DE102017117158A1

DE102017117158A1 - Systeme und verfahren für das management von spurwechseln beim autonomen fahren

Info

Publication number: DE102017117158A1
Application number: DE102017117158.4A
Authority: DE
Inventors: Bakhtiar B. Litkouhi; Chiyu Dong; John M. Dolan
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2018-02-01
Also published as: US20180033308A1; US10062288B2; CN107664994A; CN107664994B

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zur Steuerung eines ersten Fahrzeugs vorgesehen. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren Folgendes: ein Prozessor erfasst, dass sich ein zweites Fahrzeug anschickt, an einer bestimmten Stelle auf die Spur zu wechseln, auf sich gerade das erste Fahrzeug befindet; der Prozessor reagiert durch Erstellen eines Geschwindigkeitsprotokolls des zweiten Fahrzeugs, legt einen ersten Zeitwert fest, der dem ersten Fahrzeug und der Stelle, an der der Spurwechsel stattfindet, zugeordnet wird, legt einen zweiten Zeitwert fest, der dem zweiten Fahrzeug und der Stelle, an der der Spurwechsel stattfindet, zugeordnet ist; der Prozessor bestimmt eine Absicht des zweiten Fahrzeugs anhand des Geschwindigkeitsprotokolls, des ersten Zeitwerts und des zweiten Zeitwerts und erzeugt selektiv mindestens einen Steuerungsbefehl an das erste Fahrzeug sowie eine Nachricht ausgehend von der Absicht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf autonom fahrende Fahrzeuge und insbesondere auf Systeme und Verfahren für das Management von Spurwechseln von einem autonomen Fahrzeug.
HINTERGRUND
Ein autonomes Fahrzeug ist ein Fahrzeug, das in der Lage ist, seine Umgebung zu erfassen und mit geringfügiger oder gar keiner Benutzereingabe zu navigieren. Ein autonomes Fahrzeug tastet seine Umgebung mithilfe von Sensorvorrichtungen, wie beispielsweise Radar, Lidar, Bildsensoren und dergleichen, ab. Das autonome Fahrzeugsystem nutzt weiterhin Informationen von globalen Positioniersystemen (GPS), Navigationssystemen, Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationen, Fahrzeug-Infrastruktur-Technologien und/oder drahtgesteuerten Systemen, um das Fahrzeug zu navigieren.
Der Aspekt soziales Verhalten beim Fahren ist ein Schlüsselmerkmal der täglichen Fahrmanöver. Beispielsweise erkennen Personen im Allgemeinen subtile Anzeichen für die Absichten anderer Fahrer, bevor diese die Absichten ganz in die Tat umgesetzt haben. Die autonome Steuerung des Fahrzeuges kann durch Hinzufügen einer Auswertung dieser Aspekte des sozialen Verhaltens verbessert werden.
Dementsprechend ist es wünschenswert, Systeme und Verfahren vorzusehen, die soziales Verhalten in das autonome Fahren integrieren. Es ist ferner wünschenswert, Verfahren und Systeme für das Management von Spurwechseln von autonom fahrenden Fahrzeugen anhand sozialer Aspekte des Fahrens bereitzustellen. Ferner werden weitere wünschenswerte Funktionen und Merkmale aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, sowie dem vorangehenden technischen Gebiet und Hintergrund ersichtlich.
ZUSAMMENFASSUNG
Es werden Systeme und Verfahren zur Steuerung eines ersten Fahrzeugs vorgesehen. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren Folgendes: ein Prozessor erfasst, dass sich ein zweites Fahrzeug anschickt, an einer bestimmten Stelle auf die Spur zu wechseln, auf sich gerade das erste Fahrzeug befindet; der Prozessor reagiert durch Erstellen eines Geschwindigkeitsprotokolls des zweiten Fahrzeugs, legt einen ersten Zeitwert fest, der dem ersten Fahrzeug und der Stelle, an der der Spurwechsel stattfindet, zugeordnet wird, legt einen zweiten Zeitwert fest, der dem zweiten Fahrzeug und der Stelle, an der der Spurwechsel stattfindet, zugeordnet ist; der Prozessor bestimmt eine Absicht des zweiten Fahrzeugs anhand des Geschwindigkeitsprotokolls, des ersten Zeitwerts und des zweiten Zeitwerts und erzeugt selektiv mindestens einen Steuerungsbefehl an das erste Fahrzeug sowie eine Nachricht ausgehend von der Absicht.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die exemplarischen Ausführungsformen werden nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und worin gilt:
1 zeigt ein Funktionsblockdiagramm, das ein autonomes Fahrzeug mit einem Spurwechselsystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt;
2 zeigt ein Funktionsblockdiagramm, das ein Transportsystem mit einem oder mehreren autonomen Fahrzeugen aus 1 gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt;
3 ist ein Datenflussdiagramm, das ein Spurwechselsystem für autonome Fahrzeuge in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsbeispielen darstellt; und
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Steuerverfahren zum Steuern des autonomen Fahrzeugs gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung dient lediglich als Beispiel und soll die Anwendung und Verwendung in keiner Weise einschränken. Weiterhin besteht keine Absicht, im vorstehenden technischen Bereich, Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden ausführlichen Beschreibung an eine ausdrücklich oder implizit vorgestellte Theorie gebunden zu sein. Der hierin verwendete Begriff „Modul” bezieht sich auf alle Hardware-, Software-, Firmwareprodukte, elektronische Steuerkomponenten, auf die Verarbeitungslogik und/oder Prozessorgeräte, einzeln oder in Kombinationen, unter anderem beinhaltend, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder gruppiert) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten.
Ausführungen der vorliegenden Offenbarung können hierin als funktionale und/oder logische Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die zur Ausführung der erforderlichen Funktionen konfiguriert sind. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eines Systems oder einer Komponente verschiedene integrierte Schaltungskomponenten, beispielsweise Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Wertetabellen oder dergleichen, einsetzen, die mehrere Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen durchführen können. Zudem werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl von Systemen eingesetzt werden können, und dass das hierin beschriebene Sensorplattformsystem lediglich ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Der Kürze halber sind konventionelle Techniken in Verbindung mit der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalgebung, Steuerung und weiteren funktionalen Aspekten der Systeme (und den einzelnen Bedienelementen der Systeme) hierin ggf. nicht im Detail beschrieben. Weiterhin sind die in den verschiedenen Abbildungen hierin gezeigten Verbindungslinien dazu bestimmt, beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darzustellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können.
Wie unter Bezugnahme auf 1 ersichtlich, ist ein Spurwechselsystem wie allgemein bei 100 dargestellt, mit einem Fahrzeug 10 und mit verschiedenen Ausführungsformen assoziiert. Im Allgemeinen bestimmt das Fahrzeug-Spurwechselsystem 100, dass ein anderes Fahrzeug (nicht dargestellt) auf die aktuelle Spur des Fahrzeugs 10 wechseln wird und dass eine Absicht (I) des anderen, die Spur wechselnden Fahrzeugs vorliegt, und steuert das Fahrzeug 10 in Abhängigkeit der Absicht (I) des anderen, die Spur wechselnden Fahrzeugs.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Fahrzeug 10 ein autonomes Fahrzeug, und das Spurwechselsystem 100 ist in das autonome Fahrzeug 10 (nachfolgend als das Trägerfahrzeug 10) integriert. Das autonome Fahrzeug 10 ist beispielsweise ein fahrerloses Fahrzeug, das automatisch gesteuert wird, um Passagiere von einem Ort zum anderen zu befördern. So können beispielsweise Komponenten des autonomen Fahrzeugs 10 Folgendes beinhalten: ein Sensorsystem 12, ein Stellgliedsystem 14, ein Datenspeichergerät 16 und mindestens ein Steuermodul 18. Das Sensorsystem 12 beinhaltet eine oder mehrere Sensorvorrichtungen 12a–12n, die beobachtbare Zustände der äußeren Umgebung und/oder der inneren Umgebung des Fahrzeugs 10 erfassen. Die Sensorvorrichtungen 12a–12n können Radare, Lidare und Kameras beinhalten, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Das Stellgliedsystem 14 beinhaltet eine oder mehrere Stellgliedvorrichtungen 14a–14n, die eine oder mehrere Fahrzeugkomponenten steuern (nicht dargestellt). In verschiedenen Ausführungsformen sind die Fahrzeugkomponenten dem Fahrzeugbetrieb zugeordnet und können eine Drosselklappe, Bremsen und ein Lenksystem beinhalten, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Fahrzeugkomponenten mit Innen- und/oder Außenfahrzeugmerkmalen assoziiert und können Türen, einen Kofferraum und Innenraummerkmale, wie z. B. Luft, Musik, Beleuchtung usw. beinhalten, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
Das Datenspeichergerät 16 speichert Daten zur Verwendung beim automatischen Steuern des Fahrzeugs 10. In verschiedenen Ausführungsformen speichert das Datenspeichergerät 16 definierte Landkarten der navigierbaren Umgebung. In verschiedenen Ausführungsformen können die definierten Landkarten vordefiniert und von einem entfernten System 20 abgerufen werden. So können beispielsweise die definierten Landkarten durch das entfernte System 20 zusammengesetzt und dem Fahrzeug 10 (drahtlos und/oder drahtgebunden) mitgeteilt und von dem Steuermodul 18 in das Datenspeichergerät 16 gespeichert werden. Wie ersichtlich, kann das Datenspeichergerät 16 ein Abschnitt des Steuermoduls 18 sein, das von dem Steuermodul 18 getrennt ist, oder ein Abschnitt des Steuermoduls 18 und ein Teil eines separaten Systems sein.
Das Steuermodul 18 beinhaltet mindestens einen Prozessor 22 und einen Speicher 24. Der Prozessor 22 kann eine Spezialanfertigung oder ein handelsüblicher Prozessor, eine Zentraleinheit (CPU), ein mit dem Steuermodul 18 verbundener Hilfsprozessor unter mehreren Prozessoren, ein Mikroprozessor auf Halbleiterbasis (in Form eines Mikrochips oder Chipsatzes), ein Makroprozessor oder allgemein ein Gerät zur Ausführung von Anweisungen sein. Der Speicher 24 kann eine oder eine Kombination von Speicherelementen sein, die Daten und/oder Befehle speichern, die durch den Prozessor 22 ausgeführt werden können. Die Anweisungen können ein oder mehrere separate Programme beinhalten, von denen jede eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zum Implementieren von logischen Funktionen umfasst.
Die Anweisungen empfangen und verarbeiten, wenn diese vom Prozessor 22 ausgeführt werden, Signale vom Sensorsystem 12, führen Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen zur automatischen Steuerung der Komponenten des Fahrzeugs 10 durch und erzeugen Steuersignale an das Stellgliedsystem 14, um die Komponenten des Fahrzeugs 10 basierend auf der Logik, den Berechnungen, den Verfahren und/oder Algorithmen automatisch zu steuern. Obwohl in 1 nur ein Steuermodul 18 dargestellt ist, können Ausführungsformen des Fahrzeugs 10 eine beliebige Anzahl von Steuermodulen 18 beinhalten, die über ein geeignetes Kommunikationsmedium oder eine Kombination von Kommunikationsmedien kommunizieren und zusammenwirken, um die Sensorsignale zu verarbeiten, Logiken, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen durchzuführen, und Steuersignale zu erzeugen, um die Funktionen des Fahrzeugs 10 automatisch zu steuern.
In verschiedenen Ausführungsformen sind ein oder mehrere Anweisungen des Steuermoduls 18 im Spurwechselsystem 100 ausgeführt, die, wenn sie durch den Prozessor 22 ausgeführt werden, eine Absicht eines anderen Fahrzeugs bestimmen und den Betriebs des Fahrzeuges 10 so steuern, dass ein Manöver durch das Fahrzeug 10 aufgrund der bestimmten Absicht autonom durchgeführt werden kann. Beispielsweise die Anweisungsprozessdaten vom Sensorsystem 12 zur Erfassung eines die Spur wechselnden Fahrzeugs und zur Bestimmung der Absicht des Spurwechsel-Fahrzeugs. Die Absicht (I) wird im Allgemeinen basierend auf bestimmten Wahrscheinlichkeiten (P) bestimmt, dass das Spurwechsel-Fahrzeug Platz macht (Y) oder nicht Platz macht (N). Wie nachfolgend mit Bezug auf 3 und 4 im Detail erörtert, werden die Wahrscheinlichkeiten anhand der Daten bezüglich Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und der Zeit (T), die bis zum Spurwechsel vergeht, sowie unter Verwendung eines Probabilistischen Rechenmodells (PGM) bestimmt.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das autonome Fahrzeug 10, das mit Bezug auf 1 beschrieben ist, für den Einsatz im Rahmen eines Taxi- oder Shuttle-Unternehmens in einem bestimmten geografischen Gebiet (z. B. einer Stadt, einer Schule oder einem Geschäftscampus, einem Einkaufszentrum, einem Vergnügungspark, einem Veranstaltungszentrum oder dergleichen) geeignet sein. So kann beispielsweise das autonome Fahrzeug 10 mit einem autonomen fahrzeugbasierten Transportsystem verbunden sein. 2 veranschaulicht eine exemplarische Ausführungsform einer Betriebsumgebung, die im Allgemeinen bei 26 dargestellt ist und ein autonomes fahrzeugbasiertes Transportsystem 28 beinhaltet, das, wie mit Bezug auf 1 beschrieben, mit einem oder mehreren autonomen Fahrzeugen 10a–10n assoziiert ist. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Betriebsumgebung 26 das Transportsystem 28, mindestens ein Benutzergerät 30 und ein Kommunikationsnetzwerk 32.
Das Kommunikationsnetzwerk 32 unterstützt die Kommunikation zwischen Geräten, Systemen und Komponenten, die von der Betriebsumgebung 26 unterstützt werden (z. B. über physische Kommunikationsverbindungen und/oder drahtlose Kommunikationsverbindungen). Obwohl in 2 nur ein Benutzergerät 30 dargestellt ist, können Ausführungsformen der Betriebsumgebung 26 eine beliebige Anzahl von Benutzergeräten 30, einschließlich mehrerer Benutzergeräte 30 unterstützen, die das Eigentum einer Person sind, von dieser bedient oder anderweitig verwendet werden. Jedes Benutzergerät 30, die von der Betriebsumgebung 26 unterstützt wird, kann unter Verwendung einer geeigneten Hardwareplattform implementiert werden. In dieser Hinsicht kann das Benutzergerät 30 in einem gemeinsamen Formfaktor realisiert werden, darunter auch in: einen Desktop-Computer; einem mobilen Computer (z. B. einem Tablet-Computer, einem Laptop-Computer oder einem Netbook-Computer); einem Smartphone; einem Videospielgerät; einem digitalen Media-Player; einem Bestandteil eines Heimunterhaltungsgeräts; einer Digitalkamera oder Videokamera; einem tragbaren Computergerät (z. B. einer Smart-Uhr, Smart-Brille, Smart-Kleidung); oder dergleichen. Jedes von der Betriebsumgebung 26 unterstützte Benutzergerät 30 ist als computerimplementiertes oder computergestütztes Gerät mit der Hardware-, Software-, Firmware- und/oder Verarbeitungslogik realisiert, die für die Durchführung der hier beschriebenen verschiedenen Techniken und Verfahren erforderlich ist.
Das autonome fahrzeugbasierte Transportsystem 28 beinhaltet ein oder mehrere Backend-Serversysteme, die an dem speziellen Campus oder dem geografischen Standort, der vom Transportsystem 28 bedient wird, Cloud-basiert, netzwerkbasiert oder resident sein können. Das Backend-System kann mit den Benutzergeräten 30 und den autonomen Fahrzeugen 10a–10n kommunizieren, um Fahrten zu planen, autonome Fahrzeuge 10a–10n zu versetzen und dergleichen.
Gemäß einem typischen Anwendungsfall-Arbeitsablauf kann ein registrierter Benutzer des Transportsystems 28 über das Benutzergerät 30 eine Fahranforderung erstellen. Die Fahrtanforderung gibt typischerweise den gewünschten Abholort des Fahrgastes (oder den aktuellen GPS-Standort), den gewünschten Zielort (der einen vordefinierten Fahrzeugstopp und/oder ein benutzerdefiniertes Passagierziel identifizieren kann) und eine Abholzeit an. Das Transportsystem 28 empfängt die Fahranforderung, verarbeitet die Anforderung und sendet ein ausgewähltes der autonomen Fahrzeuge 10a–10n (wenn und sofern verfügbar), um den Passagier an dem vorgesehenen Abholort und zu gegebener Zeit abzuholen. Das Transportsystem 28 kann zudem eine entsprechend konfigurierte Bestätigungsnachricht oder Benachrichtigung an das Benutzergerät 30 erzeugen und senden, um den Passagier zu benachrichtigen, dass ein Fahrzeug unterwegs ist.
Wie ersichtlich, bietet der hierin offenbarte Gegenstand bestimmte verbesserte Eigenschaften und Funktionen für das, was als ein standardmäßiges oder autonomes Träger- und/oder autonomer Fahrzeug-Transportsystem 28 betrachtet werden kann. Zu diesem Zweck kann ein autonomes Fahrzeug- und autonomes fahrzeugbasiertes Transportsystem modifiziert, erweitert oder anderweitig ergänzt werden, um die nachfolgend näher beschriebenen zusätzlichen Funktionen bereitzustellen.
Wie unter Bezugnahme auf 3 und unter weiterer Bezugnahme auf 1 ersichtlich, zeigt ein Datenflussdiagramm verschiedene Ausführungsformen des Spurwechselsystems 100, das im Steuermodul 18 integriert sein kann. Verschiedene Ausführungsformen des Spurwechselsystems 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine beliebige Anzahl von Untermodulen umfassen, die im Steuermodul 18 integriert sind. Wie zu erkennen ist, können die in 3 dargestellten Untermodule kombiniert und/oder weiter unterteilt werden, um die Absicht eines anderen Fahrzeugs auf ähnliche Weise zu bestimmen und einen Spurwechselvorgang von Fahrzeug 10 zu steuern. Eingaben in das Spurwechselsystem 100 können vom Sensorsystem 12 empfangen werden, die von anderen Steuermodulen (nicht dargestellt) empfangen werden, die mit dem Fahrzeug 10 verbunden sind, und/oder von anderen Untermodulen (nicht dargestellt) innerhalb des Steuermoduls 18 bestimmt/modelliert werden. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltete das Steuermodul 18 Spurwechsel-Erkennungsmodul 102, ein Geschwindigkeits-Bewertungsmodul 104, ein Zeit-Bewertungsmodul 106, ein Absichts-Bestimmungsmodul 108 und ein Befehlsbestimmungs-Modul 110.
Das Spurwechsel-Erkennungsmodul 102 empfängt als Eingabe Daten aus dem Sensorsystem 112 aus einem oder mehreren der Lidar-, Radar-, und/oder Kameradaten von einem anderen Fahrzeug (z. B. Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationsdaten) 114, und/oder Daten von einem GPS-Gerät oder andere Ortsdaten 116. Basierend auf den empfangenen Daten 112–116 bestimmt das Spurwechsel-Erkennungsmodul 102, ob ein anderes Fahrzeug oder mehrere Fahrzeuge an irgendeiner Stelle auf die aktuelle Spur des Fahrspur des eigenen Fahrzeugs 10 wechseln werden. Exemplarisch wird die Offenbarung im Zusammenhang mit nur einem anderen Fahrzeug erörtert (obwohl das gleiche für mehrere Fahrzeuge gilt). Das andere Fahrzeug wird im Folgenden als das Spurwechsel-Fahrzeug bezeichnet.
Das Spurwechsel-Erkennungsmodul 102 setzt einen Status 118, Spur wechselndes Fahrzeug erkannt, aufgrund der Erfassung des Spurwechsel-Fahrzeugs. Wenn zum Beispiel die Ortsdaten 116 anzeigen, dass sich eine Auffahrt zu der Straße befindet, auf der das Trägerfahrzeug 10 gerade fährt, und sich diese Auffahrt in der Nähe der aktuellen Position des Trägerfahrzeugs 10 befindet, werden die Sensorsystemdaten 112 vom Lidar, Radar und/oder der Kamera ausgewertet, um zu sehen, ob ein anderes Fahrzeug die Auffahrt gerade herauffährt und auf die aktuelle Spur fahren wird. Wird ein anderes Fahrzeug erfasst, wird bestimmt, dass dies ein die Spur wechselndes Fahrzeug ist. Wie zu erkennen ist, ist obiges Beispiel nur eins von vielen möglichen Spurwechselszenarien. Basierend auf einer beliebigen Anzahl von Szenarien kann das Spurwechsel-Erkennungsmodul 102 einen Status 118, Spur wechselndes Fahrzeug erkannt, setzen.
Wird ein die Spur wechselndes Fahrzeug erkannt, verarbeitet das Spurwechsel-Erkennungsmodul 102 in verschiedenen Ausführungsformen die Sensorsystemdaten 112 weiter, um Daten über das Spurwechsel-Fahrzeug und das Trägerfahrzeug 10 zu erhalten, um die Absicht des Spurwechsel-Fahrzeugs zu ermitteln. Die erhaltenen Daten beinhalten ein Geschwindigkeitsprotokoll 119 des Spurwechsel-Fahrzeugs, eine aktuelle Geschwindigkeit 120 des Trägerfahrzeugs 10, eine aktuelle Geschwindigkeit 122 des Spurwechsel-Fahrzeugs, eine aktuelle Entfernung 124 zu einem Spurwechselpunkt des Trägerfahrzeugs 10 und eine aktuelle Entfernung 126 zum Spurwechselpunkt des Spurwechsel-Fahrzeugs. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Spurwechselpunkt aus der aktuellen Position des Trägerfahrzeugs 10 (z. B. durch die Ortsdaten 116), aus der ermittelten Position des Spurwechsel-Fahrzeugs im Verhältnis zur Position des Trägerfahrzeugs (z. B. durch die Sensordaten 112) und aus einer definierten Karte, die die Spurwechselpunkte anhand der beiden Positionen angibt, bestimmt werden. Wie zu erkennen ist, können andere Verfahren zur Bestimmung des Spurwechselpunkts in verschiedenen Ausführungsformen umgesetzt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Geschwindigkeitsprotokoll 119 eine Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Spurwechsel-Fahrzeugs beinhalten, kalkuliert alle x Millisekunden über n Zyklen (z. B. 10 Zyklen oder eine andere Zahl).
Das Geschwindigkeits-Bewertungsmodul 104 empfängt als Eingabe den erfassten Zustand 118 des Spurwechsel-Fahrzeugs und das Geschwindigkeitsprotokoll 119 des Spurwechsel-Fahrzeugs. Wenn der erfasste Status 118 für das Spurwechsel-Fahrzeug anzeigt, dass ein die Spur wechselndes Fahrzeugs erfasst wurde, berechnet das Geschwindigkeits-Bewertungsmodul 104 anhand des Geschwindigkeitsprotokolls 119 des Spurwechsel-Fahrzeugs eine auf der Geschwindigkeit basierende Wahrscheinlichkeit 128, dass ausgewichen werden muss und eine auf der Geschwindigkeit basierende Wahrscheinlichkeit 130, dass nicht ausgewichen werden muss. Beispielsweise sind die Unterschiede zwischen den Geschwindigkeiten im Geschwindigkeitsprotokoll wichtiger als die tatsächlichen Werte, wenn berücksichtigt wird, dass eine momentane Geschwindigkeit und die Absicht voneinander unabhängig sind. Somit können die auf der Geschwindigkeit basierenden Wahrscheinlichkeiten wie folgt vereinfacht werden: P(V|I) = P(v₁|I)P(v₂ – v₁|I)...P(v_n-1 – v_n|I); und ∝ P(Δv₂|I)...P(Δv_n|I).
Unter der Annahme einer Mischung von Verteilungen wie Gaußschen Verteilungen, ohne darauf beschränkt zu sein, kann die auf der Geschwindigkeit basierende Wahrscheinlichkeit für nicht Ausweichen (N) und Ausweichen wie folgt berechnet werden: P(Δv_i|I = N) ~ N(a_aΔT, σ), und P(Δv_i|I = Y) ~ N(a_dΔT, σ), wo a_a, a_d bezeichnet jeweils eine typische Beschleunigung und Abbremsung.
Das Zeitbewertungsmodul 106 empfängt als Eingabe den erfassten Zustand 118 des Spurwechsel-Fahrzeugs, die aktuelle Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs 120 (V_h) und die aktuelle Geschwindigkeit des Spurwechsel-Fahrzeugs 122 (V_m), die Distanz zum Spurwechselpunkt für das Trägerfahrzeug 124 (S_h) und die Distanz zum Spurwechselpunkt für das Spurwechsel-Fahrzeug 126 (S_m). Wenn der erfasste Status 118 für das Spurwechsel-Fahrzeug anzeigt, dass ein die Spur wechselndes Fahrzeugs erfasst wurde, berechnet das Zeitbewertungsmodul 106 eine Zeit bis zur Ankunft des Trägerfahrzeugs und des Spurwechsel-Fahrzeugs anhand der Distanzen und der Geschwindigkeiten des Fahrzeugs, und berechnet eine zeitbasierte Wahrscheinlichkeit des Ausweichens 132 und eine zeitbasierte Wahrscheinlichkeit des Nicht-Ausweichens 134 aufgrund der Zeit bis zur Ankunft. Beispielsweise ist die Differenz zwischen den Zeitpunkten wichtiger als die tatsächlichen Zeitwerte. Somit kann die zeitbasierte Wahrscheinlichkeit wie folgt vereinfacht werden: P(T_h, T_m|I)
Dann wird eine Mischung von Verteilungen, wie Gauß'sche Verteilungen verwendet, ohne darauf beschränkt zu sein, um P(T_m – T_h|I) = P(ΔT|I) zu berechnen.
Wenn beispielsweise das Spurwechsel-Fahrzeug entscheidet, dem Trägerfahrzeug auszuweichen:
Dann μ^Y = μ Y / m – μ Y / h, und P(ΔT|I = Y) ~ N(μ^Y, σ), wo v_m,n, v_h,n bezeichnen Geschwindigkeiten am n. Schritt oder jeweils die aktuellen Geschwindigkeiten, für das Spurwechsel-Fahrzeug und das Trägerfahrzeug. S_m, S_n bezeichnet die Entfernung zum Spurwechselpunkt jeweils vom Spurwechsel-Fahrzeug und vom Trägerfahrzeug.
In einem anderen Beispiel, wenn das Spurwechsel-Fahrzeug entscheidet, dem Trägerfahrzeug nicht auszuweichen:
dann μ^N = μ N / m – μ N / h und P(ΔT|I = N) ~ N(μ^N, σ).
Das Absichtsbestimmungs-Modul 108 empfängt als Eingabe die geschwindigkeitsbasierte Wahrscheinlichkeit eines Ausweichens 128, die geschwindigkeitsbasierte Wahrscheinlichkeit eines Nicht-Ausweichens 130, die zeitbasierte Wahrscheinlichkeit eines Ausweichens 132 und die zeitbasierte Wahrscheinlichkeit eines Nicht-Ausweichens 134. Basierend auf den empfangenen Daten 128–134 berechnet das Absichtsbestimmungs-Modul 108 eine kombinierte Wahrscheinlichkeit und bewertet die kombinierte Wahrscheinlichkeit zur Bestimmung einer Absicht des Spurwechsel-Fahrzeugs 136.
Beispielsweise werden die kombinierten Wahrscheinlichkeiten für Ausweichen und Nicht-Ausweichen wie folgt berechnet: P(V, T_h, T_m|I = Y) = P(V|I = Y)P(T_h, T_m|I = Y) und P(V, T_h, T_m|I = N) = P(V|I = N)P(T_h, T_m|I = N).
Die kombinierten Wahrscheinlichkeiten werden dann wie folgt ausgewertet:
Ist P(V, T_h, T_m|I = Y) > P(V, T_h, T_m|I = N) dann
Die Absicht des Spurwechsel-Fahrzeugs 136 steht auf Ausweichen
Sonst
Die Absicht des Spurwechsel-Fahrzeugs 36 steht auf Nicht-Ausweichen.
Das Befehlsbestimmungsmodul 110 empfängt als Eingabe die Absicht des Spurwechsel-Fahrzeugs 136. Das Befehlsbestimmungsmodul 110 bestimmt dann einen Beschleunigungs- oder Abbremsungsbefehl 138 anhand der Absicht des Spurwechsel-Fahrzeugs 136. Wenn zum Beispiel die Absicht 136 Ausweichen ist, dann wird ein Beschleunigungsbefehl 138 bestimmt und dem Trägerfahrzeug 10 befohlen. Wenn in einem anderen Beispiel die Absicht 136 nicht Ausweichen ist, dann wird ein Verlangsamungsbefehl 138 bestimmt und dem Trägerfahrzeug 10 befohlen. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet der Befehl zusätzliche Informationen, die einem Insassen des Fahrzeugs oder einem anderen Fahrzeugsystem mitgeteilt werden können.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet der Befehl eine Ist-Beschleunigungs- oder Verlangsamungsrate, anhand derer das Trägerfahrzeug 10 gesteuert werden kann. Die Ist-Beschleunigungs- oder Verlangsamungsrate wird von einem Steuerkonzept vom Typ lineare quadratische Regelung (LQR) berechnet. Das LQR-Steuerkonzept stellt sicher, dass die Beschleunigungsrate je nach Ist-Geschwindigkeit, Geschwindigkeitsbegrenzungen und Entfernung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (falls vorhanden) Wirkungsgrad- und Komfort-Bedingungen erfüllt. Sobald das Spurwechsel-Fahrzeug dem Trägerfahrzeug ausweicht und ein Beschleunigungsbefehl bestimmt wird, führt das LQR-Steuerkonzept beispielsweise ein Geschwindigkeitsprofil zum Erreichen der Geschwindigkeitsbeschränkung durch. In einem anderen Beispiel führt das LQR-Steuerkonzept ein Verfahren zum Abstandshalten durch, um korrekte Beschleunigung/Verlangsamung zum Folgen des Spurwechsel-Fahrzeugs zu erzeugen, sobald das Spurwechsel-Fahrzeug dem Trägerfahrzeug nicht ausweicht.
Wie unter Bezugnahme auf 4 und weiterhin unter Bezugnahme auf die 1–3 ersichtlich, zeigt ein Ablaufdiagramm ein Steuerverfahren 400, das durch das Steuermodul 18 aus 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden kann. Wie angesichts der Offenbarung leicht zu verstehen, ist die Reihenfolge des Betriebs innerhalb des Verfahrens nicht auf die sequentielle Ausführung, wie in 4 gezeigt, beschränkt, sondern kann in einer oder mehreren variierenden Reihenfolgen, wie anwendbar, und gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 400 basierend auf einem oder mehreren vordefinierten Ereignissen und/oder kontinuierlich während des Betriebs des Fahrzeugs 10 ausgeführt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren bei 405 beginnen. Es wird ermittelt, ob ein Spurwechsel-Fahrzeug bei 410 erfasst wird. Wenn ein Spurwechsel-Fahrzeug nicht bei 410 erfasst wird, kann das Verfahren bei 420 enden. Wenn jedoch ein Spurwechsel-Fahrzeug bei 410 erfasst wird, werden die Daten zur Auswertung bei 430–450 erhalten. Beispielsweise wird das Geschwindigkeitsprotokoll 119 über n Zyklen bei 430 bestimmt. Die Ist-Geschwindigkeit des Spurwechsel-Fahrzeugs 122 und die Ist-Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs 120 werden bei 440 ermittelt. Die Ist-Entfernung zum Spurwechselpunkt für das Trägerfahrzeug 124 und die Ist-Entfernung zum Spurwechselpunkt für das Spurwechselfahrzeug 126 werden bei 450 ermittelt.
Danach werden anhand des Geschwindigkeitsprotokolls 119, der Entfernungen zum Spurwechselpunkt 124, 126 und der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeiten 120, 122 die Wahrscheinlichkeiten 128–134 bei 460–480 ermittelt. Die Wahrscheinlichkeiten 128, 130 basierend auf der Geschwindigkeit werden beispielsweise wie oben erläutert bei 460 ermittelt, und die Wahrscheinlichkeiten 132, 134 basierend auf der Zeit werden wie oben erörtert bei 470 ermittelt. Danach werden die kombinierten Wahrscheinlichkeiten anhand der Wahrscheinlichkeiten 128, 130 basierend auf der Geschwindigkeit und der Wahrscheinlichkeiten 132, 134 basierend auf der Zeit wie oben erörtert bei 480 ermittelt.
Die kombinierten Wahrscheinlichkeiten werden dann bei 490 ausgewertet. Wenn zum Beispiel die kombinierte Wahrscheinlichkeit Ausweichen größer ist als die kombinierte Wahrscheinlichkeit Nicht Ausweichen, wird bei 500 bestimmt, dass die Absicht des Spurwechsel-Fahrzeugs 136 Ausweichen ist. Der Beschleunigungsbefehl für das Trägerfahrzeug 10 wird bei 510 ermittelt, und der Befehl 138 wird zur Erzielung der ermittelten Beschleunigungsrate bzw. zur Bereitstellung einer Benachrichtigung bei 520 erzeugt. Danach kann das Verfahren bei 420 enden.
Wenn jedoch zum Beispiel die kombinierte Wahrscheinlichkeit des Ausweichens geringer oder gleich der kombinierten Wahrscheinlichkeit des Nicht-Ausweichens ist, wird bei 530 bestimmt, dass die Absicht des Spurwechsel-Fahrzeugs 136 das Nicht-Ausweichen ist. Der Verlangsamungsbefehl für das Trägerfahrzeug 10 wird bei 540 ermittelt, und der Befehl 138 wird zur Erzielung der ermittelten Verlangsamungsrate bzw. zur Bereitstellung einer Benachrichtigung bei 550 erzeugt. Danach kann das Verfahren bei 420 enden.
Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende ausführliche Beschreibung stellt Fachleuten auf dem Gebiet vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung der exemplarischen Ausführungsform oder von exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen aufgeführt wird, abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines ersten Fahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: das Bestimmen, durch einen Prozessor, dass ein zweites Fahrzeug an einem Spurwechselpunkt auf eine Spur fahren wird, auf der gerade das erste Fahrzeug fährt; und in Reaktion auf das Bestimmen: das Erhalten, durch den Prozessor, eines Geschwindigkeitsprotokolls des zweiten Fahrzeugs, das Bestimmen, durch den Prozessor, eines ersten Zeitwerts, der dem ersten Fahrzeug und dem Spurwechselpunkt zugeordnet ist; das Bestimmen, durch den Prozessor, eines zweiten Zeitwerts, der dem zweiten Fahrzeug und dem Spurwechselpunkt zugeordnet ist; das Bestimmen, durch den Prozessor, einer Absicht des zweiten Fahrzeugs anhand des Geschwindigkeitsprotokolls, des ersten Zeitwerts und des zweiten Zeitwerts; und das selektive Erzeugen, durch den Prozessor, eines Steuerbefehls an mindestens das erste Fahrzeug und eine Benachrichtigung auf der Grundlage der Absicht.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Bestimmen der Absicht ferner auf mindestens einem probabilistischen Rechenmodell beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Bestimmung der Absicht auf Änderungen der Geschwindigkeit beruht, die anhand des Geschwindigkeitsprotokolls bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Bestimmung der Absicht auf einem Unterschied zwischen dem ersten Zeitwert und dem zweiten Zeitwert beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: das Bestimmen einer ersten Wahrscheinlichkeit anhand des Geschwindigkeitsprotokolls; das Bestimmen einer zweiten Wahrscheinlichkeit anhand des ersten Zeitwerts; und worin das Bestimmen der Absicht auf der ersten Wahrscheinlichkeit und der zweiten Wahrscheinlichkeit beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit anhand des Geschwindigkeitsprotokolls und einer Verteilung, und worin die Bestimmung der Absicht auf der Wahrscheinlichkeit beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit anhand des ersten Zeitwerts, des zweiten Zeitwerts und einer Verteilung, und worin die Bestimmung der Absicht auf der Wahrscheinlichkeit beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: das Erhalten einer Ist-Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs; das Erhalten einer aktuellen Entfernung zum Spurwechselpunkt des ersten Fahrzeugs, und worin das Bestimmen des ersten Zeitwerts auf der aktuellen Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs und auf der Ist-Entfernung zum Spurwechselpunkt des ersten Fahrzeugs beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: das Erhalten einer Ist-Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs; das Erhalten einer aktuellen Entfernung zum Spurwechselpunkt des zweiten Fahrzeugs, und worin das Bestimmen des zweiten Zeitwerts auf der aktuellen Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs und auf der Ist-Entfernung zum Spurwechselpunkt des zweiten Fahrzeugs beruht.
System zur Steuerung eines ersten Fahrzeugs, Folgendes umfassend: ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium, umfassend: ein erstes Modul, das über einen Prozessor bestimmt, dass ein zweites Fahrzeug an einem Spurwechselpunkt auf eine Spur fahren wird, auf der gerade das erste Fahrzeug fährt und das einen Spurwechselpunkt festlegt; ein zweites Modul, das über einen Prozessor und in Reaktion auf die Festlegung ein Geschwindigkeitsprotokoll des zweiten Fahrzeugs erhält, einen ersten Zeitwert festlegt, der dem ersten Fahrzeug und dem Spurwechselpunkt zugeordnet wird und einen zweiten Zeitwert festlegt, der dem zweiten Fahrzeug und dem Spurwechselpunkt zugeordnet wird; ein drittes Modul, das über den Prozessor anhand des Geschwindigkeitsprotokolls, des ersten Zeitwerts und des zweiten Zeitwerts seine Absicht des zweiten Fahrzeugs festlegt; und ein viertes Modul, das über den Prozessor selektiv einen Steuerbefehl an mindestens das erste Fahrzeug erzeugt und eine Benachrichtigung auf der Grundlage der Absicht bereitstellt.