CN103249626B - 用于辅助车辆的驾驶员的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在驾驶操纵时辅助车辆（1）的驾驶员的方法，其中，检测周围环境并且由所述周围环境的所检测的数据建立三维模型，预测所述车辆（1）的驾驶员将预计实施的驾驶操纵，当所预测的驾驶操纵超出用于辅助所述驾驶员的驾驶辅助系统的系统极限或在所预测的驾驶操纵的范围内不能够实现所述周围环境的充分检测时，向所述车辆的驾驶员输出告警。此外，本发明涉及一种用于实施所述方法的装置。

Description

用于辅助车辆的驾驶员的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在驾驶操纵时辅助车辆的驾驶员的方法以及一种用于实施所述方法的装置。

背景技术

用于在驾驶操纵时辅助驾驶员的方法例如用于在泊车操纵时辅助驾驶员。为了实施所述方法，使用所谓的驾驶辅助系统。除了在泊车时辅助驾驶员的系统以外，例如在狭窄街道上行驶时或在其他行驶情况中辅助驾驶员的驾驶辅助系统也是已有的或在开发中。

在驾驶辅助系统中、尤其在泊车辅助系统中，区分半自动系统和自动系统。在自动系统中，不仅纵向导向——即加速、制动和速度保持而且横向导向——即车辆的转向由驾驶辅助系统接管。驾驶员仅仅具有监视的任务。在半自动系统中，或者纵向导向由驾驶辅助系统接管而横向导向是驾驶员的责任，或者横向导向由系统接管而纵向导向是驾驶员的责任。此外在市场上也存在以下系统：其中驾驶员不仅接管纵向导向而且接管横向导向，但给驾驶员关于其必须如何控制车辆的指示以进行辅助。

在驾驶员在低速范围内（例如在以低于30km/h的速度行驶时）使车辆运动的驾驶辅助系统中存在以下可能性：例如由于预给定的转向力矩的过度转向而断开驾驶辅助系统并且因此接管对车辆的控制。以下驾驶辅助系统也在开发中：一旦认为碰撞不可避免，则在具有向后行驶的驾驶操纵时进行紧急制动。

为了避免一旦认为事故不可避免则驾驶员将在车辆向后定向时进行紧急制动的驾驶操纵误用为“日常泊车辅助”，系统尽可能晚地干预，以便恰恰防止可能的碰撞，其中制动过程不再在舒适区内进行。

在向前行驶时、尤其在包括转弯过程的向前行驶时，存在以下可能性：驾驶员虽然得到持续的辅助，但车辆运动过快，以至于不能避免与位于系统的可视范围之外的对象的可能碰撞。例如在转弯操纵时借助传感器检测不到例如在内弯道半径范围内的障碍物后面存在什么。为了避免造成与对象碰撞，现在降低驾驶辅助系统的功能范围，直至达到系统在还可容忍的误差率方面的足够功能性。

例如在DE-A102008021154或DE-A102007002266中描述在实施驾驶操纵时辅助驾驶员的方法。

发明内容

一种根据本发明的用于在驾驶操纵时辅助车辆的驾驶员的方法，所述方法包括以下步骤：

（a）检测周围环境以及由所检测的周围环境数据建立三维模型，

（b）预测所述车辆的驾驶员将预计实施的驾驶操纵，

（c）当在步骤（b）中预测的驾驶操纵超出用于辅助驾驶员的驾驶辅助系统的系统极限或在所预测的驾驶操纵范围内不能够实现所述周围环境的充分检测时，向所述车辆的驾驶员输出告警。

通过向驾驶员输出告警，能够使驾驶员适应于驾驶辅助系统的相应极限。因此，驾驶员通过驾驶辅助系统的主动协助了解他可以在怎样的极限中使用所述驾驶辅助系统。由此，驾驶辅助系统在其完整广泛的功能方面对于不能完全理解当前非常费事的文本文件或不能领会所述知识的驾驶员而言也是易用的。此外，通过告警的输出还可能实现由驾驶员决定他继续期望由驾驶辅助系统辅助还是想要自主地继续驾驶操纵。

周围环境的检测通常借助合适的传感器实现。作为传感器例如可以使用超声传感器、红外传感器、雷达传感器、LIDAR传感器或光学传感器——例如摄像机。然后，由借助传感器检测的数据建立三维模型。

所使用的用于检测周围环境的传感器可以分别单个地或两种或更多种传感器类型组合地使用。在使用超声传感器、红外传感器、雷达传感器或LIDAR传感器的情况下，分别通过信号的发送和回声的接收由发送时刻和接收时刻之间的运行时间求得周围环境中的对象的间距。然后，由这些间距可以建立周围环境的三维模型。在使用光学传感器、尤其是摄像机的情况下，摄取周围环境的图像并且由所摄取的图像通过合适的图像处理来建立三维模型。

由如此建立的三维模型可以求得驾驶员能够实施的所有可能的驾驶操纵。可以由驾驶员实施的驾驶操作例如是直行或弯道行驶，其不仅可以向前而且可以向后实施。能够实现由具有不同半径或在不同方向上的弯道行驶组成的组合，所述弯道行驶也可以通过直行中断或与直行相接。

为了预测车辆的驾驶员将预计实施的驾驶操纵，首先确定在预测预计的驾驶操纵的时刻车辆的速度和方向。这例如可以由踏板位置和/或转向盘运动求得。在此，踏板位置尤其涉及加速踏板和制动踏板。由加速踏板的位置和当前行驶的速度例如可以求得驾驶员预计以怎样的速度实施驾驶操纵。如果现在速度例如如此大，使得车辆在由传感器检测的区域内不再能停止，则向驾驶员输出告警。由此向驾驶员指示：车辆对于所规划的驾驶操纵运动得过快并且不能够排除与传感器的检测区域之外的对象的碰撞。然后，驾驶员可以对所输出的告警进行反应，其方式是，他例如或者断开驾驶辅助系统并且自己接管对车辆的控制或者替代地例如也降低速度。

尤其当驾驶员结束驾驶辅助系统的辅助并且不注意系统的信息时，例如可能的是，存储所实施的驾驶操纵的当前行驶数据和代表系统极限的数据。如此存储的数据然后可以例如用作用于产品责任问题的证明。因此例如可能的是，在接近对象时警告驾驶员并且由于所使用的传感器——例如超声传感器的性能极限仅仅可以直至最大5km/h的速度完全辅助驾驶操纵的驾驶辅助系统中，当驾驶员使车辆更快地运动时，则向驾驶员输出告警。在这种情况下同时例如可能的是，存储驾驶辅助系统可以辅助驾驶员的最大速度和驾驶员的当前行驶速度。

驾驶员的告警例如可以通过声学信号、光学信号或触觉信号实现。合适的声学信号尤其是警告音的输出。替代地，还可考虑语音输出，其向驾驶员指示当前情形。然而，信号音的输出是优选的，因为这通常更强地引起驾驶员的注意。

用于输出告警的合适的光学装置例如包括告警灯，其在驾驶员的可视范围内亮一下。尤其优选红色作为这样的警示灯的颜色，因为这立即由车辆的每个驾驶员理解为告警。给驾驶员的告警在此例如可以通过单独的告警灯实现或例如在车载计算机或车辆的导航系统的指示区中实现。

除使用亮一下的和持续发光的告警灯以外，替代地还可能的是，尤其为了引起驾驶员的更强的注意，使用闪烁的灯光。

可以用于警告驾驶员的合适的触觉装置例如是驾驶员的座椅上、转向盘上或踏板上的震动。给驾驶员的告警在此不仅可以分别单独声学地、光学地或触觉地实现或者也可以以两种类型或所有三种类型的组合实现。如果使用组合，则尤其由声学告警和光学告警组成的组合是优选的。

驾驶辅助系统的系统极限（在超过所述系统极限时向驾驶员输出告警）例如通过预给定的最大速度预给定，其中速度取决于车辆的周围环境和/或所使用的系统组件的性能极限。系统组件的性能极限例如是所使用的距离传感器的最大作用距离。此外，由距离传感器的作用距离和车辆的周围环境的可由此检测的区域还得出最大可能的速度，车辆以所述最大可能的速度能够安全地由系统控制。因此，例如由于超声传感器和由此检测的区域的作用距离能够实现5km/h的最大速度，以便可以使车辆及时在传感器的检测区域内停止并且通过这种方式防止与对象的碰撞。在使用雷达传感器、LIDAR传感器或光学传感器的情况下，作用距离分别更大，从而在这些情况下也可以使车辆以更大的速度运动。在这种情况下，例如通过车辆的周围环境产生限制。因此，例如在转弯过程中，由系统检测的路段由于阻碍自由视野的对象比例如直行时的路段明显更短。

根据本发明的用于实施所述方法的装置包括用于检测车辆的周围环境的传感器、用于从由传感器检测的数据中计算周围环境的三维模型的控制设备、用于预测车辆驾驶员将预计实施的驾驶操纵的装置和用于向驾驶员输出告警的装置。

可以用于识别车辆的周围环境中的对象的任意传感器可以用作用于检测周围环境的传感器。如先前已经描述的那样，合适的传感器例如是超声传感器、红外传感器、雷达传感器、LIDAR传感器或光学传感器——例如立体摄像机。

例如能够实现运动学车辆参量推导的惯性传感器可以用作用于预测车辆的驾驶员将预计实施的驾驶操纵的装置。此外，为了预测驾驶操纵例如还可以考虑车辆的踏板位置和/或转向盘位置以及当前行驶的速度。为了预测所规划的驾驶操纵，由所检测的数据借助合适的算法计算车辆驾驶员将预计实施的驾驶操纵。在此尤其通过速度和方向表征驾驶操纵。

由用于检测周围环境的传感器的测量数据计算三维模型。为此，同样使用例如保存在用于驾驶辅助系统的控制设备中的合适的算法。

随后根据所预测的驾驶操纵和周围环境的三维模型借助合适的算法分析处理所述驾驶操纵是否由驾驶辅助系统可靠辅助或是否预期性能限制。如先前已经描述的那样，当驾驶操纵的速度例如对于周围环境传感器的所检测的可视范围而言过高时，尤其可以预期性能限制。

在一种优选的实施方式中，为了计算周围环境的三维模型并且为了预测驾驶操纵，使用相同的控制设备。借助相同的控制设备处理算法，借助所述算法估计所预测的驾驶操纵是否超出驾驶辅助系统的系统极限或者是否在驾驶辅助系统的极限内实施所规划的驾驶操纵并且因此可以保证驾驶辅助系统的可靠功能。

当所规划的驾驶操纵超出驾驶辅助系统的系统极限时，用于向驾驶员输出告警的装置例如包括声学源、光学源或触觉源。用于输出告警的合适的装置例如是告警灯和/或具有输出设备的音频发生器。通过所述告警灯可以产生光学信号，通过所述光学信号引起驾驶员的注意。相应地，例如可以借助音频发生器和合适的输出设备产生告警音，以便引起驾驶员的注意。替代地，还可能的是，例如提供用于向驾驶员指示状况的语音输出。

在另一种实施方式中，所述装置还包括存储器，在所述存储器中记录了最近的信息、决策树和驾驶员动作。尤其存储车辆的当前速度和方向和由驾驶辅助系统预给定的用于待实施的驾驶操纵的系统极限。为了在碰撞的情况下能够分析处理例如以过高的速度实施驾驶操纵时的数据，将数据写到非易失性存储器上，其中所述碰撞例如可以借助惯性传感器或安全气囊控制设备来探测。随后读取所述数据并且例如将其用于碰撞原因确定。

附图说明

在附图中示出并且在以下描述中详细解释本发明的实施例。

唯一的图示出在转弯操纵时由传感器检测的区域的示图。

具体实施方式

在唯一的附图中示出转弯操纵时由周围环境传感器检测的区域。

可由车辆1行驶的道路3在其侧面分别通过对象5限界。如在此示出的那样，用于限界道路3的对象5例如可以是停放在道路3的侧面的车辆。但除车辆以外道路3还可以例如通过墙、植物或花盆、柱或类似物限界。例如还能够实现通过路边石的限界。然而，如在此示出的那样，如果在停车楼或停车场中行驶以进行泊车位搜索时使用根据本发明的方法，则用于限界道路3的对象5通常是车辆。

在此示出的情形中，车辆1运动所在的道路3通到十字路口7，在所述十字路口处能够实现左转弯、右转弯或直行。

为了在驾驶操纵时辅助驾驶员，根据本发明借助合适的传感器检测车辆1的周围环境。可由传感器检测的区域在此以阴影示出并且以参考标记9表示。然而，由于传感器的作用距离，检测不到紧邻车辆的在图1中示出的位置的整个区域9。在车辆1的在图1中示出的位置处，仅仅一部分11由车辆1上的传感器检测。由传感器检测的部分以虚线加边并且具有参考标记11。

根据当前检测的区域11可以看出，在车辆1当前所在的位置处不能够识别例如在与道路3交叉的道路13上存在什么。此外，所使用的用于检测周围环境的传感器的作用距离是受限制的，使得在车辆的行驶方向上也仅仅检测有限的区域。由在每一时刻由传感器检测的数据可以建立周围环境的三维模型。此外，根据三维模型还能够已经做出以下初步决定：基本上能够实现哪些驾驶操纵。在图1中示出的情形中，这例如是向左的转弯操纵、向右的转弯操纵或直行。

此外，除检测车辆的周围环境以外，还确定车辆1的驾驶员将预计实施怎样的驾驶操纵。为此，例如考虑转向盘位置和踏板位置。此外，例如为了预测还可以考虑是否已操作车辆的行驶方向指示器。在此示出的实施例中，预测向左的转弯操纵。这根据标记由车辆在向左转弯操纵中扫过的区域的行驶通道15示出。

此外，在实施驾驶操纵期间，持续地检测车辆的周围环境。然而，由于传感器的方向和作用距离，在行驶操纵期间预计的行驶通道的一部分是不可检测的。所述区域也称作盲区17。驾驶辅助系统不能够识别：可能妨碍或禁止驾驶操纵的实施的对象是否位于盲区17中。因为盲区位于待由车辆扫过的道路上，所以驾驶辅助系统在小速度的情况下已经到达极限。由于盲区，因此需要就此通知驾驶员并且输出相应的告警，以便驾驶员能够接管对车辆的控制。替代地，还可能的是，驾驶员仅仅检查是否存在例如由碰撞引起的危险，并且在不存在这种危险的情况下进一步继续自动的驾驶操纵。

除通过周围环境传感器检测不到数据的盲区以外，替代地还可能的是，虽然实现了检测，但传感器的作用距离对于由驾驶员设置的速度而言不够大。当规划了直行但例如由于传感器的作用距离仅仅检测到受限制的区域时例如是这种情况。在这种情况下也通知驾驶员：超出驾驶辅助系统的系统极限并且可能不能肯定地排除与对象的碰撞，因为速度对于所检测的区域而言过大。因此，在这种情况下尤其要求驾驶员制动车辆并且更慢地实施驾驶操纵。替代地存在以下可能性：取消驾驶辅助系统的控制，并且将控制移交给驾驶员，从而驾驶员自行决定地驾驶车辆。

在直行时，当车辆1的速度如此大使得车辆不能在以11表示的当前检测的区域内停止时例如是这种情况。

除在图1中示出的实施方式——其中示例性地根据左转弯操纵示出所述方法以外，本发明还可以用于直行、向右转弯操纵或泊车操纵。

Claims (11)

1.一种用于在驾驶操纵时辅助车辆(1)的驾驶员的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)检测周围环境并且由所述周围环境的所检测的数据建立三维模型，

(b)预测所述车辆(1)的驾驶员将预计实施的驾驶操纵，

(c)当在步骤(b)中预测的驾驶操纵超出用于辅助所述驾驶员的驾驶辅助系统的系统极限或在所预测的驾驶操纵的范围内不能够实现所述周围环境的充分检测时，向所述车辆(1)的驾驶员输出告警，

其特征在于，所述系统极限通过预给定的最大速度预给定，其中，所述速度取决于所述车辆的周围环境和/或所使用的系统组件的性能极限。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由踏板位置和/或转向盘运动求得所述车辆的驾驶员将预计实施的驾驶操纵。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述告警是光学信号或声学信号。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述驾驶操纵包括直行、弯道行驶和泊车操纵。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了检测所述周围环境，分别单个地或以两种或更多种传感器类型的组合使用超声传感器、红外传感器、光学传感器、雷达传感器或LIDAR传感器。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在向所述驾驶员输出告警时，存储所实施的驾驶操纵的当前行驶数据和代表所述系统极限的数据。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将碰撞时的数据写到永久存储器中。

8.一种用于实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法的装置，所述装置包括用于检测所述车辆的周围环境的传感器、用于从由所述传感器检测的数据中计算所述周围环境的三维模型的控制设备、用于预测所述车辆的驾驶员将预计实施的驾驶操纵的装置和用于向所述驾驶员输出告警的装置。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，为了计算所述周围环境的三维模型并且为了预测所述驾驶操纵，使用相同的控制设备。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，用于检测所述周围环境的传感器是超声传感器、红外传感器、光学传感器、雷达传感器和/或LIDAR传感器。

11.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，用于输出告警的装置包括告警灯和/或具有输出设备的音频发生器。