DE102008046695A1

DE102008046695A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Identifikation kritischer Fahrsituationen

Info

Publication number: DE102008046695A1
Application number: DE200810046695
Authority: DE
Inventors: Gerrit Schmidt; Stephan Dr. Scholz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2010-03-11

Abstract

Ein Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs zur Identifikation kritischer Fahrsituationen umfasst eine Sensoreinrichtung zur Bestimmung der aktuellen Fahrsituation, einer Prädiktionseinheit zur Bestimmung der prädiktiven Fahrsituation aus der aktuellen Fahrsituation, eine Vergleichseinheit zum Vergleich der aktuellen Fahrsituation mit der prädizierten Fahrsituation im Fall einer Ablenkungssituation des Fahrers, einer Maßeinheit zur Bestimmung des Kritikalitätsmaßes aus dem Vergleich und einer Vorrichtung zur Bestimmung einer Ablenkungssituation des Fahrers.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, d. h., ein Fahrerassistenzsystem, zur Identifikation kritischer Fahrsituationen, in denen der Fahrer gewarnt bzw. unterstützt werden sollte, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
In heutigen Kraftfahrzeugen nimmt der Einsatz von Fahrerassistenzsystemen zur Unterstützung des Fahrers und zur Erhöhung der Fahrsicherheit immer mehr zu. So gehören Fahrerassistenzsysteme wie das ABS-Bremssystem zur Vermeidung von Bremsblockaden sowie ESP-Systeme (ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm) zum gezielten Abbremsen einzelner Räder zur Stabilisierung des Fahrzeugs mittlerweile zum Standard moderner Kraftfahrzeuge.
Weitere Beispiele von Fahrerassistenzsystemen sind Assistenzsysteme zur automatischen Abstandskontrolle, sogenannte ADR-Systeme (ADR: Automatic Distance Control), oder Überhol-Assistenzsysteme, die den Fahrer beim Überholen, insbesondere auf der Autobahn, unterstützen.
Die Druckschrift DE 42 28 794 A1 beschreibt eine Einrichtung zur Überwachung des toten Winkels bei Fahrzeugen, wobei die Einrichtung den Fahrzeuglenker auf im Bereich des toten Winkels vorhandene Objekte aufmerksam macht. Mit der Bestätigung des Fahrtrichtungsanzeigers zum Anzeigen der Fahrerabsicht des Überholens wird der Fahrer vor Objekten im toten Winkel gewarnt. Allerdings sind die Kriterien für die Auslösung der Warnung starr und orientieren sich vornehmlich an

– der Position des Fahrzeugs auf der benachbarten Fahrspur,
– der Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf der benachbarten Fahrspur, und
– dem Anzeigen der Überholabsicht des Fahrers durch Setzen des Blinkers.

Bei derartigen Assistenzsystemen, die den Fahrer vor einer möglichen Kollisionsgefahr warnen bzw. unter Umständen aktiv in das Fahrgeschehen eingreifen, erfolgt die Warnung an den Fahrer üblicherweise erst dann, wenn bereits eine kritische Situation entstanden ist. Andererseits kann die erfolgte Warnung bei herkömmlichen Systemen bereits überflüssig sein, da der Fahrer die kritische Situation bereits erkannt hat. In diesem Fall ist die Warnung für den Fahrer nicht mehr notwendig, was zu einer Belästigung des Fahrers und damit zu einer Verringerung des Akzeptanzverhaltens des Fahrers gegenüber dem Fahrerassistenzsystem führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Fahrerassistenzsysteme dahingehend zu verbessern, dass kritische Situationen möglichst frühzeitig erkannt und überflüssige Warnungen an den Fahrer möglichst vermieden werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Identifikation kritischer Fahrsituationen eines Kraftfahrzeugs im Straßenverkehr weist die folgenden Schritte auf:

– Bestimmung der aktuellen Fahrsituation des Kraftfahrzeugs zu vorgegebenen Zeitpunkten,
– Prädiktion der zukünftigen Fahrsituation als Funktion der Zeit aus der aktuellen Fahrsituation,
– Feststellen oder Detektion einer Ablenkungssituation des Fahrers des Kraftfahrzeugs, und
– Vergleich der aktuellen Fahrsituation nach der Ablenkungssituation des Fahrers mit der vor der Ablenkungssituation prädizierten Fahrsituation, wobei die Abweichung der aktuellen Fahrsituation nach der Ablenkungssituation mit der Prädiktion vor der Ablenkungssituation ein Maß für die Kritikalität der aktuellen Fahrsituation bildet.

Vorzugsweise wird eine Warnung an den Fahrer ausgegeben und/oder es wird eine Unterstützung des Fahrers, beispielsweise durch einen Eingriff in das Fahrgeschehen, bewirkt, falls das Kritikalitätsmaß eine vorgegebene Schwelle überschreitet.
Unter der aktuellen Fahrsituation wird insbesondere das Verkehrsszenario und das Fahrszenario verstanden, wobei in die aktuelle Fahrsituation die Bestimmung der Umgebung des Fahrzeugs und der sich in der Umgebung des Fahrzeugs befindlichen anderen Fahrzeuge einfließt.
Vorzugsweise wird die Prädiktion der zukünftigen Fahrsituation durch eine Fahrzeugtrajektorie realisiert, die auf Basis der aktuellen Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs und seiner Bewegungsrichtung aus der gemessenen aktuellen Fahrsituation gebildet, d. h., berechnet, wird.
Weiter bevorzugt wird die Ablenkungssituation des Fahrers aus dem Bewegungsverhalten und/oder den Bedienhandlungen des Fahrers bestimmt. Dabei kann als Bewegungsverhalten vorzugsweise die Blickrichtung des Fahrers herangezogen werden, d. h., dass aus der Blickrichtung des Fahrers wird auf die Ablenkungssituation des Fahrers geschlossen. Mit anderen Worten, blickt der Fahrer beispielsweise auf das Navigationssystem oder eine ähnliche Armaturenbrett angeordnete Einrichtung, so kann zwangsläufig in diesem Augenblick seine Aufmerksamkeit nicht auf das Verkehrsgeschehen gerichtet sein.
Die Prädiktion der zukünftigen Fahrsituation wird vorzugsweise für einen vorgegebenen Zeitraum, beispielsweise einen Zeitraum von 5 Sekunden, berechnet. Dabei ist der Zeitraum von 5 Sekunden als Maximalzeitraum anzusetzen, da eine Unaufmerksamkeit des Fahrers von länger als 5 Sekunden auf eine Ermüdung des Fahrers schließen lässt.
Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, wie oben geschildert, die Identifikation kritischer Fahrsituationen, in denen der Fahrer gewarnt und/oder unterstützt werden sollte. Dazu wird die aktuelle Fahrsituation, d. h., Verkehrsszenario und Fahrszenario, inklusive der Umgebung des Fahrzeugs und der in der Umgebung sich befindlichen Fahrzeuge bestimmt, und die weitere Entwicklung der Verkehrssituation prädiziert. Die Prädiktion kann dabei in der Form von Fahrzeugtrajektorien auf Basis aktueller Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung erstellt werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass ein Fahrer ähnlich vorgeht und sich ein mentales Modell der Fahrsituation aufbaut.
Sobald der Fahrer den Blick von der Straße abwendet, wird die Prädiktion mit der tatsächlichen Situationsentwicklung verglichen. Sollte es zu einer Diskrepanz zwischen prädizierter und aktueller Fahrsituation kommen, so ist dies ein Indiz für eine kritische Fahrsituation, und der Fahrer ist geeignet zu warnen bzw. es sollte ein geeigneter fahrzeugseitiger Eingriff erfolgen, um die kritische Situation zu entschärfen.
Auf diese Weise wird ein Frühwarnsystem aufgebaut, welches in der Lage ist, vor dem eigentlichen Entstehen der kritischen Fahrsituation den Fahrer darauf aufmerksam zu machen, dass sich die Fahrsituation in eine andere Richtung entwickelt als sie von ihm erwartet wurde. Aufgrund der Abweichung der Erwartungshaltung von der realen Situation kann die Kritikalität der aktuell vorliegenden Verkehrssituation effektiv bewertet werden.
Im Vergleich zu der konventionellen Vorgehensweise, bei der zur Bewertung der Verkehrs- und Fahrsituation lediglich die Umfeld- und Fahrzeuginformation herangezogen wird, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine deutliche Systemverbesserung zu erreichen, da quasi in die Bewertung der Situation die durch die Prädiktion angenäherte fahrerseitige Einschätzung der Situation berücksichtigt wird.
Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem zur Durchführung des im vorangegangenen geschilderten Verfahrens umfasst eine Sensoreinrichtung zur Bestimmung der aktuellen Fahrsituation, eine Prädiktionseinheit zur Bestimmung der prädiktiven Fahrsituation, eine Vergleichseinheit zum Vergleichen der aktuellen Fahrsituation mit der prädizierten Fahrsituation zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, eine Maßeinheit zur Bestimmung des Kritikalitätsmaßes aus dem Vergleich der Vergleichseinheit und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Ablenkungssituation des Fahrers.
Vorzugsweise weist das Fahrerassistenzsystem eine Innenraumkamera zur Erkennung der Blickrichtung des Fahrers auf. Mit Hilfe dieser Innenraumkamera kann beispielsweise festgestellt werden, ob der Fahrer nach vorne schaut oder nicht. Schaut er nicht nach vorne, so kann er auch nicht erkennen, dass das vorausfahrende Fahrzeug langsamer geworden ist. Aufgrund der Veränderung des Abstandes und der Relativgeschwindigkeit zum Vorderfahrzeug erhöht sich unmittelbar die Kritikalität der Fahrsituation, und dies ohne dass der Fahrer bereits die Möglichkeit hatte, sich auf die neue Situation einzustellen. Ist beispielsweise zudem ein Ausweichen auf die Überholspur nicht möglich, und der Fahrer hat auch dies nicht bereits erkennen können, beispielsweise durch einen Blick in den Außenspiegel, so erhöht sich zusätzlich die Gefährlichkeit der Situation. Ein frühzeitiges Warnen und/oder ein geeigneter Eingriff in das Fahrgeschehen wäre hier entsprechend sinnvoll.
Im umgekehrten Fall, bei dem das System über eine Innenraumkamera erkannt hat, dass der Fahrer die Fahrsituation in seiner Entwicklung verfolgt haben kann, indem die Innenraumkamera den Blick des Fahrers in den Außenspiegel erfasst, ist es sinnvoll, die Warnung erst zu einem deutlich späteren Zeitraum auszugeben. Dies verringert in effizienter Weise die Anzahl von Fehlwarnungen.
Vorzugsweise weist daher das System eine Warneinrichtung zur Abgabe einer Warnung an den Fahrer auf und/oder eine Eingriffseinrichtung zum aktiven Fahreingriff auf.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, die ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Assistenzsystems darstellt.
Die Figur zeigt ein Fahrerassistenz 1 eines Kraftfahrzeugs zur Identifikation kritischer Fahrsituationen mit einer Sensoreinrichtung 2 zur Bestimmung der aktuellen Fahrsituation, eine Prädiktionseinheit 3 zur Bestimmung der prädiktiven Fahrsituation aus der aktuellen Fahrsituation, eine Vorrichtung 4 zur Bestimmung einer Ablenkungssituation des Fahrers, die eine Innenraumkamera aufweist, eine Vergleichseinheit 5 zum Vergleich der aktuellen Fahrsituation mit der prädizierten Fahrsituation im Fall des Vorhandenseins einer Ablenkungssituation des Fahrers, eine Maßeinheit 6 zur Bestimmung des Kritikalitätsmaßes aus dem Vergleich der Vergleichseinheit, eine Schwelleneinheit 7 zum Vergleich, ob das Kritikalitätsmaß eine vorgegebene Schwelle überschritten hat, und eine Warneinheit/Fahreingriffseinheit 8 zum Ausgeben einer Warnung und/oder zum Fahreingriff.
Das mentale Modell, das dem Systemansatz zugrunde liegt, baut also darauf auf, dass der Fahrer eine Verkehrssituation erfasst und für die zeitliche Entwicklung dieser Situation eine Erwartungshaltung aufbaut, d. h., es findet eine Antizipation der zukünftigen Entwicklung beim Fahrer statt. Dieses mentale Modell des Fahrers wird hier durch die Prädiktion der Fahrsituation modelliert. Immer dann, wenn diese Erwartungshaltung von der Realität abweicht, kann es sinnvoll sein, dies dem Fahrer auch mitzuteilen bzw. ihn zu warnen und gegebenenfalls einen Fahreingriff durchzuführen. Übertragen lässt sich dieser Ansatz auf nahezu jede Fahrsituation, wobei hier auch Situation zählen, in denen dem Fahrer signalisiert werden kann, dass sich die Fahrsituation derart verändert hat, dass er beispielsweise wieder losfahren oder schneller fahren kann.

1: Fahrerassistenzsystem
2: Sensoreinrichtung
3: Prädiktionseinheit
4: Vorrichtung zur Bestimmung einer Ablenkungssituation
5: Vergleichseinheit
6: Maßeinheit
7: Schwelleneinheit
8: Warneinheit/Fahreingriffseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4228794 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Identifikation kritischer Fahrsituationen eines Kraftfahrzeugs im Straßenverkehr mit den folgenden Schritten: – Bestimmung der aktueller Fahrsituationen des Kraftfahrzeugs zu vorgegebenen Zeitpunkten, – Prädiktion der zukünftigen Fahrsituation als Funktion der Zeit aus der aktuellen Fahrsituation, – Feststellung einer Ablenkungssituation des Fahrers des Kraftfahrzeugs, und – Vergleich der aktuellen Fahrsituation nach der Ablenkungssituation des Fahrers mit der vor der Ablenkungssituation prädizierten Fahrsituation, wobei die Abweichung der aktuellen Fahrsituation nach der Ablenkungssituation mit der Prädiktion vor der Ablenkungssituation ein Maß für die Kritikalität der aktuellen Fahrsituation bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warnung an den Fahrer ausgegeben und/oder Unterstützung des Fahrers bewirkt wird, falls das Kritikalitätsmaß eine vorgegebene Schwelle überschreitet.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Fahrsituation aus dem Fahrszenario und dem Verkehrsszenario einschließlich der Umgebung des Kraftfahrzeugs und der sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen anderen Fahrzeuge bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prädiktion der zukünftigen Fahrsituation durch eine Fahrzeugtrajektorie auf Basis der aktuellen Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung aus der aktuellen Fahrsituation gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkungssituation des Fahrers aus dem Bewegungsverhalten und/oder den Bedienhandlungen des Fahrers bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Blickrichtung des Fahrers auf eine Ablenkungssituation des Fahrers geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prädiktion der Fahrsituation für einen vorgegebenen Zeitraum, insbesondere einen Zeitraum von 5 Sekunden, berechnet wird.
Fahrerassistenzsystem (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer Sensoreinrichtung (2) zur Bestimmung der aktuellen Fahrsituation, einer Prädiktionseinheit (3) zur Bestimmung der prädiktiven Fahrsituation, einer Vergleichseinheit (4) zum Vergleich der aktuellen Fahrsituation mit der prädizierten Fahrsituation, einer Maßeinheit (5) zur Bestimmung des Kritikalitätsmaßes aus dem Vergleich und einer Vorrichtung (4) zur Bestimmung einer Ablenkungssituation des Fahrers.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (4) eine Innenraumkamera zur Erkennung der Blickrichtung des Fahrers als Bestandteil der Vorrichtung zur Bestimmung der Ablenkungssituation aufweist.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem eine Warneinrichtung (8) zur Abgabe einer Warnung an den Fahrer und/oder eine Eingriffseinrichtung zum aktiven Fahreingriff aufweist.