DE102011077592A1

DE102011077592A1 - Verfahren und Anordnung zur Fahrzeugführung, mittels eines Fahrzeugführungssystems

Info

Publication number: DE102011077592A1
Application number: DE102011077592A
Authority: DE
Inventors: Toralf Trautmann; Dirk Engert
Original assignee: Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden
Current assignee: Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2012-07-19

Abstract

Der Erfindung, welche ein Verfahren zur Fahrzeugführung, mittels eines Fahrzeugführungssystems, bei dem ein Fahrzeug durch fahrstreckenspezifische Informationen gesteuert wird, liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugassistenzsystem bei der Führung von Fahrzeugen durch Bereitstellung von Informationen über die Qualität der Fahrspurmarkierung zu unterstützen. Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Fahrzeugführungssystem anhand von Informationen einer Datenbank, die koordinatenabhängige Freigabeinformationen enthält, zur Fahrzeugführung freigegeben oder gesperrt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrzeugführung, mittels eines Fahrzeugführungssystems, bei dem ein Fahrzeug durch fahrstreckenspezifische Informationen gesteuert wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Fahrzeugführung, bestehend aus einem Fahrzeugführungssystem, welches eingangsseitig mit Sensoren zur Erfassung von fahrstreckenspezifischen Informationen und ausgangsseitig mit Einrichtungen zur Längs- und/oder Quersteuerung eines Fahrzeuges verbunden ist.
Fahrerassistenzsysteme greifen immer stärker sowohl in die Längsführung von Fahrzeugen, beispielsweise zur automatischen Einhaltung eines vorgegebenen Abstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder zur automatischen Notbremsung im Gefahrenfall, als auch in die Querführung, beispielsweise als Spurhalteassistent ein und entlasten damit den Fahrer.
Perspektivisch ist mit einer autonomen Fahrzeugführung in eindeutigen Situationen, beispielsweise im Falle eines Staus zu rechnen. Die dafür notwendigen Daten über die Fahrzeugumgebung werden dabei von speziellen Sensoren aufgenommen und durch eine Situationserkennung ausgewertet.
Für den Fall einer Querführungsassistenz ist die primäre Information die auf der Fahrbahn aufgebrachte Fahrspurmarkierung, die über Videosensorik in eine digital weiterverarbeitbare Information umgewandelt wird.
Eine Fehleinschätzung und damit ein fehlerhafter Eingriff kann auftreten, wenn die Spurmarkierung entweder nicht richtig detektiert wird beispielsweise durch äußere Einflüsse wie Sonnenlicht oder die Spurmarkierung keine für eine Querführung ausreichende Qualität, durch Verschleiß und Alterung, aufweist. Da bisher beide Fälle nicht in eindeutiger Weise detektiert werden können, gibt es bisher keine autonome Querführungsassistenz, da auf einen Fahrereingriff, durch Halten des Lenkrades, nicht verzichtet werden kann.
Bisherige Systeme zur Überprüfung der Spurmarkierung ermitteln nicht, wie ein autonomes Fahrzeug auf die Spurmarkierung reagieren würde. Es wird lediglich der visuelle Zustand der Spurmarkierung, meist auch nur bei geringen Geschwindigkeiten, überprüft.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeugassistenzsystem bei der Führung von Fahrzeugen durch Bereitstellung von Informationen über die Qualität der Fahrspurmarkierung zu unterstützen.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe verfahrensseitig dadurch gelöst, dass das Fahrzeugführungssystem anhand von Informationen einer Datenbank, die koordinatenabhängige Freigabeinformationen enthält, zur Fahrzeugführung freigegeben oder gesperrt wird.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe verfahrensseitig auch dadurch gelöst, dass eine Erfassung von Fahrspurdaten in einem Fahrbahnabschnitt, welcher durch eine Anfangskoordinate und eine Endkoordinate begrenzt wird, durchgeführt wird, dass eine qualitative Bewertung der erfassten Fahrspurdaten anhand vorgegebener Parameter durchgeführt wird und dass die so erzeugten Informationen über den Zustand der Fahrspur in einer Datenbank abgelegt werden.
Diese Freigabeinformationen betreffen einen abgegrenzten Fahrbahnabschnitt, beispielsweise einen Autobahnabschnitt, welcher zyklisch überwacht wird und für welchen eine Freigabe zur Nutzung eines Fahrzeugführungssystems bereitgestellt wird.
Hierbei können Fahrzeugführungssysteme für eine autonome Querführung beim Vorhandensein von Freigabeinformationen für einen Fahrbahnabschnitt einen höheren Grad an Querführung anbieten als in anderen nicht freigegebenen Bereichen.
Die Freigabe kann hier sowohl eine Freigabe oder eine Sperrung des Fahrzeugführungssystems beinhalten als auch verschiedene Stufen der Freigabe für das Fahrzeugführungssystem.
Die Erfindung sieht vor, die freizugebenden Bereiche durch spezielle Messfahrzeuge zyklisch zu befahren und den Zustand der Spurmarkierung und anderer relevanter Spurinformationen, wie beispielsweise Leitpfosten oder Begrenzungen, mit entsprechender Messtechnik aufzunehmen, zu bewerten und in einer Datenbank abzulegen.
Auf diese Datenbank können die entsprechenden Fahrzeugführungssysteme online während der Fahrt zugreifen. So können die zu einem von einem Fahrzeug aktuell befahrenen Fahrbahnabschnitt zugehörigen Informationen aus der Datenbank abgerufen und dem Fahrzeugführungssystem bereitgestellt werden. Es können aber auch bereits vorausschauend Informationen von einem oder mehreren wahrscheinlich nachfolgend zu befahrenen Fahrbahnabschnitten abgerufen werden. Möglichkeiten der Onlineübermittlung von Daten der Datenbank an das Fahrzeugführungssystem bestehen beispielsweise in Form von Zusatzinformationen zu GPS-Informationen, drahtlosen Diensten wie Radio oder der Nutzung von drahtlosen Telefon- und/oder Datennetzen.
Die Verfügbarkeit einer Onlineverbindung ist für die Nutzung der Erfindung nicht zwingend notwendig. So können die Informationen der Datenbank einem Fahrzeugführungssystem auch offline zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise mittels Zugriff auf einen im Fahrzeug befindlichen Datenträger wie CD, DVD, Speicherkarte oder USB-Stick.
Neben der Möglichkeit Daten für ein Fahrzeugführungssystem aus der Datenbank abzurufen, besteht auch die Möglichkeit Daten an die Datenbank zu übertragen. Derart können Fahrzeugführungssysteme aktuelle Daten eines Fahrzeugabschnittes übertragen, welche zur Bestätigung der Zustandsinformationen der Datenbank beitragen können. Bei Abweichungen der übertragenen Daten eines Fahrzeugabschnittes von den in der Datenbank gespeicherten Daten, kann beispielsweise auf eine Veränderung des Zustandes der Fahrspurmarkierung geschlossen und ein erneutes Befahren der Fahrbahn mittels des speziellen Messfahrzeuges ausgelöst werden.
Im Falle der Freigabe kann die Funktion zur autonomen Querführung aktiviert werden. Ist keine Freigabe hinterlegt, darf die Funktion nicht aktiviert werden.
Im Gegensatz zu einer einfachen Aufnahme der Spurmarkierung ist es zwingend notwendig, das Verhalten eines autonomen Reglers bei der Spuraufnahme zu berücksichtigen. Daher muss das Messfahrzeug über die entsprechende Regelung verfügen und auch die möglichen Maximalgeschwindigkeiten, die für ein autonomes Fahren noch zulässig sind, ermitteln.
In einer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Erfassung von Fahrspurdaten in einem Fahrbahnabschnitt mittels einer optischen Erfassung einer Fahrspurmarkierung erfolgt.
Das spezielle Messfahrzeug kann den Zustand eines Fahrbahnabschnitts mittels einer im oder am Messfahrzeug befindlichen Kamera optisch aufnehmen, wobei die derart gewonnenen Videoinformationen durch ein mit der Kamera verbundenes Rechnersystem nach Vorgaben ausgewertet wird.
Neben dieser rechnergestützten Auswertung werden auch Informationen eines im Fahrzeug angeordneten Fahrzeugführungssystems oder Reglers ausgewertet.
Um die derart gewonnenen Informationen über einen Fahrbahnabschnitt dem sich beispielsweise durch Abnutzung und Alterung ändernden Zustand des Fahrbahnabschnittes anzupassen, wird die Messung durch das Messfahrzeug zyklisch wiederholt und die Informationen in der Datenbank aktualisiert.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass Fahrzeuge auf die Informationen aus der Datenbank online zugreifen.
Die Informationen aus der Datenbank können online, beispielsweise über eine Verbindung mit dem Internet, abgefragt werden. Weitere Möglichkeiten bestehen in einer Nutzung einer Telefon- oder Funkverbindung.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fahrzeuge auf die Informationen über mit Sendeeinrichtungen ausgestatteten Leitpfosten zugreifen.
Neben über oder unter der von einem Fahrzeug genutzten Fahrbahn oder Fahrspur können Sendeeinrichtungen installiert sein, beispielsweise Leitpfosten am Fahrbahnrand, welche Freigabeinformationen abstrahlen. Diese werden durch eine Empfangseinrichtung im Fahrzeug empfangen und dem Fahrzeugführungssystem zur Verfügung gestellt. Dabei können diese Informationen nur die zum jeweiligen Fahrbahnabschnitt zugehörigen Informationen aus der Datenbank absenden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fahrzeuge auf die Informationen in regelmäßigen oder unregelmäßigen Intervallen zugreifen.
Neben einer kontinuierlichen Verbindung mit einer Datenbank besteht auch die Möglichkeit in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen oder Intervallen auf Daten der Datenbank zuzugreifen. So können während eines Zugriffs auf die Datenbank Informationen über mehrere nacheinander folgende Fahrbahnabschnitte übertragen werden. Erst wenn sich das Fahrzeug im letzten übertragenen Fahrbahnabschnitt befindet ist, eine erneute Abfrage der Datenbank notwendig.
In einer Realisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Informationen aus der Datenbank zur Bewertung eines für die Querführung genutzten Reglers eines Fahrzeuges genutzt werden.
Die Informationen aus der Datenbank können nicht nur zur Steuerung eines Fahrzeugführungssystems genutzt werden, sondern auch zur Prüfung der Funktionsweise oder Qualität des im Fahrzeug befindlichen Fahrzeugführungssystems. Hierbei beinhalten die Daten der Datenbank sogenannte Soll- oder Vorgabeinformationen, welche mit den vom Fahrzeugführungssystem erzeugten Informationen verglichen werden. Somit ist ein Rückschluss auf die Funktionsweise des Fahrzeugführungssystems möglich. Beispielsweise durch Alterung oder Verschmutzung können die vom Fahrzeugführungssystem erzeugten Daten von den Sollinformationen abweichen. Derart kann beispielsweise eine Anzeige zur Prüfung des Fahrzeugführungssystems erzeugt werden.
In einer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Informationen aus der Datenbank mit entsprechenden Informationen, welche von einem zur Querführung eines Fahrzeuges genutzten Reglers erzeugt werden, verglichen werden und dass bei einem Überschreiten einer vorgegebenen Abweichung voneinander ein Fehlersignal erzeugt und ausgegeben wird.
Beispielsweise optisch erfasste Informationen über eine Fahrspurmarkierung mit verschiedenen Parametern wie Krümmung, Spurbreite und Markierungsart werden mit den aus der Datenbank zur Verfügung gestellten entsprechenden Informationen zu diesen Parametern verglichen. Bei einer üblichen Erkennbarkeit der Fahrspurmarkierung und einer ordnungsgemäßen Arbeitsweise der erkennenden Kamera sowie des zugehörigen Reglers liegen die Parameter innerhalb einer vorgegebenen Toleranzgrenze. Wird diese Grenze bei einem Vergleich überschritten, liegt beispielsweise eine Störung der Arbeitsweise des Reglers vor. Für diesen Fall wird ein Fehlersignal erzeugt und ausgegeben.
In einer anderen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer Erzeugung eines Fehlersignals das Fahrzeugführungssystem gesperrt wird.
Das erfindungsgemäß erzeugte Fehlersignal wird zur Sperrung des Fahrzeugführungssystems genutzt oder führt zu einer eingeschränkten Funktionsweise des Fahrzeugführungssystems, indem die zulässige Geschwindigkeit des Fahrzeuges bei Nutzung einer Querführungsunterstützung reduziert wird.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe anordnungsseitig dadurch gelöst, dass das Fahrzeugführungssystem mit einer Freigabeeinheit verbunden ist, welche mit einer Datenbank verbindbar ist.
Erfindungsgemäß ist ein Fahrzeugführungssystem in einem Fahrzeug angeordnet. Dieses ist eingangsseitig mit Sensoren, beispielsweise einer Videokamera, verbunden, welche Umgebungsdaten aufnehmen und an das Fahrzeugführungssystem übertragen. Ausgangsseitig ist das Fahrzeugführungssystem mit einer Einrichtung zur Quersteuerung des Fahrzeuges verbunden, welche das Fahrzeug entsprechend den Vorgaben des Fahrzeugführungssystems steuern. Weiterhin kann ausgangsseitig auch eine Einrichtung zur Längssteuerung des Fahrzeuges angeordnet sein.
Gemäß der Erfindung ist weiterhin eine Freigabeeinheit im Fahrzeug angeordnet, welche Informationen aus einer Datenbank abfragen und auswerten kann. Diese Freigabeeinheit erzeugt ein Freigabesignal, mittels welchen das Fahrzeugführungssystem gesteuert wird. Mittels dieses Freigabesignals kann das Fahrzeugführungssystem beispielsweise zur Querführung des Fahrzeuges gesperrt oder freigegeben werden, wobei eine Freigabe in verschiedene Stufen der Freigabe untergliedert sein kann.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
1 eine Darstellung von Fahrbahnabschnitten, zu welchen Informationen in einer Datenbank hinterlegt sind,
2 eine Prinzipdarstellung der Steuerung eines Fahrzeugführungssystem mittels in einer Datenbank außerhalb des Fahrzeuges abgelegter Freigabeinformationen,
3 einen Ablaufplan für die Steuerung (Freigabe/Sperrung) eines Fahrzeugführungssystems,
4 einen Ablauf bei der Bewertung eines Fahrbahnabschnitts durch ein Messfahrzeug und
5 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung.
Die Erfindung sieht vor, die Fahrbahn, wie in der 1 dargestellt, in Fahrbahnabschnitte 1 zu unterteilen, welche eine Anfangskoordinate 2 und eine Endkoordinate 3 aufweisen.
Eine in einem Fahrbahnabschnitt 1 befindliche Fahrspur wird durch ein spezielles Messfahrzeug beispielsweise zyklisch befahren und so der Zustand der Spurmarkierung und anderer relevanter Spurinformationen (z. B. Leitpfosten, Begrenzungen) mit entsprechender Messtechnik aufgenommen.
Diese Informationen werden ausgewertet und daraus fahrstreckenspezifische Informationen zu einem Fahrbahnabschnitt 1 erzeugt, welche in einer Datenbank abgespeichert werden. Ein derartiger Ablauf ist in der 4 dargestellt, wobei bei einer qualitativ hochwertigen Fahrbahnmarkierung eine Information zur Freigabe für ein Fahrzeugführungssystem 4 beispielsweise zur Querführung des Fahrzeuges gespeichert wird. Wird bei der Auswertung festgestellt, dass die Qualität der Fahrbahnmarkierung nicht ausreichend ist, kann ein Auftrag zur Erneuerung der Markierung generiert werden.
Wie in der 2 dargestellt, können Fahrzeugführungssysteme 4 auf die Daten der Datenbank 5, beispielsweise online über Sende- oder Sende- und Empfangseinrichtungen 8 zugreifen. Eine im Fahrzeug angeordnete Freigabeeinheit 6 erhält die Daten aus der Datenbank über einen zugehörigen Empfänger 7 und erzeugt ein das Fahrzeugführungssystem 4 steuerndes Freigabe- oder Sperrsignal. Die Freigabeeinheit 6 ist eingangsseitig mit Sensoren zur Aufnahme von Umgebungsinformationen wie einer Kamera 9 verbunden.
Die Zuordnung der koordinatenabhängigen Informationen zur aktuellen Position eines Fahrzeugs kann beispielsweise mittel GPS-Positionsdaten erfolgen. So kann nach Ermittlung der GPS-Positionsdaten des Fahrzeuges eine gezielte Abfrage der Datenbank 5 koordinatenabhängig erfolgen.
Neben der Möglichkeit online über eine Funk-, Telefon- oder Internetverbindung Daten aus der Datenbank 5 abzufragen, kann auch ein Datenträger im Fahrzeug, welcher mit der Freigabeeinheit 6 verbunden ist, die Daten aus der Datenbank bereitstellen.
In der 3 ist beispielhaft ein Ablauf bei der Nutzung von koordinatenabhängigen Freigabeinformationen abgebildet. Hierbei wird beim Befahren eines neuen Fahrbahnabschnitts 1 mittels der Anfangskoordinate 2 eine Abfrage der Informationen in der Datenbank 5 durchgeführt und die zu dieser Koordinate gespeicherten Freigabeinformationen abgefragt und an das Fahrzeug übertragen. Hieraus resultiert die von der Freigabeeinheit 6 erzeugte Freigabe zur autonomen Querführung oder nur zur Querführungsunterstützung oder aber zur Sperrung des Fahrzeugführungssystems 4, wobei die letzte Variante nicht in der 3 dargestellt ist.
Informationen aus der Datenbank können auch als Zusatz zu den GPS-Informationen oder andere drahtlose Dienste, wie Radio oder Internet übertragen werden. In diesem Fall kann keine Abfrage der Datenbank 5 erfolgen, es werden die in dem entsprechenden Fahrbahnabschnitt 1 empfangbaren Informationen für das Verfahren genutzt.
Im Gegensatz zu einer einfachen Aufnahme von Fahrspurdaten, wie einer Spurmarkierung, ist es erfindungsgemäß möglich, das Verhalten eines autonomen Reglers zur Querführung bei der Fahrspurdatenerfassung zu berücksichtigen. Daher muss das Messfahrzeug über ein entsprechendes Fahrzeugführungs- oder Regelungssystem verfügen und auch die möglichen Maximalgeschwindigkeiten, die für ein autonomes Fahren noch zulässig sind, ermitteln. Die derart ermittelten Daten werden auch koordinatenabhängig in der Datenbank 5 gespeichert.
Neu ist die eindeutige Information über die vorhandene Qualität der Spurmarkierung. Damit ist auch für das Kamerasystem im Fahrzeug eine verbesserte Fehleranalyse möglich, da im Fall der Freigabe die Qualität der Spurmarkierung für eine Erkennung auf jeden Fall ausreichen müsste. Bislang ist hierüber keine Information verfügbar.
Der Vorteil besteht weiter in einer erhöhten Sicherheit für Fahrzeuge mit autonomer Querführung. Sind solche Überwachungen nicht vorgesehen, können möglicherweise autonome Fahrzeugfunktionen erst viel später angeboten werden.
Eine Zusatzinformation ist die gezielte Instandsetzung der Spurmarkierung. Wurde ein Bereich als nicht ausreichend für eine autonome Querführung ermittelt, kann für den entsprechenden Abschnitt eine Erneuerung der Spurmarkierung beauftragt werden.
In der 5 ist eine Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung gezeigt, welche ein Fahrzeugführungssystem 4 beinhaltet. Das Fahrzeugführungssystem 4 ist eingangsseitig mit Sensoren 10 und ausgangsseitig mit einer Längs- und/oder Quersteuerung 11 des Fahrzeuges verbunden. Das Fahrzeugführungssystem 4 weist außerdem noch einen weiteren Steuereingang auf, welcher mit der Freigabeeinheit 6 verbunden ist. Die Freigabeeinheit 6 kann drahtgebunden oder drahtlos eine Verbindung zu einer Datenbank 5 herstellen, um Daten aus der Datenbank 5 abzufragen und um aus diesen Daten ein Steuersignal zur Freigabe oder zur Sperrung des Fahrzeugführungssystems 4 zu erzeugen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrbahnabschnitt
2: Anfangskoordinate
3: Endkoordinate
4: Fahrzeugführungssystem
5: Datenbank
6: Freigabeeinheit
7: Empfänger
8: Sender
9: Kamera
10: Sensoren
11: Längs- und/oder Quersteuerung

Claims

Verfahren zur Fahrzeugführung, mittels eines Fahrzeugführungssystems, bei dem ein Fahrzeug durch fahrstreckenspezifische Informationen gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugführungssystem anhand von Informationen einer Datenbank, die koordinatenabhängige Freigabeinformationen enthält, zur Fahrzeugführung freigegeben oder gesperrt wird.
Verfahren zur Erzeugung der Informationen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassung von Fahrspurdaten in einem Fahrbahnabschnitt, welcher durch eine Anfangskoordinate und eine Endkoordinate begrenzt wird, durchgeführt wird, dass eine qualitative Bewertung der erfassten Fahrspurdaten anhand vorgegebener Parameter durchgeführt wird und, dass die so erzeugten Informationen über den Zustand der Fahrspur in einer Datenbank abgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassung von Fahrspurdaten in einem Fahrbahnabschnitt mittels einer optischen Erfassung einer Fahrspurmarkierung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Fahrzeuge auf die Informationen aus der Datenbank online zugreifen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuge auf die Informationen über mit Sendeeinrichtungen ausgestatteten Leitpfosten zugreifen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuge auf die Informationen in regelmäßigen oder unregelmäßigen Intervallen zugreifen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen aus der Datenbank zur Bewertung eines für die Querführung genutzten Reglers eines Fahrzeuges genutzt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen aus der Datenbank mit entsprechenden Informationen, welche von einem zur Querführung eines Fahrzeuges genutzten Reglers erzeugt werden, verglichen werden und dass bei einem Überschreiten einer vorgegebenen Abweichung voneinander ein Fehlersignal erzeugt und ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Erzeugung eines Fehlersignals das Fahrzeugführungssystem gesperrt wird.
Anordnung zur Fahrzeugführung, bestehend aus einem Fahrzeugführungssystem, welches eingangsseitig mit Sensoren zur Erfassung von fahrstreckenspezfischen Informationen und ausgangsseitig mit Einrichtungen zur Längs- und/oder Quersteuerung eines Fahrzeuges verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugführungssystem mit einer Freigabeeinheit verbunden ist, welche mit einer Datenbank verbindbar ist.