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Title:
METHOD FOR PREVENTING LOSS OF OBJECT CAUSED BY INCORRECT RESPONSES DURING HEADWAY CONTROLS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/010194
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for preventing loss of object caused by incorrect responses during headway controls in which a reference object (R, E4) is located in an anticipated vehicle driving corridor (25). The vehicle's distance from the reference object (R, E4) is measured and adjusted to a predetermined target distance. The invention provides a reliable method for preventing loss of object caused by incorrect responses, in which a control corresponding to the driver's senses is enabled during loss of the reference object (R, E4), assesses both data characterized by vehicle driving situations and data specific to reference objects after the reference object (R, E4) has abandoned the sensing area of a sensor and/or the vehicle driving corridor. According to this evaluation, it is decided whether to continue referring to the lost reference object or whether to select a next reference object (E1, E2, E3).

Inventors:
REUTER HAGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/005367
Publication Date:
March 04, 1999
Filing Date:
August 25, 1998
Export Citation:
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Assignee:
MANNESMANN VDO AG (DE)
REUTER HAGEN (DE)
International Classes:
B60K31/00; B60W30/16; G08G1/16; G01S13/93; (IPC1-7): B60K31/00; G01S13/93; G08G1/16; G05D1/02
Domestic Patent References:
WO1995010053A11995-04-13
Foreign References:
EP0657857A11995-06-14
DE19614061A11996-10-10
US5629851A1997-05-13
US5572428A1996-11-05
US4519469A1985-05-28
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Verhinderung objektverlustbedingter Fehireaktionen bei Abstandsregelungen, bei welchen sich ein Regelobjekt in einem voraussichtlichen Fahrkorridor eines Fahrzeuges befindet, dessen Abstand zu dem Regelobjekt gemessen und auf einen vorgegebe nen Sollabstand eingeregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nachdem das Regelobjekt einen Erfassungsbereich eines Sensors und/oder den Fahrkorridor des Fahrzeuges verlassen hat, fahrsitua tionscharakteristische Daten des Fahrzeuges und regelobjektspezifi sche Daten gemeinsam bewertet werden und in Abhängigkeit von dieser Bewertung entschieden wird, ob weiter auf das verlorene Re gelobjekt geregelt wird oder ein nächstes Regelobjekt ausgewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrsituationscharakteristischen Daten fahrzeugdynamische Daten und/oder fahrspurbezogene Daten enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrzeugdynamischen Daten die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Fahrzeugbeschleunigung enthalten.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrspurbezogenen Daten Aussagen über den gefahrenen Kurven radius und deren Zeitverlauf enthalten.
5. Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrsituationscharakteristischen Daten des Fahrzeuges in Priori tätsklassen eingeteilt werden, wobei die fahrspurbezogenen Daten vorrangig bewertet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die re gelobjektspezifischen Daten fahrdynamische Eigenschaften des Re gelobjektes enthalten.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß re gelobjektspezifische Daten den Ort des Objektverlustes enthalten.
Description:
Beschreibung Verfahren zur Verhinderung objektveriustbedingter Fehireaktionen bei Abstandsregelungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung objektverlustbe- dingter Fehireaktionen bei Abstandsregelungen, bei welchen sich ein Re- gelobjekt in einem voraussichtlichen Fahrkorridor eines Fahrzeuges befin- det, dessen Abstand zu dem Regelobjekt gemessen und auf einen vorge- gebenen Sollabstand eingeregelt wird.

In automatischen Geschwindigkeits-und Abstandsregelungssystemen zur Erfassung der Verkehrssituation ist es üblich, mit Hilfe von Signalen von Gierratensensoren bzw. Raddrehzahisensoren eine Fahrspur des Kraft- fahrzeuges vorauszusagen. Das heißt, es wird festgestellt, an welcher Stelle sich das Fahrzeug nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraumes wahrscheinlich aufhalten wird und welche vorausfahrenden Fahrzeuge sich im Fahrkorridor des eigenen Fahrzeuges aufhalten.

Für das abstandsgeregelte Fahren wird anhand der vom Radar ermittelten Objekte und aus der berechneten Fahrspur das Regelobjekt ermittelt.

Dieses Objekt wird von einer Abstandsregeieinrichtung in Form eines Längsreglers zum Abstandsregein verwendet.

Die Fahrspur ist dabei eine Annahme in die Zukunft, bei welcher das Fahrzeug in die Richtung fährt, die durch den ermittelten Radius vorgege- ben wird. Ändert sich der Radius nicht schiagartig oder nur langsam, kann das ausgewählte Objekt gut gehalten werden.

In Grenzsituationen, wie Kurveneinfahrten oder Schlingern des Fahrzeu- ges, kann das Regelobjekt verloren bzw. nur kurzfristig detektiert werden.

Verliert nun der Sensor Objekte aus seinem Erfassungsbereich, so wird häufig die Historie des verlorenen Objektes für eine begrenzte Zeit weiter- geführt und/oder die Abstandsregelung beinhaltet eine bestimmte Warte- zeit und/oder die Abstandsregelung reagiert sofort mit einer Beschleuni- gung. Die Abstandsregelung reagiert für das Gefühl des Fahrers in vielen Situationen falsch, indem sie beispielsweise bei einem Fahrbahnwechsel des Vorderfahrzeuges aus der eigenen Fahrspur heraus viel zu spät be- schleunigt oder bei nur kurzzeitigem Objektverlust z. B. infolge von Bo- denwellen, Talsohlen oder Hügelkuppen kurzzeitig und unerwartet Gas gibt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur zuver- lässigen Bestimmung des Regelobjektes anzugeben, welches auch bei Verlust des Regelobjektes eine dem Empfinden des Fahrers entspre- chende Regelung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß, nach dem das Regelobjekt den Erfassungsbereich eines Sensors und/oder den Fahrkor- ridor des Fahrzeuges verlassen hat, fahrsituationscharakteristische Daten des Fahrzeuges und regelobjektspezifische Daten gemeinsam bewertet werden und in Abhängigkeit dieser Bewertung entschieden wird, ob weiter auf das verlorene Regelobjekt geregelt wird oder ein nächstes Regelob- jekt ausgewählt wird.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß man durch die Verknüpfung dieser Informationen zusätzliche Aussagen über die Relevanz des jeweils verlorenen Objektes erhält und die Abstandsregelung entsprechend diffe- renzierter eingestellt wird. Damit wird die Anzahl der objektverlustbeding- ten Fehireaktionen der Abstandsregelung signifikant verringert.

In einer Ausgestaltung enthalten die fahrsituationscharakteristische Daten fahrzeugdynamische Daten und/oder fahrspurbezogene Daten.

Die fahrzeugdynamischen Daten sind dabei die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Fahrzeugbeschleunigung. Die fahrspurbezogenen Daten enthalten Aussagen über den gefahrenen Kurvenradius und deren Zeit- verlauf.

Die fahrsituationscharakteristische Daten des Fahrzeuges werden in Prio- ritätsklassen eingeteilt, wobei fahrzeugdynamische Daten vorrangig be- wertet werden.

Vorteilhafterweise enthalten die regelobjektspezifischen Daten fahrdyna- mische Eigenschaften des Regelobjektes. In den regelobjektspezifischen Daten ist der Ort des Objektverlustes enthalten. Neben der Aussage, wo im Sensorbereich der Objektverlust stattfand, sind auch die Eigenschaften und die Historie des jeweils verlorenen Regelobjektes mit zu berücksichti- gen.

Die Erfindung läßt zahireiche Ausführungsbeispiele zu. Eines davon soll anhand der in den Figuren dargestellten Zeichnung näher erläutert wer- den.

Es zeigen : Figur 1 : Anordnung des Abstandsregelsystems am Kraftfahrzeug, Figur 2 : prinzipieller Aufbau des Abstandsregelsystems, Figur 3 : Anordnung zur Bestimmung des Fahrkorridors des Kraftfahr- zeuges, Figur 4 : Erfassung des Regelobjektes, Figur 5 : Darstellung der Schleppe des imaginären verlorenen Re- gelobjektes.

In Figur 1 ist an der Stoßstange 2 eines Kraftfahrzeuges 1 ein automati- sches Geschwindigkeits-und Abstandsregelsystem 3 zur Einhaltung eines Sollabstandes von Fahrzeugen angeordnet. Bei Annäherung des gere- gelten Fahrzeuges an ein langsameres Fahrzeug wird automatisch der Abstand und die Geschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug regu- liert. Ist die Fahrspur wieder frei, beschleunigt das System das Fahrzeug auf die zuvor eingestellte Wunschgeschwindigkeit.

Das Ein-/Ausschalten des Geschwindigkeits-und Abstandsregelsystems 3 erfolgt mit einem Bedienelement, das hier als Bedienhebel 9 dargestellt ist. Auch die Wunschgeschwindigkeit des Fahrzeuges wird mit Hilfe des Bedienhebels 9 eingestellt. Die vom Fahrer gewünschte Reisegeschwin- digkeit wird so gespeichert, erhöht oder verringert.

Über ein Bussystem 4 ist das automatische Geschwindigkeits-und Ab- standsregelsystem 3 mit der Motorsteuerung 5, der Bremse 7 und dem Getriebe 8 verbunden. Elektronische Befehle regulieren den Abstand und die Geschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug. Über eine Anzeige- einheit 6, die ebenfalls von dem Geschwindigkeits-und Abstandsregelsy- stem 3 über das Bussystem 4, vorzugsweise einem CAN-Bus, angesteu- ert wird, wird die aktuelle Geschwindigkeit, die Wunschgeschwindigkeit und auch ggf. der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug angezeigt.

Wie in Figur 2 dargestellt, bildet das automatische Geschwindigkeits-und Abstandsregelsystem eine bauliche Einheit 3 zwischen Sensor 10, Sen- sorsignalaufbereitungsanordnung 11 und dem Abstandsregelsystem 12.

Das Abstandsregelsystem 12 weist dabei eine Einrichtung 12a zur Be- stimmung der Fahrspur des Fahrzeuges und einer Objektspur des Ver- gleichsobjektes sowie einen Längsregler 12b auf, der den tatsächlichen Abstand zu einem Regelobjekt bestimmt, diesen mit dem eingegebenen Sollabstand vergleicht und bei Abweichungen durch Eingriffe in die oben beschriebene Fahrzeugkonfiguration 5,7,8 den Sollabstand zum Re- gelobjekt herstellt.

Der Sensor 10 ist dabei ein Radar-oder Lasersensor, der in seinem Sen- sorbereich 10 in regelmäßigen Abständen, z. B. alle 60 ms, in Fahrtrich- tung des Fahrzeuges Signale aussendet, welche von den Fahrzeugen, die sich im Signalstrahl befinden, reflektiert werden. Aus diesen zurückgesen- deten Signalen wird von der Signalaufbereitungsschaltung 11 der Ab- stand, die Relativgeschwindigkeit und die Beschleunigung der vorausfah- renden Fahrzeuge bestimmt. Diese Meßergebnisse werden von der Signalaufbereitungsanordnung 11 an das Abstandsregelsystem 12 wei- tergegeben. Die Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeuges wird dabei aus dessen Relativgeschwindigkeit und der Eigengeschwindigkeit des zu regeinden Fahrzeuges bestimmt.

Wie in Figur 3 dargestellt, besteht das Abstandsregelsystem aus einem leistungsstarken Mikrorechner 12, der wiederum aus einer zentralen Re- cheneinheit 13, einem Arbeitsspeicher 14, einem Festwertspeicher 15 so- wie einer Ein-/Ausgabeeinheit 16 aufgebaut ist. Die Ein-/Ausgabeeinheit 16 erhält dabei von der Sensorsignalaufbereitungsanordnung 11, wie schon beschrieben, die Informationen über den Abstand, die Relative- schwindigkeit und die Beschleunigung der vorausfahrenden Fahrzeuge.

Die Aufgaben der Fahrspur-und Objektspurbestimmung sowie der Längs- regelung werden von diesem Mikrorechner übernommen.

Am Fahrzeug selbst sind Inkrementscheiben 17 und 18 an den jeweils beiden nicht weiter dargestellten Vorderrädern angeordnet. Den tnkre- mentscheiben 17,18 gegenüberliegend sind Drehzahisensoren 19,20 angeordnet. Die von den Drehzahlsensoren 19,20 detektierten Drehzahl- signale werden ebenfalls über die Ein-/Ausgabeeinheit 16 dem Mikro- rechner 12 zugeführt. Der Mikrorechner 12 berechnet daraus u. a. die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Gierrate und den aktuell gefahrenen Kur- venradius.

Bei Annäherung an ein langsameres Fahrzeug übernimmt der Mikrorech- ner 12 durch automatisches Verzögern eine Verringerung der Fahrzeug- geschwindigkeit und regelt so den eingestellten Sollabstand zum voraus- fahrenden Fahrzeug. Für das automatische Verzögern sind Einwirkungen auf die Motorsteuerung (bspw. einem Mikroprozessor) auf die Bremse 7 und/oder eine Ansteuerung der Getriebesteuerung 8 zur Verringerung der Fahrgeschwindigkeit möglich. Die Ansteuerung des Motors 5, der Bremse 7 oder des Getriebes 8 erfolgt dabei über je eine elektrische Endstufe 23.

Ist die Fahrspur wieder frei, beschleunigt der Mikrorechner 12 das Fahr- zeug auf die eingestellte Wunschgeschwindigkeit. Bei einer Fahrzeugvor- ausfahrt ist immer die Abstandsregelung aktiv.

Weiterhin ist der Mikrorechner 12 mit Schaltern der Fahrzeugbremse 21 bzw. der Fahrzeugkupplung 22 verbunden. Werden diese vom Fahrer über das Kupplungs-und/oder Bremspedal betätigt, bewirken sie im Nor- malbetrieb ein Abschalten der Regelung.

Im Mikroprozessor 12 bildet der Längsregler 12b den Vergleich zwischen einem Soll-und Istwert eines in der Software abgelegten Regelungskon- zeptes. Ist man im Regelbereich, so wird vom Mikrorechner ein Aus- gangssignal ausgegeben, das vom Regelungskonzept ermittelt wird.

Aus den von den Drehzahlsensoren 19,20 erfaßten Drehzahlsignalen ermittelt die im Mikroprozessor 12 gebildete Einrichtung zur Fahr-und Objektspurbestimmung 12a die Gierrate (p des Kraftfahrzeuges. Die Gier- rate bestimmt sich wie folgt : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> #VVR<BR> <BR> <BR> <BR> -------------#= <BR> <BR> <BR> s + v2. k wobei AVVR die Geschwindigkeitsdifferenz der Vorderräder des Kraftfahrzeu- ges, s die Spurbreite zwischen den Vorderrädern, v die Fahrzeuggeschwindigkeit, k der Dynamikkorrekturfaktor ist.

Mit Hilfe der so bestimmten Gierrate wird nun die Fahrspur 25 des Kraft- fahrzeuges 1 aus dem Kurvenradius VR R berechnet.

Der von jedem Vorderrad gefahrene Radius bestimmt sich aus dem Quo- tienten der Radgeschwindigkeit VR durch die Gierrate (P.

Nach der Gierratenbestimmung wird die Fahrspur 25 bestimmt.

Wie in Figur 4 dargestellt, erfaßt das Fahrzeug 1 mit Hilfe des ausgesen- deten Radarstrahles 24 mehrere Fahrzeuge E1, E2, E3, E4. Die Sensor- auswerteelektronik 11 ermittelt von diesen vier Objekten E1, E2, E3, E4 den Abstand zum zu regelnden Fahrzeug 1 in Form der Positionskoordi- naten x, y und die Relativgeschwindigkeit jedes Fahrzeuges zum Kraft- fahrzeug 1.

Es wird nun geprüft, ob sich das Objekt E4 auf der voraussichtlichen Fahrspur 25 des Kraftfahrzeuges 1 befindet. Es wird also festgestellt, ob sich die Koordinaten x, y des Objektes E4 innerhalb der Fahrspur 25 be- finden. Ist dies der Fall, wird auf dieses Objekt geregelt. Es wird somit zum Regelobjekt.

Verschwindet nun ein Objekt plötzlich aus dem Sensorbereich, so wird situationsabhängig reagiert. Findet der Objektverlust beispielsweise am Rand des Erfassungsbereichs des Sensors statt und ist mit einer Quer- bewegung (regelobjektspezifisch) und/oder einer Änderung des gefahre- nen Kurvenradius (fahrspurdynamisch) verbunden, ist dieses Regelobjekt nicht mehr relevant.

Bei einem Objektverlust z. B. mitten im Sensorbereich, über eine gewisse Zeit (> 10 s), kaum veränderten Kurvenradius und einer langen Zeit (> 20 s), die das verlorene Objekt als Regelobjekt verwendet wurde, ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, daß der Objektverlust nur kurzfristig sein wird.

Zu diesem Zweck wird eine Objektspur vom Mikrorechner 12 bestimmt.

Die Objektspur ist dabei die Spur, die das vorausfahrende Regelobjekt R unter bestimmten Voraussetzungen gefahren wäre. Die Objektspur enthält dabei verschiedene Positionen x,, yides imaginären Regelobjektes R. Die- se Positionen x,, y, sollen durch die imaginären Objekte R, in Figur 5 dar- gestellt werden.

Der Abstandsregler 12b des Kraftfahrzeuges 1 ermittelt die Objektspur des vorausfahrenden imaginären Regelobjektes R anhand der Geschwin- digkeit und dem Kurvenradius des zu regelnden Kraftfahrzeuges 1. Für dieses imaginäre Regelobjekt R ergibt sich gedanklich eine Schleppe von Positionen, die es ausgehend von seiner zum Zeitpunkt des Objektverlu- stes durch den Radarsensor erfaßten Position unter der Voraussetzung überfährt, daß es eine ähnliche Geschwindigkeit v aufweist und auf der- selben Fahrspur fährt wie das zu regelnde Kraftfahrzeug 1.

In diesem Fall wird noch für eine gewisse Zeit das imaginäre, aber verlo- rene Objekt als Regelobjekt weiter verwendet.

Wird beim Regeln auf ein imaginäres Regelobjekt eine deutliche Ände- rung des gefahrenen Kurvenradius festgestellt, wie sie z. B. bei Fahrspur- wechsel oder Kurven auftritt, wird die Schleppenbildung beendet und auf ein anderes Objekt geregelt oder auf die Wunschgeschwindigkeit be- schleunigt.

Somit hängt die Dauer, für die diese Schleppe bestimmt und auf ein ima- ginäres Objekt geregelt wird, von dem Ort des Objektverlustes, den letz- ten Eigenschaften des verlorenen Objekts sowie der aktuellen Fahrsituati- on des geregelten Objektes ab.

Durch diese differenzierte Situationsbewertung wird bei einer Abstandsre- gelung die Anzahl der objektverlustbedingten Fehlreaktion deutlich verrin- gern.