DE102007048809A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von verdeckten Objekten im Straßenverkehr - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Erkennung von verdeckten Objekten im Straßenverkehr,
bei dem einerseits die Umgebung eines Fahrzeuges und andererseits
Bewegungsgrößen des eigenen Fahrzeuges mittels
Sensoren erfasst werden, diese als Information an im Umfeld befindliche
Fahrzeuge mittels einer Schnittstelle 17 zur Fahrzeug zu Fahrzeug-Kommunikation
(60) übertragen und von den im Umfeld befindlichen Fahrzeugen
empfangen werden, wobei das folgende Schritte durchlaufen werden:
a) die Daten der Sensoren (10, 20, 30, 40) ein Umfeldmodell (50) erweitern
b) das erweiterte Umfeldmodell (50) mittels einer Anzeige (80) im eigenen Fahrzeug aktualisiert wiedergegeben wird
c) eine Situationsanalyse (70) des Umfelds und eine Bewertung der Situation im eigenen Fahrzeug durchgeführt wird
d) Objekte, die eine Unfallgefahr repräsentieren in der Anzeige mit einer hohen Priorität visualisiert werden
e) vordefinierte Schritte zur Reduktion der Unfallgefahr im eigenen Fahrzeug aktiviert werden
f) über die Kommunikationssystem (60) zur Fahrzeug zu Fahrzeug-Kommunikation die Information über die eingeleiteten Schritte zur Reduktion der Unfallgefahr an die Umgebung übermittelt werden.
a) die Daten der Sensoren (10, 20, 30, 40) ein Umfeldmodell (50) erweitern
b) das erweiterte Umfeldmodell (50) mittels einer Anzeige (80) im eigenen Fahrzeug aktualisiert wiedergegeben wird
c) eine Situationsanalyse (70) des Umfelds und eine Bewertung der Situation im eigenen Fahrzeug durchgeführt wird
d) Objekte, die eine Unfallgefahr repräsentieren in der Anzeige mit einer hohen Priorität visualisiert werden
e) vordefinierte Schritte zur Reduktion der Unfallgefahr im eigenen Fahrzeug aktiviert werden
f) über die Kommunikationssystem (60) zur Fahrzeug zu Fahrzeug-Kommunikation die Information über die eingeleiteten Schritte zur Reduktion der Unfallgefahr an die Umgebung übermittelt werden.
Description
- Die Erfindung betrifft Verfahren zur Erkennung von verdeckten Objekten im Straßenverkehr mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
- 1. Stand der Technik
- Unfälle resultieren fast immer aus einem Fehlverhalten eines Verkehrsteilnehmers. Dieses Fehlverhalten kann mehrere Ursachen haben:
- 1.) Mangelnde Erfahrung
- 2.) Absichtlich hohe Risikobereitschaft
- 3.) Übersehen der relevanten Objekte oder Unaufmerksamkeit
- 4.) Schlechte Sicht
- Die ersten 3 Punkte bringen hierbei die größte Gefahr mit sich. Dem 4. wird kein hohes Gefahrenpotential zugemessen, da ein Verkehrsteilnehmer in einer solchen Situation möglichst vorsichtig sein wird und ansonsten unter Punkt 2 fällt.
- Da Punkt 1 und 2 alleine von den persönlichen Eigenschaften des Fahrers abhängen, ist hier kaum etwas zu bewirken, außer durch eine verbesserte Ausbildung oder höhere Sanktionen. Für die letzten beiden Punkte wurde in den vergangenen Jahrzehnten bereits viel in Fahrerassistenzsysteme investiert, die auf klassischen Umfeldsensorik wie Video- oder Strahlsensoren beruhen. Aber auch für diese Sensoren gibt es Beschränkungen, die den Erfassungsbereich betreffen. Solche können z. B. Gegenstände, Nebel oder Schnee den Erfassungsbereich begrenzen. In kritischen Verkehrssituationen wie z. B. drohenden Kollisionen mit anderen Fahrzeugen kann ein Fahrer häufig nicht schnell genug bzw. nicht situationsgerecht reagieren.
- Aus
EP 0 473 866 A2 ist ein System bekannt, bei dem ein Sensor eine Vielzahl von potenziellen Kollisionsobjekten erfasst und mit Hilfe der erfassten Daten eine mögliche Kollision vorhergesagt wird. Zur Vermeidung der Kollision wird vorgeschlagen, dass von einer Fahrzeugsteuereinheit Bremsmittel und/oder Lenkmittel aktiviert werden, um eine Kollision zu vermeiden. Es wird nicht angegeben, auf welche Weise eine Steuereinheit entscheidet, ob die Lenkmittel, die Bremsmittel oder beides eingesetzt werden müssen, um die Kollision zu vermeiden. - Aus
US 6,049 295 A1 ist ein Verfahren bekannt, das Kollisionen zwischen Fahrzeugen verhindern soll, die eine Kreuzung ohne Verkehrszeichen oder einen schlecht einsehbaren Straßenabschnitt befahren. Dieses Verfahren erfordert eine straßenfeste Einrichtung und fahrzeuggebundene Einrichtungen, die per Funk miteinander in Verbindung stehen. - Aus
DE 198 30 547 A1 ist weiter ein Kreuzungswarnsystem bekannt, das ebenfalls auf straßenseitige und fahrzeugseitige Einrichtungen angewiesen ist. - Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Kollisionsvermeidung verwenden bei der Interpretation einer vorliegenden Fahrsituation einzelne fahrsituationstypische Informationen, um eine anschließenden Bewertung durchzuführen. Nachteilig hierbei ist, dass andere Informationen zur Verbesserung der Fahrsituationsbewertung nicht flexibel und einfach ausgewertet werden können.
- Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren bereitzustellen, das die bisherigen Einschränkungen des Standes der Technik bezüglich der Umfelderfassung aufhebt und das insbesondere verdeckte Objekte im Straßenverkehr erkennt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
- In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt bei dem Verfahren zur Erkennung von verdeckten Objekten im Straßenverkehr bei dem einerseits die Umgebung eines Fahrzeuges und andererseits Bewegungsgrößen des eigenen Fahrzeuges mittels Sensoren erfasst werden, diese als Information an im Umfeld befindliche Fahrzeuge mittels einer Schnittstelle
17 zur Fahrzeug zu Fahrzeug-Kommunikation60 ) übertragen und von den im Umfeld befindlichen Fahrzeugen empfangen werden, wobei das Schritte durchlaufen werden: - a) die Daten der
Sensoren (
10 ,20 ,30 ,40 ) ein Umfeldmodell (50 ) erweitern - b) das erweiterte Umfeldmodell (
50 ) mittels einer Anzeige (80 ) im eigenen Fahrzeug aktualisiert wiedergegeben wird - c) eine Situationsanalyse (
70 ) des Umfelds und eine Bewertung der Situation im eigenen Fahrzeug durchgeführt wird - d) Objekte, die eine Unfallgefahr repräsentieren in der Anzeige mit einer hohen Priorität visualisiert werden
- e) vordefinierte Schritte zur Reduktion der Unfallgefahr im eigenen Fahrzeug aktiviert werden
- f) über die Kommunikationssystem (
60 ) zur Fahrzeug zu Fahrzeug-Kommunikation die Information über die eingeleiteten Schritte zur Reduktion der Unfallgefahr an die Umgebung übermittelt werden - In einer vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Übermittlung der Information mittels Multicast und/oder Unicast und/oder Broadcast-Übertragung.
- Eine besonders vorteilhafte Ausgetsaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die empfangen Information priorisiert ausgewertet und die zu übertragenden Information nach einer Relevanzprüfung priorisiert gesendet werden.
- Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung des Verfahrens in der Art, dass die empfangen Information an ein eigenes Fahrerassistenzsystem (
14 ) weitergeleitet werden und bei erkannten Fahrzeugen in der Umgebung, die ein aktiviertes Fahrerassistenzsystem aufweisen, die gesendeten Information zu dem jeweiligen Fahrerassistenzsystem des jeweiligen Fahrzeuges zugeführt werden. - In einer weitern vorteilhaften Ausgestaltung erfolgen vordefinierten Schritte im Fahrzeug
1 zur Reduktion der Unfallgefahr durch die Straffung der Gurte, und/oder das Vorfüllen der Bremsanlage des Fahrzeuges. - In einer vorteilhaften Ausbildung des erfindungegemäßen Verfahrens wird als visueller Sensor eine Stereokamera mit einem 12 bit Dynamikbereich verwendet, die eine Obejektracking und eine Objektverfolgung ausführt. Hierdurch erfolgt eine Art Reduktion der zu bewertenden Datenmenge, bei der Modifikation des Umfeldmodells.
- Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die gesendeten Information in Form von Positions- und Dynamikinformationspaketen (
29 ) erfolgt. Durch den paketorientierten Ansatz werden alle paketorientierten Übertragungsprotokolle adressiert. - Die Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, umfassend mindestens einen Speicher, mindestens eine Rechnereinheit (
15 ) und mindestens eine Schnittstelle (17 ) für den Datenaustausch, wobei die Informationen aus den benachbarten Fahrzeugen über das Kommunikationssystem (60 ) und über die Schnittstelle (17 ) zu der Rechnereinheit (15 ) weitergeleitet werden, die Daten des eigenen Fahrzeugs (1 ) durch die Sensoren (10 ,20 ,30 ) ermittelt, aktualisiert und über die Sensordatenverarbeitung (50 ) an ein Umfeldmodell (50 ) weitergeleitet werden, wobei unter Echtzeitbedingungen die eigene Position, das Umfeld und die Position der benachbarten Fahrzeuge über das Positionsbestimmungssystem (12 ) ermittelt und dem Rechner über die Schnittstelle (17 ) an das Umfeldmodell (50 ) zugeführt wird, aus den empfangenen Informationen und den ermittelten Daten eine Voraussage der Bewegungsbahn des eigenen Fahrzeugs, des Umfeld und der benachbarten Fahrzeuge erfolgt, wobei bei Gefahr eine Signalisierung über eine Ausgabeeinheit (80 ) an den Fahrer erfolgt oder durch ein Eingreifen mittels der Fahrzeugsicherheits- und/oder Fahrassistenzsysteme (13 ,14 ) in die Bewegungsbahn des eigenen Fahrzeugs oder Signalisieren des Eingriffs der Bewegungsbahn des Fahrzeuges (1 ) an die benachbarten Fahrzeuge erfolgt. - Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
- Es zeigen
-
1 Eine erfindungsgemäße Anzeigemdarstellung im Fahrzeug -
2 Erfindungsgemäße Blockschaltbild -
3 Ein Beispiel für ein Datenmodell - In dem Fahrzeug
1 befinden sich mindestens ein Kommunikations, ein Positionsbestimmungs-, Fahrzeugsicherheit-, Fahrerassistenzsystem11 /12 /13 /14 , sowie Sensoren10 ,20 ,30 und eine Sensordatenverarbeitung40 , und mindestens eine Rechnereinheit15 mit Speicher die über drahtgebundene oder mobilen Datenbusleitungen einen Datenaustausch mit den Systementen und Sensoren durchführt, wobei auf der Rechnereinheit ein dynamisch änderbares Umfeldmodell50 , die Sensordatenverarbeitungseinheit40 und eine Situationsanalyse70 ausgeführt wird. Bevorzugt werden das Umfeldmodell50 , die Sensordatenverarbeitungseinheit40 und die Situationsanalyse als Module aufgebaut. In der in1 dargestellten Ausführungsform spiegelt sich das modulare Konzept wieder. Bespielweise erfolgt über das Kommunikationssystem11 die der Austausch von Informationen über ein Mobilfunknetz wie GSM und das Kommunikationssystem60 wird zur für die Übertragung und den Empfang von Information von Fahrzeug zu Fahrzeug eingesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist es angedacht, dass sämtliche Kommunikationsfunktionalität in einer einzigen Kommunikationssystem ausgeführt wird. - Als eine Ausgabeeinheit wird eine elektronische Anzeige im Fahrzeug
80 eingesetzt, die ortsfest und/oder variable für den Fahrer sichtbar im Fahrgastraum angebracht werden kann. Um den Erfassungsbereich sowohl für den Fahrer als auch für die Sensoren zu erweitern wird auf ein Verfahren zurückgegriffen, dessen Erfassungsbereich nicht von optischen Sichtverhältnissen eingeschränkt wird. Ein solches Verfahren ist die bereits erwähnte Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation. Das Kommunikationssystem60 ist mindestens ausgelegt zur Fahrzeug zu Fahrzeug Kommunikation. Erfindungsgemäß wird als Kommunikationssystem eine standardisierte, nicht optische, funkbasierte Informationsübertragungsverfahren unterstützendes System für die Kommunikation zwischen mindestens zwei Fahrzeugen bzw. Teilnehmern eingesetzt. Das Kommunikationssystem110 unterstützt unterschiedliche mobile Übertragungsverfahren, die eine Informationsverteilung im so genannten Point to Point Verbindung aufbauen, wogegen das Kommunikationssystem60 einen Broadcast-Mode durchführt. Als Broadcast oder Rundruf in einem rechnergestützten Netzwerk wird die Übertragung von Datenpakete von einem Punkt, bzw. Fahrzeug aus, an alle Fahrzeuge bzw. Teilnehmer innerhalb eines Netzes verstanden. Mit ihr werden über definierte Funkstandards wie z. B. IEEE 802.11p Umfeldinformationen übertragen und im eigenen Fahrzeug dargestellt werden. In Gefahrensituationen erfolgt nach Ausführung des erfindungegemäßen Verfahrens zusätzlich eine Warnung oder ein Eingriff in das Fahrzeugverhalten. Mittels der Kommunikationssystem11 und 60 werden unterschiedliche mobile Übertragungsverfahren, wie WLAN, DSRC, GSM, GPRS, UMTS, ausgeführt. - Positionsbestimmungssysteme
12 dienen zur Bestimmung der eigenen Position. Als Positionsbestimmungssysteme eignen sich GPS-Sender und Empfänger sowie Navigationssysteme. Erfindungsgemäß können auch integrierte Positionsbestimmungssysteme, die beide Funktionalitäten in einem Gerät vereinen eingesetzt werden. - Als Fahrzeugsicherheitssystemen
13 sind alle im Fahrzeug verfügbaren Bremssysteme mit elektronischer Regelung einsetzbar. Fahrzeugsicherheitssysteme können das Electronic Break System (EBS)131 , das Engine Management System (EMS)132 , Antiblockiersystem (ABS)133 , Antriebs-Schlupf-Regelung (ASR), Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), Elektronische Differentialsperre (EDS), Transmission Control Unit (TCU), Elektronische Bremskraftverteilung (EBV) und/oder Motor-Schleppmomenten-Regelung (MSR) sein. - Fahrerassistenzsysteme
14 sind elektronische Zusatzeinrichtungen in Fahrzeugen zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen. Hierbei stehen oft Sicherheitsaspekte, aber auch die Steigerung des Fahrkomforts im Vordergrund. Diese Systeme greifen teilautonom oder autonom in Antrieb, Steuerung (z. B. Gas, Bremse) oder Signalisierungseinrichtungen des Fahrzeuges ein oder warnen durch geeignete Mensch-Maschine-Schnittstellen den Fahrer kurz vor oder während kritischer Situationen. Solche Fahrassistenzsysteme sind beispielsweise Einparkhilfe (Sensorarrays zur Hinderniss- und Abstandserkennung), Bremsassistent (BAS), Tempomat, Adaptive Cruise Control oder Abstandsregeltempomat (ACC)141 , Abstandswarner, Abbiegeassistent, Stauassistent, Spurerkennungssystem, Spurhalteassistent/Spurassistent (Querführungsunterstützung, lane departure warning (LDW))142 , Spurhalteunterstützung (lane keeping support)), Spurwechselassistent (lane change assistance), Spurwechselunterstützung (lane change support), Intelligent Speed Adaption (ISA), Adaptives Kurvenlicht, Reifendruckkontrollsystem, Fahrerzustandserkennung, Verkehrszeichenerkennung, Platooning, Automatische Notbremsung (ANB), Auf- und Abblendassistent für das Fahrlicht, Nachtsichtsystem (Night Vision). - Durch die Integration von verschiedenen Systemen werden alle funktionellen Vorteile der einzelnen Subsysteme beibehalten und zusätzlich wird deren Gesamtleistung gesteigert. Während die einzelnen Subsysteme Unfälle reduzieren können, indem sie das Risiko bestimmter Gefahren minimieren, die nur für das eigene Fahrzeug gelten, können erfindungsgemäß komplexe Gefahrensituationen gelöst werden, an der insbesondere zahlreiche Fahrzeuge beteiligt sind.
- Die Aufbau in
2 zeigt eine multi-sensoriellen Umgebungserfassung mit vernetztem Umfeldmodell. Kern des erfindungsgemäßen Verfahren sind die Schritte Sensordatenaufbereitung40 , Bildung und Ergänzung der Umfeldmodells50 mittels der Sensordatenverarbeitung40 und der Fahrzeug zu Fahrzeug Kommunikation60 , und die Zuführung des Umfeldmodels an eine Situationsanalyse. - Das Umfeldmodell
50 weißt eine Schnittstelle zu den Fahrzeugsicherheitssystem und Fahrerassistenzsystemen und ermöglicht gleichzeitig eine Validierung der Umgebungserfassung. - Zu Beginn des Verfahrens wird eine Bestandsaufnahme aller verwendbaren Sensoren durchgeführt und erstellt. Diese umfasst sowohl eine funktionelle Beschreibung als auch alle wichtigen Leistungsmerkmale der Sensoren. Trotz der Vielzahl der verfügbaren Sensoren werden die verwendeten Sensoren nach Technologie in folgende drei Kategorien eingeteilt: Lidar
10 basierend auf scannenden oder feststehenden Laserstrahlen und Radar20 mit Ausprägungen für Fernbereichsradar und Nahbereichsradar und visuelle Sensoren in der Ausführung als Kameras30 , sowohl für den sichtbaren Bereich als auch für den unsichtbaren Bereich, der beispielweise die Wärmestrahlung umfasst. - Mit elektromagnetischen Wellen misst ein Radarsystem die Entfernung zu und gleichzeitig die Geschwindigkeit von Objekten, indem die Objekt-Rückstreuung ausgewertet wird. Für die Generierung der Radarwellen werden verschiedene Möglichkeiten wie Pulse-Radar, FMCW (frequency modulated continuous wave) und FSK (frequency shift keying) Modulation, sowie Kombinationen davon eingesetzt. Für den Abstandsregeltempomaten (ACC) wird ein Fernbereichsradar eingesetzt, bei dem Entfernungen bis zu 150 Metern gemessen werden können und die Objekte als punktförmig angesehen werden.
- Beim Nahbereichsradar werden gleichzeitig mehrere Sensoren (Sender und Empfänger) verwendet, die jeweils einen deutlich größeren Öffnungswinkel (bis +/– 60°) besitzen. Durch verkoppelte Auswertung der Empfangssignale können auch mehrere Objekte bis zu einer Entfernung von 30 Metern lokalisiert werden. Während das Fernbereichsradar bei einer Frequenz von 77 GHz arbeitet, benutzt das Nahbereichsradar den Frequenzbereich um 24 GHz bzw. 79 GHz. Ein wichtiger Vorteil von Radar ist die Unempfindlichkeit der Radarwellenausbreitung gegenüber Witterungseinflüssen wie Regen, Schneefall oder Nebel.
- Im Gegensatz zu Radar wird bei Lidar die Objektgeschwindigkeit gewöhnlich über mehrere Entfernungsmessungen bestimmt und nicht direkt durch Auswertung des Dopplereffektes. Nichtscannende Systeme mit mehreren Laserstrahlen und Photodioden (Multi-Beam-Lidar) werden wie das Fernbereichsradar für Abstandsregelung (ACC) eingesetzt, wobei durch die größere Anzahl an Strahlen eine bessere laterale Auflösung im Vergleich zum Fernbereichsradar erzielt wird. Im Nahbereich wird überwiegend scannendes Lidar eingesetzt, das im Prinzip eine komplette Rundumsicht (360° Öffnungswinkel) ermöglicht. Um Nickbewegungen des Fahrzeuges zu kompensieren ist es angedacht mehrere Abtastebenen zu benutzen.
- Kameras bieten im Gegensatz zu den entfernungsmessenden Prinzipien von Radar und Lidar ein hochauflösendes Bild der Fahrumgebung. Da die Kontrastverhältnisse im Straßenverkehr oft sehr groß sind, wird erfindungsgemäß eine hochdynamische Kameras mit bspw. einem 12 Bit Dynamikbereich eingesetzt. Während für die Spurerkennung Grauwertkameras einsetzbar sind, sind für eine zuverlässige Ampeldetektion Farbkameras vorgesehen. Um die 2D-Information einer Monokamera mit Entfernungsinformation zu verknüpfen, werden nach der Erfindung Stereokameras mit einer horizontalen Basis, wie das Augenpaar beim Menschen, und bestimmt die Disparitäten zwischen den beiden Bildern hauptsächlich an vertikalen Kanten zur Entfernungsbestimmung. Des weiteren ist es erfindungsgemäß angedacht bewegliche Kameras einzusetzen, wie scannende Ansätze bei Lidar oder Radar, eine deutliche Vergrößerung des Blickwinkels, mit einer zusätzlichen Steuerung in der Blickrichtung z. B. basierend auf der Aufmerksamkeit. Erfindungegemäß ist es auch angedacht, dass Wärmebildkameras für die Fußgängererkennung einzusetzen, da die Temperatur des menschlichen Körpers ein zuverlässiges Detektionsmerkmal darstellt.
- Erfindungsgemäß werden durch den Einsatz der genannten Sensoren, die Nachteile der einzelnen Sensoren in der Kombination miteinander, aufgehoben und ein Mehrwert durch den kombinierten Einsatz generiert.
- Der Block Sensordatenaufbereitung
40 berücksichtigt in besonderer Weise die zusätzlichen Anforderungen eines multisensoriellen Ansatzes. Sobald Sensordaten in Beziehung gesetzt werden, wird sowohl die gegenseitige Lage der Sensoren als auch eine gemeinsame Zeitbasis in Bezug zu einander gesetzt. Hier zu erfolgt nach der Erfindung eine Ortskalibrierung zur Bestimmung der geometrischen Relation der Objekte und Fahrzeuge zu einander, eine Zeitsynchronisation zur Bestimmung der zeitlichen Relation der Objekte und Fahrzeuge zu einander und der Sensormodellierung, bei der eine Berücksichtigung von Sensoreigenschaften eingeht. Als Bezugspunkt für das Koordinatensystem ist es erfindungsgemäß angedacht, das Eigenfahrzeug zu verwenden, das natürlich mit ortsgebundener Information z. B. von Navigationskarten bzw. Positionsbestimmungssysteme12 entsprechend in Verbindung gebracht wird. - Da sich die Objekte im Verkehrsumfeld oft mit hoher Geschwindigkeit bewegen, wird eine gemeinsame Zeitbasis für einen multisensoriellen Ansatz definiert. Stereokameras z. B. werden synchron betrieben, um beide Messungen zum gleichen Zeitpunkt zu erhalten. Erfindungsgemäß werden auch asynchrone Systeme verwendet, wenn die Messungen mit einem Zeitstempel versehen werden, der von einer gemeinsamen Systemuhr (Master-Clock) geliefert wird.
- Für das eingesetzte Multisensorsystem Radar-Lidar-Kamera werden alle bekannten und benötigten Sensoreigenschaften in Sensormodellen zu hinterlegt und dann bei der Sensordatenverarbeitung explizit berücksichtigt, da die Eigenschaften der einzelnen Sensoren, wie Reichweite, Öffnungswinkel auch bei Änderungen, z. B. anderes Kameraobjektiv, effizient zu berücksichtigen sind.
- Im Umfeldmodell
50 werden alle Ergebnisse der multisensoriellen Fahrumgebungserfassung und der zusätzlich empfangen Informationen aus der Umgebung durch die Fahrzeug zu Fahrzeug Kommunikation über das Kommunikationssystem60 zusammengetragen. Empfang und Aktualisierung der Informationen aus den benachbarten Fahrzeugen erfolgt in der Art, das die benachbarten Fahrzeuge2 und3 ihre Positions- und Dynamikinformationspakete29 (PDP), wie in3 beispielhaft angegeben, über das im jeweiligen Fahrzeug befindliche und für den Informationsaustausch zwischen mindestens zwei Fahrzeugen zuständige Kommunikationssystem für die Fahrzeug zu Fahrzeug Kommunikation fortlaufend senden. - Die das jeweilige Fahrzeug repräsentierenden und verteilten Positions- und Dynamikinformationspakete
2 enthalten Informationen, z. B. die Fahrzeugkennung21 , die GPS-Daten mit genauen Informationen über das Spurhalten22 , die individuelle Fahrzeugparameter23 , wie z. B. die Fahrzeuggeometrie mit Länge231 , Breite232 , Wendekreis, den Fahrzeugtyp (PKW/Geländefahrzeug/Klein-Lastkraftwagen/LKW/usw.)233 , die vorab bekannten Informationen der Fahrzeugdynamik24 mit max. Längs beschleunigung und -verzögerung241 , max. Querbeschleunigung242 , max. Fahrzeuggeschwindigkeit23 , die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit245 , die Längsbeschleunigung, die Querbeschleunigung, die aktuelle Gierrate, den aktuellen Lenkwinkel. - Des Weiteren beinhalten die Positions- und Dynamikinformationspakete
29 Informationen über die aktuell im jeweiligen Fahrzeug aktiven Fahrzeugsicherheitssysteme25 und Fahrerassistenzsysteme25 , sowie Informationen über die Fahrbahnparameter26 , wie z. B. Böschungswinkel und geschätzte Reibung. Vorgesehen sind weitere Felder in den Positions- und Dynamikinformationspakete2 für optionale Angaben27 , wie den Zustand von Ampelsignalen oder die Position von erkannten Fußgängern. - Die Positions- und Dynamikinformationen aller benachbarten Fahrzeuge, mit denen das eigene Fahrzeug kommuniziert, werden in einem dynamisch aktualisierten, internen Speicher der Rechnereinheit
15 , die als Datenbank ausgestaltet sein kann, gespeichert. - Wenn das sendende Fahrzeug bereits über ein aktives Positions- und Dynamikinformationspaket in der Datenbank verfügt, d. h. es bereits vom empfangenden, eigenen Fahrzeug "erkannt" wird, werden die Daten mit dem neuesten Positions- und Dynamikinformationspakete aktualisiert.
- Fährt das Fahrzeug gerade in den Kommunikationsbereich, wird es mit dem ursprünglichen Positions- und Dynamikinformationspakete in die Datenbank eingegeben. Die Positions- und Dynamikinformationspakete
2 eines Fahrzeugs, das die Zone verlässt und das nach einem aktiven Zeitraum keine Daten mehr sendet, werden aus der Datenbank entfernt. - Die Aktualisierung und Übertragung der eigenen Positions- und Dynamikdaten des eigenen Fahrzeugs erfolgt in der Art, dass im eigenen Fahrzeugs die gleichen Daten wie beschrieben erfasst und berechnet und das gesamte Positions- und Dynamikdatenpaket durch das eigene Kommunikationssystem an die benachbarten Fahrzeuge übertragen werden.
- Die Positionsdaten des ersten Positionsbestimmungssystems, der als ein GPS Empfänger ausgeführt sein kann, werden als Basisinformation verwendet. Diese Daten werden an das Umfeldmodell
50 weitergeleitet. - Das Umfeldmodell
50 umfasst erfindungsgemäß eine Vielzahl von vorab bekannten Objekttypen, die zur Beschreibung der Fahrumgebung, in einem sogenannten Objektkatalog strukturiert sind. - Zu jedem Objekt gibt es eine Anzahl von Attributen, die entweder mit der Sensorik gemessen und bestimmt werden, zum Beispiel Breite, Höhe, Entfernung, Geschwindigkeit, oder aber in einer sehr einfachen Ausführungsform als Look-Up Tabelle oder in einer weiteren Ausführungsform in der bereits erwähnten Datenbank erfasst sind, wie Anzahl der Fahrspuren, Zuordnung von Ampeln und Geschwindigkeitsbeschränkungen.
- Bei den Objekten unterscheidet man zwischen statischen Objekten, d. h. Objekte, die zur Infrastruktur gehören, wie Fahrspuren, Verkehrszeichen oder Randbebauung und dynamischen Objekten. Die Beschreibung der Bewegung dynamischer Objekte erfolgt durch unterlagerte Dynamikmodelle, die relativ zu objektspezifischen Koordinatensystemen formuliert werden.
- Fußgänger oder ungeschützte Verkehrsteilnehmer werden gesondert behandelt, da sowohl deren Erkennung als auch die dafür notwendigen Form und Dynamikmodelle, wie veränderliche Gestalt durch Arm- und Beinbewegungen, abrupte Richtungswechsel möglich sind und somit wesentlich komplexer sind als z. B. bei Fahrzeugen.
- Die Situationsanalyse
70 definiert und beschreibt die Beziehungen zwischen den gefundenen Objekten, wie zum Beispiel Einscherer oder Gassenfahrt bei der Funktion des Stauassistenten. Abhängig von der Komplexität der Fahrerassistenzsystems, wie Abstandsanzeige, Abstandswarnung, Abstandsregeltempomat, Stauassistent, Notbremsung, werden unterschiedliche Abstraktionsstufen bei der Situationsanalyse, wie Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug, Berücksichtigung der eigenen Geschwindigkeit, Einscherer-Situation, mögliche Ausweichmanöver, erfindungsgemäß gebildet. Neben den Daten aus der Umgebungserfassung werden die Informationen aus der und Kommunikation mit anderen Fahrzeugen und/oder der Infrastruktur verwendet. Die gesamte verfügbare Information über die aktuelle Situation wird nun im erweiterten Umfeldmodell abgespeichert und steht der Situationsanalyse70 zur Verfügung. - Die Anzeige im Fahrzeug
80 wird entweder direkt im Videobild oder auch als virtuelles Bild aus dem Blickwinkel, wir in1 angedeutet, der Vogelperspektive dargestellt. Es ist angedacht, dass die Erkennungsergebnisse, wie Fahrzeuge oder Spurmarkierungen, direkt ins Bild einzutragen. Falls keine Videoaufnahmen zur Verfügung stehen oder der Erfassungsbereich anderer Sensoren größer als das Kamerablickfeld ist, werden die erkannten Objekte in einem virtuellen Bild dargestellt. - Eine Anzeige im Fahrzeug wird dann wie in
1 dargestellt erfolgen, für den Fall, dass sich zwei Fahrzeuge1 und2 als Linksabbieger gegenüber stehen und einer der beiden den entgegenkommenden Verkehr nicht sehen werden, da dieser von dem anderen Linksabbieger verdeckt wird, wobei der der Fahrer des Fahrzeugs2 sofort erkennen würde, dass er nicht abbiegen darf. - Da durch das Verfahren das Sichtfeld erweitert und die Entscheidungsgrundlage in vielen Fällen erheblich beeinflusst wird, sind zahlreiche zusätzliche Variationen möglich, so dass das beschriebene Ausführungsbeispiel keine Einschränkung darstellt.
- Durch das erweiterte Sichtfeld, werden vorteilhaft von vornherein Gefahrensituationen vermieden und somit die Anforderungen an passive Sicherheitssysteme minimiert bzw. reduziert.
- Durch das Verfahren ist es in vorteilhaftweise möglich, anhand einer Situationsanalyse die Gefahr, die von einem Objekt ausgeht, zu bestimmen. Handelt es sich dann um ein sehr hohes Gefahrenpotential werden das Objekt in der Anzeige besonders hervorgehoben werden und Maßnahmen zur Vermeidung eines Unfalls eingeleitet. Solche Maßnahmen sind z. B. die Straffung der Gurte, das Vorfüllen der Bremsanlage. Es ist auch angedacht, dem Fahrer akustischen, haptische und visuellen Hinweise dem Fahrer auszugeben, dass eine Gefahrensituation im entstehen ist. Die eingeleiteten Maßnahmen werden wiederum über das Kommunikationssystem
60 an die Umgebung übertragen, um den in der Umgebung befindlichen Fahrzeugen die eingeleiteten Maßnahmen mitzuteilen. - Die relevanten Informationen werden an die Fahrerassistenzsysteme in den Fahrzeugen
2 und3 , die sich in unmittelbarer Umgebung befinden weitergegeben, um deren Erfassungsbereich ebenfalls zu erweitern. Es entsteht hierdurch ein Netz von Fahrzeugen, bei dem die nutzbare Informationsreichweite für das einzelne Fahrzeug stark erweitert wird. Der Fahrer des einzelnen Fahrzeuges wird bei seinen Handlungen nicht durch die Auswertung der Umfelderfassung, die lediglich eine begrenzte örtliche Reichweite besitzt, eingeschränkt. Hierdurch wird das Vorliegen von bestimmten örtlichen Gegebenheiten zu einem bestimmten Zeitpunkt den Fahrer zugänglich gemacht, wodurch dann in vorteilhafter Weise Maßnahmen ergriffen werden können, um zum Bespiel Unfälle zu vermeiden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (7)
- Verfahren zur Erkennung von verdeckten Objekten im Straßenverkehr bei dem einerseits die Umgebung eines Fahrzeuges und andererseits Bewegungsgrößen des eigenen Fahrzeuges mittels Sensoren erfasst werden, diese als Information an im Umfeld befindliche Fahrzeuge mittels einer Schnittstelle
17 zur Fahrzeug zu Fahrzeug-Kommunikation (60 ) übertragen und von den im Umfeld befindlichen Fahrzeugen empfangen werden dadurch kennzeichnet, das folgende Schritte durchlaufen werden: a) die Daten der Sensoren (10 ,20 ,30 ,40 ) ein Umfeldmodell (50 ) erweitern b) das erweiterte Umfeldmodell (50 ) mittels einer Anzeige (80 ) im eigenen Fahrzeug aktualisiert wiedergegeben wird c) eine Situationsanalyse (70 ) des Umfelds und eine Bewertung der Situation im eigenen Fahrzeug durchgeführt wird d) Objekte, die eine Unfallgefahr repräsentieren in der Anzeige mit einer hohen Priorität visualisiert werden e) vordefinierte Schritte zur Reduktion der Unfallgefahr im eigenen Fahrzeug aktiviert werden f) über die Kommunikationssystem (60 ) zur Fahrzeug zu Fahrzeug-Kommunikation die Information über die eingeleiteten Schritte zur Reduktion der Unfallgefahr an die Umgebung übermittelt werden - Verfahren nach Anspruch 1 dadurch kennzeichnet, dass die Übermittlung der Information mittels Multicast und/oder Unicast und/oder Broadcast-Übertragung erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche dadurch kennzeichnet, dass die empfangen Informationen priorisiert ausgewertet und die zu übertragenden Informationen nach einer Relevanzprüfung priorisiert gesendet werden.
- Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche dadurch kennzeichnet, dass die empfangen Information an ein eigenes Fahrerassistenzsystem (
14 ) weitergeleitet werden und bei erkannten Fahrzeugen in der Umgebung, die ein aktiviertes Fahrerassistenzsystem aufweisen, die gesendeten Informationen zu dem jeweiligen Fahrerassistenzsystem des jeweiligen Fahrzeuges zugeführt werden. - Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die vordefinierten Schritte zur Reduktion der Unfallgefahr im Fahrzeug (
1 ) die Straffung der Gurte, und/oder das Vorfüllen der Bremsanlagen ausgeführt werden. - Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, das der Sensor
30 eine Stereokamera mit einem 12 bit Dynamikbereich ist. 7 Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, die gesendeten Information in Form von Positions- und Dynamikinformationspaketen (29 ) erfolgt. - Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, umfassend mindestens einen Speicher, mindestens eine Rechnereinheit (
15 ) und mindestens eine Schnittstelle (17 ) für den Datenaustausch, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Informationen aus den benachbarten Fahrzeugen über das Kommunikationssystem (60 ) und über die Schnittstelle (17 ) zu der Rechnereinheit (15 ) weitergeleitet werden, die Daten des eigenen Fahrzeugs (1 ) durch die Sensoren (10 ,20 ,30 ) ermittelt, aktualisiert und über die Sensordatenverarbeitung (50 ) an ein Umfeldmodell (50 ) weitergeleitet werden, wobei unter Echtzeitbedingungen die eigene Position, das Umfeld und die Position der benachbarten Fahrzeuge über das Positionsbestimmungssystem (12 ) ermittelt und dem Rechner über die Schnittstelle (17 ) an das Umfeldmodell (50 ) zugeführt wird, wobei bei Gefahr eine Signalisierung über die Schnittstelle an eine Ausgabeeinheit (80 ) an den Fahrer erfolgt oder durch ein Eingreifen mittels der Fahrzeugsicherheits- und/oder Fahrassistenzsysteme (13 ,14 ) in die Bewegungsbahn des eigenen Fahrzeugs und/oder Signalisieren des Eingriffs der Bewegungsbahn des Fahrzeuges (1 ) an die benachbarten Fahrzeuge erfolgt.
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