-
Die
Erfindung geht aus von einer Fahrerassistenzvorrichtung nach der
Gattung des Anspruchs 1. Zahlreiche Unfälle im Straßenverkehr sind auf schlechte
Sichtverhältnisse
zurückzuführen, bei
denen ein Fahrer ein vor ihm liegendes Hindernis oder eine Kurve
im Straßenverlauf
nicht oder nicht rechtzeitig erkannt hat. Aus der
DE 102 53 510 A1 ist eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Verbesserung der Sicht in einem Kraftfahrzeug
bekannt. Hierbei ist ein infrarotempfindliches Bildsensorsystem
vorgesehen, mit dem insbesondere eine Markierung des Fahrbahnverlaufs
in einer Anzeige dargestellt wird. Durch die Darstellung kann der
Fahrer den Fahrbahnverlauf besser erkennen und gegebenenfalls auf
Hindernisse in dem Fahrbahnverlauf angemessen reagieren.
-
Eine
Fahrsituation bei schlechten Sichtverhältnissen strengt den Fahrer
in besonderem Maße an.
Infolgedessen ermüdet
ein Fahrer schneller. Zudem kommt bei Nachtfahrten zu der Anstrengung durch
die schlechteren Sichtverhältnisse
möglicherweise
noch eine Ermüdung
des Fahrers aufgrund der Tageszeit hinzu. Andererseits sind die
Straßen
bei einem nächtlichen
Verkehr meistens leerer, so dass die an den Fahrer gerichtete Steuerungsaufgabe
des Fahrzeugs im Allgemeinen leichter fällt. Ferner ist im Allgemeinen
zudem die Anzahl von Eindrücken,
die auf einen Fahrer einwirken, bei schlechten Sichtverhältnissen,
z.B. bei Nebel oder bei Nacht, weitaus geringer als bei einer Fahrt
tagsüber.
Die hierdurch bedingte Monotonie kann möglicherweise zusätzlich zu einer
Ermüdung
des Fahrers beitragen.
-
Die
erfindungsgemäße Fahrerassistenzvorrichtung
mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, dass durch die Darstellung eines engeren Fahrwegverlaufs
eine höhere
Anforderung für
die Steuerung des Fahrzeugs an den Fahrer gestellt wird. Um dem
engeren Fahrwegverlauf folgen zu können und um den damit verbundenen
höheren
Anforderungen an eine genaue Fahrweise genügen zu können, muss sich der Fahrer mehr
konzentrieren. Durch die anspruchsvollere Fahraufgabe wird der Fahrer
wacher und seiner Ermüdung
wird entgegengewirkt. Indem eine erfindungsgemäße Fahrerassistenzvorrichtung
dem Fahrer mit einer entsprechenden Darstellung einer engeren Fahrspur
oder einer engeren Fahrbahn eine anspruchsvollere Fahraufgabe bietet,
die der Ermüdung
entgegenwirken kann, wird zudem vermieden, dass sich der Fahrer,
z.B. durch eine Erhöhung
der Fahrzeuggeschwindigkeit, selbst eine anspruchsvollere Fahraufgabe
stellt. Die mit der Erhöhung
der Geschwindigkeit verbundenen zusätzlichen Risiken können daher
vermieden werden. Ferner wird die Aufmerksamkeit des Fahrers vermehrt
auf den Fahrweg gelenkt, so dass er Hindernisse zügig erkennen kann.
Insgesamt kann die höhere
Anforderung an den Fahrer auch dazu führen, dass der Fahrer selbst langsamer
fährt.
Hierdurch kann vermieden werden, dass ein Fahrer z.B. bei Nacht
auf einer leeren, gut ausgebauten Straße dazu verleitet wird, die
angegebene Höchstgeschwindigkeit,
die möglicherweise
auf einen Betrieb der Straße
bei Tag ausgerichtet ist, zu überschreiten
und möglicherweise
bei einer Geschwindigkeitskontrolle entsprechend bestraft zu werden.
-
Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch
angegebenen Fahrerassistenzvorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft
ist es, eine verengte Darstellung der Fahrbahn auf den Fall zu beschränken, dass
der Fahrer tatsächlich
ermüdet
ist. Einerseits erhält
hierdurch der Fahrer unmittelbar eine Rückmeldung darüber, dass
die Fahrzeugelektronik eine mögliche
Ermüdung
festgestellt hat. Andererseits kann er hierdurch möglicherweise
eine schlechtere Fahrleistung infolge der Ermüdung besser erkennen, als bei
einem Fahren auf einer sehr breiten Straße, auf der der Fahrer mögliche Ungenauigkeiten
und Fahrfehler bei der Steuerung seines Fahrzeugs unter Umständen nicht
wahrnimmt.
-
Ferner
ist es vorteilhaft, eine Kamera vorzusehen, die ein Umgebungsbild
aufnimmt, wobei in das Umgebungsbild entsprechend dem Fahrbahnverlauf
und/oder dem Fahrspurverlauf Markierungen eingetragen werden. Durch
eine Betrachtung der Anzeige kann sich der Fahrer über den
Fahrbahnverlauf informieren, auch wenn er selber die Fahrbahn nicht einsehen
kann. Ist die Kamera z.B. als eine Infrarot-Kamera ausgeführt, wird
es dem Fahrer hiermit ermöglicht,
trotz Nebel mögliche
Hindernisse vor dem Fahrzeug wahrzunehmen. Andererseits kann dem
Fahrer erfindungsgemäß eine verengte
Fahrbahn bzw. Fahrspur angezeigt werden, so dass er in entsprechender
Weise das Fahrzeug auf einer solchen Spur mit angepasster Geschwindigkeit
steuert.
-
Ferner
ist es vorteilhaft, den Fahrbahn- und/oder Fahrspurverlauf in eine
Windschutzscheibe eines Fahrzeugs einzublenden. Hierdurch wird es
ermöglicht,
einen entsprechenden Fahrbahn- und/oder Fahrspurverlauf ortskorrekt
in die Windschutzschreibe so einzutragen, dass ein Fahrer die Markierungen so
wahrnimmt, als wären
sie auf den Fahrbahnbelag aufgetragen. Hierdurch wird das Fahren
entlang der verengten Fahrbahn bzw. Fahrspur für den Fahrer erleichtert: Er
kann die verengte Fahrbahn bzw. Fahrspur wahrnehmen, ohne seinen
Blick von der tatsächlichen
Situation in dem Fahrraum vor dem Fahrzeug abwenden zu müssen.
-
Weiterhin
ist es vorteilhaft, den Fahrer bereits dann zu warnen, wenn er den
eingeengten, dargestellten Bereich der Fahrbahn bzw. Fahrspur verlässt. Somit
kann der Fahrer frühzeitig
gewarnt werden, wenn er beispielsweise durch einen Sekundenschlaf
die Kontrolle über
sein Fahrzeug verloren hat. Ferner kann der Fahrer auch ein Zunehmen
von Fahrfehlern in Form von Fahrbahnüberschreitungen erkennen und
gegebenenfalls eine Pause bei seiner Fahrt einlegen.
-
Weiterhin
ist es vorteilhaft, den dargestellten Fahrweg bzw. die dargestellte
Fahrspur mit einer zunehmenden Müdigkeit
des Fahrers zu verengen. Je müder
der Fahrer wird, desto anspruchsvoller wird damit die an ihn gestellte
Fahraufgabe. Je müder also
der Fahrer wird, desto mehr muss er sich konzentrieren, um dem eingeengten
Fahrbahnverlauf bzw. Fahrspurverlauf folgen zu können.
-
Weiterhin
ist es vorteilhaft, eine Rückkopplung
dahingehend vorzunehmen, dass eine Überschreitung des eingeengten
Fahrbahn- bzw. Fahrspurverlaufs wiederum für eine Bestimmung der Müdigkeit
des Fahrers zu verwenden. Es ist bekannt, dass bei zunehmender Müdigkeit
des Fahrers die Genauigkeit seiner Fahrweise abnimmt und die Anzahl
von Lenkradkorrekturen zunimmt. Mit der Müdigkeit steigt auch die Wahrscheinlichkeit,
dass ein Fahrer die eingeengte, dargestellte Fahrspur verlässt. Mit
einer Zunahme des Überschreitens
der eingeengten Fahrbahn bzw. Fahrspur kann somit auf eine zunehmende
Müdigkeit
des Fahrers geschlossen werden.
-
Zeichnung
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen 1 eine schematische Ansicht auf ein Fahrzeug mit
einer erfindungsgemäßen Fahrerassistenzvorrichtung, 2 ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Fahrerassistenzvorrichtung, 3 ein
Ausführungsbeispiel
für eine
Anzeigendarstellung eines eingeengten Fahrbahn- bzw. Fahrspurverlaufs.
-
Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
-
In
der 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 schematisch
in einer Aufsicht dargestellt. In einem vorderen Bereich des Fahrzeugs
ist eine Kamera 2 angeordnet, die in einem optischen Wellenlängenbereich
einen Bereich vor dem Fahrzeug beobachtet. Insbesondere ist die
Kamera 2 auch zur Wahrnehmung von Infrarotsignalen in der
Lage, so dass sie auch bei Dunkelheit oder Nebel eine Situation
vor dem Fahrzeug erfassen kann. Gegebenenfalls sind ergänzend oder
alternativ optische Sensoren 3 an den Fahrzeugecken angeordnet,
die insbesondere dazu ausgelegt sind, Fahrbahnmarkierungen optisch
zu detektieren. Die Kamera 2 und/oder oder die optischen Sensoren
sind mit einer Auswerteeinheit 4 verbunden, die die von
der Kamera 2 bzw. den optischen Sensoren 3 aufgenommenen
Bilddaten verarbeitet. Hierzu weist die Auswerteeinheit 4 eine
Recheneinheit 12 auf, mittels der die optischen Daten der
Szenerie vor dem Fahrzeug ausgewertet werden. Insbesondere ist die
Auswerteeinheit 4 dazu ausgelegt, den Fahrbahnverlauf aus
den ermittelten optischen Daten zu bestimmen. Dies erfolgt beispielsweise durch
eine Bildanalyse, bei der Fahrbahnmarkierungen in dem Bild erfasst
und als eine Position des Fahrbahnverlaufs bzw. des Fahrspurverlaufs
ausgewertet werden. Mit dem Fahrbahnverlauf ist damit die gesamte,
vor dem Fahrzeug sich befindende, zum Befahren geeignete Fläche bezeichnet.
Bei Straßen ohne
Mittelmarkierungen oder bei einspurigen Straßen kann dabei die Fahrbahn
insgesamt identisch mit einer Fahrspur sein: Hierbei soll die Fahrspur
denjenigen Teil der Fahrbahn bezeichnen, der für ein Befahren für das Fahrzeug
vorgesehen ist. Dies kann z.B. eine Fahrspur bei einer zweispurigen
Straße
mit Gegenverkehr sein. Bei einer mehrspurigen Straße für eine Richtung,
z.B. bei einer Autobahn, soll die Fahrspur diejenige Spur bezeichnen,
die von dem Fahrzeug aktuell gewählt
wird. Die Auswerteeinheit 4 ist mit einer Anzeige 5 verbunden,
in der seitliche Begrenzungen der Fahrspur und/oder der Fahrbahn eingeblendet
werden.
-
In
einer ersten Ausführungsform
ist die Anzeige 5 als eine sogenannte Head-Up-Anzeige ausgebildet,
bei der eine Projektion in die Windschutzscheibe des Fahrzeugs oder
in eine zwischen dem Fahrer und der Windschutzscheibe befindliche
Projektionsfläche
erfolgt. Die Projektion erfolgt dabei bevorzugt derart, dass die
Fahrbahn- bzw.
-
Fahrspurmarkierungen
so projiziert werden, dass sie für
den Fahrer als auf dem Fahrweg angeordnet erscheinen. In erfindungsgemäßer Weise
erfolgt dabei die Projektion der Fahrbahn bzw. der Fahrspurmarkierungen
nicht in der Weise, dass sich die projizierten Fahrbahnmarkierungen
mit den tatsächlichen
Fahrbahnmarkierungen überdecken.
Vielmehr werden die Markierungen zur Begrenzung einer Fahrbahn oder
einer Fahrspur oder gegebenenfalls beide derart in die Anzeige eingeblendet,
dass die von den eingeblendeten Markierungen in der Anzeige begrenzte
Fahrspur innerhalb der tatsächlichen
Fahrspur liegt und dabei enger ist als die tatsächliche Fahrspur. Entsprechendes
gilt für
eine Darstellung einer Fahrbahn. Auf diese Weise wird eine Art künstlicher
Fahrspur bzw. Fahrbahn geschaffen, auf der der Fahrer nun Fahren
soll und die keine ihr entsprechende Markierung im tatsächlichen
Straßenbild
aufweist. Stattdessen wird dem Fahrer eine verengte Fahrbahn bzw.
Fahrspur angezeigt. Die Festlegung der eingeblendeten Fahrspurbreite
ist dabei insbesondere von der Breite der zur Verfügung stehenden
Fahrspur bzw. Fahrbahn und von der Breite des Fahrzeugs selbst abhängig. Die
Breite der dargestellten Fahrspur sollte z.B. die Breite des Fahrzeugs zuzüglich 20%
nicht unterschreiten. Je nach Fahrsituation oder Breite der zur
Verfügung
stehenden Fahrspur könnte
dann eine Einblendung einer verengten Fahrspur z.B. mit einem Wert
von Fahrzeugbreite + 20%, + 40% oder + 60% der eigenen Fahrzeugbreite
erfolgen, wobei das Maß inwieweit
eine Darstellung enger als die tatsächliche Breite der Fahrspur
bzw. Fahrbahn ist, hierbei zusätzlich
durch die Fahrzeugbreite beeinflusst wird. Ferner ist es auch möglich, die
Darstellung der Fahrspurbreite in die Mitte zwischen der Breite
des eigenen Fahrzeugs und der gesamten Fahrspurbreite zu legen.
Ferner ist es auch möglich,
in der Darstellung einer verengten Fahrspur oder Fahrbahn zu beiden
Seiten der Begrenzung der Fahrspur einen vorgegebenen Abstand in
einem Bereich von 30 vom bis zu 1m, insbesondere z.B. von 50 cm,
zu lassen. In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, dass
Markierungen für
die verengte Fahrspur zusätzlich
zu Markierungen angezeigt werden, die eine tastsächliche Breite der Fahrspur
und/oder der Fahrbahn zeigen. So ist es z.B. möglich, dass die tatsächlichen
Fahrbahnbegrenzungsmarkierungen links und rechts zusätzlich eingeblendet
werden, nicht jedoch ein Mittelstreifen der Fahrbahn. Stattdessen
wird eine verengte Fahrbahn in der Weise projiziert, dass ihre Begrenzung
jeweils einen entsprechenden Abstand zu dem tatsächlichen Mittelstreifen und
zu der dargestellten, seitlichen Fahrbahnbegrenzung aufweist.
-
Die
Daten für
die Projektion der Markierungen zur Darstellung der Fahrbahn und/oder
der Fahrspur werden von der Recheneinheit 12 bereitgestellt. Hierbei
werden bevorzugt die Fahrzeugabmaße berücksichtigt, die in einem Speicher 6 abgelegt
sind. Um eine Position des Fahrzeugs in Bezug auf den erfassten
Fahrweg feststellen zu können,
ist ein Radsensor 7 und ein Lenkwinkelsensor 8 vorgesehen. Hiermit
kann die von dem Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke
mittels einer Auswertung der Raddrehung und ein eingeschlagener
Lenkwinkel mittels des Lenkwinkelsensors erfasst werden. Insbesondere
ist es hierdurch auch möglich,
die Position des Fahrzeugs sowohl mit den Fahrzeugmarkierungen selbst,
aber auch mit den berechneten Begrenzungen der Fahrbahn bzw. der
Fahrspur zu vergleichen. Wird festgestellt, dass der Fahrer die
tatsächliche oder
die berechnete Fahrbahn verlässt,
so wird über einen
Lautsprecher 9 eine akustische Warnung ausgegeben. Ergänzend oder
alternativ kann auch eine optische Warnung über die Anzeige 5 erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsform
ist es auch möglich, dass
sich die ausgegebenen Warnsignale derart unterscheiden, dass ein
Fahrer erkennen kann, ob er die tatsächliche Fahrbahnbegrenzung
oder die verengte, berechnete Fahrbahnbegrenzung mit dem Fahrzeug überschritten
hat.
-
Die
Auswerteeinheit 4 ist ferner gemäß einer besonderen Ausführungsform
mit einer Fahrerzustandserkennung 10 verbunden. Die Fahrerzustandserkennung 10 dient
dazu, eine Müdigkeit
des Fahrers zu erfassen. Stellt die Fahrerzustandserkennung 10 fest,
dass der Fahrer müde
ist, so wird ein entsprechendes Signal an die Auswerteeinheit 4 weitergegeben.
In einer Ausführungsform
werden bei einem Fahrer, bei dem keine Müdigkeit vorliegt, der tatsächliche
Verlauf von Fahrbahn und/oder Fahrspur in der Anzeige 5 dargestellt.
Erst wenn eine Müdigkeit des
Fahrers erfasst wird, wird eine verengte Fahrbahn bzw. Fahrspur
in der Anzeige 5 dargestellt. In einer weiteren Ausführungsform
kann der Fahrer jedoch auch selbst eine Darstellung einer verengten Fahrbahn
bzw. Fahrspur auslösen.
-
Eine
Müdigkeitserfassung
kann z.B. durch eine Beobachtung der Lidschlagsfrequenz des Fahrers
mittels einer geeigneten Kamera erfolgen. Ferner ist es auch möglich, das
Lenkverhalten des Fahrers auszuwerten und bei einer zunehmenden
Amplitude von Lenkbewegungen, insbesondere bei einer Korrektur einer
Geradeausfahrt, auf eine erhöhte
Müdigkeit
des Fahrers zu schließen.
Weiterhin ist es möglich,
aus der Tageszeit und/oder der bisherigen Dauer der Fahrt auf eine
potentielle Ermüdung
des Fahrers zu schließen.
Beliebige andere, insbesondere physiologische Messungen, wie z.B.
eine Messung der Herzschlagsfrequenz oder der Hauttemperatur, können ebenfalls
zur Bestimmung der Müdigkeit
des Fahrers ausgewertet werden. Möglicherweise können auch
eine Vielzahl entsprechender Messgrößen verknüpft werden, um zu entscheiden,
ob der Fahrer müde
ist oder nicht. Weitere Daten können beispielsweise über einen
Datenbus 11 für
die Auswertung herangezogen werden, z.B. das Beschleunigungs- und
Abbremsverhalten des Fahrers.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
ist es auch möglich,
dass ein Grad der Müdigkeit
des Fahrers ermittelt wird. Verschiedene Grade von Müdigkeit
können
z.B. unterschiedlichen Bereichen der Liedschlagsfrequenz oder unterschiedlichen
Häufigkeiten
von Lenkkorrekturen zugewiesen werden. Je müder ein Fahrer ist, umso schmaler
wird ihm der verengte Fahrwegsverlauf angezeigt. Z.B. kann die Breite
von 160% der Fahrzeugbreite für
eine Darstellung einer Fahrspur auf 120% der Fahrzeugbreite mit einem
zunehmenden Grad der Müdigkeit
verringert werden.
-
In
der 2 ist ein Verfahren zum Betrieb der in der 1 gezeigten
Fahrerassistenzvorrichtung schematisch dargestellt. In Abhängigkeit
von einer Müdigkeitsüberwachung 20 wird
eine Aktivierung 21 einer verengten Darstellung des Fahrwegs
in der Anzeige durchgeführt.
Gestrichelt dargestellt ist, dass die verengte Darstellung auch
von dem Fahrer 22 manuell ausgelöst werden kann. Infolge der
Aktivierung 21 erfolgt in der Anzeige eine Darstellung
von ergänzenden
Fahrbahnmarkierungen 23, die gegenüber der tatsächlichen
Fahrbahn- bzw. Fahrspurbreite verengt ist. Dies gibt eine entsprechende
Rückmeldung
an den Fahrer 22, der nun eine anspruchsvollere Fahraufgabe
zu bewältigen
hat. Hierdurch wird das Fahrverhalten 24 des Fahrers wiederum
beeinflusst. Das Fahrverhalten wiederum beeinflusst die Müdigkeitsüberwachung 20,
so dass gegebenenfalls die Müdigkeitsbewertung
geändert
wird. Ferner wird die berechnete Breite der verengten, dargestellten Fahrspur
bzw. Fahrbahn an die Müdigkeitsüberwachung 20 übertragen,
so dass für
einen Vergleich des tatsächlich
gefahrenen Fahrwegs mit dem angezeigten Fahrweg aktualisierte Daten
zur Verfügung
stehen. Durch den Vergleich kann festgestellt werden, ob sich der
Fahrer an einen ihm gezeigten, gegenüber dem tatsächlichen
Fahrweg verengten Fahrwegverlauf hält. Ist dies nicht der Fall,
so ist wiederum auf eine erhöhte
Müdigkeit
zu schließen.
-
In
der 3 ist eine Windschutzscheibe 30 dargestellt,
in der eine Straße 31 sichtbar
ist. Die Straße
weist eine linke Randmarkierung 32 und eine rechte Randmarkierung 37 auf.
Ferner weist die Straße
einen Mittelstreifen 34 auf. Eine Projektionsanzeige, z.B.
einer Laserprojektion, projiziert eine Fahrspur 33 in der
Weise, dass eine linke Fahrspurmarkierung 35 und eine rechte
Fahrspurmarkierung 36 derart auf die Windschutzscheibe 30 projiziert
werden, dass die Markierungen 35, 36 als ein virtuelles Bild
so erscheinen, als dass sie vor dem Fahrer auf der Straße 31 aufgebracht
wären.
Die Aufgabe des Fahrers ist es nun, das Fahrzeug zwischen den Markierungen 35 und 36 zu
steuern.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
ist es auch möglich,
die Anzeige 5 als eine Bildschirmanzeige, z.B. als eine
Flüssigkristallanzeige,
auszuführen.
Die Bildschirmanzeige ist vor dem Fahrer z.B. an der Instrumententafel
angeordnet. In der Bildschirmanzeige wird das von der Kamera 2 aufgenommene Bild
des Fahrwegs vor dem Fahrer dargestellt. Die Markierungen werden
von der Auswerteeinheit 4 berechnet und in die Bilddarstellung
eingetragen. Auch in dieser Bilddarstellung ist es möglich, eine
verengte Fahrbahn entsprechend darzustellen. Der Fahrer kann sich
durch einen kurzen Blick auf die Anzeige über die Position der berechneten
Fahrbahn informieren und bei seiner Fahrt einen entsprechenden Abstand
zu den gezeigten Markierungen wählen. Wird
dem Fahrer bei einem Überfahren
einer Markierung eine entsprechende, insbesondere akustische Rückmeldung
gegeben, so kann er ebenfalls die anspruchsvollere Fahraufgabe erfüllen und
das Fahrzeug auf der verengten Fahrspur steuern.
-
Anstelle
der Darstellung einer verengten Fahrbahn bzw. Fahrspur mittels seitlicher
Fahrbahnmarkierungen ist es auch möglich, in einer Anzeige die
Fahrfläche,
z.B. durch eine Einfärbung
des relevanten Fahrbahnbereichs, hervorzuheben.