DE102007008253A1 - Betriebsverfahren für ein fahrzeugseitiges verkehrsadaptives Assistenzsystem - Google Patents

Betriebsverfahren für ein fahrzeugseitiges verkehrsadaptives Assistenzsystem Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft neuartige Betriebsverfahren für fahrzeugseitige verkehrsadaptive Assistenzsysteme. Dabei ist die theoretische Basis die Drei-Phasen-Theorie des Verkehrs, siehe dazu das Buch von B.S. Kerner, "The Physics of Traffic", Springer, Berlin, New York 2004.

Description

  • Die Erfindung betrifft Betriebsverfahren für ein fahrzeugseitiges verkehrsadaptives Assistenzsystem, das unter Verwendung von geschwindigkeits- und/oder abstandsbezogenen Messgrößen des Fahrzeugs und wenigstens eines erfassten vorausfahrenden Fahrzeugs eine Beschleunigung oder eine Verzögerung des Fahrzeugs und/oder eine Warnung des Fahrzeugführers bewirkt.
  • Aufgrund theoretischer Untersuchungen des Verkehrs wurden neuartige Betriebsverfahren für fahrzeugseitige verkehrsadaptive Assistenzsysteme entwickelt. Dabei wurde in früheren Theorien des Verkehrs angenommen, dass für eine Modellierung des Verkehrs ein theoretisches Fundamentaldiagramm, in dem zu einer Verkehrsdichte ein bestimmter Verkehrsfluss gehört, angewendet werden kann (1). Für ein verkehrsadaptives Assistenzsystem bedeutet dies, dass für eine Fahrzeugsgeschwindigkeit das Assistenzsystem einen Ziel-Ortabstand (Soll-Ortabstand) dsoll zum Vordermann anstreben soll (2).
  • Die Dynamik eines solchen gewöhnlichen Assistenzsystems (ACC: „Adaptive Cruise Control") in einer Umgebung eines Ziel-Ortabstandes ist auf 3 verdeutlicht. Die Fahrzeugsbeschleunigung (Verzögerung) eines ACC-Modus a = amod us p kann durch verschiedene Moden p = 1, 2,... berechnet werden abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit v und anderen gemessenen Charakteristika des Fahrzeugsfolgeverhaltens. Im Allgemeinen entspricht ein ACC-Modus der bekannten Formel amudus p = k1Δd + k2ΔV + k3apreceding,wobei: ki, i = 1, 2, 3 sind die dynamischen Koeffizienten des ACC-Modus „p"; Δd = d – dsoll ist die Abstandsdifferenz zwischen dem Ist-Ortsabstand des Fahrzeug d und dem Ziel-Ortsabstand dsoll zum Vordermann; Δv = Vpreceding – v ist die Geschwindigkeitsdifferenz; v ist die Fahrzeugsgeschwindigkeit; vpreceding und apreceding Sind die Geschwindigkeit und die Beschleunigung/Verzögerung des Vordermanns. Falls der Ist-Ortabstand d größer als der Ziel-Ortabstand dsoll ist, beschleunigt das Fahrzeug, um den Ziel-Ortabstand zu erreichen. Falls der Ist-Ortabstand kleiner als der Ziel-Ortabstand ist, verzögert das Fahrzeug, um den Ziel-Ortabstand zu erreichen. Dieses dynamische Fahrzeugsverhalten ist auf 3 durch die
    punktierten Pfeile symbolisch dargestellt.
  • Die Größe der dynamischen Koeffizienten ki, i = 1, 2, 3 eines ACC-Modus bestimmt das dynamische Verhalten des Fahrzeugs: Je größer der jeweilige dynamische Koeffizient ist, desto schneller ist die Änderung der Fahrzeugsgeschwindigkeit bei einer gegebenen Größe der Abstandsdifferenz und/oder der Geschwindigkeitsdifferenz und/oder der Beschleunigung/Verzögerung des Vordermanns. D.h., in einem dynamischen Betriebsmodus, der das Aufholen des Vordermanns gewährleisten soll, sollen die dynamischen Koeffizienten groß sein. Umgekehrt sollen in einem trägeren Betriebsmodus, der eine komfortable Fahrt gewährleisten soll, die dynamischen Koeffizienten klein sein. Dies bedeutet eine Konkurrenz zwischen Komfort und Dynamik, die in einem gewöhnlichen Assistenzsystem stattfindet.
  • Tatsächlich kann in diesen Fällen ein Assistenzsystem, falls der Ist-Ortabstand d größer als der Ziel-Ortabstand dsoll ist, zwischen den Situationen, bei denen das Aufholen notwendig ist, und den Situationen, bei denen kein Aufholen erforderlich ist, nicht unterscheiden. In verkehrsadaptiven Assistenzsystemen mit einem Ziel-Ortabstand zum Vordermann (2) führt dies zu einem Kompromiss zwischen dynamischem Verhalten eines verkehrsadaptiven Assistenzsystems beim Aufholen des Vordermanns und der komfortablen Fahrt, bei der das Aufholen des Vordermanns nicht notwendig ist. Als Ergebnis des Kompromisses ist es, dass sowohl das Aufholen des Vordermanns nicht so dynamisch als auch die komfortable Fahrt nicht so komfortabel sind, wie ein Fahrer selbst fahren würde. Das kann zu einer Unzufriedenheit mit dem Gesamtsystem Abstandsregelung führen.
  • Hier schafft die vorliegende Erfindung nun Abhilfe. Theoretische Basis ist dabei Drei-Phasen-Theorie, siehe dazu das Buch von B.S. Kerner, „The Physics of Traffic", Springer, Berlin, New York 2004. In der Drei-Phasen-Theorie wurde gezeigt, dass das theoretische Fundamentaldiagramm (1) zu Ergebnissen der Verkehrssimulationen führt, die qualitativ von den empirisch beobachteten Ergebnissen abweichen. Insbesondere wurde in der Drei-Phasen-Verkehrstheorie gezeigt, dass anstatt des Fundamentaldiagramms (1) eine zweidimensionale Fläche in der Fluss-Dichte Ebene für mögliche Ziel-Ortabstände im homogenen Verkehrsfluss angewendet werden muss, um empirische Verkehrsdaten erklären zu können (4).
  • Basierend auf der Drei-Phasen Theorie würde ein neuartiger Abstandsregler vorgeschlagen, siehe DE 103 08 256 A1 , DE 102005017560.0 , DE 102005017559.7 und DE 102005033495.4 . Dabei wird in einem zweidimensionalen Abstandsbereich (2D-Abstandsbereich) mit unendlich vielen verschiedenen Ist-Ortabständen, siehe gestrichelter Abstandsbereich in 4a, falls keine Geschwindigkeitsdifferenz zum Vordermann vorliegt, kein Ziel-Ortabstand verwendet und es ist keine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs in Längsrichtung vorgesehen.
  • In der Phase der sich bewegenden breiten Staus steht das Fahrzeug zumindest zeitweise still, es gibt also kein durchgängiges Fahrzeug-Folgeverhalten. In Phase des freien Verkehrs werden Fahrzeuge immer wieder einander überholen, auch hier gibt es also kein durchgängiges Fahrzeug-Folgeverhalten. Dagegen ist in der Phase des synchronisierten Verkehrs fast immer ein durchgängiges Fahrzeug-Folgeverhalten vorhanden. Da die Abstandsregelung jedoch stets auf einen bestimmten Vordermann angewiesen ist, entspricht das Fahrzeug-Folgeverhalten stets der Phase des synchronisierten Verkehrs – und zwar unabhängig davon, in welcher Phase des Verkehrs das Fahrzeug sich wirklich befindet. Tatsächlich muss der Fahrer, wenn er sich in einem bewegenden breiten Stau befindet, selbst anfahren, da dies aus Sicherheitsgründen erforderlich ist. Wenn der Fahrer im freien Verkehr einen Überholvorgang des Fahrzeugs oder vorausfahrenden Fahrzeugs erlebt, wird das Fahrzeug-Folgeverhalten unterbrochen, bis ein neuer Vordermann gefunden wird.
  • Deswegen wird in der vorliegenden Erfindung für jede mögliche Fahrzeuggeschwindigkeit, also unabhängig von der gerade herrschenden Verkehrsphase, für den Abstand des Fahrzeugs zum vorausfahrenden Fahrzeug, den Ist-Abstand, ein Abstandsbereich (2D-Abstandsbereich) von Abstandswerten vorgesehen zwischen einer oberen Abstandsgrenze, dem Synchronisationsabstand, und einer unteren Abstandsgrenze, dem Sicherheitsabstand, wobei für den Fall, dass die gemessene Größe des Ist-Abstandes einen Wert innerhalb dieses Bereichs aufweist, ein trägerer Regelmodus angewendet wird, als für Werte außerhalb dieses Bereichs. Dieser trägere Regelmodus wird weiterhin TPACC-Modus oder TPACC-Betriebmodus (TPACC: „Traffic Phase Adaptive Cruise Control") genannt. Anders ausgedrückt gibt es in der v-d-Ebene, wo also verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten jeweils Ist-Abstände zugeordnet sind, einen speziell abgegrenzten Abstandsbereich („TPACC-Abstandsbereich"). Dieses jetzt für jede mögliche Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehene Verhalten innerhalb des speziell abgegrenzten Abstandsbereichs (gestrichelter 2D-Abstandsbereich in 5) entspricht dem sonst nur in der Phase des synchronisierten Verkehrs vorgesehenen Verhalten (gestrichelter Bereich in 4a).
  • In der vorliegenden Erfindung wird durch die Einführung abstandsunabhängiger Beschleunigungs- und Verzögerungsbereiche für jede mögliche Fahrzeuggeschwindigkeit eine sehr komfortable Fahrweise innerhalb des abstandsunabhängigen Beschleunigungs- und Verzögerungs-TPACC-Abstandsbereiches (gestrichelter 2D-Abstandsbereich in 5) erreicht.
  • Dieses führt zu einer Aufhebung der Konkurrenz zwischen Komfort und Dynamik eines Assistenzsystems. Es wird dadurch erreicht, dass eine komfortable Fahrweise des Assistenzsystems nur innerhalb des TPACC-Abstandsbereiches (gestrichelter 2D-Abstandsbereich in 5) stattfindet, während außerhalb des TPACC-Abstandsbereiches ein im Vergleich zum TPACC-Modus viel dynamischeres Verhalten des Assistenzsystems angewendet wird. Um dies zu erreichen, wird in vorliegender Erfindung innerhalb des TPACC-Abstandsbereiches (der gestrichelter 2D-Abstandsbereich in 5) ein träger TPACC-Modus (d.h. mit kleineren dynamischen Koeffizienten bzw. mit dynamischen Koeffizienten, die gleich Null sind) angewendet. Dagegen werden außerhalb des TPACC-Abstandsbereiches weniger trägere Betriebsmoden (mit größeren dynamischen Koeffizienten) angewendet, die ein dynamisches Verhalten des Assistenzsystems, z.B. ein schnelles Aufholen, bewirken.
  • Im Ergebnis werden durch die vorliegende Erfindung sowohl hohe Sicherheit als auch guter Fahrkomfort gewährleistet und der Zielkonflikt zwischen dem Anspruch auf Dynamik bei gleichzeitigem Komfort gelöst.
  • Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen:
  • 1 das Fundamentaldiagramm früherer Verkehrstheorien (F: freier Verkehr, C: gestauter Verkehr);
  • 2 den Ziel-Abstand über der Fahrzeugsgeschwindigkeit für gewöhnliche Assistenzsysteme (ACC);
  • 3 die Dynamik eines gewöhnlichen ACC;
  • 4 hypothetische homogene Zustände im Verkehrsfluss auf der Fluss-Dichte-Ebene in der Drei-Phasen Theorie;
  • 5 mögliche Abstände vom Vordermann gegen die Geschwindigkeitsfunktion mit einem erfindungsgemäßen TPACC-Abstandsbereich (gestrichelter 2D-Abstandsbereich);
  • 6 einen Abstandsbereich (2D-Abstandsbereich) der TPACC-Anwendung von 5 mit dem Ziel-Ortabstand;
  • 7 die Dynamik der TPACC-Anwendung außerhalb des 2D-Abstandsbereiches;
  • 8 eine mögliche Dynamik der TPACC-Anwendung innerhalb des 2D-Abstandsbereiches;
  • 9 Parameter eines Betriebsmodus der TPACC-Anwendung von 8;
  • 10 Unterbereiche eines Betriebsmodus der TPACC-Anwendung von 8.
  • Das Fundamentaldiagramm früherer Verkehrstheorien wird in 1 dargestellt, es zeigt den mit F bezeichneten freien Verkehr und C bezeichnet gestauten Verkehr.
  • 2 zeigt den Ziel-Abstand über der Fahrzeugsgeschwindigkeit für gewöhnliche Assistenzsysteme (ACC). Dabei wird z.B. durch den Fahrer ein Ziel-Zeitabstand (Soll-Zeitabstand) τ(set) angegeben. Der Ziel-Zeitabstand τ(set) entspricht einem Ziel-Ortabstand (Soll-Ortabstand) dsoll zum Vordermann, der von der Fahrzeuggeschwindigkeit v abhängig ist (2). Die Beschleunigung/Verzögerung des gewöhnlichen ACC, falls der Abstandsdifferenz Δd = d – dsoll größer als null ist (Δd = d – dsoll > 0) oder der Abstandsdifferenz kleiner als null ist (Δd = d – dsoll < 0) und sowohl Δv ≈ 0 als auch apreceding ≈ 0 entspricht (qualitativ) 3.
  • 3 illustriert die Dynamik eines gewöhnlichen ACC. Bei einem Ist-Ortabstand (Abstand) d, der größer als der Ziel-Ortabstand dsoll ist, beschleunigt man. Bei einem Ist- Ortabstand (Abstand) d, der kleiner als der Ziel-Ortabstand dsoll ist, verzögert man.
  • 4 repräsentiert Synchronisation- und Sicherheitsabstände in der Drei-Phasen-Theorie (B. K. Kerner „The Physics of Traffic" (Springer, Berlin 2004). Diese Theorie ist die theoretische Basis dieser Anmeldung.
  • 5 stellt die möglichen Abstände vom Vordermann gegen die Geschwindigkeit mit einem erfindungsgemäßen „TPACC-Bereich" (gestrichelter 2D-Abstandsbereich) dar; vmax ist die maximale Fahrzeugsgeschwindigkeit (ein variabler bzw. einstellbarer Parameter). Erkennbar ist der 2D-Abstandsbereich der Abhängigkeit des Ist-Abstandes von der Geschwindigkeit für den erfindungsgemäßen TPACC-Modus deren Grenzen für alle mögliche Fahrzeugsgeschwindigkeiten (d.h. von Null bis zur maximalen Fahrzeugsgeschwindigkeit, die eine vorgegebene (variable) Größe ist) gelten.
  • Erfindungsgemäß kann ein Wechsel zwischen verschiedenen komfortablen TPACC-Moden vorgesehen sein, falls die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Fahrzeug und dem Vordermann kleiner als eine Schwelle ist. Erfindungsgemäß kann weiterhin ein Wechsel des Betriebsmodus (wegen der Erkennung eines oder mehrere Ereignisse und/oder einer Front eines Phasenübergangs im Verkehr) durch die Über- bzw. Unterschreitung einer vorgebbaren Dauerschwelle vorgenommen werden, wenn während einer vorgegebenen Zeit Δt die Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns oberhalb (unterhalb) einer vorgebbaren Schwelle der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns ist.
  • Zusätzlich kann vorgesehen sein die Einführung einer Gewichtung von Betriebsmoden, die durch den 2D-Bereich der Abhängigkeit des Ist-Abstandes von der Geschwindigkeit für das TPACC-Modus bestimmt wird. Weiterhin vorgesehen sein kann die Einführung von Untergrenzen, die die Grenzen des 2D-Abstandsereiches der Abhängigkeit des Ist-Abstandes von der Geschwindigkeit für den TPACC-Modus untergeordnet sind, in der die genannte Gewichtung von 0 bis 1 sich kontinuierlich ändert
  • Das erfindungsgemäße Umschalten zwischen den Betriebsmoden wird auf der Basis von drei unterschiedlichen Verfahren vorgenommen:
    • 1. Die Änderengung der Gewichtungen von Betriebsmoden sind an den Synchronisationsabstand (oder die Grenzen des Synchronisationsbereiches) und/oder den Sicherheitsabstand (oder die Grenzen des Sicherheitsbereiches) definiert (diese Gewichtungen werden als ga, gb bezeichnet).
    • 2. Dauer eines Verhalten der Geschwindigkeitsdifferenz Δv und/oder der Beschleunigung/Verzögerung des Vordermanns apreceding
    • 3. Schwellenwert, der durch Δv und/oder apreceding definiert.
  • Bei Abstandsreglern ist es bekannt, verschiedene Regelmoden miteinander zu kombinieren, z.B. amod us y = (1 – hf)amod us z + hfamod us u, f = 1, 2,..., (1a)wobei der Parameter hf: 0 ≤ hf ≤ 1, der eine vorgegebene Funktion der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv = Vpreceding – v zwischen der Geschwindigkeit des Vordermanns vpreceding und der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns apreceding und des durch z. B. den Fahrer vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ(set) ist, und die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs in dem Betriebsmodus amod us u eine Auswahl aus verschiedenen Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs in mehreren Betriebsmoden amod us k, amod us j,... ist, z. B. amod us z = min(amod us k, amod us j,...), (1b)oder amod us z = max(amod us k + amod us j,...). (1c)
  • Erfindungsgemäß ist nun mindestens ein Abstandsbereich (gestrichelte 2D-Abstandsbereiche 5–9) existent, in dem ein TPACC-Betriebmodus in (1a)–(1c) amod us r = amod us TPACC realisiert ist, dessen Grenzen für alle mögliche Fahrzeugsgeschwindigkeiten (d.h. von Null bis zur maximalen Fahrzeugsgeschwindigkeit vmax, die eine vorgegebene (variable) Größe ist) gelten (gestrichelte 2D-Abstandsbereiche in 5–9).
  • Zusätzlich kann innerhalb dieses Abstandsbereiches (gestrichelte 2D-Abstandsbereiche in 5–9) vorgesehen sein, in bestimmten Wertebereichen von Ist-Ortabständen zur Ansteuerung des Assistenzsystems kein Ziel-Ortabstand zu verwenden und keine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs in Längsrichtung vorzusehen, wenn die Differenz zwischen dem Ist-Zeitabstand (oder Ist-Ortabstand) und einem Ziel-Zeitabstand (oder Ziel-Ortabstand) in einem Abstandsbereich der Zeitabstände (oder Ortabstände) für den synchronisierten Verkehr liegt (8), deren Grenze vorgebbare und geschwindigkeitsabhängige Werte sind, d.h. das für die Fahrzeugsbeschleunigung (Verzögerung) a in diesen Wertebereichen (siehe DE 103 08 256 A1 ) gilt amod us TPACC = kΔvΔv, (2) wobei Δv = Vpreceding – v die Geschwindigkeitsdifferenz ist, kΔv ist der dynamische Koeffizient, der eine vorgegebene Funktion der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns apreceding und des durch z.B. den Fahrer vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ(set) ist, d.h. in (2) kΔv = kΔv(v, apreceding, τ(set)
  • Zusätzlich kann, falls im komfortablen TPACC-Modus (2) die Geschwindigkeitsdifferenz Δv kleiner oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwerte wird, d.h. Δv ≤ Δvmin 1, falls Δv ≥ 0, (3a) Δv ≥ Δvmin 2, falls Δv < 0, (3b)der komfortable TPACC-Modus, der der Formel (2) entspricht, durch folgenden komfortablen TPACC-Modus ersetz werden amod us i = k(min)Δd Δd + kΔvΔv, (4)wobei Δd = d – dsoll, d der Ist-Ortabstand; k (min) / Δd dynamischer Koeffizient; kΔv kommt aus (2). k (min) / Δd ist eine vorgegebene Funktion der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns apreceding und des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ(sec). Schwellenwerte Δvmin 1 und Δvmin 2 in (3) sind vorgegebene Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns apreceding und des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ(sec).
  • Zusätzlich kann in (4) k(min)Δd τ(sec) « kΔv (5)
  • Die Formel (5) entspricht einer kleinen Beschleunigung (Verzögerung) (4) bei Δd ≠ 0 und Δv = 0 (z.B. k (min) / Δd) ≈ 0.01 ÷ 0.03 s–2 in (4)).
  • Im Allgemeinen kann die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs amod us TPACC im TPACC-Abstandsbereich (5–9) ein beliebiger anderer träger TPACC-Modus sein als die trägen TPACC-Modi in (2) oder (4).
  • Sodann kann vorgesehen sein, dass innerhalb der Bereiche in 5–9 ein Umschalten des Assistenzsystems in einen anderen (als den komfortablen TPACC-Modus, z.B., (2) oder (4)) Betriebsmodus (wegen der Erkennung eines oder mehrere Ereignisse und/oder einer Front eines Phasenübergangs im Verkehr) durch die Über- bzw. Unterschreitung einer Schwelle vorgenommen wird, die eine vorgebbare Funktion der Werte des Ist-Ortabstands d, Fahrzeugsgeschwindigkeit v, des Ziel-Ortabstands dsoll (5) (bzw. Ziel-Zeitabstands τ(sec)) und der Differenz der Fahrzeuggeschwindigkeiten Δv und/oder Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns apreceding ist.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass innerhalb der Abstandsbereiche des TPACC-Modus (gestrichelte Abstandsbereiche in 5–9) ein Umschalten des Assistenzsystems in einen anderen (als z.B. den komfortablen TPACC-Modus) Betriebsmodus (wegen der Erkennung eines oder mehrere Ereignisse und/oder einer Front eines Phasenübergangs im Verkehr) durch die Über- bzw. Unterschreitung einer vorgebbaren Dauerschwelle vorgenommen wird, wenn während der vorgegebenen Zeit Δt die Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns oberhalb (unterhalb) einer vorgebbaren Schwelle der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns ist, z.B. wenn apreceding ≥ a(threshold,a)preceding bei apreceding > 0 während der Zeit Δt ≥ ΔTa (6a)oder apreceding ≤ a(threshold,b)preceding ) bei apreceding < 0 während der Zeit Δt ≥ ΔTb (6b)wobei die Schwellenwerte a(threshold,a)preceding (a(threshold,a)preceding ) > 0) a(threshold,b)preceding a(threshold,b)preceding < 0) ΔTa und ΔTb vor e ebene Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns apreceding und des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ(set) sind.
  • Zusätzlich noch kann vorgesehen sein, dass der Parameter hf in Formel (1a) von der Dauerschwelle abhängig ist, z.B. hf = max(h+f , h–f ) oder hf = min(h+f , h–f ), (7)wobei h+f (0 ≤ h+f ≤ 1) und h–f (0 ≤ h–f ≤ 1) vorgegebene (verschiedene) Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns apreceding und der vorgegebenen Ziel-Zeitabstand τ( sec) sind, während der Parameter h – / f sowohl eine vorgegebene Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns apreceding und des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ( sec) als auch von der Dauerschwelle abhängig ist.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, ein anderen (als den TPACC-Modus) Betriebsmodus nur mit einer Gewichtung (ga bzw. gb in 9) zwischen 0 und 1 (dann hat z.B. der komfortable TPACC-Modus in 9 die Gewichtung 1 – ga bzw. 1 – gb in der Fahrzeugbeschleunigung) anzuwenden, z.B. a = (1 – ga)amod us TPACC + gaamod us k, k = 1, 2, 3,..., (8) a = (1 – gb)amod us TPACC + gbamod us p, p = 1, 2, 3,..., (9)wobei a die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs ist; amod us x mit x = k, p die Beschleunigungen (Verzögerungen) des Fahrzeugs in verschiedenen Betriebsmoden sind; ga, gb, und amod us x sind vorgegebene Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, des Ist-Ortabstands d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Differenz Δd = d – dsoll, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns apreceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ(set), Dabei kann die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs eine andere als Formel (1) Kombination der Beschleunigungen (Verzögerungen) der verschiedenen Modi sein: a mod us y = (1 – hfg)amod us TPACC + hfgamod us u, (10)wobei u = 1, 2, 3,..., f = 1, 2, 3,...; der Parameter hf kommt aus der Formel (1a), f = 1, 2, 3,...; die Parameter g = ga und/oder g = gb kommen aus Formeln (8), (9). Der Parameter hf ist eine vorgegebene Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, des Ist-Ortabstands d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Abstandsdifferenz Δd, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns apreceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ(set). Jeder von den Betriebsmoden amod us u entspricht Formeln (1b) und/oder (1c).
  • Auch können dsynchron (Synchronisationsabstand) und dsafe (Sicherheitsabstand) Untergrenzen A* und B* (10) zugeordnet sein. Zwischen den Grenzen A* und B* kann die Gewichtung ga (bzw. gb) eines Betriebsmodus in (8) und (9) von 0 bis 1 geändert werden (10), d.h. 1 > ga > 0 und/oder 0 < gb < 1. Insbesondere an der Untergrenze A*, wo die Gewichtung ga = 1 ist, verkleinert sie sich, je näher der Ist-Ortabstand d zur Synchronisationsabstandgrenze dsynchron ist, an der ga = 0 ist. An der Sicherheitsabstandsuntergrenze B*, wo die Gewichtung gb = 0 ist, vergrößert sie sich, je näher der Ist-Ortabstand d zur Sicherheitsabstandsgrenze dsafe ist, an der gb = 1 ist (10).
  • Anstatt der Formel (10) kann die folgende Formel angewendet werden, wenn das Fahrzeug den TPACC-Modus hat, amod us y = (1 – h*f )amod us TPACC + h*f amod us u, (11)wobei der Parameter h*f (0 ≤ h*f ≤ 1) vorgegebene (verschiedene) Funktionen der Parameter g = ga und/oder g = gb aus den Formeln (8) und (9) und auch der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, des Ist-Ortabstands d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Differenz Δd, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns apreceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ(set) sind, z.B. h*f = max(hf, βf), f = 1, 2, 3,..., (12)oder/und h*f = max(hfmax(g, ω), βm), f = 1, 2, 3,..., m = 1, 2,..., (13)wobei hf (0 ≤ hf ≤ 1) aus der Formel (1) kommt (Für „und" in (12), (13) sollen „f" verschiedene Nummer sein). Die Parameter βf (0 ≤ βf ≤ 1), ω (0 ≤ ω ≤ 1) und βm (0 ≤ βm ≤ 1) sind vorgegebene (verschiedene) Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, des Ist-Ortabstands d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Differenz Δd, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns apreceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ(set).
  • Auch kann die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs in einem Betriebsmodus amod us y mit y = 1,2,... eine andere als Formel (1) Kombination der Beschleunigungen (Verzögerungen) der verschiedenen Moden sein: amod us y = (1 – hfg)amod us z + hfgamod us u, (14)wobei y = 1, 2, 3,...; z = 1, 2, 3,...; u = 1, 2, 3,..., f = 1, 2, 3,...; der Parameter hf kommt aus der Formel (1a), f = 1, 2, 3,...; die Parameter g = ga und/oder g = gb kommen aus Formeln (8), (9). Der Parameter hf ist eine vorgegebene Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, des Ist-Ortabstands d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Differenz Δd, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns apreceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ(set). Jeder von den Betriebsmoden amod us z, amod us u entspricht Formeln (1b), (1c).
  • Anstatt der Formel (14) kann die Formel amod us y = (1 – h*f )amod us z + h*f amod us u (15)angewendet werden, mit dem Unterschied, dass die Parameter h * / f, f = 1, 2, 3,... in (15) vorgegebene (verschiedene) Funktionen sowohl der Parameter g = ga und/oder g = gb aus der Formeln (13) und (14) als auch der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, des Ist-Ortabstands d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Differenz Δd, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns apreceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ(set) sind, z.B. die Formeln (12), (13) angewendet werden.
  • Ein anderer Betriebsmodus amod us k bzw. amod us p als der TPACC-Modus amod us TPACC kann auch mit einer Gewichtung g * / a bzw. g * / b zwischen 0 und 1 angewendet werden: a = (1 – g*a )amod us TPACC + g*a amod us k, k = 1, 2, 3,..., (16) a = (1 – g*b )amod us TPACC + g*b amod us p, p = 1, 2, 3,..., (17)wobei a die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs ist; die Gewichtungen g*a = max[ga, g(time)a , g(dyn)a ], (18) g*b = max[gb, g(time)b , g(dyn)b ], (19) die Gewichtungen ga in (18) und/oder gb in (19) die gleiche Bedeutung wie in Formeln (8)–(15) haben, d.h. sie davon abhängig sind, ob der Ist-Abstand d innerhalb des TPACC-Abstandsbereiches liegt oder außerhalb dieses Bereiches (wie in 9 und 10 dargestellt); die Gewichtungen g(time)a (0 ≤ g(time)a ≤ 1) und g(time)b (0 ≤ g(time)b ≤ 1) durch die Dauer eines Verhaltens der Geschwindigkeitsdifferenz Δv und/oder der Beschleunigung/Verzögerung des Vordermanns apreceding bestimmt werden; die Gewichtungen g(dyn)a (0 ≤ g(dyn)a ≤ 1) und g(dyn)b (0 ≤ g(dyn)b ≤ 1) durch einen Schwellenwert bestimmt werden, der durch Δv und/oder apreceding definiert wird.
  • In Formeln (8), (9), (18), (19) können die Gewichtungen ga und/oder gb durch die folgenden Formeln bestimmt werden: ga = min(1, g(1)a ), gb = min(1, g(1)b ),wobei
    Figure 00180001
    g(2)a (d, v) = max(0, (d – dsynchron)/δa(v)), δa(v) = max(τa2v, δ(0)a ),
    Figure 00190001
    g(2)b (d, v) = –min(0, (d – dsafe)/δb(v)) δb(v) = max(τb2v, δ(0)b );τ (a) / acc, τ (b) / acc, τa2, δ (0) / a, τb2, δ (0) / b sind vorgegebene Konstante.
  • In den Ausführungsbeispielen 1–3 zu den Formeln (16)–(19), die unten dargestellt werden, wird falls der Ist-Abstand d innerhalb des TPACC-Abstandsbereiches (gestrichelte 2D-Abstandsbereich in 9) ist, d.h. falls die Gewichtungen ga = 0 und gb = 0 (9), durch die Gewichtungen g (time) / a, g (time) / b, g (dyn) / a, g (dyn) / b) ein Herausspringen aus dem TPACC-Modus zum anderen Regelmodus erreicht.
    • 1. Ausführungsbeispiel zu den Formeln (16)–(19). Der Vordermann beschleunigt mit einer kleinen Beschleunigung apreceding aber dauerhaft, d.h. ohne Unterbrechung während einer vorgegebenen Zeit. Im Mittel ist diese kleine Beschleunigung des Vordermanns jedoch größer als eine kleine vorgegebene Beschleunigung aa. Dann wird das Fahrzeug durch eine Erhöhung der Gewichtung g (time) / a in (16), (18) stärker beschleunigen als die Beschleunigung amod us TPACC, die im TPACC-Modus vorgesehen ist. Dieses Herausspringen aus dem TPACC-Modus wird durch die stärkere Beschleunigung amod us k (16) erreicht.
    • Ein Beispiel zur Bestimmung der Gewichtung g (time) / a im 1. Ausführungsbeispiel ist:
      Figure 00200001
      der Zeitpunkt ta in (20) durch die Bedingungen (23) bestimmt wird:
      Figure 00200002
      g (time) / max, τacc, T (tr) / a), Ta, aa (aa > 0, insbesondere als ungefähr aa ≈ 0.03 m/s2), ba vorgegebene (verschiedene) Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit sind; d* (d* > 0)eine vorgegebene Konstante ist; dsynchron Synchronisationsabstand ist; dsafe Sicherheitsabstand ist (9).
    • 2. Ausführungsbeispiel zu den Formeln (16)–(19). Der Vordermann verzögert mit einer kleinen Verzögerung apreceding < 0 aber dauerhaft, d. h. ohne Unterbrechung während einer vorgegebenen Zeit. Im Mittel ist diese kleine Verzögerung des Vordermanns jedoch stärker als eine kleine vorgegebene Fahrzeugsverzögerung an < 0, d. h., a preceding < ah Dann wird das Fahrzeug durch die Gewichtung g (time) / b in (17), (19) stärker verzögern als die Verzögerung amod us TPACC, die im TPACC-Modus vorgesehen ist. Dieses Herausspringen aus dem TPACC-Modus wird durch die stärkere Verzögerung amod us p (17) erreicht.
    • Ein Beispiel zur Bestimmung der Gewichtung g (time) / b im 2. Ausführungsbeispiel ist:
      Figure 00210001
      der Zeitpunkt th in (24) durch die Bedingungen (28) bestimmt wird:
      Figure 00210002
      a preceding(t) durch die Formel (21) bestimmt wird; Th, T (tr) / h, h (time) / max, τh, rh, bh, ah (ah < 0, insbesondere als ungefähr ah ≈ –0.05 m/s2) vorgegebene (verschiedene) Konstanten oder Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit sind.
    • 3. Ausführungsbeispiel zu den Formeln (16)–(19). Der Vordermann beschleunigt mit einer größten Beschleunigung apreceding. Falls ein Schwellenwert, der durch Δv und/oder apreceding definiert ist, erreicht wird, wird das Fahrzeug durch die Gewichtung g (dyn) / a in (16), (18) stärker Beschleunigen mit der Beschleunigung amod us k (16) als die Beschleunigung amod us TPACC, die im TPACC-Modus vorgesehen ist. Dieses Herausspringen aus dem TPACC-Modus wird durch die stärkere Beschleunigung amod us k (16) erreicht.
  • Ein Beispiel zur Bestimmung der Gewichtung g (time) / a im 3. Ausführungsbeispiel ist:
    Figure 00220001
    τacc2, Tu, u (min) / th, u (max) / th vorgegebene (verschiedene) Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v sind.
  • Ein Herausspringen aus dem TPACC-Modus in den anderen Regelmodus, das in 1.–3. Ausführungsbeispielen zu den Formeln (16)–(19) beschrieben wurde (Formeln (20)–(32)), kann auch zu einem Herausspringen aus anderen Regelmodi mit Beschleunigung (Verzögerung) amod us x, x = 1, 2, 3,..., angewendet werden: a = (1 – ga)amod us x + gaamod us y, x, y = 1, 2, 3,..., (33) a = (1 – gb)amod us x + gbamod us z, x, z = 1, 2, 3,..., (34)wobei a die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs ist; die Gewichtungen g*a = max[ga, g(time)a , g(dyn)a (35) g*b =max[gb, g(time)b ,g(dyn)b ]. (36)
  • In (35), (36) sind die Gewichtungen ga = 0 und gb = 0, falls der Ist-Abstand kleiner als die obere Abstandsgrenze und größer als die untere Abstandsgrenze eines Regelmodus amod us x ist. Dabei verallgemeinern Formeln (33) und (34) die Formeln (16) und (17).
  • In 7 ist die Dynamik der TPACC-Anwendung außerhalb des 2D-Abstandsbereiches (gestrichelter 2D-Abstandsbereich ist von 5 genommen) dargestellt. Bei einem Ist-Ortabstand (Abstand) d, der größer als der Synchronisationsabstand dsynchron ist (dsynchron entspricht der Kurve „S"), beschleunigt man; bei einem Ist-Ortabstand (Abstand) d, der kleiner als der Sicherheitsabstand dsafe ist (dsafe entspricht der Kurve „Safe") verzögert man, falls Δv ≈ 0 und apreceding ≈ 0
  • 8 zeigt eine mögliche Dynamik der TPACC-Anwendung innerhalb des 2D-Abstandsbereiches (gestrichelter 2D-Abstandsbereich ist von 5 genommen). Wie in 7 schon gezeigt wurde, wird das Fahrzeug bei einem Ist-Ortabstand (Abstand) d, der größer als der Synchronisationsabstand dsynchron ist (Kurve „S"), beschleunigen und bei einem Ist-Ortabstand (Abstand) d, der kleiner als der Sicherheitsabstand dsafe ist (Kurve „Safe"), verzögern, falls Δv ≈ 0 und apreceding ≈ 0. Neue Eigenschaft im Vergleich mit 7 ist, dass innerhalb des 2D-Abstandsbereiches die Beschleunigung/Verzögerung des Fahrzeugs vom Ist-Abstand d nicht abhängt, d.h. das Fahrzeug bewegt sich abstandunabhängig entsprechend die Formel (2) auch dann, wenn Δd = d – dsoll > 0 oder Δd = d – dsoll < 0 sind, jedoch solange dsafe ≤ d ≤ dsynchron.

Claims (12)

  1. Regelungsverfahren für ein fahrzeugseitiges verkehrsadaptives Assistenzsystem, das unter Verwendung von geschwindigkeits- und/oder abstandsbezogenen Messgrößen des Fahrzeugs und wenigstens eines erfassten vorausfahrenden Fahrzeugs eine Beschleunigung oder eine Verzögerung des Fahrzeugs und/oder eine Warnung des Fahrzeugführers bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass für jede mögliche Fahrzeuggeschwindigkeit für den Abstand des Fahrzeugs zum vorausfahrenden Fahrzeug (Ist-Abstand) ein Abstandsbereich von Ist-Abstandswerten vorgesehen ist zwischen einer oberen Abstandsgrenze und einer unteren Abstandsgrenze, wobei für den Fall, dass die gemessene Größe des Ist-Abstands einen Wert innerhalb dieses Abstandsbereiches aufweist, ein anderer Regelmodus angewendet wird, als für Werte außerhalb dieses Abstandsbereiches, wobei beim Vorliegen bestimmter Kriterien ein unmittelbares Herausspringen aus dem für den Abstandsbereiches vorgesehenen Regelmodus in einen anderen Regelmodus vorgesehen ist, obwohl der Ist-Abstand kleiner als die obere Abstandsgrenze und größer als die untere Abstandsgrenze ist.
  2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, wobei das fahrzeugseitige verkehrsadaptive Assistenzsystem als Abstandsregeltempomat, Notbremssystem, Spurwechselassistent und/oder Einscherwarner ausgebildet ist.
  3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine obere Abstandsgrenze als Synchronisationsabstand und eine unteren Abstandsgrenze als Sicherheitsabstand ausgebildet sind.
  4. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Kriterium vorgesehen ist, dass der Betrag der negativen Differenzgeschwindigkeit (zwischen der Geschwindigkeit des Vordermanns und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs) kleiner als ein vorgebbarer Schwellwert ist, insbesondere als ungefähr 0.05 m/s.
  5. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Kriterium vorgesehen ist, dass innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne das vorausfahrendes Fahrzeug ununterbrochen verzögert oder beschleunigt.
  6. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Kriterium vorgesehen ist, dass die Dynamik (Beschleunigung oder Verzögerung und/oder Differenzgeschwindigkeit) des vorausfahrenden Fahrzeuges einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet.
  7. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Herausspringen als dynamische Verschiebung von oberer und/oder unterer Abstandsgrenze vorgesehen ist.
  8. Betriebsverfahren nach Anspruch 7, wobei während der dynamischen Verschiebung von oberer und/oder unterer Abstandsgrenze ein Soll-Ortabstand für einige oder alle möglichen Fahrzeuggeschwindigkeiten kleiner als die oberen und unteren Abstandsgrenzen des Abstandsbereiches werden.
  9. Betriebsverfahren nach Anspruch 7, wobei während der dynamischen Verschiebung von oberer und/oder unterer Abstandsgrenze der Soll-Ortabstand für einige oder alle möglichen Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als die oberen und unteren Abstandsgrenzen des Abstandsbereiches werden.
  10. Fahrzeug-Steuergerät für ein verkehrsadaptives Assistenzsystem, wobei das Steuergerät ein Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
  11. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.
  12. Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103794049A (zh) * 2012-10-30 2014-05-14 罗伯特·博世有限公司 数据处理装置和用于该数据处理装置的方法
DE102013225906A1 (de) * 2013-12-13 2015-06-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit Kollisionswarnung

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