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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Ermittlung einer Fahrzeugumgebung, insbesondere im Rahmen von Fahrerassistenzsystemen und/oder zur Verwendung bei einer automatischen Abstandsregelung, wie einer Adaptive Cruise Control (ACC) oder einer Full Speed Range Adaptive Cruise Control (FSRA). Bei dem Verfahren werden mittels einer Sensorik die fahrdynamischen Daten, insbesondere die Position des eigenen Fahrzeugs beispielsweise in üblichen Navigationskoordinaten, und die Geschwindigkeit und Richtung des eigenen Fahrzeugs ermittelt. Mit anderen, in die Ermittlung einzubeziehenden Fahrzeuge wird eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation aufgebaut.
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Herkömmliche Systeme, welche das Fahrzeugumfeld erfassen, beispielsweise ein herkömmliches System zur automatischen Abstandsregelung (ACC oder FSRA), basieren meist auf Radar- oder Lidar-Sensoren, die aufgrund von ausgesandter Strahlung Hindernisse im Umfeld des Fahrzeugs erkennen und versuchen, diese zu identifizieren. Diese Detektion bildet bei den automatischen Abstandsregelsystemen die Grundlage für das Überwachen und/oder Einhalten eines gewünschten Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und kann in Gefahrensituationen auch zum Einleiten von Gegenmaßnahmen verwendet werden.
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In der
WO 02 / 14 130 A1 wird ein Bremssystem beschrieben, das bei einer ermittelten Notbremssituation den Fahrer durch Aufbau eines erhöhten Bremsdrucks unterstützt. Um ein ungewolltes Nachbremsen zu verhindern, wird ein Umschaltventil zur Erzeugung des höheren Bremsdrucks nur solange aktiviert, bis an einem Rad eine Druckabbauphase detektiert wird, die auf einen nachlassenden Bremswunsch des Fahrers schließen lässt. Problematisch bleibt hier allerdings die Ermittlung der Gefahrensituation überhaupt.
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Ein ähnliches System zur Fahrzeugsteuerung wird in der
US 5 738 476 A offenbart. Das System verwendet den von einer Karte erhaltenen Straßenverlauf, um festzulegen, ob das Auto bei einer vernünftig anzunehmenden Geschwindigkeit in einer vorbestimmten Zeit Gefahrenzonen erreicht, wobei in einer ersten Stufe eine Warnung an den Fahrer und in einer zweiten Stufe bspw. eine automatische Verzögerung initiiert werden. Zur Festlegung der Gefahrenzonen werden Kreise verschiedener Radien um die Straße des Fahrzeugs an seiner aktuellen Position angeordnet, welche die Grenzen der verschiedenen Gefahrenzonen definieren. Dynamische Störungen können so jedoch nur unzureichend berücksichtigt werden.
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Die
DE 199 52 392 A1 betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von fahrstreckenabhängigen Warninformationen, wobei der Verlauf der von dem Kraftfahrzeug zu durchfahrenden Fahrstrecke bereichsweise vorausschauend und relativ zur aktuellen Fahrzeugposition ermittelt wird. Wenn der aktuelle fahrdynamische Zustand eine Grenzbedingung für die zu durchfahrende Fahrstrecke, bspw. eine Geschwindigkeitsbeschränkung für den aktuellen Abschnitt der Fahrstrecke, nicht erfüllt, wird eine Warnmeldung ausgegeben. Die zu durchfahrende Fahrstrecke wird aufgrund von Ortungsdaten des Kraftfahrzeugs mittels einer elektronischen Kartendarstellung, bspw. in Verbindung mit einem Navigationssystem, ermittelt. In ähnlicher Weise wird in der
WO 03/021190 A1 ein Kippwarnsystem insbesondere für Lastkraftwagen realisiert.
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Bei einem in der
US 2004 / 0 142 678 A1 beschriebenen Notfall-Benachrichtigungssystem ist vorgesehen, bei einem im Bereich eines Fahrzeugs detektierten Notfall, insbesondere einem Unfall, ein Nahfeld-Kommunikationssignal auszusenden, das von einem entfernten mobilen Kommunikationsgerät, insbesondere von einem Mobiltelefon, empfangen und ausgewertet werden kann. Dazu werden beispielsweise die Positionsdaten des Senders ermittelt und dann ein Notruf abgesetzt. Allerdings können diese Informationen nicht unmittelbar in Fahrerassistenzsystemen anderer Fahrzeuge verwendet werden.
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Aus der 10 2004 052 961.2 ist ein Verfahren zur Erhöhung der Fahrsicherheit und/oder des Fahrkomforts bekannt, bei dem in einem Steuergerät eines Fahrerassistenzsystems, insbesondere eines elektronischen Kraftfahrzeugbremssystems, neben gewonnenen Fahrzeugdaten auch Informationen eines Navigationssystems zur Bewertung der Fahr- bzw. Gefahrensituation herangezogen werden. Die Informationen des Navigati onssystems können auf fest gespeicherten und/oder kartographischen Daten des Navigationssystems beruhen. In Abhängigkeit von einem ermittelten Gefahrenwert können dann bspw. Eingriffe in die Fahrdynamik erfolgen, auch im Rahmen einer automatischen Abstandsregelung (ACC - Adaptive Cruise Control) .
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Zur Übertragung von Informationen an ein Kraftfahrzeug ist aus der
DE 102 48 968 A1 ein Verfahren zur Übertragung einer Information bekannt, bei dem stationäre Sender in Verkehrschildern und dgl. Informationen an mobile Empfänger in Kraftfahrzeugen übertragen.
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In der
US 2004 / 0 078 133 A1 wird ein Verfahren zur automatischen Abstandsregelung (ACC - Adaptive Cruise Control) beschrieben, bei dem ein vorgebbarer Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug eingehalten werden soll. Dazu werden Fahrdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs mittels eines Radar- oder Laser-basierten Detektionssystems gewonnen, die aus den Fahrdaten und der Position des Fahrzeugs relativ zu dem eigenen Fahrzeug bestehen. Insbesondere werden Abstand und Geschwindigkeit relativ zu dem vorausfahrenden Fahrzeug bestimmt. Ferner werden fahrdynamische Daten des eigenen Fahrzeugs ermittelt. Es ist vorgesehen, dass das vorausfahrende und das nachfahrende eigene Fahrzeug über einen Transmitter und einen Receiver unmittelbar in einem WLAN-Netzwerk miteinander kommunizieren, wobei insbesondere Fahrzeugdaten, Positionsdaten und Sensordaten ausgetauscht werden können. Das Abstandsregelsystem bestimmt die Trajektorien des eigenen und des vorausfahrenden Fahrzeugs und berücksichtigt bei der Bewertung von Gefahrensituationen die Bremskapazität der beiden Fahrzeuge, wobei auch die Straßenbedingungen berücksichtigt werden können, die durch einen Straßenoberflächendetektor (Millimeter-Radar) und/oder ein elektronisches Fahrdynamik-Stabilitätssystem (bspw. ESP) ermittelt werden. Nachteilig hierbei ist, dass das Ermitteln der dynamischen Daten des vorausfahrenden Fahrzeugs aufgrund von Radar- oder Laser-Detektionssystemen sehr ungenau ist und viel Zeit benötigt. Außerdem muss ein Abgleich mit den in der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation gewonnenen Daten erfolgen. Auch dieser Abgleich ist zeitaufwendig und - aufgrund der schlechten Genauigkeit der Detektionsdaten - auch fehleranfällig.
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Die
DE 10 2005 043 471 A1 betrifft ein verkehrsadaptives Assistenzsystem mit Abstandsregelautomat, bei dem auf Basis der Messwerte einer Umgebungssensorik (Radar) zunächst Messwerte, insbesondere Geschwindigkeit und Beschleunigung /Abbremsung, unmittelbar vorausfahrender Fahrzeuge ermittelt werden. Von weiter entfernt fahrenden Fahrzeugen werden die Messwerte mittels einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation übertragen. Die Auswertung der Daten erfolgt mittels sogenannter Beobachter, welche die Bedingungen auf bestimmten Streckenabschnitten vorhersagen, wobei ein erster Streckenabschnitt lediglich die Daten des unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeugs, der zweite Streckenabschnitt zusätzlich die Daten des weiter vorausfahrenden Fahrzeugs mit umfasst. Auch bei diesem System müssen Detektionsdaten und über Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation erhaltene Daten miteinander abglichen werden, was zeitlich aufwendig und fehleranfällig ist.
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Aus der
US 2004 / 0 049 343 A1 ist ein elektronisches Fahrzeuggerät offenbart, das eine drahtlose Kommunikationseinheit umfasst, mittels welcher eine drahtlose Kommunikation über ein drahtloses LAN durchgeführt werden kann. Weiterhin sind Mittel zum Erfassen von Positionsinformationen und Geschwindigkeitsinformationen von Fahrzeugen vor und nach dem eigenen Fahrzeug unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationseinheit vorgesehen. Zudem sind Mittel zum Berechnen von Fahrzeugabständen und zum Eingreifen einer Kollisionsvermeidungsmaßnahme offenbart.
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Aus der
DE 199 49 448 A1 ist ein Regel- und Steuersystem zur Beeinflussung des Fahrzeugzustands eines Fahrzeugs bekannt, wobei hierbei den Fahrzustand beschreibende Zustands- und Betriebsgrößen erfasst werden.
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Die
JP 2002 -
120 594 A offenbart ein Abstandsregelsystem, welches dazu ausgestaltet ist einen Referenzfolgeabstand von Fahrzeug zu Fahrzeug auf lang, mittel und kurz einzustellen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur automatischen Abstandsregelung bzw. allgemein zur Erkennung der Verkehrssituation in einer Fahrzeugumgebung im Rahmen allgemeiner Assistenzsysteme vorzuschlagen, die mit geringem Detektionsaufwand auskommt und ein genaueres Abbild der Verkehrssituation liefert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 12 gelöst. Bei dem gemäß Anspruch 1 vorgeschlagenen Verfahren ist insbesondere vorgesehen, dass die fahrdynamischen Daten der anderen Kraftfahrzeuge und insbesondere des unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeugs vorzugsweise ausschließlich durch Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation empfangen werden und nicht durch die bisher übliche Umfeldsensorik im eigenen Fahrzeug. Für die Ermittlung der Verkehrssituation im Umfeld des eigenen Fahrzeugs sind nur relativ wenige fahrdynamische Daten der anderen Verkehrsteilnehmer notwendig, insbesondere deren Position beispielsweise in den genormten Navigationskoordinatensystemen sowie ihre Geschwindigkeit und Richtung. Gegebenenfalls können zur weiteren Verbesserung des Systems auch weitere Daten wie Gaspedal- und/oder Bremspedalstellung und dergleichen mit übertragen werden, welche zusätzliche Informationen über die dynamische Situation des Fahrzeugs bieten. Insgesamt sind jedoch nur vergleichsweise wenige Daten zu übertragen, um ein vollständiges fahrdynamisches Bild eines Fahrzeugs für eine Verkehrssituationserfassung zu erhalten. Diese Daten können in sehr kurzen Funktelegrammen mittels einer drahtlosen Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, beispielsweise einem WLAN-Datennetz, von Fahrzeug zu Fahrzeug übertragen werden. Sie sind wesentlich genauer und zuverlässiger als beispielsweise mittels Radar- oder Lidar-Sensoren ermittelte Daten von Objekten im Umfeld des eigenen Fahrzeugs, da es häufig schwierig ist, ausgehend von dem selbstbewegten eigenen Fahrzeug die Relativbewegung anderer Objekte und insbesondere deren Richtung mittels einfacher Detektionsverfahren festzustellen. Aufwendige Detektionsverfahren erfordern dagegen einen hohen Hardwareaufwand. Außerdem kann die Auswertung der verschiedenen Sensoren und eine durchzuführende Plausibilitätsprüfung einige Zeit in Anspruch nehmen, so dass die gewünschten Informationen nicht in Echtzeit zur Verfügung stehen. Dieses Problem wird erfindungsgemäß umgangen, da die empfangenen Daten unmittelbar über fahrzeugeigene Sensoren der anderen Fahrzeuge erfasste fahrdynamische Daten sind.
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Um anderen Fahrzeugen die Teilnahme an diesem System zu ermöglichen, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass auch die fahrdynamischen Daten des eigenen Fahrzeugs durch die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation ausgesendet werden. Diese Daten stehen dann zum Empfang durch andere Fahrzeuge zur Verfügung. Gegebenenfalls können auch die fahrdynamischen Daten der anderen Fahrzeuge, welche durch das eigene Fahrzeug empfangen wurden, unmittelbar wieder ausgesendet werden, um die Reichweite der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation zu erweitern. Jedes Fahrzeug würde in diesem Fall zusätzlich eine Art Repeaterfunktion übernehmen. Um ein übermäßiges Ansteigen der Funkkommunikation zu vermeiden, ist es sinnvoll, eine intelligente Repeaterfunktion zu nutzen, bei der Daten anderer Fahrzeuge nur dann ausgesendet werden, wenn sie sich in einem bestimmten Positionsbereich zu dem eigenen Fahrzeug befinden. Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass jedem Fahrzeug eine eindeutige Fahrzeugidentifikation zugeordnet ist, so dass Daten von aufgrund der bereits ermittelten Verkehrssituation nicht interessierender Fahrzeuge sowohl bei der eigenen Auswertung als auch bei der Weiterleitung entsprechend der Repeaterfunktion außer Acht bleiben.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens werden die fahrdynamischen Daten anderer Fahrzeuge, welche durch Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation empfangen wurden, mit elektronischen Kartendaten und fahrdynamischen Eigenschaften des eigenen Fahrzeugs zu einer dynamischen Verkehrssituationskarte zusammengefasst. Dieses auch Map-Matching genannte Vorgehen ermöglicht den Ausgleich gegebenenfalls niedriger Übertragungsraten in der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation durch Extrapolation der Bewegung der anderen erfassten Fahrzeuge gemäß typischer Bewegungsmuster unter Zuhilfenahme von Karteninformationen (Weiterfahrt auf derselben Fahrspur mit gleicher Geschwindigkeit oder Beschleunigung und so weiter). Zusätzlich kann diese dynamische, d.h. in Echtzeit ständig aktualisierte Verkehrssituationskarte auch anderen Anwendungen in dem Fahrzeug zur Verfügung stehen. Dies ist insbesondere für Sicherheits- und Unfallvermeidungssysteme von Interesse, die die dynamische Situation des gesamten Fahrzeugumfelds bei der Einleitung bestimmter Maßnahmen berücksichtigen können. Dies stellt einen erheblichen Vorteil für die Systeme dar, die mit herkömmlicher Umfeldsensorik des Fahrzeugs nicht möglich wäre.
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In einer Weiterentwicklung kann die Verkehrssituationskarte eine Zuordnung der Fahrzeuge zu einer Straße und ggf. sogar Fahrspur vornehmen. Dies ist besonders günstig für die Extrapolation und die Bewertung der Bedeutung eines Fahrzeugs für die eigene Fahrsituation. So müssen beispielsweise auf ihrer eigenen Fahrspur entgegenkommende Fahrzeuge in der Regel wesentlich weniger stark berücksichtigt werden als auf der eigenen Fahrspur vorausfahrende Fahrzeuge, die bei einem plötzlichen Bremsen unter Umständen zu einer Gefahr für das eigene Fahrzeug werden können und im Rahmen einer automatischen Abstandsregelung zu berücksichtigen sind. Außerdem können bei einer Zuordnung eines Fahrzeugs zu einer Straße und Fahrspur bei Abweichungen des Fahrzeugs von der bisherigen Fahrspur Gefahrensituationen schneller erkannt werden, indem der Spurwechsel bewertet wird. Es kann sich um einen Überholvorgang, ein Abbiegen des Fahrzeugs, ein Ausweichen vor einem Hindernis oder Unfall oder dergleichen handeln. Ferner bietet sich die Möglichkeit, Geisterfahrer auf der Autobahn zu erkennen, auszuweichen und entsprechende Warnmeldungen auszusenden.
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In diesem Zusammenhang schlägt eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, die fahrdynamischen Daten vorausfahrender Fahrzeuge zur Erkennung einer Fahrzeugkolonne und einer mittleren Kolonnengeschwindigkeit auszuwerten. Dazu können bspw. die Geschwindigkeiten von hintereinander fahrenden Fahrzeugen in eine zeitliche Korrelation zueinander gesetzt werden. Von einer Fahrzeugkolonne kann bspw. dann ausgegangen werden, wenn eine Geschwindigkeitsänderungen eines vorausfahrenden Fahrzeugs nach einer entsprechenden Reaktionszeit eine gleichgerichtete Geschwindigkeitsänderung, ggf. sogar in einem betragsmäßig gleichen Umfang, zur Folge hat. In diesem Fall kann die mittlere Kolonnengeschwindigkeit, ggf. sogar mehrere mittlere Kolonnengeschwindigkeiten mit unterschiedlichen langen Mittlungszeiträumen, festgestellt werden. Diese mittlere Kolonnengeschwindigkeit kann dem Fahrer beispielsweise über sein Human-Machine-Interface (HMI) mitgeteilt werden. Wenn der Fahrer sich an diese mittlere Geschwindigkeit hält und bei schnellerem Fahren der Kolonne nicht mit beschleunigt, kann bei hoher Verkehrsdichte ein Stopp-and-Go-Fahren vermieden werden. Dies erhöht den Fahrkomfort für den Fahrer und vermeidet durch die Reduzierung der Anhalt- und Anfahrvorgänge den Spritverbrauch erheblich.
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In Weiterbildung dieses Vorschlags kann vorgesehen werden, dass ein im Fahrzeug vorgesehenes Abstandsregelsystem im Falle einer erkannten Fahrzeugkolonne Abweichungen von dem eingestellten Abstand zugunsten des Einhaltens der mittleren Kolonnengeschwindigkeit zulässt. Das Abstandsregelsystem wird also so priorisiert, dass zunächst angestrebt wird, die mittlere Kolonnengeschwindigkeit einzuhalten zugunsten einer Harmonisierung des Verkehrsflusses. Erst bei unmittelbar bestehender Kollisionsgefahr kann das Abstandsregelsystem dann bspw. aufgrund seiner mittels Umfeldsenso rik durch Radar- oder Lidar-Sensoren oder dgl. gewonnenen Daten ein Abweichen von der mittleren Kolonnengeschwindigkeit durch Fahrzeugverzögerungen und/oder Warnmeldungen vorgeben, welche der Kollisionsvermeidung dienen. Dies kann dadurch umgesetzt werden, dass die zur Ermittlung der Verkehrsituation vorgesehene Steuereinrichtung dem Abstandsregelsystem konkrete Vorgaben für die Geschwindigkeit und den Abstand vorgibt oder mit Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsvorgaben unmittelbar auf einen kinematischen Regler des Fahrzeugs einwirkt, der bspw. im Rahmen einer Geschwindigkeitsregelanlage zum Einsatz kommt. Ferner ist es sinnvoll, die mittlere Kolonnengeschwindigkeit in zeitlichen kurzen Abständen, d.h. quasi in Echtzeit aktualisiert, zu ermitteln, um mögliche Änderungen im Verkehrsfluss der Kolonne zeitnah festzustellen und Gefährdungssituationen zu vermeiden.
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Im Rahmen einer automatischen Abstandsregelung ist es erfindungsgemäß auch vorteilhaft, zumindest die fahrdynamischen Daten des vorausfahrenden Fahrzeugs oder gegebenenfalls mehrerer vorausfahrender Fahrzeuge relativ zu den fahrdynamischen Daten des eigenen Fahrzeugs zu ermitteln. So ist für die Abstandsregelung eine besonders schnelle Reaktion durch Warnhinweise oder Verzögerungs- bzw. Beschleunigungseingriffe an dem eigenen Fahrzeug möglich. Dies kann insbesondere auch bei der vorbeschriebenen Verfahrensvariante einer Abstandsregelung unter Berücksichtigung der mittleren Kolonnengeschwindigkeit eingesetzt werden, weil sich die relativen Geschwindigkeitsunterschiede der Fahrzeugs dann unmittelbar aus den Daten ergeben. In dieser Verfahrensvariante können die Geschwindigkeitsdaten der vorausfahrenden Fahrzeuge auch relativ zu der mittleren Kolonnengeschwindigkeit ermittelt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung des vorgeschlagenen Verfahrens beinhalten die fahrdynamischen Daten zumindest des unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeugs und/oder mehrerer vorausfahrender Fahrzeuge jeweils die Position, die Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung, welche aus Navigationsdaten gewonnen werden oder werden können, sowie weitere Sensordaten, welche die zuvor genannten Daten unmittelbar beeinflussen. Zu diesen Sensordaten gehören insbesondere die Stellung des Gas- und/oder des Bremspedals, die besonders schnell Geschwindigkeitsänderungen eines Fahrzeugs anzeigen und Rückschlüsse auf den Fahrerwillen des jeweiligen Fahrzeugs zulassen. Weitere Sensordaten können eine Blinkerbetätigung und/oder Navigationsdaten des anderen Fahrzeugs sein, die frühzeitig eine geplante Fahrtrichtungsänderung anzeigen und somit insbesondere für eine automatische Abstandsregelung von Interesse sind. Sofern das vorausfahrende Fahrzeug aufgrund des Setzens eines Blinkers und/oder der Interpretation dessen Navigationsdaten an der nächsten Kreuzung links abbiegen will und Gegenverkehr kommt, ist davon auszugehen, dass das Fahrzeug anhält. Wenn diese Daten einer eigenen automatischen Abstandsregelung frühzeitig zur Verfügung stehen, kann durch einen frühen Warnhinweis oder eine frühzeitig eingeleitete geringe Verzögerung ein starker Bremsvorgang vermieden werden. Ähnliches gilt für eine Vielzahl weiterer Verkehrssituationen.
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Um die Aussagekraft der Verkehrssituationskarte weiter zu verbessern, ist es besonders vorteilhaft, die Fahrzeuge beispielsweise entsprechend ihrer Einordnung in der Verkehrssituationskarte mit unterschiedlichen Prioritätswerten auszustatten und die Zusammensetzung der ausgewerteten fahrdynamischen Daten von diesem Prioritätswert abhängen zu lassen. Die Einteilung der Prioritätswerte kann durch um die Position des eigenen Fahrzeugs definierte Bereiche erfolgen, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Fahrspuren. Dabei können unmittelbar vorausfahrende Fahrzeuge die höchste Priorität besitzen. Auf ihrer Fahrspur entgegenkommende Fahrzeuge können dagegen mit niedriger Priorität berücksichtigt werden. Für Fahrzeuge mit hoher Priorität werden vorzugsweise alle zur Verfügung gestellten fahrdynamischen Daten verarbeitet. Bei Fahrzeugen mit niedriger Priorität ist es häufig auch ausreichend, lediglich deren Position, Geschwindigkeit und Richtung auszuwerten und bei der Aktualisierung der dynamischen Verkehrssituationskarte zu berücksichtigen. Durch die unterschiedliche Priorisierung wird insgesamt eine Echtzeitverarbeitung der dynamischen Karte ermöglicht.
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Natürlich ist es möglich, dass bei dem Verfahren zusätzliche Umfeldsensoren, wie Radar- oder Lidarsensoren, eingesetzt werden. Diese werden dann ausschließlich im Rahmen einer Kollisionsvermeidung, nicht aber zur Ermittlung der Fahrzeugumgebung und insbesondere nicht bei der Erstellung einer Verkehrssituationskarte verwendet. Damit wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die derzeit im Rahmen von herkömmlichen Abstandsregelungen vorgesehenen Umfelddedektoren durch eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation zu ersetzen, die bei der Erkennung der Verkehrssituation mit weniger Hardwareaufwand bessere und zuverlässigere Ergebnisse liefert.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens ist vorgesehen, dass die bei der automatischen Ermittlung einer Fahrzeugumgebung beziehungsweise Erkennung der Verkehrssituation in einer Fahrzeugumgebung gewonnenen Informationen bei einer automatischen Abstandsregelung eingesetzt werden. Diese Daten können besonders schnell gewonnen werden und sind sehr zuverlässig. Damit kann die gesamte Verkehrssituation vor dem eigenen Fahrzeug berücksichtigt werden, unabhängig davon, ob die vorausfahrenden Fahrzeuge durch eine eigene Umfeldsensorik des Fahrzeugs schon erfasst werden. Wenn beispielsweise ein weiter vorausfahrendes Fahrzeug abbiegt, kann eine leichte Verzögerung eingeleitet werden, die den Verkehrsfluss möglichst wenig stört. Dies ist spritsparend und vermeidet scharfes Bremsen. Hierdurch können Unfälle vermieden und die Verkehrssicherheit insgesamt erhöht werden. Auch kann ein auf dicht befahrenen Autobahnen häufig auftretendes Ziehharmonika-Bremsen frühzeitig erkannt werden und der Abstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen sehr genau eingehalten werden, da frühzeitige Reaktionen möglich sind und nicht auf das Erkennen von Verkehrssituationen durch die Umfeldsensorik gewartet werden muss.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Erkennung der Verkehrssituation in einer Fahrzeugumgebung mit einer Steuereinrichtung insbesondere eines Fahrerassistenzsystems wie Adaptive Cruise Control (ACC) oder Full Speed Range Adaptive Cruise Control (FSRA), welche mit einer Fahrzeugsensorik zur Ermittlung der fahrdynamischen Daten, insbesondere Position, Geschwindigkeit und Richtung, des eigenen Kraftfahrzeugs verbunden ist und eine Kommunikationseinrichtung insbesondere zur drahtlosen Kommunikation beispielsweise mittels WLAN für eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation mit anderen, in die Erkennung der Verkehrssituation einzubeziehenden Fahrzeuge aufweist. Erfindungsgemäß ist die Kommunikationseinrichtung zum Empfangen der fahrdynamischen Daten der anderen Fahrzeuge und insbesondere des unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeugs eingerichtet, wobei die fahrdynamischen Daten der anderen Fahrzeuge vorzugsweise ausschließlich über die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und nicht aus eigenen Umfeldsensoren gewonnen werden. Die Steuereinrichtung ist dann dazu eingerichtet, aus diesen empfangenen und nicht durch die Umfeldsensorik des eigenen Fahrzeugs gewonnenen Daten die Verkehrssituation in der Fahrzeugumgebung zu ermitteln. Dazu ist die Steuereinrichtung insbesondere zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens oder Teilen davon programmtechnisch eingerichtet.
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Um in einer bevorzugten Verwendung im Rahmen einer automatischen Abstandsregelung eingesetzt werden zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung eine vorzugsweise direkte Schnittstelle zu einer Einrichtung für die automatische Abstandsregelung aufweist oder in diese
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beziehungsweise ein anderes Fahrerassistenzsystem integriert ist.
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Bei der Integration der Steuereinrichtung in ein Abstandsregelsystem kann vorgesehen werden, dass die Steuereinrichtung der Einrichtung für eine automatische Abstandsregelung Vorgaben für die Geschwindigkeit und den Abstand in Abhängigkeit von der ermittelten Verkehrssituation macht oder - bspw. sogar unter Umgehung des Abstandsregelsystem - unmittelbar auf den kinematischen Regler des Fahrzeugs einwirkt. Wenn die Steuereinrichtung die Vorgaben des Abstandsregelsystems durch direktes Einwirken auf den kinematischen Regler eines Kraftfahrzeugs quasi umgeht, ist sinnvoller Weise jedoch vorgesehen, dass das Abstandsregelsystem im Zuge einer Kollisionsvermeidung aktiv bleibt und im Falle einer drohenden Situation eingreift.
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In einer konkreten Ausgestaltung des Systems können die Daten der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation also direkt in dem kinematischen Regler verwendet werden, um Vorgaben für Geschwindigkeit und positive und/oder negative Beschleunigung zu generieren und im Fahrzeug umzusetzen. In einer alternativen Ausgestaltung wird ein kaskadierter Ansatz verwendet, der die Standardfunktionen von auf Radar- oder Lidar-Sensoren basierenden Abstandsregelsystem nicht verändert und statt dessen die Vorgaben für die einzuhaltenden Geschwindigkeit und Abstand (Set-Speed und Distance von ACC-Systemen) aus den Informationen der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation errechnet und vorgibt. Eine derartige Schnittstelle wäre also parallel zu der fahrerbezogenen Eingabemöglichkeit oder an ihrer statt vorgesehen. In dieser alternativen Ausgestaltung wird damit eine übergeordnete Regelschleife geschaffen.
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Indem erfindungsgemäß die bei Abstandsregelsystemen bisher eingesetzten Umfeldsensoren eines Fahrzeugs, insbesondere Radar- beziehungsweise Lidar-Sensoren, durch eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation ersetzt werden, lässt sich die Verkehrssituation um das eigene Fahrzeug herum wesentlich schneller und genauer erfassen und im Rahmen einer intelligenten automatischen Abstandsregelung besser verwenden, da nicht nur die fahrdynamischen Daten des unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeugs zur Verfügung stehen, sondern die gesamte Verkehrssituation erfasst werden kann. Die Radar- und Lidar-Sensoren können bspw. noch bei einer in den Abstandsregelsystemen integrierten Kollisionsvermeidung zum Einsatz kommen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
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Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäß erzeugte dynamische Verkehrssituationskarte;
- 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform und
- 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform.
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In 1 ist eine dynamische Verkehrssituationskarte mit dem Ausschnitt einer Straße 1 mit zwei Fahrspuren dargestellt, in welche eine kleine Straße 2 mit lediglich einer Fahrspur einmündet. Auf dem Kartenausschnitt unten dargestellt ist das eigene Fahrzeug E, das von den anderen Fahrzeugen F1 bis F4 fahrdynamische Daten in einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation mittels WLAN erhält.
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Diese Daten umfassen eine Identifikation des anderen Fahrzeugs (F1 bis F4), eine Position des anderen Fahrzeugs (P1 bis P4), eine Geschwindigkeit des anderen Fahrzeugs (G1 bis G4), eine Richtung des anderen Fahrzeugs (R1 bis R4) und Sensordaten des anderen Fahrzeugs (S1 bis S4). Die Sensordaten S1 bis S4 umfassen in dem dargestellten Beispiel die Gaspedalstellung 51.1 bis S4.1 und die Bremspedalstellung S1.2 bis 4.2, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Daten beschränkt ist. Als weitere Sensordaten kommen ein Blinkersignal, Navigationsdaten und sonstige Sensordaten in Betracht, die insbesondere einen unmittelbaren Einfluss auf die Position, Geschwindigkeit und Richtung des anderen Fahrzeugs haben können.
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Insgesamt sollte das Datenvolumen jedoch so klein gehalten werden, dass die Daten in einer WLAN-Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation mit kurzen Datentelegrammen übertragen werden können, um die Anzahl der Kollisionen verschiedener Datentelegramme in der Funkkommunikation zu minimieren.
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Diese empfangenen Daten werden zusammen mit den eigenen fahrdynamischen Daten des Fahrzeugs verwendet, um unter Berücksichtigung elektronischer Kartendaten eine dynamische Verkehrssituationskarte zu erstellen, wie sie in 1 optisch dargestellt ist. Natürlich kann eine derartige Verkehrssituationskarte auch in einem Display des Fahrzeugs in der vorliegenden Darstellung vergleichbarer Weise oder anders aufbereitet angezeigt werden. Eine optische Wiedergabe der Verkehrssituationskarte ist jedoch nicht unbedingt notwendig. Die Verkehrssituationskarte kann auch lediglich im Speicher einer entsprechenden Steuereinheit vorhanden sein und ständig aktualisiert werden.
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In der dargestellten Fahrsituation fährt das eigene Fahrzeug E auf der in der Darstellung rechten Fahrspur nach oben. Unmittelbar vor dem eigenen Fahrzeug E fährt das andere Fahrzeug F1, welches gerade in eine Rechtskurve einbiegt. Vor dem Fahrzeug F1 befindet sich an der Einmündung der Straße 2 in die Straße 1 das Fahrzeug F3. Dieses Fahrzeug muss gerade stark bremsen, da das Fahrzeug F4 aus der Straße 2 in die Straße 1 einbiegt.
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Ein in dem eigenen Fahrzeug E umgesetztes Abstandsregelsystem, welches den Abstand zu dem Fahrzeug F1 konstant halten will, kann die Verkehrssituationskarte nun so interpretieren, dass das Fahrzeug F3 seine Geschwindigkeit deutlich reduzieren wird. Daher muss in Kürze auch das Fahrzeug F1 bremsen, ohne dass dies aus den Fahrzeugdaten bereits bekannt wird. In diesem Fall kann das eigene Fahrzeug beispielsweise durch eine geringe Reduzierung der Antriebsleistung eine kleine Verzögerung einleiten, so dass das eigene Fahrzeug E, wenn es bei der Einmündung der Straße 2 ankommt, ohne Bremsen hinter dem Fahrzeug F1 mit dem gewünschten Abstand herfahren kann.
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Da die Fahrzeuge F1, F3 und F4 in dieselbe Fahrrichtung fahren wie das eigene Fahrzeug E, werden deren Daten mit einer hohen Priorität bewertet. Die fahrdynamischen Daten des entgegenkommenden Fahrzeugs F2 wurden dagegen derart interpretiert, dass sich das Fahrzeug F2 auf einer entgegenkommenden Spur befindet und daher bei einem normalen Fahrverhalten keinen Einfluss auf den Fahrweg des eigenen Fahrzeugs E hat. Dieses wird daher nur mit geringerer Priorität bewertet, wobei die weiteren Sensordaten S2.1 und S2.2 durch die Steuereinrichtung des eigenen Fahrzeugs nicht berücksichtigt werden.
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Wie das vorerwähnte Beispiel zeigt, ist es insbesondere für automatische Abstandsregelsysteme wie ACC oder FSRA sehr vorteilhaft, anstelle einer Umfeldsensorik in dem Fahrzeug auf eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation zurückzugreifen, um die fahrdynamischen Daten der Fahrzeuge in der unmittelbaren Umgebung des eigenen Fahrzeugs zu erhalten. Diese Daten sind sehr zuverlässig und geben, sofern beispielsweise die Gas- und Bremspedalstellung mit ausgewertet werden, eine sehr schnelle Möglichkeit, mögliche Änderungen in der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs zu erkennen.
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2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 3 zur Erkennung der Verkehrssituation mit einer Steuereinrichtung 4, die mit einer Fahrzeugsensorik 5 verbunden ist. Wie durch den Pfeil angedeutet, sendet die Fahrzeugsensorik 5 Sensorwerte an die Steuereinrichtung 4, damit letztere die fahrdynamischen Daten Position P, Geschwindigkeit G, Richtung R sowie weitere Sensorwerte S.1 und S.2 ermitteln kann.
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Ferner ist die Steuereinrichtung 4 mit einer als WLAN-Funkeinrichtung ausgebildeten Kommunikationseinrichtung 6 verbunden, um eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation mit anderen Fahrzeugen zu ermöglichen. Die Kommunikationseinrichtung 6 ist zum Empfang der fahrdynamischen Daten der anderen Fahrzeuge eingerichtet, die an die Steuereinrichtung 4 übertragen werden. Ferner sendet die Steuereinrichtung 4 die eigenen fahrdynamischen Daten und ggf. empfangene fahrdynamische Daten an die Kommunikationseinrichtung 6, damit diese die Daten zum Empfang durch andere Fahrzeuge aussendet.
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Die Steuereinrichtung 4 ist dazu eingerichtet, aus den empfangenen fahrdynamischen Daten die Verkehrssituation in der Fahrzeugumgebung zu ermitteln. Dazu ist die Steuereinrichtung 4 zur Durchführung des zuvor ausführlich beschriebenen Verfahrens vorzugsweise mit programmtechnischen Mitteln ausgerüstet. Ferner kann die Steuereinrichtung 4 an ein nicht dargestelltes Display angeschlossenen sein, um die gemäß 1 dargestellte Verkehrssituationskarte im Fahrzeug darzustellen.
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Die Steuereinrichtung 4 weist eine Schnittstelle 7 zu einer Einrichtung 8 für eine automatische Abstandsregelung 9 auf. Die Abstandsregelung 9 ist im Rahmen der Einrichtung 8 mit einem kinematischen Regler 10 des Kraftfahrzeugs verbunden.
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Die Schnittstelle 7 ist derart ausgebildet, dass die Steuereinrichtung 4 unmittelbar mit dem kinematischen Regler 10 verbunden ist und diesem Vorgaben für die Geschwindigkeit und Beschleunigung (sowohl einer positiven Beschleunigung zur Geschwindigkeitserhöhung als auch einer negativen Beschleunigung zur Verzögerung) des Fahrzeugs vorgibt. In diesem Fall wird die eigentliche Abstandsregelung 9 umgangen, die auch auf den kinematischen Regler 10 einwirkt und ggf. noch im Rahmen einer Kollisionsvermeidung verwendet wird.
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In der in 3 dargestellten Ausführungsform ist die Schnittstelle 11 zu der Einrichtung zur automatischen Abstandsregelung 9 anders aufgebaut und wird nachfolgend beschrieben. Die übrigen Komponenten und deren Funktionen entsprechen der in 2 beschriebenen Vorrichtung 3 und werden nicht noch einmal erläutert.
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Die Schnittstelle 11 zwischen der Steuereinrichtung 4 und der Einrichtung 8 zur automatischen Abstandsregelung 9 sieht eine Kommunikationsverbindung zwischen der Steuereinrichtung 4 und der Abstandsregelung 9 selbst vor. In diesem Fall gibt die Steuereinrichtung 4 der Abstandsregelung 9 die Vorgaben für die einzuhaltende Geschwindigkeit und den einzuhaltenden Abstand (Set-Speed und Distance) vor, die je nach erkannter Verkehrsituation variiert werden können. Damit wird der eigentlichen bspw. auf Radar- oder Lidar-Sensoren basierenden Abstandsregelung 9 eine Regelschleife vorgeschaltet, die dazu führt, dass die nicht dargestellten Sensoren der Abstandsregelung 9 typischer Weise keine Stelleingriffe mehr hervorrufen müssen, da die Abstandsregelung 9 auf den aus der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation gewonnenen Daten basiert. Dies gilt erst recht für die Ausführungsform gemäß 2.
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In beiden Ausführungsformen gemäß 2 und 3 kann durch die Steuereinrichtung 4 eine interessante Regelung für den Fall einer Kolonnenbildung realisiert werden. Bei einer aufgrund der fahrdynamischen Daten in Verbindung mit bspw. Navigationsdaten erkannten Kolonnenbildung kann durch die Steuereinrichtung 4 eine mittlere Kolonnengeschwindigkeit ermittelt werden. Zur Harmonisierung des Verkehrsflusses kann die Steuereinrichtung 4 dann versuchen, das Fahrzeug mit der durchschnittlichen Kolonnengeschwindigkeit zu führen und dabei auch unterschiedliche Abstände zum voraus fahrenden Fahrzeug zuzulassen. Die Abstandsregelung 9 würde in diesem Fall im Wesentlichen nur zur Kollisionsvermeidung genutzt.
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Durch die Erfassung der Verkehrsituation um ein Fahrzeug mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation lässt sich also eine genauere und aktuellere Verkehrsituationskarte erzeugen und die Funktionalität herkömmlicher, auf Umfeldsensorik basierender Abstandsregelungen erheblich erweitern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- breite Straße
- 2
- schmale Straße
- 3
- Vorrichtung
- 4
- Steuereinrichtung
- 5
- Fahrzeugsensorik
- 6
- Kommunikationseinrichtung
- 7
- Schnittstelle
- 8
- Einrichtung zu automatischen Abstandsregelung
- 9
- Abstandsregelung
- 10
- kinematischer Regler
- 11
- Schnittstelle
- E
- eigenes Fahrzeug
- Fx
- anderes Fahrzeug, Identifikation des Fahrzeugs
- Px
- Position
- Gx
- Geschwindigkeit
- Rx
- Richtung
- Sx.1
- Sensordaten, Gaspedalstellung
- Sx.2
- Sensordaten, Bremspedalstellung
