DE102012211025A1 - Method for assisting driver of vehicle during parking into parking space, involves determining friction coefficient of wheels on subsurface such that coefficient is utilized during calculation of variables that are assignable to actuator - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Fahrassistenz, wobei eine Steuerungseinheit eine Längsaktorik eines Fahrzeugs ansteuert.The invention is based on a method for driving assistance, wherein a control unit controls a longitudinal actuator of a vehicle.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind weiterhin ein Computerprogramm und ein Fahrassistenzsystem, welche insbesondere zur Ausführung des Verfahrens geeignet sind.The present invention furthermore relates to a computer program and a driver assistance system, which are particularly suitable for carrying out the method.
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs ist vorgesehen, dass ein Reibwert der Räder des Fahrzeugs auf einem Untergrund ermittelt wird und die Steuerungseinheit, welche eine Längsaktorik eines Fahrzeugs ansteuert, den Reibwert bei einer Einstellung und/oder Berechnung von der Längsaktorik zuordnenbaren Stellgrößen verwendet.In the method according to the invention with the features of the independent claim, it is provided that a coefficient of friction of the wheels of the vehicle is determined on a ground and the control unit, which controls a longitudinal actuator of a vehicle, the coefficient of friction in an adjustment and / or calculation of the Längsaktorik assignable manipulated variables used.
Im Rahmen der Erfindung kann der Reibwert der Räder des Fahrzeugs auf dem Untergrund beispielsweise ein Maß für die Reibungskraft im Verhältnis zur Anpresskraft zwischen dem Fahrzeug und dem Untergrund sein. Bewegen sich berührende Körper relativ zueinander, so wirkt die Reibung als mechanischer Widerstand entgegen der Bewegungskraft. Die Widerstandskraft kann als Reibkraft bezeichnet werden. So lange die äußere Kraft kleiner als die Reibkraft ist und der Körper in Ruhe bleibt, liegt Haftreibung vor. Die Haftreibung ist in der Regel größer als die Gleitreibung. Wird die Haftreibung überwunden und setzt sich der Körper in Bewegung, so gilt für die Reibkraft das Coulombsche Gleitreibungsgesetz:
Der Reibwert, auch Reibungszahl genannt, wird beispielsweise mit µ oder f abgekürzt und kennzeichnet eine System- und/oder eine Materialeigenschaft. Reibwerte sind unter anderem abhängig von Materialpaarung, Temperatur, Oberflächenbeschaffenheit, Gleitgeschwindigkeit, Umgebungsmedium und von einem Zwischenstoff, etwa einem Schmiermittel. Reibwerte können zwischen Grenzwerten schwanken und werden bevorzugt experimentell ermittelt. The coefficient of friction, also called friction coefficient, is abbreviated, for example, by μ or f and denotes a system and / or a material property. Among other things, coefficients of friction depend on the combination of materials, temperature, surface condition, sliding speed, surrounding medium and an intermediate substance, such as a lubricant. Friction values can fluctuate between limit values and are preferably determined experimentally.
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Reibwert der Räder auf dem Untergrund kann auch kurz als Reibwert des Fahrbahnuntergrundes bezeichnet sein. Der Reibwert der Räder auf dem Untergrund bezieht sich insbesondere auf die Gleitreibung. Diese ist vom Untergrund abhängig, ob dieser trocken, nass, vereist oder verschmiert ist, und außerdem von weiteren Faktoren wie beispielsweise vom Reifenmaterial und der Umgebungstemperatur. The coefficient of friction of the wheels on the ground used in the context of the invention may also be referred to briefly as the coefficient of friction of the road surface. The coefficient of friction of the wheels on the ground relates in particular to the sliding friction. It depends on the substrate, whether it is dry, wet, icy or smeary, and also on other factors such as the tire material and the ambient temperature.
Der Reibwert der Räder auf dem Untergrund lässt sich z. B. durch eine Bremswegermittlung bestimmen. Auch jede beliebige andere Art der Bestimmung des Reibwerts der Räder auf dem Untergrund kann genutzt werden. Die Bestimmung des Reibwerts ist dem Fachmann beispielsweise aus ESP- oder ABS-Systemen bekannt. Falls der Reibwert auf einem Datenbus bereits verfügbar ist, kann dieser verwendet werden. Insbesondere kann der Reibwert alternativ dazu oder zusätzlich dazu auch durch Auswertung von Bildinformationen eines oder mehrerer Bildsensoren, insbesondere Frontkameras, Heckkameras, BSD-Kameras („Blind Spot Detection“-Kameras), SVA-Kameras („Side View Assistant“-Kameras) und/oder SVS-Kameras („Surround View System“-Kameras) bestimmt oder plausibilisiert werden, welche beispielsweise von weiteren Fahrassistenzsystemen für andere Zwecke eingesetzt werden können. Die Kameras können beispielsweise monokulare Kameras oder Kameras eines Stereokamerasystems sein.The coefficient of friction of the wheels on the ground can be z. B. determined by a Bremswegermittlung. Any other type of determination of the coefficient of friction of the wheels on the ground can be used. The determination of the coefficient of friction is known to the person skilled in the art, for example, from ESP or ABS systems. If the coefficient of friction is already available on a data bus, it can be used. In particular, the coefficient of friction may alternatively or additionally also by evaluation of image information of one or more image sensors, in particular front cameras, rear cameras, BSD cameras ("Blind Spot Detection" cameras), SVA cameras ("Side View Assistant" cameras) and / or SVS cameras ("Surround View System" cameras) are determined or made plausible, which can be used for example by other driver assistance systems for other purposes. The cameras can be, for example, monocular cameras or cameras of a stereo camera system.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass ein Reibwert, welcher auf einem Datenbus, wie etwa einem CAN-Bus bereits verfügbar sein kann, von der Steuerungseinheit bei der Einstellung einer Stellgröße verwendet werden kann. Ein besonderer Vorteil ist, dass die Sicherheit bei dem Fahrassistenzsystem erhöht wird, indem durch Berücksichtigung des Reibwertes bei der Einstellung von Stellgrößen einem Rutschen und/oder Gieren des Fahrzeugs auf dem Fahrbahnuntergrund entgegengewirkt werden kann.The method according to the invention has the advantage that a coefficient of friction, which can already be available on a data bus, such as a CAN bus, can be used by the control unit when setting a manipulated variable. A particular advantage is that the safety of the driver assistance system is increased by Considering the coefficient of friction in the adjustment of manipulated variables slipping and / or yawing of the vehicle on the road surface can be counteracted.
Besonders vorteilhaft ist, den Reibwert bei der Einstellung und/oder Berechnung von Stellgrößen zu verwenden, wenn die Steuerungseinheit eine Längsregelung des Fahrzeugs ausführt. Als Regelung kann eine periodische Überprüfung von Soll- und Istzuständen einer Stellgröße und eine Anpassung der Ist- auf die Sollzustände bezeichnet sein. Da sich der Reibwert bei einer Bewegung des Fahrzeugs auf einem Untergrund verändern kann, beispielsweise bei Fahrbahnen, welche vereinzelt Nässeabschnitte, Eisabschnitte oder trockene Abschnitte aufweisen oder verschiedene Fahrbahnuntergrundmaterialien. Falls beispielsweise ein Übergang von sandiger Fahrbahn auf Asphalt erfolgt, kann dies bei einer Längsregelung zweckmäßig berücksichtigt und einem Rutschen und/oder Gieren des Fahrzeugs auf einem wechselnden Fahrbahnuntergrund entgegengewirkt werden.It is particularly advantageous to use the coefficient of friction in the setting and / or calculation of manipulated variables when the control unit executes a longitudinal control of the vehicle. As a control, a periodic check of set and actual states of a manipulated variable and an adjustment of the actual to the desired states can be designated. Since the coefficient of friction can change on a substrate during a movement of the vehicle, for example in the case of lanes which occasionally have wet sections, ice sections or dry sections or different roadway base materials. If, for example, a transition from sandy road to asphalt takes place, this can be suitably taken into account in a longitudinal regulation and counteracts a slippage and / or yaw of the vehicle on a changing road surface.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der ermittelte Reibwert klassifiziert wird, so dass beispielsweise eine Klasse mit einem sehr niedrigen Reibwert, eine weitere Klasse mit einem niedrigen Reibwert, eine Klasse mit einem mittleren Reibwert, eine Klasse mit einem hohen Reibwert vorgesehen sein kann. Der ermittelte Reibwert kann einer dieser Klassen zugeordnet werden. Advantageously, it is provided that the determined coefficient of friction is classified so that, for example, a class with a very low coefficient of friction, another class with a low coefficient of friction, a class with an average coefficient of friction, a class with a high coefficient of friction can be provided. The determined coefficient of friction can be assigned to one of these classes.
Ein typischer Wert für eine trockene Gleitreibung von Gummi auf Asphalt liegt bei µ = 0,8. Ein blockiertes Autorad auf einem Pflaster weist beispielsweise bei einem trockenen Pflaster einen Reibwert von 0,5 auf und bei einem nassen Pflaster einen Reibwert von 0,2.A typical value for dry sliding friction of rubber on asphalt is μ = 0.8. For example, a blocked car wheel on a pavement has a coefficient of friction of 0.5 for a dry pavement and a coefficient of friction of 0.2 for a wet pavement.
Bei einer Klassifizierung des Reibwerts können beispielsweise drei Klassen vorgesehen sein, nämlich eine erste Klasse, welche unterhalb von 0,5 liegt, eine zweite Klasse, welche zwischen 0,5 und 0,8 liegt und eine dritte Klasse, welche oberhalb von 0,8 liegt. Der ersten Klasse kann beispielsweise ein Attribut des niedrigen Reibwerts zugeordnet sein, der zweiten Klasse ein Attribut des mittleren Reibwerts und der dritten Klasse ein Attribut des hohen Reibwerts. Es können aber auch noch mehr Klassen vorgesehen sein, beispielsweise eine Klasse mit sehr niedrigem Reibwert unterhalb von µ = 0,2, eine Klasse mit niedrigem Reibwert zwischen 0,2 und 0,5, eine Klasse mit mittlerem Reibwert zwischen 0,5 und 0,8 und eine Klasse mit hohem Reibwert oberhalb von 0,8. Es ist ersichtlich, dass eine Vielzahl von Klassenunterteilungen mit verschiedenen Zahlwerten möglich ist und eine optimale Klasseneinteilung das Ergebnis von praktischen Versuchen sein wird.For a classification of the coefficient of friction, for example, three classes may be provided, namely a first class which is below 0.5, a second class which is between 0.5 and 0.8 and a third class which is above 0.8 lies. For example, the first class may be assigned a low-friction attribute, the second-class may be assigned an average friction coefficient, and the third class may be a high-friction attribute. However, more classes may also be provided, for example a class with a very low coefficient of friction below μ = 0.2, a class with a low coefficient of friction between 0.2 and 0.5, a class with an average coefficient of friction between 0.5 and 0 , 8 and a high friction class above 0.8. It will be appreciated that a plurality of class divisions with different numbers will be possible and optimal class scheduling will be the result of practical trials.
In Systemen, bei welchen die Steuerungseinheit eine Längsregelung kontrolliert, kann beispielsweise bei einem ermittelten sehr niedrigen Reibwert eine Ausgabe an den Fahrer oder an ein weiteres Fahrassistenzsystem vorgesehen sein mit der Information, dass eine Längsregelung nicht möglich ist. In diesem Fall kann auch vorgesehen sein, dass die Steuerungseinheit das gewünschte semiautonome oder autonome Fahrmanöver nicht weiter ausführt, sondern dem Fahrer die Steuerung des Fahrzeugs wieder überlässt. In systems in which the control unit controls longitudinal regulation, an output to the driver or to another driver assistance system can be provided, for example, with a determined very low coefficient of friction with the information that a longitudinal control is not possible. In this case, it may also be provided that the control unit does not carry out the desired semi-autonomous or autonomous driving maneuver, but instead relinquishes control of the vehicle to the driver.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Stellgröße, welche von der Steuerungseinheit eingestellt und/oder berechnet wird, einen Zeitpunkt und/oder eine Stärke eines Bremseingriffs. So kann vorgesehen sein, dass bei erfassten niedrigen oder sehr niedrigen Reibwerten ein Bremseingriff räumlich und/oder zeitlich vorverlegt wird. Eine räumliche Vorverlegung kann beispielsweise so erfolgen, dass der Bremseingriff 10 cm bis 2 m, bevorzugt 50cm bis 1 m vor einem Bremseingriff erfolgt, welcher bei einem mittleren oder hohen Reibwert des Fahrbahnuntergrundes erfolgen würde. Eine zeitliche Vorverlegung kann beispielsweise so erfolgen, dass der Bremseingriff 10 ms bis 5 s, insbesondere 0,1 s bis 2 s vor einem Bremseingriff erfolgt, welcher bei einem mittleren oder hohen Reibwert des Fahrbahnuntergrundes erfolgen würde. Zusätzlich dazu oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass bei ermitteltem niedrigem Reibwert ein Bremseingriff mit einer verringerten Bremskraft erfolgt. Die Verringerung kann beispielsweise 10% bis 80%, insbesondere 20% bis 50% einer Bremskraft betragen, welche bei einem mittleren oder hohen Reibwert des Fahrbahnuntergrundes angesetzt würde.According to an advantageous embodiment of the invention, the manipulated variable, which is set and / or calculated by the control unit, includes a time and / or a strength of a braking intervention. Thus, it can be provided that when a low or very low coefficient of friction is detected, a braking intervention is advanced spatially and / or temporally. A forward spatial location, for example, carried out so that the
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Stellgröße, welche von der Steuerungseinheit eingestellt und/oder berechnet wird, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs. So kann bei einem semiautomatischen oder automatischen Fahrmanöver, welches die Steuerungseinheit ausführt, bei einem ermittelten niedrigen Reibwert eine geringere Geschwindigkeit vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Verringerung 10% bis 80%, insbesondere 20% bis 50% einer Geschwindigkeit betragen, welche bei einem mittleren oder hohen Reibwert des Fahrbahnuntergrundes angesetzt würde.According to a further preferred embodiment, the manipulated variable, which is set and / or calculated by the control unit, comprises a speed of the vehicle. Thus, in a semi-automatic or automatic driving maneuver that executes the control unit, a lower speed can be provided at a determined low coefficient of friction. For example, a reduction may be 10% to 80%, in particular 20% to 50%, of a speed which would be set at a medium or high coefficient of friction of the road surface.
Bei einem Fahrassistenzsystem, bei welchem Navigationsraumbegrenzungselemente erkannt werden und Abstände zu den Navigationsraumbegrenzungselementen ermittelt werden, kann vorgesehen sein, dass die Stellgrößen, welche von der Steuerungseinheit eingestellt und/oder berechnet werden einen Abstand zu den Navigationsraumbegrenzungselementen umfassen. Vorteilhaft wird bei niedrigen Reibwerten ein Minimalabstand zu den Navigationsraum-Begrenzungselementen erhöht. Hierdurch wird ein weiterer Sicherheitsabstand eingeführt, für welche der ermittelte Reibwert ursächlich ist. Der Sicherheitsabstand kann beispielsweise 10 cm bis 2 m, bevorzugt 50 cm bis 1 m betragen. Hierdurch wird entgegengewirkt, dass durch mögliches Rutschen oder Gieren des Fahrzeugs bei Bremsmanövern, insbesondere beim Anhalten des Fahrzeugs eine Kollision mit den Navigationsraum-Begrenzungselementen erfolgt.In a driver assistance system in which navigation space delimiting elements are detected and distances to the navigation space delimiting elements are determined, it can be provided that the manipulated variables, which are set and / or calculated by the control unit, include a distance to the navigation space delimiting elements. Advantageously, at low coefficient of friction increases a minimum distance to the navigation space boundary elements. As a result, a further safety distance is introduced, for which the determined coefficient of friction is the cause. The safety distance may for example be 10 cm to 2 m, preferably 50 cm to 1 m. This counteracts that, due to possible slippage or yawing of the vehicle during braking maneuvers, in particular when the vehicle is stopped, a collision occurs with the navigation space limiting elements.
Das Verfahren kann beispielsweise bei einem semiautonomen oder autonomen Parkassistenten angewendet werden. Alternativ dazu oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, das Verfahren auch im Rahmen weiterer Fahrassistenzsysteme wie beispielsweise bei einem ACC-System („adaptive cruise control“-System) anzuwenden. Durch Anwendung bei dem Parkassistenten können insbesondere die Situation mit niedrigen Reibungskoeffizienten, beispielsweise Einparken in eine vereiste Parklücke oder Verfolgen von Fahrzeugen bei vereister Straße und/oder bei Stausituationen auf vereister Straße besser gemeistert werden. Den veränderten Umgebungssituationen wird dadurch Rechnung getragen, dass der Reibwert ermittelt wird und bei der Berechnung der Stellgrößen verwendet wird. So kann in derartigen Situationen ein langsameres Einparken bei gleicher Parklücke vorgesehen sein. Ebenfalls kann vorgesehen sein, mit weniger Dynamik, d. h. insbesondere mit weniger starken, aber früher gesetzten Bremseingriffen einzuparken. Insbesondere kann ein größerer Abstand des Fahrzeugs zur Parklückenbegrenzung vorgesehen sein, wenn ein niedriger Reibwert ermittelt wurde.The method can be applied, for example, to a semi-autonomous or autonomous parking assistant. As an alternative or in addition thereto, provision may also be made for the method also to be used in the context of further driver assistance systems such as, for example, an ACC system ("adaptive cruise control" system). By applying to the parking assistant, in particular the situation with low friction coefficients, for example parking in an icy parking space or tracking of vehicles on icy roads and / or in congestion situations on icy roads can be better mastered. The changed environmental situations are taken into account by determining the coefficient of friction and using it in the calculation of the manipulated variables. Thus, in such situations, a slower parking may be provided for the same parking space. It can also be provided with less dynamics, i. H. in particular to park with less strong, but earlier brake interventions. In particular, a greater distance of the vehicle can be provided for parking space limitation, if a low coefficient of friction was determined.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Computerprogramm vorgeschlagen, gemäß dem eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird. Bei dem Computerprogramm kann es sich beispielsweise um ein Modul zur Implementierung eines Fahrassistenzsystems oder eines Subsystems hiervon in einem Fahrzeug handeln oder um eine Applikation für Fahrassistenzfunktionen, welche auf einem Smartphone ausführbar ist. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, etwa auf einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Speichermedium oder in Zuordnung zu einer Computereinrichtung oder auf einer entfernbaren CD-Rom, DVD oder einem USB-Stick. Zusätzlich oder alternativ kann das Computerprogramm auf einer Computereinrichtung wie etwa auf einem Server zum Herunterladen bereitgestellt werden, z.B. über ein Datennetzwerk wie das Internet oder eine Kommunikationsverbindung wie etwa eine Telefonleitung oder eine drahtlose Verbindung.According to the invention, a computer program is also proposed according to which one of the methods described herein is performed when the computer program is executed on a programmable computer device. The computer program can be, for example, a module for implementing a driver assistance system or a subsystem thereof in a vehicle or an application for driver assistance functions that can be executed on a smartphone. The computer program can be stored on a machine-readable storage medium, such as on a permanent or rewritable storage medium or in association with a computer device or on a removable CD-ROM, DVD or a USB stick. Additionally or alternatively, the computer program may be provided for download on a computing device, such as on a server, e.g. via a data network such as the Internet or a communication connection such as a telephone line or a wireless connection.
Erfindungsgemäß ist außerdem ein Fahrassistenzsystem mit den Merkmalen des weiteren unabhängigen Anspruchs vorgesehen, welches sich insbesondere zur Ausführung eines der oben beschriebenen Verfahren eignet.The invention also provides a driver assistance system having the features of the further independent claim, which is particularly suitable for carrying out one of the methods described above.
Das Fahrassistenzsystem umfasst eine Reibwertermittlungseinheit, welche geeignet ist, einen Reibwert des Fahrzeugs auf dem Untergrund zu ermitteln und eine Steuerungseinheit, die geeignet ist, eine Längsaktorik mit Zielwerten zu beaufschlagen. Dabei ist vorgesehen, dass die Steuerungseinheit mit der Reibwertermittlungseinheit derart gekoppelt ist, dass sie in Abhängigkeit von ermittelten Reibwerten die Längsaktorik des Fahrzeugs zu steuern in der Lage ist.The driver assistance system comprises a coefficient of friction determination unit which is suitable for determining a coefficient of friction of the vehicle on the ground and a control unit which is suitable for acting on a longitudinal actuator with target values. It is provided that the control unit is coupled to the Reibwertermittlungseinheit such that it is able to control the Längsaktorik of the vehicle in dependence on determined coefficients of friction.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigtIt shows
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Das Fahrassistenzsystem
Das Fahrassistenzsystem
Das Fahrassistenzsystem
Die Steuerungseinheit
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.
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