DE102006039183A1

DE102006039183A1 - Fahrerassistenzsystem zur lokalen und zeitlichen Bewertung und Prädiktion der Fahrdynamik eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102006039183A1
Application number: DE102006039183A
Authority: DE
Inventors: Peter Trippler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-08-21
Filing date: 2006-08-21
Publication date: 2008-03-20
Also published as: CN101506858A; WO2008022817A1; JP2010501917A; EP2057613A1; US20090192666A1; KR20090051767A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem zur lokalen und zeitlichen Bewertung und Prädiktion einer Fahrdynamik eines Fahrzeugs innerhalb eines Verkehrssystems sowie zur Übertragung der sich daraus ergebenden Informationen an benachbarte Fahrzeuge. Erfindungsgemäß werden im zu bewertenden Fahrzeug unabhängig voneinander erzeugte Daten in einer Auswerteeinheit gesammelt und ausgewertet, und es wird eine sich daraus ergebende Vorhersage hinsichtlich einer bevorstehenden Fahrsituation generiert, die an an dieser Fahrsituation beteiligte Fahrzeuge in der Umgebung übertragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem zur lokalen und zeitlichen Bewertung und Prädiktion der Fahrdynamik eines Fahrzeugs innerhalb eines Verkehrssystems sowie zur Übertragung der sich daraus ergebenden Information an benachbarte Fahrzeuge.
Im dichten Straßenverkehr kann eine Aktion eines Fahrzeugs zu unbeabsichtigten Reaktionen anderer Verkehrsteilnehmer führen. Diese Reaktion kann insbesondere dann, wenn die ursächliche Aktion durch andere Fahrzeugführer nicht rechtzeitig erkannt wird, zu kritischen Situationen führen. Solche Aktionen sind insbesondere, aber nicht beschränkt auf Manöver wie Spurwechsel, plötzliches Abbiegen, heftiges Bremsen. Der Wunsch zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr Informationen von Fahrzeug zu Fahrzeug zu senden, besteht bereits seit langem und wird bei zunehmender Verkehrsdichte immer dringender.
Aus der DE 199 15 935 C2 ist dazu eine Sendeeinrichtung zur Übertragung von Datensignalen in einem Verkehrssystem bekannt, wobei die Sendeeinrichtung mindestens eine Lichtquelle zum Abstrahlen eines Lichtsignals aufweist, das ein Datensignal enthält. Bei der Lichtquelle handelt es sich um einen Beleuchtungskörper eines Fahrzeugs, insbesondere um einen Scheinwerfer und/oder eine Bremsleuchte.
Des Weiteren ist aus der DE 196 25 960 C2 eine Einrichtung zur Übertragung von Informationen von einem vorausfahrenden Fahrzeug auf ein nachfolgendes Fahrzeug bekannt, mit einem Sender im vorausfahrenden Fahrzeug, der gepulste Lichtsignale vom menschlichen Auge nicht wahrnehmbar aussendet, mit einem Empfänger im nachfolgenden Fahrzeug, der die vom Sender ausgesandten Lichtsignale empfängt und auswertet sowie mit min destens einer Leuchtdiode als Sender. Dabei sendet die Leuchtdiode die gepulsten Lichtsignale in einer vom menschlichen Auge nicht wahrnehmbaren Frequenz und im sichtbaren Wellenbereich, die vom Empfänger erkennbar sind, wobei das Lichtsignal in Abhängigkeit von der tatsächlichen Verzögerung oder Beschleunigung gebildet ist und eine Schalteinrichtung die Stärke und/oder Frequenz des Senders in Abhängigkeit von der Größe der Verzögerung oder Beschleunigung regelt.
Weiterhin sind lokale Systeme bekannt, die eine vorausschauende Wirkung haben. Dazu gehört insbesondere die Spurschätzung für abstandsgeregelte Tempomaten (ACC-Systeme). In automatischen Geschwindigkeits- und Abstandsregelungssystemen zur Erfassung der Verkehrssituation ist es üblich, mit Hilfe von Signalen von Gierraten-Sensoren bzw. Querbeschleunigungssensoren einen Fahrkorridor vorauszusagen. Das heißt, es wird festgestellt, an welcher Stelle sich das Fahrzeug nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraumes aufhalten wird und welche vorausfahrenden Fahrzeuge sich im Fahrkorridor des eigenen Fahrzeuges aufhalten.
Der Fahrkorridor wird dabei aus dem Kurvenradius des Kraftfahrzeuges bestimmt, welcher wiederum aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Signal des Gierraten-Sensors hergeleitet wird. Die Verwendung des Gierraten-Sensors liefert keine ausreichenden Informationen zur Fahrdynamik des Kraftfahrzeuges. Diese muss durch zusätzliche Sensoren detektiert werden.
Dazu ist aus der DE 197 49 306 A1 ein Verfahren zur vorausschauenden Bestimmung des Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges für ein automatisches Abstandsregelungssystem bekannt, bei welchem ein der Geschwindigkeit entsprechendes Signal zur Bestimmung eines Kurvenradius des Kraftfahrzeuges verwendet wird, wobei aus dem Kurvenradius der Fahrkorridor ermittelt wird. Zur genauen Bestimmung des Fahrkorridors des Kraftfahrzeuges wird, um die Fahrdynamik des Kraftfahrzeuges ausreichend zu berücksichtigen, die Radgeschwindigkeit von mindestens zwei Fahrzeugrädern gemessen und aus der Differenz der beiden Radgeschwindigkeiten die Gierrate des Fahrzeuges bestimmt.
Nachteilig an diesen Systemen ist, dass sie nur wenige Datenquellen auswerten und zwar nur im jeweiligen Gesamtsystem (z. B. ACC), aber nicht darüber hinaus und nicht ohne spezifische Kenntnisse der Signalaufbereitung einsetzbar sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fahrerassistenzsystem zu schaffen, das als Auswerteeinheit von fahrzeugimmanenten Daten ausgebildet ist und aus diesen Daten eine Vorhersage bezüglich einer zu erwartenden Verkehrssituation trifft und diese Information an Fahrzeuge in der näheren Umgebung weiterleitet.
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem zur lokalen und zeitlichen Bewertung und Prädiktion der Fahrdynamik eines Fahrzeugs innerhalb eines Verkehrssystems sowie zur Übertragung der sich daraus ergebenden Information an benachbarte Fahrzeuge zeichnet sich dadurch aus, dass im zu bewertenden Fahrzeug unabhängig voneinander erzeugte Daten in einer Auswerteeinheit gesammelt und ausgewertet werden und eine sich daraus ergebende Vorhersage hinsichtlich einer bevorstehenden Fahrsituation generiert wird, die an an dieser Fahrsituation beteiligte Fahrzeuge in der Umgebung weitergegeben wird. Aus den ermittelten Daten kann die Fahr- bzw. die Umfeldsituation geschätzt werden, beispielsweise für eine Baustelleneinfahrt. Zudem können die Daten aus den Sensoren zur Plausibilisierung anderer Sensoren genutzt werden.
Ziel der Erfindung ist es, den umliegenden Verkehr über die eigenen Absichten oder Beobachtungen in Kenntnis zu setzen, um diesen, wenn er mit Einrichtungen zum Empfangen der ausgesandten Daten ausgerichtet ist, die Möglichkeit zu geben, auf eine Situation früher als bei bisherigen Systemen reagieren zu können. Durch die Fusion von Fahrdynamik-Daten, Navigationsdaten, Umweltdaten sowie weitere Daten, die die Fahrsituation beschreiben, können sich abzeichnende Fahrsituationen in ihrer Entstehung mit hoher Genauigkeit erkannt und bewertet werden. Durch die Fusion mehrerer Datenquellen können sowohl die Vorhersagequalität als auch die Vorhersagesicherheit bezüglich Fahrerabsichten gesteigert werden. Dadurch erst wird es möglich, diese mit hoher Präzision ermittelten Daten an weitere Verkehrsteilnehmer weiterzugeben, um eine Verbesserung der Fahrsituation zu erreichen, ohne unkomfortable Reaktionen in Kauf nehmen zu müssen. Demgemäß handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine zentrale Auswerteeinheit aller im Fahrzeug vorhandenen Datenquellen bezüglich Fahrdynamik, Umfeldsensorik, Navigation sowie weitere den Zustand beeinflussende bzw. bezeichnende Datenquellen, die aus diesen Daten eine Vorhersage bezüglich der Fahrdynamik des Fahrzeuges generieren. Beispiele für Datenquellen, die die Fahrdynamik betreffen, können die Raddrehzahl, Federwege, Reifenluftdruck, Brems- bzw. Motordaten, Trägheitsdaten, die die Beschleunigung bzw. die Drehraten betreffen oder die Routenplanung sein, wobei es sich hierbei nicht um eine abschließende Aufzählung handelt. Datenquellen für die Umfeldsensorik sind beispielsweise Regen- bzw. Temperatursensoren, Türsensoren und Schiebedachsensoren oder Sensoren, die den Ort oder die Relativgeschwindigkeit von Objekten außerhalb des Fahrzeugs bestimmen. Als Datenquelle für das Navigationssystem dienen Positionssensoren, die die Position des Fahrzeugs im dreidimensionalen Raum definieren. Des Weiteren sind Sensoren denkbar, die ein aggressives oder defensives Fahrerverhalten oder einen wachen oder schläfrigen Fahrerzustand ermitteln oder wahrnehmen, ob ein Anhänger am Fahrzeug mitgeführt wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die vorhergesagte Fahrsituation an die sich in unmittelbarer Nähe befindlichen Fahrzeuge weitergeleitet wird. Da die Ermittlung der Fahrzu stände bzw. der Fahrabsichten vorausschauend erfolgt, können die als Empfänger beteiligten Fahrzeuge über den Zustand des sendenden Fahrzeugs informiert werden, bevor ein Fahrer oder in den benachbarten Fahrzeugen angebrachte Sensoren diese erkennen können. Durch die Vorhersage können umliegende, mit einer Einrichtung zum Empfang und zur Verarbeitung ausgerüstete Fahrzeuge frühzeitig auf eine sich aufbauende Situation reagieren und so eine eventuelle Beeinträchtigung oder Gefährdung des eigenen Fahrzeugs verhindern, wodurch der Fahrkomfort erhöht wird. Weitere Vorteile bestehen darin, dass die Unfallrisiken bzw. unumgängliche Unfälle in ihren Folgen minimiert werden, der Kraftstoffverbrauch durch vorausschauende Fahrweise gesenkt wird und die Anzahl an benötigten Sensoren durch Plausibilisierung gering gehalten wird.
Es ist bevorzugt, dass die Übertragung der Informationen an benachbarte Fahrzeuge auf optischen Weg erfolgt. Werden in einer Übertragungseinrichtung Leuchtdioden verwendet, so lassen sich codierte Leuchtsignale auch mit einer Frequenz übermitteln, die vom Auge nicht mehr wahrnehmbar ist. Insofern können hier auch weitere Informationen wie z. B. Brems-, Geschwindigkeits- oder Abstandsinformationen an das nachfolgende Fahrzeug übermittelt werden. Ohne dass der Fahrzeugführer abgelenkt wird, ermittelt das Fahrzeug für die Sicherheit relevante Informationen, die es an den Fahrer bedarfsweise weitergibt. Dabei kann im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenbereich mit dem bereits in der Fahrzeugindustrie eingesetzten Leuchtdioden in Bremsleuchten gearbeitet werden, so dass eine kostengünstige Einführung dieses Systems erfolgen kann, obwohl diese Leuchtdioden kein Infrarotanteil haben.
Eine weitere vorteilhafte Übertragungsmöglichkeit besteht darin, dass die Übertragung der Informationen an benachbarte Fahrzeuge durch Mikrowellen erfolgt. Dabei wird von Sendeeinrichtungen zur Übertragung von Datensignalen in einem Verkehrssystem ausgegangen, bei welchem die Sendeeinrichtung mindestens eine Lichtquelle zum Abstrahlen eines Lichtsignals aufweist, das ein Datensignal enthält. Das Lichtsignal be steht aus einem Infrarotsignal, so dass die Lichtquelle dieser bekannten Sendeeinrichtung eine Infrarotlichtquelle ist. Vorteilhaft ist es, wenn die Lichtquelle zum Abstrahlen des Datensignals einen Beleuchtungskörper des Fahrzeugs, insbesondere ein Scheinwerfer und/oder eine Bremsleuchte ist. Dies ermöglicht eine direkte Kommunikation seitens der Fahrzeuge sowie zwischen den Fahrzeugen, nutzt aber in geschickter Weise vorhandene Beleuchtungskörper am Fahrzeug, so dass eine zusätzliche gesonderte Signalquelle nicht erforderlich ist.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Übertragung der Informationen an benachbarte Fahrzeuge durch Nutzung lokaler Einrichtungen insbesondere der GSM-Netze erfolgt.
Vorteilhafterweise kann die Übertragung der Informationen auf benachbarte Fahrzeuge auch auf akustischem Wege erfolgen. Dies kann beispielsweise durch Ultraschall erfolgen, wie es aus Fernbedienungen für Fernsehgeräte bekannt ist oder durch Mitbenutzung vorhandener Systeme wie z. B. der Einpark-Entfernungsmessung. Denkbar ist auch, einen Piezosender als Lautsprecher in der Heckstoßstange und einen Empfänger (Mikrophon) in der Frontstoßstange zu verwenden. Der Datentransfer kann über Frequenz- oder Amplitudenmodulation erfolgen.
Die vorliegende Erfindung schafft erstmals vorteilhaft, ein Fahrerassistenzsystem zur lokalen und zeitlichen Bewertung und Prädiktion der Fahrdynamik eines Fahrzeugs innerhalb eines Verkehrssystems sowie zur Übertragung der sich daraus ergebenden Information an benachbarte Fahrzeug, das den Kraftstoffverbrauch senkt, den Fahrkomfort erhöht und zusätzlich die Gefahr von Unfällen vermeidet bzw. deren Folgen verringert.
Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung erläutert.
Dabei zeigen schematisch:
1 eine Fahrsituation, die für ein Abbiegemanöver kennzeichnend ist;
2 eine Fahrsituation, die für einen Spurwechsel kennzeichnend ist;
3 eine Fahrsituation, die für einen plötzlich durchgeführten Bremsvorgang kennzeichnend ist und
4 eine Fahrsituation, die für einen instabilen Fahrzustand kennzeichnend ist.
1 zeigt eine Fahrsituation, die für ein Abbiegemanöver kennzeichnend ist. Ein vorausfahrendes Fahrzeug 1, dem ein nachfolgendes Fahrzeug 2 folgt, und das demnächst ein Abbiegemanöver einleitet, kann, bevor der Fahrer des vorausfahrenden Fahrzeugs 1 den Fahrtrichtungsänderungsanzeiger setzt, erfindungsgemäß über einen satellitengestütztes Navigationssystem 3 den Fahrzeugen in der näheren Umgebung, die auch an dieser Verkehrssituation beteiligt sind, signalisieren, dass das Fahrzeug 1 demnächst seine Geschwindigkeit verringert. Erfindungsimmanent ist ebenfalls, dass für den Fall eines Fahrspurwechsels Umweltsensoren dies dem umliegenden Verkehr signalisieren. Es ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die unabhängig voneinander mittels Sensoren ermittelten Daten in einer Auswerteeinheit 4 gesammelt und ausgewertet werden und eine sich daraus ergebende Vorhersage hinsichtlich einer bevorstehenden Fahrsituation generiert wird, die an an dieser Fahrsituation beteiligte Fahrzeuge in der Umgebung weitergegeben wird. Demgemäß wird ein Abbiegevorgang nicht erst durch optische Signale wie z. B. durch einen Fahrtrichtungsänderungsanzeiger vom Fahrer des nachfolgenden Fahrzeugs hinter dem abbiegenden erkannt. Daraus resultiert eine frühzeitige Verminderung der Geschwindigkeit des Folgefahrzeugs, wodurch das Unfallrisiko minimiert und zusätzlich der Kraftstoffverbrauch herabgesetzt wird.
2 zeigt eine Fahrsituation, die für einen Spurwechsel kennzeichnend ist. Auf einer zumindest zweispurigen Fahrbahn befinden sich drei Fahrzeuge, wobei das den Spurwechsel durchführende Fahrzeug 1 hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug 2 auf der gleichen Spur und vor einem nachfolgenden Fahrzeug 3 der anderen Spur positioniert ist. Ein Spurwechsel kann z. B. dadurch erkannt werden, dass bei Beibehalten der bisherigen Fahrspur eine starke Bremsung durchgeführt werden muss. Des Weiteren kann aufgrund der Auswertung von Fahrdynamikdaten wie z. B. der Gierrate auf einen einsetzenden Fahrspurwechsel geschlossen werden, wobei ein satellitengesteuertes Navigationssystem hierbei zur Plausibilisierung herangezogen werden kann. Die Erfindung sieht vor, dass Fahrzeuge auf der Zielfahrbahn vom Spurwechselvorgang frühzeitig in Kenntnis gesetzt werden und ihr Verhalten dementsprechend anpassen können, wodurch das Unfallrisiko vermindert wird und der Kraftstoffverbrauch herabgesetzt wird, da ein spätes Bremsen vermieden werden kann.
3 zeigt eine Fahrsituation, die für einen plötzlich durchgeführten Bremsvorgang kennzeichnend ist. Innerhalb einer Fahrspur bewegen sich drei Fahrzeuge in einer Richtung, wobei das mittig positionierte Fahrzeug 1 über Umfeldsensoren im Vorfeld eines starken Bremsvorgangs die Situation erfassen kann, was dazu führt, dass ein mögliches Unfallrisiko minimiert wird. Diese Information wird an ein nachfolgendes Fahrzeug 2 übermittelt, das seinerseits den Bremsvorgang früher einleiten kann oder einen möglichen Spurwechsel früher vornehmen kann. Die Unfallwahrscheinlichkeit wird dadurch minimiert, dass der Bremsweg verkürzt wird.
4 zeigt eine Fahrsituation, die für einen instabilen Fahrzustand kennzeichnend ist. Ausgangspunkt für diese Fahrsituation ist, dass die bordautonomen Systeme eines Fahrzeugs 1 einen instabilen Fahrzustand erkennen. Hierfür können bordautonome Verarbeitungseinheiten, wie zum Beispiel Fahrzeugzustandsermittler herangezogen werden. Es kann dabei unterschieden werden, ob der instabile Fahrzustand aufgrund loka ler Umstände wie z. B. einem Defekt am Fahrzeug oder äußerer Einflüsse wie z. B. ein lokal verringerter Reibwert vorliegt. Durch das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem können die Fahrzeuge 2, 3 in der Umgebung gewarnt werden.
Die vorliegende Erfindung schafft erstmals vorteilhaft, ein Fahrerassistenzsystem zur lokalen und zeitlichen Bewertung und Prädiktion der Fahrdynamik eines Fahrzeugs innerhalb eines Verkehrssystems sowie zur Übertragung der sich daraus ergebenden Information an benachbarte Fahrzeug, das den Kraftstoffverbrauch senkt, den Fahrkomfort erhöht und zusätzlich die Gefahr von Unfällen vermeidet bzw. deren Folgen verringert

Claims

Fahrerassistenzsystem zur lokalen und zeitlichen Bewertung und Prädiktion der Fahrdynamik eines Fahrzeugs innerhalb eines Verkehrssystems sowie zur Übertragung der sich daraus ergebenden Informationen an benachbarte Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass im zu bewertenden Fahrzeug unabhängig voneinander erzeugte Daten in einer Auswerteeinheit gesammelt werden und eine sich daraus ergebende Vorhersage hinsichtlich einer bevorstehenden Fahrsituation generiert wird, die an an dieser Fahrsituation beteiligte Fahrzeuge in der Umgebung weitergegeben wird.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten durch Sensoren für die Fahrdynamik und/oder für die Navigation und/oder für das Umfeld und/oder für das fahrspezifische Verhalten und/oder für den fahrspezifischen Zustand generiert werden.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Fahrdynamik die Raddrehzahl und/oder der Brems- bzw. Motorstatus und/oder Trägheitsdaten und/oder Federwege und/oder der Reifendruck ermittelt werden.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Umfeldes Regensensoren und/oder Temperatursensoren und/oder Türsensoren und/oder den Ort und die Relativgeschwindigkeit von Objekten außerhalb des eigenen Fahrzeugs ermittelnde Sensoren eingesetzt werden.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Informationen an benachbarte Fahrzeuge auf optischen Weg erfolgt.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der In formationen an benachbarte Fahrzeuge durch Mikrowellen erfolgt.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Informationen an benachbarte Fahrzeuge durch Nutzung lokaler Einrichtungen, insbesondere durch GSM-Netze erfolgt.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Informationen auf benachbarte Fahrzeuge auf akustischem Weg erfolgt.