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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Manövrierhilfe
während
des Manövrierens
eines Fahrzeuges.
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Zur
Unterstützung
des Fahrers bei Manövriervorgängen, z.
B. während
des Ein- und Ausparkens,
sind heutzutage Abstandswarnsysteme gebräuchlich, welche dem Fahrer
die momentane Annäherung
an ein Hindernis z. B. akustisch und/oder visuell signalisieren.
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Wenngleich
der Fahrer durch solche Abstandswarnsysteme in der Abschätzung des
aktuellen Abstandes von einem Hindernis unterstützt wird, wird seine Aufmerksamkeit
immer noch in erheblichem Maße
dadurch in Anspruch genommen, dass er während des Manövriervorganges
in häufig
unübersichtlichen
Situationen ein mehrfaches Vor- und Zurücksetzen des Fahrzeuges durchzuführen hat, bis
ihm z. B. ein abschließendes
Ausfahren aus der Parklücke
kollisionsfrei möglich
erscheint, so dass er vom sonstigen Verkehrsgeschehen, Fußgängern etc. abgelenkt
wird und die Verkehrssicherheit beeinträchtigt werden kann.
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Vor
dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Manövrierhilfe bereitzustellen, welche
bzw. welches eine erhöhte
Verkehrssicherheit bei gleichzeitiger Vergrößerung des Komforts für den Fahrer
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches
1 bzw. ein Verfahren gemäß den Merkmalen
des unabhängigen
Patentanspruches 7 gelöst.
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Eine
Vorrichtung zur Manövrierhilfe
während des
Manövrierens
eines Fahrzeuges umfaßt
eine Einrichtung zum Prognostizieren eines Fahrzeugpfades basierend
auf Fahrzeugabmessungen und einem aktuellen Lenkwinkel des Fahrzeuges,
und eine Signaleinheit, welche dem Fahrer basierend auf dem prognostizierten
Fahrzeugpfad signalisiert, wenn eine kollisionsfreie Vollendung
des Manövriervorganges
ohne weitere Änderung
der Schalthebelposition möglich
ist.
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Dadurch,
dass die Signaleinheit zu gegebener Zeit basierend auf dem jeweiligen
aktuell prognostizierten Fahrzeugpfad (also etwa bei Erfüllung eines
vorbestimmten Kriteriums für
diesen Fahrzeugpfad) dem Fahrer die Möglichkeit einer kollisionsfreien
Vollendung des Manövriervorganges
ohne weitere Änderung
der Schalthebelposition (d. h. insbesondere etwa ohne zwischenzeitliches
erneutes Zurücksetzen
während
eines Vorwärts-Ausparkens)
signalisiert, braucht der Fahrer während des Manövriervorganges
die in unübersichtlichen
Situationen mitunter schwierige Abschätzung nicht mehr vorzunehmen, ob
bei Vollendung des Manövriervorganges
(z. B. beim Heraussteuern des Fahrzeuges aus einer Parklücke) eine
Kollision mit einem Hindernis wie etwa einem angrenzenden Fahrzeug
zu befürchten
ist. Infolgedessen kann er seine Aufmerksamkeit während des
Ausparkvorganges verstärkt
dem fließenden Verkehr
sowie etwaigen Fußgängern widmen,
wodurch die Verkehrssicherheit bei gleichzeitiger Maximierung des
Fahrkomforts für
den Fahrer beträchtlich
erhöht
wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist die Vorrichtung dahingehend ausgebildet, während des Manövriervorganges
zumindest zeitweise eine automatische Lenkung ohne Betätigung des
Lenkrades durch den Fahrer durchzuführen. Hierbei kann bei der
automatischen Lenkung die Lenkrichtung in Abhängigkeit von einer durch den
Fahrer (z. B. durch Betätigung
des Blinkerhebels) vorgegebenen Manövrierrichtung sowie der aktuellen
Schalthebelposition jeweils automatisch eingestellt werden. Auf
diese Weise wird der Fahrer während
des Manövriervorganges
von der Aufgabe der aktiven Betätigung
der Lenkung entbunden, wodurch die Inanspruchnahme seiner Aufmerksamkeit
weiter reduziert und sowohl Fahrsicherheit als auch Komfort weiter
gesteigert werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
weist die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zur Positionsabschätzung auf,
welche jeweils die aktuelle Position eines während des Manövriervorganges
zu beachtenden Hindernisses abschätzt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
umfaßt
die Einrichtung zur Positionsabschätzung eine Mehrzahl von Abstandssensoren.
Hierdurch kann erreicht werden, dass trotz der lediglich ”eindimensionalen” Ermittlung
von Abstandswerten durch einen einzelnen Sensor infolge des Zusammenwirkens
der mehrere Abstandssensoren ein Rückschluß auf die ”zweidimensionale” Position
des Hindernisses ermöglicht wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
erfolgt die Signalisierung aufgrund eines Vergleichs des jeweils prognostizierten
Fahrzeugpfades mit der aktuell abgeschätzten Position eines während des
Manövriervorganges
zu beachtenden Hindernisses.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Manövrierhilfe während des
Manövrierens
eines Fahrzeuges. Zu bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteilen des
Verfahrens wird auf die Ausführungen im
Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Bezug genommen.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Abbildungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1a–d schematische
Darstellungen zur Veranschaulichung eines mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
unterstützten
Ausparkvorganges;
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2 ein
Diagramm zur vereinfachten Darstellung eines mittels eines Ultraschallsensors
erfaßten
Sensorfeldes;
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3 eine
schematische Darstellung der durch eine Mehrzahl von Sensoren erfaßten Sensorfelder
sowie die hierauf basierende Abschätzung der Position eines Objektes
bzw. Hindernisses;
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4 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Abschätzung eines Fahrzeugpfades;
und
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5 ein
Diagramm zur Erläuterung
eines gemäß der Erfindung
angewandten Kriteriums für
die Entscheidung zum Verlassen einer Parklücke.
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Im
Weiteren wird die erfindungsgemäße Manövrierhilfe
am Beispiel des Ausparkens eines Fahrzeuges aus einer Parklücke erläutert.
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Hierbei
wird der Fahrer durch die erfindungsgemäße Vorrichtung insofern beim
Ausparken aus einer Parkbucht oder Parktasche unterstützt, als
die Vorrichtung zunächst
die Lenkung beim Vor- bzw. Zurücksetzen
des Fahrzeuges übernimmt
(”automatische
Lenkfunktion”)
und des Weiteren zu gegebener Zeit dem Fahrer signalisiert, wenn
die Parklücke
unter Berücksichtigung
von Fahrzeugposition und Lenkwinkel ”im nächsten Zug” verlassen werden kann (”Entscheidungshilfefunktion”). Dabei übt der Fahrer
weiterhin durch Beschleunigen und Abbremsen des Fahrzeuges die Kontrolle über das
Fahrzeug aus und trifft letztlich auch die Entscheidung, ob das Fahrzeug
tatsächlich
aus der Parklücke
herausfährt.
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Unter
Bezugnahme auf 1a–d wird zunächst ein durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung unterstützter Ausparkvorgang
anschaulich beschrieben. Gemäß 1a befindet
sich im Ausgangszustand ein eingeparktes Fahrzeug 10 in
einer Parklücke 15 zwischen
einem in Fahrtrichtung hinteren Fahrzeug 20 und einem in
Fahrtrichtung vorderen Fahrzeug 30 sowie benachbart zu
einer Fahrspur 40.
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Mittels
Betätigung
des Blinkerhebels durch den Fahrer erfolgt gemäß 1a zugleich
die Festlegung der gewünschten
Ausparkrichtung für
die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Bei Einlegen des Vorwärtsganges
erfolgt sodann durch die Vorrichtung zur Manövrierhilfe eine automatische
Lenkung in Richtung zu der ausgewählten Fahrspur 40 (vgl. 1b),
wohingegen bei Einlegen des Rückwärtsganges
ein automatisches Lenken von der ausgewählten Fahrspur 40 weg
erfolgt (vgl. 1c).
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In 1d ist
schließlich
die sich typischerweise nach mehrfachem Vor- und Zurücksetzen
ergebende Situation dargestellt, in welcher die aktuelle Fahrzeugposition ”im nächsten Zug” ein Ausparken aus
der Parklücke 15 unter
Einhaltung eines hinreichenden Sicherheitsabstandes zum vorderen
Fahrzeug 30 ermöglicht.
Dies wird dem Fahrer vorzugsweise unmittelbar nach der zuletzt erfolgten Änderung
der Schalthebelposition (im vorliegenden Beispiel also nach dem
letzten Umschalten vom Rückwärts- zum
Vorwärtsgang)
signalisiert. Die hierzu verwendete Signaleinheit kann beispielsweise
zur Ausgabe eines visuellen Signals (z. B. durch Generierung einer
entsprechenden Meldung auf einem Display, Aufleuchten eine Kontrollampe
o. dgl.) oder auch eines akustischen Signals ausgelegt sein. Die Vorrichtung
zur Manövrierhilfe übernimmt
während dieses ”letzten
Ausparkzuges” und
der Beschleunigung des Fahrzeuges 10 durch den Fahrer noch
die automatische Lenkung und stellt, nachdem der Fahrer die Parklücke 15 verlassen
hat und in den fließenden
Verkehr einfädelt,
die automatische Kontrolle der Lenkung wieder ein.
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Dadurch,
dass der Fahrer während
des Ausparkvorganges zum einen von der Aufgabe der aktiven Betätigung der
Lenkung entbunden wird und zum anderen auch die in unübersichtlichen
Parksituationen mitunter schwierige Abschätzung nicht mehr vorzunehmen
hat, ob beim Heraussteuern des Fahrzeuges aus der Parklücke eine
Kollision mit einem angrenzenden Fahrzeug zu befürchten ist, kann er seine Aufmerksamkeit
während
des Ausparkvorganges ungeteilt dem fließenden Verkehr sowie etwaigen Fußgängern widmen,
wodurch die Verkehrssicherheit bei gleichzeitiger Maximierung des
Fahrkomforts für
den Fahrer beträchtlich
erhöht
wird.
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Im
Weiteren wird unter Bezugnahme auf 2–5 für das vorstehende
Beispiel des Ausparkvorganges eine gemäß einer Ausführungsform durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung
angewandte Methodik zur Abschätzung
der Position des während
des Ausparkvorganges zu beachtenden Objektes bzw. Hindernisses (im
Beispiel: vorderes Fahrzeug 30) sowie zur Ermittlung des
während
des Ausparkvorganges prognostizierten Fahrzeugpfades beschrieben.
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Dabei
erfolgt die Abschätzung
der Position des während
des Ausparkvorganges zu beachtenden Objektes bzw. Hindernisses (im
Beispiel: vorderes Fahrzeug 30) anhand eines zunächst im
Weiteren beschriebenen Objektmodells.
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2 zeigt
hierzu in schematischer Darstellung ein durch einen am Fahrzeug 10 vorgesehenen Sensor 11 (typischerweise
einen Ultraschallsensor) erfaßtes,
vereinfacht dargestelltes Sensorfeld 50, innerhalb dessen
sich das ebenfalls lediglich schematisch dargestellte, zu beachtende
Objekt ”O” (im Beispiel:
vorderes Fahrzeug 30) bzw. Hindernis befindet. Aufgrund
der mittels des Sensors 11 lediglich eindimensional ermittelten
Abstandswerte ermöglicht
der Sensor 11 für
sich allein noch keinen Rückschluß auf die
(zweidimensionale) Position des Objektes ”O” bzw. Hindernisses.
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Gemäß 3 erfolgt
jedoch erfindungsgemäß die parallele
Auswertung einer Mehrzahl von (im Beispiel vier) Sensorfeldern 51–54 von
Sensoren 11–14 (z.
B. Ultraschallsensoren). Dabei wird jedem Abstandswert eines Sensors 11, 12, 13 bzw. 14 ein Punkt
P1, P2, P3 bzw. P4 auf der Mittelachse des jeweiligen Sensorfeldes 51, 52, 53 bzw. 54 zugewiesen.
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Die
benachbarten Sensorfeldern 51–54 zugeordneten Punkte
P1, P2, P3 bzw. P4 werden jeweils durch Geraden verbunden, wobei
die entsprechenden zweidimensionalen Geradengleichungen der in 3 gestrichelt
dargestellten Geraden ermittelt werden. Diese Geradengleichungen
basieren auf den Abstandssignalen der Sensoren 11–14 und
berücksichtigen
die Positionen der Sensoren 11–14 am Fahrzeug 10.
Die resultierende aus mehreren Geradensegmenten zusammengesetzte
Kurve ist mit ”G” bezeichnet.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Abschätzung von Position bzw. Abstand
des zu beachtenden Objektes (vorderes Fahrzeug 30) anhand
des Objektmodells werden Raddrehwinkelsensoren an der Hinterachse
dazu genutzt, die relative Position des Fahrzeuges 10 zu
berechnen, so dass das zu beachtende Objekt bzw. Hindernis (z. B.
vorderes Fahrzeug 30) im raumfesten Koordinatensystem berechnet
und als konstant angenommen werden kann.
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In
einem weiteren Schritt wird ein während des Ausparkvorganges
prognostizierter Fahrzeugpfad anhand eines Einspurmodells basierend
auf dem Radstand, den Fahrzeugmaßen und dem aktuellen Lenkwinkel
ermittelt. Zur Ermittlung des Lenkwinkels kann ein Lenkwinkelsensor
genutzt werden.
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Hierzu
wird der Drehpol ”C” des Fahrzeuges 10 z.
B. anhand der Ackermann-Lenkgeometrie
berechnet und dazu genutzt, eine äußere Hüllkurve ”E” des Fahrzeuges 10 auf
Basis des aktuellen Lenkwinkels zu prognostizieren, wie in 4 schematisch dargestellt.
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Schließlich erfolgt
eine Entscheidung darüber,
ob das Fahrzeug 10 die Parklücke 15 ”im nächsten Zug” verlassen
kann, auf Basis eines Vergleichs zwischen der durch die Verbindungsgeraden
gebildeten Kurve ”G” aus 3 und
der prognostizierten äußeren Hüllkurve ”E” aus 4.
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Als
Kriterium für
die Entscheidung, ob das Fahrzeug 10 die Parklücke 15 verlassen
kann, kann die Abfrage dienen, ob die Kurve ”G” noch einen oder mehre Berührungs-
bzw. Schnittpunkte mit der äußeren Hüllkurve ”E” aufweist.
Weist die Kurve ”G” keinen
Berührungs-
bzw. Schnittpunkt mit der äußeren Hüllkurve ”E” auf, wird
dies dem Fahrer entsprechend mittels der Signaleinheit signalisiert,
so dass der Fahrer seinerseits die Entscheidung zum Heraussteuern des
Fahrzeuges 10 aus der Parklücke 15 treffen kann.
Die Vorrichtung zur Manövrierhilfe übernimmt in
diesem Falle vorzugsweise dann während
des ”letzten
Ausparkzuges” bzw.
der Beschleunigung des Fahrzeuges 10 durch den Fahrer noch
die automatische Lenkung und stellt, nachdem der Fahrer die Parklücke 15 verlassen
hat und in den fließenden Verkehr
einfädelt,
die automatische Kontrolle der Lenkung wieder ein.