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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren in einem Fahrassistenzsystem zum vorausschauenden Überwachen einer Fahrbahn mit mindestens einem ersten Fahrbahnabschnitt und mindestens einem zweiten Fahrbahnabschnitt, die unmittelbar aufeinander folgen. Die Erfindung betrifft ferner ein derartiges Computerprogramm und ein derartiges Fahrassistenzsystem.
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Fahrassistenzsysteme stellen Zusatzeinrichtungen in einem Fahrzeug bereit, die den Fahrer in bestimmten Fahrsituationen unterstützen. Ein Fahrassistenzsystem umfasst häufig Subsysteme wie eine Einparkhilfe, einen Spurassistenten oder eine Totwinkelüberwachung. Für verschiedene dieser Subsysteme ist Sensorik erforderlich, die ein Umfeld des Fahrzeuges überwacht, um dort Objekte zu detektieren, die potentielle Hindernisse auf der Fahrbahn darstellen könnten. In diesem Zusammenhang werden üblicherweise Sensoren wie Ultraschallsensoren, Radarsensoren oder optische Sensoren eingesetzt. Dabei können auch unterschiedliche Sensoren miteinander kombiniert werden.
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Bei der Umfeldüberwachung werden typischerweise für den Fahrer nicht einsehbare Bereiche mittels Sensoren am Fahrzeug erfasst und dem Fahrer bildlich angezeigt. Solche nicht einsehbaren Bereiche können beispielsweise geneigte Steigungs- oder Gefällestrecken darstellen, die bedingt durch die Fahrzeuglängsneigung die Sicht des Fahrers einschränken. Durch die Umfeldüberwachung können auch Objekte in nicht einsehbaren Bereichen erfasst werden, um Kollisionen zu vermeiden.
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Aus
DE 10 2008 062 534 A1 ist eine Überwachungsvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, die eine Kamera im Frontbereich des Fahrzeuges und eine Anzeigevorrichtung im Sichtfeld des Fahrers umfasst. Die Kamera ist bei Veränderung der Fahrzeuglängsneigung in vertikaler Richtung automatisch schwenkbar und ist zentriert am Kühlergrill des Fahrzeuges angeordnet. Die in dem Frontbereich des Fahrzeugs angeordnete Kamera wird bei einer Veränderung einer Fahrzeuglängsneigung automatisch derart vertikal geschwenkt, dass ein vorgegebener Winkel der Kamera zu einer horizontalen Ebene konstant bleibt.
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KR 20000031836 (A) beschreibt ein Verfahren zur Kollisionsvermeidung, in dem ein Objekt, das sich im vorderen oder hinteren Teil des Fahrzeuges in einen Kreisverkehr oder auf einer Steigung annähert, mithilfe eines Servo-Kamerasystems erkannt wird.
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Aus
DE 10 2008 036 009 A1 ist ein Verfahren zum Schutz eines Fahrzeuges vor Kollisionen in einem Park- und Rangierbereich bekannt, wobei das Fahrzeug eine Umfeldsensorik zur Detektion von Objekten im Umfeld des Fahrzeuges aufweist. Der Parkhausassistent bestimmt mittels der Umfeldsensorik den Kollisionsbereich des Fahrzeuges und stellt diesen in einer Multifunktionsanzeige dar.
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Bei den vorstehend beschriebenen Systemen können zwar eine Überwachung eines nicht einsehbaren Bereichs sowie gegebenenfalls eine Objektdetektion erfolgen. Allerdings bleibt es für den Fahrer insbesondere in Fahrsituationen, die das Befahren einer geneigten Fahrbahn umfassen, nur bedingt möglich, die geneigte Fahrbahn einzusehen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren in einem Fahrassistenzsystem eines Fahrzeugs zum vorausschauenden Überwachen einer Fahrbahn, die einen ersten Fahrbahnabschnitt gefolgt von einem zweiten Fahrbahnabschnitt aufweist, wobei sich bei einem Übergang von dem ersten Fahrbahnabschnitt zu dem zweiten Fahrbahnabschnitt eine Steigung negativ ändert, vorgeschlagen, in dem Umfelddaten betreffend den zweiten Fahrbahnabschnitt durch eine Umfeldsensorik des Fahrzeugs, bevor dieses beim Übergang vom ersten Fahrbahnabschnitt zum zweiten Fahrbahnabschnitt einen Neigungswechsel vollzieht, erfasst werden; und Informationen betreffend den zweiten Fahrbahnabschnitt, basierend auf den Umfelddaten, an einen Fahrer angezeigt werden.
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Im Rahmen der Erfindung ist der Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Fahrbahnabschnitt auf die Fahrtrichtung des Fahrzeuges bezogen. Hierbei kann der erste Fahrbahnabschnitt einen im Wesentlichen flachen oder einen ansteigenden Fahrbahnabschnitt umfassen. Damit die Steigungsänderung beim Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Fahrbahnabschnitt negativ ist, kann auf einen flachen ersten Fahrbahnabschnitt ein abfallender zweiter Fahrbahnabschnitt folgen. Ist der erste Fahrbahnabschnitt ansteigend, so kann eine negative Steigungsänderung für einen im Wesentlichen flachen oder einen abfallenden zweiten Fahrbahnabschnitt folgen.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet ein im Wesentlichen flacher Fahrbahnabschnitt einen Fahrbahnabschnitt, der eine Fahrbahnlängsneigung bzw. einer Fahrbahnsteigung von weniger als 5% aufweist. Hierbei ist die Fahrbahnlängsneigung bzw. einer Fahrbahnsteigung durch den Tangens des Neigungswinkels oder auf ein rechtwinkliges Dreieck bezogen durch den Quotienten aus Gegenkathete und Ankathete bestimmt. Ein abfallender oder ansteigender Fahrbahnabschnitt weist dagegen eine Fahrbahnlängsneigung bzw. einer Fahrbahnsteigung von mehr als 5%, vorzugsweise von mehr als 10% und besonders bevorzugt zwischen 10 und 20% auf. Im vorliegenden Zusammenhang weist ein ansteigender Fahrbahnabschnitt eine positive Steigung auf. Ein abfallender Abschnitt dagegen weist eine negative Steigung auf. Eine negative Steigungsänderung umfasst also Änderungen, bei denen sich das Fahrzeug von einem ansteigenden Fahrbahnabschnitt auf einen flachen oder abfallenden Fahrbahnabschnitt bewegt. Auch der Übergang von einem flachen Fahrbahnabschnitt auf einen absteigenden Fahrbahnabschnitt ergibt eine negative Steigungsänderung. Der im Wesentlichen flache, der abfallende oder der ansteigende Fahrbahnabschnitt können ferner entlang einer geraden Fahrbahn oder in einem Winkel abzweigend aufeinander folgen.
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Ein Neigungswechsel beschreibt im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Veränderung der Fahrzeugneigung bei der Überfahrt von dem ersten Fahrbahnabschnitt auf den zweiten Fahrbahnabschnitt. Dabei beginnt der Neigungswechsel bezogen auf das Fahrzeug, sobald die in Fahrtrichtung erste Radachse des Fahrzeuges den Scheitelpunkt zwischen den beiden Fahrbahnabschnitten erreicht hat. Danach nimmt die Fahrzeuglängsneigung zu, bis die in Fahrtrichtung letzte Radachse des Fahrzeuges den Scheitelpunkt überquert hat und die Fahrzeuglängsneigung im Wesentlichen der Fahrbahnlängsneigung des zweiten Fahrbahnabschnitts entspricht.
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In einer Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Umfelddaten betreffend den zweiten Fahrbahnabschnitt erfasst, bevor und während das Fahrzeug beim Übergang vom ersten Fahrbahnabschnitt zum zweiten Fahrbahnabschnitt einen Neigungswechsel vollzieht. Die Umfelddaten betreffend den zweiten Fahrbahnabschnitt können durch Umfeldsensorik am Fahrzeug erfasst werden, wobei die Umfeldsensorik mindestens einen Umfeldsensor umfasst. Als Umfeldsensoren können insbesondere Ultraschallsensoren, Radarsensoren, optische Sensoren wie ein oder mehrere Kamera(s) oder eine Kombination von verschiedenen Umfeldsensoren eingesetzt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Umfelddaten durch Umfeldsensorik erfasst, die so ausgerichtet ist, dass die Umfelddaten zumindest teilweise eine Fahrbahnoberfläche des zweiten Fahrbahnabschnitts umfassen. Dies kann je nach Einbauhöhe der Umfeldsensoren beziehungsweise des Umfeldsensors und dem Betrag der Steigungsänderung vor, spätestens jedoch ab Vollziehen des Neigungswechsels realisiert werden. Dabei ist der Punkt maßgebend, ab dem der Erfassungsbereich einer der Umfeldsensoren beziehungsweise des Umfeldsensors zumindest teilweise die Fahrbahnoberfläche des zweiten Fahrbahnabschnitts umfasst.
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Beispielsweise kann der mindestens eine Umfeldsensor fixiert in einer vordefinierten Stellung zur Fahrbahnoberfläche hin ausgerichtet sein. Auf diese Weise kann die Fahrbahnoberfläche des zweiten Fahrbahnabschnitts abhängig von der Einbauhöhe des mindestens einen Umfeldsensors und dem Betrag der Steigungsänderung zumindest teilweise erfasst werden, bevor der Neigungswechsel vollzogen wird. Alternativ kann ein Umfeldsensor zumindest in der vertikalen Richtung verschwenkbar gelagert sein, um den mindestens einen Umfeldsensor vor dem Auftreten einer Steigungsänderung zur Fahrbahnoberfläche hin zu verschwenken. Das Verschwenken kann dabei manuell oder selbsttätig erfolgen. Für ein selbsttätiges Verschwenken können beispielsweise kontinuierlich während einer Fahrt des Fahrzeuges Umfelddaten erfasst werden, die einer Verarbeitungseinheit zur Verfügung gestellt werden. Diese Umfelddaten können im Hinblick auf beispielsweise eine bevorstehende Steigungsänderung ausgewertet werden. Dazu können insbesondere Stereovideos genutzt werden. In Reaktion auf einen bevorstehenden beispielsweise abfallenden oder ansteigenden Fahrbahnabschnitt kann der mindestens eine Umfeldsensor selbsttätig ausgerichtet werden, so dass die Umfelddaten bevor und/oder während der Neigungswechsel zumindest teilweise die Fahrbahnoberfläche des zweiten Fahrbahnabschnitts umfassen.
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Die Umfelddaten betreffend den zweiten Fahrbahnabschnitt können durch mindestens einen optischen Sensor, vorzugsweise einen optischen Sensor erfasst werden. Hierbei kann beispielsweise eine Kamera oder ein Infrarotsensor als optischer Sensor fungieren.
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Vorzugsweise werden die Umfelddaten betreffend den zweiten Fahrbahnabschnitt durch eine Frontkamera erfasst, die mittig an der Fahrzeugfront, beispielsweise an der Stoßstange oder am Kühlergrill, angebracht ist. Die Frontkamera kann insbesondere ein Weitwinkelobjektiv oder ein Fischaugenobjektiv umfassen, um auch ein seitlich gelegenes Umfeld zu erfassen.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Umfelddaten betreffend den zweiten Fahrbahnabschnitt aus einem Umfeld vor dem Fahrzeug erfasst. Das Umfeld vor dem Fahrzeug kann in der horizontalen Komponente einen vor dem Fahrzeug gelegenen Bereich abdecken, der sich zumindest teilweise in einen seitlich von dem Fahrzeug gelegenen Bereich erstreckt. Vorzugweise deckt das erfasste Umfeld einen Winkelbereich von 220°, besonders bevorzugt einen Winkelbereich von 180° vor dem Fahrzeug ab. In der vertikalen Komponente kann das Umfeld vor dem Fahrzeug zumindest teilweise die Fahrbahnoberfläche des zweiten Fahrbahnabschnitts abdecken.
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In einer weiteren Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Umfelddaten einer Verarbeitungseinheit zur Verfügung gestellt und im Hinblick auf Objekte auf der zweiten Fahrbahn ausgewertet. Dabei können dem Fachmann bekannte Verfahren zur Objektdetektion eingesetzt werden. Beispielsweise können Umfelddaten, die ein Bild oder eine Bildsequenz einer Kamera beinhalten, durch Bildverarbeitung wie Histogramm-Analyse im Hinblick auf Objekte untersucht werden, die sich auf dem zweiten Fahrabschnitt befinden.
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Die Informationen betreffend den zweiten Fahrbahnabschnitt können den Fahrbahnverlauf des zweiten Fahrbahnabschnitts und/oder Objekte auf dem zweiten Fahrbahnabschnitt betreffen. Diese Informationen können dem Fahrer beispielsweise auf einem Display in einem Sichtfeld des Fahrers angezeigt werden. Weiterhin kann in Reaktion auf Objekte, die sich auf dem zweiten Fahrabschnitt befinden, eine optische, akustische und/oder haptische Warnung an den Fahrer ausgegeben werden. Beispielsweise kann eine graphische Warnung auf dem Display im Sichtfeld des Fahrers angezeigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Warnton über Lautsprecher ertönen. Haptische Warnungen können durch Vibrationen im Fahrersitz oder am Lenkrad realisiert werden.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann als Erweiterung von bereits vorhandenen Subsystemen des Fahrassistenzsystems eingesetzt werden. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Lösung im Rahmen eines Rückfahrkamerasystems implementiert werden, wobei das Display je nach Fahrtrichtung das Bild beziehungsweise die Bildsequenz der Front- oder Rückkamera(s) anzeigen kann.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Computerprogramm vorgeschlagen, gemäß dem eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird. Bei der Computereinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Modul zur Implementierung eines Fahrerassistenzsystems, oder eines Subsystems hiervon, in einem Fahrzeug handeln. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, etwa auf einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Speichermedium oder in Zuordnung zu einer Computereinrichtung oder auf einer entfernbaren CD-ROM, DVD oder einem USB-Stick. Zusätzlich oder alternativ kann das Computerprogramm auf einer Computereinrichtung wie etwa einem Server zum Herunterladen bereitgestellt werden, z.B. über ein Datennetzwerk wie etwa das Internet oder eine Kommunikationsverbindung wie etwa eine Telefonleitung oder eine drahtlose Verbindung.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Fahrassistenzsystem zum vorausschauenden Überwachen einer Fahrbahn, die einen ersten Fahrbahnabschnitt gefolgt von einem zweiten Fahrbahnabschnitt aufweist, wobei sich beim Übergang von dem ersten Fahrbahnabschnitt zu dem zweiten Fahrbahnabschnitt eine Steigung negativ ändert, vorgeschlagen, das eine Umfeldsensorik zum Erfassen von Umfelddaten betreffend den zweiten Fahrbahnabschnitt, bevor das Fahrzeug beim Übergang vom ersten Fahrbahnabschnitt zum zweiten Fahrbahnabschnitt einen Neigungswechsel vollzieht, und eine Komponente zum Anzeigen von Informationen betreffend den zweiten Fahrbahnabschnitt an einen Fahrer umfasst.
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Das erfindungsgemäße Fahrassistenzsystem ist vorzugsweise zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens geeignet. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystems ist die Umfeldsensorik zu einer Fahrbahnoberfläche hin ausgerichtet oder ausrichtbar. Die Umfeldsensorik kann mindestens eine als Frontkamera eingesetze Kamera umfassen, die ein vor einer Fahrzeugfront gelegenes Fahrzeugumfeld erfasst. Vorzugsweise ist die mindestens eine Frontkamera nach vorne und unten, also zur Fahrbahnoberfläche hin, ausgerichtet oder ausrichtbar.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystems wird die mindestens eine Frontkamera auch als Seitenkamera zur Erfassung eines seitlichen Fahrzeugumfeldbereiches eingesetzt. Die Umfeldsensorik kann mindestens eine Frontkamera und mindestens zwei Seitenkameras umfassen, die zur Erfassung eines vor der Fahrzeugfront gelegenen Bereiches sowie jeweils zur Erfassung eines linken bzw. rechten seitlichen Fahrzeugumfeldbereiches ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Frontkamera mit einem Weitwinkelobjektiv oder einem Fischaugenobjektiv ausgestattet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystems umfasst das Fahrassistenzsystem ein Rückfahrkamerasystem. In erfindungsgemäßem Fahrassistenzsystem kann insbesondere die Anzeigekomponente zur Anzeige von Umfelddaten genutzt werden, die entweder von einer Rückfahrkamera und/oder von einer Frontkamera stammen. Hierbei kann die Anzeigekomponente insbesondere so ausgestaltet sein, dass diese bei Rückwärtsfahrt auf der Rückfahrkamera basierende Daten und bei Vorne/Abwärtsfahrt auf der Frontkamera basierende Daten ausgibt.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung ermöglicht es dem Fahrer eines Fahrzeuges einen nicht einsehbaren Bereich einzusehen. Somit können Fahrbahnen, die beispielsweise einen abfallenden oder ansteigenden Fahrbahnabschnitt umfassen, vor Befahren des zweiten Abschnittes eingesehen werden und der Fahrer kann vorausschauend die Fahrbahn überwachen. Denn der Bereich vor dem Fahrzeug ist in den meisten Fällen durch die Motorhaube nicht für den Fahrer einsehbar.
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Auf diese Weise kann der Fahrer den bevorstehenden Streckenverlauf einschätzen und schon vor Befahren des zweiten Fahrabschnitts die notwendigen Maßnahmen wie Regulierung der Geschwindigkeit treffen, um diesen sicher zu Befahren. Zusätzlich werden etwaige Objekte wie Hindernisse, Personen oder Fahrbahnbegrenzungen auf dem zweiten Fahrbahnabschnitt frühzeitig erkannt und ein Umfahren kann sichergestellt werden. Wird das Umfeld des Fahrzeuges in einem Bereich überwacht, der sich vor und seitlich des Fahrzeuges erstreckt, können nicht nur unmittelbar vor dem Fahrzeug liegende nachfolgende Fahrbahnabschnitte sondern auch abzweigende Fahrbahnabschnitte frühzeitig eingesehen werden.
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Insbesondere in Parkhäusern oder bei der Fahrt auf Landstraßen treten regelmäßig Fahrbahnabschnitte mit beispielsweise einer abfallenden Steigung auf, die für den Fahrer wegen der Motorhaube nicht einsehbar sind. In solchen Situationen unterstützt das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Fahrassistenzsystem den Fahrer, indem ihm schon frühzeitig Einblick in den bevorstehenden Streckenabschnitt gewährt wird.
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Fahrassistenzsysteme umfassen üblicherweise Komponenten zur Überwachung des Fahrzeugumfeldes, die es erlauben die erfassten Umfelddaten anzuzeigen, zu analysieren und zu verarbeiten. Insbesondere kann die erfindungsgemäß vorgeschlagenene Lösung in einem Fahrassistenzsystem mit einem Rückfahrsystem integriert werden und ein bereits vorhandenes Display zusätzlich genutzt werden. Dies gilt auch für andere Systeme, insbesondere solche die Seitenkameras einsetzen.
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Da für die Realisierung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kaum beziehungsweise – je nach Ausführung – keine zusätzlichen Hardware Komponenten erforderlich sind, kann diese vergleichsweise einfach und kostengünstig implementiert werden, wobei auch eine Implementierung als Nachrüstbausatz denkbar ist. Insbesondere beim Einsatz einer Frontkamera, die auch einen seitlich des Fahrzeuges gelegenen Bereich erfasst, kann die Anzahl der notwendigen Komponenten minimiert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden nunmehr anhand der beigefügten Figuren eingehender beschrieben. Hierbei zeigen:
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1 ein mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem ausgerüstetes Fahrzeug in einer beispielhaften Fahrsituation;
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2 ein mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem ausgerüstetes Fahrzeug in der beispielhaften Fahrsituation gemäß 1, wobei das Fahrzeug auf einen abfallenden Fahrbahnabschnitt zufährt;
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3 ein mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem ausgerüstetes Fahrzeug in der beispielhaften Fahrsituation gemäß 1, wobei das Fahrzeug in einen abfallenden Fahrbahnabschnitt einfährt;
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4 ein mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem ausgerüstetes Fahrzeug in einer weiteren beispielhaften Fahrsituation, wobei der abfallende Fahrbahnabschnitt in einem Winkel abzweigt;
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5 in Form eines Flussdiagramms einer Arbeitsweise des Fahrerassistenzsystems aus 1 bis 4.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist schematisch eine Fahrsituation angedeutet, in der sich eine Fahrzeug 100 auf einer Fahrbahn 110 in einem Parkhaus, auf einer Landstraße oder im Gelände befindet. Die Fahrbahn 110 umfasst einen im Wesentlichen flachen Fahrbahnabschnitt 112 und einen abfallenden Fahrbahnabschnitt 114, wobei sich das Fahrzeug 100 bei der in 1 gezeigten Situation auf dem geraden Fahrbahnabschnitt 112 befindet. Der darauffolgende, abfallende Fahrbahnabschnitt 114 kann beispielsweise eine abfallende Rampe in einem Parkhaus sein, die zwischen verschiedenen Parkebenen zu passieren ist. Auf dem abfallenden Fahrbahnabschnitt 114 befinden sich Hindernisse 120, die den Fahrweg beeinflussen.
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Das Fahrzeug 100 ist mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Fahrassistenzsystem 104 ausgerüstet, das unter anderem eine Frontkamera 106, ein Display 108 im Sichtfeld des Fahrers sowie eine zentrale Verarbeitungseinheit 105 umfasst. Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Fahrassistenzsystem 104, wird der Fahrer beim Befahren einer Fahrbahn 110 mit abfallendem Fahrbahnabschnitt 114 unterstützt, indem dem Fahrer schon frühzeitig, bevor ein Neigungswechsel vollzogen wird, den für den Fahrer nicht einsehbaren Bereich auf dem abfallenden Fahrbahnabschnitt 114 angezeigt wird.
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Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Fahrassistenzsystem 104, wird der Fahrer auch in der umgekehrten Situation unterstützt (nicht dargestellt), in der sich das Fahrzeug 100 von einem ansteigenden Fahrbahnabschnitt 114 auf einen flachen oder abfallenden Fahrbahnabschnitt zubewegt. Denn auch hier kann dem Fahrer schon frühzeitig, bevor ein Neigungswechsel vollzogen wird, der für den Fahrer nicht einsehbare Bereich auf dem flachen oder abfallenden Fahrbahnabschnitt 112 angezeigt werden.
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Bewegt sich das Fahrzeug 100 auf den abfallenden Fahrbahnabschnitt 114 zu, befindet sich das Fahrzeug 100 zunächst auf dem flachen Fahrbahnabschnitt 112 bevor der Neigungswechsel des Fahrzeuges 100 auf den abfallenden Fahrbahnabschnitt 114 erfolgt. In dieser Fahrsituation wird das Sichtfeld 118 des Fahrers durch die vorgelagerte Motorhaube 102 eingeschränkt. Die Sicht des Fahrers auf die Fahrbahn 110 und insbesondere den abfallenden Fahrbahnabschnitt 114 wird dadurch erschwert oder gar verhindert. Folglich kann der Fahrer den vor ihm liegenden, abfallenden Fahrabschnitt 114 aus der in 1 gezeigten Perspektive nicht direkt einsehen. Auch die Hindernisse 120, welche den Fahrweg entlang des abfallenden Fahrabschnitts 114 behindern, können aus der in 1 gezeigten Perspektive nicht vor der Einfahrt auf die abfallende Fahrbahn 114 vom Fahrer wahrgenommen werden.
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Um dem Fahrer Einsicht in den abfallenden Fahrbahnabschnitt 114 zu ermöglichen und eine Kollision mit den Hindernissen 120 zu verhindern, sieht das erfindungsgemäße Fahrassistenzsystem 110 eine Frontkamera 106 vor. Die Frontkamera 106 ist mittig am Kühlergrill oder der Stoßstange des Fahrzeuges 100 angebracht. Zusätzlich ist die Frontkamera 106 nach unten zur Fahrbahn 110 hin geneigt. In dieser Ausrichtung umfasst der Erfassungsbereich 122 der Frontkamera 106 den abfallenden Fahrbahnabschnitt 114 ab einer bestimmten Entfernung zum Scheitelpunkt 130 zwischen den Fahrbahnabschnitten 112 und 114. Dabei ist es entscheidend, was die Sichteinschränkung des Fahrers verursacht. So ist bei einer großen Entfernung des Fahrzeuges 100 zum abfallenden Abschnitt 114 der Scheitelpunkt 130 selbst verantwortlich, was nicht durch Sensorik überwunden werden kann.
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Je geringer dagegen die Entfernung des Fahrzeuges 100 zu dem Scheitelpunkt 130 wird, desto mehr wird die Sichteinschränkung, wie in 1 (oder den 2 und 3) gezeigt, durch die Motorhaube verursacht. Diese Einschränkung der Sicht kann durch erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung überwunden werden. Die Kamera 106 ist dabei entweder in einer vordefinierten Stellung ausgerichtet oder passt sich während der Fahrt selbsttätig an die Fahrsituation an. Sinnvoll ist es, wenn bei Annäherung an den Scheitelpunkt 130 zwischen den Fahrabschnitten 112 und 114 die Sensorik, also die Frontkamera, den Scheitelpunkt 130 spätestens ab dem Zeitpunkt erfasst, wenn dieser für den Fahrer durch die Motorhaube abgedeckt wird. Der Zeitpunkt hängt dabei unter anderem von der Fahrzeuggeometrie, der Sitzposition und der Fahrergröße ab. Ab diesem Zeitpunkt kann die Sensorik Bereiche erfassen, die ansonsten für den Fahrer zu keinem Zeitpunkt einsehbar sind.
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Aus der in 1 gezeigten Perspektive erstreckt sich der Erfassungsbereich 122 der Kamera 106 in der vertikalen Ebene entlang der Fahrbahn 110 von einem Punkt vor dem Fahrzeug 100 bis zu einem von der Motorhaube verdeckten Bereichs des abfallenden Fahrbahnabschnitts 114. Die Hindernisse 120 auf dem abfallenden Fahrbahnabschnitt 114 werden somit von der Kamera 106 erfasst. Die erfassten Daten werden der zentralen Verarbeitungseinheit 105 bereitgestellt, die die von der Kamera 106 bereitgestellte Information wie ein Bild oder eine Bildersequenz weiterverarbeitet.
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Das von der Frontkamera 106 aufgenommene Bild oder die Bildsequenz wird über die zentrale Verarbeitungseinheit 110 an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) umfassend ein Display 108 im Sichtfeld des Fahrers weitergeleitet und dem Fahrer angezeigt. Damit dem Fahrer während der Fahrt immer die Momentansicht des abfallenden Fahrbahnabschnitts 114 angezeigt wird, stellt die Frontkamera 106 kontinuierlich aktualisierte Bilddaten zur Verfügung, die auf dem Display 108 dargestellt werden. So kann der Fahrer trotz des eingeschränkten Sichtfeldes 118 den abfallenden Fahrbahnabschnitt 114 schon vor vollzogenem Neigungswechsel einsehen und die vor ihm liegende Fahrbahn 110 vor Einfahrt in den abfallenden Fahrbahnabschnitt 114 überwachen.
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Die Bilddaten der Frontkamera 106 werden weiterhin in der zentralen Verarbeitungseinheit 110 ausgewertet. So können Verfahren zur Bildverarbeitung eingesetzt werden, die das Detektieren der Hindernisse 120 ermöglichen. Ein Histogramm beispielsweise visualisiert die Verteilung der Helligkeitswerte eines Bildes, wovon auf Objekte 120 auf der Fahrbahn 110 geschlossen werden kann. Zusätzlich kann durch die kontinuierliche Überwachung mit Hilfe der Frontkamera 106 zwischen statischen und dynamischen Objekten unterschieden werden. Werden die Hindernisse 120 oder wenigstens eines der Hindernisse 120 im Rahmen eines solchen Verfahrens erkannt, so wird ein Warnsignal generiert, das weiteren Subsystemen des Fahrassistenzsystems 104 zur Verfügung gestellt werden kann.
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Beispielsweise kann die zentrale Verarbeitungseinheit 110 das Warnsignal einer MenschMaschine-Schnittstelle (HMI) umfassend ein Display 108 und/oder Lautsprecher bereitstellen, die akustische beziehungsweise optische Warnungen an den Fahrer aussenden. Auch haptische Warnungen wie Vibrationen am Lenkrad können dazu dienen den Fahrer auf die Gefahrensituation hinzuweisen.
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Neben dem HMI kann das Warnsignal auch anderen Subsystemen des Fahrassistenzsystems 104 zur Verfügung gestellt werden. Beispiele für solche Subsysteme könnten ein Notbremssystem oder eine Einheit zum selbsttätigen Durchführen von Fahrmanövern sein. Auf diese Weise kann eine Kollision zwischen dem Fahrzeug 100 und den Hindernissen 120 ohne Mitwirken des Fahrers verhindert werden.
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In 2 ist die Fahrsituation analog zu 1 dargestellt, wobei sich das Fahrzeug 100 kurz vor dem Scheitelpunkt 130 zwischen flachem und abfallendem Fahrbahnabschnitt 112, 114 befindet. Auch in dieser Situation unterstützt das erfindungsgemäß vorgeschlagene Fahrassistenzsystem 104 gemäß 1 den Fahrer, indem der nicht einsehbare Bereich entlang des abfallenden Fahrbahnabschnitts 114 durch die Frontkamera 106 in einem Display 108 dargestellt wird.
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3 zeigt analog zu 1 und 2 ein Fahrzeug 100, das sich auf einer Fahrbahn 110 mit einem im Wesentlichen flachen Fahrbahnabschnitt 112 und einen abfallenden Fahrbahnabschnitt 114 befindet. Im Unterschied zu 1 und 2, befindet sich das Fahrzeug 100 bei der in 3 gezeigten Situation mit der ersten Radachse 124 auf dem abfallenden Fahrbahnabschnitt 114.
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In 4 ist eine weitere beispielhafte Fahrsituation angedeutet, in der sich eine Fahrzeug 100 auf einer Fahrbahn 110 in einem Parkhaus oder im Gelände befindet. Im Unterschied zu 1 bis 3 befindet sich der abfallende Fahrbahnabschnitt 114 in Fahrtrichtung in einem Bereich seitlich zum Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 nährt sich folglich einem in einem Winkel abzweigenden abfallenden Fahrbahnabschnitt 114 und muss auf den abfallenden Fahrbahnabschnitt 114 einbiegen. In dieser Fahrsituation kann das Sichtfeld 118 des Fahrers durch Hindernisse wie parkende Fahrzeuge oder Wandbegrenzungen seitlich des abfallenden Fahrbahnabschnitt bzw. der Rampe 114 eingeschränkt oder gar völlig verwehrt werden.
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Um den Fahrer auch in der in 4 dargestellten Situation zu unterstützen, umfasst das erfindungsgemäße Fahrassistenzsystem 104 eine Frontkamera 106 mit Weitwinkelobjektiv. Auf diese Weise erstreckt sich der Erfassungsbereich 122 der Frontkamera 106 auch auf das Umfeld seitlich vor dem Fahrzeug 100. Durch die zur Fahrbahnoberfläche hin geneigte Ausrichtung der Frontkamera 106, fällt der abfallende Fahrbahnabschnitt 114 in den seitlichen Erfassungsbereich 122 der Frontkamera 106.
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Die Bilddaten der Frontkamera 106 werden wie vorstehend beschrieben kontinuierlich aktualisiert und auf dem Display 108 eines HMI im Sichtfeld des Fahrers dargestellt. Somit kann der Fahrer schon vor Einbiegen auf die Rampe den Fahrbahnabschnitt 114 einsehen. Dies ermöglicht es, dass der Fahrer den nicht unmittelbar einsehbaren Bereich einsehen und vorrausschauend überwachen kann. Insbesondere statische oder dynamische Objekte können frühzeitig vom Fahrer erkannt werden und so Gefahrensituationen vorgebeugt werden.
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Neben der Darstellung der Bilddaten von der Frontkamera 106 werden diese Daten in einer Verarbeitungseinheit 110 beispielsweise im Hinblick auf Objekte ausgewertet. In Reaktion auf ein erfasstes Objekt wird ein Warnsignal erzeugt, das andere Subsysteme des Fahrassistenzsystems triggern kann. Beispielsweise kann bei der Detektion eines Hindernisses auf dem Fahrweg 110 ein Notbremssystem des Fahrassistenzsystems 104 den sofortigen Stillstand des Fahrzeuges 100 initiieren. Eine andere Möglichkeit ist das selbsttätige Durchführen eines Ausweichmanövers, um eine Kollision zwischen einem Hindernis 120 und dem Fahrzeug 100 zu verhindern.
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In alternativen Ausführungsformen kann ein vor und seitlich des Fahrzeuges 100 gelegener Bereich durch eine Frontkamera 106 und zwei Seitenkameras erfasst werden. Hierbei erfasst die Frontkamera 106 den vor dem Fahrzeug 100 gelegenen Bereich und die Seitenkameras erfassen jeweils den linken bzw. rechten seitlichen Bereich.
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In 5 ist ein Flussdiagram zur Verdeutlichung des Zusammenspiels der funktionalen Komponenten des Fahrerassistenzsystems 104 angedeutet. Bei der Kamera 106 kann es sich um einen optischen Sensor wie sie für einen Parkassistenten oder ein sonstiges Fahrassistenz-Subsystem eingesetzt werden handeln. Die Verarbeitungseinheit 110 dient zur Ansteuerung der Kamera 106, Bildauswertung sowie zur Ansteuerung von Subsystemen des Fahrassistenzsystems 104. Eine Arbeitsweise der in 1 bis 4 gezeigten Komponenten wird anhand des Flussdiagrams 200 in 3 beschrieben.
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Bezogen auf die in 1 oder 4 skizzierten Situationen arbeiten die gezeigten Komponenten zusammen, um dem Fahrer Einsicht in einen abfallenden Fahrbahnabschnitt 114 zu gewähren. In Schritt 202 nimmt die Kamera 106 ein Bild oder eine Bildsequenz eines vor dem Fahrzeug 100 gelegenen Bereiches auf (in 1 bis 4 ist ein Blickfeld 122 der Kamera 106 angedeutet). Die Verarbeitungseinheit steuert hierzu die Kamera 106 im Bezug auf ihre Ausrichtung entsprechend an und nimmt das Bild repräsentierende Daten von der Kamera 106 entgegen. Auf diese Weise erfasst die Kamera 106 das Umfeld des Fahrzeuges 100 bevor und/oder während eines Neigungswechsels zwischen dem geraden Fahrbahnabschnitt 112 und dem darauffolgenden abfallenden Fahrbahnabschnitt 114, wobei der abfallende Fahrbahnabschnitt 114 in dem erfassten Umfeld der Kamera 106 zumindest teilweise enthalten ist.
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Weiterhin kann die Verarbeitungseinheit 110 in Schritt 202 das aufgenommene Bild auf das Vorhandensein eines Hindernisses auswerten. Basierend auf der durchgeführten Auswertung generiert die Verarbeitungseinheit 110 entsprechende Signale und kann diese für einen Schritt 204 an weitere Komponenten des Fahrassistenzsystems 104 weiterleiten.
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In Schritt 204 kommuniziert die Verarbeitungseinheit 110 Informationen betreffend des erfassten Umfeldes an den Fahrer oder Subsysteme des Fahrassistenzsystems 104. Beispielsweise kann ein Bremssystem oder ein anderes im Fahrassistenzsystem 104 enthaltenes Subsystem des Fahrzeugs 100 angesteuert werden. Insbesondere leitet die Verarbeitungseinheit 110 ein Bild (Bildsequenz) an ein HMI 108 weiter, das der Darstellung des Bildes dient.
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind äquivalent auf die Situation übertragbar, in der sich das Fahrzeug 100 von einem ansteigenden Fahrbahnabschnitt 114 auf einen flachen oder absteigenden Fahrbahnabschnitt 112 zubewegt. Denn auch hier kann dem Fahrer schon frühzeitig, bevor der Neigungswechsel vollzogen wird, der Bereich des flachen Fahrbahnabschnitts 112 angezeigt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt; vielmehr sind innerhalb des durch die anhängenden Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008062534 A1 [0004]
- KR 20000031836 [0005]
- DE 102008036009 A1 [0006]
