DE102010042440B4

DE102010042440B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen eines Eingriffsmoments eines Lenkassistenzsystems

Info

Publication number: DE102010042440B4
Application number: DE102010042440.4A
Authority: DE
Inventors: Henning Voelz; Tobias Rentschler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2021-09-02
Anticipated expiration: 2030-10-15
Also published as: WO2012059274A1; US9014917B2; DE102010042440A1; CN103153703A; CN103153703B; US20140032047A1; EP2627535A1

Abstract

Verfahren zum Einstellen eines Eingriffsmoments eines Lenkassistenzsystems (104) auf eine Lenkung eines Fahrzeugs (100) bei einem erforderlichen Spurwechsel, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:Auswerten einer Aufnahme (650) einer Umfelderfassungseinrichtung (108) des Fahrzeugs, um eine Fahrbahnmarkierung (422) in Form eines Richtungspfeils zu erkennen und eine Klassifikation des Richtungspfeils durchzuführen; undAnpassen (204) einer Größe des Eingriffsmoments zum Führen des Fahrzeugs (100) auf einer Solltrajektorie (430) auf einer aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs, ansprechend auf die erkannte Markierung (422), die im Vorfeld eines Beginns einer Fahrspurzusammenführung dieselbe ankündigt, wobei ein Verlauf der Solltrajektorie einer benachbarten Fahrspur angenähert wird, die bei der Fahrspurzusammenführung mit der aktuellen Fahrspur zusammengeführt wird.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen eines Eingriffsmoments eines Lenkassistenzsystems, insbesondere bei einem erforderlichen Spurwechsel eines Fahrzeugs, sowie auf Cornputer-Programmprodukt zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Systeme zur Spurverlassenswarnung (LDW = Lane Departure Warning), bei denen der Fahrer eines Kraftfahrzeugs akustisch oder haptisch vor dem Verlassen der Fahrspur gewarnt wird, sind kommerziell verfügbar. Neben diesen LDW-Systemen sind auch Lenkassistenzsysteme (LKS = Lane Keeping Support) in Serie, die den Fahrer durch gerichtete Führungsmomente beim Halten des Fahrzeugs in der Fahrspur aktiv unterstützen. Die neueste Generation der Linienerkennung arbeitet mit einer Vorausschauweite bis zu 80 m. Detektiert werden gelbe und weiße Linien.
DE 101 37 292 A1 offenbart ein Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs, bei dem eine Lenkung des Fahrzeugs beeinflusst wird, um das Fahrzeug innerhalb eines Fahrbahnverlaufs zu halten.
DE 10 2004 052 127 A1 offenbart ein Verfahren zur Spurführung eines straßengebundenen Fahrzeugs, bei dem auch temporäre Markierungen im Baustellen- und/oder Gefahrenbereich erfasst und ausgewertet werden.
DE 10 2009 023 444 A1 offenbart ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers bei einem Fahrspurwechsel von einer Momentanspur auf eine benachbarte Zielspur. Dabei wird eine Verkehrssituation im Rückraum und im Vorraum der benachbarten Zielspur erfasst, ein möglicher Fahrspurwechsel auf die Zielspur auf Basis der erfassten Verkehrssituation ermittelt und dem Fahrer signalisiert.
DE 10 2009 036 433 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems, wobei Bilder der Umgebung des Fahrzeugs erfasst, aus diesen Bildern Indikatoren für Gefahr- und/oder Baustellen ermittelt und eine Gefahr- und/oder Baustelle erkannt wird. Als Indikatoren werden zumindest in dem Bild enthaltene Verkehrszeichen anhand einer Mustererkennung ermittelt und bei einem erkannten Muster wird auf eine Gefahr- und/oder Baustelle geschlossen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen eines Eingriffsmoments eines Lenkassistenzsystems sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Bei einer Fahrbahnzusammenführung werden zumindest zwei Fahrspuren einer mehrspurigen Straße zusammengeführt, so dass zumindest eine der Fahrspuren endet und die Straße somit mit einer geringeren Anzahl von Fahrspuren weitergeführt wird. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Fahrbahnzusammenführung in der Regel frühzeitig durch zumindest eine Straßenmarkierung gekennzeichnet und angekündigt wird. Eine solche Fahrbahnmarkierung kann erkannt und eingesetzt werden, um ein Lenkassistenzsystem zu steuern, mittels dem der Fahrer eines Fahrzeugs durch gerichtete Führungsmomente oder Eingriffsmomente beim Halten des Fahrzeugs in der Fahrspur aktiv unterstützt wird. So können basierend auf der erkannten Fahrbahnmarkierung die Eingriffsmomente so geändert werden, dass der Fahrer auf die Fahrbahnzusammenführung aufmerksam gemacht wird, das Fahrzeug zu der weiterführenden Fahrspur hingeführt wird oder die Fahraufgabe an den Fahrer übertragen wird. Dies ermöglicht einen prädiktiven Ramp Down, also eine Übergabestrategie der Fahraufgabe an den Fahrer, zur Erhöhung der Sicherheit in einem Lenkassistenzsystem.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Einstellen eines Eingriffsmoments eines Lenkassistenzsystems auf eine Lenkung eines Fahrzeugs bei einem erforderlichen Spurwechsel, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Anpassen einer Größe des Eingriffsmoments, ansprechend auf eine erkannte Markierung, die im Vorfeld eines Beginns einer Fahrspurzusammenführung dieselbe ankündigt.

Unter einem Lenkassistenzsystem kann eine Einrichtung zur Unterstützung des Fahrers des Fahrzeugs verstanden werden, die dem Fahrer dabei hilft, eine Fahraufgabe sicher und effizient zu erfüllen. Dabei kann das Lenkassistenzsystem über das Eingriffsmoment die Lenkung des Fahrzeugs passiv oder aktiv beeinflussen. Beispielsweise kann das Lenkassistenzsystem über das Eingriffsmoment einer Lenkeingabe des Fahrers entgegenwirken, wenn diese eine Abweichung des Fahrzeugs von einer Solltrajektorie hervorrufen würde. So kann das Eingriffsmoment von dem Lenkassistenzsystem bereitgestellt werden, um der Lenkeingabe des Fahrers entgegenzuwirken. Das Lenkassistenzsystem kann auch über das Eingriffsmoment einen Lenkimpuls über die Lenkung an die lenkbaren Räder des Fahrzeugs erzeugen, um das Fahrzeug auf einer Solltrajektorie zu halten oder es auf die Solltrajektorie zurückzuführen. Ein auf die Lenkung wirkendes Lenkmoment kann sich somit aus einer Addition des Eingriffsmoments und eines durch den Fahrer aufgebrachten Lenkmoments ergeben. Unter einem Spurwechsel kann ein Verlassen einer gegenwärtigen Fahrspur auf einer gegenwärtig befahrenen Straße in Richtung einer benachbarten Fahrspur auf der gleichen Straße und ein Einordnen auf der benachbarten Fahrspur verstanden werden. Eine Fahrspurzusammenführung kann dazu führen, dass die gegenwärtig befahrene Fahrspur vor dem Fahrzeug nicht mehr befahrbar ist oder endet. Beispielsweise kann ein Hindernis, wie eine Baustelle eine Fahrspur versperren, oder einengen. Allgemein bedeutet eine Fahrspurzusammenführung, dass eine Fahrspur endet und mit einer benachbarten Fahrspur zusammengeführt wird. Befindet sich das Fahrzeug auf der nicht weiterführenden Fahrspur so ist ein Spurwechsel erforderlich. Der Beginn der Fahrspurzusammenführung kann durch einen Beginn einer Verjüngung einer Breite der Fahrspur gekennzeichnet sein. Nach dem Beginn der Fahrspurzusammenführung kann sich die Breite der Fahrspur weiter verringern und eine Mittellinie zu einer weiterführenden benachbarten Fahrspur kann enden. Der Beginn der Fahrspurzusammenführung kann durch eine Auswertung eines Verlaufs von die Fahrspur begrenzenden Seitenlinie erkannt werden. Die Markierung, die im Vorfeld auf die Fahrspurzusammenführung hinweist, ist eine Fahrbahnmarkierung in Form eines Richtungspfeils. Durch die Markierung wird ein aufgrund der bevorstehenden Fahrspurzusammenführung erforderlicher Spurwechsel ankündigt. Die Markierung ist in Bezug auf die Fahrtrichtung vor dem Beginn der Fahrspurzusammenführung angeordnet und zumindest mehrere Meter von dem Beginn der Fahrspurzusammenführung beabstandet. Insbesondere ist die Markierung nicht Teil einer die Fahrspurzusammenführung umsetzenden Linie. Beispielsweise kann die Fahrbahnmarkierung mehr als 50 m vor dem Beginn der Fahrspurzusammenführung und somit auch vor einem tatsächlichen Ende der Fahrspur angeordnet sein. Die Größe des Eingriffsmoments kann eine Kraft definieren, die einem Lenkeingriff des Fahrers entgegenwirkt. Durch das Anpassen der Größe des Eingriffsmoments kann das Eingriffsmoment reduziert werden. Die Größe kann durch das Anpassen kontinuierlich oder schrittweise reduziert werden. Das Anpassen kann über einen längeren Zeitraum erfolgen, der durch eine tatsächliche oder angenommene Entfernung zwischen dem Fahrzeug und der Fahrspurzusammenführung bestimmt wird. Das Eingriffsmoment kann richtungsabhängig abgesenkt werden. Beispielsweise kann das Eingriffsmoment in Richtung des Spurwechsels verringert werden. Zur Gegenseite kann das Eingriffsmoment aufrechterhalten oder sogar vergrößert werden. Dadurch kann eine Richtung des Spurwechsels vorgegeben werden. Alternativ kann das Eingriffsmoment zur Gegenseite auch verringert werden.
Das Verfahren umfasst einen Schritt des Auswertens einer Aufnahme einerUmfelderfassungseinrichtung des Fahrzeugs, um die Markierung zu erkennen. Bei der Umfelderfassungseinrichtung kann es sich um eine Kamera, beispielsweise eine monokulare Videokamera handeln. Mittels einer geeigneten Auswertung kann die Markierung in der Aufnahme erkannt werden. Die Markierung kann genormte Abmessungen oder eine genormte Form aufweisen, wodurch das Erkennen erleichtert wird. Die Aufnahme selbst kann einer das Verfahren umsetzenden Vorrichtung über eine geeignete Schnittstelle zugeführt werden.
Bei der Markierung handelt es sich um einen Richtungspfeil. Demnach wird im Schritt des Auswertens eine Klassifikation des Richtungspfeils durchgeführt. Werden mehrere aufeinanderfolgende Markierungen zum Ankündigen der Fahrspurzusammenführung eingesetzt, so kann der Schritt des Anpassens erst ansprechend auf eine vorbestimmten Anzahl erkannter Markierungen, beispielsweise nach Erkennen der zweiten Markierung in Folge, angepasst werden. Zur Erkennung eines Richtungspfeils kann nach einem charakteristischen Winkel zwischen zumindest zwei detektierten Grauwertübergängen in der Aufnahme gesucht werden. Der charakteristische Winkel kann durch die Spitze des Pfeils gebildet werden. Auch der Schaft des Pfeils kann einen charakteristischen Winkel aufweisen. Insbesondere der Winkel an der Spitze kann in eine zu fahrende Richtung, wie in Richtung der benachbarten Fahrspur weisen, und so ein Ende der vorausliegenden Fahrspur ankündigen. Der Grauwertübergang kann durch einen Hell-Dunkel-Übergang, zwischen einer Fahrbahnmarkierung, beispielsweise einem weißen oder gelben Pfeil, und der Fahrbahnoberfläche hervorgerufen sein. Durch die Klassifikation kann eine erkannte Fahrbahnmarkierung mit abgespeicherten typischen Fahrbahnmarkierungen verglichen werden. Den abgespeicherten Fahrbahnmarkierungen kann jeweils eine Funktion zugeordnet sein. Somit kann durch die Klassifikation festgestellt werden, dass eine erkannte Markierung auf einen Spurwechsel hindeutet.
Das Eingriffsmoment dient zum Führen des Fahrzeugs auf einerSolltrajektorie auf einer aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs. Im Schritt des Anpassens wird ein Verlauf der Solltrajektorie einer benachbarten Fahrspur angenähert, die bei der Fahrspurzusammenführung mit der aktuellen Fahrspur zusammengeführt wird. Unter einer Soll-Trajektorie kann ein von dem Lenkassistenzsystem ermittelter vorausliegender Pfad für das Fahrzeug verstanden werden. Dabei kann die Soll-Trajektorie mittig zwischen einem rechten und einem linken Rand der Fahrspur angeordnet sein. Durch eine Veränderung der Soll-Trajektorie in Richtung der angrenzenden Fahrspur kann der Fahrer auf den bevorstehenden Spurwechsel aufmerksam gemacht werden. Dabei kann die Soll-Trajektorie so verändert werden, dass das Fahrzeug innerhalb der Fahrspur, also innerhalb der Fahrbahnmarkierung, verbleibt. Das Eingriffsmoment kann dahingehend verändert werden, dass der Fahrer zum Folgen des Verlaufs der Soll-Trajektorie angeregt wird.
Ferner kann die Größe des Eingriffsmoments abhängig von einer Vorausschauweite einer Einrichtung zum Erkennen des Beginns der Fahrspurzusammenführung angepasst werden. Bei der Einrichtung zum Erkennen kann es sich um eine Umfelderfassungseinrichtung, beispielsweise eine Kamera handeln. Es kann sich um dieselbe Einrichtung handeln, die auch zum Erkennen der Markierung eingesetzt wird. Die Vorausschauweite kann durch Parameter der Einrichtung zum Erkennen, durch Witterungseinflüsse einen Verlauf der Fahrspur eingeschränkt sein. Ein aktueller Wert bezüglich der Vorausschauweite kann an das Verfahren bereitgestellt werden. Bei einer geringen Vorausschauweite kann die Größe des Eingriffsmoments vorsichtshalber bereits stärker reduziert werden, obwohl der Beginn der Fahrspurzusammenführung selbst noch nicht erkannt wird. Andernfalls kann bei einer großen Vorausschauweite und einem noch nicht erkannten Beginn der Fahrspurzusammenführung die Anpassung des Eingriffsmoments aufgeschoben oder in einem geringen Maße durchgeführt werden.
So kann die Größe des Eingriffsmoments innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer um einen vorbestimmten Wert reduziert werden, wenn die Vorausschauweite kleiner als eine vorbestimmte Mindestweite ist. Auf diese Weise kann auch dann eine komfortable Übergabestrategie gewährleistet werden, wenn der tatsächliche Beginn der Fahrspurzusammenführung, beispielsweise aufgrund reduzierter Sicht, relativ kurzfristig erkannt wird.
Auch kann die Größe des Eingriffsmoments fortlaufend entsprechend einem Abstand zu dem Beginn der Fahrspurzusammenführung angepasst werden. Somit kann das Eingriffsmoment mit sich verringernden Abstand zu dem Beginn der Fahrspurzusammenführung oder zu einem anderen charakteristischen Abschnitt der Fahrspurzusammenführung kontinuierlich verringert werden. Beispielsweise kann die Größe des Eingriffsmoments proportional zu einem Abstand zu dem Beginn der Fahrspurzusammenführung reduziert werden. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Übergabe der Fahraufgabe des Spurwechsels an den Fahrer. Ein maximaler Abstand kann durch die Vorausschauweite vorgegeben sein.
Beispielsweise kann in einem Schritt des Erkennens der Beginn der Fahrspurzusammenführung basierend auf einer Verengung der aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs erkannt werden. Dazu kann ein Vergleich zwischen einer Fahrspurbreite auf Höhe des Fahrzeugs und am Ende der Vorausschauweite durchgeführt werden. Auch kann der Beginn der Fahrspurzusammenführung basierend auf einem Ende einer Trennlinie zwischen der aktuellen Fahrspur und der weiterführenden Fahrspur erkannt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens einer Information über den erforderlichen Spurwechsel, ansprechend auf die erkannte Markierung, umfassen. Die Information kann optisch, akustisch oder haptisch ausgegeben werden. Durch die Information kann der Fahrer veranlasst werden, den Spurwechsel selbständig auszuführen. Wird ein aktiver Lenkeingriff des Fahrers zum Durchführen des Spurwechsels erkannt, so kann das Eingriffsmoment innerhalb kurzer Zeit reduziert werden.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Einstellen eines Eingriffsmoments eines Lenkassistenzsystems auf eine Lenkung eines Fahrzeugs bei einem erforderlichen Spurwechsel, mit folgendem Merkmal: einer Einrichtung zum Anpassen einer Größe des Eingriffsmoments, ansprechend auf eine erkannte Markierung, die im Vorfeld eines Beginns einer Fahrspurzusammenführung dieselbe ankündigt.
Die Vorrichtung kann Teil eines Lenkassistenzsystems sein. Somit schafft die vorliegende Erfindung ferner ein Lenkassistenzsystem mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einstellen des Eingriffsmoments des Lenkassistenzsystems.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem, einem Computer entsprechenden Gerät ausgeführt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematisch Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Lenkassistenzsystem, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen eines Eingriffsmoments eines Lenkassistenzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
3 eine Modellstruktur eines erfindungsgemäßen Systems;
4 eine Darstellung einer Situation einer Fahrspurzusammenführung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine Darstellung erkannter Grauwertübergänge eines Richtungspfeils; und
6a - 6c Abbildungen von Richtungspfeilen.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einer Lenkung 102, die auf zwei Räder des Fahrzeugs 100 einwirkt. Ein Lenkassistenzsystem 104 ist ausgebildet, um die Lenkung 102 mit einem Eingriffsmoment zu beaufschlagen. Durch ein oder mehrere gerichtete Eingriffsmomente kann der Fahrer des Fahrzeugs beim Halten des Fahrzeugs in der Fahrspur aktiv unterstützt werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird eine Größe des Eingriffsmoments durch eine Vorrichtung 104 zum Einstellen des Eingriffsmoments angepasst, wenn eine Markierung erkannt wird, die eine vorausliegende Fahrspurzusammenführung ankündigt Dazu kann die Vorrichtung 104 über eine Schnittstelle ein entsprechendes Steuersignal oder einen Einstellwert für das Eingriffsmoment an das Lenkassistenzsystem 104 bereitstellen. Die Markierung kann durch eine Umfelderfassungseinrichtung 108 erfasst und erkannt werden. Eine entsprechende Information über die erkannte Markierung kann über eine Schnittstelle an die Vorrichtung 104 bereitgestellt werden.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen eines Eingriffsmoments eines Lenkassistenzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Dabei wird in einem Schritt 202 eine Markierung erkannt, die beispielsweise auf der Fahrspur angeordnet ist, um ein nachfolgendes Ende der Fahrspur aufgrund einer Fahrspurzusammenführung anzukündigen. Nach einer entsprechende Markierung kann fortlaufend gesucht werden, wenn das Lenkassistenzsystem aktiviert ist. Nach dem Erkennen der Markierung wird in einem Schritt 204 die Größe des Eingriffsmoments angepasst. Das Anpassen der Größe des Eingriffsmoments kann gemäß Anpassungsvorschriften durchgeführt werden, wie sie anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele beschrieben sind. So kann je nach Vorausschauweite des Assistenzsystems das Eingriffsmoment auf unterschiedliche Weise schrittweise reduziert werden.
3 zeigt eine Modellstruktur eines Systems zum Einstellen eines Eingriffsmoments eines Lenkassistenzsystems, gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Das System umfasst eine Linienerkennung 202, ein Umfeldmodell 310, eine Trajektorienplanung 312, eine Lenkassistenzsystem-Regelung 104 und eine Eingriffssteuerung 106. Über die Linienerkennung 202 können vor dem Fahrzeug liegende Linien und Markierungen auf der Fahrspur erkannt werden. Mittels des Umfeldmodells 310 kann das Umfeld des Fahrzeugs basierend auf den von der Linienerkennung 202 erkannten Linien modelliert werden. Basierend darauf kann mittels der Trajektorienplanung 312 eine Solltrajektorie bestimmt werden, die einen weiteren Fahrweg des Fahrzeugs vorgibt. Entsprechend der Solltrajektorie kann die Lenkassistenzsystem-Regelung 104 Eingriffsmomente vorgeben, die die Lenkung des Fahrzeugs so beeinflussen, dass das Fahrzeug der Solltrajektorie folgt Zusätzlich können die durch das Umfeldmodell 310 gewonnenen Informationen von der Eingriffssteuerung 106 eingesetzt werden, um Vorgaben für die Lenkassistenzsystem-Regelung 104 zu bestimmen. So kann ein Eingriffsmoment der Lenkassistenzsystem-Regelung 104 durch die Eingriffsteuerung 106 geändert werden, wenn das Umfeldmodell 310 auf eine Fahrspurzusammenführung hindeutet.
4 zeigt eine Darstellung einer Situation einer Fahrspurzusammenführung für ein Fahrzeug 100, das mit einem Fahrerassistenzsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist Das Fahrerassistenzsystem hat einen Erfassungsbereich mit einer Erfassungsreichweite oder Vorausschaureichweite 420. Der Erfassungsbereich deckt einen vor dem Fahrzeug 100 liegenden Abschnitt der Fahrspur ab. Dabei kann die Vorausschaureichweite 420 geringer sein, als ein Abstand zwischen zwei Fahrbahnmarkierungspfeilen 422, 423. Die Fahrbahnmarkierungspfeile 422 sind auf einer aktuellen Fahrspur angeordnet, die durch eine rechte Fahrbahnmarkierung 424 und eine linke Fahrbahnmarkierung 426 begrenzt wird. Das Fahrzeug 100 fährt auf der aktuellen Fahrspur. Aufgrund einer Fahrspurzusammenführung endet die aktuelle Fahrspur. Ein Beginn Fahrspurzusammenführung ist durch eine Verjüngung der aktuellen Fahrspur gekennzeichnet, die durch ein Einschwenken der linken Fahrbahnmarkierung 426 in Richtung der rechten Fahrbahnmarkierung 424 eingeleitet wird. Ungefähr auf Höhe des Beginns der Verjüngung endet die linke Fahrbahnmarkierung 424. Aufgrund der Fahrspurzusammenführung ist ein Spurwechsel des Fahrzeugs 100 von der aktuellen Fahrspur auf die benachbarte rechte Fahrspur erforderlich. Die Fahrbahnmarkierungspfeile 422 weisen auf die benachbarte rechte, weiterführende Fahrspur hin. Das Fahrzeug 100 wird durch das Fahrerassistenzsystem auf einer Original Solltrajektorie 430 geführt. Die Original Solltrajektorie 430 verläuft in etwa entlang der Mitte der aktuellen Fahrspur. Aufgrund der Fahrspurzusammenführung kann die Original Solltrajektorie 430 und das dazugehörige Eingriffsmoment nicht beibehalten werden. Es ist eine Adaption erforderlich, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, wenn das Fahrzeug 100 die Linie 432 erreicht, die einen Adaptionsstart kennzeichnet. Der Adaptionsstart wird durch ein erkennen des Fahrbahnmarkierungspfeil 422 ausgelöst. Bei dem Fahrbahnmaricierungspfeil 422 kann es sich bereits um den zweiten Richtungspfeil handeln, der auf die Fahrspurzusammenführung hindeutet. Zur Adaption wird eine adaptierte Solltrajektorie bestimmt, die in Richtung der rechten Fahrbahnmarkierung 424 versetzt zu der Original Solltrajektorie 310 innerhalb der aktuellen Fahrspur verläuft. Durch eine Anpassung des Eingriffsmoments auf die Lenkung des Fahrzeugs 100 kann das Fahrzeug 100 auf die adaptierte Solltrajektorie 434 einschwenken.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die auf der Fahrbahn markierten Richtungspfeile erkannt und es wird deren Richtung klassifiziert. Diese Information wird in dem Umfeldmodell eines LKS-Systems zur prädiktiven Einleitung einer spezifischen Übergabestrategie (Ramp Down) für das Fahrspurende genutzt.
Die Erkennung sowie die Klassifizierung der Fahrbahnrichtungspfeile kann gemäß einem Ausführungsbeispiel nur mit einer monokularen Videokamera durchgeführt werden. Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen spezifischen Ramp Down Funktion führt zu einer hohen Fahrerakzeptanz. Diese Funktion wird in das Gesamtsystem eingebettet. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass die Fahrbahnzusammenführung sehr spät erkannt wird, so dass eine zeitlich komfortable Übergabestrategie an den Fahrer möglich ist.
Ein LKS-System gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bietet eine erhöhte Sicherheit im Fahrbetrieb auf Autobahnen und Landstraßen. Das LKS-System, wie es beispielsweise in 3 gezeigt ist, weist einen hohen Automatisierungsgrad auf. Eine Videokamera, auf deren Bilder das LKS-System aufsetzt, arbeitet mit einer typischen Vorausschau von bis zu 80m. Im Bereich der Fahrspurzusammenführung sind mehrere Richtungspfeile in Abständen angebracht, die größer sind als die Kameravorausschau. Durch Erkennung und Klassifizierung der Richtungspfeile kann ein RampDown in der erfindungsgemäßen Form schon weit vor dem Ende der Zusammenführung eingeleitet werden. Die Erkennung und Klassifizierung der Richtungspfeile kann in dem Modul „Linienerkennung“ durchgeführt werden. Die Detektion und Klassifiaktion der Richtungspfeile wird anhand der 5 und 6 beschrieben.
In der in 3 gezeigten Trajektorienplanung wird, nachdem ein Richtungspfeil zweimal erkannt wird, die Sollposition des Systems angepasst Die Anpassung erfolgt durch Änderung der lateralen Sollablage um einen definierten Wert Y_Adapt, der in dem Wertebereich von 10-40 cm liegen kann. Da bei einer Fahrbahnzusammenführung ein Spurwechsel vom Fahrer auf die Nebenspur nötig ist, wird zur Sensibilisierung des Fahrers die Sollablage in genau diese Richtung adaptiert. Dies führt dazu, dass das Fahrzeug sich in die Richtung der zu wechselnden Spur bewegt und damit der Fahrer sanft auf den auszuführenden Spurwechsei hingewiesen wird, wie es in 4 gezeigt ist.
Die Solltrajektorie wird mit der vorliegenden Erfindung zu $Y {(s)}_{S o i l} = Y_{M i t t e} + Y_{A d a p t} + x * φ_{D S o l l} + 0.5 x^{2} * κ_{S o l l} + 0,125 * x^{3} * {\dot{κ}}_{S o l l}$
definiert
Gleichzeitig wird in der in 3 gezeigten Eingriffssteuerung ein prädiktiver Ramp Down vom LKS-System durchgeführt.
Im Gegensatz zu einem Ramp Down, der ein graduelles Absenken des Eingriffsmomentes auf Null in einer Zeit von 0-2s durchführt, wird hier der prädiktive Ramp Down mehrstufig durchgeführt.
In einer Stufe 1 wird nach der Erkennung eines zweiten Richtungspfeiles ein optischer Hinweis, z.B. in Form eines blinkenden Richtungspfeiles, beispielsweise in einem Kombiinstrument oder einem Head Up Display, oder auch in Form andere Symbole, z.B. einer blinkenden Linie, dem Fahrer dargestellt. Dadurch wird der Fahrer zur Übernahme der Fahraufgabe aufgefordert.
Eine Stufe 2 wird initiiert, wenn das Markierungsende der Fahrspur erkannt wird. Dies wird auf Basis eines Vergleiches der linken und rechten Markierung erreicht. An der maximalen Vorausschau wird die Fahrspurbreite berechnet. Ebenso wird die Breite direkt vor dem Fahrzeug berechnet. Zeigt sich eine Breitenverringerung am Vorausschaupunkt, so wird die Vorausschauweite als maximale Vorausschau gespeichert und als Normierungswert I_Norm verwendet. Das Eingriffsmoment wird nun abhängig von der sich ändernden Vorausschauweite, der noch gerade markierten Linie, in 4 mit dem Bezugszeichen 424 versehen, heruntergefahren.
Es gilt: $M_{R a m p D o w n} = \frac{l_{v}}{l_{N o r m}} * M_{E i n g r i f f}$
Dabei ist L_v die Vorausschauweite der Linie 424 in 4, M_Eingriff das Eingriffsmoment ohne Fahrbahnzusammenführung und M_RampDown das am Lenkrad aufgebrachte Eingriffsmoment.
Diese Variante der Stufe 2 wird nur benutzt wenn bei Eintritt von Stufe 1 eine Vorausschauweite von z.B. > 60m vorliegt. Alternativ wird eine Phase A des Ramp Down sofort eingeleitet. Hierbei wird sofort das Eingriffsmoment auf die Hälfte des aktuellen Wertes abgesenkt. Dies geschieht in einer vorgegebenen Zeit von z.B. 2s. Bis zum Erkennen des Markierungsendes (Stufe 2) wird das halbierte Eingriffsmoment durch das System aufgebracht. Wird, wie in Stufe 2 beschrieben, das Markierungsende erkannt, so wird in einer Phase B das weitere Ramp Down wie in Stufe 2 beschrieben, vorausschauabhängig durchgeführt.
Übernimmt der Fahrer die Fahrzeugführung durch Lenken, z.B. durch Einleitung eines Spurwechsels, so wird das Eingriffsmoment in einer definierten Zeit auf Null abgesenkt. Die Übernahme der Fahrzeugführung durch den Fahrer kann anhand vorbestimmter Kriterien erkannt werden.
Der erfindungsgemäße Ansatz kann einen entscheidenden Baustein für einen sicheren LKS Betrieb auf Autobahnen darstellen. Deshalb bietet sich eine Verwendung bei der Linienerkennung und dem Lane Keeping Support an.
5 zeigt eine Darstellung erkannter Grauwertübergänge eines Richtungspfeils mit einem Stamm 540 und einem Pfeilkopf der einen charakteristischen Winkel 542 aufweist. Der Richtungspfeil stellt einen Geradeauspfeil dar. Die durch die Grauwertübergänge definierten Linien können erkannt und ausgewertet werden. Über den charakteristischen Winkel 542 und dessen Ausrichtung in Bezug zu dem Stamm 540 kann die Richtung erkannt werden, in die der Richtungsfeil zeigt.
Die 6a bis 6c stellen Bilder 650 von Richtungspfeilen dar, die beispielsweise von einer Videokamera aufgenommen worden sein können und ausgewertet werden können, um eine Fahrbahnmarkierung zu erkennen, die auf eine Fahrspurzusammenführung hindeutet. Übergänge zwischen hell und dunkel in den Bildern 650 Formen Linien, wie sie in 5 gezeigt sind. Der in 6a gezeigte Pfeil weist auf eine Geradeaus-Rechtsabbiegerspur hin, der in 6b gezeigte Pfeil weist auf eine Geradeaus-Linksabbiegerspur hin und der in 6c gezeigte Pfeil weist auf eine Geradeausspur hin.
Die Detektion und Klassifikation der Richtungspfeile wird im Bild aufgrund der charakteristischen Form, Farbe und der Lage durchgeführt. Für das System relevant sind nur Richtungspfeile, die sich vor dem Fahrzeug befinden. Diese sind typischerweise hell (Linienfarbe) auf dunklem Hintergrund (Asphalt der Straße). Anhand der Anordnung der detektierten Grauwertübergänge (Gradienten), die z.B. durch einen Sobelfilter berechnet werden können, kann ein Pfeil erkannt und klassifiziert werden.
Die 6a bis 6c zeigen verschiedene Pfeile. Am Rand weisen die Pfeile Gradienten zur Fahrbahnoberfläche auf. Die Pfeile werden in der Mitte der unteren Bildhälfte gesucht Dabei ist ein Kriterium der Winkel der erkannten Gradienten an der Spitze des Pfeiles und der von der Breite abnehmende „Stamm” des Pfeils.
Die Klassifikation des Pfeiles, beispielswiese links, rechts oder geradeaus, kann aufgrund der Orientierung des Winkels bestimmt werden. Die Form des Pfeils ist ländertypisch genormt, so dass in Deutschland alle Pfeile gleich aussehen, in anderen Ländern gibt es ggf. andere Formen, diese können dann aufgrund eines anderen Winkel-Stamm Kriteriums detektiert werden. Um Fehlklassifikationen zu minimieren kann eine Länderinformation aus zusätzlichen Datenquellen, wie z.B. einem Navigationssystem verwendet werden.
Die Klassifikation des Pfeiles aufgrund der oben genannten Merkmale hat gegenüber andern aus der Bildverarbeitung bekannten Verfahren, wie z.B. einem Template-Matching, den Vorteil, das auch Pfeile mit nicht idealer Markierung oder leichten Abweichungen vom Standard, z.B. wenn Pfeile in Österreich nur leicht anders sind als welche in Deutschland, erkannt und klassifiziert werden können.
Eine Bestimmung der 3-dimensionalen Position des Pfeiles ist für das erfindungsgemäße Verfahren nicht notwendig, da lediglich der Zeitpunkt des Auftretens relevant ist.
Zur Plausibilisierung der Lage kann noch die in dem System detektierte Fahrspur benutzt werden. Relevante Pfeile befinden sich immer zwischen der linken und rechten EgoSpur Markierung. Die klassifizierten Richtungspfeile werden an das in 3 gezeigte Umfeldmodell übergeben. Von dort werden sie der Eingriffssteuerung, die ein Ramp Down Verhalten erzeugt und an die Trajektorienplanung, die eine Solltrajektorie erzeugt, weitergeben.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.

Claims

Verfahren zum Einstellen eines Eingriffsmoments eines Lenkassistenzsystems (104) auf eine Lenkung eines Fahrzeugs (100) bei einem erforderlichen Spurwechsel, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Auswerten einer Aufnahme (650) einer Umfelderfassungseinrichtung (108) des Fahrzeugs, um eine Fahrbahnmarkierung (422) in Form eines Richtungspfeils zu erkennen und eine Klassifikation des Richtungspfeils durchzuführen; und Anpassen (204) einer Größe des Eingriffsmoments zum Führen des Fahrzeugs (100) auf einer Solltrajektorie (430) auf einer aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs, ansprechend auf die erkannte Markierung (422), die im Vorfeld eines Beginns einer Fahrspurzusammenführung dieselbe ankündigt, wobei ein Verlauf der Solltrajektorie einer benachbarten Fahrspur angenähert wird, die bei der Fahrspurzusammenführung mit der aktuellen Fahrspur zusammengeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Eingriffsmoments abhängig von einer Vorausschauweite (420) einer Einrichtung zum Erkennen des Beginns der Fahrspurzusammenführung angepasst wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Eingriffsmoments innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer um einen vorbestimmten Wert reduziert wird, wenn die Vorausschauweite (420) kleiner als eine vorbestimmte Mindestweite ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Eingriffsmoments fortlaufend entsprechend einem Abstand zu dem Beginn der Fahrspurzusammenführung angepasst wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Schritt des Erkennens des Beginns der Fahrspurzusammenführung basierend auf einer Verengung der aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs (100).
Vorrichtung (106) zum Einstellen eines Eingriffsmoments eines Lenkassistenzsystems auf eine Lenkung eines Fahrzeugs (100) bei einem erforderlichen Spurwechsel, mit folgenden Merkmalen: einer Einrichtung zum Auswerten einer Aufnahme (650) einer Umfelderfassungseinrichtung (108) des Fahrzeugs, um eine Fahrbahnmarkierung (422) in Form eines Richtungspfeils zu erkennen und eine Klassifikation des Richtungspfeils durchzuführen; und einer Einrichtung zum Anpassen einer Größe des Eingriffsmoments zum Führen des Fahrzeugs (100) auf einer Solltrajektorie (430) auf einer aktuellen Fahrspur des Fahrzeugs, ansprechend auf die erkannte Markierung (422), die im Vorfeld eines Beginns einer Fahrspurzusammenführung dieselbe ankündigt, wobei ein Verlauf der Solltrajektorie einer benachbarten Fahrspur angenähert wird, die bei der Fahrspurzusammenführung mit der aktuellen Fahrspur zusammengeführt wird.
Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wenn das Programm auf einem Informationssystem ausgeführt wird.