DE102010045162A1

DE102010045162A1 - Schlaglochassistent mit Umfeldwahrnehmung

Info

Publication number: DE102010045162A1
Application number: DE102010045162A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Meinecke Marc-Michael; Dr.-Ing. Obojski Marian Andrzej; Raimond Holze
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2010-09-11
Filing date: 2010-09-11
Publication date: 2012-03-15

Abstract

Ein Verfahren bzw. ein Schlaglochassistent zur Querführung eines eine Umfeldsensorik und eine ansteuerbare Lenkung aufweisendes Kraftfahrzeugs, weist die folgenden Schritte auf bzw. führt sie aus: – Vermessung der in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (22) liegenden Fahrbahnoberfläche mittels der Umfeldsensorik, – Ermitteln ein in der Fahrbahnoberfläche auftretendes Schlagloch aus den Messdaten der Umfeldsensorik, und – Ermitteln einer Ausweichtrajektorie, die einen Radkontakt mit dem ermittelten Schlagloch vermeidet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Querführung eines mit einer Umfeldsensorik ausgestatteten Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein entsprechender Schlaglochassistent gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Querführungssysteme als Fahrerassistenzsysteme in Kraftfahrzeugen dienen dazu den Fahrer beim Halten des Kraftfahrzeugs auf der eigenen Fahrspur oder beim Spurwechsel des Kraftfahrzeugs zu unterstützen. Im ersten Fall wird auch von einem Spurhaltesystem und im zweiten Fall wird von einem Spurwechselsystem geredet. Um diese Aufgabe erfüllen zu können, verfügt das Kraftfahrzeug über eine Umfeldsensorik zur Erfassung des Verkehrsumfelds, auf dessen Daten das Querführungssystem zugreift.
Die DE 10 2004 029 369 A1 beschreibt einen Spurwechselassistenten für Kraftfahrzeuge mit einem Geschwindigkeitsregelsystem und einer Umfeldsensorik zur Erfassung des Verkehrsumfelds einschließlich des Verkehrs auf einer Nebenspur, mit einer Entscheidungseinrichtung zur Entscheidung, ob ein Spurwechselwunsch des Fahrers anzunehmen ist, und einer Befehlseinrichtung, die im Falle eines Spurwechselwunsches einen Beschleunigungsbefehl an das Geschwindigkeitsregelsystem ausgibt, wobei eine Erkennungseinrichtung dazu ausgebildet ist, anhand der Daten der Umfeldsensorik ein Fenster für ein gefahrloses Einscheren auf die Nebenspur zu erkennen. Ferner ist die Befehlseinrichtung dazu ausgebildet, eine an das Fenster angepasste Beschleunigungsstrategie einschließlich eines Zeitpunkts für den Beschleunigungsbeginn zu berechnen.
Ferner beschreibt die DE 10 2007 046 688 A1 ein Verfahren zum Betrieb wenigstens eines auf eine Querführung eines Kraftfahrzeugs bezogenen Fahrerassistenzsystems, wobei wenigstens eine seitens des Fahrerassistenzsystems vorgesehene Warnung eines Fahrers des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit wenigstens einer mittels des Fahrerassistenzsystems erkannten und auf wenigstens ein Fahrzeug auf einer benachbarten Fahrspur und/oder den Zustand der eigenen Fahrspur bezogenen und eine Querführungsaktion indizierenden Fahrsituation verändert und/oder unterdrückt und/oder erzeugt wird. In gleicher Weise können auch Warnungen bezüglich auf der Fahrbahn erkannter Straßenschäden oder Schlaglöcher unterdrückt werden, um einen Spurwechselwunsch des Fahrers nicht entgegen zu wirken.
Bemerkt allerdings ein Fahrer ein Schlagloch in der Fahrbahnoberfläche nicht, so besteht die Gefahr, dass er mit seinem Fahrzeug in das Schlagloch hinein fährt, was eine starke mechanische Beanspruchung des Fahrwerks, eine Reduktion des Fahrkomforts oder eine Beschädigung am eigenen Fahrzeug bewirkt. Ferner können auch andere Fahrzeuge. beispielsweise aufgrund ausgelösten Steinschlags, in Mitleidenschaft gezogen werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Querführung eines Kraftfahrzeugs sowie ein entsprechendes Assistenzsystem zu entwickeln, womit Schlaglöcher vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Schlaglochassistenten mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Querführung eines Kraftfahrzeugs, welches eine Umfeldsensorik und eine ansteuerbare Lenkung umfasst, weist die folgenden Schritte auf:

– Vermessung der Fahrbahnoberfläche im Umfeld des Kraftfahrzeugs mittels der Umfeldsensorik. Ermitteln von einem in der Fahrbahnoberfläche auftretenden Schlagloch aus den Messdaten der Umfeldsensorik, und Ermitteln einer Ausweichtrajektorie, die einen Radkontakt mit dem ermittelten Schlagloch vermeidet, falls eine prognostizierte Trajektorie des Kraftfahrzeugs zu einem Radkontakt mit dem Schlagloch führt.

Mit anderen Worten. wird innerhalb der prognostizierten Trajektorie, die der voraussichtlichen Fahrtroute des Kraftfahrzeugs entspricht, ein Schlagloch detektiert, mit welchem das Kraftfahrzeug entlang der voraussichtlichen Fahrtroute in Radkontakt kommen wird, so wird eine Ausweichtrajektorie berechnet. Dies kann bei einer Vorwärtsfahrt auf einer entsprechenden Fahrspur, bei der Rückwärtsfahrt beim Einparken oder bei der Berechnung einer Einparktrajektorie bei einem unterstützten Einparken der Fall sein.
Vorzugsweise wird die in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug liegende Fahrbahnoberfläche mittels der Umfeldsensorik vermessen. Dies kommt insbesondere bei schneller Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs zum Tragen.
Weiter bevorzugt wird zur Bestimmung der Ausweichtrajektorie eine Berechnung einer Lenkempfehlung durchgeführt, wobei die Lenkempfehlung der ansteuerbaren Lenkung beaufschlagt wird. Als ansteuerbare Lenkung kommt beispielsweise eine elektromechanische Lenkung in Frage, die mittels der Lenkempfehlung angesteuert wird. Die Ausweichtrajektorie und damit die Lenkempfehlung ist eine Funktion des Abstandes vom dem detektierten Schlagloch zum Fahrzeug und der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Vorzugsweise wird die Berechnung der Ausweichtrajektorie so vorgenommen, dass das Fahrzeug innerhalb der eigenen Fahrspur verbleibt. Damit wird eine Behinderung oder potentielle Gefährdung von Fahrzeugen auf Nachbarspuren ausgeschlossen. Es ist jedoch auch möglich die Ausweichtrajektorie mit einem Spurwechsel zu kombinieren. In diesem Fall muss dann die Umfeldsensorik auch zumindest noch das seitliche und rückwärtige Umfeld des Fahrzeugs überwachen, um sicher zu stellen, dass ein Spurwechsel sicher durchführbar ist. In diesem Fall könnte bei einem Spurwechsel eine automatische Aktivierung des Fahrtrichtungsanzeigers, d. h. des Blinkers, erfolgen.
Falls keine Ausweichtrajektorie ermittelt werden kann so kann eine alternative Maßnahme durchgeführt werden. Eine Ausweichtrajektorie kann beispielsweise dann nicht ermittelt werden, wenn die Anzahl der Schlaglöcher so ist, dass keine Umfahrung möglich ist und/oder die Anordnung der Schlaglöcher so ist. dass bei der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit eine Umfahrung beispielsweise zur Wahrung der Fahrzeugstabilität nicht möglich ist.
Vorzugsweise wird als alternative Maßnahme eine Warnung an den Fahrer generiert und/oder es wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert. Letzteres ist vorzugsweise auch von dem Verkehr im Umfeld des Kraftfahrzeugs abhängig. Zusätzlich können Warnhinweise an den nachfolgenden Verkehr, beispielsweise in Form von Warnblinken oder als Car-to-Car-Kommunikation, erfolgen.
Ein erfindungsgemäßer Schlaglochassistent für ein Kraftfahrzeug, welcher ausgelegt ist zur Durchführung des im vorangegangenen beschriebenen Verfahrens, wobei das Kraftfahrzeug eine ansteuerbare Lenkung und eine die Fahrbahnoberfläche im Umfeld des Kraftfahrzeugs vermessende Umfeldsensorik aufweist. umfasst

– eine Einheit zur Bestimmung von Schlaglöchern in der Fahrbahnoberfläche im Umfeld des Kraftfahrzeugs aus den ermittelten Daten der Umfeldsensorik. und
– eine Einheit zur Ermittlung einer Ausweichtrajektorie zur Vermeidung eines Radkontaktes mit einem ermittelten Schlagloch als Funktion des Abstandes des Schlaglochs zum Fahrzeug und der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Einheit zur Entscheidung auf, ob eine zur Ausweichtrajektorie alternative Maßnahme eingeleitet werden muss, wobei beispielsweise alternative Maßnahmen eine Warnung an den Fahrer oder ein Absenken der Geschwindigkeit sein könne. Derartige alternative Maßnahmen sind beispielsweise dann notwendig, wenn aufgrund der Geschwindigkeit, der Verkehrssituation oder aufgrund der Vielzahl von Schlaglöchern keine Ausweichtrajektorie bestimmt werden kann.
Weiter bevorzugt ermittelt die Einheit zur Ermittlung der Ausweichtrajektorie eine Lenkempfehlung, die zur Ansteuerung der ansteuerbaren Lenkung dient.
Weiterhin ist eine Anwendung des Schlaglochassistenten in einem Parkassistenten möglich. So können beispielsweise beim Rückwärtsfahren Schlaglöcher detektiert und beispielsweise im Rearview-Display besonders hervorgehoben werden sowie gegebenenfalls Lenkempfehlungen aufgeprägt werden, um die Rückwärtstrajektorieso auszulegen, dass Schlaglöcher möglichst vermieden werden können. In ähnlicher Weise können Schlaglöcher im seitlichen Umfeld detektiert werden, um Park-Lenkfunktionen zu optimieren.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt
1 eine Fahrsituation mit einem Schlagloch im prognostizierten Rollbereich der Räder,
2 die Vermessung und Detektion eines Schlaglochs in einem Fahrschlauch, und
3 die Aufprägung einer Lenkempfehlung auf die Lenkung zur Erzielung einer Ausweichtrajektorie.
1 zeigt eine typische Fahrsituation während einer Fahrt auf einer Autobahn 1 mit zwei Fahrspuren in einer Richtung. nämlich einer linken Fahrspur 2 und einer rechten Fahrspur 3, aus Sicht des Fahrers, wobei die Sicht aus dem Fahrzeug hier durch die schematische Darstellung eines Armaturenbrett 4 symbolisiert ist. Die Fahrspuren 2, 3 der Autobahn sind durch eine unterbrochene Mittenmarkierung 5 voneinander getrennt und weisen an den Rändern jeweils eine linke und rechte Randmarkierung 6, 7 auf. Ferner sieht der Fahrer üblicherweise eine mittlere Leitplanke 8, welche die beiden Richtungen der Autobahn voneinander trennt. Rechts von der rechten Fahrspur 3 sind üblicherweise noch in festen Abständen Leitpfosten 9 aufgestellt, die letztlich die Autobahn begrenzen.
Auf der linken Fahrspur 2 der Autobahn kommt ein Schlagloch 13 in Fahrersichtweite, welches sich in der Nähe der Mittenmarkierung 5 befindet, dass es im Bereich des prognostizierten Rollbereichs 14 der Räder des Kraftfahrzeugs zu liegen kommt. Mit anderen Worten, das Kraftfahrzeug wird das Schlagloch mit den rechten Rädern treffen, mit der Folge einer starken mechanischen Beanspruchung des Fahrwerks, Reduktion des Fahrkomforts, Gefahr eines Steinschlags und daraus folgender Gefährdung anderer Fahrzeuge und schließlich einer Schleudergefahr des eigenen Fahrzeugs.
2 zeigt die Vermessung einer Fahrbahnoberfläche 21 einer Fahrbahn 20, die von einer Leitplanke 22 begrenzt ist, mit Hilfe einer im Fahrzeug 23 verbauten Sensorik 24. Schematisch ist der Sichtbereich 25 der im Dachbereich des Fahrzeugs 23 angeordneten Sensorik 24 dargestellt, wobei die Blickrichtung der Sensorik nach vorne auf den Fahrbahnbereich vor dem Kraftfahrzeug 24 gerichtet ist. Dabei liegt ein Schlagloch 26 mit Rändern 27 im Sichtbereich 25 der Sensorik 24. Andere Einbauorte der Sensorik 24 sind natürlich möglich. Wichtig ist nur der freie Sichtbereich 25 der Sensorik 24 auf die Fahrbahnoberfläche 21.
Insbesondere können beispielsweise folgende Sensoren für die Sensorik 24 eingesetzt werden, wobei die Aufzählung nicht vollständig ist:
Stereo-Kameras:
Durch die Auswertung der beiden Kamerabilder der Stereo-Kamera kann ein komplettes 3D-Tiefenbild erzeugt werden, wobei die Bildauswertung eine ”Gebirgskarte” der lokalen Umgebung vor dem Fahrzeug 23 berechnet und ausgibt. In dieser ”Gebirgskarte” oder ”Elevation Map” kann erkannt werden an welchen Stellen in der Fahrbahn ”Löcher”, also Schlaglöcher 26, vorhanden sind.
Laser-Sensoren:
Wird ein Laserstrahl auf die Fahrbahn 20 gerichtet, kann die Entfernung zu seinem Auftreffpunkt gemessen und der Auftreffpunkt kann in 3D-Raumkoordinaten angegeben werden. Durch kontinuierliche Messung während der Fahrt entsteht so ein Höhenprofil vor dem Fahrzeug 23. Stellt man Sprünge im Höhenprofil fest, die nach unten gerichtet sind, sind damit Schlaglöcher 26 identifiziert.
3 zeigt die Aufprägung einer Lenkempfehlung auf die Lenkung zur Erzielung einer Ausweichtrajektorie 15. Es ist in 3 dieselbe Umfeldsituation wie in der 1 dargestellt, nämlich ein Fahrzeug bewegt sich in einer Fahrtrichtung auf einer Autobahn 1 mit zwei Fahrspuren 2, 3, die durch eine Mittenmarkierung 5 getrennt sind, wobei die Fahrbahnränder durch Randmarkierungen 6, 7 sowie durch die Mittenleitplanke 8 und Leitposten 9 weiter definiert sind, Durch die Vermessung der Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug mittels einer Sensorik wird das Schlagloch 13 detektiert und festgestellt, dass es sich im prognostizierten Rollbereich der Räder des Fahrzeugs befindet. Daher wird eine Lenkempfehlung als Funktion des Abstandes des Fahrzeugs zum Schlagloch 13 sowie der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet. Diese Lenkempfehlung wird der ansteuerbaren Lenkung, beispielsweise eine elektromechanische Lenkung, des Fahrzeugs aufgeprägt, so dass sich die dargestellte Ausweichtrajektorie 15 ergibt, welche keinen Kontakt mit dem Schlagloch 15 mehr aufweist. Die in Bezug zu 1 aufgezählten Gefahren werden so vermieden.
Ein solches System kann dahingehend konkretisiert werden, dass die Lenkempfehlung ausschließlich in der eigenen Fahrbahn arbeitet und Spurwechsel so ausgeschlossen sind.
Wird festgestellt, dass die Schlaglöcher von derart großer Gestalt oder Vielzahl sind, dass ein Ausweichen innerhalb der eigenen Fahrbahn nicht zum Umfahren des Schlagloches führen kann, kann weitergehend eine Fahrerwarnung und eine Reduktion der Eigengeschwindigkeit eingeleitet werden.
Bezugszeichenliste

1: Autobahn
2: linke Fahrspur
3: rechte Fahrspur
4: Armaturenbrett
5: Mittenmarkierung
6: linke Randmarkierung
7: rechte Randmarkierung
8: mittlere Leitplanke
9: Leitpfosten
10: Fahrzeug
11: Fahrzeug
12: Fahrzeug
13: Schlagloch
14: prognostizierter Rollbereich der Räder
15: Ausweichtrajektorie
20: Fahrbahn
21: Fahrbahnoberfläche
22: Leitplanke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004029369 A1 [0003]
DE 102007046688 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Querführung eines eine Umfeldsensorik (24) und eine ansteuerbare Lenkung aufweisendes Kraftfahrzeugs (22), wobei die Umfeldsensorik (24) eine Vermessung der Fahrbahnoberfläche im Umfeld des Kraftfahrzeugs durchführt, aus den Messdaten ein in der Fahrbahnoberfläche (21) auftretendes Schlagloch (13, 26) ermittelt wird, und eine Ausweichtrajektorie (15) bestimmt wird, die einen Radkontakt mit dem ermittelten Schlagloch (13, 26) vermeidet. falls eine prognostizierte Trajektorie des Kraftfahrzeugs zu einem Radkontakt mit dem Schlagloch führt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (22) liegenden Fahrbahnoberfläche (21) mittels der Umfeldsensorik vermessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Ausweichtrajektorie (15) eine Berechnung einer Lenkempfehlung durchgeführt wird, wobei die Lenkempfehlung der ansteuerbaren Lenkung beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Ausweichtrajektorie (15) so vorgenommen wird, dass das Fahrzeug innerhalb der eigenen Fahrspur (2) verbleibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warnung des nachfolgenden Verkehrs erfolgt, wenn die Ausweichtrajektorie (15) einen Fahrspurwechsel bedingt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine alternative Maßnahme durchgeführt wird, wenn keine Ausweichtrajektorie (15) ermittelt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als alternative Maßnahme eine Warnung an den Fahrer generiert wird und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert wird.
Schlaglochassistent für ein Kraftfahrzeug ausgelegt zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Kraftfahrzeug eine ansteuerbare Lenkung und eine die Fahrbahnoberfläche im Umfeld des Kraftfahrzeugs vermessende Umfeldsensorik (24) aufweist, mit einer Einheit zur Bestimmung von Schlaglöchern (13, 26) in der Fahrbahnoberfläche im Umfeld des Kraftfahrzeugs aus den ermittelten Daten der Umfeldsensorik (24), und einer Einheit zur Ermittlung einer Ausweichtrajektorie (15) zur Vermeidung eines Radkontakt mit einem ermittelten Schlagloch als Funktion des Abstandes des Schlaglochs zum Fahrzeug und der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Schlaglochassistent nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Einheit zur Entscheidung aufweist, ob eine zur Ausweichtrajektorie (15) alternative Maßnahme eingeleitet wird.
Schlaglochassistent nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit zur Ermittlung der Ausweichtrajektorie (15) eine Lenkempfehlung ermittelt, die zur Ansteuerung der ansteuerbaren Lenkung dient.