用于获取轨迹跟随精度的方法技术

一种用于获取精度（12）的方法，车辆（1）能够以该精度驶过预先给定的目标轨迹y（2），其中，车辆（1）的物理的状态通过状态张量X表示，该状态张量在初始时间点的不确定性以协方差张量的形式已知（105）。

A method for obtaining track following accuracy

A method for obtaining the precision (12), in which the vehicle (1) can drive past a predetermined target track y (2) with the precision, wherein the physical state of the vehicle (1) is represented by a state tensor x, and the uncertainty of the state tensor at the initial time point is known in the form of a covariance tensor (105).

【技术实现步骤摘要】
用于获取轨迹跟随精度的方法
本专利技术涉及获取精度，给定的车辆能够利用该精度在考虑其结构特性、其当前状态和外部干扰影响的情况下驶过预先给定的目标轨迹。
技术介绍
至少部分自动化行驶的车辆利用物理传感装置检测其环境并根据适用的交通规则解释该环境。然后，车辆规划目标轨迹，该目标轨迹通向期望的行驶目标并考虑进一步的愿望或边界条件。这些愿望可以涉及例如最短可能的行驶时间，尽可能少的燃料消耗或尽可能大的行驶舒适性。然而，具有最高优先级的边界条件通常是所选轨迹的碰撞风险的最小化或碰撞自由度。从DE102015200926A1中已知一种用于规划轨迹的方法，其确定车辆环境中的物体的最小和最大轮廓，并从最大轮廓开始逐步减小物体的假定轮廓，直到找到无碰撞轨迹。从EP3016827B1中已知另一种用于规划轨迹的方法。除了用于正常运行的轨迹之外，在由于技术故障而不能确保自动行驶运行并且必须最快可能地安全地停靠（anhalten）车辆的情况下，附加地规划安全轨迹。
技术实现思路
在本专利技术的框架中，开发了一种用于获取精度的方法，车辆利用该精度能够驶过预先给定的目标轨迹y。该精度在此可以特别地定义为停留概率（Aufenthaltswahrscheinlichkeit）。说明性地这意味着，如果例如至少部分自动化行驶的车辆驶过恒定（gleichbleibende）的目标轨迹n次（其中n是整数），则每次驶过略微不同的实际轨迹。对于n→∞，精度的所需映射结果为沿着目标轨迹的停留概率。因此，可以定义和理解用于精度的标量值，尤其是作为用于概率分布的参数或其它描述。在此，例如，低精度可以对应于更高的方差，相反地，更高的精度对应于更低的方差。该方法认为，车辆的物理的状态由状态张量X代表，即状态张量X包含足以至少完全描述车辆的物理的状态的一组参量，如其对于获取所需（gesuchten）精度在定性和定量方面至关重要。例如，在通用技术动力系统的情况下，当状态张量物理地描述系统中包含的能量存储器的能量含量（Energieinhalt）时就是这种情况。进一步假设，在初始时间点，状态张量X的不确定性以协方差张量P的形式已知。因此，协方差张量P表明，状态张量X的分量作为随机变量围绕相应标称值分布，其中该分布不限于正态分布（Normalverteilung）。状态张量X的时间上的演变通过使用代表车辆的动力的第一运算符F基于状态张量X和预先给定的目标轨迹y的组合以及通过接下来使用代表外部干扰的第二运算符W基于所述结果建模。这种建模可以时间离散地以预先给定的采样率实现，但也可以是连续的。因此，运算符F概括地描述了，当车辆处于确定的物理的状态X中并且同时应该跟随目标轨迹y时，车辆如何改变其物理的状态。例如，在确定的时间点，从直线行驶开始，目标轨迹y可以预先给定相邻车道的车道变换。然后，运算符F描述在没有外部干扰影响的情况下，该车道变换如何在运动学（kinematisch）上详细地进行，并且在这方面包含涉及车辆本身的相关信息。因此例如，一速度是有限的，利用所述速度能够调节用于转向回转（Lenkeinschlags）的变化（Änderung）的致动器。此外，运算符F例如根据车辆中的质量分布来描述物理相互作用（Wechselwirkungen），使得在强烈的转向回转时车辆作为一个整体在车道平面中的不仅运动方向被改变，而且此外也施加关于车辆的纵轴的倾斜力矩。在运算符F中例如也可以包含边界条件，使得轮胎的静摩擦从转弯时的一确定的离心力开始转入（übergeht）到滑动摩擦中并且该滑动摩擦然后支配车辆的进一步运动学。而运算符W描述外部影响，例如车道（Fahrbahn）的坡度的变化或风造成的作用力（Krafteinwirkungen）。通过具有运算符F和W的协方差传递获取协方差张量P的时间上的演变P*。利用其能驶过预先给定的目标轨迹y的将来的精度由该时间上的演变P*获取。已经认识到（erkennen），车辆能够利用其驶过预先给定目标轨迹y的精度不是固定的参量，而是强烈地取决于行驶状况（Fahrsituation）。例如，在恒定速度下的直线行驶时的精度（其中仅有少量的力和力矩作用到车辆上）明显优于急转弯或在制动操作期间（在这种情况中大量的力和力矩起作用）的精度。此外，外部干扰，例如阵风也会影响精度。运算符F和W中相应的作用机制基于物理规律性（Gesetzmäßigkeiten）。由此，能够为给定的车辆以及为关于该车辆运行的环境的合理假设提供运算符F和W。协方差传递现在允许以统计动机（motivierter）的方式由运算符F和W中包含的可用信息获取未知的将来精度。这种将来精度的获取本身并不是目的，而是影响针对至少部分自动行驶的轨迹规划。精度可用于将碰撞或其它不安全行驶的风险最小化。例如，如果规划一个标称的目标轨迹y，使得它以50厘米的间距在没有护栏（Leitplanke）的陡峭深渊（Abgrund）上行驶，那么例如在运算符W中体现的风暴会导致仅以低精度驶过该目标轨迹y。这种低精度导致落入深处的不可忽略的风险。因此，必须推迟行驶直到风暴结束并且能够再次以更高的精度驶过目标轨迹y，从而使得落到深处的风险再次是可接受的。同时，动态获取的精度实现了规划轨迹时更多的自由度。可能的精度的带宽是如此之大，以至于“最坏情况”估计虽然会确保所有情况下的安全，但在可用精度良好的情况下，可能的行驶操作受到不必要的限制。例如，由一方面至少部分自动行驶的车辆和另一方面人类驾驶员控制的车辆的混合交通中，如果前面的自动车辆无论如何都不移开（räumt）超车道，则会使人类驾驶员非常恼怒，因为“最坏情况”估计防止了插入到右车道上的两车辆之间的实际上（eigentlich）足够大的间隙中。对于自动行驶的车辆的乘客而言，如果车辆不能例如在最靠近目标的高速公路出口（Autobahnausfahrt）之前及时地进入到右车道上，则非常麻烦。然后车辆必须继续驶过到下一个出口并在那里返回，这可能意味着相当多的绕道（Umweg）。同样，由于这样的方式（Vorgehen）会自动排除确定的路线，因为不能通过窄的位置。例如，在时间离散的附图中，在时间点k+1处的状态张量Xk+1能够由在时间点k处的状态张量Xk根据Xk+l=F[Xk，yk，Ik]+Wk得出，其中yk是在时间点k根据目标轨迹y的期望位置，并且Wk代表在时间点k假设为纯相加的外部干扰的影响。在此，Ik描述了运算符F的内部参数，其可以使运算符F的行为适应参数变化。有利地，状态张量X包含车辆的当前位置以及一组另外的参量，其代表与车辆动力相关联的一组动能和势能。这样的参量可以包括例如位置的导数。例如，在车辆作为一个整体沿一个方向的运动中存在动能。但是例如在车身关于其纵轴的倾斜运动中也存在动能。如果这种倾斜运动被底盘（Fahrwerk）中的弹性的弹簧装置（Federung）吸收，则该动能以势能的形式存储在弹簧装置中。当消除了诸如转弯的倾斜运动的机会（Anlass）时，来自弹簧装置的势能再次用于使车身（Fahr本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于获取精度（12）的方法，车辆（1）能够利用所述精度驶过预先给定的目标轨迹（2），其中，所述车辆（1）的物理的状态通过状态张量X代表，所述状态张量在初始时间点的不确定性以协方差张量P的形式已知（105），其中，所述状态张量X的时间上的演变通过使用代表所述车辆（1）的动力的第一运算符F基于所述状态张量X和所述预先给定的目标轨迹y（2）的组合以及通过接下来使用代表外部干扰的第二运算符W基于所述结果来建模（110），其中，通过具有所述运算符F和W的协方差传递，获取（120）所述协方差张量P的时间上的演变P*，并且其中，将来的精度（12）由所述时间上的演变P*获取（130），利用所述将来的精度能够驶过所述预先给定的目标轨迹y（2）。/n

【技术特征摘要】
20180508 DE 102018207102.01.一种用于获取精度（12）的方法，车辆（1）能够利用所述精度驶过预先给定的目标轨迹（2），其中，所述车辆（1）的物理的状态通过状态张量X代表，所述状态张量在初始时间点的不确定性以协方差张量P的形式已知（105），其中，所述状态张量X的时间上的演变通过使用代表所述车辆（1）的动力的第一运算符F基于所述状态张量X和所述预先给定的目标轨迹y（2）的组合以及通过接下来使用代表外部干扰的第二运算符W基于所述结果来建模（110），其中，通过具有所述运算符F和W的协方差传递，获取（120）所述协方差张量P的时间上的演变P*，并且其中，将来的精度（12）由所述时间上的演变P*获取（130），利用所述将来的精度能够驶过所述预先给定的目标轨迹y（2）。


2.根据权利要求1所述的方法（100），其中，所述状态张量X包含车辆（1）的当前的位置以及一组另外的参量，所述一组另外的参量代表与所述车辆的动力相关联的一组动能和势能。


3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法（100），其中，选择一车辆（1），所述车辆配备有用于自动驶过所述预先给定的目标轨迹y（2）的调节回路（11），并且其中，所述运算符F通过所述车辆（1）和所述调节回路（11）的组合的行为的建模来获取（115）。


4.根据权利要求3所述的方法（100），其中，所述运算符F额外代表与行为的建模相关联的不确定性和/或不准确性。


5.根据权利要求3至4中任一项所述的方法（100），其中，在多个车辆（1）上获取所述车辆（1）和所述调节回路（11）的组合的实际的行为（115a）并且其中合并相关信息（115b），以获取用于所述多个车辆（1）的共同的运算符F。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法（100），其中，所述车辆（1）或至少一个车辆系统的至少一个物理的状态参量（13a）、环境的至少一个物理的状态参量（13b）、和/或用于至少一个车辆系统或者耗材的耗损的至少一个使用指示器（13c）利用至少一个传感器（14a-14c）检测并被引入（116）到所述运算符F中。

【专利技术属性】
技术研发人员：A布里克韦德，J桑万，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE