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Die Erfindung betrifft eine Gefahrenwarneinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Fahrerassistenzsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
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Fahrerassistenzsysteme zur Entlastung des Fahrers bei der Bedienung eines Kraftfahrzeuges sind Stand der Technik. Die Unterstützung des Fahrers durch die Fahrerassistenzsysteme hängt letztlich von deren Automatisierungsgrad ab und reicht von der Bereitstellung eines reinen Informationsangebotes an den Fahrer bis zu einem vollautomatischen, fahrerunabhängigen Steuern des Kraftfahrzeuges.
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Insbesondere während des vollautomatischen Steuerns des Fahrzeuges ist mit verminderter Wachsamkeit des Fahrers zu rechnen, da dieser zuweilen durch Nebenaufgaben, wie zum Beispiel der Konversation mit einem Mitfahrer oder dem Navigieren, vom Fahrgeschehen abgelenkt ist. Daher ist es vorteilhaft, einen Warnhinweis an den Fahrer auszugeben, der den Fahrer alarmiert, aktiv in den Fahrablauf einzugreifen.
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Die
EP 1 486 933 A1 beschreibt ein Verfahren zum Assistieren eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs, in dem eine Vorhersage der aktuellen Situation des Umfelds eines Kraftfahrzeugs aus erfassten Informationen über die äußere Umgebung des Kraftfahrzeugs abgeleitet werden. Es wird eine Vorhersage der Fahrerreaktion getroffen. Ferner werden die Fahrerreaktionsvorhersage und die Situationsvorhersage miteinander verknüpft, um zu einer Entscheidung über Gegenmaßnahmen zu gelangen. Als Gegenmaßnahme wird eine Überwindung des Bremsluftspiels und anderer Totzeiten in die Wege geleitet. Zusätzlich oder alternativ zu den zuvor genannten Gegenmaßnahmen erfolgt eine Fahrerwarnung, die im Veranlassen eines Bremsdrucks und/oder einer Bremskraftmodulation besteht. Es werden ferner das Ergreifen optischer, akustischer und/oder haptischer Maßnahmen als weitere Gegenmaßnahmen vorgeschlagen.
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Die
DE 10 2005 043 496 A1 offenbart ein Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit eines personengeführten Fahrzeugs, mit dem ein Fahrerverhalten analysiert und ein Fahrerwunsch erkannt wird. Der Fahrerwunsch wird mit einem optimalen Fahrverhalten verglichen und der Fahrer wird über den Vergleich informiert. Der Fahrerwunsch und das optimale Fahrverhalten werden vektoriell in einer Karte dargestellt und der Abstand zwischen den Punkten des Fahrerwunsches und des optimalen Fahrverhaltens wird als Stimulationsgröße für den Fahrer verwendet. Bei Überschreitung eines vorgegebenen Abstandes zwischen den Punkten des Fahrerwunsches und des optimalen Fahrverhaltens in der Karte erfolgt eine schrittweise Stimulation des Fahrers. Solange der Fahrer eine Aktion ausführt, die nicht weit vom optimalen Fahrverhalten entfernt ist, erfolgt keine Stimulation. Ist ein bestimmter Abstandswert überschritten, wird zunächst eine optische und dann eine akustische Warnung abgegeben. Bei der akustischen Warnung ist die Dringlichkeit der Warnung durch unterschiedliche Frequenzen und Geräuschpegel hörbar.
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Aus der
DE 101 53 304 A1 ist eine Vorrichtung zur Positionierung akustischer Quellen zur Generierung von Warn- und Informationssignalen mittels Lautsprecher beschrieben, wobei die Warnsignale aus derjenigen Richtung auf einen Nutzer hin ausgesandt werden, in der sich ein Objekt oder eine Gefahrensituation befindet, vor welcher gewarnt oder über welche informiert werden soll.
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In der
DE 198 43 564 A1 ist eine Warneinrichtung zur Überwachung eines Abstands eines Fahrzeugs von einem Hindernis beschrieben. Die Warneinrichtung umfasst einen Sensor zum Erfassen eines Hindernisses, eine Auswerte- und Steuereinrichtung zum Abschätzen eines Abstands des Fahrzeugs von dem Hindernis anhand eines Ausgangssignals des Sensors und wenigstens einen Warnsignalgeber, der von der Auswerte- und Steuereinrichtung zur Erzeugung eines Nahbereichs-Warnsignals gesteuert wird, und der von der Auswerte- und Steuereinrichtung abgeschätzte Abstand kleiner als ein Grenzwert ist. Ferner umfasst die Auswerte- und Steuereinrichtung Mittel zum Einschätzen einer Kollisionsgefahr des Fahrzeugs mit dem Hindernis anhand des abgeschätzten Abstands und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Des Weiteren ist die Auswerte- und Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den Warnsignalgeber zu steuern, um ein Fernbereich-Warnsignal auszugeben, wenn der geschätzte Abstand größer als der Grenzwert ist und die Einschätzung das Vorhandensein einer Kollisionsgefahr ergibt.
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Die
US 2007/0159354 A1 betrifft eine Gefahrenwarneinrichtung in einem Kraftfahrzeug, welche vor herannahenden Martinshörnern warnt. Dabei werden auf zusätzliche Audionachrichten von einem Speicher zugegriffen und/oder synthetisiert durch eine lokale Rechenvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, um sie dem Fahrer anzuzeigen, und den Fahrer von der Gegenwart eines Notfallfahrzeugs zu informieren, welches von hinten passieren muss oder welches eine Kollisionsgefahr einer Kreuzung darstellt. Linke und rechte Annäherungsindikatoren können auch durch akustische Signale mit räumlichen Audiopositioniertechniken angezeigt werden, sodass die akustischen Signale derart präsentiert werden, sodass sie für den Benutzer räumlich von rechts oder links kommen, abhängig von der Annäherungsrichtung des Notfallfahrzeugs.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Gefahrenwarneinrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Fahrerassistenzsystem bereitzustellen, um die Fahrsicherheit zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wir durch eine Gefahrenwarneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
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Die Gefahrenwarneinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Umfelderfassungseinrichtung zur Erfassung der Umfeldsituation des Kraftfahrzeugs. Die Gefahrenwarneinrichtung ermittelt aus von der Umfelderfassungseinrichtung gelieferten Informationen ein Gefahrenpotential und gibt bei Ermittlung eines Gefahrenpotentials durch eine Schallausgabeeinrichtung ein akustisches Signal zur Warnung des Fahrers aus. Die Gefahrenwarneinrichtung ermittelt eine erste Richtung des Gefahrenpotentials und das akustische Signal wird in Abhängigkeit der ersten Richtung räumlich orientiert ausgegeben. Die orientierte räumliche Ausgabe des akustischen Signals ist ein wesentlicher Vorteil.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn die vom Fahrer wahrgenommene zweite Richtung, aus der das akustische Signal stammt, annähernd mit der ersten Richtung zusammenfällt, in der sich vom Fahrer aus das Gefahrenpotential befindet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ermittelt die Gefahrenwarneinrichtung den Gefährdungsgrad des Gefahrenpotentiales. Dabei hängt die Lautstärke des akustischen Signals vom Gefährdungsgrad ab.
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Mittels einer etwa als Lidarsystem und/oder Radarsystem ausgeführten Detektierungseinrichtung wird zwischen Gefährdungsobjekten und sonstigen Objekten unterschieden. Die Detektierungseinrichtung erfasst dabei beispielsweise die Größe, die Kontur, die Position, die Geschwindigkeit oder die Bewegungsrichtung von im erfassten Umfeld vorhandenen Objekten. Insbesondere aufgrund der Größe, der Position, der Geschwindigkeit und der Bewegungsrichtung der jeweiligen Objekte kann die Kollisionswahrscheinlichkeit, und damit der Gefährdungsgrad, ermittelt werden. So beurteilt die Detektierungseinrichtung etwa, dass von stationären, außerhalb des vom Fahrzeug befahrenen Verkehrsweges positionierten Objekten keine Gefährdung ausgeht. Hingegen sind Objekte, die im Verkehrsweg detektiert werden, in der Regel Gefährdungsobjekte. Bei detektierten Objekten, die sich außerhalb des Verkehrswegs auf den Verkehrsweg zu bewegen werden, handelt es sich mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit um Gefährdungsobjekte. Der Verlauf des Verkehrswegs selbst kann mit bekannten Spurerkennungssystemen bestimmt werden.
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Bei einer speziellen Ausführungsform erzeugt eine Schallausgabeeinrichtung ein dreidimensionales Klangbild. Durch die Fähigkeit der räumlichen, dreidimensionalen Schallwahrnehmung kann der Mensch die Position einer Schallquelle exakt orten.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine von der Schallausgabeeinrichtung erzeugte virtuelle Schallquelle vom Fahrer aus in einer ersten Richtung und/oder in einer mit der tatsächlichen ersten Entfernung des Gefahrenpotentials korrespondierenden zweiten Entfernung lokalisiert. Dadurch werden dem Fahrer akustisch die Bewegungsinformationen des Gefährdungspotentials suggeriert, was wiederum dazu beiträgt, die vom Fahrer vorzunehmenden Eingriffe oder Steuereingaben zeitlich zu beschleunigen oder mit andern Worten die Antwortzeit zu verkürzen.
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Um das reale Klangbild bzw. die Geräuschkulisse zu unterstützen und damit die Verkürzung der Antwortzeit weiter zu steigern, umfasst die Gefahrenwarneinrichtung bei einer Ausführungsvariante der Erfindung eine Simulationseinrichtung zur Simulation wenigstens eines bewegungsabhängigen akustischen Effektes, beispielsweise des Dopplereffektes.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden Außengeräusche des Gefahrenpotentiales in den Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs übertragen und insbesondere zeitgleich wiedergegeben.
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Erfindungsgemäß wird bei Ermittlung eines Gefahrenpotentials automatisch ein Aktuator zum Eingriff in das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges angesteuert. Der Aktuator wirkt beispielsweise auf den Antriebsstrang, die Bremse oder die Lenkung.
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Die Gefahrenwarneinrichtung erzeugt beispielsweise typische Geräusche, die bei realen Gefahrenpotentialen auftreten, was bewirkt, dass die vom Fahrer vorzunehmenden Eingriffe in den Fahrablauf oder Steuereingaben zeitlich beschleunigt werden.
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Die Erfindung setzt die menschlichen Kapazitäten der Informationsaufnahme und -verarbeitung optimal ein, wodurch die zuvor genannte Antwortzeit deutlich verringert und damit die Fahrsicherheit erhöht wird.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäß ausgestalteten Gefahrenwarneinrichtung; und
- 2 eine schematische Skizze einer Verkehrssituation mit einem eigenen und einem fremden Fahrzeug.
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1 zeigt als Blockschaltbild eine erfindungsgemäß ausgestaltete Gefahrenwarneinrichtung 1 für ein in 2 dargestelltes Fahrzeug 4, das im Folgenden zur Unterscheidung eines ebenfalls in 2 dargestellten fremden Fahrzeuges als „eigenes Fahrzeug“ bezeichnet wird. Die Gefahrenwarneinrichtung 1 umfasst eine Steuereinrichtung 2, die eingangsseitig mit einer Umfelderfassungseinrichtung 3 verbunden ist. Die Umfelderfassungseinrichtung 3 umfasst eine Mehrzahl von Sensoren, mittels denen fahrzeugexterne und fahrzeuginterne Parameter erfasst werden, die die situativen Randbedingungen des eigenen Fahrzeuges 4 kennzeichnen. Die Umfelderfassungseinrichtung 3 umfasst ferner eine Kamera, die Objekte im Umfeld des eigenen Fahrzeuges 4 erfasst und mit einer Bildverarbeitungseinrichtung verbunden ist, die die von der Kamera erfassten Bilder auswertet, um zwischen Gefährdungsobjekten und sonstigen Objekten zu unterscheiden.
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Die fahrzeuginternen Parameter umfassen fahrzustandsspezifische Parameter, die den Fahrzustand des eigenen Fahrzeuges 4 betreffen bzw. charakterisieren und/oder fahrzeugzustandsspezifische Parameter, die den Zustand des eigenen Fahrzeuges 4 als solches betreffen bzw. charakterisieren.
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Zu den fahrzustandsspezifischen Parametern zählen die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeuges 4, die Beschleunigung des eigenen Fahrzeuges 4 oder der Lenkwinkel des eigenen Fahrzeuges 4, um nur eine kleine Auswahl zu nennen.
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Zu den fahrzeugzustandsspezifischen Parametern zählen das Gewicht und die räumlichen Abmessungen des eigenen Fahrzeuges 4 oder Parameter, die die physikalischen Eigenschaften der Reifen des eigenen Fahrzeuges 4 kennzeichnen, um nur eine kleine Auswahl zu nennen.
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Der Begriff „fahrzeugexterne Parameter“ umfasst alle übrigen nur denkbaren Parameter, die sich weder den fahrzustandsspezifischen noch den fahrzeugzustandsspezifischen Parametern zuordnen lassen und aus welchem Grund auch immer für die sichere und ordentliche Funktionsweise der Gefahrenwarneinrichtung 1 relevant sind. Zu den fahrzeugexternen Parametern zählen Objektparameter, die die Kontur, die Abmessungen, die aktuelle Position, die Geschwindigkeit von im erfassten Umfeld vorhandenen Objekten kennzeichnen, Verkehrsinfrastrukturparameter, die die Verkehrsinfrastruktur in der Umgebung des Fahrzeuges (etwa vorausliegende Kreuzungen oder Einmündungen, die Fahrbahnkrümmung) kennzeichnen, Straßenbelags-Zustandsparameter (etwa der Reibungskoeffizient des Straßenbelags), die die physikalischen Eigenschaften des Straßenbelages kennzeichnen, Witterungsparameter, die Informationen über die augenblickliche Witterung beinhalten.
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Die Steuereinrichtung 2 wertet die fahrzeugexternen Parameter und fahrzeuginternen Parameter aus, um die relative Lage eines Gefährdungsobjektes, etwa eines sich auf Kollisionskurs mit dem eigenen Fahrzeug 4 befindlichen Fremdfahrzeuges 7, bezüglich des eigenen Fahrzeugs 4 zu ermitteln.
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Die Steuereinrichtung 2 ist ausgangsseitig mit einem mehrkanaligen Audiosystem 5 verbunden, das zur Wiedergabe eines dreidimensionalen Klangbildes ausgelegt ist. Das beispielsweise stereophone Audiosystem 5 strahlt den von einem Schallereignis stammenden Schall über mehrere von der Steuereinrichtung 2 angesteuerte separate in 2 dargestellte Lautsprecher L1, L2, L3, L4, L5, L6 ab, wobei der Fahrer nur eine Schallquelle wahrnimmt, die im Folgenden als virtuelle Schallquelle bezeichnet wird. Durch gezielte Veränderung bestimmter akustischer Parameter, wie etwa der Lautstärke, des Pegels oder des Frequenzgangs der von den einzelnen Lautsprechern L1, L2, L3, L4, L5, L6 abgestrahlten Tonsignalanteile wird die vom Fahrer empfundene Richtung und/oder die vom Fahrer empfundene Entfernung der virtuellen Schallquelle räumlich bewegt.
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Die Gefahrenwarneinrichtung 1 umfasst ferner eine Tonspeichereinheit 6, auf der Toninformationen hinterlegt sind, die typischen, bei bestimmten Fahrsituationen auftretenden Geräuschen, wie etwa dem Geräusch eines überholenden Fahrzeuges, oder auch anderen Ereignissen, entsprechen, wie Reifenquietschen oder Aufpralllärm.
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Die Gefahrenwarneinrichtung 1 umfasst schließlich eine Spektralanalyseeinrichtung 8 zur Analyse des Frequenzspektrums der im Bereich des eigenen Fahrzeuges 4 auftretenden Geräusche. Die Spektralanalyseeinrichtung 8 weist einen Analog-Digitalwandler auf, dessen Analog-Eingänge mit Schallsensoren der Umfelderfassungseinrichtung 3 und dessen Ausgänge mit der Steuereinrichtung 2 verbunden sind.
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2 zeigt eine schematische Skizze einer Verkehrssituation mit dem eigenen Fahrzeug 4, das mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Gefahrenwarneinrichtung 1 ausgestattet ist, und einem fremden Fahrzeug 7. Das eigene Fahrzeug 4 wird zunächst noch mittels verschiedener Fahrerassistenzsysteme, auf die weiter unten näher eingegangen wird, vollautomatisch gesteuert und fährt mit einer vom Fahrer gewünschten Geschwindigkeit auf der rechten Fahrspur einer Autobahn. Rechts neben dem eigenen Fahrzeug 4 fährt im Erfassungsbereich der Umfelderfassungseinrichtung 3 das fremde Fahrzeug 7, das gerade im Begriff ist, einen Einfädelvorgang zu beenden und von der Auffahrtspur in die vom eigenen Fahrzeug befahrene Fahrspur nach links abbiegen will.
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Die Steuereinrichtung 2 der Gefahrenwarneinrichtung 1 wertet die von Sensoren der Umfelderfassungseinrichtung 3 gelieferten Signale aus, um daraus die Richtung und die Entfernung des fremden Fahrzeuges 7 relativ zum eigenen Fahrzeug 4 zu bestimmen.
Unter Berücksichtigung der mittels der Umfelderfassungseinrichtung 3 erfassten Größe, der Position, der Geschwindigkeit und der Bewegungsrichtung des fremden Fahrzeuges 7 ermittelt die Steuereinrichtung 2 eine Kollisionswahrscheinlichkeit, und damit den Gefährdungsgrad.
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Die Steuereinrichtung 2 steuert, sobald es eine kritische Fahrsituation bzw. die Notwendigkeit der Übernahme der Kontrolle über das Fahrzeug durch den Fahrer „erkannt“ hat, in Abhängigkeit der ermittelten Richtung des fremden Fahrzeuges 7 relativ zum eigenen Fahrzeug die einzelnen Lautsprecher L1, L2, L3, L4, L5, L6 des Audiosystems 5 derart an, dass der Fahrer zu jeder Zeit die vom Audiosystem 5 erzeugte virtuelle Schallquelle in der selben Richtung lokalisiert, in der sich das fremde Fahrzeug 7 tatsächlich befindet, d.h. das akustische Signal wird durch das Audiosystem 5 räumlich orientiert ausgegeben. Darüber hinaus steuert die Steuereinrichtung 2 in Abhängigkeit der ermittelten Entfernung des fremden Fahrzeuges 7 relativ zum eigenen Fahrzeug 4 die einzelnen Lautsprecher L1, L2, L3, L4, L5, L6 des Audiosystems 5 derart an, dass der Fahrer zu jeder Zeit die vom Audiosystem 5 erzeugte virtuelle Schallquelle in einer Entfernung lokalisiert, die mit dem Abstand zwischen dem eigenen Fahrzeug 4 und dem fremden Fahrzeug 7 korrespondiert oder übereinstimmt.
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Durch eine mittels der Spektralanalyseeinrichtung 8 durchgeführte spektrale Analyse der im Bereich des eigenen Fahrzeuges 4 auftretenden Geräusche wird die vorliegende Fahrsituation automatisch identifiziert und die der identifizierten Fahrsituation zugeordneten, in der Tonspeichereinheit 6 hinterlegte Toninformation (die im vorliegenden Fall Reifenquietschen und das Geräusch eines rechts überholenden Fahrzeuges betreffen) durch das Audiosystem 5 abgespielt und über die Lautsprecher L1, L2, L3, L4, L5, L6 als akustisches Signal wiedergegeben, wodurch eine besonders realistische, dreidimensionale akustische Reproduktion des realen Schallereignisses erzeugt wird. Dabei werden die Toninformationen umso lauter wiedergegeben, je höher der ermittelte Gefährdungsgrad ist.
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Die im Folgenden rein exemplarisch aufgeführten Fahrerassistenzsysteme stellen eine kleine Auswahl von technisch möglichen Fahrerassistenzsystemen dar, und schließen weitere am Fahrzeug vorhandene Varianten nicht aus.
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Ein Fahrerassistenzsystem kann zum Beispiel als eine Kurvensicherheitseinrichtung ausgeführt sein (im englischen Sprachraum mit „Intelligent Predictive System“ bezeichnet), die vorausliegende Kurven mittels GPS (Global Positioning System) erkennt und erforderlichenfalls die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs mittels eines Bremseingriffs vor der Kurve reduziert.
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Ein Fahrerassistenzsystem kann als Brems-Lenk-Assistenzeinrichtung (im englischen mit „Advanced Brake Assist“ bezeichnet) ausgestaltet sein, die automatisch Brems- bzw. Lenkeingriffe ausführt, um eine Kollision mit erkannten Hindernissen zu vermeiden.
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Ein Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise als Abstandsregeleinrichtung ausgebildet sein, die abhängig vom Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug Bremseingriffe vornimmt, um einen vorgegebenen Sicherheitsabstand einzuhalten und das autonome Fahren des eigenen Fahrzeugs 4 im Stau zu ermöglichen.
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Ein Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise eine Gefahrenstellenwarneinrichtung sein, die den Fahrer unter Verwendung der GPS-Funktionalität vor Kurven, unübersichtlichen Kreuzungen oder dergleichen warnt, wenn die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs 4 einer Gefahrenstelle nicht angepasst ist.
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Beim vollautomatischen Steuern, also vollautomatischem Operieren und Führen des eigenen Fahrzeuges, greifen die Fahrassistenzsysteme direkt in die Fahrzeugführung ein. Diese Eingriffe wirken im Wesentlichen auf den Antriebsstrang, die Bremse und die Lenkung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gefahrenwarneinrichtung
- 2
- Steuereinrichtung
- 3
- Umfelderfassungseinrichtung
- 4
- eigenes Fahrzeug
- 5
- Audiosystem
- 6
- Tonspeichereinheit
- 7
- fremdes Fahrzeug
- 8
- Spektralanalyseeinrichtung
- L1, L2..., L6
- Lautsprecher
