DE102007050962A1

DE102007050962A1 - Kollisionswarnsystem für ein Fahrzeug und Verfahren zum Warnen eines Fahrers eines Fahrzeugs vor Kollisionen mit einem Objekt

Info

Publication number: DE102007050962A1
Application number: DE102007050962A
Authority: DE
Inventors: Sascha Dipl.-Ing. Knake-Langhorst
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2009-04-30

Abstract

Bei einem Kollisionswarnsystem zum Warnen eines Fahrers eines Fahrzeugs vor Kollisionen mit einem Objekt in einer Umgebung des Fahrzeugs, wobei das Kollisionswarnsystem umfasst: eine Sensorik (9) zum Detektieren eines Objektes in einer Umgebung des Fahrzeugs; eine Signalverarbeitungseinrichtung (10) zum Verarbeiten von Signalen der Sensorik (9), wobei ermittelbar sind ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt und eine Time-to-Collision (TTC) für die voraussichtliche Zeit bis zu der Kollision des Fahrzeugs mit dem Obejekt; eine Steuereinrichtung (11), die ausgebildet ist, ein von dem Abstand und der TTC abhängiges Steuersignal zum Steuern einer Signalausgabeeinrichtung (12) zu generieren; die Signalausgabeeinrichtung (12) zum Ausgeben eines von dem Fahrer wahrnehmbaren Warnsignals, kann die Reaktionszeit des Fahrers bei der Gefahr der Kollision verkürzt werden, wenn die Steuereinrichtung (11) ausgebildet ist, das Steuersignal derart zu generieren, dass das Warnsignal eine Charakteristik aufweist, die sowohl von einer Abweichung des Abstands von einem vorgegebenen Abstands-Schwellenwert als auch von einer Abweichung der TTC von einem vorgegebenen TTC-Schwellenwert abhängig ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kollisionswarnsystem zum Warnen eines Fahrers eines Fahrzeugs vor Kollisionen mit einem Objekt in einer Umgebung des Fahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Warnen eines Fahrers eines Fahrzeugs vor Kollisionen mit einem Objekt in einer Umgebung des Fahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 7.
Kollisionswarnsysteme in Fahrzeugen dienen dazu, die Fahrer der Fahrzeuge im fließenden Verkehr vor potentiellen Gefahren durch eine Kollision mit feststehenden oder bewegten Objekten, wie zum Beispiel vorausfahrende Fahrzeuge, zu warnen, um eine potentielle Kollision zu vermeiden. Hierzu wird die Umgebung der Fahrzeuge mit einer geeigneten Sensorik, die beispielsweise auf Radar- oder Lasertechnik beruht, nach Objekten abgesucht, mit denen die Gefahr einer Kollision besteht. Für die Beurteilung einer Kollisionsgefahr wird dann der Abstand zu einem Objekt sowie die zeitliche Änderung des Abstands detektiert. Aus dem Abstand und der zeitlichen Änderungsgeschwindigkeit wird ein so genannter Gefährdungs-Index berechnet und mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen. Unterschreitet der Gefährdungs-Index den Schwellenwert, wird ein von den Fahrern wahrnehmbares Warnsignal ausgegeben. Üblicherweise erfolgt die Warnung der Fahrer mit akustischen oder optischen (visuellen) Signalen. Die Warnsignale sind beispielsweise charakterisiert durch die Tonfrequenz, Wiederhol- bzw. Blinkfrequenz und Farbe. Üblich sind Warntöne mit einer festen Tonfrequenz und einer festen Wiederholfrequenz. Bei optischen Signalen sind Signale üblich mit einer festen Lichtfrequenz und einer festen Wiederholungsrate.
An den bekannten Kollisionswarnsystemen ist nachteilig, dass die ausgegebenen Warnsignale keine zusätzliche Information über die genaue Art der Gefahr enthalten. Die Fahrer müssen ein ausgegebenes Warnsignal zunächst anhand der konkreten Verkehrssituation interpretieren, bevor sie eine angemessene Reaktion zur Vermeidung einer bevorstehenden Kollision geben können. Die Zeit zur Erfassung der konkreten Verkehrssituation führt zu einer Verkürzung der für eine erforderliche Gegenmaßnahme (beispielsweise Gegenlenken) benötigt wird. Die Verkürzung der Zeit für verbleibende Gegenmaßnahmen kann zudem dazu führen, dass die Fahrer in Panik geraten und bei möglicherweise nur leicht kritischen Situationen sprunghaft überreagieren (beispielsweise Verreißen des Lenkrads, Vollbremsung). Derartige Überreaktionen führen ihrerseits zu einer Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer und des Fahrers selbst.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Kollisionswarnsystem und ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass dem Fahrer Informationen zu der Art einer Gefährdung gegeben werden.
Die Aufgabe wird durch ein Kollisionswarnsystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 7 gelöst.
Mit dem erfindungsgemäßen Kollisionswarnsystem sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, dass dem Fahrer durch eine Charakteristik des Warnsignals sowohl angezeigt wird, dass ein bestimmter Mindestabstand von einem Objekt unterschritten wird, als auch, dass sich der Abstand zu einem Objekt mit einer kollisionsgefährdenden Geschwindigkeit verringert. Der Fahrer kann allein auf Grund der Charakteristik des Warnsignals sofort erkennen, auf Grund welcher Gefährdungslage (Gefahrenart) die Warnung erfolgt. Der Fahrer muss somit nicht erst die konkrete Verkehrssituation erfassen und interpretieren, sondern kann allein auf Grund des Warnsignals geeignete Maßnahmen ergreifen, um eine mögliche Kollision zu vermeiden. Geeignete Maßnahmen können beispielsweise ein Verringern der Fahrgeschwindigkeit sein. Möglicherweise ist auch ein Ausweichmanöver erforderlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Warnsignal ein Leuchtsignal, ein Schallsignal und/oder ein haptisches Signal. Leuchtsignale und Schallsignale sind einfach zu realisieren und von dem Fahrer gut wahrnehmbar. Eine effektive Warnung erfolgt dabei insbesondere, wenn sowohl ein Leuchtsignal als auch Schallsignal ausgegeben wird. Als haptisches Signal kommt etwa eine Vibration am Lenkrad oder Fahrersitz entsprechend der Charakteristik in Betracht.
Vorteilhaft ist die Charakteristik des Warnsignals, charakterisiert durch eine Wiederholfrequenz und eine Signalfrequenz und/oder Signalintensität. Unter der Wiederholfrequenz wird die Frequenz verstanden, mit der das wahrnehmbare Signal ausgegeben wird. Besteht das Warnsignal aus einem Blinklicht, dann ist die Wiederholfrequenz durch die Frequenz der Lichterscheinungen gegeben. Unter der Signalfrequenz ist die Frequenz des auszugebenden Signals selbst gemeint. Bei einem optischen Signal ist dies die Frequenz des ausgestrahlten Lichts (Farbe), bei einem akustischen Signal die Tonhöhe. Mit Signalintensität ist allgemein gemeint, wie intensiv das Signal ausgegeben wird. Bei einem optischen Signal ist dies beispielsweise die Helligkeit des Lichts, bei einem akustischen Signal die Lautstärke.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Wiederholfrequenz abhängig von dem Abstand, und die Signalfrequenz und/oder Signalintensität ist abhängig von der TTC. Die Wiederholfrequenz und die Signalfrequenz und/oder Signalintensität sind Merk male des Warnsignals, die von dem Fahrer sehr gut auseinander gehalten und damit getrennt wahrgenommen werden können. Dies ist wichtig, um ohne unnötigen Zeitverlust die Art der Gefährdung erfassen zu können. Selbstverständlich kann die Zuordnung auch umgekehrt erfolgen, nämlich dass die Wiederholfrequenz abhängig ist von der TTC und die Signalfrequenz und/oder der Signalintensität abhängig ist von dem Abstand.
Eine Information über den Grad der Gefährdung (also die Wahrscheinlichkeit einer Kollision) erhält der Fahrer, wenn die Wiederholfrequenz mit abnehmendem Abstand ansteigt und die Signalfrequenz und/oder Signalintensität mit abnehmender TTC ansteigt. Auch diese Ausführungsform ist selbstverständlich mit umgekehrter Zuordnung realisierbar, nämlich dass die Wiederholfrequenz mit abnehmender TTC ansteigt und die Signalfrequenz und/oder Signalintensität mit abnehmendem Abstand ansteigt. Es ist zudem denkbar, dass nur die Wiederholfrequenz mit abnehmendem Abstand ansteigt oder mit abnehmender TTC ansteigt. Ebenso ist es denkbar, dass nur die Signalfrequenz und/oder Signalintensität mit abnehmender TTC ansteigt oder mit abnehmendem Abstand ansteigt. In den beiden zuletzt genannten Fällen erhält der Fahrer jedoch nicht mehr den vollen Informationsgehalt. Dennoch sind diese Ausführungsformen vom Erfindungsgedanken umfasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Sensorik zum Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen sowie die Charakteristik abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Vorteil bei dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit einer Kollisionswahrscheinlichkeit oder für bestimmte Gegenmaßnahmen wichtig ist. Beispielsweise ist bei einer zu hohen Fahrzeuggeschwindigkeit ein Ausweichen nur eingeschränkt möglich. Wenn der Fahrer unmittelbar oder mittelbar hierüber Informationen über das Warnsignal erhält, kann dies zu einem entscheidenden Zeitvorteil beim Reagieren auf die konkrete Verkehrssituation führen.
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Figuren anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und
2 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kollisionswarnsystems.
In 1 ist das Flussdiagramm 1 in der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Mit Hilfe einer geeigneten Sensorik werden Objekte in einer Umgebung eines Fahrzeugs in einem ersten Schritt 2 kontinuierlich detektiert. Unter einer kontinuierlichen Detektion ist zu verstehen, dass die Umgebung mit einer solchen Geschwindigkeit wiederholt auf Objekte untersucht wird, dass eine so rechtzeitige Warnung des Fahrers erfolgt, dass dieser eine möglicherweise bevorstehende Kollision durch sein Verhalten verhindern kann.
In einem nächsten Schritt 3 werden für jedes detektierte Objekt folgende Größen berechnet: Erstens der Abstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug; Zweitens die TTC für die voraussichtliche Zeit bis zu einer Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt. Die einem der Objekte zugeordnete TTC lässt sich aus dem Abstand zwischen dem Fahrzeug und diesem Objekt sowie der Änderungsgeschwindigkeit des Abstandes berechnen.
Darüber hinaus wird in dem Schritt 3 die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt.
Bei einem Unterschreiten von vorgegebenen Grenzen für den Abstand und/oder der TTC wird in einem Schritt 4 die Warnfunktion aktiviert.
In einem Schritt 5 wird auf Grund des Abstands und/oder der TTC ein Gefährdungspotential (ausgedrückt beispielsweise durch eine Wahrscheinlichkeit einer Kollision) auf Basis der jeweiligen Größe berechnet. Auf Grund dieser Berechnungen wird eine Charakteristik für das auszugebende Warnsignal bestimmt.
Mit einem zu der bestimmten Charakteristik des Warnsignals führenden Steuersignal wird in einem Schritt 6 eine Signalausgabeeinrichtung angesteuert, wodurch das Warnsignal für den Fahrer wahrnehmbar ausgegeben wird. In diesem Fall wird sowohl ein optisches Signal als auch akustisches Signal ausgegeben.
Der hier skizzierte Prozess (Schritte 2 bis 6) wird kontinuierlich wiederholt, was durch einen Pfeil 7 angedeutet ist.
In 2 ist ein Blockdiagramm 8 des erfindungsgemäßen Kollisionswarnsystems dargestellt.
Eine Sensorik 9 tastet eine Umgebung eines Fahrzeugs ab. Die ertastete Umgebung ist vorliegend auf einen Winkelbereich von etwa 60° bis 80° jeweils links und rechts von der aktuellen Fahrtrichtung beschränkt. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, einen größeren Winkelbereich bis hin zu einem Winkel von 360° um das Fahrzeug abzutasten. Die Ertastung erfolgt kontinuierlich. In der Sensorik 9 kommen so genannte Long-Range-Radar-Sensoren (LRR) zum Einsatz, die eine Reichweite von etwa 120 m haben. Da die LRR-Sensoren nur einen sehr beschränkten Winkelbereich erfassen, sind mehrere LRR-Sensoren mit unterschiedlichen Ausrichtungen, bezogen auf eine Fahrzeuglängsachse, vorgesehen. Die LRR-Sensoren werden durch Infrarot-Sensoren ergänzt. Die Infrarot-Sensoren haben eine Reichweite von etwa 100 m und decken einen größeren Winkelbereich ab als die LRR-Sensoren. Es können weitere Sensoren für den Nahbereich vorgesehen sein, etwa optische Kamerasysteme oder Ultraschallsysteme.
Die Sensorik 9 überträgt die ertasteten Umgebungsdaten an eine Signalverarbeitungseinrichtung 10. Die Signalverarbeitungseinrichtung 10 ist ausgebildet, Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs zu ermitteln. Es ist vorgesehen, dass die Objekte von der Signalverarbeitungseinrichtung 10 kategorisiert werden. Darunter ist zu verstehen, dass die Objekte bestimmten Gattungen, zum Beispiel Fahrzeugen oder feststehenden Hindernissen, zugeordnet werden. Die Kategorisierung kann bei der Bestimmung der Größe einer Gefährdung berücksichtigt werden.
Wenn die Signalverarbeitungseinrichtung 10 ein Objekt detektiert, ermittelt sie für dieses Objekt einen Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt sowie eine TTC für die voraussichtliche Zeit bis zu einer Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt. Die TTC wird hierbei aufgrund der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit (gemessen von einer geeigneten Sensorik) und der aktuellen Fahrtrichtung berechnet. Die Signalverarbeitungseinrichtung 10 kann auch so ausgebildet sein, dass sie den Abstand und die TTC nur für Objekte ermittelt, die aufgrund der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und der aktuellen Fahrtrichtung auf Kollisionskurs liegen.
Wird ein Objekt detektiert, mit dem die Gefahr einer Kollision besteht, werden der ermittelte Abstand und die ermittelte TTC an eine Steuereinrichtung 11 übertragen. Die Steuereinrichtung 11 berechnet aus diesen Größen sowie aus der Fahrzeuggeschwindigkeit jeweils ein Gefährdungspotential für den Abstand und die TTC. Aus den Gefährdungspotentialen für den Abstand und die TTC wird eine Charakteristik für ein Warnsignal bestimmt. Die Charakteristik ist charakterisiert durch eine Signalfrequenz/Signalintensität und eine Wiederholfrequenz. Der Abstand wird der Signalfrequenz/Signalintensität zugeordnet. Die TTC wird der Wiederholfrequenz zugeordnet. Die Steuereinrichtung 11 generiert zu der bestimmten Charakteristik ein geeignetes Steuersignal für eine Signalausgabeeinrichtung 12.
Die Signalausgabeeinrichtung 12 umfasst einen Lautsprecher und ein LED-Array (Light Emission Diode). Das LED-Array weist eine Mehrzahl von LEDs mit verschiedenen Farben auf, um verschiedene Farben, gegebenenfalls durch Farbmischung, abstrahlen zu können. Die Signalausgabeeinrichtung 12 gibt ein akustisches und optisches Warnsignal aus. Sowohl das akustische Warnsignal als auch das optische Warnsignal sind von dem Fahrer des Fahrzeugs mit seinen Sinnesorganen (Ohren, Augen) wahrnehmbar. Das ausgegebene Warnsignal weist die bestimmte Charakteristik auf.
Die Wiederholfrequenz des Warnsignals liegt im Bereich einiger Hertz (Hz).
Die Signalfrequenz des optischen Warnsignals liegt im Bereich des sichtbaren Lichts. Bei zunehmender Gefahr wird die Signalfrequenz weiter zum roten Spektralbereich hin bzw. in den roten Spektralbereich hinein verschoben.
Die Signalfrequenz des akustischen Warnsignals liegt im Bereich der für einen gesunden erwachsenen Menschen hörbaren Frequenzbereich. Bei zunehmender Gefahr wird die Signalfrequenz weiter zu höheren Tönen hin verschoben.

1: Flussdiagramm
2, 3, 4, 5, 6: Schritte
7: Pfeil
8: Blockdiagramm
9: Sensorik
10: Signalverarbeitungseinrichtung
11: Steuereinrichtung
12: Signalausgabeeinrichtung

Claims

Kollisionswarnsystem zum Warnen eines Fahrers eines Fahrzeugs vor Kollisionen mit einem Objekt in einer Umgebung des Fahrzeugs, wobei das Kollisionswarnsystem umfasst: – eine Sensorik (9) zum Detektieren eines Objektes in einer Umgebung des Fahrzeugs, – eine Signalverarbeitungseinrichtung (10) zum Verarbeiten von Signalen der Sensorik (9), wobei ermittelbar sind – ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt und – eine Time-to-Collision (TTC) für die voraussichtliche Zeit bis zu der Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt, – eine Steuereinrichtung (11), die ausgebildet ist, ein von dem Abstand und der TTC abhängiges Steuersignal zum Steuern einer Signalausgabeeinrichtung (12) zu generieren, – die Signalausgabeeinrichtung (12) zum Ausgeben eines von dem Fahrer wahrnehmbaren Warnsignals, – dadurch gekennzeichnet, dass – die Steuereinrichtung (11) ausgebildet ist, das Steuersignal derart zu generieren, dass das Warnsignal eine Charakteristik aufweist, die sowohl von einer Abweichung des Abstands von einem vorgegebenen Abstands-Schwellenwert als auch von einer Abweichung der TTC von einem vorgegebenen TTC-Schwellenwert abhängig ist.
Kollisionswarnsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal ein Leuchtsignal, ein Schallsignal und/oder ein haptisches Signal ist.
Kollisionswarnsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Charakteristik charakterisiert ist durch – eine Wiederholfrequenz und – eine Signalfrequenz und/oder Signalintensität.
Kollisionswarnsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Wiederholfrequenz abhängig ist von dem Abstand und – die Signalfrequenz und/oder Signalintensität abhängig ist von der TTC.
Kollisionswarnsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass – die Wiederholfrequenz mit abnehmendem Abstand ansteigt und – die Signalfrequenz und/oder Signalintensität mit abnehmender TTC ansteigt.
Kollisionswarnsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorik zum Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen ist, und dass die Charakteristik abhängig ist von der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Verfahren zum Warnen eines Fahrers eines Fahrzeugs vor Kollisionen mit einem Objekt in einer Umgebung des Fahrzeugs, mit den Schritten: – Detektieren des Objektes, – Ermitteln eines Abstandes zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt, – Ermitteln einer TTC bis zu einer Kollision zwischen dem Fahrzeug mit dem Objekt, – Generieren eines Steuersignals für eine Signalausgabeeinrichtung – Ausgeben eines Warnsignals in Abhängigkeit des Abstandes und der TTC, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal derart generiert wird, dass das Warnsignal eine Charakteristik aufweist, die sowohl von einer Abweichung des Abstandes von einem vorgegebenen Abstands-Schwellenwert als auch von einer Abweichung der TTC von einem vorgegebenen TTC-Schwellenwert abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Warnsignal ein Leuchtsignal, ein Schallsignal und/oder ein haptisches Signal ausgegeben werden/wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Charakteristik charakterisiert wird durch – eine Wiederholfrequenz und – eine Signalfrequenz und/oder Signalintensität.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die Wiederholfrequenz abhängig von dem Abstand gewählt wird und – die Signalfrequenz und/oder Signalintensität abhängig von der TTC gewählt werden/wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass – die Wiederholfrequenz mit abnehmendem Abstand erhöht wird und – die Signalfrequenz und/oder Signalintensität mit abnehmender TTC erhöht werden/wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit detektiert wird, und dass die Charakteristik von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig gemacht wird.