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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung
eines Fahrzeugs bei vorzeitigem Erkennen einer unvermeidbaren Kollision
mit einem Hindernis.
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Ein
Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung eines Fahrzeugs zur Kollisionsvermeidung
ist in der
WO 2000/61413
A1 im Rahmen eines Spurhaltesystems bzw. Spurverlassens-Warnsystem
beschrieben. Hier wird zur Kollisionsvermeidung ein Sollweg des
Fahrzeugs ermittelt und mit dem Istweg des Fahrzeugs verglichen.
In Abhängigkeit vom Ergebnis der vergleichenden Betrachtung
wird dann mindestens eine Radbremse angesteuert. Wird das Fahrzeug
bereits abgebremst, so kann auch an einer Radbremse der Bremsdruck
angehoben, und an der anderen Radbremse derselben Achse der Bremsdruck
abgesenkt werden. Das Absenken des Bremsdrucks an einem Rad und
das gleichzeitige Anheben des Bremsdrucks an einem anderen Rad derselben Achse
sollen derart erfolgen, dass das Fahrzeug nicht weniger als zuvor
abgebremst wird. Durch einen derartigen Eingriff wird bewirkt, dass
der Fahrer ein leichtes Auslenken des Fahrzeugs verspürt.
Dadurch soll dem Fahrer mitgeteilt werden, dass er den ermittelten
Sollweg verlässt.
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Weiter
offenbart die
DE
10 2005 003 274 A1 ein Verfahren zur Vermeidung oder Minderung
der Folgen von Kollisionen beim Ausweichen von Hindernissen, wobei
wenigstens ein Hindernis erkannt wird und die Daten des Hindernisses
ermittelt werden. Auf der Basis dieser Daten wird zur Unterstützung
eines Ausweichvorgangs eine günstige Fahrzeugverzögerung
ermittelt und das Fahrzeug in einer Notsituation entsprechend verzögert,
so dass der Fahrer in die Lage versetzt wird, eine günstige
Ausweichtrajektorie zu fahren. Der Bremseingriff erfolgt zu einem
Zeitpunkt, ab dem eine Kollision nur noch durch eine richtige Kombination
von Bremsen und Lenken vermieden werden kann. In einer Weiterbildung
wird zusätzlich in die Lenkung eingegriffen, um eine Kollision
abzuwenden. Auf die Vorgehensweise hinsichtlich der Minderung der
Folgen einer Kollision wird nicht eingegangen.
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Trotz
derartiger Systeme können Verkehrssituationen auftreten,
bei denen eine Kollision mit einem Hindernis nicht mehr verhindert
werden kann. Zwar können die genannten Systeme helfen,
die Wahrscheinlichkeit einer Kollision und/oder die bei einer Kollision
resultierende Krafteinwirkung zu senken, der tatsächliche
Schaden ist aber von vielen weiteren Parametern abhängig.
Im ungünstigsten Fall kann ein – vom Fahrer oder
durch ein unterstützendes System – eingeleitetes
Ausweichmanöver zu einem seitlichen Aufprall am Hindernis
führen, welcher zu schwerwiegenderen Folgen für
die Insassen führen kann, als sie bei einer Frontalkollision
mit dem Hindernis auftreten würden.
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Schließlich
offenbart die gattungsbildende
DE 103 28 062 A1 ein Verfahren zur Verbesserung der
Sicherheit von an einem Unfall beteiligten Verkehrsteilnehmern,
indem bei vorzeitigem Erkennen des Unfalls Maßnahmen zur
Reduzierung der Unfallfolgen für und unter Berücksichtigung
sämtlicher an einem unvermeidbaren Unfall beteiligter Verkehrsteilnehmer
eingeleitet werden. Dabei wird insbesondere in Abhängigkeit
von ermittelten potentiellen Unfallschäden ein Eingriff
in das Bremssystem, das Lenksystem, das Fahrwerksystem, die Motorsteuerung oder
das Rückhaltesystem eingeleitet. Mit diesen Eingriffen
wird die Bewegung des Fahrzeugs zur Vermeidung des Unfalls bzw.
zur Reduzierung der Unfallfolgen beeinflusst.
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Aufgabe
der Erfindung ist es nun, ein verbessertes Verfahren hinsichtlich
einer konkreten Eingriffsmöglichkeit in die Fahrzeugsteuerung
zur Beeinflussung der Bewegung eines Fahrzeugs bei vorzeitigem Erkennen
einer unvermeidbaren Kollision mit einem Hindernis anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand
des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen
Patentansprüche.
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Die
Erfindung bedient sich des Funktionsprinzips einer ABS-Regelung,
bei der die Bremskraft dadurch erhöht wird, dass die Räder
nicht permanent blockiert werden, sondern ein gewisser Schlupf für
jedes Rad separat zugelassen wird. Die Reibung zwischen dem Rad
und der Fahrbahn kann auf diese Art stark erhöht und zwischen
den Rädern gleichmäßig (oder nach Vorgaben)
verteilt werden. Durch nicht ganz blockierte Räder bei
einem Bremsvorgang ermöglicht das ABS auch eine Kraftverteilung
für die Querdynamik, d. h. es kann auch bei einer Vollbremsung
geringfügig gelenkt werden. Die Kraftverteilung zwischen
Lenken und Bremsen zur Beeinflussung der Längsbeschleunigung
und der Querbeschleunigung des Fahrzeugs wird somit durch den jeweils
zugelassenen Räderschlupf vorgegeben. Dieser wird bei einer
herkömmlichen ABS-Regelung abhängig von den odometrischen
Daten des Fahrzeuges eingestellt.
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Der
Erfindung hegt somit in erster Linie die Erkenntnis zugrunde, dass
durch eine Steuerung oder Regelung des Radschlupfes ein Eingriff
sowohl in die Längsdynamik, als auch in die Querdynamik des
Fahrzeugs möglich ist. Aufgrund der vom Fahrer angeforderten
Längsbeschleunigung und des angeforderten Lenkwinkels werden
Reibungskräfte an den Rädern erzeugt. Durch eine
Ansteuerung der Bremsen können diese Reibungskräfte
nun derart verteilt werden, dass sie entsprechend der Verteilung bzw.
ihrem Verhältnis zueinander einen verstärkten Eingriff
in die Längsbeschleunigung oder die Querbeschleunigung
des Fahrzeugs zulassen bzw. ermöglichen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Beeinflussung der
Bewegung eines Fahrzeugs zeichnet sich folglich dadurch aus, bei
vorzeitigem Erkennen einer unvermeidbaren Kollision die aus einer
vom Fahrer angeforderten Längsbeschleunigung und eines
vom Fahrer angeforderten Lenkwinkels resultierenden Reibungskräfte
zur Optimierung der Bewegungstrajektorie des Fahrzeugs in Abhängigkeit
eines vorausberechneten Crashverhaltens der Unfallbeteiligten verteilt
werden. Dies bedeutet, dass in Abhängigkeit vom angeforderten
Lenk- und Bremsmoment eine derartige Umverteilung der aufgrund der Anforderung
resultierenden Reibungskräfte stattfindet, so dass bei
der eintretenden Kollision ein geringerer oder sogar minimaler Schaden
eintritt.
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Bei
der Längsbeschleunigung wird es sich in der Regel um eine
negative Beschleunigung, also eine Verzögerung handeln.
Unter Umständen kann auch eine positive Beschleunigung
gemeint sein, z. B. dann, wenn der Fahrer der Ansicht ist, dass
eine Kollision mit einem Hindernis durch eine Fahrzeugbeschleunigung
zu vermeiden wäre oder der Schaden geringer ist. Unter
einem Hindernis sind stehende und bewegte Hindernisse, wie z. B
andere Verkehrsteilnehmer zu verstehen.
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Ein
weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt in der Vorausberechnung
des Crashverhaltens des mindestens einen Unfallbeteiligten und die
Beeinflussung der Bewegungstrajektorie in Abhängigkeit
von dieser Berechnung.
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Als
Crashverhalten ist dabei die Abhängigkeit der auftretenden
Unfallfolgen (Sach- und Personenschäden, Überrollrisiko,
Gefährdung weiterer Verkehrsteilnehmer etc.) bei einem
Hindernis und/oder beim eigenen Fahrzeug von den Crashparametern
(Parametern des Zusammenstoßes) zu verstehen. Die Crashparameter
können dabei z. B. der Kollisionsbereich, Kollisionswinkel
und der zeitliche Verlauf der Krafteinwirkung auf das Fahrzeug von
außen sein, sowie die Kräfte die innerhalb des
eigenen Fahrzeuges und ggf. des Hindernisses im Crashverlauf entstehen,
wie z. B. eine Stauchung der Fahrgastzelle, die aufgrund einer bestimmten
Gewichtsverteilung im Fahrzeug bei einem Zusammenstoß auftritt.
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Das
Crashverhalten kann in Form einer mathematischen Funktion, einer
Funktionenschar und/oder Parameterschar und/oder einer Simulation errechnet
und/oder weiterverarbeitet werden. Das Crashverhalten des eigenen
Fahrzeugs kann größtenteils auch vor dem Eintritt
der kritischen Situation errechnet und ggf. abhängig vom
aktuellen Zustand des Fahrzeugs und seiner Belegung und Beladung kurz
vor der Crashsituation aktualisiert werden. Die Bestimmung mehrerer
Parameter des Crashverhaltens kann auch auf empirischen Versuchen
(Crashversuche) mit dem Fahrzeug desselben Typs basieren. Die Vorausberechnung
des wahrscheinlichen Crashverhaltens des Hindernisses kann mittels
einer sensorischen Erfassung durch das Fahrzeug erfolgen.
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Vorteilhafterweise
erfolgt die Verteilung der Reibungskräfte durch Regelung
des Radschlupfes an mindestens einem Rad. Dies bedeutet, dass der Radschlupf
an jedem Rad derart geregelt wird, dass die Wirksamkeit des vom
Fahrer getätigten Eingriffs in die Fahrzeugsteuerung in
Abhängigkeit des vorausberechneten Crashverhaltens der
Unfallbeteiligten durch entsprechendes Blockieren und Durchdrehen
der Räder geregelt wird. Die Regelung des Radschlupfes
zur Erhöhung der Bremskraft bzw. zum Erreichen einer vorgegebenen
bzw. maximalen Bremskraft kann hierbei analog der Radschlupfregelung
eines ABS-Systems erfolgen, d. h. die Räder werden nicht
permanent blockiert, sondern es wird ggf. für jedes Rad
ein kontrolliertes Durchdrehen zugelassen. Soll aufgrund des vorausberechneten
Crashverhaltens eine stärkere Beeinflussung der Querbeschleunigung
in eine bestimmte Richtung zugelassen werden, werden die Räder
weniger blockiert, so dass ein Lenken zugelassen wird. Die Stärke
der entsprechenden Querbeschleunigung und die Funktion ihrer Änderung über
die Zeit kann dabei präzise dosiert werden. Unter gewissen
Umständen, kann durch die Regelung des Radschlupfes auch
ein Drehen des Fahrzeugs eingeleitet werden, wenn dies für
die aktuelle Verkehrsituation zur Reduzierung der Unfallfolgen von
Vorteil ist.
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Handelt
es sich bei der vom Fahrer angeforderten Längebeschleunigung
um eine negative Beschleunigung, also eine Verzögerung,
dann würde das erfindungsgemäße Verfahren
seine Effektivität hauptsächlich nur dann entfalten,
wenn eine Verzögerung angefordert wird, die stark genug
ist, dass mindestens ein Rad zu mindestens einem Zeitpunkt blockiert
wird. Prinzipiell trifft dies auf die meisten kritischen Situationen
zu. Für den Fall, dass der Fahrer nicht stark genug auf
das Bremspedal tritt, sind jedoch Verfahren zur Verstärkung
der Bremswirkung bekannt, die bei einem registrierten Druckanstieg
im Bremssystem, der einen vorgegebenen Druckgrenzwert überschreitet,
eine Vollbremsung einleiten. Dies bedeutet, dass selbst dann, wenn
der Fahrer nur relativ kurz, aber sehr schnell auf das Bremspedal
tritt, die volle Bremskraft aufgebaut und solange gehalten wird,
solange der Fahrer das Bremspedal nicht schwächer, als
eine erforderliche Mindestkraft drückt.
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Um
auch bei derartigen Fällen, bei denen der Fahrer nicht
stark genug auf das Bremspedal tritt, eine erfindungsgemäße
Verteilung der Reibungskräfte durch Regelung des Radschlupfes
ermöglichen zu können, wird bei der vom Fahrer
angeforderten Verzögerungswirkung auch eine vom Fahrer
gewünschte Verzögerungswirkung und/oder eine automatisch angeforderte
Verzögerungswirkung berücksichtigt. Bei der automatisch
angeforderten Verzögerungswirkung kann es sich bspw. um
die durch ein Bremsunterstützungssystem oder ein Geschwindigkeitsregelsystem
(ggf. mit Abstandskontrolle) oder durch einen sonstigen Bremsassistenten
angeforderte Verzögerungswirkung handeln. Ist das Fahrzeug
mit einem System zur autonomen Längsbeschleunigung ausgestattet,
kann sogar die von diesem System erzeugte Verzögerungswirkung
berücksichtigt werden. Das erfindungsgemäße
Verfahren ist ebenfalls auf voll- oder teilautomatisch fahrende
Fahrzeuge angewandt werden.
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Vorteilhafterweise
ist die Verteilung der Reibungskräfte zur Beeinflussung
der Längsbeschleunigung und Querbeschleunigung über
die Zeit nicht konstant, sondern variabel, so dass eine in Abhängigkeit
von dem vorausberechneten Crashverhalten der Unfallbeteiligten optimale
Bahnkurve gefahren werden kann und reduzierte oder minimierte Unfallfolgen
eintreten. Abhängig von der Verkehrssituation kann auch
ein möglichst kurzer Bremsweg das Ziel sein. Dies würde
die Erhöhung der Längsbescheunigung unter dem
weitgehenden Verzicht auf die Beeinflussung der Querbeschleunigung,
insbesondere durch eine Lenkung bedeuten. So kann die Verteilung
der Reibungskräfte auch in Abhängigkeit von den
sich ändernden Umgebungsinformationen kontinuierlich neu
ermittelt bzw. daran angepasst werden.
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Falls
eine Beeinflussung der Verteilung der Reibungskräfte zum
Optimieren der Bewegungstrajektorie in Abhängigkeit vom
vorausberechneten Crashverhalten hinsichtlich einer Schadensreduzierung
oder Minimierung bei der Kollision nicht ausreicht, kann zusätzlich
ein Eingriff in die Steuerung einer vorhandenen Aktivlenkung erfolgen,
und zwar derart, dass mittels der Aktivlenkung die Bewegungstrajektorie
bzw. Lenkung in Abhängigkeit des vom Fahrer vorgegebenen
bzw. angeforderten Lenkwinkels hinsichtlich einer Schadensreduzierung
oder Schadensminimierung optimiert wird. Die sog. Aktivlenkung ermöglicht
prinzipiell eine noch präzisere und direktere Lenkung,
indem der vom Fahrer per Lenkrad vorgegebene Lenkwinkel je nach
Fahrsituation variiert wird. Dies kann mittels eines automatisch veränderlichen Übersetzungsfaktors
zwischen dem Lenkrad und dem entsprechenden Antriebsystem realisiert
werden. Dieses Verfahren bzw. System kann somit auch zum Erreichen
einer hinsichtlich des Schadens optimalen Kollision bei einer unvermeidbaren
Kollision herangezogen werden.
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Vorteilhafterweise
werden die Unfallfolgen bei den Unfallbeteiligten in Abhängigkeit
von dem vorausberechneten Crashverhalten des mindestens eines Hindernisses
und/oder des bekannten oder errechneten Crashverhaltes des Fahrzeuges
vor dem Eintritt der Kollision errechnet. Dies kann durch eine Vorausberechnung
der Lage der Knautschzonen und/oder der Lage der besonders gefährdeten
Zonen am Hindernis und/oder des bekannten Crashverhaltens des eigenen
Fahrzeugs erfolgen. Ist die Lage der Knautschzonen und der besonders
gefährdeten bzw. zu meidenden Zonen am Fahrzeug oder Hindernis
bekannt, können die Unfallfolgen einer oder mehrerer möglichen
Kollision bzw. bei mehreren unterschiedlichen Kollisionsszenarien
z. B. für mehrere mögliche Varianten entsprechender
Parametersätze vorausberechnet werden. Die entsprechende
Berechnung der Unfallfolgen für verschiedene mögliche Kollisionsparameter
kann auch parallel auf verschiedenen Prozessoren oder Prozessorkernen
oder quasiparallel mittels eines sog. prioritätsgesteuerten Scheduling
durchgeführt werden, die anschließend miteinander
verglichen werden können.
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Sowohl
die Knautschzonen, wie auch die besonders gefährdeten Zonen
am Hindernis können bspw. aus den Daten eines Umfeldsensierungs-Systems – insbesondere
eines Kamerasystems – vorausberechnet werden. Sind bspw.
aus den Daten des Umfeldsensierungs-Systems die Hindernisumrisse oder
sogar vorhandene Achsenpositionen und/oder die Positionen der Leuchten
des Hindernisses erkennbar bzw. ermittelbar, kann in Abhängigkeit
von diesen Informationen und/oder in Abhängigkeit von bekannten
typischen baulichen Eigenschaften eines Hindernisses einer bestimmten
Klasse (z. B. eines PKWs, LKWs oder Wohnmobils) wiederum eine Ermittlung
der Lage der Knautschzonen bzw. der besonders zu meidenden Stellen
am Hindernis stattfinden, und diese für eine Vorausberechung
der Position der Knautschzonen bzw. der besonders zu meidenden Stellen
zum Zeitpunkt der möglichen Kollision herangezogen werden.
Sind solche Zonen und deren Position zum Zeitpunkt der Kollision
bekannt, kann bei einer wahrscheinlichen Kollision mit dem Hindernis
die Bewegung des Fahrzeugs derart beeinflusst werden, dass das Fahrzeug
einer solchen Bewegungstrajektorie folgt, die das Fahrzeug weg von
den Gefahrenzonen und in Richtung der Knautschzonen am Hindernis
führt. Die Ermittlung genannter Stellen eines Hindernisses
kann auch mittels automatischer Auswertung der Bilder einer Infrarotkamera
erfolgen. Diese Bilder geben Aufschluss über das Vorhandensein
von Personen, wodurch z. B. die Sitzbelegung eines anderen Fahrzeuges
ermittelt werden kann. Aus dem Bild der Wärmekamera erschließt
sich auch die Lage der erhitzten Bereiche des Fahrzeugs – z.
B. der Motorhaube – was wiederum der automatischen Erkennung
der Knautschzonen dienen kann.
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Vorteilhafterweise
kann die Lageerkennung der Knautschzonen und der besonders zu meidenden
Zonen eines Fahrzeuges unter anderem in Abhängigkeit von
der Erkennung der Position seiner Achsen erfolgen. Die Basis der
Erkennung der Achsenposition kann die Segmentierung der Reifen im Bild
der Kamera sein, wobei die Segmentierung aufgrund der Reflexionseigenschaften
sowie dem Erkennen der Drehung der Räder erfolgen kann.
Die Segmentierung kann mittels der aus Bildverarbeitung/Objekterkennung
bekannten Prinzipien erfolgen. Die Bestimmung der aktuellen Lage
und der Ausrichtung des Hindernisses kann ebenfalls mittels einer
Bilderverarbeitung erfolgen, da sich aus der Lage der Räder
Rückschlüsse über die Lage der Achsen,
und somit auch Rückschlüsse über die
Lage und die Ausrichtung des möglichen Unfallgegners ziehen
lassen. Zusätzlich kann eine Datenfusion mit einem Abstandssensor,
insbesondere mit einem hoch auflösendem Radar- oder Lidarsensor
erfolgen.
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Neben
der bereits erwähnten Lage der Knautschzonen können
noch andere Daten des Hindernisses, wie z. B. ermittelte Daten über
die Objektklasse des Hindernisses für die Optimierung der
Bewegungstrajektorie bzw. die Vorausberechnung des Crashverhaltens
herangezogen werden. Ist die Objektklasse des Hindernisses bekannt,
kann anhand der ermittelten Objektklasse auch dann auf eine ungefähre
Verteilung der Knautschzonen und/oder der gefährlichen
Zonen geschlossen werden, wenn die tatsächliche Position
der Zonen aus den Bilddaten nicht erkennbar ist. Hierbei kann auch
berücksichtigt werden, dass die Effektivität der
Knautschzonen bzw. die von der Krafteinwirkung an den besonders
gefährdeten Zonen des Fahrzeugs ausgehende Gefahr von den übrigen
Parametern des Zusammenstoßes und letztlich von der Aufprallgeschwindigkeit
abhängt.
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Vorteilhafterweise
wird die Bewegungstrajektorie in Abhängigkeit vom vorausberechneten Crashverhalten
derart optimiert, dass sich bei der Kollision derartige Kollisionsparameter
einstellen, die zu einem minimalen Gesamtschaden bei der Kollision
führen. Dies bedeutet, dass bei einer vorausberechneten
unvermeidbaren Kollision in Abhängigkeit von der aktuellen
Verkehrssituation bestimmte Kollisionsparameter ermittelt werden, die
bei der tatsächlichen Kollision erreicht werden sollen.
Die Kollisionsparameter werden derart ermittelt bzw. vorgegeben, dass
sich ein minimaler Gesamtschaden einstellt. Ergibt sich bspw. aufgrund
der aktuellen Verkehrsituation, dass ein Frontalzusammenstoß mit
geringerer Geschwindigkeit weniger Schäden verursacht als
ein Seitencrash mit ggf. höherer Geschwindigkeit, wird vorgegeben,
dass die Bewegung des Fahrzeugs durch eine entsprechende Verteilung
der Reibungskräfte derart beeinflusst werden muss, dass
sich ein Frontalzusammenstoß bei geringer Geschwindigkeit einstellt.
Die zum Erreichen der vorgegebenen Kollisionsparameter notwenige
Bewegungstrajektorie wird dementsprechend optimiert.
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Vorteilhafterweise
wird der minimale Gesamtschaden mittels einer Entscheidungsmatrix
aus verschiedenen Kollisionsparametern bei verschiedenen Unfallbeteiligten
und/oder verschiedenen möglichen Crashszenarien ermittelt.
Die Entscheidungsmatrix kann die gesamten Unfallschäden
bei mindestens einem Unfallbeteiligten im Falle verschiedener möglicher
Beeinflussungen der Bewegung eines Kraftfahrzeuges und der entsprechenden
resultierenden Kollisionsparameter errechnen. Durch eine Gewichtung
der Unfallschäden verschiedener Arten (Blechschäden,
kritischer Krafteinwirkung auf die Insassen und/oder auf die Systeme
eines Fahrzeuges) und/oder der Unfallschäden verschiedener
Unfallbeteiligten kann eine solche Beeinflussung der Bewegung eines
Kraftfahrzeugs errechnet werden, die der Minimierung der (Gesamt-)Unfallfolgen
dient. Die Entscheidungsmatrix kann die errechneten möglichen
Unfallschäden auch in Abhängigkeit von deren jeweiligen
Auftrittswahrscheinlichkeit gewichten. Die optimalen oder nahezu
optimalen Parameter zur Beeinflussung der Bewegungstrajektorie zur
Minimierung der Unfallfolgen können auch iterativ, also
durch eine schrittweise Annäherung an das angestrebte Optimum
errechnet werden.
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Bei
den Kollisionsparametern kann es sich bspw. um einen Kollisionswinkel
zwischen Fahrzeug und Hindernis und/oder um einen Kollisionsbereich am
Fahrzeug und/oder einen Kollisionsbereich am Hindernis und/oder
um eine Krafteinwirkrichtung am Fahrzeug und/oder am Hindernis und/oder
um einen zeitlichen Verlauf der Krafteinwirkung und/oder um die
Geschwindigkeit während der Kollision und/oder um eine
Gesamtenergie und/oder um eine Aufprallgeschwindigkeit handeln.
Diese Kollisionsparameter können in Abhängigkeit
vom vorausberechneten Crashverhalten unterschiedlich vorgegeben
werden.
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Eine
Vorgabe eines Kollisionsbereichs am Fahrzeug und/oder am Hindernis
und/oder eine Vorgabe eines Kollisionswinkels zwischen Fahrzeug
und Hindernis sind von Vorteil, da das Crashverhalten eines Fahrzeugs
sehr stark richtungsabhängig ist. So ist z. B. ein frontaler
Zusammenstoß für die Insassen in der Regel meist
viel günstiger als ein Seitencrash mit derselben Aufprallkraft
oder ein Überrollen des Fahrzeugs. So kann ein Fahrzeug
bei einer wahrscheinlichen seitlichen Kollision durch unterschiedlich
starke Ansteuerung der Radbremsen bzw. durch Eingriff in die Aktivlenkung
so gedreht werden, dass der Aufprall mit der Front- oder Heckpartie
des eigenen Fahrzeugs erfolgt. Es können jedoch auch Verkehrssituationen
vorliegen, bei denen ein Seitencrash gegenüber einem Frontalzusammenstoß aufgrund
eines geringeren Schadens für die Fahrzeuginsassen zu bevorzugen
wäre. Die Auswahl der für die jeweilige Verkehrssituation
optimalen Kollisionsparameter erfolgt in Abhängigkeit vom
vorausberechneten Crashverhalten mindestens eines Unfallbeteiligten.
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Vorteilhafterweise
können bei der Ermittlung der optimalen Bewegungstrajektorie
und/oder der Kollisionsparameter verschiedene Informationen oder
Signale berücksichtigt werden. Bei der Ermittlung des Kollisionswinkels
und/oder Kollisionsbereichs am eigenen Fahrzeug kann grundsätzlich
davon ausgegangen werden, dass ein Frontalzusammenstoß mit
dem Hindernis besser ist, als ein seitlicher Zusammenstoß mit
gleicher Aufprallkraft. Liegen jedoch spezielle Informationen vor,
bei denen davon auszugehen ist, dass ein Seitencrash gegenüber einen
Frontalzusammenstoß bei dieser Verkehrssituation von Vorteil
wäre, kann auch ein anderer Kollisionswinkel oder Kollisionsbereich
am eigenen Fahrzeug vorgegeben werden.
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So
kann bspw. auch die Information über die Sitzbelegung des
eigenen Fahrzeugs dazu benutzt werden, die Bewegungstrajektorie
oder bestimmte Kollisionsparameter hinsichtlich einer Reduzierung oder
Minimierung der Unfallfolgen mit dem Hindernis zu optimieren, indem
diese Information bei der Berechnung des Crashverhaltens berücksichtigt
wird. Die Information bzgl. der Sitzbelegung kann mittels einer
Sitzbelegungserkennung, insbesondere aus den Daten einer Sitzbelegungsmatte
oder einer Innenraumkamera gewonnen werden. Ist z. B. der Beifahrersitz
nicht belegt, kann anstelle einer frontalen Kollision ein sog. Offsetcrash – also
ein in Richtung des Beifahrersitzes verschobener Frontalzusammenstoß – herbeigeführt
werden. Umgekehrt könnte bei einem vermuteten Offsetcrash
mit belegtem Beifahrersitz z. B. bei einer hohen Geschwindigkeit,
die zu tödlichen Verletzungen des Beifahrers führen
kann, derart in die Regelung der Radbremsen und ggf. in die Regelung
der Lenkung eingegriffen werden, dass stattdessen ein normaler Frontalzusammenstoß herbeigeführt
wird, was eine optimale Nutzung der Knautschzone und eine solche
Verteilung der Krafteinwirkung bedeuten würde, bei der
alle Insassen eine bestmögliche Überlebenschance
haben. Bei einem nichtvermeidbaren Seitencrash mit einem wenig ausgedehnten
Hindernis (z. B. Baum) kann eine derartige Beeinflussung der Bewegung
bzw. Bewegungstrajektorie des Fahrzeugs erfolgen, dass der Einschlag
an einer Stelle des Fahrzeugs erfolgt, hinter der kein Insasse sitzt.
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Neben
der Sitzbelegung kann die Optimierung der Bewegungstrajektorie und/oder
der Kollisionsparameter auch in Abhängigkeit von einer
ermittelten Insassenklasse (Erwachsener, Kind oder Baby) der Insassen
und/oder der vorausberechnete Sitzposition der Insassen, insbesondere
die Kopfposition der Insassen zum vorausberechneten Zeitpunkt der
Kollision erfolgen. Die Insassenklasse und/oder die vorausberechnete
Sitzposition und/oder Kopfposition kann wiederum aus den ermittelten
Daten über die aktuelle Sitz- oder Kopfposition einer Innenraumkamera
extrapoliert werden.
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Vorteilhafterweise
können die optimale Bewegungstrajektorie und/oder die Kollisionsparameter auch
in Abhängigkeit von vorausberechneten möglichen
Kollisionen und/oder ihren Kollisionswahrscheinlichkeiten und/oder
von einer vorausberechneten Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion
der Kollisionsposition und/oder den geschätzten Unfallfolgen am
Fahrzeug und/oder der an der Kollision beteiligten Personen und/oder
des Hindernisses vorgegeben werden. Dabei kann eine Priorisierung
der möglichen Crashrisiken erfolgen. Die Ermittlung möglicher
Kollisionen oder Schäden kann auf verschiedene Arten erfolgen.
Da sich die Position der anderen Verkehrsteilnehmer in den wenigen
Sekunden, die ein Ausweichmanöver dauert, wesentlich verändern kann,
kann die Verteilung der Reibungskräfte mittels prädiktiver
Extrapolation der vorausberechneten Bahnkurven der Verkehrsteilnehmer
bzw. einer vorausberechneten Kollision oder Kollisionswahrscheinlichkeit
oder der Wahrscheinlichkeit bestimmter Unfallfolgen ermittelt werden.
Hier wird die Position der für den Ausgang einer Verkehrsituation
relevanten Verkehrsteilnehmer ebenso, wie die eigene vorausberechnete
Position zu bestimmten Zeitpunkten berücksichtigt, um die
optimale Bewegungstrajektorie für das Manöver
berechnen zu können.
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Vorteilhafterweise
kann das Verhalten von Hindernissen, wie z. B. deren aktuelle Geschwindigkeit,
Beschleunigung etc. mittels Umfelderkennungssystemen wie z. B. eines
Kamerasystems, LIDARs, RADARs oder mittels einer Fusion verschiedener sensorenbasierter
Systeme erfasst und ausgewertet werden. Dabei kann die aktuelle
Position der Hindernisse, ihre Geschwindigkeit und Beschleunigung
sowie die Klasse des Hindernisses (z. B. Wand, PKW, LKW, Fußgänger,
Fahrradfahrer, Tier) erfasst werden. Basierend auf der Veränderung
der Position des Hindernisses und/oder des vorgegebenen Verhaltens
derjenigen Objektklasse, der das Hindernis zugeordnet ist, kann
eine Aufenthaltsverteilungsfunktion für seine künftige
Position bezogen auf mindestens einen künftigen Zeitpunkt
errechnet werden. Ebenso kann auch eine Aufenthaltswahrscheinlichkeitsfunktion
für das eigene Fahrzeug für mindestens einen künftigen
Zeitpunkt errechnet werden. Diese kann bspw. basieren auf den eigenen
Sensorwerten des Fahrzeuges, Betätigung von Gas, Bremse,
Lenkrad und/oder Daten eines Navigationssystems vorausberechnet
werden. Insbesondere kann auch eine Aufenthaltsverteilungsfunktion
besonders zu meidender Zonen am Fahrzeug oder am Hindernis, oder besonders
geeigneter Zonen (Knautschzonen) am Fahrzeug oder Hindernis vorausberechnet
werden.
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Aus
der Überlagerung der Aufenthaltswahrscheinlichkeitsfunktionen
zu einem oder mehreren Zeitpunkten kann Ort, Zeit und Wahrscheinlichkeit
für die möglichen Kollisionen bzw. die möglichen
Schäden errechnet werden. Dies kann wiederum für
die Entscheidung, in wieweit der Eingriff in die Bewegung des Fahrzeugs
gehen muss und/oder darf, herangezogen werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren können
die Kollisionswahrscheinlichkeit und die voraussichtliche Folgen
einer Kollision gewichtet werden. In Abhängigkeit davon
wird dann die Verteilung der Reibungskräfte zu Beeinflussung
der Längs- und/oder Querbeschleunigung vorgenommen. Somit
kann vorteilhafterweise der Bremsvorgang und die Bewegungsrichtung
dahingehend optimiert werden, dass nicht nur die Unfallfolgen an
sich, sondern auch die Schwere der Unfallfolgen und/oder die Anzahl
der bei einer unvermeidbaren Kollision in die Kollision verwickelten
Verkehrsteilnehmer und/oder die Verkehrsregelverletzungen berücksichtigt
werden. Dies würde bedeuten, dass bei einer unvermeidbaren
Kollision eine einzige Kollision mit einem Fahrzeug mit einer Kollisionsgeschwindigkeit
von 10 km/h gegenüber drei Kollisionen mit drei Fahrzeugen
mit einer Kollisionsgeschwindigkeit von jeweils 5 km/h zu bevorzugen
ist. Im Falle einer Kollision bei höherer Geschwindigkeit,
die zu lebensgefährlichen Verletzungen führen
kann, wird wiederum automatisch eine solche Gewichtung vorgezogen,
die zur Minimierung der Krafteinwirkung auf die Personen führt.
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Da
die Verkehrsregeln länderspezifisch sind, kann die Gewichtung
der zur Entscheidung über die Beeinflussung der Bewegung
des Fahrzeugs zur Verfügung stehenden Faktoren – z.
B. in der Entscheidungsmatrix – in Abhängigkeit
vom Land der Zulassung des Fahrzeugs und/oder automatisch in Abhängigkeit
vom aktuellen Land, in dem sich das Fahrzeug momentan befindet,
eingestellt werden. Diese Information bzgl. des Aufenthaltsorts
des Fahrzeugs kann bspw. aus den Daten eines Navigationssystems
entnommen werden.
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Die
Auswahl der Gewichtung der Faktoren, die zur Entscheidung über
die Beeinflussung der Bewegungstrajektorie des Fahrzeuges im Falle
einer kritischen Situation dienen werden, kann auch dem Fahrer des
Fahrzeugs überlassen werden, indem er diese z. B. durch
eine Menüsteuerung eingeben kann.
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Unter
Berücksichtigung eigener Bewegungsdaten kann die Bewegungstrajektorie
optimiert werden und die Bewegung des Fahrzeugs derart beeinflusst
werden, dass sich das eigene Fahrzeug entlang der optimalen Trajektorie
mit einer entsprechend vorgegebenen Verzögerung bewegt.
Der Bewegungszustand des eigenen Fahrzeugs kann dabei über
Messungen mit einem Drehraten- und Beschleunigungssensor (z. B.
Lastkreisel) kontinuierlich erfasst werden. Aus diesen Daten wird
die Fahrzeugtrajektorie bestimmt und extrapoliert. Die Informationen über
mögliche Ziele, deren Gefährdungspotential (z.
B. Busch, Betonmauer) und Lage wird durch verschiedene Sensoren,
wie z. B. Ultraschall-, Radar- und/oder Lidarsensoren oder eines
Kamerasystems gewonnen. Eine Fusion von Abstands- und Bilddaten
aus den verschiedenen Sensoren kann die Zuverlässigkeit
der daraus gewonnenen Aussagen erhöhen. Vorteilhafterweise
werden die Bewegungstrajektorie und/oder die vorgegebenen Kollisionsparameter
kontinuierlich adaptiert, so dass sich in Abhängigkeit
vom vorausberechneten Crashverhalten ein minimaler Gesamtschaden
einstellt.
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Neben
dem Erkennen der Hindernisse und Berechnen des Crashverhaltens aller
Unfallbeteiligten kann die optimale Bewegungstrajektorie bzw. die optimale
Verteilung der Reibungskräfte zur Beeinflussung der Bewegung
des Fahrzeugs, insbesondere der Längs- und Querbeschleunigung
in einer kritischen Situation auch in Abhängigkeit von
erfassten Fahrbahnbegrenzungen oder vom Verlauf der Fahrspur ermittelt
werden. Dadurch kann sichergestellt werden, das Fahrzeug nicht unnötig
von der Fahrbahn abkommt, wenn der geschätzte Schaden bei
einer leichten Kollision mit einem auf der Straße befindlichen
Hindernis geringer ist, als bei einem Abkommen von der Fahrbahn.
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Erfindungsgemäß kann
die Verteilung auch unter Berücksichtigung der auf der
Basis eines sog. Time-to-Line-Crossing-Systems – kurz TLC-System – oder
anderer Spurführungsassistenten gewonnener Informationen über
den Verlauf der Spuren der Fahrbahn und/oder deren Begrenzung errechnet werden.
Ein Spurführungsassistent mit einer erweiterten Funktionalität
kann auch den Gegenverkehr beobachtet. Dabei kann eine Information
darüber gewonnen werden, wie stark, und in welche Richtung die
benachbarte Spur befahren ist. Somit kann in einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung die Verteilung der Reibungskräfte
zur Beeinflussung der Bewegung des Fahrzeugs auch in Abhängigkeit
von der Verkehrsituation einer vorausberechneten Ausweichspur ermittelt
werden.
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Vorteilhafterweise
kann der Fahrer im Falle einer kritischen Situation je nach seiner
Einschätzung die Wirksamkeit des Verfahrens zur Beeinflussung
der Bewegung des Kraftfahrzeuges gezielt aktivieren, außer
Kraft setzen, oder diskret oder kontinuierlich steuern. Die Wirksamkeit
des Verfahrens kann in verschiedenen Aktivierungsstufen von einer „Aktivierung
einer nur leichten Optimierung der Bewegungstrajektorie" bis zu
einer „Aktivierung eines stärkeren Eingriffs in
die Bewegungstrajektorie, die eine Aktivlenkung einschließt"
unterteilt werden und/oder eine maximal möglichen Wirksamkeit
kontinuierlich oder Stufenweise vorgeben. Somit kann der Fahrer
in einer Situation, die ihn überfordert, bspw. eine verstärkte
Wirkung des Systems einsetzen.
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Besonders
bevorzugt ist die Ausgestaltung des Verfahrens dann, wenn die Wirkung
des Verfahrens in Abhängigkeit der Stärke der
Betätigung des Bremspedals oder des Gaspedals abhängt.
Durch eine Betätigung des Brems- bzw. Gaspedals, durch die
z. B. bestimmte vorgegebene Parameter im Bezug auf die maximale
Kraft oder die Beschleunigung des Druckanstiegs überschritten
werden, kann die Wirksamkeit des Verfahrens stufenweise eingeschaltet
sein. Die Wirksamkeit des Verfahrens kann sich auch erst nach der Überschreitung
eines zur konventionellen Vollbremsung bzw. des Kickdown-Modus eines
Gaspedals ausreichender Druckkraft aktivieren.
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Das
Brems- und/oder Gaspedal können auch interaktiv mit einem
speziellen mechanischen Widerstand versehen werden, der beim Druck
auf das Pedal durch den Fahrer überwunden werden muss,
damit sich das Verfahren aktiviert.
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Eine
besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung kann dann vorliegen,
wenn der besagte mechanische Widerstand, welcher zur Steuerung des
erfindungsgemäßen Verfahrens überwunden werden
muss, von der Verfügbarkeit und/oder der automatisch abgeschätzten
Erfolgswahrscheinlichkeit des Verfahrens in der vorliegenden Situation
anhängig gestaltet wird. Wird z. B. die Umgebung des Fahrzeuges
mit einer hohen Aussagewahrscheinlichkeit erkannt und genau eine
optimale Art für die Beeinflussung der Bewegung des Fahrzeuges
eindeutig und widerspruchsfrei errechnet, kann das Pedal dem Fußdruck
des Fahrers leichter nachgeben, als wenn das Verfahren keine eindeutig
bevorzugte Beeinflussung der Bewegung errechnen konnte oder es momentan
nicht verfügbar ist.
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Alternativ
oder zusätzlich dazu kann die Steuerung der Wirksamkeit
des Verfahrens auch durch eine Kombination der Bedienung eines Brems- oder
Gaspedals mit einem weiteren Bedienelement oder der Durchführung
eines anderen Bedienvorgangs ausgestaltet sein. Bevorzugt ist dabei
vorgesehen, dass das Verfahren bei jeder Vollbremsung und/oder bei
jedem Kickdown aktiviert wird, durch die Betätigung eines
weiteren Bedienelements aber gezielt dosiert oder außer
Kraft gesetzt werden kann.
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Das
Verfahren kann in Kombination mit Systemen zur Vermeidung von Kollisionen
angewandt werden.
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In
der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt. Dabei zeigt die
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1a eine
erste Verkehrssituation, die bei einer Steuerung des Fahrzeugs ohne
die Erfindung eintreten könnte,
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1b eine
der ersten Verkehrssituation nachgebildete Verkehrsituation, wobei
ein abhängig von dieser Verkehrsituation optimaler erster
Kollisionspunkt erreicht wird,
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2a eine
zweite Verkehrssituation, die bei einer Steuerung des Fahrzeugs
ohne die Erfindung eintreten könnte,
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2b eine
der zweiten Verkehrssituation nachgebildete Verkehrsituation, wobei
ein abhängig von dieser Verkehrsituation optimaler zweiter
Kollisionspunkt erreicht wird,
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3a eine
dritte Verkehrssituation, die bei einer Steuerung des Fahrzeugs
ohne die Erfindung eintreten könnte,
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3b eine
der dritten Verkehrssituation nachgebildete Verkehrsituation, wobei
ein abhängig von dieser Verkehrsituation optimaler dritter
Kollisionspunkt erreicht wird,
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4a eine
vierte Verkehrssituation, die bei einer Steuerung des Fahrzeugs
ohne die Erfindung eintreten könnte,
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4b eine
der vierten Verkehrssituation nachgebildete Verkehrsituation, wobei
ein abhängig von dieser Verkehrsituation optimaler vierter
Kollisionspunkt erreicht wird,
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5a eine
fünfte Verkehrssituation, die bei einer Steuerung des Fahrzeugs
ohne die Erfindung eintreten könnte,
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5b eine
der fünften Verkehrssituation nachgebildete Verkehrsituation,
wobei ein abhängig von dieser Verkehrsituation optimaler
fünfter Kollisionspunkt erreicht wird, und
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6 ein
Blockschaltbild zur Darstellung einer Realisierungsmöglichkeit
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Prinzipiell
wird bei einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Hindernis davon
ausgegangen, dass die Unfallfolgen umso geringer sind, je kleiner die
Aufprallgeschwindigkeit ist. Deshalb wird ein normaler Fahrer grundsätzlich
eine Vollbremsung einleiten und einen Lenkeingriff möglicherweise
vollständig unterlassen. In den meisten Verkehrsituationen kann
jedoch davon ausgegangen werden, dass bspw. ein bestimmter Aufprallwinkel
oder ein bestimmter Aufprallbereich mit ggf. größerer
Aufprallgeschwindigkeit weniger Schäden verursacht, als
eine Kollision, die sich einstellen würde, wenn lediglich
gebremst wird. Anhand der 1–5 sind verschieden derartige Beispielsituationen
dargestellt, bei denen eine leichte Veränderung der Bewegungstrajektorie durch
Eingriff in die Radschlupfregelung zu entscheidend geringeren Unfallfolgen – als
ohne Eingriff – führt. Zum Teil handelt es sich
um derart geringe Engriffe in die Längs- und Querdynamik
des Fahrzeugs, dass diese aufgrund der extrem kurzen Zeit in der sich
eine kritische Verkehrssituation abspielt, selbst durch einen erfahrenen
Fahrer nicht hinreichend präzise vorgenommen werden können.
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Alle
Figuren zeigen eine Verkehrsituation, die sich einstellt, wenn ein
Fahrzeug 1 mit einem Hindernis H1–H5 kollidiert.
Hierbei wird mittels eines Umfelderfassungssystems bei einem vorzeitig
erkannten unvermeidbaren Unfall mit einem Hindernis H1–H5
in Abhängigkeit vom vorausberechneten Crashverhalten der
Unfallbeteiligten ein optimaler Kollisionspunkt bzw. -bereich K1b,
K2b, K3b, K4b und K5b zwischen Fahrzeug und Hindernis ermittelt und
vorgegeben, und in Abhängigkeit davon eine Verteilung der
aus einer vom Fahrer angeforderten Längsbeschleunigung
und eines vom Fahrer angeforderten Lenkwinkels resultierenden Reibungskräfte durch
Steuerung oder Regelung des Radschlupfes an zumindest einem Rad
vorgenommen. Dadurch wird eine hinsichtlich der geschätzten
Schäden optimale Quer- und Längsbeschleunigung
erzeugt, so dass das Fahrzeug hinsichtlich des Crashverhaltens zum
optimalen Zeitpunkt an der optimalen Stelle mit einer entsprechend
optimalen Verzögerung mit dem Hindernis kollidiert.
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Aufgrund
der Verkehrssituation gemäß 1a und 1b muss
das Fahrzeug 1 die Fahrbahn S verlassen. Daraufhin wird
im Vorfeld festgestellt, dass eine Kollision des Fahrzeug 1 mit
einem Hindernis H1 neben der Fahrbahn S unvermeidbar ist. Ist das
Fahrzeug 1 nicht mit einem System zur Beeinflussung der
Bewegung des Fahrzeugs 1 gemäß der Erfindung
ausgestattet und findet keine Beeinflussung der Bewegung des Fahrzeugs
statt, würde sich das Fahrzeug 1 aufgrund des
vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkels auf der ersten Trajektorie T1a
bewegen und schließlich am Kollisionspunkt K1a, der sich
im Bereich der Fahrgastzelle befindet, mit dem Hindernis H1 kollidieren.
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Für
den Fall, dass das Fahrzeug 1 mit einem erfindungsgemäßen
System zur Beeinflussung der Bewegung des Fahrzeugs 1 ausgestattet
ist, würde bspw. mittels eines Kamerasystems die Position
des Hindernisses erfasst werden. In Abhängigkeit vom vorausberechneten
Crashverhalten der Unfallbeteiligten würde festegestellt
werden, dass bei dieser Verkehrssituation die geschätzten
Unfallfolgen als bei einer möglichen Frontalkollision gering
wären. Deshalb wird die Bewegung des Fahrzeugs 1 durch Steuerung
des Radschlupfs und ggf. durch Steuerung der Aktivlenkung derart
beeinflusst, dass das Fahrzeug 1 entlang der Trajektorie
T1b fährt, und schließlich am optimalen ersten
Kollisionspunkt bzw. -bereich K1b mit dem Hindernis H1 frontal kollidiert. Die
Bewegung des Fahrzeugs 1 wird dadurch beeinflusst, dass
die aus der vom Fahrer angeforderten Längsbeschleunigung
und des vom Fahrer angeforderten Lenkwinkels resultierenden Reibungskräfte verteilt
werden. Reicht dieser Eingriff nicht aus, kann zusätzlich
der vom Fahrer vorgegebene Lenkwinkel mittels einer Aktivlenkung
derart verändert werden, dass der optimale Kollisionspunkt
K1b erreicht wird. Insbesondere kann dies darin bestehen, dass ein durch
den Fahrer zu groß angeforderter Lenkwinkel mittels eines
automatisch angepassten Übersetzungsfaktor derart reduziert
wird, dass die Kollisionsparameter und somit die Unfallfolgen reduziert
werden.
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Könnte
es augrund einer alternativen Verkehrssituation, wie sie in 2a dargestellt
ist, bei einer unvermeidbaren Kollision des Fahrzeugs 1 mit dem
Hindernis H2 zu einem seitlichen Aufprall kommen (siehe Kollisionspunkt K2a),
könnte das Fahrzeug 1 gemäß der
Erfindung durch Eingriff in die Radschlupfsteuerung derart gedreht
werden, dass der Einschlag bzw. die Kollision am Heck erfolgt. Dieser optimale
Kollisionspunkt ist in der 2b durch
den optimalen Kollisionspunkt K2b dargestellt.
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In 3a und 3b wird
aufgezeigt, wie die Auswertung der Sitzbelegung des eigenen Fahrzeugs
hinsichtlich der Beeinflussung der Bewegung des Fahrzeugs 1 bei
einer vorzeitig erkannten unvermeidbaren Kollision mit einem Hindernis
H3 berücksichtigt werden kann. Wird mittels der Sitzbelegungserkennung
erkannt, dass die Beifahrerseite nicht besetzt ist, kann durch Beeinflussung
der Bewegung des Fahrzeugs ein sog. Offsetcrash herbeigeführt werden,
so dass zwar ein nach vorne ausgerichteter Zusammenstoß mit
dem Hindernis H3 erfolgt, der optimale dritte Kollisionspunkt K3b
jedoch um einen Offsetwert, bspw. der halben Fahrzeugbreite versetzt zum
eigentlichen Kollisionspunkt K3a in Richtung Beifahrerseite erreicht
wird. Umgekehrt könnte bei einem wahrscheinlichen Offsetcrash
mit belegtem Beifahrersitz ein Frontalzusammenstoß herbeigeführt werden,
was eine optimale Nutzung der Knautschzone des Fahrzeugs 1 bedeuten
würde.
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In 4a und 4b wird
anhand einer alternativen Verkehrssituation aufgezeigt, wie die
Auswertung der Sitzbelegung des eigenen Fahrzeugs in die Beeinflussung
der Bewegung des Fahrzeugs 1 bei einer vorzeitig erkannten
unvermeidbaren Kollision mit einem Hindernis H4 berücksichtigt
werden kann. Hier kommt das Fahrzeug in einer Linkskurve von der
Fahrbahn S ab und würde anschließend am rechten
Fahrbahnrand mit einem kleinen Hindernis H4 gemäß 4a kollidieren.
Der Kollisionspunkt K4a liegt in der 4a im
Bereich des Beifahrersitzes. Wird nun mittels einer Sitzbelegungserkennungseinheit
erkannt, dass der Beifahrersitz belegt ist, kann die Bewegung des
Fahrzeugs 1 durch entsprechende Verteilung der aus einer
vom Fahrer angeforderten Längsbeschleunigung und eines
vom Fahrer angeforderten Lenkwinkels resultierenden Reibungskräfte
derart beeinflusst werden, dass die Kollision an einer Stelle des
Fahrzeugs 1 erfolgt, die nicht belegt ist. Der optimale
vierte Kollisionspunkt K4b wäre somit der hintere Bereich
der Fahrgastzelle (unter der Voraussetzung, dass dieser Platz nicht
besetzt ist) oder der Heckbereich des Fahrzeugs 1. Umgekehrt
wäre zu verfahren, wenn der hintere Sitz belegt wäre,
der Beifahrersitz jedoch nicht.
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In 5a und 5b wird
aufgezeigt, wie eine konkrete Erfassung des Hindernisses H5 bzw. ein
Erkennen der Position der Achsen eines als Hindernis H5 detektierten
Fahrzeugs in die Beeinflussung der Bewegung des Fahrzeugs 1 bei
einer im Vorfeld erkannten unvermeidbaren Kollision mit einem Hindernis
H5 berücksichtigt werden kann. Die in den beiden genannten 5a und 5b dargestellte
Verkehrssituation zeigt ein Fahrzeug 1, welches sich auf
einer Straße S auf eine Kreuzung zubewegt. Diese Kreuzung
wird gerade von einem Lastwagen überquert, welcher als
Hindernis H5 detektierbar ist. Typischerweise wird der Fahrer im
Angesicht einer solchen Situation die Vollbremsung einleiten und
halten, unter anderem deshalb, weil die menschlichen Reflexe oft
dem kontrollierten Loslassen der Bremse bei einer akuten Gefahr
entgegenwirken. Außerdem kann der Fahrer kaum mit hoher
Sicherheit abschätzen, ob die Bremskraft dazu ausreichen
wird, vor dem Anhänger stehen zu bleiben. Reicht die Bremskraft
nicht aus, um vor dem Hindernis H5 anhalten zu können,
würde das Fahrzeug 1 – wie in 5a dargestellt – den
Anhänger des Unfallgegners H5 unterfahren. Dies könnte
zu einem größtmöglichen Personenschaden
führen.
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Kann
jedoch mittels einer dafür geeigneten Umfelderfassungseinrichtung,
bspw. mittels einer nach vorne ausgerichteten Kamera die Position
und Drehung der Räder des Lastwagens H5 erfasst werden
und durch die automatische Abschätzung erkannt werden,
dass das Fahrzeug auch bei der maximalen Bremskraft nicht mehr vor
dem Hindernis stehen bleiben kann, kann in Abhängigkeit
davon auf Bereiche des Hindernisses geschlossen werden, bei denen
eine Kollision zu weniger schwerwiegenden Folgen führen
würde. Bei einem als Lastwagen identifiziertem Hindernis
H5 wird als optimaler fünfter Kollisionspunkt K5b zwischen
dem Fahrzeug 1 und dem Hindernis H5 der Bereich der Reifen
festgelegt. In diesem Falle ist die vom Fahrer eingeleitete Vollbremsung
eher schädlich. In Abhängigkeit vom ermittelten
optimalen Kollisionspunkt K5b wird nun die Bewegung des Fahrzeugs 1 durch
eine entsprechende Steuerung des Radschlupfes derart beeinflusst,
dass das Fahrzeugs 1 am optimalen Kollisionspunkt K5b mit
einer möglichst geringen Aufprallgeschwindigkeit mit dem
Hindernis H5 kollidiert, vgl. 5b.
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Die 6 zeigt
ein Beispiel der Realisierung des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Das Blockdiagramm zeigt schematisch die Erfassung und
Aufbereitung der Daten. Dabei erfolgt zu Beginn im Schritt 10 eine
Umfelderfassung, sowie eine Erfassung von Fahrzeugdaten und eine
Erkennung mindestens einer drohenden Kollision. Im nächsten
Schritt 20 erfolgt in Abhängigkeit von der erfassten
Objektklasse und den abgeschätzten unterschiedlichen gefährdeten
Zonen zumindest eines Unfallbeteiligten eine Berechnung der erwarteten
Crashparameter bei verschiedenen Unfallbeteiligten und deren Zusammenhang.
Diese Berechnung kann mehrere mögliche Szenarien beinhalten,
die nach ihrer Eintrittswahrscheinlichkeit gewichtet werden.
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Nach
dem Schritt 20 kann eine Berechnung der Unfallfolgen von
zumindest einem Unfallbeteiligten erfolgen. So werden im Schritt 30a die
Unfallfolgen des eigenen Fahrzeugs in Abhängigkeit von
der Funktion des Crashverhaltens des eigenen Fahrzeugs berechnet,
im Schritt 30b die Unfallfolgen eines (ersten) Hindernisses
in Abhängigkeit von der Funktion des Crashverhaltens diese
Hindernisses, und – falls ein zweites Hindernis beteiligt
ist – im Schritt 30c die Unfallfolgen des (zweiten)
Hindernisses in Abhängigkeit von der Funktion des vorausberechneten
Crashverhaltens dieses Hindernisses.
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Nach
Berechnung der Unfallfolgen wird im Schritt 40 eine Entscheidungsmatrix
erstellt, in der eine Gewichtung der Unfallfolgen der verschiedenen Arten
und ihre jeweilige Eintrittswahrscheinlichkeit bei verschiedenen
Unfallbeteiligten berechnet werden. Danach wird im Schritt 50 in
Abhängigkeit der vom Fahrer angeforderten Längs-
und Querbeschleunigung eine optimierte Beeinflussung der Bewegung
des Fahrzeugs in Hinsicht auf das Crashverhalten des mindestens
einen Unfallbeteiligten, welches aus der vorausberechneten Lage
der Knautschzonen und/oder der besonders zu vermeidenden Zonen bei
mindestens einem Umfallbeteiligten resultiert, berechnet.
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Nach
dem Schritt 50 werden Schritt 60a und 60b durchgeführt.
Im Schritt 60a wird eine Anpassung der Verteilung der Reibungskräfte
durch Regelung des Räderschlupfs an mindestens einem Rad vorgenommen.
Gleichzeitig wird im Schritt 60b die voraussichtliche Änderung
der Trajektorie aufgrund der vorgenommenen Maßnahmen berechnet.
Durch die Anwendung dieser Daten auf die Errechnung neuer voraussichtlicher
Crashparameter durch den Schritt 20, kann ein iterativer
Optimierungsprozess stattfinden, welcher die gesamten gewichteten
Unfallfolgen weiter minimieren kann.
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Zusammenfassend
ist festzuhalten, dass im Falle einer unvermeidbaren Kollision durch
eine adäquate Beeinflussung der Bewegung eines Fahrzeugs mittels
des erfindungsgemäßen Verfahrens die Unfallfolgen
zumindest reduziert werden können. Eine solche Reaktion,
wie sie durch die Beeinflussung hervorgerufen wird, ist dem Fahrer
oft nicht möglich, da sich die Situation oft in weniger
als einer Sekunde abspielt und der Fahrer innerhalb dieser Zeit
keine Abschätzung des Crashverhaltens und der Lage unterschiedlich
kritischer Zonen seines Fahrzeugs und des Hindernisses machen kann,
sodass er diese gezielt meiden oder ansteuern kann. Schließlich
sind auch oft die die fahrerischen Fähigkeiten – z.
B. durch die bedrohliche Situation – beschränkt.
Die Erfindung soll mittels derzeit realisierbarer sehr schnellen Rechnereinheiten
den Fahrer hinsichtlich der Minimierung der Unfallfolgen unterstützen
bzw. die Trajektorie optimieren. Anhand der betrachteten Beispiele
ist ersichtlich, dass auch eine geringe, aber rechtzeitige Beeinflussung
der Bewegung des Kraftfahrzeuges zu deutlich geringeren Unfallfolgen
führen kann. Weiter kann hier sog. Expertenwissen (günstige
Kollisionsziele oder Aufprallwinkel) in eine solche Strategie bzw.
in die Vorausberechnung des Crashverhaltens einfließen,
was beispielsweise im Rahmen einer Entwicklung erarbeitet, oder
bereits bekannt ist. Ferner kann bei einer nicht erfolgten Fahrer-Reaktion,
wie z. B. einem Ausweichvorgang, das Fahrzeug dennoch in eine günstigere
Position gebracht werden, so das lediglich minimale Folgen bei der
Kollision entstehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2000/61413
A1 [0002]
- - DE 102005003274 A1 [0003]
- - DE 10328062 A1 [0005]