DE102005043471A1

DE102005043471A1 - Verfahren zur Ansteuerung eines verkehrsadaptiven Assistenzsystems, Abstandsregeltempomat und Tempomat

Info

Publication number: DE102005043471A1
Application number: DE102005043471A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Hiller; Boris Prof. Dr. Kerner; Gerhard Dipl.-Ing. Nöcker; Matthias Dipl.-Ing. Schulze
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2007-03-15

Abstract

Ein Verfahren zur Ansteuerung eines fahrzeugseitigen verkehrsadaptiven Assistenzsystems (ART), wobei ein Verkehrszustand aus Umgebungsinformationen abgeschätzt wird und abhängig vom Ergebnis dieser Abschätzung dann Parameter zur Ansteuerung des verkehrsadaptiven Assistenzsystems selektiert werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein modellgestützter Beobachter (B) zur Abschätzung wenigstens zweier räumlich und/oder zeitlich verschiedener Streckenabschnitte (A1, A2) vorgesehen ist, wobei die Parameter zur Ansteuerung des verkehrsadaptiven Assistenzsystems abhängig vom Ergebnis der Abschätzung der wenigstens zwei Streckenabschnitte selektiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines fahrzeugseitigen verkehrsadaptiven Assistenzsystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Abstandsregeltempomat und einen Tempomat in einem Fahrzeug. Solche verkehrsadaptiven Assistenzsysteme dienen zur Erhöhung von Komfort und Sicherheit in modernen Fahrzeugen.

Die DE 198 30 626 A1 beschreibt eine Einrichtung zur Erhöhung der Verkehrssicherheit, wobei Objekte, die sich auf oder an der Straße befinden können, mit Sendern geringer Reichweite versehen sind, die sicherheitsrelevante Daten in einer Form aussenden, die von in Fahrzeugen angeordneten Empfängern empfangbar sind. Die Empfänger sind mit jeweils einer Auswerteeinrichtung verbunden, welche die in den empfangenen Daten enthaltenen Informationen mit den Betriebsdaten des eigenen Fahrzeugs vergleicht und danach entscheidet, ob die jeweils von einem Sender eines Objekts empfangenen Daten für das eigene Fahrzeug relevant sind. Bei Relevanz der jeweiligen Daten erfolgt im eigenen Fahrzeug eine Anzeige.

Die WO 01/97196 A1 schlägt ein fahrerunterstützendes Assistenzsystem vor, bei dem zur Berechnung der Fahrempfehlungen FCD- sowie XFCD-Daten zur Erfassung der eigenen Fahrsituation und der vorausliegenden Verkehrssituation berücksichtigt werden.

In der DE 100 43 797 A1 wird ein integriertes Verkehrsüberwachungssystem vorgestellt mit Einrichtungen zum Messen von Umwelt- und Wetterdaten, mit Verkehrssensoren und einer Verkehrsüberwachungszentrale zum Speichern und Verarbeiten der erfassten Daten, und Kommunikationseinrichtungen zur Durchführung des Datenaustauschs mit den Messeinrichtungen und mit den Nutzern der Daten, sowie ein Fahrerassistenzsystem das autonom arbeitet oder Teil des integrierten Verkehrsüberwachungssystems ist. Dabei nimmt das integrierte Verkehrsüberwachungssystem und/oder das Fahrerassistenzsystem zur Verringerung der Umweltbelastung Stelleingriffe in ein Verkehrssystem vor, die eine Ausgabe von Informationen, Warnungen und/oder Empfehlungen an Verkehrsteilnehmer sowie Eingriffe in die Infrastruktur und/oder Eingriffe ins Fahrzeug umfassen.

In A. Hiller: Lokaler Verkehr als Input für Assistenzsysteme, Tagungsband Workshop Fahrerassistenzsysteme, ISBN 3-9809121-0-8, Karlsruhe, Deutschland, 2002 (http://www.mrt.unikarlsruhe.de/fas03_tagungsband.php) wird die Beobachtung der Verkehrslage in einem Abschnitt mit Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation beschrieben. Hierbei wird im Besonderen auf die Beschreibung eines Abschnitts von 500m Länge vor dem Fahrzeug durch die Parameter mittlere Geschwindigkeit und Geschwindigkeitsgradient eingegangen. In G. Nöcker, K. Metzger, B. Kerner: Vorausschauende Fahrerassistenz, Tagungsband 3. Workshop Fahrerassistenzsysteme, ISBN 3-9809121-1-6, Karlsruhe, Deutschland, Karlsruhe, 2005 (http://www.mrt.unikarlsruhe.de/fas05_tagungsband.php) wird die Adaption der Parameter Abstand und Maximalgeschwindigkeit eines Abstandsregeltempomaten auf einer solchen Verkehrslageschätzung beschrieben. Dabei bleibt der bekannte Regelkreis zur Abstands regelung auf Basis der Radardaten einzelner vorausfahrender Fahrzeuge unangetastet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Ansteuerung eines fahrzeugseitigen verkehrsadaptiven Assistenzsystems anzugeben.

Erfindungsgemäß ist wenigstens ein modellgestützter Beobachter zur Abschätzung wenigstens zweier räumlich und/oder zeitlich verschiedener Streckenabschnitte vorgesehen, wobei die Parameter zur Ansteuerung des verkehrsadaptiven Assistenzsystems abhängig vom Ergebnis der Abschätzung der wenigstens zwei Streckenabschnitte selektiert werden. Dabei bezeichnet der Ausdruck „modellgestützter Beobachter" ein an sich bekanntes Rechenverfahren zur Bestimmung orts- und/oder zeitabhängiger Größen für vorgebbare Orts- und/oder Zeitintervalle bzw. -Positionen, unter Verwendung einiger weniger Anfangs- bzw. Randbedingungen. Dieses im Folgenden nur noch „Beobachter" genannte Rechenverfahren ermöglicht also gewissermaßen eine „Vorausschau", indem die weitere Entwicklung aktuell herrschender Bedingungen untersucht wird. Damit gelingt eine verbesserte Informationsbeschaffung durch Gewinnung von Verkehrsinformation zur Ansteuerung eines verkehrsadaptiven Assistenzsystems.

Durch die Erfindung ergibt sich nun eine erheblich verbesserte Vorausschaumöglichkeit über den Verkehrszustand, beispielsweise in einer Fahrzeugumgebung, indem eine Betrachtung nicht nur eines – also beispielsweise des aktuell vom Fahrzeug befahrenen Streckenabschnitts zur aktuellen Zeit – sondern vielmehr mehrerer, räumlich und/oder zeitlich verschiedener Streckenabschnitte vorgesehen ist. Diese Möglichkeit stellt eine wesentliche Erweiterung dar, als Grundlage einer verbesserten Ansteuerung verkehrsadaptiver Assistenzsysteme.

So kann beispielsweise zusätzlich zu einem ersten Streckenabschnitt mit dem unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeug nun ebenfalls ein zweiter, weiter voraus greifender Streckenabschnitt betrachtet werden. Dies ergibt durch die größere Vorausschau mittels des zweiten Streckenabschnittes dann eine besonders komfortable Regelung, wobei jedoch durch die Berücksichtigung des ersten Streckenabschnittes der Sicherheitsaspekt gewahrt bleibt. Ein anderes Beispiel wäre eine Betrachtung von zeitlich kürzeren zusammen mit zeitlich längeren Perioden, oder eine Vorausschau auf einen voraus liegenden Streckenabschnitt zum Zeitpunkt der voraussichtlichen Befahrung durch das Fahrzeug. Die Erfindung eröffnet hier eine Fülle an neuen Möglichkeiten, welche dann eine zielgenauere Selektion der Parameter des verkehrsadaptiven Assistenzsystems ermöglichen. Eine Vielzahl verkehrsadaptiver Assistenzsysteme kann mithin von der Erfindung profitieren, z.B. ein Abstandsregeltempomat oder auch eine fahrzeugseitige Voransteuerung für kritische Situationen („Presafe").

Natürlich muss der Beobachter dabei nicht stets derselbe sein, vielmehr werden vorteilhaft an die jeweiligen Vorausschaubbedingungen angepasste Rechenmodelle eingesetzt. Beispielhaft genannt seien hier mikroskopische Beobachter für besonders exakte Betrachtung einiger weniger Fahrzeuge sowie makroskopische Beobachter für eine eher grobe, dafür aber schnelle erste Abschätzung verkehrlicher Gegebenheiten. Insbesondere kann ein an eine jeweilige Umgebungsinformation speziell angepasster Beobachter eingesetzt werden, beispielsweise der erwähnte mikroskopische Beobachter für die relativ genauen Daten weniger Fahrzeuge, welche durch fahrzeugseitige Sensorik gewonnen werden.

Mithin ergibt sich die modellgestützte Möglichkeit einer anpassungsfähigen örtlichen und/oder zeitlichen Vorausschau, ausgehend von einer jeweiligen Umgebungsinformation. Abhängig von der Zusammenschau der Ergebnisse der verschiedenen Streckenabschnitte erfolgt dann die Selektion der fahrzeugseitigen Parameter. Dabei ergeben sich äußerst flexible Einsatzmöglichkeiten, indem beispielsweise abhängig von der aktuellen Verkehrssituation die Anzahl bzw. Art der betrachteten Streckenabschnitte vorgebbar ausgestaltet werden. Beispielsweise werden bei dichtem Verkehr oder sich schnell ändernden Verkehrsverhältnissen andere Beobachter eingesetzt als bei ruhigem Verkehr. Auch ist natürlich jeweils eine spezielle Adaption des Beobachters an die Besonderheiten der Vorausschau möglich, beispielsweise besonders feine oder grobe Orts- und/oder Zeitschrittweiten.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Streckenabschnitt unter Verwendung der fahrzeugseitigen Sensorik und wenigstens ein weiterer Streckenabschnitt unter Verwendung drahtlos ins Fahrzeug übertragener Daten abgeschätzt werden. Hiermit wird in vorteilhafter Weise der größeren Vorausschau der drahtlos übertragenen Daten Rechnung getragen. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der unter Verwendung der fahrzeugseitigen Sensorik abgeschätzte Streckenabschnitt von dem wenigstens einen weiteren abgeschätzten Streckenabschnitt zumindest teilweise umfasst ist.

Die Erfindung kann fahrzeugseitig vorgesehen sein, beispielsweise einzeln einem jeweiligen fahrzeugseitigen System zugeordnet oder als zentrales Steuergerät zur Versorgung mehrerer fahrzeugseitiger Systeme. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere Beobachter auch fahrzeugextern vorgesehen sein, beispielsweise in einer über Mobilfunk angebundenen Zentrale. Zwar entsteht hierdurch größerer Aufwand und höhere Kosten, dafür kann jedoch eine solche Zentrale besonders leistungsfähige Rechner und/oder besonders aufwendige Senso rik nutzen. Die von der Zentrale benötigte Fahrzeugposition wir beispielsweise zusammen mit einer entsprechenden Anfrage an die Zentrale verfügbar gemacht.

Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Fig. eine Realisierungsform der Erfindung.
In der oberen Hälfte von Fig. ist eine Fahrstrecke S mit mehreren, durch Rechtecke symbolisierten Fahrzeugen dargestellt. Im Fahrzeug 1 ist das erfindungsgemäße Verfahren, zur Ansteuerung eines Abstandsregeltempomaten ART, mittels eines Steuergerätes realisiert. Weiterhin verfügt das Fahrzeug 1 über Mittel zur Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation FFK mit weiteren Fahrzeugen.
Fahrzeug 1 gewinnt unter Verwendung fahrzeugseitiger Sensorik mittels eines Beobachters auf einem detaillierten mikroskopischen Modell Information über die Fahrzeuge der direkten Umgebung, nämlich über die beiden direkt vorausfahrenden Fahrzeuge. Dazu gewinnt das Fahrzeug 1 unter Verwendung von Daten fahrzeugseitiger Sensoren des ART, nämlich einer Radareinrichtung mit nachgeschalteter Messwertverarbeitung, eine erste Umgebungsinformation. Diese umfasst die Größen v^(ACC) und g^(ACC), als Geschwindigkeitsdifferenz und Zeitabstand des Fahrzeugs 1 zum unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeug. Vom weit vor dem Fahrzeug 1 fahrenden Fahrzeug 2 wird eine zweite Umgebungsinformation unter Verwendung von drahtlos vermittels FFK ins Fahrzeug übertragener Daten gewonnen. Diese umfasst die Größen v^(FFK)und g^(FFK), als Geschwindigkeitsdifferenz und Zeitabstand des Fahrzeugs 1 zum Fahrzeug 2. Dabei wird v^(FFK) aus der Differenz der vom Fahrzeug 1 gemessenen Geschwindigkeit mit der vom Fahrzeug 2 per Fahrzeug-Fahrzeug- Kommunikation übertragenen Geschwindigkeit und g^(FFK) über eine Laufzeitmessung gewonnen.
Die erste und zweite Umgebungsinformation wird nun vom Steuergerät des Fahrzeugs 1 verarbeitet. Die Verarbeitung beinhaltet einen modellgestützten mikroskopischen Beobachter B, welcher symbolisch in der unteren Hälfte von Fig. angedeutet ist. Dieser Algorithmus verarbeitet die erste Umgebungsinformation, zur Abschätzung eines ersten Streckenabschnittes A1. Ebenfalls verarbeitet dieser Algorithmus die zweite Umgebungsinformation zur Abschätzung eines zweiten Streckenabschnittes A2. Der erste Streckenabschnitt A1 ist dabei vom zweiten Streckenabschnitt A2 mit umfasst, wobei die beiden Streckenabschnitte deutlich erkennbar räumlich verschieden sind.
Der erste Streckenabschnitt A1 stellt sich als ein mikroskopisches Modell des Fahrzeugs 1, nämlich 1', sowie ggf. eines diesem vorausfahrenden Fahrzeugs, dar, mit dem durch die erste Umgebungsinformation abgedeckten Streckenabschnitt A1. Der zweite Streckenabschnitt A2 stellt sich als ein mikroskopisches Modell der Fahrzeuge 1 und 2, nämlich 1' und 2', dar, mit dem durch die zweite Umgebungsinformation abgedeckten Streckenabschnitt A2. Dies ermöglicht eine unterschiedliche Betrachtung der recht genauen und umfassenden ersten Umgebungsinformation gegenüber der eher punktuellen zweiten Umgebungsinformation. Durch die entsprechende Berücksichtigung der zweiten Umgebungsinformation kann die Vorausschau wesentlich verbessert werden, wobei der modellgestützte mikroskopische Beobachter B zur Abschätzung der Streckenabschnitte A1 und A2 die erste bzw. zweite Umgebungsinformation verwendet. Weiterhin ist das Zeitintervall, für das der Beobachter den Streckenabschnitt A1 abschätzt, kleiner als das für den Streckenabschnitt A2 verwendete, weil A1 eine geringere örtliche Erstreckung aufweist als A2 und somit auch schneller vom Fahrzeug 1 durchfahren ist.
Abhängig vom Ergebnis der Abschätzung des ersten und zweiten Streckenabschnittes, A1 bzw. A2, werden anschließend die Parameter ν (adapt) / max und Θ zur Ansteuerung des verkehrsadaptiven Assistenzsystems selektiert. Der Parameter ν (adapt) / max stellt die neue Geschwindigkeit und der Parameter Θ den neuen Verstärkungsfaktor dar, mit denen das verkehrsadaptive Assistenzsystem im Ergebnis nun angesteuert wird. Diese Parameter zur Ansteuerung des verkehrsadaptiven Assistenzsystems werden als Funktion von jeweils Mittelwert und Gradient der Geschwindigkeit der zwei abgeschätzten Streckenabschnitte A1 und A2 selektiert. Somit wird es nun möglich, durch Berücksichtigung von zwei Mittelwerten und zwei Gradienten der Geschwindigkeit, über die räumlich verschieden Streckenabschnitte A1 und A2, die zwei verfügbaren Umgebungsinformationen bestmöglich für die Ansteuerung des verkehrsadaptiven Assistenzsystems zu nutzen. Wenn beispielsweise der erste Gradient weniger steil ausfällt als der zweite, bedeutet dies eine entsprechend stärkere Änderung der Geschwindigkeit im zweiten Streckenabschnitt A2 gegenüber dem ersten Streckenabschnitt A1. Damit ist das Fahrzeug 1 bereits „vorgewarnt" und der Parameter ν (adapt) / max wird je nach Vorzeichen des Gradienten entsprechend kleiner bzw. größer selektiert. Zur Gewährleistung der Verkehrssicherheit ist noch ein maximaler Geschwindigkeitswert ν_max vorgesehen, auf den der Parameter ν (adapt) / max nach der Selektion durch den Beobachter abschließend begrenzt wird.
Dieses Vorgehen ist problemlos auf weitere mobile und/oder stationäre Lieferanten von drahtlos bereitgestellter Umgebungsinformation, an zusätzlichen Positionen, für das Fahr zeug 1 erweiterbar. Es würde einfach ein jeweils geeigneter Streckenabschnitt durch einen entsprechend dimensionierten Beobachter abgedeckt.
Mithin ermöglicht der erfindungsgemäße modellgestützte Beobachter zur Abschätzung wenigstens zweier räumlich und/oder zeitlich verschiedener Streckenabschnitte eine effiziente „Übersetzung" und „Zusammenfassung" unterschiedlicher Umgebungsinformationen in eine für die Ansteuerung des verkehrsadaptiven Assistenzsystems einfach nutzbare Form. Zusätzlich kann zur Erläuterung eine entsprechende Information des Fahrzeugführers vorgesehen sein, z.B. mittels eines Displays oder einer Sprechausgabe.

Claims

Verfahren zur Ansteuerung eines fahrzeugseitigen verkehrsadaptiven Assistenzsystems (ART), wobei ein Verkehrszustand aus Umgebungsinformation abgeschätzt wird und abhängig vom Ergebnis dieser Abschätzung dann Parameter zur Ansteuerung des verkehrsadaptiven Assistenzsystems selektiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein modellgestützter Beobachter (B) zur Abschätzung wenigstens zweier räumlich und/oder zeitlich verschiedener Streckenabschnitte (A1, A2) vorgesehen ist, wobei die Parameter zur Ansteuerung des verkehrsadaptiven Assistenzsystems abhängig vom Ergebnis der Abschätzung der wenigstens zwei Streckenabschnitte selektiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umgebungsinformation unter Verwendung von Daten fahrzeugseitiger Sensoren und/oder drahtlos ins Fahrzeug übertragener Daten, insbesondere durch Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation oder Infrastruktur-Fahrzeug-Kommunikation, gewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens ein fahrzeugseitiger und/oder wenigstens ein zentralenseitiger modellgestützter Beobachter, insbesondere ein mikroskopischer Beobachter, eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Parameter zur Ansteuerung des verkehrsadaptiven Assistenzsystems als Funktion von Mittelwert und Gradient der Geschwindigkeit und/oder einer anderen Verkehrsgröße der wenigstens zwei abgeschätzten Streckenabschnitte selektiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei spezielle Parameter des verkehrsadaptiven Assistenzsystems lediglich abhängig von einem abgeschätzten Streckenabschnitt selektiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zusätzlich aktuelle Werte von Fahrzeugabständen und/oder Fahrzeuggeschwindigkeiten, insbesondere auf einer benachbarten Fahrspur und/oder zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, bei der Selektion der Parameter vorgesehen sind.
Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computernetzwerk ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder Computernetzwerk ausgeführt wird.
Abstandsregeltempomat (ART) in einem Fahrzeug, umfassend Rechenmittel mit wenigstens einem modellgestützten Beobachter (B) zur Abschätzung wenigstens zweier räumlich und/oder zeitlich verschiedener Streckenabschnitte (A1, A2), wobei abhängig vom Ergebnis der Abschätzung der wenigstens zwei Streckenabschnitte Maximalgeschwindigkeit ν (adapt) / max, Soll-Abstand und/oder Verstärkungsfaktoren Θ des Abstandsregeltempomaten selektiert werden.
Abstandsregeltempomat nach Anspruch 9, wobei ein einstellbarer Mindestabstand bei stationärer Folgefahrt vorgesehen ist.
Tempomat in einem Fahrzeug, umfassend Rechenmittel mit wenigstens einem modellgestützten Beobachter, zur Abschätzung wenigstens zweier räumlich und/oder zeitlich verschiedener Streckenabschnitte, wobei abhängig vom Ergebnis der Abschätzung der wenigstens zwei Streckenabschnitte Maximalgeschwindigkeit und/oder Verstärkungsfaktoren des Tempomaten selektiert werden.