DE102016119117A1

DE102016119117A1 - Fahrzeugeinparkassistenzsystem

Info

Publication number: DE102016119117A1
Application number: DE102016119117.5A
Authority: DE
Inventors: John Bales; Michael Hafner; Kevin Smith; Erick Michael Lavoie
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2017-04-27
Also published as: US9981656B2; US20170101089A1

Abstract

Ein Einparkassistenzsystem wird für ein Fahrzeug bereitgestellt, das einen Näherungssensor, der dazu ausgelegt ist, eine Entfernung zu einem Hindernis zu erfassen, eine Einparksteuerung, die dazu ausgelegt ist, ein Zielentfernungssignal auszugeben, und einen Scheduler, der dazu ausgelegt ist, das Zielentfernungssignal zu verarbeiten und ein Entfernungsfehlersignal an ein Steuermodul auszugeben, das dazu ausgelegt ist, die Längssteuerung des Fahrzeugs vorzunehmen, beinhaltet. Der Scheduler ist dazu ausgelegt, sowohl ein statisches als auch ein dynamisches Zielentfernungssignal zu verarbeiten.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Systeme zum steuerbaren Unterstützen beim Einparken eines Fahrzeugs. Insbesondere werden verschiedene Systeme offenbart, die zwischen Einparkpositionsentfernungen vermitteln.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das automatische Einparken eines Kraftfahrzeugs an einer Zieleinparkposition kann eine Herausforderung aufgrund unerwarteter vorliegender Störungen, die die Längssteuerung des Fahrzeugs behindern, darstellen. Diese Störungen können sich beim Ziehen eines Anhängers verschärfen. Die unerwarteten Störungen entlang des Einparkweges des Fahrzeugs können zum Unterschwingen oder Überschwingen der gewünschten endgültigen Position des Fahrzeugs führen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Einparkassistenzsystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das einen Näherungssensor, der dazu ausgelegt ist, eine Entfernung zu einem Hindernis zu erfassen, eine Einparksteuerung, die dazu ausgelegt ist, ein Zielentfernungssignal auszugeben, und einen Scheduler, der dazu ausgelegt ist, das Zielentfernungssignal zu verarbeiten und ein Entfernungsfehlersignal an ein Steuermodul auszugeben, das dazu ausgelegt ist, die Längssteuerung des Fahrzeugs vorzunehmen, beinhaltet. Der Scheduler ist dazu ausgelegt, sowohl ein statisches als auch ein dynamisches Zielentfernungssignal zu verarbeiten.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Unterstützen beim Einparken eines Fahrzeugs bereitgestellt, das die Schritte des Startens einer Einparksequenz zu einer Zielposition entlang eines Zielweges, Übermitteln eines Zielentfernungssignals von einer Einparksteuerung an einen Scheduler, Erzeugen eines Entfernungsfehlersignals mittels dem Scheduler und Übermitteln des Entfernungsfehlersignals an ein Steuermodul beinhaltet. Der Scheduler ist dazu ausgelegt, sowohl ein statisches als auch ein dynamisches Zielentfernungssignal anzunehmen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Unterstützen beim Einparken eines Fahrzeugs bereitgestellt, das die Schritte des Startens einer Einparksequenz zu einer Zielposition, Empfangen eines dynamischen Zielentfernungssignals an einen Scheduler, Erfassen des Vorhandenseins eines Hindernisses mit einem Näherungssensor und einer Entfernung zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis, Bestimmen einer vom Fahrzeug zurückgelegten Entfernung seit Erfassen des Hindernisses, und Erzeugen eines Entfernungsfehlersignals aufgrund des Näheren aus Zielposition und Hindernis beinhaltet.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind für Fachleute bei näherer Untersuchung der folgenden Beschreibung, Ansprüche und angehängten Zeichnungen verständlich und offensichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen ist:
1 eine perspektivische Seitenansicht eines Fahrzeugs an einer Position in einem Einparkmanöver, gemäß einer Ausführungsform;
2 eine perspektivische Draufsicht eines Fahrzeugs an einer anderen Position in einem Einparkmanöver, gemäß einer Ausführungsform;
3 ein Blockdiagramm, das ein Einparkassistenzsystem darstellt, gemäß einer Ausführungsform;
4A ein schematisches Zustandsdiagramm des Betriebs eines Steuermoduls des Einparksystems, gemäß einer Ausführungsform; und
4B eine bildhafte Darstellung des Betriebs des Steuermoduls von 4A, gemäß einer Ausführungsform.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezug nehmend auf die 1–4B bezeichnet das Bezugszeichen 10 allgemein ein Kraftfahrzeug mit Rädern, das ein Einparkassistenzsystem 14 zum Unterstützen beim Manövrieren des Fahrzeugs 10 entlang eines Zielweges T_p und Einparken des Fahrzeugs 10 an einer Zielposition 18 beinhaltet. Das Einparkassistenzsystem 14 beinhaltet ein Bremssystem 22, das mindestens einen Radencoder 26, eine Einparkhilfesteuerung 30, ein Fahrzeugsteuergerätenetz (Controller Area Network – CAN) 34, einen Scheduler 38 und ein Steuermodul 42 aufweist. Der Fahrzeug-CAN 34 kann auch allgemein als ein Fahrzeugkommunikationsbus bekannt sein. Es versteht sich, dass andere drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsmittel eingesetzt werden können. An einem hinteren Teil des Fahrzeugs 10 sind ein oder mehrere Näherungssensoren 46 angeordnet, die zum Erfassen von Objekten vor und hinter dem Fahrzeug 10 verwendet werden können. Die Näherungssensoren 46 können Ultraschallsensoren, Radarsensoren, magnetische und/oder kapazitive Sensoren und/oder visuelle Sensoren wie etwa Videokameras oder Lasersensoren sein. Das Bremssystem 22 kann ein Antiverriegelungsbremssystem sein, aufweisend ein oder mehrere Antiverriegelungsbremsmodule, die in der Nähe der Räder 54 des Fahrzeugs 10 angeordnet sind. Der Radencoder 26 kann dazu verwendet werden, die Anzahl der Umdrehungen zu zählen, die ein bestimmtes Rad 54 durchläuft, und gibt ein Signal an den Fahrzeug-CAN 34 aus. Die Einparkhilfesteuerung 30 kann dazu verwendet werden, um beim automatischen Einparken des Fahrzeugs 10 an der Zielposition 18 zu unterstützen, wie untenstehend näher beschrieben.
Bezug nehmend auf 1 ist das Fahrzeug 10 in einem beispielhaften Einparkszenario gezeigt, in dem ein Fahrer des Fahrzeugs 10 versucht, das Fahrzeug 10, das auf einer vertikal geneigten Fläche oder einem Hügel 62 angeordnet ist, an der Zielposition 18 einzuparken, während er das Fahrzeug 10 zurücksetzt. Das Einparken des Fahrzeugs 10 kann unter Verwendung des Einparkassistenzsystems 14 durchgeführt werden, das allgemein dazu ausgelegt ist, einen Fahrer des Fahrzeugs 10 auf verschiedene Weisen beim Einparken des Fahrzeugs 10 zu unterstützen. Es versteht sich, dass, obwohl in einem Rückwärtseinparkmanöver abgebildet, das Einparkassistenzsystem 14 auch in Vorwärtseinparkszenarien des Fahrzeugs 10 verwendet werden kann. Zusätzlich kann in verschiedenen Ausführungsformen das automatische Einparken des Fahrzeugs 10 mit dem Einparkassistenzsystem 14 durchgeführt werden, während das Fahrzeug 10 ein Objekt (z. B. einen Anhänger, Wohnwagen usw.) in eine Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zieht oder schiebt, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. In einem Beispiel kann das Einparkassistenzsystem 14 beide vom Fahrer des Fahrzeugs 10 sowie vom System 14 durchgeführte Aktionen beinhalten. Insbesondere kann der Fahrer das Einparkassistenzsystem 14 starten, nachdem er das Fahrzeug 10 entlang eines Weges zu einer gewünschten Position, an der das Einparkmanöver beginnen soll, gefahren hat. Sobald das Einparksystem 14 aktiviert ist, kann der Fahrer die Zielposition 18 auswählen, an der das Fahrzeug 10 eingeparkt wird, beispielsweise über einen Bildschirm, eine Anzeige oder eine Steuerfläche (z. B. Tasten oder Knöpfe), um dem Einparkassistenzsystem 14 anzuzeigen, wo der Fahrer das Fahrzeug 10 eingeparkt zu haben wünscht. Das Einparkassistenzsystem 14 kann das Fahrzeug 10 veranlassen, automatisch zu lenken, wie etwa durch Steuerung eines elektrischen Servolenksystems (EPAS – electronic power assisted steering), um Wendemanöver durchzuführen, die dazu bestimmt sind, für das Einparken des Fahrzeugs 10 und/oder des Anhängers geeignet zu sein.
Nunmehr Bezug nehmend auf die 1 und 2 kann in herkömmlichen Systemen eine Längsbewegung des Fahrzeugs 10 in der Verantwortung des Fahrers liegen, jedoch kann dies eine anspruchsvolle Aufgabe darstellen und der Fahrer kann versuchen, das Fahrzeug 10 schneller als auf zulässige sichere Geschwindigkeiten zu beschleunigen. Zusätzlich kann der Fahrer in Situationen geraten, in denen während des Einparkens untypische Kräfte auf das Fahrzeug 10 einwirken. Situationen wie etwa die in 1 abgebildete, in denen die Zielposition 18 zum Einparken auf einem Hügel 62 angeordnet ist, können beispielsweise besonders schwierig für den Fahrer aufgrund der Anforderung sein, dass im Vergleich zu Einparkmanövern auf ebener Erde zusätzliches Drosseln oder Bremsen angewendet werden muss. Ferner kann das Auftreten eines Hindernisses 66 (z. B. einer Person, eines Fahrzeugs, von Müll, eines Tiers, eines Bordsteins und/oder von Vegetation) in der Nähe (z. B. auf, seitlich von und/oder hinter) des Zielweges T_P und/oder der Zielposition 18 ein Problem bezüglich der Vermittlung darstellen, wo das Fahrzeug 10 während des Einparkmanövers angehalten werden sollte. Wenn das Hindernis 66 detektiert wurde, kann das System 14 das Fahrzeug 10 an einer Hindernisposition 18A, die in der Nähe des Hindernisses 66 angeordnet ist, einparken, um einen Zusammenstoß zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Hindernis 66 zu verhindern. Dementsprechend können Systeme wie das Einparkassistenzsystem 14 den Scheduler 38 (3) und das Steuermodul 42 (3) beinhalten, um die Längsbewegung des Fahrzeugs 10 durch automatisches Anwenden der Bremsen über eine Eingabe in das Bremssystem 22 zu steuern. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Scheduler 38 dazu ausgelegt, in sowohl einem statischen Zielmodus und einem dynamischen Zielmodus abhängig von der Art der bereitgestellten Einparksteuerung 30 zu arbeiten. Im statischen Zielmodus wird das Zielentfernungssignal D_T(t) von dem Scheduler 38 aufgrund eines statischen Zielsignals von der Einparksteuerung 30 berechnet, das konstant bleibt, wenn das Fahrzeug 10 durch das Einparkmanöver bewegt wird. In einigen Ausführungsformen kann das statische Zielsignal von der Einparksteuerung 30 eine Entfernung des Zielweges T_P vom Beginn des Einparkmanövers darstellen. In einem dynamischen Zielmodus wird das Zielentfernungssignal D_T(t) aufgrund der Position des Fahrzeugs 10 aktualisiert und der Scheduler 38 von der Einparksteuerung 30 bereitgestellt. Ausführungsformen des Schedulers 38, die sowohl mit statischen und dynamischen Zielsignalen arbeiten kann, können darin vorteilhaft sein, dass sie den Gestaltern des Systems 14 Flexibilität in der Wahl der Einparksteuerung 30 sowie der gesamten Gestaltung des Systems 14 bietet.
Nunmehr Bezug nehmend auf 3 können gemäß einer Ausführungsform die Einparkhilfesteuerung 30, der Fahrzeug-CAN 34, der Scheduler 38 und das Steuermodul 42 alle Steuerschaltkreise wie etwa einen Mikroprozessor und eine Speichereinheit beinhalten. Der Speicher der Einparkhilfesteuerung 30, des Fahrzeug-CAN 34, des Schedulers 38 und des Steuermoduls 42 können einen Direktzugriffsspeicher (RAM)), einen Nur-Lese-Speicher (ROM) und einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM) beinhalten. Der Speicher kann eine oder mehrere Routinen enthalten, die spezifisch für die Komponente ist, der er zugehörig oder mit der er verbunden ist, die auch in verschiedenen Speichereinheiten an verschiedenen Stellen und Komponenten des Fahrzeugs 10 integriert sein können. Der Mikroprozessor der Einparkhilfesteuerung 30, des Fahrzeug-CAN 34, des Schedulers 38 und des Steuermoduls 42 arbeitet seine jeweiligen Routinen ab, die in jeweiligen Speichern gespeichert sind, um zu funktionieren. Es versteht sich, dass die Einparkhilfesteuerung 30, der Fahrzeug-CAN 34, der Scheduler 38 und das Steuermodul 42 mit eigenen oder gemeinsam genutzten Steuerungen umgesetzt werden können.
Wiederum Bezug nehmend auf 3 werden einige der Komponenten des Einparksystems 14 schematisch gezeigt. Konkret bildet die gezeigte Ausführungsform die Einparkhilfesteuerung 30 und den Fahrzeug-CAN 34 ab, die dem Scheduler 38 mehrere Dateneingaben bereitstellen, welcher dann wiederum dem Steuermodul 42 Dateneingaben bereitstellt. Die Einparkhilfesteuerung 30 und der Fahrzeug-CAN 34 sind in elektrischer Verbindung oder Datenkommunikation mit dem Scheduler 38 gezeigt, welcher wiederum in elektrischer Kommunikation mit dem Steuermodul 42 steht. Die Einparkhilfesteuerung 30 ist dazu konzipiert, einparkspezifische Daten in den Scheduler 38 einzugeben, während der Fahrzeug-CAN 34 dazu ausgelegt ist, Daten über den Zustand des Fahrzeugs 10 in den Scheduler 38 einzugeben. Der Fahrzeug-CAN 34 dient als ein Datenkommunikationsbus zum Übermitteln und Teilen von Daten. Die Einparkhilfesteuerung 30 dient als Schnittstelle zu Sensorrohdaten und erzeugt ein lokalisiertes Koordinatensystem für Einparkmanöver. Die Einparkhilfesteuerung 30 ist dazu ausgelegt, ein Zonendatensignal Z(t), ein Zielpositionsentfernungssignal D_T(t) und eine Bezugsgeschwindigkeit V_ref(t), in der sich das Fahrzeug während des Einparkmanövers bewegen sollte, bereitzustellen. Das Zonendatensignal Z(t) stellt Daten von den Näherungssensoren 46 (1) bereit, um das System 14 vor dem Vorhandensein des Hindernisses 66 in der Nähe des Fahrzeugs 10, der Zielposition 18 und/oder des Zielweges T_P zu warnen. Das zum Fahrzeug relative Zielentfernungssignal D_T(t) stellt die Entfernung zwischen dem Fahrzeug 10 und der finalen Einparkposition (z. B. der Zielposition 18 oder der Hindernisposition 18A) zu einem gegebenen Zeitpunkt bereit. Wie oben erläutert, kann das Fahrzeugzielentfernungssignal D_T(t) ein statisches Signal oder ein Signal sein, das sich mit der Zeit, in der sich das Fahrzeug 10 entlang des Zielweges T_P bewegt, ändert. Die Bezugsgeschwindigkeit V_ref(t) ist die Geschwindigkeit, in der sich das Fahrzeug 10 aufgrund der Befehle der Einparkhilfesteuerung 30 bewegen sollte. Die Bezugsgeschwindigkeit V_ref(t) kann sich mit der Zeit, in der sich das Fahrzeug 10 durch das Einparkmanöver bewegt, ändern. Der Fahrzeug-CAN 34 kann ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal v(t), ein Radencoderdatensignal W_c(t) und ein Getriebesignal g(t), das anzeigt, in welchem Gang sich das Fahrzeug 10 befindet, in den Scheduler 38 eingeben. Das Radencoderdatensignal W_c(t) kann vom Radencoder 26 bestimmt werden.
Während des Betriebs fungiert der Scheduler 38 sowohl als eine Schätzvorrichtung des Zustands des Fahrzeugs 10 (z. B. bewegt sich vorwärts oder rückwärts) und als ein Steuerungsscheduler. Während sie den Zustand des Fahrzeugs 10 schätzt, kann der Scheduler 38 vier Hauptaufgaben ausführen: Zählen der Radumdrehungen zur Entfernungsschätzung, Bestimmung einer Antriebsstrang-Bezugsgeschwindigkeit, Ultraschallzieldetektion und Bestimmung eines Entfernungsfehlersignals e_d(t) und eines Geschwindigkeitsfehlersignals e_v(t). Sowohl das Entfernungsfehlersignal e_d(t) und das Geschwindigkeitsfehlersignal e_v(t) können verschieden berechnet werden, abhängig vom Betrieb des Steuermoduls 42 oder der Detektion des Hindernisses 66 in der Nähe des Zielweges T_P und/oder der Zielposition 18. Das Entfernungsfehlersignal e_d(t) und das Geschwindigkeitsfehlersignal e_v(t) können Signale sein, die zur Verwendung in Rückmeldungssteuerungskonfigurationen fähig sind.
Wie oben erläutert, kann der Scheduler 38 in einem statischen Zielmodus und einem dynamischen Zielmodus aufgrund der Art des Zielentfernungssignals D_T(t) (z. B. statisch oder dynamisch), das die Einparksteuerung 30 ausgibt, arbeiten. Während des statischen Zielmodus kann das Zielentfernungssignal D_T(t) von der Scheduler 38 wie folgt berechnet werden: D_T(t) := T – d₀(t) (1) wobei T den Ort der Zielposition 18 oder des Hindernisses 66 innerhalb eines lokalisierten Koordinatensystems des Systems 14 darstellt und d₀(t) gleich einer gesamten vom Fahrzeug 10 zurückgelegten linearen Entfernung seit Beginn des Einparkmanövers ist. Während des statischen Zielmodus des Schedulers 38 kann die gesamte vom Fahrzeug 10 entlang des Zielweges T_p seit Beginn des Einparkmanövers zurückgelegte lineare Entfernung d₀(t) berechnet und von der Entfernung zur Zielposition 18 subtrahiert werden. Der Scheduler 38 kann, während sie die lineare Entfernung d₀(t) des Fahrzeugs 10 schätzt, zu einer Zeit = 0 (z. B. dem Beginn des Einparkmanövers) gestartet werden oder kann zu jedem Zeitpunkt danach wieder gestartet werden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die gesamte vom Fahrzeug 10 zurückgelegte lineare Entfernung d₀(t) durch die folgende Funktion dargestellt werden d₀(t) := Rπ / 63W_C(t) (2) wobei d₀(t) eine Schätzung der gesamten vom Fahrzeug 10 zurückgelegten linearen Entfernung ist, R ein Radius der Reifen der Räder 54 ist und W_c(t) das vom Radencoder 26 gelieferte Radencoderdatensignal ist. In der obenstehenden beispielhaften Funktion (2) kann die Genauigkeit des Radencoders 26 gemäß eines Beispielradiants π / 63 betragen. Während des statischen Zielmodus des Schedulers 38 wird die gesamte vom Fahrzeug 10 zurückgelegte lineare Entfernung d₀(t) mit der Zielposition T verglichen, um das Entfernungsfehlersignal e_d(t) zu berechnen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Einparksteuerung 30 ein dynamisches Zielpositionssignal D_T(t) bereitstellen, das von der Einparksteuerung 30 berechnet wird, bevor es an den Scheduler 38 geliefert wird. Die Berechnung des Zielentfernungssignals D_T(t) kann beispielsweise von der Einparksteuerung wie folgt vorgenommen werden: D_T(t) := ||T – (x(t), y(t))|| (3) wobei (x(t), y(t)) einen Punkt (z. B. Anhängerkupplung oder Achse) des Fahrzeugs 10 darstellt, der sich an der Zielposition 18 befinden sollte, wenn das Einparkmanöver beendet wurde, und T die Position der Zielposition 18 darstellt. In dynamischen Ausführungsformen der Einparksteuerung 30 kann die vom Fahrzeug 10 zurückgelegte Entfernung d₀(t) nicht berechnet werden, und das Zielentfernungssignal D_T(t) kann direkt in das Entfernungsfehlersignal e_d(t) konvertiert werden.
Während der Ausführung des Einparkmanövers durch das Fahrzeug 10 können die Näherungssensoren 46 das System 14 warnen, dass sich das Hindernis 66 in der Nähe des Zielweges T_P und/oder der Zielposition 18 befindet. Das System 14 bestimmt eine Entfernung zum Hindernis D_O(t) vom Fahrzeug 10, um zu bestimmen, wo das Hindernis 66 im Koordinatensystem der Einparksteuerung 30 angeordnet ist. In einigen Fällen kann die Verwendung von Daten von den Näherungssensoren 46 (z. B. dem Zonendatensignal Z(t)) aufgrund einer Fehlkalibrierung des Näherungssensors 46 und/oder von Umgebungsbedingungen unregelmäßig oder einseitig sein. Dementsprechend können mehr Daten als nur das Zonendatensignal Z(t) verwendet werden, um die Position des Objekts zu berechnen. Gemäß verschiedener Ausführungsformen kann die Entfernung zum Hindernis D_O(t) anders berechnet werden, abhängig davon, ob der Scheduler im statischen Zielmodus oder im dynamischen Zielmodus arbeitet. Die Entfernung zum Hindernis D_O(t) kann beispielsweise gemäß der folgenden Computerlogikfunktion berechnet werden
worin d₀(t) die vom Fahrzeug 10 seit Beginn des Einparkmanövers zurückgelegte Entfernung darstellt, Z(t) die Zonensignaldaten sind, und d_t0(t) die vom Fahrzeug 10 seit Erfassen des Hindernisses 66 zurückgelegte Entfernung ist. In einigen Ausführungsformen wird die Entfernung zum Hindernis D_O(t) nur aktualisiert, wenn das Zonendatensignal Z(t) von einem vorherigen Zeitschritt verschieden ist. In derartigen Ausführungsformen kann die konservative Schätzung der Entfernung zum Hindernis D_O(t) verwendet werden, um sicherzustellen, dass Abgleichprobleme der Näherungssensoren 46 nicht in einer Kollision enden. Die Verwendung der konservativen Schätzung der Entfernung zum Hindernis D_O(t) kann formal durch Folgendes ausgedrückt werden: D_O(t) := min{d₀(t), d₀(t –)}. (5)
Der Scheduler 38 kann die quantisierten Zonendaten des Zonendatensignals Z(t) unter Verwendung der Radencoderdaten W_c(t) glätten, um dem Steuermodul 42 ein glattes Entfernungsfehlersignal e_d(t) bereitzustellen.
Wiederum Bezug nehmend auf die 2 und 3 kann die Vermittlung, wie der Scheduler 38 das Entfernungsfehlersignal e_d(t) berechnen soll, für eine Anzahl von praktischen Szenarien wichtig sein. Der Scheduler 38 muss beispielsweise in der Lage sein, zwischen Fällen zu unterscheiden, in denen ein Busch oder ein Laternenmast (z. B. das Hindernis 66) hinter einem Parkplatz (z. B. der Zielposition 18) angeordnet ist, und Fällen, in denen sich das Hindernis 66 tatsächlich im oder in der Nähe des Zielweges T_p befindet. Eine Lösung, wie der Scheduler 38 das geeignete Entfernungsfehlersignal e_d(t) setzt, ist das Nehmen der zwischen dem Hindernis 66 und der Zielposition 18 berechneten Minimalentfernung. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Vermittlung durch den Scheduler 38 durch die folgende Computerlogikfunktion oder -gleichung repräsentiert werden
Wie aus der Computerlogikfunktion aus Gleichung (6) zu ersehen ist, wird im statischen Zielmodus die vom Fahrzeug zurückgelegte Entfernung d₀(t) von dem Minimum der Entfernung zum Hindernis D_O(t) subtrahiert und, die Entfernung zwischen der Anfangsposition (x(o), y(0)) des Fahrzeugs 10 wird von der Zielposition T (z. B. 18) subtrahiert. Im dynamischen Zielmodus des Schedulers 38 wird das Minimum der vom Fahrzeug 10 zurückgelegten Entfernung seit Erfassen des Hindernisses 66 d_t0(t) von der Entfernung zum Hindernis D_O(t) subtrahiert. Nach Vermitteln der Entfernungen zwischen dem Hindernis 66 und der Zielposition 18, um die kürzere Entfernung zu bestimmen, beruht das Entfernungsfehlersignal e_d(t) auf dem Näheren aus Zielposition 18 und dem Hindernis 66. In Situationen, in denen das Hindernis 66 näher ist, kann das Fahrzeug 10 in der Nähe des Hindernisses 66 an der Hindernisposition 18A eingeparkt werden, um einen Zusammenstoß mit dem Hindernis 66 zu vermeiden.
Der Scheduler 38 konvertiert auch die Bezugsgeschwindigkeit V_ref(t) und die Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) in ein Geschwindigkeitsfehlersignal e_v(t). Das Geschwindigkeitsfehlersignal e_v(t) kann beispielsweise gemäß der folgenden Computerlogikfunktion berechnet werden
Wie aus der Funktion (7) zu ersehen ist, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) von der Bezugsgeschwindigkeit V_ref(t) subtrahiert, wenn sich das Steuermodul 42 in einem Geschwindigkeitsbegrenzungsmodus 70 befindet, oder sie kann durch Subtrahieren der Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) von Null (0) berechnet werden, wenn es sich in anderen Modi des Steuermoduls 42 befindet. Das Entfernungsfehlersignal e_d(t) und das Geschwindigkeitsfehlersignal e_v(t) werden dann in das Steuermodul 42 eingegeben. Wenn der Scheduler 38 als eine Steuerungsscheduler fungiert, gibt der Scheduler 38 ein Modusschaltsignal q(t) aus, das wählt, in welchem Modus das Steuermodul 42 gerade arbeitet.
Nun Bezug nehmend auf die 3–4B kann das Steuermodul 42 in mehreren Modi betrieben werden, die aufgrund der Entfernungs- und Geschwindigkeitsfehlersignale e_d(t), e_v(t) funktionieren und über das von dem Scheduler 38 ausgegebenen Modusschaltsignal q(t) geschaltet werden können. Das Steuermodul 42 ist in der Lage, mindestens im Geschwindigkeitsbegrenzungsmodus 70, in einem Entfernungsüberwachungsmodus 74 und in einem Stillstandsmodus 78 zu arbeiten. Während der Verwendung des Steuermoduls 42 arbeitet ein Störungsschätzer 82. Der Störungsschätzer 82 wird dazu verwendet, die vom Fahrzeug 10 erfahrenen Störungen während Einparkmanövern auszugleichen. Das Steuermodul 42 ist dazu eingerichtet, ungeachtet in welchem Modus es sich befindet, eine Verlangsamungsanforderung u(t) auszugeben, die dazu ausgelegt ist, die Bewegung des Fahrzeugs 10 zu verlangsamen. Die Verlangsamungsanforderung u(t) kann das Bremssystem 22 und/oder die Ausgabe des Antriebsstrangs (z. B. Motorbremsen) des Fahrzeugs 10 steuern, um das Fahrzeug 10 zu bremsen und danach eine Verlangsamung oder eine Verzögerung des Fahrzeugs 10 auszulösen.
Nunmehr Bezug nehmend auf die 4A und 4B beginnt das Steuermodul 42 Einparkmanöver im Geschwindigkeitsbegrenzungsmodus 70. Im Geschwindigkeitsbegrenzungsmodus 70 arbeitet das Steuermodul 42 durch die Verwendung einer proportional-integral-wirkenden(PI)-Regelung und überwacht das von dem Scheduler 38 ausgegebene Geschwindigkeitsfehlersignal e_v(t). Das Steuermodul 42 arbeitet im Geschwindigkeitsbegrenzungsmodus 70 zunächst mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs 10, um die Leerlaufdrehzahl der Kraftmaschine oder des Motors des Fahrzeugs 10 zu steuern, um die Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) zu reduzieren und somit das Geschwindigkeitsfehlersignal e_v(t) zu minimieren. Falls das Management der Ausgabe des Antriebsstrangs nicht ausreichend ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) (d. h. das an das Steuermodul 42 gesendete Geschwindigkeitsfehlersignal e_v(t)) bis zur Bezugsgeschwindigkeit V_ref(t) innerhalb eines vorbestimmten Zeitrahmens zu senken, kann das Steuermodul 42 das Bremssystem 22 betätigen, um das Fahrzeug 10 zu verlangsamen. Das Bremssystem 22 wiederum wendet Bremskraft an, die die Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) reduziert, wodurch das Geschwindigkeitsfehlersignal e_v(t) verringert wird. Für Zwecke des Geschwindigkeitsbegrenzungsmodus 70 innerhalb eines Systems, wie etwa dem Einparkassistenzsystem 14, ist die gewünschte Lösung ein System, das die Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) schnell und mit sehr wenig Geschwindigkeitsüberschwingen auf die Bezugsgeschwindigkeit V_ref(t) begrenzt. Es ist anzumerken, dass ein Minimieren von Geschwindigkeitsüberschwingen insgesamt im Gegensatz zu einfachem schnellen Reduzieren des Geschwindigkeitsüberschwingens erwünscht ist, da die Fahrzeuggeschwindigkeit v(t), wünschenswerterweise unterhalb der EPAS-Abschaltgeschwindigkeit, beispielsweise, jederzeit, gehalten wird, aber Flexibilität durch höhere Geschwindigkeitsverfügbarkeit möglicherweise auch erwünscht sein kann.
Der Störungsschätzer 82 arbeitet eng mit dem Geschwindigkeitsbegrenzungsmodus 70 und dem Entfernungsüberwachungsmodus 74 zusammen. Bei Aktivierung des Geschwindigkeitsbegrenzungsmodus 70 wird der Störungsschätzer 82 gestartet und fängt an zu laufen. Während der Störungsschätzer läuft, verwendet er die Verlangsamungsanforderung u(t), die vom Geschwindigkeitsbegrenzungsmodus 70 bestimmt wurde, die Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) und das Geschwindigkeitsfehlersignal e_v(t), um ein Bremsmoment Δ(t) zu bestimmen, das erforderlich ist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) in einem stabilen Zustand zu halten. Die Funktion psi ψ stellt dar, dass, sobald der Geschwindigkeitsbegrenzungsmodus 70 die Differenz zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) und der Bezugsgeschwindigkeit V_ref(t) auf eine ausreichend kleine Größe für einen konfigurierbaren Zeitraum bringt, das Bremsmoment Δ(t) des Geschwindigkeitsbegrenzungsmodus 70 innerhalb des Störungsschätzers 82 als ein verriegeltes Bremsmoment Δ_L verriegelt wird. Psi ψ kann bis zu einem Wert von 0 schätzen, oder einem vorherigen Wert der Verlangsamungsanforderung u(t), vor dem Ablauf der konfigurierbaren Zeit, oder kann bis zur Verlangsamungsanforderung u(t) schätzen, sobald die konfigurierbare Zeit abgelaufen ist. Mit anderen Worten, die erforderliche Menge an Bremskraft, die erforderlich ist, das Fahrzeug 10 am Beschleunigen während eines Einparkmanövers aufgrund einer Störung zu hindern, durch den Störungsschätzer 82 für eine spätere Verwendung im Entfernungsüberwachungsmodus 74 wird gespeichert oder verriegelt. Zusätzlich kann das Überschreiten der Entfernungsschwelle 86 oder der Stillstandsschwelle 90 das Speichern oder Halten des verriegelten Bremsmoments Δ_L innerhalb des Störungsschätzers 82 auslösen. Beispielhafte Störungen des Einparkens des Fahrzeugs 10 können beinhalten, dass die Zielposition 18 auf einem Hügel 62 oder auf einer Straße mit einer nicht vernachlässigbaren Steigung angeordnet ist. Das verriegelte Bremsmoment Δ_L wird dann an den Entfernungsüberwachungsmodus 74 des Steuermoduls 42 ausgegeben.
Sobald das Fahrzeug 10 eine Entfernungsschwelle 86 überschritten hat, sendet der Scheduler 38 das Modusschaltsignal q(t) an das Steuermodul 42, um in den Entfernungsüberwachungsmodus 74 einzutreten. Die Entfernungsschwelle 86 kann eine vorbestimmte und/oder konfigurierbare Entfernung von der Zielposition 18 sein, wie vom Fahrer, dem Hersteller des Fahrzeugs, dem Steuermodul 42 oder dem Scheduler 38 gewählt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Entfernungsschwelle 86 als die folgende Computerlogikfunktion ausgedrückt werden
wobei e_d(t) das Entfernungsfehlersignal ist und δ_d die Entfernungsschwelle 86 darstellt. Die Entfernungsschwelle 86 kann weniger als ca. 5 Meter, weniger als ca. 4 Meter, weniger als ca. 3 Meter, weniger als ca. 2 Meter oder weniger als ca. 1 Meter von der Zielposition 18 betragen. Der Entfernungsüberwachungsmodus 74 des Steuermoduls 42 ist verantwortlich für das Ausgeben der Verlangsamungsanforderung u(t), die das Fahrzeug 10 durch Verwenden des Bremssystems 22 und des verriegelten Bremsmoments Δ_L zu einem vollständigen Halten an der Zielposition 18 bringt. Die Verlangsamungsanforderung u(t) kann zumindest teilweise auf dem Entfernungsfehlersignal e_d(t), dem Geschwindigkeitsfehlersignal e_v(t), und dem verriegelten Bremsmoment Δ_L beruhen. Der Entfernungsüberwachungsmodus 74 kann für den Betrieb als eine proportional-derivativ-wirkende (PD) Regelung eingerichtet sein. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Entfernungsüberwachungsmodus 74 in Form der folgenden Gleichung vorliegen u(t) = K_de_v(t) + K_pe_d(t), (6) wobei u(t) die Verlangsamungsanforderung darstellt, K_d eine proportionale Verstärkung (z. B. zwischen ca. 0,2 und ca. 5) darstellt, K_p eine abgeleitete Verstärkung (z. B. zwischen ca. 0,2 und ca. 5) darstellt, e_d(t) das Entfernungsfehlersignal darstellt, und e_v(t) das Geschwindigkeitsfehlersignal darstellt. Der Entfernungsüberwachungsmodus 74 verwendet die Entfernungs- und Geschwindigkeitsfehlerrückmeldungssignale e_d(t), e_v(t), bis das Entfernungsfehlerrückmeldungssignal e_d(t) einen Wert von 0 erreicht. Im Entfernungsüberwachungsmodus 74 wird der Geschwindigkeitsfehler e_v(t) als Negativwert der Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) berechnet. Die Änderung, wie der Geschwindigkeitsfehler e_v(t) berechnet wird, wird derart vorgenommen, dass das Fahrzeug 10 letztendlich zu einem Halt kommt, und nicht die Bezugsgeschwindigkeit V_ref(t) beibehält. Da der Entfernungsüberwachungsmodus 74 das vom Störungsschätzer 82 gespeicherte verriegelte Bremsmoment Δ_L verwendet, weist der Entfernungsüberwachungsmodus 74 eine nahezu perfekte Entfernungsüberwachung auf, die zu wenig oder gar keinem Überschwingen der Zielposition 18 führt.
Der Stillstandsmodus 78 ist dazu konzipiert, das Fahrzeug 10 am Überschwingen der Zielposition 18 zu hindern, oder einen Kontakt mit einem Objekt oder einem Hindernis in der Nähe des Fahrzeugs 10 zu verhindern. Der Scheduler 38 schaltet das Steuermodul 42 in einen Stillstandsmodus 78, wenn der Scheduler 38 detektiert, dass das Fahrzeug 10 wahrscheinlich eine Stillstandsschwelle 90 überschreiten wird, derart, dass ein Überschwingen der Zielposition 18 wahrscheinlich geschehen wird, oder ein Kontakt mit einem Objekt oder einem Hindernis in der Nähe des Fahrzeugs 10 bevorstehend ist (z. B. über das Zonendatensignal Z(t)). Im Stillstandsmodus 78 weist das Steuermodul 42 das Bremssystem 22 an, die Bremskraft in umgekehrt proportionalem Verhältnis zum Entfernungsfehlersignal e_d(t) zu erhöhen. In einer speziellen Ausführungsform kann der Stillstandsmodus 78 eine statische Funktion wie etwa die folgende sein:
wobei u(t) die Verlangsamungsanforderung ist, g_ss eine Stillstandsverstärkung ist (z. B. zwischen ca. 0,1 und ca. 5), und die Maximalwerte des Entfernungsfehlersignals e_d(t) und eines Stillstandsversatzes o_ss (z. B. zwischen ca. 0,05 und ca. 0,5) genommen werden. Der Stillstandsverstärkungswert g_ss der Funktion (3) gestattet Änderungen der Intensität und der Maximalwerte der vom Stillstandsmodus 78 ausgegebenen Verlangsamungsanforderung u(t).
Wie oben erläutert, ist der Scheduler 38 für das Schalten des Steuermoduls 42 zwischen den Modi 70, 74, 78 verantwortlich. Das Steuermodul 42 wird im Geschwindigkeitsbegrenzungsmodus 70 gestartet und stellt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 auf ungefähr die der Bezugsgeschwindigkeit V_ref(t) ein. Das Steuermodul 42 schaltet die Modi vom Geschwindigkeitsbegrenzungsmodus 70 in den Entfernungsüberwachungsmodus 74, wenn das Fahrzeug 10 die Entfernungsschwelle 86 überschreitet, wie durch T_d(e_d(t)) dargestellt. Der Übergang vom Entfernungsüberwachungsmodus 74 in den Stillstandsmodus 78 wird an der Stillstandsschwelle 90 gestartet. Die Stillstandsschwelle 90 kann eine Schwelle einer vorbestimmten Funktion des Entfernungsfehlers e_d(t) und der Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) sein, die dem Scheduler 38 und/oder dem Steuermodul 42 anzeigt, dass sich das Fahrzeug 10 ausreichend nahe an der Zielposition 18 befindet, so dass ein Überschwingen der Zielposition 18 wahrscheinlich oder bevorstehend ist, oder dass ein Kontakt mit einem Objekt oder einem Hindernis bevorstehend ist. Dies ist dargestellt als T_ss(e_d(t), v(t)) um anzuzeigen, dass die Stillstandsschwelle 90 eine Funktion des Entfernungsfehlers e_d(t) und der Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Stillstandsschwelle 90 eine vorbestimmte Entfernung von der Zielposition 18 sein. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Stillstandsschwelle 90 als die folgende Computerlogikfunktion dargestellt werden:
wobei v(t) die Fahrzeuggeschwindigkeit darstellt, δ_s eine Neigung in einer Stellung gegenüber einem Geschwindigkeitsraum darstellt (z. B. zwischen ca. 0,1 und ca. 10), δ_o einen Versatz in einer Stellung gegenüber einem Geschwindigkeitsraum darstellt, und e_d(t) das Entfernungsfehlersignal darstellt. Die Interpretation der Funktion (4) bedeutet, dass die Neigung δ_s und der Versatz δ_o eine Linie in einer Stellung gegenüber einem Geschwindigkeitsraum definieren, und wenn sich der aktuelle Entfernungsfehler e_d(t) und die Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) oberhalb dieser Linie befinden, ist ein Überschwingen der Zielposition 18 wahrscheinlich, und das Steuermodul 42 wird in den Stillstandsmodus 78 übergehen.
Es versteht sich für den Durchschnittsfachmann, dass der Aufbau der beschriebenen Erfindung und anderer Komponenten nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt ist. Andere beispielhafte Ausführungsformen der hier offenbarten Erfindung können aus den verschiedensten Materialien gebildet werden, es sei denn, es wird hier Gegenteiliges beschrieben.
Wie oben erläutert, können Ausführungsformen des Schedulers 38, die sowohl mit statischen und dynamischen Zielsignalen arbeiten kann, darin vorteilhaft sein, dass sie den Gestaltern des Systems 14 Flexibilität in der Wahl der Einparksteuerung 30 sowie der gesamten Gestaltung des Systems 14 bietet. Die Flexibilität in der Wahl der Einparksteuerung 30 kann eine Kosteneinsparung gestatten, indem man in der Lage ist, eine weniger teure Einparksteuerung 30 zu wählen, oder eine realisierbare Kosteneinsparung, da weniger Konzeptionszeit am System 14 aufzuwenden ist.

Claims

Einparkassistenzsystem für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Näherungssensor, der dazu ausgelegt ist, eine Entfernung zu einem Hindernis zu erfassen; eine Einparksteuerung, die dazu ausgelegt ist, ein Zielentfernungssignal auszugeben; und einen Scheduler, der dazu ausgelegt ist, das Zielentfernungssignal zu verarbeiten und ein Entfernungsfehlersignal an ein Steuermodul auszugeben, das dazu eingerichtet ist, das Fahrzeug längsgerichtet zu steuern, wobei der Scheduler dazu ausgelegt ist, sowohl ein statisches als auch ein dynamisches Zielentfernungssignal zu verarbeiten.
Einparkassistenzsystem nach Anspruch 1, wobei der Scheduler dazu ausgelegt ist, eine Position des Hindernisses anders zu bestimmen, wenn sie das statische Zielentfernungssignal empfängt, als wenn sie das dynamische Zielentfernungssignal empfängt.
Einparkassistenzsystem nach Anspruch 2, wobei der Scheduler dazu ausgelegt ist, die Position des Hindernisses zumindest teilweise aufgrund einer vom Fahrzeug zurückgelegten Entfernung und Daten vom Näherungssensor zu berechnen.
Einparkassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der Scheduler dazu ausgelegt ist, das Entfernungsfehlersignal als gleich dem dynamischen Zielentfernungssignal zu berechnen, wenn sie das dynamische Zielentfernungssignal empfängt.
Einparkassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das Steuermodul dazu ausgelegt ist, die Längsbewegung des Fahrzeugs aufgrund des Entfernungsfehlersignals zu berechnen, wobei das Steuermodul dazu ausgelegt ist, in einem ersten Modus, einem zweiten Modus und einem dritten Modus zu arbeiten.
Einparkassistenzsystem nach Anspruch 5, wobei der erste Modus des Steuermoduls in einer proportional-integral-wirkenden Regelung betrieben wird und dazu ausgelegt ist, ein Bremsmoment aufgrund eines Unterschieds zwischen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Bezugsgeschwindigkeit zu bestimmen.
Einparkassistenzsystem nach Anspruch 5, wobei der zweite Modus des Steuermoduls in einer proportional-derivativ-wirkenden Regelung aufgrund des Entfernungsfehlersignals betrieben wird.
Verfahren zum Unterstützen beim Einparken eines Fahrzeugs, das die folgenden Schritte umfasst: Starten einer Einparksequenz zu einer Zielposition entlang eines Zielweges; Übermitteln eines Zielentfernungssignals von einer Einparksteuerung an einen Scheduler; Erzeugen eines Entfernungsfehlersignals mittels dem Scheduler; und Übermitteln des Entfernungsfehlersignals an ein Steuermodul, wobei der Scheduler dazu ausgelegt ist, sowohl ein statisches und ein dynamisches Zielentfernungssignal anzunehmen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Scheduler dazu ausgelegt ist, ein Radencodersignal in eine lineare vom Fahrzeug zurückgelegte Entfernung zu konvertieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei das Entfernungsfehlersignal ein Rückmeldungssignal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–10, ferner umfassend den Schritt: Erzeugen eines Geschwindigkeitsfehlersignals mittels dem Scheduler, wobei das Entfernungsfehlersignal und das Geschwindigkeitsfehlersignal beide an das Steuermodul übermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend den Schritt: Erfassen einer Entfernung zu einem Objekt mit einem Ultraschallsensor.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Steuermodul dazu ausgelegt ist, die Längsbewegung des Fahrzeugs aufgrund des Entfernungsfehlersignals und des Geschwindigkeitsfehlersignals zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Scheduler das Geschwindigkeitsfehlersignal zumindest teilweise aufgrund eines Bezugsgeschwindigkeitssignals berechnet.
Verfahren zum Unterstützen beim Einparken eines Fahrzeugs, das die folgenden Schritte umfasst: Starten einer Einparkabfolge zu einer Zielposition; Empfangen eines dynamischen Zielentfernungssignals an einem Scheduler; Erfassen des Vorhandenseins eines Hindernisses mit einem Näherungssensor und einer Entfernung zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis; Bestimmen einer vom Fahrzeug zurückgelegten Entfernung seit Erfassen des Hindernisses; und Erzeugen eines Entfernungsfehlersignals aufgrund des Näheren aus Zielposition und Hindernis.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Scheduler dazu ausgelegt ist, ein Radencodersignal in die vom Fahrzeug zurückgelegte Entfernung zu konvertieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 und 16, wobei das Entfernungsfehlersignal ein Rückmeldungssignal ist.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend den Schritt: Erzeugen eines Geschwindigkeitsfehlersignals mittels dem Scheduler, wobei das Entfernungsfehlersignal und das Geschwindigkeitsfehlersignal beide an ein Steuermodul übermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Steuermodul dazu ausgelegt ist, die Längsbewegung des Fahrzeugs aufgrund des Entfernungsfehlersignals und des Geschwindigkeitsfehlersignals zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Scheduler das Geschwindigkeitsfehlersignal zumindest teilweise aufgrund eines Bezugsgeschwindigkeitssignals berechnet.