DE102009058035A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeuges - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeuges Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems, wobei eine erste Bewegungstrajektorie (1.1) des Fahrzeuges (1) und eine zweite Bewegungstrajektorie (2.1) mindestens eines in einer Fahrzeugumgebung (F) erfassten Objektes (2) ermittelt werden, wobei bei einer anhand der Bewegungstrajektorien (1.1., 2.1) prognostizierten Kollision (C) ein Warnsignal ausgegeben und/oder ein Lenk- und/oder Bremseingriff automatisch durchgeführt wird. Erfindungsgemäß werden die Bewegungstrajektorien (1.1., 2.1) für eine vorgegebene Zeitspanne iterativ ermittelt und daraus resultierende Objektzustände (Obis O, Obis O) diskret räumlich zeitlich geordnet gespeichert, wobei die Kollision (C) sowie ein Kollisionszeitpunkt für die ermittelten Bewegungstrajektorien (1.1, 2.1) anhand von sukzessive durchgeführten Schnittpunktberechnungen zwischen Objektzuständen (Obis O, Obis O) des Fahrzeuges (1) und des Objektes (2) ermittelt werden und ein späterer Zeitpunkt für eine Einleitung eines Kollisionsvermeidungsmanövers bestimmt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeuges, wobei eine Bewegungstrajektorie des Fahrzeuges und eine Bewegungstrajektorie mindestens eines in einer Fahrzeugumgebung erfassten Objektes ermittelt werden, wobei bei einer anhand der Bewegungstrajektorien prognostizierten Kollision ein Warnsignal ausgegeben und/oder ein Lenk- und/oder Bremseingriff automatisch durchgeführt wird.
  • Aus der DE 10 2004 056 027 A1 ist ein Verfahren und ein Fahrzeugassistenzsystem zur Verhinderung von Kollisionen oder Verminderung einer Kollisionsstärke eines Fahrzeuges bekannt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Erfassen einer Fahrgeschwindigkeit und einer Bewegungsrichtung des Fahrzeuges; Detektieren einer Lage von Objekten im Fahrzeugumfeld; Erfassen einer Fahrgeschwindigkeit und einer Bewegungsrichtung der Objekte relativ zum Fahrzeug; Vorausberechnen einer zukünftigen Lage der Objekte relativ zum Fahrzeug; Bewerten der gegenwärtigen und zukünftigen Lage der Objekte relativ zum Fahrzeug; Ausgabe einer Warnung an einen Fahrer des Fahrzeuges und/oder Durchführen eines automatischen Lenk- und/oder Bremseingriffes durch ein Assistenzsystem des Fahrzeuges in Abhängigkeit der Bewertung, wenn eine Kollision mit einem Objekt gemäß der Bewertung ohne Assistenzsystemeingriff unausweichlich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeuges anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Anspruch 4 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeuges werden eine Bewegungstrajektorie des Fahrzeuges und eine Bewegungstrajektorie mindestens eines in einer Fahrzeugumgebung erfassten Objektes ermittelt, wobei bei einer anhand der Bewegungstrajektorien prognostizierten Kollision ein Warnsignal ausgegeben und/oder ein Lenk- und/oder Bremseingriff automatisch durchgeführt wird. Erfindungsgemäß werden die Bewegungstrajektorien für eine vorgegebene Zeitspanne iterativ ermittelt und daraus resultierende Objektzustände diskret zeitlich geordnet gespeichert, wobei die Kollision sowie ein Kollisionszeitpunkt für die ermittelten Bewegungstrajektorien anhand von sukzessive durchgeführten Schnittpunktberechnungen zwischen Objektzuständen ermittelt werden und ein spätester Zeitpunkt für eine Einleitung eines Kollisionsvermeidungsmanövers bestimmt wird.
  • Insbesondere wird anhand des Verfahrens eine Vorwärtssimulation vorgeschlagen, die mit der Bestimmung des spätesten Zeitpunktes für die Einleitung von Gegenmaßnahmen eine so genannte Zeitreserve ermittelt. Dabei gibt die Zeitreserve eine Zeitspanne an, die einem Fahrer des Fahrzeuges und/oder dem Fahrerassistenzsystem verbleibt, um eine prognostizierte Kollision durch ein geeignetes Kollisionsvermeidungsmanöver, wie z. B. Bremsen, Beschleunigen, Ausweichen, zu vermeiden. Dabei dient die Zeitreserve beispielsweise als ein Auslösekriterium für ein Warnsignal und/oder eine Gefahrenbremsung, die von dem Fahrerassistenzsystem generiert werden bzw. wird.
  • Mittels des Verfahrens ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, dass das Fahrerassistenzsystem früher eingreift, wodurch beispielsweise die Gefahrenbremsung früher ausgelöst werden kann und dadurch eine Schwere der Kollision vermindert werden kann.
  • Das vorgeschlagene Verfahren berücksichtigt bei der Ermittlung der Zeitreserve, d. h. der Zeitspanne bis zu dem spätestens Zeitpunkt zur Einleitung des Kollisionsvermeidungsmanövers alle in der Fahrzeugumgebung vorhandenen Objekte und stellt somit sicher, dass bei dem Kollisionsvermeidungsmanöver keine Folgekollision mit einem in der Fahrzeugumgebung erfassten Objekt stattfindet.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine Verkehrssituation in einer Draufsicht, wobei für jedes Fahrzeug eine Bewegungstrajektorie dargestellt ist, und
  • 2 schematisch eine Verkehrssituation in einer Draufsicht, wobei für jedes Fahrzeug eine Bewegungstrajektorie und für ein Fahrzeug eine Kollisionsvermeidungstrajektorie dargestellt ist.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In den 1 und 2 ist ein Kreuzungsbereich K einer Verkehrsumgebung in einer Draufsicht dargestellt.
  • Ein Fahrzeug 1, welches sich auf dem Kreuzungsbereich K befindet, verfügt über ein Fahrerassistenzsystem, welches nicht dargestellte Sensoren aufweist, die eine Fahrzeugumgebung F erfassen. Bei den Sensoren handelt es sich beispielsweise um Radar-, Lidar-, Video- und/oder Ultraschallsensoren, mittels denen mindestens ein Objekt 2 und dessen Bewegung innerhalb der Fahrzeugumgebung F erfasst wird.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 1 wird von den Sensoren ein Objekt 2 in Form eines weiteren Fahrzeuges erfasst. Dabei kommt das Objekt 2 dem Fahrzeug 1 aus entgegen gesetzter Richtung R entgegen, wobei das Fahrzeug 1 eine Fahrspur des Objektes 2 überfahrend abbiegen möchte.
  • Darüber hinaus umfasst das Fahrerassistenzsystem eine nicht näher dargestellte Vorrichtung zur Erfassung einer Geschwindigkeit und einer Bewegungsrichtung R des Fahrzeuges 1 und eine weitere nicht näher dargestellte Vorrichtung zur Erfassung einer Geschwindigkeit und einer Bewegungsrichtung R1 des erfassten Objektes 2 relativ zu dem Fahrzeug 1.
  • Des Weiteren ist eine nicht gezeigte Rechnereinheit als Bestandteil des Fahrerassistenzsystems vorgesehen, mittels der anhand der erfassten Geschwindigkeit und der Bewegungsrichtung R des Fahrzeuges 1 eine erste Bewegungstrajektorie 1.1 prognostiziert und anhand der erfassten Geschwindigkeit und der Bewegungsrichtung R1 des Objektes 2 eine zweite Bewegungstrajektorie 2.1 prognostiziert werden. Dabei wird die erste Bewegungstrajektorie 1.1 anhand einer zeitlichen Weiterentwicklung von Steuergrößen des Fahrzeuges 1, wie z. B. Beschleunigung und/oder Lenkwinkel geschätzt. Die zweite Bewegungstrajektorie 2.1 des Objektes 2 wird anhand einer zeitlichen Weiterentwicklung von Steuergrößen des Objektes 2 geschätzt.
  • Als erste und zweite Bewegungstrajektorie 1.1, 2.1 wird ermittelt, dass das Fahrzeug 1 links abbiegen möchte, wobei das erfasste Objekt 2 in Geradeausrichtung den Kreuzungsbereich K passiert.
  • Insbesondere werden die Bewegungstrajektorien 1.1, 2.1 für eine vorgegebene Zeitspanne anhand iterativer Berechnungsschritte mit Hilfe von geeigneten Bewegungsmodellen ermittelt. Anhand der prognostizierten Bewegungstrajektorien 1.1, 2.1 werden diskrete räumlich zeitlich geordnete Objektzustände OF1 bis OFn, OO1 bis OOn für das Fahrzeug 1 und das Objekt 2 abgeleitet. Beispielsweise werden die Objektzustände OF1 bis OFn, OO1 bis OOn als Listen hinsichtlich des Fahrzeuges 1 und des Objektes 2, beispielsweise in Form von Einzelbildern, repräsentiert.
  • Ein jeweiliger Objektzustand OF1 bis OFn, OO1 bis OOn beinhaltet dabei jeweils einen einem bestimmten Zeitpunkt zugeordneten Zeitabschnitt der ersten Bewegungstrajektorie 1.1 des Fahrzeuges 1 und der zweiten Bewegungstrajektorie 2.1 des Objektes 2.
  • Um anhand der Bewegungstrajektorien 1.1, 2.1 zu ermitteln, ob eine Kollision C des Fahrzeuges 1 mit dem Objekt 2 absehbar ist, wird eine sukzessive Schnittpunktberechnung anhand der diskreten räumlich zeitlich geordneten Objektzustände OF1 bis OFn, OO1 bis OOn des Fahrzeuges 1 in Bezug auf das Objekt 2 durchgeführt. Dazu wird für jeden Objektzustand OF1 bis OFn der ersten Bewegungstrajektorie 1.1 des Fahrzeuges 1 geprüft, ob sich ein Objektzustand OF1 bis OFn mit einem zeitlich korrespondierenden Objektzustand OO1 bis OOn der zweiten Bewegungstrajektorie 2.1 des Objektes 2 überschneidet. Insbesondere ist ein prognostizierter Objektzustand OF1 bis OFn, OO1 bis OOn der absehbaren Kollision C in den 1 und 2 als gestrichelte Linie dargestellt.
  • Ist anhand der prognostizierten Bewegungstrajektorien 1.1, 1.2 und der Schnittpunktberechnung eine Kollision C prognostiziert, wird der jeweils früheste Zeitpunkt einer Überschneidung der Bewegungstrajektorien 1.1, 1.2 als Kollisionszeitpunkt des Fahrzeuges 1 mit dem Objekt 2 vorausbestimmt. Ausgehend von einem frühesten Kollisionszeitpunkt wird eine Zeitspanne, insbesondere eine Handlungszeitspanne ermittelt, die dem Fahrer und/oder dem Fahrerassistenzsystem bis zu einem spätesten Zeitpunkt verbleibt, um die absehbare Kollision C durch ein geeignetes Kollisionsvermeidungsmanöver zu verhindern.
  • Als Kollisionsvermeidungsmanöver sind bzw. ist hierbei eine Gefahrenbremsung, ein Ausweichen und/oder ein Beschleunigen zu verstehen.
  • Zur effizienten Ermittlung des Kollisionsvermeidungsmanövers wird eine Binärsuche durchgeführt, wobei die Kollisionsvermeidungsmanöver beliebig komplex sein können. Dabei wird hinsichtlich des Kollisionsvermeidungsmanövers zumindest eine kollisionsfreie Trajektorie 3 mittels geeigneter Bewegungsmodelle bestimmt. In 2 sind beispielhaft drei kollisionsfreie Trajektorien 3 anhand der geschwungenen nach rechts zeigenden Linien dargestellt. Die einzelnen Linien repräsentieren dabei die den drei Trajektorien 3 zugeordneten Bewegungsbahnen der einzelnen Eckpunkte des Fahrzeugs 1.
  • Dabei ist die kollisionsfreie Trajektorie 3 des Kollisionsvermeidungsmanövers als ein Ausweichen mit konstanter Lenkwinkelgeschwindigkeit gezeigt. Ein Zeitstempel eines ersten Objektzustandes der kollisionsfreien Trajektorie 3 entspricht dabei einer Zeitreserve des Kollisionsvermeidungsmanövers.
  • Mittels des Verfahrens wird ermöglicht, Zeitreserven für komplexe realistische Fahrmanöver, wie z. B. Spurwechsel, Ausweichen mit konstanter Lenkwinkelgeschwindigkeit, zu bestimmen. Ein Vorteil einer exakteren und realistischeren Ermittlung von Zeitreserven zeigt sich beispielsweise bei aktiviertem Fahrerassistenzsystem. Ist das Fahrerassistenzsystem aktiviert, kann bei prognostizierter Kollision C eine Gefahrenbremsung früher eingeleitet werden, wodurch eine Schwere der Kollision C reduziert werden kann.
  • Das Verfahren ist vorzugsweise modular aufgebaut und ermöglicht somit eine Verwendung unterschiedlich komplexer Bewegungsmodelle, wodurch die Ermittlung der Zeitreserven exakt durchgeführt werden kann.
  • Mittels des Verfahrens wird in vorteilhafter Weise realisiert, Zeitreserven unter Berücksichtigung aller Objekte 2 in der Fahrzeugumgebung F zu bestimmen, wodurch bei einem Kollisionsausweichmanöver keine Folgekollision des Fahrzeuges 1 mit einem weiteren Objekt stattfindet.
    • 1
    Fahrzeug
    1.1
    erste Bewegungstrajektorie
    2
    Objekt
    2.1
    zweite Bewegungstrajektorie
    3
    kollisionsfreie Trajektorie
    C
    absehbare/prognostizierte Kollision
    F
    Fahrzeugumgebung
    K
    Kreuzungsbereich
    OF1 bis OFn
    Objektzustand
    OO1 bis OOn
    Objektzustand
    R, R1
    Bewegungsrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004056027 A1 [0002]

Claims (5)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems, wobei eine erste Bewegungstrajektorie (1.1) des Fahrzeuges (1) und eine zweite Bewegungstrajektorie (2.1) mindestens eines in einer Fahrzeugumgebung (F) erfassten Objektes (2) ermittelt werden, wobei bei einer anhand der Bewegungstrajektorien (1.1, 2.1) prognostizierten Kollision (C) ein Warnsignal ausgegeben und/oder ein Lenk- und/oder Bremseingriff automatisch durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungstrajektorien (1.1, 2.1) für eine vorgegebene Zeitspanne iterativ ermittelt werden und daraus resultierende Objektzustände (OF1 bis OFn, OO1 bis OOn) diskret räumlich zeitlich geordnet gespeichert werden, wobei die Kollision (C) sowie ein Kollisionszeitpunkt für die ermittelten Bewegungstrajektorien (1.1, 2.1) anhand von sukzessive durchgeführten Schnittpunktberechnungen zwischen Objektzuständen (OF1 bis OFn, OO1 bis OOn) des Fahrzeuges (1) und des Objektes (2) ermittelt werden und ein spätester Zeitpunkt für eine Einleitung eines Kollisionsvermeidungsmanövers bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitspanne ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt für die Einleitung des Kollisionsvermeidungsmanövers anhand einer Binärsuche ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Kollisionsvermeidungsmanöver ein Bremseneingriff und/oder Lenkeingriff oder ein Beschleunigungseingriff und/oder Lenkeingriff automatisch durchgeführt werden bzw. wird.
  5. Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeuges (1), wobei mittels Sensoren eine Fahrzeugumgebung und sich in dieser befindende Objekte (2) erfassbar sind, wobei eine erste Vorrichtung zur Ermittlung einer Geschwindigkeit und einer Bewegungsrichtung des Fahrzeuges (1) vorgesehen ist, wobei mittels einer zweiten Vorrichtung eine Geschwindigkeit mindestens eines erfassten Objektes (2) und dessen Bewegungsrichtung (R1) erfassbar sind und mittels einer Rechnereinheit, die anhand erfasster Signale eine erste Bewegungstrajektorie (1.1) des Fahrzeuges (1) und eine zweite Bewegungstrajektorie (2.1) des erfassten Objektes (2) prognostiziert, wobei bei einer anhand der Bewegungstrajektorien (1.1, 2.1) prognostizierten Kollision (C) ein Warnsignal ausgebbar und/oder ein Lenk- und/oder Bremseingriff automatisch durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungstrajektorien (1.1, 2.1) für eine vorgegebene Zeitspanne mittels der Rechnereinheit iterativ ermittelbar und daraus resultierende Objektzustände (OF1 bis OFn, OO1 bis OOn) diskret räumlich zeitlich geordnet speicherbar sind, wobei die Kollision (C) sowie ein Kollisionszeitpunkt für die prognostizierten Bewegungstrajektorien (1.1, 2.1) anhand von sukzessive durchgeführten Schnittpunktberechnungen zwischen Objektzuständen (OF1 bis OFn, OO1 bis OOn) des Fahrzeuges (1) und des Objektes (2) ermittelbar sind und ein spätester Zeitpunkt für eine Einleitung eines Kollisionsvermeidungsmanövers bestimmbar ist.
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