DE102005034277A1

DE102005034277A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs beim Fahren

Info

Publication number: DE102005034277A1
Application number: DE102005034277A
Authority: DE
Inventors: Sampson Dipl.-Ing. Bogossian; Bernd Dipl.-Ing. Danner; Carsten Dipl.-Ing. Hämmerling; Frank-Michael Kircher; Karin Wingeyer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2007-02-01

Abstract

Bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs (1) beim Fahren, insbesondere beim Rückwärtsfahren, wird die Umgebung des Fahrzeugs (1) sensorisch erfasst, um Hindernisse (2, 3, 4) zu detektieren und deren Abstände (S12, S13, S14) zu dem Fahrzeug (1) zu ermitteln. Basierend auf den ermittelten Abständen (S12, S13, S14) wird entschieden, ob ein auf die detektierten Hindernisse hinweisendes Nahbereichswarnsignal oder Fernbereichswarnsignal an den Fahrer ausgegeben werden soll. Dabei wird das Nahbereichswarnsignal dann ausgegeben, wenn ein Hindernis (3, 4) in einem Nahbereich (10, 11) des Fahrzeugs (1) erkannt worden ist und die Fahrgeschwindigkeit (V1) des Fahrzeugs (1) kleiner als eine vorgegebene Nahbereichswarngeschwindigkeitsschwelle (Vp) ist. Das Fernbereichswarnsignal wird hingegen dann ausgegeben, wenn ein Hindernis (2) in einem außerhalb des Nahbereichs (10, 11) liegenden und von diesem beabstandeten Fernbereich (12) erkannt worden ist und beurteilt wird, dass die Gefahr einer Kollision des Fahrzeugs (1) mit diesem Hindernis (2) besteht, und wenn weiterhin die Fahrgeschwindigkeit (V1) des Fahrzeugs (1) größer als eine Fernbereichswarngeschwindigkeitsschwelle (Vk) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs beim Fahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist beispielsweise aus der EP 1 044 120 B1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart ein Verfahren zur Überwachung des Abstands eines Fahrzeugs von einem Hindernis, bei dem während einer Rückwärtsfahrt der Abstand zu dem Hindernis erfasst wird und bei dem der erfasste Abstand mit einer vorgegebenen Abstandsschwelle verglichen wird. Bei Unterschreitung der Abstandsschwelle wird ein Nahbereichswarnsignal an den Fahrer ausgegeben, ansonsten wird ein Fernbereichswarnsignal ausgegeben, sofern eine Einschätzung zusätzlich noch ergibt, dass eine Kollisionsgefahr mit einem im Fernbereich detektierten Hindernis besteht. Kriterium für die Beurteilung der Kollisionsgefahr ist die Zeit, die bis zum Erreichen des detektierten Hindernisses verbleibt (time-to-collision).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs anzugeben, bei dem insbesondere während einer Rück wärtsfahrt Fehlalarme in zuverlässiger Weise vermieden werden.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäß Verfahren unterstützt den Fahrer eines Fahrzeugs beim Fahren, insbesondere beim Rückwärtsfahren während des Rangierens oder des Einparkens in eine Parklücke. Dazu wird die Umgebung des Fahrzeugs sensorisch erfasst. Die Umgebungserfassung erfolgt dabei mit dem Ziel, Hindernisse zu detektieren und deren Abstände zu dem Fahrzeug zu ermitteln. Basierend auf den ermittelten Abständen wird entschieden, ob ein Nahbereichswarnsignal oder Fernbereichswarnsignal an den Fahrer ausgegeben werden soll, um ihn vor einem sich in einem Nahbereich bzw. Fernbereich befindlichen Hindernis zu warnen, wobei der Fernbereich außerhalb des Nahbereichs liegt und von diesem beabstandet ist. Das Nahbereichswarnsignal wird dabei dann ausgegeben, wenn im Nahbereich des Fahrzeugs ein Hindernis erkannt worden ist und die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs kleiner als eine vorgegebene Nahbereichswarngeschwindigkeitsschwelle ist. Das Fernbereichswarnsignal wird hingegen dann ausgegeben, wenn erkannt wird, dass ein Hindernis sich in dem Fernbereich des Fahrzeugs befindet, wenn weiterhin beurteilt wird, dass die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug mit diesem Hindernis voraussichtlich kollidieren wird, und wenn zudem die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs größer als eine vorgegebene Fernbereichswarngeschwindigkeitsschwelle ist.

Vorzugsweise wird das Fernbereichswarnsignal nur während einer Rückwärtsfahrt ausgegeben. Das Fernbereichswarnsignal wird somit nur in Verkehrssituationen ausgegeben, die eine erhöhte Aufmerksamkeit erfordern und bei denen die Gefahr besteht, dass der Fahrer seine Aufmerksamkeit nicht in ausreichendem Maße auch auf den relevanten rückwärtigen Fernbereich ausgerichtet hat.

In einer vorteilhaften Weiterbildung basiert die Beurteilung, ob die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug mit einem im Fernbereich detektierten Hindernis kollidieren könnte, auf einer Beurteilung, ob das Fahrzeug zur Kollisionsvermeidung mit einer Beschleunigung abgebremst werden muss, die betragsmäßig größer als eine vorgebbare Beschleunigungsschwelle ist.

Vorteilhafterweise werden nur relevante Hindernisse der Beurteilung der Kollisionsgefahr zugrunde gelegt, wobei ein Hindernis aus dem Fernbereich dann als relevant beurteilt wird, wenn es sich in einem Fahrschlauch des Fahrzeugs befindet. Der Fahrschlauch stellt dabei einen in naher Zukunft wahrscheinlichen Aufenthaltsbereich des Fahrzeugs dar und kann in einfacher Weise ausgehend von ermittelten Istwerten der Fahrgeschwindigkeit, der Beschleunigung und des Lenkwinkels des Fahrzeugs anhand von Bewegungsgleichungen berechnet werden.

Vorzugsweise wird dem Fahrer über das Nahbereichswarnsignal eine Rückmeldung über die Größe der freien Weglänge bis zu einem im Nahbereich erkannten Hindernis gegeben.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das Fernbereichswarnsignal als akustisches Signal ausgegeben, beispielsweise als Dauerton oder als intermittierender Ton.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird das Fernbereichswarnsignal als haptisches Signal ausgegeben, beispielsweise als Pedalrütteln oder ruckartiges leichtes Bremsen.

Vorzugsweise erfolgt die Fernbereichswarnung gestuft. Das Fernbereichswarnsignal wird dann in einer ersten Phase als akustisches Signal ausgegeben und bei weiterhin bestehender Kollisionsgefahr wird in einer zweiten Phase ein haptisches Signal ausgegeben.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird dann in einer dritten Phase bei weiterhin bestehender Kollisionsgefahr eine Vollbremsung durchgeführt. Das Fernbereichswarnsignal wird in diesem Fall als Signal zur Steuerung einer Bremsanlage zur Durchführung der Vollbremsung bereitgestellt. Die Vollbremsung stellt ein vom Fahrer fühlbares haptisches Signal dar und bezweckt zusätzlich zu der Warnung eine Reduzierung der Kollisionsgefahr oder zumindest eine Minderung von Kollisionsfolgen im Falle einer unvermeidbaren Kollision.

Vorzugsweise wird die Nahbereichswarngeschwindigkeitsschwelle größer als die Fernbereichswarngeschwindigkeitsschwelle gewählt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben.
Die Figur zeigt eine typische Verkehrssituation bei einer Rückwärtsfahrt, wie sie beispielsweise während des Rangierens bei einem Einparkvorgang auftreten kann.
Die Figur zeigt ein Fahrzeug 1, das sich mit einer Fahrgeschwindigkeit V1 nach rückwärts bewegt. Das Fahrzeug 1 umfasst eine nicht gezeigte Sensoranordnung, die beispielsweise als 24-GHz-Radarsystem ausgeführt ist und eine Reichweite von etwa 30 m aufweist. Die Sensoranordnung detektiert Hindernisse 2, 3, 4 aus der Umgebung des Fahrzeugs 1 und ermittelt de ren Abstände S12, S13, S14 zu dem Fahrzeug 1. Eine nicht gezeigte Auswerte- und Steuereinrichtung wertet die Signale der Sensoranordnung aus und entscheidet, ob eine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden soll, um ihn auf detektierte Hindernisse hinzuweisen. Berücksichtigt werden bei der Auswertung jedoch nur Hindernisse, die sich entweder in einem hinteren oder vorderen Nahbereich 10, 11 oder in einem hinteren Fernbereich 12 des Fahrzeugs 1 befinden.
Die Nahbereiche 10, 11 umfassen Bereiche, die unmittelbar an das Fahrzeug 1 angrenzen und die bis zu einem Abstand von 1 m vor bzw. 1,25 m hinter dem Fahrzeug 1 reichen. Der Fernbereich 12 befindet sich außerhalb des Nahbereichs 12 und umfasst einen Bereich, der von einer vorgegebenen Abstandsschwelle Sk von etwa 2 m bis zu einem Abstand von etwa 11 m hinter dem Fahrzeug 1 reicht.
Die Unterstützung des Fahrers beim Rückwärtsfahren besteht darin, dass in Abhängigkeit der Verkehrssituation ein Nahbereichswarnsignal oder Fernbereichswarnsignal an den Fahrer ausgegeben wird, um seine Aufmerksamkeit auf Hindernisse 2, 3, 4 im Nahbereich 10, 11 oder Fernbereich 12 zu lenken.
Bei einer Rückwärtsfahrt wird das Nahbereichswarnsignal dabei dann ausgegeben, wenn die Fahrgeschwindigkeit V1 des Fahrzeugs 1 kleiner als eine vorgegebene Nahbereichsgeschwindigkeitsschwelle Vp von beispielsweise 16 km/h ist und wenn zusätzlich ein Hindernis 3, 4 innerhalb des hinteren oder vorderen Nahbereichs 10, 11 erkannt worden ist. Über das Nahbereichswarnsignal wird dem Fahrer eine Rückmeldung über die Größe der freien Weglänge S13, S14 bis zu dem detektierten Hindernis 3, 4 gegeben. Die Ausgabe des Nahbereichswarnsignals kann beispielsweise in herkömmlicher Weise in Form einer optischen Leuchtbandanzeige erfolgen, die derart angesteuert wird, dass die Länge des Leuchtbands von der ermittelten freien Weglänge S13, S14 abhängig ist. Dabei kann für die vordere linke, vordere rechte, hintere linke und hintere rechte Seite des Fahrzeugs 1 jeweils eine Leuchtbandanzeige vorgesehen sein, um dem Fahrer auch eine Rückmeldung über die ungefähre Lage des detektierten Hindernisses zu geben. Zusätzlich kann bei sehr geringem Abstand, beispielsweise bei einem Abstand unterhalb von 30 cm, ein akustisches Signal, beispielsweise ein Dauerton oder ein intermittierender Ton als Nahbereichswarnsignal ausgegeben werden.
Das Nahbereichswarnsignal wird auch bei einer Vorwärtsfahrt ausgegeben. Im Unterschied zu einer Rückwärtsfahrt bleiben bei einer Vorwärtsfahrt Hindernisse 3 aus dem rückwärtigen Nahbereich 10 unberücksichtigt, ansonsten sind die Kriterien für die Ausgabe des Nahbereichswarnsignals die gleichen wie bei einer Rückwärtsfahrt.
Das Fernbereichswarnsignal wird nur bei einer Rückwärtsfahrt ausgegeben. Es wird dabei dann ausgegeben, wenn die Fahrgeschwindigkeit V1 des Fahrzeugs 1 betragsmäßig größer als eine vorgegebene Fernbereichswarngeschwindigkeitsschwelle Vk von beispielsweise 2 m/s ist, wenn weiterhin ein Hindernis 2, beispielsweise ein parkendes Fahrzeug, innerhalb des Fernbereichs 12 detektiert worden ist und der Abstand S12 zum Hindernis 2 somit größer als die vorgegebene Abstandsschwelle Sk ist und wenn zusätzlich beurteilt wird, dass die Gefahr einer Kollision mit diesem Hindernis 2 besteht.
Die Beurteilung, ob eine Kollisionsgefahr besteht, basiert dabei auf einer Beurteilung, dass eine Kollision mit dem Hindernis 2 nur noch durch eine starke Bremsung vermeidbar ist.
Bei dieser Beurteilung werden nur relevante Hindernisse aus dem Fernbereich 12 berücksichtigt, wobei ein Hindernis dann als relevant angesehen wird, wenn es sich in einem Fahrschlauch des Fahrzeugs 1 befindet, welcher einen in naher Zukunft wahrscheinlichen Aufenthaltsbereich des Fahrzeugs 1 darstellt. Der Fahrschlauch und kann in einfacher Weise ausgehend von ermittelten Istwerten der Fahrgeschwindigkeit V1, der Beschleunigung und des Lenkwinkels des Fahrzeugs 1 anhand von Bewegungsgleichungen berechnet werden.
Zur Prüfung, ob eine Kollisionsgefahr besteht, sind im Fahrzeug 1 Berechnungsmittel vorgesehen, mit denen die die Beschleunigung berechnet wird, mit der das Fahrzeug 1 abgebremst werden muss, um es noch vor dem Hindernis 2 zum Stehen zu bringen. Die Berechnung erfolgt gemäß der Gleichung
Hierbei bezeichnen â die berechnete Beschleunigung, V1 die aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1, S den Abstand S12 zwischen dem Fahrzeug 1 und dem im Fernbereich 12 detektierten Hindernis 2 und tr die Reaktionszeit des Fahrers.
Die Reaktionszeit tr wird derart vorgegeben, dass das Fernbereichswarnsignal so rechtzeitig ausgegeben wird, dass dem Fahrer noch ausreichen Zeit verbleibt, um das Fahrzeug 1 vor einer Kollision zum Stillstand zu bringen. Beispielsweise wird die Reaktionszeit tr auf 1 Sekunde gesetzt und kann in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit V1 und in Abhängigkeit davon, ob der Fahrer das Bremspedal bereits betätigt, variiert werden.
Ist die berechnete Beschleunigung â betragsmäßig größer als ein vorgegebener Beschleunigungsschwellwert a0 von beispielsweise 2 m/s², wird beurteilt, dass eine Kollisionsgefahr besteht. Das heißt, eine Kollisionsgefahr liegt vor, wenn der Fahrer das Fahrzeug 1 innerhalb der Reaktionszeit tr mit mehr als 2 m/s² abbremsen müsste, um eine Kollision zu verhindern. Die Kollisionsgefahr ist dabei umso größer je größer die Abweichung zwischen der berechneten Beschleunigung â und dem Beschleunigungsschwellwert a0 ist.
Der Beschleunigungsschwellwert a0 kann in Abhängigkeit des Fahrzustands, beispielsweise in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit V1 und der Beschleunigung des Fahrzeugs 1, variiert werden, um die Auslösekriterien für die Ausgabe des Fernbereichswarnsignals an die momentane Fahrsituation anzupassen.
Das Fernbereichswarnsignal wird vorzugsweise als akustisches Signal, beispielsweise als Dauerton ausgegeben. Denkbar ist jedoch auch eine Ausgabe als intermittierender Ton, dessen Frequenz oder Tastverhältnis von der Kollisionsgefahr abhängig ist. Denkbar ist zudem auch eine Ausgabe als haptisches Signal, beispielsweise als Pedalrütteln oder als eine ruckartige leichte Bremsung.
Es ist zudem denkbar, das Nahbereichswarnsignal gestuft auszugeben. So kann es in einer ersten Phase als akustisches Signal ausgegeben werden. Bei weiterhin andauernder Kollisionsgefahr kann es dann in einer zweiten Phase als haptisches Signal ausgegeben werden und in einer dritten Phase kann dann eine autonome Vollbremsung durchgeführt wird.
Es ist weiterhin denkbar, das Nahbereichswarnsignal und das Fernbereichswarnsignal derart bereit zu stellen, dass der Fahrer sie eindeutig voneinander unterscheiden kann. Dem Fahrer wird somit die Möglichkeit gegeben, einfach und schnell zu erkennen, woher die Gefahr droht: aus dem Nahbereich oder dem Fernbereich.

Claims

Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs (1) beim Fahren, insbesondere beim Rückwärtsfahren, wobei die Umgebung des Fahrzeugs (1) sensorisch erfasst wird, um Hindernisse (2, 3, 4) zu detektieren und deren Abstände (S12, S13, S14) zu dem Fahrzeug (1) zu ermitteln, und wobei basierend auf den ermittelten Abständen (S12, S13, S14) entschieden wird, ob ein Nahbereichswarnsignal oder Fernbereichswarnsignal an den Fahrer ausgegeben werden soll, dadurch gekennzeichnet, – dass das Nahbereichswarnsignal dann ausgegeben wird, wenn (a) ein Hindernis (3, 4) in einem Nahbereich (10, 11) des Fahrzeugs (1) erkannt worden ist und (b) die Fahrgeschwindigkeit (V1) des Fahrzeugs (1) kleiner als eine vorgegebene Nahbereichswarngeschwindigkeitsschwelle (Vp) ist, – und dass das Fernbereichswarnsignal dann ausgegeben wird, wenn (c) ein Hindernis (2) in einem außerhalb des Nahbereichs (10, 11) liegenden und von diesem beabstandeten Fernbereich (12) erkannt worden ist, (d) beurteilt wird, dass die Gefahr einer Kollision des Fahrzeugs (1) mit diesem Hindernis (2) besteht, und (e) die Fahrgeschwindigkeit (V1) des Fahrzeugs (1) größer als eine Fernbereichswarngeschwindigkeitsschwelle (Vk) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fernbereichswarnsignal nur während einer Rückwärtsfahrt ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilung, ob die Gefahr einer Kollision mit dem im Fernbereich (12) detektierten Hindernis (2) besteht, auf einer Beurteilung basiert, ob das Fahrzeug (1) zur Kollisionsvermeidung mit einer Beschleunigung (â) abgebremst werden muss, die betragsmäßig größer als eine vorgebbare Beschleunigungsschwelle (a0) ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrschlauch als ein in naher Zukunft wahrscheinlicher Aufenthaltsbereich des Fahrzeugs (1) ermittelt wird und dass nur solche Hindernisse (2) bei der Be urteilung der Kollisionsgefahr berücksichtigt werden, die sich im Fahrschlauch befinden.
Verfahren nach der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fahrer über das Nahbereichswarnsignal eine Rückmeldung über die Größe der freien Weglänge (S13, S14) bis zu einem erkannten Hindernis (3, 4) gegeben wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fernbereichswarnsignal als akustisches Signal ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fernbereichswarnsignal als haptisches Signal ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fernbereichswarnsignal in einer ersten Phase als akustisches Signal ausgegeben wird und bei weiterhin bestehender Kollisionsgefahr in einer zweiten Phase als haptisches Signal ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fernbereichswarnsignal in einer dritten Phase bei weiterhin bestehender Kollisionsgefahr als Signal zur Durchführung einer automatischen Vollbremsung bereitgestellt wird.
Verfahren nach der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nahbereichswarngeschwindigkeitsschwelle (Vp) größer als die Fernbereichswarngeschwindigkeitsschwelle (Vk) vorgegeben wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, mit Mitteln zur Detektion von Hindernissen (2, 3, 4) in der Umgebung des Fahrzeugs (1) und zur Ermittlung des Abstands (S12, S13, S14) zwischen dem Fahrzeug (1) und den detektierten Hindernissen (2, 3, 4), und mit einer Auswerte- und Steuereinrichtung zur Einschätzung der Kollisionsgefahr des Fahrzeugs (1) mit einem im Fernbereich (12) detektierten Hindernis (2) anhand einer Beschleunigung, mit der das Fahrzeug (1) zur Kollisionsvermeidung abzubremsen ist.