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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beurteilung der Relevanz von zu der Informationsebene eines Car2X-Netzwerks gehörenden Fahrzeugen bezüglich eines ebenfalls zur Informationsebene gehörenden Egofahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr und zur Verbesserung der Verkehrseffizienz kommen Überlegungen in den Focus die eine Funkverbindung eines Kraftfahrzeugs mit anderen Verkehrsteilnehmern in Betracht ziehen, wobei über die Funkverbindung Informationen zwischen den Teilnehmern ausgetauscht und ausgewertet werden. Als Verkehrsteilnehmer kommen insbesondere andere Kraftfahrzeuge in Betracht, aber eine derartig enge Auslegung des Begriffs Verkehrsteilnehmer ist nicht gerechtfertigt, Verkehrsteilnehmer können auch so genannte Hotspots sein, die eine Verbindung zu einem Verkehrsleitsystem herstellen, beispielsweise über das Internet, so dass ein bidirektionaler Informationsaustausch zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Verkehrsleitsystem möglich ist. Weitere Anwendungen sind möglich. Eine derartige Kommunikation kann über ein WLAN bereitgestellt werden (WLAN:
Wireless Local Area Network), wobei zur Realisierung ein Frequenzbereich von 5,9 GHz ins Betracht gezogen wird. Sobald zwei Teilnehmer, beispielsweise zwei Kraftfahrzeuge mit entsprechendem Equipment, innerhalb der Funkreichweite sind konnektieren sie automatisch und bilden ein Ad-Hoc-Netzwerk, d. h. ein WLAN (Wireless Local Area Network). Anschließend können sie Daten wie beispielsweise Position, Fahrgeschwindigkeit und Fahrtrichtung austauschen, um entsprechende Hinweise oder Warnungen im Eigenfahrzeug zu generieren und gegebenenfalls geeignete Aktionen in die Wege zu leiten. Da die Reichweite derartiger WLANs auf einige hundert Meter begrenzt ist, dient jeder Teilnehmer gleichzeitig als Router, so dass die Daten quasi über einen solchen Router an andere Teilnehmer weiter gereicht werden können. Derartige Ansätze und Überlegungen werden auch als Car2Car-Technik oder Car2X-Technik bezeichnet.
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So ist aus der
EP 1 563 442 B1 ein drahtloses ad hoc Fahrzeugkommunikationsverfahren zu entnehmen, bei dem die Datenübertragung mittels Pakete erfolgt, wodurch ein stabiles Übertragungsverfahren erreicht wird.
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Ferner ist aus der
US 7,523,000 B2 ein Kollisionsvermeidungsverfahren bekannt, bei dem mittels einer Kommunikationskomponente eine direkte Kommunikation eines Eigenfahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug initiiert und Fahrzeugparameter ausgetauscht werden. Aus den Fahrzeugdaten des anderen Fahrzeugs wird ermittelt, ob die Gefahr eines Auffahrunfalls besteht und, falls dies der Fall sein sollte, können Gegenmaßnahmen, beispielsweise eine Beschleunigung, eingeleitet werden. Dabei wird der Abstand zwischen den Fahrzeugen aufgrund einer Positionsbestimmung basierend auf GPS durchgeführt, so dass der Fehler in der absoluten Positionsbestimmun bei der Berechnung der Auffahrunfallwahrscheinlichkeit berücksichtigt werden muss.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beurteilung der Relevanz anderer Verkehrsteilnehmer in einem Car2X-Netzwerk zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Beurteilung der Relevanz von zu der Informationsebene eines Car2X-Netzwerks gehörenden Fahrzeugen bezüglich eines ebenfalls zur Informationsebene gehörenden Egofahrzeugs, wobei die Positionen der Fahrzeuge mittels eines Navigationsverfahrens bestimmt werden, wird eine Klassifikation wie folgt vorgenommen:
- – Zuordnen einer Assistenzebene für jedes Kraftfahrzeug, deren Größe eine Funktion der Ungenauigkeit der Positionsbestimmung ist.
- – Klassifizieren von Fahrzeugen, deren Assistenzebene sich mit demjenigen des Egofahrzeuges nicht überschneiden oder die sich vom Egofahrzeug entfernen, als nicht relevant,
- – Klassifizieren von Fahrzeugen, deren Assistenzebene sich mit demjenigen des Egofahrzeuges nicht überschneiden und die sich auf das Egofahrzeug zu bewegen, als relevant, und
- – Klassifizieren von Fahrzeugen, deren Assistenzebene sich mit demjenigen des Egofahrzeuges überschneiden, als relevant klassifiziert.
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Die Positionsbestimmung kann dabei mittels gängiger Navigationsverfahren vorgenommen werden, also beispielsweise mittels eines Satellitennavigationsverfahrens und/oder mittels terrestrischer Navigationsverfahren. Da die Navigationsverfahren fehlerbehaftet sind, ist die Position eines Fahrzeugs nur innerhalb der Fehlergrenzen bekannt, woraus die Größe der Assistenzebene abgeleitet wird. Assistenzebenen können daher in erster Näherung als Kreise ausgebildet sein, was dann der Fall ist, wenn der Positionsfehler für alle Richtungen gleich ist. Andere geometrische Formen wie beispielsweise Ellipsen oder Ähnliches können im konkreten Anwendungsfall ebenfalls verwendet werden, beispielsweise wenn der Positionsfehler für verschiedene Richtungen unterschiedlich ist. Im Fall kreisförmiger Assistenzebenen kann der Kreisdurchmesser, in dem sich das Fahrzeug mit einer Wahrscheinlichkeit von 95%, aufhält, ca. 16 m betragen.
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Bevorzugt werden dem Fahrer des Egofahrzeugs Informationen über relevante Fahrzeuge zugeführt, wodurch dieser in der Lage ist Informationen über andere Verkehrsteilnehmer, d. h. üblicherweise andere Fahrzeuge, zu bekommen, die unter Umständen vom Egofahrzeug aus noch nicht sichtbar sind.
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Vorzugsweise wird relevante Fahrzeuge der Informationsebene die Assistenzebene um einen Sicherheitsabstand zu einer erweiterten Assistenzebene erweitert und die Überschneiderung der erweiterten Assistenzebene eines relevanten Fahrzeugs mit der erweiterten Assistenzebene des Egofahrzeugs als Gefährdung gewertet wird. Mit dieser Maßnahme kann der Fahrer des Egofahrzeugs frühzeitig über eine mögliche Gefährdung informiert und vorbereitet werden.
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Insbesondere kann der Sicherheitsabstand eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Fahrzeuggröße sein. Dadurch wird sichergestellt, dass eine Gefährdung rechtzeitig detektiert wird und der Fahrer ausreichend früh auf eine mögliche Gefährdung hingewiesen werden kann.
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Vorzugsweise ist die Gefährdung eine Funktion der Überschneidung der erweiterten Assistenzebenen. Mit anderen Worten, je größer die Überschneidung der erweiterten Assistenzebenen ist, umso größer ist die Gefährdung des Egofahrzeugs.
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Insbesondere kann eine Warnfunktion, beispielsweise in Form eines Signals, als Funktion der Gefährdung erzeugt werden. Diese Warnfunktion kann dann einem entsprechenden Assistenzsystem zugeführt werden, so dass das Assistenzsystem beispielsweise bereits vorbereitende Maßnahmen einleiten.
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Insbesondere kann eine Funktion eines Assistenzsystems des Egofahrzeugs bei dem Vorliegen einer Gefährdung erst dann initiiert werden, wenn das die Gefährdung auslösende Fahrzeug mit einer Umfeldsensorik des Egofahrzeugs detektiert wird.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt:
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1 die Informationsebene einer Car2X-Netzwerks,
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2 die erweiterten Assistenzebenen zweier Fahrzeuge in schematischer Darstellung, und
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3 die Situation zweier Fahrzeuge im Fall eines möglichen Eingreifens eines Assistenzsystems.
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1 zeigt das Beispiel eines spontanen Netzwerkes am Beispiel eines Straßennetzes 3 mit diversen Fahrzeugen, wobei in dieser Betrachtung die beiden Fahrzeuge 1 und 2 wesentlich sind, die sich auf eine Kreuzung 4 des Straßennetzes 3 zu bewegen. Die beiden Fahrzeuge 1, 2 sind jeweils mit einem Car2X-Kommunikationssystem ausgerüstet, so dass die Fahrzeuge ein ad hoc WLAN bilden, was hier als Informationsebene 5 bezeichnet wird. Ferner sind beide Fahrzeuge 1, 2 mit einem beispielsweise auf GPS basierenden System zur Bestimmung der Fahrzeugposition ausgerüstet, was in 1 durch die symbolische Darstellung eines Satelliten 8 dargestellt wird. Für die weitere Betrachtung ist das Fahrzeug 2 das Egofahrzeug und das Fahrzeug 1 das gefährdende Fahrzeug.
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Die Informationsebene 5 stellt die Reichweite der Car2X-Funkverbindung in alle Richtungen dar. Diese Informationsebene kann den Fahrer eines Car2X-fähigen Fahrzeugs 1, 2 darüber informieren:
- – wie viele Car2X-fähige Fahrzeuge sich in der Informationsebene 5 befinden,
- – welche Fahrzeuge relevant für das Egofahrzeug sind, also ob diese vom Egofahrzeug wegfahren oder auf, das Egofahrzeug zufahren, und/oder
- – durch Multi-Hopping können Fahrzeug in dieser Informationsebene 5 als Erweiterung der Umfeldwahrnehmung genutzt werden, um zukünftige Verkehrslagen bewerten zu können.
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Die Größe der Assistenzebenen 6, 7 richtet sich nach der Ungenauigkeit der Ortung durch den Satelliten 8. Diese Assistenzebenen 6, 7 können eine genauere Auswertung der Verkehrslage im direkten Umfeld nach folgendem Schema erzeugen:
- – Fahrzeuge deren Assistenzkreise sich nicht überschneiden und sich voneinander wegbewegen werden als unrelevant klassifiziert,
- – Fahrzeuge dessen Assistenzkreise sich nicht überschneiden und sich aufeinander zu bewegen werden als relevant klassifiziert, und
- – Fahrzeuge dessen Assistenzkreise sich überschneiden werden als relevant klassifiziert.
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Wegen der durch GPS bedingten Ortungsungenauigkeit der Fahrtzeuge 1, 2 werden lediglich Information an den Fahrer beispielsweise in folgender Weise weitergegeben:
- – dem Fahrer des Egofahrzeugs 2 wird in geeigneter Weise die Information der relevanten Fahrzeuge 1 mitgeteilt,
- – abhängig von der Geschwindigkeit der beiden Fahrzeuge 1, 2 und der Annäherung an den Kreuzungsschnittpunkt 4 können unterschiedlich hohe Gefährdungsstufen dargestellt werden,
- – bei Kartenbasierter Darstellung wird ein Bereich markiert, in dem sich das oder die Fahrzeuge befinden könnten
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2 zeigt die Erweiterung der in 1 definierten Assistenzebenen 6, 7 der Fahrzeuge 1, 2 in dem Straßennetz 3, die sich auf die Kreuzung 4 zu bewegen zu den erweiterten Assistenzebenen 9, 10.
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Für die Generierung einer Warnfunktion wird im Prinzip die Assistenzebene benutzt, wobei sich die Warnfunktion nach der Ortungsungenauigkeit des Satellitensystems 8 richten muss. Wichtig dabei ist, dass die Ortungslösungen so gefiltert werden, dass sich für die Fahrzeuge 1, 2 eine stetige Trajektorie ohne Sprünge ergibt. Da es nicht bekannt ist, wo sich das Fahrzeug 1, 2 innerhalb ihrer jeweiligen Assistenzkreise 6, 7 befinden, wird die Assistenzebene 6, 7 von einem zusätzlichen Sicherheitsabstand umschlossen und es ergeben sich die erweiterten Assistenzebenen 9, 10. Die Größe, um die die Assistenzebene 6, 7 erweitert wird, ist direkt von der Fahrzeuggröße und der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig.
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Eine Warnfunktion setzt eine Kommunikation zwischen den Fahrzeugen 1, 2 im Empfangsbereich bzw. je nach Funktion, in einem definierten Bereich voraus. Zu übertragende Parameter sind: Positionsdaten, Geschwindigkeit, Verzögerung und Richtung.
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Es werden daher Auswertungen nach folgenden Schema getroffen:
- – die Überschneidung zweier erweiteter Assistenzebenen 9, 10 stellt eine Gefährdung dar,
- – je größer die Überschneidung der erweiterten Assistenzebenen 9, 10 ist, umso höher ist die Wahrscheinlich einer Kollision, mit anderen Worten mit einer Zunahme der Überschneidung der erweiterten Assistenzebenen 9, 10 nimmt die Gefährdung zu, entsprechend nimmt die Gefährdung bei Abnahme der Überschneidung ab.
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Bezüglich einer möglichen Aktivierung einer Assistenzfunktion beziehungsweise einer Fahrerwarnung gilt:
- – der Warncharakter ist abhängig von der Positionsgenauigkeit der Fahrzeuge 1, 2,
- – die Intensität der Warnung ist in Abhängigkeit einer Kollisionswahrscheinlichkeit,
- – es kann eine skalierbare Anzeige des Gefährdungspotential, ähnlich wie ein Drehzahlmesser, eingesetzt werden, wobei eventuell die Anzeuge mit einer Tonwarnung überlagert sein kann. Zusätzliche Abhängigkeiten können sein: Anzahl an sich überschneidenden erweiterten Assistenzkreisen, Geschwindigkeiten dieser usw.
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Bezüglich der Genauigkeit gilt, dass die maximale Ortungsungenauigkeit bei max. 5 m liegen sollte, wobei die Erhöhung der Positionsgenauigkeit durch geeignete Filterung, hochgenaue Referenzen, Sensorfusion von zwei oder mehr Fahrzeugen, usw., erreicht werden kann.
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Allerdings erfolgt auch bei der Feststellung einer Gefährdung durch kein Eingriff seitens eines Assistenzsystems wie beispielsweise eine PreCrash-Aktuatorik, ein Eingriff erfolgt erst nach Erkennung des anderen Fahrzeugs 1 mit einer geeigneten Umfeldsensorik.
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3 zeigt die Gefährdungssituation zwischen dem relevanten Fahrzeug 1 und dem Egofahrzeug 2, wobei das relevante Fahrzeug 1 sich in Richtung zur Kreuzung 4 bewegt hat und dadurch in den Sichtbereich 11 einer Umfeldsensorik des Egofahrzeugs gelangt ist. Durch die zusätzliche Informationen der Umfeldsensorik ist sowohl die Position des relevanten Fahrzeugs 1 als auch die Position des Egofahrzeugs mit höherer Genauigkeit bekannt, so dass das Egofahrzeug 2 die ursprüngliche, durch die GPS-Genauigkeit definierte Assistenzebene 7 durch Zusatzinformationen 11 zu einer eingegrenzten Assistenzebene 13 verkleinern kann, was hier in zwei Schritten dargestellt ist. Dabei kann die Positionsinformationen der Umfeldsensorik des Egofahrzeugs 2 dem relevanten Fahrzeug zugeführt werden. Das Geschehen hat sich sozusagen von den erweiterten Assistenzebenen zur Bestimmung einer Gefährdung in eine begriffliche Sicherheitsebene verlagert, der für zeitkritische Reaktionen und für die Auslösung von beispielsweise einer PreCrash-Aktuatorik zumindest solange eine sicherheitsrelevante Grundlage bildet, wie die Ortungsungenauigkeit > 0,5 m ist. Das Zusammenspiel der Car2X-Kommunikation und Umfeldsensorik zeichnet ein genaues Bild von der aktuellen Umfeldsituation. Das heißt, die Kollisionspartner haben die momentane Position zueinander hochgenau.
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Für die Funktionsfähigkeit der begrifflichen Sicherheitsebene sind unter Anderem folgende Abhängigkeiten zu beachten:
- – Car2X-Marktdurchdringung
- – GPS-Positionsungenauigkeit, wobei die Positionsgenauigkeit zunehmen könnte,
- – Überlappung der Assistenzkreise,
- – Erkennungssicherheit der fahrzeugeigenen Umfeldsensorik,
- – Umfeldhindernisse, die die Umfeldsensorik behindern,
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Der Nutzen der Sicherheitsebene besteht in Folgendem:
- – der Austausch sicherheitsrelevanter Parameter ermöglicht eine Verbesserung der Crashperformance (Unfallfolgenminderung), wobei als Parameter in Frage kommen:
Fahrzeuggewicht, Geschwindigkeit, Fahrtrichtung, Schwimmwinkel, Struktursteifigkeit, Motorisierung, Insassenbelegung (Gurtabfrage, Sitzbelegungserkennung), Überdeckung, Fahrzeugablage in der eigenen Fahrspur, Fahrerintentionserkennung (Gaspedalstellung, Lenkwinkel, Ganganzeige und weiterer CAN-Parameter),
- – die Absprache von Ausweichstrategien wird ermöglicht, was zu einer Kollisionsvermeidung führen kann, beispielsweise durch zukünftiges kooperatives Fahrzeugverhalten mit automatischem Ausweichen und Bremsen zweier oder mehrerer Fahrzeuge untereinander,
- – Fusion der Umfelddaten aus Sensor (z. B. Radar, Kamera) und Car2Car-Daten um Plausibilisierung und Auslösegüte zu erhöhen und um eine frühere Auslösung umsetzen zu können, wobei Abgleich der Parameter Geschwindigkeit (x, y), Fahrtrichtung (Geschwindigkeitsvektor), GPS Position, Schwimmwinkel, Insassenbelegung (Gurtabfrage, Sitzbelegungserkennung), Überdeckung, Fahrzeugablage in der eigenen Fahrspur, Fahrzeugbreite, Fahrzeughöhe, Fahrzeuglänge, Fahrzeugfarbe, Aufbauart (Kombi, Limos., Stufenheck, Sportwagen usw.), Lichtnutzung, usw. durchgeführt wird,
- – Warnungen können an beide Kollisionspartner sowie den nachfolgenden Verkehr übermittelt werden (PreCrash < 1 s: Warnung 1 s–2 s)
- – es erfolgt eine Trackzeitverkürzung mit dem Resultat einer frühen Prädizierung einer Kollision.
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Bezüglich der Genauigkeit gilt unter der Voraussetzung, dass zumindest ein Fahrzeug mit vorausschauender Umfeldsensorik ausgerüstet ist:
- – die Genauigkeit ist für potentiale Kollisionspartner hochgenau, sobald Sichtkontakt für vorausschauende Sensorik der Fahrzeuge besteht,
- – die Verbesserung der absoluten Position kann zusätzlich durch Landmarken aus hochgenauen digitalen Karten erreicht werden, die mithilfe von vorausschauender Sensorik erkannt werden, wodurch die Assistenzebene verkleinert wird,
- – durch den Einsatz von Car2Car-Kommunikation bzw. eines Backends können auch Sensordaten weiterer Fahrzeuge und/oder Sensordaten von einer Infrastruktur genutzt werden, um die Umfeldsituation zu beschreiben, bevor Sichtkontakt der beiden potentiellen Kollisionspartner besteht, wodurch wiederum die Assistenzebene verkleinert wird,
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Bezugszeichenliste
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- 1
- relevantes Fahrzeug
- 2
- Egofahrzeug
- 3
- Straßennetz
- 4
- Kreuzung
- 5
- Informationsebene
- 6
- Assistenzebene Fahrzeug 1
- 7
- Assistenzebene Fahrzeug 2
- 8
- Satellit
- 9
- erweitere Assistenzebene Fahrzeug 1
- 10
- erweitere Assistenzebene Fahrzeug 2
- 11
- Sichtbereich Umfeldsensor Fahrzeug 2
- 12
- Verkleinerung der Assistenzebene durch Zusatzinformationen
- 13
- eingegrenzte Assistenzebene Fahrzeug 2
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1563442 B1 [0003]
- US 7523000 B2 [0004]
