DE102006034255A1

DE102006034255A1 - Method for steering motor vehicle, involves calculating avoidance path for avoiding before object whereby controller output signals are weighted with one weighting factor which is determined as function of vehicle velocity

Info

Publication number: DE102006034255A1
Application number: DE102006034255A
Authority: DE
Inventors: Rolf Prof. Dr. Isermann; Maxim Arbitmann; Matthias Schorn
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2007-08-02

Abstract

Steering method involves calculating the avoidance path for avoiding before the object. A controller output signal is determined in accordance with a deviation (e) between an actual position of the motor vehicle and a set point position, predefined on the basis of the avoidance path, in two linear controller modules (501 1-501 N). Controller output signals are weighted with one weighting factor which is determined as a function of vehicle velocity (v). A steering angle of steerable wheels of the motor vehicle is determined by arbitration of the weighted controller output signals. A steering system of the motor vehicle is influenced to measure the determined steering angle. INDEPENDENT CLIAMS are also included for the following: (1) Computer program product; and (2) Steering device.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lenken eines Kraftfahrzeugs bei einem Ausweichen vor einem Objekt im vorderen oder seitlichen Umfeld des Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeugs bei einem Ausweichen vor einem Objekt im vorderen oder seitlichen Umfeld des Kraftfahrzeugs, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.The The invention relates to a method for steering a motor vehicle when avoiding an object in the front or side Environment of the motor vehicle. The invention further relates to a device for Steering a motor vehicle when dodging in front of an object in the front or side environment of the motor vehicle used to carry out the Method is suitable.

Hintergrund und Stand der Technikbackground and state of the art

Ein Ziel bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen sind Fahrerassistenzsysteme zur Unfallvermeidung. Diese Systeme überwachen das Umfeld des Fahrzeugs, entscheiden, ob es zu einer Kollision mit einem Objekt kommen kann, und greifen in das Lenksystem oder das Bremssystem des Fahrzeugs ein, um den Unfall durch ein Ausweichen oder Abbremsen zu vermeiden. Es hat sich dabei gezeigt, dass Ausweichmanöver insbesondere bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten Vorteile gegenüber Notbremsungen haben. Zur Durchführung eines Ausweichmanövers wird bei einer drohenden Kollision üblicherweise eine Ausweichbahn für das Fahrzeug vorgegeben. Mittels eines Lenkungsaktuators, der eine fahrerunabhängige Einstellung eines Lenkwinkels erlaubt, wird das Fahrzeug dann derart gelenkt, dass es der Ausweichbahn folgt. Der Lenkungsaktuator wird durch einen Bahnfolgeregler angesteuert. Aufgrund des nichtlinearen querdynamischen Verhaltens des Fahrzeugs sind dabei relativ komplexe Bahnfolgeregler notwendig, so dass die Einstellung der Reglerparameter für einen bestimmten Fahrzeugtyp oftmals einen sehr hohen Aufwand erfordert.One The goal in the development of motor vehicles is driver assistance systems for accident prevention. These systems monitor the environment of the vehicle, decide if a collision with an object can occur and engage in the steering system or the braking system of the vehicle to avoid the accident by dodging or decelerating. It has been shown that evasive maneuvers especially at high Vehicle speeds have advantages over emergency braking. to execution an evasive maneuver When an impending collision is usually an avoidance path for the Vehicle specified. By means of a steering actuator, a driver-independent setting steering angle, the vehicle is then steered in such a way that that it follows the avoidance path. The steering actuator is through controlled a track sequence controller. Due to the nonlinear lateral dynamic Behavior of the vehicle are relatively complex track sequence controllers necessary, so setting the controller parameters for a certain vehicle type often requires a very high effort.

Darstellung der Erfindungpresentation the invention

Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bahnfolgeregelung für das Durchführen eines automatischen Ausweichvorgangs bereitzustellen, die in möglichst einfacher Weise an verschiedene Fahrzeugtypen angepasst werden kann.Of these, It is an object of the present invention to provide a track following control for performing a to provide automatic evasive action in as much as possible can be easily adapted to different vehicle types.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.According to the invention this Task by a method having the features of the claim 1 and by a device having the features of the claim 13 solved.

Demgemäß ist es vorgesehen, ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den folgenden Schritten durchzuführen:

– Berechnen einer Ausweichbahn für das Ausweichen vor dem Objekt,
– Ermitteln jeweils eines Reglerausgangssignals nach Maßgabe einer Abweichung zwischen einer Ist-Position des Kraftfahrzeugs und einer aufgrund der Ausweichbahn vorge gebenen Soll-Position in wenigstens zwei linearen Reglermodulen,
– Gewichten der Reglerausgangssignale mit jeweils einem in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelten Gewichtungsfaktor,
– Ermitteln eines Lenkwinkels lenkbarer Räder des Kraftfahrzeugs anhand einer Arbitrierung der gewichteten Reglerausgangssignale und
– Beeinflussen eines Lenksystems des Kraftfahrzeugs nach Maßgabe des ermittelten Lenkwinkels.

Accordingly, it is provided to carry out a method of the type mentioned above with the following steps:

Calculating an avoidance path for the avoidance in front of the object,
Determining in each case a controller output signal in accordance with a deviation between an actual position of the motor vehicle and a predetermined position due to the avoidance path in at least two linear regulator modules,
Weighting the controller output signals each with a weighting factor determined as a function of the vehicle speed,
Determining a steering angle steerable wheels of the motor vehicle based on an arbitration of the weighted controller output signals and
- Influencing a steering system of the motor vehicle in accordance with the determined steering angle.

Ferner wird eine Vorrichtung der eingangs genannten Art geschaffen, die folgende Einrichtungen umfasst:

– eine Bahnplanungseinrichtung, mit der eine Ausweichbahn für das Ausweichen berechenbar ist,
– eine Regeleinrichtung die wenigstens zwei Reglermodule enthält, wobei in den Reglermodulen jeweils ein Reglerausgangssignal nach Maßgabe einer Abweichung zwischen einer Ist-Position des Kraftfahrzeugs und einer anhand der Ausweichbahn vorgegebenen Soll-Position ermittelbar ist,
– eine Gewichtungseinrichtung, mit der die Reglerausgangssignale jeweils mit einem in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelten Gewichtungsfaktor gewichtet werden können,
– eine Arbitrierungseinrichtung, mit der anhand einer Arbitrierung der gewichteten Reglerausgangssignale ein Lenkwinkel lenkbarer Räder des Kraftfahrzeugs ermittelbar ist und
– eine Lenkungsaktuatorsteuerungseinrichtung, mit der ein Lenkungsaktuator nach Maßgabe des Lenkwinkels steuerbar ist, wobei ein Lenksystem des Kraftfahrzeugs mittels des Lenkungsaktuators beeinflussbar ist.

Furthermore, a device of the aforementioned type is provided which comprises the following devices:

A path planning device, with which an avoidance path for the avoidance can be calculated,
A regulating device which contains at least two regulator modules, wherein in the regulator modules in each case a regulator output signal can be determined in accordance with a deviation between an actual position of the motor vehicle and a desired position predefined on the basis of the avoidance trajectory,
A weighting device with which the controller output signals can each be weighted with a weighting factor determined as a function of a vehicle speed,
An arbitration device with which a steering angle of steerable wheels of the motor vehicle can be determined on the basis of an arbitration of the weighted controller output signals, and
A steering actuator control device, with which a steering actuator can be controlled in accordance with the steering angle, wherein a steering system of the motor vehicle can be influenced by means of the steering actuator.

Mit Vorteil wird ein Lenkwinkel lenkbarer Räder des Kraftfahrzeugs anhand von linearen Reglermodulen ermittelt. Hierunter werden im üblichen Sinne Reglermodule verstanden, bei denen ein linearer Zusammenhang zwischen den Ausgangssignalen und den Eingangssignalen besteht. Die linearen Reglermodule sind aus linearen Übertragungsgliedern zusammengesetzt. Aufgrund des Einsatzes derartiger Reglermodule lassen sich die Regeleinheiten in sehr einfacher Weise parametrisieren und an bestimmte Fahrzeugtypen anpassen. Die Einstellung der Reglermodule ist wesentlich einfacher als es beispielsweise bei einer nichtlinearen oder adaptiven Regelung der Fall wäre. Es hat sich dabei allerdings gezeigt, dass eine Lenkwinkelregelung anhand eines einzelnen linearen Reglermoduls aufgrund des nichtlinearen Übertragungsverhaltens des Fahrzeugs nicht im gesamten Geschwindigkeitsbereich mit hinreichender Präzision durchgeführt werden kann. Daher werden mehrere lineare Reglermodule eingesetzt, deren Ausgangssignale mit einem geschwindigkeitsabhängigen Gewichtungsfaktor gewichtet werden. Zur Bestimmung des Lenkwinkels werden die gewichteten Ausgangssignale arbitriert. Somit können die einzelnen Reglermodule für ei ne Lenkwinkelregelung in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich optimiert werden. Durch die Gewichtung der Reglerausgangssignale kann erreicht werden, dass der maßgebliche Anteil des Lenkwinkels in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich durch das für diesen Bereich optimierte Reglermodul ermittelt wird, während die übrigen Reglermodule geringere oder gar keine Anteile beitragen.Advantageously, a steering angle of steerable wheels of the motor vehicle is determined by means of linear regulator modules. These are understood in the usual sense regulator modules in which a linear together between the output signals and the input signals. The linear regulator modules are composed of linear transmission elements. Due to the use of such controller modules, the control units can be parameterized in a very simple manner and adapted to specific vehicle types. The setting of the controller modules is much simpler than would be the case, for example, with a nonlinear or adaptive control. However, it has been shown that a steering angle control based on a single linear regulator module due to the non-linear transmission behavior of the vehicle can not be performed with sufficient precision in the entire speed range. Therefore, several linear regulator modules are used whose output signals are weighted with a speed-dependent weighting factor. To determine the steering angle, the weighted output signals are arbitrated. Thus, the individual controller modules for ei ne steering angle control can be optimized in a certain speed range. By weighting the controller output signals can be achieved that the relevant proportion of the steering angle is determined in a certain speed range by the controller module optimized for this area, while the other controller modules contribute less or no shares.

In einer Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung ist es vorgesehen, dass die Reglerausgangssignale in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen einem anhand der berechneten Ausweichbahn vorgegebenen Soll-Querversatz und einem ermittelten Ist-Querversatz des Kraftfahrzeugs ermittelt werden.In an embodiment of the method and the device, it is provided that the controller output signals dependent on from a deviation between a given on the basis of the calculated avoidance path Target transverse offset and a determined actual transverse offset of the motor vehicle be determined.

Vorteilhaft wird in dieser Ausführungsform eine Regelung hinsichtlich der Querdynamik des Fahrzeugs vorgenommen. Unter dem Querversatz wird hier der laterale Versatz des Kraftfahrzeugs bei dem Ausweichmanöver ausgehend von dem Startpunkt des Ausweichmanövers verstanden.Advantageous is in this embodiment a regulation made with regard to the lateral dynamics of the vehicle. Under the transverse offset here is the lateral offset of the motor vehicle in the evasive maneuver understood from the starting point of the evasive maneuver.

Eine Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung sieht vor, dass die Reglerausgangssignale in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen einem anhand der berechneten Ausweichbahn für eine prädizierte Position des Fahrzeugs vorgegebenen Soll-Querversatz des Fahrzeugs und einem aktuellen Ist-Querversatz des Fahrzeugs ermittelt werden.A Further development of the method and the device provides that the controller output signals in dependence from a deviation between one based on the calculated avoidance path for one predicted Position of the vehicle predetermined nominal transverse offset of the vehicle and a current actual lateral offset of the vehicle are determined.

Vorteilhaft wird somit eine Abweichung zwischen dem aktuellen Ist-Querversatz des Fahrzeugs und einem Soll-Querversatz ermittelt, der für eine Position des Fahrzeugs vorgegebenen ist, die dieses innerhalb einer kurzen Zeitspanne erreichen wird. Anhand einer derartigen vorausschauenden Regelung werden Zeitverzüge bei der Regelung vermieden, wodurch die Genauigkeit der Regelung erhöht wird.Advantageous Thus, a deviation between the current actual lateral offset of the vehicle and a desired lateral offset determines that for a position of the vehicle is predetermined, this within a short period of time will reach. On the basis of such a forward-looking Regulation will be delayed avoided in the scheme, reducing the accuracy of the scheme elevated becomes.

Ferner ist es bei einer Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung vorgesehen, dass es sich bei der Abweichung um einen Versatz des Fahrzeugs orthogonal zu einer Mittellängsachse des Fahrzeugs handelt.Further It is in a development of the method and the device provided that the deviation is an offset of the Vehicle is orthogonal to a central longitudinal axis of the vehicle.

Vorteilhaft wird die Abweichung bei dieser Weiterbildung in einem fahrzeugfesten Bezugssystems betrachtet. Es hat sich gezeigt, dass die Genauigkeit der Regelung hierdurch weiter verbessert werden kann.Advantageous the deviation in this development is in a vehicle-fixed Considered reference system. It has been shown that the accuracy the regulation can be further improved thereby.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung beinhaltet, dass es sich bei den linearen Reglermodulen zumindest teilweise um Proportional-Differential-Regler handelt.A Embodiment of the method and the device includes that at least some of the linear regulator modules are proportional-derivative regulators is.

Durch den Einsatz derartiger Regler ist eine besonders einfache Parametrierung und Einstellung der einzelnen Reglermodule möglich.By the use of such controllers is a particularly simple parameterization and setting of the individual controller modules possible.

Eine Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung sieht vor, dass die Reglermodule zumindest teilweise ein Proportionalglied und ein Vorhalteglied zur Verarbeitung der Positionsabweichung des Kraftfahrzeugs enthalten.A Further development of the method and the device provides that the controller modules at least partially a proportional element and a Advance member for processing the positional deviation of the motor vehicle contain.

Durch den Einsatz eines Vorhaltegliedes wird dabei insbesondere eine Stabilisierung der Regelung erreicht.By the use of a Vorhaltegliedes is in particular a stabilization reached the regulation.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung sieht vor, dass jedem Reglermodul eine Schwerpunktgeschwindigkeit zugeordnet wird und dass ein Gewichtungsfaktor nur in einem die Schwerpunktgeschwindigkeit enthaltenden Geschwindigkeitsintervall wesentlich von null verschieden ist.A another embodiment of the method and the device provides that each controller module a Gravity rate is assigned and that a weighting factor only in a velocity interval containing the centroid velocity is essentially different from zero.

Anhand der Schwerpunktgeschwindigkeit und des Geschwindigkeitsintervalls lassen sich vorteilhaft die Geschwindigkeitsbereiche angeben, in denen die einzelnen Reglermodule den Lenkwinkel jeweils maßgeblich bestimmen sollen.Based the center of gravity speed and the speed interval can be advantageous to specify the speed ranges, in the individual control modules are relevant to the steering angle to determine.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtungsfaktoren die Form

aufweisen, wobei c_i die Schwerpunktgeschwindigkeit, σ_i einen vorgegebenen Parameter und N die Anzahl der Reglermodule bezeichnet.An embodiment of the method and the device is further characterized in that the weighting factors are the shape

where c _i denotes the centroid velocity, σ _i denotes a predetermined parameter and N denotes the number of controller modules.

Vorteilhaft werden die Gewichtungsfaktoren hier anhand von Glockenkurven bestimmt, aus denen sich die den Reglermodulen zugeordneten Geschwindigkeitsbereiche ergeben.Advantageous the weighting factors are determined here using bell curves, which make up the speed ranges assigned to the controller modules result.

Darüber hinaus beinhaltet eine Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung, dass aufgrund der Arbitrierung der gewichteten Reglerausgangssignale ein Regelanteil des Lenkwinkels ermittelt wird, und dass der Lenkwinkel zusätzlich einen Steueranteil enthält.Furthermore includes a development of the method and the device, that due to the arbitration of the weighted controller output signals a rule portion of the steering angle is determined, and that the steering angle additionally contains a tax component.

Die Vorsteuerung anhand des Steueranteils ermöglicht grundsätzlich ein zuverlässiges Lenken des Fahrzeugs ohne die bei einer Rückführung auftretenden Verzögerungen bei der Lenkwinkeleinstellung. Es treten allerdings aufgrund von Ungenauigkeiten bei der Vorsteuerung und von Störungen Abweichungen auf. Diese werden anhand des Regelanteils des Lenkwinkels ausgeregelt.The Feedforward control based on the tax component basically allows one reliable Steering the vehicle without the delays that occur during a return at the steering angle adjustment. However, it is due to Inaccuracies in the feedforward and disturbances deviations. These are adjusted based on the rule portion of the steering angle.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung ist es vorgesehen, dass der Steueranteil des Lenkwinkels anhand eines inversen Einspurmodells des Kraftfahrzeugs ermittelt wird.at an embodiment of the method and the device, it is provided that the control component the steering angle based on an inverse Einspurmodells the motor vehicle is determined.

Der Vorteil des Einspurmodells liegt dabei insbesondere in seiner einfachen Handhabbarkeit, die insbesondere aufgrund der einfachen Parametrierung gegeben ist.Of the Advantage of Einspurmodells lies in particular in its simple Handling, in particular due to the simple parameterization given is.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung sieht vor, dass der Steueranteil des Lenkwinkels durch

gegeben ist, wobei i_s ein Übersetzungsfaktor, l ein Radstand des Kraftfahrzeugs, EG ein Eigenlenkgradient des Kraftfahrzeugs, ν eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs und 1/R eine Krümmung der Ausweichbahn ist.An embodiment of the method and the device provides that the control portion of the steering angle through

is given, where i _s is a translation factor, l is a wheel base of the motor vehicle, EG is a self-steering gradient of the motor vehicle, a speed ν of the vehicle, and 1 / R is a curvature of the avoiding path.

Darüber hinaus wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das einen Algorithmus definiert, der ein Verfahren der zuvor dargestellten Art umfasst.Furthermore a computer program product is provided that has an algorithm defined, which comprises a method of the type previously described.

Die Erfindung beinhaltet die Idee, ein Kraftfahrzeug bei einem Ausweichmanöver mithilfe linearer Regler zu lenken. Um dabei den Nichtlinearitäten im Verhalten des Kraftfahrzeugs Rechnung zu tragen, werden mehrere lineare Reglermodule eingesetzt, die jeweils für die Lenkwinkelregelung an einem Arbeitspunkt optimiert werden. Zur Bestimmung des Lenkwinkels werden die Ausgangssignale der Reglermodule gewichtet und arbitriert, wobei anhand der Gewichtung die Arbeitspunkte der Reglermodule berücksichtigt werden. Auf diese Weise wird der Lenkwinkel in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich maßgeblich von dem Reglermodul berechnet, das für diesen Geschwindigkeitsbereich optimiert ist.The Invention involves the idea of using a motor vehicle in an evasive maneuver directing linear regulator. To avoid the nonlinearities in behavior of the motor vehicle, several linear regulator modules used for each the steering angle control can be optimized at one operating point. to Determination of the steering angle are the output signals of the controller modules weighted and arbitrated, based on the weighting of the working points considered the controller modules become. In this way, the steering angle in a given Speed range decisive calculated by the controller module for this speed range is optimized.

Diese und andere Gesichtspunkte der Erfindung werden anhand der Ausführungsbeispiele weiter verdeutlicht und im Hinblick auf die Ausführungsbeispiele nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.These and other aspects of the invention will become apparent from the embodiments further clarified and with regard to the embodiments below described with reference to the figures.

Kurze Beschreibung der Figurenshort Description of the figures

Von den Figuren zeigt:From the figures shows:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Umfeldsensor zum Erfassen von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs, 1 a schematic representation of a vehicle with an environment sensor for detecting objects in the environment of the vehicle,

2 ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrerassistenzsystems zum Durchführen eines Ausweichmanövers zum Vermeiden einer Kollision mit einem Objekt, 2 a schematic block diagram of a driver assistance system for performing an off soft maneuvers to avoid a collision with an object,

3 eine schematische Darstellung einer Ausweichbahn und eines Koordinatensystems, in dem die Ausweichbahn beschrieben werden kann, 3 a schematic representation of an avoidance path and a coordinate system in which the avoidance path can be described,

4 eine schematische Blockdarstellung eines Regelkreises, der der Lenkwinkelregelung zugrunde liegt, 4 a schematic block diagram of a control loop, which is the basis of the steering angle control,

5 eine ausschnittsweise schematische Blockdarstellung einer Regeleinheit mit mehreren Reglermodulen, 5 a fragmentary schematic block diagram of a control unit with several controller modules,

6 eine beispielhafte Darstellung zweier Funktionen, die zur Gewichtung der Ausgangssignale der Reglermodule herangezogen werden und 6 an exemplary representation of two functions that are used to weight the output signals of the controller modules and

7 eine Darstellung der Funktionen, die in einer bevorzugten Ausführungsform zur Gewichtung der Ausgangssignale der Reglermodule herangezogen werden. 7 a representation of the functions that are used in a preferred embodiment for weighting the output signals of the controller modules.

Darstellung von Ausführungsbeispielenpresentation of exemplary embodiments

In 1 ist ein Fahrzeug 101 dargestellt, das über einen Umfeldsensor 102 verfügt, mit dem Objekte im Umfeld des Fahrzeugs 101 erfasst werden können, bei denen es sich insbesondere um weitere Kraftfahrzeuge handelt, die sich in derselben oder einer benachbarten Fahrspur bewegen. Beispielhaft wird ein Umfeldsensor 102 mit einem Erfassungsbereich 103 gezeigt, der einen Raumwinkel vor dem Fahrzeug 101 umfasst, in dem beispielhaft ein Objekt 104 dargestellt ist. Bei dem Umfeldsensor 102 handelt sich vorzugsweise um einen LIDAR-Sensor (Light Detection and Ranging) der dem Fachmann an sich bekannt ist; gleichfalls sind jedoch auch anderen Umfeldsensoren einsetzbar. Der Sensor misst die Abstände d zu den erfassten Punkten eines Objekts 104 sowie die Winkel φ zwischen den Verbindungsgeraden zu diesen Punkten und der Mittellängsachse des Fahrzeugs 101, wie dies in 1 beispielhaft für einen Punkt P des Objekts 104 veranschaulicht ist. Die dem Fahrzeug 101 zugewandten Fronten der erfassten Objekte 104 setzen sich aus mehreren erfassten Punkten zusammen, wobei eine Objekterkennungseinrichtung, zu der die Sensorsignale übermittelt werden, die Korrelationen zwischen Punkten und der Form eines Objekts 104 herstellt und einen Bezugspunkt für das Objekt 104 bestimmt. Als Bezugspunkt kann dabei beispielsweise der Mittelpunkt des Objekts 104 bzw. der Mittelpunkt der erfassten Punkte des Objekts 104 gewählt werden. Die Geschwindigkeiten der detektierten Punkte und damit die Geschwindigkeit der erfassten Objekte 104 können mittels des Umfeldsensors 102 nicht direkt gemessen werden. Sie werden aus der Differenz zwischen den in aufeinanderfolgenden Zeitschritten gemessenen Abständen in der taktweise arbeitenden Objekterkennungseinrichtung berechnet. In ähnlicher Weise kann grundsätzlich auch die Beschleunigung der Objekte 104 durch zweimaliges Ableiten ihrer Position bestimmt werden.In 1 is a vehicle 101 represented by an environment sensor 102 has, with the objects around the vehicle 101 can be detected, which are in particular other vehicles that move in the same or an adjacent lane. An environment sensor becomes exemplary 102 with a detection area 103 shown a solid angle in front of the vehicle 101 includes, in the example of an object 104 is shown. In the environment sensor 102 is preferably a LIDAR sensor (Light Detection and Ranging) which is known in the art per se; however, other environment sensors can also be used. The sensor measures the distances d to the detected points of an object 104 and the angles φ between the connecting straight lines to these points and the central longitudinal axis of the vehicle 101 like this in 1 exemplarily for a point P of the object 104 is illustrated. The the vehicle 101 facing fronts of the detected objects 104 are composed of a plurality of detected points, wherein an object recognition device to which the sensor signals are transmitted, the correlations between points and the shape of an object 104 and establishes a reference point for the object 104 certainly. As a reference point may, for example, the center of the object 104 or the center of the detected points of the object 104 to get voted. The speeds of the detected points and thus the speed of the detected objects 104 can by means of the environment sensor 102 can not be measured directly. They are calculated from the difference between the distances measured in successive time steps in the cyclically operating object recognition device. Similarly, in principle, the acceleration of the objects 104 be determined by deriving its position twice.

In 2 ist anhand eines schematischen Blockdiagramms die Struktur eines Fahrerassistenzsystems zur Unfallvermeidung dargestellt. Die mittels des Umfeldsensors bestimmten Objektdaten werden in Form elektronischer Signale an den Block 201 des Systems übermittelt. Diesem werden zudem Be wegungsgrößen des Fahrzeugs 101 zugeführt, die mithilfe einer Fahrzeugsensorik 202 erfasst worden sind, oder in Block 203 anhand der Sensorsignale berechnet werden. Innerhalb des Blocks 201 wird in einer Prädiktionseinrichtung 204 anhand der Informationen über das Objekt 104 eine Objekttrajektorie bestimmt. Ferner wird anhand der erfassten und berechneten Bewegungsdaten des Fahrzeugs 101 eine Fahrzeugtrajektorie ermittelt. Insbesondere werden dabei die beispielsweise mithilfe von Raddrehzahlsensoren ermittelbare Fahrzeuggeschwindigkeit, der mittels eines Lenkwinkelsensors gemessene Lenkwinkel an den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs 101, die Gierrate und/oder die Querbeschleunigung des Fahrzeugs 101, die mittels entsprechender Sensoren gemessen werden, zur Berechnung der Fahrzeugtrajektorie herangezogen. Dann wird in einer Entscheidungseinrichtung 205 überprüft, ob sich das Kraftfahrzeug 101 auf einem Kollisionskurs mit einem der erfassten Objekte 104 befindet. Falls ein derartiger Kollisionskurs festgestellt wird und die sogenannte Kollisionszeit (TTC, Time To Collision), d.h. die Zeitdauer bis zu der ermittelten Kollision mit dem Objekt 104, einen bestimmten Wert unterschreitet, wird ein Auslösesignal an eine Bahnplanungseinrichtung 206 übermittelt. Das Auslösesignal führt dazu, dass zunächst innerhalb der Bahnplanungseinrichtung 206 eine Ausweichbahn in der Form einer ebenen Kurve mit der Darstellung y_R= f(x) berechnet wird. Dann wird aufgrund der ermittelten Ausweichbahn ein Startpunkt für das Ausweichmanöver bestimmt, an dem das Ausweichmanöver gestartet werden muss, um dem Objekt 104 gerade noch ausweichen zu können. Diese Schritte werden vorzugsweise in Zeitschritten wiederholt, bis keine Kollisionsgefahr aufgrund von Kursänderungen des Objekts 104 o der des Fahrzeugs 101 mehr besteht oder bis das Fahrzeug 101 den Startpunkt für ein Ausweichmanöver erreicht. Ist dies der Fall, wird die Ausweichbahn oder die Bahn repräsentierende Parameter an eine Regelungseinrichtung 207 übermittelt. Diese ermittelt als Stellgröße einen Lenkwinkel, nach dessen Maßgabe ein Lenkungsaktuator des Fahrzeugs 101 durch eine Lenkungsaktuatorsteuerungseinrichtung 208 angesteuert wird. Bei dem Lenkungsaktuator handelt es sich um eine Lenkwinkelstelleinheit, mit der an den lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeugs 101 Lenkwinkel eingestellt werden können, die das Kraftfahrzeug 101 der Ausweichbahn folgen lassen. Die Lenkwinkelstelleinheit ist beispielsweise als eine an sich bekannte Überlagerungslenkung ausgeführt, mit dem fahrerunabhängig ein Lenkwinkel an den Vorderrädern des Kraftfahrzeugs 101 eingestellt werden kann.In 2 is shown on the basis of a schematic block diagram, the structure of a driver assistance system for accident prevention. The object data determined by means of the environmental sensor are transmitted to the block in the form of electronic signals 201 transmitted by the system. This will also Be wegungsgrößen of the vehicle 101 fed by a vehicle sensor 202 have been recorded, or in block 203 calculated using the sensor signals. Inside the block 201 is in a prediction facility 204 based on the information about the object 104 determines an object trajectory. Further, based on the detected and calculated movement data of the vehicle 101 determines a vehicle trajectory. In particular, the vehicle speed that can be determined, for example, by means of wheel speed sensors, the steering angle measured by means of a steering angle sensor on the steerable wheels of the vehicle 101 , the yaw rate and / or the lateral acceleration of the vehicle 101 , which are measured by means of appropriate sensors, used for calculating the vehicle trajectory. Then it will be in a decision-making facility 205 Checks if the motor vehicle 101 on a collision course with one of the detected objects 104 located. If such a collision course is detected and the so-called collision time (TTC, Time To Collision), ie the time until the collision with the object 104 , falls below a certain value, a trigger signal to a rail planning device 206 transmitted. The triggering signal causes first within the path planning device 206 an escape path is calculated in the form of a plane curve with the representation y _R = f (x). Then, on the basis of the determined avoidance path, a starting point for the evasive maneuver is determined, at which the evasive maneuver must be started to the object 104 just to dodge. These steps are preferably repeated in time steps until there is no risk of collision due to changes in the course of the object 104 o the vehicle 101 exists more or until the vehicle 101 reached the starting point for an evasive maneuver. Is this In the case, the egress path or the path representing parameters to a control device 207 transmitted. This determines as a manipulated variable a steering angle, according to which a steering actuator of the vehicle 101 by a steering actuator control means 208 is controlled. The steering actuator is a steering angle adjusting unit with which the steerable wheels of the motor vehicle 101 Steering angle can be adjusted, which is the motor vehicle 101 follow the avoidance path. The steering angle adjusting unit is designed, for example, as a known superposition steering, with the driver independently a steering angle to the front wheels of the motor vehicle 101 can be adjusted.

Die Ausweichbahn kann in vielfältiger Weise vorgegeben werden. Ein Beispiel ist eine Bahnvorgabe in Form eines Polynoms oder in Form aneinandergesetzter Klothoidbögen. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Bahnvorgabe in Form einer Sigmoide herausgestellt die durch yR = f(x) = B1 + exp(– a(x – c)) gegeben ist. Die Parameter B, a und i werden entsprechend der Fahrsituation bestimmt. Der Parameter B entspricht dabei der Manöverbreite des Ausweichmanövers, d.h. dem gewünschten lateralen Versatz des Fahrzeugs 101. Für den Parameter c gilt beispielsweise

wobei y_tol ein vorgegebener kleiner Toleranzwert ist, der eingeführt wird, weil die Kurve y_R = f(x) nicht durch den Ursprung des Koordinatensystems verläuft. Das positive Vorzeichen wird bei der Wahl des im Folgenden beschriebenen Koordinatensystems bei einem Ausweichen nach links und das negative Vorzeichen bei einem Ausweichen nach rechts gewählt. Der Parameter a bestimmt die Steigung der Sigmoide und kann in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit beispielsweise so gewählt werden, dass die bei dem Ausweichmanöver auftretende Querbeschleunigung des Fahrzeugs 101 und/oder die Änderungsrate der Querbeschleunigung vorgegebene Maximalwerte nicht überschreiten.The avoidance path can be specified in many ways. An example is a path specification in the form of a polynomial or in the form of juxtaposed Klothoidbögen. Particularly advantageous is a train specification has been found in the form of a sigmoide through y R = f (x) = B 1 + exp (- a (x - c)) given is. The parameters B, a and i are determined according to the driving situation. The parameter B corresponds to the maneuver width of the evasive maneuver, ie the desired lateral offset of the vehicle 101 , For the parameter c, for example

where y _{tol is} a given small tolerance value that is introduced because the curve y _R = f (x) does not pass through the origin of the coordinate system. The positive sign is selected when selecting the coordinate system described below in the case of a dodge to the left and the negative sign when dodging to the right. The parameter a determines the slope of the sigmoid and can, for example, be selected as a function of the vehicle speed such that the lateral acceleration of the vehicle occurring in the evasive maneuver 101 and / or the rate of change of the lateral acceleration does not exceed predetermined maximum values.

In 3 sind beispielhaft eine vorgegebene Bahn y_R(x) (durchgezogene Linie) und eine tatsächliche Bahn y_E(x) (gestrichelte Linie) bei einem Ausweichen vor einem Objekt 104 dargestellt. Ferner ist ein vorteilhaftes ortsfestes Koordinatensystem 301 zur Angabe der Ausweichbahn dargestellt. Die Lage des Ursprungs des Koordinatensystems 301 entspricht im Wesentlichen der Lage eines vorgegebenen Bezugspunktes B des Fahrzeugs 101 zu Beginn des Ausweichmanövers und wird für die Dauer des Ausweichmanövers fixiert. Die positive x-Achse des Koordinatensystems 301 zeigt in die am Startpunkt des Ausweichmanövers vorliegende Fahrzeuglängsrichtung und die positive y-Achse in Bezug auf diese Richtung nach links. Eine geringe Abweichung zwischen der Position des Bezugspunktes B zu Beginn des Ausweichmanövers und dem Ursprung des Koordinatensystems kann sich bei der zuvor dargestellten Ausweichbahn aufgrund der Toleranz y_tol ergeben. Es können gleichfalls andere ortsfeste Koordinatensysteme verwendet werden. Der vorgegebene Querversatz y_R(x), der vorliegende Querversatz y_E(x) sowie die Wegstrecke x werden für den Bezugspunkt B des Fahrzeugs 101 angegeben.In 3 are exemplified a predetermined trajectory y _R (x) (solid line) and an actual trajectory y _E (x) (dashed line) in evading an object 104 shown. Furthermore, an advantageous stationary coordinate system 301 to indicate the avoidance path. The location of the origin of the coordinate system 301 essentially corresponds to the position of a given reference point B of the vehicle 101 at the beginning of the evasive maneuver and is fixed for the duration of the evasive maneuver. The positive x-axis of the coordinate system 301 shows in the present at the starting point of the evasive maneuver vehicle longitudinal direction and the positive y-axis with respect to this direction to the left. A slight deviation between the position of the reference point B at the beginning of the avoidance maneuver and the origin of the coordinate system can result in the case of the _{deflection path} illustrated above due to the tolerance y _tol . Other stationary coordinate systems can also be used. The predetermined transverse offset y _R (x), the present transverse offset y _E (x) and the distance x are for the reference point B of the vehicle 101 specified.

Der Regelungskreis der Bahnfolgeregelung sowie die Struktur der Regeleinheit 207 sind in 4 in schematischer Darstellung gezeigt. Wie in der Figur dargestellt, umfasst die Regeleinheit 207 einen Vorsteuerblock 401 und einen Regelungsblock 402. In den Vorsteuerblock 401 wird anhand eines inversen Bewegungsmodells für das Fahrzeug 101 ein Steueranteil δ_MFF des mittels des Lenkungsaktuators einzustellenden Lenkwinkels δ_M bestimmt. Vorzugsweise wird hierbei ein stationäres Einspurmodell zugrunde gelegt. Der in dem Vorsteuerblock 401 ermittelte Lenkwinkel entspricht dabei dem Lenkwinkel der für eine Kreisfahrt auf einem gegebenen Kreis mit dem Radius R einzustellen ist. Es gilt daher:

The control loop of the train sequence control as well as the structure of the control unit 207 are in 4 shown in schematic representation. As shown in the figure, the control unit comprises 207 a pilot block 401 and a regulatory block 402 , In the pilot block 401 is based on an inverse movement model for the vehicle 101 a control component δ _MFF of the steering actuator to be set by the steering angle δ _M determined. Preferably, this is based on a stationary single-track model. The one in the pilot block 401 determined steering angle corresponds to the steering angle for a circle on a given circle with the radius R is set. It therefore applies:

Hierbei bezeichnet 1/R(t) die Krümmung der vorgegebenen Ausweichbahn zum Zeitpunkt t, ν(t) die Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt t, l den Radstand des Fahrzeugs 101 und EG den so genannten Eigenlenkgradienten des Fahrzeugs 101. Die Größe i_s ist der Übersetzungsfaktor zwischen dem Lenkwinkel bezogen auf die von dem Fahrer bediente Lenkhandhabe und dem Lenkwinkel bezogen auf die lenkbaren Räder des Fahrzeugs 101. Durch den Übersetzungsfaktor wird berücksichtigt, dass die Stellgröße zur Ansteuerung des Lenkungsaktuators üblicherweise einem auf die Lenkhandhabe bezogenen Lenkwinkel entspricht. Zur Durchführung der Bahnregelung werden in jedem Zeitschritt der getaktet arbeitenden Regeleinheit 207 die x- und y-Koordinaten x_E(t) und y_E(t) der Ist-Positionen des Fahrzeugs 101 bzw. seines Bezugs punktes B innerhalb des Koordinatensystems 301 bestimmt. Dies erfolgt beispielsweise sukzessive ausgehend von dem Startpunkt des Ausweichmanövers anhand der von dem Startpunkt aus zurückgelegten Wegstrecke, die anhand von Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs 101 ermittelbar ist, sowie anhand des Gierwinkels und des Fahrzeugs 101, der aufgrund einer Integration der mittels eines Gierratensensors erfassten Gierrate des Fahrzeugs 101 feststellbar ist. Die Krümmung der Ausweichbahn zum Zeitpunkt t entspricht dem Radius der Ausweichbahn in dem Punkt (x_E(t), y_R(x_E(t))). Der inverse Radius wird auch als Krümmung der Bahn in dem betreffenden Punkt bezeichnet. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird beispielsweise anhand der Signale der Raddrehzahlsensoren ermittelt. Bei dem Radstand und dem Eigenlenkgradienten handelt es sich um im Wesentlichen unveränderliche Parameter des Fahrzeugs 101, die in einem Speicher des Fahrerassistenzsystems abgelegt werden können. Der Eigenlenkgradient ist dabei gegeben durch

Here, 1 / R (t) denotes the curvature of the predetermined avoidance path at time t, ν (t) the vehicle speed at time t, l the wheelbase of the vehicle 101 and EG the so-called self-steering gradient of the vehicle 101 , The magnitude i _s is the translation factor between the steering angle relative to the driver's steering handle and the steering angle relative to the steerable wheels of the vehicle 101 , By the translation factor is taken into account that the manipulated variable for controlling the steering actuator usually corresponds to a reference to the steering handle steering angle. In order to carry out the path control, the clocked regulating unit is used in each time step 207 the x- and y-coordinates x _E (t) and y _E (t) of the actual positions of the vehicle 101 or its reference point B within the coordinate system 301 certainly. This takes place, for example, successively starting from the starting point of the evasive maneuver on the basis of the distance traveled from the starting point, which is based on the longitudinal and transverse speed of the vehicle 101 can be determined, and on the basis of the yaw angle and the vehicle 101 due to integration of the yaw rate of the vehicle sensed by a yaw rate sensor 101 is detectable. The curvature of the avoidance path at time t corresponds to the radius of the avoidance path in the point (x _E (t), y _R (x _E (t))). The inverse radius is also referred to as the curvature of the web at that point. The vehicle speed is determined, for example, based on the signals of the wheel speed sensors. The wheelbase and the self-steering gradient are essentially invariable parameters of the vehicle 101 which can be stored in a memory of the driver assistance system. The self-steering gradient is given by

Die zusätzlich eingeführten Größen bedeuten hier:

c_αF: Schräglaufsteifigkeit der Vorderräder
c_αR: Schräglaufsteifigkeit der Hinterräder
l_F: Abstand der Vorderachse vom Fahrzeugschwerpunkt
l_R: Abstand der Hinterachse vom Fahrzeugschwerpunkt
m: Masse des Fahrzeugs

The additionally introduced sizes mean here:

c _αF: Slip stiffness of the front wheels
c _αR: Slip stiffness of the rear wheels
l _F: Distance between the front axle and the center of gravity of the vehicle
l _R: Distance of the rear axle from the center of gravity of the vehicle
m: Mass of the vehicle

Der nach Gleichung (1) bestimmte Steueranteil des Lenkwinkels wird an der Summationsstelle 403 mit einem Regelanteil δ_MFB des Lenkwinkels kombiniert. Dies erfolgt durch eine Summenbildung, so dass für den einzustellenden Lenkwinkel gilt. δM – δMFF + δMFB (3) The control component of the steering angle determined according to equation (1) becomes the summation point 403 combined with a control component δ _{MFB of} the steering angle. This is done by a summation, so that applies to the steering angle to be set. δ M - δ MFF + δ MFB (3)

Der Regelungsanteil des Lenkwinkels wird in dem Regelungsblock 402 anhand der Regelabweichung e zwischen dem Soll-Querversatz y_R(t) zum Zeitpunkt t und dem ermittelten Ist-Querversatz y_E(t) des Fahrzeugs 101 bzw. seines Bezugspunktes ermittelt. Die Regelabweichung wird an der Subtraktionsstelle 404 zu e(t) = yR(t) – yE(t) (4)bestimmt. Der Soll-Querversatz entspricht dabei dem Querversatz y_R(t), der durch die Ausweichbahn vorgegeben ist. Anhand des Regelungsanteils des Lenkwinkels werden Störungen und Abweichungen ausgeglichen, die bei der Vorsteuerung nicht berücksichtigt werden. In einer Ausführungsform wird eine vorausschauende Regelung durchgeführt. Hierfür wird in dem Beobachtungszeitpunkt t die Soll-Position (x_R(t + Δt), y_R(t + Δt)) des Fahrzeugs 101 vorausberechnet, die das Fahrzeug nach einem kurzen Vorausschauzeitraum Δt von beispielsweise 200 ms aufgrund der vorgegebenen Bahn einnehmen soll. Dabei wird anhand der aktuellen Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs die x-Koordinaten des Bezugspunktes des Fahrzeugs für den Zeitpunkt t + Δt prädiziert und der zugehörige Soll-Querversatz y_R(t + Δt) bestimmt. Dieser Soll-Querversatz wird mit dem Ist-Querversatz y_E(t) des Fahrzeugs 101 im Beobachtungszeitpunkt t verglichen, um die Regelabweichung e zu ermitteln. Die Regelabweichung e ergibt sich in dieser Ausführungsform somit als Abweichung zwischen dem aktuellen Querversatz y_E(t) und dem für eine prädizierte Position des Fahrzeugs 101 vorgegebenen Soll- Querversatz y_R(t + Δt). Es hat sich zudem gezeigt, dass die Genauigkeit der Regelung dadurch weiter verbessert werden kann, dass die Regelabweichung e bzw. der Ist-Querversatz des Fahrzeugs 101 sowie der vorausberechnete Soll-Querversatz in ein Fahrzeugkoordinatensystem transformiert werden. Dabei handelt es sich um ein Bezugssystem, dessen Ursprung mit der Position des Fahrzeugs 101 in dem Beobachtungszeitpunkt t zusammenfällt. Die positive x-Achse des Fahrzeugkoordinatensystems zeigt in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne und die y-Achse nach links in Bezug diese Richtung. Unter Verwendung des Fahrzeugkoordinatensystems handelt es sich bei der Regelabweichung e um einen Versatz orthogonal zur Fahrzeuglängsrichtung.The control proportion of the steering angle is in the control block 402 based on the control deviation e between the desired transverse offset y _R (t) at the time t and the determined actual lateral offset y _E (t) of the vehicle 101 or its reference point. The deviation is at the subtraction point 404 to e (t) = y R (t) - y e (t) (4) certainly. The desired transverse offset corresponds to the transverse offset y _R (t), which is predetermined by the avoidance path. The control component of the steering angle compensates for disturbances and deviations that are not taken into account in the precontrol. In one embodiment, a predictive control is performed. For this purpose, in the observation time t, the target position (x _R (t + .DELTA.t), y _R (t + .DELTA.t)) of the vehicle 101 precalculated, which the vehicle should occupy after a short forecast period .DELTA.t of, for example, 200 ms due to the predetermined path. In this case, the x coordinates of the reference point of the vehicle for the time t + .DELTA.t predicted and the associated desired lateral offset y _R (t + .DELTA.t) determined based on the current longitudinal and lateral velocity of the vehicle. This nominal transverse offset is determined by the actual transverse offset y _E (t) of the vehicle 101 at the time of observation t to determine the control deviation e. The control deviation e thus results in this embodiment as a deviation between the current transverse offset y _E (t) and that for a predicted position of the vehicle 101 predetermined nominal transverse offset y _R (t + Δt). It has also been shown that the accuracy of the control can be further improved by the fact that the control deviation e or the actual lateral offset of the vehicle 101 and the pre-calculated target lateral offset are transformed into a vehicle coordinate system. It is a reference system whose origin coincides with the position of the vehicle 101 coincides at the observation time t. The positive x-axis of the vehicle coordinate system points to the front in the vehicle longitudinal direction and the y-axis to the left in relation to this direction. Using the vehicle coordinate system, the control deviation e is an offset orthogonal to the vehicle's longitudinal direction.

Der Regelungsanteil des Lenkwinkels wird anhand einer linearen Regelung ermittelt. Hierdurch wird eine besonders einfache Anpassung der Regelung an einen bestimmten Fahrzeugtyp ermöglicht. Allerdings hat die Fahrzeuggeschwindigkeit einen sehr großen Einfluss auf das Fahrzeugverhalten. Mittels eines einzigen linearen Reglers kann die Kompensationsregelung daher nicht in dem gesamten möglichen Geschwindigkeitsbereich mit der erforderlichen Genauigkeit durchgeführt werden. Der lineare Regler kann vielmehr nur in einem begrenzten Geschwindigkeitsbereich in der Nähe eines Arbeitspunktes eingesetzt werden. Um die Regelung innerhalb des gesamten Geschwindigkeitsbereichs vornehmen zu können, ist es vorgesehen, mehrere lineare Regler für jeweils einen Arbeitspunkt bereitzustellen und die Ausgangssignale dieser Regler zu superponieren. Der Regelungsblock 402 hat daher eine Struktur, die schematisch in 5 dargestellt ist.The control component of the steering angle is determined by means of a linear control. This allows a particularly simple adaptation of the control to a specific vehicle type. However, the vehicle speed has a very large influence on the vehicle behavior. Therefore, the compensation control can not be performed with the required accuracy in the entire possible speed range by means of a single linear regulator. The linear regulator can only in one limited speed range can be used near a working point. In order to be able to carry out the regulation within the entire speed range, it is intended to provide several linear regulators for each one operating point and to superimpose the output signals of these regulators. The regulatory block 402 therefore has a structure that is schematically in 5 is shown.

In 5 ist beispielhaft ein Regelungsblock 402 dargestellt, der N Reglermodule 501₁ , ..., 501_N enthält. Jedes Reglermodul 501₁ , ..., 501_N erzeugt ein Ausgangssignal δ_LLMi (i = 1, ..., N), das an einer Multiplikationsstelle 502_i mit einem Gewichtungsfaktor Φ_i gewichtet wird. Der Gewichtungsfaktor wird in einem Block 503_i anhand einer dem Reglermodul 501_i zugeordneten Aktivierungsfunktion Φ_i(ν) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Das gewichtete Ausgangsignal eines Regelmoduls 501_i ist damit durch Φi(ν)·δLLMi (5)gegeben. An der Additionsstelle 504 wird aus den N gewichteten Ausgangssignalen der Regelanteil δ_MFB des einzustellenden Lenkwinkels ermittelt. Für diesen gilt:

In 5 is an example of a regulatory block 402 shown, the N controller modules 501 ₁ , ..., 501 _N contains. Each controller module 501 ₁ , ..., 501 _N generates an output signal δ _LLMi (i = 1, ..., N) at a multiplication point 502 _i is weighted with a weighting factor Φ _i . The weighting factor is in one block 503 _i by means of a regulator module 501 _i associated activation function Φ _i (ν) determined as a function of the vehicle speed. The weighted output signal of a control module 501 _i is through it Φ i (Ν) · δ LLMI (5) given. At the addition point 504 is determined from the N-weighted output signals of the control component δ _{MFB of} the steering angle to be adjusted. For this applies:

Die Reglermodule 501₁ , ..., 501_N sind vorzugsweise als Proportional-Differenzial-Regler (PD-Regler) ausgeführt. Ein Reglermodul 501_i weist daher die Übertragungsfunktion GPDi(s) = KPi + KDi·s (7)auf, wobei K_Pi und K_Di Reglerparameter sind. In einem Reglermodul 501_i wird daher das Ausgangssignal nach folgendem Regelgesetz bestimmt: δLLMi(t) = KPi·et + KDi·de(t)dt (8) The regulator modules 501 ₁ , ..., 501 _N are preferably designed as a proportional differential controller (PD controller). A regulator module 501 _i therefore has the transfer function G PDi (s) = K pi + K di · S (7) where K _Pi and K _{Di are} controller parameters. In a regulator module 501 _i Therefore, the output signal is determined according to the following control law: δ LLMI (t) = K pi · Et + K di · De (t) dt (8)

In einer weiteren Ausführungsform wird der differentielle Anteil (D-Anteil) des Ausgangssignals des Reglermoduls 501_i durch ein Vorhalteglied (DT₁-Glied) mit der Übertragungsfunktion

bestimmt. Die Reglermodule arbeiten in der Regel getaktet, so dass das DT₁-Glied sowie das D-Glied in der zuvor genannten Ausführungsform zeitdiskret ausgeführt sind.In a further embodiment, the differential component (D component) of the output signal of the regulator module 501 _i by a Vorhalteglied (DT ₁ member) with the transfer function

certainly. The regulator modules generally operate in a clocked manner, so that the DT ₁ element and the D-element in the aforementioned embodiment are designed to be time-discrete.

Die den Reglermodulen 501₁ , ...,501_N zugeordneten Aktivierungsfunktionen Φ₁, ..., Φ_N sind nur in einem begrenzten Geschwindigkeitsbereich um eine Schwerpunktgeschwindigkeit wesentlich verschieden von null. In einer Ausführungsform handelt es sich bei den Aktivierungsfunktionen um Gaußfunktionen der Form

The regulator modules 501 ₁ , ..., 501 _N associated activation functions Φ ₁ , ..., Φ _N are substantially different from zero only in a limited speed range around a center of gravity speed. In one embodiment, the activation functions are Gaussian functions of the form

Die Gaußfunktionen μ_i sind Glockenkurven, die symmetrisch um ihr Maximum bei ν = c_i sind. Der Parameter σ_i bestimmt die Breite der Glockenkurve. In 6 sind beispielhaft zwei derartige Funktionen μ_a und μb mit Parametern c_a und σ_a bzw. c_b und σ_b dargestellt.The Gaussian functions μ _i are bell curves that are symmetrical about their maximum at ν = c _i . The parameter σ _i determines the width of the bell curve. In 6 By way of example, two such functions μ _a and μ _b are shown with parameters c _a and σ _a and c _b and σ _b .

Anhand der Funktion μ_i(ν) bzw. der Aktivierungsfunktionen Φ_i(ν) wird der Geschwindigkeitsbereich angegeben, in dem der Regelanteil des Lenkwinkels maßgeblich durch das Reglermodul 501_i bestimmt wird. Die von den übrigen Reglermodulen beigetragenen Anteile sind demgegenüber geringer. Die Verteilung der Schwerpunktgeschwindigkeiten orientiert sich vorzugsweise an der reziproken Fahrzeuggeschwindigkeit, da diese aufgrund ihres häufigen Auftretens in den Gleichungen des Einspurmodells einen sehr großen Einfluss auf das Fahrzeugverhalten hat. Im Bereich geringerer Geschwindigkeiten ändert sich die reziproke Fahrzeuggeschwindigkeit relativ stark, so dass in diesem Bereich mehr Reglermodule 501₁ , ..., 501_N eingesetzt werden müssen und die Schwerpunktgeschwindigkeiten mit einer höheren Dichte verteilt sind als bei höheren Geschwindigkeiten. Die Breite der Funktion μ_i ist dementsprechend bei den Reglermodulen 501₁ , ..., 501_N , die für die Bereiche geringerer Geschwindigkeit vorgesehen sind, geringer als bei den Reglermodulen 501₁ , ..., 501_N , die für die Bereiche höherer Geschwindigkeiten vorgesehen sind.Based on the function μ _i (ν) or the activation functions Φ _i (ν), the speed range is specified, in which the control component of the steering angle is largely determined by the controller module 501 _i is determined. By contrast, the shares contributed by the other governing modules are lower. The distribution of the center of gravity speeds is preferably based on the reciprocal vehicle speed, since this has a very large influence on the vehicle behavior due to its frequent occurrence in the equations of the one-track model. In the range of lower speeds, the reciprocal vehicle speed changes relatively strong, so that in this area more regulator modules 501 ₁ , ..., 501 _N must be used and the center of gravity speeds are distributed with a higher density than at higher speeds. The width of the function μ _i is accordingly in the case of the regulator modules 501 ₁ , ..., 501 _N , which are intended for the areas of lower speed, lower than the regulator modules 501 ₁ , ..., 501 _N . which are intended for the higher speed areas.

Beispielsweise können wenigstens fünf Reglermodulen 501₁ , ..., 501₅ eingesetzt werden, denen Schwerpunktgeschwindigkeiten c₁, ..., c₅ von etwa 1 m/s, 5 m/s, 10 m/s, 20 m/s und 35 m/s zugeordnet werden. Die zugehörigen Funktionen μ₁, ..., μ₅ sind beispielhaft in 7 dargestellt. Grundsätzlich können jedoch auch Reglermodulen 501₁ , ..., 501_N mit anderen Schwerpunktgeschwindigkeiten und in anderer Anzahl eingesetzt werden. Mit steigender Anzahl der Reglermodule 501₁ , ..., 501_N erhöht sich dabei die Genauigkeit der Regelung. Allerdings wird gleichfalls mit steigender Anzahl der Reglermodule 501₁ , ..., 501_N auch der Aufwand für die Einstellung der Regeleinheit 107 erhöht.For example, at least five regulator modules 501 ₁ , ..., 501 ₅ can be assigned to which centroid speeds c ₁ , ..., c ₅ of about 1 m / s, 5 m / s, 10 m / s, 20 m / s and 35 m / s are assigned. The associated functions μ ₁ ,..., Μ ₅ are exemplary in FIG 7 shown. Basically, however, can also control modules 501 ₁ , ..., 501 _N with other center speeds and in different numbers. With increasing number of controller modules 501 ₁ , ..., 501 _N thereby increases the accuracy of the scheme. However, as the number of controller modules increases, so too 501 ₁ , ..., 501 _N also the effort for the adjustment of the control unit 107 elevated.

Die Einstellung der Reglermodule 501₁ , ..., 501_N auf einen bestimmten Fahrzeugtyp erfolgt anhand einer Bestimmung der zugehörigen Reglerparameter K_P1, ..., K_PN, K_D1, ..., K_DN und gegebenenfalls T_D1, ..., T_DN. Die genaue Abstimmung eines Reglers 501_i kann dabei in einfacher Weise durch eine Auswertung von Testfahrten vorgenommen werden, die bei der Schwerpunktge schwindigkeit c_i des Reglermoduls 501_i durchgeführt werden. Da die linearen Reglermodule dabei relativ einfach zu handhaben sind, kann auf diese Weise eine einfache und schnelle Anpassung der Regeleinheit 207 an einen bestimmten Fahrzeugtyp vorgenommen werden.The setting of the controller modules 501 ₁ , ..., 501 _N A specific type of vehicle is determined on the basis of a determination of the associated controller parameters K _P1 ,..., K _PN , K _D1 ,..., K _DN and optionally T _D1 ,..., T _DN . The exact tuning of a regulator 501 _i can be made in a simple manner by an evaluation of test drives, the speed at the Zentri speed c _{i of} the controller module 501 _i be performed. Since the linear regulator modules are relatively easy to handle, can in this way a simple and quick adaptation of the control unit 207 be made to a specific vehicle type.

Claims

Method for steering a motor vehicle when avoiding an object in the front or side environment of the motor vehicle, comprising the following steps: calculating an avoidance path for avoiding the object ( 104 ), In each case determining a _{controller output signal} (δ _LLM1 ; ...; δ _LLMN ) in accordance with a deviation (e) between an actual position of the motor vehicle ( 101 ) and a predetermined position due to the avoidance path in at least two linear regulator modules ( 501 ₁ ; ...; 501 _N ), - weighting the _{controller output signals} (δ _LLM1 ; ...; δ _LLMN ) each having a weighting factor (Φ ₁ ; ...; Φ _N ) determined as a function of the vehicle _speed (v) - determining a steering angle (δ _M , δ _MFB ) steerable wheels of the motor vehicle based on an arbitration of the weighted controller output signals and - influencing a steering system of the motor vehicle ( 101 ) in accordance with the determined steering angle (δ _M ; δ _MFB ).

Method according to Claim 1, characterized in that the _{controller output signals} (δ _LLM1 ; ...; δ _LLMN ) are determined as a function of a deviation (e) between a desired transverse offset (y _R ) predetermined on the basis of the calculated avoidance path and a determined actual value. Transverse offset (y _E ) of the motor vehicle ( 101 ) be determined.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the _{controller output signals} (δ _LLM1 ; ...; δ _LLMN ) are determined as a function of a deviation between a predicted position of the vehicle based on the calculated avoidance path ( 101 ) predetermined desired transverse offset (y _R (t + Δt)) of the vehicle ( 101 ) and a current actual lateral offset (y _E (t)) of the vehicle ( 101 ) be determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the deviation (e) is an offset of the vehicle ( 101 ) orthogonal to a central longitudinal axis of the vehicle ( 101 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is in the linear control modules ( 501 ₁ ; ...; 501 _N ) is at least partially proportional to differential controller.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the regulator modules ( 501 ₁ ; ...; 501 _N ) at least teilwei se a proportional element and a Vorhalteglied for processing the positional deviation of the motor vehicle ( 101 ) contain.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that each control module ( 501 ₁ ; ...; 501 _N ) is associated with a center of gravity speed (c ₁ ; ...; c _N ) and that a weighting factor (Φ ₁ ; ...; Φ _N ) is essential only in a speed interval containing the center of gravity speed (c ₁ ; ...; c _N ) is different from zero.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the weight factors (Φ ₁ ; ...; Φ _N ) the shape

Method according to one of the preceding claims, characterized in that due to the arbitration of the weighted controller output signals, a control component (δ _MFB ) of the steering angle (δ _M ) is determined, and that the steering angle (δ _M ) additionally contains a control component (δ _MFF ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control component (δ _MFF ) of the steering angle (δ _M ) based on an inverse single-track model of the motor vehicle ( 101 ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control component (δ _MFF ) of the steering angle (δ _M ) by

is given, where i _s translation factor 1, a wheelbase of the motor vehicle, EG is a self-steering gradient of the motor vehicle ν, a speed of the motor vehicle ( 101 ) and 1 / R is a curvature of the avoidance path.

Computer program product, characterized that it defines an algorithm that is a procedure after a of the preceding claims includes.

Device for steering a motor vehicle when avoiding an object in the front or side environment of the motor vehicle, comprising: 206 ), with which an avoidance path for the evasion is calculable, - a control device ( 207 ; 402 ), the at least two regulator modules ( 501 ₁ ; ...; 501 _N ), wherein in the controller modules ( 501 ₁ ; ...; 501 _N ) in each case one _{controller output signal} (δ _LLM1 ; ...; δ _LLMN ) in accordance with a deviation (e) between an actual position of the motor vehicle ( 101 ) and a predetermined reference position based on the avoidance path can be determined, - a weighting device ( 502 ₁ . 503 ₁ ; ...; 502 _N . 503 _N ) with which the _{controller output signals} (δ _LLM1 ; ...; δ _LLMN ) can each be _weighted with a weighting factor (Φ ₁ ; ...; Φ _N ) determined as a function of a vehicle _speed (v), - an arbitration device ( 504 ), with the aid of an arbitration of the weighted controller output signals, a steering angle (δ _M ; δ _MFB ) steerable wheels of the motor vehicle ( 101 ) is determinable and - a Lenkungsaktuatorsteuerungseinrichtung ( 208 ), with which a steering actuator in accordance with the steering angle (δ _M ; δ _MFB ) is controllable, wherein a steering system of the motor vehicle ( 101 ) can be influenced by means of the steering actuator.