WO2011067009A1 - Verfahren zur bestimmung einer trajektorie eines fahrzeugs - Google Patents

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    • B60W2552/40—Coefficient of friction

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a trajectory of a vehicle.
  • the vehicle will follow the system default
  • the braking distance is determined by the at the
  • Wheel braking applied braking force and the coefficient of friction of the road along the trajectory.
  • the braking distance is always longer than with a dry, non-skid road surface with a high coefficient of friction.
  • Braking distance also results if the assistance system has selected a movement path which runs over a road surface area with a low coefficient of friction.
  • Frictional value information is detected, in which lane areas a higher and in which areas a lower coefficient of friction exists. This makes it possible to determine a favorable trajectory with respect to the braking distance or the traction.
  • an environment monitoring can optionally be determined whether the risk of collision with an obstacle, for. As an oncoming vehicle, or not. In the event of a risk of collision, the trajectory is preferably rejected as inadmissible. Otherwise, it is considered admissible.
  • friction coefficient information is any information that gives an indication of the coefficient of friction of a roadway area, such.
  • a temperature, light or reflection distribution or optical image data To determine the coefficient of friction information corresponding to video, radar, lidar or ultrasonic sensors, a combination of these sensors, or other suitable sensors can be used, as are known in the prior art. For environment detection, the same sensor can be used if possible.
  • the output signals of the sensor system are preferably evaluated by a control unit in which appropriate software is included with respect to the coefficient of friction of the roadway and possible obstacles. If a trajectory has been determined whose coefficient of friction meets certain criteria and at the same time there is no danger of collision, this becomes
  • Vehicle preferably by exercising an automatic steering or
  • the trajectory is chosen so that at least a part of the belonging to a trajectory
  • Friction value information exceeds or exceeds a certain threshold
  • z. B. be provided that all or 80% of the coefficients of friction must be greater than a certain threshold. Alternatively, z. B. also be provided that at least the coefficient of friction information in a portion of the trajectory must meet certain criteria.
  • Trajectory is required to exceed a certain threshold.
  • the trajectory of the vehicle is preferably continuously determined anew. Should there be a change with respect to the previously determined trajectory, the vehicle is preferably guided to the newly determined trajectory.
  • the automatic steering or braking intervention is preferably carried out only so that the vehicle does not get into an unstable state by the intervention.
  • FIG. 1 shows a vehicle which is moving on a roadway at a speed v in a first traffic situation
  • FIG. and Fig. 2 shows a vehicle moving at a speed v on a road in a second traffic situation.
  • FIG. 1 shows a traffic situation in which a vehicle 1 moves at a speed v on a roadway 2.
  • the vehicle 1 here has a sensor 3, which has a coefficient of friction distribution in front of the vehicle
  • the detection range of the sensor 3 is with the
  • Reference numeral 4 denotes.
  • the sensor 3 may e.g. a video, radar, lidar or ultrasonic sensor, or a combination of these sensors.
  • the output signals of the sensor 3 are processed by a control unit with a corresponding evaluation software and used to determine friction coefficient information. This results in an environmental map with a friction coefficient ⁇ - ⁇ 7, as indicated in the figure.
  • Friction distribution is usually not considered by the driver when controlling the vehicle or is not known to him. The driver chooses his trajectory
  • Trajectory 5,6,7 determined, which allows over the trajectory selected by the driver a shorter braking distance or better traction. This is a
  • coherent roadway areas and an associated trajectory are then determined.
  • the vehicle environment is monitored by means of an environment sensor system with regard to an obstacle.
  • an environment sensor system with regard to an obstacle.
  • the same sensor as for determining the coefficients of friction of the
  • Image processing software recognizes permissible trajectories and those in which the risk of collision with an obstacle threatens. As shown in FIG. 1, is in the
  • one of the previously determined trajectories 5, 6, 7 can be selected according to predetermined criteria and the vehicle can be guided to this trajectory.
  • the vehicle is finally controlled by exercising an automatic steering or braking intervention on the particular trajectory, z. B. 6, out.
  • a regulation is preferably provided.
  • the vehicle is not fully automatic, but only after a driver confirmation, such. B. one
  • Steering movement in the direction of the trajectory is guided to the trajectory.
  • the driver gets displayed the optimal route, but then has to make the direction correction himself.
  • Fig. 2 is a similar situation as shown in Fig. 1, in which, however, an obstacle 8 (stationary vehicle) on the roadway 2 is present. This is detected by the environment sensor. Subsequently, possible collision-free trajectories 5, 6, 7 are determined and evaluated with respect to their friction properties. Finally, from the possible trajectories according to the criteria mentioned above, a certain trajectory, z. B. 6, and the vehicle is automatically guided to this trajectory.
  • an obstacle 8 stationary vehicle
  • the trajectories are preferably recalculated regularly. If there is a change in the optimal trajectory (eg 6), the vehicle is guided to the newly determined trajectory.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Trajektorie (5, 6, 7) eines Fahrzeugs (1). Bei einem Fahrmanöver kann eine Verkürzung des Bremswegs oder eine bessere Traktion erreicht werden, wenn eine Reibwertinformation verschiedener Fahrbahnbereiche ermittelt, eine Umfelderkennung in Bezug auf ein Hindernis durchgeführt, und wenigstens eine Trajektorie (5, 6, 7) in Abhängigkeit von den Reibwertinformationen und unter Berücksichtigung des Ergebnisses der Umfelderkennung bestimmt wird.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zur Bestimmung einer Trajektorie eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Trajektorie eines Fahrzeugs. Stand der Technik
Während eines Fahrmanövers, z. B. Bremsmanövers, Ausweichmanövers,
Aquaplaning, etc. folgt ein Fahrzeug i. d. R. der vom Fahrer am Lenkrad
vorgegebenen Fahrtrichtung. Wenn das Fahrzeug ein automatisches Hindernis- Ausweichsystem umfasst, folgt das Fahrzeug der vom System vorgegebenen
Bewegungsbahn. Der Bremsweg bestimmt sich dabei durch die an den
Radbremsen ausgeübte Bremskraft und den Reibwert der Fahrbahn entlang der Bewegungsbahn. Bei niedrigen Reibwerten (z. B. schneebedeckte Fahrbahn) ist der Bremsweg grundsätzlich länger als bei einer trockenen, griffigen Fahrbahn mit hohem Reibwert.
In der Praxis können Fahrsituationen auftreten, in denen das Fahrzeug auf einer Fahrbahn mit stark unterschiedlichen Reibwerten fährt. So kann das Fahrzeug z.
B. in Spurrillen fahren, die mit Wasser gefüllt sind, während die übrige Fahrbahn schon trocken ist. Oder das Fahrzeug kann mit zwei Rädern auf einer am
Straßenrand befindlichen Eisfläche fahren, während die beiden anderen Räder auf trockenem Asphalt fahren. In einer solchen Situation ergibt sich ein
verhältnismäßig langer Bremsweg, sofern der Fahrer das Fahrzeug nicht aktiv in den Fahrbahnbereich mit dem höheren Reibwert hinein lenkt. Ein verlängerter
Bremsweg ergibt sich auch, wenn das Assistenzsystem eine Bewegungsbahn gewählt hat, die über einen Fahrbahnbereich mit niedrigem Reibwert verläuft.
Ähnliche Überlegungen gelten auch für die Traktion eines Fahrzeugs bei einem Beschleunigungsvorgang, der auf einer Bewegungsbahn mit niedrigem Reibwert erfolgt. Auch hier wäre es möglich, die Traktion zu verbessern, wenn das Fahrzeug auf einem anderen Fahrbahnbereich mit höherem Reibwert
beschleunigen würde.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verkürzung des Bremswegs bei einem Bremsvorgang oder zur Verbesserung der Traktion bei einem Beschleunigungsvorgang zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 9 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, mit Hilfe einer Sensorik eine
Reibwertinformation von verschiedenen, vor dem Fahrzeug liegenden
Fahrbahnbereichen zu ermitteln und schließlich eine Trajektorie in Abhängigkeit von den Reibwertinformationen zu bestimmen Durch die Ermittlung der
Reibwertinformationen wird erkannt, in welchen Fahrbahnbereichen ein höherer und in welchen Bereichen ein niedrigerer Reibwert vorliegt. Damit ist es möglich, eine in Bezug auf den Bremsweg oder die Traktion günstige Trajektorie zu bestimmen. Durch eine Umfeldüberwachung kann optional ermittelt werden, ob auf einer erfindungsgemäß bestimmten Trajektorie die Gefahr einer Kollision mit einem Hindernis, z. B. einem entgegenkommenden Fahrzeug, besteht oder nicht. Im Falle einer Kollisionsgefahr wird die Trajektorie vorzugsweise als unzulässig verworfen. Andernfalls wird sie als zulässig betrachtet.
Als Reibwertinformation gilt gemäß der Erfindung jede Information, aus der sich ein Hinweis auf den Reibwert eines Fahrbahnbereichs ergibt, wie z. B. eine Temperatur-, Licht- oder Reflexionsverteilung oder optische Bilddaten. Zur Ermittlung der Reibwertinformation können entsprechend Video-, Radar-, Lidar- oder Ultraschallsensoren, eine Kombination aus diesen Sensoren, oder andere geeignete Sensoren verwendet werden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Zur Umfelderkennung kann, sofern möglich, der gleiche Sensor verwendet werden. Die Ausgangssignale der Sensorik werden vorzugsweise von einem Steuergerät, in dem eine entsprechende Software enthalten ist, in Bezug auf den Reibwert der Fahrbahn und mögliche Hindernisse ausgewertet. Sofern eine Trajektorie bestimmt wurde, deren Reibwert bestimmten Kriterien entspricht und auf der gleichzeitig keine Kollisionsgefahr besteht, wird das
Fahrzeug vorzugsweise durch Ausübung eines automatischen Lenk- oder
Bremseingriffs auf die bestimmte Trajektorie geführt. Das Fahrzeug wird
vorzugsweise von einem Regler auf der Trajektorie gehalten.
Gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens wird die Trajektorie so gewählt, dass zumindest ein Teil der zu einer Trajektorie gehörigen
Reibwertinformationen einen bestimmten Schwellenwert über- oder
unterschreitet. So kann z. B. vorgesehen sein, dass alle oder 80% der Reibwerte größer sein müssen als ein bestimmter Schwellenwert. Alternativ kann z. B. auch vorgesehen sein, dass zumindest die Reibwertinformationen in einem Teilbereich der Trajektorie bestimmten Kriterien genügen müssen.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgegeben sein, dass die Summe oder ein
Mittelwert der Reibwertinformationen der Fahrbahnbereiche, über die die
Trajektorie verläuft, einen bestimmten Schwellenwert überschreiten muss.
Während des Fahrbetriebs wird die Trajektorie des Fahrzeugs vorzugsweise fortlaufend neu bestimmt. Sollte sich bezüglich der zuvor bestimmten Trajektorie eine Änderung ergeben, wird das Fahrzeug vorzugsweise auf die neu bestimmte Trajektorie geführt.
Der automatische Lenk- oder Bremseingriff wird vorzugsweise nur so ausgeführt, dass das Fahrzeug durch den Eingriff nicht in einen instabilen Zustand gerät.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Fig 1. ein Fahrzeug, das sich mit einer Geschwindigkeit v auf einer Fahrbahn bewegt, in einer ersten Verkehrssituation; und Fig. 2 ein Fahrzeug, das sich mit einer Geschwindigkeit v auf einer Fahrbahn bewegt, in einer zweiten Verkehrssituation.
Ausführungsformen der Erfindung
In Fig. 1 ist eine Verkehrssituation dargestellt, in der sich ein Fahrzeug 1 mit einer Geschwindigkeit v auf einer Fahrbahn 2 bewegt. Das Fahrzeug 1 weist hier einen Sensor 3 auf, der eine Reibwertverteilung der vor dem Fahrzeug liegenden
Fahrbahnoberfläche ermittelt. Der Erfassungsbereich des Sensors 3 ist mit dem
Bezugszeichen 4 bezeichnet.
Der Sensor 3 kann z.B. einen Video-, Radar-, Lidar- oder Ultraschallsensor, oder eine Kombination aus diesen Sensoren umfassen. Die Ausgangssignale des Sensors 3 werden von einem Steuergerät mit einer entsprechenden Auswertesoftware verarbeitet und daraus eine Reibwertinformation bestimmt. Daraus ergibt sich eine Umweltkarte mit einer Reibwertverteilung μι-μ7, wie sie in der Figur angedeutet ist. Diese
Reibwertverteilung wird vom Fahrer beim Steuern des Fahrzeugs üblicherweise nicht berücksichtigt oder ist ihm nicht bekannt. Der Fahrer wählt seine Trajektorie
üblicherweise nach anderen Kriterien und lenkt das Fahrzeug auf der von ihm gewählten Bewegungsbahn. Bei einer Notbremsung kann sich daher ein unnötig langer Bremsweg ergeben, sofern der Fahrer das Fahrzeug nicht aktiv in einen
Fahrbahnbereich mit höherem Reibwert hinein lenkt. Auf Grundlage der Reibwertverteilung wird erfindungsgemäß wenigstens eine
Trajektorie 5,6,7 bestimmt, die gegenüber der vom Fahrer gewählten Trajektorie einen kürzeren Bremsweg oder eine bessere Traktion ermöglicht. Hierzu ist ein
entsprechender Algorithmus in einem Steuergerät (nicht gezeigt) hinterlegt. Zur Bestimmung der Trajektorien 5,6,7 können beispielsweise nur diejenigen Reibwerte berücksichtigt werden, die einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten. Auf
Grundlage dieser Reibwerte werden dann zusammenhängende Fahrbahnbereiche und eine zugehörige Trajektorie ermittelt. Alternativ kann auch vorgegeben sein, dass die Summe oder ein Mittelwert der Reibwerte μ entlang einer Trajektorie einen
Schwellenwert überschreiten muss. Darüber hinaus können auch weitere Bedingungen vorgegeben werden, wie z. B. dass die Richtungsänderung der bestimmten Trajektorie gegenüber der vom Fahrer gewählten Bewegungsbahn nicht größer sein darf als ein vorgegebener Wert, z. B. 5°, oder dass durch den automatischen Eingriff verursachte Seitenkräfte am Fahrzeug einen bestimmten Schwellenwert nicht überschreiten dürfen.
Nach der Bestimmung möglicher Trajektorien 5, 6, 7 wird das Fahrzeugumfeld mittels einer Umfeldsensorik hinsichtlich eines Hindernisses überwacht. Hierbei kann beispielsweise derselbe Sensor wie zur Ermittlung der Reibwerte der
Fahrbahnoberfläche verwendet werden. Eine Auswertesoftware, wie z. B. eine
Bildverarbeitungssoftware, erkennt zulässige Trajektorien und solche, in denen die Gefahr einer Kollision mit einem Hindernis droht. Wie Fig. 1 zeigt, ist in der
dargestellten Fahrsituation kein Hindernis vorhanden. Demnach kann eine der zuvor bestimmten Trajektorien 5, 6, 7 nach vorgegebenen Kriterien ausgewählt und das Fahrzeug auf diese Trajektorie geführt werden. Die Reihenfolge von
Trajektorienbestimmung und Umfeldüberwachung kann auch umgekehrt werden.
Das Fahrzeug wird schließlich durch Ausübung eines automatischen Lenk- oder Bremseingriffs auf die bestimmte Trajektorie, z. B. 6, geführt. Hierzu ist vorzugsweise eine Regelung vorgesehen. Alternativ wäre es auch denkbar, dass das Fahrzeug nicht vollautomatisch, sondern erst nach einer Fahrerbestätigung, wie z. B. einer
Lenkbewegung in Richtung der Trajektorie, auf die Trajektorie geführt wird. Gemäß einer noch anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Fahrer den optimalen Fahrweg angezeigt bekommt, die Fahrtrichtungskorrektur dann aber selbst vornehmen muss.
In Fig. 2 ist eine ähnliche Situation wie in Fig. 1 dargestellt, in der allerdings ein Hindernis 8 (stehendes Fahrzeug) auf der Fahrbahn 2 vorhanden ist. Dieses wird von der Umfeldsensorik erkannt. Anschließend werden mögliche kollisionsfreie Trajektorien 5,6,7 bestimmt und in Bezug auf deren Reibwerteigenschaften bewertet. Schließlich wird aus den möglichen Trajektorien nach den vorstehend genannten Kriterien eine bestimmte Trajektorie, z. B. 6, ausgewählt und das Fahrzeug automatisch auf diese Trajektorie geführt.
Die Trajektorien werden vorzugsweise regelmäßig neu berechnet. Sofern sich eine Änderung in der optimalen Trajektorie (z. B. 6) ergibt, wird das Fahrzeug auf die neu bestimmte Trajektorie geführt. Obwohl die vorliegende Erfindung durch beispielhafte Ausführungsformen ausführlich dargelegt wurde, ist sie nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Es können durch einen Fachmann verschiedene Modifikationen innerhalb des Umfangs dieser Erfindung durchgeführt werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung einer Trajektorie (5, 6, 7) eines Fahrzeugs (1),
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Ermitteln einer Reibwertinformation verschiedener Fahrbahnbereiche mit Hilfe einer Sensorik (3); und
- Bestimmen einer Trajektorie (5, 6, 7) in Abhängigkeit von den
Reibwertinformationen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umfelderkennung zur Erfassung eines Hindernisses durchgeführt und die Trajektorie (5, 6, 7) unter Berücksichtigung des Ergebnisses der Umfelderkennung bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trajektorie (5, 6, 7) so gewählt wird, dass zumindest ein Teil der Reibwertinformationen der
Fahrbahnbereiche, über die die Trajektorie (5, 6, 7) verläuft, einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trajektorie (5, 6, 7) so gewählt wird, dass die Summe oder ein Mittelwert der Reibwertinformationen der Fahrbahnbereiche, über die die Trajektorie (5, 6, 7) verläuft, einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibwertinformationen mittels eines Video-, Radar-, Lidar- oder eines Ultraschallsensors, einer Kombination aus diesen Sensoren, oder mittels eines anderen geeigneten Sensors erfasst werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trajektorie (5, 6, 7) des Fahrzeugs (1) fortlaufend neu bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) durch Ausübung eines voll- oder teilautomatischen Lenk- oder Bremseingriffs auf die bestimmte Trajektorie (5, 6, 7) geführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung durchgeführt wird, mittels derer das Fahrzeug (1) auf die bestimmte Trajektorie (5, 6, 7) geführt wird.
9. Vorrichtung zur Bestimmung einer Trajektorie eines Fahrzeugs (1), umfassend Mittel zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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