DE102005055208B4

DE102005055208B4 - Verkehrswarnsystem

Info

Publication number: DE102005055208B4
Application number: DE102005055208A
Authority: DE
Inventors: Joachim Boes; Wolfram Seibert; Hans-Josef Hilt
Original assignee: FORGIS - INSTITUT fur FAHRZEUG und UMWELTTECHNIKGGMBH; Forgis - Institut fur Fahrzeug und Umwelttechnik Ggmbh; FORGIS INST fur FAHRZEUG und
Current assignee: Tec4u-Ingenieurgesellschaft Mbh De
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-11-19
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2025-11-20
Also published as: DE102005055208A1

Abstract

Verkehrswarnsystem zur Information über Gefahren auf Verkehrswegen, mit Einrichtungen (in 6) in Fahrzeugen (14), welche automatisch, gestützt auf Sensoren (1–4), Warninformation für Insassen anderer Fahrzeuge erzeugen, wobei die automatisch Warninformation erzeugenden Einrichtungen zum Vergleich ermittelter Sensormesswerte mit gespeicherten, einer Gefahrensituation entsprechenden solchen Werten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die die Warninformation erzeugenden Einrichtungen zum Vergleich ermittelter Beschleunigungs- oder/und Geschwindigkeits-Zeit-Funktionen mit gespeicherten, für die Annäherung an ein Hindernis oder die Umfahrung eines Hindernisses charakteristischen solchen Funktionen vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verkehrswarnsystem zur Information über Gefahren auf Verkehrswegen, mit Einrichtungen in Fahrzeugen, welche automatisch, gestützt auf Sensoren, Warninformation für Insassen anderer Fahrzeuge erzeugen, wobei die automatisch Warninformation erzeugenden Einrichtungen zum Vergleich ermittelter Sensormesswerte mit gespeicherten, einer Gefahrensituation entsprechenden solchen Werten vorgesehen sind.
Bekanntermaßen werden Verkehrsinformationen, wie z. B. Meldungen über Staus oder Hindernisse auf Fahrbahnen, durch Radiosender übertragen und die Fahrzeugführer über das Autoradio informiert. Die Verkehrsmeldungen basieren zum Teil auf Angaben, welche vor Ort befindliche Verkehrsteilnehmer den Sendestationen zukommen lassen.
Systeme der eingangs erwähnten Art, bei denen im Verkehr an einer Gefahrenstelle befindliche Fahrzeuge automatisch ohne Zutun des Fahrers für andere Verkehrsteilnehmer nützliche Warninformationen erzeugen sind aus der EP 1 291 824 A1 , der DE 101 26 618 A1 , der DE 100 05 867 A1 , der DE 197 30 791 A1 sowie der US 2005/0065711 A1 bekannt. Die Informationsübertragung zu anderen Fahrzeugen kann direkt oder indirekt, z. B. über ein zellulares Funknetz, erfolgen. Die Warninformation betrifft z. B. Fahrbahnglätte oder Verkehrsstaus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, weitere Möglichkeiten zur Gewinnung von Warninformationen für Fahrzeugführer zu erschließen.
Diese Aufgabe wird durch ein neues Verkehrswarnsystem der eingangs erwähnten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die die Warninformation erzeugenden Einrichtungen zum Vergleich ermittelter Beschleunigungs- oder/und Geschwindigkeits-Zeit-Funktionen mit gespeicherten, für die Annäherung an ein Hindernis oder die Umfahrung eines Hindernisses charakteristischen solchen Funktionen vorgesehen sind.
Bei der Annäherung an ein Hindernis oder der Umfahrung eines Hindernisses treten, wenn es nicht schon aus großer Entfernung erkennbar und daher ungefährlich ist, typischerweise hohe Bremsverzögerungswerte auf. Auf ein Hindernis weist insbesondere ein Abbremsvorgang hin, bei dem das Fahrzeug zum Stillstand kommt. Beim Umfahren eines plötzlich auftretenden Hindernisses ergeben sich u. a. charakteristische Querbeschleunigungen und Giergeschwindigkeiten des Fahrzeuges. Ein sicheres Anzeigen für ein Hindernis ist das Ansprechen eines Crashsensors.
Als durch Sensoren automatisch erfassbare Gefahrensituationen kommen neben den Fahrbahnhindernissen ferner Fahrbahnglätte in Betracht.
Zur Übermittlung der Warninformation kann am Fahrzeug eine rückwärtsstrahlende Leuchteinrichtung gebildet oder/und es können Sendeeinrichtungen zur Übermittlung der Warninformation an Empfängereinrichtungen in den anderen Fahrzeugen vorgesehen sein.
Vor allem zur Erkennung der Fahrbahnhindernisse und Fahrbahnglätte lassen sich vorteilhaft in Fahrzeugen schon vorhandene Sensoren mitnutzen. Dies betrifft in erster Linie Sensoren, die in Systemen zur Fahrstabilisierung (ESP, ABS) oder zur Insassensicherung zum Einsatz kommen, z. B. einen Airbag aktivierende Crashsensoren.
Vorzugsweise ist die Warninformation mit der Position der für die Warninformation ursächlichen Gefahrenstelle verknüpft, die der Position des die Warninformation liefernden Fahrzeugs beim Passieren der Gefahrenstelle entspricht. Diese Position lässt sich durch ein auf Satelliten gestütztes Ortungssystem ermittelt, wie es üblicherweise Fahrzeugnavigationssysteme verwenden. Gegebenenfalls kann die Information einem vorhandenen Navigationssystem entnommen werden.
Vorzugsweise sind ferner Einrichtungen zur Verarbeitung der empfangenen Warninformation vorgesehen, welche anhand der Position der Gefahrenstelle und der Position des Empfängerfahrzeugs, dessen Entfernung von der Gefahrenstelle ermittelt. Gestützt auf ein Navigationssystem können die Verarbeitungseinrichtungen die Gefahrenstelle auf dem benutzten Verkehrsweg voranliegend erkennen und die Weglänge bis zur Gefahrenstelle ermitteln. Zum Beispiel kann einem Fahrer mitgeteilt werden, dass sich in einer Entfernung von einem Kilometer ein Hindernis auf der Fahrbahn befindet oder die Sicht eingeschränkt ist, z. B. durch Nebel oder Rauchschwaden. Diese Information kann im Empfängerfahrzeug weiterverarbeitet werden, so dass laufend die noch verbliebende Entfernung zur Gefahrenstelle angezeigt wird.
Die Einrichtungen zur automatischen Erzeugung der Warninformation können ferner dazu vorgesehen sein, den für Straßenglätte maßgebenden Kraftschlussbeiwert bzw. Haftreibungskoeffizienten zwischen Rad und Fahrbahn zu ermitteln. Dies kann anhand eines Vergleichs der gemessenen Drehbeschleunigung der Räder mit derjenigen Drehbeschleunigung erfolgen, welche ohne Schlupf der Räder der gemessenen Beschleunigung des Fahrzeugschwerpunkts entspricht.
Alternativ kann die gemessene Giergeschwindigkeit oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs mit der Giergeschwindigkeit bzw. der Querbeschleunigung, welche dem Lenkdrehwinkel bzw. der Lenkdrehwinkelgeschwindigkeit entspricht, verglichen werden.
Eine Warninformation über verminderte Kraftschlussbeiwerte kann erzeugt werden, wenn es zu einem Eingriff eines das Fahrzeug in der Spur haltenden Regelsystems kommt, z. B. ABS oder ESP eingreift. Vorzugsweise wird ein normierter, auf Normeigenschaften eines Fahrzeugs umgerechneter Kraftschlussbeiwert ermittelt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können im Empfängerfahrzeug Einrichtungen zur Bewertung der empfangenen Warninformation vorgesehen sein, welche im Ergebnis der Bewertung entscheiden, ob die Warninformation ignoriert oder, ggf. in verarbeiteter Form, dem Fahrer zur Anzeige gebracht wird. Ein Ignorieren der Warninformation kommt z. B. in Betracht, wenn ein von einem vorangehenden Fahrzeug bei Glätte ermittelter Kraftschlussbeiwert für das betreffende nachfolgende Fahrzeug z. B. wegen besserer Bodenhaftung der Reifen noch keine Gefahr darstellt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind Einrichtungen zur Unterbindung der Absendung der automatisch erzeugten Warninformation vorgesehen. Für den Fall, dass es ohne verbleibendes Hindernis zu einem Fahrmanöver kommt, das die Erzeugung einer Warninformation bewirkt, z. B. weil ein Tier die Straße überquert, kann der Fahrer die Absendung der automatisch erzeugten Warninformation unterbinden. Zum Beispiel könnte eine Anzeige ihn auf die bevorstehende Absendung hinweisen und die Information automatisch absenden, wenn innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums keine Aufhebung der Absendung durch den Fahrer erfolgt.
Die obengenannte, rückwärtsstrahlende Leuchteinrichtung am Fahrzeug ist zur automatischen Inbetriebnahme bei Erzeugung der Warninformation durch die genannte Einrichtung bzw. bei Empfang der Warninformation durch die Empfängereinrichtung aktivierbar. Die Leuchteinrichtung kann eine auf die Art der Gefährdung hinweisende Farb- oder/und Blinkcharakteristik aufweisen, welche abhängig vom Fahrweg oder/und der Fahrzeit bis zur Gefahrenstelle variierbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden, sich auf dieses Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine Schemadarstellung in einem Fahrzeug installierter Komponenten eines erfindungsgemäßen Warnsystems,
2 eine typische Verkehrssituation in welcher das Warnsystem nach der Erfindung zum Einsatz kommt, und
3 typische, beim Umfahren eines Hindernisses auftretende Zeitfunktionen kinematischer Größen.
Ein (in 1 nicht gezeigtes) Fahrzeug weist u. a. einen Längsbeschleunigungssensor 1, einen Querbeschleunigungssensor 2, einen Giersensor 3 und einen Geschwindigkeitssensor 4 auf. Die Beschleunigungssensoren 1 und 2 und der Giersensor 3 stehen in Verbindung mit einer Komponente 5 eines elektronischen Stabilisierungssystems, welches dazu dient, das Fahrzeug in allen Fahrsituationen mit den Rädern auf der Fahrbahn und in der Spur zu halten.
Die Sensoren 1 und 2 ermitteln die Beschleunigung des Fahrzeugschwerpunkts in Längs- und Querrichtung. Der Giersensor erfasst die Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugs um eine durch den Schwerpunkt führende vertikale Achse. Der Geschwindigkeitssensor 4 bestimmt die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugschwerpunkts.
Alle Sensoren 1 bis 4 stehen in Verbindung mit einer Verarbeitungseinrichtung 6, welche ständig Sensormesswerte erfasst und in Abhängigkeit von der Zeit t zwischenspeichert.
Die Verarbeitungseinrichtung 6 vergleicht die zwischengespeicherten Messwert-Zeit-Funktionen mit dauerhaft gespeicherten Messwert-Zeit-Funktionen, welche kritischen Fahrzuständen entsprechen, wie sie sich bei plötzlichem Auftreten eines Fahrbahnhindernisses ergeben.
Bei ausreichendem Grad an Übereinstimmung erzeugt die Verarbeitungseinrichtung 6 eine auf ein Fahrbahnhindernis hinweisende Warninformation. Die Warninformation wird verknüpft mit der jeweiligen Position des Fahrzeugs, welche die Verarbeitungseinrichtung 6 einem Navigationssystem 7 entnimmt.
Eine Sendeeinrichtung 8 übermittelt die Warninformation an Empfängereinrichtungen 9 in anderen, mit den Komponenten von 1 ausgestatteten Fahrzeugen. Die Verarbeitungseinrichtung 6 dieser Fahrzeuge ermittelt aus der mit der Warninformation verknüpften Position die jeweilige Entfernung von der Gefahrenstelle. Hierzu bedient sich die Verarbeitungseinrichtung 6 des Navigationssystems 7, durch das auch feststellbar ist, ob die Gefahrenstelle überhaupt auf dem von dem betreffenden Fahrzeug benutzten Verkehrsweg oder einer anderen Straße liegt. Ein Display 10 weist dann auf ein Hindernis in Fahrtrichtung in der ermittelten Entfernung hin. Alternativ könnte der Fahrer über einen Lautsprecher 11 informiert werden.
Es versteht sich, dass in dem System vorteilhaft Einrichtungen zur Spracheingabe und zur synthetischen Spracherzeugung zur Anwendung kommen können.
In der in 2 gezeigten Situation taucht in einer verhältnismäßig engen, unübersichtlichen Kurve einer Autobahnfahrbahn 12 auf der Überholspur ein Hindernis 13, z. B. ein verlorenes Stück Ladung, auf. Der Fahrer eines Fahrzeugs 14 muss gemäß Linie 15 ausweichen. Bei diesem Ausweichvorgang treten neben schnellen Gierbewegungen große Querbeschleunigungen des Fahrzeugs 14 auf, denen Bremsverzögerungen in Längs- bzw. Fahrtrichtung überlagert sind. Bei Überschreitung gespeicherter Schwellenwerte erzeugt die Verarbeitungseinrichtung 6 im Fahrzeug 14 eine auf das Hindernis 13 hinweisende Warninformation.
Fahrzeuge 16 und 17, die wie das Fahrzeug 14 mit den in 1 gezeigten Systemkomponenten ausgestattet sind, empfangen die Warninformation. Deren Verarbeitungseinrichtungen 6 bestimmen die jeweilige Entfernung bis zum Gefahrenort und bringen sie zusammen mit der Warninformation zur Anzeige. Die Fahrer der Fahr zeuge 16 und 17 sind vorgewarnt und können sich in ihrer Fahrweise auf das kommende Hindernis einstellen.
3b zeigt Messwerte der Sensoren 1 bis 4, wie sie beim Umfahren eines Hindernisses gemäß 3a in Abhängigkeit von der Zeit t auftreten. Kurve 18 gibt die Längsbeschleunigung a_l(t) eines dem Hindernis 13a ausweichenden Fahrzeugs, Kurve 19 dessen Querbeschleunigung a_q(t), Kurve 20 die Giergeschwindigkeit ω(t) des Fahrzeugs und Kurve 21 dessen Längsgeschwindigkeit v(t) wieder.
Insbesondere die Funktionen a_q(t) und ω(t) sind in ihrem Wechsel zwischen positiven und negativen Werten charakteristisch für eine Hindernisumfahrung. In der Verarbeitungseinrichtung ist jeweils eine Vielzahl solcher, auf ein Hindernis hinweisender Funktionen für unterschiedliche Ausgangsgeschwindigkeiten gespeichert. Ermittelte, zwischengespeicherte Messwert-Zeit-Funktionen werden ständig mit diesen Funktionen verglichen und bei ausreichender Übereinstimmung wird ein Warnsignal erzeugt. Die Erzeugung des Warnsignals kann davon abhängig sein, dass nicht nur mit einer der in 3 gezeigten Funktionen sondern mit mehreren solchen Funktionen Übereinstimmung besteht.
Wird ein Hindernis umfahren, so besteht die Möglichkeit, die hierbei zwischengespeicherten Zeitfunktionen dauerhaft als Vergleichsfunktionen abzulegen. Mit wachsender Zahl von Vergleichsfunktionen erhöht sich die Funktionssicherheit des Warnsystems.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel bringt die Verarbeitungseinrichtung 6 die bevorstehende Absendung eines Warnsignals zur Anzeige, und der Fahrer hat die Möglichkeit, dessen Absendung zu verhindern, z. B. wenn er erkennt, dass ein für die Erzeugung des Warnsignals ursächliches Hindernis nicht mehr fortbesteht. So lassen sich Fehlwarnungen vermeiden.
Für ein Hindernis charakteristisch sind ferner Bremsvorgänge mit starker Verzögerung, bei denen das Fahrzeug zum Stillstand kommt. Registriert die Verarbeitungseinrichtung 6 einen Bremsvorgang mit anschließendem Stillstand oder fast Stillstand, so wird ein auf ein Hindernis hinweisendes Warnsignal erzeugt, wenn gespeicherte Schwellenwerte der Verzögerung überschritten werden.
Die Erzeugung eines Warnsignals erfolgt in jedem Fall, wenn zur Aktivierung eines Airbag oder Gurtstraffers ein (in 1 nicht gezeigter) Crashsensor anspricht.
Als weitere kinematische Größen können der Lenkwinkel und dessen Ableitungen nach der Zeit zur Hinderniserkennung genutzt werden.
Das in 1 gezeigte System kann ferner Straßenglätte betreffende Warnsignale erzeugen. Dies erfolgt dann, wenn das Stabilisierungssystem 5 wirksam wird und es zum Schlupf der Reifen auf der Straße kommt.
Die Warninformation kann einen normierten, auf Normeigenschaften umgerechneten Kraftschlussbeiwert enthalten. Die Verarbeitungseinrichtung der die Warninformation empfangenden Fahrzeuge ermittelt, ob der übersandte Normwert für das betreffende Fahrzeug eine Gefährdung darstellt und informiert ggf. den Fahrer.
An den das Warnsystem benutzenden Fahrzeugen kann jeweils eine nach hinten strahlende Leuchteinheit vorgesehen sein, die bei Erkennung einer Gefahrensituation in Betrieb genommen wird, so dass auch Insassen von Fahrzeugen, die nicht mit dem Warnsystem ausgerüstet sind, informiert werden. In den die Warnsituation selbst nicht erzeugenden, sich auf die Gefahrenstelle zu bewegenden Fahrzeugen erfolgt die Inbetriebnahme der Leuchteinheit automatisch dann, wenn der Empfängereinrichtung eine Warninformation übermittelt worden ist. Abhängig von der Art der Gefahrensituation, dem Fahrweg und der Fahrzeit bis zur Gefahrenstelle könnte die Leuchteinrichtung Licht unterschiedlicher Farbe oder/und unterschiedliche Blinkzeichen ausstrahlen, z. B. mit abnehmendem Abstand zur Gefahrenstelle die Blinkfrequenz erhöhen oder verringern, z. B. bis auf Dauerlicht. Die Leuchteinrichtung ließe sich in die Fahrzeugrückleuchten oder dritte Bremsleuchte integrieren.

Claims

Verkehrswarnsystem zur Information über Gefahren auf Verkehrswegen, mit Einrichtungen (in 6) in Fahrzeugen (14), welche automatisch, gestützt auf Sensoren (1–4), Warninformation für Insassen anderer Fahrzeuge erzeugen, wobei die automatisch Warninformation erzeugenden Einrichtungen zum Vergleich ermittelter Sensormesswerte mit gespeicherten, einer Gefahrensituation entsprechenden solchen Werten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die die Warninformation erzeugenden Einrichtungen zum Vergleich ermittelter Beschleunigungs- oder/und Geschwindigkeits-Zeit-Funktionen mit gespeicherten, für die Annäherung an ein Hindernis oder die Umfahrung eines Hindernisses charakteristischen solchen Funktionen vorgesehen sind.
Warnsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Sendeeinrichtungen (8) zur Übermittlung der Warninformation an Empfängereinrichtungen (9) in den anderen Fahrzeugen (16, 17) vorgesehen sind.
Warnsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Warninformation erzeugenden Einrichtungen ferner zur Erzeugung von Warninformation, die sich auf Fahrbahnglätte bezieht, vorgesehen sind.
Warnsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsystem Sensoren (1–3) aus anderen, insbesondere der Fahrstabilisierung oder/und dem Insassenschutz dienenden, Systemen von Fahrzeugen mitbenutzt.
Warnsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Warninformation erzeugenden Einrichtungen zur Erzeugung der auf das Hindernis hinweisenden Warninformation bei Ansprechen eines einen Airbag oder Gurtstraffer aktivierenden Crashsensors vorgesehen sind.
Warnsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur automatischen Erzeugung der Warninformation den für die Fahrbahnglätte maßgebenden Kraftschlussbeiwert zwischen Rad und Fahrbahn anhand eines Vergleichs der Raddrehbeschleunigung mit der derjenigen Raddrehbeschleunigung, welche ohne Radschlupf der Beschleunigung des Fahrzeugschwerpunkts entspricht, ermitteln.
Warnsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die übermittelte Warninformation mit der Position einer für die Erzeugung der Warninformation ursächlichen Gefahrenstelle verknüpft ist.
Warnsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen (in 6) zur Verarbeitung der übermittelten Warninformation vorgesehen sind, welche anhand der Position der Gefahrenstelle und der Position des die Warninformation empfangenden Fahrzeugs (16, 17) dessen Entfernung von der Gefahrenstelle ermitteln.
Warnsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtungen (in 6), gestützt auf ein Navigationssystem (7), die Gefahrenstelle als auf dem benutzten Verkehrsweg (15) voranliegend erkennen.
Warnsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen (in 6) zur Bewertung der empfangenen Warninformation vorgesehen sind, welche im Ergebnis der Bewertung entscheiden, ob die Warninformation ignoriert oder, ggf. in verarbeiteter Form, dem Fahrer zur Anzeige gebracht wird.
Warnsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zur Unterbindung der automatischen Absendung der erzeugten Warninformation vorgesehen sind.
Warnsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an den Fahrzeugen (14) und den anderen Fahrzeugen (16, 17) jeweils eine rückwärtsstrahlende Leuchteinrichtung zur Inbetriebnahme bei Erzeugung der Warninformation bzw. Empfang der Warninformation durch die Empfängereinrichtung (9) vorgesehen ist.
Warnsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchteinrichtung einer auf die Art der Gefährdung hinweisende Farb- oder/und Blinkcharakteristik aufweist.
Warnsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Farb- oder/und Blinkcharakteristik abhängig vom Fahrweg oder/und der Fahrzeit des betreffenden Fahrzeugs bis zur Gefahrenstelle variierbar ist.