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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption einer vorbestimmten Referenzlinie für ein Kraftfahrzeug und eine Vorrichtung
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Im Bereich des automatisierten Fahrens werden Referenzlinien eingesetzt, um mit Hilfe einer Trajektorienregelung einer gewünschten Bahn zu folgen. In der Regel wird eine Mittellinie des gewünschten Fahrstreifens als Referenzlinie gewählt. Für die Referenzlinie wird ein Geschwindigkeitsverlauf bestimmt, welcher durch den Autopiloten verfolgt wird. Bei einer Verwendung einer Referenzlinie, welche sich alleine an dem Verlauf eines Fahrstreifens orientiert, ist es von Nachteil, dass die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs bei der Bestimmung der Referenzlinie nicht einbezogen wird und die Fahrt entlang der so bestimmten Referenzlinie von Fahrzeuginsassen als unkomfortabel wahrgenommen werden kann.
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Um den Nachteilen entgegenzuwirken, ist es beispielsweise bekannt, einzelne Abschnitte der Referenzlinie mittels rein geometrischer Optimierung anzupassen. Die zu verfolgende Fahrlinie wird anschließend aus einzelnen Abschnitten zusammengesetzt. Auch hierbei wird die Kraftfahrzeugdynamik nicht einbezogen. Die Anforderungen an die Referenzlinie können auch von einem jeweiligen Fahrer des Kraftfahrzeugs abhängig sein und somit variieren. So kann von einem Fahrer entweder ein sportliches oder ein defensives Fahrverhalten gewünscht sein. Nach dem Stand der Technik ist es dabei üblich, ein Fahrprofil zu wählen, welches ein vorbestimmtes Fahrverhalten mittels eines Parametersatzes beschreibt. Die Fahrprofile umfassen in der Regel Parameter, welche für einen Fahrer weder anschaulich noch einfach anpassbar sind. Somit ist es einem Fahrer nicht möglich, das Fahrverhalten auf einfache und anschauliche Weise zu variieren. Zudem ist keine stufenlose Verstellung des Fahrverhaltens möglich, weil dies vordefinierten Farbprofilen zugeordnet ist.
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In der
DE 10 2009 047 476 A1 sind ein Verfahren und ein Steuergerät zur Bestimmung einer Schnitttrajektorie eines Kurvenabschnitts einer Fahrbahn beschrieben. Dabei ist es vorgesehen, dass eine von einem Kraftfahrzeug verfolgte Schnitttrajektorie berechnet wird, welche einen Verlauf einer Mittellinie in einer Kurve schneidet. Die Schnitttrajektorie weist dabei eine geringere Krümmung als der Verlauf der Mittelinie auf. Im Rahmen des Verfahrens ist es möglich, geometrische Parameter einzustellen, welche den Verlauf der Schnitttrajektorie beeinflussen. Im Rahmen des Verfahrens wird die Schnitttrajektorie nicht für eine ganze Strecke sondern für einen Kurvenabschnitt berechnet. Eine Abfolge von Kurvenabschnitten erfordert somit eine Aneinanderreihung von einzelnen Schnitttrajektorien, welche jeweils einzeln erzeugt werden.
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In der
DE 10 2013 203 819 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Verlassen einer vorgegebenen Fahrspur offenbart. Darin wird eine Spurhalteüberwachungsvorrichtung beschrieben, welche eine Warnung ausgibt und/oder einen Querführungseingriff ausführt, wenn sich das Kraftfahrzeug zu nahe an eine definierte Grenze der Fahrspur annähert. Eine aktuelle vorgegebene Fahrspur ist durch Verschiebung mindestens einer definierten Grenze der Fahrspur in Abhängigkeit von einer Fahrsituation veränderbar.
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In der
DE 102 55 719 A1 sind eine Fahrassistenzvorrichtung und ein Fahrerassistenzverfahren beschrieben. Die Fahrassistenzvorrichtung umfasst ein Fahrbahnverlaufserfassungssystem zum Erfassen eines Fahrbahnverlaufs und eine Sollkursbestimmungseinheit zum Bestimmen eines Sollkurses anhand des erfassten Fahrbahnverlaufs. Der durch diese Kursbestimmungseinheit bestimmte Sollkurs ist querbeschleunigungsminimiert und/oder kraftschlussbeanspruchungsminimiert und/oder fahrzeitminimiert.
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In der
DE 102 18 010 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Querführungsunterstützung bei Kraftfahrzeugen beschrieben. In dem Verfahren ist es vorgesehen, dass ein Sollwert für eine Querposition eines Fahrzeugs bestimmt wird, eine Istposition des Fahrzeugs relativ zu Grenzen der befahrenen Spur mit einer Sensoreinrichtung erfasst wird, und durch einen Soll-Ist-Vergleich ein Ausgangssignal für die Querführungsunterstützung berechnet wird.
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In der
DE 10 2015 216 817 A1 sind ein Verfahren und ein System zur Unterstützung eines Nutzers bei der Planung und Durchführung eines Befahrens einer Fahrstrecke mit einem Fahrzeug offenbart. Dabei ist es vorgesehen, dass Daten über die Fahrstrecke erfasst werden und theoretische Optimaldaten zumindest eines Parameters zum optimalen Befahren der Fahrstrecke bestimmt werden. Eine Abweichung der tatsächlichen Daten von den Optimaldaten wird ermittelt und in Abhängigkeit von der ermittelten Abweichung eine Fahranweisung erzeugt und auf einer Anzeigefläche eines mobilen Nutzergeräts angezeigt.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit bereitzustellen, welche es einem Fahrer erlaubt, eine Referenzlinie nach einfach nachvollziehbaren Parametern anzupassen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption einer vorbestimmten Referenzlinie für ein Kraftfahrzeug, wobei die vorbestimmte Referenzlinie durch eine Steuereinheit empfangen wird. Die Referenzlinie ist ein örtlicher Verlauf einer ursprünglichen Fahrlinie, welche im Rahmen des Verfahrens als Grundlage zur Berechnung einer Fahrlinie dient. Dabei kann es sich um eine von einer Vorrichtung des Kraftfahrzeugs bereitgestellte Referenzlinie handeln, welche entlang einer Straße verläuft. Die Fahrlinie beschreibt einen örtlichen Verlauf, welcher durch das Kraftfahrzeug befolgt werden soll. Die Steuereinheit kann ein Mikrocontroller und/oder einen Mikroprozessor sein. Die Steuereinheit kann einen Distanzwert einer maximalen lateralen Distanz zu der vorbestimmten Referenzlinie von einer Eingabevorrichtung empfangen. Der Distanzwert ist ein Wert, der eine maximale seitliche Abweichung der zu bestimmenden Fahrlinie von der Referenzlinie beschreibt. Die Eingabevorrichtung ist eine Vorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, eine Benutzereingabe zu erfassen. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Berührbildschirm handeln. Der Distanzwert der maximalen lateralen Distanz wird durch eine Benutzereingabe mittels der Eingabevorrichtung festgelegt. Die Steuereinheit bestimmt aus der Referenzlinie und dem Distanzwert eine zulässige Fläche, welche sich entlang der Referenzlinie erstreckt und deren Seitenbegrenzung die maximale Distanz, definiert durch den Distanzwert, zu der Referenzlinie aufweist, wobei die Seitenbegrenzung von der Fahrstreifenbegrenzung verschieden sein kann. Die zulässige Fläche stellt eine Fläche dar, innerhalb der die zu berechnende Fahrlinie verläuft. Mittels eines vorbestimmten ersten mathematischen Optimierungsverfahrens wird die Fahrlinie für das Kraftfahrzeug berechnet, wobei die Fahrlinie ausgehend von einer aktuellen Kraftfahrzeugposition mittels des ersten mathematischen Optimierungsverfahrens auf eine minimale Fahrzeit optimiert wird. Das erste mathematische Optimierungsverfahren umfasst zumindest eine Randbedingung, welche einen Verlauf der Fahrlinie innerhalb der zulässigen Fläche fordert. Das erste Optimierungsverfahren kann beispielsweise ein Minimierungsverfahren sein, welches die Fahrlinie unter Einhaltung der vorgegebenen Bedingungen so festlegt, dass die Fahrlinie die minimale Fahrzeit aufweist, welche bei einem Verlauf innerhalb der zulässigen Fläche möglich ist. Die Fahrlinie stellt somit die zeitoptimale Trajektorie für eine vorgegebene Geschwindigkeit dar. Für das erste mathematische Optimierungsverfahren kommen insbesondere Innere-Punkte-Verfahren oder Kollokationsverfahren in Betracht, wobei das erste mathematische Optimierungsverfahren grundsätzlich ein Gütemaß umfasst, welches den zeitoptimalen Verlauf der Fahrlinie sicherstellt. Es umfasst ebenfalls ein nichtlineares mathematisches Fahrdynamikmodell des Kraftfahrzeugs welches die Einhaltung der physikalischen Grenzen sicherstellt.
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Mit anderen Worten erlaubt es das Verfahren, die zeitoptimale Fahrlinie zu bestimmen, welche entlang der Referenzlinie verläuft. Die Fahrlinie verläuft dabei innerhalb einer zulässigen Fläche, welche durch die Referenzlinie und einem Distanzwert zu der vorbestimmten Referenzlinie definiert wird. Der Distanzwert ist durch eine Benutzereingabe mittels einer Eingabevorrichtung einstellbar. Die zulässige Fläche verläuft entlang der Referenzlinie und wird durch zwei Grenzlinien begrenzt, welche eine jeweilige durch den Distanzwert bestimmte laterale Distanz zu der Referenzlinie aufweisen. Die Berechnung der Fahrlinie durch die Steuereinheit erfolgt dabei mittels eines ersten mathematischen Optimierungsverfahrens, welches eine zeitoptimierte Fahrlinie bestimmt.
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Auf der Grundlage der Fahrlinie kann nun ein Autopilot das Kraftfahrzeug führen. Dies kann beispielsweise mittels einer Trajektorienregelung erfolgen.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine vorgegebene Referenzlinie fahrdynamisch zu einer Fahrlinie adaptiert wird, wobei ein Fahrer die Fahrlinie mittels des Distanzwerts nachvollziehbar anpassen kann.
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So ist es beispielsweise möglich, dass der Distanzwert mittels einer als Regler gestalteten Eingabevorrichtung festgelegt werden kann. Dabei kann die Eingabevorrichtung derart gestaltet sein, dass der Distanzwert zumindest drei Werte annehmen kann. Bevorzugt kann der Distanzwert zumindest zehn oder mehr Werte annehmen. Somit kann es möglich sein, dass benachbarte Werte sich in ihrem Betrag nur in einem geringen Ausmaß unterscheiden, wodurch dem Fahrer eine stufenlose oder nahezu kontinuierliche Einstellmöglichkeit des Distanzwertes bereitgestellt werden kann. Der durch den Fahrer festgelegte Distanzwert kann beispielsweise 50 cm betragen. Die Referenzlinie kann beispielsweise eine Linie sein, welche entlang der Mitte eines Fahrstreifens verläuft und durch ein Navigationsgerät bereitgestellt wird. Aus dem Distanzwert und dem Verlauf der Referenzlinie kann die Steuereinheit den zulässigen Bereich festlegen, wobei es sich in diesem Fall um einen Korridorentlang der Referenzlinie handelt, welcher eine Breite von 100 cm aufweist. Die Fahrlinie kann ausgehend von der aktuellen Kraftfahrzeugposition innerhalb der zulässigen Fläche verlaufen und mittels eines ersten mathematischen Optimierungsverfahrens berechnet werden. Das erste mathematische Optimierungsverfahren kann dabei so gestaltet sein, dass die Fahrlinie entlang des zulässigen Bereichs auf eine minimale Fahrzeit optimiert wird. Die Einhaltung des zulässigen Bereichs kann beispielsweise mittels einer Randbedingung in dem ersten mathematischen Optimierungsverfahren und/oder einem Gütemaß sichergestellt werden.
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Es ist vorgesehen, dass aus der Eingabevorrichtung ein Beschleunigungswert einer maximalen Querbeschleunigung durch die Steuereinheit empfangen wird und ein Geschwindigkeitsverlauf für die Fahrlinie analytisch aus der Fahrlinie und dem Beschleunigungswert der maximalen Querbeschleunigung berechnet wird. Die Berechnung kann nach einem vorbestimmten analytischem verfahren erfolgen. Der Beschleunigungswert ist der maximal zulässige Wert der Querbeschleunigung, welcher während eines Befahrens der Fahrlinie gemäß dem Geschwindigkeitsverlauf auftreten darf. Die Querbeschleunigung ist der Teil der Beschleunigung, welcher seitlich auf das Kraftfahrzeug einwirkt. Der Geschwindigkeitsverlauf ordnet der Fahrlinie eine jeweilige Geschwindigkeit zu, wobei Geschwindigkeitswerte entlang der Fahrlinie, welche eventuell in dem ersten mathematischen Optimierungsverfahren berechnet wurden, nicht beachtet werden. Dabei wird ein Beschleunigungswert der maximalen Querbeschleunigung durch eine Benutzereingabe mittels der Eingabevorrichtung festgelegt. Der Beschleunigungswert ist somit kein durch die Kraftfahrzeugdynamik vorbestimmter Wert, sondern mittels einer Benutzereingabe einstellbar.
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Mit anderen Worten wird für die im Rahmen des ersten Optimierungsverfahrens berechnete Fahrlinie ein Verlauf der Geschwindigkeit analytisch berechnet. Der Verlauf der Geschwindigkeit wird dabei aus der Fahrlinie und dem Beschleunigungswert der maximalen Querbeschleunigung berechnet. Der Wert der maximalen Querbeschleunigung ist dabei ein durch den Fahrer mittels der Eingabevorrichtung festgelegter Wert. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Geschwindigkeitsverlauf mittels analytischer Rechenoperationen mit geringem Rechenaufwand bestimmt werden kann. So ist es möglich, dass die Steuereinheit aus einem lokalen Kurvenradius der Fahrlinie und dem Beschleunigungswert einen lokalen Wert der Geschwindigkeit berechnet.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass aus der Eingabevorrichtung ein Beschleunigungswert einer maximalen Querbeschleunigung durch die Steuereinheit empfangen wird und ein Geschwindigkeitsverlauf für die Fahrlinie mittels eines zweiten mathematischen Optimierungsverfahrens, welches dem ersten Optimierungsverfahren nachgeordnet ist, berechnet wird. Der Beschleunigungswert ist der maximal zulässige Wert der Querbeschleunigung, welcher während eines Befahrens der Fahrlinie gemäß dem Geschwindigkeitsverlauf auftreten darf. Die Querbeschleunigung ist der Teil der Beschleunigung, welcher seitlich auf das Kraftfahrzeug einwirkt. Der Geschwindigkeitsverlauf ordnet der Fahrlinie eine jeweilige Geschwindigkeit zu, wobei Geschwindigkeitswerte entlang der Fahrlinie, welche eventuell in dem ersten mathematischen Optimierungsverfahren berechnet wurden, nicht beachtet werden. Der mittels des zweiten mathematischen Optimierungsverfahren berechnete Geschwindigkeitsverlauf ist auf eine minimale Fahrzeit optimiert. Ein Unterschied zu der Zeitoptimierung im ersten mathematischen Optimierungsverfahren besteht darin, dass das zweite Optimierungsverfahren eine Randbedingung umfasst, welche ein Einhalten der maximalen Querbeschleunigung betrifft, wobei ein Beschleunigungswert der maximalen Querbeschleunigung durch eine Benutzereingabe mittels der Eingabevorrichtung festgelegt wird. Der Beschleunigungswert ist somit kein durch die Kraftfahrzeugdynamik vorbestimmter Wert, sondern mittels einer Benutzereingabe einstellbar.
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Mit anderen Worten wird für die im Rahmen des ersten Optimierungsverfahrens berechnete Fahrlinie ein Verlauf der Geschwindigkeit berechnet. Dies erfolgt mittels eines zweiten Optimierungsverfahrens, wobei der Verlauf der Geschwindigkeit für die Fahrlinie ebenfalls auf eine minimale Fahrzeit unter Einhaltung einer zulässigen maximalen Querbeschleunigung optimiert wird. Das zweite Optimierungsverfahren ist dabei dem ersten Optimierungsverfahren nachgeordnet. Die zulässige maximale Querbeschleunigung wird dabei durch eine Benutzereingabe in die Eingabevorrichtung festgelegt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Fahrverhalten betreffend die Geschwindigkeit lediglich mit einer Anpassung der zulässigen Querbeschleunigung eingestellt werden kann. So ist es möglich, dass der Benutzer, in einer als Bedienfläche gestalteten Eingabevorrichtung eine maximale Querbeschleunigung von beispielsweise 0,5 g, wobei g die Erdbeschleunigung ist, eingestellt hat, wodurch mittels des zweiten mathematischen Optimierungsverfahrens ein für die in dem ersten Optimierungsverfahren bestimmte Fahrlinie ein Geschwindigkeitsverlauf berechnet wird, der zu einer minimalen Fahrzeit führt, wobei die maximale Querbeschleunigung während des befolgen des Geschwindigkeitsverlaufs nicht überschritten wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass jedes mathematische Optimierungsverfahren zumindest eine Randbedingung umfasst, welche eine Einhaltung einer Kraftfahrzeugdynamik fordert. Zu der Kraftfahrzeugdynamik können unter anderem eine maximale Querbeschleunigung, eine maximale Längsbeschleunigung, sowie der minimale erreichbare Kurvenradius gehören, welche jeweils durch das Kraftfahrzeug vorbestimmt sein können. Mit anderen Worten wird mittels der Verwendung zumindest einer Randbedingung in den mathematischen Optimierungsverfahren sichergestellt, dass die Kraftfahrzeugdynamik während eines Befahrens der Fahrlinie eingehalten wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die berechnete Fahrlinie mit der Kraftfahrzeugdynamik vereinbar ist. So ist es beispielsweise möglich, dass eine Randbedingung die Fahrlinie und den Geschwindigkeitsverlauf derart beeinflusst, dass ein maximaler Beschleunigungswert des Kraftfahrzeugs in Längsrichtung nicht überschritten wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Distanzwert einer maximalen lateralen Distanz zu der vorbestimmten Referenzlinie ein absoluter Wert ist. Mit anderen Worten beschreibt der Distanzwert eine feste Distanz, welche nicht in Relation zur einer weiteren Größe steht. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Distanzwert für jeden Abschnitt entlang der Referenzlinie die gleiche Größe aufweist. So ist es möglich, dass der Distanzwert konstant den Wert 100 cm entlang der Referenzlinie aufweist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Distanzwert einer maximalen lateralen Distanz zu der vorbestimmten Referenzlinie ein relativer Wert bezüglich einer lateralen Distanz zu der Seitenbegrenzung ist. Mit anderen Worten steht der Distanzwert in einem durch den Benutzer gewählten Verhältnis zu der lateralen Distanz der Referenzlinie zu der Seitenbegrenzung. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass sich der Distanzwert an der Breite eines Fahrstreifens orientiert. So ist es möglich, dass der Distanzwert ein Viertel der Distanz zu der Seitenbegrenzung aufweist und somit auf einer breiten Straße einen größeren Wert hat, als auf einer schmaleren Straße.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Fahrlinie und/oder der Geschwindigkeitsverlauf unter Berücksichtigung lokaler Geschwindigkeitsbegrenzungen berechnet wird. Mit anderen Worten ist eines oder beide der Optimierungsverfahren der Art gestaltet, dass Geschwindigkeitsbegrenzungen, welche für Teilabschnitte des Fahrstreifens bestehen, eingehalten werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass es möglich ist, Geschwindigkeitsbegrenzungen entlang der Fahrlinie zu berücksichtigen. So ist es möglich, dass der Geschwindigkeitsverlauf eine Geschwindigkeit von 50 km/h nicht überschreitet, wenn die Fahrlinie durch eine geschlossene Ortschaft verläuft.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zumindest der Geschwindigkeitsverlauf unter Berücksichtigung von Witterungsbedingungen berechnet wird. Mit anderen Worten werden Randbedingungen des Optimierungsverfahrens in Abhängigkeit von einer erfassten Witterungsbedingung variiert. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Gefährdung des Kraftfahrzeugs aufgrund ungünstiger Witterungsverhältnisse vermieden wird. So ist es möglich, dass die Werte der maximalen Geschwindigkeit, der maximalen Querbeschleunigung und der maximalen Längsbeschleunigung abhängig von einer erfassten Straßennässe sind. Die Funktionen zur Berechnung der Werte können auch von der Art des Straßenbelags abhängig sein. Somit wird beispielsweise einer geringeren Traktion des Kraftfahrzeugs auf einer nassen Fahrbahn Rechnung getragen.
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Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die zur Durchführung eines der erfindungsgemäßen Verfahren eingerichtet ist, und welche eine Steuereinheit und eine Eingabevorrichtung umfasst. Mit anderen Worten umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit, wobei es sich bei der Steuereinheit um einen Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor handeln kann, welcher dazu eingerichtet ist eines der erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen. Die Vorrichtung umfasst auch eine Eingabevorrichtung, welche dazu eingerichtet ist in Abhängigkeit von vorbestimmten Benutzereingaben einen Distanzwert einer maximalen lateralen Distanz zu der vorbestimmten Referenzlinie und/oder einen maximalen Beschleunigungswert einer maximalen Querbeschleunigung festzulegen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Eingabevorrichtung zumindest ein Drehregler zur Eingabe jeder Benutzereingabe umfasst. Mit anderen Worten umfasst die Eingabevorrichtung einen drehbaren Regler, welcher mindestens drei Stellungen aufweist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass es einem Benutzer möglich ist, den Distanzwert und den Beschleunigungswert mittels einer einfachen Benutzereingabe festzulegen. So ist es beispielsweise möglich, dass der Drehregler 100 mögliche Stellungen umfasst, wodurch der Distanzwert in Schritten von einem Prozent zwischen 0 bis 100 % der lateralen Distanz zwischen der Fahrstreifenbegrenzung und der Referenzlinie eingestellt werden kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Eingabevorrichtung eine berührungssensitive Oberfläche zur Eingabe jeder Benutzereingabe umfasst. Mit anderen Worten ermöglicht es die Eingabevorrichtung dem Benutzer, den Distanzwert und den Beschleunigungswert mittels einer Benutzereingabe auf einer berührungssensitiven Oberfläche festzulegen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Eingabevorrichtung kein separates mechanisches Element umfassen muss. So ist es möglich, dass die Eingabevorrichtung keinen separaten Drehregler umfasst, sondern ein Touchscreen einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs ist.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2 drei mögliche Verläufe einer Fahrlinie in einem Kurvenabschnitt in Abhängigkeit von dem gewählten Distanzwert
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise dazu verwendet werden, um eine durch ein Navigationsgerät bereitgestellte Referenzlinie 1 unter Berücksichtigung einer Kraftfahrzeugdynamik 2 eines Personenkraftwagens für ein Fahrassistenzsystem zu adaptieren, damit diese als Fahrlinie 3 eines Autopiloten verwendet werden kann.
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In einem ersten Schritt können eine Fahrstreifenbegrenzung 4 und die vorbestimmte Referenzlinie 1 durch eine Steuereinheit 5 empfangen werden. Eine Fahrstreifenbegrenzung 4 kann eine Grenze darstellen, welche einen befahrbaren Bereich, wie beispielsweise eine Fahrspur oder eine Straße begrenzt. Die Fahrstreifenbegrenzung 4 kann auch einen Sicherheitsabstand zu einem Rand des Fahrstreifens oder der Straße umfassen. Die Fahrstreifenbegrenzung 4 kann mit einem Rand eines Fahrstreifens 6 übereinstimmen oder um einen vorbestimmten oder einstellbaren Sicherheitsabstand in die Mitte des Fahrstreifens 6 verschoben sein. Die Referenzlinie 1 kann eine Linie sein, welche entlang einer Mittellinie des Fahrstreifens 6 verläuft und eine aktuelle Kraftfahrzeugposition 7 mit einer vorbestimmten Zielposition 8 verbindet. Die Fahrstreifenbegrenzung 4 und die Referenzlinie 1 können beispielsweise durch ein Navigationsgerät bereitgestellt sein. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 9 kann in einem nächsten Schritt mittels einer Benutzereingabe in einer Eingabevorrichtung 10 einen Distanzwert 11 einer maximalen lateralen Distanz zu der vorbestimmten Referenzlinie 1 festlegen. Die Eingabevorrichtung 10 kann beispielsweise einen Drehregler und/oder einen Schieberegler und/oder eine berührungssensitive Oberfläche umfassen. Der Drehregler und/oder der Schieberegler können als physisches Element oder als Grafikelement auf der berührungssensitiven Oberfläche ausgebildet sein. Der Distanzwert 11 kann ein Absolutwert sein oder ein relativer Wert, welcher sich beispielsweise auf eine laterale Distanz der Referenzlinie 1 zu der Fahrstreifenbegrenzung 4 bezieht. Der Distanzwert 11 kann beispielsweise auf mindestens drei verschiedene Werte eingestellt werden. Der Distanzwert 11 kann durch die Steuereinheit 5 empfangen werden. Die Steuereinheit 5 kann eine zulässige Fläche 12 festlegen, welche entlang der Referenzlinie 1 verlaufen kann und welche seitlich durch eine Seitenbegrenzung 13 begrenzt sein kann. Die Seitenbegrenzung 13 kann dabei eine laterale Distanz zu der Referenzlinie 1 aufweisen, welche mit dem Distanzwert 11 übereinstimmt. Die Seitenbegrenzung 13 kann von der Fahrstreifenbegrenzung 4 verschieden sein. Die zulässige Fläche 12 kann der Bereich sein, in welchem die Fahrlinie 3 verlaufen kann.
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Die Fahrlinie 3 kann durch die Steuereinheit 5 mittels eines vorbestimmten ersten mathematischen Optimierungsverfahrens 14 für das Kraftfahrzeug 9 berechnet werden. Die Fahrlinie 3 kann dabei eine aktuelle Kraftfahrzeugposition 7 als Anfangsbedingung und eine vorbestimmte Zielposition 8 als Endbedingung aufweisen. Das erste mathematische Optimierungsverfahren 14 kann so ausgelegt sein, dass es den Verlauf der Fahrlinie 3 für eine maximale Geschwindigkeit auf eine minimale Fahrzeit optimiert. Der Verlauf der Fahrlinie 3 innerhalb der zulässigen Fläche 12 kann mittels einer Randbedingung sichergestellt werden. Das erste mathematische Optimierungsverfahren 14 kann auch eine Randbedingung umfassen, welche eine Einhaltung einer Kraftfahrzeugdynamik 2 des Kraftfahrzeugs 9 beim Befahren der Fahrlinie 3 sicherstellt. In einem weiteren Schritt kann ein Beschleunigungswert 16 einer maximalen Querbeschleunigung durch eine Benutzereingabe in die Eingabevorrichtung 10 festgelegt werden. Der Beschleunigungswert 16 und die Fahrlinie 3 können durch die Steuereinheit 5 in einem zweiten mathematischen Optimierungsverfahrens 15 oder einer analytischen Berechnung verwendet werden, um einen Geschwindigkeitsverlauf 17 für das Kraftfahrzeug 9 entlang der Fahrlinie 3 zu berechnen.
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In dem zweiten mathematischen Optimierungsverfahren kann der Geschwindigkeitsverlauf 17 entlang der Fahrlinie 3 unter Einhaltung des Beschleunigungswertes 16 auf eine minimale Fahrzeit optimiert werden. Eines oder beide der mathematischen Optimierungsverfahren 14,15 können Randbedingungen umfassen, welche zu einer Einhaltung einer abschnittsweisen Geschwindigkeitsbegrenzung führen können. Eines oder beide der mathematischen Optimierungsverfahren 14,15 können Randbedingungen umfassen, welche von einer Witterungsbedingungen abhängig sein können. So ist es möglich, dass die Querbeschleunigung oder die Geschwindigkeit bei einer hohen Feuchtigkeit verringert werden. Die berechnete Fahrlinie 3 und der berechnete Geschwindigkeitsverlauf 17 können durch die Steuereinheit 5 beispielsweise für einen Autopiloten bereitgestellt werden, welcher das Kraftfahrzeug 9 entlang der berechneten Fahrlinie 3 navigieren kann.
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2 zeigt drei mögliche Verläufe einer Fahrlinie 3 in einem Kurvenabschnitt in Abhängigkeit von dem gewählten Distanzwert 11. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs kann den Verlauf der Fahrlinie 3 über die Wahl des Distanzwertes 11 in der Eingabevorrichtung 10 festlegen. Dabei kann eine Fahrlinie 3 mit einem größeren Distanzwert 11 einen Verlauf aufweisen, welcher die Kraftfahrzeugdynamik 2 des Kraftfahrzeugs 9 in einem größeren Maße nutzt, als eine Fahrlinie 3 mit einem kleineren Distanzwert 11. Dies kann beispielsweise gewünscht sein, falls der Fahrer einen als sportlich empfundenen Fahrstil wünscht. Ein kleinerer Distanzwert 11, kombiniert mit einem Beschleunigungswert 16 im unteren möglichen Bereich kann dagegen beispielsweise für einen beladenen Lastkraftwagen gewünscht sein. Die Fahrlinie 3 kann jeweils mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens berechnet sein. Die Figur zeigt den Verlauf eines Fahrstreifens 6, welcher durch eine Fahrstreifenbegrenzung 4 begrenzt sein kann. In der Mitte des Fahrstreifens 6 kann eine Referenzlinie 1 verlaufen, welche eine laterale Distanz zu der Fahrstreifenbegrenzung 4 aufweisen kann. Auf beiden Seiten der Referenzlinie 1 kann sich eine Seitenbegrenzung 13 befinden, welche eine laterale Distanz zu der Referenzlinie 1 aufweist, welche durch den Distanzwert 11 vorgegeben sein kann. Der Distanzwert 11 kann in den drei Abbildungen jeweils unterschiedliche Werte haben. Der Distanzwert 11 kann jeweils ein relativer Wert sein, welcher beispielsweise 50 %, 75 % oder 100 % der Distanz der Referenzlinie 1 zur Fahrstreifenbegrenzung 4 betragen kann. Der Distanzwert 11 kann auch ein Absolutwert sein und beispielsweise 50 cm betragen. Durch die Seitenbegrenzung 13 kann jeweils eine zulässige Fläche 12 begrenzt sein, in welcher die jeweilige Fahrlinie 3 verlaufen kann. Die Fahrlinie 3 kann einen Verlauf aufweisen, welcher auf eine Fahrzeit mittels eines ersten mathematischen Optimierungsverfahrens 14 optimiert ist.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine Möglichkeit bereitgestellt ist, welche es einem Fahrer erlaubt, eine Referenzlinie 1 nach einfach nachvollziehbaren Parametern anzupassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Referenzlinie
- 2
- Kraftfahrzeugdynamik
- 3
- Fahrlinie
- 4
- Fahrstreifenbegrenzung
- 5
- Steuereinheit
- 6
- Fahrstreifen
- 7
- Kraftfahrzeugposition
- 8
- Zielposition
- 9
- Kraftfahrzeug
- 10
- Eingabevorrichtung
- 11
- Distanzwert
- 12
- zulässige Fläche
- 13
- Seitenbegrenzung
- 14
- erstes mathematisches Optimierungsverfahren
- 15
- zweites mathematisches Optimierungsverfahren
- 16
- Beschleunigungswert
- 17
- Geschwindigkeitsverlauf
