DE102010010856A1

DE102010010856A1 - Verfahren zur automatischen Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei seiner Fahraufgabe

Info

Publication number: DE102010010856A1
Application number: DE102010010856A
Authority: DE
Inventors: Dr. Stählin Ulrich; Alfred Eckert; Dr. Lüke Stefan
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2011-09-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs (A, C1) bei seiner Fahraufgabe, bei dem – das Fahrzeugumfeld erfasst und hiervon ein elektronisches Abbild erzeugt wird, – das elektronische Abbild zur Erkennung einer Fahrspur (1a, 1b, 2a, 2b) und/oder Fahrbahn (1, 2) sowie von Objekten (B, C1, C2) in der Fahrzeugumgebung verwendet wird, – dynamische Bewegungsgrößen des Kraftfahrzeugs (A, C1) erfasst werden, – die Position des Kraftfahrzeugs (A, C1) hinsichtlich der Fahrspur (1a, 1b, 2a, 2b) und/oder Fahrbahn (1, 2) auf der Basis der Daten des elektronischen Abbildes der Fahrzeugumgebung und den dynamischen Bewegungsgrößen des Kraftfahrzeugs (A, C1) bestimmt wird; erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass – aus den Positionsdaten des Kraftfahrzeugs (A, C1) und den Daten des elektronischen Abbildes der Fahrzeugumgebung ein von dem Kraftfahrzeug (A, C1) aus der aktuellen Position heraus befahrbarer Fahrspurkorridor bestimmt wird, wobei der Fahrspurkorridor beidseitig jeweils von einem Fahrspurkorridorrand begrenzt wird, und – bei Unterschreitung eines Abstandes des Kraftfahrzeugs (A, C1) zu einem Fahrspurkorridorrand ein durch den Fahrer übersteuerbaren Querführungs- und/oder Längsführungseingriff durchgeführt wird, insbesondere durch Beaufschlagung einer Lenkung des Kraftfahrzeugs (A, C1) mit einem Lenkmoment, durch Änderung der Lenkübersetzungs-Kennlinie einer aktiven Lenkung des Kraftfahrzeugs (A, C1), durch Änderung der Fahrpedal-Kennlinie des Fahrpedals des Kraftfahrzeugs (A, C1), durch Beaufschlagung des Fahrpedals mit einem Gegenmoment oder einem unterstützenden Moment und/oder durch Änderung des Motormoments des Motors des Kraftfahrzeugs (A, C1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei seiner Fahraufgabe gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem „Handbuch Fahrerassistenzsysteme", Hermann Winner, Stephan Hakuli und Gabriele Wolf (Hrsg.), Vieweg + Teubner Verlag 2009, S. 572–575 sind Kreuzungsassistenz-Systeme, insbesondere Einbiege-/Kreuzenassistenz und Linksabbiegeassistenz beschrieben.
Als Einbiege-/Kreuzenassistenz wird die Unterstützung eines wartepflichtigen Fahrers beim Einbiegen in und beim Queren einer Vorfahrtsstraße verstanden. Systeme, die den wartepflichtigen Fahrer beim Einbiegen/Kreuzen und bereits während der Kreuzungsannäherung sowie beim Anfahren aus dem Stillstand unterstützen, verwenden eine auf fahrzeugautonomer On-Board-Sensorik basierende Umfelderfassung. Zur aktiven Unfallvermeidung ist frühzeitige Identifikation und Bewertung potenziell bevorstehender Kollisionen erforderlich. Sind unfallvermeidende Maßnahmen zur Unterstützung des Fahrers in erkannten Gefahrensituationen erforderlich, sind situationsadaptiv unterschiedliche Informations- und Warnstufen oder Volleingriffe zur Unfallvermeidung vorgesehen. Bleibt eine Reaktion des Fahrers auf die Vorwarnung aus oder wird die Gefahrensituation beispielsweise bei geringeren Fahrgeschwindigkeiten oder aufgrund veränderter Rahmenbedingungen erst später erkannt, so ist eine Akutwarnung vorgesehen, die beispielsweise als visueller Hinweis oder als akustische Warnung ausgeführt sein kann, eventuell ergänzt um eine aktive Anbremsung als Teileingriff.
Fährt das direkt an der Kreuzung stehende Fahrzeug aus dem Stillstand an, so kann ein Einfahren in die Kreuzung durch eine Warnung nicht vermieden werden, da keine Zeit für eine Fahrerreaktion zur Verfügung steht. Für diesen Fall soll eine Kollision durch Unterbinden des Anfahrens bei Fahrpedalbetätigung durch den Fahrer vermieden werden.
Als Linksabbiegeassistenz wird die Unterstützung des Fahrers bei der Durchführung eines Abbiegemanövers, d. h. bei der Konfliktsituation mit entgegenkommenden Verkehrsteilnehmern verstanden. Falls der Fahrer sein Fahrzeug in der Kreuzungsmitte anhält, wo er einen ausreichenden Blick für eventuell ausreichend große Lücken im Gegenverkehr hat, wird dies als Abbiegewunsch erkannt, wobei beim Warten auf eine Abbiegemöglichkeit der Fahrer rein visuell über potenziell gefährlichen Gegenverkehr informiert und bei der Wahl einer ausreichend bemessenen Lücke unterstützt wird. Nachteilig an dieser Situation ist, dass sich das Fahrzeug bereits sehr nah an der Konfliktzone befindet und dem Fahrer somit kein ausreichendes Zeitbudget für die Reaktion auf eine Warnung zur Verfügung steht, sollte der Fahrer trotz Gegenverkehr anfahren. In einem solchen Fall soll mit einem autonomen Eingriff in der Form eines vom Fahrer übersteuerbaren Festhaltens des Fahrzeugs eine Kollision vermieden werden.
Wenn der Fahrer bei Annäherung an eine Kreuzung, an der er links abbiegen möchte, ohne anzuhalten abbiegt, weil er eine Lücke im Gegenverkehr erkennt, besteht das entscheidende Problem darin, dass für das System das eigentliche Abbiegen erst zu erkennen ist, wenn Lenkradwinkel und Lenkradgeschwindigkeit bestimmte Schwellenwerte überschreiten. Eine Information über den Gegenverkehr, wie sie für das Abbiegen aus dem Stillstand eingesetzt wird, besteht aufgrund der Notwendigkeit eines unmittelbaren Eingriffs keine Zeitreserve mehr. Auch eine Warnung ist hier nicht mehr zielführend. In einem solchen Fall ist daher eine vom Fahrer übersteuerbare Abbremsung des Fahrzeugs zur Unfallvermeidung erforderlich.
Der Nachteil dieser bekannten Systeme besteht darin, dass diese Systeme erst eingreifen, wenn bereits eine Gefahren- und/oder Kollisionsgefahr vom System erkannt ist und ein Eingriff unausweichlich erfolgen muss, um einen Unfall zu verhindern.
Ferner weist diese an sich klassische Strategie, dass der Fahrer zunächst eine Warnung erhält, anschließend bei deren Nichtbeachtung eine Vorbereitungsphase für einen Eingriff sich anschließt und schließlich bei weiterer Nichtreaktion des Fahrers bspw. ein Lenk- und/oder Bremseingriff durchgeführt wird, den Nachteil auf, dass komplexe Verkehrssituationen von solchen Fahrerassistenzsystemen oft nicht situationsgerecht erfasst bzw. erkannt werden und daher die Gefahr besteht, dass zu oft oder zu spät gewarnt wird oder nicht alle Verkehrssituationen in einem solchen System modelliert sind, um Fehlwarnungen bzw. Fehleingriffe zu vermeiden.
Schließlich ist es bekannt, dass in bestimmten Kulturen, bspw. in asiatischen Kulturen Fahrer es als Bloßstellung vor ihren Passagieren empfinden, wenn sie von einem Fahrerassistenzsystem so gewarnt werden, dass dies auch diese Mitfahrer erkennen können.
Aus der DE 101 37 292 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem servounterstützten Lenksystem bekannt, bei dem Umgebungsdaten einer, vorzugsweisen momentanen Verkehrssituation erfasst oder abgeschätzt werden, die Bewegungsdaten, vorzugsweise die momentanen Bewegungsdaten des Fahrzeugs erfasst oder abgeschätzt werden, ferner die erfassten oder abgeschätzten Umgebungsdaten mit den Bewegungsdaten des Kraftfahrzeugs verglichen werden und eine Änderung der Unterstützung des Lenkrads nach Maßgabe des Vergleichs erfolgt, insbesondere bei einer Bewegung des Lenkrads in Richtung einer Angleichung des Fahrzeugkurses an den Fahrbahnverlauf die Lenkunterstützung verstärkt und/oder in Richtung einer stärkeren Abweichung vermindert wird.
Weiterhin ist dieses bekannte Fahrerassistenzsystem ausgebildet zum Ermitteln einer Sollbahn und eines Sollbahnwinkels aus dem erfassten oder abgeschätzten Fahrbahnverlauf, zum Ermitteln einer Istbahn und eines Istbahnwinkels aus dem erfassten oder abgeschätzten Fahrzeugkurs, zum Vergleichen der Sollbahn bzw. des Sollbahnwinkels mit der Istbahn bzw. dem Istbahnwinkel und schließlich zum Unterstützen des Fahrers zur Korrektur der augenblicklichen Istbahn bzw. Istbahnwinkels in Richtung des Sollbahn bzw. des Sollbahnwinkels. Zusätzlich zur Lenkunterstützung ist auch eine Unterstützung durch eine Bremsensregelung eines Bremssystems des Kraftfahrzeugs vorgesehen.
Schließlich wird mit diesem bekannten Fahrerassistenzsystem die Lenktätigkeit des Fahrers überprüft, indem die Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer ermittelt oder abgeschätzt wird und in dem Fall, wenn erkannt wird, dass der Fahrer das Lenkrad losgelassen hat, eine Änderung der Lenkunterstützung unterbleibt.
Bei diesem bekannten Fahrerassistenzsystem besteht die Gefahr, dass sich ein Fahrer durch dieses bekannte System bevormundet fühlt, da er laufend überwacht wird und dass bei einer Abweichung von einer ermittelten Sollbahn sofort regelnd in die Lenkung oder das Bremssystem des Kraftfahrzeugs eingegriffen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gegenüber den bekannten Fahrerassistenzsystemen verbessertes Verfahren zur automatischen Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei seiner Fahraufgabe der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß wird aus den Positionsdaten des Kraftfahrzeugs und den Daten des elektronischen Abbildes der Fahrzeugumgebung ein von dem Kraftfahrzeug aus der aktuellen Position heraus befahrbarer Fahrspurkorridor bestimmt, wobei der Fahrspurkorridor beidseitig jeweils von einem Fahrspurkorridorrand begrenzt wird und bei Unterschreitung eines Abstandes des Kraftfahrzeugs zu einem Fahrspurkorridorrand ein durch den Fahrer übersteuerbaren Querführungs- und/oder Längsführungseingriff durchgeführt wird, insbesondere durch Beaufschlagung einer Lenkung des Kraftfahrzeugs mit einem Lenkmoment, durch Änderung der Lenkübersetzungs-Kennlinie einer aktiven Lenkung des Kraftfahrzeugs, durch Änderung der Fahrpedal-Kennlinie des Fahrpedals des Kraftfahrzeugs und/oder durch Änderung des Motormoments des Motors des Kraftfahrzeugs.
In einfacher und überraschender Weise zeigt die erfindungsgemäße Lösung auf, dass ein solches Fahrerassistenzsystem ohne Warnungen auskommt, indem ein Fahrspurkorridor mit einem linken und einem rechten Fahrspurkorridorrand als sogenannte „virtual wall” oder „virtuelle Wand” dadurch erzeugt werden, dass je nach aktueller detektierter Situation dem Fahrer erschwert wird, gewisse Manöver auszuführen.
Dies wird durch haptische Rückmeldungen, also durch ein Gegenmoment auf die Lenkung des Kraftfahrzeugs, durch Änderung der Lenkübersetzungs-Kennlinie einer aktiven Lenkung des Kraftfahrzeugs, bspw. eine indirektere Lenkung, durch Änderung der Fahrpedal-Kennlinie, bspw. in Richtung einer flacheren Beschleunigungs-Kennlinie des Fahrpedals des Kraftfahrzeugs und/oder durch Änderung des Motormoments des Motors des Kraftfahrzeugs realisiert. Auch ist es möglich, die aufgeführten Kennlinien hinsichtlich des Ansprechverhaltens zu ändern, also bspw. zur Erzielung eines verzögerten Ansprechens.
Möchte bspw. der Fahrer die Fahrspur wechseln und lenkt hierzu das Kraftfahrzeug derart, dass der vorgegebenen Abstand zu dem linken Fahrspurkorridorrand unterschritten wird, vorzugsweise diesen Rand anfährt (d. h. der Abstand ist Null) und in dieser Situation ein von hinten kommendes Fahrzeug detektiert wird, stößt der Fahrer an die erfindungsgemäße „virtuelle Wand”, indem bspw. ein Gegenmoment auf das Lenkrad aufgebracht oder die Fahrpedal-Kennlinie des Fahrpedals des Kraftfahrzeugs verändert wird.
Der Fahrspurkorridor wird derart erzeugt, dass sich das Kraftfahrzeug, falls es sich innerhalb dieses Fahrspurkorridors bewegt, ungefähr in der Mitte des aktuellen Fahrstreifens bzw. der Fahrspur befindet, bzw. ggf. gegenüber einem Vorausfahrzeug, einem Nachfolgefahrzeug und/oder einem Fahrzeug links oder rechts auf einer Nachbarspur den optimalen Abstand aufweist.
Dieser Abstand kann variabel gewählt werden, wobei sich das Fahrzeug innerhalb des Fahrspurkorridors wie ein Fahrzeug ohne erfindungsgemäßes Verfahren zu Unterstützung des Fahrers bei seiner Fahraufgabe verhält. Bei einem breiten Fahrspurkorridor ergibt sich somit fast ein Verhalten wie bei einem „normalen” Fahrzeug.
Die wesentlichsten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen einerseits in der bereits angeführten fehlenden Warnung des Fahrers, wodurch er vor den Mitfahrern nicht mehr bloßgestellt wird, da diese nicht erkennen können, dass evtl. eine gefährliche Verkehrssituation vorliegen könnte und andererseits darin, dass mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren prophylaktisch gewisse Situationen verhindert werden können, noch bevor der Fahrer zu erkennen gibt, dass er ein Fahrmanöver ausführen möchte, das zu einer gefährlichen Situation führen könnte und ihm damit geholfen wird, nicht in eine gefährliche Verkehrssituation zu kommen.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Erfassung des Fahrzeugumfeldes die in Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs liegenden Straßenabzweigungen und Straßenkreuzungen umfasst, vorzugsweise mittels eines Navigationssystems und/oder einer digitalen Karte, und der Fahrspurkorridor in Abhängigkeit der erfassten Straßenabzweigungen und/oder Straßenkreuzungen erzeugt wird. Damit ist es möglich zu erkennen, welche Manövermöglichkeiten der Fahrer hat, also bspw. ein Abzweigen in eine Seitenstraße, ein Abbiegen an einer Straßenkreuzung oder ein Fahrspurwechsel, wenn bspw. in seiner Fahrrichtung zwei Fahrspuren zur Verfügung stehen.
Weiterhin ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, den Fahrspurkorridor in Abhängigkeit einer mittels eines Navigationssystems vorgegebenen Fahrtroute zu erzeugen. Damit können bspw. die auf der Fahrtroute liegenden Abzweigungen und Kreuzungen bestimmt werden, um den Fahrspurkorridor hieran optimal anzupassen. Insbesondere werden damit auch die Möglichkeiten von Fehlinterpretationen und Fehleingriffen reduziert.
Besonders vorteilhaft ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, wenn mittels einer Detektion des Lenkradwinkels eines Lenkrads des Kraftfahrzeugs, der Fahrpedalstellung eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs und/oder der Stellung des Blinkerhebels eines Fahrtrichtungsanzeigers des Kraftfahrzeugs der Fahrerwunsch zur Durchführung eines Fahrmanövers, insbesondere eines Spurwechsels, eines Abbiegevorganges, eines Überholvorganges und dgl. ermittelt und in Abhängigkeit des Fahrerwunsches der Fahrspurkorridor erzeugt wird. Vorteilhaft ist es die in Fahrrichtung liegenden Straßenkreuzungen bei der Ermittlung des Fahrerwunsches zu berücksichtigen.
Dabei ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung möglich, zur Unterstützung des Fahrerwunsches eine Längsführungs- und/oder Querführungsunterstützung durchzuführen.
Dadurch ist es möglich, den Fahrspurkorridor optimal an das Wunschmanöver des Fahrers anzupassen, so dass dadurch gleichzeitig der Fahrer optimal unterstützt wird. So wird zum Beispiel bei einem zu frühen Lenkvorgang für ein beabsichtigtes Abbiegen ein Gegenmoment auf die Lenkung gegeben und wenn der richtige Ort und der richtige Zeitpunkt erreicht ist, ein unterstützendes Lenkmoment.
Bei einem Überholmanöver kann der Fahrer dadurch unterstützt werden, dass mehr beschleunigt wird als der Fahrer durch die Betätigung des Fahrpedals angefordert hat, um aufgrund eines schnelleren Fahrspurwechsels den Überholvorgang früher abschließen zu können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fahrerwunsch zur Durchführung eines Fahrmanövers gespeichert wird, vorzugsweise für eine vorgegebene Zeitdauer, falls aufgrund des hierzu erzeugten Fahrspurkorridors der detektierte Fahrerwunsch nicht durchgeführt wird und erst dann, wenn ein die Durchführung des gespeicherten Fahrerwunsches ermöglichender Fahrspurkorridor erzeugt bzw. vorliegt, wird der Fahrer durch eine Querführungs- und/oder Längsführungsunterstützung zur Durchführung seines Fahrwunsches unterstützt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass innerhalb des Fahrspurkorridors Fahrerassistenzfunktionen, insbesondere eine Längsführungsunterstützung, vorzugsweise ein Adaptives-Cruise-Control(ACC)-System und/oder eine Querführungsunterstützung, vorzugsweise ein Spurmittenführungs-System und/oder ein Spurführungs-System wirksam ist. Wenn sich das Fahrzeug innerhalb des Fahrspurkorridors bewegt, können dort gängige Fahrerassistenz- und Fahrsicherheitsfunktionen aktiviert werden bzw. aktiv bleiben, insbesondere solche Systeme, die es dem Fahrer erleichtern, das Fahrzeug in der Spurmitte oder im richtigen Abstand zu anderen Verkehrsteilnehmern, bspw. mittels des ACC-Systems zu halten, wobei hierzu auch solche ACC-Systeme gehören, die bis zum Stillstand des Fahrzeugs abbremsen können.
Weiterhin wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Fahrspurkorridor mit den Fahrspurrändern derart erzeugt, dass sich die daraus ergebende Fahrzeuglage der Spurmitte der detektierten Fahrspur entspricht. Damit ergibt sich ein enger Fahrspurkorridor, der zu einer starken Führung des Fahrzeugs führt, wodurch sich für den Fahrer eine Unterstützung wie „auf Schienen” ergibt.
Um sicher zu gehen, dass der Fahrer zu jedem Zeitpunkt die Führung des Fahrzeugs hat, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ständig überprüft, ob der Fahrer seine Fahraufgabe noch selbst ausführt oder ob er das Fahrzeug quasi autonom fahren lässt, indem die aktuelle Betätigung eines Lenkrads oder eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs durch den Fahrer ermittelt und bei einer erkannten Nichtbetätigung eine Warnung erzeugt wird.
Schließlich ist gemäß einer letzten Ausgestaltung der Erfindung eine Fahreraufmerksamkeitsbeobachtung, z. Bsp. eine Drownsiness Detection oder ein Driver Monitoring vorgesehen, um festzustellen, ob der Fahrer noch aufmerksam oder übermüdet ist und ob der Fahrer noch den Verkehr beobachtet.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise in bereits vorhandene Fahrerassistenzsysteme von Kraftfahrzeugen integriert werden, da die hierzu erforderlichen Komponenten in modernen Fahrzeugen bereits vorhanden sind.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Verkehrssituation zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Unterstützung eines Fahrers beim Linksabbiegen, und
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Verkehrssituation zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Unterstützung eines Fahrers beim Heranfahren an eine Straßenkreuzung und bei einem Spurwechsel.
1 zeigt eine Fahrbahn 1 bildende Fahrstreifen 1a und 1b mit einem Kraftfahrzeug A auf dem Fahrstreifen 1a, wobei in Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs A eine Fahrbahn 2 nach links abzweigt. Das Kraftfahrzeug A weist ein Fahrerassistenzsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Umfeldsensorik zur Erzeugung eines elektronischen Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeugs A auf, wobei hieraus mittels Bildauswertung eine Fahrspur- sowie eine Objekterkennung durchgeführt wird. Ferner ist das Kraftfahrzeug A mit einer elektrischen Servolenkung ausgestattet.
Die Umfeldsensorik kann durch digitale Kartendaten und/oder Daten aus einer Fahrzeug-zu-X-Kommunikation ergänzt werden, um bspw. solche Abzweigungen 2 zu erkennen. Die Bildauswertung führt zu einer Teilung der befahrbaren Flächen des Fahrzeugumfeldes des Kraftfahrzeug A in solche Flächen, in denen sich das Kraftfahrzeug A bewegen darf und solche Flächen, in denen sich das Kraftfahrzeug A nicht bewegen darf, die also überfahrbar sind, jedoch bspw. eingeschränkt werden durch Routeninformationen eines Navigationsgerätes des Kraftfahrzeugs A, durch die fahrdynamischen Bewegungsmöglichkeiten des Kraftfahrzeugs A sowie von anderen Verkehrsteilnehmern, wie bspw. dem Kraftfahrzeug B auf der Gegenfahrspur 1b der Fahrbahn 1.
Aus den dynamischen Bewegungsgrößen des Kraftfahrzeugs A und den Daten des elektronischen Abbildes der Fahrzeugumgebung wird die Position des Kraftfahrzeugs A hinsichtlich der Fahrspur 1a der Fahrbahn 1 bestimmt und hieraus ein Fahrspurkorridor für das Kraftfahrzeug A erzeugt, wobei der Fahrspurkorridor beidseitig jeweils von einem Fahrspurkorridorrand begrenzt wird.
Zunächst wird der Fahrer des Kraftfahrzeugs A unterstützt, sein Fahrzeug innerhalb des Fahrspurkorridors zu halten, indem bspw. bei Unterschreitung eines vorgegebenen Abstandes oder bei einem drohenden Überfahren eines Fahrspurkorridorrandes beim Lenken ein Gegenmoment wahrnimmt, das ihn veranlasst, wieder in den Fahrspurkorridor zurückzulenken.
In der dargestellten Verkehrssituation gemäß 1 beabsichtigt der Fahrer des Kraftfahrzeugs A in die Fahrbahn 2 abzuzweigen. Hierbei muss verhindert werden, dass das Fahrzeug A beim Linksabbiegen mit dem Gegenverkehr, also dem Kraftfahrzeug B auf der Gegenfahrspur 1b zusammenstößt. Daher ist es einerseits erforderlich, dass dieses Kraftfahrzeug B erkannt wird und andererseits von dem Fahrerassistenzsystem erkannt wird, ob bzw. wann der Fahrer links abbiegen will. Das wird dadurch erkannt, dass ein von dem Fahrer ausgeführtes Lenkmanöver kurz (bspw. 100 m) vor der Abzweigung in die Fahrbahn 2 als Fahrerwunsch interpretiert wird.
Anstelle einer Warnung an den Fahrer wird ständig, zumindest vor kommenden Abbiegemöglichkeiten mittels der Umfeldsensorik des Kraftfahrzeug A der Gegenverkehr überwacht, also insbesondere das Kraftfahrzeug B erkannt. Das Fahrerassistenzsystem erkennt auch mittels der Umfeldsensorik des Kraftfahrzeugs A oder mittels einer digitalen Karte die in Fahrrichtung durchführbaren Fahrmanöver, also auch, dass es eine Abbiegemöglichkeit in die Fahrbahn 2 gibt.
Aufgrund des erkannten Kraftfahrzeug B auf der Gegenspur 1b wird ein entsprechender Fahrspurkorridor mit Fahrspurrändern so erzeugt, dass zunächst ein Abbiegen verhindert wird, wenn der Fahrer zu früh lenkt, d. h. es wird bei einem Lenken in Richtung des Gegenverkehrs ein Gegenmoment auf die Lenkung gegeben und/oder die Lenkübersetzung nur in dieser Richtung sehr indirekt ausgelegt. Damit bleibt das Kraftfahrzeug A im durch den Fahrspurkorridor vorgegebenen optimalen Bereich der Fahrbahn 1.
Sobald kein Gegenverkehr detektiert wird und der optimale Abzweigepunkt in die Fahrbahn 2, der durch den Fahrspurkorridor vorgegeben wird, erreicht ist, wird durch ein unterstützendes Lenkmoment in Richtung des Gegenverkehrs dem Fahrer angezeigt, dass er das Abbiegemanöver in die Fahrbahn 2 durchführen kann. Bei diesem Einlenken wird der Fahrer zusätzlich unterstützt, um nicht zu weit oder zu wenig zu lenken. Falls das Kraftfahrzeug A auch ein aktives Fahrpedal aufweist, wird über eine geänderte Kennlinie des Fahrpedals die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs A in einem optimalen Bereich gehalten.
Gibt der Fahrer von Fahrzeug A nicht zu erkennen, dass er abbiegen will, so wird ein entsprechender Fahrkorridor erzeugt. Will der Fahrer nun doch Abbiegen und beachtet dabei das Fahrzeug B nicht, so erreicht er sehr schnell die Grenze des Fahrkorridors und bekommt dort ein Gegenmoment auf die Lenkung aufgeschaltet. Dadurch wird dem Fahrer gezeigt, dass zurzeit ein Abbiegen nicht möglich ist. Erst wenn Fahrzeug B am Fahrzeug A vorbeigefahren ist, wird der Fahrkorridor so verändert, dass das Abbiegen möglich wird und damit das Gegenmoment auch zurückgenommen.
In der Verkehrssituation gemäß 2 fährt ein Kraftfahrzeug A auf eine Kreuzung K zu, wobei dieses Fahrzeug A entsprechend dem Fahrzeug A aus 1 mit einem Fahrerassistenzsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestattet ist.
Der Fahrer des Kraftfahrzeugs A wird beim Heranfahren an die durch zwei Fahrbahnen 1 und 2 gebildete Kreuzung K von dem Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs A im Sinne eines Querverkehrsassistenten unterstützt. Gemäß 2 bewegt sich das Kraftfahrzeug A auf der Fahrspur 1a der Fahrbahn 1, wobei eine Kollision in einem Kollisionspunkt P auf der Kreuzung K mit zwei auf der Fahrbahn 2 auf die Kreuzung K zufahrenden Fahrzeugen C1 und C2 droht. Ein weiteres Fahrzeug B steht auf der Gegenfahrspur 1b der Fahrbahn 1 an der Kreuzung K.
In dieser Verkehrssituation soll die Kollision mit den kreuzenden Fahrzeugen C1 und C2 auf den Fahrspuren 2a und 2b verhindert werden. Hierzu wird ein entsprechender Fahrspurkorridor erzeugt, der die Kollisionsmöglichkeit mit den Fahrzeugen C1 und C2 berücksichtigt, also in Fahrrichtung des Fahrzeugs A begrenzt ist. Damit der Fahrer sein Fahrzeug A in diesem Fahrspurkorridor hält, wird eine Längsführungsunterstützung durchgeführt.
Hierzu wird, ähnlich einem ACC-System die Geschwindigkeit des Fahrzeugs so geregelt, dass es nicht zu einer Kollisions-Gefahr an der Kreuzung K kommt. Über ein aktives Fahrpedal durch ein aufgebrachtes Gegenmoment und/oder durch Änderung der Fahrpedal-Kennlinie wird bereits im Vorfeld der Kreuzung K der Fahrer des Kraftfahrzeugs A so geführt, dass er sich mit der richtigen Geschwindigkeit der Kreuzung K nähert und/oder überhaupt bemerkt, dass eine potentiell gefährliche Stelle auf ihn zukommt. Dabei wird immer auf die Einhaltung der Vorfahrtsregeln geachtet und der Fahrer nur informiert bzw. unterstützt, der gegen die Vorfahrtsregeln verstößt. Ansonsten könnte die Situation entstehen, dass die Fahrzeuge A, C1 und C2 bis zum Stillstand verlangsamen, da durch die Verzögerung die Kollisionsgefahr nicht gebannt wird, sondern nur verschoben wird. Falls kein aktives Fahrpedal in dem Fahrzeug A verbaut ist, kann stattdessen eine ACC-ähnliche Strategie gewählt werden, also das Motormoment reduziert werden. Durch das beschriebene Vorgehen entsteht eine Art „Sicherheitszone” für den Fahrer, wenn er sich durch das Fahrzeug A führen lässt.
Im Folgenden wird anhand der 2 das erfindungsgemäße Verfahren zur Unterstützung des Fahrers des Fahrzeugs C1 auf der Fahrspur 2a der Fahrbahn 2 bei einem Fahrmanöver „Spurwechsel auf die Fahrspur 2b” im Sinne eines Spurwechselassistenten erläutert.
Auch dieses Fahrzeug C1 auf der Fahrspur 2a ist mit einer elektrischen Servolenkung, einem Fahrerassistenten entsprechend dem Fahrzeug A nach 1 und 2 ausgebildet und weist ebenso eine Umfeldsensorik auf, die auch zur Überwachung des seit- und rückwärtigen Raumes geeignet ist.
Das Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs C1 erzeugt einen erfindungsgemäßen Fahrspurkorridor mit Fahrspurkorridorrändern, die das auf der Nachbarfahrspur 2b fahrende Fahrzeug C2 berücksichtigt. Versucht der Fahrer des Fahrzeugs C1 die Fahrspur zu wechseln, lenkt er also in Richtung der Fahrspur 2b des Fahrzeugs C2, wird dies als Fahrerwunsch „Fahrspurwechsel” erfasst und ein Gegenmoment auf die Lenkung aufgebracht, da ansonsten eine Kollision mit dem Fahrzeug C2 droht. Damit wird dem Fahrer angezeigt, dass die Durchführung eines Fahrspurwechsels nicht möglich bzw. nicht durchgeführt werden soll. Dieser Fahrerwunsch wird für bspw. 5 s gespeichert. Wird von dem Fahrerassistenzsystem innerhalb dieses Zeitraums die Möglichkeit detektiert, die Fahrspur zu wechseln, wird ein entsprechender Fahrspurkorridor erzeugt und gleichzeitig ein entsprechendes Lenkmoment in Richtung der Fahrspur 2b auf die Lenkung aufgebracht, wodurch dem Fahrer angezeigt wird, dass er nun die Fahrspur wechseln kann.
Die in diesen Ausführungsbeispielen erläuterten Längs- und Querführungsunterstützungen können jederzeit von dem Fahrer überstimmt werden.
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 10137292 A1 [0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Handbuch Fahrerassistenzsysteme”, Hermann Winner, Stephan Hakuli und Gabriele Wolf (Hrsg.), Vieweg + Teubner Verlag 2009, S. 572–575 [0002]

Claims

Verfahren zur automatischen Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs (A, C1) bei seiner Fahraufgabe, bei dem – das Fahrzeugumfeld erfasst und hiervon ein elektronisches Abbild erzeugt wird, – das elektronische Abbild zur Erkennung einer Fahrspur (1a, 1b, 2a, 2b) und/oder Fahrbahn (1, 2) sowie von Objekten (B, C1, C2) in der Fahrzeugumgebung verwendet wird, – dynamische Bewegungsgrößen des Kraftfahrzeugs (A, C1) erfasst werden, – die Position des Kraftfahrzeugs (A, C1) hinsichtlich der Fahrspur (1a, 1b, 2a, 2b) und/oder Fahrbahn (1, 2) auf der Basis der Daten des elektronischen Abbildes der Fahrzeugumgebung und den dynamischen Bewegungsgrößen des Kraftfahrzeugs (A, C1) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – aus den Positionsdaten des Kraftfahrzeugs (A, C1) und en Daten des elektronischen Abbildes der Fahrzeugumgebung ein von dem Kraftfahrzeug (A, C1) aus der aktuellen Position heraus befahrbarer Fahrspurkorridor bestimmt wird, wobei der Fahrspurkorridor beidseitig jeweils von einem Fahrspurkorridorrand begrenzt wird, und – bei Unterschreitung eines Abstandes des Kraftfahrzeugs (A, C1) zu einem Fahrspurkorridorrand ein durch den Fahrer übersteuerbaren Querführungs- und/oder Längsführungseingriff durchgeführt wird, insbesondere durch Beaufschlagung einer Lenkung des Kraftfahrzeugs (A, C1) mit einem Lenkmoment, durch Änderung der Lenkübersetzungs-Kennlinie einer aktiven Lenkung des Kraftfahrzeugs (A, C1), durch Änderung der Fahrpedal-Kennlinie des Fahrpedals des Kraftfahrzeugs (A, C1), durch Beaufschlagung des Fahrpedals mit einem Gegenmoment oder einem unterstützenden Moment und/oder durch Änderung des Motormoments des Motors des Kraftfahrzeugs (A, C1).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Erfassung des Fahrzeugumfeldes die in Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs (A, C1) liegenden Straßenabzweigungen (2) und Straßenkreuzungen (K) umfasst, vorzugsweise durch ein Navigationssystem und/oder eine digitale Karte, und – der Fahrspurkorridor in Abhängigkeit der erfassten Straßenabzweigungen (2) und/oder Straßenkreuzungen (K) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrspurkorridor in Abhängigkeit einer mittels eines Navigationssystems vorgegebenen Fahrtroute erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Detektion des Lenkradwinkels eines Lenkrads des Kraftfahrzeugs (A, C1), der Fahrpedalstellung eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs (A, C1) und/oder der Stellung des Blinkerhebels eines Fahrtrichtungsanzeigers des Kraftfahrzeugs (A, C1) der Fahrerwunsch zur Durchführung eines Fahrmanövers, insbesondere eines Spurwechsels, eines Abbiegevorganges, eines Überholvorganges und dgl. ermittelt wird, und – in Abhängigkeit des Fahrerwunsches der Fahrspurkorridor erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterstützung des Fahrerwunsches eine Längsführungs- und/oder Querführungsunterstützung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in Fahrrichtung liegenden Straßenkreuzungen (K) und/oder Straßenabzweigungen (2) bei der Ermittlung des Fahrerwunsches berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die Speicherung des Fahrerwunsches zur Durchführung eines Fahrmanövers erfolgt, falls aufgrund des hierzu erzeugten Fahrspurkorridors der detektierte Fahrerwunsch nicht durchgeführt wird, und – eine Querführungs- und/oder Längsführungsunterstützung erfolgt, falls ein die Durchführung des gespeicherten Fahrerwunsches ermöglichender Fahrspurkorridor erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrerwunsch für eine vorgegebene Zeitdauer gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Fahrspurkorridors Fahrerassistenzfunktionen, insbesondere eine Längsführungsunterstützung, vorzugsweise ein Adaptives-Cruise-Control(ACC)-System und/oder eine Querführungsunterstützung, vorzugsweise ein Spurmittenführungs-System und/oder ein Spurführungs-System wirksam ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrspurkorridor mit den Fahrspurrändern derart erzeugt wird, dass sich die daraus ergebende Fahrzeuglage der Spurmitte der detektierten Fahrspur (1a, 2a) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Betätigung eines Lenkrads oder eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs (A, C1) durch den Fahrer ermittelt wird und bei einer erkannten Nichtbetätigung eine Warnung erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahreraufmerksamkeitsdetektion durchgeführt wird.
Fahrerassistenzsystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.