WO2019020354A1 - Verfahren zur bahnkurvenberechnung und regelung für ein fahrerassistenzsystem sowie eine steuereinheit und kraftfahrzeug - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for trajectory calculation and control for a driver assistance system, a control unit and a motor vehicle
  • Driver assistance systems which enable autonomous or partially autonomous driving of a motor vehicle, such as a parking assistance system, calculate a trajectory S (t) for a total path length L, in which the movement of the motor vehicle is described.
  • a total path length L may include, for example, the distance of the motor vehicle to a parking position.
  • the trajectory S (t) also called trajectory, the location, the speed and the acceleration for the total distance L are described as a function of the time t.
  • acceleration describes both the positive acceleration, as well as a deceleration, or negative acceleration.
  • driver assistance systems calculate path curves S (t) in which the course of the acceleration can have discontinuities between subregions of the trajectory S (t). The course of the acceleration of the trajectory S (t) is thus not continuous.
  • the jerk which is the time derivative of the acceleration, can theoretically assume infinitely large values. Due to the inertia of the motor vehicle and the actuator, the actual jerk is indeed mitigated, but can still take high values. High jerks have a negative effect on the sense of comfort of the vehicle occupants, because they are perceived as particularly unpleasant.
  • DE 10 2004 054 437 A1 describes a method for the automatic control and / or regulation of a movement of a vehicle during a parking process and an automatic parking system. It is provided that at least one desired value of a longitudinal movement tion parameter in dependence on a transverse movement parameter and a position of the vehicle along the target distance is calculated. The longitudinal parameter is controlled and / or regulated fully automatically as a function of the calculated desired value of the longitudinal movement parameter by means of a control and / or regulating device. In one embodiment, it is proposed that the desired value of the longitudinal movement parameter is calculated as a function of at least one maximum value of the longitudinal movement parameter, a maximum longitudinal speed, a maximum longitudinal acceleration or a maximum longitudinal acceleration change of the vehicle.
  • DE 10 2008 041 681 A1 describes a control device and a method for carrying out an automatic parking process. Via an interface to a drive unit, the vehicle is guided by the control device, wherein by means of a control unit, a maximum predetermined speed can be adjusted.
  • a control unit receives a path length s (te) and an initial condition S (t0) including an initial velocity v (t0) and an initial acceleration a (t0).
  • the control unit calculates a trajectory S (t) which satisfies the initial condition S (t0) and the end condition S (te).
  • the control unit By the control unit is times on the trajectory S (t), which have a time interval dT to each other, a respective target condition comprising a desired position s (t), a target speed v (t) and a target acceleration a (t ).
  • Characteristic of this invention is that the trajectory S (t) complies with marginal parameters, comprising a predetermined maximum acceleration amax and a predetermined maximum pressure jmax amount.
  • An acceleration has a continuous course over the trajectory S (t).
  • the trajectory S (t) consists of at least one subsection which has a constant jerk.
  • the control unit controls a motor vehicle (motor vehicle) such that it travels along the trajectory S (t).
  • a trajectory S (t) for a path length L is calculated by the control unit, an initial condition S (t0) and an end condition S (te) being set at a total path length L of the trajectory S (t).
  • a target condition comprising a target position s (t), a target speed v (t) and a target acceleration a (t) , assigned.
  • Edge parameters comprising a predetermined maximum acceleration amax and a predetermined maximum jmax are not exceeded by the trajectory S (t).
  • the course of an acceleration over the trajectory S (t) has no discontinuities.
  • the trajectory S (t) consists of at least one subsection in which the value of the jerk is constant.
  • the initial condition S (t0) describes the starting time tO of the trajectory S (t) and includes the initial speed v (t0) as well as the initial acceleration a (t0) of a motor vehicle.
  • the initial condition S (t0) may be provided, for example, by a vehicle sensor system and may define an actual vehicle speed as the initial speed v (t ()) and an actual vehicle acceleration as the initial acceleration a (t0).
  • the path length L describes a distance to the point at which the motor vehicle should come to a stop. In other words, a spatial distance of the trajectory S (t) is given by the total path length L.
  • On the trajectory S (t) are points which are spaced apart by a time interval dT. For each individual point, a respective target condition is defined.
  • the target condition includes a target position s (t), a target speed v (t) and a target acceleration a (t).
  • the end condition describes the end point te of the trajectory S (t) and comprises a final speed v (te) with the amount 0 m / s and the total path length L to the end position s (te).
  • the boundary parameters include a maximum velocity vmax, a predetermined maximum acceleration amax, and a predetermined maximum pressure jmax, which amount are not exceeded and are used by the control unit as an edge parameter for calculating the trajectory S (t).
  • the trajectory S (t) is subdivided into at least one subsection.
  • a subsection has a respective duration T and a constant value of the jerk.
  • the jerk is the time derivative of the acceleration.
  • the invention provides the advantage that a trajectory S (t) is provided for driver assistance systems in which the amount of the jerk is limited, as a result of which the movement is not perceived as unpleasant by vehicle occupants.
  • a further development provides that the amount of the jerk in the at least one partial section in each case either the amount of the predetermined maximum jmax or the amount 0 m / s 3 has.
  • the acceleration within a subsection has an affine profile, the magnitude of the gradient corresponding to that of the maximum pressure jmax, or the acceleration is constant within a subsection.
  • trajectory S (t) comprises at least one freewheel phase as a subsection in which the velocity constantly has the value of the maximum velocity vmax.
  • the trajectory S (t) has a part section designated as a freewheeling phase.
  • the speed is the maximum speed vmax and the acceleration has the value 0 m / s 2 .
  • a further development provides that two limit speeds va and vb and a difference speed between the maximum speed vmax and the initial speed v (t0) are calculated by the control unit.
  • the control unit calculates an initial acceleration phase TA whose final velocity v (tA) is the maximum velocity vmax and which comprises at least two subsections.
  • the final acceleration a (tA1) of a first subsection of the duration TA1 is 0 m / s 2
  • the final acceleration a (tA2) of a second subsection of a duration TA2 has an amount between 0 m / s 2 and the maximum acceleration amax
  • the final acceleration a third subsection of duration TA3 is 0 m / s 2 if the differential speed is less than or equal to the limit speed va.
  • the final acceleration a (tA1) of a first subsection of the duration TA1 has an amount between 0 m / s 2 and the maximum acceleration
  • the final acceleration a (tA2) of a second subsection of the duration TA2 is 0 m / s 2 , if the differential speed is greater than the limit speed va and less than the limit speed vb.
  • the final acceleration a (tA1) of a first subsection of the duration TA1 has the magnitude of the maximum acceleration amax, the acceleration of a second subsection of the duration TA2 constant the magnitude of the maximum acceleration amax and the final acceleration a (tA3) of a third subsection of the duration TA3 an amount from 0 m / s 2 , if the differential speed is greater than or equal to the limit speed vb.
  • control unit calculates two limit speeds va and vb, and a differential speed between the maximum speed vmax and the initial speed v (t0) in a next step, the control unit calculates an initial acceleration phase TA in which the maximum speed vmax is accelerated.
  • the initial acceleration phase TA consists of at least two sections and is calculated as a function of the difference speed.
  • the initial acceleration phase TA is made as follows: the initial acceleration phase TA consists of three sections TA1, TA2, TA3.
  • the acceleration a (tA2) at the end of the first subsection, which has a duration TA1, is 0 m / s 2 .
  • the acceleration a (tA2) at the end of the second subsection, which has a duration of TA2, has an amount between 0 m / s 2 and the maximum acceleration amax.
  • the third subsection, which has a duration TA3, has a final acceleration a (tA3) of 0 m / s 2 .
  • the initial acceleration phase TA is as follows:
  • the initial acceleration phase TA consists of two sections.
  • the acceleration a (tA1) at the end of the first subsection, which has a duration TA1 has an amount between 0 m / s 2 and the maximum acceleration.
  • the acceleration a (tA2) at the end of the second subsection of duration TA2 is zero.
  • Initial acceleration phase TA consists of three sections TA1, TA2, TA3.
  • the acceleration a (tA1) at the end of the first subsection, which has a duration TA1 has the magnitude of the maximum acceleration amax.
  • the acceleration constantly has the magnitude of the maximum acceleration amax.
  • the acceleration a (tA3) at the end of the third subsection, which has a duration TA3, is 0 m / s 2 .
  • control unit calculates two limit speeds va and vb and a difference speed between the maximum speed vmax and the initial speed v (t0).
  • the control unit calculates an initial acceleration phase TA whose final speed v (tA) is the maximum speed vmax and which comprises at least two subsections.
  • the final acceleration a (tA1) of a first subsection of the duration TA1 is 0 m / s 2
  • the final acceleration a (tA2) of a second subsection of a duration TA2 an amount between 0 m / s 2 and the maximum acceleration amax
  • the final acceleration of a third subsection a duration TA3 is 0 m / s 2 , if the differential speed is less than or equal to the limit speed va.
  • the final acceleration a (tA1) of a first subsection of the duration TA1 has an amount between 0 m / s 2 and the maximum acceleration
  • the final acceleration a (tA2) of a second subsection of the duration TA2 is 0 m / s 2 , if the differential speed is lower as the limit speed is va and greater than the limit speed vb.
  • the final acceleration a (tA1) of a first subsection of the duration TA1 has the magnitude of the maximum acceleration amax, the acceleration of a second subsection of the duration TA2 constant the amount of the maximum acceleration amax and the final acceleration a (tA3) of a third subsection of the duration TA3 an amount from 0 m / s 2 , if the differential speed is less than or equal to the limit speed vb.
  • a further development provides that a third limit speed vc is calculated by the control unit.
  • a second differential speed between the maximum speed vmax and the limit speed vc is calculated by the control unit.
  • the control unit calculates a final acceleration phase whose final speed v (te) is 0 m / s and which comprises at least two partial sections.
  • the Final acceleration of a first sub-section of a duration TC1 has a value resulting from the multiplication of the negative maximum jmax with the duration TC1, the final acceleration of a second sub-section of the duration TC2 has the value 0 m / s 2 , if the maximum speed vmax is less than the second differential speed dv2.
  • the final acceleration of a first subsection of the duration TC1 has the value of the maximum acceleration amax, the acceleration of a second subsection of the duration TC2 constant the value of the maximum acceleration amax and the acceleration of a third subsection of the duration TC3 a value 0 m / s 2 , if the maximum speed vmax is greater than or equal to the second differential speed.
  • An end speed v (te) of the final acceleration phase is 0 m / s 2 .
  • the final acceleration phase consists of at least two subsections. If the maximum speed vmax is greater than or equal to the second differential speed, the final acceleration phase is as follows:
  • the final acceleration phase consists of three sections.
  • the acceleration has the value of the maximum acceleration amax at the end of the first subsection of the duration TC1.
  • the acceleration In the second subsection of the duration TC2, the acceleration has the value of the maximum acceleration amax.
  • the final acceleration In a third subsection of the duration TC 3, the final acceleration has the value 0 m / s 2 . If the maximum speed vmax is smaller than the second differential speed, the final acceleration phase is as follows:
  • the final acceleration phase consists of two subsections.
  • the acceleration at the end of the first subsection of the duration TC1 has a value which results from the multiplication of the negative maximum pressure jmax with the duration TC1.
  • the acceleration At the end of the second subsection of duration TC2, the acceleration has the magnitude 0 m / s 2 .
  • a further development of the invention provides that a free-rolling phase is calculated by the control unit whose path length is a value of the difference between the path length s (te) and the path length traveled in the acceleration phases.
  • the trajectory S (t) has a subsection in which the velocity has the magnitude of the maximum velocity vmax and the path length is covered not covered during an acceleration phase.
  • a development provides that for each time t a respective actual condition, comprising an actual position s' (t), an actual speed v '(t) and an actual acceleration a' (t), received by the control unit and at a respective time t is compared with the respective nominal condition.
  • the control unit calculates a new trajectory S (t) with the actual condition as start condition for a remaining path length.
  • the actual condition is compared with the nominal condition at each instant t and a recalculation of the trajectory S (t) for the remaining path length by the control unit is carried out if at least one predetermined tolerance value is exceeded.
  • the current actual condition is used as the initial condition for calculating the trajectory S (t).
  • a vehicle sensor system can detect the actual condition at a respective time t and transmit it to the control unit.
  • the control unit can compare the actual condition with the target condition and calculate a deviation between both conditions. If at least one predetermined tolerance value is exceeded, the control unit calculates a new trajectory S (t) for the remaining path length, which replaces the original trajectory S (t).
  • the environment of the motor vehicle is changing. For example, it is possible for an adjacent motor vehicle to move during a parking maneuver, thereby changing the path length. This results in the advantage that can be reacted to deviations.
  • a refinement provides that an actual position s '(ti) and an actual speed v' (ti) are received for each point and the desired acceleration a (t) is fed to a pre-controlled desired acceleration Fa ( ti) is converted.
  • the control unit is by means of an external control loop, which uses the setpoint position s (ti) as the setpoint value and the actual position s' (ti) as the actual value, an actuating speed vs (ti) determined as a manipulated variable.
  • a final control value Fv ( ti) determined as a manipulated variable.
  • the final value and the nominal value are added by the control unit and transmitted to a driving system.
  • the method comprises a travel and speed control with an acceleration precontrol.
  • An external control loop is a path control loop which compares a setpoint position s (ti) with an actual position s' (ti) and then calculates an actuating speed based thereon, which is forwarded to an internal speed control loop.
  • the inner speed loop compares the sum of the set and target speeds v (ti) with the actual speed v '(ti) and calculates a steady state value which is transmitted to a driver assistance system. This results in the advantage that both the trajectory calculation, as well as the control in a process done.
  • a refinement provides that at least one value of the edge parameters or the maximum speed vmax is replaced by an alternative value by the control unit when the length of the trajectory S (t) calculated taking into account the edge parameters and the maximum speed vmax exceeds the predetermined total path length L.
  • the trajectory S (t) is recalculated using at least one alternative value for the maximum speed vmax, maximum acceleration amax and / or maximum jmax if the trajectory S (t) calculated by the control unit is the path length would exceed L
  • the control device for the motor vehicle also belongs to the invention.
  • the control device has a processor device which is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention.
  • the processor device can have at least one microprocessor and / or at least one microcontroller.
  • the processor device can have program code which can be used for this purpose. is directed, when executed by the processor device to carry out the embodiment of the method according to the invention.
  • the program code may be stored in a data memory of the processor device.
  • the invention also includes a motor vehicle which comprises a control unit for carrying out a method according to the invention.
  • the invention also includes developments of the method according to the invention, which have features as they have already been described in connection with the developments of the motor vehicle according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.
  • FIG. 2 shows a course according to the invention of a trajectory S (t);
  • the described components of the embodiments each represent individual features of the invention, which are to be considered independently of one another, which also develop the invention independently of each other and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further of the already described features of the invention.
  • Fig. 1 shows a course of a method according to the invention. It may be that in a first step P1 an end condition S (te) comprising the total path length L to the end position s (te) and a final speed v (te) having the amount 0 m / s, and an initial condition S (t0), comprising an initial velocity v (t0) and an initial acceleration a (t0) are received from a control unit.
  • the control unit may be, for example, a microcontroller or a microprocessor.
  • the control unit may perform a trajectory calculation from the total path length L and the initial condition S (t0), wherein the control unit instants ti on the trajectory S (t), which have a time interval dT to each other, a respective soil condition S (ti), comprising a target position s (ti), a target speed v (ti) and a target acceleration a (ti) assigns.
  • boundary parameters comprising a maximum acceleration amax and a maximum pressure jmax, are predetermined for the trajectory S (t), which amounts are not exceeded. It may be that the acceleration over the trajectory S (t) has a steady course.
  • the jerk of the trajectory S (t) in the subsections in each case exclusively has the magnitude of the maximum jerk jmax or the amount 0 m / s 3 . It may be that the trajectory S (t) comprises at least one freewheel phase TB as a subsection which constantly has the maximum velocity vmax. It may be that, in a second step, a differential speed dt1 between the initial speed v (t0) and the maximum speed vmax is calculated, and case discrimination is performed based thereon. It may be that in the case that the initial speed v (t0) is smaller than the maximum speed vmax, an acceleration phase is calculated. It may be that two limit speeds va and vb and a difference speed between the maximum speed vmax and the initial speed v (t0) are calculated by the control unit (P3a).
  • vb ((a (t0) + amax) * (amax-a (t0)) + (amax) 2 ) / 2 / jmax. It may be that a first acceleration phase is calculated by a control unit whose final speed v (tA) is the maximum speed vmax and comprises at least two sections. It may be that for the calculation of the first acceleration phase TA a case distinction (P4a) is carried out, which can distinguish between three cases.
  • an acceleration phase is calculated, which has a duration TA and consists of three sections TA1, TA2 and TA3. It may be that the acceleration a (tA1) at the end of the first subsection TA1 has a value 0 m / s 2 , the acceleration a (tA2) of the second subsection TA2 has a value between 0 m / s 2 and the maximum negative acceleration amax and the acceleration a (tA3) at the end of the third section TA3 has a value 0 m / s 2 .
  • an acceleration phase consisting of two sections TA1, TA2 is calculated. It may be that the acceleration a (tA1) at the end of the first subsection TA1 has a value between 0 m / s 2 and the maximum acceleration amax and the acceleration a (tA2) at the end of the second subsection TA2 has a value 0 m / s 2 having.
  • a second limit speed vc and a second differential speed dv2 between the maximum speed vmax and the limit speed vc are calculated. It may be that case discrimination P7 is performed on the basis of the limit speed vc and the maximum speed vmax. It may be that in the event that the maximum speed vmax is smaller than the second limit speed dv2, a second acceleration phase TC is calculated P8a, which consists of two sections TC1, TC2 and the acceleration a (tC1) at the end of the first partial phase.
  • Section TC1 has a value which results from the multiplication of the negative maximum pressure jmax with the duration TC1 and the final acceleration a (tC2) of a second subsection of the duration TC2 has the value 0 m / s 2 . It may be that, in the event that the maximum speed vmax is greater than or equal to the second limit speed vc, a final acceleration phase C consisting of three sub-sections is calculated P8b, wherein the acceleration a (tC1) at the end of the first section TC1 Value of the maximum acceleration amax, the acceleration of a second subsection of the duration TC2 has the value of the maximum acceleration amax constant and the final acceleration a (tC3) of a third subsection of the duration TC3 has a value of 0 m / s 2 .
  • the control unit calculates a free-rolling phase P9 which has a duration TB and in which the speed v (t) constantly has the value of the maximum speed vmax. It may be that in this free-rolling phase, a length LB is covered, which is a difference length of the path length s (te) and the length traveled during the at least one acceleration phase. It may be that the control unit checks whether a maximum acceleration amax and a maximum speed vmax, a trajectory S (t) for the predetermined distance can be calculated for the given boundary parameters, comprising a maximum jmax, and then a case distinction P10 is performed. It may be that this is not possible.
  • the smallest achievable path length L is greater than the predetermined path length L while satisfying the boundary parameters.
  • at least one element of the boundary parameters is replaced by at least one element of alternative parameters, consisting of an alternative pressure jalt, an alternative acceleration aalt and an alternative speed valt P10a.
  • the alternative parameters may comprise an alternative speed valt which is smaller than the maximum speed vmax or the alternative parameters include an alternative jerk which is greater than the maximum jmax. It may be that in this case, a trajectory S (t) for the given path length L, the final velocity v (te) and the initial condition is calculated, replacing the original trajectory S (t).
  • the method is continued. It may be that the target conditions S (t) are compared with the actual conditions S '(t) P1. For example, it may be possible that the actual conditions S '(t), comprising an actual speed v' (t), an actual acceleration a '(t), and an actual position s' (t) of a motion controller A be detected and these are controlled by the control unit by means of a cascade R. It may be that at least one value of the actual condition S '(t) deviates from the value of the setpoint condition S (t) and a predefined tolerance value is thereby exceeded.
  • a trajectory S (t) is calculated which has the current actual condition S '(t) as an initial condition S (t0) and which replaces the original trajectory S (t) P1 1 a , it may be that a motor vehicle (motor vehicle) is regulated by the control unit (1) in such a way that it travels along the trajectory S (t).
  • Fig. 2 shows a possible course of a trajectory S (t) according to the invention. It may be that the curve starts at an initial time t0, the curve at which time being described by the initial condition including an initial acceleration a (t0) and an initial speed v (t0). It may be that the initial velocity v (t0) is 0 m / s and the initial acceleration a (t ()) is 0 m / s 2 . It may be that the curve at an end time te has a final velocity v (te) of 0 m / s and an end position s (te) with the value of the path length L has.
  • the trajectory S (t) consists of three phases, which may be an initial acceleration phase TA, a free rolling phase TB and a final acceleration phase TC. It may be that the initial acceleration phase TA has a duration of TA and consists of three subsections TA1, TA2, TA3. It may be that the first subsection of the initial acceleration phase TA has a duration TA1, wherein the acceleration increases continuously with the maximum pressure jmax to the maximum acceleration amax. It may be that the acceleration in the second subsection of the initial acceleration phase TA, which has a duration TA2, constantly has the value of the maximum acceleration amax.
  • the initial acceleration phase TA can be followed by a free-rolling phase, which can consist of a subsection. In the free-rolling phase, the speed can have the value of the maximum speed vmax.
  • the free-rolling phase can be followed by a final acceleration phase, which can consist of three sections.
  • the acceleration over the first partial section which has a length TC1
  • the negative maximum acceleration amax is constantly present.
  • the acceleration in the third section which has a duration TC3
  • the end condition is fulfilled, ie that the end position s (te) with the value of the travel distance and the final velocity v (te) with the value 0 m / s are reached.
  • a respective target condition including a respective target position s (ti), a target velocity v (t ) v (t) and a target acceleration a (t) a (ti) is calculated.
  • FIG. 3 shows a course according to the invention of a trajectory S (t). It may be that an initial velocity v (t0) greater than 0 m / s and a Starting acceleration a (tO) is greater than 0 m / s 2 .
  • the trajectory S (t) may be divided into three phases: an initial acceleration phase TA, a free-rolling phase, and a final acceleration phase. It may be that a path length L is specified. It may be that the acceleration in the first subsection of the acceleration phase has the negative amount of the maximum pressure j max as the slope and in the second subsection of the initial acceleration phase TA has a slope which corresponds to the positive amount of the maximum j max.
  • the speed has the value of the maximum speed vmax and the acceleration has the value zero. It may be that, after the initial acceleration phase TA, a free-rolling phase follows, in which the trajectory S (t) constantly has the value of the maximum velocity vmax. It may be that the Endbe instructungsphase consists of three sections, wherein the acceleration in the first section continuously with the negative amount of the maximum pressure jmax on the negative values maximum acceleration amax falls, in a second section constantly the value of the negative maximum acceleration amax and in a third subsection continuously increases to zero with the positive amount of maximum j max. It may be that the end condition is met at the end of the final acceleration phase.
  • FIG. 4 shows a sequence according to the invention for calculating and regulating the trajectory S (t). It may be that a maximum velocity vmax, a maximum acceleration amax and a maximum pressure jmax are transmitted to the process to trajectory calculation, it may also be that a path length L, an initial velocity v (t0) and an initial acceleration a (t ()) the procedure will be transmitted. It may be that a time signal is transmitted to the method for path curve calculation, which specifies a clock which is identical to the time interval dT between the times of the trajectory S (t). The method may be initiated by a trigger, which may be, for example, a signal from a key.
  • a trigger which may be, for example, a signal from a key.
  • values for respective times te of the trajectory S (t) are to be calculated, which include an intended acceleration, a setpoint speed v (t), and a setpoint position s (t). It may be that these values are transmitted to a regulatory process. It may also be that an actual speed v '(t) and an actual position s' (t) are transmitted to the control method.
  • a manipulated variable can be calculated which can be transmitted, for example, to a drive control unit of a motor vehicle. It may be that a sensor of the drive control unit detects an actual acceleration a '(t), an actual speed v' (t) and an actual position s' (t).
  • Fig. 5 shows a sequence of the control method according to the invention. It may be that the target acceleration a (t) is pre-controlled by means of a P-controller. It may be that the actual position s' (t) is subtracted from the desired position s (t) and the result of the subtraction is converted into a control speed by means of a. It may be that the actual speed v '(t) is subtracted from the sum of the setpoint speed v (t) and the positioning speed and by means of a PID controller PIDg, which a P-controller Pg, an I-controller Ig and a D-controller Dg may be processed. The signal Fv generated therefrom can be added together with the proposed target speed v (ti) and transmitted as a value F (ti) to the drive control unit A of the motor vehicle motor vehicle.
  • Fig. 6 shows possible courses of the should and that is values of a trajectory S (t).
  • the upper curve shows the actual acceleration a '(t) and the target acceleration a (t), the middle curve the actual speed v' (t) and the target speed v (t), and the lower curve the Actual position s' (t) and the desired position s (t).
  • Vx VxAlt + Fx / m * dt
  • VxVeh 0;

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bahnkurvenberechnung und Regelung für ein Fahrerassistenzsystem, wobei durch eine Steuereinheit (1) eine Anfangsbedingung S(t0), umfassend eine Anfangsgeschwindigkeit v(t0) und eine Anfangsbeschleunigung a(t0), und eine Endbedingung S(te), umfassend eine Gesamtweglänge L und eine Endgeschwindigkeit v(te), empfangen werden. Durch die Steuereinheit wird eine Bahnkurve S(t) berechnet, welche der Anfangsbedingung S(t0) und der Endbedingung S(te) genügt. Dabei wird Zeitpunkten ti auf der Bahnkurve S(t), welche einen Zeitabstand d T zueinander aufweisen, eine jeweilige Sollbedingung S(ti), umfassend eine Soll-Position s(ti), eine Soll-Geschwindigkeit v(ti) und eine Soll-Beschleunigung a(ti), zugewiesen. Kennzeichnend für das Verfahren ist, dass die Steuereinheit (1) einen Verlauf der Bahnkurve S(t) derart einstellt, dass die Bahnkurve S(t) Randparameter, umfassend eine vorbestimmte Maximalbeschleunigung amax und einen vorbestimmten Maximalruck jmax, betragsmäßig einhält und eine Beschleunigung a(t) über die Bahnkurve S(t) einen stetigen Verlauf aufweist. Die Bahnkurve S(t) besteht aus mindestens einem Teilabschnitt, welcher einen konstanten Ruck aufweist. Durch die Steuereinheit (1) wird ein Kraftfahrzeug (Kfz) derart geregelt, dass es entlang der Bahnkurve S(t) fährt.

Description

Verfahren zur Bahnkurvenberechnung und Regelung für ein Fahrerassistenzsystem sowie eine Steuereinheit und Kraftfahrzeug
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bahnkurvenberechnung und Regelung für ein Fahrerassistenzsystem , eine Steuereinheit und ein Kraftfahrzeug
Fahrerassistenzsysteme, welche ein autonomes bzw. ein teilautonomes Fahren eines Kraftfahrzeugs ermöglichen, wie beispielsweise ein Parkassistenzsystem, berechnen eine Bahnkurve S(t) für eine Gesamtweglänge L, in welcher die Bewegung des Kraftfahrzeugs beschrieben wird. Eine Gesamtweglänge L kann beispielsweise den Abstand des Kraftfahrzeugs zu einer Parkposition umfassen. In der Bahnkurve S(t), auch Trajektorie genannt, werden der Ort, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung für die Gesamtweglänge L in Abhängigkeit der Zeit t beschrieben. Der Begriff Beschleunigung beschreibt sowohl die positive Beschleunigung, als auch eine Verzögerung, bzw. negative Beschleunigung. In der Regel berechnen Fahrerassistenzsysteme Bahnkurven S(t), bei denen der Verlauf der Beschleunigung Sprungstellen zwischen Teilbereichen der Bahnkurve S(t) aufweisen kann. Der Verlauf der Beschleunigung der Bahnkurve S(t) ist somit nicht stetig. Der Ruck, welcher die zeitliche Ableitung der Beschleunigung ist, kann deshalb theoretisch unendlich große Werte an- nehmen. Aufgrund der Trägheit des Kraftfahrzeugs und der Aktorik wird der tatsächliche Ruck zwar abgemildert, kann aber trotzdem hohe Werte annehmen. Hohe Rucke haben eine negative Auswirkung auf das Komfortempfinden der Fahrzeuginsassen, weil sie als besonders unangenehm empfunden werden.
In der DE 10 2004 054 437 A1 werden ein Verfahren zur automatischen Steuerung und/oder Regelungen einer Bewegung eines Fahrzeugs während eines Einparkvorgangs und ein automatisches Einparksystem beschrieben. Dabei ist es vorgesehen, dass zumindest ein Soll-Wert eines Längsbewe- gungsparameters in Abhängigkeit von einem Querbewegungsparameter und einer Position des Fahrzeugs entlang der Sollstrecke berechnet wird. Der Längsparameter wird in Abhängigkeit von dem berechneten Soll-Wert des Längsbewegungsparameters mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung vollautomatisch gesteuert und/oder geregelt. In einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Soll-Wert des Längsbewegungsparameters in Abhängigkeit von zumindest einem Maximalwert des Längsbewegungsparameters, einer maximalen Längsgeschwindigkeit, einer maximalen Längsbeschleunigung oder einer maximalen Längsbeschleunigungsänderung des Fahrzeugs berechnet wird.
In der DE 10 2008 041 681 A1 werden eine Steuereinrichtung und ein Verfahren zur Durchführung eines automatischen Einparkvorgangs beschrieben. Über eine Schnittstelle zu einer Antriebseinheit wird das Fahrzeug durch die Steuereinrichtung geführt, wobei mittels einer Bedieneinheit eine maximale vorgegebene Geschwindigkeit eingestellt werden kann.
In der DE 10 2013 214 299 A1 wird das Anpassen einer geregelten Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs im Fall einer erhöhten Latenzzeit einer Objekterkennung beschrieben. Dabei ist es vorgesehen, dass eine über ein Fahrassistenzsystem geregelte Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs angepasst wird, wenn bei einer Ultraschallsensorik zur Objekterkennung fahrzeugexterner Objekte eine höhere Latenzzeit zur Objekterkennung vorliegt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung einer Bahnkurve für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welches einen geringen Rechenaufwand erfordert. Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Bahnkurvenberechnung und eine Regelung für ein Fahrerassistenzsystem bereitgestellt. Im Rahmen des Verfahrens werden durch eine Steuereinheit eine Weglänge s(te) und eine Anfangsbedingung S(t0), umfassend eine Anfangsgeschwindigkeit v(t0) und eine Anfangsbeschleunigung a(tO), empfangen. Durch die Steuereinheit wird eine Bahnkurve S(t) berechnet, welche der Anfangsbedingung S(t0) und der Endbedingung S(te) genügt. Durch die Steuereinheit wird Zeitpunkten auf der Bahnkurve S(t), welche einen Zeitabstand dT zueinander aufweisen, eine jeweilige Sollbedingung, umfassend eine Soll-Position s(t), eine Soll- Geschwindigkeit v(t) und eine Soll-Beschleunigung a(t), zugewiesen. Kennzeichnend für diese Erfindung ist, dass die Bahnkurve S(t) Randparameter, umfassend eine vorbestimmte Maximalbeschleunigung amax und einen vorbestimmten Maximalruck jmax betragsmäßig einhält. Eine Beschleunigung weist über die Bahnkurve S(t) einen stetigen Verlauf auf. Die Bahnkurve S(t) besteht aus mindestens einem Teilabschnitt, welcher einen konstanten Ruck aufweist. Durch die Steuereinheit wird ein Kraftfahrzeug (Kfz) derart geregelt, dass es entlang der Bahnkurve S(t) fährt.
Mit anderen Worten wird durch die Steuereinheit eine Bahnkurve S(t) für eine Weglänge L berechnet, wobei eine Anfangsbedingung S(t0) und eine Endbedingung S(te) bei einer Gesamtweglänge L der Bahnkurve S(t) festgelegt sind. Dabei werden für Punkte auf der Bahnkurve S(t), welche durch einen Zeitabstand dT getrennt sind, eine Sollbedingung, umfassend eine Soll- Position s(t), eine Soll-Geschwindigkeit v(t) und eine Soll-Beschleunigung a(t), zugewiesen. Randparameter, umfassend eine vorbestimmte Maximalbeschleunigung amax und einen vorbestimmten Maximalruck jmax werden durch die Bahnkurve S(t) nicht überschritten. Der Verlauf einer Beschleunigung über die Bahnkurve S(t) weist keine Sprungstellen auf. Die Bahnkurve S(t) besteht aus mindestens einem Teilabschnitt, in welchem der Wert des Rucks konstant ist.
Die Anfangsbedingung S(t0) beschreibt den Startzeitpunkt tO der Bahnkurve S(t) und umfasst die Anfangsgeschwindigkeit v(t0) als auch die Anfangsbeschleunigung a(t0) eines Kraftfahrzeugs. Die Anfangsbedingung S(t0) kann beispielsweise durch eine Kraftfahrzeugsensorik bereitgestellt werden und eine aktuelle Kraftfahrzeuggeschwindigkeit als Anfangsgeschwindigkeit v(t()) und eine aktuelle Kraftfahrzeugbeschleunigung als Anfangsbeschleunigung a(t0) definieren. Die Weglänge L beschreibt eine Strecke zu dem Punkt, an dem das Kraftfahrzeug zum Stehen kommen soll. Mit anderen Worten wird durch die Gesamtweglänge L eine räumliche Strecke der Bahnkurve S(t) vorgegeben. Auf der Bahnkurve S(t) befinden sich Punkte, welche durch einen Zeitabstand dT voneinander beabstandet sind. Für jeden einzelnen Punkt ist eine jeweilige Sollbedingung definiert. Die Sollbedingung umfasst eine Soll-Position s(t), eine Soll-Geschwindigkeit v(t) und eine Soll- Beschleunigung a(t). Die Endbedingung beschreibt den Endpunkt te der Bahnkurve S(t) und umfasst eine Endgeschwindigkeit v(te) mit dem Betrag 0 m/s und die Gesamtweglänge L zur Endposition s(te). Die Randparameter umfassen eine Maximalgeschwindigkeit vmax, eine vorbestimmte Maximalbeschleunigung amax und einen vorbestimmten Maximalruck jmax, welche betragsmäßig nicht überschritten werden und von der Steuereinheit als Randparameter zur Berechnung der Bahnkurve S(t) verwendet werden. Die Bahnkurve S(t) ist in mindestens einen Teilabschnitt unterteilt. Ein Teilabschnitt weist eine jeweilige Dauer T auf und einen konstanten Wert des Rucks. Der Ruck ist die zeitliche Ableitung der Beschleunigung.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Bahnkurve S(t) für Fahrerassistenzsysteme bereitgestellt wird, in denen der Betrag des Rucks begrenzt ist, wodurch die Bewegung nicht von Fahrzeuginsassen als Unan- genehm empfunden wird.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Betrag des Rucks in dem mindestens einen Teilabschnitt jeweils entweder den Betrag des vorbestimmten Maximalrucks jmax oder den Betrag 0 m/s3 aufweist. Mit anderen Worten weist die Beschleunigung innerhalb eines Teilabschnitts einen affinen Verlauf auf, wobei der Betrag der Steigung dem des Maximalrucks jmax entspricht, oder die Beschleunigung ist innerhalb eines Teilabschnitts konstant.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Bahnkurve S(t) zumindest eine Frei- rollphase als Teilabschnitt umfasst, in welcher die Geschwindigkeit konstant den Wert der Maximalgeschwindigkeit vmax aufweist. Mit anderen Worten weist die Bahnkurve S(t) einen als Freirollphase bezeichneten Teilabschnitt auf. In diesem ist die Geschwindigkeit die Maximalgeschwindigkeit vmax und die Beschleunigung hat den Wert 0 m/s2.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass durch die Steuereinheit zwei Grenzgeschwindigkeiten va und vb sowie eine Differenzgeschwindigkeit zwischen der Maximalgeschwindigkeit vmax und der Anfangsgeschwindigkeit v(t0) berechnet werden. Durch die Steuereinheit wird eine Anfangsbeschleunigungspha- se TA, deren Endgeschwindigkeit v(tA) die Maximalgeschwindigkeit vmax beträgt und welche mindestens zwei Teilabschnitte umfasst, berechnet. Die Endbeschleunigung a(tA1 ) eines ersten Teilabschnitts der Dauer TA1 beträgt 0 m/s2, die Endbeschleunigung a(tA2) eines zweiten Teilabschnitts einer Dauer TA2 hat einen Betrag zwischen 0 m/s2 und der Maximalbeschleuni- gung amax, und die Endbeschleunigung eines dritten Teilabschnitts einer Dauer TA3 beträgt 0 m/s2, falls die Differenzgeschwindigkeit kleiner oder gleich der Grenzgeschwindigkeit va ist. Die Endbeschleunigung a(tA1 ) eines ersten Teilabschnitts der Dauer TA1 weist einen Betrag zwischen 0 m/s2 und der maximalen Beschleunigung auf, die Endbeschleunigung a(tA2) eines zweiten Teilabschnitts der Dauer TA2 beträgt 0 m/s2, falls die Differenzgeschwindigkeit größer als die Grenzge- schwindigkeit va und kleiner als die der Grenzgeschwindigkeit vb ist. Die Endbeschleunigung a(tA1 ) eines ersten Teilabschnitts der Dauer TA1 weist den Betrag der Maximalbeschleunigung amax, die Beschleunigung eines zweiten Teilabschnitts der Dauer TA2 konstant den Betrag der Maximalbeschleunigung amax und die Endbeschleunigung a(tA3) eines dritten Teilab- Schnitts der Dauer TA3 einen Betrag von 0 m/s2 auf, falls die Differenzgeschwindigkeit größer oder gleich der Grenzgeschwindigkeit vb ist.
Mit anderen Worten berechnet die Steuereinheit zwei Grenzgeschwindigkeiten va und vb und eine Differenzgeschwindigkeit zwischen der Maximalge- schwindigkeit vmax und der Anfangsgeschwindigkeit v(t0) in einem nächsten Schritt berechnet die Steuereinheit eine Anfangsbeschleunigungsphase TA, in der auf die Maximalgeschwindigkeit vmax beschleunigt wird. Die Anfangsbeschleunigungsphase TA besteht aus mindestens zwei Teilabschnitten und wird in Abhängigkeit der Differenzgeschwindigkeit berechnet.
Falls die Differenzgeschwindigkeit kleiner oder gleich der Grenzgeschwindigkeit va ist, ist die Anfangsbeschleunigungsphase TA wie folgt beschaffen: die Anfangsbeschleunigungsphase TA besteht aus drei Teilabschnitten TA1 , TA2, TA3. Die Beschleunigung a(tA2) am Ende des ersten Teilabschnitts, welcher eine Dauer TA1 aufweist, beträgt 0 m/s2. Die Beschleunigung a(tA2) am Ende des zweiten Teilabschnitts, welcher eine Dauer von TA2 aufweist, hat einen Betrag zwischen 0 m/s2 und der Maximalbeschleunigung amax. Der dritte Teilabschnitt, welcher eine Dauer TA3 hat, hat eine Endbeschleunigung a(tA3) von 0 m/s2. Falls die Differenzgeschwindigkeit größer als die Grenzgeschwindigkeit va und kleiner als die Grenzgeschwindigkeit vb ist, ist die Anfangsbeschleunigungsphase TA folgendermaßen beschaffen: Die Anfangsbeschleunigungsphase TA besteht aus zwei Teilabschnitten. Die Beschleunigung a(tA1 ) am Ende des ersten Teilabschnitts, welcher eine Dauer TA1 aufweist, hat einen Betrag zwischen 0 m/s2 und der maximalen Beschleunigung. Die Beschleunigung a(tA2) am Ende des zweiten Teilabschnitts der Dauer TA2 beträgt null.
Falls die Differenzgeschwindigkeit größer oder gleich der Grenzgeschwindigkeit vb ist, weist die Beschleunigungsphase folgende Beschaffenheit auf: die Anfangsbeschleunigungsphase TA besteht aus drei Teilabschnitten TA1 , TA2, TA3. Die Beschleunigung a(tA1 ) am Ende des ersten Teilabschnitts, welcher eine Dauer TA1 aufweist, hat den Betrag der Maximalbeschleunigung amax. In dem zweiten Teilabschnitt, welcher eine Dauer TA2 hat, weist die Beschleunigung konstant den Betrag der Maximalbeschleunigung amax auf. Die Beschleunigung a(tA3) am Ende des dritten Teilabschnitts, welcher eine Dauer TA3 hat, beträgt 0 m/s2.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass durch die Steuereinheit zwei Grenzge- schwindigkeiten va und vb sowie eine Differenzgeschwindigkeit zwischen der Maximalgeschwindigkeit vmax und der Anfangsgeschwindigkeit v(t0) berechnet werden. Durch die Steuereinheit wird eine Anfangsbeschleunigungsphase TA, deren Endgeschwindigkeit v(tA) die Maximalgeschwindigkeit vmax beträgt und welche mindestens zwei Teilabschnitte umfasst, berechnet. Die Endbeschleunigung a(tA1 ) eines ersten Teilabschnitts der Dauer TA1 beträgt 0 m/s2, die Endbeschleunigung a(tA2) eines zweiten Teilabschnitts einer Dauer TA2 einen Betrag zwischen 0 m/s2 und der Maximalbeschleunigung amax, und die Endbeschleunigung eines dritten Teilabschnitts einer Dauer TA3 beträgt 0 m/s2, falls die Differenzgeschwindigkeit kleiner oder gleich der Grenzgeschwindigkeit va ist.
Die Endbeschleunigung a(tA1 ) eines ersten Teilabschnitts der Dauer TA1 weist einen Betrag zwischen 0 m/s2 und der maximalen Beschleunigung auf, die Endbeschleunigung a(tA2) eines zweiten Teilabschnitts der Dauer TA2 beträgt 0 m/s2, falls die Differenzgeschwindigkeit kleiner als die Grenzgeschwindigkeit va und größer als die der Grenzgeschwindigkeit vb ist. Die Endbeschleunigung a(tA1 ) eines ersten Teilabschnitts der Dauer TA1 weist den Betrag der Maximalbeschleunigung amax, die Beschleunigung eines zweiten Teilabschnitts der Dauer TA2 konstant den Betrag der Maximalbe- schleunigung amax und die Endbeschleunigung a(tA3) eines dritten Teilabschnitts der Dauer TA3 einen Betrag von 0 m/s2 auf, falls die Differenzgeschwindigkeit kleiner oder gleich der Grenzgeschwindigkeit vb ist.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass durch die Steuereinheit eine dritte Grenz- geschwind igkeit vc berechnet wird. In einem weiteren Schritt wird eine zweite Differenzgeschwindigkeit zwischen der Maximalgeschwindigkeit vmax und der Grenzgeschwindigkeit vc durch die Steuereinheit berechnet. Die Steuereinheit berechnet eine Endbeschleunigungsphase deren Endgeschwindigkeit v(te) 0 m/s beträgt und welche mindestens zwei Teilabschnitte umfasst. Die Endbeschleunigung eines ersten Teilabschnitts einer Dauer TC1 weist einen Wert auf, der sich aus der Multiplikation des negativen Maximalrucks jmax mit der Dauer TC1 ergibt, die Endbeschleunigung eines zweiten Teilabschnitts der Dauer TC2 weist den Wert 0 m/s2 auf, falls die Maximalge- schwindigkeit vmax kleiner ist als die zweite Differenzgeschwindigkeit dv2. Die Endbeschleunigung eines ersten Teilabschnitts der Dauer TC1 weist den Wert der Maximalbeschleunigung amax auf, die Beschleunigung eines zweiten Teilabschnitts der Dauer TC2 konstant den Wert der Maximalbeschleunigung amax und die Beschleunigung eines dritten Teilabschnitts der Dauer TC3 einen Wert 0 m/s2, falls die Maximalgeschwindigkeit vmax größer oder gleich der zweiten Differenzgeschwindigkeit ist. Mit anderen Worten erfolgt in Abhängigkeit von einer zweite Differenzgeschwindigkeit zwischen der Maximalgeschwindigkeit vmax und der Grenzgeschwindigkeit vc eine Fallunterscheidung bei der Berechnung einer Endbeschleunigungsphase. Eine End- geschwindigkeit v(te) der Endbeschleunigungsphase beträgt 0 m/s2. Die Endbeschleunigungsphase besteht aus mindestens zwei Teilabschnitten. Falls die Maximalgeschwindigkeit vmax größer oder gleich der zweiten Differenzgeschwindigkeit ist, ist die Endbeschleunigungsphase wie folgt beschaffen:
Die Endbeschleunigungsphase besteht aus drei Teilabschnitten. Die Beschleunigung weist am Ende des ersten Teilabschnitts der Dauer TC1 den Wert der Maximalbeschleunigung amax auf. In dem zweiten Teilabschnitt der Dauer TC2 weist die Beschleunigung den Wert der Maximalbeschleunigung amax auf. In einem dritten Teilabschnitt der Dauer TC 3 weist die Endbe- schleunigung den Betrag 0 m/s2 auf. Falls die Maximalgeschwindigkeit vmax kleiner ist als die zweite Differenzgeschwindigkeit ist die Endbeschleunigungsphase wie folgt beschaffen: Die Endbeschleunigungsphase besteht aus zwei Teilabschnitten. Die Beschleunigung am Ende des ersten Teilabschnitts der Dauer TC1 hat einen Wert, der sich aus der Multiplikation des negativen Maximalrucks jmax mit der Dauer TC1 ergibt. Am Ende des zweiten Teilabschnitts der Dauer TC2 weist die Beschleunigung den Betrag 0 m/s2 auf.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass durch die Steuereinheit eine Freirollphase berechnet wird, deren Weglänge einen Wert der Differenz der Weglänge s(te) und der in den Beschleunigungsphasen zurückgelegten Weglänge beträgt. Mit anderen Worten weist die Bahnkurve S(t) einen Teilabschnitt auf, in welchem die Geschwindigkeit den Betrag der Maximalgeschwindigkeit vmax aufweist und die Weglänge zurückgelegt wird, welche nicht während einer Beschleunigungsphase zurückgelegt wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Berechnung der Bahnkurve S(t) für eine verbleibende Weglänge einen geringen Rechenaufwand erfordert, weil die Berechnung der Bahnkurve S(t) analytisch und nachvollziehbar erfolgt, d.h. ohne Verwendung eines numerischen Verfahrens.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass für jeden Zeitpunkt t eine jeweilige Istbedingung, umfassend eine Ist-Position s'(t), eine Ist-Geschwindigkeit v'(t) und eine Ist-Beschleunigung a'(t), von der Steuereinheit empfangen und zu ei- nem jeweiligen Zeitpunkt t mit der jeweiligen Sollbedingung verglichen wird. Im Fall einer Überschreitung zumindest eines vorgegebenen Toleranzwertes wird durch die Steuereinheit eine neue Bahnkurve S(t) mit der Istbedingung als Startbedingung für eine verbleibende Weglänge berechnet. Mit anderen Worten wird zu jedem Zeitpunkt t die Istbedingung mit der Sollbedingung verglichen und bei einer Überschreitung zumindest eines vorgegebenen Toleranzwertes eine Neuberechnung der Bahnkurve S(t) für die verbleibende Weglänge durch die Steuereinheit durchgeführt. Dabei wird die aktuelle Istbedingung als Anfangsbedingung zur Berechnung der Bahnkurve S(t) verwendet. Beispielsweise kann eine Fahrzeugsensorik die Istbedingung zu einem jeweiligen Zeitpunkt t erfassen und an die Steuereinheit übermitteln. Die Steuereinheit kann die Istbedingung mit der Sollbedingung vergleichen und eine Abweichung zwischen beiden Bedingungen berechnen. Wird zumindest ein vorgegebener Toleranzwert überschritten, berechnet die Steuereinheit für die verbleibende Weglänge eine neue Bahnkurve S(t), welche die ursprüngliche Bahnkurve S(t) ersetzt. So ist es beispielsweise möglich, dass es aufgrund von Sensor- oder Regelfehlern, Ungenauigkeiten der Sensorik zu Abweichungen zu einer Abweichung der Istbedingung von der Sollbedingung kommen kann. Es kann auch sein, dass sich das Umfeld des Kraftfahrzeugs verändert. So ist es beispielsweise möglich, dass sich ein benachbar- tes Kraftfahrzeug während eines Einparkvorgangs bewegt und sich dadurch die Weglänge verändert. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass auf Abweichungen reagiert werden kann.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass zu jedem Punkt eine Ist-Position s'(ti) und eine Ist-Geschwindigkeit v'(ti) empfangen werden und die Soll- Beschleunigung a(t) mittels einer Vorsteuerung zu einer vorgesteuerten Soll- Beschleunigung Fa(ti) umgewandelt wird. Durch die Steuereinheit wird mittels eines äußeren Regelkreises, welcher die Soll-Position s(ti) als Soll-Wert und die Ist-Position s'(ti) als Ist-Wert verwendet, eine Stellgeschwindigkeit vs(ti) als Stellgröße bestimmt. Durch die Steuereinheit wird mittels eines inneren Regelkreises, welcher die Summe der Stellgeschwindigkeit vs(ti)und der Soll-Geschwindigkeit v(ti) als Soll-Wert und die Ist-Geschwindigkeit v'(ti) als Ist-Wert verwendet ein Stellendwert Fv(ti) als Stellgröße bestimmt. Der Stellendwert und der Sollendwert werden durch die Steuereinheit addiert und an ein Fahrsystem übermittelt. Mit anderen Worten umfasst das Verfahren eine Weg- und Geschwindigkeitsregelung mit einer Beschleunigungsvorsteuerung. Ein äußerer Regelkreis ist dabei einen Wegregelkreis, welcher eine Soll-Position s(ti) mit einer Ist-Position s'(ti) vergleicht und darauf auf- bauend eine Stellgeschwindigkeit berechnet, welche an einen inneren Geschwindigkeitsregelkreis weitergeleitet wird. Der innere Geschwindigkeitsregelkreis vergleicht die Summe der Stell- und der Soll-Geschwindigkeit v(ti) mit der Ist-Geschwindigkeit v'(ti) und berechnet einen Steliendwert, welcher an ein Fahrassistenzsystem übertragen wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass sowohl die Bahnkurvenberechnung, als auch die Regelung in einem Verfahren erfolgen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass durch die Steuereinheit zumindest ein Wert der Randparameter oder die Maximalgeschwindigkeit vmax durch einen Alternativwert ersetzt wird, wenn die Länge der unter Beachtung der Randparameter und der Maximalgeschwindigkeit vmax berechneten Bahnkurve S(t) die vorgegebene Gesamtweglänge L überschreitet. Mit anderen Worten erfolgt eine Neuberechnung der Bahnkurve S(t) unter Verwendung zumindest eines Alternativwertes für die Maximalgeschwindigkeit vmax, Maximal- beschleunigung amax und/oder den Maximalruck jmax, wenn die Bahnkurve S(t), welche durch die Steuereinheit berechnet wurde, die Weglänge L überschreiten würde. So kann es beispielsweise möglich sein, dass in der Steuereinheit ein Alternativwert für den Ruck gespeichert ist, durch welchen der Maximalruck jmax ersetzt wird, wenn es nicht möglich sein sollte, eine Bahn- kurve S(t) für die vorgegebene Gesamtweglänge L zu berechnen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren eine größere Anzahl an vorgegebenen Weglängen berechnen kann.
Zu der Erfindung gehört auch die Steuervorrichtung für das Kraftfahrzeug. Die Steuervorrichtung weist eine Prozessoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen MikroController aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu einge- richtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein. Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, welches eine Steuereinheit zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispieie der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
Fig. 1 einen möglichen Verlauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Verlauf einer Bahnkurve S(t);
Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Verlauf einer Bahnkurve S(t);
Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Verlauf einer Bahnkurvenberechnung und Bahnkurvenregelung;
Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Verlauf einer Bahnkurvenregelung;
und
Fig. 6 einen möglichen Verlauf der ist Werte und der Sollwerte wäh- rend einer Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen 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 sind die be- schriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Be- zugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt einen Verlauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Es kann sein, dass in einem ersten Schritt P1 eine Endbedingung S(te), umfassend die Gesamtweglänge L zur Endposition s(te) und eine Endgeschwindigkeit v(te) mit dem Betrag 0 m/s, und eine Anfangsbedingung S(t0), umfassend eine Anfangsgeschwindigkeit v(t0) und eine Anfangsbeschleunigung a(t0) von einer Steuereinheit empfangen werden. Bei der Steuereinheit kann es sich beispielsweise um einen MikroController oder einen Mikroprozessor handeln. Es kann sein, dass die Steuereinheit aus der Gesamtweglänge L und der Anfangsbedingung S(t0) eine Bahnkurvenberechnung durchführt, wobei die Steuereinheit Zeitpunkten ti auf der Bahnkurve S(t), welche einen Zeitabstand dT zueinander aufweisen, eine jeweilige Soilbedingung S(ti), umfassend eine Soll-Position s(ti), eine Soll-Geschwindigkeit v(ti) und eine Soll-Beschleunigung a(ti) zuweist. Es kann sein, dass für die Bahnkurve S(t) Randparameter, umfassend eine Maximalbeschleunigung amax und ein Maximalruck jmax vorgegeben sind, welche betragsmäßig nicht überschritten werden. Es kann sein, dass die Beschleunigung über die Bahnkurve S(t) einen stetigen Verlauf aufweist. Es kann sein, dass der Ruck der Bahnkurve S(t) in den Teilabschnitten jeweils ausschließlich den Betrag des Maximal- rucks jmax oder den Betrag 0 m/s3 aufweist. Es kann sein, dass die Bahnkurve S(t) zumindest eine Freirollphase TB als Teilabschnitt umfasst, welche konstant die Maximalgeschwindigkeit vmax aufweist. Es kann sein, dass in einem zweiten Schritt eine Differenzgeschwindigkeit dt1 zwischen der Anfangsgeschwindigkeit v(t0) und der Maximalgeschwindigkeit vmax berechnet und darauf basierend eine Fallunterscheidung durchgeführt wird. Es kann sein, dass für den Fall, dass die Anfangsgeschwindigkeit v(t0) kleiner als die Maximalgeschwindigkeit vmax ist, eine Beschleunigungsphase berechnet wird. Es kann sein, dass durch die Steuereinheit zwei Grenzgeschwindigkeiten va und vb und eine Differenzgeschwindigkeit zwischen der Maximalge- schwindigkeit vmax und der Anfangsgeschwindigkeit v(t0) berechnet werden (P3a).
Die Grenzgeschwindigkeit va kann durch die Formel: va=sgn(a(t0))*(a(t0))2/2/jmax und die Grenzgeschwindigkeit vb durch die Formel: vb=((a(t0)-amax)*(amax+a(t0))-(amax)2)/2/jmax festgelegt sein.
Falls v(tO) <vmax, kann vb durch die Formel: vb=((a(t0)+amax)*(amax-a(t0))+(amax)2)/2/jmax festgelegt sein. Es kann sein, dass eine erste Beschleunigungsphase durch eine Steuereinheit berechnet wird, deren Endgeschwindigkeit v(tA) die Maximalgeschwindigkeit vmax beträgt und mindestens zwei Teilabschnitte umfasst. Es kann sein, dass zur Berechnung der ersten Beschleunigungsphase TA eine Fallunterscheidung (P4a) durchgeführt wird, welche zwischen drei Fällen unter- scheiden kann. Es kann sein, dass in einem ersten Fall P5a, bei dem die Differenzgeschwindigkeit kleiner oder gleich der Grenzgeschwindigkeit va ist, eine Beschleunigungsphase berechnet wird, welche eine Dauer TA hat und aus drei Teilabschnitten TA1 , TA2 und TA3 besteht. Es kann sein, dass die Beschleunigung a(tA1 ) am Ende des ersten Teilabschnitts TA1 einen Wert 0 m/s2 aufweist, die Beschleunigung a(tA2) des zweiten Teilabschnitts TA2 einen Wert zwischen 0 m/s2 und der negativen Maximalbeschleunigung amax aufweist und die Beschleunigung a(tA3) am Ende des dritten Teilabschnitts TA3 einen Wert 0 m/s2 aufweist. Es kann sein, dass in einem zweiten Fall P5b, falls die Differenzgeschwindigkeit dv1 größer als die Grenzge- schwindigkeit va und kleiner als die Grenzgeschwindigkeit vb ist, eine Beschleunigungsphase berechnet wird, welche aus zwei Teilabschnitten TA1 ,TA2 besteht. Es kann sein, dass die Beschleunigung a(tA1 ) am Ende des ersten Teilabschnitts TA1 einen Wert zwischen 0 m/s2 und der Maximalbeschleunigung amax aufweist und die Beschleunigung a(tA2) am Ende des zweiten Teilabschnitts TA2 einen Wert 0 m/s2 aufweist. Es kann sein, dass in einem dritten Fall (P5c), wenn die Differenzgeschwindigkeit dv1 größer oder gleich der Grenzgeschwindigkeit vb ist, eine Beschleunigungsphase TA berechnet wird, welche aus drei Teilabschnitten TA1 ,TA2,TA3 besteht, wobei die Endbeschleunigung a(tA1 ) des ersten Teilabschnitts TA1 den Wert der Maximalbeschleunigung amax aufweist, die Beschleunigung des zweiten Teilabschnitts TA2 konstant den Wert der Maximalbeschleunigung amax aufweist und die Endbeschleunigung des dritten Teilabschnitts a(tA3) den Wert 0 m/s2 aufweist.
Es kann sein, dass in einem nächsten Schritt P6 eine zweite Grenzgeschwindigkeit vc und eine zweite Differenzgeschwindigkeit dv2 zwischen der Maximalgeschwindigkeit vmax und der Grenzgeschwindigkeit vc berechnet werden. Es kann sein, dass auf Grundlage der Grenzgeschwindigkeit vc und der Maximalgeschwindigkeit vmax eine Fallunterscheidung P7 durchgeführt wird. Es kann sein, dass für den Fall, dass die Maximalgeschwindigkeit vmax kleiner als die zweite Grenzgeschwindigkeit dv2 ist, eine zweite Beschleunigungsphase TC berechnet wird P8a, welche aus zwei Teilabschnitten TC1 , TC2 besteht und die Beschleunigung a(tC1 ) am Ende des ersten Teilab- Schnitts TC1 einen Wert aufweist, der sich aus der Multiplikation des negativen Maximalrucks jmax mit der Dauer TC1 ergibt und die Endbeschleunigung a(tC2) eines zweiten Teilabschnitts der Dauer TC2 den Wert 0 m/s2 aufweist. Es kann sein, dass für den Fall, dass die Maximalgeschwindigkeit vmax größer oder gleich der zweiten Grenzgeschwindigkeit vc ist, eine End- beschleunigungsphase C, bestehend aus drei Teilabschnitten berechnet wird P8b, wobei die Beschleunigung a(tC1 ) am Ende des ersten Teilabschnitts TC1 den Wert der Maximalbeschleunigung amax aufweist, die Beschleunigung eines zweiten Teilabschnitts der Dauer TC2 konstant den Wert der Maximalbeschleunigung amax aufweist und die Endbeschleunigung a(tC3) eines dritten Teilabschnitts der Dauer TC3 einen Wert 0 m/s2 aufweist.
Die Grenzgeschwindigkeit vc kann durch vc=((amax)A2/jmax) definiert sein.
Es kann sein, dass die Steuereinheit eine Freirollphase berechnet P9, welche eine Dauer TB aufweist und in der die Geschwindigkeit v(t) konstant den Wert der Maximalgeschwindigkeit vmax aufweist. Es kann sein, dass in dieser Freirollphase eine Länge LB zurückgelegt wird, welche eine Differenzlänge der Weglänge s(te) und der während der mindestens einen Beschleunigungsphase zurückgelegten Länge ist. Es kann sein, dass die Steuereinheit überprüft, ob sich für die vorgegebenen Randparameter, umfassend einen Maximalruck jmax, eine Maximalbeschleunigung amax, und eine Maximalgeschwindigkeit vmax, eine Bahnkurve S(t) für die vorgegebene Wegstrecke berechnen lässt und in Anschluss da- ran eine Fallunterscheidung durchgeführt wird P10. Es kann sein, dass dies nicht möglich ist. Also, dass die kleinste erreichbare Weglänge L unter Erfüllung der Randparameter größer als die vorgegebene Weglänge L ist. Es kann für diesen Fall vorgesehen sein, dass zumindest ein Element der Randparameter durch zumindest ein Element von Alternativparametern , bestehend aus einem Alternativruck jalt, einer Alternativbeschleunigung aalt und einer Alternativgeschwindigkeit valt ersetzt wird P10a. So kann es beispielsweise möglich sein, dass die Alternativparameter eine Alternativgeschwindigkeit valt umfassen, welche kleiner als die Maximalgeschwindigkeit vmax ist oder die Alternativparameter einen alternativ Ruck jalt umfassen, welcher größer ist als der Maximalruck jmax. Es kann sein, dass in diesem Fall eine Bahnkurve S(t) für die vorgegebene Weglänge L, die Endgeschwindigkeit v(te) und die Anfangsbedingung berechnet wird, wobei die ursprüngliche Bahnkurve S(t) ersetzt wird. Es kann sein, dass im Fall der Berechnung einer Bahnkurve S(t) mit dem Verfahren fortgefahren wird. Es kann sein, dass die Sollbedingungen S(t) mit istbedingungen S'(t) verglichen werden P1 1 . Es kann beispielsweise möglich sein, dass die Istbedingungen S'(t), umfassend eine Ist-Geschwindigkeit v'(t), eine Ist-Beschleunigung a'(t), und ein Ist-Position s'(t) von einer Bewegungssteuerung A erfasst werden und diese durch die Steuereinheit mittels einer Kaskadenregelung R geregelt werden. Es kann sein, dass zumindest ein Wert der Istbedingung S'(t) von dem Wert der Sollbedingung S(t) abweicht und dabei ein vorgegebener Toleranzwert überschritten wird. Es kann sein, dass im Fall der Überschreitung, eine Bahnkurve S(t) berechnet wird, welche die aktuelle Istbedingung S'(t) als Anfangsbedingung S(t0) aufweist und welche die ursprüngliche Bahnkur- ve S(t) ersetzt P1 1 a. es kann sein, dass durch die Steuereinheit (1 ) ein Kraftfahrzeug (Kfz) derart geregelt wird, dass es entlang der Bahnkurve S(t) fährt.
Fig. 2 zeigt einen möglichen Verlauf einer erfindungsgemäßen Bahnkurve S(t). Es kann sein, dass die Kurve an einem Anfangszeitpunkt tO beginnt, wobei die Kurve an diesem Zeitpunkt durch die Anfangsbedingung, umfassend eine Anfangsbeschleunigung a(t0) und eine Anfangsgeschwindigkeit v(t0) beschrieben wird. Es kann sein, dass die Anfangsgeschwindigkeit v(t0) 0 m/s und die Anfangsbeschleunigung a(t()) 0 m/s2 betragen. Es kann sein, dass die Kurve an einem Endzeitpunkt te eine Endgeschwindigkeit v(te) von 0 m/s und eine Endposition s(te) mit dem Wert der Weglänge L hat. Es kann sein, dass die Bahnkurve S(t) aus drei Phasen besteht, wobei es sich um eine Anfangsbeschleunigungsphase TA, eine Freirollphase TB und eine Endbeschleunigungsphase TC handeln kann. Es kann sein, dass die An- fangsbeschleunigungsphase TA eine Dauer von TA hat und aus drei Teilabschnitten TA1 ,TA2,TA3 besteht. Es kann sein, dass der erste Teilabschnitt der Anfangsbeschleunigungsphase TA eine Dauer TA1 hat, wobei die Beschleunigung kontinuierlich mit dem Maximalruck jmax auf die Maximalbeschleunigung amax ansteigt. Es kann sein, dass die Beschleunigung in dem zweiten Teilabschnitt der Anfangsbeschleunigungsphase TA, welcher eine Dauer TA2 hat, konstant den Wert der Maximalbeschleunigung amax aufweist. Es kann sein, dass in dem dritten Teilabschnitt der Anfangsbeschleunigungsphase TA ein kontinuierlicher Abfall der Beschleunigung auf den Wert 0 m/s2 erfolgt, wobei die negative Steigung den Betrag des Maximal- rucks jmax aufweist. Es kann sein, dass die Bahnkurve S(t) am Ende der Anfangsbeschleunigungsphase TA die Maximalgeschwindigkeit vmax aufweist. Auf die Anfangsbeschleunigungsphase TA kann eine Freirollphase folgen, welche aus einem Teilabschnitt bestehen kann. In der Freirollphase kann die Geschwindigkeit den Wert der Maximalgeschwindigkeit vmax auf- weisen. Auf die Freirollphase kann eine Endbeschleunigungsphase folgen, welche aus drei Teilabschnitten bestehen kann. Es kann sein, dass die Beschleunigung über den ersten Teilabschnitt, welcher eine Länge TC1 aufweist, konstant mit dem negativen Betrag des Maximalrucks jmax auf die negative Maximalbeschleunigung amax abfällt. Es kann sein, dass in dem zweiten Teilabschnitt der Endbeschleunigungsphase, welcher eine Dauer TC2 hat, konstant die negative Maximalbeschleunigung amax vorliegt. Es kann sein, dass die Beschleunigung in dem dritten Teilabschnitt, welcher eine Dauer TC3 aufweist, kontinuierlich mit dem Maximalruck jmax ansteigt. Es kann sein, dass am Ende des dritten Teilabschnitts der Endbeschleuni- gungsphase die Endbedingung erfüllt ist, d.h. dass die Endposition s(te) mit dem Wert der Wegstrecke und die Endgeschwindigkeit v(te) mit dem Wert 0 m/s erreicht sind. Es kann sein, dass für Zeitpunkt te t.tj, auf der Bahnkurve S(t), welche durch einen Abstand dT beabstandet sind, eine jeweilige Sollbedingung, umfassend eine jeweilige Soll-Position s(ti), eine Soll- Geschwindigkeit v(t) v(t) und eine Soll-Beschleunigung a(t) a(ti) berechnet wird.
Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Verlauf einer Bahnkurve S(t). Es kann sein, dass eine Anfangsgeschwindigkeit v(t0) größer als 0 m/s und eine An- fangsbeschleunigung a(tO) größer als 0 m/s2 ist. Die Bahnkurve S(t) kann in drei Phasen unterteilt sein: eine Anfangsbeschleunigungsphase TA, eine Freirollphase, und eine Endbeschleunigungsphase. Es kann sein, dass eine Weglänge L vorgegeben ist. Es kann sein, dass die Beschleunigung im ers- ten Teilabschnitt der Beschleunigungsphase den negativen Betrag des Maximalrucks jmax als Steigung aufweist und in dem zweiten Teilabschnitt der Anfangsbeschleunigungsphase TA eine Steigung aufweist, welche den positiven Betrag des Maximalrucks jmax entspricht. Es kann sein, dass zum Endzeitpunkt der Anfangsbeschleunigungsphase TA die Geschwindigkeit den Wert der Maximalgeschwindigkeit vmax hat und die Beschleunigung den Wert null. Es kann sein, dass nach der Anfangsbeschleunigungsphase TA eine Freirollphase folgt, in der die Bahnkurve S(t) konstant den Wert der Maximalgeschwindigkeit vmax aufweist. Es kann sein, dass die Endbeschleunigungsphase aus drei Teilabschnitten besteht, wobei die Beschleuni- gung in dem ersten Teilabschnitt kontinuierlich mit dem negativen Betrag des Maximalrucks jmax auf den negativen Werte Maximalbeschleunigung amax abfällt, in einem zweiten Teilabschnitt konstant den Wert der negative Maximalbeschleunigung amax aufweist und in einem dritten Teilabschnitt kontinuierlich mit dem positiven Betrag des Maximalrucks jmax auf null ansteigt. Es kann sein, dass am Ende der Endbeschleunigungsphase die Endbedingung erfüllt ist.
Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Ablauf einer Berechnung und Regelung der Bahnkurve S(t). Es kann sein, dass eine Maximalgeschwindigkeit vmax, eine Maximalbeschleunigung amax und einen Maximalruck jmax an das Verfahren zu Bahnkurven Rechnung übermittelt werden es kann auch sein, dass eine Weglänge L, eine Anfangsgeschwindigkeit v(t0) und eine Anfangsbeschleunigung a(t()) an das Verfahren übermittelt werden. Es kann sein, dass ein Zeitsignal an das Verfahren zur Bahn kurvenberechnung übermittelt wird, welches einen Takt vorgibt, welcher identisch ist mit dem Zeitabstand dT zwischen den Zeitpunkten der Bahnkurve S(t). Das Verfahren kann durch einen Auslöser eingeleitet werden, wobei es sich beispielsweise um ein Signal einer Taste handeln kann. Es kann sein, dass im Rahmen des Verfahrens soll Werte für jeweilige Zeitpunkt te der Bahnkurve S(t) berechnet werden, welche eine soll Beschleunigung, eine Soll-Geschwindigkeit v(t), und eine Soll-Position s(t) umfassen. Es kann sein, dass diese Werte an ein Regelungsverfahren übermittelt werden. Es kann sein, dass auch eine Ist- Geschwindigkeit v'(t) und eine Ist-Position s'(t) an das Regelverfahren übermittelt werden. Im Rahmen des Verfahrens kann ein Stellwert berechnet werden, welcher beispielsweise an eine Antriebssteuereinheit eines Kraftfahrzeugs übermittelt werden kann. Es kann sein, dass ein Sensor der Antrieb Steuereinheit eine Ist-Beschleunigung a'(t), eine Ist-Geschwindigkeit v'(t) und eine Ist-Position s'(t) erfasst.
Fig. 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Ablauf des Regelungsverfahrens. Es kann sein, dass die Soll-Beschleunigung a(t) mittels eines P-Reglers vorgesteuert wird. Es kann sein, dass die Ist-Position s'(t) von der Soll-Position s(t) subtrahiert wird und das Ergebnis der Subtraktion mittels eines in eine Re- gelgeschwind igkeit umgewandelt wird. Es kann sein, dass die Ist- Geschwindigkeit v'(t) von der Summe der Soll-Geschwindigkeit v(t) und der Stellgeschwindigkeit subtrahiert wird und mittels eines PID-Reglers PIDg, welcher einen P-Regler Pg, einen I-Regler Ig und einen D-Regler Dg umfassen kann, bearbeitet wird. Das hieraus erzeugte Signal Fv kann zusammen mit der vorgestellten Soll-Geschwindigkeit v(ti) addiert und als Stellenwert F(ti) an die Antriebssteuereinheit A des Kraftfahrzeugs Kfz übertragen werden.
Fig. 6 zeigt mögliche Verläufe der soll und der ist Werte einer Bahnkurve S(t). Die obere Kurve zeigt die Ist-Beschleunigung a'(t) und die Soll- Beschleunigung a(t), die mittlere Kurve die Ist-Geschwindigkeit v'(t) und die Soll-Geschwindigkeit v(t), und die untere Kurve die Ist-Position s'(t) und die Soll-Position s(t). Die Bahnkurve kann z.B. durch folgenden Programmcode erstellt werden: function [Ax, Vx, Sx] = fcn (Fx, VxAlt, SxAlt)
dt=0.01;
m=2000; Ax=Fx/m;
Vx=VxAlt+Fx/m*dt;
Sx=SxAlt+Fx/2/m*dtA2+ (Vx+VxAlt) /2*dt;
SAhw=6;
VxVeh=0;
VxMax=l .5; AxVeh=0; AxMax=l ; DAxMax=l ;
Figure imgf000020_0001
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung einer Bahnkurve für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt wird, welches einen geringen Rechenaufwand erfordert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Verfahren zur Bahnkurvenberechnung und Regelung für ein Fahrerassistenzsystem, wobei
a. durch eine Steuereinheit (1 ) eine Anfangsbedingung S(tO), umfassend eine Anfangsgeschwindigkeit v(tO) und eine Anfangsbeschleunigung a(tO), und eine Endbedingung S(te), umfassend eine Gesamtweglänge L und eine Endgeschwindigkeit v(te), empfangen werden,
b. durch die Steuereinheit (1 ) eine Bahnkurve S(t) berechnet wird, welche der Anfangsbedingung S(tO) und der Endbedingung S(te) genügt, und dabei
c. durch die Steuereinheit (1 ) Zeitpunkten ti auf der Bahnkurve S(t), welche einen Zeitabstand dT zueinander aufweisen, eine jeweilige Sollbedingung S(ti), umfassend eine Soll-Position s(ti), eine Soll-Geschwindigkeit v(ti) und eine Soll- Beschleunigung a(ti), zugewiesen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinheit (1 ) einen Verlauf der Bahnkurve S(t) derart einstellt, dass
d. die Bahnkurve S(t) Randparameter, umfassend eine vorbestimmte Maximalbeschleunigung amax und einen vorbestimmten Maximalruck jmax, betragsmäßig einhält,
e. eine Beschleunigung a(t) über die Bahnkurve S(t) einen stetigen Verlauf aufweist,
f. die Bahnkurve S(t) aus mindestens einem Teilabschnitt besteht, welcher einen konstanten Ruck aufweist, wobei
g. durch die Steuereinheit (1 ) ein Kraftfahrzeug (Kfz) derart geregelt wird, dass es entlang der Bahnkurve S(t) fährt.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Rucks in dem mindestens einen Teilabschnitt jeweils entweder den Betrag des vorbestimmten Maximalrucks jmax oder den Betrag 0 aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnkurve S(t) zumindest eine Freirollphase TB als Teilabschnitt umfasst, welche konstant eine vorbestimmte Maximalgeschwindigkeit vmax aufweist. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuereinheit (1 ) für den Fall, dass eine Anfangsgeschwindigkeit v(tO), kleiner als eine vorbestimmte Maximalgeschwindigkeit vmax ist,
a. ) zwei Grenzgeschwindigkeiten va, vb berechnet werden,
b. ) eine erste Differenzgeschwindigkeit dv1 zwischen der Maximalgeschwindigkeit vmax und der Anfangsgeschwindigkeit v(tü) berechnet wird,
c. ) eine erste Beschleunigungsphase TA, deren Endgeschwindigkeit v(tAe) die Maximalgeschwindigkeit vmax beträgt und mindestens zwei Teilabschnitte TA1 , TA2 umfasst, berechnet wird, wobei d. ) eine Endbeschleunigung a(tA1 e) des ersten Teilabschnitts TA1 einen Wert Null aufweist, eine Endbeschleunigung a(tA2e) des zweiten Teilabschnitts TA2 einen Wert zwischen 0 und der negativen Maximalbeschleunigung amax aufweist, und die Endbeschleunigung a(tA1 e) eines dritten Teilabschnitts TA3 einen Wert Null aufweist, falls die Differenzgeschwindigkeit dv1 kleiner oder gleich der Grenzgeschwindigkeit va ist,
e. ) die Endbeschleunigung a(tA1 e) des ersten Teilabschnitts TA1 einen Wert zwischen Null und amax aufweist, und die Endbeschleunigung a(tA2e) des zweiten Teilabschnitts TA2 einen Wert Null aufweist, falls die Differenzgeschwindigkeit dv1 größer Grenzgeschwindigkeit va und kleiner Grenzgeschwindigkeit vb ist, f. ) die Endbeschleunigung a(tA1 e) des ersten Teilabschnitts TA1 den
Wert der Maximalbeschleunigung amax aufweist, die Beschleunigung a(t) des zweiten Teilabschnitts TA2 konstant den Wert der Maximalbeschleunigung amax aufweist, und die Endbeschleunigung a(tA3e) des dritten Teilabschnitts TA3 einen Wert Null aufweist, falls die Differenzgeschwindigkeit dv1 größer oder gleich der Grenzgeschwindigkeit vb ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuereinheit (1 ) für den Fall, dass die Anfangsgeschwindigkeit v(t0) größer oder gleich einer vorbestimmten Maximalgeschwindigkeit vmax ist,
a.) zwei Grenzgeschwindigkeiten va, vb berechnet werden, b. ) eine erste Differenzgeschwindigkeit dv1 zwischen der Maximalgeschwindigkeit vmax und der Anfangsgeschwindigkeit v(tO) berechnet wird,
c. ) eine erste Beschleunigungsphase TA, deren Endgeschwindigkeit v(tAe) die Maximalgeschwindigkeit vmax beträgt und mindestens zwei Teilabschnitte TA1 , TA2 umfasst, berechnet wird, wobei d. ) die Endbeschleunigung a(tA1 e) des ersten Teilabschnitts TA1 einen Wert Null aufweist, die Endbeschleunigung a(tA2e) des zweiten Teilabschnitts TA2 einen Wert zwischen 0 und der Maximalbeschleunigung amax aufweist, und die Endbeschleunigung a(tA3e) eines dritten Teilabschnitts TA3 einen Wert Null aufweist, falls die Differenzgeschwindigkeit dv1 größer oder gleich der Grenzgeschwindigkeit va ist,
e. ) die Endbeschleunigung a(tA1 e) des ersten Teilabschnitts TA1 einen Wert zwischen Null und amax aufweist, und die Endbeschleunigung a(tA2e) des zweiten Teilabschnitts TA2 einen Wert Null aufweist, falls die Differenzgeschwindigkeit dv1 kleiner Grenzgeschwindigkeit va und größer Grenzgeschwindigkeit vb ist, f. ) die Endbeschleunigung a(tA1 e) des ersten Teilabschnitts TA1 den
Wert der negativen Maximalbeschleunigung amax aufweist, die Beschleunigung a(t) des zweiten Teilabschnitts TA2 konstant den Wert der negativen Maximalbeschleunigung amax aufweist, und die Endbeschleunigung a(tA3e) eines dritten Teilabschnitts TA3 einen Wert Null aufweist, falls die Differenzgeschwindigkeit dv1 kleiner oder gleich der Grenzgeschwindigkeit vb ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
a. ) durch die Steuereinheit (1 ) eine dritte Grenzgeschwindigkeit vc berechnet wird,
b. ) eine zweite Differenzgeschwindigkeit dv2 zwischen der Maximalgeschwindigkeit vmax und der Grenzgeschwindigkeit vc berechnet wird,
c. ) eine Endbeschleunigungsphase TC, deren Endgeschwindigkeit v(tCe) Null beträgt und mindestens zwei Teilabschnitte TC1 , TC2 umfasst, berechnet wird, wobei
d. ) die Endbeschleunigung a(tC1 e) des ersten Teilabschnitts TC1 einen Wert aufweist, der sich aus der Multiplikation des negativen Maximalrucks jmax mit der Dauer TC1 ergibt, und die Endbe- schleunigung a(tC2e) des zweiten Teilabschnitts TC2 den Wert Null aufweist, falls die Maximalgeschwindigkeit vmax kleiner ist als die zweite Differenzgeschwindigkeit dv2,
e.) die Endbeschleunigung a(tC1 e) des ersten TC1 den Wert der vorbestimmten Maximalbeschleunigung amax aufweist, die Beschleunigung a(t) des zweiten Teilabschnitts TC2 konstant den Wert der vorbestimmten Maximalbeschleunigung amax aufweist, und die Endbeschleunigung a(tC3e) eines dritten Teilabschnitts TC3 einen Wert Null aufweist, falls die Maximalgeschwindigkeit vmax größer oder gleich der zweiten Differenzgeschwindigkeit dv2 ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuereinheit (1 ) eine Freirollphase TB berechnet wird, deren Weglänge eine Differenz der Gesamtweglänge L und der in den Beschleunigungsphasen zurückgelegten Weglänge beträgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Zeitpunkt ti eine jeweilige Istbedingung S'(ti), von der Steuereinheit (1 ) empfangen und mit der jeweiligen Sollbedingung S(ti) verglichen wird, wobei
durch die Steuereinheit (1 ) im Fall einer Überschreitung zumindest eines vorgegebenen Toleranzwertes eine neue Bahnkurve S(t) mit der Istbedingung S'(ti) als Startbedingung S(t0) für eine verbleibende Weglänge berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
a. durch die Steuereinheit (1 ) eine Ist-Position s'(ti) und eine Ist- Geschwindigkeit v'(ti) mit einer Schrittgröße dT empfangen werden,
b. die Soll-Beschleunigung a(ti) mittels einer Vorsteuerung Pa zu einer vorgesteuerten Soll-Beschleunigung Fa(ti) umgewandelt wird,
c. durch die Steuereinheit (1 ) mittels eines äußeren Regelkreises, welcher die Soll-Position s(ti) als Soll-Wert und die Ist-Position s'(ti) als Ist-Wert verwendet, eine Stellgeschwindigkeit vs(ti) als Stellgröße bestimmt wird,
d. durch die Steuereinheit (1 ) mittels eines inneren Regelkreises, welcher die Summe der Stellgeschwindigkeit vs(ti) und der Soll- Geschwindigkeit v(ti) als Soll -Wert und die Ist-Geschwindigkeit v'(ti) als Ist-Wert verwendet, ein Stellendwert Fv(ti) als Stellgröße bestimmt wird,
e. durch die Steuereinheit (1 ) mittels einer Addition des Stellendwertes Fv(ti) und der vorgesteuerten Soll-Beschleunigung Fa(ti) ein Maschinenstellwert F(ti) berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuereinheit (1 ) zumindest ein Wert der Randparameter oder eine vorbestimmte Maximalgeschwindigkeit vmax durch einen jeweiligen Alternativwert ersetzt wird, wenn die Länge der Bahnkurve S(t), welche unter Erfüllung der Randparameter und der vorbestimmten Maximalgeschwindigkeit vmax berechnet wird, größer als die Gesamtweglänge L ist.
Steuereinheit (1 ) mit einer Prozessoreinrichtung eingerichtet zur Durchführung eines der vorstehenden Verfahren. 12. Kraftfahrzeug (Kfz) umfassend eine Steuereinheit (1 ) nach Anspruch 1 1 .
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