DE102012022111A1

DE102012022111A1 - Verfahren zur Querführungsunterstützung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102012022111A1
Application number: DE201210022111
Authority: DE
Inventors: Jens Desens; Christian Maurer; Karl Möhle; Andreas Wedel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2013-05-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Querführungsunterstützung für Fahrzeuge (1), bei dem in einer Fahrspurerkennung eine Ist-Position des Fahrzeugs (1) relativ zu Grenzen (G) einer befahrenen Fahrspur (FS1) erfasst und ein Sollwert für eine Querposition des Fahrzeugs (1) bestimmt wird, wobei ein Ausgangssignal (AS) für die Querführungsunterstützung anhand eines Soll-Ist-Vergleichs ermittelt und der Sollwert in Abhängigkeit einer Objektablage variiert wird, wobei die Objektablage laterale Positionen von auf Fahrspuren (FS1, FS2) erfassten Objekten (2) beschreibt. Erfindungsgemäß werden hochfrequente Störungen der Objektablage mit niederfrequenten Störungen der Fahrspurerkennung gefiltert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Querführungsunterstützung für Fahrzeuge, bei dem in einer Fahrspurerkennung eine Ist-Position des Fahrzeugs relativ zu Grenzen einer befahrenen Fahrspur erfasst und ein Sollwert für eine Querposition des Fahrzeugs bestimmt wird, wobei ein Ausgangssignal für die Querführungsunterstützung anhand eines Soll-Ist-Vergleichs ermittelt und der Sollwert in Abhängigkeit einer Objektablage variiert wird, wobei die Objektablage laterale Positionen von auf Fahrspuren erfassten Objekten beschreibt.
Aus der WO 03/091813 A1 ist ein Verfahren zur Querführungsunterstützung für Fahrzeuge bekannt, bei dem ein Sollwert für eine Querposition des Fahrzeugs bestimmt wird. Weiterhin wird eine Ist-Position des Fahrzeugs relativ zu Grenzen einer befahrenen Spur mit einer Sensoreinrichtung erfasst und in einem Soll-Ist-Vergleich wird ein Ausgangssignal für die Querführungsunterstützung berechnet. Weiterhin werden Objekte auf mindestens einer Nebenspur geortet und der Sollwert für die Querposition wird in Abhängigkeit von Ortungsdaten dieser Objekte variiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand verbessertes Verfahren zur Querführungsunterstützung für Fahrzeuge anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem Verfahren zur Querführungsunterstützung für Fahrzeuge wird in einer Fahrspurerkennung eine Ist-Position des Fahrzeugs relativ zu Grenzen einer befahrenen Fahrspur erfasst und ein Sollwert für eine Querposition des Fahrzeugs wird bestimmt, wobei ein Ausgangssignal für die Querführungsunterstützung anhand eines Soll-Ist-Vergleichs ermittelt und der Sollwert in Abhängigkeit einer Objektablage variiert wird, wobei die Objektablage laterale Positionen von auf Fahrspuren erfassten Objekten beschreibt. Bei den erfassten Objekten handelt es sich um Objekte, welche auf der befahrenen Fahrspur, einer benachbarten Fahrspur oder mehreren Fahrspuren befinden.
Erfindungsgemäß werden hochfrequente Störungen der Objektablage mit niederfrequenten Störungen der Fahrspurerkennung gefiltert.
Aus dieser Filterung der Störungen der Objektablage ergibt sich in besonders vorteilhafter Weise, dass eine zuverlässige, komfortable und ruhige Querführung realisiert wird. Gleichzeitig wird die Dynamik des Fahrzeugs vollständig berücksichtigt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch eine Draufsicht auf eine Verkehrssituation mit zwei Fahrzeugen.
In der einzigen 1 ist eine Verkehrssituation dargestellt. Ein erstes Fahrzeug 1 bewegt sich auf einer rechten Fahrspur FS1. Ein als zweites Fahrzeug ausgebildetes Objekt 2 bewegt sich in gleicher Richtung x wie das erste Fahrzeug 1 auf einer benachbarten linken Fahrspur FS2 neben dem ersten Fahrzeug 1.
Eine laterale Position des Objekts 2 wird dabei als so genannte Ablage bzw. Querablage bezeichnet. Im Folgenden wird der Begriff Objektablage verwendet, wobei dieser Begriff das Objekt 2 in seiner jeweiligen lateralen Position bezeichnet. Als Objekte 2 werden in nicht gezeigten Ausführungsbeispielen auch andere mobile und immobile Gegenstände in der Umgebung des Fahrzeugs 1 behandelt.
Das Fahrzeug 1 weist eine Vorrichtung 3 zur Querführungsunterstützung auf, wobei die Vorrichtung 3 mehrere Sensoranordnungen 3.1. bis 3.n zur Erfassung einer Ist-Position des Fahrzeugs 1 relativ zu Grenzen G der befahrenen Fahrspur FS1 und zur Erfassung der Objektablage, d. h. der lateralen Position des Objekts 2, umfasst.
Mittels der Sensoranordnungen 3.1 bis 3.n, welche beispielsweise Kameras, Stereokameras, Radarsensoren, Ultraschallsensoren und/oder weitere Sensoren umfassen, werden Objekte 2 in der Umgebung und deren seitliche Abstände mit einer gewissen Varianz in der Objektablage gemessen. Dabei führen Ungenauigkeiten in der Erfassung der Umgebung zu unruhigen Lenkradbewegungen bei der in Abhängigkeit der erfassten Objekte 2 durchgeführten Querführungsunterstützung des Fahrzeugs 1. Bei der Querführungsunterstützung für das Fahrzeug 1 wird in einer Fahrspurerkennung mittels der Sensoranordnungen 3.1 bis 3.n die Ist-Position des Fahrzeugs 1 relativ zu den Grenzen G der befahrenen Fahrspur FS1 erfasst und es wird ein Sollwert für eine Querposition des Fahrzeugs 1 bestimmt. Ein Ausgangssignal AS für die Querführungsunterstützung wird anhand eines Soll-Ist-Vergleichs ermittelt und der Sollwert wird in Abhängigkeit der Objektablage variiert.
Es wird angenommen, dass sich das Objekt 2 in einem lateralen Abstand y₀ in Querrichtung y neben dem Fahrzeug 1 befindet, wobei der laterale Abstand y₀ einen Abstand zwischen einer Längsachse X1 des Fahrzeugs 1 und einer Längsachse X2 des Objekts 2 darstellt. Die als Spurmarkierung ausgebildete Grenze G befindet sich in einem lateralen Abstand y_S neben der Längsachse X1 des Fahrzeugs 1.
Um eine zuverlässige, komfortable und ruhige Querführung, d. h. Querregelung auf die Objekte O2, zu ermöglichen, werden die hochfrequenten Störungen der Objektablage herausgefiltert.
Ein besonders einfacher Ansatz für die Filterung der Objektablage stellt eine zeitliche Filterung dieser gemäß folgender Gleichung dar: y_0,filt = filt (y₀), (1) wobei y_0,filt die gefilterte Objektablage darstellt.
Die zeitliche Filterung der Objektablage führt dazu, dass hochfrequente Dynamik und daraus folgend eine signifikante Menge an Informationsgehalt des vermessenen Systems aus Fahrzeug 1, Objekt 2 und Umgebung eliminiert wird.
Jedoch ist es zur Querregelung des Fahrzeugs 1 erforderlich, dass eine hochfrequente Querdynamik des Fahrzeugs 1 möglichst ungefiltert zur Verfügung steht. Aus diesem Grund werden die hochfrequenten Störungen der Objektablage mit niederfrequenten Störungen der Fahrspurerkennung gefiltert.
Dabei wird die Objektablage nicht in einem Fahrzeugkoordinatensystem des Fahrzeugs 1, sondern in einem Spurkoordinatensystem gefiltert. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass das Erkennen von Grenzen G der Fahrspuren FS1, FS2 in Form von Fahrspurmarkierungen exakter durchführbar ist als das Erkennen von dreidimensionalen Objekten 2. Daraus resultiert, dass eine Ablage einer optischen Spurmarkierung eine deutlich geringere Varianz aufweist als die Objektablage.
Bei der Filterung der Objektablage wird ein Abstand y_S0 des Objekts 2 zu der dem Fahrzeug 1 zugewandten Grenze G der vom Objekt 2 befahrenen Fahrspur FS2 gemäß folgender Gleichung gefiltert: y_0,filt = y_S + filt (y_S0), (2) y_S0 = y₀ – y_S. (3)
Der Abstand y_S der Fahrspur FS2 zum Fahrzeug 1, d. h. der Abstand y_S der Grenze G zum Fahrzeug 1, bleibt jedoch ungefiltert. Dabei wird angenommen, dass sich der laterale Abstand y_S0 des Objekts 2 bezüglich der Grenze G nur langsam ändert, so dass ein hochfrequentes Sensorrauschen der Sensoranordnungen 3.1 bis 3.n mittels eines Tiefpassfilters, insbesondere eines besonders einfach realisierbaren PT1 Tiefpassfilters, herausgefiltert werden kann, ohne die hochfrequente Bewegung des Fahrzeugs 1 in dessen Fahrspur FS1 zu unterdrücken.
Somit ergibt sich die gefilterte Objektablage aus der Summe des ungefilterten Abstands y_S der Grenze G zum Fahrzeug 1 und dem gefilterten Abstand y_S0 des Objekts 2 zur Grenze G.
Das heißt, es wird die Objektablage im Spurkoordinatensystem gefiltert, während die Ist-Position des Fahrzeugs 1 in Querrichtung y relativ zur Grenze G der befahrenen Fahrspur FS1 im gleichen Spurkoordinatensystem bestimmt wird. Die Vermessung der als Spurmarkierung ausgebildeten Grenze G kann dabei genauer erfolgen als die Vermessung des Objekts 2. Somit enthält der ermittelte Wert y_0,filt die gefilterte, ruhige Objektablage und gleichzeitig die ungefilterte Eigendynamik des Fahrzeugs 1, welche zur optimierten Querregelung des Fahrzeugs 1 erforderlich ist.
Dadurch ist auch bei sich unruhig bewegenden Objekten 2, d. h. bei Objekten 2, deren Abstand y_S0 zur Grenze G und somit zum Fahrzeug 1 sich hochfrequent ändert, eine zuverlässige, komfortable und ruhige Querführung des Fahrzeugs 1 realisierbar.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Objekt
3: Vorrichtung
3.1 bis 3.n: Sensoranordnung
AS: Ausgangssignal
FS1: Fahrspur
FS2: Fahrspur
G: Grenze
x: Richtung
X1: Längsachse
X2: Längsachse
y: Querrichtung
y₀: Abstand
y_S: Abstand
y_S0: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 03/091813 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Querführungsunterstützung für Fahrzeuge (1), bei dem in einer Fahrspurerkennung eine Ist-Position des Fahrzeugs (1) relativ zu Grenzen (G) einer befahrenen Fahrspur (FS1) erfasst und ein Sollwert für eine Querposition des Fahrzeugs (1) bestimmt wird, wobei ein Ausgangssignal (AS) für die Querführungsunterstützung anhand eines Soll-Ist-Vergleichs ermittelt und der Sollwert in Abhängigkeit einer Objektablage variiert wird, wobei die Objektablage laterale Positionen von auf Fahrspuren (FS1, FS2) erfassten Objekten (2) beschreibt, dadurch gekennzeichnet, dass hochfrequente Störungen der Objektablage mit niederfrequenten Störungen der Fahrspurerkennung gefiltert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektablage in einem Spurkoordinatensystem gefiltert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Filterung der Objektablage ein Abstand (y_S0) des jeweiligen Objekts (2) zu einer jeweiligen, dem Fahrzeug (1) zugewandten Grenze (G) der vom Objekt (2) befahrenen Fahrspur (FS2) gefiltert wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Position des Fahrzeugs (1) relativ zu Grenzen (G) der befahrenen Fahrspur (FS1) in dem Spurkoordinatensystem erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Ist-Position des Fahrzeugs (1) und die auf Fahrspuren (FS1, FS2) befindlichen Objekte (2) mittels zumindest einer Sensoranordnung (3.1 bis 3.n) des Fahrzeugs (1) erfasst werden, wobei ein hochfrequentes Sensorrauschen mittels eines Tiefpassfilters gefiltert wird.