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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prognostizierung
eines Fahrverhaltens eines sich auf Kollisionskurs zum eigenen Fahrzeug
befindlichen Objektes, wobei eine auf dem Kollisionskurs liegende
Kollisionszone ermittelt wird.
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Zur
Vermeidung von Kollisionen im Straßenverkehr sind verschiedene
Kollisionsvermeidungssysteme oder Fahrzeugassistenzsysteme bekannt, welche
im vorausliegenden Fahrbereich eine Kollisionszone sowie ein sich
der Kollisionszone annäherndes und auf Kollisionskurs zum
eigenen Fahrzeug liegendes Objekt identifizieren.
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Aus
der
WO 01/65520 A2 ist
beispielsweise ein Verfahren zur Vermeidung von Unfällen
eines eigenen Fahrzeuges (auch Systemfahrzeug genannt) bekannt,
bei dem mindestens eine Fahrbahn, die auf eine Kreuzung führt,
abgetastet wird und bei dem ein mögliches Kollisionsfahrzeug
auf dieser Fahrbahn identifiziert wird und prognostiziert wird,
ob das eigene Fahrzeug und das mögliche Kollisionsfahrzeug die
Kreuzung zur gleichen Zeit erreichen werden, und wenn dies prognostiziert wird,
eine Warnung als Reaktion auf diese Prognostizierung ausgegeben
wird. Dabei ist es aus der
WO
01/65520 A2 bekannt, die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigung
des Kollisionsfahrzeuges zu ermitteln und unter Berücksichtigung
weiterer fahrzeugeigener Daten und Umgebungsdaten die Wahrscheinlichkeit
eines Unfalls auf der Kreuzung zu bestimmen. Dabei werden für
das Kollisionsfahrzeug aktuelle Fahrzeugdaten, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit,
erfasst. Somit können bei nur anhand von aktuellen Fahrzeugdaten
ermittelten Wahrscheinlichkeiten für einen Unfall auf der
Kreuzung und daraus resultierenden Eingriffen bzw. Steuerungen von
Fahrzeugassistenzsystemen, z. B. einem Bremssystem oder einem Warnsystem,
Fehlauslösungen aufgrund von nicht berücksichtigten Änderungen
im Fahrverhalten des Kollisionsfahrzeuges nicht vermieden werden.
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Aus
der
EP 1 096 458 B1 ist
darüber hinaus ein System zur Verhinderung einer Kollision
auf einer Straßenkreuzung bekannt, bei welchem aktuelle
Daten, insbesondere Fahrzeugpositionsdaten, Fahrzeugzustandsdaten,
Straßenoberflächenzustandsdaten ermittelt werden
und bei einer Verhinderung des Erkennens eines möglichen
Abbiegens eines entgegen kommenden Fahrzeuges die Position des anderen
Fahrzeuges sowie die Möglichkeit des Auftretens einer Kollision
im Straßenkreuzungsbereich bestimmt, wobei bei der Möglichkeit
des Auftretens einer Kollision das eigene Fahrzeug gestoppt wird. Auch
hier bleiben Änderungen im Fahrverhalten des anderen Fahrzeuges
unberücksichtigt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Prognostizierung eines Fahrverhaltens eines sich
auf Kollisionskurs zum eigenen Fahrzeug befindlichen Objektes anzugeben,
bei welchem Falschauslösungen und/oder Falschwarnungen
weitgehend vermieden sind.
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Hinsichtlich
des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich
der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Beim
Verfahren zur Prognostizierung eines Fahrverhaltens eines sich auf
Kollisionskurs zum eigenen Fahrzeug befindlichen Objektes, wobei
eine auf dem Kollisionskurs liegende Kollisionszone ermittelt wird,
wird ein momentaner Bewegungszustand des sich der Kollisionszone
annähernden Objektes ermittelt, wobei anhand des ermittelten
Bewegungszustandes als mindestens eine das Fahrverhalten des sich
annähernden Objektes repräsentierende Objektkenngröße
eine zum rechtzeitigen Verlassen der Kollisionszone erforderliche
Beschleunigung, eine zum rechtzeitigen Stillstand vor der Kollisionszone
erforderliche Verzögerung und/oder ein zum rechtzeitigen
Stillstand vor der Kollisionszone erforderlicher Bremsweg jeweils
für das sich annähernde Objekt ermittelt werden
bzw. wird. Durch eine derartige Ermittlung von das momentane und
zukünftige Fahrverhalten des sich annähernden
Objektes, z. B. eines anderen Fahrzeuges, beschreibenden Objektkenngrößen,
wie erforderliche Beschleunigung, erforderliche Verzögerung
und/oder erforderlicher Bremsweg des sich annähernden Objektes
kann eine Kritikalität einer vorausliegenden Verkehrssituation
(= Kollisionsgefahr in der Kollisionszone) einfach, schnell und
sicher bestimmt werden. Dabei ist eine weitgehend bis zum Erreichen
der Kollisionszone transparente Überwachung des Fahrverhaltens sowohl
des eigenen Fahrzeuges als auch des sich annähernden Fahrzeuges
möglich. Hierdurch können Falschwarnungen und/oder
Falschauslösungen in Fahrzeugassistenzsystemen vermieden
werden.
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Dabei
wird unter einer Kollisionszone insbesondere eine vorausliegende
Kreuzungsstelle von zwei sich kreuzenden Fahrbahnen verstanden.
Je nach fahrzeugeigenen Systemen können zur Ermittlung
einer vorausliegenden Kollisionszone Daten eines Navigationssystems
und/oder einer Radareinheit und/oder einer optischen Aufnahmeeinheit,
z. B. einer Kamera, und/oder einer so genannten Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation
erfasst und analysiert werden.
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Als
Objektkenngröße des sich annähernden Objektes
können darüber hinaus auch weitere, aus einer
der ermittelten Objektkenngrößen abgeleitete und/oder
zu diesen proportionale Kenngrößen des sich annähernden
Objektes, z. B. ein zum Anfang oder Ende der Kollisionszone noch
zurückzulegender Restweg (= Abstand des sich annähernden
Objektes zum Anfang bzw. Ende der Kollisionszone), eine möglicherweise
angezeigte Fahrrichtungsänderung, ermittelt werden.
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Dabei
wird je nach Vorgabe für das sich annähernde Objekt
und/oder das eigene Fahrzeug, bevorzugt für beide, für
eine Verhinderung einer Kollision in der Kollisionszone die erforderliche
Verzögerung, die erforderliche Beschleunigung bzw. der
erforderliche Bremsweg und/oder von diesen Objektkenngrößen
abgeleitete und/oder zu diesen proportionale Objektkenngrößen
und deren erforderlicher Wert ermittelt.
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Darüber
hinaus werden bzw. wird die zum rechtzeitigen Verlassen der Kollisionszone
ermittelte Beschleunigung, die zum rechtzeitigen Stillstand vor der
Kollisionszone ermittelte Verzögerung und/oder der zum
rechtzeitigen Stillstand vor der Kollisionszone ermittelte Bremsweg
anhand von vorgegebenen Grenzwerten bewertet. Hierdurch kann die
in der Kollisionszone möglicherweise auftretende Unfall-
oder Kollisionsgefahr (auch Kritikalität genannt) in Gefahrenstufen,
z. B. unkritische, kritische, überkritische Kollisionsgefahrenstufe,
unterteilt und bestimmt werden.
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In
einer möglichen Kollisionsgefahrenstufe, beispielsweise
wenn die zum rechtzeitigen Verlassen der Kollisionszone ermittelte
Beschleunigung kleiner als ein vorgegebener erster Beschleunigungsgrenzwert
für eine mögliche Beschleunigung des sich annähernden
Objektes ist, wird das Fahrverhalten des sich annähernden
Objektes als unkritisch bewertet (= unkritische Kollisionsgefahrenstufe).
In einer weiteren möglichen Kollisionsgefahrenstufen, wenn
die zum rechtzeitigen Verlassen der Kollisionszone ermittelte Beschleunigung
größer als der erste Beschleunigungsgrenzwert
und kleiner als ein vorgegebener zweiter Beschleunigungsgrenzwert
für eine maximal mögliche Beschleunigung des sich
annähernden Objektes ist, wird das Fahrverhalten des sich
annähernden Objektes als kritisch bewertet (= kritische
Kollisionsgefahrenstufe). Ferner wird, wenn die zum rechtzeitigen
Verlassen der Kollisionszone ermittelte Beschleunigung größer
als der zweite Beschleunigungsgrenzwert für eine maximal
mögliche Beschleunigung des sich annähernden Objektes
ist, das Fahrverhalten des sich annähernden Objektes als überkritisch
bewertet (= überkritische Kollisionsgefahrenstufe). Die
vorgegebenen ersten und zweiten Beschleunigungsgrenzwerte können
in Abhängigkeit vom Straßentyp (z. B. Nebenstraße,
Landstraße, kreuzende Vorfahrtsstraße, Fahrt innerhalb oder
außerhalb einer Stadt, etc.) und/oder vom Fahrzeugtyp (z.
B. Lastkraftwagen, Personenkraftwagen, Motorrad) und/oder Umgebungsdaten
(z. B. Fahrbahnzustand, Umgebungstemperatur, Windverhältnisse)
vorgegeben und/oder dynamisch angepasst werden.
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Die
vorgegebenen Beschleunigungsgrenzwerte stellen in der unkritischen
Kollisionsgefahrenstufe ein Maß für eine noch
als komfortabel empfundene Beschleunigung (z. B. a < 1 m/s2),
in der kritischen Kollisionsgefahrenstufe ein Maß für
eine spürbare Beschleunigung (z. B. a > 1 m/s2 bis a < 2 m/s2) und
in der überkritischen Kollisionsgefahrenstufe ein Maß für
eine Vollgasstellung (z. B. a > 3
m/s2) dar.
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In
analoger Weise zur Bewertung der ermittelten erforderlichen Beschleunigung
und/oder zur Vorgabe der betreffenden Beschleunigungsgrenzwerte
können zweckmäßigerweise auch für
die Bewertung der ermittelten erforderlichen Verzögerung und/oder
die Bewertung des ermittelten erforderlichen Bremsweges durch Vorgabe
von Verzögerungsgrenzwerten bzw. Bremsweggrenzwerten zugehörige
weitere Kollisionsgefahrenstufen vorgegeben werden. Auch können
für die jeweils ermittelte Objektkenngröße
weitere Kollisionsgefahrenstufen durch Vorgabe einer höheren
Grenzwertauflösung definiert werden.
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Im
Detail wird eine unkritische Kollisionsgefahrenstufe für
die ermittelte erforderliche Verzögerung (= negative Beschleunigung)
identifiziert, wenn die zum rechtzeitigen Stillstand vor der Kollisionszone
ermittelte Verzögerung kleiner als ein vorgegebener erster
Verzögerungsgrenzwert für eine mögliche Verzögerung
des sich annähernden Objektes ist. Dass heißt,
dass das Fahrverhalten des sich annähernden Objektes als
unkritisch bewertet wird, da es nur geringfügig verzögert
werden muss, um noch vor der Kollisionszone zu Stillstand zu kommen.
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Demgegenüber
wird das Fahrverhalten des sich annähernden Objektes als
kritisch bewertet (= kritische Kollisionsgefahrenstufe), wenn die
für einen rechtzeitigen Stillstand vor der Kollisionszone
ermittelte erforderliche Verzögerung größer
ist als der erste Verzögerungsgrenzwert und kleiner ist
als ein vorgegebener zweiter Verzögerungsgrenzwert, der
beispielsweise einen Erwartungswert für eine maximal mögliche
Verzögerung des sich annähernden Objektes darstellt.
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Die überkritische
Kollisionsgefahrenstufe für die ermittelte erforderliche
Verzögerung wird dann identifiziert, wenn die zum rechtzeitigen
Stillstand vor der Kollisionszone ermittelte Verzögerung
größer ist als der zweite Verzögerungsgrenzwert.
Dass heißt, das Fahrverhalten des sich annähernden
Objektes wird als sehr kritisch oder überkritisch bewertet,
wenn die ermittelte erforderliche Verzögerung eine als technisch
realisierbare Grenze angesehene maximale Verzögerung des
sich annähernden Objekts überschreitet.
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Die
vorgegebenen Verzögerungs- oder Bremsgrenzwerte stellen
in der unkritischen Kollisionsgefahrenstufe ein Maß für
eine noch als komfortable Bremsung (z. B. –a < 6 m/s2),
in der kritischen Kollisionsgefahrenstufe ein Maß für
eine spürbare Bremsung (z. B. –a > 6 m/s2 bis –a < 8 m/s2)
und in der überkritischen Kollisionsgefahrenstufe ein Maß für
eine Vollbremsung (z. B. –a > 10 m/s2) dar.
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Für
den erforderlichen Bremsweg wird zweckmäßigerweise
eine unkritische Kollisionsgefahrenstufe identifiziert, wenn der
zum rechtzeitigen Stillstand vor der Kollisionszone ermittelte Bremsweg kleiner
als ein vorgegebener erster Bremsweggrenzwert für den erforderlichen
Bremsweg des sich annähernden Objektes ist. Die Bewertung
des ermittelten erforderlichen Bremsweges identifiziert in einer
Weiterbildung der Erfindung eine kritische Kollisionsgefahrenstufe,
wenn der zum rechtzeitigen Stillstand vor der Kollisionszone ermittelte
Bremsweg größer als der erste Bremsweggrenzwert
und kleiner als ein vorgegebener zweiter Bremsweggrenzwert für
den maximal erforderlichen Bremsweg des sich annähernden
Objektes ist. Die überkritische Kollisionsgefahrenstufe
für den erforderlichen Bremsweg wird vorzugsweise identifiziert,
wenn der zum rechtzeitigen Stillstand vor der Kollisionszone ermittelte Bremsweg
größer als der zweite Bremsweggrenzwert für
den maximal erforderlichen Bremsweg des sich annähernden
Objektes ist.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung wird bei einem als unkritisch bewerteten
Fahrverhalten des sich annähernden Objektes (= unkritische
Kollisionsgefahrenstufe) das Fahrverhalten des eigenen Fahrzeuges
unverändert fortsetzt. Somit sind keine Eingriffe und/oder
Steuerungen in Fahrzeugassistenzsysteme und/oder Warneinrichtungen
erforderlich, da in der aktuellen Fahrsituation keine Kollisionsgefahr besteht.
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Bei
einem als kritisch bewerteten Fahrverhalten des sich annähernden
Objektes wird vorzugsweise eine optische, akustische und/oder haptische Warnung
ausgegeben. Hierdurch wird einem Nutzer des Fahrzeuges in einfacher
Art und Weise eine kritische Kollisionsgefahrenstufe angezeigt.
Somit kann der Fahrer des Fahrzeuges selbst durch entsprechende
Maßnahmen, z. B. stärkeres Bremsen oder Beschleunigen
des eigenen Fahrzeuges, die vorausliegende Kollisionsgefahr reduzieren
und vermeiden. Darüber hinaus kann der Fahrer des Fahrzeuges durch
Betätigen von z. B. optischen oder akustischen Signaleinrichtungen,
das sich auf Kollisionskurs annähernde Objekt, z. B. ein
anderes Fahrzeug, auf sich aufmerksam machen. Bei einem als sehr
kritisch oder überkritisch bewerteten Fahrverhalten des
sich annähernden Objektes kann zusätzlich automatisch eine
optische, akustische und/oder haptische Warnung ausgegeben und gegebenenfalls
automatisch ein Fahrzeugassistenzsystem, insbesondere ein Bremsassistenzsystem,
aktiviert werden, um beispielsweise ein erforderliches Bremsmoment
einzustellen, durch welches das eigene Fahrzeug rechtzeitig vor
der Kollisionszone zum Stillstand kommt.
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Zusätzlich
kann für das sich annähernde Objekt dessen Fahrzeugtyp
identifiziert werden. Hierzu wird beispielsweise mindestens eine
weitere, den Fahrzeugtyp repräsentierende Objektkenngröße,
z. B. eine Abbildung von einer optischen Aufnahmeeinheit, ermittelt.
Der identifizierte Fahrzeugtyp, z. B. ein Lastkraftwagen, ein Motorrad
oder ein Personenkraftwagen, kann bei der Ermittlung und/oder Bewertung
der das Fahrverhalten repräsentierenden Objektkenngröße
berücksichtigt. So wird beispielsweise die erforderliche
Verzögerung bzw. der erforderliche Bremsweg bei einem Lastkraftwagen
größer sein als bei einem Personenkraftwagen oder
einem Motorrad. Auch können erfasste Umgebungsdaten, z.
B. Daten über Fahrbahnverhältnisse, beispielsweise nasse
oder trockene Fahrbahn, Daten über die Kollisionszone,
z. B. ampelgesteuerte Kreuzung, Kreuzung mit gleichrangigen oder
vorfahrtsberechtigten Straßen, und/oder Daten über
das Verkehrsaufkommen bei der Bewertung des Fahrverhaltens des sich annähernden
Objektes berücksichtigt werden.
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Hinsichtlich
der Vorrichtung zur Prognostizierung des Fahrverhaltens des sich
auf Kollisionskurs zum eigenen Fahrzeug befindlichen Objektes ist
vorzugsweise ein Steuergerät vorgesehen, das anhand von
Umgebungsdaten eine auf dem Kollisionskurs liegende Kollisionszone
ermittelt. Dabei ist dem Steuergerät mindestens ein Objektparameter
des sich annähernden Objektes zur Ermittlung eines momentanen
Bewegungszustand des sich der Kollisionszone annähernden
Objektes zuführbar, wobei das Steuergerät anhand
des ermittelten Bewegungszustandes als mindestens eine das Fahrverhalten
des sich annähernden Objektes repräsentierende
Objektkenngröße eine zum rechtzeitigen Verlassen
der Kollisionszone erforderliche Beschleunigung, eine zum rechtzeitigen
Stillstand vor der Kollisionszone erforderliche Verzögerung
und/oder ein zum rechtzeitigen Stillstand vor der Kollisionszone
erforderliche Bremsweg jeweils für das sich annähernde
Objekt ermittelt.
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Darüber
hinaus sind dem Steuergerät als Objektparameter beispielsweise
eine mittels einer Radareinheit, eines Navigationssystems, einer
optischen Aufnahmeeinheit, z. B. einer Kamera, und/oder einer anderen
geeigneten Sensoreinheit des eigenen Fahrzeuges und/oder einer Fahrzeug-zu-Objekt-Kommunikationeinheit
erfasste momentane Objektgeschwindigkeit, eine momentane Objektposition
des sich annähernden Objektes zum eigenen Fahrzeug und/oder
Objektabmessungen zuführbar.
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Zur
Erfassung von eigenen Fahrzeugdaten, insbesondere des momentanen
Fahrzeuglenkradwinkels, der momentanen Fahrzeuggierrate ist das Steuergerät
mit fahrzeugeigenen Sensoreinheiten, einer optischen Aufnahmeeinheit
und/oder einer Radareinheit verbindbar bzw. verbunden.
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Zur
insbesondere automatischen Steuerung des eigenen Fahrzeuges insbesondere
in Abhängigkeit von der ermittelten Kollisionsgefahrenstufe
anhand der ermittelten Objektkenngrößen und in
Abhängigkeit von diesen ist das Steuergerät mit
mindestens einem fahrzeugeigenen Fahrzeugassistenzsystem verbindbar
oder verbunden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Darin zeigen:
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Dabei
zeigen:
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1 schematisch
eine Kreuzung zweier Fahrbahnen mit einer möglichen Kollisionszone
und sich dieser annähernden Objekten, z. B. ein eigenes Fahrzeuges
und ein sich auf der die Fahrbahn des eigenen Fahrzeuges kreuzenden
Fahrbahn und damit der Kollisionszone annäherndes Objekte,
und
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2 schematisch
eine Vorrichtung zur Prognostizierung eines Fahrverhaltens des sich
der Kollisionszone annähernden Objektes.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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1 zeigt
schematisch eine Kreuzung K zweier sich kreuzender Fahrbahnen F1
und F2 mit einer möglichen Kollisionszone Z für
ein erstes sich auf der Fahrbahn F1 annäherndes Objekt 1 und
ein zweites sich auf der Fahrbahn F2 annäherndes Objekt 2.
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Bei
den Fahrbahnen F1, F2 kann es sich auch um so genannte Fahrschläuche
oder prädizierte Objektbewegungsspuren handeln, die jeweils
einen vorausschauend ermittelten Ortsbereich darstellen, der vom
jeweiligen Objekt 1, 2 während seiner Bewegung
voraussichtlich beansprucht werden wird.
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Bei
den sich der Kollisionszone Z annähernden Objekten 1 und 2 handelt
es sich beispielsweise um ein auf der Fahrbahn F1 fahrendes eigenes
Fahrzeug (= erstes Objekt 1, wird im Weiteren zur besseren
Verständlichkeit als eigenes Fahrzeug 1 bezeichnet)
und ein auf der Fahrbahn F2 fahrendes zweites Objekt 2 (=
sich der Kollisionszone Z auf der die Fahrbahn F1 des eigenen Fahrzeuges 1 kreuzenden Fahrbahn
F2 annäherndes Fahrzeug; im Weiteren als sich annäherndes
Objekt 2 bezeichnet). Das x-y-Koordinatensystem ist in
Fahrtrichtung des Fahrzeuges 1 gesehen an der vorderen
rechten Ecke des Fahrzeuges 1 gezeigt. Die in Fahrrichtung
des Objektes 2 liegende vordere linke Ecke befindet sich
somit relativ zum Fahrzeug 1 im Punkt [x1, –y2]. Das Fahrzeug 1 und das Objekt 2 fahren
geradeaus und rechtwinklig zueinander mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit
v1 bzw. einer Objektgeschwindigkeit v2 aufeinander zu. Wenn sich das Fahrzeug 1 und
das Objekt 2 gleichzeitig in der Kollisionszone Z befinden,
kann es zu einer Kollision kommen.
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Zur
Ermittlung und Schätzung einer möglichen Kollisionsgefahr
in der Kollisionszone Z für das eigene Fahrzeug 1 umfasst dieses
eine Vorrichtung 3 zur Prognostizierung eines Fahrverhaltens
des sich auf Kollisionskurs zum eigenen Fahrzeug 1 befindlichen
Objektes 2.
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Die
Vorrichtung 3 umfasst beispielsweise ein schon im Fahrzeug 1 vorhandenes
Steuergerät 4, insbesondere ein Bremssteuergerät,
ein Motorsteuergerät oder eine separate Steuergerät
sein, in welchem das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Prognostizierung
implementiert ist. Darüber hinaus können weitere
Steuerungs- und/oder Regelungsverfahren, z. B. Motorsteuerung, Bremssteuerung,
in der Vorrichtung 3 implementiert sein.
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Zur
Prognostizierung des Fahrverhaltens des sich der Kollisionszone
Z annähernden Objektes 2 und/oder des Fahrverhaltens
des eigenen Fahrzeugs 1 dienen dem Steuergerät 4 zumindest
folgende Daten, Parameter und/oder Kenngrößen
verschiedener Erfassungsgeräte, wie dies beispielhaft in der 2 gezeigt
ist: Umgebungsdaten U, z. B. eine Abbildung A des Objektes 2,
der Kreuzung K und/oder der Fahrbahn F1, mindestens einer optischen
Aufnahmeeinheit 5, Navigationsdaten N eines Navigationssystems 6,
z. B. Positionsdaten P, Fahrzeuggeschwindigkeit v1 des
eigenen Fahrzeugs 1, Straßendaten S über
Straßentyp und/oder Art der Kreuzung K, die beispielsweise
anhand der Positionsdaten P aus einer digitalen Straßenkarte
entnehmbar sind, Temperaturwerte T eines Temperatursensors 7 für
die Umgebungstemperatur TU und/oder die
Temperatur TF1 über der Fahrbahn
F1, Radardaten R eine Radareinheit 8, z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit
v1 des eigenen Fahrzeugs 1, Objektgeschwindigkeit
v2 des sich annähernden Objektes 2,
Abstand x1 des eigenen Fahrzeugs 1 zur
Kollisionszone Z, Abstand y2 des sich annähernden
Objektes 2 zur Kollisionszone Z, Daten D einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinheit 9,
z. B. Objektgeschwindigkeit v2 oder Objekttyp
O des sich annähernden Objektes 2. Je nach Aufbau
und/oder Art der jeweiligen Erfassungseinheit, wie der Aufnahmeeinheit 5,
des Navigationssystems 6, des Temperatursensors 7,
der Radareinheit 8, der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinheit 9 können
mittels jeweils derselben und/oder mittels des Steuergerätes 4 weitere
Kenngrößen, Daten, Parameter und/oder Werte aus
den ermittelten Daten, Parameter und/oder Kenngrößen
bestimmt, insbesondere von diesen abgeleitet werden. Zusätzlich
können zur Ermittlung des Fahrverhaltens des sich annähernden Objektes 2 weitere
Daten, Kennwerte und/oder Parameter dienen: typbezogene Beschleunigungswerte a2, typbezogene Bremswegwerte s2 und/oder
typbezogene Verzögerungswerte –a2V.
Unter typbezogenen Kennwerten werden insbesondere verschiedenen
Fahrzeugtypen, z. B. Lastkraftwagen, Personenkraftwagen oder Motorrad,
zugehörige Kennwerte verstanden. Diese Werte können
von einem anderen Fahrzeugsystem, z. B. der Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationseinheit 9,
zugeführt werden und/oder alternativ im Steuergerät 4 hinterlegt
sein.
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Im
Betrieb des Fahrzeuges 1 wird während der Fahrt
mittels des Steuergerätes 4 anhand von Umgebungsdaten
U und/oder Navigationsdaten N die Annäherung des Fahrzeuges 1 an
eine Kreuzung K und eine mögliche Kollisionszone Z identifiziert. Darüber
hinaus wird mittels des Steuergerätes 4 beispielsweise
anhand der Radardaten R für die vorausliegende Fahrzeugumgebung
ermittelt, ob sich ein Objekt 2 auf der kreuzenden Fahrbahn
F2 der Kollisionszone Z nähert. Ist dies der Fall, so wird
mittels des Steuergerätes 4 das Fahrverhalten
des sich annähernden Objektes 2 bestimmt. Dabei
wird mindestens ein Objektparameter, beispielsweise Radardaten R,
wie die Objektgeschwindigkeit v2 des sich
annähernden Objektes 2 und dessen Abstand y2 zur Kollisionszone Z, dem Steuergerät 4 zugeführt
bzw. von diesem anhand der Radardaten R ermittelt.
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Alternativ
oder zusätzlich können die Umgebungsdaten U der
optischen Aufnahmeeinheit 5 zur Objekterkennung und Ermittlung
der Objektgeschwindigkeit v2 und des Abstandes
y2 zur Kollisionszone Z herangezogen oder
mitberücksichtigt werden. Insbesondere können
die Umgebungsdaten U und die Radardaten R fusioniert werden, um
die objektrelevanten Daten des Objekts 2, wie die Objektgeschwindigkeit
v2 und den Abstand y2,
zu ermitteln.
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Auf
Basis der ermittelten Objektgeschwindigkeit v2 und
des Abstandes y2 wird anhand folgender Gleichungen
für die beschleunigte Bewegung eines Massepunktes als mindestens
eine das Fahrverhalten des sich annähernden Objektes 2 repräsentierende
Objektkenngröße eine zum rechtzeitigen Verlassen
der Kollisionszone Z erforderliche Beschleunigung a2 ermittelt
gemäß: v2 = a2·t [1] y2 = 0,5·a2·t2 [2]mit v2 = Objektgeschwindigkeit, a2 =
erforderliche Beschleunigung des Objektes 2, t = Zeitdauer
bis zum Verlassen der Kollisionszone Z, y2 =
Abstand des Objektes 2 zur Kollisionszone Z.
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Für
die erforderliche Beschleunigung a2 gilt dann a2 = v2 2/(2 y2) [3]
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Diese
Gleichungen gelten für eine Beschleunigung aus dem Stillstand
heraus oder für eine Bremsung in den Stillstand. Entsprechend
der Gleichung [3] lässt sich somit auch die Verzögerung
berechnen, die mindestens erforderlich ist, um das Objekt 2 in den
Stillstand zu bremsen, bevor dieses die Kollisionszone Z erreicht.
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Befindet
sich das Objekt 2 nicht im Stillstand, dann lässt
sich der vom Objekt 2 innerhalb einer Zeit t zurückgelegte
Weg y wie folgt berechnen: y = y2 + v2·t
+ 0,5·a2·t2. [4]
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Hierbei
stellen v2 und y2 wiederum
die momentanen Werte der ermittelten Objektgeschwindigkeit bzw.
des Objektabstands zu der Kollisionszone Z dar. Anhand dieser Gleichung
lässt sich die erforderliche Beschleunigung a2 berechnen,
mit der das Objekt 2 beschleunigt werden muss, um die Kollisionszone
Z innerhalb einer bestimmten Zeit t zu durchfahren. Die bestimmte
Zeit t wird dabei situationsabhängig vorgegeben, beispielsweise
als Zeit, die das Fahrzeugs 1 voraussichtlich benötigen
wird, um die Kollisionszone Z zu erreichen. Die Bestimmung dieser
vom Fahrzeug 1 zum Erreichen der Kollisionszone Z voraussichtlich
benötigten Zeit t kann dabei unter der Annahme erfolgen,
dass das Fahrzeug 1 seinen Bewegungszustand unverändert
aufrecht erhält oder mit einer bestimmten Verzögerung,
beispielsweise durch eine Vollbremsung, abgebremst wird. Die Annahme
einer durch Vollbremsung verzögerten Fahrt ist dabei besonders
vorteilhaft, da hierbei die Einleitung der Vollbremsung als mögliche
Handlungsoption zur Kollisionsvermeidung bei der Situationsbewertung
mitberücksichtigt wird.
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Die
als Objektkenngröße ermittelte erforderliche Beschleunigung
a2 des Objektes 2, bei der das Objekt 2 unter
der Berücksichtigung seiner momentanen Objektgeschwindigkeit
v2 und seines momentanen Abstandes y2 zur Kollisionszone Z diese gerade noch
rechtzeitig verlassen kann, ist Entscheidungskriterium für
die Beurteilung der Kritikalität der Verkehrssituation.
Die Beurteilung kann dabei unter Berücksichtigung weiterer
Daten, Parameter und/oder Kenngrößen, wie Objekttyp,
maximal mögliche Beschleunigung des ermittelten Objekttyps
erfolgen. Zur Beurteilung der Kritikalität der ermittelten erforderlichen
Beschleunigung a2 für das Objekt 2 wird
der ermittelte Beschleunigungswert a2 anhand von
vorgegebenen und/oder aktuell dynamisch bestimmten Beschleunigungsgrenzwerten
analysiert und mit diesen verglichen.
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Wenn
der zum rechtzeitigen Verlassen der Kollisionszone Z ermittelte
Beschleunigungswert a2 kleiner ist als ein
vorgegebener erster Beschleunigungsgrenzwert a2Grenz1,
der eine für das sich annähernde Objekt 2 eine
mögliche Beschleunigung darstellt, d. h. wenn das Objekt 2 die
Kollisionszone Z durch allenfalls geringfügiges Beschleunigen
verlassen kann, wird das Fahrverhalten des sich annähernden
Objektes 2 als unkritisch bewertet (= unkritische Kollisionsgefahrenstufe).
Ist der ermittelte Beschleunigungswert a2 größer
als der erste Beschleunigungsgrenzwert a2Grenz1 und
kleiner als ein vorgegebener zweiter Beschleunigungsgrenzwert a2Grenz2, so wird das Fahrverhalten des sich
annähernden Objektes 2 als kritisch bewertet (=
kritische Kollisionsgefahrenstufe). Ist beispielsweise der ermittelte
Beschleunigungswert a2 größer als
der zweite Beschleunigungsgrenzwert a2Grenz2,
so wird das Fahrverhalten als sehr kritisch oder überkritisch
bewertet (= überkritische Kollisionsgefahrenstufe). In
einfacher Ausführung gilt:
a2 < a2Grenz1 =
unkritische Kollisionsgefahrenstufe,
a2Grenz1 < a2 < a2Grenz2 =
kritische Kollisionsgefahrenstufe,
a2 > a2Grenz2 = überkritische
Kollisionsgefahrenstufe.
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Je
nach Anzahl und Vorgabe von Beschleunigungsgrenzwerten a2Grenz1 bis a2Grenzn kann
die ermittelte erforderliche Beschleunigung a2 in
weitere Kollisionsgefahrenstufen unterteilt und analysiert werden,
anhand derer verschiedene Maßnahmen entsprechend der erfolgten
Einstufung ausgeführt werden können.
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Alternativ
oder zusätzlich kann die erforderliche Verzögerung –a2V (= negative Beschleunigung) und/oder der
erforderliche Bremsweg s2 ermittelt werden,
bei der das Objekt 2 unter Berücksichtigung seines
momentanen Abstandes y2 und seiner momentanen
Geschwindigkeit v2 unter optimalen Umgebungsbedingungen
(z. B. ausreichend hoher Reibwert, kleine Totzeit/Ansprechzeit der
Bremse) gerade noch vor der Kollisionszone Z rechtzeitig zum Stillstand kommt.
Wenn die Totzeit/Ansprechzeit der Bremse nicht vernachlässigbar
ist, wird diese Zeit, in der das Objekt 2 ungebremst weiterfährt,
beispielsweise anhand der Ermittlung von Umgebungsdaten U, wie Fahrbahnzustandsdaten,
etc. bei der Bestimmung der erforderlichen Verzögerung –a2V bzw. des erforderlichen Bremsweges s2 (= entspricht im Wesentlichen dem Abstand
y2) berücksichtigt. Mit anderen Worten:
Der erforderliche Bremsweg s2, auf dem die ermittelte
erforderliche Verzögerung –a2V zum
Tragen kommt, erniedrigt sich, wodurch sich wiederum die erforderliche
Verzögerung –a2V erhöht,
damit das Objekt 2 rechtzeitig vor der Kollisionszone Z
zum Stehen kommt.
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Zur
Beurteilung der Kritikalität der ermittelten erforderlichen
Verzögerung –a2V und des
erforderlichen Bremsweges s2 werden deren
Werte, analog wie oben zur erforderlichen Beschleunigung a2 beschrieben, anhand von Über-
und/oder Unterschreiten vorgegebener Verzögerungsgrenzwerte
a2VGrenz1, a2VGrenz2 bzw.
Bremsweggrenzwerte s2Grenz1, s2Grenz2 analysiert
und mit diesen verglichen. Wenn die ermittelte Verzögerung –a2V einen unterhalb der maximal möglichen
Verzögerung liegenden ersten Verzögerungsgrenzwert
a2VGrenz1 unterschreitet bzw. der ermittelte
Bremsweg s2 einen ersten Bremsweggrenzwert s2Grenz1 unterschreitet, dann kann das Objekt 2 noch vor
der Kollisionszone Z zum Stehen kommen, ohne dass die hierzu erforderliche
Verzögerung von dessen Insassen als besonders unangenehm
empfunden wird. Je nach Anzahl der vorgegebenen Verzögerungsgrenzwerte
a2VGrenz1 bis a2VGrenzn und/oder s2Grenz1 bis s2Grenzn können
verschiedene Kollisionsgefahrenstufen definiert werden gemäß:
–a2V < a2VGrenz1 = unkritische Kollisionsgefahrenstufe,
a2VGrenz1 < –a2V < a2VGrenz2 = kritische Kollisionsgefahrenstufe,
–a2V < a2VGrenz2 = überkritische Kollisionsgefahrenstufe,
und/oder
s2 < s2Grenz1 = unkritische Kollisionsgefahrenstufe,
s2Grenz1 < s2 < s2Grenz2 = kritische Kollisionsgefahrenstufe,
s2 > s2Grenz2 = überkritische Kollisionsgefahrenstufe,
mit –a2V = ermittelte erforderliche Verzögerung, a2VGrenz1 = erster Verzögerungsgrenzwert
(z. B. 4.0 m/s2), a2VGrenz2 =
zweiter Verzögerungsgrenzwert (z. B. 10 m/s2)
bzw. mit s2 = ermittelter erforderlicher Bremsweg,
s2Grenz1 = erster Bremsweggrenzwert (z. B.
25 m), a2Grenz2 = zweiter Bremsweggrenzwert
(z. B. 35 m).
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Dabei
wächst ab der kritischen Kollisionsgefahrenstufe die Wahrscheinlichkeit,
dass der Fahrzeugführer des anderen Objektes 2 entweder
das eigene Fahrzeug 1 übersieht oder die Kritikalität
der Situation unterschätzt hat. Mit zunehmender Kollisionsgefahrenstufe
wird auch die zur Kollisionsvermeidung erforderliche Beschleunigung
oder Verzögerung zunehmend als unangenehm empfunden.
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Je
nach Vorgabe kann der Fahrer des eigenen Fahrzeugs 1 zumindest
ab der Identifizierung einer kritischen Kollisionsgefahrenstufe
anhand einer der Objektkenngrößen – erforderliche
Beschleunigung a2, erforderliche Verzögerung – a2V und/oder erforderlicher Bremsweg s2 – optisch, akustisch und/oder
haptisch auf die Gefahrensituation hingewiesen werden. Dabei kann
vor einer Ausgabe einer Warnung überprüft werden,
ob der Fahrer des eigenen Fahrzeugs 1 selbst geeignete
Maßnahmen, z. B. Betätigung der Bremsen, ergreift.
Unterbleibt dies wird die Warnung ausgegeben. Ab der überkritischen Kollisionsgefahrenstufe
kann darüber hinaus ein Fahrer- oder Fahrzeugassistenzsystem 10,
z. B. zur Bremsunterstützung, aktiviert werden, welches
basierend auf einer ermittelten erforderlichen Verzögerung –a1V zum rechtzeitigen Stillstand des eigenen Fahrzeuges 1 vor
der Kollisionszone Z entsprechend ein Bremsmoment, gegebenenfalls
durch dynamische Anpassung und Berücksichtigung von Eingreifschwellwerten,
aufbaut. Auf eine vom Fahrer durch Bremspedalbetätigung
eingeleitete Bremsung wird somit, falls der Fahrer das Bremspedal
nicht in einem zur Kollisionsvermeidung ausreichendem Maße
betätigt, das Bremsmoment durch einen Eingriff ins Bremssystem
so weit erhöht, dass das Fahrzeug 1 noch vor der
Kollisionszone Z zum Stehen kommt. Das Fahrerassistenzsystem 10 kann
auch für autonome Teilbremsungen aktiviert werden oder
dieses, falls die bis zu einer Kollision in der Kollisionszone Z verbleibende
Zeit einen Zeitschwellwert unterschreitet, eine insbesondere aus
Sicherheitsgründen zeitlich begrenzte Vollbremsung durchführen.
Hierzu werden dem Steuergerät 4 von fahrzeugeigenen Sensoreinheiten
und/oder der Radareinheit 8 und/oder der Fahrzeug-zu-Objekt-Kommunikationseinheit 9 eigene
Fahrzeugdaten, insbesondere die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit
v1, der momentanen Fahrzeuglenkradwinkel
und/oder die momentane Fahrzeuggierrate ermittelt und/oder zugeführt.
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Ferner
können bei einer Identifizierung des Objekttyps, z. B.
als Lastkraftwagen, Personenkraftwagen, Motorrad oder Fahrrad, die
Grenzwerte – Beschleunigungsgrenzwerte a2Grenz1,
a2Grenz2, Verzögerungsgrenzwerte
a2VGrenz1, a2Vgrenz2,
Bremsweggrenzwerte s2Grenz1, s2Grenz2 – entsprechend
dynamisch an den Objekttyp angepasst oder vorgegeben werden. Damit
kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass ein Lastkraftwagen
eine geringere Beschleunigungsfähigkeit und eine geringere
Verzögerungsfähigkeit hat als beispielsweise ein
Personenkraftwagen oder Motorrad. Weiterhin können als
Objektkenngröße anstelle der ermittelten und oben
beschriebenen Größen – wie der erforderlichen
Beschleunigung a2, der erforderlichen Verzögerung –a2V, des erforderlichen Bremsweges s2 – davon abgeleitete oder zu diesen
proportionale Größen, wie z. B. verbleibende Zeit,
verbleibender Abstand, ermittelt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 01/65520
A2 [0003, 0003]
- - EP 1096458 B1 [0004]