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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit
eines Fahrzeugs, wobei ein Bereich um das Fahrzeug abgetastet und
ein Abstand zwischen zumindest einer Stelle am Fahrzeug und einer
materiellen Begrenzung dieses Bereichs in zumindest einer Richtung
gemessen wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine zentrale Verarbeitungseinheit
für ein Fahrerassistenzsystem mit einer Sensorschnittstelle
zum Anschluss zumindest eines Sensors, welcher zum Abtasten eines
Bereichs um ein Fahrzeug geeignet ist, und Mitteln zum Messen eines Abstands
zwischen zumindest einer Stelle am Fahrzeug und einer materiellen
Begrenzung dieses Bereichs in zumindest einer Richtung oder Mittel
zum Empfang eines solchen Messwertes vom zumindest einen Sensor.
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Stand der Technik
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Die
DE 10 2006 032 541
A1 offenbart zu dieser Thematik eine Warneinrichtung für
ein Fahrzeug mit einer Sensoreinrichtung zur Überwachung
eines Nahbereichs des Fahrzeugs und mit einer Warneinheit zur Ausgabe
einer Warnung. Dabei wird eine auf die Fahrbahn gerichtete Sensoreinrichtung
zur Überwachung eines Fernbereichs des Fahrzeugs beim Einfahren
des Fahrzeugs auf die Fahrbahn eingesetzt, um vor herannahenden
Hindernissen, insbesondere Fahrzeugen, zu warnen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und mit einer
zentralen Verarbeitungseinheit für ein Fahrerassistenzsystem
nach Anspruch 9 gelöst.
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Demgemäß ist
ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, insbesondere
umfassend die Schritte:
- – Prüfen
ob der Abstand einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet,
insbesondere während einer Bewegung des Fahrzeugs, und
- – Ausgeben eines Warnsignals und/oder Abbremsen des
Fahrzeugs, wenn das Ergebnis der Prüfung positiv ist.
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Demgemäß ist
weiterhin eine zentrale Verarbeitungseinheit für ein Fahrerassistenzsystem
der eingangs genannten Art vorgesehen, zusätzlich umfassend:
- – Mittel zum Prüfen ob der
Abstand einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet, insbesondere während
einer Bewegung des Fahrzeugs, und
- – Mittel zum Ausgeben eines Warnsignals und/oder Abbremsen
des Fahrzeugs, wenn das Ergebnis der Prüfung positiv ist.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht einem Fahrer auch vor
sich entfernenden Hindernissen zu warnen. Dies erscheint auf den
ersten Blick unlogisch, denn es sind herannahende Objekte, die eine Kollision
mit dem Fahrzeug verursachen. Dem scheinbaren Widerspruch zum Trotz
wurde nun überraschend erkannt, dass auch eine Feststellung
sich entfernender Objekte mit einer potentiellen Bedrohung des Fahrzeuges
einhergehn kann. Beispielsweise ist darunter die Annäherung
des Fahrzeuges an einen Abgrund zu verstehen. Ein Sichentfernen des
Fahrzeugs von einem Hindernis ist dabei im Bezug zum Fahrzeug zu
sehen und impliziert nicht notwendigerweise eine Bewegung des Objekts.
Bei dem genannten Abgrund „entfernt” sich der
Boden aus Sicht des Fahrzeugs schlagartig nach unten, d. h. ein gemessener
Abstand wird größer. Da Abgründe oft ungesichert
sind, etwa an Flussufern, in Hafengeländen oder im Gebirge,
kann ein Überfahren dieses Abgrunds schwerwiegende Folgen
nach sich ziehen. Die vorliegende Erfindung warnt vor einem Abgrund und/oder
bremst das Fahrzeug, insbesondere bis zum Stillstand, ab. Die Erfindung
trägt daher zu einer wesentlichen Erhöhung der
Sicherheit und damit zu einer Vermeidung von materiellem und/oder
gesundheitlichem Schaden bei.
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Als
Sensoren für die Erfassung eines Bereichs um das Fahrzeug
kommen alle an sich bekannten Sensoren beziehungsweise Systeme zur Messung
eines Abstands zu einem Objekt in Betracht. Dies sind insbesondere
Ultraschall-, Radar- und Lasersensoren. Prinzipiell eignen sich
aber auch zur Abstandsmessung ausgelegte Videosysteme, sofern z.
B. aufgrund der Anordnung mehrerer Kameras ein stereoskopisches
Bild vorliegt.
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Für
die Abstandsmessung als solche kommen ebenfalls alle an sich bekannten
Verfahren in Betracht. Etwa kann dies durch Laufzeitmessung oder
durch Messung der Phasenverschiebung eines vom Sensor ausgestrahlten
und an der materiellen Begrenzung reflektierten Signals erfolgen.
Ebenfalls möglich ist die Abstandsmessung durch Triangulation.
Selbstverständlich kann auch eine Kombination der genannten
oder anderer Verfahren eingesetzt werden.
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Als „Materielle
Begrenzung” wird im Rahmen der Erfindung die Grenzfläche
eines Körpers oder Objekts verstanden, welche im Erfassungsbereich der
genannten Sensoren liegen kann. Es wird darauf hingewiesen, dass
ein Abstand zu einer materiellen Begrenzung innerhalb des Erfassungsbereichs
nicht mit der Erfassungsgrenze der Sensoren gleichzusetzen ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau
mit den Figuren der Zeichnung.
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Zweckmäßig
ist es, wenn der Bereich vorne unter dem Fahrzeug und/oder hinten
unter dem Fahrzeug abgetastet wird. Fährt ein Fahrzeug
direkt auf einen Abgrund zu, so wird der Abstand zum Boden vor dem
Fahrzeug plötzlich oder zumindest rasch im Vergleich zur
Fahrzeuggeschwindigkeit vergrößert. Ein Weiterfahren
könnte ein Hinunterfallen des Fahrzeuges zur Folge haben.
Während im Vorwärtsgang eher die Abtastung des
vor dem Fahrzeug liegenden Bereichs in Frage kommen wird, ist im
Rückwärtsgang der Bereich hinter dem Fahrzeug
potentiell wichtiger.
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Prinzipiell
kann auch der Bereich vor/hinter jedem Rad abgetastet werden, um
beispielsweise vor tiefen Schlaglöchern zu warnen, da insbesondere in
einer Kurvenfahrt jedes Rad auf einer eigenen Bahn fährt.
Zwar kann das Fahrzeug nicht als Ganzes in ein Schlagloch fallen,
jedoch kann ein Schaden am betroffenen Rad oder der Achse entstehen. Dazu
kommt, dass das Fahrzeug möglicherweise im Schlagloch hängen
bleibt und ohne fremde Hilfe nicht mehr weiterbewegt werden kann.
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Zweckmäßig
ist es auch, wenn der Bereich seitlich unter dem Fahrzeug abgetastet
wird. Auch das seitliche Annähern an einen Abgrund kann äußerst
gefährlich sein. Zwar führt ein Weiterfahren nicht
unmittelbar zum Hinunterfallen des Fahrzeuges, jedoch kann loser
Untergrund dazu führen, dass das Fahrzeug abrutscht. Auch
kann eine plötzliche Lenkbewegung dazu führen,
dass ein seitlich des Fahrzeugs liegender Abgrund plötzlich
vor dem Fahrzeug liegt.
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Zweckmäßig
ist es auch, wenn der Bereich seitlich des Fahrzeugs abgetastet
wird. Auf Parkplätzen, auf denen die Fahrzeuge quer zur
Fahrtrichtung aneinandergereiht werden (Quer- oder Schrägparklücken),
kann eine Orientierung an bereits abgestellten Fahrzeugen helfen,
das Fahrzeug korrekt abzustellen. Denkbar ist auch ein temporärer
Parkplatz auf einer Wiese (z. B. wegen einer Großveranstaltung).
Hier fehlen in aller Regel Orientierungsmöglichkeiten,
z. B. Bodenmarkierungen, um das Fahrzeug „korrekt” abzustellen.
Befinden sich auf der Wiese aber schon andere Fahrzeuge, so kann
das System eingesetzt werden, um das Fahrzeug so abzustellen, das
es den übrigen Verkehr nicht behindert. Beispielsweise
wird bei Vorwärtsfahrt der vordere seitliche Bereich dahingehend überwacht,
ob ein plötzlicher Sprung des Abstands zur seitlichen Begrenzung
(also eines benachbarten Fahrzeuges) auftritt. Bei Weiterfahrt würde
die Nase des Fahrzeuges über die durch die anderen Fahrzeuge
gebildete Linie hinausragen und den übrigen Verkehr möglicherweise
behindern. In diesem Sinne ist unter „Erhöhung der
Sicherheit eines Fahrzeuges” auch eine Erhöhung
der passiven Sicherheit zu verstehen. Denn ein Fahrzeug, das nicht über
andere geparkte Fahrzeuge hinausragt, ist einem weitaus geringeren
Risiko für Parkschäden ausgesetzt.
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Vorteilhaft
ist es weiterhin, wenn eine Vielzahl von Abständen zwischen
einer Vielzahl von Stellen am Fahrzeug und einer materiellen Begrenzung des
Bereichs gemessen wird. Ein einzelner Abstand ist unter Umständen
nicht aussagekräftig genug, um eine mögliche Gefährdung
festzustellen. Deshalb wird bei dieser Variante der Erfindung der
Abstand ausgehend von einer Vielzahl von Stellen am Fahrzeug gemessen.
Zur besseren Vorstellung können die Abstände in
einer bestimmten Richtung auch als Länge von gedachten
Strahlen aufgefasst werden, die in einer bestimmten Richtung von
einer bestimmten Stelle des Fahrzeuges wegweisen und (möglicherweise)
in einer bestimmten Entfernung auf eine materielle Grenze im Erfassungsbereich
treffen. Wird zum Beispiel ein Radar- oder Ultraschallsensor mit kleinem
Erfassungswinkel eingesetzt, dann wird aus dem gedachten Strahl
sogar ein realer Strahl.
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Vorteilhaft
ist es weiterhin, wenn eine Vielzahl von Abständen in einer
Vielzahl von Richtungen gemessen wird. Aus demselben Grund wie oben
werden hier gedachte, in verschiedene Richtungen verlaufende, Strahlen
ausgewertet. Selbstverständlich sind auch von verschiedenen
Punkten des Fahrzeugs ausgehende und in verschiedene Richtungen weisende
Strahlen denkbar.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Ausgeben eines Warnsignals und/oder
das Abbremsen des Fahrzeugs erst dann erfolgt, wenn das Ergebnis der
Prüfung für eine vorgebbare Anzahl oder Gruppe von
Abständen positiv ist. Führt schon ein positives Ergebnis
eines einzelnen Strahls zu einer Warnung oder einem Abbremsen, so
kann dies ungewollte Folgen haben. Beispielsweise kann ein relativ
kleines Loch (etwa wenn eine Eisen- oder Holzstange aus dem Boden
gezogen wird) zu einer Auslösung des Systems führen,
obwohl dieses Loch überhaupt keine Bedrohung des Fahrzeugs
darstellt und gefahrlos überfahren werden kann. Werden
jedoch mehrere positive Ergebnisse erhalten, so kann von einem Loch
einer bestimmten und unter Umständen gefährlichen
Größe ausgegangen werden. Gleichermaßen können
die Abstände/Strahlen gruppiert werden. Etwa kann eine
Gruppe von Strahlen den Bereich vor dem linken Vorderrad erfassen
und eine andere Gruppe den Bereich unter der Bodenplatte. Unterschiedliche
Gruppen können auch unterschiedlich priorisiert werden
und unterschiedliche Aktionen auslösen. So kann ein Loch
vor dem linken Vorderrad zu einem Abbremsen des Fahrzeuges führen,
während ein Loch zwischen den Rädern bloß zu
einem Warnhinweis führt. Günstig ist es jedenfalls,
wenn ein automatisches Abbremsen nach einer Bestätigung durch
den Fahrer auch übergangen werden kann, um beispielsweise
eine Montagegrube in der Werkstätte befahren zu können.
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Besonders
vorteilhaft ist es auch, wenn zusätzlich geprüft
wird ob die zeitliche Änderung des Abstands oder die Änderung
des Abstands in Relation zu dem vom Fahrzeug zurückgelegten
Weg einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Zum Beispiel
in relativ flachem Winkel zur Bewegungsrichtung des Fahrzeuges verlaufende
Strahlen treffen auch schon dann nicht mehr auf ein Objekt, wenn sich
das Fahrzeug auf einer immer steiler nach unten verlaufenden Fahrbahn
bewegt. Dies geht nicht zwingend mit einer Gefährdung des
Fahrzeugs einher (etwa wenn das Fahrzeug in eine Tiefgarage einfährt). Vergrößert
sich der genannte Abstand daher zeitlich stetig und relativ langsam
im Vergleich zur Geschwindigkeit des Fahrzeuges oder in Relation
zu dem vom Fahrzeug zurückgelegten Weg, dann kann eine
Warnung und/oder ein Abbremsen unterbleiben. Ändert sich
der Abstand jedoch zeitlich rasch im Vergleich zur Geschwindigkeit
des Fahrzeuges oder in Relation zu dem vom Fahrzeug zurückgelegten
Weg, dann nähert sich das Fahrzeug vermutlich einer Stufe
und die Warnung wird ausgegeben und/oder das Abbremsen erfolgt.
Nachdem das Fahrzeug angehalten wurde (durch den Fahrer oder ein
automatisches Bremsen) kann der Fahrer die Situation prüfen
und bei Bedarf das Fahrmanöver selbständig fortsetzen.
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An
dieser Stelle wird angemerkt, dass sich die für das Verfahren
angesprochenen Varianten sowie die sich daraus ergebenden Effekte
und Vorteile gleichermaßen auf die erfindungsgemäße
zentrale Verarbeitungseinheit für ein Assistenzsystem das
erfindungsgemäße Assistenzsystem sowie auf das
erfindungsgemäße Fahrzeug beziehen.
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Die
obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen
sich auf beliebige Art und Weise kombinieren.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen
Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen dabei:
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1 ein
Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Assistenzsystem,
welches sich einem Abgrund nähert, in Seitenansicht;
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2 das
Fahrzeug aus 1 in Draufsicht.
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In
den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente
und Merkmale – sofern nichts Anderes ausgeführt
ist – mit denselben Bezugszeichen versehen, gegebenenfalls
mit unterschiedlichen Indizes.
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Die 1 zeigt
schematisch ein Fahrzeug 1 auf einer Fahrbahn 2,
welches sich in der mit einem Pfeil angegebenen Richtung einem Abgrund
nähert. Dabei wird ein Bereich A vorne unter dem Fahrzeug 1 laufend
abgetastet und der Abstand a zwischen einer Stelle am Fahrzeug 1 und
der durch die Fahrbahn 2 gebildeten materiellen Begrenzung
des Bereichs A in zumindest einer Richtung ermittelt. Die Abstände
a sind in der 1 durch die Länge vom
Fahrzeug 1 wegweisender Strahlen visualisiert. Gut erkennbar ist,
dass einige Strahlen bereits nicht mehr innerhalb des Bereichs A
auf eine materielle Begrenzung beziehungsweise ein Objekt treffen.
Aus diesem Grund kann von einer potentiellen Gefährdung
für das Fahrzeug 1 ausgegangen werden, wenn sich
dieses noch weiter bewegt. Daher wird ein optisches oder akustisches
Warnsignal an den Fahrer ausgegeben und/oder das Fahrzeug 1 automatisch
abgebremst oder angehalten.
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2 zeigt
das Fahrzeug 1 aus 1 in Draufsicht,
wobei auch das Fahrerassistenzsystem symbolisch dargestellt ist.
Dieses besteht aus einer zentralen Verarbeitungseinheit 4 mit
daran angeschlossenen Sensoren 3. Die zentrale Verarbeitungseinheit 4 besteht
wiederum aus einer zentralen Recheneinheit 5 mit damit
verbundenem Speicher 6 und Sensor-Schnittstellen 7a und 7b.
Letztere dienen zur Anbindung der Sensoren 3 an die zentrale
Verarbeitungseinheit 4 (z. B. über Draht oder
Funk). Im gezeigten Beispiel umfasst das Fahrzeug 1 zwei
Sensoren 3 vorne, zwei hinten, und jeweils drei links und rechts.
Dies ist eine beispielhafte Ausführungsform und dient lediglich
der Illustration des Funktionsprinzips. Selbstverständlich
sind auch Sensoranordnungen denkbar, die von der dargestellten abweichen.
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Weiterhin
ist die zentrale Verarbeitungseinheit 4 in der dargestellten
Form nur eine von vielen Möglichkeiten. Während
in der 2 das Verfahren in Form eines Softwareprogramms
abgebildet ist, welches im Speicher 6 abgelegt ist und
von der zentralen Recheneinheit 5 abgearbeitet wird, ist
auch eine Ausführung in Hardware oder eine gemischte Ausführung
in Soft- und Hardware möglich. Darüber hinaus
ist denkbar, dass die zentrale Verarbeitungseinheit 4 mit
einer nicht dargestellten, übergeordneten Steuerung des
Fahrzeugs 1 zusammenarbeitet, welche insbesondere durch
einen Bordcomputer des Fahrzeugs 1 gebildet wird. Schließlich
ist auch vorstellbar, dass die zentrale Verarbeitungseinheit 4 ein Teil
des Bordcomputers ist, etwa in Form einer im Bordcomputer ablaufenden
Software-Routine und/oder in Form eines Teilbereichs der elektronischen
Schaltung des Bordcomputers.
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Je
nach Ausführungsform sind die im Anspruch für
die zentrale Verarbeitungseinheit 4 genannten Mittel in
Soft- und/oder Hardware sowie als eigenständige Steuerung
und/oder als Teil einer übergeordneten Steuerung realisiert.
Während die genannten Mittel bei einer Ausführung
in Hardware eher gegenständlichen Charakter haben, ist
bei einer Realisierung in Software eher der funktionale Charakter
der Mittel im Vordergrund. An dieser Stelle wird ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass die Mittel zum Ausgeben eines Warnsignals
und/oder Abbremsen des Fahrzeugs 1 nicht notwendigerweise
den entsprechenden Aktuator, also zum Beispiel eine Warnleuchte,
einen Lautsprecher oder die Bremse umfassen. Im Rahmen der Erfindung
wird unter diesen Mitteln auch beispielsweise ein Anschluss an die
zentrale Verarbeitungseinheit 4 verstanden, über
den ein Signal ausgegeben werden kann, welche die entsprechende
Aktion bewirkt.
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Links
und rechts vom Fahrzeug 1 befinden sich weitere Fahrzeuge 8a und 8b.
Im Beispiel wird angenommen, dass sich die Fahrzeuge 8a und 8b bereits
im Stillstand, das heißt in ihrer Parkposition, befinden
und das Fahrzeug 1 nun die offen gebliebene Parklücke
besetzt. Zusätzlich zum Bereich A werden auch seitlich
angeordnete Bereiche B und C abgetastet. Gut erkennbar ist, dass
auch hier einige Strahlen bereits nicht mehr innerhalb der Bereiche
B und C auf eine materielle Begrenzung (hier gebildet durch die
Fahrzeuge 8a und 8b) treffen. Dies sind weitere
Hinweise auf eine potentielle Gefährdung für das
Fahrzeug 1, wenn sich dieses noch weiter bewegt.
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An
dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch dann
vorteilhaft eingesetzt werden kann, wenn keine unmittelbare Gefahr
für das Fahrzeug 1 droht. Beispielsweise kann
das zu 2 beschriebene Verfahren auch eingesetzt werden,
wenn sich die Fahrzeuge 1, 8a und 8b auf
einer größeren Ebene (z. B. Wiese) befinden. Mit
Hilfe der seitlich angeordneten Sensoren 3 kann das Fahrzeug 1 so
in der Parklücke abgestellt werden, dass es nicht wesentlich über
die anderen Fahrzeuge 8a und 8b hinausragt. Der übrige
Verkehr wird somit möglichst wenig behindert.
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In
einer weiteren Variante der Erfindung wird auch geprüft
ob die zeitliche Änderung des Abstands a, also die zeitliche Änderung
der Länge eines gedachten Strahls, einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet.
Erst wenn auch diese Bedingung zutrifft, wird ein Warnsignal ausgegeben
und/oder das Fahrzeug 1 abgebremst. Für das in
den 1 und 2 dargestellte Beispiel trifft
dies zu, denn der Abstand a ändert sich schlagartig auf „unendlich” (das heißt,
eine mögliche materielle Begrenzung ist außerhalb
der Erfassungsbereiche A, B und C). Denkbar ist aber auch, dass
sich das Fahrzeug 1 auf einer immer steiler nach unten
verlaufenden Fahrbahn 2 befindet. Eine Warnung/ein Abbremsen
kann dann – sofern das Gefälle nicht dennoch gefährlich
ist – unterbleiben. Die zeitliche Änderung des
Abstands a ist dabei immer in Relation zur Geschwindigkeit des Fahrzeuges 1 zu
sehen. Fährt das Fahrzeug 1 langsam kann schon
eine vergleichsweise geringe Änderungsgeschwindigkeit ein
Warnsignal/ein Abbremsen auslösen während bei
schneller Fahrt erst eine relativ hohe Änderungsgeschwindigkeit
zu einem Warnsignal/einem Abbremsen führt.
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Alternativ
oder zusätzlich zur zeitlichen Änderung des Abstands
a kann auch die Änderung des Abstands a in Relation zu
dem vom Fahrzeug 1 zurückgelegten Weg erfolgen.
Die oben genannten Prinzipien gelten für diese Variante
sinngemäß.
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Eine
weitere Möglichkeit zur Detektion einer nach unten verlaufenden
Fahrbahn 2 kann durch Ausnützen der Tatsache erfolgen,
dass die im steilen Winkel zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1 verlaufenden
Strahlen auch bei Weiterfahrt des Fahrzeugs 1 stets auf
eine materielle Begrenzung treffen, während die flachen
Strahlen ins Leere zielen.
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Abschließend
wird angemerkt, dass sich die Erfindung – obgleich sie
nur für Landkraftfahrzeuge beschrieben wurde – gleichermaßen
auch für Wasserfahrzeuge und Luftfahrzeuge eignet. Für
Flugzeuge gelten dieselben Grundsätze wie für
Landfahrzeuge, vorausgesetzt sie befinden sich am Boden. Bei Wasserfahrzeugen
kommt als „Abgrund” beispielsweise ein Wasserfall
in Betracht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006032541
A1 [0002]
