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Die
Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für Kraftfahrzeuge, mit einer
Videosensorik und einer Bildverarbeitungseinrichtung zur Erfassung anderer
Fahrzeuge.
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Kraftfahrzeuge
werden zunehmend mit Assistenzsystemen ausgerüstet, die den Fahrer bei der Führung des
Fahrzeugs unterstützen
und entlasten. Ein Beispiel eines solchen Assistenzsystems ist ein ACC-System
(Adaptive Cruise Control), das eine automatische Regelung der Geschwindigkeit
auf eine vom Fahrer gewählte
Wunschgeschwindigkeit sowie eine automatische, radargestützte Abstandsregelung auf
ein vorausfahrendes Fahrzeug ermöglicht.
Diese Systeme sind bisher generell für Fahrten mit relativ hoher
Geschwindigkeit auf Autobahnen oder gut ausgebauten Landstraßen vorgesehen,
doch gibt es Bestrebungen, in Kombination mit dem Einsatz fortgeschrittener
Sensorik zur Erfassung des Verkehrsumfelds die Funktionalität solcher Assistenzsysteme
zu erweitern und insbesondere auch den Einsatz im unteren Geschwindigkeitsbereich
zu ermöglichen.
Eine denkbare Erweiterung ist z. B. ein LSF-System (Low Speed Following),
das es etwa im Staubetrieb auf Autobahnen oder bei langsamer Fahrt
auf Landstraßen
und gegebenenfalls auch im Stadtverkehr ermöglicht, ein relativ langsam
fahrendes oder gegebenenfalls zeitweise auch stehendes vorderes
Fahrzeug automatisch in einem angemessenen Abstand zu verfolgen.
Ebenso ist bereits vorgeschlagen worden, Kraftfahrzeuge zusätzlich mit
einer Videosensorik und einer zugehörigen Bildverarbeitungseinrichtung
auszurüsten,
so daß genauere
oder zusätzliche Informationen über das
Verkehrsumfeld gewonnen und ausgewertet werden können, beispielsweise die genaue
Breite eines vorderen Fahrzeugs, der Verlauf der Fahrbahn oder Fahrspur
und dergleichen.
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Eine
angemessene Systemreaktion eines Fahrerassistenzsystems setzt naturgemäß eine zutreffende
Erfassung und Bewertung des aktuellen Verkehrsgeschehens voraus.
Nach Möglichkeit
sollte dabei auch die zukünftige
Entwicklung vorausschauend berücksichtigt
werden.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
Erfindung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen ermöglicht es,
eine bevorstehende oder zu erwartende Änderung der Verkehrssituation frühzeitig
zu erkennen und im Rahmen der Assistenzfunktion eine angemessene
Reaktion einzuleiten oder vorzubereiten.
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Dies
wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß die
Bildverarbeitungseinrichtung auch bestimmte Zustände von Si gnaleinrichtungen
der anderen Fahrzeuge, beispielsweise den Zustand des Fahrtrichtungsanzeigers,
der Bremsleuchten, des Rückfahrscheinwerfers
und dergleichen erkennt, so daß diese
Information bei der Bewertung der Verkehrssituation berücksichtigt
werden kann, um eine angemessene Reaktion der Assistenzfunktion
zu ermöglichen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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In
einem Verkehrsumfeld, das durch relativ hohe Dynamik gekennzeichnet
ist, insbesondere im Stadtverkehr, werden von Zeit zu Zeit Situationen auftreten,
die auch von einem fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystem nicht
oder zumindest nicht optimal beherrscht werden können und in denen somit die
Funktion des Fahrerassistenzsystems der manuellen Steuerung durch
den Fahrer unterlegen ist. Die Erfindung ermöglicht es, solche Situationen
vorausschauend zu erkennen und die Kontrolle rechtzeitig an den
Fahrer zu übergeben.
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Ein
typisches Beispiel für
eine solche Situation ist etwa der Fall, daß bei aktiver LSF-Funktion
ein vorausfahrendes Fahrzeug während
der Annäherung an
eine Kreuzung verfolgt wird und der Fahrer des eigenen Fahrzeugs
beabsichtigt, an der Kreuzung nach links abzubiegen und den linken
Blinker gesetzt hat. Wenn das vordere Fahrzeug ebenfalls nach links abbiegt,
kann die LSF-Funktion aktiv bleiben. Wenn das vordere Fahrzeug jedoch
nach rechts abbiegt, geht dieses Fahrzeug früher oder später als Zielobjekt für die Abstandsregelung
verloren, und die LSF-Funktion
wird eine Beschleunigung auf die vom Fahrer gewählte Wunschgeschwindigkeit
befehlen, was während
des Abbiegevorgangs jedoch eine unerwünschte Reaktion ist. Mit dem
erfindungsgemäßen System
kann nicht nur das Setzen des eigenen Blinkers erkannt werden, sondern
durch Bildverarbeitung kann auch anhand des Blinkers des vorderen Fahrzeugs
erkannt werden, daß dieses
Fahrzeug nach rechts abbiegen und somit als Zielobjekt verloren
gehen wird. Die unerwünschte
Beschleunigung des eigenen Fahrzeugs läßt sich dann beispielsweise
dadurch verhindern, daß die
Wunschgeschwindigkeit vorübergehend
auf einen geeigneten Wert herabgesetzt wird oder dadurch, daß die LSF-Funktion abgeschaltet
wird, vorzugsweise begleitet von einem akustischen oder optischen
Signal als Aufforderung an den Fahrer, selbst die Kontrolle zu übernehmen. Ein
besonderer Vorteil besteht darin, daß diese Maßnahmen bereits vorausschauend
eingeleitet werden können,
bevor das Zielobjekt tatsächlich
verloren geht. Insbesondere bei Abschaltung der Funktion erhält somit
der Fahrer, mehr Zeit, sich auf die neue Situation einzustellen.
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Sofern
das eigene Fahrzeug außerdem
mit einem Navigationssystem ausgerüstet ist und die Zielführung aktiviert
ist, kann die Abbiegeabsicht des eigenen Fahrers auch anhand der
Daten des Navigationssystems erkannt werden, auch wenn der Fahrer den
Blinker nicht oder erst zu einem späteren Zeitpunkt betätigt.
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In
anderen Situationen oder bei anderen Ausführungsformen des Fahrerassistenzsystems kann
das Blinksignal eines vorderen Fahrzeugs auch eine andere Systemreaktion
auslösen.
Wenn beispielsweise bei einer Fahrt auf einer mehrspurigen Fahrbahn
ein vorderes Fahrzeug auf der linken Nebenspur den rechten Blinker
setzt, so kann dies als eine Einscherabsicht interpretiert werden.
Die angemesse ne Systemreaktion wäre
dann etwa die Ausgabe eines Warnsignals für den Fahrer, oder, wenn sich das
blinkende Fahrzeug tatsächlich
der eigenen Spur nährt,
die frühzeitige
Auswahl dieses Fahrzeugs als neues Zielobjekt für die Abstandsregelung. Im
Rahmen einer ACC- oder LSF-Funktion werden die Bewegungen der vorausfahrenden
Fahrzeuge in einer sogenannten Tracking-Prozedur verfolgt. Dabei
können
die Prioritäten,
mit denen die Tracking-Prozedur für mehrere Fahrzeuge ausgeführt wird,
unterschiedlich gewichtet werden. Eine angemessene Systemreaktion
könnte
deshalb auch darin bestehen, daß das anhand
des Blinkers als potentieller Einscherer erkannte Fahrzeug mit höherer Priorität verfolgt
wird, so daß sich
frühzeitiger
erkennen läßt, ob dieses Fahrzeug
tatsächlich
einschert.
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Auch
das Aufleuchten der Bremslichter eines vorausfahrenden Fahrzeugs
kann eine relevante Information für das Fahrerassistenzsystem
darstellen. Zwar ermöglicht
es die Radarortung bei ACC- und LSF-Systemen, die Bremsverzögerung des
vorderen Fahrzeugs auch direkt und quantitativ zu erfassen, doch
setzen geübte
Autofahrer die Bremslichter häufig
auch dazu ein, durch kurzes Antippen der Bremse, ohne nennenswerte
Verzögerung
des eigenen Fahrzeugs, den nachfolgenden Verkehr vor einer kritischen
Situation zu warnen, die für
den Fahrer des nachfolgenden Fahrzeugs und auch für die Sensorik des
Assistenzsystems aufgrund von Sichtbehinderungen noch nicht erkennbar
ist. In diesem Fall könnte
die angemessene Systemreaktion etwa in einer Vergrößerung des
Sicherheitsabstands bei der Abstandsregelung bestehen.
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In
einer Stausituation kommt es gelegentlich auch vor, daß der Fahrer
des vorderen Fahrzeugs zurücksetzt,
was durch Aufleuchten des Rückfahrscheinwerfers
erkennbar ist. Der Fahrer des eigenen Fahrzeugs kann dann durch
ein akustisches Warnsignal auf diese Situation aufmerksam gemacht
werden.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines Fahrerassistenzsystems; und
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2 und 3 Skizzen
zur Illustration der Funktionsweise des Systems in typischen Verkehrssituationen.
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In 1 ist
ein Fahrerassistenzsystem, beispielsweise ACC-LSF-System, als Blockdigramm dargestellt.
Da der Aufbau und die Funktionsweise eines solchen Systems bekannt
sind, werden hier nur diejenigen Komponenten erläutert, die für das Verständnis der
Erfindung von Bedeutung sind. Zur Erfassung des Verkehrsumfelds
umfaßt
das System einen Radarsensor 10 und eine Videosensorik
in der Form einer Kamera 12. Wahlweise könnte auch
eine Stereo-Videosensorik mit mehreren Kameras vorgesehen sein.
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Kernstück des Fahrerassistenzsystems
ist ein elektronisches Datenverarbeitungssystem 14, das
beispielsweise durch einen oder mehrere Mikrorechner mit zugehöriger Pe ripherie
und Software gebildet wird. In der Software sind die Funktionen
des Fahrerassistenzsystems implementiert. Das Blockdiagramm zeigt
verschieden Komponenten des Datenverarbeitungssystems 14,
die als spezialisierte Hardware oder auch als Softwaremodule implementiert sein
können.
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Eine
Auswerteeinheit 16 dient zur Auswertung der Signale des
Radarsensors 10 und berechnet anhand dieser Signale Ortungsdaten
der georteten Objekte, insbesondere vorausfahrender Fahrzeuge. Bei
diesen Ortungsdaten handelt es sich beispielsweise um die Abstände, Relativgeschwindigkeiten und
Azimutwinkel der Objekte. Diese Ortungsdaten werden an ein ACC-LSF-Modul 18 weitergeleitet,
das in bekannter Weise die Geschwindigkeits- und Abstandsregelung
vornimmt und zu diesem Zweck in das nicht gezeigte Antriebs- und
Bremssystem des Fahrzeugs eingreift.
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Der
Kamera 12 ist eine Bildverarbeitungseinrichtung 20 zugeordnet,
die aus der von der Kamera aufgenommenen Bildinformation weitere
relevante Informationen wie Fahrzeugbreiten, den Verlauf der Fahrbahn,
die Lage der Spurgrenzen und dergleichen extrahiert. Diese Daten
können
als ergänzende Ortungsdaten
ebenfalls dem ASS-LSF-Modul 18 zur Verfügung gestellt werden, wie in 1 durch
einen gestrichelten Pfeil angedeutet wird. Im gezeigten Beispiel
weist das Fahrerassistenzsystem als weiteres Assistenzmodul ein
LKS-Modul (Lane Keeping System) 22 auf, das in das Lenkungssystem
des Fahrzeugs eingreift und den Fahrer anhand des erkannten Fahrbahnverlaufes
bei der Spurhaltung des Fahrzeugs unterstützt.
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Erfindungsgemäß ist die
Bildverarbeitungseinrichtung 20 so ausgebildet, daß sie durch
bekannte Bildverarbeitungstechniken auch das Aufleuchten von Blinklichtern,
Bremsleuchten, Rückfahrscheinwerfern
und dergleichen der von der Kamera 12 erfaßten Fahrzeuge
erkennt. In einem Zustandsmodul 26 werden die erkannten
Zustände
dieser Signaleinrichtungen, insbesondere der Blinklichter, für jedes Fahrzeug
registriert und überwacht.
Ein Analysemodul 28 dient dazu, anhand der Ortungsdaten
und anhand der vom Zustandsmodul 26 gemeldeten Zustände der
Signaleinrichtungen die aktuelle Verkehrssituation zu analysieren
und zu bewerten.
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Dazu
erhält
das Analysemodul 28 zusätzlich von
einer Fahrzeugsensorik 30 und einem Navigationssystem 32 Informationen,
die es gestatten, die voraussichtlichen Absichten des Fahrers des
eigenen Fahrzeugs zu bewerten. Die Fahrzeugsensorik 30 enthält z. B.
einen Sensor, der den Zustand des Fahrrichtungsanzeigers des eigenen
Fahrzeugs erkennt, so daß sich
etwaige Abbiegewünsche
des Fahrers feststellen lassen. Alternativ oder zusätzlich können zu
diesem Zweck auch ein Sensor zur Erfassung des Lenkeinschlags, ein
Gierratensensor und dergleichen vorgesehen sein. Sofern die Zielführungsfunktion
des Navigationssystems 32 aktiv ist, werden bevorstehende
Abbiegevorgänge,
die sich aus der aktuellen Position der berechneten Fahrtroute ergeben, ebenfalls
an das Analysemodul 28 gemeldet.
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Speziell
ist das Analysemodul 28 dazu ausgebildet, eine Anzahl vordefinierter
Situationen zu erkennen, die jeweils eine bestimmte Reaktion des ACC-LSF-Moduls
und/oder des LKS-Moduls 22 auslösen. Wenn eine solche Situation erkannt
wird, werden entsprechende Befehle an das betreffende Assistenzmodul
ausgegeben. Weiterhin ist an das Analysemodul 28 ein akustischer
Warnsignalgeber 34 zur Ausgabe von Warnsignalen an den
Fahrer angeschlossen.
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Die
Funktionsweise des oben beschriebenen Fahrerassistenzsystems soll
nun mit Bezug von 2 und 3 anhand
von Beispielen näher
erläutert
werden.
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2 zeigt
ein Fahrzeug 36, das mit dem Fahrerassistenzsystem ausgerüstet ist,
bei der Annäherung
an eine Kreuzung. Der Radarsensor 10 und die Kamera 12 orten
ein vorderes Fahrzeug 38, das im Rahmen der LSF-Funktion
das Zielobjekt für die
Abstandsregelung bildet.
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Der
Fahrer des Fahrzeugs 36 hat den linken Blinker gesetzt,
weil er an der Kreuzung nach links abbiegen will, wie durch einen
Pfeil 40 symbolisiert wird. Würde das Fahrzeug 38 ebenfalls
nach links abbiegen, so sollte zweckmäßigerweise die Abstandsregelung
(LSF) aktiv bleiben. Im gezeigten Beispiel leuchten jedoch bei dem
Fahrzeug 38 die rechten Blinklichter 42 auf. Dies
wird von der Kamera 10, der Bildverarbeitungseinrichtung 20 und
dem Zustandsmodul 26 erkannt und von dem Analysemodul 28 so
interpretiert, daß das
Fahrzeug 38 auf die rechte Abbiegespur ausscheren und dann
nach rechts abbiegen wird. Durch Vergleich mit dem voraussichtlichen
Kurs des eigenen Fahrzeugs erkennt somit das Analysemodul 28 eine
Situation, in der das Fahrzeug 38 alsbald als Zielobjekt
für die
Abstandsregelung ausfallen wird. Wenn die LSF-Funktion weiterhin aktiv bliebe, würde dies
dazu führen,
daß das
Fahrzeug 36, sobald das Fahrzeug 38 ausgeschert
ist und nicht mehr als Zielobjekt behandelt wird, auf die vom Fahrer
gewählte
Wunschgeschwindigkeit beschleunigt. Diese Wunschgeschwindigkeit
ist vom Fahrer jedoch für
eine Fahrt auf im wesentlichen gerader Strecke gewählt worden
und ist deshalb für
den bevorstehenden Abbiegevorgang zu hoch. Durch eine geeignete
Reaktion des ACC-LSF-Moduls 18 sollte deshalb
die unerwünschte
Beschleunigung des Fahrzeugs 36 verhindert werden. Dies
wird z. B. dadurch erreicht, daß das
Analysemodul 28 an das ACC-LSF-Modul 18 den Befehl ausgibt,
die Wunschgeschwindigkeit vorübergehend
auf einen niedrigeren Wert zu senken, der ein gefahrloses Abbiegen
ermöglicht.
Wenn der Abbiegevorgang abgeschlossen ist, kann dann automatisch
wieder auf die höhere, vom
Fahrer gewählte
Wunschgeschwindigkeit zurückgeschaltet
werden.
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Die
oben beschriebene Systemreaktion ist vor allem dann zweckmäßig, wenn
das Fahrzeug 38 vor dem Abbiegevorgang in den Stillstand
gebremst hat.
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Alternativ
wäre es
auch möglich,
daß das Analysemodul 28 den
Befehl ausgibt, die LSF-Funktion ganz abzuschalten. In diesem Fall
wird gleichzeitig der Warnsignalgeber 34 aktiviert, um
den Fahrer aufzufordern, selbst die Längsführung des Fahrzeugs 36 zu übernehmen.
Dies kann bereits geschehen, bevor das Fahrzeug 38 tatsächlich ausgeschert ist.
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Die
gleichen Reaktionen könnten
auch dann ausgelöst
werden, wenn der Fahrer des Fahrzeugs 38 geradeaus fahren
will und keinen Blinker gesetzt hat. Falls der Fahrer des Fahrzeugs 38 jedoch
ebenfalls nach links abbiegen will und verspätet doch noch den linken Blinker
betätigt,
so würde
dies vom Zustandsmodul 26 erkannt, und durch das Analysemodul 28 würde die
LSF-Funktion automatisch wieder aktiviert.
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Die
oben beschriebenen Funktionen sind nicht auf den Fall von Abbiegevorgängen an
Kreuzungen oder Einmündungen
beschränkt,
sondern könnten
beispielsweise auch dann aktiv sein, wenn der Fahrer des Fahrzeugs 38 auf
einer mehrspurigen Fahrbahn auf die rechte Nebenspur wechselt und das
Navigationssystem 32 anhand des Routenverlaufs feststellt,
daß eine
scharfe Kurve bevorsteht, so daß eine
Beschleunigung des Fahrzeugs 36 unangebracht wäre.
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3 illustriert
eine Situation, in der das Fahrzeug 36 bei aktiver ACC-
oder LSF-Funktion auf einer mehrspurigen Fahrbahn ein auf derselben
Spur fahrendes Fahrzeug 46 verfolgt und gerade von einem
auf der linken Nebenspur fahrenden Fahrzeug 48 überholt
wurde. Die Blinklichter 42 des Fahrzeugs 48 zeigen
an, daß dieses
Fahrzeug voraussichtlich auf die rechte Spur einscheren wird. Das
Analysemodul 28 erkennt diese Situation und gibt daraufhin
an das ACC-LSF-Modul 18 den Befehl aus, der Tracking-Prozedur
zur Verfolgung der Bewegungen des Fahrzeugs 48 eine höhere Priorität zu geben und/oder
die Kriterien für
die Erkennung eines Spurwechsels anhand der Querbewegungen des Fahrzeugs 48 so
zu verändern,
daß der
Vollzug des Spurwechsels früher
erkannt wird und somit das Fahrzeug 48 früher als
neues Zielobjekt für
die Abstandsregelung gewählt
wird. Auf diese Weise wird eine rechtzeitige Anpassung der Geschwindigkeit
des Fahrzeugs 36 erreicht, ohne daß der Fahrer eingreifen muß.
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Sofern
die automatische Spurhaltefunktion LKS aktiv ist und das Fahrzeug 48 das
Fahrzeug 36 "schneidet", kann die LKS-Funktion
automatisch deaktiviert werden, damit ein eventuell notwendiges Ausweichmanöver des
Fahrers des Fahrzeugs 36 nicht durch die LKS-Funktion behindert
wird. Außerdem
kann der Fahrer des Fahrzeugs 36 durch den Warnsignalgeber 34 auf
die Gefahrensituation hingewiesen werden.