DE102006030527A1

DE102006030527A1 - Verfahren zur Erkennung einer vorausliegenden Fahrsituation

Info

Publication number: DE102006030527A1
Application number: DE102006030527A
Authority: DE
Inventors: Winfried Dr. Fakler; Johannes Dr. Kaltenbach
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-07-01
Filing date: 2006-07-01
Publication date: 2008-01-03
Also published as: US20080046166A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer vorausliegenden Fahrsituation eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird in einem ersten Schritt eine erste Funktion (f_1) ausgewertet, welche in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und einem aktuellen Grad der Sportlichkeit (gsp) eine vorausliegende variable Wegstreckenlänge (l_vor) berechnet. In einem zweiten Schritt wird eine zweite Funktion (f_2) ausgewertet, welche zumindest in Abhängigkeit von der vorausliegenden variablen Wegstreckenlänge (l_vor) und Umgebungsdaten (u) Streckenverlaufsdaten (str_vor) berechnet. In einem dritten Schritt wird eine dritte Funktion (f_3) ausgewertet, welche zumindest in Abhängigkeit von Streckenverlaufsdaten (str_vor), der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und dem Grad der Sportlichkeit (gsp) eine mögliche vorausliegende Fahrsituation (sit_cand) berechnet. Schließlich wird in einem vierten Schritt eine vierte Funktion (f_4) ausgewertet, durch welche zumindest in Abhängigkeit der möglichen vorausliegenden Fahrsituation (sit_cand) eine vorausliegende Fahrsituation (sit_vor) erkannt. Mit der erkannten vorausliegenden Fahrsituation (sit_vor) können elektronische und/oder mechanische Fahrzeugsysteme, wie beispielsweise elektronisch gesteuerte Fahrzeuggetriebe, beeinflusst werden.

Description

Die Erfindung betrifft die vorausschauende Erkennung von vorausliegenden Fahrsituationen für Kraftfahrzeuge.
In der noch nicht veröffentlichten DE 102005040179.1 der Anmelderin wird eine Struktur für eine vorausschauende Bestimmung einer Übersetzungsänderung vorgeschlagen, bei welcher einem Korrekturmodul ein erster Gangvorschlag, Fahrer-/Fahrzeugdaten sowie Umgebungsinformationen über die aktuelle und vorausliegende Fahrzeugumgebung zugeführt werden. Die Umgebungsdaten können Navigationsdaten aus Navigationssystemen entsprechen, durch welche eine vorausliegende Fahrsituation erkannt wird. Außerdem können die Umgebungsdaten auch durch Umgebungssensoren bestimmt werden. In dem Korrekturmodul wird in einem Fahrsituationsmodul aus den eingehenden Daten eine Fahrsituation bestimmt. Einer Fahrsituation entspricht beispielsweise eine vorausliegende Kurve, der Grad der Kurvigkeit innerhalb einer vorausliegenden Wegstrecke, eine vorausliegende Fahrbahnsteigung oder eine vorausliegende lange gerade Wegstrecke. In der Anmeldung wird allerdings nicht erläutert, wie die vorausliegende Fahrsituation erkannt wird.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur vorausschauenden Erkennung einer vorausliegenden Fahrsituation zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Erkennung einer vorausliegenden Fahrsituation entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüche zu entnehmen. Mit Hilfe der erkannten Fahrsituation können vorteilhafter Weise elektronische und/oder mechanische Fahrzeugsysteme beeinflusst werden. In einer vorteilhaften Ausführung wird mit dem Verfahren eine Übersetzungsstufe eines elektronisch gesteuerten Getriebes beeinflusst.
Das erfindungsgemäße Verfahren setzt ein satellitengestütztes Navigationssystem voraus. Dieses System ist entweder kartenbasiert oder besitzt auf andere Weise elektronisch gespeicherte, ortsbezogene Daten, wie sie z.B. durch lernende Systeme ermittelt werden. Diese ortsbezogenen Daten, auch Umgebungsdaten genannt, enthalten Informationen über die Geometrie der vorausliegenden Straße, also über den vorausliegenden Streckenverlauf, oder sie enthalten Daten, aus denen sich Informationen über den vorausliegenden Streckenverlauf berechnen lassen. Weiterhin ist es für das erfindungsgemäße Verfahren notwendig, daß Fahrzeugdaten, wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. ein Signal, aus dem die Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden kann, ermittelt und zur Verfügung gestellt werden.
Die Steckenverlaufsdaten beschreiben beispielsweise den horizontalen und/oder vertikalen Straßenverlauf der vorausliegenden Wegstrecke. Unter Berücksichtigung dieser Streckenverlaufsdaten und der Fahrzeugdaten, insbesondere der Fahrzeuggeschwindigkeit, und dem aktuellen Grad der Sportlichkeit erkennt das erfindungsgemäße Verfahren durch eine Funktion eine vorausliegende Fahrsituation innerhalb einer vorausliegenden variablen Wegstreckenlänge, auf welcher die vorausliegende Fahrsituation bestimmt werden soll.
Dafür wird eine Funktion zur vorausschauenden Bestimmung einer vorausliegenden, variablen Wegstreckenlänge bestimmt, welche zumindest von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem aktuellen Grad der Sportlichkeit abhängt. Die vorausliegende variable Wegstreckenlänge kann also in Abhängigkeit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem aktuellen Grad der Sportlichkeit unterschiedliche Werte annehmen. Der Grad der Sportlichkeit gibt üblicher Weise Auskunft über die Fahrweise des Fahrers. Der Grad der Sport lichkeit kann entweder von einem elektronischen System berechnet werden, oder der Fahrer gibt ihn durch Eingaben über ein Bedienelement vor.
In einer Ausgestaltung wird zusätzlich die Plausibilität der vorliegenden Streckenverlaufsdaten überprüft. Die Streckenverlaufsdaten werden dabei in Abhängigkeit der vorausliegenden variablen Wegstreckenlänge und zudem in Abhängigkeit der Umgebungsdaten bestimmt. Wenn die vorliegenden Streckenverlaufsdaten nicht plausibel sind, werden sie als unplausibel markiert oder gelöscht.
Für den Fall, dass entweder eine relevante vorausliegende Kurve oder eine relevante vorausliegende Kurvigkeit als vorausliegende relevante Fahrsituation erkannt werden soll, werden vorteilhafter Weise folgende Kriterien berücksichtigt. Und zwar wird entweder in einem Kriterium 1 überprüft, ob eine vorausberechnete zukünftige Fahrzeugbeschleunigung eine Querbeschleunigungsfunktion erfüllt oder es wird in einem Kriterium 2 überprüft, ob die erkannten Umgebungsdaten eine Streckenverlaufsfunktion erfüllen. Durch die Querbeschleunigungsfunktion wird ein erlaubter Querbeschleunigungswert in Abhängigkeit des Grades der Sportlichkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Durch die Streckenverlaufsfunktion wird beispielsweise ein Kurvenradiuswert in Abhängigkeit des Grades der Sportlichkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Eine Kurve wird als relevant erkannt, wenn sie eine der beiden oben genannten Kriterien erfüllt.
In einer Ausgestaltung wird für den Fall, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere eine relevante vorausliegende Kurve erkannt werden soll, in einem weiteren Schritt überprüft, ob die durch die Funktion zur Erkennung einer Fahrsituation erkannte mögliche Fahrsituation auch tatsächlich erfüllt ist. Diese Funktion wird für diesen Fall Kurvenerkennungsfunktion genannt. Ob die Kurvenerkennungsfunktion erfüllt ist, wird in Abhängigkeit von der vorausliegenden möglichen Fahrsituation, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Streckenverlaufsdaten überprüft. Wenn dies der Fall ist, wird der Status 'Kurve erkannt' festgelegt. In einer weiteren Ausgestaltung kann diese Überprüfung zusätzlich mit Hilfe von weiteren Fahrzeugdaten plausibilisiert werden.
Für die Erkennung einer relevanten vorausliegenden Kurve innerhalb der vorausliegenden variablen Wegstreckenlänge wird durch die Kurvenerkennungsfunktion entweder die erste, die engste oder die letzte Kurve innerhalb der vorausliegenden variablen Wegstreckenlänge mittels Kriterium 1 oder Kriterium 2 bestimmt.
Bei der Überprüfung, ob tatsächlich die Bedingungen für eine vorausschauend erkannte Kurve vorliegen, wird vorteilhafter Weise in folgenden Schritten vorgegangen. Ausgehend von einem ersten Zustand, in welchem keine Kurve erkannt wird, wird geprüft, ob die Kurvenerkennungsfunktion erfüllt ist. Wenn dies der Fall ist, wird ein zweiter Zustand festgelegt, welcher die Situation beschreibt, dass eine vorausliegende Kurve erkannt ist. In einem darauf folgenden Schritt wird dann geprüft, ob der zweite Zustand zwar festgelegt ist, die Kurvenerkennungsfunktion aber nicht mehr erfüllt ist. Wenn dies der Fall ist, wird ein dritter Zustand festgelegt, welcher einen Ausstieg aus dem zweiten Zustand vorbereitet. Dieser Ausstieg wird so vorbereitet, dass eine zu bestimmende Wegstrecke bestimmt wird, welche abgefahren werden muss. Während des Abfahrens dieser zu bestimmende Wegstrecke wird geprüft, ob die Kurvenerkennungsfunktion erneut erfüllt wird. Falls dies der Fall ist, wird der zweite Zustand wieder festgelegt. Falls dies nicht der Fall ist, wird der erste Zustand festgelegt.
Optional können folgende weitere Schritte durchgeführt werden. Wenn der zweite Zustand festgelegt ist, die vorausliegende Kurve aber als unplausibel bewertet wird, so wird ein vierter Zustand eingenommen, welcher die Situation beschreibt, dass die erkannte Kurve unplausibel ist. Daraufhin wird eine Si cherheitswegstrecke bestimmt, welche vom Fahrzeug abgefahren werden muss und wonach immer der erste Zustand festgelegt wird. Während des Abfahrens der Sicherheitswegstrecke kann der zweite Zustand nicht mehr festgelegt werden. Auch kann aus dem zweiten Zustand heraus festgestellt werden, dass eine erkannte Kurve unplausiebel ist. Daraufhin wird auch der vierte Zustand festgelegt, wonach wie oben beschrieben immer der erste Zustand festgelegt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung werden, für den Fall, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Kurvigkeit der vorausliegenden Wegstrecke erkannt werden soll, mit der entsprechenden Funktion zur Erkennung der vorausliegenden Fahrsituation alle relevanten Kurven innerhalb der vorausliegenden variablen Wegstreckenlänge bestimmt. Diese Funktion wird für diesen Fall Kurvigkeitsfunktion genannt. Der Grad der Kurvigkeit ergibt sich aus der Summe aller gefundenen relevanten Kurven. Die gefundenen Kurven können dabei nach der Reihenfolge, in der sie gefunden wurden gewichtet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann der Grad der Sportlichkeit auch durch einen festen Wert dargestellt werden. In einer Ausgestaltung wird die vorausliegende variable Wegstreckenlänge, innerhalb welcher die vorausliegende Fahrsituation bestimmt werden soll, durch mindestens einen Grenzwert nach oben und/oder nach unten begrenzt.
Zur weiteren Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Zeichnungen beigefügt, in denen der Ablauf des Verfahrens gezeigt wird.
Dabei zeigen:
1 ein Ablaufdiagramm zur Erkennung einer vorausliegenden Kurve;
2 ein Ablaufdiagramm eines Teilschrittes und
3 ein Ablaufdiagramm eines weiteren Teilschritts.
1 zeigt ein Ablaufdiagramm einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erkennung einer vorausliegenden Kurve sit_vor. Nach dem Start des Verfahrens wird in einem ersten Verfahrensschritt 1 eine erste Funktion f_1 ausgewertet, durch welche die vorausliegende variable Wegstreckenlänge l_vor bestimmt wird. Die vorausliegende variable Wegstreckenlänge l_vor beschreibt die Länge der vorausliegenden Wegstrecke, auf welcher eine vorausliegende Fahrsituation sit_vor erkannt werden soll. Die vorausliegende variable Wegstreckenlänge l_vor hängt von der Fahrzeuggeschwindigkeit v und dem Grad der Sportlichkeit gsp ab. In einem zweiten Verfahrensschritt 2 wird eine zweite Funktion f_2 ausgewertet, durch welche optional auch die Plausibilität der Informationen über die vorausliegende Wegstrecke überprüft wird. Dafür werden Streckenverlaufsdaten str_vor in Abhängigkeit der vorausliegenden variablen Wegstreckenlänge l_vor und zudem in Abhängigkeit der Umgebungsdaten u bestimmt. Wenn die vorliegenden Streckenverlaufsdaten str_vor Daten enthalten, die als nicht plausibel erkannt wurden, werden diese in einem optionalen Schritt als unplausibel bewertet oder gelöscht. Im nächsten Verfahrensschritt 3 wird eine dritte Funktion f_3 ausgewertet, welche eine mögliche vorausliegende Fahrsituation sit_cand bestimmt. Die mögliche vorausliegende Fahrsituation sit_cand hängt von den Streckenverlaufsdaten str_vor, der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit v sowie dem aktuellen Grad der Sportlichkeit gsp ab. Im letzten Verfahrensschritt 4 wird durch eine vierte Funktioin f_4 überprüft, ob die mögliche vorausliegende Fahrsituation sit_cand, wie beispielsweise eine mögliche vorausliegende Kurve, auch tatsächlich vorliegt bzw. alle Bedingungen dafür eingetreten ist. Dies wird hier durch eine Kurvenbestimmungsfunktion sit_vor berechnet, welche in Abhängigkeit von der möglichen vorausliegenden Fahrsituation sit_cand, der Fahrzeuggeschwindigkeit v und den Streckenverlaufsdaten str_vor bestimmt wird.
2 stellt den Ablauf des letzten Verfahrensschritts 4 dar, in welchem überprüft wird, ob eine vorausschauend erkannte Kurve vorliegt bzw. ob die Bedingungen dafür erfüllt sind. Der erste Zustand Z1 beschreibt die Situation, dass keine Kurve erkannt wird. Wird nun die Kurvenerkennungsfunktion erfüllt, so wird aufgrund einer entsprechenden ersten Information 5 ein zweiter Zustand Z2 bestimmt, welcher die Situation, dass eine Kurve sit_vor erkannt ist, beschreibt. Wenn nun die Kurvenerkennungsfunktion nicht mehr erfüllt ist, wird aufgrund einer entsprechenden zweiten Information 6 ein dritter Zustand Z3 bestimmt. Der dritte Zustand Z3 bestimmt die Situation, dass ein Ausstieg aus dem zweiten Zustand Z2 vorbereitet wird. Um den Ausstieg aus dem zweiten Zustand Z2 vorzubereiten, wird vorgegeben, dass das Kraftfahrzeug eine zu bestimmende Wegstrecke abzufahren hat. Wird während des Abfahrens dieser zu bestimmenden Wegstrecke erkannt, dass die Kurvenerkennungsfunktion wieder erfüllt ist, wird aufgrund einer entsprechenden dritten Information 7 der zweite Zustand Z2 wieder eingenommen. Wird während des Abfahrens die Kurvenerkennungsfunktion nicht mehr erfüllt, so wird aufgrund einer entsprechenden vierten Information 8 der erste Zustand Z1 wieder eingenommen, welcher die Situation beschreibt, dass keine Kurve erkannt wird.
3 stellt den Ablauf des letzten Verfahrensschritts 4 dar, wenn zusätzlich die Plausibilität des zweiten Zustands Z2 durchgeführt wird. Dabei entspricht 3 der 2, welche um einen vierten Zustand Z4 erweitert ist. Gleiche Elemente wie in 2 sind mit gleichen Ziffern bezeichnet und werden nicht nochmals beschrieben. Wenn nun der zweite Zustand Z2 eingetreten ist, die erkannte Kurve aber als unplausibel bewertet wird, wird aufgrund einer entsprechenden fünften Information 9 der vierte Zustand Z4 festgelegt. Der vierte Zustand Z4 beschreibt, dass die erkannte Kurve unplausibel ist und daher keine Kurve erkannt wird. Nachdem der vierte Zustand Z4 eingetreten ist, wird nach Abfahren einer zu bestimmenden Sicherheitswegstrecke aufgrund einer entsprechenden sechsten Information 10 immer der erste Zustand Z1 eingenommen, welcher beschreibt, dass keine Kurve erkannt ist. Während dem Abfahren dieser zu bestimmenden Sicherheitswegstrecke kann keine weitere Kurve erkannt werden. Auch kann aus dem dritten Zustand Z3 heraus, durch eine siebte Information 11 der vierte Zustand eingenommen werden.

1: erster Verfahrensschritt
2: zweiter Verfahrensschritt
3: dritter Verfahrensschritt
4: vierter Verfahrensschritt
5: erste Information
6: zweite Information
7: dritte Information
8: vierte Information
9: fünfte Information
10: sechste Information
11: siebte Information
f_1: erste Funktion
f_2: zweite Funktion
f_3: dritte Funktion
f_4: vierte Funktion
gsp: Grad der Sportlichkeit
l_vor: vorausliegende variable Wegstreckenlänge
sit_cand: mögliche vorausliegende Fahrsituation
sit_vor: vorausliegende Fahrsituation
str_vor: Streckenverlaufsdaten
u: Umgebungsdaten
v: Fahrzeuggeschwindigkeit
Z1: erster Zustand
Z2: zweiter Zustand
Z3: dritter Zustand
Z4: vierter Zustand

Claims

Verfahren zur Erkennung einer vorausliegenden Fahrsituation eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt eine erste Funktion (f_1) ausgewertet wird, welche in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und einem aktuellen Grad der Sportlichkeit (gsp) eine vorausliegende variable Wegstreckenlänge (l_vor) berechnet und in einem zweiten Schritt eine zweite Funktion (f_2) ausgewertet wird, welche zumindest in Abhängigkeit von der vorausliegenden variablen Wegstreckenlänge (l_vor) und Umgebungsdaten (u) Streckenverlaufsdaten (str_vor) berechnet und in einem dritten Schritt eine dritte Funktion (f_3) ausgewertet wird, welche zumindest in Abhängigkeit von Streckenverlaufsdaten (str_vor), der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und dem Grad der Sportlichkeit (gsp) eine mögliche vorausliegende Fahrsituationen (sit_cand) berechnet und in einem vierten Schritt eine vierte Funktion (f_4) ausgewertet wird, durch welche zumindest in Abhängigkeit der möglichen vorausliegenden Fahrsituation (sit_cand) eine vorausliegende Fahrsituation (sit_vor) erkannt wird, wobei mit der erkannten vorausliegenden Fahrsituation (sit_vor) elektronische und/oder mechanische Fahrzeugsysteme, wie beispielsweise elektronisch gesteuerte Fahrzeuggetriebe, beeinflusst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn als vorausliegende Fahrsituation (sit_vor) eine vorausliegende Kurve oder eine Kurvigkeit innerhalb der vorausliegenden variablen Wegstreckenlänge (l_vor) erkannt werden soll, die dritte Funktion (f_3) zur Erkennung einer möglichen vorausliegenden Fahrsituation (sit_cand) entweder berücksichtigt, ob eine vorausberechnete zukünftige Fahrzeugbeschleunigung eine dynamische Querbeschleunigungsfunktion erfüllt oder ob erkannte Streckenverlaufsdaten (str_vor) eine dynamische Streckenverlaufsfunktion erfüllen, wobei die Querbeschleunigungsfunktion und die Streckenverlaufsfunktion zumindest von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und dem aktuellen Grad der Sportlichkeit (gsp) abhängen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass, wenn eine vorausliegende relevante Kurve erkannt werden soll, im vierten Schritt die vierte Funktion (f_4) von der vorausliegenden möglichen Kurve (sit_cand), der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und den Streckenverlaufsdaten (str_vor) abhängt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass, die dritte Funktion (f_3) entweder die erste, die engste oder die letzte Kurve innerhalb der vorausliegenden variablen Wegstreckenlänge (l_vor) bestimmt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass bei der Überprüfung, ob ein zweiter Zustand (Z2), eingetreten ist, in einem fünften Schritt (5) geprüft wird, ob die Kurvenerkennungsfunktion (f_2) erfüllt ist und wenn die Funktion (sit_vor) erfüllt ist der zweite Zustand (2) eingenommen wird, in einem zweiten Schritt (6) geprüft wird, ob der zweite Zustand (Z2) eingenommen ist, aber die Kurvenerkennungsfunktion nicht mehr erfüllt ist und wenn dies der Fall ist ein dritter Zustand (Z3) eingenommen wird, in einem dritten Schritt überprüft wird, ob während des Abfahrens einer zu bestimmenden Wegstrecke die Kurvenerkennungsfunktion wieder erfüllt ist, und wenn dies der Fall ist der zweite Zustand (Z2) wieder eingenommen wird, oder wenn dies nicht der Fall ist ein erster Zustand (11) eingenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob der eingetretene zweite oder dritte Zustand (Z2, Z3) plausibel ist, wobei ein vierter Zustand (Z4) eingenommen wird, wenn der zwei te Zustand (Z2) als unplausibel bewertet wird und daraufhin wieder der erste Zustand (Z1) eingenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Kurvigkeit (sit_vor) innerhalb der vorausliegenden variablen Wegstreckenlänge (l_vor) erkannt werden soll, die dritte Funktion (f_3) zur Erkennung einer vorausliegenden möglichen Fahrsituation (sit_vor) alle relevanten Kurven innerhalb der vorausliegenden variablen Wegstreckenlänge (l_vor) bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Grad der Kurvigkeit (sit_vor) innerhalb der vorausliegenden variablen Wegstreckenlänge (l_vor) aus der Summe der gefundenen Kurven berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Grad der Sportlichkeit (gsp) einen festen Wert bildet.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die vorausliegende variable Wegstreckenlänge (l_vor) mindestens einen Grenzwert besitzt.
Verwendung eines Verfahrens gemäß einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die erkannte Fahrsituation (sit_vor) eine Übersetzungsstufe eines elektronisch gesteuerten Fahrzeuggetriebes beeinflusst wird.