DE102010006087A1

DE102010006087A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Zielfahrzeug-Nachfolgesteuerung für adaptive Geschwindigkeitsregelung

Info

Publication number: DE102010006087A1
Application number: DE102010006087A
Authority: DE
Inventors: Kwang-Keun Rochester Hills Shin
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2010-09-09
Also published as: US20100198478A1; US8265850B2

Abstract

Die Geschwindigkeit eines Trägerfahrzeugs wird mit einem Zielfahrzeugnachfolge-Steuersystem gesteuert, wenn es einem Zielfahrzeug folgt. Das Zielfahrzeugnachfolge-Steuersystem überwacht eine Entfernung in Bezug auf ein Zielfahrzeug und eine Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs. Die Zielfahrzeugnachfolgevorrichtung bestimmt den Betrieb des Fahrzeugs auf der Basis eines Steuerbereichs durch Vergleichen der Entfernung und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs mit einer einfachen Gleitfläche, die eine minimale Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug definiert, und einer modifizierten Gleitfläche, die den Abstand zur einfachen Gleitfläche erhöht, wenn die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs zunimmt. Das Trägerfahrzeug weist eine Beschleunigung auf, die auf der Basis des Steuerbereichs bestimmt wird und verwendet wird, um den Betrieb des Trägerfahrzeugs zu steuern.

Description

RÜCKVERWEISUNG AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/149,045, eingereicht am 2. Februar 2009, die hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf eine automatische Geschwindigkeitssteuerung in einem Kraftfahrzeug.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und brauchen nicht Stand der Technik darstellen.
Eine adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC) ist ein Steuerverfahren zum automatischen Steuern eines Fahrzeugs innerhalb einer Fahrspur, wobei eine gewünschte Geschwindigkeit aufrechterhalten wird, während ein sicherer Abstand zu anderen Fahrzeugen in derselben Fahrspur aufrechterhalten wird. Die wesentliche Funktion der ACC ist die Zielfahrzeugnachfolge, was bedeutet, dass ein Trägerfahrzeug einem Zielfahrzeug folgt, während ein vorbestimmter Abstand (z. B. Zeit oder Distanz) auf rechterhalten wird. Das Trägerfahrzeug ist das durch die ACC gesteuerte Fahrzeug und das Zielfahrzeug ist das Fahrzeug vor dem Trägerfahrzeug.
Das Trägerfahrzeug umfasst eine Vorrichtung oder Vorrichtungen, die in der Lage ist (sind), die Anwesenheit, die Entfernung (r) und eine Änderung der Entfernung oder Entfernungsrate (r_dot) zwischen dem Trägerfahrzeug und einem Zielfahrzeug in derselben Fahrspur zu erfassen. Eine Anzahl von Vorrichtungen oder Kombinationen von Vorrichtungen sind in der Lage, diese Informationen zu erzeugen, z. B. Radar, LIDAR, Sonar, visuell und Fahrzeugortungsvorrichtungen. Die Eingaben zum Steuern eines Systems innerhalb des Trägerfahrzeugs umfassen r, r_dot und die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit (ν). Die Zielfahrzeugnachfolge geschieht, wenn das Steuermodul Eingaben gemäß einer Programmierung verarbeitet, die eine gewünschte Entfernungsformel anwendet, und Beschleunigungsbefehle an Brems-/Drosselklappen-Steuermodule gemäß dem Vorzeichen ausgibt (d. h. ein positiver Beschleunigungsbefehl wird zum Drosselklappensteuermodul gesandt und eine negative Beschleunigung (d. h. Abbremsung) wird zum Bremssteuermodul gesandt). Das Brems- und das Drosselklappensteuermodul setzen die Abbrems- und Beschleunigungsbefehle in eine Brems- und Drosselklappenkraft um und wenden dementsprechend die Bremse und die Drosselklappe an.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum Steuern der Fahrzeuggeschwindigkeit in einem Trägerfahrzeug, das mit einem Zielfahrzeugnachfolge-Steuersystem arbeitet, in Bezug auf ein Zielfahrzeug umfasst das Überwachen einer Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug, das Überwachen einer Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs und das Bestimmen eines Steuerbereichs des Trägerfahrzeugs. Der Steuerbereich des Trägerfahrzeugs wird durch Vergleichen der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs mit einer einfachen Gleitfläche, die eine minimale Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug auf der Basis eines Vorauszeitabstands definiert, und Vergleichen der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs mit einer modifizierten Gleitfläche, die durch einen zunehmenden Abstand zur einfachen Gleitfläche definiert ist, wenn die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs zunimmt, bestimmt. Ein Beschleunigungsbefehl auf der Basis des bestimmten Steuerbereichs wird bestimmt und verwendet, um den Betrieb des Fahrzeugs zu steuern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein beispielhaftes Zielfahrzeugnachfolge-Steuersystem gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2 graphisch ein beispielhaftes Geschwindigkeitsprofil gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
3 graphisch ein beispielhaftes Geschwindigkeitsprofil und ein beispielhaftes sanftes Betriebsgeschwindigkeitsprofil gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
4 einen beispielhaften Prozess, durch den der Steuerbereich, in dem ein Fahrzeug arbeitet, bestimmt werden kann, gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
5 einen beispielhaften Informationsfluss, in dem eine Referenzbeschleunigung und eine Referenzgeschwindigkeit bestimmt werden können, gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
6 schematisch die Operation der obigen Verfahren in Kombination mit einer Konfiguration, die verschiedene Verfahren durchführt, gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
7 eine Reihe von Graphen ist, die ein beispielhaftes Fahrzeugverfolgungsszenario darstellen, wobei ein Trägerfahrzeug einem Zielfahrzeug folgt, wobei 7A graphisch die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit darstellt, 7B graphisch die Entfernung als Funktion der Zeit dar stellt, 7C graphisch die Beschleunigung als Funktion der Zeit darstellt und 7D graphisch die Trägergeschwindigkeit als Funktion der Zeit darstellt;
8 eine Reihe von Graphen ist, die ein beispielhaftes Szenario eines plötzlichen Anhaltens darstellen, wobei 8A graphisch die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit darstellt, 8B graphisch die Entfernung als Funktion der Zeit darstellt, 8C graphisch die Beschleunigung als Funktion der Zeit darstellt und 8D graphisch die Trägergeschwindigkeit als Funktion der Entfernung für ein Zielfahrzeugverfolgungsszenario darstellt;
9 ein Schneideszenario darstellt, in dem ein Trägerfahrzeug mit einer stationären Geschwindigkeit in einer Fahrspur fährt, wobei ein langsameres Zielfahrzeug vor dem Trägerfahrzeug in die Fahrspur einschert;
10 eine Reihe von Graphen ist, die ein beispielhaftes Szenario eines milden Fahrspurschneidens darstellen, wobei 10A graphisch die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit darstellt, 10B graphisch die Entfernung als Funktion der Zeit darstellt, 10C graphisch die Beschleunigung als Funktion der Zeit darstellt und 10D graphisch die Trägergeschwindigkeit als Funktion der Entfernung darstellt;
11 eine Reihe von Graphen ist, die ein beispielhaftes Szenario eines mäßigen Fahrspurschneidens darstellen, wobei 11A graphisch die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit darstellt, 11B graphisch die Entfernung als Funktion der Zeit darstellt, 11C graphisch die Beschleunigung als Funktion der Zeit darstellt und 11D graphisch die Trägergeschwindigkeit als Funktion der Entfernung darstellt; und
12 eine Reihe von Graphen ist, die ein beispielhaftes Szenario eines aggressiven Schneidens darstellen, wobei 12A graphisch die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit darstellt, 12B graphisch die Entfernung als Funktion der Zeit darstellt, 12C graphisch die Beschleunigung als Funktion der Zeit darstellt und 12D graphisch die Trägergeschwindigkeit als Funktion der Entfernung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In den Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur für den Zweck der Erläuterung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht für den Zweck der Begrenzung derselben dienen, stellt nun 1 ein beispielhaftes Zielfahrzeugnachfolge-Steuersystem 100 gemäß der vorliegen den Offenbarung dar. Das Zielfahrzeugnachfolge-Steuersystem 100, das auch als adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC) bezeichnet werden kann, umfasst ein Trägerfahrzeug 110, eine Erfassungsvorrichtung 115, ein Zielobjektnachfolge-Steuermodul 120, ein Bremssteuermodul 130 und ein Antriebsstrang-Ausgangsdrehmoment-Steuermodul 140. Wie hierin verwendet, werden die Begriffe Steuerung, Controller, Modul, Steuermodul und dergleichen so verstanden, dass sie verschiedene oder Kombinationen von (einer) anwendungsspezifischen integrierten Schaltung(en) (ASIC), elektronischen Schaltung(en), Zentraleinheit(en) (vorzugsweise Mikroprozessor(en)) und eines zugehörigen Speichers und einer zugehörigen Ablage (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Direktzugriffspeicher, Festplatte usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, kombinatorische(n) Logikschaltung(en), Eingabe/Ausgabe-Schaltung(en) und Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen, einer geeigneten Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung und andere geeignete Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen, bedeuten. Das Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, einschließlich residenter Softwareprogramm-Anweisungen und -Kalibrierungen, die im Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Die Algorithmen werden vorzugsweise während vorgegebener Schleifenzyklen ausgeführt. Die Algorithmen werden ausgeführt, wie z. B. durch eine Zentraleinheit, und sind betriebsfähig, um Eingaben von Erfassungsvorrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktuatoren zu steuern. Schleifenzyklen können in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise alle 3,125, 6,25, 12,5 und 100 Millisekunden, während des laufenden Motor- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Alternativ können Algorithmen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden. Ein Zielfahrzeug 150 ist auch dargestellt. Die verschiedenen Module sind für die Zwecke der Beschreibung der Auswirkung der verschiedenen Module auf die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit ν separat vom Trägerfahrzeug 110 dargestellt; es ist jedoch zu erkennen, dass diese Module entweder physikalisch innerhalb des Trägerfahrzeugs 110 liegen oder für das Trägerfahrzeug 110 zur Verfügung stehen, wie z. B. über ein Kommunikationsnetz. Das Trägerfahrzeug 110 fährt mit einer Geschwindigkeit oder Schnelligkeit ν und Sensoren (z. B. ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor) innerhalb des Trägerfahrzeugs 110 erzeugen ein Signal, das ν beschreibt. Das Zielfahrzeug 150 fährt mit einer Geschwindigkeit oder Schnelligkeit ν_T. Die in das Trägerfahrzeug 110 eingebaute Erfassungsvorrichtung 115 sammelt Daten hinsichtlich r und r_dot in Bezug auf das Zielfahrzeug 110. Das Zielobjektnachfolge-Steuermodul 120 überwacht die Eingaben von ν, r und r_dot. Unter Anwendung der hierin beschriebenen Verfahren gibt das Modul 120 einen Beschleunigungsbefehl (α_cmd), der eine gewünschte Änderung von ν beschreibt, aus. Der Betrag und das Vorzeichen von α_cmd entsprechen einer gewünschten Erhöhung oder Verringerung von ν, das Bremssteuermodul 130 gibt einen Bremsbefehl aus dem Modul 130 aus, der die Bremsen aktiviert, um eine Verlangsamungskraft auf die Räder des Fahrzeugs aufzubringen; das Antriebsstrang-Ausgangsdrehmoment-Steuermodul 140 gibt einen Fahrpedalbefehl aus dem Modul 140 aus, der die über den Antriebsstrang auf die Räder aufgebrachte Torsionskraft ändert; oder beides. Es ist zu erkennen, dass verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Fahrzeugsysteme beispielsweise bei einem Hybrid-Antriebsstrang-Fahrzeug unter Verwendung von Nutzbremsen anstelle von typischen Bremsmechanismen oder eines Getriebes und Motors, die verwendet werden, um Getriebebremsen zu implementieren, verwendet werden können. Die Effekte der Befehle von den Modulen 130 und 140 wirken sich auf den Betrieb des Trägerfahrzeugs 110 und das resultierende ν aus. In dieser Weise steuert ein Ziel fahrzeugnachfolge-Steuersystem 100 v in einer geschlossenen Rückkopplungsschleife auf der Basis von ν, r und r_dot.
Das Antriebsstrang-Ausgangsdrehmoment-Steuermodul 140 steuert verschiedene Komponenten des Motors/Antriebsstrangs, um das Ausgangsdrehmoment zu beeinflussen, das auf die Räder des Fahrzeugs aufgebracht wird. In dieser Weise kann die Geschwindigkeit ν innerhalb bestimmter Grenzen in Abhängigkeit von den Besonderheiten des verwendeten Motors/Antriebsstrangs gesteuert werden. In einem Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor können Änderungen am Ausgangsdrehmoment durch eine einfache Änderung der Drosselklappeneinstellung bewirkt werden. Gewünschte Erhöhungen der Geschwindigkeit ν können durch Anfordern eines größeren Antriebsstrang-Aus-gangsdrehmoments erreicht werden. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass solche Änderungen der Drosselklappeneinstellung eine relativ längere Zeit T bis zum Wirken dauern als andere Änderungen am Ausgangsdrehmoment von einem Motor 10. Der Zündzeitpunkt oder der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt kann beispielsweise geändert werden, um das Ausgangsdrehmoment schneller vorübergehend zu verringern. In einem Antriebsstrang mit Drehmomenterzeugungsvorrichtungen, z. B. (einem) Elektromotor(en) oder (einem) hydraulischen Drehmomentgenerator(en), in einem Hybridantriebs-Antriebsstrang kann das Ausgangsdrehmoment durch Verringern des Drehmomentbeitrags einer (von) Drehmomenterzeugungsvorrichtung(en) vermindert werden. In einem solchen Antriebsstrang ist zu erkennen, dass eine Drehmomentgeneratorvorrichtung in einem Generatormodus betrieben werden kann, wobei ein Ausgangsdrehmoment in der Rückwärts- oder Bremsrichtung aufgebracht wird und dadurch eine Wiedergewinnung von Energie für eine Energiespeichervorrichtung ermöglicht wird. Die beschriebenen Ausführungsformen stellen eine Anzahl von Beispielen dar, durch die Ausgangsdrehmomentänderungen befohlen werden können. Viele Verfahren zum Ändern des Ausgangsdrehmoments sind auf dem Fachgebiet bekannt und die Offenbarung soll nicht auf die hierin beschriebenen speziellen Ausführungsformen begrenzt sein.
Die Erfassungsvorrichtung 115 liefert einen Datenstrom von Informationen, einschließlich zumindest der Entfernung r und einer Änderung der Entfernung oder einer Entfernzungsrate r_dot. Die Erfassungsvorrichtung 115 kann einen einzelnen Sensor, einen einzelnen Sensor in Kombination mit einem Prozessor, mehrere Sensoren oder irgendeine andere bekannte Konfiguration, die in der Lage ist, den erforderlichen Datenstrom zu erzeugen, darstellen. Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst bekannte Radarvorrichtungen 115, kann jedoch auch Sicht-, LIDAR und Sonarvorrichtungen umfassen. Die Erfassungsvorrichtung 115, die am Trägerfahrzeug 110 befestigt ist, detektiert r (den Abstand zwischen den zwei Fahrzeugen) und r_dot (die relative Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs 150 in Bezug auf das Trägerfahrzeug 110) zur Verwendung vom Zielfahrzeugnachfolge-Steuersystem 100.
Wie vorstehend beschrieben, gibt das Zielobjektnachfolge-Steuermodul 120 Daten hinsichtlich der Bedingungen in der Fahrspur vor dem Trägerfahrzeug 110 ein, wobei zumindest r, r_dot und ν überwacht werden. Die Ausgabe α_cmd des Zielobjektnachfolge-Steuermoduls 120 soll das Trägerfahrzeug 110 in eine gewünschte Betriebsentfernung in Bezug auf das Zielfahrzeug 150 und auf der Basis der Eingangsparameter r, r_dot und ν steuern. Das Zielobjektnachfolge-Steuermodul 120 kann ein Programm oder eine Anzahl von Programmen umfassen, um die Eingaben zu verwenden, wobei es kalibrierte Beziehungen und gewünschte Werte anwendet, um das erforderliche Gleichgewicht des Trägerfahrzeugs 110 entweder zu statischen Fahrspurbedingungen oder dynamischen Fahrspurbedingungen zu erreichen. Beispielhafte Ausführungsformen dieser Program mierung werden hierin beschrieben, es ist jedoch zu erkennen, dass die hierin beschriebenen gesamten Verfahren durch eine Anzahl von verschiedenen Programmierausführungsformen erreicht werden können, die danach streben, das ermöglichte Gleichgewicht zwischen Sicherheitserwägungen, Fahrbarkeit und anderen Angelegenheiten, die für eine ACC in einem fahrenden Trägerfahrzeug 110 erforderlich sind, zu erreichen. Programmiertechniken und -verfahren für die Datenbearbeitung sind auf dem Fachgebiet gut bekannt und diese Offenbarung soll nicht auf die hierin beschriebenen speziellen beispielhaften Programmierausführungsformen begrenzt sein.
Wie vorstehend beschrieben, ist die ACC ein Verfahren, durch das eine Trägerfahrzeuggeschwindigkeit ν gemäß einer Referenzgeschwindigkeit ν_r gesteuert wird, wie bei der üblichen Geschwindigkeitsregelung, und außerdem eine Geschwindigkeitssteuerung auf der Basis des Aufrechterhaltens einer speziellen Entfernung r von einem Zielfahrzeug 150 vor dem Trägerfahrzeug 110 durchgeführt wird. Das Auswählen einer Referenzgeschwindigkeit ν_r auf der Basis einer Position eines Zielfahrzeugs 150 und einer relativen Geschwindigkeit r_dot zum Trägerfahrzeug 110 basiert auf einer gewünschten Entfernung r. Die Auswahl der gewünschten Entfernung r, auf die das Trägerfahrzeug 110 gesteuert wird, kann durch einen Kalibrierungsprozess erreicht werden, wobei die Entfernung r zwischen den Fahrzeugen auf der Basis von Werten festgelegt wird, die eine Anzahl von Vorlieben ins Gleichgewicht bringen, einschließlich der Abwägung von vernünftigen Abständen mit Fahrervorlieben, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Die Steuerung gemäß den gewünschten Werten der Entfernung r kann viele Formen annehmen. Eine Ausführungsform umfasst die Verwendung einer Gleitmodussteuerung, eines Steuerverfahrens, das den Zustand des Systems in eine gewünschte Bahn bringt, was die Entfernung r auf einen gewünschten Wert überführt, die einfache Gleitfläche 155 ge nannt wird, und das gewünschte Geschwindigkeitsprofil definiert, wie nachstehend genauer beschrieben. In ACC-Anwendungen ist dieser Zustand die Entfernung r des Zielfahrzeugs 150 und die Geschwindigkeit ν des Trägerfahrzeugs 110 und der Entfernungs-Geschwindigkeits-Zustand folgt der gewünschten Bahn. Die Gleitmodussteuerung macht es möglich, dass das ACC-System seinen Entfernungs-Geschwindigkeits-Zustand auf der einfachen Gleitfläche 155 hält.
Ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben eines Zielfahrzeugnachfolge-Steuersystems 100 wird offenbart. Die Steuerprogrammierung berechnet zuerst die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs ν_T aus den Sensorsignalen durch die folgende Gleichung. νT = ν + ṙ [1]
Der Steueralgorithmus bestimmt dann die Trägerfahrzeug-Referenzgeschwindigkeit ν_r(r, ν_T), die eine Funktion der Entfernung r und der Zielfahrzeuggeschwindigkeit ν_T ist.
Das Steuerziel des Zielfahrzeugnachfolge-Steuersystems 100 besteht darin, die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit ν gleich wie die Referenzgeschwindigkeit ν_r(r, ν_T) zu halten. Ein Geschwindigkeitsfehler e kann zwischen der Referenzgeschwindigkeit ν_r(r, ν_T) und der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit ν unter Verwendung der folgenden Gleichung definiert werden. ε:e = νr (r, νT) – ν [2]
Das Steuerziel kann unter Verwendung der Gleitmodussteuerung erreicht werden, wenn die einfache Gleitfläche 155 auf e gesetzt wird.
Die Längsdynamik des Trägerfahrzeugs 110 muss berücksichtigt werden, um die Gleitmodussteuerung abzuleiten. Wenn ein Beschleunigungsbefehl α_cmd angewendet wird, kann die Längsbewegungsgleichung des Fahrzeugs durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. ν . = αcmd – d [3]
Es wird angenommen, dass der Wert von d unbekannt ist, aber eine konstante Störung ist, die eine Straßenqualität und einen Luftwiderstand darstellt. Eine Lyapunov-Funktion kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
Der Term γ_I > 0 ist die integrale Steuerverstärkung und q ist die Integration des Geschwindigkeitsfehlers, d. h. q . = γ_Ie. Die Zeitableitung der in Gleichung 4 ausgedrückten Lyapunov-Funktion kann als folgende Gleichung ausgedrückt werden. V . = γIee . + (q – d)q . = γIe(e . + q – d) [5]
Die Zeitableitung von Gleichung 2 kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
Durch Einsetzen von Gleichung 3 in Gleichung 6 wird die Gleichung wie folgt ausgedrückt.
Daher kann Gleichung 5 als folgende Gleichung ausgedrückt werden:
wobei q . = γ_Ie.
Wenn wir das folgende Steuergesetz wählen: αcmd = αr + γpe + q [9]wobei
dann kann Gleichung 8 durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. V . = –γIγpe2 < 0, ∀e ≠ 0, (d – q) ≠ 0 [10]
Daher garantiert Gleichung 9, das Steuergesetz, dass der Geschwindigkeitsfehler e für die einfache Gleitfläche 155 zu Null konvergiert, während die Zeit T zu Unendlich geht. Der Systemzustand liegt nun auf der einfachen Gleitfläche 155, daher wird die Bahn zu einem stabilen unveränderlichen Satz und der Systemzustand bleibt auf der einfachen Gleitfläche 155.
Im Hinblick auf die Auswahl von ν_r qualifiziert sich ein Geschwindigkeitsprofil ν_r(r, ν_T), das die folgenden zwei Bedingungen erfüllt, für das Trägerfahrzeug-Referenzgeschwindigkeitsprofil. νT = νr(rT, νr) [11] (r – rT)(νr – νT) > 0 ∀r ≠ rT [12]
Gleichung 11 gibt an, dass die einfache Gleitfläche 155 durch den Gleichgewichtspunkt (r_T, ν_T) verlaufen sollte, und Gleichung 12 ist die hinreichende Bedingung für die Stabilität des Systems auf der einfachen Gleitfläche 155, wie nachstehend erörtert. Unter der Annahme, dass sich der Entfernungs-Geschwindigkeits-Zustand bereits auf der einfachen Gleitfläche 155 befindet und die Steuerprogrammierung den Zustand auf der einfachen Gleitfläche 155 hält, kann die Gleichung folgendermaßen ausgedrückt werden. ν = νr(r, νT) [13]
Um die Stabilität des Systems auf der einfachen Gleitfläche 155 zu untersuchen, kann der Entfernungsfehler durch die folgende Gleichung definiert werden. r ~ = r – rT [14]
Da die Geschwindigkeit ν auf der Kurve die abhängige Variable der Entfernung r ist, weist das System auf der Kurve nur einen Zustand auf. Wenn eine positiv definite Lyapunov-Funktion in Bezug auf den Entfernungsfehler r ~ definiert wird, wie z. B.:
dann kann die Zeitableitung von Gleichung 9 durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
Wenn das Geschwindigkeitsprofil ν_r(r, ν_T) die Gleichungen 11 und 12 erfüllt, ist die in Gleichung 16 ausgedrückte Zeitableitung der Lyapunov-Funktion in Bezug auf den Entfernungsfehler r ~ negativ definit und daher ist das System asymptotisch stabil.
2 stellt graphisch eine beispielhafte einfache Referenzgleitfläche 155 gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Eine solche Gleitfläche kann verwendet werden, um die Reaktionen eines Trägerfahrzeugs auf die Anwesenheit eines Zielfahrzeugs zu beschreiben, beispielsweise wenn ein Zielfahrzeug detektiert wird, das in die Fahrspur des Trägerfahrzeugs manövriert. Eine einfache Gleitfläche 155 kann für ν_r, definiert werden, die ein minimales r beschreibt, dessen Aufrechterhalten für ein gegebenes ν_r erwünscht ist. Ein bevorzugtes Verfahren zum Definieren einer Betriebsentfernung ist unter Verwendung des Vorauszeitabstands τ. Der Vorauszeitabstand τ ist ein Konstrukt, das als Zeit T, in der das Trägerfahrzeug 110 die Strecke oder die Entfernung r zwischen dem Trägerfahrzeug 110 und dem Zielfahrzeug 150 mit der aktuellen Geschwindigkeit ν des Trägerfahrzeugs zurücklegt, definiert. Der Vorauszeitabstand τ kann experimentell, empirisch, voraussagend, durch Modellieren oder andere Verfahren, die angemessen sind, um das Fahrzeugverhalten auf der Straße genau zu beschreiben, entwickelt werden. Eine Anzahl von Werten des Vorauszeitabstands τ oder andere Verfahren zum Auswählen von Werten können auf der Basis von Faktoren, die sich auf den Bremsweg des Fahrzeugs auswirken, der Fähigkeit, das Zielfahrzeug genau zu erfassen, und anderen Faktoren, die sich auf die Operation der hierin beschriebenen Verfahren auswirken, festgelegt werden. Eine einfache Gleitfläche 155 ist in 2 gezeigt. Die Linie der einfachen Gleitfläche 155 kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. νr = νT + (r – rT)/τ [17]
Wenn der Geschwindigkeits-Entfernungs-Zustand auf der einfachen Gleitfläche 155 liegt, bleibt der Zustand auf der einfachen Gleitfläche 155, während der Vorauszeitabstand τ aufrechterhalten wird. Die Beschleunigung und Abbremsung auf der einfachen Gleitfläche 155 können jedoch sehr schnell sein, wenn die Geschwindigkeit höher wird, wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt.
Diese schnelle Beschleunigung und Abbremsung ist in kritischen Situationen, wie z. B. einem plötzlichen Schneiden mit kurzer Entfernung, annehmbar. Wenn jedoch die Entfernung r länger wird, kann ein sanfterer Betrieb mit begrenzter Beschleunigung und Abbremsung geschehen. Das Vergleichen der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs und der Entfernung des Trägerfahrzeugs zum Zielfahrzeug mit der einfachen Gleitfläche kann eine Bedingung, unter der die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß der einfachen Gleitfläche erhöht werden muss, und eine Bedingung, unter der die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß der einfachen Gleitfläche verringert werden muss, beschreiben.
Die einfache Gleitfläche 155 kann auch verwendet werden, um zu beschreiben, wie ein Trägerfahrzeug 110 reagiert, während es sich nicht auf der einfachen Gleitfläche 155 befindet. Für einen gemessenen ν_T-Wert stellt das Steuersystem beispielsweise fest, ob der existierende r-Wert im Bereich über oder im Bereich unter der einfachen Gleitfläche 155 liegt. Wenn der existierende r-Wert im Bereich über der Fläche liegt, wird ein negatives α_cmd erzeugt, um das befohlene Ausgangsdrehmoment des Motors/Antriebsstrangs zu verringern, die Bremskraft zu aktivieren oder beides, um r auf einen gewünschten Entfernungswert r_T zu erhöhen. Wenn der existierende r-Wert im Bereich unter der Oberfläche liegt, wird ein positives α_cmd erzeugt, um das befohlene Ausgangsdrehmoment des Motors/Antriebsstrangs zu erhöhen, um r auf den gewünschten Wert r_T zu verringern, oder bis eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht ist.
Wie vorstehend erwähnt, ist die Fahrbarkeit eines Trägerfahrzeug 110, das durch eine ACC betrieben wird, eine wichtige Eigenschaft beim Auswählen von Parametern innerhalb eines Zielobjektnachfolge-Steuermoduls 120. Die Fahrbarkeit wird durch schnelle oder häufige Veränderungen der Beschleunigung, einen starken Ruck oder andere dynamische Faktoren, die einen sanften Betrieb des Trägerfahrzeugs 110 beeinträchtigen, nachteilig beeinflusst. Für einen sanften Betrieb müssen die Beschleunigung und Abbremsung auf ein gewisses Niveau begrenzt werden. Eine Gleichung kann ausgedrückt werden, um die einfache Gleitfläche 155 zu beschreiben, wobei ihre Beschleunigung und Abbremsung durch β_o, einen Absolutwert einer festgelegten Beschleunigungs-/Abbremsungsgrenze, die so ausgewählt wird, dass ein sanftes Bremsen sichergestellt wird, begrenzt sind, um eine modifizierte Gleitfläche durch die folgenden Gleichungen zu erzeugen.
3 stellt graphisch eine beispielhafte einfache Gleitfläche 155 und eine beispielhafte modifizierte Gleitfläche 175 gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Die einfache Gleitfläche 155, wie vorstehend beschrieben, definiert eine gewünschte minimale Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug auf der Basis des Vorauszeitabstands τ. Die modifizierte Gleitfläche 175 ist eine Fläche benachbart zur einfachen Gleitfläche und ist durch die einfache Gleitfläche und einen zunehmenden Abstand zur einfachen Gleitfläche, wenn Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs zunimmt, definiert. Die einfache Gleitfläche 155 und die modifizierte Gleitfläche 175 fallen an und unter einem Punkt zusammen, der Schwellengeschwindigkeit 180 genannt wird, und divergieren darüber. Der Ort der Schwellengeschwindigkeit 180 und die abhängige Operation der modifizierten Gleitfläche 175 hängen vom Ort von r_T ab. Der Betrieb des Fahrzeugs in Bezug auf die modifizierte Gleitfläche 175 wird nachstehend beschrieben. In der beispielhaften Ausführungsform von 3 wird die Schwellengeschwindigkeit 180 auf der Basis eines Orts auf der einfachen Gleitfläche 155, der einer Entfernung β_oτ² über r_T entspricht, ausgewählt. Es ist jedoch zu erkennen, dass die Schwellengeschwindigkeit 180 auf der Basis von r_T oder ν_T gemäß einer Anzahl von Verfahren angeordnet werden kann. Alternativ kann die Schwellengeschwindigkeit mit ν_T übereinstimmen, wobei die modifizierte Gleitfläche vollständig für ν_T wirksam ist. Außerdem kann die Schwellengeschwindigkeit 180 auf der Basis einer Fahrereingabe oder von Betriebsbedingungen einstellbar sein, z. B. Wetterbedingungen, Detektion einer rauen Straße oder Eingaben von anderen Systemen. Eine Schwellenentfernung kann auf der Basis der Schwellengeschwindigkeit und einer einfachen Gleitskala definiert werden. Die einfache Gleitfläche 155 und die modifizierte Gleitfläche 175 definieren den Betrieb des Trägerfahrzeugs 110 in drei Steuerbereiche, die definieren, wie ν gesteuert werden soll. Der Bereich 1, 160, umfasst zwei Teilbereiche, wobei der erste über der einfachen Gleitfläche 155 existiert und der zweite unter der einfachen Gleitfläche 155 existiert und wobei r geringer ist als die Schwellenentfernung. Der Bereich 1 beschreibt einen Bereich, in dem ν direkt auf die einfache Gleitfläche 155 gesteuert wird. Der Bereich 2, 165 existiert unter der einfachen Gleitfläche 155 und der modifizierten Gleitfläche 175, und wobei r größer ist als die Schwellenentfernung, und beschreibt einen Bereich, in dem ν auf die modifizierte Gleitfläche 175 gesteuert wird, bevor es auf die einfache Gleitfläche 155 gesteuert wird; der Bereich 3, 170, existiert zwischen der einfachen Gleitfläche 155 und der modifizierten Gleitfläche 175 und beschreibt einen Bereich, in dem ν zwischen den oder gemäß einer der Gleitflächen gesteuert wird. Die drei Bereiche 160, 165, 170 definieren eine für einen speziellen Bereich spezifische Fahrzeugsteuerung. Die drei Bereiche 160, 165, 170 können Betriebserwägungen verwenden, z. B. Eigenschaften, die sich auf die Sicherheit, Fahrbarkeit und andere Betriebsangelegenheiten auswirken, um einen vorbestimmten Betrieb des Trägerfahrzeugs 110 zu erreichen. In dieser Weise können drei Bereiche durch einen Bereich zwischen den Gleitflächen 155, 175 und Bereiche auf beiden Seiten der Gleitflächen 155, 175 definiert werden. Der Vergleich von ν und r mit der einfachen Gleitfläche und der modifizierten Gleitfläche gemäß den definierten Bereichen kann den Betrieb des Fahrzeugs zum Anpassen an einen der folgenden Bereiche beschreiben: in dem r geringer ist als die Schwellenentfernung (Bereich 1); in dem ν größer ist als eine gewünschte Geschwindigkeit für r auf der Basis der einfachen Gleitfläche 155 (Bereich 1); in dem r größer ist als die Schwellenentfernung und in dem ν geringer ist als eine gewünschte Geschwindigkeit für r auf der Basis der modifizierten Gleitfläche 175 (Bereich 2); und in dem der Betrieb des Fahrzeugs zwischen der einfachen Gleitfläche 155 und der modifizierten Gleitfläche 175 liegt (Bereich 3).
Der Betrieb des Fahrzeugs in Bezug auf die Gleitflächen 155 und 175 wird genauer beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, verursacht ein ν, das nicht mit der einfachen Gleitfläche 155 zusammenfällt, eine Beschleunigung oder Abbremsung des Fahrzeugs, so dass ν auf die einfache Gleitfläche 155 konvergiert. Ein solcher Betrieb ist im Bereich 1 ersichtlich, wobei ν geändert wird, bis der Betrieb mit der Gleitfläche 155 zusammenfällt. Sobald sich ν auf der Gleitfläche 155 befindet, arbeitet das Fahrzeug auf dieser Fläche, bis ν_T erreicht ist. In dieser Weise definiert die einfache Gleitfläche 155 ein Stoppen des Trägerfahrzeugs 110 ohne Kollision, falls das Zielfahrzeug 150 stoppt.
Der Betrieb im Bereich 2 führt ebenso das Fahrzeug in Richtung des Betriebs bei ν_T. Der Betrieb, wenn ν nicht mit der Gleitfläche zusammenfällt, auf der rechten Seite der dargestellten modifizierten Gleitfläche 175 von 3 konvergiert auf die modifizierte Gleitfläche 175 und bleibt anschließend damit deckungsgleich. Sobald ν mit der modifizierten Gleitfläche 175 zusammenfällt, arbeitet das Fahrzeug auf der modifizierten Gleitfläche 175, wobei ν verringert wird, bis die einfache Gleitfläche 155 erreicht ist und ν anschließend auf ν_T gesteuert werden kann. In dieser Weise addiert die dargestellte modifizierte Gleitfläche 175 einen Sicherheitspuffer oder einen Sicherheitsabstand bei höheren Geschwindigkeiten ν über der Schwellengeschwindigkeit 180, wodurch die entsprechende Entfernung r zum Zielfahrzeug 150 bis zur Übergang auf ν_T erhöht wird. Es ist zu erkennen, dass der Betrieb gemäß dem beschriebenen Übergang vom Bereich 2 auf ν_T durch die modifizierte Gleitfläche 175 das Trägerfahrzeug mit verringerten Beschleunigungsbefehlen für einen sanfteren Fahrzeugbetrieb und eine verbesserte Fahrbarkeit im Gegensatz zur Steuerung gemäß der einfachen Gleitfläche 155 allein steuert.
Der Betrieb im Bereich 3 ist ähnlich zum Betrieb auf einer der Gleitflächen 155 und 175. Das Fahrzeug bleibt im Bereich 3 oder auf einer der angrenzenden Gleitflächen 155 und 175, bis ν auf die Schwellengeschwindigkeit 180 verringert ist und anschließend auf der einfachen Gleitfläche 155 auf ν_T gesteuert wird. Die Steuerung von ν innerhalb des Bereichs 3 kann gemäß den hierin beschriebenen Verfahren oder gemäß Verfahren zum Verringern der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, stattfinden.
Es wird angemerkt, dass die Form sowohl der einfachen als auch der modifizierten Gleitfläche in 3 beispielhaft ist und beide Gleitflächen eine alternative Form annehmen können. Die einfache Gleitfläche kann beispielsweise so gekrümmt sein, dass sie einen längeren Vorausabstand bei höheren Geschwindigkeiten umfasst. Die in 3 dargestellte beispielhafte modifizierte Gleitfläche 175 ist ein Segment einer Parabel, wobei die Entfernungslücke zwischen den Flächen 155 und 175 mit zunehmendem ν nicht linear zunimmt. In einer anderen Ausführungsform kann die einfache Gleitfläche für einen gewissen Abschnitt bei niedrigeren Geschwindigkeiten gerade sein und für einen anderen Abschnitt bei höheren Geschwindigkeiten gekrümmt sein. Die modifizierte Gleitfläche kann eine gerade Linie mit einer anderen Steigung als die einfache Fläche sein, wobei sie von der einfachen Gleitfläche bei höheren Geschwindigkeiten divergiert. In noch einer anderen Ausführungsform kann die einfache Gleitfläche, die modifizierte Gleitfläche oder beide vom Fahrer einstellbar sein. Außerdem können eine oder beide der Gleitflächen und die Beziehungen zwischen den Gleitflächen sich in Abhängigkeit von Faktoren ändern, die sich auf den Fahrzeugbetrieb auswirken. Beispielhafte Faktoren umfassen Wetter, das rutschige Straßen erzeugen kann, Eingaben von ABS-Bremsen, die ein Fahrzeugverhalten zeigen, das auf verschlissene Bremsen oder eine schwerwiegende Fahrzeugüberladung hindeutet, Fahrmuster oder Fahrgewohnheiten, die beim Fahrer beobachtet werden und die auf eine Vorliebe für einen größeren oder geringeren Vorausabstand hindeuten, und einen vom Fahrer auswählbaren bevorzugten Vorausabstand. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Gleitflächen sind beispielhaft und die Offenbarung soll nicht auf die hierin beschriebenen speziellen beispielhaften Ausführungsformen begrenzt sein.
4 stellt einen beispielhaften Prozess dar, durch den der Steuerbereich, in dem ein Trägerfahrzeug 11C arbeitet, bestimmt werden kann. Ein Bereichsbestimmungsprozess 200 wird im Block 202 eingeleitet. Im Block 204 wird r_T bestimmt und in die Blöcke 206, 210 und 212 eingegeben, wie erforderlich. Im Block 206 wird die gemessene Entfernung r des Trägerfahrzeugs 110 mit der festgelegten Grenze für den Bereich 1 verglichen, und wenn r einen Betrieb im Bereich 1 festlegt, dann wird ein Bereichsindikator im Block 208 auf 1 gesetzt und der Prozess geht zum Ende im Block 218 weiter. Im Block 210 wird die gemessene Geschwindigkeit ν des Trägerfahrzeugs 110 mit der festgelegten Grenze für den Bereich 1 verglichen, und wenn dies den Betrieb im Bereich 1 festlegt, dann wird ein Bereichsindikator im Block 208 auf 1 gesetzt und der Prozess geht zum Ende im Block 218 weiter. Im Block 212 wird ν mit den festgelegten Grenzen für den Bereich 2 verglichen, und wenn ν den Betrieb im Bereich 2 festlegt, dann wird der Bereichsindikator im Block 214 auf 2 gesetzt und der Prozess geht zum Ende im Block 218 weiter. Im Block 216 wird im Fall, dass weder der Bereich 1 noch der Bereich 2 festgelegt wird, dann der Bereichsindikator auf 3 gesetzt und der Prozess endet im Block 218 mit dem zweckmäßigen ausgewählten Bereich.
Sobald der Steuerbereich bestimmt ist, wird ein Steueralgorithmus-Geschwindigkeitsprofil gemäß dem ausgewählten Bereich angewendet. Wenn der Zustand des Trägerfahrzeugs 110 beispielsweise im Bereich 1, 160, liegt, und ein plötzliches Schneiden eines langsameren Zielfahrzeugs 150 innerhalb einer kurzen Entfernung r geschieht, ist eine sofortige und große Bremskraft erforderlich, um eine Kollision zu vermeiden. Da sich das Trägerfahrzeug 110 im Bereich 1, 160, befindet, wird die einfache Gleitfläche 155 für die Gleitmodussteuerung ausgewählt und beispielsweise durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt.
Wenn sich das Trägerfahrzeug 110 beispielsweise im Bereich 2, 165, befindet und ein langsameres Zielfahrzeug 150 mit einer ausreichend langen Entfernung r schneidet, besteht kein Bedarf für ein scharfes Bremsen und die modifizierte Gleitfläche 175 wird für die Gleitmodussteuerung ausgewählt. Ein solcher Übergang kann beispielsweise durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden.
Wenn sich das Trägerfahrzeug 110 beispielsweise im Bereich 3, 170, befindet und ein langsameres Zielfahrzeug 150 mit einer ausreichend langen Entfernung r schneidet, kann eine Steuerung mit konstanter Abbremsung verwendet werden. Ein solcher beispielhafter Betrieb kann beispielsweise durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden.
ν3 = ν [27]
Die Referenzbeschleunigung α_r und die Referenzgeschwindigkeit ν_r werden daher gemäß dem identifizierten Steuerbereich ausgewählt.
5 stellt einen beispielhaften Informationsfluss dar, wobei eine Referenzbeschleunigung α_r und eine Referenzgeschwindigkeit ν_r bestimmt werden können. Eingaben, einschließlich r, r_dot und ν, werden überwacht. Diese Eingaben r, r_dot und ν werden gemäß den hierin beschriebenen Verfahren aufbereitet und verarbeitet, um eine Beschleunigung und Geschwindigkeit für jeden der Bereiche 160, 165, 170 zu erzeugen. Der Betrieb des Trägerfahrzeugs 110 wird gemäß den drei Bereichen 160, 165, 170 klassifiziert, wie vorstehend beschrieben, und das korrekte α_r und ν_r werden auf der Basis des klassifizierten Bereichs ausgewählt. Die resultierenden α_r- und ν_r-Werte sind Ausgaben an den Fluss.
Sobald die Referenzbeschleunigung α_r und Referenzgeschwindigkeit ν_r auf der Basis des Steuerbereichs bestimmt sind, kann ein Steuergesetz angewendet werden. Das Steuergesetz kann die Form der folgenden Gleichungen annehmen: αcmd = αr + γp(νr – ν) + q [28] q . = γI(ν – νr) [29]
6 stellt schematisch den Betrieb eines beispielhaften Zielfahrzeugnachfolge-Steuersystems 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Gemäß den vorstehend beschriebenen Verfahren ist zu erkennen, dass das dargestellte System eine Entfernung r und eine Entfernungsrate r_dot in Bezug auf das Zielfahrzeug 150 überwachen kann; die Geschwindigkeit ν_T des Zielfahrzeugs 150 überwachen kann; einen Beschleunigungsbefehl α_cmd auf der Basis der überwachten Entfernung r, der überwachten Entfernungsrate r_dot und der überwachten Geschwindigkeit ν bestimmen kann; und den Beschleunigungsbefehl α_cmd verwenden kann, um die Bremssteuerung 130 und das Antriebsstrang-Ausgangsdrehmoment-Steuermodul 140 zu aktivieren. Ein Gleitmodus-Auswahlmodul 190, das den Beschleunigungsbefehl α_cmd bestimmt, umfasst das Klassifizieren eines aktuellen Fahrzeugbetriebsbereichs unter Verwendung einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit ν und der Entfernung r gemäß drei Bereichen 160, 165, 170, die durch eine einfache Gleitfläche 155 und eine modifizierte Gleitfläche 175 definiert sind. In bestimmten Ausführungsformen ist zu erkennen, dass die modifizierte Gleitfläche 175 durch die Begrenzung der maximalen Abbremsung bestimmt ist. In einigen Ausführungsformen ist zu erkennen, dass die einfache Gleitfläche 155 durch den Vorausabstand τ definiert ist. In einigen Ausführungsformen ist zu erkennen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit ν dem ausgewählten Profil mittels der Gleitmodussteuerung folgt. In einigen Ausführungsformen ist zu erkennen, dass das resultierende Zielobjektnachfolge-Steuermodul 120 eine proportionale, integrale und offene Steuerung bzw. Regelung umfasst.
Die vorstehend beschriebenen Verfahren stellen die verschiedenen Steuermodule des Verfahrens innerhalb des Trägerfahrzeugs 110 unter Verwendung einer Erfassungsvorrichtung 115 wie z. B. eines Radaruntersystems zum Festlegen der für die ACC nützlichen Eingaben, wie hierin beschrieben, dar. Es ist jedoch zu erkennen, dass ein ähnliches Verfahren zwischen zwei zusammenwirkenden Fahrzeugen verwendet werden könnte, wobei eine Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug und Daten, die in beiden Fahrzeugen erarbeitet werden, verwendet werden könnten, um die hierin beschriebenen Verfahren zu verbessern. ν_T von einem führenden Zielfahrzeug kann beispielsweise auf der Basis der Sensoren innerhalb des Zielfahrzeugs dynamisch aktualisiert werden. Außerdem könnte ein bevorstehender Fahrspurwechsel, wie durch die Position des Zielfahrzeugs innerhalb einer Fahrspur angegeben, wie durch Sensoren innerhalb des Zielfahrzeugs bestimmt oder wie durch die Aktivierung eines Blinksignals im Zielfahrzeug angegeben, verwendet werden, um das Trägerfahrzeug vorzuwarnen und ein projiziertes ν_T und r für eine unmittelbare Reaktion durch das Trägerfahrzeug einzugeben. Außerdem oder alternativ können Navigationsdaten von einer GPS-Vorrichtung in Verbindung mit den hierin beschriebenen Verfahren verwendet werden. Eine Zielbahn, die vom Trägerfahrzeug beobachtet wird, kann beispielsweise mit einer lokalen Fahrspurgeometrie geprüft werden, die durch Navigationsdaten und eine digitale Landkarte zur Verfügung steht, und die Bahn des Zielfahrzeugs, wie ein Schneiden anzeigend, oder als Fahrzeug in der gegenwärtigen Fahrspur des Trägerfahrzeugs kann auf der Basis der Fahrspurgeometriedaten bestätigt werden. Eine Anzahl von zusätzlichen Ausführungsformen unter Verwendung von verschiedenen Informationsquellen innerhalb eines Fahrzeugs werden in Erwägung gezogen und die Offenbarung soll nicht auf die hierin beschriebenen speziellen beispielhaften Ausführungsformen begrenzt sein.
Andere beispielhafte Operationen werden beschrieben, wobei zwei Fahrzeuge, die mit dem Zielobjekt-Steuermodul 120 ausgestattet sind und in derselben Fahrspur fahren, derart kommunizieren könnten, dass jedes Fahrzeug seine Betriebsdaten zwischen den Fahrzeugen, z. B. gegenwärtige Geschwindigkeit und Beschleunigung, teilt. Wenn eine Entfernungserfassungsvorrichtung, wie z. B. hierin beschrieben, oder eine Fahrzeugortungsvorrichtung, z. B. ein globaler Positionsbestimmungssensor, Radiowellentriangulation oder dergleichen, zur Verfügung steht, können ferner eine Entfernung r und eine Entfernungsrate r_dot auch geteilt werden. Daher könnte eine Anwendung einer Bremssteuerung 130 in einem ersten Fahrzeug 150 durch die Anwendung einer Bremssteuerung 130 in einem zweiten oder folgenden Fahrzeug 110 abgeglichen oder dieser schnell gefolgt werden, wodurch die Schärfe der gesteuerten Änderungen an ν, die hierin ermöglicht werden, verringert wird. Außerdem könnten andere Geschwindigkeitsänderungen, die das erste Fahrzeug 130 infolge einer Straßenveränderung oder andere- Steuermodule erfahren hat, z. B. ein Beginn eines Hügels, Kurvengeschwindigkeitssteuerung, ein Fahrzeuggeschwindigkeitsbegrenzungs-Nachführungssystem oder ein Kollisionsvermeidungs- oder Kollisionsvorbereitungssystem, übertragen und im zweiten Fahrzeug 110 darauf angesprochen werden.
Wenn ein erstes Fahrzeug in einer Fahrspur ein Blinksignal oder eine Drehung eines Lenkrades erfährt, was auf einen Fahrspurwechsel in den Bereich vor einem zweiten ähnlich ausgestatteten Fahrzeug in Kommunikation mit dem ersten hinweist, könnte ebenso das zweite Fahrzeug präventiv die Geschwindigkeit zur Kompensation auf der Basis der übertragenen vorausgesagten Bewegung des ersten Fahrzeugs ändern.
Ebenso könnte sich eine Kette von Fahrzeugen verbinden und eine koordinierte Gruppe von Fahrzeugen aufbauen, die durch das beschriebene System verbunden sind, wobei die relative Bewegung des Fahrzeugs vor der Kette verwendet werden könnte, um Fahrzeuge hinten in der Kette vorausschauend zu steuern. In einigen Ausführungsformen, beispielsweise in kommerziellen Güterverkehrsanwendungen, könnten solche Ketten eine Verengung von ansonsten übermäßig langen gewünschten Entfernungen r insbesondere an der Rückseite einer solchen Kette umfassen, wobei die Kommunikation von den vorderen Fahrzeugen in der Kette verwendet werden könnte, um Sicherheitsfaktoren, die mit solchen Entfer nungen r verbunden sind, in den Fahrzeugen hinten zu erhöhen, wodurch eine erhöhte Kraftstoffeffizienz erreicht wird, die mit kürzeren Abständen zwischen Fahrzeugen verbunden ist und die durch aerodynamische Effekte erlangt wird. In Kombination mit den hierin beschriebenen Verfahren könnten Befehle für die Gruppe von Fahrzeugen Gruppenbefehle für ν_T simulieren oder vertreten, die den Fahrzeugen hinten in der Gruppe einen Gruppenzielgeschwindigkeitsbefehl signalisieren, der Reaktionen gemäß den hierin beschriebenen Verfahren, wie z. B. in 3, auf der Basis der Gruppenbefehle einleiten kann. Viele solche Ausführungsformen unter Verwendung einer Kommunikation zwischen Fahrzeugen werden in Erwägung gezogen und die Offenbarung soll nicht auf die hierin beschriebenen speziellen Ausführungsformen begrenzt sein.
Simulationsuntersuchungen wurden durchgeführt, um zu bestätigen, dass die Verfahren, wie vorstehend beschrieben, verwendet werden können, um ein Trägerfahrzeug 110 unter stationären und dynamischen Fahrspurbedingungen zu steuern, um die beschriebenen Ergebnisse zu erreichen.
7 ist eine Reihe von Graphen, die ein beispielhaftes Fahrzeugverfolgungsszenario mit einem Trägerfahrzeug 110, das einem Zielfahrzeug 150 folgt, darstellen, wobei 7A graphisch die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit darstellt, 7B graphisch die Entfernung als Funktion der Zeit darstellt, 7C graphisch die Beschleunigung als Funktion der Zeit darstellt und 7D graphisch die Trägergeschwindigkeit als Funktion der Zeit darstellt. Das beispielhafte Trägerfahrzeug 110 folgt einem Zielfahrzeug 150 in einem Betrieb mit stationärer Fahrspur unter Verwendung des vorstehend erwähnten ACC-Steuerschemas. Das Szenario wurde simuliert, um ein Zielfahrzeug 150 zu verfolgen, das die Geschwindigkeit zwischen 100 km/h und 50 km/h ändert. Anfänglich folgt das Trägerfahr zeug 110 dem Zielfahrzeug 150 mit 100 km/h, das Zielfahrzeug 150 verringert seine Geschwindigkeit auf 50 km/h mit einer Abbremsung von ungefähr 0,3 g. Das Trägerfahrzeug 110 spricht auf das Zielfahrzeug 150 nach der Geschwindigkeitsänderung des Zielfahrzeugs, r_dot, in einer vorbestimmten Entfernung r gemäß der einfachen Gleitfläche 155 an. Nachdem das Träger- und das Zielfahrzeug 110, 150 einen stationären Zustand mit 50 km/h erreichen, beschleunigt das Zielfahrzeug 150 mit ungefähr 0,3 g auf 100 km/h. Das Trägerfahrzeug 110 spricht entsprechend an, wobei es beschleunigt, um dem Zielfahrzeug 150, wenn die Geschwindigkeit ν zunimmt, in einer vorbestimmten Entfernung r gemäß der einfachen Gleitfläche 155 zu folgen.
Wie in 7D gezeigt, bleibt die Geschwindigkeits-Entfernungs-Bahn des Trägerfahrzeugs 110 auf der einfachen Gleitfläche 155 ungeachtet der Zielfahrzeuggeschwindigkeit ν_T. Daher stellen 7A und B eine nahezu perfekte Nachführung der Zielfahrzeuggeschwindigkeit ν_T und der Entfernung r dar. Ferner stellt der Beschleunigungsgraph von 7C ein vernünftiges Bremsen und Drosseln über das ganze Szenario dar.
8 ist eine Reihe von Graphen, die ein beispielhaftes Szenario mit plötzlichem Stopp darstellen, wobei 8A graphisch die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit darstellt, 8B graphisch die Entfernung als Funktion der Zeit darstellt, 8C graphisch die Beschleunigung als Funktion der Zeit darstellt und 8D graphisch die Trägergeschwindigkeit ν als Funktion der Entfernung r für ein Verfolgungsszenario eines Zielfahrzeugs 150 darstellt. Das beispielhafte Szenario mit plötzlichem Stopp beginnt mit einem Trägerfahrzeug 110, das einem Zielfahrzeug 150 in einem Betrieb mit stationärer Fahrspur folgt.
Das Szenario mit plötzlichem Stopp wurde simuliert, um einem Zielfahrzeug 150 zu folgen, das plötzlich mit ungefähr 0,3 g aus 100 km/h stoppt. Anfänglich folgt das Trägerfahrzeug 110 dem Zielfahrzeug 150 mit 100 km/h, das Zielfahrzeug 150 verringert dann seine Geschwindigkeit auf 0 km/h mit einer Abbremsung von ungefähr 0,3 g. Das Trägerfahrzeug 110 spricht auf das Zielfahrzeug 150 durch Verringern seiner Geschwindigkeit ν und in einer vorbestimmten Entfernung r und gemäß der einfachen Gleitfläche 155 an. Die Fahrzeuge 110, 150 verlangsamen auf eine Geschwindigkeit von null und das Trägerfahrzeug 110 stoppt 5 m hinter dem Zielfahrzeug 150, wobei 5 m der Abstand bei einer Geschwindigkeit von null ist.
9 stellt ein Schneideszenario dar, wobei ein Trägerfahrzeug 110 mit einer stationären Geschwindigkeit in einer Fahrspur fährt, wobei ein langsameres Zielfahrzeug 150 vor dem Trägerfahrzeug 110 in die Fahrspur einschert. Die Simulationen umfassen ein mildes Schneiden, ein mäßiges Schneiden und ein aggressives Schneiden, wobei das langsamer fahrende Zielfahrzeug 150 in die Fahrspur, die vom Trägerfahrzeug 110 belegt ist, in vorbestimmten Abständen vor dem Trägerfahrzeug 110 einfährt, wie nachstehend beschrieben wird.
10 ist eine Reihe von Graphen, die ein beispielhaftes Szenario mit mildem Fahrspurschneiden darstellen, wobei 10A graphisch die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit darstellt, 10B graphisch die Entfernung als Funktion der Zeit darstellt, 10C graphisch die Beschleunigung als Funktion der Zeit darstellt und 10D graphisch die Trägergeschwindigkeit als Funktion der Entfernung darstellt. Das beispielhafte Szenario mit mildem Fahrspurschneiden passiert, wenn das Trägerfahrzeug 110 mit 100 km/h fährt und das Zielfahrzeug 150 mit 60 km/h fährt. Das Zielfahrzeug 150 fährt in die Fahrspur, in der das Trägerfahr zeug 110 fährt, jeweils in einer Entfernung von 120 m bei etwa 16 s auf den Graphen auf der Basis der Zeit T.
Wie in 10A dargestellt, hält das Trägerfahrzeug 110 eine Geschwindigkeit von 100 km/h aufrecht, bis sich die Entfernung r auf einen Punkt verringert, an dem ein Bremsen erforderlich wird. Wenn das Trägerfahrzeug 110 der einfachen Gleitfläche 155 folgen würde, bremst das Trägerfahrzeug 110 später und mit einer steilen Abbremsungsneigung gemäß der einfachen Gleitfläche 155. Wenn das Trägerfahrzeug 110 der modifizierten Gleitfläche 175 folgt, wendet das Trägerfahrzeug 110 ein frühes Bremsen an und die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs ν_T wird mit einer flachen Abbremsneigung gemäß der modifizierten Gleitfläche 175 getroffen. Da das Bremsen früher und flacher stattfindet, scheint das Trägerfahrzeug 110 für die Insassen sanfter zu arbeiten. 10B stellt entsprechende Entfernungen r zwischen den zwei Steueralgorithmen dar. Beide Steueralgorithmen erreichen die geeignete Endentfernung r, aber die einfache Gleitfläche 155 erreicht sie schneller mit einer größeren Neigung, was ein erhöhtes vorübergehendes Ansprechen des Trägerfahrzeugs 110 über die modifizierte Gleitfläche 175 anzeigt. 10C stellt Abbremsbefehle der zwei Steuerschemen dar. Die einfache Gleitfläche 155 bremst später und härter mit zwei Spitzenbremspunkten und erreicht eine maximale Abbremsung von ungefähr –0,2 g, während die modifizierte Gleitfläche 175 früher und mit einer maximalen Abbremsrate von 0,1 g nicht so hart bremst, während jede dieselbe Fläche unter der Kurve aufrechterhält. 10D stellt die Geschwindigkeits-Entfernungs-Bahn dar und zeigt, dass sich die tatsächliche Bahn des Trägerfahrzeugs 110 nicht ändert, bis sie nahe der einfachen Gleitfläche 155 liegt. Die Bahn des Trägerfahrzeugs 110 auf der modifizierten Gleitfläche 175 ändert jedoch ihren Verlauf früher in Richtung des Gleichgewichtspunkts (38,3 m bei 60 km/h) entlang der modifizierten Gleitfläche 175.
11 ist eine Reihe von Graphen, die ein beispielhaftes Szenario mit mäßigem Fahrspurschneiden darstellen, wobei 11A graphisch die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit darstellt, 11B graphisch die Entfernung als Funktion der Zeit darstellt, 11C graphisch die Beschleunigung als Funktion der Zeit darstellt und 11D graphisch die Trägergeschwindigkeit als Funktion der Entfernung darstellt. Das beispielhafte Szenario mit mäßigem Fahrspurschneiden passiert, wenn das Trägerfahrzeug 110 mit 100 km/h fährt und das Zielfahrzeug 150 mit 60 km/h fährt. Das Zielfahrzeug 150 fährt in die Fahrspur, in der das Trägerfahrzeug 110 fährt, in einer Entfernung von 80 m, was jeweils bei etwa 20 s auf den Graphen auf der Basis der Zeit T dargestellt ist.
Wie in 11A und 11B dargestellt, findet in den Steuerschemen 155, 175 sowohl der einfachen als auch der modifizierten Gleitfläche ein ähnliches Übergangsverhalten für das Trägerfahrzeug 110 statt. Das Trägerfahrzeug 110 beginnt unmittelbar seine Geschwindigkeitsverringerung, wenn das Zielfahrzeug 150 in die Fahrspur einfährt. Wie in 11C dargestellt, tritt, da die Geschwindigkeitsdifferenz r_dot zwischen den zwei Fahrzeugen für die anfängliche Entfernung r groß ist, die größte Abbremsungsrate früh auf und weniger Bremsen wird angewendet, wenn die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs 110 beginnt, sich dem Zielfahrzeug 150 anzupassen. Wenn der einfachen Gleitfläche 155 gefolgt wird, weist das Trägerfahrzeug 110 zwei Spitzenbremspunkte auf, während das Folgen der modifizierten Gleitfläche 175 nur einen aufweist, folglich weist die modifizierte Gleitfläche 175 ein sanfteres vorübergehendes Ansprechen auf. 11D stellt dar, dass der anfängliche Zustand der Geschwindigkeit ν und der Entfernung r jenseits der langsameren Beschleunigungsrate α_cmd der modifizierten Gleitfläche 175 liegt. Der Algorithmus der modifizierten Gleitfläche versucht zuerst, die tatsächliche Zustandsbahn zur modifi zierten Gleitfläche 175 zu bringen. Sobald die modifizierte tatsächliche Bahn sich der einfachen Gleitfläche 155 nähert, nähert sich die modifizierte tatsächliche Bahn einem äquivalenten Zustand entlang der einfachen Gleitfläche 155.
12 ist eine Reihe von Graphen, die ein beispielhaftes Szenario mit aggressivem Schneiden darstellen, wobei 12A graphisch die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit darstellt, 12B graphisch die Entfernung als Funktion der Zeit darstellt, 12C graphisch die Beschleunigung als Funktion der Zeit darstellt und 12D graphisch die Trägergeschwindigkeit als Funktion der Entfernung darstellt. Das beispielhafte Szenario mit aggressivem Fahrspurschneiden passiert, wenn das Trägerfahrzeug 110 mit 100 km/h fährt und das Zielfahrzeug 150 mit 60 km/h fährt. Das Zielfahrzeug 150 fährt in die Fahrspur, in der das Trägerfahrzeug 110 fährt, in einer Entfernung von 40 m, was jeweils als etwa bei 22 s stattfindend auf den Graphen auf der Basis der Zeit T dargestellt ist.
In dieser Situation spricht das Trägerfahrzeug 110 ebenso auf sowohl die einfache Gleitfläche 155 als auch die modifiziert Gleitfläche 175 für eine gewünschte Geschwindigkeit ν an. Daher kann das Trägerfahrzeug 110 entweder die einfache oder die modifizierte Gleitfläche 155, 175 verwenden. Dieses Szenario wird am besten in Bezug auf 12D hinsichtlich der Zustandsbahn erläutert. Sobald das Zielfahrzeug 150 schneidet, liegt die anfängliche Entfernung jenseits der einfachen Gleitfläche 155, die die minimale erwünschte Entfernung darstellt, und der Controller versucht, die Entfernung nahe an die gewünschte Bahn zu bringen, indem er die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs 110 verringert. Selbst während des anfänglichen Bremsens ist das Trägerfahrzeug 110 immer noch schneller als das Zielfahrzeug 150, da die Entfernung r bis auf ungefähr 20 m abnimmt. Sobald die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit ν geringer ist als die Zielgeschwindigkeit ν_T, nimmt die Entfernung r zwischen den Fahrzeugen 110, 150 zu. Wen eine sichere Entfernung r erlangt wird, beschleunigt das Trägerfahrzeug 110 auf die Geschwindigkeit ν des Zielfahrzeugs 150 und einer gewünschten Entfernung r wird gemäß der einfachen Gleitfläche 155 oder der modifizierten Gleitfläche 175 gefolgt, wenn die Geschwindigkeit ν genügend zunimmt. 12A, 12B und 12C stellen die entsprechende Geschwindigkeit ν, Entfernung r bzw. Beschleunigung r_dot dar.

Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Modifikationen daran beschrieben. Weitere Modifikationen und Veränderungen können Anderen beim Lesen und Verstehen der Patentbeschreibung in den Sinn kommen. Daher ist beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die spezielle(n) Ausführungsform(en) begrenzt ist, die als zur Ausführung dieser Offenbarung in Betracht gezogene beste Art offenbarte ist (sind), sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen. Legende zu Fig. 7A

target speed	Zielgeschwindigkeit
host speed	Trägergeschwindigkeit
simple sliding surface	Einfache Gleitfläche

Legende zu Fig. 7B

actual range	Tatsächliche Entfernung
Simple sliding surface range	Entfernung der einfachen Gleitfläche

Legende zu Fig. 7C

acceleration

Beschleunigung

Legende zu Fig. 7D

actual trajectory	Tatsächliche Bahn
Simple sliding surface trajectory	Bahn der einfachen Gleitfläche

Legende zu Fig. 8A

target vehicle speed	Zielfahrzeuggeschwindigkeit
host vehicle speed	Trägerfahrzeuggeschwindigkeit
simple sliding surface	Einfache Gleitfläche

Legende zu Fig. 8B

Legende zu Fig. 8C

acceleration

Beschleunigung

Legende zu Fig. 8D

Legende zu Fig. 10A

simple sliding surface	Einfache Gleitfläche
Modified sliding surface	Modifizierte Gleitfläche
Host vehicle speed (modified)	Trägerfahrzeuggeschwindigkeit (modifiziert)
Host vehicle speed (simple)	Trägerfahrzeuggeschwindigkeit (einfach)
Target vehicle speed	Zielfahrzeuggeschwindigkeit

Legende zu Fig. 10B

Target range	Zielentfernung
actual range (modified)	Tatsächliche Entfernung (modifiziert)
actual range (simple)	Tatsächliche Entfernung (einfach)

Legende zu Fig. 10C

acceleration (modified)	Beschleunigung (modifiziert)
acceleration (simple)	Beschleunigung (einfach)

Legende zu Fig. 10D

Simple sliding surface trajectory	Bahn der einfachen Gleitfläche
Modified sliding surface trajectory	Bahn der modifizierten Gleitfläche
Actual trajectory modified	Tatsächliche Bahn (modifiziert)
Actual trajectory simple	Tatsächliche Bahn (einfach)

Legende zu Fig. 11A

Legende zu Fig. 11B

Legende zu Fig. 11C

Legende zu Fig. 11D

Simple sliding surface trajectory	Bahn der einfachen Gleitfläche
Modified sliding surface trajectory	Bahn der modifizierten Gleitfläche
Actual trajectory (modified)	Tatsächliche Bahn (modifiziert)
Actual trajectory (simple)	Tatsächliche Bahn (einfach)

Legende zu Fig. 12A

simple sliding surface	Einfache Gleitfläche
Modified sliding surface	Modifizierte Gleitfläche
Host vehicle speed	Trägerfahrzeuggeschwindigkeit
Target vehicle speed	Zielfahrzeuggeschwindigkeit

Legende zu Fig. 12B

Target range	Zielentfernung
actual range	Tatsächliche Entfernung

Legende zu Fig. 12C

acceleration

Beschleunigung

Legende zu Fig. 12D

Simple sliding surface trajectory	Bahn der einfachen Gleitfläche
Modified sliding surface trajectory	Bahn der modifizierten Gleitfläche
Actual trajectory	Tatsächliche Bahn

Claims

Verfahren zum Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit in einem Trägerfahrzeug, das mit einem Zielfahrzeugnachfolge-Steuersystem arbeitet, in Bezug auf ein Zielfahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen einer Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug; Überwachen einer Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs; Bestimmen eines Steuerbereichs des Trägerfahrzeugs durch: Vergleichen der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs mit einer einfachen Gleitfläche, die eine minimale Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug auf der Basis eines Vorauszeitabstands definiert; und Vergleichen der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs mit einer modifizierten Gleitfläche, die durch einen zunehmenden Abstand zur einfachen Gleitfläche definiert ist, wenn die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs zunimmt; Bestimmen eines Beschleunigungsbefehls auf der Basis des bestimmten Steuerbereichs; und Verwenden des Beschleunigungsbefehls, um den Betrieb des Fahrzeugs zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die einfache Gleitfläche und die modifizierte Gleitfläche unter einer Schwellengeschwindigkeit des Trägerfahrzeugs zusammenfallen und über der Schwellengeschwindigkeit des Trägerfahrzeugs divergieren.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst: Bestimmen einer Änderungsrate der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug Bestimmen einer Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs auf der Basis der Änderungsrate der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs; Bestimmen eines gewünschten Entfernungswerts auf der Basis der Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs und der einfachen Gleitfläche; und wobei die Schwellengeschwindigkeit auf der Basis des gewünschten Entfernungswerts definiert wird, wobei insbesondere die Schwellengeschwindigkeit ferner auf der Basis einer festgelegten Beschleunigungs-/Abbremsgrenze des Trägerfahrzeugs und eines Vorauszeitabstands auf der Basis der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner das Definieren einer Schwellenentfernung auf der Basis der Schwellengeschwindigkeit und der einfachen Gleitfläche umfasst; und wobei das Bestimmen des Steuerbereichs des Trägerfahrzeugs das Definieren des Betriebs des Trägerfahrzeugs innerhalb eines Bereichs umfasst, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: die Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug ist geringer als die Schwellenentfernung; der Vergleich der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs mit der einfachen Gleitfläche gibt an, dass die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs größer ist als eine gewünschte Geschwindigkeit für die Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug, und zwar auf der Basis der einfachen Gleitfläche; der Vergleich der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs mit der einfachen Gleitfläche gibt an, dass die Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug größer ist als die Schwellenentfernung und dass die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs geringer ist als eine gewünschte Geschwindigkeit für die Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug, und zwar auf der Basis der modifizierten Gleitfläche; und der Betrieb des Fahrzeugs liegt zwischen der einfachen Gleitfläche und der modifizierten Gleitfläche.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei, wenn der Betrieb des Trägerfahrzeugs innerhalb des Bereichs darin besteht, dass die Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug geringer ist als die Schwellenentfernung, die Bestimmung des Beschleunigungsbefehls auf der Basis des bestimmten Steuerbereichs das Bestimmen eines Beschleunigungsbefehls umfasst, um zuerst zu veranlassen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit der einfachen Gleitfläche zusammenfällt, und dann zu veranlassen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gleich der Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs ist, und zwar gemäß der einfachen Gleitfläche, und/oder wobei, wenn der Betrieb des Trägerfahrzeugs innerhalb des Bereichs darin besteht, dass der Vergleich der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs mit der einfachen Gleitfläche angibt, dass die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs größer ist als die gewünschte Geschwindigkeit für die Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug auf der Basis der einfachen Gleitfläche, die Bestimmung des Beschleunigungsbefehls auf der Basis des bestimmten Steuerbereichs das Bestimmen des Beschleunigungsbefehls umfasst, um zuerst zu veranlassen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit der einfachen Gleitfläche zusammenfällt, und dann zu veranlassen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gleich der Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs ist, und zwar gemäß der einfachen Gleitfläche, und/oder wobei, wenn der Betrieb des Trägerfahrzeugs innerhalb des Bereichs darin besteht, dass der Vergleich der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs mit der einfachen Gleitfläche angibt, dass die Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug größer ist als die Schwellenentfernung und dass die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs geringer ist als eine gewünschte Geschwindigkeit für die Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug auf der Basis der modifizierten Gleitfläche, die Bestimmung des Beschleunigungsbefehls auf der Basis des bestimmten Steuerbereichs das Bestimmen eines Beschleunigungsbefehls umfasst, um zu veranlassen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit der modifizierten Gleitfläche zusammenfällt, wobei insbesondere die Bestimmung des Beschleunigungsbefehls auf der Basis des bestimmten Steuerbereichs ferner das Bestimmen eines Beschleunigungsbefehls umfasst, um zu veranlassen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gleich der Geschwin digkeit des Zielfahrzeugs ist, und zwar gemäß der modifizierten Gleitfläche und der einfachen Gleitfläche.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Schwellengeschwindigkeit des Trägerfahrzeugs eine vom Fahrer auswählbare Schwellengeschwindigkeit umfasst, und/oder wobei die Schwellengeschwindigkeit des Trägerfahrzeugs auf der Basis von Faktoren modifiziert wird, die sich auf den Betrieb des Fahrzeugs auswirken.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Gleitfläche auf der Basis einer festgelegten Beschleunigungs-/Abbremsungsgrenze des Trägerfahrzeugs bestimmt wird, und/oder wobei die einfache Gleitfläche durch einen Vorauszeitabstand auf der Basis der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs bestimmt wird, und/oder wobei die Überwachung der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug das Analysieren von Daten von einer Radarvorrichtung umfasst, und/oder wobei die Überwachung der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug das Analysieren von Daten umfasst, die zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug übertragen werden.
Verfahren zum Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit in einem Trägerfahrzeug, das mit einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung arbeitet, in Bezug auf ein Zielfahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen einer Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug; Überwachen einer Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs; Definieren einer einfachen Gleitfläche, die durch eine gewünschte Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug auf der Basis eines Vorauszeitabstands bestimmt wird; Definieren einer modifizierten Gleitfläche benachbart zur einfachen Gleitfläche, die durch eine zunehmende Differenz zwischen der einfachen Gleitfläche und der modifizierten Gleitfläche definiert ist, die einen erhöhten Entfernungspuffer zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug anzeigt, wenn die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs zunimmt; Bestimmen eines Steuerbereichs des Trägerfahrzeugs durch Vergleichen der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs mit der einfachen Gleitfläche und der modifizierten Gleitfläche; Bestimmen eines Beschleunigungsbefehls auf der Basis des bestimmten Steuerbereichs; und Verwenden des Beschleunigungsbefehls, um den Betrieb des Fahrzeugs zu steuern.
Vorrichtung zum Steuern einer Fahrzeuggeschwindigkeit in einem Trägerfahrzeug auf der Basis eines verfolgten Zielfahrzeugs vor dem Trägerfahrzeug, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Sensor, der eine Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs überwacht; eine Erfassungsvorrichtung, die eine Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug überwacht; ein Zielobjektnachfolge-Steuermodul, das: den Sensor überwacht; die Erfassungsvorrichtung überwacht; einen Steuerbereich des Trägerfahrzeugs durch Vergleichen der Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs mit einer einfachen Gleitfläche und einer modifizierten Gleitfläche bestimmt; und einen Beschleunigungsbefehl auf der Basis des bestimmten Steuerbereichs erzeugt; wobei die einfache Gleitfläche durch eine gewünschte Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug auf der Basis eines Vorauszeitabstands bestimmt wird; wobei die modifizierte Gleitfläche benachbart zur einfachen Gleitfläche liegt und durch einen zunehmenden Abstand definiert ist, wenn die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs zunimmt; wobei die modifizierte Gleitfläche und die einfache Gleitfläche bei einer Schwellengeschwindigkeit zusammenfallen; und wobei drei Steuerbereiche durch einen Bereich zwischen den Gleitflächen, Bereiche auf beiden Seiten der Gleitflächen und einen Bereich, in dem die Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug geringer ist als eine Schwellenentfernung auf der Basis der Schwellengeschwindigkeit, definiert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Erfassungsvorrichtung, die eine Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug überwacht, eine Radarvorrichtung umfasst, und/oder wobei die Erfassungsvorrichtung, die eine Entfernung zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug überwacht, eine LIDAR-Vorrichtung umfasst, insbesondere ferner umfassend: ein Bremssteuermodul, das den Beschleunigungsbefehl empfängt; und ein Antriebsstrang-Ausgangsdrehmoment-Steuermodul, das den Beschleunigungsbefehl empfängt.