DE102005062274A1

DE102005062274A1 - Verfahren zur Erkennung eines drohenden Heckaufpralls

Info

Publication number: DE102005062274A1
Application number: DE200510062274
Authority: DE
Inventors: Frank Werner Dipl.-Ing. Mohn; Volker Dipl.-Ing. Oltmann; Bernd Dipl.-Inform. Woltermann
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-12-24
Filing date: 2005-12-24
Publication date: 2007-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines drohenden Heckaufpralls auf ein erstes Fahrzeug (1) mittels eines von dem ersten Fahrzeug (1) nach hinten gerichteten Abstands- und/oder Relativgeschwindigkeitssensors (3), wobei mindestens ein Abstand (d¶12¶) und eine Relativgeschwindigkeit (v¶rel¶) eines nachfolgenden zweiten Fahrzeugs (2) zu dem ersten Fahrzeug (1) erfasst und anhand zumindest dieser Bestimmungsgrößen ermittelt wird, ob ein Aufprall des zweiten Fahrzeugs (2) auf das Heck des ersten Fahrzeugs (1) droht oder zumindest nicht ausgeschlossen ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass als weitere Bestimmungsgröße zur Identifizierung eines drohenden Heckaufpralls eine auf das zweite Fahrzeug (2) bezogene Verzögerung herangezogen wird, insbesondere die Relativverzögerung, die Eigenverzögerung des zweiten Fahrzeugs oder eine vom zweiten Fahrzeug aufzubringende Mindestverzögerung zur Vermeidung des Heckaufpralls.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines drohenden Heckaufpralls, wobei mindestens ein Abstand und eine Relativgeschwindigkeit eines nachfolgenden zweiten Fahrzeugs zu einem ersten Fahrzeug ermittelt werden und anhand des Abstandes und der Relativgeschwindigkeit ermittelt wird, ob ein Aufprall des zweiten Fahrzeugs auf das Heck des ersten Fahrzeugs droht. Eine Anwendung des Verfahrens besteht darin, dass wenn ein Heckaufprall droht, selbsttätige Maßnahmen zur Vermeidung und/oder Verminderung der Schwere eines Aufpralls ausgelöst werden können.

Auffahrunfälle in niedrigen und mittleren Geschwindigkeitsbereichen werden häufig durch Unaufmerksamkeit verursacht. Oft wird die Eigengeschwindigkeit beziehungsweise die Relativgeschwindigkeit unter- oder die mögliche Eigenverzögerung überschätzt und deswegen ein zu geringer Sicherheitsabstand eingehalten. Aus dem Stand der Technik sind einige Schriften zur automatischen Auffahrwarnung bekannt, bei denen der nachfolgenden Verkehr mittels Umfeldsensorik beobachtet und mittels blinkender Rückleuchten gewarnt wird, wenn aufgrund einer kritischen Annäherung ein Auffahrunfall droht.

Aus der DE 103 28 755 A1 ist ein Fahrzeug mit einer Auffahrwarnvorrichtung bekannt, welche eine am Heck eines Fahrzeuges angeordneten Einrichtung zur Ermittlung des Abstands und der Relativgeschwindigkeit in Bezug auf ein Folgefahrzeug aufweist. Auf Grundlage dieser gemessenen Größen wird ein Mindestabstand (Sicherheitsabstand) ermittelt, bei dessen Unterschreitung Maßnahmen zur Vermeidung eines möglichen Aufpralls ergriffen werden. Als Maßnahmen können mittels Rücklichtern (Bremslicht, Blinker, Warnblinker, Nebelschlussleuchten, Rückfahrscheinwerfer) optische Warnsignale an den Fahrzeugführer des Folgefahrzeugs übermittelt werden. Als weitere Maßnahme kann auch das Fahrzeug beschleunigt werden, sofern der Vorausverkehr dies zulässt. Die Intensität erfolgt nach Maßgabe eines ermittelten Gefahrenpotentials, in welches die Abweichung des Abstandes vom Mindestabstand sowie den Bremsweg beeinflussende Faktoren wie der Fahrbahnzustand (Regen, Schnee, Eis, Verschmutzung) und äußere, die Sicht beeinträchtigende Witterungsbedingungen (Nebel, Hagel, Regen) einbezogen werden.

Eine ähnliche Auffahrwarnvorrichtung ist bereits aus der DE 31 38 377 A1 bekannt. Der warnkritische Sicherheitsabstand folgt einer mit der Relativgeschwindigkeit nichtlinear ansteigenden Grenzkurve, welche von fest vorprogrammierten Kenngrößen für das Verzögerungsvermögen der Bremsen des nachfolgenden Fahrzeugs, der Reaktionszeit des Fahrers, und dem Reibbeiwert von Rad zu Straße abhängt.

Auch aus der DE 199 33 782 A1 geht ein ähnliches Verfahren zur Vermeidung von Auffahrunfällen hervor. Zur Ableitung eines Kriteriums für eine Warnung oder eine Aktion am ersten Fahrzeug erfolgt eine Berechnung der Zeit (Kollisionszeit), die verbleibt, bis das zweite auf das erste Fahrzeug auffahren würde, unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Wertes für die Verzögerung des zweiten Fahrzeugs. Wenn die Kollisionszeit unter einen vorgegebenen Wert fällt, wird die Warnung z.B. mittels der Warnblinklichter oder eine Aktion, z.B. einen Eingriff ins Motormanagement ausgelöst. Vorzugsweise ist der vorgegeben Wert für die Verzögerung des zweiten Fahrzeugs der größtmögliche für ein Kraftfahrzeug. Dadurch wird nur in den Situationen, in denen wirklich akute Gefahr einer Kollision besteht, die Warnung oder Aktion am ersten Fahrzeug ausgelöst. Bei der Berechnung der Kollisionszeit können auch Straßenverhältnisse (Glätte, Nässe, Schnee, Schotter), welche die Reibungs- und Haftungseigenschaften beeinflussen, berücksichtigt werden.

Als Nachteil wird seitens der Anmelderin angesehen, dass die bekannten Verfahren zur Ableitung eines Kriteriums zur Ausgabe einer Heckaufprallwarnung in der Praxis zu häufigen Falschwarnungen, das heißt zumindest unerwünschten oder unnötigen Warnung führen können. Dies muss bei Sicherheitsanwendung unbedingt vermieden werden, weil sonst ein Gewöhnungseffekt eintritt und Warnungen ignoriert würden.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das weniger Falschwarnungen ausgibt.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung eines drohenden Heckaufpralls wird aus einem erfassten Abstand (d₁₂) und einer Relativgeschwindigkeit (v_rel) eines nachfolgenden zweiten Fahrzeugs zu dem ersten Fahrzeug eine auf das zweite Fahrzeug (2) bezogene Verzögerung ermittelt und zur Bewertung der Heckaufprallgefahr herangezogen. Bei der herangezogenen Verzögerung kann es sich um die Relativverzögerung DEC_rel = DEC2 – DEC1, um die Eigenverzögerung DEC2 des zweiten Fahrzeugs oder eine von dem zweiten Fahrzeug aufzubringende Mindestverzögerung DEC2_min zur Vermeidung des Heckaufpralls handeln.

Die Einbeziehung einer Verzögerung des zweiten Fahrzeugs ermöglicht eine differenziertere Analyse der Gefahr eines Heckaufpralls, bei der Fälle als unkritisch eingestuft werden können, die bei einer ausschließlichen Betrachtung auf der Basis von Relativabstand und Relativgeschwindigkeit eine unnötige Heckaufprallwarnung hervorgerufen hätten. Damit wird eine Heckaufprallwarnung nur noch ausgegeben, wenn ein Heckaufprall zwingend droht, weil der Fahrer des zweiten Fahrzeugs keine sichere Möglichkeit mehr hat, den Aufprall zu vermeiden. Wenn hingegen die Fahrsituation dem Führer des zweiten Fahrzeugs noch erlaubt, durch einen willkürlichen Eingriff den Aufprall zu vermeiden, soll die Warnung unterbleiben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, dass, falls ein drohender Aufprall identifiziert wird, von dem ersten Fahrzeug eine Warnung an das nachfolgende zweite Fahrzeug übermittelt wird. Vorzugsweise wird als Warnung eine optische und/oder eine akustische erste Warnung an das nachfolgende zweite Fahrzeug übermittelt. Ein Fahrer des zweiten Fahrzeugs wird dadurch aufmerksam auf die drohende Unfallsituation. Er kann entsprechend reagieren, indem er seine Geschwindigkeit reduziert und/oder dem ersten Fahrzeug ausweicht. Bei gegebener Hardwareausstattung der Fahrzeuge kann die Warnung alternativ oder zusätzlich mittels Telemetrie an das zweite Fahr zeug übertragen werden.

Zweckmäßigerweise wird als Warnung auch eine fahrzeuginterne Warnung generiert und an den Fahrer des ersten Fahrzeugs übermittelt. Falls der Fahrer des ersten Fahrzeugs unaufmerksam ist, wird seine Aufmerksamkeit so auf die drohende Unfallsituation gelenkt. Vorzugsweise ist diese Warnung an den Fahrer des ersten Fahrzeugs haptisch und/oder optisch, z. B. einer Anzeige in einem Command-System, und/oder akustisch, z. B. durch eine Ansage oder ein Hupsignal, ausgebildet. Diese Formen der Warnung werden durch den Fahrer deutlich wahrgenommen.

Zum Verringern der Relativgeschwindigkeit kann ein Bremsmoment des ersten Fahrzeugs vor dem Aufprall verringert oder das erste Fahrzeug beschleunigt werden.

Zweckmäßigerweise wird, falls der drohende Aufprall als unabwendbar prognostiziert wird, eine Maßnahme zum Schutz der Insassen des ersten Fahrzeugs ausgelöst. Dies verringert die Schwere des Unfalls insofern, dass die möglichen Unfallfolgen abgeschwächt werden. Als eine mögliche Maßnahme wird beispielsweise ein Anziehen mindestens eines Gurtstraffers ausgelöst. Der Gurtstraffer fixiert den betreffenden Insassen so frühzeitig optimal an seinem Sitz. Als zusätzliche oder alternative Maßnahme kann ein Anpassen einer Position mindestens einer Kopfstütze und/oder mindestens eines Sitzes durchgeführt werden. Bei einem fahrdynamischen Sitz kann die Sitzpolsterung verändert werden. Auch kann als zusätzliche oder alternative Maßnahme mindestens eine Seitenscheibe und/oder das Schiebedach geschlossen werden. Zweckmäßigerweise wird, falls der drohende Aufprall als unabwendbar prognostiziert wird, mindestens ein Airbag des ersten Fahrzeugs anhand der Relativgeschwindigkeit, eines Aufpralloffsets und eines Aufprallwinkels vorkonditioniert.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei auch alternative oder ergänzende Ausgestaltungen und Weiterbildung mit deren Vorteilen dargestellt sind. Auch die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen.

Dabei zeigen:
1 eine Situation mit drohendem Heckaufprall zwischen zwei Fahrzeugen und
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens.
In 1 befindet sich ein erstes Fahrzeug 1 mit einer Eigengeschwindigkeit v₁ in Bewegung, beispielsweise auf einer Straße. Hinter dem ersten Fahrzeug 1 fährt ein zweites Fahrzeug 2 in einem Abstand d₁₂ zum vorausfahrenden ersten Fahrzeug 1 und mit einer Eigengeschwindigkeit v₂, die deutlich größer ist als die Eigengeschwindigkeit v₁ des ersten Fahrzeugs 1.
Das erste Fahrzeug 1 ist mit einem nach hinten ausgerichteten Abstands- und Relativgeschwindigkeitssensor 3 ausgerüstet, der über eine Steuereinheit 4 mit einer Warneinrichtung 5 verbunden ist. Die Warneinrichtung 5 ist als eine akustische und/oder optische Einrichtung ausgeführt. Beispielsweise wird die Warneinrichtung 5 durch eine Hupe, eine Warnblinkanlage und/oder eine Bremsleuchte gebildet. Die Steuereinheit 4 ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen.
Die Steuereinheit 4 erfasst mittels des Abstands- und/oder Relativgeschwindigkeitssensors 3 automatisch fortlaufend den Abstand d₁₂ und die Relativgeschwindigkeit v_rel zwischen den beiden Fahrzeugen 1, 2 und prüft anhand des Abstands d₁₂ und der Relativgeschwindigkeit v_rel und dem erfindungsgemäßen Verfahren ob ein Heckaufprall durch das zweite Fahrzeug 2 droht. Dabei ist es für das nachfolgende Verfahren unerheblich, ob die Relativgeschwindigkeit ursprünglich gemessen wird und daraus der Relativabstand hergeleitet wird oder ob der Abstand die ursprüngliche Messgröße ist, aus dem mittels Differentiation die Relativgeschwindigkeit berechnet wird.
Falls ein Heckaufprall identifiziert wird, steuert die Steuereinheit 4 automatisch die Warneinrichtung 5 an und erzeugt so ein akustisches Warnsignal W1 oder ein optisches Warnsignal W2, das an das zweite Fahrzeug 2 übermittelt wird. Beispielsweise wird automatisch die Hupe, die Warnblinkanlage und/oder die Bremsleuchte des ersten Fahrzeugs 1 betätigt. Auch kann eine der nach hinten gerichteten Leuchten des ersten Fahrzeugs 1 derart gesteuert werden, dass diese automatisch heller und/oder blinkend leuchtet, um die Auffahrwarnung von der normalen Aktivierung der Leuchten zu unterscheiden oder ihr einen besonders ausgeprägten Warncharakter zu geben. Der möglicherweise abgelenkte Fahrer des zweiten Fahrzeugs 2 wird dadurch auf die drohende Unfallsituation aufmerksam und kann beispielsweise durch starkes Abbremsen oder Ausweichen seines zweiten Fahrzeugs 2 reagieren und den Unfall abwenden.
Gemäß der Erfindung werden auch die Eigenverzögerung DEC1 des ersten Fahrzeugs 1 und die Eigenverzögerung DEC2 des zweiten Fahrzeugs 2, die beispielsweise anhand des zeitlichen Verlaufs der Relativgeschwindigkeit v_rel in Verbindung mit der Eigengeschwindigkeit v₁ bestimmbar sind, ermittelt und in die Prüfung des drohenden Heckaufpralls einbezogen. Die Eigenverzögerung hat das umgekehrte Vorzeichen wie die Beschleunigung, welche sich aus der zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit ergibt. Eine Beschleunigung des Fahrzeugs drückt sich daher in einer negativen Verzögerung aus. Die Beschleunigung a ist beim Verzögern kleiner Null und nimmt beim positiven Beschleunigen daher Werte größer Null an.
Zusätzlich zur Warnung des Fahrers des nachfolgenden Fahrzeugs 2 durch eine Warneinrichtung 5 des vorausfahrenden Fahrzeugs 1 kann als eine weitere Warnung W eine fahrzeuginterne Warnung W3 an den Fahrer des vorausfahrenden Fahrzeugs 1 selbst generiert werden. Diese dritte Warnmöglichkeit nutzt dabei zum einen die Warneinrichtung 5, aber auch andere vorhandene Systeme des Fahrzeugs 1, z. B. eine Anzeige, eine Hupe, einen Lautsprecher. Die fahrzeuginterne Warnung W3 wird je nach Vorgabe optisch und/oder akustisch und/oder haptisch ausgegeben. Eine haptische Warnung kann z. B. durch Momentanschwankungen des Antriebsstrangs oder der Bremse oder der Lenkung oder des Gaspedals oder des Bremspedals, etc. erreicht werden.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In Schritt S1 wird die Relativgeschwindigkeit v_rel und der Abstand d₁₂ zum zweiten Fahrzeug 2 ermittelt. Anhand dieser Daten wird in Schritt S2 überprüft, ob ein Heckaufprall durch das zweite Fahrzeug 2 droht. Dazu wird beispielsweise überprüft, ob der Abstand d₁₂ einen vorgebbaren Mindestabstand unterschreitet, und, falls diese Bedingung zutrifft, ob die Relativgeschwindigkeit v_rel eine vorgebbare Mindestgeschwindigkeit überschreitet. Falls beide Bedingungen zutreffen, wird ein Heckaufprall als drohend identifiziert.
Es sind in Schritt S2 auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren, wie sie eingangs dargestellt wurden, einsetzbar.
Falls ein Heckaufprall droht, wird das Verfahren mit Schritt S3 fortgeführt, in welchem eine auf das zweite Fahrzeugs 2 bezogenen Eigenverzögerung ermittelt wird. Ansonsten beginnt es in Schritt S1 erneut.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung eines drohenden Heckaufpralls wird ab Schritt S3 eine auf das zweite Fahrzeug bezogene Verzögerung (DEC_rel, DEC2, DEC2_min) ermittelt und zur Bewertung der Heckaufprallgefahr herangezogen.
In einer ersten Ausgestaltung a) wird in S3 als die auf das zweite Fahrzeug bezogene Verzögerung eine Relativverzögerung DEC_rel = DEC2 – DEC1 aus der Relativgeschwindigkeit v_rel mittels Differentiation nach der Zeit ermittelt.
In einer Ausgestaltung b) wird in S3 als die auf das zweite Fahrzeug bezogene Verzögerung die Eigenverzögerung DEC2 des zweiten Fahrzeugs ermittelt, welche beispielsweise aus der Relativgeschwindigkeit DEC_rel und der Eigenverzögerung DEC1 des ersten Fahrzeugs gewonnen werden kann, wobei die Eigenverzögerung DEC1 beispielsweise aus den Raddrehzahlen abgeleitet werden kann.
In einer Ausgestaltung c) wird in S3 als die auf das zweite Fahrzeug bezogene Verzögerung eine von dem zweiten Fahrzeug aufzubringende Mindestverzögerung DEC2 min zur Vermeidung des Heckaufpralls ermittelt. Die Mindestverzögerung ergibt sich aus einer berechneten notwendigen Verzögerung, um das zweite Fahrzeug in einem vorgegebenen Abstand z.B. 1 m vor dem Heck des ersten Fahrzeugs auf eine Relativgeschwindigkeit zu bringen, die kleiner oder gleich 0 ist. Die Mindestverzögerung DEC2 min kann aus DEC1, der Relativgeschwindigkeit und dem Relativabstand ermittelt werden
In einer Weiterbildung wird bei der Berechnung der Mindestverzögerung auch eine Verzögerungszeit, das heißt Reaktionszeit des Fahrers des zweiten Fahrzeugs 2 einbezogen, welche zunächst verstreichen muss, ehe eine Verzögerung einsetzen kann. Legt man z.B. 1 Sekunde Reaktionszeit zugrunde (das beinhaltet auch die Zeiten für den Aufbau eines Bremsdrucks etc.), kann die benötigte Mindestverzögerung DEC2 min unter der Voraussetzung berechnet werden, dass eine Bremswirkung erst nach der Reaktionszeit einsetzt. Es kann aber die Reaktionszeit auch in einer zusätzlichen Abfrage berücksichtigt werden, indem man z.B. berechnet, ob das zweite Fahrzeug spätestens 1m hinter dem ersten Fahrzeug auf V_rel = 0 käme, wenn das nachfolgende Fahrzeug jetzt gewarnt würde und der Fahrer nach 1 Sekunde Reaktionszeit mit beispielsweise 6m/s² verzögert. Wenn diese Frage bejaht würde, droht nicht zwingend ein Heckaufprall.
In Schritt S4 werden nun eine oder mehrere der in S3 berechneten Verzögerungen mit Schwellen verglichen, um in einigen Fahrsituationen einen drohenden Heckaufprall auszuschließen.
Allgemein kann für den Fall, dass ein Heckaufprall nicht unvermeidbar, das heißt zwingend droht aber auch nicht ausgeschlossen werden kann eine gesonderte Auslegung der an die Entscheidung geknüpften Folgemaßnahmen wie z.B. eine Warnung vorgesehen sein. Beispielsweise könnten Rückleuchten in einem anderen Leucht-Warnmuster aktiviert werden.
In Schritt S4 wird in der Ausgestaltung a) untersucht, ob aufgrund der vorliegenden Relativverzögerung bereits ein Heckaufprall ausgeschlossen werden kann. Dazu wird abgefragt, ob die Relativverzögerung DEC_rel eine positive Relativverzögerungsschwelle unterschreitet. Ist dies nicht der Fall, das heißt wird die Schwelle überschritten, dann verzögert das zweite Fahrzeug relativ zum ersten bereits so stark, dass die Relativgeschwindigkeit mit der sich das zweite Fahrzeug dem ersten nähert zunehmend geringer wird und ein zwingend drohender Aufprall ausgeschlossen werden kann. In diesem Fall beginnt das Verfahren bei S1 erneut. Ob die Relativverzögerung allerdings ausreicht den Aufprall zu vermeiden, hängt von den Startwerten für die Relativgeschwindigkeit und den Abstand ab. Es ist daher sinnvoll die Relativverzögerungsschwelle abhängig von der Relativgeschwindigkeit und -abstand auszugestalten. Mit dieser Abfrage unter Einbeziehung der Relativverzögerung können bereits Fahrsituationen als unkritisch zurückgestuft werden, die durch die Vorbewertung zunächst als kritisch eingestuft wurden. Dadurch können Falschwarnungen verhindert werden, wenn z.B. das Fahrzeug 2 sich zwar mit kritischer Relativgeschwindigkeit dem vorausfahrenden Fahrzeug 1 nähert, Fahrzeug 2 aber bereits verzögert und/oder Fahrzeug 1 gleichzeitig beschleunigt.
In Schritt S4 wird in der Ausgestaltung b) untersucht, ob ein Überholmanöver des zweiten Fahrzeugs ausgeschlossen werden kann. Dazu wird überprüft, ob das zweite Fahrzeug nur verzögert oder allenfalls leicht beschleunigt. Mit dieser Abfrage soll eine Fahrsituation erfasst werden, bei der eine deutli che positive Beschleunigung (a > om/s²) des zweiten Fahrzeugs festgestellt wird, was auf einen eingeleiteten Überholvorgang schließen lässt. Wird die Abfrage a > Schwelle_2 bejaht, oder gleichbedeutend DEC2 > – Schwelle_2 verneint, wobei Schwelle_2 positiv ist, wird auf einen bewusst eingeleiteten Beschleunigungsvorgang zu dem Zweck des Überholens geschlossen, es wird ein zwingend drohender Heckaufprall ausgeschlossen und das Verfahren beginnt erneut bei S1. In diesem Fall wird auf einen Fahrzeugeingriff oder eine Warnung des rückwärtigen Verkehrs verzichtet. Aber es könnte für diesen Fall auch das Bremslicht kurzzeitig angesteuert werden, wobei dieses Aufleuchten periodisch bis zur Klärung der Situation wiederholt werden kann. Als sinnvolle zusätzliche Bedingung für den Ausschluss eines Heckaufpralls und den Rücksprung auf S1 sollte ausgeschlossen werden, dass gleichzeitig das erste Fahrzeug bremst oder die Eigenverzögerung DEC1 einen Schwellwert überschreitet, um den Fall auszuschließen, dass das zweite Fahrzeug zum Überholen ansetzt während gleichzeitig das erste Fahrzeug bremst. Die Abfragen lauten somit DEC1 > Schwelle_1 und DEC2 > – Schwelle_2. Nur wenn beide Abfragen verneint werden, erfolgt der Rücksprung zu S1.
In Schritt S4 wird in der Ausgestaltung c) die vom zweiten Fahrzeug (2) zur Vermeidung des Heckaufpralls benötigte Mindestverzögerung DEC2 min herangezogen. Es wird abgefragt, ob die benötigte Mindestverzögerung DEC2 min eine erste Mindestverzögerungsschwelle Schwelle_3, von z.B. 6m/s¹ überschreitet. Damit kann z.B. überprüft werden, ob die benötigte Mindestverzögerung DEC2 min noch innerhalb physikalischer Haftreibungsgrenzen liegt, wenn Schwelle_3 entsprechend dimensioniert wird. Größere Verzögerungen können aufgrund des begrenzten Reibwertes zwischen Rad und Straße nicht aufgebracht werden. Die Bemessung der Schwelle kann auch an zumutbaren physiologischen Grenzen ausgerichtet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Abhängigkeit des Reibwertes vom Fahrbahnzustand einbezogen werden, indem die Verzögerungsschwelle entsprechend variiert wird.
Alternativ oder ergänzend kann in Schritt S4 überprüft werden, wie weit die vorliegende Verzögerung DEC2 von der benötigten Mindestverzögerung DEC2 min entfernt ist. Es wird abgefragt, ob die Differenz aus der vorliegenden Eigenverzögerung DEC2 des zweiten Fahrzeugs 2 und der benötigten Mindestverzögerung DEC2 min und eine positive zweite Mindestverzögerungsschwelle Schwelle_4 unterschreitet. Dies ist gleichbedeutend mit der Prüfung, ob DEC2 < DEC2 min + Schwelle_4 gilt. Der Schwelle_4 kommt damit die Bedeutung einer Sicherheitsmarge zu. Wird die Abfrage bejaht, dann reicht die vorliegende Verzögerung nicht aus und es droht ein Heckaufprall. Wird die Abfrage verneint, dann ist die Verzögerung bereits ausreichend und ein Heckaufprall kann ausgeschlossen werden, das Verfahren springt zu S1.
In der Ausgestaltung c) gilt insgesamt, dass wenn die Abfragen verneint werden, der Fahrzeugführer des zweiten Fahrzeugs zumindest noch die Möglichkeit hat durch ein entschiedenes Bremsmanöver den Aufprall zu vermeiden, so dass in diesem Fall nicht auf einen zwingend drohenden Heckaufprall geschlossen wird. Werden hingegen die Abfragen bejaht, ist dies gleichbedeutend damit, dass ein erfolgreiches Bremsmanöver die physikalischen oder physiologischen Belastungsgrenzen überschreitet oder die eingeleitete Verzögerung unzureichend ist. Daher ist in diesem Fall ein Heckaufprall nicht ausgeschlossen, so dass ein drohender Heckaufprall erkannt wird und Maßnahmen wie in Schritt S7 getroffen werden, z.B. eine Warnung ausgegeben wird.
Die verschiedenen Ausgestaltungen a), b) und c) können jede für sich oder in Kombination umgesetzt werden. Die Werte der auf das zweite Fahrzeug bezogenen Verzögerung sind je nach Ausgestaltung unterschiedliche schnell zu berechnen und verfügbar. So ist die Relativverzögerung DEC_rel in Ausgestaltung a) schnell berechenbar, während die Eigenverzögerung DEC_2 des zweiten Fahrzeugs in der Ausgestaltung b) mindestens einen zusätzlichen Schritt erfordert und die Berechnung der Mindestverzögerung DEC_min in der Ausgestaltung c) einen aufwendigeren Algorithmus erforderlich macht. Daher ist eine Ausgestaltung sinnvoll, bei der die Abfragen gemäß der Ausgestaltungen a), b), c) in dieser Reihenfolgen auf ein einander folgen, damit die schneller verfügbaren Werte zuerst abgeprüft werde.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird jedoch in Folgeschritten noch weiter geprüft, ob der Aufprall nicht doch noch vermeidbar ist, um eine unnötige Falschwarnung zu unterdrücken. Im Anschluss an eine der geschilderten Vorbewertungen wird anhand möglicher Ausweichtrajektorien geprüft, ob ein Ausweichmanöver gefahrlos möglich ist. Damit wird berücksichtigt, dass der Führer des zweiten Fahrzeugs (2) einen Heckaufprall auch dadurch verhindern kann, dass er durch einen Lenkeingriff dem vorausfahrenden Fahrzeug ausweichen und dieses überholen kann. Dies ist auch noch möglich, wenn ein Bremseingriff einen Aufprall nicht mehr vermeiden kann. Die Abfrage nach gefahrlosen Ausweichtrajektorien ergänzt auch vorteilhaft die voran stehend beschriebene Abfrage, welche darauf abzielt ein geplantes Überholmanöver des zweiten Fahrzeugs zu identifizieren und in diesem Fall z.B. eine Warnung zu unterdrücken In Schritt S5 werden mögliche Ausweichtrajektorien berechnet, das sind alle Trajektorie, die das erste Fahrzeug umfahren, in einen Parallelfahrt münden und die Fahrbahn nicht verlassen. Für jede Ausweichtrajektorie wird eine resultierende Querbeschleunigung ermittelt.
In Schritt S6 werden die Trajektorien hinsichtlich der resultierenden Querbeschleunigungen bewertet, indem sie mit einer Querbeschleunigungsschwelle verglichen werden. Solange eine der Ausweichtrajektorien eine Querbeschleunigungsschwelle nicht überschreitet, liegt nicht zwingend ein drohender Aufprall vor und das Verfahren beginnt erneut bei Schritt S1. Wird jedoch für alle Ausweichtrajektorien die Querbeschleunigungsschwelle überschritten, so kann der Aufprall nicht ausgeschlossen werden und das Verfahren geht zu Schritt S7 über. Ein typischer Wert für die maximal zulässige Querbeschleunigung bei einem Ausweichmanöver liegt bei 4m/s².
In Schritt S7 ist das Verfahren beendet, es wird die Information ausgegeben, dass ein Heckaufprall droht. Als Folge dieser Entscheidung wird z.B. eine Warnung ausgegeben.
Bei der Berechnung der Ausweichtrajektorien kann die Position des zweiten Fahrzeugs nicht nur in Längs- sondern auch in Querrichtung relativ zum ersten Fahrzeug berücksichtigt werden. Auch kann der Straßenverlauf anhand von abgespeicherten digitalen Karten oder anhand einer die Spur erkennenden Auswertung von Daten einer Kamera, insbesondere auch einer Rückfahrkamera einbezogen werden. Es kann auch der eingestellte Kurs des ersten oder des zweiten Fahrzeugs berücksichtigt werden, z.B. anhand der bisher zurückgelegten Trajektorie.
Die gewählten Schwellwerte können unterschiedlich je nach aktuellem Reibwert gestaltet werden. So kann z.B. das Signal des Regensensors integriert werden und bei Regen die Schwellwerte entsprechend korrigiert werden, um den Reibwert nach unten anzupassen.
Ausgelöst durch Schritt S7 wird als Warnung W z.B. eine akustische und/oder optische Warnung W1 bzw. W2 an das zweite Fahrzeug 2 übermittelt, vorzugsweise durch ein Hupsignal, ein Einschalten und/oder verstärktes Leuchten der Bremsleuchten und/oder durch Einschalten der Warnblinkanlage. Als eine weitere Maßnahme im Anschluss an S7 kann beispielsweise eine haptische und/oder optische und/oder akustische fahrzeuginterne Warnung W3 an den Fahrer des ersten Fahrzeugs 1 übermittelt werden. Dies kann beispielsweise durch einen Warnton und eine Warnlampe im Innenraum in Verbindung mit einer reversiblen Warnstraffung eines Gurtstraffers des Fahrers geschehen. Außerdem kann als weitere Maßnahme zunächst ein vorderer Abstand zu einem nicht näher dargestellten, dritten, vorausfahrenden Fahrzeug erfasst werden und anschließend die Relativgeschwindigkeit v_rel zu dem zweiten Fahrzeug 2 verringert werden, falls der vordere Abstand größer als ein vorgebbarer Mindestabstand ist. Die Relativgeschwindigkeit v_rel wird beispielsweise verringert, indem ein Bremsmoment des ersten Fahrzeugs 1 vor dem Aufprall verringert wird oder das erste Fahrzeug durch einen Eingriff des Motorsteuergerätes beschleunigt wird. Bei drohendem Heckaufprall können auch präventive Maßnahmen im ersten Fahrzeug ausgelöst werden wie die Aktivierung eines Gurtstraffer, ein Anpassen der Positionen der Kopfstützen und/oder der Position des Sitzes. Außerdem können die Seitenscheiben automatisch geschlossen werden.

Claims

Verfahren zur Erkennung eines drohenden Heckaufpralls auf ein erstes Fahrzeug (1), mittels eines von dem ersten Fahrzeug (1) nach hinten gerichteten Abstands- und/oder Relativgeschwindigkeitssensor (3), wobei mindestens ein Abstand (d₁₂) und eine Relativgeschwindigkeit (v_rel) gemessen oder berechnet) eines nachfolgenden zweiten Fahrzeugs (2) zu dem ersten Fahrzeug (1) erfasst und anhand zumindest dieser Bestimmungsgrößen ermittelt wird, ob ein Aufprall des zweiten Fahrzeugs (2) auf das Heck des ersten Fahrzeugs (1) droht oder zumindest nicht ausgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Bestimmungsgröße zur Identifizierung eines drohenden Heckaufpralls eine auf das zweite Fahrzeug (2) bezogene Verzögerung (DEC_rel, DEC2, DEC2_min) herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein Heckaufprall nicht ausgeschlossen ist, als weitere Bestimmungsgröße die Relativverzögerung (DEC_rel = DEC2 – DEC1) herangezogen wird und wenn die Relativverzögerung (DEC_rel) eine positive Relativverzögerungsschwelle unterschreitet, weiter auf einen Heckaufprall geschlossen wird oder wenn die Relativverzögerungsschwelle überschritten wird, ein Heckaufprall ausgeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein Heckaufprall nicht ausgeschlossen ist, als weitere Bestimmungsgröße die Eigenverzögerung (DEC2) des zweiten Fahrzeugs herangezogen wird und wenn die Eigenverzögerung eine negative Verzögerungsschwelle (Schwelle_2) überschreitet, welche eine für Überholvorgänge typische Mindestbeschleunigung darstellt, weiterhin auf einen Heckaufprall geschlossen wird oder wenn die Verzögerungsschwelle unterschritten wird, ein Heckaufprall ausgeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Bedingung für den Ausschluss eines Heckaufpralls aufgrund einer Unterschreitung der Verzögerungsschwelle die Eigenverzögerung (DEC1) des ersten Fahrzeugs (1) eine Schwelle nicht überschreiten darf.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein Heckaufprall nicht ausgeschlossen ist, als weitere Bestimmungsgröße eine vom zweiten Fahrzeug (2) zur Vermeidung des Heckaufpralls benötigte Mindestverzögerung DEC2 min herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die benötigte Mindestverzögerung DEC2 min eine erste Mindestverzögerungsschwelle überschreitet, ein Heckaufprall droht oder zumindest nicht ausgeschlossen wird oder wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, ein drohender Heckaufprall ausgeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Differenz der vorliegenden Eigenverzögerung DEC2 des zweiten Fahrzeugs (2) mit der benötigten Mindestverzögerung DEC2 min eine zweite Mindestverzögerungsschwelle (Schwelle_4) unterschreitet, ein Heckaufprall droht oder zumindest nicht ausgeschlossen wird oder wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, ein drohender Heckaufprall ausgeschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein Heckaufprall nicht ausgeschlossen ist, anhand möglicher Ausweichtrajektorien geprüft wird, ob ein Ausweichmanöver möglich ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für alle Ausweichtrajektorien eine resultierende Querbeschleunigung ermittelt und wenn für alle Ausweichtrajektorien eine Querbeschleunigungsschwelle überschritten wird, auf einen drohenden Heckaufprall geschlossen wird oder wenn die Querbeschleunigung zu einer Ausweichtrajektorie die Querbeschleunigungsschwelle unterschreitet, ein drohender Heckaufprall ausgeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Ausweichtrajektorien die Position des zweiten Fahrzeugs in Längs- und Querrichtung relativ zum ersten Fahrzeug und/oder der Straßenverlauf und/oder ein eingestellter Kurs des ersten oder des zweiten Fahrzeugs berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung der Mindestverzögerung DEC2 min, die Relativverzögerung berechnet wird, welche benötigt würde, um das zweite Fahrzeug (2) in einem vorgegebenen Abstand hinter dem ersten Fahrzeug (1) auf eine Relativgeschwindigkeit 0 oder kleiner zu bringen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Mindestverzögerung DEC2 min eine Verzögerungszeit, welche insbesondere einer Reaktionszeit des Fahrers des zweiten Fahrzeugs (2) entspricht, einbezogen wird, welche zunächst verstreichen muss, ehe eine Verzögerung einsetzen kann.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schwellwert in Abhängigkeit vom Reibwert des Fahrzeug variiert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass anstelle von Schwellwerten für kritische Verzögerungen der Längs- oder Querdynamik eine oder mehrere Kennlinien über dem Reibwert herangezogen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung von DEC2 min oder DEC2 ausgegangen wird, dass DEC1, welches in die Berechnung eingeht und zur Berechnungszeit vorliegt auch für den zukünftigen Berechnungszeitraum gleich bleibt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem positiven Beschleunigen des ersten Fahrzeugs zur Berechnung von DEC2 min für DEC1 ein kleinerer vorgegebener Wert, insbesondere 0 m/s² für die Zukunft verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem negativen Beschleunigen des ersten Fahrzeugs zur Berechnung von DEC2 min für DEC1 ein kleinerer vorgegebener Wert, insbesondere DEC1 = 1.2·DEC1 aktuell für die Zukunft verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle eines Schwellwertes zwei unterschiedlich abgestufte Schwellwerte eingesetzt werden, um in einer ersten Stufe eine Warnung des zweiten Fahrzeugs zu initiieren und in einer zweiten, kritischeren Stufe eine oder mehrere Aktionen im ersten Fahrzeug auszulösen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass falls ein drohender Aufprall oder ein unvermeidlicher Aufprall identifiziert wird, von dem ersten Fahrzeug (1) eine Warnung (W, W1, W2) an das nachfolgende zweite Fahrzeug (2) übermittelt wird und/oder im ersten Fahrzeug Aktionen ausgelöst werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Eigengeschwindigkeit des ersten Fahrzeugs oberhalb eines Schwellwerts zuerst die Kollisionsgefahr nach Trajektorienverlauf überprüft und anschließend nach der Bremsfähigkeit und unterhalb dieses Schwellwerts in der umgekehrten Reihenfolge geprüft wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Verfahren analog bei Rückwärtsfahrt des ersten Fahrzeugs angewendet wird.