DE102008035992A1

DE102008035992A1 - Ampelphasenassistent unterstützt durch Umfeldsensoren

Info

Publication number: DE102008035992A1
Application number: DE102008035992A
Authority: DE
Inventors: Ulrich STÄHLIN; Matthias Strauss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2008-08-01
Publication date: 2009-03-05
Also published as: ATE508448T1; US8331338B2; WO2009027427A1; EP2186078A1; ES2365292T3; US20100284382A1; DE502008003444D1; EP2186078B1; DE102008039831A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Assistenzvorrichtung und ein Assistenzverfahren für Kraftfahrzeuge zur Fahroptimierung bezüglich einer Verkehrssignalanlage bei gleichzeitiger Kollisionsvermeidung mit einem potentiellen Hindernis. Die Sicherheit des Kraftfahrzeuges und Fahroptimierung bezüglich z.B. einer Ampel wird dadurch erreicht, dass die Assistenzvorrichtung eine Umfeldsensorenschnittstelle aufweist, die die Ort-Zeit-Zustandsinformation von statischen bzw. bewegten Objekten auf der Fahrbahn zwischen der Verkehrssignalanlage und dem Kraftfahrzeug empfangen kann. Auf Grundlage der ermittelten Umfeld-, Verkehrssignalanlagen- und Kraftfahrzeuginformation ermittelt die Assistenzvorrichtung Fahrparameter, um die Verkehrssignalanlage ohne Kollisionen zur erlaubten Durchfahrtsphase zu passieren.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Assistenzvorrichtung und ein Assistenzverfahren für Kraftfahrzeuge bezüglich einer Verkehrssignalanlage, wobei eine Kollision mit einem potentiellen Hindernis vermieden werden kann.
Technologischer Hintergrund
Assistenzvorrichtungen für Kraftfahrzeuge haben ein hohes Potenzial zur Verbesserung von Verkehrssicherheit, Fahrkomfort und Ressourceneinsparung. Daher werden in modernen Kraftfahrzeugen zunehmend Assistenzsysteme eingesetzt, die den Fahrer im Fahrbetrieb unterstützen. Hierzu gehören beispielsweise Navigationssysteme, konventionelle Geschwindigkeitsregelanlagen (Tempomat), adaptive Geschwindigkeitsregelanlagen (Adaptive Cruise Control, ACC) und Verkehrsignalanlagenassistenten bzw. Ampelphasenassistenten. Eine Assistenzvorrichtung, die den Kraftfahrzeugfahrer bei der Erkennung der Verkehrssignalregelung unterstützt, ist zum einem eine sicherheitssteigernde Maßnahme, die zu einem Rückgang der Unfallzahlen und -schäden führen kann. Zum anderen kann durch eine assistenzbasierte Beschleunigung oder Abbremsen vor der Verkehrssignalanlage ein kraftstoffsparende Fahrweise erreicht werden, da somit ein abruptes Beschleunigen und mögliche Wartezeiten an der Verkehrssignalanlage vermieden oder minimiert werden. Durch den geringeren Kraftstoffverbrauch ergibt sich gleichzeitig eine Reduktion des Schadstoffausstoßes.
Für einen Verkehrsignalassistenten ist ein einheitlicher Standard für die Kommunikation mit der Verkehrssignalanlage bereitzustellen. Es sind bereits Verkehrssignalanlagen bekannt, die auf Basis der Nahbereichskommunikation (DSRC – dedicated short range communication) kommunizieren, um die Phaseninformation und Position der Verkehrsignalanlage zu erfassen und über Funktechnologie an eine Assistenzvorrichtung übertragen können. Unter Hinzunahme von fahrzeugspezifischen Informationen, kann die optimale Fahrweise bezüglich der Taktung der Verkehrssignalanlage empfohlen werden. Bei den Assistenzsystemen nach dem Stand der Technik ist zur Unterstützung bei Überfahrten von Verkehrsignalanlagen jedoch keine Information darüber erhältlich, ob das geplante Passieren der Verkehrssignalanlage des Fahrers ohne Gefahr vollzogen werden kann oder nicht. Die Gefahr einer Kollision mit einem stehenden oder bewegten Objekt, das sich auf der Fahrbahn des Fahrzeuges befindet, wird nicht berücksichtigt.
Zusammenfassung der Erfindung
Als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann betrachtet werden, einen Zusammenstoß mit einem potentiellen Hindernis zu vermeiden bei gleichzeitiger Fahroptimierung bezüglich einer Verkehrsignalanlage.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche, weitere Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen verkörpert.
Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich sowohl auf die Assistenzvorrichtung, das Verfahren als auch ein entsprechendes Computerprogrammelement sowie ein computerlesbares Speichermedium.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Assistenzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Fahroptimierung bezüglich einer Verkehrssignalanlage bereitgestellt mit einer Verkehrsignalanlagenschnittstelle die ausgelegt ist als Eingangsschnittstelle zum Empfang einer Ortsinformation und einer Phaseninformation einer Verkehrssignalanlage, einer Kraftfahrzeugschnittstelle, die ausgelegt ist als Eingangsschnittstelle zum Empfang einer Ort-Zeit-Zustandsinformation eines Kraftfahrzeuges, einer Umfeldsensorenschnittstelle, die ausgelegt ist als Eingangsschnittstelle, um mit Umfeldsensoren zu kommunizieren zum Empfang einer Ort-Zeit-Zustandsinformation eines potentiellen Hindernisses, einer Fahrparameterermittlungsvorrichtung, die ausgelegt ist, zum Zweck einer Fahroptimierung eines Kraftfahrzeuges entsprechende Fahrparameter zu ermitteln, auf der Grundlage der von der Verkehrssignalanlagenschnittstelle empfangenen Ortsinformation und Phaseninformation, der von der Kraftfahrzeugschnittstelle empfangenen Ort-Zeit-Zustandsinformation eines Kraftfahrzeuges und der von der Umfeldsensorenschnittstelle empfangenen Ort-Zeit-Zustandsinformation eines potentiellen Hindernisses, derart, dass die Verkehrssignalanlage zur erlaubten Durchfahrtsphase passiert und eine Kollision mit einem potentiellem Hindernis vermieden werden kann und einer Fahrparameterschnittstelle, die ausgelegt ist als Ausgangsschnittstelle zur Ausgabe der ermittelten Fahrparameter an ein Kraftfahrzeug.
Die erfindungsgemäße Assistenzvorrichtung kann somit Hindernisse erkennen, indem geeignete Umfeldsensoren die Ort-Zeit-Zustandsinformationen wie Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung von Objekten zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und der Verkehrssignalanlage erfassen können. Insbesondere wird die Sicherheit des Kraftfahrzeugführers und eine Fahroptimierung dadurch gewährleistet, dass die Assistenzvorrichtung durch Umfeldsensoren unterstützt wird, die die Ort-Zeit-Zustandsinformation von statischen bzw. bewegten Objekten auf der Fahrbahn zwischen der Verkehrssignalanlage und dem Kraftfahrzeug erfassen. Auf Grundlage der ermittelten Umfeldinformation, der Verkehrssignalanlagen- und der Kraftfahrzeuginformation ermittelt die Assistenzvorrichtung Fahrparameter. Die Assistenzvorrichtung erlaubt es, die Fahrparametervorschläge zur Weiterleitung an das Kraftfahrzeug so zu ermitteln, dass eine Verkehrssignalanlage zur erlaubten Durchfahrtsphase passiert und eine Kollision mit einem potentiellen Hindernis vermieden werden kann.
Beispielsweise kann ein Umfeldsensor die Relativgeschwindigkeit des nächstliegenden vorausfahrenden Fahrzeuges erfassen und an die Fahrparameterermittlungsvorrichtung weiterleiten, die in Abhängigkeit der erfassten Informationen bezüglich der Verkehrsignalanlage, des eigenen Kraftfahrzeuges und des potentiellen Hindernisses eine optimale Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung an das Kraftfahrzeug ausgibt. Indem die Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges an die Geschwindigkeit des potentiell vorausfahrenden Fahrzeuges angepasst werden kann, können abrupte Beschleunigungs- bzw. Abbremsvorgänge vermieden werden.
Auf diese Weise wird eine Assistenzvorrichtung bereitgestellt, die die Funktionalitäten eines herkömmlichen Verkehrsignalanlagenassistenten und eines Kollisionsvermeidungssystems kombinieren kann. Somit können unter Berücksichtigung der Verkehrssignalanlagentaktung, der kraftfahrzeugspezifischen Parameter und einer Hinderniserkennung durch Umfeldsensoren entsprechende Fahrparameter an das Fahrzeug ausgegeben werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Fahrparameterermittlungsvorrichtung angegeben, die ausgelegt ist Fahrparameter zum Zweck der Fahroptimierung zu ermitteln auf der Grundlage einer Ort-Zeit- Zustandsinformation des nächstliegenden potentiellen Hindernisses. Mit anderen Worten kann die Fahrparameterermittlungsvorrichtung bei mehr als einem Objekt zwischen Kraftfahrzeug und Verkehrssignalanlage die Fahrparameter zum Zweck der Fahroptimierung auf Grundlage der Messdaten des nächstliegenden potentiellen Hindernisses ermitteln.
Anhand der gemessenen Relativgeschwindigkeit und anhand der von Fahrzeugsensoren erfassten Eigengeschwindigkeit kann die Fahrparameterermittlungsvorrichtung für das nächstliegende Objekt, das im Vorfeld des Fahrzeuges geortet wurde, z. B. ermitteln, ob es sich um ein stehendes oder bewegtes Objekt, also vermutlich ein vorausfahrendes Fahrzeug handelt.
Es kann beispielsweise ein vorausfahrendes Fahrzeug erfasst werden, das im Idealfall so schnell fährt, dass es die Verkehrssignalanlage zur erlaubten Durchfahrtszeit passieren kann. Auf Grundlage der Gesamtheit der erfassten Informationen kann die Fahrparametermittlungsvorrichtung überprüfen, ob unter Einhaltung der Wartepflicht an der Verkehrssignalanlage und gegebenenfalls eines geeigneten Sicherheitsabstandes das Kraftfahrzeug folgen kann. In dem Beispielfall, dass die Durchfahrtsphase für ein folgendes Auto lang genug ist und zum vorausfahrenden Fahrzeug ein größerer Abstand als der Sicherheitsabstand besteht, kann die Fahrparameterermittlungsstelle eine etwas höhere Geschwindigkeit als die des vorausfahrenden Fahrzeuges empfehlen, da sich das eigene Fahrzeug noch dem vorausfahrenden Fahrzeug nähern kann. Damit kann der Beschleunigungsverlauf des eigenen Kraftfahrzeuges minimiert werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Assistenzvorrichtung ausgelegt, die Ausgabe von Fahrparametern an die Fahrparameterschnittstelle zu blockieren, wenn mindestens ein stehendes Hindernis ermittelt wurde.
Auf diese Weise kann im Falle einer Kollisionsgefahr eine Gefahrenwarnung unter Angabe des aktuellen Abstandes zum Hindernis an das Fahrzeug ausgegeben werden. Somit wird der Fahrer bei der Hinderniserkennung und Gefahrenabschätzung unterstützt. Eine Warnfunktion der Assistenzvorrichtung kann auch im Falle der drohenden Missachtung der Wartepflicht an der Verkehrssignalanlage eingesetzt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mindestens eine der Verkehrssignalanlagenschnittstelle, Kraftfahrzeugschnittstelle und Umfeldsensorenschnittstelle als eine Funkschnittstelle ausgelegt, um mit einem Kraftfahrzeug, einer Verkehrssignalanlage beziehungsweise Umfeldsensoren mittels Funktechnologie zu kommunizieren.
Bei entsprechender Ausstattung eines Verkehrsinformationsdienstes, einer Verkehrssignalanlage bzw. bewegter oder statischer Objekte können Phaseninformation und Ort-Zeit-Zustandsinformation mittels Nahbereichskommunikation (DSRC – dedicated short range communication) an die Assistenzvorrichtung übertragen werden. Ferner kann die Übermittlung der Information auf Basis von zellulären Funk erfolgen. Auf diese Weise kann eine für die Assistenzvorrichtung relevante Information beispielsweise einfach über den Einsatz von existierenden mobilen Kommunikationstechniken an die Fahrparameterermittlungsschnittstelle übermittelt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Verkehrssignalanlagenschnittstelle ferner ausgelegt als Eingangsschnittstelle zum Empfang einer Ort-Zeit-Zustandsinformation einer Verkehrssignalanlage, um eine Bewegung einer Verkehrssignalanlage zu berücksichtigen. Diese Erweiterung ist insbesondere notwendig, wenn beispielsweise mobile Ampeln oder Signalanlagen im Bereich von Wanderbaustellen eingesetzt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug angegeben mit einer erfindungsgemäßen Assistenzvorrichtung und mindestens einem Umfeldsensor.
Auf diese Weise können im Nahbereich des Kraftfahrzeuges entsprechend der Reichweite des Umfeldsensors potentielle Hindernisse sicher erkannt werden. Durch die Integrationsmöglichkeit der Umfeldsensoren im eigenen Kraftfahrzeug kann auf eventuell bereits vorhandene Informationsquellen wie Fahrzeugsensoren oder Fahrzeugsysteme zurückgegriffen werden und es besteht die Möglichkeit einer Vernetzung der Systeme. Auf diese Weise wird ein Assistenzsystem als unabhängige Einzellösung bzw. eine sogenannte Insellösung vermieden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug angegeben mit einer Assistenzvorrichtung und mindestens einem Umfeldsensor, wobei die Umfeldsensoren ausgelegt sind, Information über Position, Bewegung und Beschleunigung von Objekten bezüglich einer Verkehrssignalanlage und einer ermittelten Position des Eigenfahrzeuges zu erfassen und über eine Ausgangsschnittstelle weiterzuleiten.
Auf diese Weise kann die geometrische Relation (Ortskalibrierung) der Verkehrssignalanlage, des Kraftfahrzeuges und des potentiellen Hindernisses erfasst werden und somit die Relativgeschwindigkeit eines potentiellen Hindernisses bestimmt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Umfeldsensoren Sensoren, aus einer Gruppe bestehend aus Videosensoren, Infrarotsensoren, Ultraschallsensoren, Radar und Lidar. In anderen Worten eignen sich für die in der Erfindung beschriebenen Umfeldsensoren Sensortechnologien, die auf Basis von Mono- bzw. Stereobildanalysen und/oder der Aussendung von elektromagnetischen Wellen über Laufzeitanalyse Abstand- und Geschwindigkeitsinformationen ermitteln können.
Die Umfeldsensoren können sowohl im eigenen Kraftfahrzeug eingebaut sein als auch in Infrastruktureinrichtungen wie Verkehrsleitsystemen oder anderen geeigneten exponierten Standorten. Bei geeigneter Installation kann eine gute Übersicht über den gesamten Verkehrsknotenpunkt und die jeweiligen Zufahrtsstraßen gewährleistet werden.
Durch den Einsatz von mehreren Sensoren können in Abhängigkeit von der Witterung oder dem Tagesgang die am besten geeigneten Sensoren genutzt werden. So können beispielsweise Infrarotkameras bei Dunkelheit eingesetzt werden, um Hindernisse in einer Entfernung bis etwa 300 m vor dem Fahrzeug zu erfassen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Verkehrssignalanlage mit mindestens einen Umfeldsensor und einer Ausgangsschnittstelle angegeben, wobei die Verkehrssignalanlage ausgelegt ist, zeitlich koordiniert die Phaseninformation und eine mittels des Umfeldsensors erfassten Ort-Zeit-Zustandssinformation eines potentiellen Hindernisses über die Ausgangsschnittstelle an eine Assistenzvorrichtung weiterzuleiten.
Durch die Integration der Umfeldsensoren in der Verkehrssignalanlage ist ein geringerer Grad an Sensorenausrüstung bei den die Assistenzvorrichtung nutzenden Fahrzeugen notwendig. Die in der Verkehrssignalanlage eingebauten Umfeldsensoren können somit von mehreren Verkehrsteilnehmern gleichzeitig genutzt werden und auf diese Weise Kosten eingespart werden.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Assistenzvorrichtung können mehrere Datensätze aus verschiedenen Quellen gleichzeitig empfangen und diese Daten mittels der Fahrparameterermittlungsvorrichtung zueinander in Beziehung gesetzt werden. Auf diese Weise wird in der vorliegenden Erfindung eine Zeitsynchronisation sowie Ortskalibrierung zur Bestimmung der zeitlichen bzw. geometrischen Relation vorgenommen. Insbesondere beim Einsatz von mehreren Sensoren ist eine gemeinsamer Bezugspunkt und eine gemeinsame Zeitbasis zur korrekten Fahrparameterermittlung notwendig.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Assistenzverfahren für ein Kraftfahrzeug zur Fahroptimierung ein Erfassen von einer Ort-Zeit-Zustandsinformation und Phaseninformation einer Verkehrssignalanlage, ein Erfassen einer Ort-Zeit-Zustands-Information eines Kraftfahrzeuges, ein Erfassen einer Ort-Zeit-Zustands-Information von einem potentiellen Hindernis, ein Auswerten der erfassten Ortsinformation und Phaseninformation einer Verkehrssignalanlage, der erfassten Ort-Zeit-Zustandsinformation eines Kraftfahrzeuges und der erfassten Ort-Zeit-Zustandsinformation eines potentiellen Hindernisses ein Ermitteln von Fahrparametern auf der Grundlage der ausgewerteten Information, derart, dass die Verkehrssignalanlage zur erlaubten Durchfahrtsphase passiert und eine Kollision mit einem potentiellem Hindernis vermieden wird und eine Ausgabe der ermittelten Fahrparameter an das Kraftfahrzeug über eine Fahrparameterausgangsschnittstelle.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Assistenzverfahren ein Blockieren der Ausgabe von Fahrparametern an die Fahrparameterschnittstelle, wenn ein stehendes Hindernis ermittelt wurde.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Assistenzverfahren ein Erfassen von Phaseninformation und Ort-Zeit-Zustandsinformation einer Verkehrssignalanlage, eines Kraftfahrzeuges und statischer bzw. bewegter Objekte eines Umfeldes auf der Grundlage von Information von Informationsquellen aus einer Gruppe bestehend aus Fahrzeugsystemen, Fahrzeugsensoren, Informationssystemen und Informationsdiensten.
Das erfindungsgemäße Assistenzverfahren und insbesondere die Fahrparameterermittlung kann sich sowohl auf fahrzeugspezifische als auch infrastrukturgestützte Informationsquellen stützen. Die fahrzeugspezifischen Informationsquellen lassen sich in Fahrzeugsysteme (z. B. Navigationssysteme, Bordcomputer, adaptive Geschwindigkeitsregelanlage (ACC), Einparkhilfe) und Fahrzeugsensoren (z. B. GPS, Radsensor, Kompass, Video, Infrarotsensor, Lidar, Radar, Ultraschall) unterscheiden. Infrastrukturgestützte Informationsquellen stehen im Kontext der vorliegenden Erfindung stellvertretend für sämtliche Informationssysteme wie digitale Karten und für Informationsdienste wie Verkehrsleitsysteme oder Notrufsysteme, die ihre Informationen an das Kraftfahrzeug übermitteln.
Ferner kann auf fahrzeug- und infrastrukturgestützte Informationsquellen zurückgegriffen werden, wenn die Verkehrssignalanlage über eine fahrtrichtungsabhängige Schaltung verfügt. In diesem Fall kann die Fahrparameterermittlungsvorrichtung den für die vom Fahrzeug gewählte Fahrtrichtung geltenden Signalgeber identifizieren. Hierbei kann z. B. eine durch das Navigationssystem berechnete Route als Informationsquelle genutzt werden. Ferner können Bildverarbeitungssysteme mit Fahrstreifenerkennung und dem Fahrtrichtungsanzeiger die notwendigen Informationen ausgeben.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Assistenzverfahren ein Weiterleiten der ermittelten Fahrparameter über Fahrparameterausgangsschnittstellen insbesondere Fahrzeugsysteme an das Kraftfahrzeug bzw. Kraftfahrzeugführer.
Auf diese Weise können die ermittelten Fahrparameter über Fahrzeugsysteme wie ACC an das Kraftfahrzeug z. B. über einen assistierenden Eingriff ausgegeben werden oder an den Kraftfahrzeugfahrer z. B. über Navigationssysteme oder farbliche Hinterlegung der Tachoanzeige so übermittelt werden, dass der Fahrer im Hinblick auf die Assistenzfunktion stets die Verantwortung für sein Kraftfahrzeug behält.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Computerprogrammelement bereitgestellt, das wenn es durch einen Prozessor ausgeführt wird, ausgelegt ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein computerlesbares Speichermedium angegeben, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogrammelement gespeichert ist.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass die obigen Merkmale oder Verfahrensschritte auch kombiniert werden können. Die Kombination der obigen Merkmale oder Schritte kann auch zu wechselwirkenden Effekten und Wirkungen führen, die über die Einzelwirkung der entsprechenden Merkmale hinausgeht, auch wenn dies nicht ausdrücklich im Detail beschrieben wird.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Assistenzvorrichtung bezüglich einer Verkehrssignalanlage, einem Kraftfahrzeug und einem potentiellen Hindernis.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Assistenzvorrichtung.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Verkehrssignalanlage mit einem Umfeldsensor in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Assistenzvorrichtung eines Kraftfahrzeuges.
4a und 4b zeigt ein Ort-Zeit-Diagramm zur Erläuterung einer Fahrparameterempfehlung bei vorausfahrenden Kraftfahrzeugen anhand zweier Beispielsfälle.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die Assistenzvorrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug 20 weist eine Verkehrssignalanlagenschnittstelle 13, eine Kraftfahrzeugschnittstelle 12, eine Umfeldsensorenschnittstelle 14, eine Fahrparameterermittlungsvorrichtung 15 und eine Fahrparameterschnittstelle 11 auf. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass beispielsweise auch nur eine physikalische Eingangsschnittstelle zum Empfang aller Ort-Zeit-Zustandsinformationen und Phaseninformation vorgesehen werden kann, die funktional eine Verkehrssignalschnittstelle 13, eine Kraftfahrzeugschnittstelle 12 und eine Umfeldsensorenschnittstelle 14 gleichzeitig realisiert.
Die Verkehrssignalanlagenschnittstelle kann eine Ort-Zeit-Zustandsinformation x_S, y_S, x_S', y_S' und eine Phaseninformation t₁, t₂, t₃ einer Verkehrsignalanlage 30 von der Ausgangsschnittstelle 31 der Verkehrssignalanlage 30 empfangen. Ferner kann eine Kraftfahrzeugschnittstelle 12 eine Ort-Zeit-Zustandsinformation x_K, y_K, x_K', y_K', x_K'', y_K'' eines Kraftfahrzeuges 20 von der Ausgangsschnittstelle 22 des Kraftfahrzeuges 20 empfangen.
Als weiterer Bestandteil der Assistenzvorrichtung ist die Umfeldsensorenschnittstelle 14 dargestellt, die eine Ort-Zeit-Zustandsinformation x_U, y_U, x_U', y_U', x_U'', y_U'' eines potentiellen Hindernisses 50 über die Ausgangsschnittstelle 41 der Umfeldsensoren 40 empfangen kann. In der schematischen Darstellung wird als Beispiel eines potentiellen Hindernisses 50 ein bewegtes Objekt beispielsweise ein Baufahrzeug zwischen dem Fahrzeug 20 und der Verkehrssignalanlage 30 gezeigt.
Die Fahrparameterschnittstelle 11 kann die von der Fahrparameterermittlungsvorrichtung 15 ermittelten Fahrparameter x_F, y_F, x_F', y_F', x_F'', y_F'' an ein Kraftfahrzeug 20 ausgeben. Die Ausgabe der ermittelten Fahrparameter an das Kraftfahrzeug erfolgt an eine Eingangsschnittstelle 21 am Kraftfahrzeug. Als mögliche Schnittstelle Maschine-Mensch eignen sich beispielsweise fahrzeugsspezifische Systeme wie ACC mit optionalen Stop und Go Modus oder Navigationssysteme oder Anzeigeinstrumente, wie das Instrumentencluster. Es besteht ferner die Möglichkeit, diese Fahrzeugsysteme auch für Eingaben an die Fahrparameterermittlungsvorrichtung zu verwenden, um beispielsweise einen angemessenen Sicherheitsabstand zu bewegten oder stehenden Objekten im Vorfeld des Kraffahrzeuges oder eine gewünschte Maximalgeschwindigkeit einzugeben. Dies bedeutet das die Trennung in Eingang- bzw. Ausgangsschnittstelle funktionale Trennungen darstellen, aber nicht zwangsweise eine tatsächlich getrennte Vorrichtung.
Die Assistenzvorrichtung 10 ist in der Regel in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wie z. B. in 2 gezeigt. Die Assistenzvorrichtung 10 kann aber auch außerhalb des Kraftfahrzeuges vorgesehen sein, z. B. in der Nähe der Verkehrssignalanlage und die Assistenz für mehrere Kraftfahrzeuge übernehmen. Jedes Kraftfahrzeug benötigt dann nur noch eine entsprechende Schnittsetelle 21 und 22.
In 1 ist ein bewegtes Fahrzeug 50 dargestellt, dessen Position und Geschwindigkeit durch Umfeldsensoren 40 beispielsweise mit einem in der Infrastruktur fest installierten Videosystem über Stereo und elektronischer Bildauswertung ermittelt wurde. Es können sich mehrere Möglichkeiten in Bezug auf die Verkehrsignalanlage, dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug ergeben. In Folgenden werden beispielhaft Situationen beschrieben, von denen zwei Fälle beispielhaft in 4a und 4b mit Hilfe eines Ort-Zeit-Diagramms erläutert werden.
Im Idealfall besitzt das vorausfahrende Fahrzeug eine ausreichende Geschwindigkeit, um die Verkehrssignalanlage bei der erlaubten Durchfahrtsphase zu überfahren, wobei gleichzeitig die Anlage so getaktet sein kann, dass das Eigenfahrzeug mit angemessenen Sicherheitsabstand folgen kann. In diesem Fall kann in Abhängigkeit von dem Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug, die Fahrparameterermittlungsvorrichtung beispielsweise ein Aufschließen durch Beschleunigen x_F'', y_F'' und anschließendes Beibehalten der ermittelten Geschwindigkeit x_F', y_F' empfohlen werden. Dieser Beispielfall wird graphisch in 4a veranschaulicht.
In einem weiteren Beispielsfall kann der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug zu groß sein, um noch die Durchfahrtsphase rechtzeitig zu erreichen. Hier kann die Fahrparameterermittlungsvorrichtung empfehlen, nicht mehr zu beschleunigen bzw. langsam abzubremsen. Dadurch muss der Fahrer an der Verkehrssignalanlage nicht abrupt Abbremsen und unnötige Beschleunigungen können vermieden werden. Die Fahrweise des Eigenfahrzeuges wird ruhiger und zugleich kraftstoffsparender.
Ein weiterer Beispielsfall kann eintreten, wenn das vorausfahrende Kraftfahrzeug an der Verkehrssignalanlage anhalten muß. In Abhängigkeit von dem Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug kann in diesem Fall die Fahrparameterermittlungsvorrichtung ein Abbremsen oder Beibehalten der Eigengeschwindigkeit empfehlen. In 4b wird ein Beispielsfall des Beschleunigungsverlaufes näher illustriert.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei ein Kraftfahrzeug 20 mit einer Assistenzvorrichtung 10 und mindestens einen Umfeldsensor 40 ausgestattet ist. Die Assistenzvorrichtung 10 umfasst die Eingangsschnittstellen 12, 13 und 14 und Ausgangschnittstellen 11 sowie die Fahrparamterermittlungsvorrichtung 15 wie bereits in 1 dargestellt. Neben dem Kraftfahrzeug ist ein potentielles Hindernis 50 und eine Verkehrsignalanlage 30 dargestellt. Die Verkehrssignalanlage leitet über die Ausgangsschnittstelle 31 eine Ort-Zeit-Zustandsinformation x_S, y_S, x_S', y_S' und eine Phaseninformation t₁, t₂, t₃ beispielsweise über Nahbereichkommunikation an die Verkehrssignalanlagenschnittstelle 13 weiter.
Kraftfahrzeuginformationen wie Eigengeschwindigkeit x_K', y_K', oder Position x_K, y_K können beispielsweise von Fahrzeugsensoren wie Radsensor oder GPS über die Ausgangsschnittstelle des Kraftfahrzeuges 22 an die Fahrparameterermittlungsvorrichtung 15 über die Kraftfahrzeugschnittstelle 12 übermittelt werden. Als Umfeldsensor 40 kann beispielsweise im Frontbereich des Fahrzeuges ein langreichweitiges Ortungsradar eingebaut sein und anhand des Dopplereffektes die Relativgeschwindigkeit von bewegten Objekten direkt messen. In 2 ist ein stehendes Objekt gezeichnet. In diesem Fall wird die Ausgabe von Fahrparametern blockiert bzw. können alternativ Fahrparameter für einen Abbremsvorgang oder ein Spurenwechsel ausgegeben werden. Ferner besteht über die Maschine-Mensch-Schnittstelle 21 die Möglichkeit den Fahrer beispielsweise visuell, akustisch oder haptisch vor dem stehenden Hindernis zu warnen und über den Abstand zum Hindernis zu informieren.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hier umfasst die Verkehrssignalanlage mindestens einen Umfeldsensor 40 und eine Ausgangsschnittstelle 31. In dieser Ausführungsform sind die Ausgangschnittstelle 41 und 31 zu einer Ausgangsschnittstelle 31 zusammengefasst. Die Übermittlung der Ort-Zeit-Zustandsinformation x_S, y_S, x_S', y_S', einer Phaseninformation t₁, t₂, t₃ sowie der Ort-Zeit-Zustandsinformation x_U, y_U, x_U', y_U', x_U'', y_U'' eines potentiellen Hindernisses 50 an die Assistenzvorrichtung 10 erfolgt beispielsweise über Funktechnologie.
In 3 ist die Assistenzvorrichtung mit der Fahrparameterermittlungsvorrichtung 15 in ein Kraftfahrzeug 20 integriert. Die Verkehrsignalanlagenschnittstelle 13 ist hier gleichzeitig die Umfeldsensorenschnittstelle 14. Für die Schnittstellen bezüglich des Kraftfahrzeuges sind die Kraftfahrzeugschnittstelle 12 und Fahrparameterschnittstelle 11 gezeigt. Die Information von der Assistenzvorrichtung 10 und zum Kraftfahrzeug und umgekehrt werden über die hier nicht dargestellten Schnittstellen 21 und 22 übertragen.
Durch die Integration der Umfeldsensoren in der Verkehrssignalanlage ist ein geringerer Grad an Sensorenausrüstung bei den die Assistenzvorrichtung nutzenden Fahrzeugen notwendig. Die in der Verkehrssignalanlage eingebauten Umfeldsensoren können somit von mehreren Verkehrsteilnehmern gleichzeitig genutzt werden und auf diese Weise Kosten eingespart werden.
3 stellt ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug beispielsweise ein Motorrad dar. In Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Motorrades und des Eigenfahrzeuges sowie der Phasentaktung der Verkehrsignalanlage können sich verschiedene Fahrparameterempfehlungen x_F, y_F, x_F', y_F', x_F'', y_F'' ergeben. Dabei ist zu beachten, dass sich aufgrund von laufend aktualisierten Messdaten der Umfeldsensoren, z. B. aufgrund von veränderten Fahrverhalten des Vorfahrers ein veränderter Fahrparametervorschlag bei weiterer Annäherung zur Verkehrsignalanlage ergeben kann. So kann der Vorfahrer beispielsweise beabsichtigen links abzubiegen und ordnet sich in die Linksabbiegespur ein. Nach dem Spurenwechsel des Mototorrades können sich weitere Fahrzeuge auf der Fahrbahn des Eigenfahrzeuges befinden, wobei das nächstliegende vorausfahrende Fahrzeug für die weitere Fahrparameterermittlung herangezogen wird.
4a zeigt ein Ort-Zeit-Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispielfalles, wie von der Fahrparameterermittlungsvorrichtung 15 in Abhängigkeit von einem vorausfahrenden Fahrzeug 50 an das Kraftfahrzeug 20 Fahrparameter x_F, x_F', x_F'' empfohlen werden. Das mit der Assistenzvorrichtung in Verbindung stehende Kraftfahrzeug 20 befindet sich zum Zeitpunkt t₀ auf der Position x_K und fährt mit einer vom Kraftfahrzeug 20 ausgegebenen Eigengeschwindigkeit von x_K'. Die Position x_S und die Durchfahrtsphase t₁ bis t₂ der Verkehrssignalanlage 30 ist auf der x-Achse bzw. Zeitachse eingezeichnet. Zwischen der Verkehrsignalanlage und dem Kraftfahrzeug befindet sich ein bewegtes Objekt an der Position x_U mit einer Geschwindigkeit x_U'. Im dargestellten Beispielsfall ist die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeuges ideal, um zu Beginn der erlaubten Durchfahrtsphase t₁ die Verkehrssignalanlage zu erreichen. Nachdem die Fahrparameterermittlungsvorrichtung die Fahrweise des vorausfahrenden Fahrzeuges berechnet hat und ein Passieren der Verkehrssignalanlage mit geeigneten Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug möglich ist, kann in einem zweiten Schritt dem Kraftfahrzeug 20 ein Aufschließen durch eine Beschleunigung und anschließendes Beibehalten der Geschwindigkeit x_F' empfohlen werden.
4b zeigt analog zu 4a ein Ort-Zeit-Diagramm. Das mit der Assistenzvorrichtung 10 in Verbindung stehende Kraftfahrzeug befindet sich zum Zeitpunkt t₀ und auf der Position x_K. Ein vorausfahrendes Fahrzeug mit der Geschwindigkeit x_U' befindet sich zum Zeitpunkt t₀ auf der Position x_U. Da die Assistenzvorrichtung 10 keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeuges 50 hat, wird die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeuges 50 zunächst als konstant angenommen. In dem dargestellten Fall, kann bei dieser Geschwindigkeit das vorausfahrende Kraftfahrzeug die Verkehrssignalanlage 30 nicht zur erlaubten Durchfahrtsphase erreichen und hält an der Verkehrssignalanlage an. Auf Grundlage der Geschwindigkeit x_U' zum Zeitpunkt t₀ berechnet die Fahrparameterermittlungsvorrichtung einen idealen Abbremsvorgang, hier mit A1 gekennzeichnet, für das vorausfahrende Fahrzeug und anschließendes Beschleunigen, hier mit A2 gekennzeichnet, bei Beginn der Durchfahrtsphase t₁. Bei dem dargestellten Beispielsfall ist die Entfernung zwischen vorausfahrenden Objekt so groß und dauert die darauf folgende Durchfahrtsphase t₁ bis t₂ so lange, dass unter Berücksichtigung der Eigengeschwindigkeit x_K' bei t₀ nur ein leichtes Abbremsen x_F'' in der Abbremsphase, hier mit B1 gekennzeichnet, und danach das Beibehalten einer konstanten Geschwindigkeit x_F' von der Fahrparameterermittlungsvorrichtung empfohlen werden kann. Optional kann eine erneute Beschleunigungsphase, hier mit B2 gekennzeichnet, empfohlen werden, um zu der vorausberechneten Position des vorausfahrenden Kraftfahrzeuges optimal aufzuschließen. Auf diese Weise kann unter Einhalten des Sicherheitsabstandes eine ruhige und komfortable Fahrweise erreicht werden.

Claims

Assistenzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug (20) zur Fahroptimierung bezüglich einer Verkehrssignalanlage (30), wobei die Assistenzvorrichtung umfasst: eine Verkehrssignalanlagenschnittstelle (13), die ausgelegt ist als Eingangsschnittstelle zum Empfang einer Ortsinformation (x_S, y_S) und einer Phaseninformation (t₁, t₂, t₃) einer Verkehrssignalanlage (30); eine Kraftfahrzeugschnittstelle (12), die ausgelegt ist als Eingangsschnittstelle zum Empfang einer Ort-Zeit-Zustandsinformation (x_K, y_K, x_K', y_K', x_K'', y_K'') eines Kraftfahrzeuges (20); eine Umfeldsensorenschnittstelle (14), die ausgelegt ist als Eingangsschnittstelle, um mit Umfeldsensoren (40) zu kommunizieren zum Empfang einer Ort-Zeit-Zustandsinformation (x_U, y_U, x_U', y_U', x_U'', y_U'') eines potentiellen Hindernisses; eine Fahrparameterermittlungsvorrichtung (15), die ausgelegt ist, zum Zweck einer Fahroptimierung eines Kraftfahrzeuges (20) entsprechende Fahrparameter zu ermitteln, auf der Grundlage der von der Verkehrssignalanlagenschnittstelle (13) empfangenen Ortsinformation (x_S, y_S) und Phaseninformation (t₁, t₂, t₃), der von der Kraftfahrzeugschnittstelle (12) empfangenen Ort-Zeit-Zustandsinformation (x_K, y_K, x_K', y_K' x_K'', y_K'') eines Kraftfahrzeuges (20) und der von der Umfeldsensorenschnittstelle (14) empfangenen Ort-Zeit-Zustandsinformation (x_U, y_U, x_U', y_U', x_U'', y_U'') eines potentiellen Hindernisses, derart, dass die Verkehrssignalanlage (30) zur erlaubten Durchfahrtsphase passiert und eine Kollision mit einem potentiellem Hindernis vermieden werden kann; und eine Fahrparameterschnittstelle (11), die ausgelegt ist als Ausgangsschnittstelle zur Ausgabe der ermittelten Fahrparameter (x_F, y_F, x_F', y_F', x_F'', y_F'') an ein Kraftfahrzeug (20).
Assistenzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fahrparameterermittlungs-vorrichtung (15) ausgelegt ist Fahrparameter (x_F, y_F, x_F', y_F', x_F'', y_F'') zum Zweck der Fahroptimierung zu ermitteln auf der Grundlage einer Ort-Zeit-Zustandsinformation (x_U, y_U, x_U', y_U', x_U'', y_U'') des nächstliegenden potentiellen Hindernisses (50).
Assistenzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ausgelegt ist, die Ausgabe von Fahrparametern an die Fahrparameterschnittstelle (11) zu blockieren, wenn mindestens ein stehendes Hindernis ermittelt wurde.
Assistenzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens eine der Verkehrssignalanlagenschnittstelle (13), Kraftfahrzeugschnittstelle (12) und Umfeldsensorenschnittstelle (14) eine Funkschnittstelle ist, um mit einem Kraftfahrzeug (20), einer Verkehrssignalanlage (30) beziehungsweise Umfeldsensoren (40) mittels Funktechnologie zu kommunizieren.
Assistenzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verkehrssignalanlagenschnittstelle (13) ferner ausgelegt ist als Eingangsschnittstelle zum Empfang einer Ort-Zeit-Zustandsinformation (x_S, y_S, x_S', y_S') einer Verkehrssignalanlage (30), um eine Bewegung der Ampel zu berücksichtigen;
Kraftfahrzeug umfassend: eine Assistenzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5; und mindestens ein Umfeldsensor (40).
Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, wobei die Umfeldsensoren (40) ausgelegt sind, um eine Information über Position (x_U, y_U), eine Bewegung (x_U', y_U') und Beschleunigung (x_U'', y_U'') von Objekten bezüglich einer Verkehrssignalanlage und einer ermittelten Position des Kraftfahrzeuges (20) zu erfassen und über eine Ausgangsschnittstelle (41) weiterzuleiten.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Umfeldsensoren Sensoren sind, aus einer Gruppe bestehend aus: Videosensoren; Infrarotsensoren; Ultraschallsensoren; Radar; und Lidar.
Verkehrssignalanlage umfassend mindestens einen Umfeldsensor (40); und eine Ausgangsschnittstelle (31); wobei die Verkehrssignalanlage ausgelegt ist, zeitlich koordiniert die Phaseninformation (t₁, t₂, t₃) und eine mittels des Umfeldsensors erfassten Ort-Zeit-Zustandssinformation (x_U, y_U, x_U', y_U', x_U'', y_U'') eines potentiellen Hindernisses über die Ausgangsschnittstelle (31) an eine Assistenzvorrichtung (10) weiterzuleiten.
Assistenzverfahren für ein Kraftfahrzeug (20) zur Fahroptimierung, wobei das Assistenzverfahren umfasst: Erfassen von einer Ort-Zeit-Zustandsinformation (x_S, y_S, x_S', y_S') und Phaseninformation (t₁, t₂, t₃) einer Verkehrssignalanlage (30); Erfassen einer Ort-Zeit-Zustands-Information (x_K, y_K, x_K', y_K', x_K'', y_K'') eines Kraftfahrzeuges (20); Erfassen einer Ort-Zeit-Zustands-Information (x_U, y_U, x_U', y_U', x_U'', y_U'') von einem potentiellen Hindernis; Auswerten der erfassten Ortsinformation (x_S, y_S, x_S', y_S') und Phaseninformation (t₁, t₂, t₃) einer Verkehrssignalanlage (30), der erfassten Ort-Zeit-Zustandsinformation eines Kraftfahrzeuges (x_K, y_K, x_K', y_K', x_K'', y_K'') und der erfassten Ort-Zeit-Zustandsinformation (x_U, y_U, x_U', y_U', x_U'', y_U'') eines potentiellen Hindernisses; Ermitteln von Fahrparametern (x_F, y_F, x_F', y_F', x_F'', y_F'') auf der Grundlage der ausgewerteten Information, derart, dass die Verkehrssignalanlage zur erlaubten Durchfahrtsphase passiert und eine Kollision mit einem potentiellem Hindernis vermieden wird; und Ausgabe der ermittelten Fahrparameter an das Kraftfahrzeug (20) über eine Fahrparameterausgangsschnittstelle (11).
Assistenzverfahren nach Anspruch 10, das ausgelegt ist, die Ausgabe von Fahrparametern an die Fahrparameterschnittstelle (11) zu blockieren, wenn ein stehendes Hindernis ermittelt wurde.
Assistenzverfahren nach den Ansprüchen 10 oder 11, wobei das Assistenzverfahren ferner umfasst ein Erfassen von Phaseninformation und Ort-Zeit-Zustandsinformation einer Verkehrssignalanlage, eines Kraftfahrzeuges und statischer bzw. bewegter Objekte eines Umfeldes auf der Grundlage von Information von Informationsquellen aus einer Gruppe bestehend aus Fahrzeugsysteme, Fahrzeugsensoren, Informationssysteme und Informationsdienste.
Assistenzverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner umfassend Weiterleiten der ermittelten Fahrparameter über Fahrparameterausgangsschnittstellen insbesondere Fahrzeugsysteme an das Kraftfahrzeug bzw. Kraftfahrzeugführer.
Computerprogrammelement, das wenn es durch einen Prozessor ausgeführt wird, ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12 auszuführen.
Computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammelement gemäß Anspruch 13 gespeichert ist.