DE102004047889A1

DE102004047889A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Fahrerunterstützung

Info

Publication number: DE102004047889A1
Application number: DE102004047889A
Authority: DE
Inventors: Arnd Engeln; Jan Egelhaaf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-10-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2006-04-06
Also published as: CN1755740A

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrerunterstützung vorgeschlagen, bei welchem in bestimmten Situationen eine Warnung für den Fahrer erzeugt wird. Die Warnung ist dabei abhängig von der Historie des Spurverhaltens des Fahrers und/oder der Güte der Spurhaltung des Fahrers.

Description

Derartige Verfahren bzw. Vorrichtungen, sogenannte Fahrerassistenzsysteme, sind in verschiedenen Ausprägungen beschrieben. Ein Beispiel für ein solches Fahrerassistenzsystem ist ein Spurverlassenswarner (Lane-Departure-Warning), welcher den Fahrer bei Verlassen der Fahrspur oder bei drohendem Verlassen warnt. Ein Beispiel für einen solchen Spurverlassenswarner ist in der EP 1 074 430 A1 beschrieben. Dabei wird überprüft, ob das Fahrzeug die beispielsweise durch Fahrbahnrandmarkierungen begrenzte Fahrspur verlässt bzw. zu verlassen droht. Ist dies der Fall, wird der Fahrer gewarnt.

Vorteile der Erfindung

Durch die Berücksichtung erfolgt eine Warnung bei Fahrerassistenzsystemen, insbesondere bei Spurverlassenswarner, nur dann, wenn der Fahrer als unaufmerksam eingestuft wird. Die Einstufung, ob der Fahrer aufmerksam ist (oder müde bzw. abgelenkt), lässt sich der Güte der Spurhaltung durch den Fahrer und/oder aus der Historie des Spurverhaltens ableiten. Dadurch wird erreicht, dass bei unabsichtlichem Spurverlassen eine Warnung erzeugt wird, während in vielen Fällen von absichtlichem Spurverlassen auf eine Warnung verzichtet wird, sofern durch die nachfolgend beschriebenen Vorgehensweise zwischen unabsichtlichem und absichtlichem Spurwechsel differenziert. Damit wird eine deutliche Redzierung der Häufigkeit von Fehlwarnungen erreicht und die Akzeptanz des Spurverlassenswarners deutlich erhöht.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Vorgehensweise ohne zusätzliche Sensorik auskommt, insbesondere ohne zusätzliche Innenraumsensorik oder Sensorik zur Erfassung des physiologischen Zustandes des Fahrers. Dadurch wird erheblich an Aufwand eingespart. Ferner wird damit eine kostengünstige Einstufung des Fahrers hinsichtlich Aufmerksamkeit und Müdigkeit bereitgestellt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. 1 zeigt dabei ein Übersichtsbild für eine Verarbeitungseinheit eines Spurverlassenswarners dar. In 2 ist ein Ablaufdiagramm für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches eine konkrete Ausführung des Spurverlassenswarners auf der Basis der Historie des Spurverhaltens bzw. der Güte der Spurhaltung beschreibt.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 zeigt eine Vorrichtung, welche Teil eines Systems zur Fahrerunterstützung ist (z.B. zur Warnung und/oder zum Ansteuern eines Stellelements zur Querführung des Fahrzeugs bei Verlassen oder drohendem Verlassen der Fahrspur). Dargestellt ist eine Steuer- bzw. Auswerteeinheit 10, welche wenigstens eine Eingangsschaltung 12, einen Mikrocomputer 14 und eine Ausgangsschaltung 16 aufweist. Diese Elemente sind mit einem Bussystem 18 zum gegenseitigen Datenaustausch miteinander verbunden. Der Eingangsschaltung 12 werden Eingangsleitungen von verschiedenen Messeinrichtungen zugeführt, über die Messsignale bzw. Messinformationen übermittelt werden. Eine erste Eingangsleitung 20 verbindet die Eingangsschaltung 12 mit einem Bildsensorsystem 22, welches die Szene vor dem Fahrzeug aufnimmt. Entsprechende Bilddaten werden über die Eingangsleitung 20 übermittelt. Ferner sind Eingangsleitungen 24 bis 28 vorgesehen, welche die Eingangsschaltung 12 mit Messeinrichtungen 30 bis 34 verbinden. Bei diesen Messeinrichtungen handelt es sich beispielsweise um Messeinrichtungen zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit, zur Erfassung des Lenkwinkels und/oder der Gierrate, zur Erfassung einer Größe, welche einen Beschleunigungswunsch des Fahrers repräsentiert, beispielsweise das Ausmaß der Fahrpedalbetätigung durch den Fahrer, zur Erfassung der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung des Fahrzeugs sowie zur Erfassung weiterer Betriebsgrößen des Fahrzeugs, welche im Zusammenhang mit der nachfolgend beschriebenen Vorgehensweise Bedeutung haben. Über die Ausgangsschaltung 16 und Ausgangsleitung 36 wird wenigstens eine Warneinrichtung 38 angesteuert, beispielsweise eine Warnlampe und/oder ein Lautsprecher für eine akustische Warnung und/oder für eine Sprachausgabe und/oder ein Display für die Anzeige eines Bildes und/oder ein Stellelement für eine haptische Anzeige, mit deren Hilfe der Fahrer über das (drohende) Verlassen der Fahrspur informiert wird. Darüber hinaus oder alternativ dazu ist in einigen Ausführungsbeispielen vorgesehen, über die Ausgangsschaltung 16 und eine Ausgangsleitung 40 ein Stellsystem 42 anzusteuern, welches automatisch beispielsweise durch Eingriff in die Lenkung des Fahrzeugs das Fahrzeug wieder in die Spur zurückführt (Querführung) und so das Verlassen der Fahrspur verhindert.
Mittels Methoden der Bildanalyse wird im Ausführungsbeispiel des Spurverlassenswarners auf der Basis der vom Bildsensorsystem zugeführten Bilddaten der Szene vor dem Fahrzeug Spurdaten ermittelt, die den Verlauf und die Größe der Fahrspur repräsentieren. So werden z.B. die Fahrspurrandmarkierungen (linker und/oder rechter Fahrspurrand) erfasst und der Verlauf des jeweiligen Fahrspurrandes beispielsweise als Polynom (Potenzfunktion dritter Ordnung) angenähert. Ferner wird der Verlauf die Fahrspur des Fahrzeugs, beispielsweise für das rechte und/oder linke Rad, aus Fahrzeuggeometriegrößen, den aktuellen und ggf. vergangenen Größen der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel oder der Gierrate, etc. berechnet und ebenfalls als Polynom dargestellt. Aus den genannten Daten werden weitere Spurdaten berechnet, beispielsweise der laterale Abstand zwischen Spurmarkierung und Spur des Fahrzeugs (rechte Seite zum rechten Rand, linke Seite zum linken Rand), die Krümmung der Fahrspur, und/oder der Winkel zwischen Fahrspur und Spurmarkierung (rechte Fahrspur zum rechten Rand, linke Fahrspur zum linken Rand) anhand von Tangentenvergleichen. Daraus wird in einer Ausführung ggf. auch die erwartete Zeit bis zum Kreuzen der Linien (time to line crossing) errechnet. Die Warnung erfolgt im bevorzugtem Ausführungsbeispiel bei Überschreiten eines vorgegebenen lateralen Abstands oder bei Unterschreiten eines vorgegebenen Zeitwertes.
Wesentlich bei einer solchen Funktion ist, dass der Fahrer nur dann gewarnt wird, wenn er ein Überfahren der Spurmarkierung tatsächlich nicht beabsichtigt.
Der grundlegende Gedanke liegt nun darin, absichtliches von unabsichtlichem Spurverlassens zu differenzieren anhand der Historie des Spurverhaltens und/oder der Güte der Spurhaltung und damit der Aufmerksamkeit bzw. Müdigkeit des Fahrers. Mittels der Historie des Spurverhaltens und/oder der Güte der Spurhaltung wird eine Einschätzung des Aufmerksamkeitsgrads bzw. der Müdigkeit des Fahrers ermöglicht und eine Warnung dann erzeugt, wenn die Einschätzung der Historie des Spurverhaltens und/oder der Güte der Spurhaltung ein verringerter Aufmerksamkeitsgrad bzw. erhöhte Müdigkeit des Fahrers nahelegt. Auf diese Weise wird die Häufigkeit von Fehlwarnungen deutlich reduziert und die Akzeptanz des Systems erhöht.
Die zur Erkennung der verminderten Aufmerksamkeit bzw. erhöhten Müdigkeit des Fahrers notwendigen Informationen werden allein aus einer videobasierten Fahrspurerkennung abgeleitet. Weitere Sensorik ist nicht erforderlich. Der verwendete Algorithmus, der weiter unten detaillierter skizziert ist, zieht nicht nur die aktuelle Situation des Fahrzeugs in der Spur zur Entscheidung, ein Warnsignal zu erzeugen, her, sondern berücksichtigt zusätzlich die Historie des Spurverhaltens und/oder die Güte des Spurhaltens mit.
Zunächst wird das Spurverhalten des Fahrers ermittelt. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass beispielsweise der laterale Abstand zwischen dem Fahrzeug und einer Spurrandmarkierung (bzw. getrennt für beide Spurrandmarkierungen), welcher im Rahmen der Fahrspurerkennung auf bekannte Art und Weise ermittelt wird, gespeichert wird. Auf Grund des Verlaufs der gespeicherten Werte wird ein Maß für die Historie des Spurverhaltens des Fahrers ermittelt, beispielsweise wird ein Mittelwert einer Anzahl gespeicherter Werte ermittelt. Daraus lässt sich erkennen, ob der Fahrer beispielsweise grundsätzlich eher weiter links oder weiter rechts in der Spur fährt oder ob er in Kurven häufiger die Spur beispielsweise durch Schneiden überfährt.
Ferner wird aus den Daten die Aktivität des Fahrers (Anzahl der Lenkeingriffe) bzw. die Güte seiner Spurhaltung ausgewertet und gespeichert. Dies kann beispielsweise aus dem Verlauf der Standardabbrechungen der einzelnen Messwerte des lateralen Abstands erfolgen. Auf der Basis dieser Größen wird dann eine Beurteilung ermöglicht, in wie weit der Fahrer aufmerksam gegenüber seiner Fahraufgabe ist oder ob er abgelegt und/oder müde ist. Anhand der Güte der Spurhaltung bzw. anhand des Lenkprozesses wird ermittelt, wie und wann eine Warnung für den Fahrer erfolgen soll. Zusätzliche Innenraumkameras, die den Blick des Fahrers ermitteln oder z.B. sein Lidschlussverhalten auswerten, werden nicht gebraucht.
Die Auswertung von Lenkaktivität bzw. Spurhaltegüte zum Erzeugen oder Unterdrücken einer Warnung beim Spurverlassen erfolgt beispielsweise dadurch, dass eine frühzeitige Warnung erfolgt, wenn das Fahrzeug beispielsweise ohne Lenkkorrektur über ein bestimmtes Zeitintervall langsam aus der Spur herausgefahren wird. In einem solchen Fall schaut der Fahrer vermutlich nicht auf die Fahrbahn oder er ist eingeschlafen. Ein anderes Szenario ist, dass bereits vor dem Verlassen der Spur die Standardabweichung zunimmt, d.h. sich die Güte des Spurhaltens verschlechtert. In diesem Fall muss davon ausgegangen werden, dass die generelle Aufmerksamkeit des Fahrers reduziert ist (Müdigkeit) und aufgrund der reduzierten Aufmerksamkeit beim Verlassen der Spur ebenfalls eine Warnung zu erzeugen ist.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches eine bevorzugte Realisierung der oben dargestellten Vorgehensweise skizziert. Das Ablaufdiagramm repräsentiert dabei ein Programm, welches im Mikrocomputer der Verarbeitungseinheit abläuft.
Das skizzierte Programm wird bei aktivem Spurverlassenswarner durchlaufen. Im ersten Schritt 200 werden die aus der Bildanalyse bezüglich der Spurgeometrie und der Fahrzeugposition in der Spur relevanten Größen eingelesen. Diese Größen sind insbesondere der laterale Abstand des Fahrzeugs zu einer oder zu beiden Randmarkierungen sowie Größen, wie beispielsweise der Winkel des Fahrzeugs zu einer oder beiden Randmarkierungen. Alternativ wird ein Zeitwert ermittelt, den das Fahrzeug bis zum Überschreiten der Randmarkierung benötigt („time-to-line-crossing"). Diese aktuellen Messgrößen werden gespeichert und mit vorhergehend gespeicherten Messgrößen gemäß der nachfolgend beschriebenen Vorgehensweise ausgewertet.
Im darauffolgenden Schritt 206 wird auf der Basis des aktuellen Wertes der Mittelwert der gemessenen Werte angepasst und die Standardabweichung des aktuellen Wertes bestimmt. Im darauf folgenden Schritt 208 wird anhand der ermittelten Größen ein Aufmerksamkeitsgrad festgestellt. Dabei ist zu berücksichtigen, ob das Fahrzeug in einer Kurve fährt oder nicht. Der Aufmerksamkeitsgrad des Fahrers wird auf der Basis des Verlaufs des Mittelwerts der Spurdaten, der Standardabweichungen sowie des Verlaufs der Standardabweichungen der einzelnen Messwerte ermittelt. Dabei wird von einer reduzierten Aufmerksamkeit ausgegangen, wenn sehr große Veränderungen der Standardweichungen (geringe Spurhaltegüte), v.a. innerhalb kurzer Zeit, vorliegen, und/oder wenn nur geringe Veränderungen der Standardabweichung über der Zeit zu erkennen sind (geringe Lenkaktivität bzw. Spurhaltegüte), und/oder wenn sich eine kontinuierliche Verringerung des Mittelwerts (kontinuierliche Annäherung an eine Randmarkierung) zeigt.
In einer Ausführung wird die Aufmerksamkeitserkennung nur außerhalb von Kurvenfahrten durchgeführt. In einer anderen Ausführung werden unterschiedliche Verkehrssituationen, z.B. eine Kurvenfahrt, durch Anpassung der Kritierien zur Festlegung des Aufmerksamkeitswertes berücksichtigt.
Im darauffolgenden Schritt 210 wird dann anhand der ermittelten Aufmerksamkeit des Fahrers die Warnfunktionalität ein- oder ausgeschaltet. Bei verringerter Aufmerksamkeit bzw. geringer Lenkaktivität wird die Warnmöglichkeit eingeschaltet, ansonsten ausgeschaltet bzw. reduziert.
Bei eingeschalteter Warnmöglichkeit erfolgt eine Warnung bei Überschreiten bzw. drohendem Überschreiten der Fahrbahnrandmarkierung bzw. es findet ein Lenkeingriff zur Spurhaltung statt, während bei ausgeschalteter Warnmöglichkeit keine Fahrerwarnung bei Überschreiten der Spur erfolgt.

Claims

Verfahren zur Fahrerunterstützung, wobei in vorbestimmten Situationen eine Warnung des Fahrers ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnung in Abhängigkeit von der Historie des Spurverhaltens des Fahrers und/oder der Güte der Spurhaltung durch den Fahrer beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Situation das Verlassen bzw. drohende Verlassen der Fahrspur ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand von Spurdaten, wie beispielsweise des lateralen Abstands des Fahrzeugs zu einer Randmarkierung, die Historie des Spurverhaltens des Fahrers ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Historie des Spurverhaltens des Fahrers anhand einer Mittelwertbildung zurückliegender Spurdatenwerte erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Güte der Spurhaltung durch den Fahrer anhand der aktuellen Spurdatenwerte in Bezug auf das ermittelte Spurverhalten des Fahrers abgeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Güte der Spurhaltung bzw. der Aktivität des Fahrers beurteilt wird, ob der Fahrer aufmerksam ist oder nicht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufmerksamkeitswert des Fahrers abgeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warnung erfolgt, wenn eine reduzierte Aufmerksamkeit des Fahrers erkannt wurde, während eine Warnung unterdrückt bzw. reduziert wird, wenn eine hohe Aufmerksamkeit des Fahrers erkannt wurde.
Vorrichtung zur Fahrerunterstützung, mit einer Verarbeitungseinheit, welche in vorbestimmten Situationen eine Warnung für den Fahrer erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit derart konfiguriert ist, dass die Warnung abhängig von der Historie des Spurverhaltens des Fahrers und/oder der Güte der Spurhaltung durch den Fahrer ist.