DE10050127B4

DE10050127B4 - Verfahren zur Ermittlung eines Fahrschlauches eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE10050127B4
Application number: DE10050127.3A
Authority: DE
Inventors: Peter Andreas; Marc Sala
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2020-10-12
Also published as: DE10050127A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung eines Fahrschlauches (F) eines Fahrzeuges (20), bei dem von mindestens einem Abstandssensor (21) des Fahrzeuges zumindest Abstände zu vor dem Fahrzeug (20) befindlichen, sich bewegenden und/oder stehenden Objekten erfaßt werden, wobei Richtungen und/oder zumindest Teilkonturen des Fahrschlauches (F) zumindest aus den Abständen der erfaßten stehenden Objekte (23 bis 26 und 28 bis 31) abgeleitet werden, wobei über die Unterschiede der Abstände der erfaßten stehenden Objekte (23 bis 26 und 28 bis 31) die Krümmungsrichtung des Fahrschlauches (F) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem Abtastvorgang ermittelten, den stehenden Objekten (23 bis 26 und 28 bis 31) zugeordneten Abstandswerte nach ihrer Größe geordnet werden, daß daraus zwei Teilfolgen abgeleitet werden, die vorgegebenen Bedingungen für eine Krümmung des Fahrschlauches (F) nach links einerseits und für die Krümmung des Fahrschlauches (F) nach rechts anderseits genügen, und daß zumindest die Anzahl der Abstandswerte der beiden Teilfolgen ermittelt werden und daraus die Existenz einer Krümmung des Fahrschlauches (F) nach links oder nach rechts ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Fahrschlauches eines Kraftfahrzeuges sowie ein Verfahren zur Unterscheidung von relevanten stehenden Objekten, die sich im Fahrschlauch bzw. der Fahrspur des Fahrzeuges befinden, von stehenden Objekten, die sich nicht im Fahrschlauch des Fahrzeuges befinden, wobei von mindestens einem Abstandssensor des Fahrzeuges zumindest Abstände zu vor dem Fahrzeug befindlichen, sich bewegenden und/oder stehenden Objekten erfaßt werden.
Es sind Systeme bekannt, die mittels Abstandssensoren Abstände zu vorausfahrenden Fahrzeugen erkennen und in Verbindung mit einer automatischen Abstandsregelung die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeuges bei Bedarf derart beeinflussen, dass zu geringe Abstände zu vorausfahrenden Fahrzeugen vermieden werden. Um Fehlinterpretationen im Bereich von Kurven zu vermeiden, sollten diese Systeme möglichst auch Kurvenverläufe erkennen.
Aus der DE 196 14 061 A1 ist ein automatisches Abstandsregelungssystem bekannt, welches mit einer Kurvenbestimmungseinrichtung ausgerüstet ist, die zur Ermittlung des Kurvenradius den Lenkwinkel und Lenkwinkeländerungen auswertet. In Verbindung mit einer Strahlabtasteinrichtung wird die Relativgeschwindigkeit von in der Fahrspur befindlichen Objekten bestimmt. Mit diesem System sollen vorausfahrende Fahrzeuge und auch am Straßenrand befindliche stationäre Objekte erfasst und für eine Distanzregelung bzw. Kurvenbestimmung berücksichtigt werden.
In der DE 43 02 527 A1 ist ein automatisches Abstandsregelungssystem mit einem Laser beschrieben, dessen Strahlbereich in einzelne enge Teilzonen unterteilt wird. Die Erkennung von Hindernissen und eine Bewertung der Kollisionswahrscheinlichkeit unter Berücksichtigung des Fahrweges erfordert hier ebenfalls eine Messung des Lenkwinkels, um bei Kurvenfahrten den Kurvenradius zu bestimmen.
Weiterhin ist aus der DE 36 16 930 A1 ein System mit einem Multibeam-Laser bekannt, mit dem eine automatische Erfassung eines vorausfahrenden Fahrzeugs unter Berücksichtigung von Kurvenfahrten möglich ist. Das Vorhandensein einer Kurve wird anhand der Verfolgung des vorausfahrenden Fahrzeugs erkannt. Die Erkennung eines stehenden Objekts in einem Kurvenbereich, der von keinem weiteren Fahrzeug durchfahren wird, ist mit diesem System nicht möglich.
Die automatischen Abstandsregelungssysteme, welche Kurvenbereiche über eine Lenkwinkelmessung erfassen, haben insbesondere den Nachteil, dass ein sich ändernder Kurvenverlauf vorausschauend nicht festgestellt werden kann, so dass auch bei diesen Systemen insbesondere stehende Objekte vorausschauend in einem Kurvenbereich nicht sicher erkannt werden können. Problematisch ist vor allem, die Unterscheidung zwischen stehenden Objekten im Randbereich einer Kurve und einem stehenden Objekt auf der eigenen Fahrspur.
Aus der DE 69 113 881 T2 ist ein Verfahren zur Vermeidung einer Kollision zwischen einem Kraftfahrzeug und Hindernisse bekannt, wobei Hindernisse gesucht werden, die in einem Bereich vor dem Kraftfahrzeug vorhanden sein können, auf der Grundlage eines angenommenen Weges für das Kraftfahrzeug durch Abtasten der Umgebung vor dem Kraftfahrzeug mit einem elektromagnetischen Strahl. Aus den Messwerten wird der Abstand und die Relativgeschwindigkeit der aufgefundenen Hindernisse berechnet und potentiell gefährliche aufgefundene Objekte angezeigt. Dabei enthält der Schritt des Suchens nach möglichen Hindernissen die Schritte des Erzeugens einer Umgebungskarte vor dem Kraftfahrzeug, Rekonstruieren der Geometrie der Straße auf der Grundlage der Karte, Rekonstruieren des angenommenen Weges des Kraftfahrzeugs auf der Grundlage der Straßengeometrie und Suchens nach möglichen Hindernissen innerhalb des angenommenen Weges. Dabei wird für den Schritt des Rekonstruierens der Straßengeometrie auch die Straßenkrümmung berechnet. Dies erfolgt beispielsweise durch die Auswertung von Referenzpunkten wie einer Leitschiene bzw. Leitplanke.
Aus der WO 99/30183 ist ein Verfahren zur Ermittlung des Straßenverlaufs bekannt, wobei dies mittels einer Schätzung erfolgt. Hierzu werden mittels eines Radars Objekte und deren Abstände und Richtung bestimmt, wobei Abstand und Richtung einem funktionalen Zusammenhang unterzogen werden, um so zu bestimmen, ob ein Objekt auf der Straße ist oder nicht und daraus letztlich der Straßenverlauf geschätzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung eines Fahrschlauches eines Fahrzeuges zu schaffen.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich mittels des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß zur vorausschauenden Ermittlung eines Fahrschlauches eines Fahrzeuges Richtungen und/oder zumindest Teilkonturen des Fahrschlauches zumindest aus den Abständen der erfaßten stehenden Objekte abgeleitet werden.
Dabei wird über die Unterschiede der Abstände der von mindestens einen Abstandssensor erfaßten stehenden Objekte die Krümmungsrichtung des Fahrschlauches ermittelt wird. Dabei sind zwei Möglichkeiten vorgesehen. Bei Abnahme der Größe der Abstandswerte der erfaßten stehenden Objekte im Meßbereich von links nach rechts wird eine Krümmung des Fahrschlauches nach links und bei einer Zunahme der Größe der Abstandswerte im Meßbereich von links nach rechts eine Krümmung nach rechts erkannt. Dies kann aber auch in umgekehrter Richtung angewendet werden, wobei dann bei einer Zunahme der Größe der Abstandswerte der erfaßten stehenden Objekt im Meßbereich von rechts nach links eine Krümmung des Fahrschlauches nach links und bei einer Abnahme der Größe der Abstandswerte im Meßbereich von rechts nach links eine Krümmung des Fahrschlauches nach rechts abgeleitet wird.
Dabei ist vorgesehen, dass die in einem Abtastvorgang ermittelten, den stehenden Objekten zugeordneten Abstandswerte nach ihrer Größe geordnet werden, daraus zwei Teilfolgen abgeleitet werden, die vorgegebenen Bedingungen für eine Krümmung des Fahrschlauches nach links einerseits und nach rechts andererseits genügen, daraus zumindest die Anzahl der Abstandswerte der beiden Teilfolgen ermittelt werden und daraus die Existenz einer Krümmung des Fahrschlauches entweder nach links oder nach rechts ermittelt wird.
Vorzugsweise wird zusätzlich die Richtung der Objekte bezüglich des Fahrzeugs erfasst.
Eine weitere bevorzugte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß ein Wahrscheinlichkeitsrechnungsverfahren benutzt wird, das Vorhandensein einer Krümmung des Fahrschlauches nach rechts oder links zu ermitteln.
Außerdem kann für die Ermittlung des Fahrschlauches vorgesehen sein, daß die Abstandswerte neben dem eigentlichen Objektabstand auch noch die Richtung des Objektes zum Fahrzeug (Abtastwinkel) beinhalten, wobei aus dem Objektabstand und der Richtung ein Abstandsvektor gebildet wird.
Als stehende Objekte werden nach einer bevorzugten Ausbildung alle Objekte mit einer Geschwindigkeit, die unter einem definierten Schwellwert liegen, definiert.
In einer weiteren Ausführungsform werden Objekte, die zur ermittelten Kontur oder Teilkontur des Fahrschlauchs gehören oder sich außerhalb der Kontur oder Teilkontur befinden, als nicht im Fahrschlauch befindlich erkannt und als nicht relevant eingestuft, die also z. B. während einer Abstandsregelung oder für eine Warnung des Fahrers keine Berücksichtigung finden.
Anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt den Fahrbahnverlauf einer Linkskurve, auf die sich ein Fahrzeug 20 zubewegt. An dem Fahrzeug 20 ist ein Multibeamsensor 21 als Abstandssensor angebracht, der von links nach rechts Abtaststrahlen 0 bis 9 aussendet. Die am äußeren Straßenrand 22 befindlichen stehenden Objekte 23 bis 27 werden teilweise von den Abtaststrahlen 1, 3, 5, 8 erfasst. Außerdem werden vom Straßenrand 22 weiter entfernt befindliche stehende Objekte 28 bis 30 von den Abtaststrahlen 4, 5 und 7 erfasst sowie ein im Fahrschlauch F befindliches stehendes Objekt 31.
Der Multibeamsensor 21 sendet eine Anzahl von Meßstrahlen 0 bis 9 aus, durch deren Öffnungswinkel und Winkelabstand das Sichtfeld des gesamten Sensors definiert wird.
Die primäre Messgröße ist dabei der Abstand zu einem Objekt, welches sich im Sichtfeld des Sensors befindet. Die ermittelten Abstandswerte können dabei als Rohdaten bezeichnet werden.
Alle Meßstrahlen des Multibeamsensors 21 erzeugen zyklisch einen Abstandsvektor, der die im Gesamtsichtfeld des Abstandssensors befindlichen Objekte repräsentiert. Mittels so genannter Tracking-Algorithmen können Objekte aus zyklischen Folgen von Abstandsvektoren rekonstruiert werden.

Die Abstände zu Objekten am kurvenäußeren Straßenrand genügen bestimmten Gesetzmäßigkeiten:

Krümmung des Fahrschlauches nach links:	Die Abständenehmen von links nach
	rechts ab,
Krümmung des Fahrschlauches nach rechts:	Die Abständenehmen von links nach
	rechts zu bzw. umgekehrt.

Die Abstandswerte des Abstandssensors 21 werden nach ihrer Größe geordnet. Aus der sich ergebenden Folge werden zwei Teilfolgen abgeleitet, die bestimmten Regeln für eine Krümmung nach links bzw. nach rechts genügen.
Über ein weiteres Regelwerk, das die Anzahl der Elemente der Teilfolgen und bestimmte Zusatzbedingungen bewertet, wird eine Wahrscheinlichkeit für die Existenz eine Krümmung nach links oder rechts abgeleitet.
Definitionen:

n:

Nummer (Richtung, Winkel) des Messstrahls (Zählrichtung von links nach rechts)

a_n:

Abstand in [m] zu einem Objekt, das vom Strahl n erfasst wird (a_n = x : Kein Objekt vorhanden)

m:

Folge der nach der Größe geordneten Abstände

n_m:

Resultierende Folge der Messstrahlen

l:

Folge der Abstände, die den Bedingungen für eine Krümmung nach links genügen

n_l:

Resultierende Folge der Messstrahlen

n_l0

Erstes Element der Folge n_l (kleinster Abstand der Folge)

n_l1

Letztes Element der Folge n_l (größter Abstand der Folge)

c_l

Anzahl der Elemente der Folge n_l

c_hl

Wahrscheinlichkeit für eine Krümmung nach links

r:

Folge der Abstände, die den Bedingungen für eine Krümmung nach rechts genügen

n_r:

Resultierende Folge der Messstrahlen

n_r0

Erstes Element der Folge n_r (kleinster Abstand der Folge)

n_r1

Letztes Element der Folge n_r (größter Abstand der Folge)

c_r

Anzahl der Elemente der Folge n_r

c_hr

Wahrscheinlichkeit für eine Krümmung nach rechts

Bedingungen für die Elemente einer Folge n_l (eine Krümmung nach links): n_l(l) > n_l(l + 1), a(l) < a(l + 1)
Bedingungen für die Elemente einer Folge n_r (eine Krümmung nach rechts): n_r(r) < n_r(r + 1), a(r) < a(r + 1) aus der Folge n_m lassen sich entsprechend den oben genannten Bedingungen die Folgen n_l, n_r ableiten.

Zusatzbedingungen für Krümmung nach links: n_l0 > nl, n_l1 < n0
Zusatzbedingungen für Krümmung nach rechts: n_r0 < no, n_r1 > n1

Allgemeine Zusatzbedingungen: |a(i) – a(i + 1)| > a1
Regelwerk zur Bestimmung von Krümmungswahrscheinlichkeiten:
Wenn c_l > c1 und c_r < c1 und Zusatzbedingungen für Krümmung nach links erfüllt sind, wird die Wahrscheinlichkeit für Krümmung nach links c_hl um 1 vergrößert und die Wahrscheinlichkeit für Krümmung nach links c_hr um 1 verringert.
Wenn c_r > c1 und c_l < c1 und Zusatzbedingungen für Krümmung nach rechts erfüllt sind, wird die Wahrscheinlichkeit für Krümmung nach rechts c_hr um 1 vergrößert und die Wahrscheinlichkeit für Krümmung nach links c_hl um 1 verringert.
Wenn c_l > c1 und c_r > c1 werden beide Wahrscheinlichkeiten um 1 vermindert.

Wertetabelle zu den gemäß Zeichnung ermittelten Abstandswerten:

n	a_n	M	a_n	nm	l	a_n	n_l	r	a_n	n_r
0	X	0	30	8	0	30	8	0	50	5
1	100	1	50	5	1	50	5	1	60	6
2	x	2	60	6	2	70	3	2	90	7
3	70	3	70	3	3	100	1	3
4	80	4	80	4	4			4
5	50	5	90	7	5			5
6	60	6	100	1	6			6
7	90	7			7			7
8	30	8			8			8
9	x	9			9			9

Ergebnis: Es handelt sich um Krümmung nach links, da:

c_l = 4, n_l0 = 8, n_l1 = 1, n_l0 > n1, n_l1 < n0, Zusatzbedingungen für Krümmung nach links erfüllt.

c_r = 3, n_r0 = 5, n_r1 = 7, n_r0 > n0, n_r1 = n1, Zusatzbedingungen nicht erfüllt.
Wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Krümmungsverlauf erkannt, so wird zusätzlich überprüft, ob ein stehendes Objekt 31 innerhalb des Krümmungsverlaufs sich im Fahrschlauch F des Fahrzeuges befindet. Wird dort ein stehendes Objekt geortet, so kann in Verbindung mit einem herkömmlichen Abstandsregelungssystem eine Verringerung der Fahrgeschwindigkeit und/oder ein Warnsignal ausgelöst werden.

Claims

Verfahren zur Ermittlung eines Fahrschlauches (F) eines Fahrzeuges (20), bei dem von mindestens einem Abstandssensor (21) des Fahrzeuges zumindest Abstände zu vor dem Fahrzeug (20) befindlichen, sich bewegenden und/oder stehenden Objekten erfaßt werden, wobei Richtungen und/oder zumindest Teilkonturen des Fahrschlauches (F) zumindest aus den Abständen der erfaßten stehenden Objekte (23 bis 26 und 28 bis 31) abgeleitet werden, wobei über die Unterschiede der Abstände der erfaßten stehenden Objekte (23 bis 26 und 28 bis 31) die Krümmungsrichtung des Fahrschlauches (F) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem Abtastvorgang ermittelten, den stehenden Objekten (23 bis 26 und 28 bis 31) zugeordneten Abstandswerte nach ihrer Größe geordnet werden, daß daraus zwei Teilfolgen abgeleitet werden, die vorgegebenen Bedingungen für eine Krümmung des Fahrschlauches (F) nach links einerseits und für die Krümmung des Fahrschlauches (F) nach rechts anderseits genügen, und daß zumindest die Anzahl der Abstandswerte der beiden Teilfolgen ermittelt werden und daraus die Existenz einer Krümmung des Fahrschlauches (F) nach links oder nach rechts ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Richtung der Objekte (23 bis 26 und 28 bis 31) bezüglich des Fahrzeuges (20) erfaßt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mathematische Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein einer Krümmung des Fahrschlauches (F) nach rechts oder links ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig oder zeitlich aufeinanderfolgend ein Winkelbereich vor dem Fahrzeug (20) mit dem Abstandssensor (21) abgetastet wird, zu jedem erfaßten Objekt (23 bis 26 und 28 bis 31) aus Richtung (Abtastwinkel) und Objektabstand ein Abstandsvektor gebildet wird und die Abstandsvektoren die zur Bestimmung des Fahrschlauches (F) des Fahrzeuges herangezogenen Abstandswerte repräsentieren.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als stehende Objekte (23 bis 31) mit einer Geschwindigkeit, die unter einem definierten Schwellwert liegt, definiert werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Objekte (23 bis 26 und 28 bis 30), die zur ermittelten Kontur oder Teilkontur des Fahrschlauches (F) gehören oder sich außerhalb der Kontur oder Teilkontur befinden, als nicht im Fahrschlauch (F) befindlich erkannt werden und als nicht relevant eingestuft werden.