DE102020103503A1

DE102020103503A1 - Adaptive steuerung des automatischen spurwechsels im fahrzeug

Info

Publication number: DE102020103503A1
Application number: DE102020103503.9A
Authority: DE
Inventors: Kevin P. Conrad; Daryl A. Wilson; Bryan M. Joyner; Kenneth L. Rosol; Daniel B. Cutler
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2020-09-17
Also published as: US11046321B2; US20200290618A1; CN111688695A

Abstract

Systeme und Verfahren zum Durchführen einer adaptiven Steuerung eines automatischen Spurwechsels in einem Fahrzeug beinhalten das Positionieren eines Zielfahrzeugs mit einer Zielgeschwindigkeit in einer Zielspur in einem Zielabstand hinter dem Fahrzeug. Die Zielgeschwindigkeit ist größer als eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, und das Fahrzeug wird aufgrund des automatischen Fahrspurwechsels in die Zielspur einfahren. Das Verfahren beinhaltet das Bestimmen einer Abbremsrate, die das Zielfahrzeug über einen Bremsweg, der kürzer als der Zielabstand ist, benötigt, um seine Geschwindigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzugleichen, und das Bestimmen, ob die Abbremsrate eine Schwellenabbremsrate überschreitet. Der automatische Fahrspurwechsel ist basierend darauf, dass die Abbremsrate die Schwellenabbremsrate überschreitet, verboten.

Description

EINLEITUNG
Der Gegenstand der Offenbarung bezieht sich auf die adaptive Steuerung eines automatischen Spurwechsels in einem Fahrzeug.
Fahrzeuge (z.B. PKW, LKW, Baumaschinen, Landmaschinen, automatische Betriebsanlagen) sind zunehmend mit Sensoren ausgestattet, die Informationen über das Fahrzeug und seine Umgebung liefern. Diese Sensoren (z.B. Kameras, Radaranlagen, Lidarsysteme) haben die Automatisierung von Aspekten des Fahrzeugbetriebs oder einen völlig autonome Fahrzeugbetrieb ermöglicht. Der Spurwechsel, bei dem ein Fahrzeug zwischen zwei Fahrspuren mit Verkehr, der in die gleiche Richtung fährt, wechselt, ist ein Aspekt des Fahrzeugbetriebs, der automatisiert worden ist. Der automatische Spurwechsel kann Teil des autonomen Fahrens oder des teilautonomen Fahrens (z.B. freihändiges Fahren) sein. Dementsprechend ist es wünschenswert, eine adaptive Steuerung für den automatischen Spurwechsel in einem Fahrzeug bereitzustellen.
BESCHREIBUNG
In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Durchführen der adaptiven Steuerung eines automatischen (oder automatisierten) Spurwechsels in einem Fahrzeug das Positionieren eines Zielfahrzeugs mit einer Zielgeschwindigkeit in einer Zielspur in einem Zielabstand hinter dem Fahrzeug. Die Zielgeschwindigkeit ist größer als eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, und das Fahrzeug wird basierend auf dem automatischen Fahrspurwechsel in die Zielspur einfahren. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen einer Abbremsrate, die das Zielfahrzeug für einen Bremsweg, der kürzer als der Zielabstand ist, benötigt, um sich der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzupassen, und das Bestimmen, ob die Abbremsrate eine Schwellenabbremsrate überschreitet. Der automatische Fahrspurwechsel ist basierend darauf, dass die Abbremsrate die Schwellenabbremsrate überschreitet, verboten.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst das Verfahren auch das Bestimmen des Zielabstands als eine maximale Detektionsreichweite eines oder mehrerer Sensoren des Fahrzeugs.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale umfasst das Verfahren auch das Bestimmen des Zielabstands als ein Abstand, der kleiner ist als eine maximale Detektionsreichweite eines oder mehrerer Sensoren des Fahrzeugs, basierend auf der Erfassung eines nachfolgenden Fahrzeugs hinter dem Fahrzeug.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale umfasst das Verfahren auch das Bestimmen des Zielabstands basierend auf der Position des einen oder der mehreren Sensoren des Fahrzeugs, einem Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem nachfolgenden Fahrzeug sowie einer Breite des nachfolgenden Fahrzeugs.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale umfasst das Verfahren auch das Bestimmen der Zielgeschwindigkeit als ein fester Wert oberhalb einer angegebenen Geschwindigkeitsbeschränkung für die Zielspur.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale umfasst das Verfahren auch das Bestimmen einer Erkennungsentfernung als eine von dem Zielfahrzeug in einem festgelegten Zeitraum zurückgelegte Strecke.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale umfasst das Verfahren auch das Bestimmen des Bremsweges als den Erkennungsabstand, und eines vordefinierten Pufferabstands, der von dem Zielabstand abgezogen wird.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale basiert das Bestimmen der von dem Zielfahrzeug benötigten Abbremsrate auf der Zielgeschwindigkeit T, die eine Anfangsgeschwindigkeit ist, auf der Geschwindigkeit des Fahrzeugs S, die eine Endgeschwindigkeit ist, und einem Abstand für die Abbremsung, der der Bremsweg D ist.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale umfasst das Bestimmen der für das Zielfahrzeug erforderlichen Abbremsrate das Berechnen von: $\frac{S^{2} - T^{2}}{2 D} .$
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale umfasst das Verfahren auch das Erlauben des automatischen Spurwechsels basierend darauf, dass die Abbremsrate kleiner als oder gleich der Schwellenabbremsrate ist.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst ein System zum Durchführen einer adaptiven Steuerung eines automatischen Spurwechsels in einem Fahrzeug einen oder mehrere Sensoren, um Objekten hinter dem Fahrzeug zu erkennen, und einen Prozessor, um ein Zielfahrzeug mit einer Zielgeschwindigkeit in einer Zielspur in einem Zielabstand hinter dem Fahrzeug zu positionieren. Die Zielgeschwindigkeit ist größer als eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, und das Fahrzeug wird basieren auf dem automatischen Fahrspurwechsel in die Zielspur einfahren. Der Prozessor bestimmt zusätzlich eine Abbremsrate, die das Zielfahrzeug über einen Bremsweg, der kürzer als der Zielabstand ist, benötigt, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu erreichen, bestimmt, ob die Abbremsrate eine Schwellenabbremsrate überschreitet, und verbietet den automatischen Spurwechsel basierend darauf, dass die Abbremsrate die Schwellenabbremsrate überschreitet.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ermittelt der Prozessor den Zielabstand als maximale Detektionsreichweite eines oder mehrerer Sensoren des Fahrzeugs.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale bestimmt der Prozessor den Zielabstand als ein Abstand, der kleiner ist als die maximale Detektionsreichweite eines oder mehrerer Sensoren des Fahrzeugs, basierend auf dem Erfassen eines nachfolgenden Fahrzeugs hinter dem Fahrzeug.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale bestimmt der Prozessor den Zielabstand basierend auf einer Position des einen oder der mehreren Sensoren des Fahrzeugs, dem Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem nachfolgenden Fahrzeug sowie der Breite des nachfolgenden Fahrzeugs.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale bestimmt der Prozessor die Zielgeschwindigkeit als einen festen Wert oberhalb einer angegebenen Geschwindigkeitsbeschränkung für die Zielspur.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale bestimmt der Prozessor eine Erkennungsentfernung als eine Entfernung, die das Zielfahrzeug in einer festgelegten Zeitspanne zurücklegt.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ermittelt der Prozessor den Bremsweg als die Erkennungsentfernung und einen vordefinierten Pufferabstand, der von dem Zielabstand subtrahiert wird.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ermittelt der Prozessor die von dem Zielfahrzeug benötigte Abbremsrate basierend auf der Zielgeschwindigkeit T, die eine Anfangsgeschwindigkeit ist, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs S, die eine Endgeschwindigkeit ist und einem Abstand für die Abbremsung, der der Bremsweg D ist.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale ermittelt der Prozessor die von dem Zielfahrzeug benötigte Abbremsrate basierend auf dem Berechnen von: $\frac{S^{2} - T^{2}}{2 D} .$
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale erlaubt der Prozessor den automatischen Spurwechsel basierend darauf, dass die Abbremsrate kleiner oder gleich der Schwellenabbremsrate ist.
Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren leicht ersichtlich.
Figurenliste
Weitere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung, wobei sich die detaillierte Beschreibung auf die Figuren bezieht, in denen:

1 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs ist, das adaptive Steuerung eines automatischen Spurwechsels beinhaltet;
2 ein Blockdiagramm ist, das das Verfahren zum Durchführen der adaptiven Steuerung eines automatischen Spurwechsels nach einer oder mehreren Ausführungsformen veranschaulicht;
3 ein Prozessablauf eines Verfahrens zum Durchführen einer adaptiven Steuerung eines automatischen Spurwechsels nach einer oder mehreren Ausführungsformen ist; und
4 ein exemplarisches Szenario zeigt, in dem adaptive Steuerung eines automatischen Spurwechsels nach einer oder mehreren Ausführungsformen durchgeführt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und ist nicht dazu beabsichtigt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch einzuschränken. Es sollte verstanden werde, dass in den Figuren durchgehend entsprechende Bezugszeichen auf gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale hinweisen.
Wie zuvor erwähnt, können automatische Spurwechselvorgänge Teil des autonomen oder teilautonomen Betriebs eines Fahrzeugs sein. Typischerweise kann ein Spurwechsel vorgenommen werden, wenn die Nachbarspur, in die das Fahrzeug einfahren wird, frei von Hindernissen ist. Das heißt, es wird die Position anderer Fahrzeuge oder beliebiger Objekte im Sichtfeld von Fahrzeugsensoren (z.B. Kameras) ermittelt. Befinden sich keine anderen Fahrzeuge oder andere Gegenstände im Weg des Spurwechsels, wird dieser vorgenommen. Allerdings kann es unter gewissen Umständen problematisch sein, nur die Objekte im Sichtfeld zu betrachten, um festzustellen, ob ein automatischer Spurwechsel durchgeführt werden kann.
Zum Beispiel kann sich bei einem automatischen Spurwechsel von einer ersten Spur in eine zweite Spur ein schnell fahrendes Fahrzeug knapp außerhalb des Sichtfeldes befinden, selbst wenn nach dem Sichtfeld der Sensoren des Fahrzeugs festgestellt wird, dass sich keine Objekte in der zweiten Spur befinden. Dieses schnell fahrende Fahrzeug kann gezwungen sein, übermäßig zu bremsen (z.B. über einen festgelegten Schwellenwert hinaus), um eine Kollision aufgrund des Spurwechsels zu vermeiden. Ausführungsformen der hierin beschriebenen Systeme und Verfahren beziehen sich auf die adaptive Steuerung eines automatischen Spurwechsels in einem Fahrzeug. Die adaptive Steuerung kann einen automatischen Spurwechsel verhindern, der ansonsten durchgeführt werden würde.
Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform ist 1 ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs, das eine adaptive Steuerung eines automatischen Spurwechsels beinhaltet. Das Beispielfahrzeug ist ein Automobil 101 und wird als Subjektfahrzeug 100 bezeichnet. Das Subjektfahrzeug 100 umfasst mehrere Sensoren 105. Ein Radarsystem 110, eine Kamera 120 und ein Lidarsystem 130 sind als rückwärtige Sensoren 105 dargestellt, welche in dem Szenario des automatischen Spurwechsels nach einer oder mehreren Ausführungsformen interessant sind. Ein weiteres Radarsystem 140 ist als nach vorne weisend dargestellt. Gemäß alternativen Ausführungsformen können zusätzliche Sensoren 105 beinhaltet sein, und jeder der Sensoren 105 kann an verschiedenen Stellen in oder an dem Subjektfahrzeug 100 angebracht sein.
Eine Steuerung 150 ist auch in dem Subjektfahrzeug 100 abgebildet. Die Steuerung 150 kann Rohdaten oder Informationen von einem oder mehreren Sensoren 105 erhalten, einzeln oder nach herkömmlichen Sensor-Fusionsschemata. Die Daten oder Informationen werden verwendet, um Objekte 170 im Sichtfeld der Sensoren 105 zu erkennen. Das in 1 gezeigte Beispielobjekt 170 ist ein weiteres Fahrzeug. Die maximale Detektionsreichweite 160 ist ebenfalls dargestellt. Diese maximale Detektionsreichweite 160 kann auf einem der Sensoren 105 basieren (z.B. Radarsystem 110) oder aus der Fusion von zwei oder mehreren Sensoren 105 resultieren (z.B. Radarsystem 110 und Kamera 120). Die Fahrspur, in die sich das Subjektfahrzeug 100 aufgrund des automatischen Spurwechsels bewegen würde, ist für Erläuterungszwecke als Zielspur 180 bezeichnet. Die Erfassung von Objekten 170 durch einen oder mehrere Sensoren 105 und das Bestimmen der maximalen Detektionsreichweite 160 werden hier nicht näher erläutert. Die Erfassung von Objekt 170 durch einen oder eine Kombination der Sensoren 105 ist wohlbekannt, und die hierin beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich auf ein unerkanntes Fahrzeug und nicht auf ein erkanntes Objekt 170. Weiterhin ist die Bestimmung der maximalen Detektionsreichweite 160 für jeden der beispielhaften Sensoren 105 bekannt und wird als bekannte Größe für die Steuerung 150 angenommen. Die Modifikation der maximalen Detektionsreichweite 160 basierend auf einem Folgefahrzeug 400 (4) wird unter Bezugnahme auf 4 diskutiert.
Wie mit Bezug auf 3 beschrieben, geht die Steuerung 150 davon aus, dass ein anderes Fahrzeug, für Erläuterungszwecke als Zielfahrzeug 200 (2) bezeichnet, sich gerade außerhalb der maximalen Detektionsreichweite 160 auf der Zielspur 180 befindet. Die Steuerung 150 berechnet die Bremsung, die dieses Zielfahrzeug 200 benötigt, um festzustellen, ob der automatische Spurwechsel verboten werden sollte. Um die hierin beschriebenen Funktionalität auszuführen kann die Steuerung 150 eine Verarbeitungsschaltung enthalten, die eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Englisch: Application Specific Integrated Circuit, ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder gruppenweise), der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, und einen Speicher, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen, umfassen kann.
2 ist ein Blockdiagramm, das den Prozess des Durchführens einer adaptiven Steuerung eines automatischen Spurwechsels nach einer oder mehreren Ausführungsvarianten veranschaulicht. Das Subjektfahrzeug 100 ist mit einem detektierten Objekt 170 (ein weiteres Fahrzeug) vor ihm dargestellt. Auf der Zielspur 180 befinden sich keine erkannten Objekte 170. Außerhalb der maximalen Detektionsreichweite 160 hinter dem Subjektfahrzeug 100 nimmt die Steuerung 150 von der Anwesenheit eines Zielfahrzeugs 200 aus. Wie bereits erwähnt, ist das Zielfahrzeug 200 kein erkanntes Objekt 170, sondern ein angenommenes Objekt, um zu bestimmen, ob ein automatischer Spurwechsel erfolgen soll. Die Steuerung 150 geht davon aus, dass die Geschwindigkeit, mit der das Zielfahrzeug 200 fährt, einen Wert Δ über dem Geschwindigkeitslimit (Geschwindigkeit = Geschwindigkeitslimit + Δ) liegt. Die Faktoren, die zur Bestimmung des Wertes Δ verwendet werden, werden unter Bezugnahme auf 3 näher erläutert. Drei Zonen 210, 220, 230 sind in 2 dargestellt.
Die Erkennungszone 210 ist eine Strecke, die das Zielfahrzeug 200 in einer definierten Zeitspanne (z.B. 1 Sekunde) zurücklegen wird. Diese definierte Zeitspanne wird als Erkennungszeit bezeichnet und ist die angenommene Dauer für den Fahrer des Zielfahrzeugs 200, um zu erkennen, dass das Subjektfahrzeug 100 die Spur wechselt. Die Pufferzone 230 ist ein bestimmter Abstand vom Heck des Subjektfahrzeugs 100. Der Abstand der Pufferzone 230 wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 eingestellt. Zum Beispiel kann die Pufferzone in der Größenordnung von 2 Metern für eine relativ niedrige Geschwindigkeit und in der Größenordnung von 20 Metern für eine relativ hohe Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 sein. Die anfängliche Einstellung oder spätere Verfeinerung des Abstands der Pufferzone 230 kann auf Experimenten oder Erfahrungen beruhen.
Die Bremszone 220 ist der verbleibende Abstand. Das heißt, die Steuerung 150 kennt, wie bereits erwähnt, die maximale Detektionsreichweite 160. So kann die Steuerung 150 die Bremszone 220 ermitteln, indem er von der maximalen Detektionsreichweite 160 die Erkennungszone 210, die sich aus der angenommenen Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs 200 ergibt, und die Pufferzone 230 subtrahiert. Diese Bremszone 220 ist der Abstand, innerhalb dessen das Zielfahrzeug 200 seine Geschwindigkeit auf die der Steuerung 150 bekannte Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs 100 reduzieren muss. Die Steuerung 150 ermittelt, ob die Abbremsrate, die innerhalb der Bremszone 220 auftreten muss, größer als eine Schwellenabbremsrate ist. D.h. die Steuerung 150 bestimmt, ob das Zielfahrzeug 200 zu stark bremsen muss (gemäß des vorgegebenen Schwellenwerts), um seine Geschwindigkeit an die Geschwindigkeit des Subjektfahrzeugs 100 anzugleichen bevor es die Pufferzone 230 erreicht. Wenn ja, dann bestimmt die Steuerung 150, dass der automatische Spurwechsel nicht durchgeführt werden soll.
3 ist ein Verfahrensablauf 300 eines Verfahrens zum Durchführen einer adaptiven Steuerung eines automatischen Spurwechsels nach einer oder mehreren Ausführungsformen. Die für den Verfahrensablauf 300 beschriebenen Verfahrensschritte können von der Steuerung 150 durchgeführt werden. Der Verfahrensablauf 300 kann eingeleitet werden, wenn ein automatischen Spurwechsel durch ein vorhandenes autonomes oder teilautonomes Fahrsystem vorgeschlagen wird. In verschiedenen Ausführungsformen können die Verfahrensschritte in den Blöcken 310 und 320 regelmäßig auf einer periodischen Basis oder auf einer ereignisbezogen Basis (z.B. jedes Mal, wenn die Geschwindigkeit des Subjektfahrzeugs 100 sich ändert) durchgeführt werden. Im Block 310 wird das Bestimmen der maximalen Detektionsreichweite 160 basierend auf den verwendeten Sensoren 105 (z.B. ein oder mehrere Radarsysteme 110) und der Geschwindigkeit des zu untersuchenden Fahrzeugs 100 durchgeführt. Wie mit Bezug auf 4 näher erläutert, kann der bekannte Wert der maximalen Detektionsreichweite 160 für einen bestimmten Sensor 105 geändert werden, wenn das Sichtfeld des Sensors 105 beeinträchtigt ist (z. B. durch Verfolgen des Fahrzeugs 400 in 4). Wenn ein automatischer Spurwechsel in Erwägung gezogen wird (d.h. er wurde von einem autonomen oder halbautonomen Fahrsystem vorgeschlagen), dann ist die Bestimmung der maximalen Detektionsreichweite 160 auch die Bestimmung des Abstands zu einem Zielfahrzeug 200, das ein unerkanntes Fahrzeug ist, von dem angenommen wird, dass es sich gerade außerhalb des Sichtfeldes der verwendeten Sensoren 105 befindet.
Im Block 320 kann das Bestimmen einer Geschwindigkeit für das Zielfahrzeug 200, wie bereits erwähnt, basierend auf der Geschwindigkeitsbegrenzung erfolgen. Zum Beispiel kann die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs 200 als (Geschwindigkeitsbeschränkung + Δ) angenommen werden, und Δ kann z.B. als 15 Meilen pro Stunde gewählt werden. Der Wert von Δ kann beispielsweise aufgrund von Wetterbedingungen oder anderen Faktoren angepasst werden. Im Block 330 beinhaltet der Verfahrensablauf 300 das Berechnen der von dem Zielfahrzeug 200 in der Bremszone 220 benötigten Abbremsrate. Die Länge der Bremszone 220 wird, wie oben beschrieben, durch Subtrahieren der Längen der Erkennungszone 210 und der Pufferzone 230 von der maximalen Detektionsreichweite 160 ermittelt. Das Zielfahrzeug muss von der ermittelten Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs 200 (aus Block 320) T auf die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs 100 S über die Länge der Bremszone 220 D verzögern. Die Abbremsrate ist deshalb gegeben durch: $Abbremsrate = \frac{S^{2} - T^{2}}{2 D}$
Im Block 340 wird eine Überprüfung durchgeführt, ob die mit EQ. 1 berechnete Abbremsrate größer als eine Schwellenabbremsrate ist. Die Schwellenabbremsrate kann z.B. als 0,2 g gewählt werden (g = 9,81 Meter/Sekunde²). Falls die erforderliche Abbremsrate des (hypothetischen) Zielfahrzeugs 200 in der Bremszone 220 kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist (gemäß der Überprüfung in Block 340), dann beinhaltet der Verfahrensablauf 300 das Fortfahren mit dem automatischen Spurwechsel in Block 350. Falls stattdessen die in Block 330 ermittelte Abbremsrate den Schwellenwert (in Block 340) überschreitet, dann beinhaltet der Verfahrensablauf 300 das Verbieten des geplanten automatischen Fahrspurwechsels in Block 360.
4 zeigt ein beispielhaftes Szenario, für das die maximale Detektionsreichweite 160 (bei Block 310, 3) modifiziert ist, um eine adaptive Steuerung eines automatischen Spurwechsels nach einer oder mehreren Ausführungsformen durchzuführen. 4 zeigt die maximale Detektionsreichweite 160 gemäß dem Sensor 105 (in der Mitte des Hecks des Subjektfahrzeugs 100), der für den automatischen Spurwechsel verwendet wird. Würde sich kein nachfolgendes Fahrzeug 400 innerhalb der maximalen Detektionsreichweite 160 hinter dem Subjektfahrzeug 100 befinden, würde diese maximale Detektionsreichweite 160 bei Block 310, 3, verwendet werden. Wenn sich jedoch, wie in dem in 4 gezeigten Beispielszenario, ein nachfolgendes Fahrzeug 400 hinter dem Subjektfahrzeug 100 befindet, wird die maximale Detektionsreichweite 160 als Teil des Durchführens in Block 310 auf die Entfernung MD reduziert.
Faktoren, die den Abstand MD (d.h. die modifizierte maximale Detektionsreichweite 160) beeinflussen, beinhalten den Abstand zwischen dem Subjektfahrzeug 100 und dem nachfolgenden Fahrzeug 400, die Breite W des nachfolgenden Fahrzeugs 400 und die Position des einen oder der mehreren Sensoren 105 des Subjektfahrzeugs 100, die verwendet werden, um Objekten hinter dem Subjektfahrzeug 100 zu erfassen. In dem Beispielszenario wird zu Erläuterungszwecken angenommen, dass das Subjektfahrzeug 100 und das nachfolgende Fahrzeug 400 beide in der Fahrspur zentriert sind. Der Abstand von der Mitte des Subjektfahrzeugs 100, in dem sich der Sensor 105 befindet, bis zu der Ecke von Interesse des Zielfahrzeugs 200 ist also gegeben durch (L+W/2). Die Ecke von Interesse ist die linke Ecke des Zielfahrzeugs 200, wenn die Zielspur 180 links von dem Subjektfahrzeug 100 liegt, und die Ecke von Interesse ist die rechte Ecke des Zielfahrzeugs 200, wenn die Zielspur rechts von dem Subjektfahrzeug 100 liegt. Der Wert von L basiert auf der Kenntnis der Fahrbahnbreite und einer angenommenen Breite für das Zielfahrzeug 200 (z.B. kann angenommen werden, dass das Zielfahrzeug 200 in der Mitte der Zielspur 180 liegt).
Wie 4 zeigt, kann der Wert der Entfernung MD aus Gleichungen für ein rechtwinkliges Dreieck basierend auf dem Winkel α und der Entfernung zwischen dem Sensor 105 und der Ecke von Interesse des Zielfahrzeugs 200 bestimmt werden. So kann die Entfernung MD durch (L + W/2)(tan α) gegeben sein. Mit zunehmendem Abstand zwischen dem Subjektfahrzeug 100 und dem nachfolgenden Fahrzeug 400 erhöht sich der Wert des Winkels α. So wird bei sonst gleichen Voraussetzungen der Abstand MD größer. Mit zunehmender Breite W des nachfolgenden Fahrzeugs 400 nimmt der Wert des Winkels α ab. Bei sonst gleichen Bedingungen wird sich der Abstand MD also verringern. Falls der Sensor 105 von der Mitte aus, in der er gezeigt wird, auf die linke Seite der hinteren Stoßstange des Subjektfahrzeugs 100 verschoben wird, vergrößert sich der Winkel α. Außerdem würde sich (L + W/2) um den Abstand R zwischen der Mitte des Subjektfahrzeugs 100 und der linken Seite der hinteren Stoßstange verringern. Der Abstand MD erhöht sich also mit (L + W/2 - R) * (tan α). Würde dagegen in dem in 4 beispielhaft dargestellten Szenario der Sensor 105 an die rechte Seite der hinteren Stoßstange des betroffenen Fahrzeugs 100 verschoben, würde das nachfolgende Fahrzeug 400 noch mehr von dem Sichtfeld des Sensors 105 blockieren und der Abstand MD würde sich stark verringern.
Während die vorstehende Offenbarung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird von Fachleuten verstanden werden, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Elemente davon durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne dass der Umfang verlassen wird. Darüber hinaus können viele Änderungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von dessen wesentlichem Umfang abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass sich die vorliegende Offenlegung nicht auf die einzelnen offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern alle Ausführungsformen umfasst, die in den Umfang dieser Ausführungsform fallen.

Claims

Ein Verfahren zum Durchführen einer adaptiven Steuerung eines automatischen Fahrspurwechsels in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Positionieren eines Zielfahrzeugs mit einer Zielgeschwindigkeit in einer Zielspur in einem Zielabstand hinter dem Fahrzeug, wobei die Zielgeschwindigkeit größer als eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist, und das Fahrzeug basierend auf dem automatischen Spurwechsel in die Zielspur einfahren wird; Bestimmen einer Abbremsrate, die von dem Zielfahrzeug über einen Bremsweg, der kleiner als der Zielabstand ist, benötigt wird, um seine Geschwindigkeit und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzugleichen; Bestimmen, ob die Abbremsrate eine Schwellenabbremsrate überschreitet, und Verbieten des automatischen Fahrspurwechsels basierend darauf, dass die Abbremsrate die Schwellenabbremsrate überschreitet.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen der Zielentfernung als eine maximale Detektionsreichweite eines oder mehrerer Sensoren des Fahrzeugs.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen der Zielentfernung als eine Entfernung, die kleiner als eine maximale Detektionsreichweite eines oder mehrerer Sensoren des Fahrzeugs ist, basierend auf der Erfassung eines nachfolgenden Fahrzeugs hinter dem Fahrzeug, und das Bestimmen der Zielentfernung basierend auf einem Standort des einen oder der mehreren Sensoren des Fahrzeugs, einem Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem nachfolgenden Fahrzeug und einer Breite des nachfolgenden Fahrzeugs.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen der Zielgeschwindigkeit als ein fester Wert oberhalb einer angegebenen Geschwindigkeitsbeschränkung für die Zielspur.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen einer Erkennungsentfernung als eine von dem Zielfahrzeug in einer festen Zeitspanne zurückgelegte Entfernung, und das Bestimmen des Bremswegs als die Erkennungsentfernung und eine vordefinierte Pufferentfernung, die von der Zielentfernung subtrahiert werden, wobei das Bestimmen der von dem Zielfahrzeug benötigten Abbremsrate auf der Zielgeschwindigkeit T, die eine Anfangsgeschwindigkeit ist, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs S, die eine Endgeschwindigkeit ist, und einer Entfernung für die Abbremsung, die die Bremsentfernung D ist, basiert, und das Bestimmen der von dem Zielfahrzeug benötigten Abbremsrate das Berechnen von $\frac{S^{2} - T^{2}}{2 D}$
beinhaltet.
Ein System, um eine adaptive Steuerung eines automatischen Spurwechsels in einem Fahrzeug durchzuführen, wobei das System umfasst: einen oder mehrere Sensoren, die konfiguriert sind, um Objekte hinter dem Fahrzeug zu erkennen; und einen Prozessor, der konfiguriert ist, um ein Zielfahrzeug mit einer Zielgeschwindigkeit in einer Zielspur in einem Zielabstand hinter dem Fahrzeug zu positionieren, wobei die Zielgeschwindigkeit größer als eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist und das Fahrzeug sich basierend auf dem automatischen Fahrspurwechsel in die Zielspur bewegen wird, um eine Abbremsrate zu bestimmen, die von dem Zielfahrzeug über einen Bremsweg, der kleiner als der Zielabstand ist, benötigt wird, um seine Geschwindigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzugleichen, um zu bestimmen, ob die Abbremsrate eine Schwellenabbremsrate überschreitet, und um den automatischen Fahrspurwechsel basierend darauf, dass die Abbremsrate die Schwellenabbremsrate überschreitet, zu verbieten.
Das System nach Anspruch 6, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um den Zielabstand als eine maximale Detektionsreichweite eines oder mehrerer Sensoren des Fahrzeugs zu bestimmen.
Das System nach Anspruch 6, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um den Zielabstand als eine Entfernung zu bestimmen, die kleiner als eine maximale Detektionsreichweite eines oder mehrerer Sensoren des Fahrzeugs ist, basierend darauf, dass ein nachfolgendes Fahrzeug hinter dem Fahrzeug erfasst wird, und wobei der Prozessor konfiguriert ist, um den Zielabstand basierend auf einem Standort des einen oder der mehreren Sensoren des Fahrzeugs, einem Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem nachfolgenden Fahrzeug und einer Breite des nachfolgenden Fahrzeugs zu bestimmen.
Das System nach Anspruch 6, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die Zielgeschwindigkeit als einen festen Wert oberhalb einer angegebenen Geschwindigkeitsbeschränkung für die Zielspur zu ermitteln.
Das System nach Anspruch 6, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um einen Erkennungsabstand als eine von dem Zielfahrzeug in einer festgelegten Zeitspanne zurückgelegte Strecke zu ermitteln, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um den Bremsweg als den Erkennungsabstand und einen vordefinierten Pufferabstand, die von dem Zielabstand abgezogen werden, zu ermitteln, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die von dem Zielfahrzeug benötigte Abbremsrate basierend auf der Zielgeschwindigkeit T, die eine Anfangsgeschwindigkeit ist, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs S, die eine Endgeschwindigkeit ist, und eines Abstands für die Abbremsrate, der der Bremsweg D ist, zu bestimmen, und wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die von dem Zielfahrzeug benötigte Abbremsrate basierend auf dem Berechnen von $\frac{S^{2} - T^{2}}{2 D}$
zu bestimmen.