten und vorzugsweise die Fahrtrichtungen der Host- und entfernten Fahrzeuge 12, 16, um ein kongruent fahrendes entferntes Fahrzeug 16 zu ermitteln. Eine bevorzugte Ausführungsform der erfinderischen Algorithmen und programmierten Funktionen des Controllers 38, um ein Abweichen von einem kongruenten Pfad zu ermitteln, ist wie folgt genauer beschrieben:
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I. Identifiziere Fahrzeuge, die in die gleiche Richtung fahren
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Entfernte Fahrzeuge 16, die in die gleiche Richtung wie das Host-Fahrzeug 12 fahren, werden durch Vergleichen der relativen Fahrtrichtungen ermittelt. Die Ungleichung (1) liefert die Teilmenge solcher Fahrzeuge: CosθhCosθs + SinθhSinθs > 0,5 (1) wobei θh die Fahrtrichtung des Host-Fahrzeugs zu einer Zeit t ist, θs die Fahrtrichtung des entfernten Fahrzeugs ist und ein wahrer Wert für die Ungleichung eine gleiche relative Fahrtrichtung liefert. Umgekehrt liefert eine Summe der Produkte, die kleiner als 0,5 ist, eine entgegengesetzte relative Fahrtrichtung für die Host- und entfernten Fahrzeuge 12, 16. Um den Prozess zu vereinfachen, wird die Fahrtrichtung Oh des Host-Fahrzeugs vorzugsweise für das gewählte Koordinatensystem auf Null gesetzt, so dass die Ungleichung (1) zu SinθhSinθs > 0,5 wird. Entfernte Fahrzeuge, die auf der gleichen Durchfahrtsstraße in dem V2V-Bereich, aber in der entgegengesetzten Richtung zu dem Host-Fahrzeug 12 fahren, werden durch das System 10 nicht weiter betrachtet.
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II. Klassifiziere in der gleichen Richtung fahrende Fahrzeuge in Spurniveauverkehr
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Entfernte Fahrzeuge 16, die in der im Wesentlichen gleichen Richtung wie das Host-Fahrzeug 12 fahren, werden durch Vergleichen der Koordinaten der momentanen Position der Host- und entfernten Fahrzeuge 12, 16 in eine von mehreren relativen Positionen kategorisiert. Durch Betrachten der Fahrtrichtung des Host-Fahrzeugs können diese entfernten Fahrzeuge 16 anfänglich in ”hintere” und ”vordere” (oder vorausfahrende) Sätze geteilt werden, wobei im Allgemeinen hintere entfernte Fahrzeuge 16 ermittelt werden, wenn das Host-Fahrzeug dabei ist, den Abstand zwischen den beiden zu erhöhen. Vorzugsweise werden die entfernten Fahrzeuge 16, die hinter dem Host-Fahrzeug 12 angeordnet sind, rechnerisch durch die Ungleichung (2): (xs – xh)Cosθh + (ys – yh)Sinθh < 0 (2) ermittelt, wobei xs, ys Koordinaten des entfernten Fahrzeugs 16 sind und xh, yh Koordinaten des Host-Fahrzeugs 12 sind. Es ergibt sich eine Summe der Produkte, die größer als Null (> 0) ist, wenn sich das entfernte Fahrzeug 16 vor den Host-Fahrzeugen 12 befindet. Es sei jedoch angemerkt, dass die Höhenkoordinaten zx nicht betrachtet werden, um eine vereinfachte Flächenanalyse darzustellen.
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Wenn es erwünscht ist, kann eine relative Spurposition durch Berechnen einer seitlichen Verschiebung zwischen den Koordinaten der Wege und der momentanen Position der Host- und entfernten Fahrzeuge 12, 16 zu der Anfangszeit t der Abtastzeitdauer ermittelt werden. Bei dieser Ausgestaltung können Schwellenwerte verwendet werden, um Spurverschiebungen zu definieren. Z. B. kann eine seitliche Verschiebung zwischen minus Eins und plus Eins angeben, dass die Host- und entfernten Fahrzeuge 12, 16 die gleiche Spur teilen. Es sei angemerkt, dass durch Hernehmen einer rechtwinkligen seitlichen Verschiebung bei einer gegebenen Koordinate dieses Verfahren gleichermaßen bei geraden und kurvigen Durchfahrtsstraßen funktioniert.
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In 3 ist rPj der orthogonale oder minimale Abstand zwischen der momentanen Position des Host-Fahrzeugs und der Linie, die durch die beiden nächstgelegenen Wegkoordinaten des entfernten Fahrzeugs 16 definiert ist. Insbesondere, wie in 3 gezeigt, wird der minimale Abstand rPj von einem extrapolierten Punkt N(xN, yN, vN, hN) an der Linie oder dem Pfad gemessen. Die Änderung des minimalen Abstands bei einer nachfolgenden Position und Zeit wird entsprechend: δrH = ((xH – xN)2 + (yH – yN)2)0,5 – rt (3) ermittelt, wobei rt der zu Beginn der Abtastzeitdauer ermittelte minimale Abstand ist.
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Der extrapolierte Punkt wird trigonometrisch aus den beiden nächstgelegenen Wegkoordinaten des entfernten Fahrzeugs und der momentanen Position des Host-Fahrzeugs ermittelt. Die abgeschätzten Zustandswerte bei N werden auch aus den Giergeschwindigkeiten und Fahrtrichtungen an den beiden nächstgelegenen Wegkoordinaten des entfernten Fahrzeugs extrapoliert. Wenn z. B. Pj(xPj, yPj, vPj, hPj) und Pj+1(xPj+1, yPj+1, vPj+1, hPj+1) die beiden nächstgelegenen Punkte darstellen und die Änderung der Giergeschwindigkeit an Position Pj, δvnPj, gleich der Giergeschwindigkeit an Position Pj minus der Giergeschwindigkeit an Position Pj+1 ist, kann die Änderung der Giergeschwindigkeit an der extrapolierten Position, δvN, berechnet werden wie folgt: (δvPj/(Pj+1)(Pj))(Pj+1N) (4), wobei (Pj+1)(Pj) der lineare Abstand zwischen den beiden nächstgelegenen Wegkoordinaten ist und Pj+1N der lineare Abstand zwischen dem extrapolierten Punkt und der Wegposition Pj+1 ist. Somit können bei dieser Ausgestaltung die abgeschätzte Giergeschwindigkeit und gleichermaßen die Fahrtrichtung an der extrapolierten Position N wie folgt ermittelt werden: vN = vPj+1 + δvN (5) und hN = hPj+1 + δhN (6).
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III. Detektieren des Abweichens von einem kongruenten Pfad (Spurwechsel)
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Das Host-Fahrzeug 12 behält einen kongruenten Pfad bei, wenn seine Zustandsdatenwerte im Allgemeinen mit den Zustandsdatenwerten des entfernten Fahrzeugs an den extrapolierten Positionen übereinstimmen (d. h. innerhalb akzeptierbarer Mess- und Sensorfehlergrenzen liegen). Das Host-Fahrzeug 12 kann ausgestaltet sein, um unabhängig zu ermitteln, ob die Pfade eines fahrenden entfernten Fahrzeugs und des Host-Fahrzeugs 12 kongruent sind, und eine Nachricht an das fahrende entfernte Fahrzeug zu übermitteln, das es anweist, das Vorhandensein eines Abweichens von einem Pfad zu überwachen und mitzuteilen, so dass das Host-Fahrzeug 12 wie hierin beschrieben zu einem entfernten Fahrzeug 16 wird. Alternativ können die Bediener der beiden Fahrzeuge solch eine Beziehung manuell herstellen. Bei beiden Ausgestaltungen wird jedoch, sobald ein kongruenter Pfad ermittelt wurde, ein Abweichen von einem Pfad durch Ermitteln der Differenz (oder Diskrepanz) zwischen dem Zustandsdatenwert an der momentanen Position des Host-Fahrzeugs und der extrapolierten Wegposition des entfernten Fahrzeugs, δvH, und Vergleichen der Diskrepanz mit einem vorbestimmten Schwellenwert (d. h. einer Giergeschwindigkeitsdifferenz von größer als 10%) überwacht. Wenn die Diskrepanz den Zustandsschwellenwert überschreitet, der ausgestaltet ist, um natürliche Pfadschwankungen in einer Spur zu tolerieren, wird ein Abweichen erkannt.
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Vorzugsweise, wie in 4 gezeigt, ist das System 10 ausgestaltet, um mehrere übereinstimmende Zustände (z. B. Giergeschwindigkeit, Fahrtrichtung und seitlicher Abstand) zu erfassen und zu ermitteln, und für jeden eine Diskrepanz zu ermitteln. Ein Abweichen ergibt sich in dieser Ausgestaltung nur, wenn jede Zustandsdiskrepanz ihren entsprechenden Schwellenwert überschreitet. Alternativ können jedoch mehrere Zustandsanalysen ausgestaltet sein, um dadurch, dass sie alternativ oder parallel betrachtet werden, eine Redundanz bereitzustellen. Z. B. kann eine Routine verwendet werden, die einem Gewichtungsfaktor in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit/Betätigung eines GPS-Systems, eines Giergeschwindigkeitssensors, eines Lenkwinkelsensors und eines Blinkerbetätigungssensors und davon, ob ein Diskrepanzschwellenwert überschritten wurde oder nicht, +1, 0 oder –1 Punkte zuordnet. Wie in 4a gezeigt, kann solch eine Routine ausgestaltet sein, um in Beziehung stehenden Schwellenwerten weniger Gewichtung zuzuordnen, durch Erfordern der Erfüllung beider vor einer Zuordnung eines Punkts und ein Abweichen von einem Pfad zu ermitteln und andere Fahrzeuge vor diesem zu warnen, wenn der Gesamtgewichtungsfaktor größer als Zwei ist. Schließlich sind die bevorzugten Schwellenwerte gemäß Benutzervorlieben und/oder einer Anwendung variierbar.
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Wie zuvor erwähnt, ist das System
10 ausgestaltet, um eine Zustandsdiskrepanz bei mehreren momentanen Host-Fahrzeugpositionen während einer Erfassungszeitdauer zu ermitteln, wobei sich die Zeitdauer von einem Anfangszeitpunkt t bis zu einem Endzeitpunkt T
L erstreckt, um ein Diskrepanzprofil zu bilden. Bei dieser Ausgestaltung wird der kumulative Gesamtwert der Diskrepanzen für einen gegebenen Zustand gemäß den folgenden Formeln ermittelt:
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Somit wird jede Gesamtdiskrepanz vorzugsweise mit einem entsprechenden kumulativen Gesamtschwellenwert verglichen, um ein Abweichen von einem Pfad zu ermitteln. Es sei angemerkt, dass ein Verwenden eines Verfahrens mit mehreren Einträgen oder eines kumulativen Verfahrens die Änderungen einer Warnung reduziert, die auf der Grundlage eines einzelnen anomalistischen Dateneintrags erzeugt wird.
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IV. Spurwechselprofil (Signatur)
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Die Schwankung der Änderung des Zustandsdatenwerts, wie beispielsweise der Giergeschwindigkeit, δvH, während einer Zeitdauer eines Abweichens von einem Pfad (oder eines Spurwechsels) stellt das Pfadabweichprofil dar. Wie in 5 und 6 gezeigt, ist die Änderungsrate des Zustands, ΔδvH, durch die Steilheit des Profils dargestellt. Mehrere Abweichkategorien können gemäß der Änderungsrate durch Analysieren des Profils unterschieden werden. Z. B. kann ein starkes Abweichen gegenüber einem allmählichen Abweichen ermittelt werden und das entfernte Fahrzeug 16 kann deswegen gewarnt werden, wobei kleinere Zeitdauern TL und größere Maxima oder Höchstwerte δvHmax ein starkes (plötzliches) Abweichen angeben und größere TL und kleinere δvHmax ein leichtes Abweichen angeben.
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Schließlich kann eine weitere Kategorisierung in Bezug auf die Richtung des Abweichens aus dem Profil erkannt werden, wie in 5 und 6 gezeigt. Das Vorzeichen von δvH gibt die Abweichrichtung (z. B. eine Links- oder eine Rechtskurve) an, wobei positive Profile ein Abweichen nach rechts darstellen (siehe 5) und negative Profile ein Abweichen nach links darstellen (siehe 6).