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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einstellung mindestens eines den Fahrzustand beeinflussenden Aggregats in einem Fahrzeug.
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Stand der Technik
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Bekannt sind als Adaptive Cruise Control (ACC) bezeichnete Geschwindigkeitsregelsysteme in Fahrzeugen, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit adaptiv autonom regeln. Bei diesen Systemen wird der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug mithilfe eines Abstandsradarsystems ermittelt und über Eingriffe in die Motorsteuerung sowie in das Bremssystem des Fahrzeugs der Abstand eingestellt.
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Darüber hinaus ist es bekannt, die zulässige Höchstgeschwindigkeit über eine Verkehrszeichenerkennung mithilfe von Kamerasystemen zu ermitteln oder aus Daten eines Navigationssystems mit hinterlegter Straßenkarte zu extrahieren. Die zulässige Höchstgeschwindigkeit kann als Maximalgeschwindigkeit in einer Tempomatfunktion oder einem Abstandsregelsystem berücksichtigt werden.
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Des Weiteren sind Fahrerassistenzsysteme zur autonomen oder halbautonomen Querregelung des Fahrzeugs bekannt, beispielsweise zum Befahren einer vorgegebenen Solltrajektorie.
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Die vorbeschriebenen Systeme stellen die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie gegebenenfalls auch die Position des Fahrzeugs auf der Fahrbahn autonom bzw. halbautonom auf der Grundlage sensorisch erfasster Daten ein. Subjektive, den Fahrer betreffende Faktoren wie zum Beispiel eine zurückhaltende oder eine sportliche Fahrweise bleiben hierbei unberücksichtigt. Auch objektive Kriterien wie beispielsweise Sichtbeeinträchtigungen durch Bäume oder dergleichen spielen üblicherweise keine Rolle.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fahrsicherheit in Fahrzeugen, welche mit einem autonomen oder halbautonomen Regelsystem ausgestattet sind, zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf Fahrzeuge anwendbar, die mit einem Regelsystem zum autonomen bzw. halbautonomen Fahren ausgestattet sind. Über das Regelsystem kann mindestens ein Aggregat im Fahrzeug eingestellt werden, welches Einfluss auf den Fahrzustand des Fahrzeuges hat. Bei dem Aggregat kann es sich um eine Bremseinrichtung, einen oder mehrere Antriebsmotoren im Fahrzeug, aktive Fahrwerksysteme bzw. aktive Differentiale, ein Lenksystem mit einer fahrerunabhängigen Einstellmöglichkeit einer Lenkgröße wie zum Beispiel eine Aktivlenkung oder dergleichen handeln. Zumindest eines dieser Aggregate, gegebenenfalls auch mehrere der Aggregate können über das Regelsystem eingestellt werden. Die Regelung kann hierbei sowohl die Längsals auch die Quer- und/oder Vertikaldynamik des Fahrzeugs auf Lage-Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsebene für translatorische und/oder rotatorische Zustandsgrößen betreffen. Beispielsweise kommt eine Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeuges in Betracht, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit entweder auf einem konstanten Wert eingestellt (Tempomatfunktion) oder als Adaptive Cruise Control-System (ACC) in Abhängigkeit des Abstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug eingeregelt wird. In Betracht kommt auch beispielsweise eine Querregelung des Fahrzeuges, bei der eine Fahrtrajektorie ermittelt und insbesondere das Lenksystem so eingestellt wird, dass das Fahrzeug der Trajektorie folgt. Als Lenksysteme werden hierfür insbesondere aktive Lenksysteme eingesetzt, welche fahrerunabhängig die Vorgabe eines Überlagerungslenkwinkels ermöglichen, welcher dem vom Fahrer erzeugten Lenkwinkel überlagert wird.
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Zur Durchführung des Verfahrens ist des Weiteren eine Sensorik im Fahrzeug erforderlich, über die entweder den aktuellen Fahrzeugzustand repräsentierende Zustandsgrößen ermittelbar und/oder Umfeldinformationen wie zum Beispiel der Straßenverlauf oder das Vorhandensein von Hindernissen bzw. vorausfahrende Fahrzeuge zu ermitteln sind. In Betracht kommen als Sensorik im Fahrzeug beispielsweise eine Sensorik eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) und als Umfeldsensorik ein Navigationssystem mit hinterlegter Straßenkarte, video- bzw. kamerabasierte Systeme zur Erfassung des Straßenverlaufs, der Verkehrszeichenerkennung bzw. der Erkennung von Hindernissen oder vorausfahrenden Fahrzeugen sowie gegebenenfalls radar-, lidar- oder ultraschallbasierte Systeme.
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Bei dem Verfahren zur Einstellung mindestens eines den Fahrzustand beeinflussenden Aggregats im Fahrzeug werden Einstellungsgrößen, über die der Zustand des Aggregats beeinflussbar ist, für einen definierten, durchfahrenen Streckenabschnitt abgespeichert. Diese Einstellungsgrößen dienen als Vorlage für die Einstellung des Aggregats bei einem erneuten Befahren dieses Streckenabschnittes. Bei den abgespeicherten Einstellungsgrößen handelt es sich entweder um Parameter bzw. Kenngrößen des Aggregats, beispielsweise Schwellen- oder Grenzwerte bzw. Kennlinien, oder um Sollwerte, die ermittelt werden und die der Einstellung des Aggregats zugrunde gelegt werden, beispielsweise Sollwerte für die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die vom Fahrzeug zu befahrende Trajektorie.
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Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass sowohl subjektive als auch objektive Erfahrungen bzw. Kriterien beim erneuten Durchfahren des betreffenden Streckenabschnittes für die Einstellung des Aggregats zur Verfügung stehen. Somit kommen für die Aggregateinstellung sowohl Fahrerbetätigungen beim vorangegangenen Durchfahren des Streckenabschnittes in Betracht als auch fahrerunabhängige Einstellungen, beispielsweise auf der Grundlage von Sensordaten bzw. Umfeldinformationen. Die Fahrerbetätigungen betreffen beispielsweise Geschwindigkeitsanpassungen, die der Fahrer durch Bremsen des Fahrzeugs oder Beschleunigen durchführt, aber auch Korrekturen durch Lenkeingriffe. Diese Anpassungen können gemeinsam mit der Position des Fahrzeugs und der Fahrtrichtung in einer fahrzeugeigenen Datenbank abgespeichert und beim erneuten Durchfahren des betreffenden Streckenabschnittes für die Einstellung des oder der Aggregate herangezogen werden.
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Über die sensorisch erfassten Umfeldinformationen können beispielsweise Hindernisse oder sonstige Beeinträchtigungen wie zum Beispiel Sichtbeeinträchtigungen erfasst werden, was über die Einstellung der Aggregate ebenso wie die Berücksichtigung der subjektiven Faktoren zu einer Verbesserung der Sicherheit führt. Auch können aktuelle Witterungsbedingungen wie Helligkeit, Temperatur oder Niederschlag erfasst und beim nächsten Durchfahren des Streckenabschnittes berücksichtigt werden. Vorausfahrende Fahrzeuge oder Hindernisse werden über Videokameras oder Radarsysteme erfasst, ebenso Randbebauungen oder Sichteinschränkungen, beispielsweise durch Bäume.
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Die gespeicherten Informationen werden beim erneuten Befahren des Streckenabschnittes für die Einstellung des oder der Aggregate herangezogen, wobei entweder eine unmittelbare Übernahme der Einstellungsgrößen oder, gemäß bevorzugter Ausführung, eine Anpassung der abgespeicherten Einstellungsgrößen durchgeführt wird. Bei der Anpassung werden die abgespeicherten Einstellungsgrößen modifiziert oder es werden bereits modifizierte Größen abgespeichert, die entweder unmittelbar übernommen oder einer weiteren Anpassung unterzogen werden.
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Um sicherzugehen, dass keine Verschlechterung der Fahrsituation eintritt, beispielsweise aufgrund einer Überreaktion des Fahrers beim vorangegangenen Durchfahren des Streckenabschnittes, können die Einstellungsgrößen entweder vor oder nach der Abspeicherung einer Plausibilitäts- oder Sicherheitskontrolle unterzogen werden. In Betracht kommt beispielsweise eine Filterung von Fahrereingriffen, um sicherzustellen, dass mit einem hohen Gradienten durchgeführte Fahrereingriffe beim erneuten Befahren des Streckenabschnittes nicht zu einer gefährlichen Fahrsituation führen. Bei einer Plausibilitätskontrolle kann überprüft werden, ob die vom Fahrer durchgeführten Eingriffe mit objektiven Informationen aus dem Navigationssystem bzw. der Sensorik des Fahrzeugs in Einklang stehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass aus den Fahrerreaktionen der Fahrertyp klassifiziert wird, wobei die Einstellungsgrößen in Abhängigkeit des Fahrertyps modifiziert werden. Hierbei können beispielsweise verschiedene Fahrertypkategorien mit sportlicher, normaler oder zurückhaltender Fahrweise definiert und der Fahrer anhand seiner Reaktionen in eine dieser Kategorien eingeordnet werden, woraufhin den Kategorien zugeordnete Parametersätze aktiviert werden können. Diese Fahrertypklassifizierung kann auf bestimmten, festgelegten Streckenabschnitten durchgeführt werden, bei denen eine bestimmte Fahrerreaktion zu erwarten ist, beispielsweise vor oder nach Kreuzungen, in Tunneln oder sonstigen, ortsfesten besonderen Verkehrsgegebenheiten. Außerdem können die Fahrertypklassifikationen nicht nur für das mehrmalige Befahren gleicher Streckenabschnitte, sondern auch für unterschiedliche Streckenabschnitte verwendet werden. Es ist somit möglich, den Parametersatz für den klassifizierten Fahrertyp nicht nur für den Streckenabschnitt zu verwenden, welcher für die Fahrertypklassifizierung herangezogen wurde, sondern auch für sonstige Streckenabschnitte.
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Das vorbeschriebene Verfahren zur Einstellung des Aggregats kann grundsätzlich für beliebige Fahrzeugregelsysteme eingesetzt werden, über die ein Aggregat im Fahrzeug einstellbar ist, welches den Fahrzustand beeinflusst. In bevorzugter Ausführung umfassen diese Regelsysteme eine Geschwindigkeitsregelung, eine Querregelung zum Befahren einer Solltrajektorie und/oder eine Wankregelung.
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Das Verfahren zur Einstellung des Aggregats läuft in einem Regel- bzw. Steuergerät ab. Dieses ist zweckmäßigerweise Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems, insbesondere eines der vorgenannten Regelsysteme.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 ein Strukturschaubild mit einer Darstellung der Systemarchitektur zur Durchführung des Verfahrens, über das ein oder mehrere Aggregate im Fahrzeug zur Beeinflussung des Fahrzustandes beaufschlagt werden,
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2 ein Schaubild mit dem Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit als Funktion der gefahrenen Strecke, wobei verschiedene Geschwindigkeitskurven dargestellt sind, welche den ursprünglichen Regelvorschlag, die tatsächlich gefahrene Geschwindigkeit und den Regelvorschlag beim erneuten Befahren des Streckenabschnittes repräsentieren,
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3 eine Darstellung der Fahrtrajektorie eines Fahrzeugs, wobei ebenfalls die ursprüngliche Trajektorie, die tatsächlich gefahrene Trajektorie und der Vorschlag für das erneute Befahren des Streckenabschnittes dargestellt sind.
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In 1 ist eine adaptive, autonome Geschwindigkeitsregelung für ein Fahrzeug dargestellt. Kernstück ist ein Geschwindigkeitsregler 1, der ein Aggregat 2 im Fahrzeug mit Stellsignalen beaufschlagt, über das die Fahrzeuggeschwindigkeit beeinflussbar ist. Das Aggregat 2 umfasst die Fahrzeugbremseinrichtung und/oder die Antriebseinrichtung des Fahrzeugs, also ein oder mehrere Antriebsmotoren. Es handelt sich bei dem Geschwindigkeitsregler 1 um ein adaptives, lernendes System, welches Eingangssignale von einer ersten Sensorik 3, einer zweiten Sensorik 4 sowie einem Speichersystem 5 empfängt. Die erste Sensorik 3 umfasst eine Umfeldsensorik, nämlich eine Videokamera 6 zum videobasierten Erfassen der Umgebung, wobei der Videokamera 6 ein Steuergerät 7 zugeordnet ist. Des Weiteren umfasst die Sensorik 3 ein Navigationssystem 8, das aus einem Satellitenempfänger 9, einer hinterlegten digitalen Karte 10 sowie als Ergänzung zur digitalen Karte 10 gemäß Block 11 Informationen über Verkehrszeichen beinhaltet. Die Daten der Videokamera 6, 7 sowie des Navigationssystems 8 werden als Eingangsgrößen dem Geschwindigkeitsregler 1 zugeführt.
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In 1 ist der Sensorik 3 außerdem ein weiterer Block 12 zugeordnet, welcher die Fahrertypidentifikation symbolisiert. Die Identifizierung bzw. Klassifizierung des Fahrertyps erfolgt anhand von Fahrerreaktionen, die mithilfe der Sensorik im Fahrzeug gemessen werden. Der Fahreridentifikation 12 kann außerdem ein Wunschprofil zugeordnet sein, welches der Fahrer vorgibt, um seinem Wunsch entsprechend einen bestimmten Parametersatz für ein gewünschtes Fahrverhalten zu aktivieren.
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Die zweite Sensorik 4 umfasst die Erfassung der Fahrerbetätigung von Gaspedal, Bremspedal sowie gegebenenfalls der Lenkung, was im Block 13 symbolisiert ist. Des Weiteren gehört zur Sensorik 4 auch die Erfassung von Zustandsgrößen, insbesondere ein Beschleunigungssensor 14.
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Über das Navigationssystem 8 kann die aktuelle Fahrzeugposition auf einer bestimmten Strecke identifiziert werden. Mithilfe der Sensorik, insbesondere des Beschleunigungssensors 14 sowie der Erfassung der Fahrerbetätigungen im Block 13 und der Erfassung des Umfelds über die Videokamera 6, 7 wird der Fahrzustand des Fahrzeugs sowie das Umfeld einschließlich vorausfahrender Fahrzeuge auf diesem Streckenabschnitt registriert. Ausgehend von diesen Informationen werden als Einstellungsgrößen Sollwerte erzeugt, insbesondere für die Geschwindigkeit, die der Einstellung des Antriebsmotors und der Bremseinrichtung zugrunde gelegt werden. Als Einstellungsgrößen kommen auch Parameter oder Kennlinien der Aggregate selbst in Betracht, die beispielsweise aus einer Fahrertypklassifizierung gewonnen werden. Die Einstellungsgrößen werden im Speichersystem 5 abgespeichert, mit dem der Geschwindigkeitsregler 1 verbunden ist.
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Bei einem erneuten Befahren des Streckenabschnittes werden die Einstellungsgrößen im Geschwindigkeitsregler 1 für die Geschwindigkeitsregelung herangezogen. Beim erneuten Befahren des Streckenabschnittes kommen somit sowohl fahrerspezifische, subjektive Eingriffe als auch fahrerunabhängige, objektive Kriterien zum Tragen, beispielsweise die beim vorangegangenen Befahren des Streckenabschnittes über die Umfeldsensorik gegebenenfalls ermittelten Hindernisse auf der Straße. Die Geschwindigkeitsregelung berücksichtigt daher sowohl die Fahrereingriffe als auch die objektiven Informationen aus dem vorangegangenen Befahren des Streckenabschnittes.
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In 2 sind verschiedene Kurven 20, 21, 22 einer Geschwindigkeitsregelung als Funktion der gefahrenen bzw. zu fahrenden Strecke s dargestellt. Die Kurven 20 bis 22 repräsentieren jeweils einen Geschwindigkeitsverlauf, wobei die durchgezogene Kurve 20 den ursprünglichen Regelvorschlag des Geschwindigkeitsreglers darstellt, die punktierte Kurve 21 die tatsächlich gefahrene Geschwindigkeit, welche den Fahrereingriff umfasst, und die gestrichelte Kurve 22 den Regelvorschlag für das erneute Durchfahren des Streckenabschnittes. Zu erkennen ist, dass die Geschwindigkeitskurve 21, welche den Fahrereingriff darstellt, verhältnismäßig große Ausschläge aufweist, wohingegen der Regelvorschlag 22 einen geglätteten Verlauf aufweist.
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In 3 ist ein Fahrzeug 30 auf einer Fahrbahn 31 dargestellt. Eingetragen sind mit durchgezogener Linie eine ursprünglich geplante Trajektorie 33, mit punktierter Linie die tatsächlich gefahrene Trajektorie 34 und mit gestrichelter Linie die angepasste Solltrajektorie 35. Die ursprüngliche Trajektorie 33 liegt etwa in der Mitte der Fahrspur, welche vom äußeren Fahrbahnrand und der Mittellinie 32 begrenzt ist. Die tatsächlich gefahrene Trajektorie 34 weicht von dem dargestellten Kurvenverlauf ab und besitzt gegenüber der ursprünglichen Trajektorie 33 kleinere Krümmungen. Die Solltrajektorie 35, welche für das erneute Befahren des betreffenden Streckenabschnittes ermittelt wird, liegt zwischen der ursprünglichen Trajektorie 33 und der tatsächlich gefahrenen Trajektorie 34. Bei der Ermittlung der neuen Solltrajektorie 35 können nicht nur die Fahrereingriffe beim ersten Befahren des Streckenabschnittes berücksichtigt werden, sondern zusätzlich auch das Straßenumfeld 36, beispielsweise Sichteinschränkungen durch Bäume oder dergleichen.
