DE10133283A1

DE10133283A1 - Warnsystem zur Kollisionsvermeidung im Straßenverkehr

Info

Publication number: DE10133283A1
Application number: DE2001133283
Authority: DE
Inventors: Achim Brakemeier; Reinhold Eberhardt; Walter Franz; Boris Kerner
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2003-01-30

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung von Kollisionen im Straßenverkehr. Hierzu werden Signale von Interfahrzeug-Kommunikationssystemen über eine Warnvorrichtung erfaßt und ausgewertet. Nähert sich ein Fahrzeug in kritischer Weise einer solchen Warnvorrichtung, so erfolgt eine Reaktion, indem ein Signal ausgelöst wird, welches den gefährdeten Verkehrsteilnehmer warnt. Eine Warnung kann auch dem Fahrer des sich in kritischer Weise nähernden Fahrzeugs übermittelt werden. Zusätzlich kann über telematische Einrichtungen in besonders zeitkritischen Situationen ein direkter Eingriff in die Steuerung des Fahrzeugs erfolgen.

Description

Die Erfindung betrifft Techniken der Sicherheit im Straßenverkehr. Speziell bezieht sich die Erfindung auf Systeme zur frühzeitigen Detektion einer möglichen Kollision zwischen Fahrzeugen und Fußgängern bzw. festen Einrichtungen wie z. B. Haltestellen, Fußgängerüberwege usw.
Systeme zur Vermeidung von Zusammenstößen zwischen Fahrzeugen sind bisher i. a. als Abstandswarneinrichtung realisiert. Dabei wird z. B. per Ultraschall die Distanz zu anderen Fahrzeugen gemessen und bei Unterschreiten eines Minimalabstands ein Warnsignal ausgelöst.
Ein solches einfaches System eignet sich beispielsweise auf sehr kleine Distanzen als Einparkhilfe (nur ein Fahrzeug in Bewegung). Für die Vermeidung von Kollisionen im fließenden Straßenverkehr wird in erweiterter Ausführung neben den Abstandswerten zusätzlich auch die aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs einbezogen und so vor einem Unterschreiten eines - geschwindigkeitsabhängigen - Sicherheitsabstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug gewarnt.
Diese bekannten Systeme zur Detektion drohender Kollisionen im Verkehrsfluß betreffen kritische Annäherungen von bewegten Fahrzeugen untereinander und sind insbesondere geeignet, Auffahrunfälle zu vermeiden. Für andere Verkehrsteilnehmer (Fußgänger, Radfahrer, Rollstuhlfahrer, usw.) sind Systeme dieser Art nicht vorgesehen und auch ungeeignet, da hier nicht primär die Gefahr eines Auffahrunfalls besteht. Gerade diese Gruppe der "nicht-motorisierten" Verkehrsteilnehmer ist aber aufgrund fehlender Schutzeinrichtungen besonders durch bewegte Fahrzeuge gefährdet.
Die Erfindung geht von den geschilderten Systemen zur Vermeidung von Kollisionen von bewegten Fahrzeugen als Stand der Technik aus. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes System und Sicherungsverfahren zur Vermeidung von Kollisionen im Straßenverkehr zu entwickeln, dass die bekannten Nachteile weitgehend überwindet, so dass insbesondere die Einsatzmöglichkeit des erfindungsgemäßen Systems erweitert ist auf die Gruppe der "nicht-motorisierten" Verkehrsteilnehmer und ortsfeste Einrichtungen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Die Merkmale einer entsprechenden Vorrichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind in Anspruch 9 aufgeführt. Weitere Einzelheiten der Erfindung und Vorzüge verschiedener Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Vorrichtung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, wobei Bezug genommen wird auf die Abbildungen und darin aufgeführten Bezeichnungen.
Es zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Schichtenmodell eines modernen Systems zur Interfahrzeug-Kommunikation.
Fig. 2 eine Darstellung eines durch das erfindungsgemäße System realisierbaren Sicherheitsbereichs im Straßenverkehr.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die moderne Entwicklung im Bereich der funktechnischen Kommunikation zwischen verschiedenen Fahrzeugen. Diese sogenannten Interfahrzeug- Kommunikationssysteme bieten eine Plattform für ein breites Spektrum an Anwendungen, z. B. für Internet-Dienste und insbesondere im Bereich der Verkehrstelematik.
Interfahrzeug-Kommunikationssysteme sind z. B. als Ad-hoc- Netze konzipiert, d. h. sie sind nicht zwingend abhängig von einer vorinstallierten Netzinfrastruktur aus ortsfesten Stationen. Befinden sich zwei Fahrzeuge in Funkreichweite, so können diese direkt miteinander kommunizieren. Damit wird kein Netzwerkbetreiber benötigt, zudem ist die Datenübertragung selbst bei Verwendung unlizensierter Funkbänder ebenfalls kostenfrei.
Interfahrzeug-Kommunikationssysteme ermöglichen vorrangig den Austausch von Daten im lokalen Umfeld eines Fahrzeugs (Funkreichweite). Sie unterscheiden sich darin grundsätzlich von den Mobilfunknetzen, deren Haupteinsatzgebiet die Sprachkommunikation, bzw. in zunehmenden Maße der allgemeine Internet-Zugang ist und die somit auf ortsunabhängige Anwendungen (Informationsaustausch über prinzipiell beliebige Entfernungen) ausgerichtet sind.
Ad-hoc-Funknetze zur Interfahrzeug-Kommunikation unterstützen demgegenüber primär verkehrsbezogene Telematik-Anwendungen, wie z. B. Gefahrenwarnung und kooperative Fahrassistenzsysteme. Hierdurch werden besondere Maßnahmen zur Sicherung und schnellen Übermittlung von Daten notwendig. Durch Erweiterung der Kommunikation über mehrere Fahrzeuge hinweg wird eine neue Dimension für die Bereitstellung von Telematik-Anwendungen erschlossen, indem z. B. Daten von Systemen vorausfahrender Fahrzeuge (Sensor-, Kamera-, Radarsysteme) dem Fahrer zugänglich gemacht werden. Sensoren und Systeme verschiedener Fahrzeuge können somit kooperieren.
Neben der Kommunikation zwischen Fahrzeugen ist auch die Datenübertragung zwischen Fahrzeugen und ortsfesten Stationen möglich. Diese können z. B. am Straßenrand installiert sein und können - müssen aber nicht - eine Verbindung zu Festnetzen (z. B. Internet) bereitstellen. Dabei sind solche ortsfesten Stationen keine Basisstationen in dem Sinne, dass sie die Kommunikationsabläufe von anderen Funkstationen steuern. Sie werden vielmehr aus protokolltechnischer Sicht wie Mobilstationen behandelt.
Fig. 1 zeigt ein Schichtenmodell, dass den Aufbau der Kommunikationsprotokolle für die Interfahrzeug-Kommunikation darstellt. Über der physikalischen Schicht (Funkmodem) wird die Koordination des Kanalzugriffs und die Sicherung auf Link-Ebene in der MAC/LLC-Schicht durchgeführt. Auf der dritten Ebene wird zwischen Nutzdaten (hier IP-Daten) und Funktionen zur Organisation des Funknetzes unterschieden. Letztere beinhalten unter anderem das Routing (Weiterleitung über Zwischenstationen), das die Wegwahl in Ad-hoc- Funknetzen ermöglicht, wenn zwei Fahrzeuge - z. B. wegen zu großer Distanz - nicht direkt miteinander kommunizieren können.
Mobile Ad-hoc-Funknetze tauschen also neben den Nutzdaten eine Reihe von Signalisierdaten, unter anderem zur Identifikation benachbarter Funkknoten bzw. zum Aufbau von Routingdatenbanken aus. Diese Signalisierdaten sind der dritten Ebene des Schichtenmodells nach Fig. 1 zuzuordnen und treten relativ häufig bzw. periodisch auf. Im allgemeinen beinhalten diese Signalisierdaten die Identifikation des Senders. Weitere übertragene Daten dieser Kategorie können z. B. umfassen: Kennung und Zustand benachbarter Funkknoten, sowie Daten über den Funkempfang.
Unter Einbeziehung moderner Positions-Bestimmungssysteme, z. B. GPS-Satellitensysteme und/oder fahrzeuginterner Systeme (z. B. basierend auf digitalen Landkarten) können auch Informationen über die genaue geographische Position des Fahrzeugs zur Organisation des Interfahrzeug-Kommunikationssystems herangezogen werden. In diesem Fall kann neben den oben genannten herkömmlichen Daten auch die Position, die aktuelle Geschwindigkeit und die Bewegungsrichtung mit übertragen werden.
Ein Funksystem, das die verschiedenen Signalisierdaten empfängt und die enthaltenen Informationen aufschlüsselt und auswertet, kann alle Funkknoten des Interfahrzeug-Kommunikationssystems erkennen, die sich im unmittelbaren Umfeld befinden, d. h. alle auch näheren Fahrzeuge, die dieses Kommunikationssystem nutzen, werden identifiziert.
Bei dem erfindungsgemäßen Sicherungsverfahren wird die Datenübertragung der Interfahrzeug-Kommunikation genutzt, um ein Warnsystem zu entwickeln, das neben den Fahrzeugen auch andere Verkehrsteilnehmer und ortsfeste Einrichtungen (z. B. Fußgängerüberwege, Bahngleise, Haltestellen usw.) einbezieht. Dabei können sowohl die Nutz- als auch die Signalisierdatenübertragungen verwendet werden, um Situationen zu detektieren, in denen eine physikalische Kollision zwischen Fahrzeugen und anderen Verkehrsteilnehmern (z. B. Fußgängern) bzw. festen Einrichtungen droht.
Hierzu wird vorausgesetzt, dass der zu schützende Verkehrsteilnehmer (z. B. Fußgänger) eine Warnvorrichtung mit sich führt, bzw. im Falle fester Einrichtungen eine entsprechende stationäre Warnvorrichtung angebracht ist.
Diese Warnvorrichtung enthält einen Funkempfänger, mit dem die Datenübertragungen von Interfahrzeug-Kommunikationssystemen verfolgt werden können. Durch eine in die Warnvorrichtung integrierte Auswerteeinheit werden die empfangenen Daten analysiert. Diese Auswerteeinheit besteht beispielsweise aus entsprechend ausgelegten integrierten Schaltkreisen oder aus einem Mikroprozessor. Dabei können die mit den Signalisierdaten übermittelten Informationen direkt ausgewertet werden (Fahrzeugidentifikation, Position, Geschwindigkeit, Fahrtrichtung usw.). In einer besonders vorteilhaften Ausführung werden von der Auswerteeinheit (zusätzlich oder alternativ) auch physikalische Eigenschaften des empfangenen Funksignals detektiert, z. B. senderspezifische Kodierung, Frequenz, Modulierungsart, Feldstärke, Verlauf der Feldstärke, Frequenzverschiebung aufgrund Dopplereffekte.
Die Auswerteeinheit bestimmt aus den erfaßten Werten, ob sich ein Fahrzeug in der Weise nähert, dass eine Kollision droht.
Wird eine solche Situation detektiert, so wird von der Auswerteeinheit eine adäquate Reaktion ausgelöst. Beispielsweise kann durch einen Signalgeber der Warnvorrichtung eine entsprechende Warnung erfolgen. Dabei kann neben akustischen oder haptischen (Vibration) Warnsignalen auch eine Sprachausgabe erfolgen, die bei entsprechender Ausgestaltung der Warnvorrichtung auch die näheren Umstände der kritischen Situation angibt. Auch eine optische Warnung ist möglich (auffällige Lichtsignale), wobei auch über ein Display Zusatzinformationen wiedergegeben werden können.
In einer erweiterten Ausgestaltung des Sicherheitssystems wird zusätzlich der Fahrer des sich in potenziell gefährlicher Weise nähernden Fahrzeugs in gleicher Weise über die Gefahrensituation informiert. Hierzu enthält die Warnvorrichtung eine Sendeeinheit, die eine entsprechende Nachricht an das Fahrzeug übermittelt.
Neben einer Information des Fahrers ist in zeitkritischen Fällen über vorhandene Verkehrstelematikeinrichtungen auch ein direkt steuernder Eingriff (z. B. Herabsetzung der Geschwindigkeit) in die Fahrt des Fahrzeugs möglich. Dabei kann die Warnvorrichtung die unterschiedlichen Reaktionen (Übermittlung einer Warnung bzw. telematischer Eingriff) gestaffelt, d. h. in Abhängigkeit vom aktuellen Gefahrenpotenzial auslösen.
Für "nichtmotorisierte" Verkehrsteilnehmer ist die Warnvorrichtung ist als tragbares Endgerät ausgebildet.
Bei entsprechender Ausgestaltung ist auch eine Integration in die Endgeräte zellularer Mobilfunknetze ("Handy") möglich.
Eine erweiterte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet die Möglichkeit der Erstellung einer virtuellen Sicherheitszone beispielweise um stark befahrene Verkehrsbereiche. Zur Absicherung derartiger Areale in der Art eines "elektronischen" Zauns werden die Funksignale ausgehend von Interfahrzeug-Kommunikationssystemen genutzt, um ein unabhängiges Kollisionswarnsystem zu aktivieren. Alle für eine Gefahrenabschätzung entscheidenden Informationen über die aktuelle Bewegung eines Fahrzeugs (Geschwindigkeit, Richtung, augenblickliche Position, Fahrzeugabmessungen, -gewicht, theoretisch erforderlicher Bremsweg, usw.) werden dabei beispielsweise als Teil der Signalisierdaten des Interfunk- Kommunikationssystems ausgesendet. Diese Informationen können Fahrzeug-übergreifend ausgetauscht werden, so dass auch bei einer Gruppe von Fahrzeugen die entsprechenden Informationen aufeinander abgestimmt werden können. Damit entsteht praktisch eine unsichtbare (Funk-)Zone um ein oder mehrere Fahrzeuge, in der Signale über einen räumlichen Gefahrenbereich empfangen werden können. Diese Zone wird durch die Fahrzeuge selbst generiert und laufend entsprechend der aktuellen dynamischen Verkehrssituation modifiziert.
Empfängt eine Warnvorrichtung der oben beschriebenen Art (z. B. als Teil eines Mobilfunkgeräts) diese Signale von Interfahrzeug-Kommunikationssystemen, so kann die Auswerteeinheit aus den enthaltenen Informationen den jeweiligen Sicherheitsabstand zu den sendenden Fahrzeugen ermitteln und bei Unterschreiten dieses Sicherheitsabstands weitere Reaktionen auslösen.
Auf diese Weise entsteht ein Kollisionswarnsystem, dass durch die auf dem Straßennetz fahrenden Fahrzeuge selbst dynamisch aufgebaut wird. Für andere Verkehrsteilnehmer hat dies die Wirkung, dass eine elektronische Warnschwelle (gedachte Linie des "elektronischen Zauns") entsteht (Fig. 2). Kommt es in Folge zu einem Überschreiten dieser Schwelle durch einen Verkehrsteilnehmer, so kann das unabhängige Kollisionswarnsystem entsprechende situationsbezogene Reaktionen auslösen: Zunächst werden Warnsignale an die Verkehrsteilnehmer gesandt (Aktivierung der entsprechenden Einrichtungen der mitgeführten Warnvorrichtung z. B. eines Fußgängers bzw. vergleichbarer Warneinrichtungen in den Fahrzeugen). Zudem kann das Warnsystem spezifische Daten der aktuellen Verkehrssituation auswerten und je nach vorhandenem Gefahrenpotenzial die Fahrzeugführer informieren oder auch aktiv über Telematikeinrichtungen in den Verkehrsablauf eingreifen.

Claims

1. Verfahren zur Vermeidung von Kollisionen im Straßenverkehr, wobei die von Interfahrzeug-Kommunikationssystemen ausgesendeten Signale erfaßt und ausgewertet werden und bei Detektion einer Annäherung eines Fahrzeugs mit kritischer Geschwindigkeit eine Reaktion ausgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Interfahrzeug-Kommunikationssystemen ausgesendeten Signalisierdaten erfaßt und ausgewertet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Signalisierdaten enthaltenen Informationen bezüglich Fahrzeug-Identifikation, -Position, -Geschwindigkeit und Fahrtrichtung ausgewertet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Signale der Interfahrzeug-Kommunikationssysteme die Nutzdatenübertragung erfaßt und ausgewertet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass funktechnische Eigenschaften der Nutzdatenübertragung, wie senderspezifische Kodierung, Übertragungsfrequenz, Feldstärke, Verlauf der Feldstärke, Modulationsart, Frequenz, Doppler- Frequenzverschiebung erfaßt werden und durch Auswertung dieser Eigenschaften Informationen über Position, Geschwindigkeit und Fahrtrichtung des sendenden Fahrzeugs bestimmt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgelöste Reaktion in der Abgabe eines Warnsignals besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal an das sich nähernde Fahrzeug übertragen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgelöste Reaktion in zeitkritischen Situationen einen telematischen Eingriff in die Steuerung des sich nähernden Fahrzeugs mit einschließt.

9. Warnvorrichtung zur Vermeidung von Kollisionen im Straßenverkehr, mit einer Empfangseinrichtung, welche die von Interfahrzeug-Kommunikationssystemen ausgesendeten Signale erfaßt, sowie mit einer Auswerteeinheit, welche die Signale analysiert und daraus eine kritische Annäherung eines Fahrzeugs detektiert und eine Reaktion auslöst.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktion ein Signalgeber angesteuert wird, der ein Warnsignal generiert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sendeeinrichtung vorhanden ist, die Signale an das Interfahrzeug-Kommunikationssystem übertragen kann.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung Warnsignale oder Telematik-Steuersignale an das Interfahrzeug-Kommunikationssystem übertragen kann.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass alle Komponenten der Warnvorrichtung als Teil eines Mobilfunktelefons integriert sind.

14. Verfahren zur Erzeugung eines Sicherheitsbereiches um ein oder mehrere bewegte Fahrzeuge, die Interfahrzeug-Kommunikationssignale aussenden in denen fahrzeugspezifische Daten über die aktuelle Fahrdynamik enthalten sind, dergestalt, dass bei Unterschreiten eines durch die aktuelle Fahrdynamik des oder der bewegten Fahrzeuge definierten Sicherheitsabstands durch einen Verkehrsteilnehmer Warn- oder Steuersignale an das Interfahrzeug-Kommunikationssystem gesandt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine Warnvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13 die fahrzeugspezifischen Daten empfängt und auswertet.