DE19736964A1 - Verfahren und Anordnung zur Bestimmung eines Regelobjektes - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Bestimmung eines Regelobjektes

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Regelobjektes, wel­ ches sich in einem voraussichtlichen Fahrkorridor eines Fahrzeuges befindet, dessen Abstand zu dem Regelobjekt gemessen und auf einen vorgegebenen Sollabstand eingeregelt wird.
In automatischen Geschwindigkeits- und Abstandsregelungssystemen zur Erfassung der Verkehrssituation ist es üblich, mit Hilfe von Signalen von Gier­ ratensensoren bzw. Querbeschleunigungssensoren eine Fahrspur des Kraft­ fahrzeuges vorauszusagen. Das heißt, es wird festgestellt, an welcher Stelle sich das Fahrzeug nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraumes aufhalten wird und welche vorausfahrenden Fahrzeuge sich im Fahrkorridor des eigenen Fahrzeuges aufhalten.
Für das abstandsgeregelte Fahren wird anhand der vom Radar ermittelten Objekte und aus der berechneten Fahrspur das Regelobjekt ermittelt. Dieses Objekt wird von einer Abstandsregeleinrichtung in Form eines Längsreglers zum Abstandsregeln verwendet.
Die Fahrspur ist dabei eine Annahme in die Zukunft, bei welcher das Fahrzeug in die Richtung fährt, die durch den ermittelten Radius vorgegeben wird. Ändert sich der Radius nicht schlagartig oder nur langsam, kann das ausgewählte Objekt gut gehalten werden.
In Grenzsituationen, wie Kurveneinfahrten oder Schlingern des Fahrzeuges, kann das Regelobjekt verloren bzw. nur kurzfristig detektiert werden.
Verliert nun der Sensor Objekte aus seinem Erfassungsbereich, reagiert die Abstandsregelung für das Gefühl des Fahrers falsch, in dem sie beispielsweise bei einem Fahrbahnwechsel des Vorderfahrzeuges aus der eigenen Fahrspur heraus, viel zu spät beschleunigt oder bei nur kurzzeitigem Objektverlust z. B. infolge von Bodenwellen, Talsohlen oder Hügelkuppen kurzzeitig und unerwar­ tet Gas gibt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe anzugeben, ein Verfahren zur zuverläs­ sigen Bestimmung des Regelobjektes anzugeben, welches auch bei Verlust des Regelobjektes eine dem Empfinden des Fahrers entsprechende Regelung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß nach dem das Regelobjekt den Fahrkorridor des Fahrzeuges verlassen hat, fahrsituationscha­ rakteristische Daten des Fahrzeuges und regelobjektspezifische Daten gemeinsam bewertet werden und in Abhängigkeit dieser Bewertung entschie­ den wird, ob weiter auf das verlorene Regelobjekt geregelt wird oder ein näch­ stes Regelobjekt ausgewählt wird.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß man durch die Verknüpfung dieser Informationen zusätzliche Aussagen über die Relevanz des jeweils verlorenen Objektes erhält und die Abstandsregelung entsprechend differenzierter einge­ stellt wird. Damit wird die Anzahl der Objektverlustbedingten Fehlreaktionen der Abstandsregelung signifikant verringert.
In einer Ausgestaltung enthalten die fahrsituationscharakteristische Daten fahr­ zeugdynamische Daten und/oder fahrspurbezogene Daten.
Die fahrzeugdynamischen Daten sind dabei die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Fahrzeugbeschleunigung. Die fahrspurbezogenen Daten enthal­ ten Aussagen über den gefahrenen Kurvenradius und deren Zeitverlauf.
Die fahrsituationscharakteristische Daten des Fahrzeuges werden in Prioritäts­ klassen eingeteilt, wobei fahrzeugdynamische Daten vorrangig bewertet wer­ den.
Vorteilhafterweise enthalten die regelobjektspezifischen Daten fahrdynamische Eigenschaften des Regelobjektes. In den regelobjektspezifischen Daten ist der Ort des Objektverlustes enthalten. Neben der Aussage wo im Sensorbereich der Objektverlust stattfand sind auch die Eigenschaften und die Historie des jeweilig verlorenen Regelobjektes mit zu berücksichtigen.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsbeispiele zu. Eines davon soll anhand der in den Figuren dargestellten Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 Anordnung des Abstandsregelsystems am Kraftfahrzeug,
Fig. 2 prinzipieller Aufbau des Abstandsregelsystems,
Fig. 3 Anordnung zur Bestimmung des Fahrkorridors des Kraftfahrzeuges,
Fig. 4 Erfassung des Regelobjektes,
Fig. 5 Darstellung des Schleppobjektes.
In Fig. 1 ist an der Stoßstange 2 eines Kraftfahrzeuges 1 ein automatisches Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem 3 zur Einhaltung des Sicherheits­ abstandes von Fahrzeugen angeordnet. Bei Annäherung des geregelten Fahr­ zeuges an ein langsameres Fahrzeug wird automatisch der Abstand und die Geschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug reguliert. Ist die Fahrspur wieder frei, beschleunigt das System das Fahrzeug auf die zuvor eingestellte Wunschgeschwindigkeit.
Das Ein-/Ausschalten des Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystems 3 erfolgt per Bedienhebel 9. Auch die Wunschgeschwindigkeit des Fahrzeuges wird mit Hilfe des Bedienhebels 9 eingestellt. Die vom Fahrer gewünschte Rei­ segeschwindigkeit wird so gespeichert, erhöht oder verringert.
Über ein Bussystem 4 ist das automatische Geschwindigkeits- und Abstands­ regelsystem 3 mit der Motorsteuerung 5, der Bremse 7 und dem Getriebe 8 verbunden. Elektronische Befehle regulieren den Abstand und die Geschwin­ digkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug. Über eine Anzeigeeinheit 6, die eben­ falls von dem Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem 3 über das Bus­ system 4, vorzugsweise einem CAN-Bus, angesteuert wird, wird die aktuelle Geschwindigkeit und auch der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug ange­ zeigt.
Wie in Fig. 2 dargestellt, bildet das automatische Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem eine bauliche Einheit 3 zwischen Sensor 10, Sensor­ signalaufbereitungsanordnung 11 und dem Abstandsregelsystem 12.
Das Abstandsregelsystem 12 weist dabei eine Einrichtung 12a zur Bestimmung der Fahrspur des Fahrzeuges und einer Objektspur des Vergleichsobjektes sowie einen Längsregler 12b auf, der den tatsächlichen Abstand zu einem Regelobjekt bestimmt, diesen mit dem eingegebenen Sollabstand vergleicht und bei Abweichungen durch Eingriffe in die oben beschriebene Fahrzeugkon­ figuration 5, 7, 8 den Sollabstand zum Regelobjekt herstellt.
Der Sensor 10 ist dabei ein Radar- oder Lasersensor, der in regelmäßigen Abständen, z. B. alle 60 ms in Fahrtrichtung des Fahrzeuges Signale aussen­ det, welche von den Fahrzeugen, die sich im Signalstrahl befinden, reflektiert werden. Aus diesen zurückgesendeten Signalen wird von der Signalaufberei­ tungsschaltung 11 der Abstand und die Relativgeschwindigkeit der vorausfah­ renden Fahrzeuge bestimmt. Diese Meßergebnisse werden von der Signalauf­ bereitungsanordnung 11 an das Abstandsregelsystem 12 weitergegeben.
Wie in Fig. 3 dargestellt, besteht das Abstandsregelsystem aus einem lei­ stungsstarken Mikrorechner 12, der wiederum aus einer zentralen Rechenein­ heit 13, einem Arbeitsspeicher 14, einem Festwertspeicher 15 sowie einer Ein- /Ausgabeeinheit 16 aufgebaut ist. Die Ein-/Ausgabeeinheit 16 erhält dabei von der Sensorsignalaufbereitungsanordnung 11 wie schon beschrieben die Infor­ mationen über den Abstand und die Relativgeschwindigkeit der vorausfahren­ den Fahrzeuge. Die Aufgaben der Fahrspur- und Objektspurbestimmung sowie der Längsregelung werden von diesem Mikrorechner übernommen.
Am Fahrzeug selbst sind Inkrementscheiben 17 und 18 an den jeweils beiden nicht weiter dargestellten Vorderrädern angeordnet. Den Inkrementscheiben 17, 18 gegenüberliegend sind Drehzahlsensoren 19, 20 angeordnet. Die von den Drehzahlsensoren 19, 20 detektierten Drehzahlsignale werden ebenfalls über die Ein-/Ausgabeeinheit 16 dem Mikrorechner 12 zugeführt. Der Mikro­ rechner 12 berechnet aus dem vom Sensor 10 gelieferten Signalen (Abstandssignal und Relativgeschwindigkeitssignal) und mit Hilfe der Radge­ schwindigkeiten die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen beiden Fahrzeugen und ermittelt aus diesen den sicheren Mindestabstand. Wird diese unterschrit­ ten, warnt das System bei aktivierter Warnfunktion den Fahrer.
Bei Annäherung an ein langsameres Fahrzeug übernimmt der Mikrorechner 12 durch automatisches Schließen der Drosselklappe 5 eine Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit und regelt so den eingestellten Sollabstand zum vor­ ausfahrenden Fahrzeug, wobei der Sollabstand immer größer/gleich dem gesetzlich vorgegebenen Sicherheitsabstand ist. Neben dem automatischen Schließen der Drosselklappe 5 ist auch eine Einwirkung auf die Bremse 7 und/oder eine Ansteuerung der Getriebesteuerung 8 zur Verringerung der Fahrgeschwindigkeit möglich. Die Ansteuerung der Drosselklappe 5, der Bremse 7 oder des Getriebes 8 erfolgt dabei über je eine elektrische Endstufe 23. Ist die Fahrspur wieder frei, beschleunigt der Mikrorechner 12 das Fahrzeug auf die eingestellte Maximalgeschwindigkeit. Bei einer Fahrzeugvorausfahrt ist immer die Abstandsregelung aktiv.
Weiterhin ist der Mikrorechner 12 mit Schaltern der Fahrzeugbremse 21 bzw. der Fahrzeugkupplung 22 verbunden. Werden diese vom Fahrer über das Kupplungs- und Bremspedal betätigt, bewirken sie im Normalbetrieb ein Abschalten der Regelung.
Im Mikroprozessor 12 bildet der Längsregler 12b den Vergleich zwischen einem Soll- und Istwert eines in der Software abgelegten Regelungskonzeptes. Ist man im Regelbereich, so wird vom Mikrorechner ein Ausgangssignal ausgege­ ben, das vom Regelungskonzept ermittelt wird.
Aus den von den Drehzahlsensoren 19, 20 erfaßten Drehzahlsignalen ermittelt die im Mikroprozessor 12 gebildete Einrichtung zur Fahr- und Objektspurbe­ stimmung 12a die Gierrate des Kraftfahrzeuges. Die Gierrate bestimmt sich wie folgt:
wobei
Δ VvR die Geschwindigkeitsdifferenz der Vorderräder des Kraftfahrzeuges,
s die Spurbreite zwischen den Vorderrädern,
v die Fahrzeuggeschwindigkeit,
k der Dynamikkorrekturfaktor ist.
Mit Hilfe der so bestimmten Gierrate wird nun die Fahrspur 25 des Kraftfahr­ zeuges 1 aus dem Kurvenradius
berechnet.
Der von jedem Vorderrad gefahrene Radius bestimmt sich aus dem Quotienten der Radgeschwindigkeit vR durch die Gierrate .
Nach der Gierratenbestimmung wird die Fahrspur 25 bestimmt.
Wie in Fig. 4 dargestellt, erfaßt das Fahrzeug 1 mit Hilfe des ausgesendeten Radarstrahles 24 mehrere Fahrzeuge E1, E2, E3, E4. Die Sensorauswerteelek­ tronik 11 ermittelt von diesen vier Objekten E1, E2, E3, E4 den Abstand zum zu regelnden Fahrzeug 1 in Form der Positionskoordinaten x, y und die Relativge­ schwindigkeit jedes Fahrzeuges zum Kraftfahrzeug 1.
Aufgrund des Regelalgorithmus wurde das Fahrzeug E4 als Regelobjekt aus­ gewählt.
Es wird nun geprüft, ob sich das Objekt E4 auf der voraussichtlichen Fahrspur 25 des Kraftfahrzeuges 1 befindet. Es wird also festgestellt, ob sich die Koordi­ naten x, y des Objektes E4 innerhalb der Fahrspur 25 befinden. Ist dies der Fall, wird auf dieses Objekt geregelt.
Befindet sich das Regelobjekt E4 nicht im Fahrschlauch 25, wird überprüft, ob das Kraftfahrzeug 1 über die gleiche Stelle fährt wie das Regelobjekt E4.
Zu diesem Zweck wird eine Objektspur vom Mikrorechner 12 bestimmt. Die Objektspur ist dabei die Spur, die das vorausfahrende Regelobjekt R unter bestimmten Voraussetzungen gefahren wäre. Die Objektspur enthält dabei ver­ schiedene imaginäre Positionen xl, yl des Regelobjektes R. Diese Positionen xl, yl sollen durch die imaginären Objekte Rl in Fig. 5 dargestellt werden.
Der Abstandsregler 12 des Kraftfahrzeuges 1 ermittelt die Objektspur des vor­ ausfahrenden Regelobjektes R anhand der Geschwindigkeit und der Gierrate des zu regelnden Kraftfahrzeuges 1. Für dieses Regelobjekt R ergibt sich gedanklich eine Schleppe von imaginären Positionen, die es ausgehend von seiner tatsächlich durch den Radarsensor erfaßten Position unter der Voraus­ setzung überfährt, daß es dieselbe Geschwindigkeit v und dieselbe Gierrate wie das zu regelnde Kraftfahrzeug 1 aufweist.
Verläßt nun das Regelobjekt R die Fahrspur des Kraftfahrzeuges 1, wird die Position des imaginären Objektes Ri mit der aktuellen Position des Fahrzeuges 1 verglichen, das sich auf derselben Höhe wie das Fahrzeug 1 befindet. Das heißt, bei gleichen y-Koordinaten des Fahrzeuges 1 und des imaginären Objek­ tes Ei werden die x-Koordinaten beider Objekte 1, Rl verglichen. Stimmen die x- Koordinaten überein, befindet sich das zu regelnde Fahrzeug 1 auf der Objektspur des Regelobjektes R. Auch wenn dieses nicht vom Radarsensor 11 erfaßt wird, wird dieses Regelobjekt R weiter verwendet.
Da die aktuelle Position des Fahrzeuges mit einer aus einer tatsächlich erfaß­ ten Position des Regelobjektes abgeleiteten Projektion des Regelobjektes auf die aktuelle Position des Fahrzeuges verglichen wird und bei annähernder Übereinstimmung der Projektion und der aktuellen Position des Fahrzeuges der Abstand des Fahrzeuges weiterhin auf das Regelobjekt geregelt wird, werden vorteilhafterweise die aktuellen Positionen des Fahrzeuges mit Informationen aus der Vergangenheit des Regelobjektes verglichen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Bestimmung eines Regelobjektes, welches sich in einem voraussichtlichen Fahrkorridor eines Fahrzeuges befindet, dessen Abstand zu dem Regelobjekt gemessen und auf einen vorgegebenen Sollabstand eingeregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nachdem das Regelobjekt den Fahrkorridor des Fahrzeuges verlassen hat, fahrsituationscharakteristi­ sche Daten des Fahrzeuges und regelobjektspezifische Daten gemeinsam bewertet werden und in Abhängigkeit von dieser Bewertung entschieden wird, ob weiter auf das verlorene Regelobjekt geregelt wird oder ein näch­ stes Regelobjekt ausgewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrsituati­ onscharakteristischen Daten fahrzeugdynamische Daten und/oder fahr­ spurbezogene Daten enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fahr­ zeugdynamischen Daten die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Fahr­ zeugbeschleunigung enthalten.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrspur­ bezogenen Daten Aussagen über den gefahrenen Kurvenradius und deren Zeitverlauf enthalten.
5. Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrsituationscharakteristischen Daten des Fahrzeuges in Prioritätsklassen eingeteilt werden, wobei die fahrzeugdynamischen Daten vorrangig bewer­ tet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die regelob­ jektspezifischen Daten fahrdynamische Eigenschaften des Regelobjektes enthalten.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß regelob­ jektspezifische Daten den Ort des Objektverlustes enthalten.
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