DE102017111170A1

DE102017111170A1 - Automatisches fahrsystem zum auswerten von fahrspurausscherungen und verfahren zur verwendung desselben

Info

Publication number: DE102017111170A1
Application number: DE102017111170.0A
Authority: DE
Inventors: Kevin A. O'Dea III; Akshat Rajvanshi; Kevin P. Conrad III
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2017-11-30
Also published as: US20170341647A1; CN107415945B; US10077050B2; CN107415945A

Abstract

Die hierin beschriebenen Verfahren und Systeme können verwendet werden, um ein automatisiertes Fahrsystem eines Trägerfahrzeugs zu unterstützen. Die Verfahren und das System können in einer exemplarischen Ausführungsform verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein Trägerfahrzeug oder ein Zielfahrzeug ausschert und dementsprechend um die Beschleunigung und/oder andere Fahrfunktionen des Trägerfahrzeugs zu steuern. Im Allgemeinen enthalten die hierin beschriebenen Verfahren die Schritte zum Bestimmen, dass ein Fahrzeug ausschert, zum Bestimmen, welches Fahrzeug ausschert, und anschließendes Regeln der Beschleunigung des Trägerfahrzeugs basierend auf den vorherigen Bestimmungen. Die Bestimmung, welches Fahrzeug ausschert, erfolgt basierend auf Messwerten, die durch das Trägerfahrzeug von einem oder mehreren automatisierten Fahrsensoren erfasst werden. Durch die Verwendung von Zielfahrzeugsensordaten in Verbindung mit Fahrspurmarkierungssensordaten kann das Trägerfahrzeug nicht nur bestimmen, dass ein Fahrzeug ausschert, sondern auch welche der Fahrzeuge ausscheren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf autonome oder halbautonome Fahrzeugsysteme und insbesondere auf autonome oder halbautonome Systeme, wie z. B. ein Abstandsregeltempomat, der die Beschleunigung eines Trägerfahrzeugs steuert.
HINTERGRUND
Autonome oder halbautonome Fahrzeugsysteme wurden entwickelt, um den Fahrzeugführern beim Fahren eines Fahrzeugs zu assistieren und/oder einen automatisierten Betrieb des Fahrzeugs ohne Bedienung des Fahrzeugführers auszuführen. Diese Systeme verwenden im Allgemeinen Fahrzeugsensoren und andere Positionierwerkzeuge, um einen oder mehrere Aspekte des Fahrzeugbetriebs zu steuern. Während autonome Fahrzeugsysteme noch entwickelt werden, bieten viele Fahrzeugsysteme, die derzeit verfügbar sind, autonome oder halbautonome Fahrfunktionen, wie z. B. einen Abstandsregeltempomat („Adaptive Cruise Control – ACC“). ACC-Systeme ermöglichen es einem Fahrzeugführer, eine gewünschte Sollgeschwindigkeit einzustellen, ohne dieselbe Geschwindigkeit zurücksetzen und/oder einstellen zu müssen, wenn ein langsameres vorausfahrendes Fahrzeug das Fahrzeug daran hindert, mit der eingestellten Sollgeschwindigkeit zu fahren. Diese Systeme haben jedoch ihre Nachteile.
So können beispielsweise in aktuellen ACC-Systemen ein oder mehrere Sensoren verwendet werden, um ein Zielfahrzeug, das sich vor dem Trägerfahrzeug befindet, zu verfolgen und die relative Position des Zielfahrzeugs gegenüber dem Trägerfahrzeug zu bestimmen. Während diese relative Positionsinformation hinsichtlich der Aufrechterhaltung eines sicheren Folgeabstands nützlich sein kann, reicht es ggf. nicht aus, selbst zu bestimmen, ob das Trägerfahrzeug, das Zielfahrzeug oder beide Fahrzeuge die Fahrspuren wechseln und wie das Trägerfahrzeug in Reaktion darauf gesteuert wird. Bei hinreichenden Informationen, um festzustellen, welches Fahrzeug Fahrspuren wechselt oder „ausschert“, können autonome oder halbautonome Systeme wie z. B. ACC-Systeme günstiger betrieben werden und dadurch ein besseres Fahrerlebnis sowohl für Fahrgäste und/oder Fahrzeugführer ermöglichen.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verwendung mit einem automatisierten Fahrsystem bereitgestellt, das auf einem Trägerfahrzeug installiert ist, wobei das automatisierte Fahrsystem einen oder mehrere automatisierte Fahrsensoren und eine automatisierte Fahrsteuereinheit umfasst und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen von Zielfahrzeugmesswerten und Fahrspurmarkierungswerten von dem einen oder mehreren automatischen Fahrsensor(en); Vorhersagen eines Fahrspurausscherungsmanövers durch das Trägerfahrzeug oder eines vorausfahrenden Zielfahrzeugs unter Verwendung der Zielfahrzeugmesswerte, basiert die Fahrspurausscherungsmanövervorhersage zumindest teilweise auf einer relativen Seitenposition (x_lat) des Trägerfahrzeugs gegenüber dem vorausfahrenden Zielfahrzeug; Bestimmen, ob das Fahrspurausscherungsmanöver von dem Trägerfahrzeug, von dem vorausfahrenden Zielfahrzeug oder von dem Trägerfahrzeug und den vorausfahrenden Zielfahrzeugen vollzogen wird, wobei die Fahrspurausscherungsmanöverbestimmung zumindest teilweise auf einem Querabstand zwischen dem Trägerfahrzeug und einer Fahrspurmarkierung (x_rechts, x_links) basiert; und die Beschleunigung des Trägerfahrzeugs mit dem automatisierten Fahrsystem während des Fahrspurausscherungsmanövers zu steuern, wobei die Beschleunigungsregelung zumindest teilweise auf der Fahrspurausscherungsmanövervorhersage und der Fahrspurausscherungsmanöverbestimmung basiert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verwendung mit einem automatisierten Fahrsystem bereitgestellt, das auf einem Trägerfahrzeug installiert ist, wobei das automatisierte Fahrsystem einen oder mehrere automatisierte Fahrsensoren und eine automatisierte Fahrsteuereinheit umfasst und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen von Zielfahrzeugmesswerten und Fahrspurmarkierungswerten von dem einen oder mehreren automatischen Fahrsensor(en); Bestimmen, ob ein Fahrspurausscherungsmanöver von dem Trägerfahrzeug, von einem vorausfahrenden Zielfahrzeug oder von dem den Trägerfahrzeug und den vorausfahrenden Zielfahrzeugen vollzogen wird, wobei die Fahrspurausscherungsmanöverbestimmung zumindest teilweise auf einem Querabstand zwischen dem Trägerfahrzeug und einer Fahrspurmarkierung (x_rechts, x_links) basiert; Bestätigung der Verfügbarkeit einer angrenzenden Fahrspur, wenn das Fahrspurausscherungsmanöver von dem Trägerfahrzeug vollzogen wird oder die Verfügbarkeit einer aktuellen Fahrspur bestätigt wird, wenn das Fahrspurausscherungsmanöver von dem vorausfahrenden Zielfahrzeug vollzogen wird; und die Beschleunigung des Trägerfahrzeugs mit dem automatisierten Fahrsystem während des Fahrspurausscherungsmanövers zu steuern, wobei die Beschleunigungsregelung zumindest teilweise auf der Fahrspurausscherungsmanöverbestimmung und der Verfügbarkeitsbestätigung der angrenzenden Fahrspur oder aktuellen Fahrspur basiert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein automatisiertes Fahrsystem bereitgestellt, das in einem Trägerfahrzeug installiert ist und Folgendes umfasst: einen oder mehrere automatisierte Fahrsensoren, die dafür konfiguriert sind, Zielfahrzeugmesswerte und Fahrspurmarkierungswerte zu erfassen; und eine automatisierte Fahrsteuerungseinheit, die dafür konfiguriert ist, ein Fahrspurausscherungsmanöver durch das Trägerfahrzeug oder ein vorausfahrendes Zielfahrzeug unter Verwendung der Zielfahrzeugmesswerte vorherzusagen, wobei die Fahrspurausscherungsmanövervorhersage zumindest teilweise auf einer relativen Seitenposition (x_lat) des Trägerfahrzeugs gegenüber dem vorausfahrenden Zielfahrzeug basiert; Bestimmen, ob das Fahrspurausscherungsmanöver von mindestens einem, dem Trägerfahrzeug, dem vorausfahrenden Zielfahrzeug oder dem Trägerfahrzeug und den vorausfahrenden Zielfahrzeugen vollzogen wird, wobei die Fahrspurausscherungsmanöverbestimmung zumindest teilweise auf einem Querabstand zwischen dem Trägerfahrzeug und einer Fahrspurmarkierung (x_rechts, x_links) basiert; Beschleunigungsregelung des Trägerfahrzeugs mit dem automatisierten Fahrsystem während des Fahrspurausscherungsmanövers, wobei die Beschleunigungsregelung zumindest teilweise auf der Fahrspurausscherungsmanövervorhersage und der Fahrspurausscherungsmanöverbestimmung basiert.
ZEICHNUNGEN
Bevorzugte exemplarische Ausführungsformen werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Kennzeichnungen gleiche Elemente bezeichnen und worin:
1 eine schematische Ansicht zeigt, die ein Trägerfahrzeug mit einem darauf installierten automatischen Fahrsystem und ein Zielfahrzeug vor dem Trägerfahrzeug veranschaulicht;
2A eine schematische Ansicht zeigt, die ein Szenario eines Trägerfahrzeugs veranschaulicht, das aus einer Fahrspur mit einem ersten Zielfahrzeug in eine Fahrspur mit einem zweiten Zielfahrzeug ausschert;
2B eine schematische Ansicht zeigt, die ein Szenario eines Trägerfahrzeugs veranschaulicht, das aus einer Fahrspur mit einem ersten Zielfahrzeug in eine Fahrspur ausschert, die frei ist;
2C eine schematische Ansicht zeigt, die ein Szenario eines Trägerfahrzeugs veranschaulicht, das aus einer Fahrspur mit einem ersten Zielfahrzeug in eine gegenüberliegende Fahrspur ausschert;
2D eine schematische Ansicht zeigt, die ein Szenario eines Zielfahrzeugs veranschaulicht, das aus einer Fahrspur mit einem Trägerfahrzeug in eine zweite Fahrspur ausschert;
3 ein Ablaufdiagramm zeigt, das ein exemplarisches Verfahren zur Verwendung mit einem automatisierten Fahrsystem veranschaulicht, das, wie das in 1 dargestellte System, auf einem Trägerfahrzeug installiert ist;
4 ein Ablaufdiagramm zeigt, das eine exemplarische Ausführungsform eines Bestimmungsschritts des in 3 dargestellten Verfahrens darstellt; und
5 ein Ablaufdiagramm zeigt, das eine exemplarische Ausführungsform eines Steuerungsschritts des in 3 dargestellten Verfahrens darstellt.
BESCHREIBUNG
Die hier beschriebenen Verfahren und Systeme können mit einer beliebigen Anzahl von autonomen oder halbautonomen Fahrzeugsystemen, wie z. B. einem Abstandsregeltempomatsystem (ACC), verwendet werden. Die Verfahren und das System können in einer exemplarischen Ausführungsform verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein Trägerfahrzeug oder ein Zielfahrzeug ausschert und dementsprechend die Beschleunigung und/oder andere Fahrmerkmale des Trägerfahrzeugs regelt. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „ausscheren“ das Einleiten oder zumindest das teilweise Beginnen eines Fahrspurwechsels oder einer Fahrspurausscherung von der gegenwärtigen Fahrspur des betreffenden Fahrzeugs. Im Allgemeinen enthalten die hierin beschriebenen Verfahren die Schritte des Bestimmens, dass ein Fahrzeug ausschert, des Bestimmens, welches Fahrzeug ausschert (z. B. ein Zielfahrzeug oder das Trägerfahrzeug) und dann die Beschleunigung des Trägerfahrzeugs in einer voraussichtlichen Weise basierend auf vorherigen Bestimmungen in dem Bemühen, das menschliche Fahrverhalten einigermaßen zu imitieren. Die Bestimmung, welches Fahrzeug ausschert, erfolgt basierend auf Zielfahrzeugsensordaten und Fahrspurmarkierungssensordaten, die durch das Trägerfahrzeug von einem oder mehreren automatisierten Fahrsensoren erfasst werden. Durch die Verwendung der Zielfahrzeugsensordaten in Verbindung mit den Fahrspurmarkierungssensordaten kann das Trägerfahrzeug nicht nur bestimmen, dass ein Fahrzeug ausschert, sondern auch welches Fahrzeug ausschert und wie darauf reagiert werden soll.
Wie unter Bezugnahme auf 1 ersichtlich, ist eine allgemeine und schematische Ansicht eines exemplarischen automatisierten Fahrsystems 10 dargestellt, das auf einem Trägerfahrzeug 12 installiert ist und das verwendet werden kann, um das Manövrieren um Zielfahrzeuge 14 herum zu verbessern (nur eines dargestellt). Der Begriff „automatisiertes Fahrsystem“ ist nicht auf voll autonome Fahrzeugsysteme beschränkt und kann mit einem entsprechend autonomen oder halbautonomen Fahrzeugsystem (z. B. Stufen 0–4 der Fahrzeugautomatisierung der nationalen Autobahnverkehrssicherheitsadministration („National Highway Traffic Safety Administration – NHTSA“) verwendet werden). Darüber hinaus kann das vorliegende System und Verfahren mit allen Fahrzeugtypen, darunter auch mit herkömmlichen Fahrzeugen, Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEVs), Elektrofahrzeugen mit erweiterter Reichweite (EREVs), batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen (BEVs), Motorrädern, Personenfahrzeugen, geländegängigen Fahrzeugen (SUVs), Crossover-Fahrzeuge, Lastwagen, Transportern, Bussen, Freizeitfahrzeugen (RVs) usw. verwendet werden. Das sind nur einige mögliche Anwendungen, da das hier beschriebene System und die beschriebenen Verfahren nicht auf die hier beschriebenen und in den 1–5 dargestellten exemplarischen Ausführungsformen beschränkt ist, und in einer beliebigen Anzahl von verschiedenen Möglichkeiten implementiert werden kann.
Gemäß einem Beispiel beinhaltet das automatisierte Fahrsystem 10 automatisierte Fahrsensoren, wie z. B. Fahrzeugsensoren 20–26, Zielsensoren 30–32 und Fahrspurmarkierungssensoren 34–36, sowie ein Steuermodul 40, eine oder mehrere Bremsvorrichtungen 50–56 und ein Motorsteuermodul 60. Wie hierin verwendet, ist ein „automatisierter Fahrsensor“ ein Sensor, der in der Lage ist, Informationen für das automatisierte Fahrsystem zu sammeln, die einen besseren Betrieb eines oder mehrerer autonomer oder halbautonomer Funktionen des Trägerfahrzeugs ermöglichen können. So können beispielsweise sich diese Informationen auf das Trägerfahrzeug, ein oder mehrere Zielfahrzeug(e), Fahrspurmarkierungen, andere Fahrbahneigenschaften oder -bedingungen, andere Verkehrsinformationen, Umgebungsbedingungen (z. B. das Wetter) usw. beziehen.
Eine beliebige Anzahl von verschiedenen Sensoren, Geräten, Modulen und/oder Systemen kann ein automatisiertes Fahrsystem 10 mit Informationen oder Eingabedaten versorgen, die durch das vorliegende Verfahren verwendet werden können. Hierzu gehören beispielsweise die in 1 dargestellten exemplarischen Sensoren, sowie andere Sensoren, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, jedoch hier nicht dargestellt sind. Es sollte erkannt werden, dass die Fahrzeugsensoren 20–26, die Zielsensoren 30–32, die Fahrspursensoren 34–36, sowie jeder andere Sensor, der durch das automatisierte Fahrsystem 10 verwendet wird, in Form von Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination derselben ausgeführt sein können. Diese Sensoren können die Bedingungen oder Merkmale, für die sie bereitgestellt werden, direkt erfassen oder messen, oder sie können diese Bedingungen oder Merkmale indirekt anhand von Informationen auswerten, die von anderen Sensoren, Geräten, Modulen, Systemen usw. bereitgestellt werden.
Darüber hinaus können diese automatisierten Fahrsensoren elektronisch an das Steuermodul 40 in einer Reihe von auf dem Fachgebiet bekannten Weisen, wie beispielsweise durch einen oder mehrere Drähte oder Kabel, einen Kommunikationsbus, ein Netzwerk, durch eine drahtlose Verbindung usw. gekoppelt sein. Diese Sensoren können in ein anderes Fahrzeuggerät, -Modul, -System usw. integriert sein (z. B. Sensoren, die in einem Motorsteuerungsmodul (ECM), einem Traktionskontrollsystem (TCS), einem elektronischen Stabilitätskontrollsystem (ESC), Antiblockiersystem (ABS) usw. integriert sind), können eigenständige Komponenten sein (wie in 1 schematisch dargestellt), oder können gemäß einer anderen Anordnung bereitgestellt werden. Es ist möglich, dass beliebige der verschiedenen nachstehend beschriebenen Sensorablesungen anstatt direkt von einem tatsächlichen Sensorelement von einem anderen Gerät, Modul, System usw. im Trägerfahrzeug 12 bereitgestellt werden. In einigen Fällen können mehrere Sensoren zum Erfassen eines einzelnen Parameters (z. B. zur Herstellung einer Signalredundanz, Bereitstellung von Sicherheit) eingesetzt werden. Es sollte beachtet werden, dass die vorgenannten Szenarien nur einige der Möglichkeiten darstellen, da jede Art von geeigneter Sensoranordnung von dem automatisierten Fahrsystem 10 verwendet werden kann und das System 10 daher nicht auf einen speziellen Sensor oder eine spezielle Sensoranordnung beschränkt ist.
Die Fahrzeugsensoren 20–26 können ein automatisiertes Fahrsystem 10 mit einer Vielzahl von Trägerfahrzeugmesswerten und/oder anderen Informationen bereitstellen, die durch das vorliegende Verfahren verwendet werden können. In einer Ausführungsform erzeugen die Fahrzeugsensoren 20–26 Trägerfahrzeugmesswerte, die für die Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder andere Dynamiken des Trägerfahrzeugs 12 repräsentativ sind. Einige Beispiele für die besagten Trägerfahrzeugmesswerte beinhalten eine Trägerfahrzeug-Geschwindigkeitsmessung, eine Trägerfahrzeug-Beschleunigungsmessung und eine Trägerfahrzeug-Gierratenmessung. Die Fahrzeugsensoren 20–26 können eine Vielzahl von verschiedenen Sensoren und Erfassungstechniken verwenden, unter anderem auch jene, die die Raddrehzahl, die Fahrgeschwindigkeit, die Gaspedalstellung, die Gangschaltauswahl, die Beschleunigungssensoren, die Motordrehzahl, die Motorleistung, die Drosselklappenstellung und die Inertialmesseinheit (IMU), verwenden. In dem in 1 dargestellten Beispiel sind einzelne Raddrehzahlsensoren 20–26 mit jedem der vier Räder des Trägerfahrzeugs gekoppelt und geben die Rotationsgeschwindigkeit der vier Räder separat an. Fachlich versierte Techniker werden begrüßen, dass diese Sensoren mit optischen, elektromagnetischen oder anderen Technologien arbeiten können und dass andere Fahrzeugmesswerte, wie z. B. die Fahrzeugbeschleunigung, aus den Ausgabewerten dieser Sensoren abgeleitet bzw. berechnet werden können. In einer anderen Ausführungsform bestimmen die Fahrzeugsensoren 20–26 die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ zu dem Boden, indem sie Radar-, Laser- und/oder andere Signale in Richtung des Bodens richten und die reflektierten Signale analysieren, oder Satellitennavigationsdaten aus einem GPS-Navigationsmodul verwenden. Wie oben erwähnt, können die Fahrzeugsensoren 20–26 ein Teil eines anderen Geräts, Moduls, Systems usw., wie z. B. ein Antiblockiersystem (ABS), sein.
Die Zielsensoren 30–32 bieten zudem ein automatisiertes Fahrsystem 10 mit einer Vielzahl von Zielfahrzeugmesswerten und/oder anderen Informationen, die nach dem vorliegenden Verfahren verwendet werden können. In einem Beispiel erzeugt der Zielsensor 30 Zielfahrzeugmesswerte, die für die jeweilige Position, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung eines oder mehrerer Zielfahrzeuge 14 oder anderer Zielobjekte repräsentativ sind. Diese Messwerte können absoluter Natur sein (z. B. ein Zielfahrzeug-Geschwindigkeitsmesswert oder ein Zielfahrzeug-Beschleunigungsmesswert) oder können relativ in der Natur sein (z. B. ein relativer Geschwindigkeitsmesswert, der der Differenz zwischen Soll- und Trägerfahrzeuggeschwindigkeiten entspricht oder ein relativer Beschleunigungsmesswert, der der Differenz zwischen Ziel- und Trägerfahrzeugbeschleunigungen entspricht). Diese Zielfahrzeugmesswerte können sich auf Längsmessungen beziehen (z. B. die relative Längsgeschwindigkeit, wie schnell ein Fahrzeug im Vergleich zu den anderen fährt) oder laterale Messwerte (z. B. die relative Quergeschwindigkeit, wie schnell ein gegenüber dem anderen Fahrzeug aus einer Fahrspur driftet). In einem Beispiel kann der Zielsensor 30 eine Kamera beinhalten, die Bilder eines Zielfahrzeugs 14 erfasst, das vor dem Trägerfahrzeug 12 positioniert ist. Anschließend können die Bilder verarbeitet werden, um die Abstände x_links,T und x_rechts,T, zu erhalten, die den Abstand zwischen der jeweiligen Seite des Zielfahrzeugs und einer Fahrspurmarkierung, wie z. B. Fahrspurmarkierungen 18 ₂ und 18 ₃, angeben können. Der Zielsensor 30 kann ein einzelner Sensor oder eine Kombination von Sensoren sein und kann unter anderem ein Lidar-System (LIDAR), ein Funkmesssystem (RADAR), eine visuelle Vorrichtung (z. B. Kamera, usw.), eine Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung oder eine Kombination derselben beinhalten.
Die Fahrspurmarkierungssensoren 34–36 erfassen Fahrspurmarkierungswerte, die dem automatisierten Fahrsystem 10 bereitgestellt und durch das vorliegende Verfahren verwendet werden können. In einer Ausführungsform sind die Fahrspurmarkierungssensoren Kameras, die Bilder von der Straße an den Seiten und/oder vor dem Trägerfahrzeug erfassen, wobei Fahrspurmarkierungen angeordnet sein können, wie z. B. die gestrichelten Fahrspurmarkierungen, wie bei 18 ₂ und 18 ₃ dargestellt, oder die festen Fahrspurmarkierungen, wie bei 18 ₁ und 18 ₄ dargestellt. Dann können durch die Verarbeitung der erfassten Bilder und/oder anderer Fahrspurmarkierungswerte unter Verwendung von Bildverarbeitungssoftware oder -Firmware eine oder mehrere Fahrspurmarkierungen identifiziert werden. In einer anderen Ausführungsform senden straßenseitige Sensoren drahtlose Signale an das Trägerfahrzeug, die durch das vorliegende Verfahren verwendet werden können. Darüber hinaus können Merkmale, Attribute, Messwerte, Messungen und/oder Eigenschaften durch Auswertung der Bilder und/oder anderer Fahrspurmarkierungsmesswerte, die durch das System 10 gesammelt werden, bestimmt werden. Die Verarbeitung kann durch die Verarbeitungsvorrichtung 44 im Steuermodul 40, durch die Fahrspurmarkierungssensoren 34–36 oder eine andere Vorrichtung, die die Bilder verarbeiten kann, ausgeführt werden. In einem Beispiel beinhalten die Fahrspurmarkierungswerte den Abstand zwischen der linken Seite des Trägerfahrzeugs 12 und einer Fahrspurmarkierung 18 ₂, Abstand x_links und kann durch die Bildverarbeitung von Bildern bestimmt werden, die vom Sensor 34 auf der linken Seite des Fahrzeugs 12 erfasst wurden. In gleicher Weise kann der Fahrspurmarkierungssensor 36 den Abstand x_rechts bestimmen.
In anderen Ausführungsformen kann Abstand x_links und x_rechts mit unterschiedlichen Referenzpunkten berechnet werden. Für x_links kann der besagte Abstand der Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Trägerfahrzeugs 12 und der Fahrspurmarkierung 18 ₂, der Abstand zwischen der linken Seite des Trägerfahrzeugs 12 und einer anderen Fahrspurmarkierung links vom Trägerfahrzeug (z. B. Fahrspurmarkierung 18 ₁) sein. Das gleiche gilt für x_rechts gegenüber der rechten Seite im Gegensatz zur linken Seite. Des Weiteren können andere Abstände unter Verwendung der Fahrspurmarkierungssensoren 34–36 berechnet werden, wie z. B. jene Abstände zwischen einem Referenzpunkt auf einem Zielfahrzeug und einer Fahrspurmarkierung (z. B. x_links und x_rechts, wobei sich der Abstand anstatt auf das Trägerfahrzeug auf ein Zielfahrzeug bezieht). Es sollte beachtet werden, dass x_links,T und x_rechts,T in ähnlicher Weise, jedoch in Bezug auf das Zielfahrzeug im Gegensatz zu dem Trägerfahrzeug, berechnet werden können.
Zusätzlich zu dem Vorstehenden kann in verschiedenen Ausführungsformen eine Kamera oder eine andere visuelle Vorrichtung in Verbindung mit einem oder mehreren der Sensoren 30–36 verwendet werden. Beispielsweise könnte eine vordere Sichtkamera zur Mitte der Windschutzscheibe hin angeordnet und positioniert sein, um Fahrspurmarkierungen in der aktuellen Fahrspur 16 ₂ in einer oder mehreren angrenzenden Fahrspuren 16 ₁, 16 ₃ oder einer Kombination derselben zu erfassen. Dementsprechend ist das automatisierte Fahrsystem 10 nicht auf irgendeine spezielle Art von Sensor- oder Sensoranordnung, oder eine spezifische Technik zum Sammeln oder Verarbeiten von Sensormesswerten oder ein spezielles Verfahren zur Bereitstellung von Sensormesswerten beschränkt, da die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich als Beispiel dienen sollen. Die Fahrzeugsensoren 20–26, die Zielsensoren 30–32 und die Fahrspurmarkierungssensoren 34–36 sind alle Beispiele für automatisierte Fahrsensoren.
Das Steuermodul 40 kann in einer Ausführungsform einer automatisierten Fahrsteuereinheit entsprechen. Das Steuermodul 40 kann eine Reihe von elektronischen Verarbeitungsvorrichtungen, Speichervorrichtungen, Eingabe/Ausgabe(I/O)-Vorrichtungen und/oder anderen bekannten Komponenten beinhalten und verschiedene steuerungs- und/oder kommunikationsbezogene Funktionen ausführen. In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das Steuermodul 40 eine elektronische Speichervorrichtung 42, die verschiedene Sensordaten (z. B. Fahrzeugsensordaten, Zielfahrzeugsensordaten und Fahrspurmarkierungssensordaten von automatisierten Fahrsensoren 20–26, 30–32 und 34–36), Nachschlagetabellen oder andere Datenstrukturen, Algorithmen (z. B. jene, die in dem unten beschriebenen Verfahren verwendet werden können), verschiedene Schwellenwerte usw. speichert. Die Speichervorrichtung 42 kann zudem relevante das Fahrzeug 12 betreffende Merkmale und Hintergrundinformationen, wie z. B. Informationen über Bremswege, Entschleunigungsgrenzen, maximale Bremsleistung, Wenderadius, Temperaturgrenzen, Feuchtigkeits- oder Niederschlagsgrenzen, Fahrverhalten oder andere Fahrerverhaltensdaten usw. speichern. Das Steuermodul 40 kann zudem eine elektronische Verarbeitungsvorrichtung 44 (z. B. einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) usw.) beinhalten, die Befehle für Software, Firmware, Programme, Algorithmen, Scripts usw. ausführt, die in der Speichervorrichtung 42 gespeichert sind und die hierin beschriebenen Prozesse und Verfahren regeln und ausführen können. Das Steuermodul 40 kann über einen geeigneten Fahrzeugkommunikationsbus elektronisch mit anderen Fahrzeuggeräten, Modulen und Systemen verbunden sein und bei Bedarf mit diesen interagieren. Es handelt sich hierbei natürlich nur um einige der möglichen Anordnungen, Funktionen und Fähigkeiten des Steuermoduls 40, da auch andere Ausführungsformen verwendet werden könnten.
Je nach Ausführungsform kann das Steuermodul 40 ein eigenständiges Fahrzeugelektronikmodul (z. B. ein Objekterfassungscontroller, ein Sicherheitscontroller usw.) sein, das in ein anderes Fahrzeugelektronikmodul (z. B. eine integrierte Steuereinheit innerhalb des Gerätes, das die Zielsensoren, ein Parkunterstützungssteuermodul, ein elektronisches Bremssteuermodul (EBCM) usw. beinhaltet) integriert oder eingebaut sein kann, oder es kann Bestandteil eines größeren Netzwerks oder Systems sein (ein aktives Sicherheitssystem, ein Traktionskontrollsystem (TCS), ein elektronisches Stabilitätskontrollsystem (ESC), ein Antiblockiersystem (ABS), ein Fahrerassistenzsystem, ein Abstandsregeltempomatsystem (ACC), ein Fahrspurausscherungswarnsystem usw.), um nur einige Möglichkeiten zu nennen. Dementsprechend ist das Steuermodul 40 nicht auf irgendeine spezielle Ausführungsform oder Anordnung beschränkt.
Die Bremsvorrichtungen 50–56 können ein Teil eines geeigneten Fahrzeugbremssystems, darunter auch Teil der mit Scheibenbremsen verbundenen Systeme, Trommelbremsen, elektrohydraulischen Bremsen, elektromechanischen Bremsen, regenerativen Bremsen, Bremsen-durch-Draht usw., sein. In einer exemplarischen Ausführungsform sind die Bremsvorrichtungen 50–56 Scheibenbremsen und beinhalten im Allgemeinen einen Rotor, einen Bremssattel, einen Kolben und Bremsbeläge (nicht dargestellt) und können Teil eines elektrohydraulischen Bremssystems (EHB) sein. Wie unter versierten Fachleuten bekannt, ist eine Reifenradanordnung (nicht dargestellt) mit mehreren Radmuttern an einer Nabe befestigt, sodass sich der Reifen, das Rad, die Nabe und der Rotor alle zusammen drehen können. Ein Bremssattel überspannt den Rotor und trägt einen Bremskolben, sodass durch Bremsbeläge an sich gegenüberliegenden Seiten des Rotors eine Druck- und Reibungsbremskraft während eines Bremsvorgangs aufgebracht werden kann. Die Reibungsbremskräfte verlangsamen die Drehung des Rotors und damit die Drehung der Reifenradanordnung und letztlich das Fahrzeug. Die Bremskolben für jedes der verschiedenen Räder oder Ecken können: alle gleichmäßig gesteuert, radabhängig gesteuert, in Gruppen gesteuert (z. B. die Vorderräder werden getrennt von den Hinterrädern gesteuert) oder gemäß einem anderen bekannten Verfahren gesteuert werden. Wiederum sollte klar sein, dass die vorstehende Beschreibung der Bremsvorrichtungen 50–56 nur zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen ist. Die hier beschriebenen Verfahren können mit einer beliebigen Anzahl von verschiedenen Bremsvorrichtungen verwendet werden, einschließlich jener, die in elektromechanischen Bremssystemen (EMB) oder anderen Bremsung-durch-Draht-Systemen vorzufinden sind. Beispielsweise könnten die Bremsvorrichtungen 50–56 durch andere geeignete Komponenten, wie z. B. elektromechanische Bremsen mit elektrischen Bremssätteln (E-Bremssätteln), Trommelbremsen und Hybridfahrzeugbremsen, die regeneratives Bremsen verwenden, ersetzt werden.
Das Motorsteuermodul (ECM) 60 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass es einen oder mehrere Aspekte des Fahrzeugantriebs durch Steuern eines Verbrennungsmotors, eines Elektromotors, einer Kombination derselben oder eines anderen Fahrzeugantriebsmechanismus kontrolliert. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das Steuermodul 40 über einen Kommunikationsbus mit dem ECM 60 verbunden. Das Steuermodul 40 kann dann das ECM 60 dazu anweisen, den Antrieb des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs 12 zu erhöhen, zu verringern oder aufrechtzuerhalten. Zusätzlich oder in einer anderen Ausführungsform kann das ECM 60 mit den Bremsvorrichtungen 50–56 verbunden sein und mit diesen zusammenwirken.
In den 2A–2D werden nun mehrere verschiedene potentielle Problemstellungen dargestellt, die bei einem Trägerfahrzeug 12 während der Fahrt mit Hilfe des automatisierten Fahrsystems 10 auftreten können. In diesen Problemstellungen und in der entsprechenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass das System 10 ein Abstandsregeltempomatsystem (ACC) ist, und dass das Trägerfahrzeug 12 einem sich langsamer bewegenden vorausfahrenden Zielfahrzeug 14 folgt, bevor ein Ausscherungsereignis eintritt. Die Figuren zeigen jeweils mindestens ein Zielfahrzeug 14, das sich vor dem Trägerfahrzeug 12 befindet. Die Pfeile geben an, wohin das Fahrzeug (Trägerfahrzeug in den 2A–2C und Zielfahrzeug 14 ₁ in 2D) fährt und/oder beabsichtigt, hinzufahren (d. h. die Richtung eines Ausscherungsmanövers). 2A–2D werden in Verbindung mit 1 verwendet, um die Beschreibung der nachfolgenden exemplarischen Ausführungsformen zu erleichtern, indem ein veranschaulichender Bezug auf einige Problemstellungen gegeben wird, bei denen die in den 3–5 dargestellten Verfahren angewendet werden können. Es sollte beachtet werden, dass die in den 2A–2D dargestellten Problemstellungen nicht einschränkend sind und nur einige der zahlreichen möglichen Problemstellungen repräsentieren, die bei einem Trägerfahrzeug auftreten können.
In 3 ist ein exemplarisches Verfahren 200 zur Verwendung mit einem automatisierten Fahrsystem 10 dargestellt, das auf einem Trägerfahrzeug 12 installiert ist. Das automatisierte Fahrsystem umfasst einen oder mehrere automatisierte Fahrsensor(en) und eine automatisierte Fahrsteuereinheit, wie die zuvor beschriebenen. Obwohl die nachfolgende Beschreibung in erster Linie mit Bezug auf ein vorausfahrendes Zielfahrzeug 14 ₁ erläutert wird, ist zu beachten, dass die nachfolgende Erläuterung nicht einschränkend ist und auch für Schlepp- und/oder nahe gelegene oder angrenzende Zielfahrzeuge gilt.
Das Verfahren 200 beginnt mit dem Schritt 210, worin das automatisierte Fahrsystem 10 auf dem Trägerfahrzeug 12 Zielfahrzeugmesswerte von einem oder mehreren automatisierten Fahrsensor(en) erfasst. In einer Ausführungsform können die Zielsensoren 30–32 Informationen bezüglich einer relativen Seitenposition zwischen dem Trägerfahrzeug 12 und dem Zielfahrzeug 14 ₁ (x_lat) erfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Steuermodul 40 Host-Trägerfahrzeugmesswerte von den Fahrzeugsensoren 20–26 empfangen, die für bestimmte Bedingungs-/Parameterwerte repräsentativ sind oder diesen entsprechen, wie beispielsweise eine Trägerfahrzeuggeschwindigkeit, eine relative Geschwindigkeit mit Bezug auf ein Zielfahrzeug, ein relativer Abstand gegenüber einem Zielfahrzeug, eine tatsächliche Zielfahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Identifikation einer Fahrspur, in der sich ein Zielfahrzeug 14 oder das Trägerfahrzeug 12 befindet. Diese Messwerte und/oder Signale können dann im Speicher, wie beispielsweise in der elektronischen Speichervorrichtung 42 im Steuermodul 40, gespeichert werden.
In Schritt 220 erfasst das automatisierte Fahrsystem 10 Fahrspurmarkierungen von einem oder mehreren automatisierten Fahrsensor(en). So können beispielsweise die Fahrspurmarkierungssensoren 34–36 verwendet werden, um Informationen bezüglich einer oder mehrerer Fahrspurmarkierungen, wie z. B. die Abstände x_links und x_rechts, zu sammeln oder zu erfassen. Die Abstände x_links und x_rechts können als Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug und der Fahrspurmarkierung auf der jeweiligen Seite der aktuellen Fahrspur des Trägerfahrzeugs berechnet (z. B. ist x_links der Abstand zwischen der linken Seite des Trägerfahrzeugs 12 und einer Fahrspurmarkierung der Fahrspur 18 ₂ und x_rechts der Abstand zwischen der rechten Seite des Trägerfahrzeugs 12 und einer Fahrspurmarkierung der Fahrspur 18 ₃). Alternativ dazu können die x_links und x_rechts der Abstand zwischen einer anderen Fahrspur auf der jeweiligen Seite und dem Trägerfahrzeug sein (z. B. ist x_links der Abstand zwischen der linken Seite des Trägerfahrzeugs 12 und einer Fahrspurmarkierung der Fahrspur 18 ₁ und x_rechts der Abstand zwischen der rechten Seite des Trägerfahrzeugs 12 und einer Fahrspurmarkierung der Fahrspur 18 ₄). In anderen Ausführungsformen können die Abstände der Abstand zwischen der Mitte des Trägerfahrzeugs 12 und einer oder mehreren Fahrspurmarkierungen einer Fahrspur sein. Andere Ausführungsformen beinhalten einen Abstand zwischen einer oder mehreren Fahrspurmarkierungen einer Fahrspur und einem oder mehreren Bezugspunkten des Trägerfahrzeugs 12 und/oder des bzw. der Zielfahrzeug(e) 14.
In einer Ausführungsform können die Fahrspurmarkierungssensoren 34–36 Kameras sein, die Bilder der an das Trägerfahrzeug angrenzenden Straßenoberfläche erfassen. Die erfassten Bilder können dann von den Sensoren 34–36 verarbeitet und/oder von der Verarbeitungsvorrichtung 44 des Steuermoduls 40 verarbeitet werden, um Informationen zu bestimmen, die sich auf eine oder mehrere Fahrspurmarkierungen 18, wie z. B. Abstände x_links und/oder x_rechts beziehen. Die Ergebnisse der Bildverarbeitung können mit anderen Informationen, wie z. B. jenen Information verwendet werden, die in Schritt 210 gesammelt wurden, um weitere Bestimmungen bezüglich der Fahrspurmarkierungen vorzunehmen, z. B. um die Abstände x_links und x_rechts zu bestimmen und/oder zu bestimmen, ob sich das bzw. die Zielfahrzeug(e) in der gleichen Fahrspur wie das Trägerfahrzeug 12 oder in einer angrenzenden Fahrspur zum Trägerfahrzeug 12 befindet bzw. befinden.
In einer anderen Ausführungsform können die Sensoren 34–36 und/oder Zielfahrzeugsensoren 30–32 Kameras sein, die Bilder eines oder mehrerer Zielfahrzeuge 14 und/oder der Straße in der Nähe des Zielfahrzeugs bzw. der Zielfahrzeuge erfassen. Diese Informationen können dann durch die Sensoren 30–36 selbst oder durch die Verarbeitungsvorrichtung 44 verarbeitet werden, um Fahrspurmarkierungsinformationen zu bestimmen, die sich auf das eine oder mehrere Zielfahrzeug(e) beziehen, wie z. B. die Abstände x_links und/oder x_rechts, die dem bzw. den Zielfahrzeug(en) und einem oder mehreren Fahrspurmarkierungen 18 entsprechen. Zusätzlich können aus diesen Fahrspurmarkierungssensordaten andere Informationen, wie beispielsweise die Identität der Fahrspur, erhalten werden, in der sich das Zielfahrzeug befindet oder ob sich das bzw. die Zielfahrzeug(e) in der gleichen Fahrspur wie das Trägerfahrzeug befindet. In jedem Fall sollte klar sein, dass die Schritte 210 und 220 in beliebiger Reihenfolge und/oder gleichzeitig ausgeführt werden können und dass die in 2 dargestellte Reihenfolge lediglich als Beispiel dient.
In Schritt 230 prognostiziert das automatisierte Fahrsystem 10 ein Fahrspurausscherungsmanöver durch das Trägerfahrzeug oder ein vorausfahrendes Zielfahrzeug unter Verwendung der Zielfahrzeugmesswerte. Die Fahrspurausscherungsmanöverbestimmung basiert zumindest teilweise auf einer relativen Querposition oder einem Querabstand des Trägerfahrzeugs gegenüber dem vorausfahrenden Zielfahrzeug (x_lat). In einer Ausführungsform wird die relative Querposition (x_lat) in Schritt 210 durch Auswertung der Zielfahrzeugmesswerte und/oder Trägerfahrzeugmesswerte erhalten, die ggf. von den Sensoren 20–32 gesammelt werden. Wenn beispielsweise die relative Querposition (x_lat) zwischen dem Trägerfahrzeug und dem vorausfahrenden Zielfahrzeug 14 ₁ mehr als einem Schwellenwert entspricht, kann das automatisierte Fahrsystem 10 dies vorhersagen, dass ein Ausscherungsmanöver entweder durch das Zielfahrzeug 14 ₁ oder das Trägerfahrzeug 12 stattfindet. Zusätzlich kann im Verlauf der Zeit eine Änderung der relativen Querposition (x_lat) berechnet werden, indem den Sensoren 20–26 und/oder 30–32 mehrere Messwerte und/oder Sensordaten entnommen werden. Diese Änderung der relativen Querposition (x_lat) kann im Verlauf der Zeit verwendet werden, um eine genauere Vorhersage zu treffen, da hierdurch falsche Positive vermindert werden, die aus der bloßen Verwendung eines relativen Querabstands auftreten können. Dies kann insbesondere in dem Fall nützlich sein, in dem das Trägerfahrzeug 12 und das Zielfahrzeug 14 ₁ auf derselben Fahrspur driften. Es können auch andere Techniken zur Vorhersage eines Fahrspurausscherungsmanövers, das zumindest teilweise auf der relativen Querposition x_lat basiert, verwendet werden, darunter auch die relative Quergeschwindigkeit v_lat oder andere Parameter, die aus x_lat abgeleitet sind. Selbstverständlich können auch Gierrate, Lenkradwinkel und andere Fahrzeugparameter in dieser Fahrspurausscherungsvorhersage verwendet werden. Nachdem bestimmt wurde, dass eine Fahrspurausscherungsvorhersage erfolgt, wird Schritt 240 ausgeführt.
In Schritt 240 bestimmt das automatisierte Fahrsystem 10, ob das Fahrspurausscherungsmanöver durch das Trägerfahrzeug oder durch das vorausfahrende Zielfahrzeug vollzogen wird. In anderen Ausführungsformen kann das automatisierte Fahrsystem bestimmen, ob ein Fahrspurausscherungsmanöver von einem hinterherfahrenden Zielfahrzeug oder einem nahe gelegenen/angrenzenden Zielfahrzeug vollzogen wird. In jedem Fall kann die Fahrspurausscherungsmanöverbestimmung zumindest teilweise auf dem Querabstand zwischen dem Trägerfahrzeug und einer (x_links, x_rechts) basieren.
Wie unter Bezugnahme auf 4 ersichtlich, veranschaulicht ein detaillierteres Ablaufdiagramm eine exemplarische Ausführungsform eines Bestimmungsschritts 240 des in 3 dargestellten Verfahrens. Die exemplarische Ausführungsform aus Schritt 240 veranschaulicht die Schritte 241–248 und beginnt mit dem Schritt 241, in dem bestimmt wird, ob die relative Quergeschwindigkeit (v_lat) nach rechts, nach links oder in keine von beiden Richtungen erfolgt. Diese Bestimmung kann auf den in den Schritten 210 und/oder 220 gesammelten Signalen, sowie anderen Berechnungen basieren, die daraus abgeleitet werden können oder wurden, wie z. B. die relative Querposition (x_lat) des Trägerfahrzeugs gegenüber einem Zielfahrzeug.
In einer Problemstellung, in der das Trägerfahrzeug, wie in den 2A und 2B dargestellt, nach links ausschert, um einen Fahrspurwechsel nach links zu vollziehen, erfolgt die relative Quergeschwindigkeit (v_lat) des vorausfahrenden Zielfahrzeugs aus der Perspektive des Trägerfahrzeugs nach rechts (d. h. wenn sich das Trägerfahrzeug nach links bewegt, befindet sich das Zielfahrzeug, wie in 1 ersichtlich, auf der rechten Seite des Trägerfahrzeugs). In dem Fall, in dem das Zielfahrzeug nach rechts ausschert, würde die relative Quergeschwindigkeit (v_lat) des Zielfahrzeugs ebenfalls nach rechts erfolgen, weshalb die Richtungsabhängigkeit von v_lat allein nicht ausreicht, um festzustellen, welches Fahrzeug ausschert. Das gleiche Problem besteht bei der Bestimmung, ob das Zielfahrzeug nach links ausschert oder ob das Trägerfahrzeug nach rechts ausschert. Daher sind mehr Informationen erforderlich, um festzustellen, welches Fahrzeug die Ausscherung bzw. Ausscherung vollzieht. Bei diesen Informationen kann es sich um Abstände und/oder Abstandsveränderungsgeschwindigkeiten zwischen dem Trägerfahrzeug und einem oder mehreren Fahrspurmarkierungen auf der Fahrbahn in der Nähe des oder angrenzend an das Trägerfahrzeug oder Zielfahrzeug handeln.
In einer Ausführungsform von Schritt 241 kann das Trägerfahrzeug die Verarbeitungsvorrichtung 44 des Steuermoduls 40 verwenden, um eine relative Quergeschwindigkeit (v_lat) eines Zielfahrzeugs 14 ₁ zu bestimmen. Im Allgemeinen entspricht die relative Quergeschwindigkeit der Änderungsgeschwindigkeit der relativen Querposition in Abhängigkeit von der Zeit (v_lat = Δx_lat/Δt). So kann beispielsweise das Fahrzeug die in Schritt 210 gesammelten Zielfahrzeugmesswerte verwenden, um eine Vielzahl von relativen Querpositionen (x_lat, 1, x_lat, 2, ... x_lat, n) des Trägerfahrzeugs 12 gegenüber dem Zielfahrzeug 14 ₁ zu berechnen. Das Verfahren kann diese Messwerte sammeln und einen Zeitstempel mit jedem entsprechenden x_lat-Wert verknüpfen. Dann kann das Verfahren mit einer Vielzahl von x_lat und Zeitstempelpaaren die Änderungsrate der relativen Querposition zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug berechnen, indem die Positionsänderung in Abhängigkeit von der Zeit berechnet wird. Dies ergibt eine relative Quergeschwindigkeit, die positiv oder negativ sein kann, je nach lateraler Richtung, in der sich das Zielfahrzeug gegenüber dem Trägerfahrzeug bewegt (z. B. gibt ein positiver x_lat-Wert an, dass sich das Zielfahrzeug, wie in 1 dargestellt, rechts vom Trägerfahrzeug befindet). Zur Verdeutlichung würde die relative Quergeschwindigkeit, falls sich beide Fahrzeuge mit der gleichen Geschwindigkeit entweder nach rechts oder links bewegen (z. B. wenn beide Fahrzeuge ausscheren), gleich Null betragen. Nach der Berechnung einer oder mehrerer relativer Quergeschwindigkeiten kann das Verfahren bestimmen, ob die relative Quergeschwindigkeit (v_lat) nach rechts, nach links oder in keine von beiden Richtungen erfolgt. Im letzteren Fall kann dies auf die Tatsache zurückzuführen sein, dass weder das Trägerfahrzeug noch das Zielfahrzeug ausscheren oder auf die Tatsache, dass sowohl das Trägerfahrzeug als auch das Zielfahrzeug ausscheren.
In Schritt 242 wird der Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug und der linken Fahrspurmarkierung (x_links) mit dem Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug und der rechten Fahrspurmarkierung (x_rechts) verglichen. Wie bereits erwähnt, kann diese Information verwendet werden, um dem Fahrzeug dabei zu helfen, zu bestimmen, ob das Trägerfahrzeug oder ob das Zielfahrzeug ausschert. So kann beispielsweise (und höchstwahrscheinlich wird) das Trägerfahrzeug, das nach links ausschert, und das Zielfahrzeug, das nach links ausschert, in Schritt 241 bei der Auswertung zu demselben Ergebnis kommen, sodass zusätzliche Kriterien erforderlich sein werden, um zu identifizieren, welches Fahrzeug beginnt, die Fahrspur zu wechseln.
In einer Ausführungsform von Schritt 242 werden die Abstände x_links und x_rechts von den Fahrspurmarkierungssensoren 34 bzw. 36 erhalten und sind, wie in 1 dargestellt, die Abstände zwischen einem Referenzpunkt an dem Trägerfahrzeug 12 und der nächsten Fahrspurmarkierung auf der jeweiligen Seite des Trägerfahrzeugs. Nachdem diese Abstände erhalten wurden, wie dies in Schritt 220 der Fall ist, werden die beiden Abstände miteinander verglichen. Die Abstände können durch die Verarbeitungsvorrichtung 44 im Steuermodul 40 verglichen werden. In einer anderen Ausführungsform verwendet Schritt 242 die Richtung der relativen Quergeschwindigkeit (aus dem vorherigen Schritt), um zu bestimmen, welche Seite (links oder rechts) ausgewertet werden soll.
In Schritt 243 wird bestimmt, ob der geringere der beiden Abstände (x_links oder x_rechts, wie in Schritt 242 bestimmt) mit einer monotonen Geschwindigkeit und in entgegengesetzter Richtung von v_lat abnimmt. Wie hierin verwendet, bedeutet „monotone Geschwindigkeit“ im Großen und Ganzen jede Geschwindigkeit, die, wenn sie über einen geeigneten Zeitraum ausgewertet wird, wesentlich zunimmt oder abnimmt, jedoch nicht beides. Ein geeigneter Zeitraum kann die Zeit sein, die es braucht, um ein Ausscherungsmanöver zu beginnen oder zu initiieren. In einem ersten Szenario befindet sich, wie in 2A dargestellt, folgt das Trägerfahrzeug 12 einem langsameren Zielfahrzeug 14 und schert auf die linke Fahrspur aus, daher ist der Abstand x_links höchstwahrscheinlich geringer als der Abstand x_rechts. Des Weiteren nimmt der Abstand x_links ab, wenn sich das Trägerfahrzeug 12 in die linke Fahrspur und in die entgegengesetzte Richtung von v_lat begibt, was in diesem Fall nach rechts wäre. Aus den in Schritt 220 gesammelten Informationen kann eine Vielzahl von Abständen x_links berechnet werden. Das Fahrzeug kann dann die Abstände miteinander vergleichen, um zu sehen, ob die Abstände mit einer monotonen Geschwindigkeit und in der entgegengesetzten Richtung von v_lat abnehmen. Hat der Abstand x_links abgenommen, jedoch nicht in die entgegengesetzte Richtung von v_lat (z. B. in die gleiche Richtung von v_lat), kann dies darauf hindeuten, dass das Zielfahrzeug, wie in den Schritten 245 bis 248 dargestellt, einen Fahrspurwechsel vollzieht. Wenn der geringere Abstand mit einer monotonen Geschwindigkeit und in der entgegengesetzten Richtung von v_lat abnimmt, geht das Verfahren zu Schritt 244 über; andernfalls geht das Verfahren zu Schritt 245 über.
Nach Erreichen von Schritt 244 bestimmt das Verfahren, dass das Trägerfahrzeug ausschert und höchstwahrscheinlich die Fahrspur wechselt. Die in diesen Bestimmungen verwendeten Informationen können aus einer Kombination von Sensoren 20–36 (siehe Schritte 210 und 220) gesammelt und die Ergebnisse dieser Bestimmungen in der Speichervorrichtung 42 des Steuermoduls 40 oder einer anderen Speichervorrichtung zusammen mit anderen Informationen in Bezug auf diese Bestimmung und/oder Werte, Messungen oder Berechnungen gespeichert werden. Diese Information kann dann von dem Trägerfahrzeug 12 verwendet werden, um ein Beschleunigungsprofil zu bestimmen, gemäß dem das Trägerfahrzeug dann betrieben werden kann.
In Schritt 245 bestimmt das Fahrzeug, ob x_links,T oder x_rechts,T der geringere der beiden ist. Dieser Schritt ist analog zu Schritt 242 und kann in gleicher Weise durchgeführt werden. Jedoch werden die beiden Abstände x_links,T und x_rechts,T gegenüber dem Zielfahrzeug 14 ₁ berechnet. So kann beispielsweise der Sensor 30 eine Kamera beinhalten, die Bilder vor dem Fahrzeug 12 erfassen kann, die dann verwendet werden können, um die Abstände zwischen dem Zielfahrzeug 14 ₁ und den Fahrspurmarkierungen zu bestimmen – z. B. x_links,T ist der Abstand zwischen der linken Seite des Zielfahrzeugs 14 ₁ und der Fahrspurmarkierung 18 ₂ und x_rechts,T ist der Abstand zwischen der rechten Seite des Zielfahrzeugs 14 ₁ und der Fahrspurmarkierung 18 ₃. Nachdem der geringere der beiden Abstände bestimmt ist (z. B. in 1 x_rechts geringer als x_links,T ist) geht das Verfahren zu Schritt 246 über.
In Schritt 246 wird bestimmt, ob der geringere der beiden Abstände (x_links oder x_rechts, wie in Schritt 242 bestimmt) mit einer monotonen Geschwindigkeit und in die gleiche Richtung von v_lat erfolgt. Dieser Schritt ist analog zu Schritt 243 und kann somit in gleicher Weise ausgeführt werden. Dieser Schritt beinhaltet jedoch die Position des Zielfahrzeugs 14 ₁ gegenüber den Fahrspurmarkierungen. Da zum Beispiel, wie in 1 dargestellt, x_rechts,T der geringere der beiden Abstände ist, bestimmt dieser Schritt, ob der Abstand x_rechts,T mit einer monotonen Geschwindigkeit und in die gleiche Richtung wie v_lat abnimmt. Falls hier x_rechts,T mit einer monotonen Geschwindigkeit und in die gleiche Richtung wie v_lat abnimmt, schert das Zielfahrzeug höchstwahrscheinlich nach rechts aus. Falls der geringere Abstand mit einer monotonen Geschwindigkeit und in die entgegengesetzte Richtung von v_lat abnimmt, geht das Verfahren zu Schritt 247 über; andernfalls geht das Verfahren zu Schritt 248 über.
Nach Erreichen von Schritt 247 wurde festgestellt, dass das Zielfahrzeug auf die Seite ausschert, in welche, wie in Schritt 241 bestimmt, die relative Quergeschwindigkeit (v_lat), gerichtet ist. Wenn z. B. festgestellt wird, dass die relative Geschwindigkeit (v_lat) des Zielfahrzeugs nach rechts erfolgt und x_rechts,T mit einer monotonen Geschwindigkeit abnimmt, schert das Zielfahrzeug nach rechts aus und vollzieht höchstwahrscheinlich einen Fahrspurwechsel nach rechts. Gleichermaßen kann diese Information in der Speichervorrichtung 42 des Steuermoduls 40 oder einer anderen Speichervorrichtung zusammen mit anderen Informationen gespeichert werden. Das Verfahren geht dann zu Schritt 250 über. Andere Verfahren zum Bestätigen einer Ausscherung durch das vorausfahrende Zielfahrzeug 14 können verwendet werden, beispielsweise durch Bestätigung, dass sich das Zielfahrzeug 14 nicht mehr vor dem Trägerfahrzeug 12 mit dem Zielfahrzeugsensor 30 befindet.
Nach Erreichen von Schritt 248 wurde festgestellt, dass weder das Zielfahrzeug noch das Trägerfahrzeug ausscheren. Es kann jedoch der Fall sein, dass sowohl das Trägerfahrzeug als auch das Zielfahrzeug in die gleiche Richtung ausscheren. Ist die relative Quergeschwindigkeit (v_lat) weder nach rechts noch nach links gerichtet, die geringere der beiden Abstände nimmt jedoch mit einer monotonen Geschwindigkeit ab, scheren sowohl das Trägerfahrzeug als auch das Zielfahrzeug aus und wechseln höchstwahrscheinlich die Fahrspur. Das bzw. die Fahrzeug(e) werden in diesen Fällen auf die Seite ausscheren, zu der der Abstand abnimmt. Wenn z. B. x_links geringer als x_rechts ist und die anderen Bedingungen erfüllt sind, vollzieht das Trägerfahrzeug, wie in den 2A und 2B dargestellt, wahrscheinlich einen linken Fahrspurwechsel. Falls jedoch bei einer monotonen Geschwindigkeit kein Abstand innerhalb ausreichender Zeit abnimmt, schert wahrscheinlich keines der Fahrzeuge aus.
In den Schritten 244, 247 und/oder 248 kann die Bestimmung, ob das Trägerfahrzeug oder Zielfahrzeug ausschert, durch andere vom Trägerfahrzeug erhaltene Angaben bestätigt werden. So kann beispielsweise das Trägerfahrzeug bestimmen, dass ein Trägerfahrzeugführer das Blinksignal des Fahrzeugs 12 eingeschaltet hat. Zudem kann das Trägerfahrzeug erkennen, dass ein Trägerfahrzeugführer das Lenkrad dreht, wodurch weitere Informationen bereitgestellt werden, um die Bestimmungen in den Schritten 244, 247 und/oder 248 zu bestätigen. Zusätzlich kann durch das Verwenden des Sensors 30, bei dem es sich um eine Kamera oder ein Fahrzeug-Fahrzeug-(V2V-)System handeln kann, das Trägerfahrzeug 12 Informationen erhalten, die anzeigen, dass das Zielfahrzeug 14 ₁ in eine bestimmte Richtung ausschert, wie z. B. die Aktivierung von Blinkern oder andere Informationen über das Zielfahrzeug 14 ₁. Jegliche anderen nützlichen Informationen, die ggf. von den Sensoren 20–36 erhalten werden, wie beispielsweise Verkehrs- oder Positionierungsinformationen, die bei Fahrzeugmodulen und/oder über V2V-Verbindungen erhalten werden, können von dem Trägerfahrzeug 12 verwendet werden, um die Bestimmungen auch in Schritt 240 zu bestätigen.
Wie unter Bezugnahme auf 3 ersichtlich, bestätigt das Verfahren in Schritt 250, wenn das Ausscherungsmanöver durch das Trägerfahrzeug vollzogen wird, die Verfügbarkeit einer angrenzenden Fahrspur, bevor das Trägerfahrzeug beschleunigt wird. Die Bestätigung für die angrenzende Fahrspur basiert zumindest teilweise auf einer Anwesenheit oder Abwesenheit eines zusätzlichen Zielfahrzeugs in der angrenzenden Fahrspur. Beispielsweise befindet sich in 2A das Zielfahrzeug 14 ₂ in einer angrenzenden Fahrspur, nämlich der angrenzenden Fahrspur, auf die das Trägerfahrzeug 12 auszuscheren versucht. In diesem Fall können bei Erreichen dieses Schrittes in Schritt 210 und/oder in Schritt 220 Informationen gesammelt werden, die das Vorhandensein oder Fehlen eines zusätzlichen Zielfahrzeugs oder eines anderen Objekts (z. B. eines Verkehrskegels) betreffen.
So können beispielsweise unter Rückbezug auf Schritt 210 die Zielfahrzeugsensoren 30–32 nicht nur dazu dienen, zu bestätigen, dass ein Zielfahrzeug 14 ₁ das vorausfahrende Trägerfahrzeug 12 ist, sondern die Zielfahrzeugsensoren können, wie es in 2A der Fall ist, ein zusätzliches Fahrzeug 14 ₂ in einer angrenzenden Fahrspur erfassen. In einem anderen Beispiel können in Schritt 220 die Fahrspurmarkierungssensoren 34–36 Kameras beinhalten, die in der Lage sind, Bilder der angrenzenden Fahrspuren zu erfassen, worin sich ein Zielfahrzeug 14 ₂ befindet und durch Bildverarbeitung bestimmen kann, dass das Bild ein Zielfahrzeug oder Objekt in einer angrenzenden Fahrspur zeigt. In einem dritten Beispiel kann das Trägerfahrzeug 12 bei Erreichen von Schritt 250 die Zielfahrzeugsensoren 30–32 betätigen, um aktualisierte Messwerte der angrenzenden Fahrspur und des zusätzlichen Zielfahrzeugs 14 ₂ zu erhalten. Dieses letzte Beispiel kann in einigen Fällen bevorzugt sein, wenn das Fahrzeug beispielsweise sein Ausscherungsmanöver teilweise vollzogen hat und dadurch einen deutlicheren Erkennungsweg in der angrenzenden Fahrspur hat, auf die es ausschert. In diesem Fall ist das Fahrzeug 14 ₁ für die Zielfahrzeugsensoren hinsichtlich der Erkennung eines zweiten Zielfahrzeugs 14 ₂ ggf. nicht so auffällig. Des Weiteren kann das Trägerfahrzeug feststellen, ob sich dieses zusätzliche Zielfahrzeug 14 ₂ in der angrenzenden Fahrspur befindet, in die das Trägerfahrzeug ausschert (siehe Schritt 244). Diese Schritte können durch die Verarbeitungsvorrichtung 44 des Steuermoduls 40 und/oder durch den einen oder mehrere Sensoren 20–26 und/oder 30–36 durchgeführt werden, die in dem Fahrzeug enthalten sind. Das Verfahren geht dann zu Schritt 260 über.
In Schritt 260 steuert das automatisierte Fahrsystem die Beschleunigung des Trägerfahrzeugs während des Fahrspur-Manövers. Die Beschleunigungssteuerung basiert zumindest teilweise auf der Fahrspurausscherungsmanövervorhersage (Schritt 230), Fahrspurausscherungsmanöverbestimmung (Schritt 240) und/oder der angrenzenden Fahrspurbestätigung (Schritt 250). Zusätzlich kann die Beschleunigungsregelung auch basierend auf anderen Informationen durchgeführt werden, die sich auf das Trägerfahrzeug 12, ein oder mehrere Zielfahrzeuge 14 (z. B. das Vorhandensein eines vorausfahrendes Fahrzeugs, eines nachfahrendes Fahrzeugs, ein angrenzenden Fahrzeugs und/oder andere dieselben betreffende Informationen), Umwelteinflüsse (z. B. Wetter, mögliche Straßenverhältnisse durch das Wetter), Fahrbahnfaktoren (z. B. Steigung, Neigung und/oder Kurve der Fahrbahn, Anzahl der Bahnen, gestrichelte statt solide Fahrspurmarkierungen, Geschwindigkeitsbegrenzung der Fahrbahn) oder anderen Informationen beziehen, die verwendet werden können, um eine geeignete Beschleunigungsregelung des Trägerfahrzeugs 12 zu bestimmen.
Unter Bezugnahme auf 5 wird ein Ablaufdiagramm dargestellt, das eine exemplarische Ausführungsform eines Steuerungsschritts 260 des Verfahrens 200 darstellt. Die exemplarische Ausführungsform von Schritt 260 enthält die Schritte 261–265 und wird nach dem Schritt 250 ausgeführt. Wie bereits erwähnt, kann das vorliegende Verfahren mit einer beliebigen Anzahl von autonomen oder halbautonomen Fahrzeugsystemen verwendet werden, ist jedoch besonders gut für Abstandsregeltempomatsysteme (ACC) geeignet. Dementsprechend ist die folgende Beschreibung auf ein Beispiel von Schritt 260 gerichtet, in dem ein ACC-System automatisch die Beschleunigung regelt, während ein Fahrer die Lenkung kontrolliert. Daher behandelt das folgende Beispiel keine Aspekte wie z. B., ob ein bestimmter Fahrspurwechsel vollzogen werden soll oder nicht, da davon ausgegangen wird, dass der Fahrer die Kontrolle über die Lenkung hat. Diese Funktionen könnten jedoch dem vorliegenden System und dem Verfahren hinzugefügt werden. In Schritt 261 entscheidet das Verfahren, ob das Trägerfahrzeug 12 ausschert oder ob das vorausfahrende Zielfahrzeug ausschert. Diese Bestimmung wurde bereits in Schritt 240 durchgeführt, und daher kann dieser Schritt 261 lediglich das Abrufen dieser Information aus dem Speicher beinhalten. Bei der Feststellung, dass das Trägerfahrzeug 12 ausschert, geht das Verfahren zu Schritt 262 über; andernfalls geht das Verfahren zu Schritt 264 über.
In Schritt 262 bestimmt das automatisierte Fahrsystem 10, ob sich der Verkehr in der angrenzenden Fahrspur, auf die das Trägerfahrzeug 12 ausschert, schneller bewegt und/oder ob die angrenzende Fahrspur frei ist. Wie hierin verwendet, bedeutet, wenn hierin Bezug darauf genommen wird, ob sich der Verkehr in einer Fahrspur „schneller bewegt“, dass die Fahrspur, in der sich der Verkehr „schneller bewegt“, Verkehr (z. B. Zielfahrzeuge) enthält, der mit einer schnelleren Geschwindigkeit relativ zum Trägerfahrzeug die Straße entlang fährt 12, als der Verkehr in der aktuellen Fahrspur des Trägerfahrzeugs. Beispielsweise könnte man in 2A sagen, wenn das Fahrzeug 14 ₂ in Bezug auf Trägerfahrzeug 12 schneller als Fahrzeug 14 ₁ fährt, dass sich der Verkehr in der linken Fahrspur schneller bewegt als in der Mittelspur. Gleichermaßen kann, wenn sich das Fahrzeug 14 ₂ auf der linken Fahrspur befand, jedoch hinter Fahrzeug 12 hinterherfuhr, der Verkehr in der Fahrspur ganz links trotzdem als „sich schneller bewegend“ angesehen werden, da das nachfahrende Fahrzeug 14 ₂ mit einer höheren Geschwindigkeit als Fahrzeug 12 fährt, obwohl die linke Fahrspur ggf. nicht frei ist.
Wie hierin verwendet, ist eine Fahrspur „frei“, wenn es kein Fahrzeug in der Fahrspur gibt, das dem vorausfahrenden Trägerfahrzeug 12 um einen gewissen Abstand voraus ist. Beispielsweise wird in 2B das Trägerfahrzeug dargestellt, das beabsichtigt, auf die linke Fahrspur auszuscheren. Auf der linken Fahrspur befindet sich kein Fahrzeug, das dem Fahrzeug 12 voraus fährt, weshalb gesagt werden kann, dass die linke Fahrspur zumindest in Bezug auf Fahrzeug 12 frei ist. In 2A versucht das Trägerfahrzeug 12, auf die linke Fahrspur auszuscheren, es befindet sich jedoch ein Zielfahrzeug 14 ₂ der linken Fahrspur und fährt dem Fahrzeug 12 voraus. Daher ist diese linke Fahrspur zumindest im Hinblick auf Fahrzeug 12 nicht „frei“. Auch wenn, wie in Schritt 240 bestimmt, sowohl das vorausfahrende Zielfahrzeug als auch das Trägerfahrzeug ausscheren, ist die Fahrspur höchstwahrscheinlich nicht frei. In anderen Ausführungsformen kann, obwohl eine Fahrspur ein anderes Fahrzeug enthält, jedoch noch gesagt werden, dass die Fahrspur frei ist, sofern sich dieses Fahrzeug nicht innerhalb eines vorbestimmten oder bestimmten Abstands zum Trägerfahrzeug 12 (d. h. sehr weit vor dem Trägerfahrzeug) befindet. In einer weiteren Ausführungsform ist eine Fahrspur, auf die das Trägerfahrzeug ausschert, ggf. nicht klar, obwohl es kein vorausfahrendes Zielfahrzeug in der Fahrspur gibt, sofern es ein Zielfahrzeug in der Fahrspur gibt, das sich, wie beispielsweise durch den Zielfahrzeugsensor 32 bestimmt, von hinten nähert. Es sollte beachtet werden, dass eine beliebige Anzahl von bekannten Techniken zum Durchführen von Schritt 262 verwendet werden kann.
In einer Ausführungsform von Schritt 262 kann das automatisierte Fahrsystem 10 bereits im Speicher, wie z. B. in der elektronischen Speichervorrichtung 42 oder in dem Steuermodul 40, gesammelte und/oder gespeicherte Informationen verwenden. In anderen Ausführungsformen kann das Fahrzeug bei Erreichen dieses Schrittes über einen oder mehrere Sensoren 20–26 und/oder 30–36 Informationen sammeln. In jedem Fall kann das Steuermodul Informationen verwenden, die sich auf das Trägerfahrzeug 12 und ein oder mehrere Zielfahrzeuge 14 beziehen, um zu bestimmen, ob die angrenzende Fahrspur, auf die das Trägerfahrzeug ausschert, frei ist und/oder sich deren Verkehr schneller bewegt. Falls die angrenzende Fahrspur frei ist und/oder sich deren Verkehr schneller bewegt, geht das Verfahren zu Schritt 265 über; andernfalls geht das Verfahren zu Schritt 263 über.
In Schritt 264, welcher eintritt, wenn das vorausfahrende Zielfahrzeug ausschert oder die Fahrspur wechselt (z. B. 2D), bestimmt das Verfahren, ob die aktuelle Fahrspur des Trägerfahrzeugs frei ist. Diese Bestimmung kann in einer Weise erfolgen, die der bzw. den in Schritt 262 vorgenommenen Bestimmung(en) ähnlich ist. So können beispielsweise die in Schritt 210 gesammelten Zielfahrzeugmesswerte aus dem Speicher abgerufen und dann verwendet werden, um zu bestimmen, ob sich ein Fahrzeug vor dem Zielfahrzeug 14 ₁ befindet. In einem anderen Beispiel kann das Verfahren den Zielfahrzeugsensor 30 verwenden, um zu bestimmen, ob sich ein Fahrzeug vor dem Trägerfahrzeug 12 in der aktuellen Fahrspur befindet, nachdem das Zielfahrzeug 14 ₁ vollständig in eine andere Fahrspur ausgeschert ist. Ist die Fahrspur frei, geht das Verfahren zu Schritt 265 über; andernfalls endet das Verfahren. In einer alternativen Ausführungsform können andere Faktoren berücksichtigt werden, um zu bestimmen, ob das automatisierte Fahrsystem eine negative Beschleunigung oder eine positive Beschleunigung für das Trägerfahrzeug bereitstellen sollte.
Nach Erreichen von Schritt 263 wird dem Trägerfahrzeug eine negative Beschleunigung bereitgestellt. Dieser Schritt tritt ein, wenn das Trägerfahrzeug auf eine andere Fahrspur ausschert, worin sich der Verkehr langsamer bewegt als Fahrzeug 12 und/oder worin die neue Fahrspur nicht frei ist. Diese Problemstellung kann durch Betrachtung von 2A unter der Annahme, dass sich Fahrzeug 12 schneller bewegt als Fahrzeug 14 ₂, visualisiert werden. In diesem Fall ist es wünschenswert, die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs 12 durch Anwenden einer negativen Beschleunigung oder eines negativen Drehmoments zu verlangsamen. Die Verarbeitungsvorrichtung 44 im Steuermodul 40 kann diese Bestimmung vornehmen und anschließend Steuersignale erzeugen und/oder an die Bremsvorrichtungen 50–56 und/oder ECM 60 senden. Abhängig von bestimmten Messwerten, Messungen oder anderen Informationen kann das automatisierte Fahrsystem 10 bestimmen, inwieweit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verlangsamt werden muss, sodass es nicht mit einem anderen Objekt (z. B. einem Zielfahrzeug 14) in Verbindung steht und/oder dass der Übergang zwischen den Fahrspuren für den bzw. die Passagier(e) reibungslos bzw. komfortabel vonstattengeht. Die besagten Informationen, die bei dieser Bestimmung oder Erzeugung von Steuersignalen berücksichtigt werden können, sind die Geschwindigkeiten des Fahrzeugs 12 und der Zielfahrzeuge 14, der Abstand bzw. die Abstände zwischen dem Trägerfahrzeug 12 und dem Zielfahrzeug 14, die Geschwindigkeitsbegrenzung der Fahrbahn, die Art der Fahrspur (z. B. ob es sich um die linke Spur (z. B. die Überholspur), die rechte Spur (z. B. die Fahrspur zur Geschwindigkeitsverminderung), usw. handelt. Andere Informationen, die ggf. nützlich sind, können Fahrbahn-bezogene oder andere Fahrzeuginformationen sein, die von einem Infotainment-Modul, dem Steuermodul 40, einer Telematikeinheit, einem globalen Positionierungssystem (GPS) usw. erhalten werden. Es versteht sich, dass es zahlreiche weitere Problemstellungen gibt, in denen das automatisierte Fahrsystem 10 bestimmen kann, dass Trägerfahrzeug 12 eine negative Beschleunigung bereitgestellt werden sollte. Danach endet das Verfahren.
Nach Erreichen von Schritt 265 wird dem Trägerfahrzeug eine positive Beschleunigung bereitgestellt. Dieser Schritt ist analog zu Schritt 263, mit der Ausnahme, dass eine positive Beschleunigung für das Trägerfahrzeug bereitgestellt wird. Dieser Schritt kann beispielsweise durchgeführt werden, wenn: (1) das Trägerfahrzeug auf eine schnellere Bewegung schaltet (siehe 2A, worin das Zielfahrzeug 14 ₂ die Straße mit einer höheren Geschwindigkeit als das Trägerfahrzeug 12 befährt; (2) das Trägerfahrzeug auf eine Fahrspur ausschert, die frei ist (siehe 2B); oder (3) ein vorausfahrendes Zielfahrzeug 14 ₁ auf eine andere Fahrspur ausschert, sodass sich das Trägerfahrzeug 12 in einer freien Fahrspur befindet (siehe 2D). Wenn jedoch festgestellt wird, dass die Fahrspurmarkierung zwischen der aktuellen Fahrspur des Trägerfahrzeugs und der angrenzenden Fahrspur, auf die das Fahrzeug 12 ausschert, eine Sperrlinie ist (wie z. B. in 2C dargestellt), ist kein zusätzliches Drehmoment vorgesehen. Es sollte beachtet werden, dass es zahlreiche andere Problemstellungen gibt, in denen das automatisierte Fahrsystem 10 bestimmen kann, dass dem Trägerfahrzeug 12 eine positive Beschleunigung bereitgestellt werden sollte. Danach endet das Verfahren.
Die Schritte 263 und/oder 265 können eine beliebige Anzahl von Techniken und Verfahren aus bekannten autonomen oder halbautonomen Fahrsystemen einsetzen, um die oben beschriebenen Entschleunigungs- und/oder Beschleunigungsvorgänge auszuführen. Falls das Trägerfahrzeug beispielsweise in Richtung einer gesperrten Fahrspurmarkierung (d. h. kein Überholen erlaubt) ausschert, kann das Verfahren keine zusätzliche Beschleunigung ohne Berücksichtigung anderer Sensormesswerte bereitstellen. Als weiteres Beispiel kann, falls das Trägerfahrzeug beginnt, nach links auszuscheren und das vorausfahrende Zielfahrzeug 14 ₁ sein linkes Blinklicht aktiviert hat, dies ebenfalls dazu führen, dass das Verfahren zusätzliche Beschleunigung vermeidet, sodass die beiden Fahrzeuge nicht miteinander kollidieren. Verschiedene Beschleunigungsprofile könnten basierend auf Faktoren, wie z. B. welches Fahrzeug ausschert, ob das Trägerfahrzeug ein anderes Fahrzeug überholt, ob das Trägerfahrzeug eine Sperrlinie überquert usw., verwendet werden.
Es ist zu beachten, dass die vorstehende Beschreibung keine Definition der Erfindung darstellt, sondern eine Beschreibung einer oder mehrerer bevorzugter exemplarischer Ausführungsformen der Erfindung ist. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die hierin offenbarten speziellen Ausführungsformen, sondern wird vielmehr ausschließlich durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert. Darüber hinaus beziehen sich die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Aussagen auf spezielle Ausführungsformen und sind nicht als Einschränkungen des Umfangs der Erfindung oder der Definition der in den Patentansprüchen verwendeten Begriffe zu verstehen, außer dort, wo ein Begriff oder eine Phrase vorstehend ausdrücklich definiert wurde. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Modifikationen an der/den offenbarten Ausführungsform(en) werden Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich werden. Die spezifische Kombination und Reihenfolge der Schritte stellt beispielsweise nur eine Möglichkeit dar, da das vorliegende Verfahren eine Kombination von Schritten beinhalten kann, wobei diese Schritte unterschiedlich sein oder in der Anzahl mehr oder weniger Schritte als die hier dargestellten beinhalten können. Alle anderen Ausführungsformen, Änderungen und Modifikationen sollten im Geltungsbereich der beigefügten Patentansprüche verstanden werden.
Wie in dieser Spezifikation und den Patentansprüchen verwendet, sind die Begriffe „beispielsweise“, „z. B.“, „zum Beispiel“, „wie“ und „gleich/gleichen“ sowie die Verben „umfassen“, „aufweisen“, „beinhalten“ und deren andere Verbformen, die in Verbindung mit einer Liste von einer oder mehreren Komponenten oder anderen Elementen verwendet werden, als jeweils offen auszulegen, d. h., dass die Liste nicht als Ausnahme anderer, zusätzlicher Komponenten oder Elemente betrachtet werden darf. Andere Begriffe sind in deren weitesten angemessenen Sinne auszulegen, es sei denn, diese werden in einem Kontext verwendet, der eine andere Auslegung erfordert.

Claims

Verfahren zur Verwendung mit einem automatisierten Fahrsystem, das auf einem Trägerfahrzeug installiert ist, wobei das automatisierte Fahrsystem einen oder mehrere automatisierte Fahrsensoren und eine automatisierte Fahrsteuereinheit umfasst und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Sammeln von Zielfahrzeugmesswerten und Fahrspurmarkierungen von einem oder mehreren automatisierten Fahrsensoren; Vorhersagen eines Fahrspurausscherungsmanövers durch das Trägerfahrzeug oder eines vorausfahrenden Zielfahrzeugs unter Verwendung der Zielfahrzeugmesswerte, wobei die Fahrspurausscherungsmanövervorhersage zumindest teilweise auf einer relativen Querposition (x_lat) des Trägerfahrzeugs gegenüber dem vorausfahrenden Zielfahrzeug basiert; Bestimmen, ob das Fahrspurausscherungsmanöver vom Trägerfahrzeug durch das vorausfahrende Zielfahrzeug oder durch das Trägerfahrzeug und die vorausfahrenden Zielfahrzeuge vollzogen wird, wobei die Fahrspurausscherungsmanöverbestimmung zumindest teilweise auf einem Querabstand zwischen dem Trägerfahrzeug und eine Fahrspurmarkierung (x_rechts, x_links) basiert; und Regeln der Beschleunigung des Trägerfahrzeugs mit dem automatisierten Fahrsystem während des Fahrspurmanövers, wobei die Beschleunigungsregelung zumindest teilweise auf der Fahrspurausscherungsmanövervorhersage und der Fahrspurmanöverbestimmung basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Sammelschritt ferner das Sammeln von Zielfahrzeugmesswerten von einem oder mehreren Zielsensoren, die an dem Trägerfahrzeug angebracht sind, sowie das Bestimmen der relativen Querposition (x_lat) des Trägerfahrzeugs gegenüber dem vorausfahrenden Zielfahrzeug umfasst, die zumindest teilweise, auf den Zielfahrzeugmesswerten basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Sammelschritt ferner das Sammeln von Fahrspurmarkierungswerten von einem oder mehreren Fahrspurmarkierungssensoren, die an dem Trägerfahrzeug angebracht sind, sowie das Bestimmen des Querabstands zwischen dem Trägerfahrzeug und der Fahrspurmarkierung (x_rechts, x_links) umfasst, der zumindest teilweise auf den Fahrspurmarkierungen basiert.
Verfahren nach Anspruch 3, worin jeder der Spurmarkierungssensoren eine Kamera beinhaltet, die Bilder einer Straßenoberfläche angrenzend an dem Trägerfahrzeug erfasst und der Sammelschritt ferner das Sammeln der Bilder der angrenzenden Straßenoberfläche von der Kamera und die Verarbeitung der Bilder umfasst, um die Fahrspurmarkierungswerte zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Vorhersageschritt ferner das Vorhersagen eines Beginns des Fahrspurausscherungsmanövers durch das Trägerfahrzeug oder das vorausfahrende Zielfahrzeug umfasst, der zumindest teilweise auf einer Änderung der relativen Querposition (x_lat) des Trägerfahrzeugs gegenüber dem vorausfahrenden Zielfahrzeug über einen geeigneten Zeitraum basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Bestimmungsschritt ferner das Berechnen einer relativen Quergeschwindigkeit (v_lat) zwischen dem Trägerfahrzeug und dem vorausfahrenden Zielfahrzeug basierend auf einer Änderungsrate in einer Vielzahl von relativen Querpositionswerten (x_lat1...x_latx) über einen geeigneten Zeitraum umfasst, wobei die Richtung der relativen Quergeschwindigkeit (v_lat) des Trägerfahrzeugs gegenüber dem vorausfahrenden Zielfahrzeug, basierend darauf bestimmt wird, ob die relative Quergeschwindigkeit (v_lat) ein positiver oder negativer Wert ist, sowie das Bestimmen, ob das Fahrspurausscherungsmanöver durch das Trägerfahrzeug, durch das Zielfahrzeug oder durch sowohl das Trägerfahrzeug als auch die vorausfahrenden Zielfahrzeuge, zumindest teilweise auf der Richtung der relativen Quergeschwindigkeit (v_lat) basierend, erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Bestimmungsschritt ferner die Verwendung der Fahrspurmarkierungsmesswerte umfasst, um einen Querabstand zwischen dem Trägerfahrzeug und einer Fahrbahnmarkierung auf der linken Seite des Trägerfahrzeugs (x_links) zu erhalten und einen Querabstand zwischen dem Trägerfahrzeug und einer Fahrspurmarkierung auf der rechten Seite des Trägerfahrzeugs (x_rechts) zu erhalten, wobei die Abstände zwischen dem Trägerfahrzeug und den Fahrspurmarkierungen auf der linken und rechten Seite des Trägerfahrzeugs (x_rechts, x_links) verglichen werden, um zu entscheiden, welcher Abstand der geringere von beiden ist, sowie das Bestimmen, ob das Fahrspurausscherungsmanöver durch das Trägerfahrzeug, Zielfahrzeug oder sowohl durch das Trägerfahrzeug als auch die vorausfahrenden Zielfahrzeuge, zumindest teilweise auf dem geringeren der beiden Abstände (x_rechts, x_links) basierend, vollzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Bestimmungsschritt ferner das Berechnen einer Änderungsrate in mindestens einem Querabstand zwischen dem Trägerfahrzeug und einer Fahrspurmarkierung auf der linken Seite des Trägerfahrzeugs (x_links) oder einem Querabstand zwischen dem Trägerfahrzeug und einer Fahrspurmarkierung auf der rechten Seite des Trägerfahrzeugs (x_rechts) umfasst, wobei bestimmt wird, ob die Änderungsrate in dem mindestens einen Querabstand (x_rechts, x_links) mit einer monotonen Geschwindigkeit abnimmt, sowie das Bestimmen, ob das Fahrspurausscherungsmanöver durch das Trägerfahrzeug, durch das vorausfahrende Zielfahrzeug oder durch sowohl das Trägerfahrzeug als auch die vorausfahrenden Zielfahrzeuge, zumindest teilweise basierend darauf vollzogen wird, ob die Änderungsrate bei der monotonen Geschwindigkeit abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Bestimmungsschritt ferner das Berechnen einer Richtung einer relativen Quergeschwindigkeit (v_lat) des Trägerfahrzeugs gegenüber dem vorausfahrenden Zielfahrzeug umfasst, wobei bestimmt wird, ob ein Querabstand zwischen dem (x_links) geringer als ein Querabstand zwischen dem Trägerfahrzeug und einer Fahrspurmarkierung auf der rechten Seite (x_rechts) ist und ob der geringere der beiden Querabstände (x_rechts, x_links) mit einer monotonen Geschwindigkeit abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 9, worin, wenn die relative Quergeschwindigkeit (v_lat) des Trägerfahrzeugs nach links gerichtet ist, der Querabstand zwischen dem Trägerfahrzeug und der Fahrspurmarkierung auf einer linken Seite (x_links) der geringere der beiden Querabstände ist, und der Querabstand (x_links) mit der monotonen Geschwindigkeit abnimmt, wird das Bestimmen des Fahrspurausscherungsmanövers durch das Trägerfahrzeug vollzogen und ist nach links gerichtet; und worin, wenn die relative Quergeschwindigkeit (v_lat) des Trägerfahrzeugs nach rechts gerichtet ist, der Querabstand zwischen dem Trägerfahrzeug und der Fahrspurmarkierung auf einer rechten Seite (x_rechts) der geringere der beiden Querabstände ist, und der Querabstand (x_rechts) mit der monotonen Geschwindigkeit abnimmt, wird die Bestimmung des Fahrspurausscherungsmanövers durch das Trägerfahrzeug vollzogen und ist nach rechts gerichtet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Bestimmungsschritt ferner das Berechnen einer Richtung einer relativen Quergeschwindigkeit (v_lat) des Trägerfahrzeugs gegenüber dem vorausfahrenden Zielfahrzeug umfasst, wobei bestimmt wird, ob ein Querabstand zwischen dem vorausfahrenden Zielfahrzeug und einer Fahrspurmarkierung auf einer linken Seite (x_links,T) geringer als ein Querabstand zwischen dem vorausfahrenden Zielfahrzeug und einer Fahrspurmarkierung auf einer rechten Seite (x_rechts,T) ist, sowie das Bestimmen, ob der geringere der beiden Querabstände (x_rechts,T, x_links,T) mit einer monotonen Geschwindigkeit abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 11, worin, wenn die relative Quergeschwindigkeit (v_lat) des Trägerfahrzeugs nach links gerichtet ist, der Querabstand zwischen dem vorausfahrenden Zielfahrzeug und der Fahrspurmarkierung auf einer rechten Seite (x_rechts,T) der geringere der beiden Querabstände ist, und der Querabstand (x_rechts,T) mit der monotonen Geschwindigkeit abnimmt, das Bestimmen des Fahrspurausscherungsmanövers vom vorausfahrenden Zielfahrzeug vollzogen wird und nach rechts gerichtet ist; und worin, wenn die relative Quergeschwindigkeit (v_lat) des Trägerfahrzeugs nach rechts gerichtet ist, der Querabstand zwischen dem vorausfahrenden Zielfahrzeug und der Fahrspurmarkierung auf einer linken Seite (x_links,T) der geringere der beiden Querabstände ist, und der Querabstand (x_links,T) mit der monotonen Geschwindigkeit abnimmt, das Bestimmen des Fahrspurausscherungsmanövers durch das vorausfahrende Zielfahrzeug vollzogen wird und nach links gerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin, wenn bestimmt wird, dass das Fahrpurausscherungsmanöver durch das Trägerfahrzeug vollzogen wird, wobei der Steuerungsschritt ferner Folgendes umfasst: das Bestimmen, ob sich der Verkehr in einer angrenzenden Fahrspur schneller als der Verkehr in einer aktuellen Fahrspur bewegt und ob die angrenzende Fahrspur frei ist; und das Erhöhen der Beschleunigung des Trägerfahrzeugs mit dem automatisierten Fahrsystem, wenn festgestellt wird, dass sich der Verkehr in der angrenzenden Fahrspur schneller bewegt als in der aktuellen Fahrspur und die angrenzende Fahrspur frei ist.
Verfahren nach Anspruch 13, worin der Steuerungsschritt ferner das Bestimmen umfasst, ob die Fahrspurmarkierung zwischen der aktuellen Fahrspur und der angrenzenden Fahrspur eine Sperrlinie ist, und keine zusätzliche Beschleunigung des Trägerfahrzeugs mit dem automatisierten Fahrsystem bereitzustellen, wenn die Fahrspurmarkierung zwischen der aktuellen Fahrspur und der angrenzenden Fahrspur eine Sperrlinie ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin, wenn bestimmt wird, dass das Fahrspurausscherungsmanöver durch das vorausfahrende Zielfahrzeug vollzogen wird, der Steuerungsschritt ferner das Bestimmen umfasst, ob eine aktuelle Fahrspur frei ist, bevor die Beschleunigung des Trägerfahrzeugs mit dem automatisierten Fahrsystem erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Steuerungsschritt ferner das Bestimmen umfasst, dass das Fahrspurausscherungsmanöver sowohl von dem vorausfahrenden Zielfahrzeug als auch vom Trägerfahrzeug in die gleiche Richtung vollzogen wird und keine zusätzliche Beschleunigung des Trägerfahrzeugs mit dem automatisierten Fahrsystem bereitstellt, wenn das Fahrspurausscherungsmanöver sowohl durch das vorausfahrende Zielfahrzeug als auch durch das Trägerfahrzeug in die gleiche Richtung vollzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Steuerungsschritt ferner das Bestimmen umfasst, ob ein Blinksignal des vorausfahrenden Zielfahrzeugs in die gleiche Richtung wie das Ausscherungsmanöver des Trägerfahrzeugs aktiviert wird, sowie das Bereitstellen einer zusätzlichen Beschleunigung des Trägerfahrzeugs mit dem automatisierten Fahrsystem, wenn das Blinksignal des vorausfahrenden Zielfahrzeugs in die gleiche Richtung wie das Ausscherungsmanöver des Trägerfahrzeugs aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Steuerungsschritt ferner das Regeln der Beschleunigung des Trägerfahrzeugs in einer vorausschauenden Weise umfasst, sodass eine Drehmomentzunahme durch das automatisierte Fahrsystem angefordert wird, bevor entweder das Trägerfahrzeug oder das vorausfahrende Zielfahrzeug das Ausscherungsmanöver vollständig vollzieht.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das automatisierte Fahrsystem Teil eines Abstandsregeltempomatsystems (ACC) ist, das automatisch eine Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs, zumindest teilweise basierend auf einer gewünschten Geschwindigkeit, regelt, die von einem Fahrer bereitgestellt wird.