DE102005046841A1

DE102005046841A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Komposition eines Zustandsvektors mit Objektattributswerten eines Zielobjekts für die Eingabe in ein Fahrzeugkontrollsystem

Info

Publication number: DE102005046841A1
Application number: DE102005046841A
Authority: DE
Inventors: Markus Dipl.-Ing. Spitzer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2007-04-05

Abstract

Adaptive Geschwindigkeitsregler, wie zum Beispiel ACC (automatic cruise control) oder aktiv unfallvermeidende Systeme, wie z. B. Preemptive Safety, dienen dazu, den Fahrer im Verkehr zu entlasten und die Verkehrssicherheit zu erhöhen. Es ist bei derartigen Systemen üblich, über eine Umfelderfassungseinheit das dem eigenen Fahrzeug vorausliegende Verkehrsszenario zu erfassen, in einer Datenverarbeitungseinheit aus den erfassten Rohdaten Objekte zu bilden, ein relevantes Objekt auszuwählen und das eigene Fahrzeug auf Basis des relevanten Objekts zu steuern bzw. zu regeln. Das relevante Objekt ist im Allgemeinen das unmittelbar nächste Fahrzeug oder Hindernis, das in der eigenen Fahrspur vor dem eigenen Fahrzeug ist. DOLLAR A Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Komposition eines Zustandsvektors mit Objektattributswerten eines Zielobjekts für die Eingabe in ein Fahrzeugkontrollsystem unter Verwendung von Zustandsvektoren mit Objektattributswerten, die den Zustand eines Objektes beschreiben, vorgeschlagen, wobei mehrere Zustandsvektoren von Objekten, die für die Fahrzeugkontrolle möglicherweise relevant sind und nachfolgend Auswahlobjekte genannt werden, gebildet werden und wobei der Zustandsvektor eines Objekts, das für die Fahrzeugkontrolle tatsächlich relevant ist und/oder als relevant beurteilt wird und Zielobjekt genannt wird, an das Fahrzeugkontrollsystem übergeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustandsvektor des Zielobjekts aus den Objektattributswerten ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Komposition eines Zustandsvektors mit Objektattributswerten eines Zielobjekts für die Eingabe in ein Fahrzeugkontrollsystem sowie eine an das Verfahren angepasste Vorrichtung.

Adaptive Geschwindigkeitsregler, wie zum Beispiel ACC (automatic cruise control), oder aktiv unfallvermeidende Systeme, wie z.B. Preemptive Safety, dienen dazu, den Fahrer im Verkehr zu entlasten und die Verkehrssicherheit zu erhöhen. Es ist bei derartigen Systemen üblich, über eine Umfelderfassungseinheit das dem eigenen Fahrzeug vorausliegende Verkehrsszenario zu erfassen, in einer Datenverarbeitungseinheit aus den erfassten Rohdaten Objekte zu bilden, ein relevantes Objekt auszuwählen und das eigene Fahrzeug auf Basis des relevanten Objekts zu steuern bzw. zu regeln. Das relevante Objekt ist im allgemeinen das unmittelbar nächste Fahrzeug oder Hindernis, das in der eigenen Fahrspur vor dem eigenen Fahrzeug ist.

Beispielsweise wird in der Druckschrift DE 195 34 942 C1 ein Verfahren zur Kollisionsvermeidung von einem entgegenkommenden Fahrzeug und einem ausweichenden Fahrzeug mit Hilfe neuronaler Netze vorgeschlagen. Hierbei werden in ein neuronales Netz die Positions- und Geschwindigkeitsdaten des entgegenkommenden und des ausweichenden, also des eigenen Fahrzeugs, eingegeben und die Kollisionsvermeidung mathematisch als Differentialspiel modelliert.

Die Druckschrift DE 197 57 062 A1 offenbart ein abstandsbezogenes elektronisch gesteuertes Fahrgeschwindigkeitsregelsystem, welches in einem ersten Regelbetrieb eine vorgegebene Geschwindigkeit konstant hält und in einem zweiten Regelbetrieb eine abstandsgeregelte Folgefahrt zu einem vorausfahrenden Fahrzeug durchführt. Falls während eines Übergangs von dem zweiten Regelbetrieb in den ersten Regelbetrieb ein stehendes Objekt innerhalb einer vorausprädizierten Fahrspur erkannt wird, wird die Sollbeschleunigung des eigenen Fahrzeugs auf Null oder einen sehr niedrigen Wert beschränkt.

Die Druckschrift DE 693 31 601 T2 , die den nächstkommenden Stand der Technik bildet, behandelt ein System zur Reisegeschwindigkeitsregelung für Kraftfahrzeuge. Bei diesem System werden über Sensormittel auch Fahrzeuge erfasst, die sich auf benachbarten Bahnen zu Bahnen des eigenen Fahrzeuges bewegen, wobei aus der Vielzahl von detektierten Fahrzeugen ein Fahrzeug als wahrscheinlichstes Ziel ausgewählt wird. Die Steuerung der Beschleunigung oder der Verzögerung des eigenen Fahrzeugs erfolgt in Reaktion auf die relative Position und Geschwindigkeit dieses wahrscheinlichsten Zieles.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit dem bzw. mit der eine verbesserte Fahrzeugregelung erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die Merkmale der Unteransprüche gegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Komposition, also der Zusammenstellung, eines Zustandsvektors mit Objektattributswerten eines Zielobjekts für die Eingabe in ein Fahrzeugkontrollsystem.

Bei dem Fahrzeugkontrollsystem handelt es sich insbesondere um ein System, welches aktiv in die Führung eines mit dem Fahrzeugkontrollsystem ausgestatteten Fahrzeugs eingreift und/oder unfallfolgenverringernde Maßnahmen einleitet. Vorzugsweise handelt es sich um ein Fahrzeugregelsystem.

Die Einträge in dem Zustandsvektor werden durch Werte von Objektattributen des Zielobjekts gebildet. Ganz allgemein formuliert beschreiben Zustandsvektoren mit Objektattributswerten den Zustand eines Objektes. Vorzugsweise werden durch die Zustandsvektoren im erfindungsgemäßen Verfahren die Position und/oder die Relativposition und/oder der Bewegungszustand und/oder der Relativbewegungszustand des Objekts definiert. Alternativ oder ergänzend kann der Zustandsvektor Werte von weiteren Objektattributen wie z.B. der Größe und/oder der Masse des Objekts enthalten.

In einem vorzugsweise ersten Verfahrensschritt werden mehrere Zustandsvektoren von Objekten gebildet, die für die Fahrzeugkontrolle möglicherweise relevant sind und Auswahlobjekte genannt werden. Es wird somit insbesondere eine Auswahlmenge von Zustandsvektoren gebildet, die sich auf Objekte beziehen, deren Existenz potentiell eine Reaktion des Fahrzeugkontrollsystems begründen können.

An das Fahrzeugkontrollsystem wird ein Zustandsvektor eines Objekts übergeben, welches für die Fahrzeugkontrolle tatsächlich relevant ist und/oder als relevant, insbesondere als am relevantesten beurteilt wird. Dieses Objekt wird im weiteren Zielobjekt genannt. Der Zustandsvektor des Zielobjekts bildet vorzugsweise die Reglereingangsgrößen und/oder Reglereingangswerte für das Fahrzeugregelsystem.

Der Zustandsvektor des Zielobjekts wird nicht unbedingt identisch aus der Auswahlmenge der Zustandsvektoren ausgewählt oder übernommen, sondern der Zustandsvektor des Zielobjekts wird erfindungsgemäß aus den Objektsattributswerten von mindestens zwei unterschiedlichen Auswahlobjekten gebildet. Vorzugsweise haben die Zustandsvektoren der Auswahlobjekte und des Zielobjekts die gleiche Länge. Insbesondere ist vorgesehen, dass der einzelne Objektattributswert des Zielobjekts von dem Auswahlobjekt ausgewählt wird, das – bezogen auf den jeweiligen Objektsattributswert – den nachhaltigsten Einfluss auf die Reaktion des Fahrzeugkontrollsystems und somit auf das Fahrverhalten des mit dem Fahrzeugkontrollsystem ausgestatteten Fahrzeug hat.

Beispielhaft dargestellt bedeutet das, dass die Werte für Objektattribute A1, A2 und A3 von einem ersten Objekt O1 und die Werte für die Objektattribute A4, A5 und A6 von einem zweiten Objekt O2 herangezogen werden und ein Zustandsvektor für ein Zielobjekt in Form von (A1(O1); A2(O1); A3(O1); A4(O2); A5(O2); A6(O2)) gebildet wird. Der Zustandsvektor des Zielobjekts ist insbesondere nicht Element der oben definierten Auswahlmenge der Zustandsvektoren.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass bei Fahrzeugregelsystemen, wie sie aus dem Stand der Technik be kannt sind, die Vielzahl der Fahrzeuge oder Hindernisse vor dem eigenen Fahrzeug nur in Hinblick auf die Auswahl des relevanten Objekts oder bei der Festlegung der Regelstrategie betrachtet werden. Die tatsächliche Fahrzeugregelung im Stand der Technik berücksichtigt dann nur das relevante Objekt, nicht jedoch die Attribute oder Attributswerte der verbleibenden Objekte. In die Fahrspur ein- oder ausscherende, verdeckte oder stehende Objekte beeinflussen die Regelung erst wenn sie relevant werden oder wenn das relevante Objekt auf sie reagiert. Totzeiten und abrupte Regeleingriffe sind die Folge. Demgegenüber wird erfindungsgemäß aus mindestens zwei Auswahlobjekten ein Zielobjekt gebildet, welches quasi als Mischobjekt aus Objektattributwerten von den mindestens zwei Auswahlobjekten gebildet ist. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die Objektattribute für die Regelung nicht zwingend von einem einzigen Objekt stammen müssen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfassen die Objektattributswerte des Zustandsvektors vorzugsweise mindestens Werte für die Relativgeschwindigkeit, also Objektgeschwindigkeit relativ zur Eigengeschwindigkeit, absolute Objektbeschleunigung, Objektentfernung zum eigenen Fahrzeug, Objektablage orthogonal zur Fahrspurtrajektorie auf Höhe der Objektentfernung und/oder Objektablagegeschwindigkeit.

Im weiteren werden die nachstehenden Abkürzungen verwendet:

O_N : Menge aller von der Umwelterfassungseinheit detektierten Fahrzeug- und Hindernisobjekte sowie alle virtuellen Objekte
v_i : Relativgeschwindigkeit des Objekts i (positiv = Objekt entfernt sich vom eigenen Fahrzeug)
ν ._i : Relativbeschleunigung des Objekts i
a_i : Querablage des Objekts i (Nulllage = Fahrspurtrajektorie des eigenen Fahrzeugs im Abstand d_i)
ȧ_i : Querablagegeschwindigkeit oder Ablagegeschwindigkeit des Objekts i
d_i : Entfernung des Objekts i bezogen auf das eigene Fahrzeug
B : Fahrspurbreite
t₀ : Beobachtungszeitpunkt
Δt : Zykluszeit
ε ~, ε ^, ε : Konstanten
Index „eigen" : Objektattributswerte des eigenen Fahrzeugs, also des zu kontrollierenden Fahrzeugs

Vorzugsweise sind die Auswahlobjekte als reale Verkehrsobjekte und/oder virtuelle Verkehrsobjekte ausgebildet:
Die realen Verkehrsobjekte werden insbesondere mittels einer Umfelderfassungseinheit erfasst und/oder erkannt und sind als andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere andere Fahrzeuge, und/oder Verkehrshindernisse ausgebildet.

Die virtuellen Objekte werden situationsabhängig gebildet und repräsentieren imaginäre, also nicht vorhandene Verkehrsteilnehmer, insbesondere Fahrzeuge, denen ein bestimmtes, situationsangepasstes simuliertes Fahrverhalten zugeordnet wird. Das simulierte Fahrverhalten ist z.B. wahlweise komfortabel oder sportlich ausgebildet. Die virtuellen Objekte werden vorzugsweise als dem eigenen Fahrzeug vorausfahrend simuliert. Die virtuellen Objekte erhalten u.a. die selben Objektattribute wie reale Objekte, wobei die Objektattributswerte der Zustandsvektoren der virtuellen Objekte durch Auswertung des simulierten Fahrverhaltens gebildet werden.

Eine mögliche Ausbildung eines virtuellen Objekts ist ein Kurvenanführer, wobei dessen Verwendung ermöglicht, dass das Fahrzeugkontrollsystem das eigene Fahrzeug auf eine Kurve, insbesondere auf einen Kurvenverlauf, regeln kann und beispielsweise die Eigengeschwindigkeit situationsangepasst kontrolliert. Für die Erzeugung des Kurvenanführers wird der Spurverlauf der Kurve als Eingabeinformation verwendet. Diese Eingabeinformation kann z.B. über GPS-Systeme und Kartendatenbanken und/oder optische Straßenverlaufserkennung und/oder radarbasierte Straßenverlaufserkennung ermittelt werden. Die Objektsattributswerte des Kurvenanführer leiten sich wie folgt ab:

ν_k = f(ν_eigen, k) : Relativgeschwindigkeit des Kurvenanführers
ν ._k = g(ν_eigen, k, k .) : Relativbeschleunigung des Kurvenanführers
d_k = 1,8s × ν_k : Abstand des Kurvenanführers
a_k : Querablage des Kurvenanführers
ȧ_k : Querablagegeschwindigkeit des Kurvenanführers

Die Variablen k, k . repräsentieren die Kurvenkrümmung und die Kurvenkrümmungsänderung. Die Funktionen f(ν_eigen, k) und g(ν_eigen, k, k .) beschreiben die Relativgeschwindigkeit bzw. die Beschleunigung eines wahlweise komfortabel oder sportlich durch die Kurve fahrenden Kurvenanführers. Der Kurvenanführer würde beispielsweise bei der Kurveneinfahrt seine Geschwindigkeit reduzieren und bei der Ausfahrt wieder beschleunigen. Vorzugsweise würde sich der Kurvenanführer in der Spurmitte halten. Die Entfernung d_k ist hier beispielhaft aus der Faustformel „Mindestabstand = halber Tachowert in Meter" abgeleitet. Alternativ kann der Kurvenanführer eine andere Entfernung ein nehmen, die als sinnvoll erachtet wird. Ein derart gebildetes virtuelles Objekt ist ein mögliches Auswahlobjekt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Eine andere mögliche Ausbildung eines virtuellen Objekts ist ein Anführer bei Spurbreitenänderungen im Straßenverlauf. Derartige Spurbreitenänderungen treten beispielsweise bei Baustellen- oder Unfallsituationen auf. Ein mögliches Szenario ist die Fahrt in der Mittelspur einer dreispurigen Autobahn, wo die Spuren seitlich versetzt oder verengt wurden. Die Objektattribute dieses virtuellen Objekts leiten sich aus der eigenen Fahrzeuggeschwindigkeit v_eigen, der Spurbreite B und der Spurbreitenänderung Ḃ wie folgt ab:

ν_B = f ~(ν_eigen, B) : Relativgeschwindigkeit des Anführers
ν ._B = g ~(ν_eigen, B, Ḃ) : Relativbeschleunigung des Anführers
d_B = 1,8s × ν_B : Abstand des Anführers
a_B : Querablage des Anführers
ȧ_B : Querablagegeschwindigkeit des Anführers

Die Funktionen f ~(ν_eigen, B) und g ~(ν_eigen, B, Ḃ) beschreiben – analog wie bei dem Kurvenanführer – die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigung eines z.B. sportlich oder komfortabel durch die Verengung fahrenden Anführers. Der Anführer würde beispielsweise unter einer vorgegebenen Mindestspurbreite B_Min, die von der eigenen Fahrzeugbreite abhängig sein könnte, seine Geschwindigkeit reduzieren und diese bei einer Spuraufweitung wieder erhöhen. Die Eingangsinformation über die Existenz und Ausprägung der Spurverengung kann analog wie bei dem Kurvenanführer erhalten werden.

Ein weiteres virtuelles Objekt kann optional erzeugt werden bei eingeschränkter Funktionsfähigkeit der Umfelderfassungseinrichtung und/oder bei der Detektion von schlechter Witterung oder Straßenverschmutzung durch weitere Sensoren. Dieser Ausbildung des Verfahrens liegt die Überlegung zugrunde, dass bei schlechter Witterung und/oder bei Verschmutzung ein virtuelles Objekt erzeugt wird, durch welches die Eigengeschwindigkeit der Verkehrssituation, insbesondere den Umweltbedingungen, angepasst wird.

Weiter virtuelle Objekte können aus Daten einer digitalen Karte und der eigenen Fahrzeugposition abgeleitet werden. Zum Beispiel kann ein virtuell vorausfahrendes Fahrzeug bei einer Autobahnausfahrt, bei der An-, Durch- und Ausfahrt eines Kreisverkehrs oder bei der Fahrt auf einer geschwindigkeitsbegrenzten Strasse eingesetzt werden, um das eigene Fahrzeug mit wahlweise komfortabler oder sportlichem Fahrtstil zu regeln, insbesondere die Eigengeschwindigkeit zu regeln.

Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung werden die Objektattributswerte des Zielobjekts oder ein Teil davon als Zwischenwerte der Objektattributswerte der mindestens zwei unterschiedlichen Auswahlobjekte gebildet. Der Objektattributswert des Zielobjekts wird also beispielsweise aus einem Bereich gewählt, dessen Grenzen durch die Werte des gleichen Objektattributs der mindestens zwei Auswahlobjekte definiert sind. Alternativ könnte auch ein Mittelwert aus den Objektattributwerten der mindestens zwei Auswahlobjekte gebildet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Objektattributswerte des Zielobjekts als eine Auswahl der Objektattributswerte der mindestens zwei unterschiedlichen Auswahlobjekte gebildet. Das heißt, die ausgewählten Objektattributswerte der mindestens zwei Auswahlobjekte werden unverändert in den Zustandsvektor des Zielobjekts übernommen.

Bei einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Auswahl der Objektattributswerte des Zielobjekts erfolgt, indem jeweils der kritischste Wert, insbesondere das Minimum, der Objektattributswerte aus einer dem Objektattribut zugeordneten Teilmenge aller Auswahlobjekte genommen wird. Das Verfahren sieht vor, dass aus der Auswahlmenge eine Teilmenge an Auswahlobjekten gebildet wird, wobei diese Teilmenge in Bezug auf das jeweilige Objektattribut erzeugt wird. Diese Teilmenge wird auf den kritischsten Wert für das zugeordnete Objektattribut untersucht, wobei vorzugsweise ein Extremum, insbesondere ein Minimum des zugeordneten Objektattributs, gesucht wird.

Vorzugsweise wird eine erste Teilmenge, die für die Auswahl der Objektattribute Relativgeschwindigkeit und/oder Relativbeschleunigung geeignet ist, durch Auswahlobjekte gebildet, die die folgenden Bedingung erfüllen:

I. Die Relativgeschwindigkeit des Auswahlobjekts ist kleiner als eine vorbestimmte Konstante. und
II. Das Auswahlobjekt befindet sich auf der eigenen Fahrspur. und/oder
III. Das Auswahlobjekt befindet sich in der näheren Umgebung der eigenen Fahrspur und bewegt sich mit einer Ablagegeschwin digkeit kleiner als eine vorbestimmte Konstante auf die eigene Fahrspur zu.

Alternativ könnte die erste Teilmenge durch die Auswahlobjekte O_i ∊ O_N gebildet werden, die die folgende Relation erfüllen:

– nachfolgend Relation 1 genannt –

Die Relativgeschwindigkeit v_Z und/oder die Relativbeschleunigung ν ._Z des Zielobjekts ergibt sich aus dem Minimum Min(v_i) bzw. dem Minimum Min(ν ._i) aller Auswahlobjekte der ersten Teilmenge.

Vorzugsweise wird eine zweite Teilmenge, die für die Auswahl der Objektattribute Entfernung und/oder Ablagegeschwindigkeit geeignet ist durch Auswahlobjekte O_i ∊ O_N gebildet, die die folgenden Bedingung erfüllen:

I. Das Auswahlobjekt befindet sich auf der eigenen Fahrspur. und/oder
II. Das Auswahlobjekt befindet sich in der näheren Umgebung der eigenen Fahrspur und bewegt sich mit einer Ablagegeschwindigkeit kleiner als eine vorbestimmte Konstante auf die eigene Fahrspur zu.

Alternativ könnte die zweite Teilmenge durch die Auswahlobjekte O_i ∊ O_N gebildet werden, die die folgende Relation erfüllen:

– nachfolgend Relation 2 genannt –

Die Entfernung d_Z und die Ablagegeschwindigkeit ȧ_Z des Zielobjekts ergibt sich aus dem Minimum Min(d_i) bzw. dem Minimum Min(ȧ_i) aller Auswahlobjekte der zweiten Teilmenge.

Vorzugsweise wird eine dritte Teilmenge, die für die Auswahl des Objektattributs Ablage geeignet ist, durch Auswahlobjekte O_i ∊ O_N gebildet, die die folgende Relation erfüllen: |ai| < a(dl, B, dmax)– nachfolgend Relation 3 genannt –
mit:

d_l : Entfernung des Objekts 1 zum eigenen Fahrzeug
B : Spurbreite
d_max : Detektionsreichweite der Umfelderfassungseinheit

Die Funktion a(d_l, B, d_max) berücksichtigt die Entfernung des Objekts d_l zum eigenen Fahrzeug, die Spurbreite B und die maximale Detektionsreichweite der Umfelderfassungseinheit. Insbesondere nimmt der Funktionswert der Funktion a(d_l, B, d_max) mit zunehmender Entfernung d_l ab, wodurch insbesondere die Unschärfe der Detektion im Fernbereich berücksichtigt wird.

Die Ablage a_Z des Zielobjekts ergibt sich aus dem Minimum Min(a_i) aller Auswahlobjekte der dritten Teilmenge.

Vorzugsweise wird ein Zielobjekt mit Objektattributswerten von Auswahlobjekten aus den drei Teilmengen nur dann an das Fahrzeugkontrollsystem übermittelt, wenn sich aus jeder der drei Teilmengen Werte für die den Teilmengen zugeordneten Objektattributen ergeben.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Objektgenerator, eine Speichereinheit, ein Ausgabemodul und ein Kompositionsmodul auf, welche vorzugsweise programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einer Umfelderfassungseinheit koppelbar und/oder gekoppelt, die vorzugsweise als Fern- oder Nahbereichsradar, LIDAR oder bildverarbeitendes System, insbesondere Stereokamerasystem ausgebildet ist.

Ergänzend kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Sensorsystemen zur Bestimmung der Eigengeschwindigkeit und der Eigenfahrtrichtung und/oder mit Datenbanksystemen z.B. mit digitalen Karten und/oder mit Positionsbestimmungseinrichtungen wie z.B. GPS koppelbar und/oder gekoppelt sein.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung an das Fahrzeugkontrollsystem koppelbar und/oder gekoppelt ist, wobei dieses insbesondere als ein Längsregelungssystem, insbesondere ein Abstandsregel- und/oder Stop&Go- System, und/oder an ein Querregelungssystem, insbesondere ein Spurhaltesystem, ausgebildet ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung und aus den Zeichnungen. Diese zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
1 eine schematische Darstellung der Verkehrssituation „verdeckter Vordermann" zur Demonstration eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine schematische Darstellung der Verkehrssituation „Ausscher" zur weiteren Demonstration des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in 1;
3 eine schematische Darstellung einer ersten Verkehrssituation „Einscher" zur weiteren Demonstration des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in 1;
4 eine schematische Darstellung einer zweiten Verkehrssituation „Einscher" zur weiteren Demonstration des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in 1;
5 eine schematische Darstellung der Verkehrssituation „verdecktes Hindernis" zur weiteren Demonstration des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in 1;
6 eine schematische Darstellung der Verkehrssituation „entgegenkommendes Fahrzeug" zur weiteren Demonstration des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in 1;
7 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in den Situa tionen der 1 bis 6 eingesetzt wird.
Einander entsprechende Objekte und Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt in schematischer Draufsicht einen Straßenabschnitt 1 der durch Begrenzungslinien 2 seitlich begrenzt und durch eine gestrichelte Mittellinie 3 geteilt ist. Auf dem Straßenabschnitt 1 befindet sich ein Fahrzeug 4, welches mit einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem Fahrzeugkontrollsystem ausgerüstet ist und nachfolgend eigenes Fahrzeug 4 genannt wird. Das eigene Fahrzeug 4 bewegt sich in der Zeichenebene der 1 von links nach rechts auf der rechten Fahrspur des Straßenabschnitts 1. Auf der gleichen Fahrspur befinden sich ein direkter Vordermann 5 und ein dem direkten Vordermann vorausfahrender verdeckter Vordermann 6.
Zur Erklärung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird angenommen, dass zunächst direkter Vordermann 5 und verdeckter Vordermann 6 mit annähernd der gleichen Geschwindigkeit fahren.
Bremst der verdeckte Vordermann 6, so wird die Verkehrssituation wie folgt verarbeitet: Beide Vordermänner 5 und 6 bilden die Teilmenge an Objekten, die in der vorliegenden Verkehrssituation die Relation 1 erfüllen. Die Relation 1 ist den Objektattributswerten Relativgeschwindigkeit ν und Relativbeschleunigung ν . zugeordnet. Nachdem der verdeckte Vordermann 6 bremst, sind dessen Objektattributswerte bezüglich der Relativgeschwindigkeit ν und der Relativbeschleunigung ν . kleiner als die des direkten Vordermanns 5 und bilden in der Teilmenge der Relation 1 das Minimum. Somit werden für die Längsregelung des eigenen Fahrzeugs 4 die Werte der Objektattribute Relativgeschwindigkeit ν und Relativbeschleunigung ν . von dem verdeckten Vordermann 6 in das Fahrzeugkontrollsystem übergeben.
Die beiden Vordermänner 5 und 6 erfüllen beide die Relation 2, die das Objektattribut Entfernung d betrifft und bilden zusammen die Teilmenge der Relation 2. Die Entfernung d des direkten Vordermanns 5 ist geringer als die des verdeckten Vordermanns 6 und erfüllt deshalb die Minimumbedingung. Somit wird der Wert für das Objektattribute Entfernung d von dem direkten Vordermann 5 an das Fahrzeugkontrollsystem übergeben.
Die Werte für die Objektattribute Querablage a und Querablagegeschwindigkeit ȧ werden abhängig von der weiteren Auswertung der Relation 2 bzw. 3 gewählt.
Vorteilhafterweise kann das Fahrzeugkontrollsystem in dieser Situation für das eigene Fahrzeug 4 bereits eine Verzögerung einleiten, und zwar unabhängig von der Reaktion und dem Bremsverhalten des direkten Vordermanns 5. Bevor der direkte Vordermann 5 bremst kann das Fahrzeugkontrollsystem also komfortabel und sicher den notwendigen Abstand bereits vorausschauend vergrößern.
Die 2 zeigt in analoger Darstellung wie die 1 eine Verkehrssituation, die eine mögliche Fortsetzung der Verkehrssituation in 1 darstellt. In 2 schert der direkte Vordermann 5 aus, um den verdeckten Vordermann 6 zu überholen.
Während in der vorausgehenden Situation in 1 die Werte der Fahrzeugattribute Relativgeschwindigkeit ν, Relativbeschleunigung ν . und – hier als weitere Annahme – der Querablage a und der Querablagegeschwindigkeit ȧ von dem verdeckten Vor dermann 6 und die Werte des Objektattributs Entfernung d vom direkten Vordermann 5 als Zustandsvektor eines Zielobjekts an das Fahrzeugkontrollsystem übergeben wurde, ändert sich mit dem Ausscheren des direkten Vordermanns 5 der übergebene Zustandsvektor. Durch das Ausscheren des direkten Vordermanns 5 ändert sich dessen Querablage a und möglicherweise auch dessen Relativgeschwindigkeit ν. Überschreitet der direkte Vordermann 5 beim Ausscheren die halbe Fahrspurbreite B der Fahrspur des eigenen Fahrzeugs 4, so gehört der direkte Vordermann 5 nicht mehr zu einer der Teilmengen, die durch die Relationen 1 und 2 gebildet werden und wird bei der Auswahl der Werte für die den Relationen zugeordneten Objektattributen nicht mehr beachtet. Im Ergebnis werden dann sämtliche Objektattribute des verdeckten Vordermanns 6 an das Fahrzeugkontrollsystem übergeben.
Die 3 zeigt eine erste Verkehrssituation „Einscher", wobei ein überholendes Fahrzeug in eine Lücke vor dem eigenen Fahrzeug 4 einschert. Auf diese Weise wird das überholende Fahrzeug ein direkter Vordermann 5 und das vor dem direkten Vordermann 5 angeordnete Fahrzeug wird ein verdeckter Vordermann 6. Es wird angenommen, dass der direkte Vordermann 5 beim Einscheren eine kleinere Geschwindigkeit als der verdeckte Vordermann 6 aufweist.
Während der direkte Vordermann 5 noch nicht eingeschert ist, sondern sich auf der in Fahrtrichtung linken Fahrspur befindet, erfüllt dieser die Relation 1 und 2 nicht und es werden alle Objektattributswerte von dem (später) verdeckten Vordermann 6 an das Fahrzeugkontrollsystem übergeben.
Sobald aber die Querablagegeschwindigkeit ȧ des direkten Vordermanns 5 in Richtung des eigenen Fahrzeugs 4 betragsmäßig groß genug wird und/oder sobald sich der direkte Vordermann 5 innerhalb der halben Fahrspurbreite B des eigenen Fahrzeugs 4 befindet, erfüllt der direkte Vordermann 5 die Relationen 1 und 2. Gemäß der Auswertung der Relationen wird dann ein Zustandsvektor an das Fahrzeugkontrollsystem übergeben, wobei die Objektattributswerte Relativgeschwindigkeit ν, Relativbeschleunigung ν ., Querablage a, Querablagegeschwindigkeit ȧ und Entfernung d von dem direkten Vordermann 5 stammen. Sollte jedoch der verdeckte Vordermann 6 verzögern und der direkte Vordermann 6 auf diese Verzögerung nicht reagieren, wie es z.B. bei zähfließendem Autobahnverkehr mit Einscherern von links vorkommen kann, werden die Objektattributswerte von Relativgeschwindigkeit ν, Relativbeschleunigung ν ., Querablage a von dem verdeckten Vordermann 6 und die Objektattributswerte von Querablagegeschwindigkeit ȧ und Entfernung d von dem direkten Vordermann 5 an das Fahrzeugkontrollsystem übergeben.
Eine weitere Verkehrssituation das Einscheren betreffend ist in 4 gezeigt. Hier fährt vor dem eigenen Fahrzeug 4 ein direkter Vordermann 5. In Fahrtrichtung vor dem direkten Vordermann 5 schert ein Fahrzeug ein und wird zum verdeckten Vordermann 6. Eine starke Verzögerung des verdeckten Vordermanns 6 beim Einscheren führt bei der Auswertung der Relationen 1 bis 3 zu dem Ergebnis, dass ein Zustandsvektor an das Fahrzeugkontrollsystem übergeben wird, wobei die Objektattributswerte Relativgeschwindigkeit ν, Querablage a und Entfernung d von dem direkten Vordermann 5 und die Objektattributswerte Relativbeschleunigung ν . und Querablagegeschwindigkeit ȧ von dem verdeckten Vordermann 6 stammen.
Die 5 zeigt eine Verkehrssituation, wobei vor dem eigenen Fahrzeug 4 ein direkter Vordermann 5 angeordnet ist, der auf ein stehendes Hindernis 7 zufährt. In dieser Situation wird dem Fahrzeugkontrollsystem als Relativgeschwindigkeit ν die Relativgeschwindigkeit des Hindernisses 7 übergeben. Diese entspricht der eigenen Fahrzeuggeschwindigkeit. Die anderen Objektattributswerte werden gemäß der Auswertungen der Relationen 1 bis 3 übergeben. Sobald das eigene Fahrzeug 4 vor dem Hindernis 7 ausweicht, indem es auf die linke Fahrspur ausschert, findet ein relativer Lateralversatz des Hindernisses 7 statt, so dass die Querablage des Hindernisses 7 größer als die halbe Fahrspurbreite B ist. Das Hindernis 7 wird als Objekt nach dem Ausweichvorgang durch die Relationen 1 bis 3 bei der Auswertung aussortiert und folglich nicht weiter betrachtet.
Die 6 stellt eine Verkehrssituation mit einem entgegenkommenden Fahrzeug 8 dar, welches beim Überholen eines weiteren entgegenkommenden Fahrzeugs 9 auf die Fahrspur des eigenen Fahrzeugs 4 ausschert. Solange sich das entgegenkommende Fahrzeug 8 noch auf der Gegenfahrspur befindet, wird es gemäß der Relationen 1 und 2 nicht betrachtet. Bewegt es sich durch den Überholvorgang in die Fahrspur des eigenen Fahrzeugs 4 wird es durch die Relationen 1 und 2 erfasst. Zumindest die Relativgeschwindigkeit ν des entgegenkommenden Fahrzeugs 8 wird an das Fahrzeugkontrollsystem übergeben, welches eine Verzögerung des eigenen Fahrzeugs einleitet. Diese Situation tritt beispielsweise auf Bundes- und Landstrassen auf, wo auf der Gegenspur langsame Fahrzeuge wie z.B. Traktoren überholt werden. Befindet sich das überholende, entgegenkommende Fahrzeug 8 nach dem Passieren des langsameren, weiteren entgegenkommenden Fahrzeugs 9 wieder mindestens zur Hälfte in seiner eigenen Fahrspur, wird es nicht weiter betrachtet.
7 zeigt ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, die in den Situationen der 1 bis 6 eingesetzt wird.
Die Vorrichtung 10 ist mit Dateneingangseinheiten verbunden, die als eine Umfelderfassungseinheit 11 und/oder ein Informationssystem 12 ausgebildet sind. Mit der Umfelderfassungseinheit 11 werden andere Verkehrsobjekte im Straßenverkehr detektiert, erkannt und/oder klassifiziert. Das Informationssystem 12 ist beispielsweise als Datenbank mit digitalen Karten oder GPS-System ausgebildet und stellt Informationen über Straßenverläufe, Eigengeschwindigkeit, Eigenposition, Eigenfahrtrichtung, Baustellen und/oder Staus bereit.
Auf Basis der eingegangenen Daten werden in einem Objektgenerator 13 eine Mehrzahl von realen und/oder virtuellen Objekten erzeugt und diesen ein Zustandsvektor zugeordnet. Der Zustandsvektor weist als Einträge Werte zu den Objektattributen Relativgeschwindigkeit ν, Relativbeschleunigung ν ., Querablage a, Querablagegeschwindigkeit ȧ und Entfernung d auf.
Dem Objektgenerator 13 ist eine Speichereinheit 14 nachgeschaltet, in der Teilmengen der in dem Objektgenerator 13 erzeugten Objekte als Auswahlobjekte gespeichert werden. Zur Erzeugung der Teilmengen werden die Objekte anhand von Relationen sortiert und/oder geordnet. Beispielhafte Relationen sind durch die Relationen 1 bis 3 in der vorausgehenden Beschreibung gegeben.
In dem nachgeschalteten Kompositionsmodul 15 werden durch die Auswertung der Teilmengen von Auswahlobjekten Objektattributswerte ermittelt, die insbesondere die Kontrolle des eigenen Fahrzeugs am nachhaltigsten beeinflussen können, und in einem Zustandsvektor zusammengefasst. Dieser Zustandsvektor hat die gleiche Länge wie die Zustandsvektoren der realen und/oder virtuellen Objekte und beschreibt ein Zielobjekt welches aus den Eigenschaften von mindestens zwei realen und/oder virtuellen Auswahlobjekten gebildet ist. Je nach Verkehrssituation ist es aber nicht ausgeschlossen, dass der Zustandsvektor eines Zielobjekts dem Zustandsvektor eines Auswahlobjekts entspricht.
Der Zustandsvektor des Zielobjekts wird durch ein Ausgabemodul 16 an ein Fahrzeugkontrollsystem 17 übergeben, welches beispielsweise eine Längsregelung oder Geschwindigkeitsregelung 18 und/oder eine Querregelung oder ein Spurhaltesystem 19 aufweist.

1: Straßenabschnitt
2: Begrenzungslinien
3: Mittellinie
4: eigenes Fahrzeug
5: direkter Vordermann
6: verdeckter Vordermann
7: Hindernis
8: entgegenkommendes Fahrzeug
9: weiteres entgegenkommendes Fahrzeug
10: Vorrichtung
11: Umfelderfassungseinheit
12: Informationssystem
13: Objektgenerator
14: Speichereinheit
15: Kompositionsmodul
16: Ausgabemodul
17: Fahrzeugkontrollsystem
18: Längsregelung
19: Querregelung

Claims

Verfahren zur Komposition eines Zustandsvektors mit Objektattributswerten eines Zielobjekts für die Eingabe in ein Fahrzeugkontrollsystem unter Verwendung von Zustandsvektoren mit Objektattributswerten, die den Zustand eines Objektes beschreiben, wobei mehrere Zustandsvektoren von Objekten, die für die Fahrzeugkontrolle möglicherweise relevant sind und nachfolgend Auswahlobjekte genannt werden, gebildet werden, und wobei der Zustandsvektor eines Objekts, das für die Fahrzeugkontrolle tatsächlich relevant ist und/oder als relevant beurteilt wird und Zielobjekt genannt wird, an das Fahrzeugkontrollsystem übergeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustandsvektor des Zielobjekts aus den Objektattributswerten von mindestens zwei unterschiedlichen Auswahlobjekten gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektattributswerte Werte für die Relativgeschwindigkeit, Entfernung, Ablagegeschwindigkeit und/oder Ablage des Verkehrsobjekts in Bezug auf das zu kontrollierende Fahrzeug sowie vorzugsweise für die Relativbeschleunigung des zugeordneten Objekts umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlobjekte als reale Verkehrsobjekte und/oder als virtuelle Verkehrsobjekte ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrsobjekte, insbesondere die realen Verkehrsobjekte, mit einer Umfelderfassungseinheit erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein virtuelles Verkehrsobjekt als Kurvenanführer und/oder mindestens ein virtuelles Verkehrsobjekt als Anführer bei Straßenverengungen erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektattributswerte des Zielobjekts als Zwischenwerte und/oder als eine Auswahl der Objektattributswerte der mindestens zwei unterschiedlichen Auswahlobjekte gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Objektattributswerte des Zielobjekts erfolgt, indem jeweils der kritischste Wert, insbesondere das Minimum, der Objektattributswerte aus einer zugeordneten Teilmenge aller Auswahlobjekte genommen wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Auswahl der Objektattribute Relativgeschwindigkeit und/oder Relativbeschleunigung eine erste Teilmenge der Auswahlobjekte gewählt wird, die Auswahlobjekte enthält, die eine Relativgeschwindigkeit kleiner als eine vorbestimmte Konstante und sich im Bereich der Eigenfahrspur des zu kontrollierenden Fahrzeugs aufhalten und/oder sich in der Umgebung der Eigenfahrspur des zu kontrollierenden Fahrzeugs aufhalten und zugleich sich mit einer negativen Ablagegeschwindigkeit kleiner als eine vorbestimmte Konstante auf die Eigenfahrspur zu bewegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Auswahl der Objektattribute Entfernung und/oder Ablagegeschwindigkeit eine zweite Teilmenge der Auswahlobjekte gewählt wird, die Auswahlobjekte enthält, die sich im Bereich der Eigenfahrspur des zu kontrollierenden Fahrzeugs aufhalten und/oder sich in der Umgebung der Eigenfahrspur des zu kontrollierenden Fahrzeugs aufhalten und zugleich sich mit einer negativen Ablagegeschwindigkeit kleiner als eine vorbestimmte Konstante auf die Eigenfahrspur zu bewegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Auswahl des Objektattributs Ablage eine dritte Teilmenge der Auswahlobjekte gewählt wird, die Auswahlobjekte enthält, die einen Ablagewert aufweisen, der betragsmäßig kleiner als ein in Abhängigkeit der Objektentfernung und/oder der Spurbreite der Eigenfahrspur des zu kontrollierenden Fahrzeugs und/oder der maximalen Detektionsreichweite der Umfelderfassungseinheit gebildeter Vergleichsablagewert.
Vorrichtung (10) zur Komposition eines Zustandsvektors mit Objektattributswerten eines Zielobjekts zur Eingabe in ein Fahrzeugkontrollsystem (17), welche an eine Umfelderfassungseinheit (11) anschließbar ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einem Objektgenerator (13) mit dem Zustandsvektoren mit Objektattributswerten von Objekten erzeugbar sind und/oder erzeugt werden, wobei die Objektattributswerte den Zustand des Objekts beschreiben, mit einer Speichereinheit (14), in der mehrere Zustandsvektoren von Objekten, die für die Fahrzeugkontrolle möglicherweise relevant sind und nachfolgend Auswahlobjekte genannt werden, ablegbar und/oder abgelegt sind, mit einem Ausgabemodul (16) mit dem der Zustandsvektor eines Objekts, das für die Fahrzeugkontrolle tatsächlich relevant ist und/oder als relevant beurteilt ist und Zielobjekt genannt wird, an das Fahrzeugkontrollsystem (17) übergebbar ist und/oder übergeben wird, gekennzeichnet durch ein Kompositionsmodul (15), welches programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch ausgebildet ist, um den Zustandsvektor des Zielobjekts aus den Objektattributswerten von mindestens zwei unterschiedlichen Auswahlobjekten zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfelderfassungseinheit (11) als Fern- oder Nahbereichsradar, LIDAR oder bildverarbeitendes System, insbesondere Stereokamerasystem ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung an ein Längsregelungssystem (18), insbesondere ein Abstandsregel- und/oder Stop&Go-System, und/oder an ein Querregelungssystem (19), insbesondere ein Spurhaltesystem, koppelbar ist und/oder gekoppelt ist.