DE102005008875B4

DE102005008875B4 - Verfahren zur Unterstützung eines Fahrzeugführers bei der Ansteuerung einer Zielposition

Info

Publication number: DE102005008875B4
Application number: DE102005008875A
Authority: DE
Inventors: Roland Claus Dipl.-Ing. Stahn; Andreas Dr.-Ing. Stopp
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: DE102005008875A1

Abstract

Verfahren zur Unterstützung eines Fahrzeugführers bei der Ansteuerung einer Zielposition, indem dem Fahrzeugführer durch eine haptische Rückkopplung vermittelt wird, ob er sich entlang einer vorab ermittelten Solltrajektorie zur Erreichung der Zielposition von der aktuellen Fahrzeugposition aus bewegt,
wobei über veränderliche Hilfskräfte am Lenkrad signalisiert wird ob sich das Fahrzeug entlang der Solltrajektorie bewegt, indem die zur Betätigung des Lenkrades vom Fahrzeugführer aufzubringenden Kräfte zunehmend größer werden, je weiter sich das Fahrzeug von der Solltrajektorie weg bewegt und indem die zur Betätigung des Lenkrades vom Fahrzeugführer aufzubringenden Kräfte zunehmend kleiner werden, je weiter sich das Fahrzeug auf die Solltrajektorie zu bewegt,
dadurch gekennzeichnet,
dass Abweichungen von der Solltrajektorie im Hinblick auf die Veränderungen der zur Betätigung des Lenkrades vom Fahrzeugführer aufzubringenden Kräfte zunehmend stärker bewertet werden, je geringer die verbleibende Wegstrecke entlang der Solltrajektorie von der aktuellen Fahrzeugposition zur Erreichung der Zielposition ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrzeugführers bei der Ansteuerung einer Zielposition nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es sind bereits Einparkhilfen bekannt, bei denen über entsprechende Stellelemente, die auf Gaspedal, Getriebestellung, Bremse und Lenkung einwirken von einer erkannten aktuellen Position aus selbsttätig ein Einparkvorgang in eine erkannte Parklücke durchgeführt wird. Ein Eingreifen des Fahrzeugführers ist bei diesen Systemen nicht vorgesehen. Dies bedeutet aber, dass diese Systeme sehr zuverlässig Hindernisse erkennen müssen. Bei diesen Systemen wird ausgehend von der aktuellen Fahrzeugposition zur Parkposition eine Solltrajektorie ermittelt, auf der entlang das Fahrzeug fahren muss, um von der aktuellen Position zu der Parkposition zu gelangen.
Weiterhin sind Einparkhilfen bekannt, bei denen der Fahrzeugführer bei der Durchführung des Einparkvorganges unterstützt wird. Dazu wird wie bei dem vollständig selbsttätigen Verfahren die Solltrajektorie ermittelt. Das Fahren wird dabei dem Fahrzeugführer überlassen. Es wird die aktuelle Position relativ zur Solltrajektorie ermittelt. Bei einer Abweichung der aktuellen Fahrzeugposition von der Solltrajektorie wird dem Fahrzeugführer ein Hinweis gegeben. Dieser Hinweis kann akustisch, optisch oder haptisch sein. Ein solches System ist beispielsweise beschrieben in der JP-A-2001-191877. Es wird aus dem Lenkwinkel und Fahrzeugparametern ein erwarteter Weg ermittelt und dargestellt. Weiterhin wird ein Sollweg dargestellt. Es erfolgt eine Änderung der Darstellung (Farbe, Länge der Linie) des erwarteten Weges abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und abhängig von erkannten Hindernissen auf dem erwarteten Weg.
Es sind auch sogenannte teilautonome Systeme bekannt, bei denen einzelne Stellelemente des Fahrzeugs selbsttätig betätigt werden und andere dem Fahrzeugführer überlassen werden. Bei diesen teilautonomen Systemen wird beispielsweise automatisch gelenkt, während Gaspedalstellung und Bremse dem Fahrzeugführer überlassen werden. In der DE 199 41 695 A1 ist beispielsweise ein Parkassistent beschrieben, bei dem gelernte und programmierte Lenkmanöver entlang einer Trajektorie automatisch eingestellt werden, wobei Gaspedal und Bremse vom Fahrzeugführer betätigt werden.
WO 2004/065196 A1 zeigt eine Einparkhilfe für Kraftfahrzeuge, welche eine Einrichtung zur Erfassung von Hindernissen, einer freien, zur Verfügung stehenden Parkfläche und/oder eines Parkraumes umfasst. Die Einparkhilfe umfasst weiterhin Mittel, womit der Fahrer über seinen Tastsinn angesprochen wird. Diese Mittel übermitteln dem Fahrzeugführer unter Berücksichtigung eines erfassten Hindernisses, einer Parkfläche und/oder eines Parkraums Informationen, die eine zumindest annähernd ideale Position des Lenkrades bei einem Einparkvorgang anzeigen.
In der US 6778891 B2 wird ein Fahrerassistenzsystem für das Einparken gezeigt. Hierbei wird die vom Fahrer aktuell beabsichtigte Lenkwinkeländerung ausgewertet. Falls sich dabei der Lenkwinkel in Richtung eines vorgegebenen Ziellenkwinkels ändert, wird eine Lenkunterstützungskraft erhöht, da sich das Fahrzeug zunehmend in Richtung der Zielposition bewegt. Falls sich der Lenkwinkel von einem vorgegebenen Ziellenkwinkel wegbewegt, wird dagegen die Lenkunterstützungskraft verringert.
US 5742141 beschreibt ein teilautonomes Parksystem für Kraftfahrzeuge. Im Rahmen des Einparkvorgangs wird die aktuelle Fahrzeugposition sowie eine gewünschte Solltrajektorie berücksichtigt, wobei der Fahrer bei Abweichungen von der Solltrajektorie über Hilfskräfte am Lenkrad gewarnt wird. Hierbei werden die Hilfskräfte am Lenkrad verringert, falls sich das Fahrzeug in Richtung der Solltrajektorie bewegt, wohingegen die Hilfskräfte erhöht werden, falls das Fahrzeug von der Solltrajektorie weggelenkt wird. Die Hilfskräfte werden dabei am Lenkrad vom Fahrer wahrgenommen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Unterstützung eines Fahrzeugführers bei der Ansteuerung einer Zielposition zu verbessern.
Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst, indem über veränderliche Hilfskräfte am Lenkrad signalisiert wird, ob sich das Fahrzeug entlang der Solltrajektorie bewegt, wobei die zur Betätigung des Lenkrades vom Fahrzeugführer aufzubringenden Kräfte zunehmend größer werden, je weiter sich das Fahrzeug von der Solltrajektorie weg bewegt und indem die zur Betätigung des Lenkrades vom Fahrzeugführer aufzubringenden Kräfte zunehmend kleiner werden, je weiter sich das Fahrzeug auf die Solltrajektorie zu bewegt. Abweichungen von der Solltrajektorie werden im Hinblick auf die Veränderung der aufzubringenden Kräfte zunehmend stärker bewertet, je geringer die verbleibende Wegstrecke entlang der Solltrajektorie von der aktuellen Fahrzeugposition zur Erreichung der Zielposition ist. Dadurch wird vorteilhaft berücksichtigt, dass bei größeren Entfernungen zur Zielposition bei einer bestimmten Abweichung von der Solltrajektorie bereits mit einer geringeren Korrektur der Lenkung die Zielposition erreichbar ist. Befindet sich das Fahrzeug bereits vergleichsweise dicht bei der Zielposition, muss bei demselben Versatz gegenüber der Solltrajektorie eine entsprechend größere Korrektur im Lenkwinkel eingestellt werden, um dennoch die Zielposition zu erreichen.
Bei der anzusteuernden Zielposition handelt es sich dabei beispielsweise um eine Sollposition zum Einparken, eine Position zum Abstellen von Ladung, eine Stellposition relativ zu Objekten oder eine Andockposition, z.B. an Verladerampen, Anhänger, LKW-Auflieger oder Wechselbrücken.
Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass der Fahrzeugführer bei der Ansteuerung einer Zielposition über die am schwierigsten einzustellende Größe in suggestiver Weise eindeutig unterstützt wird. Vorteilhaft kann dabei auch eine Reizüberflutung des Fahrzeugführers vermieden werden. Beispielsweise ist bei einem Einparkvorgang die Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers ohnehin gefordert, weil Einparkvorgänge häufig in Rückwärtsfahrt stattfinden. Dies erfordert wegen der eingeschränkten Sichtverhältnisse erhöhte Konzentration und Aufmerksamkeit. Beispielsweise müssen bei einem Lastkraftwagen bei einer Rückwärtsfahrt durchweg beide Außenspiegel oder das Bild einer Rückfahrkamera ständig im Blick gehalten werden.
Gegenüber akustischen oder optischen Warnsystemen hat die suggestive Unterstützung über veränderliche Hilfskräfte in der Lenkung und damit am Lenkrad den Vorteil, dass der Fahrzeugführer kein zusätzliches Signal gedanklich verarbeiten und umsetzen muss sondern dass der Fahrzeugführer suggestiv unterstützt wird, ohne dass seine Aufmerksamkeit bei der Beobachtung anderer Informationsquellen beeinträchtigt wird.
Indem die Hilfskräfte veränderlich eingestellt werden abhängig davon wie weit sich das Fahrzeug von der Solltrajektorie entfernt hat, ist für den Fahrzeugführer über die suggestive Wahrnehmung auch gut vermittelbar, ob er sich nur geringfügig oder bereits erheblich von der Solltrajektorie entfernt hat.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 werden bei der Bewegung des Fahrzeugs von der Solltrajektorie weg bzw. auf die Solltrajektorie zu die Fahrzeuglängsrichtung, die Fahrrichtung, der momentane Lenkwinkel und die vom Fahrzeugführer erkennbar gewollte Lenkwinkeländerung bewertet.
Über die Bewertung der Fahrzeuglängsrichtung kann einbezogen werden, welche Lenkwinkel eingestellt werden müssen, um abhängig von der aktuellen Fahrzeugposition und der Orientierung der Fahrzeuglängsrichtung in die Zielposition mit der entsprechenden dortigen Orientierung der Fahrzeuglängsrichtung zu gelangen. Stimmen diese Orientierungen beispielsweise bei einem Einparkvorgang überein, kann z.B. ein seitlicher Versatz des Fahrzeugs von der Solltrajektorie eventuell noch toleriert werden, wohingegen dies bei demselben seitlichen Versatz bei zusätzlicher Abweichung in der Orientierung der Fahrzeuglängsrichtung häufig nicht mehr tolerierbar ist.
Die Fahrrichtung wird berücksichtigt, um einzubeziehen, ob sich das Fahrzeug in Vorwärtsfahrt bzw. in Rückwärtsfahrt befindet.
Der momentane Lenkwinkel wird berücksichtigt, um abhängig von der Fahrzeugposition und der Fahrrichtung ermitteln zu können, wie sich das Fahrzeug ohne eine Veränderung der Stellelemente bewegen würde. Unter Berücksichtigung der Solltrajektorie kann ermittelt werden, ob sich dann eine Regelabweichung ergibt und wie groß diese ist. Abhängig davon können dann die veränderlichen Kräfte eingestellt werden.
Abhängig von der vom Fahrzeugführer erkennbar gewollten Lenkwinkeländerung kann ermittelt werden, ob der Fahrzeugführer in einer Richtung lenken will, aus der sich eine Verringerung der Abweichung der Fahrzeugposition von der Solltrajektorie ergibt oder eine Vergrößerung dieser Abweichung. Bei einer Vergrößerung dieser Abweichung können die veränderlichen Hilfskräfte so eingestellt werden, dass vom Fahrzeugführer eine vergleichsweise größere Kraft aufgebracht werden muss. Bei einer Verringerung dieser Abweichung können die veränderlichen Hilfskräfte so eingestellt werden, dass vom Fahrzeugführer spürbar die Lenkung vergleichsweise einfach betätigt werden kann.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 werden Abweichungen von der Solltrajektorie im Hinblick auf die Veränderung der aufzubringenden Kräfte zunehmend stärker bewertet, je geringer Abstände des Fahrzeugs zu Hindernissen werden bei der Bewegung des Fahrzeugs entlang der Solltrajektorie zur Erreichung der Zielposition von der aktuellen Position aus.
Dadurch wird vorteilhaft dem Fahrzeugführer zunehmend stärker suggeriert, das Fahrzeug so zu steuern, dass sich dieses ge nauer entlang der Solltrajektorie bewegt, wenn Abweichungen von der Solltrajektorie als kritisch erkannt wurden.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 sind bestimmte Lenkwinkel bei der Unterstützung des Fahrzeugführers abhängig von der aktuellen Fahrzeugposition und dem weiteren Verlauf der Solltrajektorie nicht einstellbar.
Damit kann die Einstellung bestimmter Lenkwinkel vollständig verhindert werden, wenn beispielsweise erkannt wurde, dass sich bei einer Fahrt mit diesem Lenkwinkel eine Kollision mit einem Hindernis ereignen würde.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 5 werden mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit die veränderlichen Hilfskräfte zunehmend kleiner.
Dadurch kann vorteilhaft berücksichtigt werden, dass mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit davon ausgegangen werden kann, dass der Fahrzeugführer selbst die Kontrolle über den Fahrvorgang hat und auch ausüben will. Vorteilhaft wird dann die "normale" Lenkkraftunterstützung für den Fahrzeugführer spürbar ohne dass die veränderlichen Hilfskräfte einen Beitrag liefern würden.
Diese Reduzierung bzw. dieser Wegfall der veränderlichen Hilfskräfte in der Lenkung (am Lenkrad) kann vorteilhaft auch erst oberhalb eines bestimmten Schwellwertes der Geschwindigkeit einsetzen.
In bestimmten Situationen kann es aber auch sinnvoll sein, dass mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit eine Verstärkung der veränderlichen Hilfskräfte einhergeht. Beispielsweise bei einem erkannten Einparkvorgang, wobei z.B. von einer relati ven Stellposition in Bezug auf die Parkposition ausgehend vom Stillstand oder sehr langsamen Fahrbewegung das Fahrzeug während des Einparkvorgangs oftmals geringfügig schneller bewegt wird.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn diese Veränderung der veränderlichen Hilfskräfte im Sinne von Anspruch 5 dem Fahrzeugführer spürbar angezeigt wird. Hier bietet es sich an, die veränderlichen Hilfskräfte sprungartig zu ändern, so dass dies für den Fahrzeugführer am Lenkrad spürbar wird. Ebenso kann dies alternativ oder zusätzlich durch ein akustisches oder optisches Signal mitgeteilt werden. Vorteilhaft weiß der Fahrzeugführer dann, dass die Fahrt im weiteren Verlauf ohne die Unterstützung des Systems statt findet.

Claims

Verfahren zur Unterstützung eines Fahrzeugführers bei der Ansteuerung einer Zielposition, indem dem Fahrzeugführer durch eine haptische Rückkopplung vermittelt wird, ob er sich entlang einer vorab ermittelten Solltrajektorie zur Erreichung der Zielposition von der aktuellen Fahrzeugposition aus bewegt, wobei über veränderliche Hilfskräfte am Lenkrad signalisiert wird ob sich das Fahrzeug entlang der Solltrajektorie bewegt, indem die zur Betätigung des Lenkrades vom Fahrzeugführer aufzubringenden Kräfte zunehmend größer werden, je weiter sich das Fahrzeug von der Solltrajektorie weg bewegt und indem die zur Betätigung des Lenkrades vom Fahrzeugführer aufzubringenden Kräfte zunehmend kleiner werden, je weiter sich das Fahrzeug auf die Solltrajektorie zu bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass Abweichungen von der Solltrajektorie im Hinblick auf die Veränderungen der zur Betätigung des Lenkrades vom Fahrzeugführer aufzubringenden Kräfte zunehmend stärker bewertet werden, je geringer die verbleibende Wegstrecke entlang der Solltrajektorie von der aktuellen Fahrzeugposition zur Erreichung der Zielposition ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bewegung des Fahrzeugs von der Solltrajektorie weg bzw. auf die Solltrajektorie zu die Fahrzeuglängsrichtung, die Fahrrichtung, der momentane Lenkwinkel und die vom Fahrzeugführer erkennbar gewollte Lenkwinkeländerung bewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Abweichungen von der Solltrajektorie im Hinblick auf die Veränderung der aufzubringenden Kräfte zunehmend stärker bewertet werden, je geringer Abstände des Fahrzeugs zu Hindernissen werden bei der Bewegung des Fahrzeugs entlang der Solltrajektorie zur Erreichung der Zielposition von der aktuellen Position aus.
Verfahren nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorgebbare Lenkwinkel bei der Unterstützung des Fahrzeugführers abhängig von der aktuellen Fahrzeugposition und dem weiteren Verlauf der Solltrajektorie nicht einstellbar sind.
Verfahren nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit die veränderlichen Hilfskräfte zunehmend kleiner werden.