DE102005011241A1

DE102005011241A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kollisionswarnung

Info

Publication number: DE102005011241A1
Application number: DE102005011241A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Irion; Dirk Meister; Marc Arnon
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-09-14
Also published as: CN101138014A; US20080272898A1; WO2006094926A1; EP1861842A1

Abstract

Verfahren zur Warnung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs vor einer Kollisionsgefahr, bei dem Objekte geortet werden, die sich im Vorfeld des eigenen Fahrzeugs auf der von diesem befahrenen Fahrspur befinden, und eine Entscheidung über die Ausgabe einer Warnung anhand eines Verzögerungskriteriums getroffen wird, das sich auf die zur Vermeidung der Kollision erforderliche Fahrzeugverzögerung bezieht, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: DOLLAR A - Überprüfung eines Ausweichkriteriums, das sich auf die für ein Ausweichmanöver benötigte Zeit im Verhältnis zur verbleibenden Zeit bis zur Kollision bezieht, DOLLAR A - Aktivieren einer ersten Warnstufe, wenn eines der beiden Kriterien, Verzögerungskriterium und Ausweichkriterium, für mindestens ein Objekt erfüllt ist, und DOLLAR A - Aktivieren einer zweiten Warnstufe, wenn für dieses Objekt auch das zweite Kriterium erfüllt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Warnung des Fahrers eines Kraftfahrzeug vor einer Kollisionsgefahr, bei dem Objekte geortet werden, die sich im Vorfeld des eigenen Fahrzeug auf der von diesem befahrenen Fahrspur befinden, und eine Entscheidung über die Ausgabe einer Warnung anhand eines Verzögerungskriteriums getroffen wird, das sich auf die zur Vermeidung der Kollision erforderliche Fahrzeugverzögerung bezieht.

Kraftfahrzeuge werden zunehmend mit einer Sensorik ausgerüstet, beispielsweise mit Radarsensoren, Videosensoren und dergleichen, mit denen das Umfeld des Fahrzeugs erfaßt werden kann, so daß verschiedene Assistenz- und Sicherheitsfunktionen ermöglicht werden. Ein typisches Beispiel einer solchen Assistenzfunktion ist die adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC; Adaptive Cruise Control). Dabei wird mit Hilfe eines Radarsensors der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug gemessen, und mit Hilfe des Geschwindigkeitsreglers wird der Abstand automatisch geregelt. Eine zweckmäßige Ergänzung oder Weiterbildung einer solchen Funktion ist eine Warnfunktion, die den Fahrer vor Hindernissen auf der Fahrbahn warnt. Da mit einem Radarsensor Relativgeschwindigkeiten direkt gemessen werden können, während ein menschlicher Fahrer Relativgeschwindigkeiten nur ungenau abschätzen kann, wird durch ein solches System die Verkehrssicherheit beträchtlich erhöht.

Allerdings reagieren die bisher in der Praxis eingesetzten ACC-Systeme nur auf bewegliche Objekte, also insbesondere auf andere Fahrzeuge, während stehende Objekte ignoriert werden. Der Grund ist, daß die Interpretation und Relevanzbewertung bei stehenden Objekten erhebliche Schwierigkeiten bereitet, weil es z. B. mit Hilfe eines Radarsensors nicht ohne weiteres möglich ist, ein irrelevantes Objekt wie eine auf der Straße liegenden Blechdose oder dergleichen anhand des Radarechos von einem ausgedehnten Objekt, etwa einem stehenden Fahrzeug, zu unterscheiden, das ein echtes Hindernis darstellt. Da die ACC-Systeme bisher zumeist nur auf Autobahnen oder gut ausgebauten Landstraßen eigesetzt werden, in denen sich, von seltenen Ausnahmen abgesehen, keine stehenden Objekte auf der Fahrbahn befinden, ist die Beschränkung auf bewegliche Objekte im Rahmen der eigentlichen ACC-Funktion akzeptabel. Im Hinblick auf die Warnfunktion wäre es jedoch wünschenswert, auch stehende Objekte in die Bewertung einzubeziehen.

Es gibt verschiedene Ansätze, mit denen die Bewertung von stehenden Objekten verbessert werden kann, beispielsweise durch Auswertung der Objektgröße, gegebenenfalls in Kom bination mit einem Videosystem, durch Verfolgung der Bewegung von vorausfahrenden Fahrzeugen unter dem Gesichtspunkt, ob das vorausfahrende Fahrzeug dem stehenden Objekt ausweicht oder dieses überfährt, und dergleichen. Auch dann ist jedoch die Bewertung noch mit gewissen Unsicherheiten behaftet, so daß Fehlwarnungen nicht ausgeschlossen werden können. Häufige Fehlwarnungen beeinträchtigen jedoch den Komfort und das Sicherheitsgefühl des Fahrers und der Fahrzeuginsassen und können dazu führen, daß die Warnungen letztlich nicht mehr ernst genommen werden oder daß das System insgesamt abgelehnt wird.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen ermöglicht es, den Fahrer einerseits mit der gebotenen Nachdrücklichkeit vor potentiellen Hindernissen zu warnen, ohne andererseits den Komfort übermäßig zu beeinträchtigen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kollisionswarnung in mindestens zwei Stufen erfolgt. Für die Aktivierung dieser beiden Stufen werden zwei unterschiedliche Kriterien herangezogen, nämlich zum einen das bereits erwähnte Verzögerungskriterium, das auf die Fahrzeugverzögerung abstellt, die zur Kollisionsvermeidung notwendig wäre, sofern kein Ausweichmanöver erfolgt, und andererseits ein sogenanntes Ausweichkriterium, bei dem ein Ausweichmanöver simuliert und die hierfür benötigte Zeit abgeschätzt und zu der noch bis zur Kollision zur Verfügung stehenden Zeit in Beziehung gesetzt wird. Wenn mindestens ein Objekt eines dieser beiden Kriterien erfüllt ist, wird eine relativ "milde" erste Warnstufe ak tiviert, in der der Fahrer durch ein wenig störendes Signal auf die potentielle Gefahr hingewiesen wird, etwa durch Aufleuchten einer Warnleuchte auf dem Armaturenbrett, durch Anzeige auf einem Display oder dergleichen. Erst wenn für das Objekt, das diese erste Warnstufe ausgelöst hat, auch das zweite Kriterium erfüllt ist, wird eine nachdrücklichere zweite Warnstufe aktiviert, in der der Fahrer dann eindringlicher gewarnt wird, etwa durch Blinken einer Warnleuchte, durch ein akustisches Signal oder auch durch ein haptisches Signal, etwa in der Form einer kurzzeitigen Verzögerung des eigenen Fahrzeugs bzw. einer Verringerung der Beschleunigung.

Zwar ist es zweckmäßig, die hier beschriebene Warnfunktion mit einem ACC-System zu kombinieren, weil dann für die Ortung der Objekte und für die Auswertung der dynamischen Daten auf die Funktionen des ACC-Systems zurückgegriffen werden kann, doch kann die Warnfunktion auch dann aktiv sein, wenn die eigentliche ACC-Funktion abgeschaltet ist.

Durch die erste Warnstufe wird der Fahrer in verhaltener Form auf eine mögliche Gefahrensituation hingewiesen, so daß seine Aufmerksamkeit erhöht wird und er so die Möglichkeit erhält, die Verkehrssituation seinerseits genau zu analysieren und die potentielle Gefahrenquelle zu identifizieren. Wenn sich dabei das Vorhandensein eines Hindernisses bestätigt, kann der Fahrer durch eine frühzeitige Reaktion, etwa durch eine Verzögerung des Fahrzeugs oder durch ein Ausweichmanöver die Situation entschärfen, so daß die zweite Warnstufe nicht aktiviert zu werden braucht. Wenn der Fahrer andererseits erkennt, daß es sich bei dem vermeintlichen Hindernis um ein irrelevantes Objekt handelt, etwa eine auf der Straße liegende Blechdose oder dergleichen, kann er die Warnung ignorieren. Auch wenn das Warnsystem dann fälschlich die zweite Warnstufe aktivieren sollte, trifft dies den Fahrer nicht unvorbereitet, und die nachdrücklichere zweite Warnstufe wird deshalb keine Schreckreaktion bei ihm auslösen. Hierdurch wird die Komfortbeeinträchtigung erheblich gemildert und die Akzeptanz des Systems verbessert. Wenn andererseits der Fahrer selbst in der Bewertung der Verkehrssituation unsicher ist, weil er etwa Relativgeschwindigkeiten nicht genau genug einschätzen kann, gibt ihm die zweite Warnstufe einen deutlichen Hinweis, daß eine Reaktion erforderlich ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ein Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist Gegenstand des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht nicht nur die Berücksichtigung beweglicher Objekte, sondern insbesondere auch die Berücksichtigung stehender Objekte, wobei es sich hier als besonders vorteilhaft erweist, daß gelegentliche Fehlinterpretationen nicht zu einer nennenswerten Komfortbeeinträchtigung führen.

Bevorzugt ist für stehenden Objekte eine ergänzende Plausibilitäts- oder Relevanzbewertung nach bekannten Algorithmen und Kriterien vorgesehen. Einige zusätzliche Kriterien, die nach Kenntnis der Erfinder hier erstmals vorgeschlagen werden, sind in den Unteransprüchen angegeben und werden in der Beschreibung des Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Für die Überprüfung des Verzögerungskriteriums und des Ausweichkriteriums werden beispielsweise die folgenden Objekteigenschaften und -attribute ausgewertet, die vom Ortungssystem, z. B. vom Radarsensor, zur Verfügung gestellt werden:

– Lage des Objekts innerhalb oder außerhalb der vorausberechneten Fahrspur des eigenen Fahrzeugs. Algorithmen zur Vorhersage der eigenen Fahrspur sind bekannt. Die Zuordnung eines Objekts zu dieser Fahrspur oder zu einer Nebenspur ist aufgrund eines gewissen Winkelauflösungsvermögens des Radarsensors möglich.
– Abstand des Objekts zum eigenen Fahrzeug.
– Relativgeschwindigkeit zwischen Objekt und eigenem Fahrzeug.
– Abweichung des Objektkurses von dem des eigenen Fahrzeugs.
– Absolutbeschleunigung des Objekts.
– Status, ob das Objekt im aktuellen Meßzyklus gemessen wurde, bzw. Häufigkeit, mit der das Objekt in aufeinanderfolgenden Meßzyklen gemessen wurde.

Zusätzlich werden vorzugsweise auch Daten über den Bewegungszustand des eigenen Fahrzeugs ausgewertet, insbesondere die Eigengeschwindigkeit und die Giergeschwindigkeit oder Querbeschleunigung.

Für die Überprüfung des Verzögerungskriteriums wird auf der Grundlage dieser Daten für jedes geortete Objekt, das sich innerhalb der eigenen Fahrspur befindet, ein Verzögerungswert berechnet, der einer angemessenen Reaktion auf das Hindernis entspricht. Das Verzögerungskriterium gilt vorzugsweise dann als erfüllt, wenn dieser Verzögerungswert oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes liegt. Die Berechnung des Verzögerungswertes kann in bekannter Weise anhand der Forderung erfolgen, daß das eigene Fahrzeug noch rechtzeitig vor einem stehenden Hindernis zum Stand gebracht werden kann bzw., bei beweglichen Objekten, das seine Geschwindigkeit rechtzeitig an die des Objekts angepaßt werden kann. Dabei können geeignete Sicherheitsabstände, unvermeidliche Reaktionszeiten und dergleichen berücksichtigt werden.

Gemäß einer alternativen Möglichkeit, die auch unabhängig von den übrigen Merkmalen der hier beschriebenen Erfindung von Vorteil sein kann, erfolgt die Berechnung des Verzögerungswertes anhand eines empirischen Ansatzes, unter Verwendung eines Algorithmus, dessen Parameter anhand vorab empirisch ermittelter Daten so festgelegt werden, daß das Verhalten eines menschlichen Fahrers bei Annäherung an ein Hindernis abgebildet wird.

In beiden Fällen können gewisse Parameter des Algorithmus vom Fahrer einstellbar bzw. im Rahmen eines Lernalgorithmus adaptierbar sein, um ein Systemverhalten zu erreichen, das den individuellen Gewohnheiten und Vorlieben des Fahrers entspricht. Bei bekannten ACC-Systemen hat der Fahrer üblicherweise die Möglichkeit, die sogenannte Zeitlücke, die den zeitlichen Abstand zwischen dem als Zielobjekt verfolgten vorausfahrenden Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug angibt, innerhalb gewisser Grenzen zu wählen. Eine kleine Zeitlücke bedeutet, daß der Fahrer eine Fahrweise mit eher kleinem Sicherheitsabstand bevorzugt, die eine erhöhte Aufmerksamkeit erfordert und bei der unter Umständen auch stärkere Fahrzeugverzögerungen in Kauf genommen werden müssen. Eine größere Zeitlücke entspricht dagegen einer "entspannteren" Fahrweise mit größerem Sicherheitsabstand und entsprechend moderateren Beschleunigungen und Verzögerungen. Es ist daher zweckmäßig, diese Zeitlücke auch bei der Festlegung des Verzögerungskriteriums zu berücksichtigen, da ein Fahrer, der eine große Zeitlücke gewählt hat, in der Regel auch eine frühzeitigere Warnung vor Hindernissen und somit eine niedrigere Warnschwelle bevorzugen wird.

Für die Überprüfung des Ausweichkriteriums wird zunächst anhand der dynamischen Daten die voraussichtliche Zeit bis zur Kollision berechnet, indem die aktuelle Relativbeschleunigung zwischen dem Objekt und dem eigenen Fahrzeug in die Zukunft extrapoliert wird. Weiterhin wird die Zeit berechnet, die der Fahrer für ein Ausweichmanöver durch Lenken benötigen würde. Dazu wird die Bahn, die das Fahrzeug bei dem Ausweichmanöver durchfahren würde, geometrisch angenähert, und ihre Länge wird berechnet. Anhand der Absolutgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs kann dann die Zeit berechnet werden, die für das Durchfahren dieser Strecke benötigt wird. Bei der Berechnung des Ausweichkurses wird ein geeigneter Wert für die mögliche oder als akzeptabel angesehene Querbeschleunigung des eigenen Fahrzeugs zugrunde gelegt. Dieser Wert kann gegebenenfalls auch geschwindigkeitsabhängig sein.

Das Ausweichkriterium gilt vorzugweise als erfüllt, wenn die Differenz zwischen der Zeit bis zur Kollision und der für das Ausweichmanöver benötigten Zeit kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Auch bei der Festlegung dieses Schwellenwertes kann gegebenenfalls wieder die Zeitlücke oder ein empirisch bestimmter Parameter berücksichtigt werden.

Da mit Hilfe des Radarsystems auch der Verkehr auf den Nebenspuren verfolgt werden kann, ist es zweckmäßig, im Rahmen des Ausweichkriteriums auch zu prüfen, ob der Verkehr auf den Nebenspuren überhaupt ein Ausweichmanöver zuläßt. Wenn sich etwa auf der für das Ausweichmanöver zur Verfügung stehenden Nebenspur ein langsameres vorausfahrendes Fahrzeug befindet, kann eine Variante des Verzögerungskriterium auch auf dieses Fahrzeug angewandt werden, so daß man einen weiteren Verzögerungswert erhält, der einem möglichen Spurwechsel des Fahrers des eigenen Fahrzeugs Rechnung trägt und der insbesondere bei Auslösung der zweiten Warnstufe zu berücksichtigen wäre.

Durch geeignete Wahl der Schwellenwerte und Parameter bei der Überprüfung des Verzögerungskriteriums und des Ausweichkriteriums kann festgelegt werden, welches dieser beiden Kriterien eher erfüllt sein wird. Das zuerst erfüllte Kriterium wird die erste Warnstufe auslösen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verzögerungskriterium das schwächere Kriterium, das die erste Warnstufe auslöst, und die zweite Warnstufe wird dann ausgelöst, wenn auch das stärkere Ausweichkriterium erfüllt ist.

Bevorzugt wird zumindest in der ersten Warnstufe ein permanentes Warnsignal ausgegeben, d. h., das Warnsignal bleibt solange bestehen, wie das betreffen Kriterium für mindestens ein Objekt erfüllt ist. Auch in der zweiten Warnstufe kann während der Zeit, in beide Kriterien erfüllt sind, ein permanentes Warnsignal ausgegeben werden, etwa in der Form einer blinkenden Warnleuchte.

Bei der Aktivierung und Löschung der Warnstufen werden zweckmäßig auch zusätzliche Umstände berücksichtigt. Beispielsweise ist es zweckmäßig, Objekte, deren Abstand größer als ein vorgegebener Maximalabstand ist, von vornherein aus der Bewertung auszuschließen, so daß diese Objekte keine Warnung auslösen. Ebenso ist es zweckmäßig, das Warnsystem zu deaktivieren, wenn die Absolutgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs unterhalb eines bestimmten Grenzwertes liegt. Wenn der Fahrer nach Aktivierung der ersten oder zweiten Warnstufe auf die Gefahrensituation reagiert, etwa durch Betätigung des Bremspedals, werden vorzugsweise beide Warnstufen gelöscht. Entsprechend kann die erste Warnstufe unterdrückt werden, wenn der Fahrer in dem Augenblick, in dem das betreffende Kriterium erstmals erfüllt ist, bereits das Bremspedal gedrückt hält.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1–3 Zusammengehörige Teile eines Flußdiagramms zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
4 eine Skizze eines Fahrzeugs, das mit einem Fahrerassistenzsystem ausgerüstet ist.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in 1 bis 3 gezeigte Flußdiagramm illustriert eine Kollisionswarnfunktion, mit der ein Fahrer eines Kraftfahrzeugs 10 (4) situationsabhängig in zwei Warnstufen auf ein mögliches Hindernis hingewiesen wird. Die Warnfunktion ist als Programm in einer elektronischen Steuereinheit 12 implementiert, die typischerweise Teil eines Fahrerassistenzsystems ist, etwa eines ACC-Systems. Dem Assistenzsystem ist ein Ortungssystem, etwa ein Radarsystem 14, zugeortet, mit dem Abstände, Relativgeschwindigkeiten und Azimutwinkel von Objekten 16 im Vorfeld des Fahrzeugs 10 geortet werden. Diese Daten stehen, gegebenenfalls nach geeigneter Vorverarbeitung im ACC-System, auch der Warnfunktion zur Verfügung. Zur Ausgabe des Warnsignals die eine Signaleinrichtung 18 mit zwei Signalgebern 20, 22.
Der durch das Flußdiagramm beschriebene Algorithmus wird periodisch, vorzugsweise synchron mit dem Meßzyklus des Radarsystems, mit Schritt S1 in 1 gestartet. In Schritt S2 wird dann geprüft, ob die Absolutgeschwindigkeit V_ego des eigenen Fahrzeugs kleiner ist als eine vorgegebene Mindestgeschwindingkeit V_min. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, so ist die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 so gering, daß die Auslösung einer neuen Kollisionswarnung nicht notwendig und nicht sinnvoll wäre. Falls nicht zuvor bereits eine Warnstufe aktiviert worden ist, wird die Prozedur mit Schritt S3 beendet.
Wenn eine der beiden in Schritt S2 geprüften Bedingungen nicht erfüllt ist, so wird in Schritt S4 geprüft, ob das Bremspedal des Fahrzeugs betätigt ist. Die Betätigung des Bremspedals deutet darauf hin, daß der Fahrer die Gefahrensituation bereits erkannt und entsprechend reagiert hat. In diesem Fall werden in Schritt S5 alle gegebenenfalls bereits aktivierten Warnstufen gelöscht, und mit Schritt S6 wird die Prozedur beendet, so daß keine weiteren Überprüfungen mehr stattfinden und keine Warnung erfolgt.
Sofern während des Betriebs der hier beschriebenen Warnfunktion das ACC-System nicht aktiv ist und somit der Fahrer die Fahrzeuggeschwindigkeit selbst mit dem Gaspedal steuert, könnte in Schritt S4 als gleichwertige Bedingung zu der Bedingung, daß das Bremspedal betätigt ist, auch geprüft werden, ob der Fahrer das Gaspedal losgelassen hat oder den (abstandunabhängigen) Geschwindigkeitsregler vorübergehend deaktiviert hat, um eine Verzögerung des Fahrzeugs auszulösen.
Bei negativem Ergebnis der Prüfung in Schritt S4 wird in Schritt S6 geprüft, ob das Ortungssystem mindestens ein stehendes Objekt geortet hat. Wenn ein oder mehrere ste hende Objekte geortet wurden, so werden diese, vorzugsweise nach steigenden Abständen geordnet, in eine Liste eingestellt und anhand einer Anzahl von Auswahlkriterien plausibilisiert. Ein erstes Auswahlkriterium besteht darin, daß sich das Objekt innerhalb der eigenen Fahrspur befinden muß. Objekte auf Nebenspuren oder abseits der Fahrbahn werden somit verworfen. Ein zweites Auswahlkriterium besteht darin, daß der Abstand des betreffenden Objekts kleine ist als ein vorgegebener Maximalabstand. So wird verhindert, daß das System auf sehr weit entfernte Objekte anspricht, von denen noch keine ernste Gefahr ausgeht und der Interpretation noch sehr ungewiß ist.
Weitere Auswahlkriterien dienen zur Feststellung, ob es sich bei dem Objekt um ein relevantes Hindernis handelt. Sofern gleichzeitig mindestens ein vorausfahrendes Fahrzeug geortet wird, wird die Trajektorie dieses Fahrzeugs mit dem Ort des Objekts verglichen. Wenn sich dabei zeigt, daß das vorausfahrende Fahrzeug das Objekt überfahren hat, so kann geschlossen werden, daß es sich bei dem Objekt um kein relevantes Hindernis handelt, und es wird verworfen.
Nach einem weiteren Auswahlkriterium wird die Historie des stehenden Objekts bewertet. Das im aktuellen Meßzyklus geortete Objekt läßt sich anhand der bekannten Relativgeschwindigkeit mit dem Objekt identifizieren, das in vorangehenden Zyklen geortet wurde. Wenn sich dabei zeigt, daß die Ortung des Objekts nicht stabil ist, d. h., das Meßaussetzer mit einer gewissen Häufigkeit aufgetreten sind, so läßt sich schließen, daß es sich um ein relativ kleines Objekt handelt, das nur ein schwa ches und instabiles Reflexionssignal erzeugt und somit kein ausgedehntes, relevantes Hindernis darstellt. Auch in diesem Fall wird das Objekt verworfen.
Auch wenn das Objekt in der Vergangenheit stabil geortet wurde, wird gemäß einem weiteren Auswahlkriterium geprüft, ob es in der Querposition dieses Objekts (berechnet aus dem Azimutwinkel des Radarsignals) sprunghafte Änderungen gegeben hat. Auch in diesem Fall wird das Objekt als irrelevantes Objekt verworfen. Ein typisches Beispiel ist der Fall, daß es sich bei dem vermeintlichen Hindernis um eine quer über die Fahrbahn verlaufende Dehnungsfuge handelt, die ein Radarecho erzeugt. In diesem Fall zeigen sich in den Ortungsdaten zumeist sprunghafte Änderungen der Querposition, die bei einem realen Hindernis nicht zu erwarten wären.
Als vereinfachendes Beispiel soll hier angenommen werden, daß die Überprüfung der Auswahlkriterien jeweils zu einer Ja/Nein-Aussage führt, das Objekt alse entweder akzeptiert oder verworfen wird. Eine denkbare Variante könnte jedoch darin bestehen, daß dem Objekt ein mehrwertiger Plausibilitätsparameter zugeordnet wird, der um so höher ist, je größer die Wahrscheinlichkeit ist, daß es sich um ein reales Objekt handelt. Die Größe dieses Plausibilitätsparameters hätte dann Einfluß auf die Wahl von Schwellenwerten bei der Überprüfung von weiter unten beschrieben Verzögerungs- und Ausweichkriterien.
In Schritt S7 wird aus der Liste der stehenden Objekte, die alle Auswahlkriterien erfüllen, das erste Objekt ausgewählt. Für dieses Objekt wird dann in Schritt S8 geprüft, ob es ein Verzögerungskriterium und/oder ein Ausweichkriterium erfüllt.
Das Verzögerungskriterium besagt kurz gefaßt, daß die Verzögerung a des eigenen Fahrzeugs, die notwendig wäre, um eine Kollision mit dem betreffenden Objekt zu vermeiden oder einen ausreichenden Sicherheitsabstand zu dem Objekt einzuhalten, größer ist als ein bestimmter Schwellenwert.
Zum Beispiel kann die Verzögerung a nach der folgenden Formel berechnet werden: a = (1/2) (v2/d)
In dieser Formel ist v die Relativgeschwindigkeit (für stehende Objekte gilt v = –V_ego), und d ist der gemessene Objektabstand, gegebenenfalls vermindert um einen gewünschten Sicherheitsabstand, der auf jeden Fall eingehalten werden soll. Gegebenenfalls kann die Verzögerung a auch noch mit einem geeigneten "Sicherheitsfaktor" multipliziert werden.
Alternativ erfolgt die Berechnung nach der Formel: a = (1/2) (v2/(d – vtr))
Darin ist t_r eine Verzögerungszeit, die sich beispielsweise aus der Reaktionszeit der Fahrers und einer Systemreaktionszeit für das Ansprechen des Bremsystems zusammensetzt.
Während die oben genannten Berechnungsmethoden allein auf kinematischen und dynamischen Überlegungen beruhen, ist alternativ auch ein empirischer Ansatz möglich, bei dem das typische Verhalten menschlicher Fahrer modelliert wird. Die Berechnung der Verzögerung a kann dann z. B. nach der folgenden Formel erfolgen: a = v((1/tc) + (Δts/(T Δti))
Darin ist t_c die vorausberechnete Zeit bis zur Kollision, berechnet beispielsweise unter der Annahme, daß die (positive oder negative) Absolutbeschleunigung des eigenen Fahrzeugs konstant bleibt, Δt_i ist die aktuelle Zeitlücke zwischen dem Objekt und dem eigenen Fahrzeug (Δt_i = d/v), Δt_s ist eine Soll-Zeitlücke, die der Fahrer für den Betrieb des ACC-Systems gewählt hat, und T ist eine empirisch bestimmte Zeitkonstante. Die Zeitkonstante T kann beispielsweise in Versuchsfahrten bestimmt werden, in denen die Versuchsfahrer die Fahrzeugführung übernehmen (bei deaktiviertem ACC-System) und die bei der Annäherung an ein Hindernis auftretenden Zeitlücken, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen aufgezeichnet werden.
Die am ACC-System eingestellte Soll-Zeitlücke kann selbstverständlich auch dann herangezogen werden, wenn das ACC-System deaktiviert ist. Wahlweise kann für Δt_s auch ein Standardwert angenommen werden oder ein Zeitliches Mittel aus den Zeitlücken gebildet werden, mit denen der Fahrer bei deaktiviertem ACC-System ein vorausfahrendes Fahrzeugs verfolgt. Je größer die Soll-Zeitlücke Δt_s ist, desto größer ist die berechnete Beschleuni gung a, und desto eher wird das Verzögerungskriterium erfüllt sein, wenn a mit dem entsprechenden Schwellenwert verglichen wird. Der Term 1/t_c stellt sicher, daß das Fahrzeug bei konstanter Verzögerung a spätestens bei Erreichen des Objekts zum Stillstand kommt.
Der Schwellenwert, mit dem a verglichen wird, ist bei allen drei oben beschriebenen Berechnungsmethoden entweder fest vorgegeben oder in Abhängigkeit von bestimmten Parametern variabel, beispielsweise in Abhängigkeit von der Soll-Zeitlücke Δt_s. Je größer die vom Fahrer gewählte Soll-Zeitlücke ist, desto kleiner ist dann der Schwellenwert, und desto eher ist dementsprechend das Verzögerungskriterium erfüllt.
Falls das Verzögerungskriterium erfüllt ist, wird in Schritt S9 eine erste Warnstufe aktiviert, beispielsweise in der Form einer Anzeige auf einem Display (Signalgeber 20) auf dem Armaturenbrett.
Das Ausweichkriterium, das ebenfalls in Schritt S8 überprüft wird besagt, daß die Differenz zwischen der Zeit bis zur Kollision und der Zeit, die voraussichtlich für ein Ausweichmanöver benötigt würde, kleiner ist als ein bestimmter Schwellenwert. Wenn die Differenz größer ist als der Schwellenwert, steht somit noch genügend Zeit für ein Ausweichmanöver zur Verfügung, und es verbleibt noch eine gewisse Sicherheitsreserve.
Die für das Ausweichmanöver benötigte Zeit wird berechnet, indem anhand plausibler Annahmen für die mögliche Querbeschleunigung des Fahrzeugs (Abhängigkeit von der Absolutgeschwindigkeit) ein Ausweichkurs berechnet wird, der das eigene Fahrzeug auf eine Nebenspur bringt oder zumindest ein gefahrloses Umfahren des Hindernisses ermöglicht. Auch bei der Berechnung des Ausweichkurses werden ggf. die Reaktionszeit des Fahrers und systembedingte Ansprechverzögerungen berücksichtigt. Die Länge des Ausweichkurses wird dann durch die Eigengeschwindigkeit V_ego dividiert.
Der Schwellenwert kann analog zu dem Schwellenwert für das Verzögerungskriterium von der Soll-Zeitlücke Δt_s abhängig sein oder anhand von empirisch ermittelten Parametern bestimmt werden.
Die Schwellenwerte für das Verzögerungskriterium und das Ausweichkriterium sind vorzugsweise so abgestimmt, daß im Normalfall zuerst der Schwellenwert für das Verzögerungskriterium überschritten wird. Wenn das Ausweichkriterium erfüllt ist, wird folglich in der Regel auch das Verzögerungskriterium erfüllt sein. Wenn das Ausweichkriterium erfüllt ist oder (in einer modifizierten Ausführungsform) wenn beide Kriterien gleichzeitig erfüllt sind, wird in Schritt S9 eine zweite Warnstufe aktiviert, und der Fahrer erhält duch den Signalgeber 22, beispielsweise durch eine blinkende Signallampe, einen Warnton oder dergleichen einen nachdrücklicheren Warnhinweis. Danach wird die Prozedur mit Schritt S10 beendet.
Wenn sich in Schritt S8 ergeben hat, daß keines der beiden Kriterien erfüllt ist, wird in Schritt S11 geprüft, ob die Liste noch weitere stehende Objekte enthält, die die Auswahlkriterien erfüllen, und wenn dies der Fall ist, wird in Schritt S12 das nächste Objekt ausgewählt, und es wird zu Schritt S8 zurückverzweigt. In einer Schleife werden dann die Schritte S8, S11 und S12 solange wiederholt, bis die Schleife über Schritt S9 verlassen wird oder alle stehenden Objekte in der Liste abgearbeitet sind. Im letzteren Fall wird die Prozedur mit Schritt S13 in 2 fortgesetzt. Sofern keine stehenden Objekte geortet wurden (Schritt S6), werden die Schritte S7 bis S12 übersprungen, und die Prozedur wird ebenfalls mit Schritt S13 fortgesetzt.
Die Schritte S13 bis S19 in 2 sind den Schritten S6 bis S12 in 1 analog, beziehen sich aber nun auf bewegliche (fahrende) Objekte. Die Überprüfung der Auswahlkriterien in Schritt S14 ist hier weniger umfangreich und beschränkt sich im einfachsten Fall auf die Überprüfung, ob sich das Objekt auf der eigenen Fahrspur befindet, sowie gegebenenfalls auf die Überprüfung, ob der Objektabstand kleiner ist als der Maximalabstand. Die in Schritt S15 überprüften Verzögerungs- und Ausweichkriterien sind den oben beschriebenen Kriterien für stehende Objekte analog, doch können hier andere Schwellenwerte und Parameter vorgesehen sein. Außerdem tragen diese Kriterien dem Umstand Rechnung, daß es sich um bewegliche Objekte handelt, so daß auch deren Absolutgeschwindigkeit und gegebenenfalls Absolutbeschleunigung zu berücksichtigen ist.
Wenn die Schleife mit den Schritten S15, S18 und S19 vollständig abgearbeitet wurde und somit keine Warnung ausgegeben wurde, werden in Schritt S20 zumindest die stehenden und beweglichen Objekte, die in einem der vorangehenden Zyklen eine Warnung in Schritt S9 oder Schritt S16 veranlaßt haben, darauf überprüft, ob sie das betreffende Ausweichkriterium (Schritt S8 oder S15) auch dann noch erfüllen, wenn der Schwellenwert für die Zeitdifferenz zwischen Zeit bis zur Kollision und der Zeit für das Ausweichmanöver im Sinne einer Hysterese verringert worden ist. Wird das Kriterium selbst unter Berücksichtigung der Hysterese nicht mehr erfüllt, so wird in Schritt S21 die zweite Warnstufe gelöscht, so daß anstelle des eindringlicheren Warnsignals nur noch das mildere Warnsignal der ersten Stufe an den Fahrer ausgegeben wird.
Im Anschluß an Schritt S20 oder S21 wird dann auf analoge Weise in Schritt S22 für die Objekte, die in der Vergangenheit die Warnstufe 1 ausgelöst haben, geprüft, ob das Verzögerungskriterium noch erfüllt ist, wiederum mit einem modifizierten Schwellenwert für die Verzögerung a, der in diesem Fall im Sinne einer Hysterese erhöht ist. Ist das Verzögerungskriterium mit Hysterese nicht mehr erfüllt, so wird in Schritt S23 auch die Warnstufe 1 gelöscht. Anschließend wird mit Schritt S24 der Programmzyklus beendet, und zu gegebener Zeit wird mit Schritt S1 ein neuer Zyklus gestartet. Durch die Hysterese in den Schritten S20 und S22 wird vermieden, daß der Fahrer durch einen häufigen Wechsel zwischen der ersten und der zweiten Warnstufe irritiert und belästigt wird.
Wenn in Schritt S2 festgestellt wird, daß die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter V_min abgenommen hat, aber noch eine der beiden Warnstufen aktiv ist, so wird die Routine fortgesetzt, damit in Schritt S21 oder in Schritt S23 die betreffende Warnstufe gelöscht werden kann, falls sich die Gefahrensituation entschärft hat. Nimmt dagegen die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs wieder über V_min zu, bleibt somit die jeweilige Warnstufe aktiv. Auf diese Weise wird auch ein häufiger Wechsel der an den Fahrer ausgegebenen Warnsignale vermieden, falls die Geschwindigkeit um V_min pendelt.

Claims

Verfahren zur Warnung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs (10) vor einer Kollisionsgefahr, bei dem Objekte (16) geortet werden, die sich im Vorfeld des eigenen Fahrzeugs auf der von diesem befahrenen Fahrspur befinden, und eine Entscheidung über die Ausgabe einer Warnung anhand eines Verzögerungskriteriums getroffen wird, das sich auf die zur Vermeidung der Kollision erforderliche Fahrzeugverzögerung bezieht, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Überprüfung eines Ausweichkriteriums, das sich auf die für ein Ausweichmanöver benötigte Zeit im Verhältnis zur verbleibenden Zeit bis zur Kollision bezieht, – Aktivieren einer ersten Warnstufe, wenn eines der beiden Kriterien, Verzögerungskriterium und Ausweichkriterium, für mindestens ein Objekt erfüllt ist, und – Aktivieren einer zweiten Warnstufe, wenn für dieses Objekt auch das zweite Kriterium erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfung des Verzögerungskriteriums und des Ausweichkriteriums auch für stehende Objekte erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß stehende Objekte von der Überprüfung ausgeschlossen werden, wenn im Ortungssignal dieses Objekts in der Vergangenheit gehäuft Meßaussetzer aufgetreten sind.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein stehendes Objekt von der Überprüfung ausgeschlossen wird, wenn in der Vergangenheit sprunghafte Änderungen in der Querposition dieses Objekts aufgetreten sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfung des Verzögerungskriteriums und/oder des Ausweichkriteriums einen Schwellenwertvergleich einschließt und daß der Schwellenwert in Abhängigkeit von einem durch den Fahrer einstellbaren oder anhand von charakteristischen Merkmalen im Fahrerverhalten berechneten Parameters bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter eine Soll-Zeitlücke ist, die im Rahmen einer Abstandsregelfunktion bestimmt, mit welchem Abstand ein vorausfahrendes Fahrzeug verfolgt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungskriterium die Berechnung eines Verzögerungswertes, der ein Maß für die zur Vermeidung einer Kollision notwendigen Fahrzeugverzögerung ist, und den Vergleich dieses Verzögerungswertes mit einem Schwellenwert einschließt und daß die Berechnung des Verzögerungswertes und/oder des Schwellenwertes in Abhängigkeit von einem empirisch bestimmten Parameter erfolgt, der das Verhalten eines menschlichen Fahrers repräsentiert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausweichkriterium die Berechnung einer Zeit t_c, die ohne Ausweichmanöver noch bis zur Kollision vergehen würde, die Berechnung der für ein Ausweichmanöver benötigten Zeit t sowie den Vergleich der Differenz t – t_c mit einem Schwellenwert einschließt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert in Abhängigkeit von einem durch den Fahrer wählbaren oder anhand von empirischen Daten über das Verhalten eines menschlichen Fahrers berechneten Parameters, beispielsweise der Soll-Zeitlücke, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Warnstufe aktiviert wird, wenn das Verzögerungskriterium erfüllt ist, und daß die zweite Warnstufe aktiviert wird, wenn das Ausweichkriterium erfüllt ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Fahrer ein erstes Warnsignal ausgeben wird, solange die erste Warnstufe aktiv ist, und daß an den Fahrer ein deutlicheres zweites Warnsignal ausgeben wird, wenn die zweite Warnstufe aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Warnsignal und/oder das zweite Warnsignal mit einer gewissen Hysterese abgeschaltet wird, wenn das betreffende Kriterium nicht mehr erfüllt ist.
Vorrichtung zur Warnung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs (10) vor einer Kollisionsgefahr, mit einem Ortungssystem (14) zur Ortung von Objekten (16) im Vorfeld des Fahrzeugs, einer Steuereinrichtung (12) und einer Signaleinrichtung (18) zur Ausgabe von Warnsignalen an den Fahrer, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (12) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist und daß die Signaleinrichtung (18) einen ersten Signalgeber (20) und einen zweiten Signalgeber (22) aufweist, der in der zweiten Warnstufe ein deutlicheres Warnsignal als der erste Signalgeber (20) erzeugt.