DE102011087781A1

DE102011087781A1 - Verfahren und System zur Verminderung von Unfallschäden bei einer Kollision zwischen zwei Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102011087781A1
Application number: DE102011087781A
Authority: DE
Inventors: Philipp Lehner; Michael Schumann; Volker NIEMZ; Pascal Kanter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2013-06-06
Also published as: CN103987604A; WO2013083343A1; EP2788239A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Unfallschäden bei einer Kollision zwischen einem ersten Fahrzeug (30) und einem sich von hinten dem ersten Fahrzeug (30) nähernden zweiten Fahrzeug (35), wobei eine Kollisionsüberwachungseinrichtung (9) im ersten Fahrzeug (30) eine unvermeidbare Kollision feststellt, wobei die Kollisionsüberwachungseinrichtung (9) im ersten Fahrzeug (30) eine Information über die unvermeidbare Kollision an eine Steuereinrichtung (11) des ersten Fahrzeugs (30) weitergibt und wobei die Steuereinrichtung (11) des ersten Fahrzeugs (30) den Motor des ersten Fahrzeugs (30) entkoppelt und eine Bremse des ersten Fahrzeugs (30) löst. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrerassistenzsystem zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Verminderung von Unfallschäden bei einer Kollision zwischen einem ersten Fahrzeug und einem sich dem ersten Fahrzeug von hinten nähernden zweiten Fahrzeug.
DE 10 2009 025 607 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung einer Kollision eines sich bewegenden Fahrzeugs, wobei eine Umgebung hinter dem Fahrzeug überwacht und wobei beurteilt wird, ob es durch ein sich von hinten näherndes Objekt zu einer Heckkollision kommen kann. Bei der Feststellung einer kritischen Situation wird zur Vermeidung der Kollision automatisch eine Reaktion eingeleitet. Das Dokument beschreibt eine an einem Stauende vorliegende Situation, bei der ein Fahrer bestrebt ist, das eigene Fahrzeug möglichst früh zum Stehen zu bringen, wodurch ein zu schnell fahrendes Fahrzeug im verbleibenden Raum nicht mehr abbremsen kann. Die Maßnahmen zur Kollisionsvermeidung umfassen ein gezieltes Nachlassen der Bremse, damit so nah wie möglich an das vorausfahrende Fahrzeug herangefahren werden kann und eine automatisch eingeleitete Ausweichbewegung in Freiräume zur Seite des Fahrzeugs.
In vielen Fällen kann das Nachfolgefahrzeug jedoch aufgrund schlechter Sichtverhältnisse oder aufgrund unvorhergesehener Verkehrsvorkommnisse wie beispielsweise einem überraschenden Spurwechsel des heranfahrenden Fahrzeugs oder auch bei einer scharfen Kurve erst spät erkannt werden. Die Ausweichbewegung des Fahrzeugs ist nur dann eine erfolgreiche Maßnahme gegen die Kollision, wenn vor der Heckkollision ausreichend Zeit dazu verbleibt, alle hierfür erforderlichen Maßnahmen zu treffen. Die Maßnahmen umfassen ein Lösen der Bremse, eine Einkupplung eines Gangs und einen nachfolgenden Beschleunigungsstoß mit einem gezielten Lenken in einen zuvor detektierten Freiraum. Oft verbleibt zu wenig Zeit, um diese Reaktionen auszuführen. In dem Fall, dass zu einer Ausweichbewegung angesetzt wird und diese nicht vollständig ausgeführt wird, trifft das herannahende Fahrzeug auf das sich langsam bewegende Fahrzeug. Das Fahrzeug erfährt beim Auftreffen eine starke Deformation in seinem Heckbereich, da ein großer Teil der kinetischen Energie des herannahenden Fahrzeugs unelastisch in Verformungsenergie umgewandelt wird. Die Erschütterungen durch die Verformung wirken unmittelbar auf den Insassen des ersten Fahrzeugs.
Es besteht ein besonderes Interesse daran, alternative Maßnahmen für den Fall einer unausweichlichen Kollision zwischen einem ersten Fahrzeug und einem sich dem ersten Fahrzeug von hinten nähernden zweiten Fahrzeug zu entwickeln, welche Unfallschäden bei den Insassen der Fahrzeuge und an den betreffenden Fahrzeugen vermindern.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach dem Anspruch 1 und durch ein Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen nach dem Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Erfindung bietet eine Lösung für ein beispielsweise an einem Stauende auftretendes Problem, bei welchem ein schnell auffahrendes Fahrzeug auf ein langsam rollendes oder bereits stehendes Fahrzeug trifft. Die Erfindung sieht eine Abkehr von der Lehre vor, dass auch in der Situation der unmittelbar bevorstehenden Kollision eine Ausweichbewegung des Fahrzeugs angesetzt wird, obwohl nicht genug Zeit dafür verbleibt. Vielmehr wird erfindungsgemäß angegeben, welche Maßnahmen zu treffen sind, um die Unfallschäden effektiv zu vermindern.
Demnach ist vorgesehen, dass eine Kollisionsüberwachungseinrichtung des ersten Fahrzeugs eine unvermeidbare Kollision feststellt und die Kollisionsüberwachungseinrichtung des ersten Fahrzeugs eine Information über die unvermeidliche Kollision, d. h. den unvermeidlichen Auffahrunfall oder im Folgenden auch Heckcrash, an eine Steuereinrichtung des ersten Fahrzeugs weitergibt und die Steuereinrichtung des ersten Fahrzeugs den Motor des ersten Fahrzeugs entkoppelt und eine Bremse, insbesondere alle Bremsen des ersten Fahrzeugs löst.
Vorteile der Erfindung
Im Vergleich mit einem Fahrzeug, welches mit angezogenen Bremsen und/oder mit eingelegtem Gang von einem auffahrenden Fahrzeug getroffen wird, bedeutet eine Entkopplung und ein Lösen der Bremse, dass die Wucht des Aufpralls verringert wird, indem ein Teil der kinetischen Energie des nachfolgenden Fahrzeugs nach den Regeln des elastischen Stoßes in kinetische Energie des stehenden bzw. langsam sich fortbewegenden ersten Fahrzeugs umgewandelt wird, d. h. von diesem aufgenommen wird. Das herannahende Fahrzeug wird nach dem Aufprall weniger stark abgebremst als wenn es auf Fahrzeug mit angezogenen Bremsen und/oder mit eingelegtem Gang trifft und führt unter besonders günstigen Umständen nach dem Aufprall einen Teil seiner kinetischen Energie von vor dem Aufprall mit.
Je nach Ausführungsform der Erfindung kann die Entkopplung des Gangs unter Gebrauch der Kupplung erfolgen oder ohne Gebrauch der Kupplung. Ein Gebrauch der Kupplung kann beispielsweise dann erfolgen, wenn ermittelt wurde, dass hierfür genügend Zeit verbleibt. Wird der Gang ohne Gebrauch der Kupplung gelöst, dann kommt es zu einem Verschleiß an der Kupplung, die Entkopplung erfolgt dagegen schneller.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Umgebung des Fahrzeugs erfasst wird. Die Umgebungserfassung kann dabei beispielsweise durch ein Radarsystem, ein Ultraschallsystem, ein Lasersystem, ein Videokamerasystem, ein Lidar-System oder durch eine Kombination der Systeme erfolgen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass Freiräume in der erfassten Umgebung des Fahrzeugs ermittelt werden. Ein Freiraum kann als ein in einem Zug erreichbarer Ort definiert sein, d. h., dass das Fahrzeug ohne Vor- und Rücksetzen von einer aktuellen Position in den Freiraum überführt werden kann. Einem ermittelten Freiraum kann eine Ausweichrichtung zugeordnet sein, welche als die Richtung definiert sein kann, in welche sich das Fahrzeug zuerst bewegen muss, um in den ermittelten Freiraum überführt werden zu können.
In einer Ausführungsform der Erfindung richtet die Steuereinrichtung des ersten Fahrzeugs bei Detektion eines unvermeidlichen Heckcrashes die Räder in eine Ausweichrichtung aus.
Dabei wird ein Eingriff in das Lenksystem des Fahrzeugs vorgenommen, so dass die Reifen in die Richtung eines ermittelten Freiraums ausgerichtet werden.
In dem Fall, dass geradeaus vor dem Fahrzeug ein Freiraum ermittelt wurde, werden die Räder bevorzugt geradeaus ausgerichtet. Wird ein Freiraum linksseitig oder rechtsseitig ermittelt, so werden die Räder entsprechend nach links oder nach rechts ausgerichtet. In dem Fall, wenn vor dem Fahrzeug sowohl links als auch in der Mitte als auch rechts alles frei ist, wird bevorzugt der Weg geradeaus gewählt und/oder kein Eingriff in die Räderstellung vorgenommen. In dem Fall, dass das Fahrerassistenzsystem feststellt, dass eine Ausweichung nach rechts und nach links, jedoch nicht nach vorne möglich ist, werden die Räder bevorzugt in die rechte Ausweichrichtung ausgerichtet, wo üblicherweise mit weniger Verkehrsfluss gerechnet werden kann, zur Vermeidung eventueller weiterer Kollisionen. Bevorzugt werden bei der Ermittlung der Ausweichrichtung Informationen eines Spurassistenten und/oder Informationen aus einer digitalen Straßenkarte verwendet.
Durch die Einstellung der Räder in eine günstige Richtung, d. h. in die bevorzugte Ausweichrichtung kann verhindert werden, dass das Fahrzeug in eine Mehrfachkollision verwickelt wird, wobei es beispielsweise zwischen einem voranfahrenden Fahrzeug und dem sich schnell von hinten nähernden Fahrzeug eingequetscht wird. Diese Situation ist besonders zu vermeiden, da hierdurch unmittelbar aufeinanderfolgend mehrere einander entgegengesetzte Beschleunigungen auf die Körper der Insassen wirken, so dass sie sehr leicht ernsthafte Verletzungen davontragen.
In einer Ausführungsform berücksichtigt die Freiraumüberwachungseinrichtung die zu erwartende Wucht des Aufpralls und die dadurch zu erwartende Geschwindigkeitsaufnahme des ersten Fahrzeugs bei der Ermittlung des Freiraums. Im Falle eines sich sehr schnell herannahenden Fahrzeugs kann ein sehr großer Freiraum nötig sein, um das Fahrzeug nach dem Aufprall zum Stehen zu bringen.
In einer Ausführungsform der Erfindung setzt die Steuereinrichtung des ersten Fahrzeugs einen Blinker des ersten Fahrzeugs in eine Ausweichrichtung. Bevorzugt wird der Blinker in dem Moment gesetzt, wenn eine Ausrichtung der Räder in die Ausweichrichtung erfolgt, so dass dem Fahrer des schnell heranfahrenden Fahrzeugs signalisiert wird, in welche Richtung das erste Fahrzeug ausgerichtet ist und ausweichen wird. Es wird erwartet, dass der Fahrer des heranfahrenden Fahrzeugs daraufhin als Reflex mit seinem Lenkrad die entgegengesetzte Richtung einschlägt, so dass es zu einer möglichst geringen Kollision, d. h. zu einem möglichst geringen Impulsübertrag zwischen den Fahrzeugen kommt und ein Frontalcrash vermieden wird.
Die Entkopplung des Motors, insbesondere ohne Eingriff in die Kupplung, und das Lösen der Bremsen sind innerhalb sehr kurzer Zeit ausführbar. Diese Maßnahmen bedeuten für das Fahrzeug erste Maßnahmen zur Vorbereitung auf die bevorstehende Kollision. Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren angewendet, wenn eine TTC („time to collision”), d. h. eine Zeit bis zur bevorstehenden Kollision kleiner als 3 Sekunden, besonders bevorzugt kleiner als 2 Sekunden oder kleiner als 1 Sekunde ist. In diesem Fall wird die Entkopplung des Motors und das Lösen der Bremse vorzugsweise innerhalb von 3 Sekunden, besonders bevorzugt innerhalb von 2 Sekunden oder innerhalb von 1 Sekunde ausgeführt.
Die TTC kann in kurzen Zeitintervallen von einer Dauer zwischen 0,1 s bis 1 s periodisch berechnet werden und die Maßnahme kann dann ausgelöst werden, wenn die TTC einen festgelegten, als kritisch geltenden Wert unterschreitet, beispielsweise 3 Sekunden, 2 Sekunden oder 1 Sekunde. Ein Wert kann dann als kritisch gelten, wenn eine Ausweichmöglichkeit des nachfolgenden Fahrzeugs nicht mehr möglich ist, wobei die Kritikalität der TTC von der Relativgeschwindigkeit des auffahrenden Fahrzeugs bezüglich des stehenden oder sich langsam fortbewegenden Fahrzeugs abhängen kann. Beispielsweise kann eine TTC, die kleiner als 10 Sekunden aber größer als 5 Sekunden oder größer als 4 Sekunden oder größer als 3 Sekunden ist, als unkritisch angesehen werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung gibt die Kollisionsüberwachungseinrichtung in einem Fall, dass ausreichend Zeit für ein Ausweichmanöver verbleibt, eine Information an die Steuereinrichtung weiter, wobei die Steuereinheit das Ausweichmanöver ausführt. Das Ausweichmanöver umfasst bevorzugt eine Überführung des ersten Fahrzeugs in einen präferierten Freiraum. Falls eine Ausweichbewegung räumlich und zeitlich möglich ist, wird diese also in jedem Fall vorgezogen. Die Ausweichbewegung wird dabei bevorzugt durch ein Lösen der Bremse, dann eine Einkupplung eines Gangs und einen nachfolgenden Beschleunigungsstoß mit einem gezielten Lenken in den zuvor ermittelten Freiraum ausgeführt. Wenn mehrere Freiräume zur Verfügung stehen, wird ein Freiraum präferiert, d. h. aus den mehreren ausgewählt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird während einer eingeleiteten Ausweichbewegung die TTC weiter periodisch von dem stehenden bzw. langsam fahrenden Fahrzeug überwacht und die Maßnahmen ausgeführt, d. h. der Motor entkoppelt, die Bremse gelöst, die Räder in eine Ausweichrichtung ausgerichtet und ein Blinker gesetzt, sobald ein vorgegebener kritischer TTC-Wert unterschritten wird und unterhalb eines festgelegten Wertes von beispielsweise 3 Sekunden, 2 Sekunden oder 1 Sekunde liegt.
Ein Ausweichmanöver kann einen Beschleunigungsstoß, d. h. einen Gasstoß umfassen. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Relativgeschwindigkeit der Fahrzeuge untereinander verringert wird, so dass beim Aufprall ein geringerer Impuls vom nachfolgenden Fahrzeug auf das stehende oder langsam fahrende Fahrzeug übertragen wird. Bei einer Ausweichbewegung in einen seitlichen Freiraum wird darüberhinaus erreicht, dass das nachfolgende Fahrzeug das stehende oder langsam fahrende Fahrzeug nicht frontal trifft, sondern etwas seitlich versetzt, d. h. im Idealfall seinen Impuls nicht vollständig überträgt, sondern einen Teil der Geschwindigkeit nach dem Aufprall in eine andere Richtung davonträgt.
Nach einer Ausführungsform des Verfahrens wird berücksichtigt, ob ein Seitenverkehr möglich ist. Falls ein Seitenverkehr möglich ist, werden die erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht ausgeführt, d. h. der Motor nicht entkoppelt, die Bremse nicht gelöst, die Räder nicht in eine Ausweichrichtung ausgerichtet und die Blinker nicht gesetzt. Beispielsweise kann dies dadurch geschehen, dass festgestellt wird, ob sich das erste Fahrzeug außerhalb einer Verkehrskreuzung befindet. Wenn beispielsweise das erste Fahrzeug vor einer Ampel steht, könnte sich die Unfallgefahr erhöhen, wenn das Fahrzeug auf eine befahrene Kreuzung gestoßen wird. In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren nur auf Autobahnen angewendet und bevorzugt in Stausituationen, was beispielsweise aus Informationen über den Verkehr und/oder Information über GPS bekannt sein kann. In einer alternativen Ausführungsform wird ein Seitenverkehr vom ersten Fahrzeug detektiert, wobei dabei die Daten einer Umgebungsüberwachung verwendet werden können, um eine Kritikalität des Seitenverkehrs zu bestimmen. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen können dann auch im Bereich von Kreuzungen ausgeführt werden, wenn sichergestellt ist, dass kein potentiell gefährlicher Seitenverkehr existiert.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird dem Fahrer angezeigt, dass eine Kollision unmittelbar bevorsteht, so dass dieser selbst die aus seiner Sicht erforderlichen Maßnahmen ergreifen kann. In dem Fall, dass der Fahrer sich zu einem Ausweichmanöver entschließt, ist die Aktion des Fahrerassistenzsystems übersteuerbar, d. h. insbesondere, dass ein Gang eingelegt werden kann und die Ausrichtung der Räder in eine dem System günstig erscheinende Richtung vom Fahrer übersteuert werden kann. Bei einer Übersteuerung der Ausweichausrichtung der Räder durch den Fahrer wird außerdem die Blinkrichtung der Reaktion des Fahrers angepasst wird, d. h. insbesondere, dass der Blinker umgesetzt wird, wenn der Fahrer sich für eine andere günstige Richtung entschließt als das System.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Berechnung der TTC durch eine Auswertung einer Skalierungsänderung des sich nähernden Fahrzeugs in einer Folge von Videobildern einer Rückkamera. Die Auswertung der Skalierungsänderung basiert bevorzugt auf Auswertung einer Pixelvergrößerung des Bildes des sich nähernden Fahrzeugs.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform verwendet ein Trackingmodul Fahrspurinformationen beim Matching des sich nähernden Fahrzeugs in der Folge von Videobildern der Rückkamera.
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. ein Datennetzwerk wie etwa das Internet oder eine Kommunikationsverbindung wie etwa eine Telefonleitung oder eine drahtlose Verbindung.
Weiterhin ist ein Fahrerassistenzsystem zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren vorgesehen, welches eine Einrichtung zur Rückraumüberwachung aufweist, und welches eine Komponente zur Bestimmung einer Kollisionsgefahr aus Daten der Einrichtung zur Rückraumüberwachung, d. h. eine Kollisionsüberwachungseinrichtung, auch ein Kollisionsüberwachungsmodul, aufweist und welches eine Steuerungseinrichtung aufweist, welche ausgebildet ist, in Abhängigkeit von Daten der Komponente zur Bestimmung einer Kollisionsgefahr einen Eingriff in die Fahrzeugsteuerung vorzunehmen, insbesondere einen Motor zu entkoppeln und eine Bremse zu lösen. Bevorzugt kann die Steuerungseinrichtung auch die Räder ausrichten und den Blinker betätigen. Besonders bevorzugt kann die Steuerungseinrichtung zusätzlich auch eine Beschleunigung durch einen Gasstoß ausführen und eine Überführung des Fahrzeugs in einen zuvor detektierten Freiraum ausführen, d. h. während eines Gasstoßes die Lenkung des Fahrzeugs übernehmen.
Bei bereits vorhandenen Rückfahrkameras sind zur Implementierung der Erfindung prinzipiell keine zusätzlichen Hardwarekomponenten erforderlich. Die Einrichtung zur Rückraumüberwachung kann aber auch als Ultraschallsystem, Lasersystem oder Lidar-System ausgebildet sein oder eine Kombination der Systeme umfassen.
Bevorzugt umfasst das Fahrerassistenzsystem ein Freiraumüberwachungsmodul. Bevorzugt hat das Freiraumüberwachungsmodul Zugriff auf Daten einer Einrichtung zur Erfassung der Umgebung, beispielsweise ein Kamerasystem, Ultraschallsystem, Lasersystem oder Lidar-System oder eine Kombination der Systeme. Wird ein Freiraumüberwachungsmodul beispielsweise schon bei einem Parkassistenten verwendet, so können entsprechende Berechnungsmodule wiederverwendet werden, was die Implementierungskosten verringert.
Das Fahrerassistenzsystem umfasst oder hat Zugriff auf ein Modul zur Verarbeitung von GPS-Daten. Das Fahrerassistenzsystem umfasst außerdem oder hat Zugriff auf ein Modul zur Verarbeitung von Spurinformationen, d. h. ein Spurassistenzmodul. Die Daten der Spurinformation und die GPS-Daten können von dem Freiraumüberwachungsmodul zur Bestimmung von Freiräumen in der Umgebung verwendet werden. Daten der Spurinformation und die GPS-Daten können vom Trackingmodul auch zur Detektion und zur Bestimmung der Bewegung des nachfolgenden Fahrzeugs verwendet werden.
Bevorzugt wird durch die Steuerungseinrichtung zumindest eine Bremse gelöst und der Motor entkoppelt, bevor die Daten des Freiraumüberwachungsmoduls überprüft werden, ob ein Freiraum besteht, so dass eine Reaktion unabhängig von den Berechnungen des Freiraumüberwachungsmoduls unmittelbar erfolgen kann.
Die Komponente zur Bestimmung einer Kollisionsgefahr aus Daten der Einrichtung zur Rückraumüberwachung kann ein Kollisionsüberwachungsmodul sein, welches beispielsweise auch von einem Backover-Avoidance-Modul, d. h. ein Modul zur Vermeidung von Kollisionen beim Rücksetzen, verwendet werden kann. Wenn ein Backover-Avoidance-Modul besteht, so können entsprechende Berechnungsmodule für eine erfindungsgemäße Fahrerassistenz wiederverwendet werden, was die Implementierungskosten verringert.
Weitere Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
2 eine an einem Stauende vorliegende Situation in Draufsicht mit einem stehenden Fahrzeug und einem sich nähernden schnell fahrenden Fahrzeug,
3 ein Bild einer Rückfahrkamera von einem sich nähernden Fahrzeug und
4 ein weiteres Bild einer Rückfahrkamera des sich nähernden Fahrzeug zu einem späteren Zeitpunkt.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung umfasst Komponenten zur Erfassung einer Umgebung eines Fahrzeugs, welche hier beispielsweise eine Rückkamera 1, ein Rückultraschallsystem 2, eine Frontkamera 3 und eine Seitenkamera 4 umfassen können, deren Signale einer Datenverarbeitungseinrichtung 5 zugeführt werden. Die Frontkamera 3 und die Seitenkamera 4, welche beispielsweise als „Side-View-Assistant-Kamera”, im Folgenden auch als SVA-Kamera bezeichnet, oder als „Surround-View-System”-Kamera, im Folgenden auch als SVS-Kamera bezeichnet, ausgebildet sein kann, eignen sich besonders bei einer Freiraumüberwachung, welche gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist.
Kernstück der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist eine im Fahrzeug angeordnete Datenverarbeitungsvorrichtung 5, die ein Signalverarbeitungsmodul 6 umfasst, in welchem die Signale der Umgebungssensorik 1, 2, 3, 4 empfangen und verarbeitet werden.
Das Signalverarbeitungsmodul 6 umfasst Untermodule in Form eines Trackingmoduls 7 und eines Datenfusionsmoduls 8. Das Trackingmodul 7 ist dazu geeignet, Objekte zu klassifizieren und über die Zeit zu verfolgen, um eine Eigenbewegung der Objekte zu erkennen. Insbesondere erkennt das Trackingmodul 7 nachfolgende Fahrzeuge, welche beispielsweise durch die Rückkamera 1 aufgenommen werden.
Um die Objektplausibilisierung zu erhöhen, werden die Daten der Rückkamera 1 mit den Daten des Rückultraschallsystems 2 und weiterer Erfassungssysteme der rückwärtigen Umgebung wie Laser- oder Lidar-Systeme im Datenfusionsmodul 8 zusammengeführt. Ziel ist es, eine möglichst genaue Bestimmung der Abstände und der Relativgeschwindigkeiten der detektierten Objekte, insbesondere auffahrender Fahrzeuge zu erhalten.
Diese Informationen, nämlich die Lage des Objekts auf dem Bild und der Abstand des Objekts zu dem Ego-Fahrzeug zu bestimmten Zeitpunkten werden einem Kollisionsüberwachungsmodul 9 zugeführt. Das Kollisionsüberwachungsmodul 9 empfängt darüber hinaus Daten aus einem Eigendatenmodul 10, welche dazu dienen, die Daten der Umgebungssensorik zu ergänzen und eine Aussage über Relativabstände und Relativgeschwindigkeiten zwischen den Fahrzeugen zu plausibilisieren.
Das Kollisionsüberwachungsmodul 9 umfasst ein TTC-Modul, welches aus den Daten der Hecksensorik und aus den Eigendaten eine Zeit TTC bis zu einer bevorstehenden Kollision errechnet, sobald ein sich näherndes Fahrzeug durch das Signalverarbeitungsmodul 6 detektiert wurde. In dem Fall, dass das Kollisionsüberwachungsmodul 9 feststellt, dass eine kritische TTC festgestellt oder bzw. bei periodischer Messung unterschritten wurde, gibt das Kollisionsüberwachungsmodul eine entsprechende Information an eine Steuereinrichtung 11 weiter, welche ihrerseits aktiv in Fahrzeugsysteme eingreifen kann. Eine kritische TTC kann beispielsweise 3 Sekunden, 2 Sekunden oder 1 Sekunde sein. Weiterhin berechnet das Kollisionsüberwachungsmodul 9, ob Seitenverkehr möglich ist. Hierzu kann das Kollisionsüberwachungsmodul 9 Daten einer digitalen Karte eines Navigationssystems 18, wie beispielsweise Informationen über den Ort und die Ausrichtung des Fahrzeugs empfangen.
Weiterhin ist ein Freiraumüberwachungsmodul 17 vorgesehen, welches Daten von dem Signalverarbeitungsmodul 6 und von dem Eigendatenmodul 10 empfangen kann. Das Freiraumüberwachungsmodul 17 kann außerdem an ein Spurassistenzmodul gekoppelt sein, welches bereits Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs verarbeitet hat. Weiterhin kann das Freiraumüberwachungsmodul 17 Daten einer digitalen Karte des Navigationssystems 18, wie beispielsweise Informationen über den Ort und die Ausrichtung des Fahrzeugs empfangen. Die aus der digitalen Karte verfügbare Information über die Straßenart, insbesondere darüber, ob eine Autobahn, eine Schnellstraße, eine einspurige Straße oder eine mehrspurige Straße befahren wird, kann von dem Freiraumüberwachungsmodul 17 berücksichtigt werden.
Weiterhin ist eine Steuerungseinrichtung 11 vorgesehen, welche Daten von dem Kollisionsüberwachungsmodul 9 und von dem Freiraumüberwachungsmodul 17 empfangen kann. Die Steuerungseinrichtung 11 steuert eine Bremseinrichtung 12 an, sowie eine Motorkupplung 13, eine Lenkeinrichtung 14, eine Blinkeinrichtung 15 und eine Gaseinrichtung 16 und greift in hierdurch aktiv in das Fahrzeugsystem ein. Welche Maßnahme die Steuerungseinrichtung 11 ergreift, hängt von den Situationen ab, welche durch das Kollisionsüberwachungsmodul 9 und das Freiraumüberwachungsmodul 17 beschrieben werden, d. h. von den der Steuereinrichtung 11 übergebenen Daten, welche sich in Situationen klassifizieren. Bei einer kritischen TTC mit einem unmittelbar bevorstehenden Aufprall entkuppelt die Steuerungseinrichtung 11 den Motor, löst die Bremse, richtet die Räder in die Ausweichrichtung aus und setzt den Blinker entsprechend. Bei einer nicht kritischen TTC kann die Steuerungseinrichtung 11 ein Ausweichmanöver durchführen. Die Ausweichrichtung wird durch die Daten des Freiraumüberwachungsmoduls 17 angegeben.
2 zeigt eine typische, an einem Stauende auf einer Autobahn vorliegende Situation in Draufsicht. Ein erstes an einem Stauende befindliches Fahrzeug 30, welches mit einer gemäß 1 dargestellten Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestattet ist, befindet sich an einem Stauende als letztes Fahrzeug in einer mittleren Spur 31. Die Autobahn ist dreispurig ausgebildet und die mittlere Spur 31 liegt zwischen einer linker Spur 32 und einer rechten Spur 33, welche rechtsseitig weiter durch einen Seitenstreifen 34 begrenzt wird. Ein weiteres Fahrzeug 35 nähert sich mit großer Geschwindigkeit von hinten dem Fahrzeug 30, wobei die Relativgeschwindigkeit der Fahrzeuge 30, 35 durch einen Pfeil 36 dargestellt ist. In der dargestellten Situation steht ein Crash, d. h. ein Auffahrunfall unmittelbar bevor. Die Geschwindigkeit 36 des herannahenden Fahrzeugs 35 ist zu groß, als dass das Fahrzeug 35 vor dem ersten Fahrzeug 30 zum Stehen kommen könnte.
Durch eine Rückkamera 36 des ersten Fahrzeugs 30 wird das heranfahrende Fahrzeug 35 aufgenommen und die digitalen Bilder der Datenverarbeitungseinrichtung 5 des ersten Fahrzeugs 30 übermittelt. Das Kollisionsüberwachungsmodul 9 des ersten Fahrzeugs 30 berechnet aus den empfangenen Bilddaten und/oder weiteren Daten etwa eines rückwärtigen Ultraschallsystems und/oder weiteren Daten eines rückwärtig angeordneten Radarsystems und/oder Lidar-Systems eine TTC, d. h. eine Zeit bis zur Kollision.
Weiterhin sind an dem ersten Fahrzeug 30 eine Frontkamera 37 sowie zwei Seitenkameras 38, 39 vorgesehen, welche Daten über die seitliche und vordere Umgebung des Fahrzeugs 30 ermitteln. Der Erfassungsbereich der Frontkamera 37 ist durch einen Lichtkegel 40 dargestellt, die Erfassungsbereiche der Seitenkameras 38, 39 sind durch zwei weitere Lichtkegel 41, 42 dargestellt. Die von der Frontkamera 37 und den Seitenkameras 38, 39 erfassten Bilder werden dem Signalverarbeitungsmodul 6 der Datenverarbeitungseinrichtung 5 des ersten Fahrzeugs 30 übermittelt, welches daraus Informationen über die in der Umgebung angeordneten Objekte, insbesondere Fahrspurinformationen und Informationen über weitere Fahrzeuge extrahiert. Durch die Frontkamera 37 werden in der in 2 beispielhaft dargestellten Situation in der mittleren Spur 31 zumindest ein vor dem Fahrzeug befindliches Fahrzeug 43 und unter Umständen, falls die Perspektive das erlaubt, ein weiteres Fahrzeug 44 aufgenommen sowie ein weiteres Fahrzeug 45 in der linken Spur 32 und ein weiteres Fahrzeug 47 in der rechten Fahrzeugspur 33. Im Erfassungsbereich 41 der Seitenkamera 38 befindet sich kein Fahrzeug. Im Erfassungsbereich 42 der rechten Seitenkamera 39 befindet sich ebenfalls kein Fahrzeug. Die Daten der Kameras 37, 38, 39 werden im Datenfusionsmodul 8 zusammengefasst, so dass hinreichende Sicherheit über den Ort und Geschwindigkeit der erfassten Fahrzeuge 44, 45, 47 besteht. Im Freiraumüberwachungsmodul 17 werden aus den von dem Signalverarbeitungsmodul 6 extrahierten Daten und unter Verwendung weiterer o. g. Informationen Freiräume ermittelt. Zwei Freiräume, welche durch das Freiraumüberwachungsmodul ermittelt wurden, sind in gestrichelten Linien mit den Bezugszeichen 48 und 52 dargestellt. Ein erster Freiraum 48 befindet sich in der linken Spur 32 vor dem Fahrzeug 30 und ein zweiter Freiraum 52 befindet sich in der rechten Spur 33 vor dem Fahrzeug 30. Das Freiraumüberwachungsmodul erstellt eine Präferenzliste der ermittelten Freiräume 48, 52 und übergibt dem Steuerungsmodul einen präferierten Freiraum. Im dargestellten Fall kann das beispielsweise der Freiraum 52 in der rechten Spur 33 sein, da von dem Freiraum ausgehend der Seitenstreifen 34 leicht zu erreichen ist.
Ein beispielsweise dem Freiraumüberwachungsmodul 17 zugeordnetes Modul berechnet einen Überführungsweg 49 von der aktuellen Position des Fahrzeugs 30 auf den Freiraum 48. Wenn das Kollisionsüberwachungsmodul 9 eine TTC errechnet, welche oberhalb eines bestimmten Grenzwerts liegt, etwa oberhalb von 10 Sekunden, 9 Sekunden, 8 Sekunden, 7 Sekunden, 6 Sekunden, 5 Sekunden, 4 Sekunden, 3 Sekunden, dann steuert die Steuereinrichtung 11 die Bremseinrichtung 12, Motorkupplung 13, Lenkrichtung 14, Blinkrichtung 15 und Gaseinrichtung 16 derart, dass eine Überführung des Fahrzeugs auf den präferierten Freiraum 52 erfolgt. Die Bewegung ist jederzeit vom Fahrer des Fahrzeugs übersteuerbar und unterbrechbar, so dass dieser jederzeit die vollkommene Kontrolle über sein Fahrzeug 30 behält.
Wird von dem Kollisionsüberwachungsmodul 9 festgestellt wurde, dass eine TTC unterhalb eines bestimmten Grenzwertes liegt, beispielsweise 3 Sekunden, 2 Sekunden oder 1 Sekunde, dann wird die Steuereinrichtung die Bremseinrichtung 12 so steuern, dass der Motor entkoppelt wird und die Bremsen gelöst werden. Die Steuereinrichtung wird darüber hinaus die Lenkeinrichtung 14 derart steuern, dass die Reifen, welche hier schematisch mit dem Bezugszeichen 50 dargestellt sind, in Richtung des präferierten detektierten Freiraums 52 zeigen. Die Steuereinrichtung wird darüber hinaus die Blinkeinrichtung 15 steuern, so dass ein rechter Blinker gesetzt wird, um dem Fahrer des sich näherenden Fahrzeugs 35 anzuzeigen, dass das Fahrzeug eine Ausweichrichtung nach rechts gewählt hat. Wenn der Fahrer des sich nähernden Fahrzeugs 35 richtig reagiert, dann wird er das Fahrzeug 35 nach links lenken, so dass er noch ausweicht oder so dass zumindest die Richtung des Impulsübertrags auf das erste Fahrzeug 30 möglichst mit der Ausrichtung der Reifen 50 übereinstimmt.
Anhand der 3 und 4 soll erläutert werden, wie anhand der Daten des rückwärtigen Videosystems die TTC berechnet wird. 3 zeigt eine Aufnahme einer Rückkamera 36 des sich herannahenden Fahrzeugs 35 zu einem Zeitpunkt T1, beispielsweise in der in der 2 dargestellten Situation. Weiterhin dargestellt sind Fahrspurmarkierungen 62, 63 der Fahrspur 31, in welcher sich das erste Fahrzeug 30 befindet. 4 zeigt ein Bild 61, welches zu einem etwas späteren Zeitpunkt von der Rückkamera 36 aufgenommen wird. In dem Bild 61 erscheint das Fahrzeug 35 um einen Skalierungsfaktor größer, da das Fahrzeug 35 inzwischen nähergekommen ist.
Durch digitale Bildverarbeitung kann aus dem ersten Bild 60 eine erste scheinbare Breite s₁ des herannahenden Fahrzeugs 35 extrahiert werden und aus dem zweiten Bild 61 eine zweite scheinbare Breite s₂. Aus der DE 10 2007 049 706 A1 ist bekannt, wie sich ausgehend von den beiden Bildern die TTC zu T_TTC = ☐t·s₁/(s₂ – s₁) berechnet, wobei ☐t die Zeit zwischen den zwei Bildaufnahmezeitpunkten bemisst.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann das in der DE 10 2007 049 706 A1 beschriebene Verfahren zur Bestimmung der TTC umfassen, welches unter Anwendung des Gaußschen Satzes eine sehr genaue Berechnung der TTC erlaubt. Anstelle dessen oder darüber hinaus wird erfindungsgemäß auch eine Berechnung auf der Zählung von Pixeln einer bestimmten Farbe in einer Umgebung durchgeführt, nachdem eine Objektklassifizierung erfolgt ist. Beispielsweise haben die Frontscheinwerfer 64 des Fahrzeugs 35 eine verschiedene Farbe als ihre Umgebung. Durch Auszählen der Pixel mit der gleichen oder einer ähnlichen Farbe eines typischen Pixels innerhalb des Frontscheinwerfers kann eine scheinbare Größe des Frontscheinwerfers bestimmt werden und aus der Auswertung mehrerer Bilder die TTC berechnet werden. Gleiches gilt für weitere Objekte in der Silhouette des Fahrzeugs 35, beispielsweise die Reifen 66 oder die Windschutzscheibe 65, welche in den Bildern 60, 61 sichtbar sind.
Bei der Objektklassifizierung können die durch die Rückkamera 36 aufgenommenen Fahrspuren 62, 63 zum Matching des herannahenden Fahrzeugs 35 auf den Bildern verwendet werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich das Fahrzeug 35 in aufeinander folgenden Bildern wahrscheinlich in der selben Spur 31 befindet, so dass eine Auswertung der Bilder sich zunächst auf die Spur 31 beschränken kann, in welcher das Fahrzeug 35 auf einem vorigen Bild befunden hat. Wenn das Fahrzeug 35 in derselben Spur 31 detektiert wurde, kann das Trackingmodul die Objektsuche abbrechen, andernfalls werden weitere Bildbereiche gescannt. Hierdurch wird eine schnellere Berechnung der TTC ermöglicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009025607 A1 [0002]
DE 102007049706 A1 [0053, 0054]

Claims

Verfahren zur Verminderung von Unfallschäden bei einer Kollision zwischen einem ersten Fahrzeug (30) und einem sich dem ersten Fahrzeug von hinten nähernden zweiten Fahrzeug (35), wobei eine Kollisionsüberwachungseinrichtung (9) des ersten Fahrzeugs (30) eine unvermeidbare Kollision feststellt, wobei die Kollisionsüberwachungseinrichtung (9) des ersten Fahrzeugs (30) eine Information über die unvermeidbare Kollision an eine Steuereinrichtung (11) des ersten Fahrzeugs (30) weitergibt und wobei die Steuereinrichtung (11) des ersten Fahrzeugs (30) den Motor des ersten Fahrzeugs (30) entkoppelt und eine Bremse des ersten Fahrzeugs (30) löst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (11) des ersten Fahrzeugs (30) die Räder (50) des ersten Fahrzeugs (30) in eine Ausweichrichtung ausrichtet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (11) des ersten Fahrzeugs (30) einen Blinker des ersten Fahrzeugs (30) in eine Ausweichrichtung setzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionsüberwachungseinrichtung (9) in einem Fall, dass ausreichend Zeit für ein Ausweichmanöver verbleibt, eine Information an die Steuereinrichtung (11) weitergibt, wobei die Steuereinheit (11) das Ausweichmanöver ausführt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausweichmanöver eine Überführung (51) des ersten Fahrzeugs (30) in einen präferierten Freiraum (52) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass berücksichtigt wird, ob ein Seitenverkehr möglich ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine TTC-Berechnung durch eine Auswertung einer Skalierungsänderung des sich nähernden Fahrzeugs (35) in einer Folge von Videobildern (60, 61) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der Folge von Videobildern (60, 61) ein Trackingmodul (7) Fahrspurinformationen verwendet.
Computerprogramm zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird.
Fahrerassistenzsystem zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend die folgenden Komponenten: – einer Einrichtung (1, 2) zur Rückraumüberwachung, – einer Komponente (9) zur Bestimmung einer Kollisionsgefahr aus Daten der Einrichtung (1, 2) zur Rückraumüberwachung, – einer Steuerungseinrichtung (11), welche ausgebildet ist, in Abhängigkeit von Daten der Komponente (9) zur Bestimmung der Kollisionsgefahr einen Eingriff in die Fahrzeugsteuerung vorzunehmen, insbesondere einen Motor zu entkoppeln und eine Bremse zu lösen.