DE102007027494B4

DE102007027494B4 - Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs bei der Fahrzeugführung

Info

Publication number: DE102007027494B4
Application number: DE102007027494A
Authority: DE
Inventors: Dr. Dipl.-Ing. Fritz Hans
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2027-06-15
Also published as: DE102007027494A1

Abstract

Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs (101) bei der Fahrzeugführung entlang einer durch eine linke und rechte Fahrspurmarkierung (103, 104) begrenzten Fahrspur (106), bei dem eine Unterstützungsmaßnahme eingeleitet wird, wenn das Fahrzeug (101) in seiner momentanen Position oder in einer bestimmten zukünftigen Position (201) einen vorgebbaren Soll-Lateralabstand (yS,L, yS,R) zur linken oder rechten Fahrspurmarkierung (104, 103) unterschreitet, wobei der Soll-Lateralabstand (yS,L, yS,R) im Falle eines den Weg zur jeweiligen Fahrspurmarkierung (104, 103) versperrenden seitlichen Objekts (102, 108) auf das jeweilige Objekt bezogen wird, und wobei der Soll-Lateralabstand (yS,L, yS,R) für die linke und rechte Fahrzeugseite jeweils individuell vorgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass für die linke und rechte Fahrzeugseite jeweils ein vom Fahrer individuell variierbarer Rest-Lateralabstand (y0,L, y0,R) als untere Grenze des Soll-Lateralabstands (yS,L yS,R) vorgegeben wird, dass für die linke und rechte Fahrzeugseite jeweils ein vom Fahrer individuell variierbarer Soll-Zeitabstand (TS,L TS,R) vorgegeben wird als Zeitdauer,...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Anforderungen an den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit bei modernen Fahrzeugen steigen beständig. Zudem steigen auch die Anforderungen an den Fahrer eines Kraftfahrzeugs, im Verkehr aufgrund wachsender Verkehrsdichte und Komplexität.
Aus diesem Grunde wird versucht, den Fahrer zunehmend durch Fahrassistenzsysteme einerseits zu entlasten, andererseits ihm mehr Daten verfügbar zu machen und dadurch eine sicherere Fahrweise mit verringertem Risiko von Kollisionen zu ermöglichen. Dabei muss insbesondere auch darauf geachtet werden, dass dem Fahrer die Verantwortung für das Führen des Kraftfahrzeugs nicht abgenommen wird und dass ihm auch nicht subjektiv das Gefühl vermittelt wird, ihm würde die Verantwortung abgenommen.
Bekannte Fahrassistenzsysteme, die teilweise bereits eingeführt sind, sind beispielsweise Abstandsregelsysteme, Abstandswarnsysteme, aber auch Spurhaltesysteme, die aufgrund der Fahrbahnseitenerkennung den Fahrer warnen, wenn das Fahrzeug droht, die Fahrspur zu verlassen oder selbsttätige Lenkeingriffe veranlassen.
Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind aus der WO 2006/081936 A1 bekannt. Im Rahmen des dort beschriebenen Verfahrens wird der Fahrer eines Kraftfahrzeugs dadurch unterstützt, dass bei dem Fahren entlang einer Fahrbahn eine Soll-Fahrspur ermittelt und die Abweichung des Fahrzeugs von der Soll-Fahrspur überwacht wird. Es wird eine Abweichungsgröße ermittelt und in Abhängigkeit davon, ob ein vorgegebener Abweichungsschwellenwert überschritten wird, findet ein selbsttätiger, dem Verlassen der Fahrspur entgegen wirkender Lenkeingriff statt.
Aus dem genannten Dokument ist ebenfalls bekannt, Abweichungsschwellenwerte für die Auslösung des Lenkeingriffs separat und individuell jeweils für die linke und rechte Seite des Fahrzeugs in Fahrtrichtung festzulegen. Weiter ist bekannt, dass Abweichungsschwellenwerte in Abhängigkeit von erkannten Hindernissen in der Umgebung des Fahrzeugs angepasst werden.
Aus der DE 103 52 955 A1 ist ein Verfahren zur Spurhalteunterstützung für ein Fahrzeug bekannt, bei dem eine verbleibende Zeit bis zum Eintritt einer Gefahrensituation und eine verbleibende seitlich Wegstrecke zum Ort der Gefahrensituation ermittelt werden, und bei dem eine Warnung entweder in Abhängigkeit der ermittelten Zeit oder der ermittelten Wegstrecke für die Auslösung einer Warnung verwendet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs bei der Fahrzeugquerführung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die noch besser an die individuellen Bedürfnisse eines Fahrers anpassbar sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. durch die Merkmale des Patentanspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs bei der Fahrzeugführung entlang einer durch eine linke und rechte Fahrspurmarkierung begrenzten Fahrspur wird eine Unterstützungsmaßnahme eingeleitet, wenn das Fahrzeug in seiner momentanen Position oder in einer bestimmten zukünftigen Position einen vorgebbaren Soll-Lateralabstand zur linken oder rechten Fahrspurmarkierung unterschreitet, wobei der Soll-Lateralabstand im Falle eines den Weg zur jeweiligen Fahrspurmarkierung versperrenden seitlichen Objekts auf das jeweilige Objekt bezogen wird. Für die linke und rechte Fahrzeugseite wird jeweils ein vom Fahrer individuell variierbarer Soll-Zeitabstand vorgegeben als Zeitdauer, die ausgehend von der aktuellen Position bzw. der bestimmten zukünftigen Position des Fahrzeugs dem Fahrzeug bis zum Erreichen der Fahrspurmarkierung bzw. des Objekts auf der jeweiligen Fahrzeugseite verbleiben soll. Weiterhin wird für die linke und rechte Fahrzeugseite jeweils ein Rest-Lateralabstand als untere Grenze des Soll-Lateralabstands vorgegeben, wobei die beiden Rest-Lateralabstände vom Fahrer unabhängig voneinander variierbar sind. Der Soll-Lateralabstand wird dann für die linke und rechte Fahrzeugseite jeweils als Wegstrecke berechnet, die das Fahrzeug während der dem jeweiligen Soll-Zeitabstand entsprechenden Zeitdauer in Fahrspurquerrichtung voraussichtlich zurücklegen wird, und auf einen Wertebereich oberhalb des jeweiligen Rest-Lateralabstands begrenzt. Auf diese Weise lässt sich der Soll-Lateralabstand für die linke und rechte Fahrzeugseite vom Fahrer individuell vorgeben und an die Unterstützungsbedürfnisse des individuell Fahrers anpassen.
Das Verfahren beruht demnach auf den Schritten: Festlegung von Soll-Zeitabständen, als Zeitabstände, die dem Fahrzeug verbleiben sollen, bis es eine linke oder rechte Fahrspurmarkierung erreicht oder bis es ein über die linke oder rechte Fahrspurmarkierung in die Fahrspur des Fahrzeugs hineinragendes seitliches Objekt berührt, und Einleitung einer Unterstützungsmaßnahme, wenn ein den ermittelten Soll-Zeitabständen entsprechender lateraler Sicherheitsabstand (= Soll-Lateralabstand) zur jeweiligen Fahrspur oder zum jeweiligen seitlichen Objekt unterschritten wird. Wesentlich ist dabei, dass die Soll-Zeitabstände vom Fahrer des Fahrzeugs für die linke und rechte Fahrzeugseite individuell, d. h. unabhängig voneinander, vorgegeben werden können, so dass der Fahrer die Möglichkeit hat, die Auslösekriterien für die Einleitung der Unterstützungsmaßnahme für jede Fahrzeugseite individuell an seine Unterstützungsbedürfnisse anzupassen.
In Fällen, in denen es sich bei dem seitlichen Objekt um ein bewegtes Objekt handelt, wird vorzugsweise ein Fahrzustand des Objekts erfasst und hieraus ein Fahrkorridor bestimmt, in dem sich das Objekt in naher Zukunft voraussichtlich bewegen wird. Der Soll-Lateralabstand und der Soll-Zeitabstand werden dann auf den Fahrkorridor des Objekts, d. h. auf das Objekt in einer zukünftigen Position bezogen.
Vorzugsweise wird für die beiden Soll-Zeitabstände jeweils eine obere und untere Zeitgrenze vorgegeben, und die Variierbarkeit der Soll-Zeitabstände wird auf den durch die beiden Zeitgrenzen begrenzten Zeitbereich beschränkt.
Vorzugsweise werden die beiden Soll-Lateralabstände jeweils begrenzt auf einen Bereich zwischen dem jeweiligen Rest-Lateralabstand und einem vorgegebenen Lateralabstandsmaximum.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Breite der Fahrspur erfasst und das Lateralabstandsmaximum in Abhängigkeit der Breite der Fahrspur derart vorgegeben, dass er kleiner ist als die Differenz zwischen der halben Breite der Fahrspur und der halben Breite des Fahrzeugs.
Vorzugsweise wird als Unterstützungsmaßnahme eine Warnung ausgelöst und/oder ein kurskorrigierender Systemeingriff ausgelöst, durch den der Fahrkurs des Fahrzeugs in Richtung Spurmitte korrigiert wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der kurskorrigierende Systemeingriff als ein auf eine Lenkanlage des Fahrzeugs wirkender Lenkeingriff durchgeführt oder als ein Einzelradbremseingriff in eine Bremsanlage des Fahrzeugs durchgeführt.
Vorzugsweise wird die Warnung als eine vom Fahrer an einem Lenkrad der des Fahrzeugs fühlbare haptische Rückkopplung ausgegeben.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst ein videobasiertes Umgebungserfassungssystem zur Erkennung der Fahrspur, die von dem mit der Vorrichtung ausgestatteten Fahrzeug befahren wird, und zur Erfassung der Position des Fahrzeugs und der seitlichen Objekten relativ zur Fahrspur, eine vom Fahrer des Fahrzeugs bedienbare Bedieneinheit zur individuellen Vorgabe der Soll-Zeitabstände und der Rest-Lateralabstände, die sich jeweils auf eine Fahrzeugseite des Fahrzeugs beziehen, und eine Berechnungseinheit zur Bereitstellung eines Auslösesignals zur Auslösung einer Unterstützungsmaßnahme in Abhängigkeit von den vorgegebenen Soll-Zeitabständen und Rest-Lateralabständen und den Positionen des Fahrzeugs und der erfassten seitlichen Objekten relativ zur Fahrspur.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Aktorik, die in Antwort auf das Auslösesignal eine Warnung auslöst zur Warnung des Fahrers vor einem drohenden Spurverlassen oder einer drohenden Kollision mit dem erfassten seitlichen Objekt, und/oder die einen das Fahrzeug in Richtung Spurmitte bewegenden Systemeingriff, insbesondere Lenkeingriff und/oder Einzelradbremseingriff auslöst.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Vorrichtung zusätzlich ein Abstandsregelsystem zur Regelung des Abstands zwischen dem Fahrzeug und einem diesem vorausfahrenden Fahrzeug auf.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen:
1: eine schematische Darstellung einer Verkehrssituation auf einer Straße mit markierten Fahrspuren,
2: ein Funktionsblockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3: ein Diagramm zur Darstellung des funktionellen Zusammenhangs zwischen einer Fahrereingabe und einem Soll-Zeitabstand,
4: ein Diagramm zur Darstellung des funktionalen Zusammenhangs zwischen einer lateralen Annäherungsgeschwindigkeit eines Fahrzeugs zu einer Fahrspurmarkierung oder einem Objekt und einem Soll-Lateralabstand.
1 zeigt eine Draufsicht auf eine für eine zweispurige Straße typische Verkehrssituation. Dabei bezeichnen:
Bezugszeichenliste

101: ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattetes eigenes Fahrzeug,
102: ein dem Fahrzeug 101 entgegenkommendes Fremdfahrzeug, als ein seitliches Objekt, an dem das Fahrzeug 101 mit einem ausreichenden seitlichen Sicherheitsabstand seitlich vorbeifahren soll,
108: ein stehendes Objekt als weiteres seitliches Objekt, an dem das Fahrzeug 101 mit ausreichendem seitlichen Sicherheitsabstand vorbeifahren soll,
106: eine vom Fahrzeug 101 befahrene Fahrspur,
107: eine Nachbarfahrspur für den Gegenverkehr,
103: eine rechte Fahrspurmarkierung der Fahrspur 106,
104: eine linke Fahrspurmarkierung der Fahrspur 106,
105: eine äußere Fahrspurmarkierung der Nachbarfahrspur 107,
201: eine bestimmte zukünftige Position des Fahrzeugs 101,
202: einen Fahrkorridor des Fremdfahrzeugs 102,
e_xL, e_yL: ein mit dem Fahrzeug 101 mitbewegtes, auf die linke Fahrspurmarkierung 104 bezogenes Bahnkoordinatensystem mit einer in Fahrspurlängsrichtung e_xL verlaufenden Längskoordinate und einer in Fahrspurquerrichtung e_yL verlaufenden Querkoordinate,
e_xR, e_yR: ein mit dem Fahrzeug 101 mitbewegtes, auf die rechte Fahrspurmarkierung 103 bezogenes Bahnkoordinatensystem mit einer in Fahrspurlängsrichtung e_xR verlaufenden Längskoordinate und einer in Fahrspurquerrichtung e_yR verlaufenden Querkoordinate,
v₁: einen Geschwindigkeitsvektor der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 101,
v₂: einen Geschwindigkeitsvektor der Fahrgeschwindigkeit des Fremdfahrzeugs 102,
l_vor: einen Vorausschauabstand als Abstand zwischen der aktuellen Position des Fahrzeugs 101 und der zukünftigen Position 201 des Fahrzeugs 101,
P_L: einen linken Eckpunkt des Fahrzeugs 101 in seiner zukünftigen Position 201,
P_R: einen rechten Eckpunkt des Fahrzeugs 101 in seiner zukünftigen Position 201,
φ: einen Gierwinkel des Fahrzeugs 101 relativ zu einer Tangenten an der Fahrspur 106,
Y_spur,L: einen in Fahrspurquerrichtung e_yL bemessenen Lateralabstand des linken Eckpunktes P_L zur linken Fahrspurmarkierung 104,
y_L: einen in Fahrspurquerrichtung e_yL bemessenen freien Lateralabstand zwischen dem linken Eckpunkte P_L und der linken Fahrspurmarkierung 104,
y_obj,L: einen am Ort des linken Eckpunktes P_L in Fahrspurquerrichtung e_yL bemessenen Lateralabstand zwischen dem in die Fahrspur 106 hineinragenden Rand des Fahrkorridors 202 und der linken Fahrspurmarkierung 104.
y_spur,R: einen in Fahrspurquerrichtung e_yR bemessenen Lateralabstand des rechten Eckpunktes P_R zur rechten Fahrspurmarkierung 103,
y_R: einen in Fahrspurquerrichtung e_yR bemessenen freien Lateralabstand zwischen dem rechten Eckpunkte P_R und der rechten Fahrspurmarkierung 103,
y_obj,R: einen am Ort des linken Eckpunktes P_L in Fahrspurquerrichtung e_yR bemessenen Lateralabstand zwischen der in die Fahrspur 106 hineinragenden Kante des Objekts 102 und der rechten Fahrspurmarkierung 103.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf einer Umgebungserfassung mittels eines videobasierten Umgebungserfassungssystems. Ziel der Umgebungserfassung ist es, durch Bildverarbeitung die vom Fahrzeug 101 befahrene Fahrspur 106 anhand der Fahrspurmarkierungen 103, 104 zu erkennen, die Lage des Fahrzeugs 101 relativ zur Fahrspur 106 zu ermitteln und seitliche Objekte 108, 102, die in die Fahrspur 106 hineinragen, zu erkennen und deren momentane und zukünftige Querposition relativ zur jeweiligen Fahrspurmarkierung 103, 104 zu ermitteln. Ergänzend wird ein Radarsystem zur Ermittlung vom Abstand und Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug 101 und dem jeweiligen Objekt 102, 108 eingesetzt. Damit ist es moglich, den Bewegungszustand der Objekte zu erfassen und im Falle von bewegten Objekten aus deren Fahrgeschwindigkeit und Fahrrichtung einen Fahrkorridor zu bestimmen, in dem sich das betreffende Objekt voraussichtlich bewegen wird.
Das Verfahren sieht vor, dass die in der Figur gestrichelt angedeutete zukünftige Position 201 des Fahrzeugs 101 vorausschauend ermittelt wird. Diese zukünftige Position 201 entspricht dabei einer Position, die das Fahrzeug 101 nach dem Durchfahren einer dem Vorausschauabstand l_vor entsprechenden Wegstrecke voraussichtlich einnehmen wird. Der Vorausschauabstand l_vor kann dabei ein fest vorgegebener Abstand sein, er kann aber auch ein Abstand sein, der sich ergibt, wenn das Fahrzeug 101 seine Fahrt für eine vorgegebene Zeitdauer (Vorausschauzeit T_vor) mit dem aktuellen Fahrzustand fortsetzt. Der Fahrzustand kann hierbei durch die Fahrgeschwindigkeit v₁ und Fahrbeschleunigung a₁ des Fahrzeugs 101 sowie durch die lateralen Abstände zur den Fahrspurmarkierungen 103, 104 und den zeitlichen Änderungen dieser lateralen Abstande sowie dem Gierwinkel φ des Fahrzeugs 101 relativ zur Tangenten an der Fahrspur 106 und der zeitlichen Ableitung dieses Gierwinkels dφ/dt beschrieben werden. Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht hierbei vor, dass neben der Prädiktion der Position 201 des Fahrzeuges 101 auch eine Prädiktion des Fahrspurverlaufes der Fahrspur 106 über die Vorausschauzeit T_vor unter Berücksichtigung der anhand der Fahrspurmarkierungen 103, 104 ermittelten Fahrspurkrümmung durchgeführt wird.
Für die Eckpunkte P_L, P_R des Fahrzeugs 101 in seiner zukünftigen Position 201 wird dann die freie Wegstrecke in Fahrspurquerrichtung e_yL bzw. e_yR zur jeweiligen Fahrspurmarkierung 104, 103 ermittelt, und eine Unterstützungsmaßnahme ausgelöst, falls die ermittelte freie Wegstrecke einen vom Fahrer des Fahrzeugs 101 für die linke Fahrzeugseite und die rechte Fahrzeugseite individuell variierbaren Sicherheitsabstand unterschreitet. Die freie Wegstrecke entspricht dabei dem Lateralabstand y_L bzw. y_R. Mit dem Index i = R für die rechte Fahrzeugseite und i = L für die linke Fahrzeugseite gilt für den Lateralabstand y₁
Denkbar ist auch eine Ausgestaltung des Verfahrens, bei der die Lateralabstände y_L, y_R auf die aktuelle Position des Fahrzeugs 101 zu bezogen werden und somit die aktuelle Position der Entscheidung über die Einleitung der Unterstützungsmaßnahme zugrunde gelegt wird. Dies entspricht dem Fall, dass der Vorausschauabstand l_vor auf den Wert Null gesetzt wird.
Bei der Unterstützungsmaßnahme kann es sich um eine reine Warnung handeln, die an den Fahrer des Fahrzeugs 101 ausgegeben wird, um ihn auf ein drohendes Spurverlassen oder eine drohende Kollision mit einem der dem erkannten seitlichen Objekte 102, 108 hinzuweisen. Die Warnung wird dabei vorteilhafterweise als eine vom Fahrer an einem Lenkrad des Fahrzeugs 101 fühlbare haptische Warnung ausgegeben, beispielsweise als eine Lenkradvibration, wobei selbstverständlich zusätzlich oder alternativ auch andere Arten von Warnungen denkbar sind, beispielsweise akustische oder optische Warnungen. Die Unterstützungsmaßnahme kann auch in der Durchführung eines Systemeingriffs bestehen, durch den der Fahrkurs des Fahrzeugs 101 automatisch in Richtung zur Mitte der Fahrspur 106 korrigiert wird, oder in einer Kombination aus Warnung und Systemeingriff. Bei dem Systemeingriff kann es sich insbesondere um einen Lenkeingriff in eine Lenkanlage des Fahrzeugs 101 oder um einen eine Gierreaktion bewirkenden Einzelradbremseingriff in eine Bremsanlage des Fahrzeugs 101 handeln.
Gemäß 2 umfasst eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine vom Fahrer des Fahrzeugs 101 bedienbare Bedieneinheit 1 mit einer beispielsweise als Rändelrad ausgeführten ersten Verstelleinheit 2 zur Bereitstellung eines ersten Verstellsignals α_L zur Verstellung eines Soll-Zeitabstands T_S,L für die linke Fahrzeugseite, einer beispielsweise als weiteres Rändelrad ausgeführten zweiten Verstelleinheit 3 zur Bereitstellung eines zweiten Verstellsignals α_R zur Verstellung eines Soll-Zeitabstands T_S,R für die rechte Fahrzeugseite, einer dritten Verstelleinheit 4 zur Verstellung eines Rest-Lateralabstands y_0,L für die linke Fahrzeugseite und einer vierten Verstelleinheit 5 zur Verstellung eines Rest-Lateralabstands y_0,R für die rechte Fahrzeugseite.
Die Soll-Zeitabstände T_S,L, T_S,R für die linke bzw. rechte Fahrzeugseite entsprechen dabei jeweils der Zeitdauer, die dem Fahrzeug 101 ausgehend von seiner zukünftigen Position 201 bei freier Fahrspur 106 bis zum Erreichen der linken bzw. rechten Fahrspurbegrenzung 104 bzw. 103 mindestens verbleiben soll (time-to-line-crossing). Falls, wie in 1 gezeigt, seitliche Objekte 102, 108 innerhalb der Fahrspur 106 vorhanden sind, an denen das Fahrzeug 101 vorbeifahren soll, entsprechen die Soll-Zeitabstände T_S,L, T_S,R für die linke bzw. rechte Fahrzeugseite jeweils der Zeitdauer, die dem Fahrzeug 101 ausgehend von seiner zukünftigen Position 201 bis zum Erreichen des betreffenden seitlichen Objekts 102, 108 oder, im Falle von bewegten Objekten, bis zum Erreichen des Fahrkorridors 202 des betreffenden Objekts mindestens verbleiben soll (time-to-lateral-collision). Die Soll-Zeitabstande T_S,L, T_S,R sind somit ein Maß für den seitlichen Abstand, mit dem das Fahrzeug 101 an den Fahrspurmarkierungen 103, 104 bzw. den in die Fahrspur 106 hineinragenden oder sich hineinbewegenden seitlichen Objekten 102, 108 vorbeifahren soll.
Der Rest-Lateralabstand Y_0,L für die linke Fahrzeugseite entspricht einem Mindestabstand, den das Fahrzeug 101 bei freier Fahrbahn in Fahrbahnquerrichtung e_yL zur linken Fahrspurmarkierung 104 einhalten soll. Entsprechend stellt der Rest-Lateralabstand Y_0,R für die rechte Fahrzeugseite einen Mindestabstand dar, den das Fahrzeug 101 bei freier Fahrbahn in Fahrbahnquerrichtung e_yR zur rechten Fahrspurmarkierung 103 einhalten soll. Bei Objekten 102, 108, die seitlich in die Fahrspur 106 hineinragen, bezieht sich der Rest-Lateralabstand y_0,L, y_0,R auf das betreffende Objekt oder auf den Fahrkorridor des betreffenden Objekts.
Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine erste Soll-Zeitabstandsbestimmungseinheit 6 und eine zweite Soll-Zeitabstandsbestimmungseinheit 7, die das jeweilige Verstellsignal α_L bzw. α_R in den zugehörigen Soll-Zeitabstand T_S,L bzw. T_SR umsetzen. Die Umsetzung erfolgt dabei gemäß dem in 3 gezeigten Diagramm. Danach wird das erste Verstellsignal α_L derart in den Soll-Zeitabstand T_S,L für die linke Fahrzeugseite umgesetzt, dass der Soll-Zeitabstand T_S,R ausgehend von einer systemseitig vorgegebenen unteren Zeitgrenze T_LC,minL mit zunehmendem Verstellsignal α_L linear bis zu einer systemseitigen oberen Zeitgrenze T_LC,maxL ansteigt. Denkbar ist jedoch auch ein nichtlinearer Anstieg, wesentlich ist lediglich, dass der Anstieg monoton ist, so dass zwischen dem Soll-Zeitabstand T_S,L und dem Verstellsignal α_L ein eindeutiger Zusammenhang besteht. Entsprechendes gilt auch für den Zusammenhang zwischen dem zweiten Verstellsignal α_R und dem Soll-Zeitabstand T_S,R für die rechte Fahrzeugseite. Die oberen Zeitgrenzen T_LC,maxR, T_LC,maxL bzw. die unteren Zeitgrenzen T_LC,minR, T_LC,minL können dabei für beide Fahrzeugseiten jeweils gleich oder auch unterschiedlich vorgegeben sein.
Die Vorrichtung umfasst weiterhin ein videobasiertes Umgebungserfassungssystem 13 zur Fahrspurerkennung und Objekterkennung und zur Ermittlung der Lateralabstände y_L, y_R auf der linken bzw. rechten Fahrzeugseite, sowie zur Ermittelung von lateralen Annäherungsgeschwindigkeiten v_y,L, v_y,R, für die linke und rechte Fahrzeugseite. Hierbei handelt es sich um Lateralrelativgeschwindigkeiten des Fahrzeugs 101 an seiner zukünftigen Position 202 zu den Fahrspurmarkierungen 104, 103 bzw. zu seitlichen, in die Fahrspur 106 hineinragenden Objekten, falls solche Objekte 102, 108 wie in 1 gezeigt vorhanden sind. Die Annäherungsgeschwindigkeiten v_y,L, v_y,R lassen sich auf einfache Weise aus der zeitlichen Änderung der Lateralabstände y_L, y_R berechnen. Mit i = L für die linke Fahrzeugseite und i = R für die rechte Fahrzeugseite gilt,
Der Fall y_obj,1 ≤ 0 liegt dann vor, wenn die Fahrspur 106 frei ist, d. h. wenn die seitlichen Objekte 102, 108 sich außerhalb der Fahrspur 106 befinden. Bei der Berechnung der Annäherungsgeschwindigkeiten v_y,L, v_y,R können die zeitlichen Änderungen der Lateralabstande bezogen auf die Fahrspur y_spur,L y_spur,R näherungsweise auch aus dem Produkt der Fahrgeschwindigkeit v₁ des Fahrzeugs 101 und dem Gierwinkel φ des Fahrzeugs 101 relativ zur Tangenten an der Fahrspur 106 bestimmt werden.
Die laterale Annäherungsgeschwindigkeit v_y,L fur die linke Fahrzeugseite und der Soll-Zeitabstand T_S,L für die linke Fahrzeugseite werden anschließend in einer ersten Multiplikationseinheit 8 zu einem unbegrenzten Soll-Lateralabstand y_ts,L für die linke Fahrzeugseite multipliziert. Entsprechend werden die laterale Annäherungsgeschwindigkeit v_y,R für die rechte Fahrzeugseite und der Soll-Zeitabstand T_S,r für die rechte Fahrzeugseite in einer zweiten Multiplikationseinheit 9 zu einem unbegrenzten Soll-Lateralabstand y_ts,R für die rechte Fahrzeugseite multipliziert.
Der unbegrenzte Soll-Lateralabstand y_ts,L für die linke Fahrzeugseite und der Rest-Lateralabstand y_0,L für die linke Fahrzeugseite werden einer ersten Begrenzungseinheit 10 zugeführt, welche daraus durch eine Wertebegrenzung einen Soll-Lateralabstand y_S,L für die linke Fahrzeugseite generiert. Entsprechend werden der unbegrenzte Soll-Lateralabstand y_ts,R für die rechte Fahrzeugseite und der Rest-Lateralabstand y_0,R für die rechte Fahrzeugseite einer zweiten Begrenzungseinheit 11 zugeführt, welche daraus ebenfalls durch eine Wertebegrenzung einen Soll-Lateralabstand y_S,R für die rechte Fahrzeugseite generiert.
Die Begrenzung in den Begrenzungseinheiten 10, 11 erfolgt gemäß dem in 4 gezeigten Diagramm. In diesem Diagramm sind auf der Abszisse die laterale Annäherungsgeschwindigkeit v_y,L bzw. v_y,R und auf der Ordinate der Soll-Lateralabstand y_S,L bzw. y_S,R aufgetragen. Die punktiert dargestellte Linie K1 stellt der Verlauf des unbegrenzten Soll-Lateralabstands y_ts,L bzw. y_ts,R dar. Für diesen Verlauf gilt mit i = L für die linke Fahrzeugseite und i = R für die rechte Fahrzeugseite y_ts,i = T_S,i·v_y,i
Der Soll-Zeitabstand T_S,L bzw. T_S,R bestimmt somit die Steigung der Linie K1. Der Fahrer kann daher, wie dies in 4 durch den Doppelpfeil K6 angedeutet ist, die Steigung der Linie K1 variieren, indem er das das Verstellsignal α_L bzw. α_R und damit den Soll-Zeitabstand T_S,L bzw. T_S,R variiert. Die Steigung kann jedoch nur im Bereich zwischen den Linien K2 und K3 variiert werden, da die Soll-Zeitabstände T_S,L und T_S,R gemäß 3 begrenzt sind.
Die horizontale Linie K5 stellt die durch den Rest-Lateralabstand y_0,L bzw. y_0,R bestimmte untere Grenze des Soll-Lateralabstands T_S,L bzw. T_S,R dar. Diese Grenze lässt sich durch Variation des Rest-Lateralabstands y_0,L bzw. y_0,R vom Fahrer über die Bedieneinheit 1 individuell für jede Fahrzeugseite nach oben oder unten verschieben.
Die horizontale Linie K4 stellt eine obere Grenze des Soll-Lateralabstands T_S,L bzw. T_S,R dar. Diese bestimmt ein Lateralabstandsmaximum y_maxL bzw. y_maxR, das fest vorgegeben sein kann, oder vorteilhafterweise in Abhängigkeit der anhand der Fahrspurmarkierungen 103, 104 ermittelten Breite B der Fahrspur 106 und der Breite b des eigenen Fahrzeuges 101 derart vorgegeben wird, dass es kleiner ist als die Differenz zwischen der halben Breite des eigenen Fahrzeuges 101 und der halben Breite der Fahrspur 106. Das heißt, es gilt y_{max L} < B / 2 – b / 2 y_{max R} < B / 2 – b / 2.
Das Lateralabstandsmaximum y_maxL bzw. y_maxR kann dabei für beide Fahrzeugseiten gleich oder für jede Fahrzeugseite individuell vorgegeben sein.
Der dick eingezeichnete Kurvenzug K10 stellt den sich nach der Begrenzung ergebenden Verlauf des Soll-Lateralabstands y_S,L bzw. y_S,R dar und der punktiert markierte Bereich B stellt den Bereich dar, in dem der Fahrer die Möglichkeit hat, den Soll-Lateralabstands y_S,L bzw. y_S,R über das Verstellsignal α_L bzw. α_R zu variieren.
Die auf diese Weise generierten Soll-Lateralabstände y_S,L bzw. y_S,R werden einer Anzeigeeinheit 12 zugeführt, um den Fahrer über deren Werte zu informieren, sowie einer Querassistenz-Koordinationseinheit 16 zugeführt. Der Querassistenz-Koordinationseinheit 16 werden weiterhin die von dem Umgebungserfassungssystem 13 bereitgestellten Lateralabstände y_L, y_R zugeführt. Die Querassistenz-Koordinationseinheit 16 vergleicht den Lateralabstand y_L für die linke Fahrzeugseite mit dem Soll-Lateralabstand y_S,L für die linke Fahrzeugseite sowie den Lateralabstand y_R für die rechte Fahrzeugseite mit dem Soll-Lateralabstand y_S,R für die rechte Fahrzeugseite und gibt als Vergleichsergebnis ein Auslösesignal β aus, das anzeigt, ob einer der Lateralabstände y_L, y_R kleiner ist als der zugehörige Soll-Lateralabstand y_S,L bzw. y_S,R. Das Auslösesignal β wird der Anzeigeeinheit 12 zugeführt, um den Fahrer über die Erfüllung Auslösebedingungen für die Auslösung von Unterstützungsmaßnahmen und über die Einleitung dieser Maßnahmen zu informieren. Das Auslösesignal β wird weiterhin einer in der Figur nicht gezeigten Steuereinheit zugeführt, die dann die Unterstützungsmaßnahmen einleitet und durchführt. Bei den Unterstützungsmaßnahmen kann es sich, wie bereits ausgeführt, um eine Warnung handeln und/oder um einen das Fahrzeug in Richtung Spurmitte lenkenden aktiven Systemeingriff handeln.
Die Sollzeitabstandsbestimmungseinheiten 6, 7, die Multiplikationseinheiten 8, 9, die Begrenzungseinheiten 10, 11 und die Querassistenz-Koordinationseinheit 16 sind vorteilhafterweise als Softwarefunktionen realisiert und in ein Programm integriert, das von einer Berechnungseinheit abgearbeitet wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass bei der Bestimmung der Soll-Lateralabstände y_S,L, und y_S,R nicht nur die lateralen Annäherungsgeschwindigkeiten v_y,L, und v_y,R sondern zusätzlich auch laterale Annäherungsbeschleunigungen a_y,L, und a_y,R berücksichtigt werden.
Die lateralen Annäherungsbeschleunigungen a_y,L, a_y,R lassen sich auf einfache Weise aus der zeitlichen Änderung der Annäherungsgeschwindigkeiten v_y,L, v_y,R berechnen. Mit i = L für die linke Fahrzeugseite und i = R für die rechte Fahrzeugseite gilt a_y,i = d / dtv_y,i.
Für die Soll-Lateralabstände y_S,L und y_S,R ergibt sich dann mit i = L für die linke Fahrzeugseite und i = R fur die rechte Fahrzeugseite y_ts,i = T_S,i·v_y,i + K_i·T_S,i·T_S,i·a_y,i, wobei K_i ein vorgebbarer Gewichtungsfaktor darstellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eignen sich bestens für den Einsatz in einem Fahrzeug in Kombination mit einem Abstandsregelsystem, insbesondere in Kombination mit einem radarbasierten Abstandsregelsystem. Solche Abstandsregelsysteme sind insbesondere unter der Bezeichnung ACC (ACC = adaptive cruise control) hinlänglich bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben. Durch die Kombination wird dem Fahrer des Fahrzeugs 101 dann eine Unterstützung sowohl bei der Längsführung als auch bei der Querführung des Fahrzeugs geboten.

Claims

Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs (101) bei der Fahrzeugführung entlang einer durch eine linke und rechte Fahrspurmarkierung (103, 104) begrenzten Fahrspur (106), bei dem eine Unterstützungsmaßnahme eingeleitet wird, wenn das Fahrzeug (101) in seiner momentanen Position oder in einer bestimmten zukünftigen Position (201) einen vorgebbaren Soll-Lateralabstand (y_S,L, y_S,R) zur linken oder rechten Fahrspurmarkierung (104, 103) unterschreitet, wobei der Soll-Lateralabstand (y_S,L, y_S,R) im Falle eines den Weg zur jeweiligen Fahrspurmarkierung (104, 103) versperrenden seitlichen Objekts (102, 108) auf das jeweilige Objekt bezogen wird, und wobei der Soll-Lateralabstand (y_S,L, y_S,R) für die linke und rechte Fahrzeugseite jeweils individuell vorgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass für die linke und rechte Fahrzeugseite jeweils ein vom Fahrer individuell variierbarer Rest-Lateralabstand (y_0,L, y_0,R) als untere Grenze des Soll-Lateralabstands (y_S,L y_S,R) vorgegeben wird, dass für die linke und rechte Fahrzeugseite jeweils ein vom Fahrer individuell variierbarer Soll-Zeitabstand (T_S,L T_S,R) vorgegeben wird als Zeitdauer, die dem Fahrzeug (101) ausgehend von seiner aktuellen Position bzw. seiner bestimmten zukünftigen Position (201) bis zum Erreichen der Fahrspurmarkierung (104, 103) bzw. des Objekts (102, 108) auf der jeweiligen Fahrzeugseite verbleiben soll, und dass der Soll-Lateralabstand (y_S,L, y_S,R) für die linke und rechte Fahrzeugseite als Wegstrecke berechnet wird, die das Fahrzeug während der dem jeweiligen Soll-Zeitabstand (T_S,L T_S,R) entsprechenden Zeitdauer in Fahrspurquerrichtung (e_yL, e_yR) voraussichtlich zurücklegen wird und auf einen Wertebereich oberhalb des jeweiligen Rest-Lateralabstands (y_0,L, y_0,R) begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Fällen, in denen sich das seitliche Objekt (102) bewegt, ein Fahrkorridor (202) bestimmt wird, in dem sich das Objekt in naher Zukunft voraussichtlich bewegen wird, und dass der Soll-Lateralabstand (y_S,L, y_S,R) und der Soll-Zeitabstand (T_S,L T_S,R) auf den Fahrkorridor (202) bezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die beiden Soll-Zeitabstände (T_S,L T_S,R) jeweils eine obere und untere Zeitgrenze (T_LC,maxL, T_LC,maxR, T_LC,minL, T_LC,minR) vorgegeben wird, und dass die Variierbarkeit der Soll-Zeitabstände (T_S,L T_S,R) auf den durch die beiden Zeitgrenzen begrenzten Zeitbereich beschränkt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Soll-Lateralabstände (y_S,L, y_S,R) jeweils begrenzt werden auf einen Bereich zwischen dem jeweiligen Rest-Lateralabstand (y_0,L, y_0,R) und einem vorgegebenen Lateralabstandsmaximum (y_maxL, y_maxR).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) der Fahrspur (106) erfasst wird und dass das Lateralabstandsmaximum (y_maxL, y_maxR) in Abhängigkeit der Breite (B) der Fahrspur (106) und der Breite (b) des Fahrzeuges 101 derart vorgegeben wird, dass es kleiner ist als die Differenz zwischen der halben Breite der Fahrspur (106) und der halben Breite des Fahrzeuges (101).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Unterstützungsmaßnahme eine Warnung ausgelöst wird und/oder ein kurskorrigierender Systemeingriff ausgelöst wird, durch den der Fahrkurs des Fahrzeugs (101) in Richtung zur Spurmitte hin korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der kurskorrigierende Systemeingriff als ein auf eine Lenkanlage des Fahrzeugs (101) wirkender Lenkeingriff durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der kurskorrigierende Systemeingriff als ein Einzelradbremseingriff in eine Bremsanlage des Fahrzeugs (101) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnung als eine vom Fahrer an einem Lenkrad der des Fahrzeugs (101) fühlbare haptische Rückkopplung ausgegeben wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem videobasierten Umgebungserfassungssystem (13) zur Erkennung der Fahrspur (106), die von dem mit der Vorrichtung ausgestatteten Fahrzeug (101) befahren wird, und zur Erfassung der Position des Fahrzeugs (101) und der seitlichen Objekte (102, 108) relativ zur Fahrspur (106), mit einer vom Fahrer des Fahrzeugs (101) bedienbaren Bedieneinheit (1) zur individuellen Vorgabe der beiden Soll-Zeitabstände (T_S,L T_S,R), die sich jeweils auf eine Fahrzeugseite des Fahrzeugs (101) beziehen, und mit einer Berechnungseinheit (8, 9, 10, 11, 16) zur Berechnung der Soll-Lateralabstände (y_S,L, y_S,R) aus den Soll-Zeitabständen (T_S,L T_S,R) und den Rest-Lateralabständen (y_0,L, y_0,R) und zur Bereitstellung eines Auslösesignals (β) zur Auslösung der Unterstützungsmaßnahme in Abhängigkeit von den berechneten Soll-Lateralabständen (y_S,L, y_S,R) und den Positionen des Fahrzeugs (101) und der erfassten seitlichen Objekten (102, 108) relativ zur Fahrspur (106).
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktorik vorgesehen ist, die in Antwort auf das Auslösesignal (β) eine Warnung auslöst zur Warnung des Fahrers vor einem drohenden Spurverlassen oder einer drohenden Kollision mit dem erfassten seitlichen Objekt, und/oder die einen das Fahrzeug (101) in Richtung zur Spurmitte hin bewegenden Lenkeingriff und/oder Einzelradbremseingriff auslöst.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Abstandsregelsystem zur Regelung des Abstands zwischen dem Fahrzeug (101) und einem diesem vorausfahrenden Fahrzeug vorgesehen ist.