DE102005014309A1

DE102005014309A1 - Geschwindigkeits- und Abstandsregelvorrichtung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102005014309A1
Application number: DE102005014309A
Authority: DE
Inventors: Yannick Mougey; Werner Urban
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-05
Also published as: WO2006103163A1

Abstract

Geschwindigkeits- und Abstandsregelvorrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einer Folgefunktion, in der eine Abstandsregelung auf ein Zielobjekt erfolgt, und einer Freifahrtfunktion, in der eine Regelung auf eine Wunschgeschwindigkeit (vSet) erfolgt, wenn im Fahrschlauch des eigenen Fahrzeugs kein Zielobjekt vorhanden ist, gekennzeichnet durch einen Geschwindigkeitsbegrenzer (18), der bei Zielobjektverlust die Wunschgeschwindigkeit auf einen von der Geschwindigkeit des verlorenen Zielobjekts abhängigen Wert reduziert, wenn mindestens eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wobei die mindestens eine vorgegebene Bedingung bei Rechtsverkehr darin besteht, daß das Zielobjekt den Fahrschlauch nach links verläßt, und bei Linksverkehr darin, daß das Zielobjekt den Fahrschlauch nach rechts verläßt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Geschwindigkeits- und Abstandsregelvorrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einer Folgefunktion, in der eine Abstandsregelung auf ein Zielobjekt erfolgt, und einer Freifahrtfunktion, in der eine Regelung auf eine Wunschgeschwindigkeit erfolgt, wenn im Fahrschlauch des eigenen Fahrzeugs kein Zielobjekt vorhanden ist.
Solche Vorrichtungen werden auch als ACC-Systeme (Adaptive Cruise Control) bezeichnet und ermöglichen es beispielsweise auf Autobahnen, ein vorausfahrendes Fahrzeug, das Zielobjekt, in einem angemessenen Sicherheitsabstand zu verfolgen, ohne daß der Fahrer das Gaspedal oder das Bremspedal betätigen muß. Zur Messung des Abstands und der Relativgeschwindigkeit des Zielobjekts ist zumeist ein Radarsensor vorgesehen, der es aufgrund eines gewissen Winkelauflösungsvermögens auch erlaubt, festzustellen, ob sich das vorausfahrende Fahrzeug im sogenannten Fahrschlauch befindet, d.h., in dem Fahrbahnstreifen, der voraussichtlich auch von dem eigenen Fahrzeug befahren werden wird. Wenn das vorausfahrende Fahrzeug diesen Fahrschlauch verläßt, wechselt das System in den Freifahrtmodus, in dem eine Regelung auf eine vom Fahrer gewählte Wunschgeschwindigkeit erfolgt.

Die Erfindung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bietet den Vorteil, daß sie unter bestimmten Bedingungen ein aus der Sicht des Fahrers unvorhergesehenes und unerwünschtes Systemverhalten vermeidet.

Zu diesem Zweck ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Geschwindigkeitsbegrenzer vorgesehen, der bei Zielobjektverlust die Wunschgeschwindigkeit auf einem von der Geschwindigkeit des verlorenen Zielobjekts abhängigen Wert reduziert, sofern mindestens eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist. Diese mindestens eine Bedingung besteht darin, daß das Zielobjekt den Fahrschlauch zu der Seite verläßt, auf der sich die Überholspur befindet. In Ländern mit Rechtsverkehr ist dies die linke Seite, in Ländern mit Linksverkehr ist es die rechte Seite.

Der Geschwindigkeitsbegrenzer wird beispielsweise dann wirksam, wenn der Fahrer des eigenen Fahrzeugs vor einer Autobahnausfahrt auf die Verzögerungsspur wechselt. Durch den Spurwechsel verlagert sich der Fahrschlauch, so daß das bisherige Zielobjekt nun nicht mehr im Fahrschlauch liegt, also verlorengeht. Ohne den Geschwindigkeitsbegrenzer würde das System dann in den Freifahrtmodus übergehen und auf die Wunschgeschwindigkeit beschleunigen, die unter Umständen beträchtlich höher sein kann als die bisherige Geschwindigkeit des Zielobjekts und des eigenen Fahrzeugs. Im allgemeinen ist davon auszugehen, daß dies den Fahrer überraschen und irritieren wird, da ihm nach längerer Folgefahrt nicht mehr bewußt sein dürfte, daß die Abstandsregelung in Betrieb war. Durch den Geschwindigkeitsbegrenzer wird nun die Wunschgeschwindigkeit reduziert, beispielsweise auf die bisherige Geschwindigkeit des Zielobjekts, so daß eine unerwünschte und unerwartete Beschleunigung des eigenen Fahrzeugs vermieden wird.

Nützlich kann die Funktion des Geschwindigkeitsbegrenzers beispielsweise auch in einer Situation sein, in der das Zielobjekt auf die Überholspur wechselt, ohne nennenswert zu beschleunigen. Der Geschwindigkeitsbegrenzer verhindert dann, daß das bisherige Zielobjekt unerlaubt auf der rechten Spur (in Ländern mit Rechtsverkehr) überholt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der für das Einsatzgebiet des Fahrzeugs geltende Verkehrssinn, Rechtsverkehr oder Linksverkehr, kann bei der Systemkonfiguration festgelegt werden. Er kann jedoch wahlweise auch automatisch bestimmt werden, beispielsweise anhand der Daten eines Navigationssystems oder anhand der vom Radarsensor gemessenen Relativgeschwindigkeiten von Fahrzeugen auf Nebenspuren und ggf. auch Gegenspuren.
Das Wirksamwerden des Geschwindigkeitsbegrenzers kann auch von weiteren vorgegebenen Bedingungen abhängig sein, beispielsweise von der Bedingung, daß der Fahrer des eigenen Fahrzeugs den rechten Blinker gesetzt hat. In diesem Fall wird der Geschwindigkeitsbegrenzer nur in der oben an erster Stelle geschilderten Beispielsituation wirksam, in der ein Abbiegevorgang bevorsteht. Um einen echten Abbiegewunsch von einem kurzzeitigen Setzen des Blinkers bei einem Spurwechsel zu unterscheiden, kann weiterhin verlangt werden, daß der Blinker nach dem Verlust des Zielobjekts noch für eine gewisse Zeit aktiv bleibt.
Alternativ oder zusätzlich können zur Erkennung eines Abbiegewunsches auch die Daten eines Navigationssystems herangezogen werden, das Auskunft darüber gibt, ob überhaupt eine Abbiegemöglichkeit besteht. Insbesondere in den Fällen, in denen auch die Zielführungsfunktion des Navigationssystems aktiv ist, läßt sich ein Abbiegewunsch mit hoher Verläßlichkeit erkennen.
Bei bekannten ACC-Systemen sind auch Algorithmen bekannt, mit denen ein Spurwechsel des eigenen Fahrzeugs erkannt werden kann. Auch diese Information läßt sich ergänzend zur Erkennung eines Abbiegewunsches heranziehen oder allgemein dazu nutzen, den Geschwindigkeitsbegrenzer entweder zu aktivieren oder zu sperren.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Geschwindigkeits- und Abstandsregelvorrichtung;
2 eine skizzenhafte Darstellung verschiedener Verkehrssituationen, zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung; und
3 eine Tabelle, aus der das Systemverhalten in den in 2 dargestellten Verkehrssituationen hervorgeht.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist eine Geschwindigkeits- und Abstandsregelvorrichtung für ein Kraftfahrzeug als Blockdiagramm dargestellt. Ein Radarsensor 10 dient zur Ortung von Objekten im Vorfeld des Fahrzeugs. Die Ortungssignale des Radarsensors werden in einem ACC-Regler 12 ausgewertet. Dort wird anhand der Abstands-, Relativgeschwindigkeits- und Winkeldaten jedes georteten Objekt entschieden, ob sich das Objekt innerhalb oder außerhalb des Fahrschlauches des eigenen Fahrzeugs befindet. Wenn sich ein oder mehrere fahrende Objekte innerhalb des Fahrschlauches befinden, so wird unter diesen Objekten dasjenige mit dem kleinsten Abstand als Zielobjekt für die Abstandregelung ausgewählt, und die Geschwindigkeit wird so geregelt, daß dieses Zielobjekt in einem angemessenen Sicherheitsabstand verfolgt wird. Dieser Regelmodus wird im folgenden als "Folgefahrt" bezeichnet.
Über eine Eingabeeinrichtung 14 kann der Fahrer in einem Register 16 eine Wunschgeschwindigkeit vSet setzen. Wenn kein Zielobjekt vorhanden ist oder wenn die Absolutgeschwindigkeit des Zielobjekts über vSet anwächst, erfolgt eine Regelung auf die Wunschgeschwindigkeit vSet. Dieser Modus wird als "Freifahrt" bezeichnet.
Ein Geschwindigkeitsbegrenzer 18 dient dazu, die im Register 16 gesetzte Wunschgeschwindigkeit vSet unter bestimmten Bedingungen zu modifizieren. Im Folgemodus erhält der Geschwindigkeitsbegrenzer 18 vom ACC-Regler 12 ein Signal, daß angibt, ob das bisherige Zielobjekt den Fahrschlauch verlassen hat und nach welcher Seite, rechts oder links, der Fahrschlauch verlassen wurde. Dem Geschwindigkeitsbegrenzer 18 sind im gezeigten Beispiel drei Datenquellen 20, 22 und 24 zugeordnet.
Die Datenquelle 20 gibt Auskunft über den im aktuellen Aufenthaltsgebiet des Fahrzeugs geltenden Verkehrssinn, Rechtsverkehr oder Linksverkehr. Diese Datenquelle kann im einfachsten Fall durch einen Schalter gebildet werden, der entsprechend dem vorwiegenden Aufenthaltsort des Fahrzeugs eingestellt wird. Wahlweise kann die Datenquelle 20 auch Ortungsdaten eines GPS-Systems auswerten, das seinerseits Bestandteil eines Navigationssystems sein kann. Anhand der vom GPS-System gemessenen Ortskoordinaten wird festgestellt, in welchem Land sich das Fahrzeug aufhält, und durch Abfrage in einer Datenbank wird der für diese Land geltende Verkehrssinn ermittelt. Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform kann der Verkehrssinn auch durch Auswertung der Ortungsdaten des Radarsensors 10 bestimmt werden. In einem Land mit Rechtsverkehr sind die Fahrzeuge auf der linken Nebenspur im allgemeinen schneller und die Fahrzeuge auf der rechten Nebenspur im allgemeinen langsamer als das eigene Fahrzeug, und Fahrzeuge im Gegenverkehr befinden sich links vom eigenen Fahrschlauch. Für die nachfolgenden Erörterungen soll als Beispiel angenommen werden, daß Rechtsverkehr gilt.
Die Datenquelle 22 gibt Auskunft über bestehende Abbiegemöglichkeiten und/oder voraussichtliche Abbiegewünsche des Fahrers. Sie wird beispielsweise durch ein Navigationssystem gebildet. Abbiegemöglichkeiten lassen sich dann anhand des digitalisierten Straßennetzes feststellen. Sofern die Zielführungsfunktion des Navigationssystems aktiv ist, lassen sich voraussichtliche Abbiegewünsche des Fahrers aus der berechneten Route ableiten.
Wenn der ACC-Regler meldet, daß das Zielobjekt den Fahrschlauch nach links verlassen hat, und wenn die Datenquelle 20 angibt, daß Rechtsverkehr gilt, so wird anhand der Informationen der Datenquelle 22 geprüft, ob eine Abbiegemöglichkeit nach rechts unmittelbar bevorsteht. Wenn dies der Fall ist, wird anhand der Datenquelle 24 außerdem geprüft, ob der Fahrer tatsächlich den rechten Blinker gesetzt hat und somit eine Abbiegeabsicht zu erkennen gibt. Im einzelnen kann hier geprüft werden, ob der rechte Blinker innerhalb eines gewissen Zeitintervalls seit Verlust des Zielobjekts ununterbrochen aktiv war. Dieses Zeitintervall weist vorzugsweise eine Länge auf, die größer ist als die Länge, in der der Blinker üblicherweise aktiv bleibt, wenn lediglich ein Spurwechsel angezeigt werden soll.
Wenn all die oben genannten Bedingungen erfüllt sind, so kann geschlossen werden, daß der Fahrer nicht nur einen Spurwechsel vornimmt, sondern demnächst nach rechts abbiegen wird. In diesem Fall wird durch den Geschwindigkeitsbegrenzer 18 die im Register 16 gesetzte Wunschgeschwindigkeit vSet auf die Geschwindigkeit vZO reduziert, die das soeben verloren gegangene Zielobjekt hatte. Die neue Wunschgeschwindigkeit ist dann die Absolutgeschwindigkeit des bisherigen Zielobjekts und ist gegeben durch die Summe aus der zuletzt gemessenen Relativgeschwindigkeit des Zielobjekts und der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs, das mit der Regelvorrichtung ausgerüstet ist.
Der ACC-Regler 12 regelt dann in Freifahrt auf die neue Wunschgeschwindigkeit vZO. Auf diese Weise wird verhindert, daß der ACC-Regler eine Beschleunigung des Fahrzeugs auf die frühere Wunschgeschwindigkeit vSet veranlaßt, denn eine solche Beschleunigung wäre angesichts des unmittelbar bevorstehenden Abbiegevorgangs unangebracht. So wird durch den Geschwindigkeitsregler 18 ein situationsgerechtes und für den Fahrer plausibles Systemverhalten erreicht.
Wahlweise könnte als neue Wunschgeschwindigkeit anstelle von vZO auch ein anderer Wert gewählt werden, der von vZO abhängig ist, etwa ein zeitliches Mittel der zuletzt für vZO gemessenenen Werte oder eine gewichtete Summe aus vZO und vSet.
2 zeigt eine Skizze einer zweispurigen Richtungsfahrbahn 26 einer Autobahn mit einer rechten Spur 28, einer Überholspur 30, einer Abbiegespur 32 und einer Ausfahrt 34. Ein Fahrzeug 36, das mit der Geschwindigkeits- und Abstandsregelvorrichtung nach 1 ausgerüstet ist, fährt auf der rechten Spur 28 und befindet sich kurz vor der Ausfahrt 34. In dieser Situation bildet die rechte Spur 28 zugleich den Fahrschlauch für die Abstandsregelung. Innerhalb dieses Fahrschlauches befindet sich ein vorausfahrendes Fahrzeug, das als Zielobjekt 38 verfolgt wird.
Für das Fahrzeug 36 sind drei mögliche Trajektorien 1, 2 und 3 eingezeichnet. Die Trajektorie 1 entspricht einem Spurwechsel auf die Abbiegespur 32 und dann einem Abbiegen in die Ausfahrt 34. Für diese Trajektorie spricht eine hohe Wahrscheinlichkeit, wenn das Navigationssystem das Vorhandensein der Ausfahrt 34 meldet und gleichzeitig der Fahrer den rechten Blinker gesetzt hat und für eine gewisse Zeit eingeschaltet läßt. Die Trajektorie 2 entspricht einer Weiterfahrt auf der rechten Spur 28, und die Trajektorie 3 entspricht einem Spurwechsel auf die Überholspur 30.
Entsprechend sind in 2 auch drei mögliche Trajektorien a, b und c für das Zielobjekt 38 eingezeichnet.
Für die neun möglichen Kombinationen der drei Trajektorien des Fahrzeugs 36 mit den drei Trajektorien des Fahrzeugs 38 ist in 3 das Systemverhalten der Vorrichtung nach Figur in Tabellenform dargestellt. Die linke Spalte 40 gibt die Trajektorie des Fahrzeugs 36 an. Die Spalte 42 gibt an, ob der Fahrer den rechten Blinker (für eine gewisse Zeit) gesetzt hat. Die Spalte 44 gibt die Trajektorie des Zielobjekts 38 an. Die Spalte 46 gibt an, ob sich der ACC-Regler 12 in der aktuellen Situation im Folgemodus ("Folge") oder im Freifahrtmodus "Frei" befindet. Die Spalte 48 gibt die zugehörige Führungsgröße für die Regelung an. Dies ist hier entweder der Sollabstand dSoll zum Zielobjekt 38 oder die Wunschgeschwindigkeit vSet, die der Fahrer eingestellt hatte. In Spalten 50 und 52 sind die Konstellationen angegeben, in denen der Geschwindigkeitsbegrenzer 18 aktiv wird und die Wunschgeschwindigkeit für die Regelung im Freifahrtmodus auf vZO reduziert.
In dem Beispiel nach 3 gilt dies für die folgenden Trajektorienkombinationen: 1 – b (Fahrzeug 36 biegt ab und Zielobjekt 38 fährt geradeaus), 1 – c (Fahrzeug biegt ab und Zielobjekt macht Spurwechsel nach links) und 2 – c (Fahrzeug fährt geradeaus und Zielobjekt macht Spurwechsel nach links), jeweils für den Fall, daß der Blinker gesetzt wurde. In den ersten beiden Fällen verläßt das Zielobjekt 38 den Fahrschlauch nach links, weil das Fahrzeug 36 auf die Abbiegespur 32 wechselt und sich somit auch der Fahrschlauch auf die Abbiegespur verlagert.
Die in Klammern gesetzten Einträge in Spalten 50 und 52 betreffen ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem der Blinkstatus unberücksichtigt bleibt. In diesem Fall wird also ausschließlich auf das Vorhandensein einer Abbiegemöglichkeit abgestellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird auch die Information der Datenquelle 22 (Abbiegemöglichkeit) ungenutzt gelassen. In diesem Fall würde der Geschwindigkeitsbegrenzer 18 in der Kombination 2 – c auch dann wirksam, wenn sich keine Ausfahrt im Vorfeld des Fahrzeugs 36 befindet. In dieser Ausführungsform würde somit vermieden, daß das Fahrzeug 36 das langsamere vorausfahrende Fahrzeug rechts überholt.
In den Konstellationen 3 – a und 3 – b geht zwar das Zielobjekt 38 ebenfalls verloren, doch wird der Geschwindigkeitsbegrenzer 18 nicht wirksam, weil das Zielobjekt den Fahrschlauch in diesen Fällen nach rechts verläßt.

Claims

Geschwindigkeits- und Abstandsregelvorrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einer Folgefunktion, in der eine Abstandsregelung auf ein Zielobjekt (38) erfolgt, und einer Freifahrtfunktion, in der eine Regelung auf eine Wunschgeschwindigkeit (vSet) erfolgt, wenn im Fahrschlauch (28) des eigenen Fahrzeugs (36) kein Zielobjekt vorhanden ist, gekennzeichnet durch einen Geschwindigkeitsbegrenzer (18), der bei Zielobjektverlust die Wunschgeschwindigkeit auf einen von der Geschwindigkeit des verlorenen Zielobjekts (38) abhängigen Wert (vZO) reduziert, wenn mindestens eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wobei die mindestens eine vorgegebene Bedingung bei Rechtsverkehr darin besteht, daß das Zielobjekt den Fahrschlauch (28) nach links verläßt, und bei Linksverkehr darin, daß das Zielobjekt den Fahrschlauch (28) nach rechts verläßt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Datenquelle (20), die den für das Aufenthaltsgebiet des Fahrzeugs (36) geltenden Verkehrssinn, Rechtsverkehr oder Linksverkehr, angibt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenquelle (20) dazu ausgebildet ist, die Ortungsdaten eines GPS-Systems auszuwerten.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsbegrenzer (18) dazu ausgebildet ist, den Status eines Fahrrichtungsanzeigers zu erfassen und die Wunschgeschwindigkeit nur unter der zusätzlichen Bedingung zu reduzieren, daß bei Rechtsverkehr der rechte Fahrrichtungsanzeiger oder bei Linksverkehr der linke Fahrtrichtungsanzeiger aktiv ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Bedingung nur dann erfüllt ist, wenn der Fahrtrichtungsanzeiger mindestens für die Dauer eines vorgegebenen Zeitintervalls aktiv war.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsbegrenzer (18) dazu ausgebildet ist, anhand der Daten eines Navigationssystems zu prüfen, ob eine Abbiegemöglichkeit besteht, und die Wunschgeschwindigkeit nur unter der zusätzlichen Bedingung zu reduzieren, daß eine Abbiegemöglichkeit besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei aktiver Zielführungsfunktion des Navigationssystems die zusätzliche Bedingung nur dann erfüllt ist, wenn die vom Zielführungssystem vorgegebene Route ein Abbiegen vorschreibt.