DE102008011128A1

DE102008011128A1 - Fahrassistenzsteuereinheit, Fahrassistenzsystem und Assistenzverfahren zum Unterstützen eines kollisionsfreien Führen eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102008011128A1
Application number: DE102008011128A
Authority: DE
Inventors: Thanh-Binh Dr. To; Marc-Michael Dr. Meinecke; Jörn Christian Knaup
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2028-02-27
Also published as: DE102008011128B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrassistenzsystem (32), eine Fahrassistenzsteuereinheit (33) und ein Assistenzverfahren zum Unterstützen eines Fahrers bei einem kollisionsfreien Führen eines Kraftfahrzeugs (1, 31), umfassend die Schritte: Empfangen von Umfeldsensoren (35) erfassten Umfeldinformationen und von Fahrzustandsinformationen, die einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs (1, 31) charakterisieren, Ermitteln von Objektinformationen über Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs (1, 31) anhand der Umfeldinformationen und Erzeugen eines Assistenzsignals, das eine Assistenzinformation umfasst, unter Berücksichtigung der Objektinformationen und der Fahrzustandsinformationen, wobei eine von dem Kraftfahrzeug (1, 31) zu durchfahrende Bahn anhand der Objektinformationen ermittelt wird, indem ein stationärer Zustand eines durch Partikel (13) idealisierten elastischen Bands (11) ermittelt wird, wobei die Partikel (13) miteinander und mit durch die Objektinformationen charakterisierten Objekten in der Umgebung über idealisierte Federn (15) verbunden sind, wobei sich in dem stationären Zustand alle Partikel (13) in einem Kräftegleichgewicht der durch die idealisierten Federn (15) repräsentierten Kräfte befinden, und ein Regelverfahren verwendet wird, um anhand von Abweichungen des Fahrzustands von einem idealen Fahrzustand gemäß der durch das elastische Band (11) beschriebenen zu durchfahrenden Bahn die Assistenzinformation zu erzeugen, die ein Verringern einer zukünftigen Abweichung ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrassistenzsteuereinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Assistenzverfahren zum Unterstützen eines Fahrers bei einem kollisionsfreien Führen eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 18 sowie eines Fahrassistenzsystems für ein Kraftfahrzeug, welches eine Fahrassistenzsteuereinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 umfasst.
Aus dem Stand der Technik sind Assistenzverfahren und Fahrassistenzsysteme für Kraftfahrzeuge bekannt, die einen Fahrer unterstützen, ein Kraftfahrzeug kollisionsfrei zu führen. Solche Fahrassistenzsysteme umfassen beispielsweise so genannte ACC-Systeme (Adaptive Cruise Control-Systeme), die auf einem Geschwindigkeitsregelsystem aufbauen. Ein ACC-System regelt eine Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine gewünschte Geschwindigkeit. Zusätzlich erkennt ein ACC-System anhand von Umfeldsensoren, die beispielsweise Radar- und/oder Lidar-Sensoren umfassen können, vorausfahrende Fremdfahrzeuge. Wird ein vorgegebener Sicherheitsabstand zu einem vorausfahrenden Fremdfahrzeug unterschritten, so wird das Fahrzeug automatisch über einen Brems- oder Motoreingriff aktiv gebremst.
Darüber hinaus sind Assistenzsysteme für Kraftfahrzeuge bekannt, die eine Querführung des Kraftfahrzeugs unterstützen. Derartige Systeme sind beispielsweise unter dem Namen HC-System (Heading Control-System) bekannt. Diese Systeme ermitteln anhand von Umfeldinformationen, die mittels Umfeldsensoren erfasst sind, eine Fahrspur. Wird ein Verlassen der Fahrspur detektiert und/oder prädiziert, so wird in der Regel über einen Aktor ein Lenkmoment erzeugt, welches eine Rückführung in die Fahrspur bewirkt bzw. einem Verlassen der Fahrspur entgegenwirkt.
Ferner sind Fahrzeuge, wie beispielsweise ein Nissan Cima, bekannt, die sowohl ein ACC-System zur Abstandsregelung in Längsrichtung als auch ein HC-System zur Querführungsunterstützung umfassen.
Eine Fahrzeugführung mit den genannten Systemen weist jedoch nach wie vor erhebliche Nachteile auf. Diese können anhand einer mehrspurigen Straße, wie beispielsweise einer Auto bahn, erläutert werden. Wenn ein Fahrer ein anderes, eventuell sehr breites Fahrzeug auf einer Nachbarspur überholt und die Fahrspur auf der anderen Seite frei ist, so wird er normalerweise nicht in der Mitte der eigenen Fahrspur an dem Nachbarfahrzeug vorbeifahren, sondern etwas versetzt mit etwas mehr Abstand zum Nachbarfahrzeug. Bei einer Fahrt mit einem HC-System wird der Fahrer aber immer unabhängig von der Verkehrssituation in der Mitte der eigenen Fahrspur geführt. Ein weiterer Nachteil der bekannten Systeme besteht darin, dass ein ACC-System häufig Schwierigkeiten hat, eine genaue Zuordnung der erkannten Objekte in Relation zur eigenen Fahrspur vorzunehmen. Dies führt dazu, dass beispielsweise in einer Kurve beim Überholen eines vorausfahrenden Fahrzeugs in fehlerhafter Weise ein Bremseingriff automatisch erfolgt. Eine ähnliche Situation ergibt sich bei Abbiegespuren, wenn das eigene Fahrzeug nicht erkennen kann, ob sich das Fremdfahrzeug auf der Abbiegespur oder auf der eigenen Spur befindet und ebenfalls fehlerhaft ein Bremseingriff ausgelöst wird.
Aus der Druckschrift DE 102 18 010 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Querführungsunterstützung bei Kraftfahrzeugen bekannt. Dabei wird ein Sollwert für eine Querposition eines Fahrzeugs bestimmt, die Ist-Position des Fahrzeugs relativ zu den Grenzen der befahrenen Spur mit einer Sensoreinrichtung erfasst und durch einen Soll-Ist-Vergleich ein Ausgangssignal für eine Querführungsunterstützung berechnet. Außerdem werden Objekte auf mindestens einer Nebenspur geortet und der Sollwert für die Querposition in Abhängigkeit von den Ortungsdaten dieses Objekts variiert.
Aus der EP 1 529 719 A2 sind eine Fahrzeugführungsvorrichtung mit Querführung und Objekterkennung sowie ein entsprechendes Verfahren bekannt. Für eine optimierte assistierte Fahrzeugführung wird vorgeschlagen, dass die Informationen einer Querführungseinrichtung mit den Informationen einer Objekterkennungseinrichtung kombiniert werden. Dadurch wird es beispielsweise möglich, dass ein Fremdfahrzeug automatisch auf einer Trajektorie überholt wird, die von der Fahrbahnmitte von dem Fremdfahrzeug weg versetzt ist. Darüber hinaus können durch die Kombination der Daten erkannte Objekte eindeutiger einer Fahrbahn zugeordnet werden, was zu einer Reduktion bei Fehlbremsungen insbesondere im Kurvenbereich bei Verwendung eines ACC-Systems führt.
Insbesondere in Fahrsituationen, in denen Hindernisse im vorausliegenden Fahrraum auftreten, wie dies beispielsweise in Innenstädten häufig der Fall ist, versagen die bekannten Fahrassistenzsysteme häufig. Um ein vorausfahrendes Fahrzeug bei einem ACC-System zu identifizieren, ist es beispielsweise notwendig, eine zu durchfahrende Bahn, d. h. einen zu durchfahrenden Fahrschlauch, zu ermitteln und ein sich in diesem Fahrschlauch bewegendes vorausfah rendes Fahrzeug zu identifizieren. Auch für ein kollisionsfreies Passieren dieser Hindernisse ist es notwendig, die zu durchfahrende Bahn des Fahrzeugs zu berechnen. Ein Assistenzverfahren sowie eine Fahrassistenzsteuereinheit oder ein Fahrassistenzsystem, die eine befriedigende Bahnberechnung ermöglichen, sind im Stand der Technik nicht bekannt.
Der Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zugrunde, eine Fahrassistenzsteuereinheit, ein Fahrassistenzsystem und ein Assistenzverfahren zu schaffen, mit denen eine verbesserte Unterstützung eines kollisionsfreien Führens eines Kraftfahrzeugs, insbesondere entlang einer Bahnkurve, ermöglicht wird, die einer Bahnkurve angepasst ist oder entspricht, entlang derer ein aufmerksamer Fahrer ein Fahrzeug führen würde.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fahrassistenzsteuereinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Fahrassistenzsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 sowie ein Assistenzverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 18 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die von dem Kraftfahrzeug zu durchfahrende Bahn anhand eines Modells eines elastischen Bandes zu ermitteln und anhand von Abweichungen eines Ist-Fahrzustands von einem idealen Fahrzustand gemäß der ermittelten Bahn über einen Regler oder Querregler ein Assistenzsignal zu erzeugen, das eine Verringerung der Abweichungen unterstützt. Das elastische Band wird durch punktförmige Partikel idealisiert dargestellt, die miteinander über Federn verbunden sind. Ferner sind die Partikel mit Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs ebenfalls über idealisierte Federn verbunden. Hierbei repräsentieren die Federn Kräfte, insbesondere abweisende Kräfte, die die einzelnen Objekte auf das Kraftfahrzeug ausüben. Eine ideale Fahrspur ergibt sich, wenn die das elastische Band verkörpernden Partikel sich in einem stationären Zustand befinden. In dem stationären Zustand befindet sich jeder Partikel in einem Kräftegleichgewicht der durch die jeweils mit dem Partikel gekoppelten Federn repräsentierten Kräfte. Zusätzlich vergleicht man einen aktuellen Fahrzustand, d. h. Informationen, die eine Fahrzeugposition, Fahrtrichtung und gegebenenfalls zusätzlich eine Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugbeschleunigung usw. umfassen, und ermittelt hieraus Abweichungen des Fahrzustands von einem anhand der zu durchfahrenden Bahn vorgegebenen Sollfahrzustand oder idealen Fahrzustand. Anhand dieser Abweichungen wird dann mittels eines Reglers (beispielsweise als Fuzzyregler ausgeführt) eine Assistenzinformation erzeugt, die ein Verringern einer zukünftigen Abweichung des Fahrzustands von einem gemäß der zu durchfahrenden Bahn idealen Fahrzustands unterstützt. Insbesondere wird eine Fahrassistenzsteuereinheit zum Unterstützen eines Fahrers bei einem kollisionsfreien Führen eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, die eine Schnittstelle zum Empfangen von den Umfeldsensoren erfassten Umfeldinformationen und von Fahrzustandsinformationen, die einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs charakterisieren, ein Objekterkennungsmodul zum Ermitteln von Objektinformationen über Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs anhand der Umfeldinformationen und ein Steuermodul zum Erzeugen eines Assistenzsignals umfasst, das eine Assistenzinformation unter Berücksichtigung der Objektinformationen und der Fahrzustandsinformationen umfasst. Hierbei ist vorgesehen, dass das Steuermodul ein Elastisches-Band-Modul umfasst, das eine von dem Kraftfahrzeug zu durchfahrende Bahn anhand der Objektinformationen ermittelt, indem ein stationärer Zustand eines durch Partikel idealisierten elastischen Bands ermittelt wird, wobei die Partikel miteinander und mit durch die Objektinformationen charakterisierten Objekten in der Umgebung über idealisierte Federn verbunden sind, wobei sich in dem stationären Zustand alle Partikel in einem Kräftegleichgewicht der durch die idealisierten Federn repräsentierten Kräfte befinden, und das Steuermodul ferner ein (vorzugsweise in Fuzzylogik ausgestaltetes) Regelmodul umfasst, das anhand von Abweichungen des Fahrzustands von einem idealen Fahrzustand gemäß der durch das elastische Band beschriebenen zu durchfahrenden Bahn die Assistenzinformation erzeugt, die ein Verringern einer zukünftigen Abweichung des Fahrzustands von dem gemäß der zu durchfahrenden Bahn idealen Fahrzustand unterstützt.
Ein erfindungsgemäßes Fahrassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst einen oder mehrere Umfeldsensoren zum Erfassen von Umfeldinformationen eines Umfelds des Kraftfahrzeugs sowie eine beschriebene, informationstechnisch mit dem einen oder den mehreren Umfeldsensoren gekoppelte Fahrassistenzsteuereinheit und eine mit der Fahrassistenzsteuereinheit informationstechnisch gekoppelte Assistenzeinheit, die mittels des Assistenzsignals angesteuert wird.
Ein Assistenzverfahren sieht vor, dass von den Umfeldsensoren Umfeldinformationen und Fahrzustandsinformationen, die einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs charakterisieren, empfangen werden. Anhand der Umfeldinformationen werden Objektinformationen über Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs ermittelt, die die einzelnen Objekte charakterisieren. Ferner wird ein Assistenzsignal unter Berücksichtigung der Objektinformationen und der Fahrzustandsinformationen erzeugt, das eine Assistenzinformation umfasst. Die Ermittlung der Assistenzinformation bzw. des Assistenzsignals erfolgt so, wie dies oben im Zusammenhang mit der Fahrassistenzsteuereinheit beschrieben ist.
Die Ermittlung der zu durchfahrenden Bahn anhand eines stationären Zustands eines idealisierten elastischen Bands sowie eine Kombination eines Regelverfahrens hiermit führt zu einer Assistenzinformation, die ein Durchfahren einer Bahnkurve unterstützt, die einem durchschnittlichen menschlichen Fahrverhalten sehr gut angepasst ist. Hierdurch wird eine hohe Akzeptanz bei einem Fahrer erreicht. Die Erfindung ist insbesondere für Innenstadtszenarien geeignet, in denen viele Hindernisse, beispielsweise Verkehrsinseln, stehende Hindernisse und/oder Fußgänger, auftreten. Die Assistenzinformation kann zusätzlich Informationen über die zu durchfahrende Bahn umfassen, die verwendet werden, um beispielsweise eine Zielauswahl für ein vorausfahrendes Fahrzeug einer Geschwindigkeitsregelung und/oder einem ACC-System zu unterstützen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Regler oder Querregler als Fuzzyregler ausgeführt. Dieses bedeutet, dass ein Fuzzylogikreglerverfahren eingesetzt wird. In Kombination mit der Bahnberechnung mit Hilfe eines Elastischen-Band-Modells erhält man durch eine Fuzzylogikregelung eine noch optimaler an ein durchschnittliches menschliches Fahrverhalten angepasste tatsächlich durchfahrene Bahnkurve des Kraftfahrzeugs.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anzahl der Partikel des elastischen Bands variabel anhand eines oder mehrerer Abstände von einem oder mehreren Objekten in einem vorausliegenden Umfeld festgelegt wird. Hierdurch wird erreicht, dass eine Vorausplanung der Bahn an ein aktuelles Umfeld optimal angepasst ist. Befinden sich in einem kurzen Abstand vor dem Fahrzeug ein oder mehrere Hindernisse, so ist es ausreichend, nur eine relativ kurze zu durchfahrende Bahn zu berechnen, die ein Führen des Kraftfahrzeugs vorbei an dem einen oder den mehreren Hindernissen gestattet. Ist hingegen ein Objekt in einer größeren Entfernung detektiert worden, so ist eine größere Anzahl von Partikeln des elastischen Bands zu berücksichtigen. Da ein Rechenaufwand für ein solches Verfahren zur Bahnplanung mit einer Anzahl der das elastische Band repräsentierenden Partikel zunimmt, ist es wünschenswert, die Anzahl der Partikel möglichst gering zu halten.
Eine Reduktion des Rechenaufwands erhält man ferner, wenn man eine Migration der Partikel der Längsausdehnungsrichtung des elastischen Bands nicht zulässt. Dies ist gleichbedeutend damit, dass man eine Bewegungsfreiheit der Partikel entlang einer ausgezeichneten Richtung einfriert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass zur Berechnung des stationären Zustands nur Kraftkomponenten quer zu einer ausgezeichneten Richtung berücksichtigt werden.
Als die ausgezeichnete Richtung wird vorzugsweise die aktuelle Fahrtrichtung verwendet, die das Kraftfahrzeug beispielsweise zu Beginn der Berechnung der zu durchfahrenden Bahn auf weist. Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die ausgezeichnete Richtung eine anhand eines Navigationssystems bestimmte gewünschte Fahrtrichtung ist. Wieder eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die ausgezeichnete Richtung eine anhand einer zurückgelegten Fahrtstrecke ermittelte Fahrtrichtung ist. Andere Ausführungsformen können andere Festlegungen der ausgezeichneten Fahrtrichtung umfassen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Partikel entlang der ausgezeichneten Richtung äquidistant anzuordnen. Für praktische Anwendungen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Partikel zwischen 0,25 m und 2 m, bevorzugt 0,3 m bis 1 m und am bevorzugtesten 0,5 m entlang der ausgezeichneten Fahrtrichtung bzw. eines gradlinig ausgerichteten elastischen Bands anzuordnen.
Die idealisierten Federn repräsentieren vorzugsweise ein abstoßendes Potential. Als besonders bevorzugt werden Kraftpotentiale verwendet, die logarithmisch von einer Auslenkung abhängig sind. Ein abstoßendes Potential führt dazu, dass eine Kraft, die von dem Objekt weg weist, zunimmt, je stärker sich das Kraftfahrzeug diesem Objekt annähert. Dieses entspricht einem natürlichen Verhalten eines Menschen, der beim kollisionsfreien Führen eines Kraftfahrzeugs darauf bedacht ist, von den ein Umfeld begrenzenden Objekten beim Durchfahren des Umfelds jeweils einen möglichst großen Abstand einzuhalten.
Die Objekte umfassen beispielsweise Fahrbahnbegrenzungen und Hindernisse. Hierbei können beispielsweise Fahrbahnmarkierungen, die eine Fahrspur begrenzen, und/oder ein Kantstein als ein Objekt angesehen werden. Insbesondere eine Fahrbahnmarkierung, die eine gestrichelte Linie umfasst, kann somit als ein Objekt angesehen werden.
Da eine Orientierung eines Hindernisses, d. h. ein Verhältnis von Ausdehnung quer zu einer ausgezeichneten Richtung oder Fahrtrichtung und parallel zur ausgezeichneten Richtung oder Fahrtrichtung, durch Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs häufig schwer exakt zu bestimmen ist, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, Hindernisse durch Ellipsen zu idealisieren. Alternativ können Objekte durch Kreise oder bevorzugter mehrere Kreise repräsentiert werden.
Als Umfeldsensoren kommen insbesondere Radarsensoren, Lidarsensoren, Videosensoren und/oder magnetische Sensoren infrage, die beispielsweise in eine Fahrbahn eingelassene magnetische Elemente detektieren können. Die Umfeldsensoren können jedoch auch andere beliebige Sensoren, beispielsweise Ultraschallsensoren oder Empfangseinheiten, die fahrzeug extern übermittelte Informationen über eine vorausliegende Fahrspur empfangen können, usw. umfassen, die in der Lage sind, Umfeldinformationen zu erfassen.
Fahrzustandsinformationen können Informationen über eine aktuelle Position des Kraftfahrzeugs, eine Gierrate, aber auch eine Geschwindigkeit, eine aktuelle Beschleunigung und/oder Verzögerung, Bremszustandsinformationen, Motorzustandsinformationen, Informationen über einen Getriebezustand usw. umfassen. Die Informationen eines Navigationssystems, insbesondere eines satellitengestützten Navigationssystems, können sowohl als Fahrzustandsinformationen als auch als Umfeldinformationen verwendet werden, je nach dem, ob sie Informationen über ein vorausliegendes Fahrumfeld oder über eine Positionierung und/oder Ausrichtung, eine Geschwindigkeit, Beschleunigung, Gierrate usw. des Fahrzeugs in dem Umfeld angeben.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Regelmodul anhand der Fahrzustandsinformationen einen Versatz und eine Winkelabweichung von der zu durchfahrenden Bahn als Abweichungen des Fahrzustands ermittelt und nutzt, um das Assistenzsignal so zu erzeugen, dass die Assistenzinformation Angaben zum Erreichen einer Sollgierrate umfasst.
Eine Ausführungsform eines Fahrassistenzsystems umfasst als Assistenzeinheit beispielsweise eine Ausgabeeinheit, insbesondere eine Anzeigevorrichtung, zum Ausgeben einer Lenkempfehlung. Diese Assistenzeinheit wird durch das Assistenzsignal angesteuert. Dies bedeutet, dass die Assistenzinformationen die Lenkempfehlung umfassen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Assistenzeinheit alternativ oder zusätzlich mindestens einen Aktor zum Beeinflussen des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs. Vorzugsweise ist der mindestens eine Aktor ausgebildet, ein Lenkmoment auf die lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs auszuüben.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lenkmoment, welches mittels des Aktors ausübbar ist, begrenzt ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass ein Fahrer über ein über ein Lenkrad aufgebrachtes Handlenkmoment jederzeit in der Lage ist, das durch den Aktor aufgebrachte Lenkmoment zu überwinden, um das Fahrzeug auch abweichend von der durch das Assistenzsystem berechneten Bahn zu bewegen. Dies bedeutet, dass der Fahrer jederzeit in der Lage sein soll, eine von der berechneten zu durchfahrenden Bahn abweichende Bahn im vorausliegenden Umfeld zu durchfahren.
Eine zu durchfahrende berechnete Bahn bleibt solange gültig, bis sie vollständig durchfahren ist oder anhand der vorzugsweise kontinuierlich erfassten und/oder empfangenen Umfeldinformationen sich eine Änderung des Umfelds ergibt, die eine Korrektur oder Neuplanung der zu durchfahrenden Bahn erfordert.
Eine Aktivierung der Fahrassistenzsteuereinheit bzw. des Fahrassistenzsystems oder des Assistenzverfahrens kann zum einen manuell durch den Fahrer erfolgen. Ebenso ist es möglich, dass eine Aktivierung automatisch ausgeführt wird. Hierbei kann eine Situationsanalyse durchgeführt werden, die Umfeldinformationen, Fahrzustandsinformationen und weitere Informationen, wie beispielsweise einen Zustand des Fahrers usw., berücksichtigen und/oder auswerten kann. Bei einer Ausführungsform wird die Bahnberechnung kontinuierlich auch dann ausgeführt, wenn das Assistenzsignal bzw. die Assistenzinformationen nicht zur Ausgabe einer Fahrempfehlung und/oder zur Beeinflussung des Fahrverhaltens aktuell genutzt werden. Bei einem solchen System können die Assistenzinformationen beispielsweise im Falle einer Gefahrensituation verwendet werden, um eine Ausweichstrategie zur Vermeidung einer Kollision zu ermitteln.
Die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen dieselben Vorteile wie die entsprechenden Merkmale des erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystems und der Fahrassistenzsteuereinheit auf.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines sich entlang einer Fahrbahn bewegenden Fahrzeugs und einer anhand eines elastischen Bands berechneten zu durchfahrenden Bahn; und
2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrassistenzsystem.
In 1 ist im unteren Bereich ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt. Dieses befindet sich auf einer rechten Fahrspur 2 einer Straße 3. Die Straße 3 umfasst ferner eine linke Fahrspur 4. Mit dem Kraftfahrzeug 1 ist ein Koordinatensystem 5 verknüpft, dessen X-Achse 6 in positiver Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 1 entlang der rechten Fahrspur 2 weist. Eine Y-Achse 7 ist senkrecht zu X-Achse 6 orientiert und weist von der rechten Fahrspur 2 zu der linken Fahrspur 4.
Die rechte Fahrspur 2 ist durch einen rechten Fahrbahnrand 8 und einen Mittelstreifen 9 begrenzt. Vor dem Kraftfahrzeug 1 ist ein ebenfalls als Kraftfahrzeug ausgebildetes Hindernis 10 auf der rechten Fahrspur 2 benachbart zu dem rechten Fahrbahnrand 8 abgestellt. Eine Ausrichtung der rechten Fahrspur 2 gibt eine ausgezeichnete Richtung an, entlang derer das Kraftfahrzeug 1 die Straße 2 entlang fahren möchte. Um eine kollisionsfreie Bahn für ein Passieren des Hindernisses 10 zu ermitteln, wird ein elastisches Band 11 zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und einem Zielpunkt 12 idealisiert gespannt. Dies bedeutet, dass das elastische Band 11 nur ein virtuelles Hilfsmittel zum Bestimmen einer Bahnkurve ist, welche wiederum eine Mitte eines Fahrschlauchs repräsentiert. Das elastische Band 11 umfasst Partikel 13. Die einzelnen Partikel 13 sind miteinander und Objekten in der Umgebung über Federn verbunden. Eine Anzahl der verwendeten Partikel 13 wird vorzugsweise in Abhängigkeit von Umfeldinformationen und gegebenenfalls Fahrzustandsinformationen, beispielsweise einem Abstand zu dem nächstliegenden Hindernis 10 und gegebenenfalls einer Fahrzeuggeschwindigkeit, festgelegt. Hierfür ist in der Regel ein äquidistanter Abstand der Partikel 13 vorgegeben. Die Anzahl ergibt sich dann aus einer sinnvoll gewählten Planungsdistanz und diesem äquidistanten Partikelabstand. Ein Abschnitt des elastischen Bands 11 ist exemplarisch in einem ersten vergrößerten Ausschnitt 14 dargestellt, der oben rechts in 1 dargestellt ist.
Dort sind drei Partikel 13 des elastischen Bands dargestellt. Diese sind jeweils über eine Feder 15' mit dem rechten Fahrbahnrand 8, einer Feder 15'' mit dem Mittelstreifen sowie einer Feder 15''' mit dem benachbarten Partikel 13 verbunden. Darüber hinaus sind die Partikel 13 jeweils über eine Feder 15^IV mit dem Hindernis 10 verbunden. Dieses Hindernis 10 wird durch eine Ellipse 16 repräsentiert. Hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs 1 Messungenauigkeiten aufweisen sowie eine exakte Ausdehnung von Hindernissen, insbesondere entlang der ausgezeichneten Richtung, d. h. einer vorherrschenden Fahrtrichtung entlang der rechten Fahrspur 2, nur ungenau oder gar nicht ermitteln können. Die Federn 15 greifen jeweils an den Objekten der Umgebung, d. h. an dem rechten Fahrbahnrand 8, an dem Mittelstreifen 9 und an der Ellipse 16 des Hindernisses 10, an der Position an, die dem jeweiligen Partikel 13 am dichtesten benachbart ist. Die Partikel 13 sind entlang der ausgezeichneten Richtung, die durch die X-Achse 6 angegeben ist, jeweils durch einen äquidistanten Abstand 17 (ΔX) voneinander beabstandet. Um eine von dem Kraftfahrzeug 1 zu durchfahrende Bahn zu berechnen, wird von dem elastischen Band 11 ein stationärer Zustand errechnet. Dies bedeutet, dass Positionen der Partikel 13 ermittelt werden, in die sie durch die Federn bzw. die durch die Federn repräsentierten Kräfte bewegt werden, bis ein Kräftegleichgewicht an jedem der Partikel 13 aufgetreten ist. Hierbei wird zur Vereinfachung der Berechnung, d. h. zum Zwecke einer Reduktion eines Rechenaufwands, festgelegt, dass die Partikel 13 sich entlang der ausgezeichneten Richtung nicht bewegen können. Dies bedeutet, dass der Freiheitsgrad entlang der ausgezeichneten Richtung für die Partikel eingefroren wird. Es verbleibt lediglich ein Freiheitsgrad quer zur ausgezeichneten Richtung. Dies ist gleichbedeutend damit, dass nur Kraftkomponenten der durch die Federn repräsentierten Kräfte berücksichtigt werden, die quer zur ausgezeichneten Richtung, d. h. quer zu einer Längsrichtung der Straße 3 bzw. rechten Fahrspur 2, berücksichtigt werden. Im unteren Teil der 1 ist das elastische Band 11 im stationären Zustand dargestellt. In diesem Zustand repräsentiert das elastische Band 11 die zu durchfahrende Bahn für das Kraftfahrzeug 1.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die so ermittelte zu durchfahrende Bahn, die auch als Trajektorie bezeichnet wird, verwendet, um ein Lenkmoment mit Hilfe eines Reglers zu ermitteln, der ein Durchfahren der zu durchfahrende Bahn durch das Fahrzeug 1 über einen Aktor, der vorzugsweise ein Lenkmoment auf die lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs ausführen kann, ansteuert. Der Regler ist bei der hier beschriebenen Ausführungsform bevorzugt als Fuzzyregler 20 ausgebildet und in einem oberen linken Abschnitt der 1 schematisch angedeutet. Ein zweiter Ausschnitt 21 zeigt das Kraftfahrzeug 1 schematisch vergrößert und hinsichtlich der Abmessungen übertrieben relativ zu der durch das elastische Band 11 repräsentierten zu durchfahrenden Bahn. Geht man davon aus, dass das elastische Band 11 oder die zu durchfahrende Bahn eine Mitte eines Fahrschlauchs angeben, so sollte eine vordere Mitte 23 des Kraftfahrzeugs 1 auf der zu durchfahrenden Bahn liegen, d. h. mit dem elastischen Band 11 zusammentreffen. Eine Abweichung quer zur ausgezeichneten Richtung, die durch die X-Achse 6 angezeigt ist, wird als Versatz 24 (Y-Fehler) bezeichnet. Zwischen einer aktuellen Fahrtrichtung 25 und einer Tangente 26 an die Bahnkurve bzw. das elastische Band 11, welche zusätzlich als parallel versetzte Quertangente 26' so dargestellt ist, dass sie durch die vordere Mitte 23 des Kraftfahrzeugs 1 verläuft, ist ein so genannter Winkelfehler 27 oder Gierratenfehler definiert (Ψ_Fehler). Die aktuelle Fahrtrichtung bzw. Gierrate und Position auf der rechten Fahrspur 2 beschreiben einen aktuellen Fahrzustand. Dieser wird aus Fahrtzustandsinformationen, welche odometrische Informationen, Informationen eines Navigationssystems, insbesondere eines Satellitennavigationssystems, aber auch Informationen der Umfeldsensoren sein können, abgeleitet. Der Versatz 24 und der Winkelfehler 27 werden als linguistische Eingangsvariablen des Reglers 20 verwendet. Hieraus ermittelt der Fuzzyregler eine Sollgierrate des Fahrzeugs, die wiederum in ein Steuersignal für einen Aktor umgerechnet werden kann, der ein Lenkmoment auf die lenkbaren Räder des Fahrzeugs überträgt, um eine zukünftige Abweichung des Fahrzustands des Kraftfahrzeugs 1 von einem Fahrzustand zu verringern, der idealerweise von dem Fahrzeug beim Durchfahren der berechneten Bahn eingenommen werden sollte.
Bei der beschriebenen Ausführungsform wurden einige Beschränkungen vorgenommen, die einen Rechenaufwand verringern und eine Berechnung der zu durchfahrenden Bahn verbessern. Dieses sind beispielsweise eine Beschränkung der Freiheitsgrade der Partikel sowie eine Approximation des Hindernisses 10 durch eine Ellipse. Für den Fachmann ergibt es sich, dass auch Ausführungen denkbar sind, die diese Einschränkungen nicht umfassen. Ferner können andere Fahrzustandsinformationen und/oder zusätzliche Fahrzustandsinformationen verwendet werden, um die Assistenzinformation bzw. ein Assistenzsignal zu erzeugen, das in dem beschriebenen Beispiel eine Sollgierrateninformation bzw. ein Steuersignal für einen Aktor umfasst, der die lenkbaren Räder mit einem zusätzlichen Lenkmoment beaufschlagt. Die zu durchfahrende Bahn kann auch von anderen Assistenzsystemen verwendet werden. Beispielsweise kann diese einem ACC-System übergeben werden, welches nur vorausfahrende Objekte betrachtet, die sich auf der berechneten zu durchfahrenden Bahn befinden bzw. sich entlang dieser oder eines Fahrschlauchs bewegen, der durch das elastische Band bzw. die hierdurch repräsentierte zu durchfahrende Bahn angegeben ist.
Die Distanz, über die eine zu berechnende Bahn vorausgeplant bzw. berechnet wird, ist abhängig von einer Reichweite der Umfeldsensoren, die die Objekte erfassen, welche sich in dem zu durchfahrenden Umfeld befinden. Darüber hinaus ist es nicht sinnvoll, eine Bahnplanung über Bereiche vorzunehmen, die zwar theoretisch durch die Umfeldsensoren erfassbar sind, jedoch beispielsweise durch näher liegende Objekte, beispielsweise Hindernisse, verdeckt sind. Befindet sich beispielsweise in einem Abstand von 15 m vor dem Kraftfahrzeug ein Hindernis, so ist eine Bahnplanung für die vorausliegenden 30 m entlang der Fahrbahn vollständig ausreichend. Befindet sich hingegen ein Objekt in 50 m oder 60 m Entfernung, so kann eine vorauszuberechnende Bahn für eine Entfernung von 100 m oder mehr sinnvoll sein. Durch eine variable Anpassung der Strecke, für die die zu durchfahrende Bahn berechnet wird, kann ein benötigter Rechenaufwand reduziert werden, sofern pro Streckeneinheit jeweils eine gleiche Anzahl von Partikeln zur Darstellung des elastischen Bandes verwendet wird.
In 2 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 31 dargestellt, welches ein Fahrassistenzsystem 32 umfasst. Das Fahrassistenzsystem 32 umfasst eine Fahrassistenzsteuereinheit 33. Diese ist über eine Schnittstelle 34 informationstechnisch mit Umfeldsensoren 35 über einen Fahrzeugdatenbus 36 verbunden. Die Umfeldsensoren 35 können beispielsweise ein Radar, ein Lidar, eine Stereokamera, eine oder mehrere Monokameras, Ultraschallsensoren usw. umfassen. Mittels einer Stereokamera oder einer anderen Kamera können beispielsweise Videodaten einer vorausliegenden Fahrbahn erfasst werden. Radar- und Lidar-Sensoren sind besonders geeignet, um aus der Fahrbahn herausragende Hindernisse zu erkennen. Die von den Umfeld sensoren erfassten Umfeldinformationen werden von einem Objekterkennungsmodul 37 der Fahrassistenzsteuereinheit 33 ausgewertet, um Objektinformationen zu erhalten. Beispielsweise kann eine Fahrspurerkennung durchgeführt werden. Dem Fachmann sind Verfahren hierfür bekannt. Zusätzlich werden über die Schnittstelle Fahrzustandsinformationen empfangen, die beispielsweise von Steuergeräten 38, die ebenfalls über den Fahrzeugdatenbus 36 mit der Fahrassistenzsteuereinheit 33 verbunden sind, empfangen werden. Diese können beispielsweise odometrische Daten, Daten eines Motorsteuergerätes, eines Bremssteuergerätes und/oder eines Navigationssystems, insbesondere eines satellitengestützten Navigationssystems, umfassen. Die Informationen des Navigationssystems können zusätzlich als Umfeldinformationen ausgewertet werden. Darüber hinaus können die Umfeldinformationen der Umfeldsensoren verwendet werden, um einen Fahrzustand, beispielsweise eine Positionierung und Orientierung des Kraftfahrzeugs 31, relativ zu einer vorausliegenden Fahrbahn zu bestimmen, welches einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs 31 festlegt.
Die Objektinformationen sowie die Fahrzustandsinformationen werden von einem Steuermodul 39 der Fahrassistenzsteuereinheit 33 ausgewertet. Das Steuermodul 39 umfasst ein Elastisches-Band-Modul 40, welches anhand eines Modells eines elastischen Bands, welches Partikel umfasst, die über Federn miteinander und mit Objekten des Umfelds verbunden sind, eine zu durchfahrende Bahn errechnet, indem ein stationärer Zustand des elastischen Bands ermittelt wird. Dieses wurde bereits oben ausführlich erläutert. Ein/eine Fuzzylogik bzw. ein Fuzzyregelverfahren umsetzendes Regelmodul 41 ermittelt aus einem Versatz und einem Winkelfehler, d. h. aus Abweichungen des Fahrzustands von einem idealen Fahrzustand, der durch die berechnete zu durchfahrende Bahn bestimmt ist, eine Assistenzinformation, die in einem Assistenzsignal enthalten ist. Vorzugsweise ist das Assistenzsignal so ausgebildet, dass hierüber ein Aktor 42 einer Assistenzeinheit 43 angesteuert werden kann, der beispielsweise als Elektromotor in einer elektromechanisch ausgebildeten Lenkung 44 ausgebildet ist. Der Aktor 42 kann somit die elektromechanische Lenkung 44 durch ein zusätzliches Lenkmoment so beeinflussen, dass lenkbare Räder 45 eingelenkt werden. Vorzugsweise ist das über den Aktor 42 aufbringbare Lenkmoment begrenzt. Hierdurch wird einem Fahrer (nicht dargestellt) ermöglicht, über ein Lenkrad 46 ein Handlenkmoment aufzubringen, welches in der Lage ist, ein Einlenken der Räder jederzeit auch entgegen des Lenkmoments des Aktors 42 einzulenken. Dies bedeutet, dass der Fahrer jederzeit die vollständige Kontrolle über das Kraftfahrzeug 31 behält. Andere Ausführungsformen müssen eine solche Beschränkung nicht umfassen.
Die Assistenzeinheit 43 kann alternativ oder zusätzlich eine Ausgabeeinheit 47, die beispielsweise als Anzeigevorrichtung ausgestaltet ist, umfassen. Über die Ausgabeeinheit 47 kann als Assistenzinformation eine Lenkempfehlung ausgegeben werden, wie beispielsweise mittels eines Pfeils 48 angedeutet ist. Dies kann alternativ und/oder zusätzlich zu dem automatischen Eingriff über den Aktor 42 erfolgen. Beispielsweise kann eine Länge des dargestellten Pfeils 48 eine Stärke des aufzubringenden Lenkmoments andeuten. Eine Richtung wird über die Richtung des Pfeils 48 angegeben.
Die Assistenzeinheit 43 umfasst zusätzlich eine Eingabeeinheit 49, über die Nutzereingaben erfasst werden können. Die Eingabeeinheit 49 kann mit der Ausgabeeinheit 47 beispielsweise integral als Touchscreen 50 ausgebildet sein. Über die Ausgabeeinheit 47 und die Eingabeeinheit 49 ist eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) umgesetzt. Hierüber kann der Nutzer beispielsweise in einigen Ausführungsformen eine Ausweichrichtung um ein Hindernis angeben und/oder die Assistenzfunktionalität aktivieren und/oder deaktivieren.
Zusätzlich umfasst die Fahrassistenzsteuereinheit 33 eine Analyseeinheit 51. Die Analyseeinheit 51 führt eine Situationsanalyse aus, bei der beispielsweise die Umfeldinformationen, Fahrzustandsinformationen und weitere Informationen, beispielsweise Informationen über den Fahrer usw., ausgewertet werden. Wird eine Ausweichsituation erkannt, kann das Fahrassistenzsystem 32 bzw. dessen Funktionalität aktiviert werden. Auch ein automatisches Deaktivieren kann vorgesehen sein. Eine Deaktivierung kann beispielsweise in Rangiersituationen erwünscht sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform können zumindest das Elastische-Band-Modul und das Regelmodul mittels eines gemeinsamen Mikroprozessors, welcher vorzugsweise programmgesteuert ist, ausgebildet sein. In einem solchen Fall umfasst die Steuereinheit zusätzlich zu dem Mikroprozessor einen Speicher, in dem ein Programmcode abgelegt ist, der ausführbare Instruktionen für den Mikroprozessor umfasst, so dass dieser die oben beschriebene Funktionalität der einzelnen Module bereitstellt. Das Objekterkennungsmodul kann ebenfalls mittels eines weiteren Mikroprozessors oder gemeinsam mit dem einen Mikroprozessor zusammen mit dem Elastischen-Band-Modul und dem Regelmodul ausgebildet sein. Darüber hinaus ist es selbstverständlich denkbar, dass die einzelnen Module jeweils einen oder mehrere Mikroprozessoren, die gegebenenfalls programmgesteuert sind, umfassen können.
Für den Fachmann ergibt es sich, dass lediglich einige beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind. Diese sollen keinesfalls einschränkend, sondern lediglich als beispielhafte Ausführungen verstanden werden. Die beschriebenen Merkmale können in beliebiger Kombination zur Ausführung der Erfindung in den unterschiedlichen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden.

1: Kraftfahrzeug
2: rechte Fahrspur
3: Straße
4: linke Fahrspur
5: Koordinatensystem
6: X-Achse
7: Y-Achse
8: rechter Fahrbahnrand
9: Mittelstreifen
10: Hindernis
11: elastisches Band
12: Zielpunkt
13: Partikel
14: erster vergrößerter Ausschnitt
15, 15', 15'', 15''', 15^IV: Federn
16: Ellipse
17: äquidistanter Abstand
20: Fuzzyregler
21: zweiter vergrößerter Ausschnitt
23: vordere Mitte des Kraftfahrzeugs
24: Versatz
25: aktuelle Fahrtrichtung
26: Tangente
26': parallel versetzte Tangente
27: Winkelfehler
31: Kraftfahrzeug
32: Fahrassistenzsystem
33: Fahrassistenzsteuereinheit
34: Schnittstelle
35: Umfeldsensoren
36: Fahrzeugdatenbus
37: Objekterkennungsmodul
38: Steuergerät
39: Steuermodul
40: Elastisches-Band-Modul
41: Regelmodul
42: Aktor
43: Assistenzeinheit
44: elektromechanische Lenkung
45: lenkbare Räder
46: Lenkrad
47: Ausgabeeinheit
48: Pfeil
49: Eingabeeinheit
50: Touchscreen
51: Analyseeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10218010 A1 [0006]
- EP 1529719 A2 [0007]

Claims

Fahrassistenzsteuereinheit (33) zum Unterstützen eines Fahrers bei einem kollisionsfreien Führen eines Kraftfahrzeugs (1, 31) umfassend eine Schnittstelle (34) zum Empfangen von Umfeldsensoren (35) erfassten Umfeldinformationen und von Fahrzustandsinformationen, ein Objekterkennungsmodul (37) zum Ermitteln von Objektinformationen über Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs (31) anhand der Umfeldinformationen und ein Steuermodul (39) zum Erzeugen eines Assistenzsignals, das eine Assistenzinformation umfasst, unter Berücksichtigung der Objektinformationen und der Fahrzustandsinformationen, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (39) ein Elastisches-Band-Modul (40) umfasst, das eine von dem Kraftfahrzeug zu durchfahrende Bahn anhand der Objektinformationen ermittelt, indem ein stationärer Zustand eines durch Partikel (13) idealisierten elastischen Bands (11) ermittelt wird, wobei die Partikel (13) miteinander und mit durch die Objektinformationen charakterisierten Objekten in der Umgebung über idealisierte Federn (15, 15', 15'', 15''', 15^IV ) verbunden sind, wobei sich in dem stationären Zustand alle Partikel (13) in einem Kräftegleichgewicht der durch die idealisierten Federn (15, 15', 15'', 15''', 15^IV ) repräsentierten Kräfte befinden, und das Steuermodul (39) ferner ein Regelmodul (41) umfasst, das anhand von Abweichungen des Fahrzustands von einem idealen Fahrzustand gemäß der durch das elastische Band (11) beschriebenen zu durchfahrenden Bahn die Assistenzinformation erzeugt, die ein Verringern einer zukünftigen Abweichung des Fahrzustands von einem gemäß der zu durchfahrenden Bahn idealen Fahrzustands unterstützt.
Fahrassistenzsteuereinheit (33) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelmodul (41) in Fuzzylogik ausgeführt ist.
Fahrassistenzsteuereinheit (33) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Partikel des elastischen Bands variabel anhand eines oder mehrerer Abstände von einem oder mehreren Objekten in einem vorausliegenden Umfeld festgelegt wird.
Fahrassistenzsteuereinheit (33) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung des stationären Zustands nur Kraftkomponenten quer zu einer ausgezeichneten Richtung berücksichtigt werden.
Fahrassistenzsteuereinheit (33) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgezeichnete Richtung die aktuelle Fahrtrichtung ist.
Fahrassistenzsteuereinheit (33) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgezeichnete Richtung eine anhand eines Navigationssystems bestimmte gewünschte Fahrtrichtung ist.
Fahrassistenzsteuereinheit (33) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgezeichnete Fahrrichtung eine anhand einer zurückgelegten Fahrstrecke gemittelte Fahrtrichtung ist.
Fahrassistenzsteuereinheit (33) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (13) entlang der ausgezeichneten Richtung äquidistant angeordnet sind.
Fahrassistenzsteuereinheit (33) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (15, 15', 15'', 15''', 15^IV ) zwischen den Partikel (13) und den Objekten ein abstoßendes logarithmisches Kraftpotential in Abhängigkeit von ihrer Auslenkung idealisieren.
Fahrassistenzsteuereinheit (33) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte Fahrbahnbegrenzungen und Hindernisse (10) umfassen.
Fahrassistenzsteuereinheit (33) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Hindernisse (10) durch Ellipsen (16) oder mehrere Kreise idealisiert werden.
Fahrassistenzsteuereinheit (33) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (15, 15', 15'', 15''', 15^IV ) zwischen einem Partikel (13) und einem Objekt an dem Objekt jeweils an dem Partikel (13) nächstliegenden Punkt des Objekts angreifen.
Fahrassistenzsteuereinheit (33) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelmodul (41) anhand der Fahrzustandsinformationen einen Versatz (24) und eine Winkelabweichung von der zu durchfahrenden Bahn als Abwei chungen des Fahrzustands ermittelt und nutzt, um das Assistenzsignal so zu erzeugen, das die Assistenzinformation Angaben zum Erreichen einer Sollgierrate umfasst.
Fahrassistenzsystem (32) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen oder mehrere Umfeldsensoren (35) zum Erfassen von Umfeldinformationen eines Umfelds des Kraftfahrzeugs (1, 31), eine informationstechnisch mit dem einen oder den mehreren Umfeldsensoren (35) gekoppelte Fahrassistenzsteuereinheit (33) nach einem der vorangehenden Ansprüche und eine mit der Fahrassistenzsteuereinheit (33) informationstechnisch gekoppelte Assistenzeinheit (43), die mittels des Assistenzsignals angesteuert wird.
Fahrassistenzsystem (32) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Assistenzeinheit (43) eine Ausgabeeinheit (47), insbesondere eine Anzeigevorrichtung, zum Ausgeben einer Lenkempfehlung ist.
Fahrassistenzsystem (32) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Assistenzeinheit (43) mindestens einen Aktor (42) zum Beeinflussen des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs (1, 31) umfasst.
Fahrassistenzsystem (32) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Aktor (42) ausgebildet ist, ein Lenkmoment auf die lenkbaren Räder (45) des Kraftfahrzeugs (1, 31) auszuüben.
Assistenzverfahren zum Unterstützen eines Fahrers bei einem kollisionsfreien Führen eines Kraftfahrzeugs (1, 31), umfassend die Schritte: Empfangen von Umfeldsensoren (35) erfassten Umfeldinformationen und von Fahrzustandsinformationen, die einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs (1, 31) charakterisieren, Ermitteln von Objektinformationen über Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs (1, 31) anhand der Umfeldinformationen und Erzeugen eines Assistenzsignals, das eine Assistenzinformation umfasst, unter Berücksichtigung der Objektinformationen und der Fahrzustandsinformationen, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem Kraftfahrzeug (1, 31) zu durchfahrende Bahn anhand der Objektinformationen ermittelt wird, indem ein stationärer Zustand eines durch Partikel (13) idealisierten elastischen Bands (11) ermittelt wird, wobei die Partikel (13) miteinander und mit durch die Objektinformationen charakterisierten Objekten in der Umgebung über idealisierte Federn (15, 15', 15'', 15''', 15^IV ) verbunden sind, wobei sich in dem stationären Zustand alle Parti kel (13) in einem Kräftegleichgewicht der durch die idealisierten Federn (15, 15', 15'', 15''', 15^IV ) repräsentierten Kräfte befinden, und ein Regelverfahren verwendet wird, um anhand von Abweichungen des Fahrzustands von einem idealen Fahrzustand gemäß der durch das elastische Band (11) beschriebenen zu durchfahrenden Bahn die Assistenzinformation zu erzeugen, die ein Verringern einer zukünftigen Abweichung des Fahrzustands von einem gemäß der zu durchfahrenden Bahn idealen Fahrzustands unterstützt.
Assistenzverfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Regelverfahren ein Fuzzylogikregelverfahren verwendet wird.
Assistenzverfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl Partikel (13) des elastischen Bands (11) variabel anhand eines oder mehrerer Abstände von einem oder mehreren Objekten in einem vorausliegenden Umfeld festgelegt wird.
Assistenzverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung des stationären Zustands nur Kraftkomponenten quer zu einer ausgezeichneten Richtung berücksichtigt werden.
Assistenzverfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgezeichnete Richtung die aktuelle Fahrtrichtung ist.
Assistenzverfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgezeichnete Richtung eine anhand eines Navigationssystems bestimmte gewünschte Fahrtrichtung ist.
Assistenzverfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgezeichnete Fahrrichtung eine anhand einer zurückgelegten Fahrstrecke gemittelte Fahrtrichtung ist.
Assistenzverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (13) entlang der ausgezeichneten Richtung äquidistant angeordnet werden.
Assistenzverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (15, 15', 15'', 15''', 15^IV ) zwischen den Partikel (13) und den Objekten ein abstoßendes logarithmisches Kraftpotential in Abhängigkeit von ihrer Auslenkung idealisieren.
Assistenzverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte Fahrbahnbegrenzungen und Hindernisse (10) umfassen.
Assistenzverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass Hindernisse (10) durch Ellipsen (16) idealisiert werden.
Assistenzverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (15, 15', 15'', 15''', 15^IV ) zwischen einem Partikel (13) und einem Objekt an dem Objekt jeweils an dem Partikel (13) nächstliegenden Punkt des Objekts angreifen.
Assistenzverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Fahrzustandsinformationen ein Versatz (24) und eine Winkelabweichung von der zu durchfahrenden Bahn als Abweichungen des Fahrzustands ermittelt werden und das Regelverfahren den Versatz (24) und die Winkelabweichung nutzt, um eine Sollgierrate zu bestimmen.
Assistenzverfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Sollgierrate eine Assistenzinformation erzeugt wird, durch die ein Erreichen der Sollgierrate unterstützt wird.
Assistenzverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfeldinformationen über ein Umfelds des Kraftfahrzeugs (1, 31) mittels eines oder mehrerer Umfeldsensoren (35) erfasst wird.
Assistenzverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass über das Assistenzsignal eine Ausgabeeinheit (47), insbesondere eine Anzeigevorrichtung, angesteuert wird, über die eine Lenkempfehlung ausgegeben wird.
Assistenzverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass über das Assistenzsignal mindestens ein Aktor (42) zum Beeinflussen des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs (1, 31) angesteuert wird.
Assistenzverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Aktor (42) ein Lenkmoment auf die lenkbaren Räder (45) des Kraftfahrzeugs (1, 31) ausübt.