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Die
Erfindung betrifft Fahrerassistenzsystem und ein Verfahren zur Unterstützung
des Fahrers eines Fahrzeugs bei der Querführung des Fahrzeugs gemäß den
Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
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Aus
der
DE 100 17 279
A1 sind ein gattungsgemäßes Fahrerassistenzsystem
und ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt, bei
denen der Fahrer des Fahrzeugs entlastet wird, indem in einem für
einen Stop-and-Go-Betrieb typischen niederen Fahrgeschwindigkeitsbereich
die Quer- und Längsführung des Fahrzeugs vom System
vollständig übernommen wird. Die Querführung
des Fahrzeugs kann dabei nach Fahrspurmarkierungen erfolgen, die
auf der vom Fahrzeug befahrenen Fahrbahn aufgebracht sind und die
mittels einer Videokamera erkannt werden, oder nach einem dem Fahrzeug
vorausfahrenden Führungsfahrzeug erfolgen. Das bekannte
Fahrerassistenzsystem schaltet sich beim Überschreiten einer
vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit automatisch ab und bietet dem
Fahrer somit bei hohen Fahrgeschwindigkeiten keine Unterstützung
an.
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Aus
der
DE 199 19 644
C2 ist ein Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung
des Fahrers eines Fahrzeugs bei der Fahrzeugquerführung
bekannt, bei dem ein dem Fahrzeug vorausfahrendes Fahrzeug als Führungsfahrzeug
detektiert wird und bei dem der Abstand zu dem Führungsfahrzeug
sowie dessen Richtungswinkel zu der Längsachse des Fahrzeugs
oder der laterale Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Führungsfahrzeug
ermittelt werden, um aus diesen Daten einen Lenkstellsollwert für einen
Lenkeingriff am Fahrzeug zu berechnen, durch den das Fahrzeug dem
Führungsfahrzeug möglichst genau in dessen Bahn
nachgeführt wird. Diese Art der Fahrzeugführung
wird auch als Objektfolgeregelung oder Deichselregelung bezeichnet,
da das Fahrzeug dem Führungsfahrzeug folgt, als ob es mit
diesem über eine fiktive Deichsel verbunden wäre.
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Die
bekannten Systeme übernehmen die Querführung des
Fahrzeugs vollständig und führen das Fahrzeug
einer systemseitig ermittelten Sollspur nach, ohne dass der Fahrer
mitlenken muss. Das von der momentanen Fahrsituation abhängige
Unterstützungsbedürfnis des Fahrers bleibt hierbei
unberücksichtigt, so dass der Fahrer sich durch die Regelung Bevormundung
fühlen kann. Dies kann zu Akzeptanzproblemen führen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrerassistenzsystem
und ein Verfahren gemäß den Oberbegriffen der
unabhängigen Ansprüche anzugeben, die auf einfache
Weise eine Anpassung des querführungsunterstützenden
Lenkeingriffs an die momentane Fahrsituation und damit an das situationsabhängig
variierende Unterstützungsbedürfnis des Fahrers
ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Das
erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung
des Fahrers eines Fahrzeug bei der Querführung des Fahrzeugs,
umfasst eine Spurerkennungseinrichtung zur Erfassung von Spurinformationen
für die Bestimmung einer Sollspurlinie, eine Steuereinrichtung
zur Durchführung eines Lenkeingriffs am Fahrzeug und eine
Reglereinrichtung zur Bestimmung eines Lenkstellsollwerts für
den Lenkeingriff derart, dass das Fahrzeug durch den Lenkeingriff
entlang der Sollspurlinie geführt wird, sowie eine Anpassungseinheit
als Schnittstelle zwischen der Regelereinrichtung und der Steuereinrichtung,
die aus dem Lenkstellsollwert einen fahrsituationsabhängig
modifizierten Lenkstellsollwert erzeugt. Die Steuereinrichtung führt
den Lenkeingriff gemäß dem modifizieren Lenkstellsollwert
durch.
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Durch
die fahrsituationsabhängige Modifikation des Lenkstellsollwerts
wird eine Anpassung des Lenkeingriffs an die momentane Fahrsituation
erzielt. Die Anpassung erfolgt dabei mit dem Ziel, den Grad der
dem Fahrer angebotenen Unterstützung, d. h. den Automatisierungsgrad
des Fahrerassistenzsystems, in Abhängigkeit der momentanen
Fahrsituation einzustellen. Ein hoher Grad der Unterstützung
bedeutet dabei, dass die Querführung des Fahrzeugs im Wesentlichen
vom System übernommen wird, so dass der Fahrer nicht oder
allenfalls in geringem Maße mitlenken muss. Ein geringer
Grad der Unterstützung bedeutet hingegen, dass der Fahrer
im Wesentlichen manuell lenken muss und dass der systemseitige Lenkeingriff
den Fahrer nur in geringem Maße unterstützt, aber
alleine nicht ausreicht, um das Fahrzeug auf der Sollspurlinie zu
halten.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die die Reglereinrichtung
dazu eingerichtet, den Lenkstellsollwert als ein auf eine Lenkanlage des
Fahrzeugs aufzubringendes Soll-Lenkmoment zu berechnen, und die
die Anpassungseinheit ist eingerichtet, den modifizierte Lenkstellsollwert
gemäß der Formel X' = β·Mszu
berechnen, wobei β einen situationsabhängigen Anpassungsparameter
darstellt, der Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann, und Ms das
Soll-Lenkmoment darstellt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
Reglereinrichtung dazu eingerichtet, den Lenkstellsollwert als einen
an einer Lenkanlage des Fahrzeugs einzustellenden Soll-Lenkwinkel
zu berechnen, und die Anpassungseinheit ist eingerichtet, den modifizierten
Lenkstellsollwert gemäß der Formel X'
= β·δs + (1 – β)·δistzu
berechnen, wobei β einen situationsabhängigen Anpassungsparameter
darstellt, der Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann, δs
den Soll-Lenkwinkel darstellt und δist einen erfassten
aktuellen Ist-Lenkwinkel darstellt.
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Vorteilhafterweise
ist die Anpassungseinheit eingerichtet, den Anpassungsparameter
in Abhängigkeit der Lage des Fahrzeugs relativ zur Sollspurlinie
und/oder in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs
und/oder in Abhängigkeit eines vom Fahrer an der Lenkanlage
vorgenommenen Lenkeingriffs zu bestimmen. Zweckmäßigerweise wird
der Anpassungsparameter anhand von Kennlinienfeldern bestimmt.
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Vorzugsweise
umfasst die Spurerkennungseinrichtung eine Lageerkennungseinrichtung
zur Erfassung von fahrbahnbezogenen Spurinformationen durch Erkennung
der relativen Position vom Fahrzeug zu der befahrenen Fahrbahn sowie
durch Erkennung von Fahrbahnbegrenzungen auf einer vom Fahrzeug
befahrenen Fahrbahn und/oder eine Objekterkennungseinrichtung zur
Erfassung von objektbezogenen Spurinformationen durch Erkennung
einer Fahrspur eines dem Fahrzeug vorausfahrenden Führungsfahrzeugs.
Die Lageerkennungseinrichtung kann beispielsweise ein Bildverarbeitungssystem umfassen,
welches die Position des Fahrzeugs relativ zur Fahrbahn und die
Fahrspurmarkierungen zur Bestimmung der Fahrspurbegrenzungen mit
Hilfe einer Videokamera ermittelt. Zur Ermittlung der Fahrspurbegrenzungen
können neben den Fahrbahnmarkierungen auch stehende Hindernisse,
welche den befahrbaren Fahrbahnbereich einengen, herangezogen werden.
Außerdem kann die Lageerkennungseinrichtung zur Ermittlung
der Position des Fahrzeugs und der Fahrspurbegrenzungen auch Satellitengestützten
Daten eines Global Positioning Systems (GPS) und/oder in die Fahrbahn
eingebrachte Magnetnägel verwenden. Zur Ermittlung Position
des Fahrzeugs sowie der Fahrspurbegrenzungen können auch
Transponder verwendet werden. Der Ermittlung der Fahrspurbegrenzungen
können auch Baken zu Grunde liegen, welche beispilsweise
bei baustellenbedingten Fahrspurverengungen zum Einsatz kommen.
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Bei
erfindungsgemäßen Verfahren zur Unterstützung
des Fahrers eines Fahrzeugs bei der Querführung des Fahrzeugs,
werden Spurinformationen betreffend eine durch Fahrspurbegrenzungen begrenzte
Fahrspur und/oder eine Fahrspur eines dem Fahrzeug vorausfahrenden
Führungsfahrzeugs erfasst und der Berechnung des Lenkstellsollwerts für
einen spurhaltenden Lenkeingriff am Fahrzeug zugrunde gelegt, wobei
der Grad der durch den Lenkeingriff bereitgestellten Unterstützung fahrsituationsabhängig
durch Modifikation des Lenkstellsollwert und Durchführung
des Lenkeingriffs gemäß dem modifizierten Lenkstellsollwert
variiert wird.
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Vorzugsweise
wird der Lenkstellsollwert dabei derart modifiziert, dass der Lenkeingriff
unterdrückt wird, wenn die Abweichung des Fahrzeugs von
einer Sollspurlinie innerhalb eines fahrsituationsabhängig
vorgegebenen Toleranzbereichs liegt. Vorzugsweise wird der Toleranzbereich
in Abhängigkeit einer ermittelten Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit der Spurinformationen
betreffend die Fahrspurbreite der durch die Fahrbahnbegrenzungen,
beispielsweise die Fahrspurmarkierungen, begrenzten Fahrspur und/oder
und Breite des Führungsfahrzeugs vorgegeben, und zwar derart dass
der Toleranzbereich größer ist bei hohen Werten
der Fahrgeschwindigkeit bzw. Fahrspurbreite bzw. Breite des Führungsfahrzeugs
als bei niedrigen Werten dieser Größen.
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Vorzugsweise
wird eine Fahrereingriffsgröße erfasst, insbesondere
ein vom Fahrer auf eine Lenkanlage des Fahrzeugs ausgeübtes
Handmoment oder eine Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit, mit der der Fahrer
ein Lenkrad des Fahrzeugs betätigt, um den Lenkstellsollwert
in Abhängigkeit der Fahrereingriffsgröße
derart zu modifizieren, dass der Lenkeingriff unterdrückt
wird, wenn die Fahrereingriffsgröße eine vorgegebene
Eingriffsschwelle überschreitet. Die Eingriffsschwelle
kann dabei in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit variiert
werden, beispielsweise derart, dass sie mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit
abnimmt.
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Der
besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass herkömmliche
Steuergeräte, die über einen Datenbus, beispielsweise über
einen CAN-Bus, miteinander kommunizieren, zur Berechnung des Lenkstellsollwerts
bzw. zur Durchführung des Lenkeingriffs eingesetzt werden
können, und dass der Automatisierungsgrad allein durch
Modifikation des Lenkstellsollwerts in einer zwischen den Steuergeräten
vorgesehenen Schnittstelle variierbar ist, ohne dass hierzu eine Änderung
in den Steuergeräten vorgenommen werden muss.
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Die
Erfindung ermöglicht insbesondere eine Anpassung des Automatisierungsgrades
derart, dass dem Fahrer in Fahrsituationen mit niedriger Fahrgeschwindigkeit,
beispielsweise im Stop-and-Go-Betrieb, eine starke Unterstützung
mit hohem Automatisierungsgrad angeboten wird, und in Fahrsituationen mit
hoher Fahrgeschwindigkeit eine schwache Unterstützung mit
niedrigen Automatisierungsgrad angeboten wird. Eine solche Art der
Unterstützung ist besonders vorteilhaft, da die Aufmerksamkeit
des Fahrers im niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereich üblicherweise
geringer ist als im hohen Fahrgeschwindigkeitsbereich und da das
Unterstützungsbedürfnis des Fahrers demnach im
niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereich höher ist als im
hohen Fahrgeschwindigkeitsbereich.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Dabei
zeigen:
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1 eine
Darstellung einer typischen Verkehrssituation,
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2 ein
vereinfachtes Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
Fahrerassistenzsystems,
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3 ein
detaillierteres Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
Fahrerassistenzsystems,
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4 ein
erstes Kennlinienfeld zur Bestimmung eines Anpassungsparameters
zur Modifikation des Lenkeingriffs,
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5 ein
zweites Kennlinienfeld zur Bestimmung eines Anpassungsparameters
zur Modifikation des Lenkeingriffs,
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6 ein
drittes Kennlinienfeld zur Bestimmung eines Anpassungsparameters
zur Modifikation des Lenkeingriffs,
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7 ein
viertes Kennlinienfeld zur Bestimmung eines Anpassungsparameters
zur Modifikation des Lenkeingriffs.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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1 zeigt
eine typische Verkehrssituation, wie sie üblicherweise
auf einer zweispurigen Straße auftreten kann. In der Figur
sind die Fahrspuren der Straße mit den Bezugszeichen 22, 23 versehen.
Die Fahrspuren 22, 23 sind durch Fahrspurbegrenzungen 220, 221, 230 begrenzt,
insbesondere durch Fahrspurmarkierungen, die beispielsweise als
Farbmarkierungen auf der Fahrbahn aufgebracht sind. Ein Fahrzeug 20 fährt
in der Fahrspur 22 und folgt einem vorausfahrenden Fahrzeug 21.
Beim Fahrzeug 20 handelt es sich um ein mit dem erfindungsgemäßen
Fahrerassistenzsystem ausgestattetes Fahrzeug, welches nachfolgend
als eigenes Fahrzeug bezeichnet wird. Das Fahrzeug 21 wird
nachfolgend als Führungsfahrzeug bezeichnet. Eine punktiert
dargestellte Linie 222 markiert sie Spurmitte der Fahrspur 22.
Stehende Hindernisse, beispielsweise Baustellenbaken in Baustellenbereichen,
welche den befahrbaren Fahrbahnbereich einengen, können
als Fahrspurbegrenzungen 220, 221 berücksichtigt
werden, die den Verlauf der punktiert dargestellten Linie 222 zusätzlich
beeinflussen. In diesem Fall stellt die Linie 222 eine
hindernisbedingte modifizierte Ersatzspurmitte der Fahrspur 22 dar.
Ein Punkt 210 am Führungsfahrzeug 21 markiert
einen Referenzpunkt des Führungsfahrzeugs 21,
beispielsweise die laterale Mitte des Führungsfahrzeugs 21.
Eine punktiert dargestellte Linie 211 markiert den Bewegungsverlauf des
Referenzpunktes 210. Eine punktiert dargestellte Fläche 212 markiert
die Fahrspur des Führungsfahrzeugs 21, d. h. die
Bewegungsspur des Führungsfahrzeugs 21. Eine Linie 223 liegt
zwischen den Linien 222, 211, ihre genaue Lage
zwischen den Linien 222, 211 wird über
einen Priorisierungsfaktor festgelegt. Der Doppelpfeil Bo markiert
die Breite des Führungsfahrzeugs 21, der Doppelpfeil
Bs markiert die Breite der Fahrspur 22, der Doppelpfeil
dyo markiert den lateralen Abstand des Fahrzeugs 20 zum
Führungsfahrzeug 21, d. h. den Abstand des Fahrzeugs 20 zur
Linie 211. Der Doppelpfeil dys markiert den lateralen Abstand
des Fahrzeugs 20 von der Spurmitte 222, der Doppelpfeil
dyf markiert den lateralen Abstand des Fahrzeugs 20 zur
Linie 223 und der Doppelpfeil dx markiert den Längsabstand
des Fahrzeugs 20 zum Führungsfahrzeug 21.
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Die
lateralen Abstände dys, dyo, dyf können dabei
entweder als Abstände definiert sein, die sich auf die
momentane Position des Fahrzeugs 20 beziehen, oder als
Abstände definiert sein, die sich auf einen Positionspunkt
beziehen, den das Fahrzeug 20 nach dem Durchfahren einer
vorgegebenen Vorausschaustrecke voraussichtlich einnehmen wird.
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Aufgabe
des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems ist
es nun, den Fahrer des eigenen Fahrzeugs 20 bei der Querführung des
Fahrzeugs, d. h. beim Halten einer Fahrspur, zu unterstützen,
wobei die einzuhaltende Fahrspur durch eine Sollspurlinie bestimmt
wird. Dabei wird abhängig von dem im Fahrerassistenzsystem
zum Einsatz kommenden Verfahren eine der Linien 222, 211 oder 223 als
Sollspurlinie verwendet. So wird in Fällen, in denen die
Unterstützung im Sinne einer Spurfolgeregelung nach den Fahrspurbegrenzungen 220, 221 erfolgen
soll, die Linie 222 als Sollspurlinie verwendet. In Fällen,
in denen die Unterstützung im Sinne einer Objektfolgeregelung
nach dem Führungsfahrzeug 21 erfolgen soll, wird
die Linie 211 als Sollspurlinie verwendet. In Fällen,
in denen die Unterstützung hingegen sowohl nach den Fahrspurbegrenzungen 220, 221 als
auch nach dem Führungsfahrzeug 21 erfolgen soll,
wird die Linie 223 als Sollspurlinie verwendet. Bei einer solchen
kombinierten Berücksichtigung der Fahrspurbegrenzungen 220, 221 und
des Führungsfahrzeugs 21 kann dabei vorgesehen
sein, dass die Linie 223 nach Maßgabe eines Priorisierungsfaktors
zwischen den Linien 222 und 211 hin und her verschoben
wird, wobei der Priorisierungsfaktor vom Fahrer vorgebbar ist und/oder
fahrsituationsabhängig vorgegeben wird, insbesondere in
Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 20,
der Erkennbarkeit der Fahrspurbegrenzungen 220, 221,
des Vorhandenseins des Führungsfahrzeugs 21, oder
in Abhängigkeit eines Qualitätsmaßes,
das ein Gütemaß für die erkannten Fahrspurbegrenzungen 220, 221 oder
für das erkannte Führungsfahrzeug 21 darstellt.
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Gemäß 2 umfasst
das in dem Fahrzeug 20 vorgesehene Fahrerassistenzsystem 10 eine Spurerkennungseinrichtung 11,
eine Reglereinrichtung 12, eine Steuereinrichtung 13,
eine Anpassungseinheit 15 und eine Sensoranordnung 14.
Die Spurerkennungseinrichtung 11 ist zur Erfassung von Spurinformationen
Y vorgesehen, welche der Reglereinrichtung 12 und der Anpassungseinheit 15 zugeführt
werden. Die Sensoreinrichtung 14 ist zur Erfassung der
Fahrgeschwindigkeit v des eigenen Fahrzeugs 20 und zur
Erfassung eines an einer Lenkanlage des eigenen Fahrzeugs 20 eingestellten Ist-Lenkwinkels δist
vorgesehen. Je nach Ausgestaltung des Fahrerassistenzsystems 10 kann
die Sensoreinrichtung 14 zusätzlich eingerichtet
sein, eine Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit δ .ist zu erfassen und/oder
ein vom Fahrer auf ein Lenkrad der Lenkanlage des Fahrzeugs 20 ausgeübtes
Handmoment Mh zu erfassen. Des Weiteren stellt die Sensoreinrichtung 14 auch
die Information über die Breite Be des eigenen Fahrzeuges
zur Verfügung. Diese Größen werden von
der Sensoreinrichtung 14 als Zustandsinformationen Z ausgegeben.
Die Reglereinrichtung 12 berechnet aus den von der Spurerkennungseinrichtung
bereitgestellten Spurinformationen Y und der von der Sensoreinrichtung
als Zustandsinformation Z bereitgestellten Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeugs 20 einen Lenkstellsollwert X. Die Berechnung erfolgt
dabei derart, dass das Fahrzeug bei einer Durchführung
eines Lenkeingriffs gemäß dem berechneten Lenkstellsollwert
X automatisch auf einer Sollspurlinie geführt wird, wobei
die Sollspurlinie gemäß den Ausführungen
zur 1 eine der Linien 211, 222, 223 sein
kann. Die Anpassungseinheit 15 stellt eine Schnittstelle
zwischen der Reglereinrichtung 12 und der Steuereinrichtung 13 dar.
Sie berechnet aus dem Lenkstellsollwert X einen modifizierten Lenkstellsollwert
X' und stellt diesen modifizierten Lenkstellsollwert X' der Steuereinrichtung 13 als
Eingangsgröße zur Verfügung. Die Berechnung
des modifizierten Lenkstellsollwerts X' erfolgt dabei in Abhängigkeit
der von der Spurerkennungseinrichtung 11 bereitgestellten
Spurinformationen Y sowie in Abhängigkeit der von der Sensoreinrichtung 14 bereitgestellten
Zustandsinformationen Z.
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Die
Spurerkennungseinrichtung 11 umfasst in einer ersten Ausgestaltung
des Fahrerassistenzsystems 10 eine auf Videobildverarbeitung
basierte Lageerkennungsseinrichtung zur Erfassung der Fahrspurbegrenzungen 220, 221,
insbesondere der Fahrspurmarkierungen, und zur Ermittlung der Fahrspurbreite
Bs sowie zur Ermittlung des lateralen Abstands dys des Fahrzeugs
zur Spurmittellinie 222. Die Fahrspurbreite Bs und der
laterale Abstand dys zur Spurmittellinie 222 stellen fahrspurbezogene Spurinformationen
Ys dar, die von der Spurerkennungseinrichtung 11 als Spurinformationen
Y ausgegeben werden. In diesem Fall erfolgt die Unterstützung
nach der Spurmittellinie 222.
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In
einer zweiten Ausgestaltung des Fahrerassistenzsystems 10 umfasst
die Spurerkennungseinrichtung 11 eine Objekterkennungseinrichtung
zur Erfassung des vorausfahrenden Führungsfahrzeugs 21 und
zur Ermittlung des Längsabstands dx, des lateralen Abstands
dyo und zur Ermittlung der Breite Bo des Führungsfahrzeugs 21.
Diese Größen stellen objektbezogene Spurinformationen
Yo dar, die von der Spurerkennungseinrichtung als Spurinformationen
Y ausgegeben werden. In diesem Fall erfolgt die Unterstützung
nach der Spurlinie 211 des vorausfahrenden Führungsfahrzeugs 21.
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In
einer dritten Ausgestaltung des Fahrerassistenzsystems 10 umfasst
die Spurerkennungseinrichtung 11 sowohl die oben genannte
Lageerkennungsseinrichtung als auch die oben genannte Objekterkennungseinrichtung
und gibt als Spurinformationen Y die objektbasierten Spurinformationen
Yo und die fahrspurbezogenen Spurinformationen Ys als Spurinformationen
Y aus. In diesem Fall erfolgt die Regelung nach der zwischen der
Spurmittellinie 222 und der Spurlinie 211 liegenden
Spurlinie 223.
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Demnach
wird in Fällen, in denen die Spurerkennungseinrichtung 11 als
Spurinformationen Y lediglich die fahrspurbezogenen Spurinformationen
Ys ausgibt, die Spurmittellinie 222 als Sollspurlinie verwendet,
in Fällen, in denen die Spurerkennungseinrichtung 11 als
Spurinformationen Y lediglich die objektbasierten Spurinformationen
Yo ausgibt, die Spurlinie 211 des Führungsfahrzeugs 21 als
Sollspurlinie verwendet und in Fällen, in denen die Spurerkennungseinrichtung
als Spurinformationen Y sowohl die fahrspurbezogenen Spurinformationen
Ys als auch die objektbasierte Spurinformation Yo ausgibt, die Spurlinie 223 als
Sollspurlinie verwendet.
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3 zeigt
das Blockschaltbild des Fahrerassistenzsystems 10 für
den Fall, dass die Spurerkennungseinrichtung 11 sowohl
eine Objekterkennungseinrichtung 111 als auch eine Lageerkennungsseinrichtung 112 aufweist.
Die Reglereinrichtung 12 umfasst in diesem Fall einen Objektfolgeregler 121 und
einen Fahrspurfolgeregler 122. Der Objektfolgeregler 121 berechnet
aus den objektbasierten Spurinformationen Yo und der als Zustandsinformation
Z bereitgestellten Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs 20 einen
objektbasierten Lenkstellsollwert Xo und der Fahrspurfolgeregler 122 berechnet
entsprechend aus den fahrspurbezogenen Spurinformationen Ys und
der als Zustandsinformation Z bereitgestellten Fahrgeschwindigkeit
v des Fahrzeugs 20 einen fahrspurbezogenen Lenkstellsollwert
Xs. Der objektbezogene Lenkstellsollwert Xo wird dabei derart berechnet,
dass das Fahrzeug bei der Durchführung eines Lenkeingriffs
gemäß dem objektbasierten Lenkstellsollwert Xo
dem Führungsfahrzeug 21 entlang der Spurlinie 211 geführt
wird. Der fahrspurbezogene Lenkstellsollwert Xs wird derart berechnet, dass
das Fahrzeug bei der Durchführung eines Lenkeingriffs gemäß dem
fahrspurbezogenen Lenkstellsollwert Xs entlang der Spurmittellinie 222 geführt wird.
Eine Priorisierungseinrichtung 123 fusioniert den objektbasierten
Lenkstellsollwert Xo und den fahrspurbezogenen Lenkstellsollwert
Xs zu dem von der Reglereinrichtung ausgegebenen Lenkstellsollwert
X, wobei die Fusionierung durch gewichtete Mittelwertsbildung gemäß folgender
Formel erfolgt: X = α·Xo +
(1 – α)·Xs,wobei α einen
Priorisierungsfaktor darstellt, der einen Wert der zwischen 0 und
1 annehmen kann und der in Abhängigkeit der momentanen
Fahrsituation, insbesondere in Abhängigkeit davon, ob die
Fahrspur und die Fahrspurbegrenzungen 220, 221 und
das vorausfahrende Führungsfahrzeug 21 erkannt
werden oder in Abhängigkeit der Qualität dieser
Erkennung bestimmt wird. Zudem kann die Möglichkeit vorgesehen
sein, dass der Fahrer den Priorisierungsfaktor α über
eine Fahrereingabe, beispielsweise über eine Menüeingabe,
vorab festlegt oder in einem bestimmten Bereich variieren kann.
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Die
Reglereinrichtung 12 kann derart ausgebildet sein, dass
sie den Lenkstellsollwert X als ein Soll-Lenkmoment Ms berechnet
oder alternativ als einen Soll-Lenkwinkel δs berechnet.
Das Soll-Lenkmoment Ms stellt dabei ein Lenkmoment dar, das zusätzlich
zu einem vom Fahrer auf die Lenkanlage des Fahrzeugs 20 aufgebrachten
Handmoment auf die Lenkanlage ausgeübt werden muss, um
das Fahrzeug auf der Sollspurlinie zu halten. Entsprechend stellt
der Soll-Lenkwinkel δs einen Lenkwinkel dar, der an der
Lenkanlage des Fahrzeugs 20 eingestellt werden muss, um
das Fahrzeug auf der Sollspurlinie zu halten.
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Für
den Fall, dass der Lenkstellsollwert X als Soll-Lenkmoment Ms berechnet
wird, wird der modifizierte Lenkstellsollwert gemäß folgender
Formel berechnet: X' = β·Ms,wobei β einen
Anpassungsparameter darstellt, der Werte zwischen 0 und 1 annehmen
kann, und wobei Ms das Soll-Lenkmoment, d. h. den Lenkstellsollwert X,
darstellt.
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Falls
der Lenkstellsollwert X als Soll-Lenkwinkel δs berechnet
wird, wird der modifizierte Lenkstellsollwert X' gemäß folgender
Formel berechnet: X' = β·δs
+ (1 – β)·δist,wobei β einen
Anpassungsparameter darstellt, der ebenfalls Werte zwischen 0 und
1 annehmen kann, und wobei δs den Soll-Lenkwinkel dargestellt
und δist den an der Lenkanlage des Fahrzeugs 20 aktuell
eingestellten Ist-Lenkwinkel darstellt.
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In
beiden Fällen wird der Anpassungsparameter β in
Abhängigkeit der zur Verfügung gestellten Spurinformationen
Y und der Zustandsinformationen Z bestimmt, d. h. in Abhängigkeit
der momentanen Fahrsituation bestimmt. Die Bestimmung erfolgt dabei
anhand von Kennlinienfeldern, die in der Anpassungseinheit in einem
Kennfeldspeicher 152 hinterlegt sind.
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Die 4 bis 7 zeigen
verschiedene Beispiele für derartige Kennlinienfelder.
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Das
Kennlinienfeld gemäß 4 wird angewendet,
wenn die Unterstützung nach der Spurmittellinie 222 erfolgen
soll. In diesem Fall gilt β = β1a.
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Gemäß 4 hängt β1a
von dem lateralen Abstand dys und von der Fahrgeschwindigkeit v
ab. Bei minimaler Fahrgeschwindigkeit v nahe am Stillstand wird
die Kennlinie K10 der Bestimmung des Anpassungsfaktors β1a
zugrunde gelegt. Die Kennlinie K0 entspricht dem Wert β1a
= 1, d. h. dass der Lenkstellsollwert X bei minimaler Fahrgeschwindigkeit
v unverändert an die Steuereinrichtung 13 ausgegeben
wird. Man erhält somit bei minimaler Fahrgeschwindigkeit
v einen maximalen Automatisierungsgrad. Mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit
v bildet sich im Bereich um dys = 0 herum ein Graben aus, wie dies
anhand der Kennlinien K11, K12, K13 und der punktiert dargestellten
Pfeile v angedeutet ist. Die Bereiche Δs1, Δs2, Δs3
bezeichnen Toleranzbereiche, in denen der Anpassungsfaktor β1a
den Wert 0 annimmt. Durch den Wert β1a = 0 erreicht man,
dass der Lenkstellsollwert X derart modifiziert wird, dass der von
der Steuereinrichtung 13 entsprechend dem modifizierten
Lenkstellsollwert X' vorzunehmende Lenkeingriff in dem jeweiligen
Toleranzbereich vollständig unterdrückt wird.
Der Fahrer muss demnach bei einem im jeweiligen Toleranzbereich liegenden
lateralen Sollabstand dys manuell lenken und er erhält
vom Fahrerassistenzsystem 10 nur dann eine Unterstützung,
wenn der jeweilige Toleranzbereich verlassen wird. Die Eckpunkte
der Kennlinien K11, K12, K13 werden vorzugsweise zusätzlich in
Abhängigkeit der Fahrspurbreite Bs sowie der Fahrzeugbreite
Be bestimmt, nämlich derart, dass die Toleranzbereiche Δs1, Δs2, Δs3
mit zunehmender Fahrspurbreite Bs größer werden.
Damit erreicht man, dass der Fahrer auf breiten Straßen
in einem größeren Spurbereich manuell lenken muss
und somit im Vergleich zu schmalen Straßen erst später, nahe
an den Spurgrenzen, eine systemseitige Unterstützung erhält.
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Wenn
die Unterstützung nach dem Führungsfahrzeug 21,
d. h. nach der Spurlinie 211, erfolgen soll, wird der Anpassungsparameter β gemäß dem
in 5 gezeigten Kennlinienfeld bestimmt, d. h. es
gilt β = β1b. Das Kennlinienfeld gemäß 5 zeigt
den Zusammenhang zwischen dem Anpassungsparameter β1b und
dem lateralen Abstand dyo des Fahrzeugs 20 zum Führungsfahrzeug 21 und
der Fahrgeschwindigkeit v. Analog zu dem Kennlinienfeld gemäß 4 bildet
sich auch bei dem Kennlinienfeld gemäß 5 ein
mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit v breiter werdender Graben im
Bereich um dyo = 0 aus. Die Toleranzbereiche Δo1, Δo2, Δo3 werden
analog zu den Toleranzbereichen Δs1, Δs2, Δs3
mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit v größer, so
dass der Fahrer auch bei der objektbasierten Unterstützung
im niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereich eine höhere Unterstützung
erhält als im höheren Fahrgeschwindigkeitsbereich,
in dem der unterstützende Lenkeingriff später
einsetzt als im niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereich. Die Eckpunkte der
Kurven K21, K22, K23 können zudem in Abhängigkeit
der Breite Bo des Führungsfahrzeugs 21 variiert
werden, nämlich derart, dass die Toleranzbereiche Δo1, Δo2 Δo3
mit zunehmender Breite Bo größer werden.
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Bei
einer Unterstützung basierend sowohl auf den fahrspurbezogenen
Spurinformationen Ys als auch auf den objektbezogenen Spurinformationen
Yo erfolgt die Ermittlung des Anpassungsparameters anhand der Kennlinienfelder
gemäß 4 und gemäß 5,
d. h. die Werte der Anpassungsparameter β1a und β1b
werden miteinander zu einem kombinierten Anpassungsparameter β1c
zusammengefasst, beispielsweise durch gewichtete Mittelwertsbildung
gemäß der Formel β1c
= α·β1a + (1 – α)·β1b,wobei α den
vorgenannten Priorisierungsfaktor darstellt. Für die Berechnung
des modifizierten Lenkstellsignals X' gilt dann β = β1c.
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Es
kann vorteilhaft sein, neben den Kennlinienfeldern gemäß 4 und 5 zusätzlich
noch ein Kennlinienfeld gemäß 6 oder
ein Kennlinienfeld gemäß 7 bei der
Bestimmung des Anpassungsparameters β zu berücksichtigen.
Der Anpassungsparameter β wird dann gemäß der
Gleichung β = β1i·β2jmit
i = a, b oder c und j = a oder b berechnet.
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Der
Wert β2a wird dabei gemäß 6 bestimmt
und der Wert β2b wird gemäß 7 bestimmt.
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Der
Wert β2a weist gemäß 6 bei
kleiner Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit δ .ist einen maximalen Wert β2a
= 1 auf, der mit zunehmender Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit ab einem
bestimmten Wert der Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit δ .ist abnimmt und
ab einer Eingriffsschwelle δ .g einen minimalen Wert β2a =
0 erreicht. Die Eingriffsschwelle δ .g liegt oberhalb einer von der
Steuereinrichtung 13 realisierbaren Lenkwinkelgeschwindigkeit
und wird vorteilhafterweise mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit
v zu kleineren Werten hin verschoben, wie dies in der Figur durch
die gestrichelt dargestellte Kennlinie K31 und den punktiert dargestellten
Pfeil v angedeutet ist.
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Der
Wert β2b weist gemäß der in 7 gezeigten
Kennlinie K40 bei geringen Werten des vom Fahrer auf die Lenkanlage
ausgeübten Handmoments Mh einen maximalen Wert von β2b
= 1 auf, nimmt dann mit größer werdendem Handmoment
Mh ab einem bestimmten Wert des Handmoments Mh kontinuierlich ab
und weist bei einem oberhalb einer Eingriffsschwelle Mg liegenden
Wert des Handmoments Mh einen Wert von β2 = 0 auf. Die
Eingriffsschwelle Mg kann dabei mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit
v zu kleineren Werten hin verschoben werden, wie dies in der Figur
durch die gestrichelt dargestellte Kennlinie K41 und den punktiert
dargestellten Pfeil v angedeutet ist.
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Die
zusätzliche Berücksichtigung der in 6 oder 7 gezeigten
Kennlinien K30, K31 bzw. K40, K41 ermöglicht es, den von
der Steuereinrichtung 13 vorgenommenen Lenkeingriff zu
unterdrücken, wenn eine merkliche fahrerseitige Lenkaktivität
am Lenkrad des Fahrzeugs 20 festgestellt wird. Der Fahrer
kann somit durch merkliches Lenken die Wirkung des Fahrerassistenzsytems 10 reduzieren bzw.
aufheben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10017279
A1 [0002]
- - DE 19919644 C2 [0003]