DE102012218935A1

DE102012218935A1 - Autobahneinfädelassistent und -steuerung

Info

Publication number: DE102012218935A1
Application number: DE102012218935A
Authority: DE
Inventors: Upali Priyantha Mudalige; Bakhtiar Brian Litkouhi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-04-25
Also published as: CN103065500A; US8810431B2; US20130099911A1; CN103065500B

Abstract

Ein Fahrzeugeinfädelsteuersystem umfasst ein Trägerkommunikationssystem in einem Trägerfahrzeug zum Austauschen von Fahrzeugpositions- und Fahrzeugkinematikdaten mit einem entfernten Kommunikationssystem in mindestens einem entfernten Fahrzeug. Ein Fahrzeugträgerprozessor bestimmt jeweilige Positionen und Bewegungswege des mindestens einen entfernten Fahrzeugs und des Trägerfahrzeugs. Der Trägerprozessor bestimmt eine Zeit bis zum Kreuzen auf der Basis der Positionen und der vorhergesagten Bewegungswege zwischen dem Trägerfahrzeug und dem entfernten Fahrzeug während eines Einfädelmanövers. Ein Trägerfahrzeug ist dazu konfiguriert, eine Trägerfahrzeug-Absichtsnachricht zum Aushandeln einer Einfädelposition zwischen dem Trägerfahrzeug und dem mindestens einen entfernten Fahrzeug vom Trägerkommunikationssystem zum entfernten Kommunikationssystem zu übertragen. Das Trägerfahrzeug führt das Einfädelmanöver unter Verwendung der ausgehandelten Einfädelposition aus.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform bezieht sich im Allgemeinen auf Fahrzeugkommunikation und Verkehrseinfädelverhaltensweisen.
Einfädelmanöver umfassen mindestens ein Fahrzeug, das in separaten Fahrspuren fährt, wobei das Fahrzeug in eine einzelne Fahrspur einfädeln muss. Das Einfädelmanöver wird implizit durch den Fahrer jedes Fahrzeugs durchgeführt, wobei der Fahrer individuell entscheidet, ob er vor oder hinter dem anderen Fahrzeug einfädeln sollte. Das heißt, jeder Fahrer steht nicht mit den anderen Fahrern in Kommunikation und muss auf der Basis seiner Beobachtung der relativen Position und Geschwindigkeit zwischen den zwei Fahrzeugen eine Entscheidung treffen, welche Einfädelposition ausgeführt werden sollte. Das einfädelnde Fahrzeug kann beschleunigen, um vor dem Fahrzeug auf der Durchgangsstraße einzufädeln, oder verlangsamen, um hinter dem Fahrzeug auf der Durchgangsstraße einzufädeln. Alternativ kann das Fahrzeug auf der Durchgangsstraße beschleunigen oder verlangsamen, um dem einfädelnden Fahrzeug Platz zu machen. Außerdem kann das Fahrzeug, das auf der Durchgangsstraße fährt, die Fahrspuren wechseln, um dem einfädelnden Fahrzeug Platz zu machen.
Häufig können Fahrer wählen, dieselbe Handlung wie das andere Fahrzeug durchzuführen, was dazu führt, dass gleichzeitig beide Fahrzeuge beschleunigen oder beide Fahrzeuge verlangsamen, wodurch verursacht wird, dass eines der Fahrzeuge bremst, nachdem erkannt wird, dass beide Fahrzeuge eine gleiche Beschleunigungshandlung oder Verlangsamungshandlung versuchen. Folglich kann eines der Fahrzeuge bremsen, um eine Kollision zu vermeiden, wenn es für einen der Fahrer ersichtlich ist, dass beide Fahrer dieselbe Absicht haben, wie z. B. Einfädeln vor dem anderen Fahrzeug. Eine Änderung der Geschwindigkeit wie z. B. Bremsen kann eine Kette von Bremsereignissen für Fahrzeuge, die dem bremsenden Fahrzeug folgen, verursachen, was schließlich zu einer Verkehrsverlangsamung oder einer Kollision führen kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Vorteil einer Ausführungsform ist das zusammenwirkende Einfädeln eines Fahrzeugs auf eine Durchgangsstraße einer befahrenen Straße. Ein Trägerfahrzeug kommuniziert mit einem entfernten Fahrzeug zum Austauschen von Positions- und Kinematikdaten zum Feststellen, ob sich die Fahrzeuge an einer Einfädelstelle kreuzen, auf der Basis ihrer abgeschätzten Fahrtwege. Auf der Basis der Positions- und Kinematikdaten überträgt das Trägerfahrzeug eine Einfädelabsichtsnachricht zum entfernten Fahrzeug zum Aushandeln einer Einfädelposition. Bei der Akzeptanz der ausgehandelten Einfädelposition führt das Trägerfahrzeug das ausgehandelte Einfädelmanöver zum Einfädeln der Fahrzeuge aus. Der Vorteil besteht darin, dass beide Fahrzeuge die ausgehandelten Einfädelpositionen kennen, was ein zusammenwirkendes Einfädeln des einfädelnden Fahrzeugs in die Durchgangsstraße ermöglicht, was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass ein Fahrzeug mit einer großen Rate verlangsamen muss, um sich auf das Einfädelereignis einzustellen. Dies verringert auch die Wahrscheinlichkeit von potentiellen Fahrzeugzusammenstößen in Autobahneinfädelsituationen.
Eine Ausführungsform zieht ein Fahrzeugeinfädelsteuersystem in Betracht, das ein Trägerkommunikationssystem in einem Trägerfahrzeug mm Austauschen von Fahrzeugpositions- und Fahrzeugkinematikdaten mit einem entfernten Kommunikationssystem in mindestens einem entfernten Fahrzeug umfasst. Ein Fahrzeugträgerprozessor bestimmt jeweilige Positionen und Fahrtwege des mindestens einen entfernten Fahrzeugs und des Trägerfahrzeugs. Der Trägerprozessor bestimmt eine Zeit bis mm Kreuzen auf der Basis der Positionen und vorhergesagten Fahrtwege zwischen dem Trägerfahrzeug und dem entfernten Fahrzeug während eines Einfädelmanövers. Ein Trägerfahrzeug ist dazu konfiguriert, eine Trägerfahrzeug-Absichtsnachricht mm Aushandeln einer Einfädelposition zwischen dem Trägerfahrzeug und dem mindestens einen entfernten Fahrzeug vom Trägerkommunikationssystem mm entfernten Kommunikationssystem zu übertragen. Das Trägerfahrzeug führt das Einfädelmanöver unter Verwendung der ausgehandelten Einfädelposition aus.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Fahrbahninfrastruktur, die mehrere Einfädelstellen zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm für das Fahrzeugeinfädelsteuersystem für ein Trägerfahrzeug.
3 ist eine Ansicht einer Durchgangsstraße, die mit einer Zufahrtsfahrspur zusammenläuft, in auseinandergezogener Anordnung.
4 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens mm zusammenwirkenden Durchführen eines Einfädelmanövers.
5 ist eine geometrische Darstellung zum Bestimmen einer Position einer Einfädelfahrspur.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 stellt eine Fahrbahninfrastruktur 10 dar, die mehrere Einfädelstellen umfasst, wie z. B. eine Autobahnkreuzstruktur. Die Autobahnkreuzstruktur umfasst mehrere Auffahrten und Ausfahrten, wobei Fahrzeuge auf Durchgangsstraßen einfahren und von diesen abfahren. Mehrere Fahrzeuge sind gezeigt, wobei ein Fahrzeug, das auf einer Auffahrt fährt, auf eine Durchgangsstraße einfädelt, die von einem zweiten Fahrzeug befahren ist. Ein Fahrzeug, das auf der Auffahrt fährt, kann entweder hinter dem anderen Fahrzeug einfädeln, vor dem anderen Fahrzeug einfädeln oder das Fahrzeug auf der Durchgangsstraße kann auf eine benachbarte Fahrspur fahren, wenn sie verfügbar ist, um das einfädelnde Fahrzeug in die Durchgangsstraße einfahren zu lassen.
Um ein Einfädelmanöver zusammenwirkend auszuführen, kommunizieren ein Trägerfahrzeug 12 und ein entferntes Fahrzeug 14 über ein Kommunikationssystem miteinander. Das Kommunikationssystem kann ein V2X-Kommunikationssystem umfassen, das auch als Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssystem (V2V-Kommunikationssystem), Infrastruktur-Fahrzeug-Kommunikationssystem (I2V-Kommunikationssystem) und Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikationssystem (V2I-Kommunikationssystem) bekannt ist. In einem V2I- oder I2V-Kommunikationssystem werden Nachrichten zu anderen Fahrzeugen direkt rundgesendet. In einem V2I- oder einem I2V-Kommunikationssystem werden Nachrichten zwischen einem Fahrzeug und einer Entität rundgesendet. Die Nachrichten werden indirekt zu anderen Fahrzeugen über eine andere feste Infrastruktur oder Entität als ein Fahrzeug rundgesendet.
Daten, die zwischen Fahrzeugen übertragen werden, können Positionsdaten, Kinematikdaten, Wegverlaufsdaten, Daten des projizierten Fahrtweges, Entfernungsdaten, Entfernungsänderungsratendaten, Kursfahrtrichtungsdaten und Navigationsdaten umfassen, sind jedoch nicht darauf begrenzt. Die Daten werden zum Feststellen, wenn ein Fahrzeug in eine Einfädelzone einfährt, zwischen Fahrzeugen rundgesendet.
2 stellt ein Blockdiagramm für das Fahrzeugeinfädelsteuersystem für ein Trägerfahrzeug dar. Das Fahrzeugeinfädelsteuersystem 20 umfasst ein Trägerkommunikationssystem 22, eine Verarbeitungseinheit 24 und mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstellenvorrichtung (HMI) 26.
Das Trägerkommunikationssystem 22 tauscht Nachrichten mit einem entfernten Kommunikationssystem 27 aus. Die Fahrzeugposition, die Fahrzeugkinematik des Fahrzeugwegverlaufs, der projizierte Weg, Einfädelabsichten, Quittungsaustauschdaten und andere Parameter, wie vorher beschrieben, können als Teil einer Bakennachricht übertragen werden, die periodisch zwischen Fahrzeugen rundgesendet wird.
Eine Vorrichtung 28 eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) kann vom Trägerfahrzeug 12 zum Bestimmen und Aufrechterhalten der Positions- und Kinematikdaten des Trägerfahrzeugs 12 verwendet werden. Bordsensoren 30 können auch im Trägerfahrzeug 12 zum Detektieren der Anwesenheit von entfernten Fahrzeugen, Objekten und Straßenmarkierungen entlang der Fahrtroute verwendet werden. Bordsensoren können auch verwendet werden, um den Fahrzeugort zu bestimmen und die Fahrzeugpositionsbestimmungsgenauigkeit zu verbessern, wenn die GPS-Verfügbarkeit begrenzt ist.
Die Verarbeitungseinheit 24 empfängt die Parameterdaten von entfernten Fahrzeugen über das Trägerkommunikationssystem 22 und verwendet die Daten in Zusammenwirkung mit Trägerfahrzeug-Parameterdaten, um ein bevorstehendes Einfädelereignis zu detektieren. Die verwendeten Trägerfahrzeug-Parameterdaten umfassen Daten von einer GPS-Vorrichtung 28, von Bordsensoren 30, von einer Navigationsvorrichtung 32, von digitalen Karten 34, von fahrzeugexternen Diensten (z. B. OnStar^®) 36 und von anderen Fahrzeugmodulen 38, sind jedoch nicht darauf begrenzt.
Die Verarbeitungseinheit 24 kann entweder in einem Einfädelunterstützungsmodus oder einem Einfädelsteuermodus funktionieren. Im Einfädelunterstützungsmodus identifiziert die Verarbeitungseinheit 24 die bevorstehende Einfädelstelle, stellt fest, ob ein Einfädelereignis wahrscheinlich stattfindet, und benachrichtigt den Fahrer des Trägerfahrzeugs über das bevorstehende Einfädelereignis. Die Benachrichtigung an den Fahrer kann unter Verwendung der HMI 26 betätigt werden. Die Verarbeitungseinheit 24 koordiniert das Aushandeln der Einfädelabsicht des Fahrers mit dem entfernten Fahrzeug 14, so dass ein koordiniertes Einfädelmanöver vom Fahrer des Trägerfahrzeugs 12 ausgeführt werden kann. Das Trägerfahrzeug-Kommunikationssystem 22 kann verwendet werden, um die Einfädelabsicht des Fahrers zu übertragen. Alternativ kann das Trägerfahrzeug-Kommunikationssystem mehr als einen Kommunikationskanal zum Übertragen der Einfädelabsicht des Fahrers und zum Empfangen der Akzeptanz der Einfädelabsicht des Fahrers durch das entfernte Fahrzeug umfassen. Dies ermöglicht, dass Nachrichten bei Bedarf übertragen werden, wenn es erforderlich ist, im Gegensatz zur V2X-Nachrichtenübermittlung, die periodisch eine Bakennachricht überträgt, die die Parameterdaten enthält. Die Verarbeitungseinheit 24 koordiniert die Antwort vom entfernten Fahrzeug und informiert den Fahrer, ob die ausgehandelten Einfädelpositionen akzeptiert werden. Die Kommunikation vom entfernten Fahrzeug kann an den Fahrer über die HMI 26 oder irgendeine andere Vorrichtung ausgegeben werden, die in der Lage ist, mit dem Fahrer des Trägerfahrzeugs 12 zu kommunizieren.
Im Einfädelsteuermodus identifiziert die Verarbeitungseinheit 24 die bevorstehende Einfädelstelle, stellt fest, ob ein Einfädelereignis wahrscheinlich stattfindet, und koordiniert dann das ausgehandelte Einfädelmanöver autonom ohne Fahrereingriff. Die Verarbeitungseinheit 24 tauscht kontinuierlich Parameterddaten mit dem entfernten Fahrzeug 14 aus und verwendet Bordvorrichtungen, wie vorstehend beschrieben, um die projizierten Wege beider Fahrzeuge und eine Zeit bis zum Kreuzen kontinuierlich zu bestimmen. Auf der Basis der Positionen und Fahrzeugdynamik bestimmt die Verarbeitungseinheit 24 eine Einfädelposition und handelt autonom die Einfädelposition mit dem entfernten Fahrzeug 14 über das Kommunikationssystem aus, wie vorstehend beschrieben. Sobald die Verarbeitungseinheit 24 die Akzeptanz der ausgehandelten Einfädelposition empfangt, steuert die Verarbeitungseinheit 24 dann das Fahrzeug zum Ausführen des Einfädelmanövers. Das Einfädelmanöver kann eine Beschleunigung des Trägerfahrzeugs 12, um vor dem entfernten Fahrzeug 14 einzufädeln, eine Verlangsamung des Trägerfahrzeugs 12 zum Einfädeln hinter dem entfernten Fahrzeug 14, das Aufrechterhalten einer gleichen Geschwindigkeit, um zu ermöglichen, dass das entfernte Fahrzeug 14 das Einfädelmanöver durchführt, oder das Wechseln von Fahrspuren, um zu ermöglichen, dass das entfernte Fahrzeug 14 auf die Durchgangsstraße 40 einfädelt, umfassen.
Die Verarbeitungseinheit 24 kann eine Steuereinheit sein, die den Antriebsstrang oder Lenksteuerungen zum Vollenden des Einfädelmanövers steuert. Alternativ kann die Verarbeitungseinheit 24 in Zusammenwirkung mit anderen existierenden Modulen im Trägerfahrzeug 12 zum Ausführen des Einfädelmanövers arbeiten.
Selbstverständlich können die entfernten Fahrzeuge dieselbe Architektur wie das Trägerfahrzeug, das das Einfädelmanöver überträgt und ausführt, enthalten.
3 stellt eine Ansicht einer Durchgangsstraße 40, die mit einer Einfahrtsfahrspur 42 zusammenläuft, zum Beschreiben des Einfädelmanövers in auseinandergezogener Anordnung dar. Ein Trägerfahrzeug 12 und ein entferntes Fahrzeug 14 sind gezeigt, die in eine Einfädelzone 44 einfahren, die ein Kreuzungspunkt der Durchgangsstraße 40 und der Einfahrtsfahrspur 42 ist. Verschiedene Positions-, Entfernungs- und Geschwindigkeitsparameter in Bezug auf das Trägerfahrzeug 12 und das entfernte Fahrzeug 14 werden verwendet, um eine Zeit bis zum Kreuzen (TTI) am Kreuzungspunkt 46 festzulegen. Selbstverständlich können sowohl das Trägerfahrzeug 12 als auch das entfernte Fahrzeug 14 Positions-, Fahrtrichtungs- und Kinematikdaten senden und empfangen und die Parameter bestimmen, die hier erörtert werden.
Eine Entfernung R_HR wird kontinuierlich zwischen den Fahrzeugen abgeschätzt. Die Entfernung R_HR stellt einen direkten linearen Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug 12 und dem entfernten Fahrzeug 14 dar, wenn jedes Fahrzeug entlang seiner jeweiligen Straßen fährt, bis die Fahrzeuge die Einfädelzone 44 erreichen.
Eine Fahrtrichtung des Trägerfahrzeugs h_H wird ständig aktualisiert und eine Fahrtrichtung des entfernten Fahrzeugs h_R wird ständig aktualisiert. Eine momentane Fahrtrichtungsdifferenz dH_HR, die im Allgemeinen bei 48 gezeigt ist, wird aktualisiert. Ein Wegverlauf 50 des Trägerfahrzeugs 12 und der Wegverlauf 52 des entfernten Fahrzeugs 14 werden bewahrt und in Zusammenwirkung mit den Entfernungs- und Fahrtrichtungsinformationen zum Bestimmen einer vorhergesagten Vorwärtsweggeometrie 54 für das Trägerfahrzeug 12 und einer vorhergesagten Vorwärtsweggeometrie 56 für das entfernte Fahrzeug 14 verwendet. Die vorhergesagte Vorwärtsweggeometrie für beide jeweiligen Fahrzeuge kann durch digitale Karten und/oder Bordfahrzeugsensoren bestimmt werden. Der Wegverlauf für beide jeweiligen Fahrzeuge kann durch GPS und/oder Bordsensoren oder Karten bestimmt werden.
Die TTI basiert auf den Bewegungswegen in einem gegebenen Moment zum Zeitpunkt (j) und wird als Funktion der Entfernung zwischen den Fahrzeugbewegungswegen und der Geschwindigkeit zum Zeitpunkt (j) bestimmt und wird durch die folgende Formel bestimmt: TTI = (S_j/v_j) wobei S_j ein Abstand entlang der Bewegungswege zwischen der aktuellen Fahrzeugposition und der Kreuzungsstelle 46 zum Zeitpunkt (j) ist und v eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zum Zeitpunkt (j) ist.
Ein vorhergesagtes Kollisionszeitfenster (PCTW) kann als Funktion der TTI bestimmt werden. Das PCTW wird durch die folgende Formel dargestellt: (TTI – T_d) < t < (TTI + T_d) wobei TTI eine Zeit bis zum Kreuzen von Bewegungswegen der jeweiligen Fahrzeuge ist und T_d eine abgeschätzte Veränderung der Zeit bis zum Kreuzen auf der Basis der Unsicherheit der Abschätzung der Fahrzeugdynamik, der Fahrzeugpositionierung, des Verkehrs und der Umgebungsbedingungen wie z. B. Regen, Schnee und Straßenzustand ist. Imaginäre Sicherheitshüllkurven 57 und 58 werden um das Trägerfahrzeug 12 bzw. das entfernte Fahrzeug 14 konstruiert. Die Sicherheitshüllkurven können eine beliebige Form aufweisen, wie z. B. Oval, Rechteck, Kreis usw. Das geometrische Fahrzeugzentrum und das Sicherheitshüllkurvenzentrum müssen nicht notwendigerweise zusammenfallen. Die Sicherheitshüllkurve schafft eine Sicherheitstoleranz aufgrund von Fahrzeugpositionierungsfehlern und anderen Messfehlern. Die T_d wird durch die maximale Sicherheitshüllkurvenlänge zwischen dem Träger- und dem entfernten Fahrzeug abgeschätzt. Die Größe der Sicherheitshüllkurven hängt von der Positionierungsgenauigkeit, der Fahrzeugdynamik, den Verkehrs- und Umgebungsbedingungen ab, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein. T_d kann als max length (SE_j, SE_j)/2 dargestellt werden.
Nachdem die Feststellung durchgeführt ist, dass das PCTW zeigt, dass die beiden Fahrzeuge sich innerhalb der Zusammenlaufzone 44 im gleichen Zeitmoment befinden, werden Nachrichten zwischen dem Trägerfahrzeug 12 und dem entfernten Fahrzeug 14 zum Aushandeln der Einfädelposition jedes Fahrzeugs ausgetauscht.
4 stellt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Aushandeln von Einfädelpositionen zwischen dem Trägerfahrzeug und dem entfernten Fahrzeug dar. In Schritt 60 werden Daten zwischen den Fahrzeugen über ein V2X-Kommunikationssystem zum Feststellen, ob sich das Fahrzeug an einem Einfädelbeginn befindet, ausgetauscht. Der Einfädelbeginn ist hier als irgendeine Zeit, zu der ein Trägerfahrzeug eine Kreuzung von zukünftigen Wegen mit einem entfernten Fahrzeug an einer Einfädelstelle vorhersagt, bis zu einer Zeit, zu der das Trägerfahrzeug die Vorfahrt mit dem entfernten Fahrzeug an der Einfädelstelle aushandelt und das Einfädelmanöver vollendet, definiert. Daten umfassen Positionsdaten, Kinematikdaten, Wegverlaufsdaten und Daten des vorhergesagten Weges, sind jedoch nicht darauf begrenzt.
In Schritt 61 wird eine bevorstehende Einfädelstelle, wie z. B. eine bevorstehende Autobahnauffahrt, identifiziert. Die bevorstehende Autobahnauffahrt kann beispielsweise von Kartendaten erhalten werden.
In Schritt 62 werden ein Abstand bis zur Auffahrt und ein Ort der Auffahrt auf der Basis von GPS- und Bordvorrichtungen berechnet. Alternativ können diese Parameter auf der Basis von V2X-Informationen von entfernten Fahrzeugen berechnet werden.
In Schritt 63 wird eine Feststellung durchgeführt, ob das Trägerfahrzeug auf der Durchgangsstraße fährt oder ob das Trägerfahrzeug auf der Auffahrt (z. B. Einfädelstraße) fährt. Das heißt, das Trägerfahrzeug identifiziert sich als Durchgangsstraßen-Trägerfahrzeug oder als einfädelndes Trägerfahrzeug. Eine solche Feststellung kann unter Verwendung von Karten, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugfahrtrichtungen, der Lenkwinkelverläufe relativ zum aktuellen Lenkwinkel, des Wegverlaufs und/oder der Vorwärtsweggeometrie identifiziert werden.
In Schritt 64 kann eine Feststellung durchgeführt werden, ob die Auffahrt auf der rechten Seite oder der linken Seite des Fahrzeugs liegt. Solche Informationen können aus Kartendaten bestimmt werden. Wenn keine Kartendaten verfügbar sind, dann können solche Informationen von Bordsensordaten oder Positionsdaten, wie in V2X-Kommunikationen übertragen, bestimmt werden. Mit Bezug auf 5 ist eine geometrische Darstellung des Trägerfahrzeugs relativ zu entfernten Fahrzeugen zum Bestimmen, auf welcher Seite die Einfädelfahrspur liegt, gezeigt. Das Trägerfahrzeug 12 kann in Abhängigkeit von einer Position der anderen entfernten Fahrzeuge, die entlang der Durchgangsstraße fahren, relativ zum Trägerfahrzeug bestimmen, ob die Einfädelfahrspur auf der rechten Seite des Trägerfahrzeugs oder der linken Seite des Trägerfahrzeugs liegt. Das Trägerfahrzeug 12 bestimmt zuerst seine für entfernte Fahrzeuge relevante Position. Der Punkt a stellt die Position des Trägerfahrzeugs 12 dar. Der Punkt b stellt das vordere Zentrum des Trägerfahrzeugs 12 dar. Der Punkt rv₁ stellt eine Position eines ersten entfernten Fahrzeugs dar und rv₂ stellt eine Position des zweiten entfernten Fahrzeugs dar. Die folgende Gleichung wird verwendet, um festzustellen, auf welcher Seite des Fahrzeugs ein entferntes Fahrzeug liegt, und wird dargestellt durch: (b_x – a_x)·(R_y – a_y) – (R_x – a_x)·(b_y – a_y) wobei a_x und a_y Längskoordinaten des Punkts a sind, wobei b_x und b_y Quer- und Längskoordinaten des Punkts b sind, und R_x und R_y die Längs- und Querpositionskoordinaten des Orts eines entfernten Fahrzeugs darstellen, wie z. B. rv₁ oder rv₂.
Wenn die Ergebnisse von der vorherigen Gleichung positiv sind, dann fährt das jeweilige entfernte Fahrzeug, das entlang der Durchgangsstraße fährt, auf der linken Seite des Fahrzeugs und daher ist die Einfädelfahrspur auf der rechten Seite des Fahrzeugs angeordnet. Wenn die Ergebnisse von der vorherigen Gleichung negativ sind, dann fährt das jeweilige entfernte Fahrzeug, das entlang der Durchgangsstraße fährt, auf der rechten Seite des Fahrzeugs und daher ist die Einfädelfahrspur auf der linken Seite des Fahrzeugs angeordnet.
Mit erneutem Bezug auf 3 werden in Schritt 65 die momentane Fahrtrichtungsdifferenz dH_HR und der Abstand zwischen den Fahrzeugbewegungswegen R_HR kontinuierlich überwacht.
In Schritt 66 wird eine Feststellung durchgeführt, ob sowohl die momentane Fahrtrichtungsdifferenz dH_HR als auch der Abstand zwischen den Fahrzeugbewegungswegen R_HR abnehmen. Eine Abnahme beider Parameter weist darauf hin, dass ihre Kreuzungswege sich einander nähern. Wenn die Feststellung durchgeführt wird, dass die momentane Fahrtrichtungsdifferenz dH_HR und der Abstand zwischen den Fahrzeugbewegungswegen R_HR nicht abnehmen, dann kehrt die Routine zu Schritt 65 zurück. Wenn die Feststellung durchgeführt wird, dass dH_HR und R_HR abnehmen, dann geht die Routine zu Schritt 67 weiter.
In Schritt 67 identifiziert sich das Trägerfahrzeug als Durchgangsstraßenfahrzeug oder einfädelndes Fahrzeug und tauscht kontinuierlich Kinematik-, Positions-, Wegverlaufsdaten und Daten des vorhergesagten Weges mit dem entfernten Fahrzeug aus.
In Schritt 68 werden die TTI und die T_d bestimmt.
In Schritt 69 wird das PCTW als Funktion der TTI und der T_d bestimmt.
In Schritt 70 wird eine Feststellung durchgeführt, ob das PCTW innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Wenn das PCTW nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, was darauf hinweist, dass keine Kollision besteht und dass die Fahrzeuge ohne gegenseitige Unterstützung einfädeln können, dann geht die Routine zu Schritt 78 weiter, in dem die Routine endet. Wenn die Feststellung durchgeführt wird, dass das PCTW innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, dann geht die Routine zu Schritt 71 weiter.
In Schritt 71 wird eine Trägerfahrzeug-Absichtsnachricht zum entfernten Fahrzeug übertragen. Die Trägerfahrzeug-Absichtsnachricht überträgt die Absicht des Trägerfahrzeugs, ob es beabsichtigt, vor dem entfernten Fahrzeug oder hinter dem entfernten Fahrzeug einzufädeln oder die Fahrspuren zu wechseln, um zu ermöglichen, dass das Einfädeln stattfindet.
Wenn das Fahrzeugeinfädelsteuersystem ein Einfädelunterstützungssystem ist, dann bestimmt der Fahrer des Fahrzeugs seine beabsichtigte Einfädelposition und registriert seine Absicht der Einfädelposition durch die Fahrzeug-Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI). Die HMI kann einen Sprachbefehl, einen elektronischen Schalter im Fahrzeug oder einen Berührungsbildschirm umfassen, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Die Einfädelabsichten des Fahrers, die durch die HMI übertragen werden, werden zum entfernten Fahrzeug über das Trägerfahrzeug-Kommunikationssystem und das Kommunikationssystem des entfernten Fahrzeugs übertragen. Selbstverständlich kann die Einfädelabsicht über ein anderes separates Kommunikationssystem (z. B. OnStar^®) als jenes, das verwendet wird, um die Positionsdaten, Kinematikdaten und Wegverlaufsdaten und Daten des vorhergesagten Weges zu übertragen, übertragen werden. Dies kann zum Übertragen von Nachrichten mit einer schnelleren Rate und bei Bedarf durchgeführt werden, wohingegen Positions- und Kinematikdaten häufig als periodische Bakennachricht in vorbestimmten Zeitintervallen übertragen werden.
Wenn das Fahrzeugeinfädelsteuersystem ein Einfädelsteuersystem ist, das das Einfädeln autonom steuert, dann bestimmt ein Prozessor des Trägerfahrzeugs eine gewünschte Einfädelposition als Funktion einer vorhergesagten Ankunftszeit an der Einfädelstelle zusätzlich zu anderen Positions- und Kinematikdaten. Wie vorher beschrieben, kann das Kommunikationssystem, das die Einfädelabsicht überträgt, über einen Kommunikationskanal oder ein Kommunikationssystem durchgeführt werden, das anders ist als jenes, das verwendet wird, um die Bakennachricht zu übertragen.
In Schritt 72 wird eine Feststellung durchgeführt, ob das entfernte Fahrzeug die Trägerfahrzeug-Einfädelabsichten empfangen hat und die Einfädelabsichten akzeptiert hat. Wenn eine Akzeptanz empfangen wurde, dann geht die Routine zu Schritt 73 weiter. Wenn das entfernte Fahrzeug die Einfädelabsichten des Trägerfahrzeugs nicht akzeptiert, dann führt das System das ausgehandelte Einfädelmanöver auf der Basis eines vorbestimmten Schemas aus, wie z. B. einer Strategie, dass der zuerst Ankommende vorn einfädelt, oder einer Strategie, dass der zuletzt ankommende hinten einfädelt.
In Schritt 73 wird in Ansprechen auf das Empfangen einer Akzeptanz der Einfädelabsicht des Fahrzeugs eine Feststellung durchgeführt, ob eine manuelle Benachrichtigung geliefert werden soll oder das Einfädelmanöver autonom durchgeführt werden soll. Wenn das Fahrzeugeinfädelsteuersystem sich in einem Einfädelunterstützungsmodus befindet, dann geht die Routine zu Schritt 74 weiter, in dem eine Benachrichtigung für den Fahrer des Fahrzeugs geliefert wird, dass das entfernte Fahrzeug die Einfädelabsicht des Trägerfahrzeugs akzeptiert hat. Die Benachrichtigung kann in Form einer visuellen, hörbaren oder haptischen Rückmeldung vorliegen. Dies kann durch die HMI des Fahrzeugs ausgeführt werden.
In Schritt 75 führt der Fahrer des Fahrzeugs dann das Einfädelmanöver unter Verwendung der Einfädelposition, wie zwischen dem Trägerfahrzeug und dem entfernten Fahrzeug ausgehandelt, aus. Nachdem das Einfädelmanöver vollendet ist, geht die Routine zu Schritt 78 weiter, in dem die Routine endet.
In Schritt 73 geht dann, wenn sich das System in einem Einfädelsteuermodus befindet, der das Fahrzeug autonom einfädelt, die Routine zu Schritt 76 weiter. In Schritt 76 tauschen das Trägerfahrzeug und das entfernte Fahrzeug kontinuierlich gegenseitige Geschwindigkeitsprofile und die Fahrspurpositionierung aus, erfassen und verfolgen diese, um das Einfädelmanöver zu koordinieren.
In Schritt 77 kann zum Vollenden des Einfädelmanövers eine Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs erhöht oder verringert werden oder ein Fahrspurwechsel kann ausgeführt werden. Selbstverständlich kann das entfernte Fahrzeug Geschwindigkeitsänderungen ausführen, um zu helfen, das Einfädelmanöver mit dem Trägerfahrzeug zu erleichtern.
In Schritt 78 endet die Einfädelroutine und die Routine kehrt zu Schritt 60 zum Detektieren einer nächsten Einfädelstelle zurück.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben wurden, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Fahrzeugeinfädelsteuersystem, das umfasst: ein Trägerkommunikationssystem in einem Trägerfahrzeug zum Austauschen von Fahrzeugpositions- und Fahrzeugkinematikdaten mit einem entfernten Kommunikationssystem in mindestens einem entfernten Fahrzeug; und einen Fahrzeugträgerprozessor zum Bestimmen von jeweiligen Positionen und Bewegungswegen des mindestens einen entfernten Fahrzeugs und des Trägerfahrzeugs, wobei der Trägerprozessor eine Zeit bis zum Kreuzen auf der Basis der Positionen und vorhergesagten Bewegungswege zwischen dem Trägerfahrzeug und dem entfernten Fahrzeug während eines Einfädelmanövers bestimmt; wobei ein Trägerfahrzeug dazu konfiguriert ist, eine Trägerfahrzeug-Absichtsnachricht zum Aushandeln einer Einfädelposition zwischen dem Trägerfahrzeug und dem mindestens einen entfernten Fahrzeug vom Trägerkommunikationssystem zum entfernten Kommunikationssystem zu übertragen, und wobei das Trägerfahrzeug das Einfädelmanöver unter Verwendung der ausgehandelten Einfädelposition ausführt.
Fahrzeugeinfädelsteuersystem nach Anspruch 1, das ferner einen Einfädelwarnindikator im Trägerfahrzeug zum Warnen eines Fahrers vor einem bevorstehenden Einfädelereignis mit dem mindestens einen entfernten Fahrzeug umfasst, und wobei der Fahrer die ausgehandelte Einfädelposition manuell herstellt.
Fahrzeugeinfädelsteuersystem nach Anspruch 1, wobei der Trägerprozessor automatisch eine gewünschte Einfädelposition auf der Basis der Positionen und Bewegungswege des Trägerfahrzeugs und des mindestens einen entfernten Fahrzeugs bestimmt.
Fahrzeugeinfädelsteuersystem nach Anspruch 3, wobei die Zeit bis zum Kreuzen zwischen dem Trägerfahrzeug und dem entfernten Fahrzeug darauf basiert, ob das Trägerfahrzeug und das entfernte Fahrzeug innerhalb eines jeweiligen Zeitfensters kollidieren, wobei das vorhergesagte Kollisionszeitfenster durch die folgende Formel dargestellt wird: (TTI – T_d) < t < (TTI + T_d) wobei TTI eine Zeit bis zum Kreuzen von Bewegungswegen der jeweiligen Fahrzeuge ist, T_d eine abgeschätzte Veränderung der Zeit bis zum Kreuzen auf der Basis einer Unsicherheit der Abschätzung der Fahrzeugdynamik, Fahrzeugpositionierung, des Verkehrs und der Umgebungsbedingungen ist.
Fahrzeugeinfädelsteuersystem nach Anspruch 3, wobei die Einfädelposition des Trägerfahrzeugs auf einer Bestimmung einer Zeit bis zur Ankunft an einer vorhergesagten Einfädelstelle basiert.
Fahrzeugeinfädelsteuersystem nach Anspruch 5, wobei der Prozessor feststellt, dass das Trägerfahrzeug vor dem entfernten Fahrzeug einfädelt, und zwar auf der Basis dessen, dass das Trägerfahrzeug als erstes an der vorhergesagten Einfädelstelle relativ zum entfernten Fahrzeug ankommt.
Fahrzeugeinfädelsteuersystem nach Anspruch 5, wobei der Prozessor feststellt, dass das Trägerfahrzeug hinter dem entfernten Fahrzeug einfädelt, und zwar auf der Basis dessen, dass das Trägerfahrzeug als letztes an der vorhergesagten Einfädelstelle relativ zum entfernten Fahrzeug ankommt.
Fahrzeugeinfädelsteuersystem nach Anspruch 5, wobei der Prozessor die Trägerfahrzeug-Einfädelposition auf der Basis einer Position der vorhergesagten Stelle von anderen entfernten Fahrzeugen relativ zum Trägerfahrzeug und des entfernten Fahrzeugs an der vorhergesagten Einfädelstelle bestimmt.
Fahrzeugeinfädelsteuersystem nach Anspruch 2, wobei das Trägerfahrzeug zum Ausführen des Einfädelmanövers die Geschwindigkeit autonom ändert.
Fahrzeugeinfädelsteuersystem nach Anspruch 2, wobei das Trägerfahrzeug zum Ausführen des Einfädelmanövers die Fahrspuren autonom wechselt.