DE-102025107834-B3 - FAHRZEUGSYSTEM MIT DYNAMISCH ADAPTIVER MODELLPRÄDIKTIVER STEUERUNG FÜR ZWEIRICHTUNGSMANÖVER

Abstract

Ein Fahrzeugsystem enthält ein Fahrzeugsteuermodul und ein Steuermodul. Das Steuermodul ist konfiguriert, ein gewünschtes Geschwindigkeitsprofil und eine Zielbewegungsbahn zu bestimmen, auf der Grundlage des gewünschten Geschwindigkeitsprofils und/oder der Zielbewegungsbahn eine gewünschte Fahrtrichtung für das Fahrzeug zu identifizieren, ein Vorhersagesteuermodell auf der Grundlage des gewünschten Geschwindigkeitsprofils und/oder der Zielbewegungsbahn dynamisch anzupassen, damit es der gewünschten Fahrtrichtung entspricht, und mit dem angepassten Vorhersagesteuermodell einen Lenkwinkelbefehl zu erzeugen. Das Fahrzeugsteuermodul ist konfiguriert, das Fahrzeug auf der Grundlage des Lenkwinkelbefehls zu steuern, um das Fahrzeug entlang der Zielbewegungsbahn in der gewünschten Fahrtrichtung zu manövrieren. Außerdem werden andere beispielhafte Fahrzeugsysteme und Steuerverfahren offenbart.

Inventors

• Ben MacCallum
• REZA ZARRINGHALAM
• Kin Man Michael Wong
• Rylee Boissoneau

Assignees

• GM Global Technology Operations LLC

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20250301

Priority Date

20250107

Claims (8)

1. Fahrzeugsystem (100) zum dynamischen Steuern von Zweirichtungsmanövern eines Fahrzeugs (102), wobei das Fahrzeugsystem (100) umfasst: einen oder mehrere Sensoren (106), die zum Detektieren eines oder mehrerer Objekte außerhalb eines Fahrzeugs (102) konfiguriert sind; ein Fahrzeugsteuermodul (108); und ein Steuermodul (104) in Kommunikation mit dem einen oder den mehreren Sensoren (106) und mit dem Fahrzeugsteuermodul (108), wobei das Steuermodul (104) konfiguriert ist zum: Bestimmen eines gewünschten Geschwindigkeitsprofils und einer Zielbewegungsbahn auf der Grundlage der detektierten Objekte; Identifizieren einer gewünschten Fahrtrichtung für das Fahrzeug (102) auf der Grundlage des gewünschten Geschwindigkeitsprofils und/oder der Zielbewegungsbahn; dynamisches Anpassen eines Vorhersagesteuermodells, damit es der gewünschten Fahrtrichtung entspricht, auf der Grundlage des gewünschten Geschwindigkeitsprofils und/oder der Zielbewegungsbahn; Bestimmen einer Gierratenreferenz für das Fahrzeug (102); Bestimmen eines Fahrtrichtungs-Änderungsratenfehlers auf der Grundlage der Gierratenreferenz; und Erzeugen eines Lenkwinkelbefehls mit dem angepassten Vorhersagesteuermodell auf der Grundlage des Fahrtrichtungs-Änderungsratenfehlers; wobei das Fahrzeugsteuermodul (108) zum Steuern des Fahrzeugs (102) auf der Grundlage des Lenkwinkelbefehls, um das Fahrzeug (102) entlang der Zielbewegungsbahn in der gewünschten Fahrtrichtung zu manövrieren, konfiguriert ist; dadurch gekennzeichnet , dass das Steuermodul (104) ferner konfiguriert ist zum: Bestimmen einer Referenzkrümmung für das Fahrzeug (102) auf der Grundlage der Zielbewegungsbahn; und Bestimmen der Gierratenreferenz für das Fahrzeug (102) auf der Grundlage der Referenzkrümmung und einer Längsgeschwindigkeitsreferenz.
2. Fahrzeugsystem (100) nach Anspruch 1 , wobei das Steuermodul (104) konfiguriert ist zum: Bestimmen von Vorwärts- und/oder Rückwärtssegmenten für das Fahrzeug (102); und Bestimmen der Gierratenreferenz für das Fahrzeug (102) auf der Grundlage der Vorwärts- und/oder Rückwärtssegmente.
3. Fahrzeugsystem (100) nach Anspruch 2 , wobei: die Zielbewegungsbahn eine Zielbewegungsbahn des globalen Systems ist; und das Steuermodul (104) konfiguriert ist, die Zielbewegungsbahn des globalen Systems in eine Fahrzeugsystem-Bewegungsbahn umzusetzen und die Vorwärts- und/oder Rückwärtssegmente auf der Grundlage der Fahrzeugsystem-Bewegungsbahn zu bestimmen.
4. Fahrzeugsystem (100) nach Anspruch 1 , wobei das Steuermodul (104) konfiguriert ist, einen Wert der Längsgeschwindigkeitsreferenz in Reaktion darauf, dass die Längsgeschwindigkeitsreferenz kleiner als der definierte Wert ist, auf einen definierten Wert zu verriegeln.
5. Fahrzeugsystem (100) nach Anspruch 4 , wobei das Steuermodul (104) konfiguriert ist, wenigstens eine Beschränkung für das angepasste Vorhersagesteuermodell auf der Grundlage des gewünschten Geschwindigkeitsprofils und/oder der Zielbewegungsbahn dynamisch anzupassen.
6. Fahrzeugsystem (100) nach Anspruch 4 , wobei das Steuermodul (104) konfiguriert ist, wenigstens ein Gewicht für das angepasste Vorhersagesteuermodell auf der Grundlage des gewünschten Geschwindigkeitsprofils und/oder der Zielbewegungsbahn dynamisch anzupassen.
7. Fahrzeugsystem (100) nach Anspruch 1 , wobei die gewünschte Fahrtrichtung eine Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs (102) oder eine Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs (102) ist.
8. Fahrzeugsystem (100) nach Anspruch 7 , wobei das Vorhersagesteuermodell während der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs (102) und der Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs (102) stabil ist.

Description

EINLEITUNG Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit dynamisch adaptiver modellprädiktiver Steuerung für Zweirichtungsmanöver, wie es der Art nach im Wesentlichen aus der DE 10 2012 201 112 A1 bekannt ist. Weitergehender Stand der Technik ergibt sich aus den Druckschriften DE 10 2010 000 964 A1 und DE 10 2010 018 158 B4. Fahrzeuge wie etwa autonome Fahrzeuge und teilautonome Fahrzeuge enthalten häufig Fahrerassistenzsysteme wie etwa Parkassistenten, Spurzentrierungsassistenten, Spurhalteassistenten, Kollisionsvermeidungsassistenten usw. In solchen Beispielen empfangen die Fahrerassistenzsysteme von einem oder mehreren Fahrzeugsensoren (z. B. Kameras, Radar usw.) Sensordaten und erzeugen Steuerbefehle (z. B. Lenkbefehle, Geschwindigkeitsbefehle usw.) für die Fahrzeugsteuerung. Die Fahrerassistenzsysteme können eine Steuervorgehensweise mit konstanten Verstärkungen nutzen, um die Steuerbefehle zu erzeugen. Gelegentlich können sich die Fahrerassistenzsysteme auf eine modellprädiktive Steuerung (MPC) stützen, in der die Fahrzeugdynamik verwendet werden kann, um künftiges Fahrzeugverhalten vorherzusagen. ZUSAMMENFASSUNG Erfindungsgemäß wird ein Fahrzeugsystem zum dynamischen Steuern von Zweirichtungsmanövern eines Fahrzeugs vorgestellt, das sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 auszeichnet. Das Fahrzeugsystem enthält einen oder mehrere Sensoren, die zum Detektieren eines oder mehrerer Objekte außerhalb eines Fahrzeugs konfiguriert sind, ein Fahrzeugsteuermodul und ein Steuermodul in Kommunikation mit dem einen oder den mehreren Sensoren und mit dem Fahrzeugsteuermodul. Das Steuermodul ist konfiguriert, auf der Grundlage der detektierten Objekte ein gewünschtes Geschwindigkeitsprofil und eine Zielbewegungsbahn zu bestimmen, auf der Grundlage des gewünschten Geschwindigkeitsprofils und/oder der Zielbewegungsbahn eine gewünschte Fahrtrichtung für das Fahrzeug zu identifizieren, ein Vorhersagesteuermodell auf der Grundlage des gewünschten Geschwindigkeitsprofils und/oder der Zielbewegungsbahn dynamisch anzupassen, damit es der gewünschten Fahrtrichtung entspricht, und mit dem angepassten Vorhersagesteuermodell einen Lenkwinkelbefehl zu erzeugen. Das Fahrzeugsteuermodul ist konfiguriert, das Fahrzeug auf der Grundlage des Lenkwinkelbefehls zu steuern, um das Fahrzeug entlang der Zielbewegungsbahn in der gewünschten Fahrtrichtung zu manövrieren. Das Steuermodul ist ferner konfiguriert, eine Gierratenreferenz für das Fahrzeug zu bestimmen, auf der Grundlage der Gierratenreferenz einen Fahrtrichtungs-Änderungsratenfehler zu bestimmen und mit dem angepassten Vorhersagesteuermodell auf der Grundlage des Fahrtrichtungs-Änderungsratenfehlers den Lenkwinkelbefehl zu erzeugen. Außerdem ist das Steuermodul konfiguriert, auf der Grundlage der Zielbewegungsbahn eine Referenzkrümmung für das Fahrzeug zu bestimmen und auf der Grundlage der Referenzkrümmung und einer Längsgeschwindigkeitsreferenz die Gierratenreferenz für das Fahrzeug zu bestimmen. Gemäß anderen Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert, Vorwärts- und/oder Rückwärtssegmente für das Fahrzeug zu bestimmen und auf der Grundlage der Vorwärts- und/oder Rückwärtssegmente die Gierratenreferenz für das Fahrzeug zu bestimmen. Gemäß anderen Merkmalen ist die Zielbewegungsbahn eine Zielbewegungsbahn des globalen Systems und ist das Steuermodul konfiguriert, die Zielbewegungsbahn des globalen Systems in eine Fahrzeugsystem-Bewegungsbahn umzusetzen und die Vorwärts- und/oder Rückwärtssegmente auf der Grundlage der Fahrzeugsystem-Bewegungsbahn zu bestimmen. Gemäß anderen Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert, einen Wert der Längsgeschwindigkeitsreferenz in Reaktion darauf, dass die Längsgeschwindigkeitsreferenz kleiner als der definierte Wert ist, auf einen definierten Wert zu verriegeln. Gemäß anderen Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert, wenigstens eine Beschränkung für das angepasste Vorhersagesteuermodell auf der Grundlage des gewünschten Geschwindigkeitsprofils und/oder der Zielbewegungsbahn dynamisch anzupassen. Gemäß anderen Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert, auf der Grundlage des gewünschten Geschwindigkeitsprofils und/oder der Zielbewegungsbahn einen definierten Wert für die wenigstens eine Beschränkung auszuwählen. Gemäß anderen Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert, auf der Grundlage des gewünschten Geschwindigkeitsprofils und/oder der Zielbewegungsbahn wenigstens ein Gewicht für das angepasste Vorhersagesteuermodell dynamisch anzupassen. Gemäß anderen Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert, für das wenigstens eine Gewicht auf der Grundlage des gewünschten Geschwindigkeitsprofils und/oder der Zielbewegungsbahn einen definierten Wert auszuwählen. Gemäß anderen Merkmalen enthalten die Objekte eine Linienmarkierung und/oder ein Objekt auf einer Straße. Gemäß anderen Merkmalen ist die gewünschte Fahrtrichtung eine Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs oder eine Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs.