DE102010010557A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems für ein Fahrzeug - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems für ein Fahrzeug Download PDF

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Ralf Michael Dipl.-Ing. Oberfell
Andreas Dr.-Ing. Schwarzhaupt
Urs Dipl.-Ing. Wiesel
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems für ein Fahrzeug (F1) zur Unterstützung eines Fahrers bei einem Überholvorgang, umfassend eine Erfassungseinheit (1) zur Umfelderfassung des Fahrzeugs (F1) und eine Steuereinheit (4), anhand welcher in Abhängigkeit von Fahrzeugparametern und Umfelddaten ermittelbar ist, ob der Überholvorgang möglich ist. Erfindungsgemäß ist zumindest eine weitere Erfassungseinheit (2, 3) zur Umfelderfassung vorgesehen, wobei die Erfassungseinheiten (1 bis 3) derart mit der Steuereinheit (4) gekoppelt sind, dass anhand der erfassten Umfelddaten eine Lenkvorrichtung und/oder ein Antriebsstrang und/oder eine Bremsvorrichtung des Fahrzeugs (F1) bei einem vom Fahrer gewünschten Überholvorgang aktiv und automatisch steuerbar sind.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems für ein Fahrzeug (F2) zur Unterstützung eines Fahrers bei einem Überholvorgang, wobei anhand einer Erfassungseinheit (1) Umfelddaten des Fahrzeugs (F1) erfasst und anhand einer Steuereinheit (4) in Abhängigkeit der Umfelddaten und der Fahrzeugparameter ermittelt wird, ob der Überholvorgang möglich ist. Erfindungsgemäß werden anhand zumindest einer weiteren Erfassungseinheit (2, 3) weitere Umfelddaten erfasst, wobei anhand der Umfelddaten und der weiteren Umfelddaten eine Lenkvorrichtung und/oder ein Antriebsstrang und/oder eine Bremsvorrichtung des Fahrzeugs (F1) bei einem vom Fahrer gewünschten Überholvorgang aktiv und automatisch gesteuert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems für ein Fahrzeug zur Unterstützung eines Fahrers bei einem Überholvorgang, umfassend eine Erfassungseinheit zur Umfelderfassung des Fahrzeugs und eine Steuereinheit, anhand welcher in Abhängigkeit von Fahrzeugparametern und Umfelddaten ermittelbar ist, ob der Überholvorgang möglich ist.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems für ein Fahrzeug zur Unterstützung eines Fahrers bei einem Überholvorgang, wobei anhand einer Erfassungseinheit Umfelddaten des Fahrzeugs erfasst und anhand einer Steuereinheit in Abhängigkeit der Umfelddaten und der Fahrzeugparameter ermittelt wird, ob der Überholvorgang möglich ist.
  • Aus der DE 36 22 447 C1 ist eine Vorrichtung zum Anzeigen von Überholempfehlungen für den Fahrer eines Fahrzeugs bekannt, welche mittels eines Radargerätes zu überholende und entgegenkommende Fahrzeuge ortet, aus den diesen Fahrzeugen und dem eigenen Fahrzeug zugeordneten Größen ermittelt, ob ein Überholvorgang ohne oder mit zusätzlicher Beschleunigung oder nicht möglich ist und dementsprechend eine grüne, gelbe oder rote Lampe einer Anzeigevorrichtung aufleuchten lässt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Betrieb eines Fahrerassistenzsystems für ein Fahrzeug zur Unterstützung eines Fahrers bei einem Überholvorgang anzugeben.
  • Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems für ein Fahrzeug zur Unterstützung eines Fahrers bei einem Überholvorgang umfasst eine Erfassungseinheit zur Umfelderfassung des Fahrzeugs und eine Steuereinheit, anhand welcher in Abhängigkeit von Fahrzeugparametern und Umfelddaten ermittelbar ist, ob der Überholvorgang möglich ist. Erfindungsgemäß ist zumindest eine weitere Erfassungseinheit zur Umfelderfassung vorgesehen, wobei die Erfassungseinheiten derart mit der Steuereinheit gekoppelt sind, dass anhand der erfassten Umfelddaten eine Lenkvorrichtung und/oder ein Antriebsstrang und/oder eine Bremsvorrichtung des Fahrzeugs bei einem vom Fahrer gewünschten Überholvorgang aktiv und automatisch steuerbar sind.
  • Aus der erfindungsgemäßen Lösung ergibt sich in besonders vorteilhafter Weise eine Erhöhung der Verkehrssicherheit bei gleichzeitiger Erhöhung des Komforts für den Fahrer des Fahrzeugs. Besonders vorteilhaft ist weiterhin, dass die Erfindung in einfacher Weise durch Kombination bereits im Fahrzeug befindlicher Fahrerassistenzsysteme und deren Bestandteile, d. h. von Erfassungseinheiten zur Umfelderfassung und aktiven Systemen zur Quer- und Längssteuerung des Fahrzeugs, realisierbar ist, so dass nur ein minimaler zusätzlicher Montage- und Kostenaufwand bei der Herstellung des Fahrzeugs erforderlich sind.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch ein Fahrzeug und ein zu überholendes Fahrzeug vor einem Überholvorgang,
  • 2 schematisch ein Fahrzeug und ein zu überholendes Fahrzeug während eines Überholvorgangs, und
  • 3 schematisch ein Fahrzeug und ein zu überholendes Fahrzeug am Ende eines Überholvorgangs.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In den 1 bis 3 sind ein Fahrzeug F1 und ein zu überholendes Fahrzeug F2 vor, während und am Ende eines Überholvorgangs dargestellt. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der 1 bis 3 gemeinsam beschrieben.
  • Das Fahrzeug F1 weist eine Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems zur Unterstützung eines Fahrers bei einem Überholvorgang auf.
  • Die Vorrichtung umfasst eine erste Erfassungseinheit 1 zur Umfelderfassung des Fahrzeugs F1. Die erste Erfassungseinheit 1 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kamera und einen Radarsensor, wobei der Radarsensor einen Radarerfassungsbereich R1 und die Kamera einen Kameraerfassungsbereich K1 aufweist. Beide Erfassungsbereiche R1, K1 sind keulenförmig ausgebildet, wobei der Radarerfassungsbereich R1 eine größere Reichweite aufweist. In nicht näher dargestellten Weiterbildungen kann die erste Erfassungseinheit 1 zusätzlich oder alternativ einen Lidarsensor, einen Ultraschallsensor und/oder weitere Kameras und/oder Radarsensoren umfassen. Anhand der ersten Erfassungseinheit 1 werden in der Umgebung des Fahrzeugs F1 befindliche Objekte, wie zum Beispiel das zu überholende Fahrzeug F2, erfasst. Die Erfassungseinheit 1 ist dabei beispielsweise Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems zur automatischen Abstandsregelung, anhand welcher automatisch ein nicht näher dargestellter Antriebsstrang und eine Bremsvorrichtung des Fahrzeugs F1 steuerbar sind.
  • Weiterhin umfasst das Fahrzeug F1 eine zweite Erfassungseinheit 2 zur Umfelderfassung, wobei die zweite Erfassungseinheit 2 derart ausgebildet ist, dass mittels dieser in der Umgebung des Fahrzeugs F1 vorhandene Verkehrszeichen V1 bis V3 erfassbar sind. Die zweite Erfassungseinheit 2 ist eine Kamera. Zusätzlich kann die zweite Erfassungseinheit 2 in nicht näher dargestellter Weise mit einer kartenbasierten Navigationsvorrichtung gekoppelt sein, in deren Kartenmaterial insbesondere Informationen über Geschwindigkeitsbeschränkungen und Überholverbote hinterlegt sind. Auch ist eine rein kartenbasierte Verkehrszeichenerkennung denkbar.
  • Zusätzlich weist das Fahrzeug F1 eine dritte Erfassungseinheit 3 auf, welche zumindest einen als Radarsensor umfasst. Mittels der dritten Erfassungseinheit 3 sind Bereiche neben dem Fahrzeug F1, dargestellt durch die Radarerfassungsbereiche R2 und R3, erfassbar, wobei die dritte Erfassungseinheit 3 insbesondere zur Realisierung einer so genannten Spurwechselassistenzfunktion vorgesehen ist, anhand welcher dem Fahrer des Fahrers F1 optische und/oder akustische Signale ausgegeben werden, ob ein rückwärtiger Raum des Fahrzeugs F1, insbesondere im so genannten toten Winkel, frei ist.
  • Alle drei Erfassungseinheiten 1 bis 3 sind mit einer Steuereinheit 4 gekoppelt, anhand welcher in Abhängigkeit von den erfassten Umfelddaten und Fahrzeugparametern ermittelt wird, ob der von dem Fahrer gewünschte Überholvorgang möglich ist. Der Wunsch des Fahrers zum Überholen wird dabei insbesondere bei Betätigung des Blinkers detektiert.
  • Als Umfelddaten werden mittels der ersten Erfassungseinheit 1 und der gekoppelten Steuereinheit 4 neben den Objekten, wie dem zu überholenden Fahrzeug F2, auch deren Größe bzw. Abmessungen, deren Abstand, deren Position sowie deren Geschwindigkeit ermittelt. Auch wird vorzugsweise mittels der Kamera der ersten Erfassungseinheit 1 und der Steuereinheit 4 ermittelt, in welcher Fahrspur sich das eigene Fahrzeug F1 und das zu überholende Fahrzeug F2 befinden.
  • Mittels der zweiten Erfassungseinheit 2 werden die Verkehrszeichen V1 bis V3 in der Umgebung des Fahrzeugs F1 erfasst und anhand der Steuereinheit 4 wird ermittelt, welchen Regelungsgehalt die Verkehrszeichen V1 bis V3 haben.
  • Mittels der dritten Erfassungseinheit 3 werden die Radarerfassungsbereiche R2 und R3 überwacht und es werden zusammen mit der gekoppelten Steuereinheit 4 weitere Umfelddaten ermittelt, welche beinhalten, ob sich in diesen Radarerfassungsbereichen R2, R3 weitere Objekte befinden.
  • Zur aktiven Unterstützung des Fahrers bei Überholvorgängen wird in einem ersten Verfahrensschritt zunächst auf Basis einer maximal zulässigen Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs entschieden, ob der Überholvorgang sinnvoll und möglich ist. Die maximal zulässige Höchstgeschwindigkeit wird dabei mittels der zweiten Erfassungseinheit 2 und/oder der Daten des Navigationssystems ermittelt, wobei das Verkehrszeichen V1 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine zulässige Höchstgeschwindigkeit von 90 km/h vorgibt. In Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer maximal erreichbaren Geschwindigkeit des Fahrzeugs F1 wird dann entschieden, ob ein Überholvorgang möglich ist.
  • Anschließend wird mittels der erfassten Verkehrszeichen V1 bis V3 und/oder der Daten des Navigationssystems entschieden, ob der Überholvorgang erlaubt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel zeigt das zweite Verkehrszeichen V2 eine Aufhebung eines Überholverbots an, so dass ein Überholvorgang erlaubt ist.
  • In einem dritten Verfahrensschritt wird anhand einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug F1 und dem dem Fahrzeug F1 vorausfahrenden Fahrzeug F2 und anhand einer anhand einer Länge des vorausfahrenden Fahrzeugs F2 eine erforderliche Überholzeit prognostiziert, wobei die Länge des vorausfahrenden Fahrzeugs F2 anhand des Rückstrahlverhaltens des Radarsensors der ersten Erfassungseinheit 1 und/oder auf Basis einer Rückfrontgröße mittels eines Objektklassifikators ermittelt wird.
  • In einem viertem Verfahrensschritt wird anhand der Überwachung einer Überholspur mittels der dritten Erfassungseinheit 3 ermittelt, ob ein Spurwechsel ohne Kollisionsgefahr möglich ist.
  • Liegt die berechnete Überholzeit über einem in der Steuereinheit 4 vorgegebenen Grenzwert, erhält der Fahrer bei Absicht eines Überholmanövers ein akustisches und/oder visuelles Warnsignal, welches ihm eine Empfehlung für einen Abbruch des Überholvorganges gibt. Des Weiteren wird der Fahrer durch ein dem Ausscheren entgegenwirkendes und assistierendes Lenkmoment derart unterstützt, dass ein Ausscheren und eine Gefährdung vermieden werden. Dieses Lenkmoment ist mittels einer elektromechanischen Lenkvorrichtung oder einer hybriden Lenkvorrichtung, bestehend aus einer hydraulischen Lenkhilfe und einem elektrischen Lenkungssteller zur Aufbringung von Zusatzmomenten darstellbar.
  • Sind dagegen die in der Steuereinheit 4 hinterlegten Bedingungen für einen Überholvorgang erfüllt, erhält der Fahrer einen optischen und/oder akustischen Hinweis, welcher eine Empfehlung für den Start des Überholvorganges darstellt. Die Bedingungen umfassen dabei insbesondere, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit die maximal zulässige Höchstgeschwindigkeit nicht überschreitet und dass die Relativgeschwindigkeit zwischen dem eigenen Fahrzeug F1 und dem vorausfahrenden Fahrzeug F2 derart ausgebildet ist, dass der Grenzwert der Überholzeit nicht überschritten wird.
  • Zusätzlich zu dem akustischen und/oder optischen Hinweis wird der Fahrer beim Beginn des Überholvorgangs durch ein das Ausscheren unterstützendes Lenkmoment unterstützt.
  • Während des Überholvorgangs wird die Umgebung des Fahrzeugs F1 gemäß 2 weiter anhand der Erfassungseinheiten 1 bis 3 überwacht.
  • Mittels der dritten Erfassungseinheit 3 wird im Radarerfassungsbereich R3 aufgrund der Vermessung des zu überholenden Fahrzeugs F2 ein Zeitpunkt erfasst, in welchem ein Wiedereinscheren des Fahrzeugs F2 möglich ist. Bei Beendigung des Überholvorgangs wird ein das Einscheren unterstützendes Lenkmoment erzeugt. Ist das Einscheren nicht möglich, beispielsweise weil kein ausreichender Sicherheitsabstand zwischen den Fahrzeugen F1 und F2 vorhanden ist, wird bei einem vom Fahrer gewünschten Einscheren ein dem Einscheren entgegenwirkendes Lenkmoment erzeugt.
  • Auch beim Einscheren wird dem Fahrer zusätzlich vorzugsweise ein optischer und/oder akustischer Hinweis ausgegeben, welcher ihm eine Fahrempfehlung gibt.
  • 3 zeigt den Umstand, in welchem während des Überholvorgangs des Fahrzeugs F1 das Verkehrszeichen V3 erfasst, welches ein Überholverbot darstellt. Mittels der Vorrichtung und des Verfahrens wird mithilfe der prognostizierten Überholdauer eine Empfehlung für die Fortführung oder einen Abbruch des Überholvorgangs gegeben werden. Diese Empfehlung kann wiederum optisch, akustisch und/oder haptisch durch die Erzeugung des Lenkmoments erfolgen.
  • Bei der dargestellten Detektion des Überholverbots wird auf Grundlage der Berechung der restlichen Überholzeit und eines definierten Schwellwerts, welcher in Abhängigkeit von der Länge des zu überholenden Fahrzeugs F2 festgelegt wird, entschieden, ob der Überholvorgang zu Ende geführt oder aber ein Abbruch durchgeführt werden soll. Dabei kann der Abbruch auch automatisch erfolgen, wobei eine Längssteuerung des Fahrzeugs F1 durch eine automatische Ansteuerung eines Antriebsstrangs und/oder einer Bremsvorrichtung erfolgt. Diese Funktion ist Bestandteil des bereits beschriebenen Fahrerassistenzsystems zur automatischen Abstandsregelung. Ebenso wird das Wiedereinscheren unter Berücksichtigung des Freiraums zwischen den Fahrzeugen F1, F2 durch das assistierende Lenkmoment unterstützt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Erfassungseinheit
    2
    Erfassungseinheit
    3
    Erfassungseinheit
    4
    Steuereinheit
    F1
    Fahrzeug
    F2
    Fahrzeug
    R1
    Radarerfassungsbereich
    R2
    Radarerfassungsbereich
    R3
    Radarerfassungsbereich
    K1
    Kameraerfassungsbereich
    V1
    Verkehrszeichen
    V2
    Verkehrszeichen
    V3
    Verkehrszeichen
  • 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 3622447 C1 [0003]

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems für ein Fahrzeug (F1) zur Unterstützung eines Fahrers bei einem Überholvorgang, umfassend eine Erfassungseinheit (1) zur Umfelderfassung des Fahrzeugs (F1) und eine Steuereinheit (4), anhand welcher in Abhängigkeit von Fahrzeugparametern und Umfelddaten ermittelbar ist, ob der Überholvorgang möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere Erfassungseinheit (2, 3) zur Umfelderfassung vorgesehen ist, wobei die Erfassungseinheiten (1 bis 3) derart mit der Steuereinheit (4) gekoppelt sind, dass anhand der erfassten Umfelddaten eine Lenkvorrichtung und/oder ein Antriebsstrang und/oder eine Bremsvorrichtung des Fahrzeugs (F1) bei einem vom Fahrer gewünschten Überholvorgang aktiv und automatisch steuerbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Erfassungseinheit (2, 3) Mittel zu einer Verkehrszeichenerkennung, einer Fahrspurerkennung, einer Fahrspurzuordnung, zu einer Erfassung und/oder Vermessung von Objekten umfasst oder mit diesen Mitteln gekoppelt ist.
  3. Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems für ein Fahrzeug (F2) zur Unterstützung eines Fahrers bei einem Überholvorgang, wobei anhand einer Erfassungseinheit (1) Umfelddaten des Fahrzeugs (F1) erfasst und anhand einer Steuereinheit (4) in Abhängigkeit der Umfelddaten und der Fahrzeugparameter ermittelt wird, ob der Überholvorgang möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass anhand zumindest einer weiteren Erfassungseinheit (2, 3) weitere Umfelddaten erfasst werden, wobei anhand der Umfelddaten und der weiteren Umfelddaten eine Lenkvorrichtung und/oder ein Antriebsstrang und/oder eine Bremsvorrichtung des Fahrzeugs (F1) bei einem vom Fahrer gewünschten Überholvorgang aktiv und automatisch gesteuert werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Umfelddaten zumindest Verkehrszeichen (V1 bis V3) erfasst werden, wobei anhand der erfassten Verkehrszeichen (V1 bis V3) zumindest Geschwindigkeitsbeschränkungen und/oder Überholverbote ermittelt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Überholvorgangs ein ein Ausscheren unterstützendes Lenkmoment und/oder bei Beendigung des Überholvorgangs ein ein Einscheren unterstützendes Lenkmoment erzeugt werden, wenn der Überholvorgang oder ein Einscheren möglich sind.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Überholvorgangs ein einem Ausscheren entgegenwirkendes Lenkmoment und/oder bei Beendigung des Überholvorgangs ein einem Einscheren entgegenwirkendes Lenkmoment erzeugt werden, wenn der Überholvorgang oder ein Einscheren nicht möglich sind.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass anhand einer maximal zulässigen Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs (F1) entschieden wird, ob der Überholvorgang möglich ist, anhand von erfassten Verkehrszeichen (V1 bis V3) und/oder Daten eines Navigationssystems entschieden wird, ob der Überholvorgang erlaubt ist, anhand einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug (F1) und zumindest einem dem Fahrzeug (F1) vorausfahrenden Fahrzeug (F2) und einer anhand einer Länge des zumindest einen vorausfahrenden Fahrzeugs (F2) eine erforderliche Überholzeit prognostiziert wird, und anhand einer Überwachung einer Überholspur ermittelt wird, ob ein Spurwechsel möglich ist.
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