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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren für die Steuerung eines Fahrerassistenzsystems
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Fahrerassistenzsystem
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Ein Fahrerassistenzsystem
soll dem Fahrer die Führung
des Fahrzeugs erleichtern, insbesondere bei schlechten Witterungsverhältnissen
oder schwierigen Verkehrssituationen. Noch in Entwicklung oder bereits
im Einsatz befindliche Fahrerassistenzsysteme umfassen Unterstützungsfunktionen
wie LDW und LKS. Unter LDW (Lane Departure Warning) versteht man
eine Warnfunktion, die den Fahrer vor einem ungewollten Verlassen
der Fahrspur warnt. Unter LKS (Lane Keeping Support) versteht man
eine Unterstützungsfunktion,
die, insbesondere durch einen automatischen Lenkeingriff, den Fahrer
bei der Einhaltung einer gewählten
Fahrspur unterstützt.
Voraussetzung für
die Realisierung beider Funktionen ist die Erkennung der von dem
Fahrzeug befahrenen Fahrspur. Ein Fahrerassistenzsystem muss daher über Mittel
für die
Erfassung der Fahrspurmarkierungen verfügen. Diese Mittel umfassen
videobasierte Sensorsysteme, aber auch Radar- und Ultraschallsensoren,
um zum Beispiel Fahrbahnränder,
wie Bordsteine oder dergleichen, zu detektieren. Bei besonders schlechten
Sichtbedingungen, wie sie zum Beispiel bei Nebel oder starkem Niederschlag
vorherrschen, haben videobasierte Systeme erhebliche Schwierigkeiten
bei der Erkennung von Fahrspurmarkierungen. Auch Verschmutzungen
der Fahrbahn oder stark abgefahrene Farbahnmarkierungen können die
Erfassung der Fahrspuren mittels videobasierter Sensorsysteme weiter
erschweren.
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Bei
modernen Fahrzeugen in Serie eingeführt sind weiterhin Steuer-
und Schutzsysteme, die einen Eingriff in Brems- und Fahrwerksysteme
(ABS, ESP) oder einen Unfallschutz von Fahrzeuginsassen oder fahrzeugfremden
Verkehrsteilnehmern, wie insbesondere Fußgängern, ermöglichen (zum Beispiel Airbagsysteme
für Fahrzeuginsassen
und Fußgänger). Die
hier genannten Systeme umfassen in der Regel Sensoren, die für Beschleunigungen
und Schall, insbesondere Körperschall,
empfindlich sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung eines Fahrerassistenzsystems
bzw. ein Fahrerassistenzsystem dahingehend zu verbessern, dass eine
Spurerkennung auch bei schlechten Sichtbedingungen ermöglicht wird,
um dadurch auch eine zuverlässige
Warnung bei Verlassen der Fahrspur zu erreichen.
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Technische Lösung
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Dies
wird durch ein Verfahren für
die Steuerung eines Fahrerassistenzsystems gemäß Anspruch 1 beziehungsweise
durch ein Fahrerassistenzsystem gemäß Anspruch 7 erreicht.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Durch
die zusätzliche
Auswertung der Signale von bordeigenen Beschleunigungssensoren bei der
Steuerung eines Fahrerassistenzsystems wird die Erkennung von Fahrspurmarkierungen
bzw. von Fahrspurrändern
verbessert. Dies gilt insbesondere bei schlechten Sichtbedingungen
oder bei mangelhaften Fahrspurmarkierungen, bei denen die Erkennung
mittels Videosensoren stark erschwert ist. So können selbst in einem Extremfall,
bei völlig
unbrauchbaren Signalen eines Videosensors, noch eine Fahrspurmarkierung
oder ein Fahrbahnrand erkannt werden und ein Fahrerassistenzsystem
kann den Fahrer zuverlässig
vor einem ungewollten Verlassen der Fahrspur warnen. Selbst bei
guten Sichtbedingungen kann die Zuverlässigkeit der Erkennung von
Fahrspurmarkierungen dadurch verbessert werden, dass beide Signalarten,
also die Signale eines Videosensors und die Signale eines Beschleunigungssensors
ausgewertet und ggf. einer Plausibilitätsbetrachtung unterzogen werden.
Dadurch lässt sich
vorteilhaft auch eine fehlerhafte Arbeitsweise eines Sensors erkennen.
Besonders einfach lassen sich Fahrspurmarkierungen anhand periodischer
Signalanteile in den Signalen des Beschleunigungssensors erkennen.
Die Erfindung macht sich hier die Tatsache zunutze, dass Fahrspurmarkierungen
häufig
eine periodische Struktur aufweisen. Bei bekannter Periode der Strukturen
können
Selektions-, wie beispielsweise Filtermittel, auf diese Perioden
abgestimmt werden, um die Erkennungswahrscheinlichkeit zu verbessern.
Besonders vorteilhaft ist auch eine von der Geschwindigkeit des
Fahrzeugs abhängige
Veränderbarkeit
der Filtermittel vorgesehen, da die periodisch auftretenden Signale
sich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändern. Selbst wenn keine regelmäßigen Fahrspurmarkierungen
vorhanden sind, kann anhand von auf eine Schlechtwegstrecke hindeutenden
Signaturen in dem Signal des Beschleunigungssensors auf das Verlassen
der Fahrspur geschlossen werden.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei
zeigt:
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1 eine
Aufsicht auf einen Verkehrsraum;
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2 ein
Diagramm mit Darstellung der Beschleunigung als Funktion der Zeit;
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3 ein
Blockschaltbild eines Fahrerassistenzsystems.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die
Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass selbst bei schlechten
Sichtbedingungen oder bei einem schlechten Fahrbahnzustand mit entsprechenden
Detektionsproblemen für
ein videobasiertes Sensorsystem, durch Auswertung weiterer Sensorsignale,
doch noch eine hinreichend sichere Detektion von Fahrspurmarkierungen
ermöglicht
wird, um die eingangs genannten Funktionen wie LDW und/oder LKS einsetzen
zu können.
Als geeignete Sensorsignale kommen insbesondere die Signale von
Beschleunigungs- oder Körperschallsensoren
in Betracht, die in passiven Sicherheitssystemen für die Fahrzeuginsassen
und/oder Fußgänger zum
Einsatz kommen. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass
Beschleunigungssensoren, wie sie insbesondere in Rückhaltesystemen
für Fahrzeuginsassen
zum Einsatz kommen, auch im normalen Fahrbetrieb, also auch ohne
Vorliegen einer Crashsituation, auswertbare Ausgangssignale liefern.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass
die genannten Beschleunigungssensoren durch Straßenunebenheiten und dergleichen
hervorgerufene Bewegungen des Fahrzeugs mit Krafteinwirkungen beaufschlagt
werden. Durch die Auswertung der Ausgangssignale der Beschleunigungssensoren
kann somit auf den Zustand der jeweils befahrenen Fahrbahn geschlossen
werden. So führt
beispielsweise das Überfahren
eines Schlaglochs zu einem sehr signifikanten Ausgangssignal. Besonders
einfach erkennbar ist auch eine periodische Modulation des Ausgangssignals
des Beschleunigungssensors, die auf eine periodische Struktur in
der Fahrbahnoberfläche
zurückzuführen ist.
Derartige periodische Strukturen sind häufig mit Fahrbahnmarkierungen
verbunden. Sie entstehen beispielsweise durch das bereichsweise
Abfräsen der
Fahrbahnoberfläche
und Auffüllen
der abgefrästen
Bereiche der Fahrbahn mit Farbe zur Erzeugung von Fahrbahnmarkierungen.
Weiterhin können
Riffel- oder Wellenstrukturen zur Kennzeichnung von Fahrspurbegrenzungen
vorgesehen sein. Im Umkehrschluss kann also davon ausgegangen werden, dass
derartige Fahrbahnmarkierungen überfahren werden,
wenn das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors mit einem periodisch
auftretenden Signal moduliert ist. Dies kann von dem LDW-System ausgewertet
und in ein Warnsignal umgesetzt werden.
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1 zeigt
eine Aufsicht auf einen Verkehrsraum 1 mit zwei Fahrspuren 2, 3.
Die Fahrspur 3 ist rechts von einer Fahrspurmarkierung 4 begrenzt.
Auf der Fahrspur 3 bewegt sich ein Fahrzeug 5 zunächst etwa
in der Mitte der Fahrspur 3 fort, bricht aber dann, in
Richtung des Pfeils 6, zum rechten Rand der Fahrspur 3 aus
und überfährt die
dort angebrachte Fahrspurmarkierung 4. Wie in 2 beispielhaft schematisch
dargestellt ist, führt
das Überfahren
der Fahrspurmarkierung 4 zu einer periodischen Modulation
des Ausgangssignals a eines in dem Fahrzeug 5 angeordneten
Beschleunigungssensors 30.1, 30.2. Beispielsweise
kann die Amplitude des Ausgangssignals des Beschleunigungssensors
zwischen den Werten a1 und –a1
schwanken. Die Zeitachse ist in 2 mit t
bezeichnet. Zeitpunkte sind mit t1, t2, t3, t4, t5, t6 gekennzeichnet.
Da sich die Modulation des Ausgangssignals a des Beschleunigungssensors
in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 5 ändert, kann
die Erfassung periodischer Fahrbahnstrukturen, wie beispielsweise
der Fahrspurmarkierungen 4, vorteilhaft geschwindigkeitsabhängig ausgestaltet
werden. Beispielsweise können in
einem Steuergerät
für die
Auswertung der Ausgangssignale des Beschleunigungssensors Filtermittel
vorgesehen sein, deren Charakteristik in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
des Fahrzeugs 5 verändert
wird. Alternativ und/oder zusätzlich
kann vorteilhaft bei der Auswertung der Ausgangssignale der Beschleunigungssensoren
auch eine Frequenzabhängigkeit
vorgesehen sein, um Fahrspurmarkierungen 4 optimal erfassen
zu können.
Für die
Verkehrssicherheit förderlich
könnte
auch eine Standardisierung des Verkehrsraums 1 dahingehend
sein, dass Fahrspurmarkierungen 4 generell nach einem einheitlichen
Standard ausgeführt
werden. In Alternativlösungen
kann dabei auch eine unterschiedliche Ausführung von Fahrspurmarkierungen
für die rechtsseitige
und linksseitige Berandung einer Fahrspurmarkierung gedacht werden.
Bei Fahrbahnen mit einer Mehrzahl von Fahrspuren können die
Fahrspurmarkierungen der jeweiligen Fahrspuren auch derart ausgestaltet
werden, dass die jeweilige Fahrspur anhand der für sie gewählten Fahrspurmarkierungen
nach Auswertung der Ausgangssignale des Beschleunigungssensors identifizierbar
ist. Besonders vorteilhaft kann auch die Fahrspurmarkierung 4 der
Fahrspur besonders auffällig
gestaltet werden, bei deren Überfahren
eine Kollisionsgefahr mit Gegenverkehr droht. Eine Unterscheidung
der Fahrspurmarkierungen 4 ist beispielsweise durch unterschiedliche
Periodizität
der einzelnen Markierungselemente denkbar. So könnten beispielsweise für die Markierung
der rechten Seite einer Fahrspur fünf Markierungselemente pro
Meter Länge
der Fahrspur vorgesehen sein und für die Markierung der linken Seite
der Fahrspur zehn Markierungselemente pro Meter Länge der
Fahrspur. Die genannten Werte sind nur beispielhaft zu verstehen
und können
selbstverständlich
optimiert und an praktische Erfordernisse angepasst werden. Die
erfinderische Lösung
bietet selbst dann noch einen Sicherheitsgewinn, wenn Fahrspuren
ohne besondere Markierungen befahren werden. Eine derartige Situation
ist beispielsweise bei einer Landstraße mit unbefestigtem Bankett
gegeben. Sobald das Fahrzeug nämlich
von der befestigten Fahrspur abkommt und zumindest einseitig auf den
unbefestigten Randstreifen gerät,
liefern die in dem Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensoren
ein charakteristisches Schlechtwegstreckensignal, das relativ leicht
ausgewertet werden kann und als Hinweis für das Abkommen des Fahrzeugs von
der Fahrbahn dient. Bei einwandfreien Sichtbedingungen und gut markierten
Fahrspuren ermöglicht die
erfinderische Lösung
eine vorteilhafte die Fahrsicherheit fördernde Redundanz bei der Erfassung
von Fahrspurgrenzen. Die von dem Videosensor einerseits und von
dem Beschleunigungssensor andererseits bereitgestellten Signale
können
dabei vorteilhaft für
eine Plausibilitätsbetrachtung
herangezogen werden. Einerseits sind die Fahrspurmarkierungen bereits
von Videosensoren des Fahrerassistenzsystems erkennbar. Zusätzlich liefern
die Ausgangssignale der Beschleunigungssensoren Hinweise auf den Verlauf
der Fahrspurmarkierungen. Falls der Vergleich der von diesen unterschiedlichen
Sensoren gelieferten Informationen eine gute Übereinstimmung ergibt, bestätigt dies
eine hohe Erkennungswahrscheinlichkeit der Fahrspurmarkierungen.
Ein besonders großer
Vorteil ergibt sich jedoch insbesondere bei schlechten Sichtbedingungen,
bei streckenweise mangelhaften und optisch nicht mehr gut erkennbaren
oder sogar bei fehlenden Fahrspurmarkierungen, wie beispielsweise
bei unbefestigten Fahrbahnrändern.
Auch unter derart ungünstigen Randbedingungen
ermöglicht
die erfinderische Lösung
in den meisten Fällen
immer noch eine Erkennung der Fahrspurränder und somit eine Warnung bei Überfahren
dieser Fahrspurberandung. Besonders vorteilhaft kann auch eine insbesondere
witterungsabhängige
Wichtung der jeweiligen Signale des Videosensors einerseits und
des Beschleunigungssensors andererseits vorgesehen sein. So können bei
schlechteren Sichtbedingungen beispielsweise die Signale des Beschleunigungssensors
mit einem höheren
Wichtungsfaktor in die Auswertung eingehen. Bei völlig unbrauchbaren
Signalen des Videosensors werden dann ausschließlich die Signale des Beschleunigungssensors
für die
Steuerung des LDW-Signals herangezogen. In einer alternativen Ausführungsvariante
können
auch, unabhängig
von einem Innsassenschutzsystem oder einem Fußgängerschutzsystem, Beschleunigungs-
und/oder Körperschallsensoren
vorgesehen sein, die ausschließlich
dem Fahrerassistenzsystem zum Zwecke der Erkennung von Fahrspurberandungen
zugeordnet sind.
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Ein
Blockschaltbild eines erfindungsgemäß ausgestalteten Fahrerassistenzsystems 30 ist
in 3 dargestellt und wird im Folgenden erläutert. Die
hier dargestellten Komponenten können
dabei zugleich auch Bestandteile anderer Systeme des Fahrzeugs,
wie insbesondere eines Insassenschutzsystems oder eines Fußgängerschutzsystems
sein, stehen aber zumindest in Wirkverbindung mit dem Fahrerassistenzsystem 30.
Im Folgenden wird daher bevorzugt die Funktion in dem Fahrerassistenzsystem
dargestellt. Das Fahrerassistenzsystem 30 umfasst eine
Mehrzahl von bordeigenen Sensoren für die Erfassung des Fahrzeugumfelds,
wie Videosensoren in Mono- und/oder Stereotechnik, Radarsensoren,
Lidarsensoren, Ultraschallsensoren, die in 3 nicht
alle dargestellt sind. Insbesondere umfasst das Fahrerassistenzsystem 30 mindestens
einen Videosensor 30.5, für die optische Erfassung des
Fahrzeugumfeldes. Insbesondere dient der Videosensor 30.5 der
Erfassung von optisch sichtbaren Fahrspurmarkierungen 4.
Weiterhin umfasst das Fahrerassistenzsystem 30 ein Steuergerät 30.6 für die Verarbeitung der
Sensorsignale. Vorzugsweise über
ein Bussystem 30.4, wie beispielsweise ein CAN-Bussystem, steht
das Steuergerät 30.6 des
Fahrerassistenzsystems 30 in Wirkverbindung mit einem Steuergerät 30.3 eines
Insassen – und/oder
Fußgängerschutzsystems.
Mit dem Steuergerät 30.3 sind
Beschleunigungssensoren 30.1 und 30.2 verbunden,
die entweder zentral in dem Fahrzeug oder auch näher an dessen Peripherie, beispielsweise
in dessen Frontbereich angeordnet sind. In einer oben schon erwähnten alternativen
Ausführungsvariante
kann auch ein eigens dem Steuergerät 30.6 des Fahrerassistenzsystems 30 zugeordneter
Beschleunigungssensor 30.7 vorgesehen sein.