DE102011101708A1

DE102011101708A1 - Verfahren und Steuermittel zum automatischen Steuern eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011101708A1
Application number: DE102011101708A
Authority: DE
Inventors: Uwe BONNE
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2012-11-22

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Steuern eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, wobei in einem Modus zum automatischen Steuern eine Verkehrswahrnehmung eines Fahrzeugführers auf Basis einer Eingabe des Fahrzeugführers überwacht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Steuern eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, sowie ein Steuermittel zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, können automatisch gesteuert werden. Hierunter wird vorliegend insbesondere ein autonomes oder teilautonomes Steuern wie insbesondere eine automatische Geschwindigkeitsregelung, Abstandsregelung, Fahrspurregelung, Einparkhilfe und/oder Fahrzeugverfolgung eines vorausfahrenden Fahrzeugs, eine sogenannte „elektronische Deichsel”, verstanden. Insbesondere wird unter einem automatischen Steuern vorliegend eine Steuerung verstanden, bei der ein Fahrzeugführer ein Lenkmittel wie insbesondere ein Lenkrad oder -knüppel loslassen kann oder muss („Hands-Free-Driving” HFD).
Aus der DE 197 43 024 A1 ist es bekannt, während eines Modus zum automatischen Steuern eine Telematikanwendung, beispielsweise ein elektronisches Schachspiel, auf regelmäßige Eingaben des Fahrzeugführers zu überwachen.
Damit kann jedoch nur eine aktive Präsenz des Fahrzeugführers festgestellt werden, der seine Aufmerksamkeit auf die Telematikanwendung und nicht auf den Verkehr richtet.
Auch beim automatischen Steuern kann es jedoch zweckmäßig oder sogar notwendig sein, dass der Fahrzeugführer den Verkehr wahrnimmt. So muss er beispielsweise bei einer automatischen Geschwindigkeitsregelung den vorausfahrenden Verkehr, bei einem Fahrspurwechsel während einer Fahrspurregelung den rückwärtigen Verkehr beobachten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein automatisches Steuern eines Kraftfahrzeugs zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 12 stellt ein Steuermittel unter Schutz, das zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Dabei kann ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere als Recheneinrichtung, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, als Programm, vorzugsweise Programmmodul, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführt, wenn es in einer Recheneinrichtung ausgeführt wird, und/oder als Speichermedium, insbesondere Datenträger, mit einem solchen Programm(modul). Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch oder wahlweise ausschließlich in einem Modus zum automatischen Steuern eine Verkehrswahrnehmung eines Fahrzeugführers auf Basis einer Eingabe des Fahrzeugführers überwacht. Wird dabei festgestellt, dass die Verkehrswahrnehmung nicht vorliegt oder nicht ausreicht, was als Fehlschlagen der Überwachung bezeichnet wird, kann in einer bevorzugten Ausführung automatisch eine vorgegebene Reaktion ausgelöst werden. Insbesondere kann eine visuelle Warnung, etwa ein Aufleuchten oder eine Farbänderung einer Anzeige, eine akustische Warnung, etwa ein Alarmton, und/oder eine haptische Warnung, etwa ein Rütteln eines Fahrzeugführersitzes und/oder eines Lenkmittels wie eines Lenkrades oder -knüppels, erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann das Kraftfahrzeug automatisch gelenkt und/oder gebremst, insbesondere angehalten, werden.
Unter einer Verkehrswahrnehmung wird vorliegend insbesondere eine optische bzw. visuelle Wahrnehmung einer Umgebung des Fahrzeugs verstanden, insbesondere einer Fahrbahn, anderer Verkehrsteilnehmer und/oder von Hindernissen.
Die Verkehrswahrnehmung kann insbesondere dadurch überwacht werden, dass eine Eingabeaufforderung, die optisch in einem oder verschiedenen Verkehrssichtfeldern, insbesondere einer Windschutzscheibe und/oder einem Spiegel des Kraftfahrzeugs, ausgegeben wird, mit einer Eingabe des Fahrzeugführers verglichen wird. Dabei kann insbesondere geprüft werden, ob die Eingabe des Fahrzeugführers eine richtige, d. h. vorgegebene Reaktion auf die Eingabeaufforderung darstellt. Insbesondere kann geprüft werden, ob der Fahrzeugführer eine Eingabeaufforderung durch eine Eingabe quittiert. Somit kann sichergestellt werden, dass der Fahrzeugführer das Verkehrssichtfeld wahrgenommen hat, da er nur dann auf die dort ausgegebene Eingabeaufforderung richtig reagieren kann. Unter einem Verkehrssichtfeld wird vorliegend insbesondere ein Ausschnitt eines Bildes der Umgebung des Fahrzeugs verstanden, wie es etwa eine Windschutz-, Seiten- und/oder Rückscheibe und/oder ein Außen- und/oder Innenrückspiegel, aber auch ein Monitor einer fahrzeugfesten Kamera oder eines Navigationsgerätes bietet.
Zusätzlich oder alternativ kann eine Eingabeaufforderung auch akustisch, etwa durch einen Ansagetext, und/oder haptisch, etwa durch Rütteln eines Fahrzeugführersitzes und/oder eines Lenkmittels, ausgegeben werden. Rein exemplarisch kann etwa akustisch abgefragt werden, wie viele Fahrzeuge der Fahrzeugführer in einem Spiegel sieht, und diese Zahl mit einer Zahl verglichen werden, die ein Fahrzeugleitsystem dem Steuermittel mitteilt. Entsprechend kann eine Eingabe insbesondere akustisch, etwa mittels einer Spracherkennung, und/oder haptisch, insbesondere durch Betätigen eines Eingabemittels, eingegeben werden. Ein Eingabemittel bzw. eine Eingabe kann in einer bevorzugten Weiterbildung binär sein, d. h. nur die Zustände „betätigt” und „nicht betätigt” aufweisen, wie etwa ein Drucktaster. Gleichermaßen kann ein Eingabemittel bzw. eine Eingabe auch mehrere Zustände aufweisen, etwa „rot”, „grün” und „blau” bzw. entsprechende Tasten, wobei der Fahrzeugführer die einer Eingabeaufforderung entsprechende, beispielsweise farblich zugeordnete, Taste betätigen muss.
Eine optische Eingabeaufforderung kann insbesondere eine, vorzugsweise farbige, Anzeige aufweisen, die bevorzugt in einem Verkehrssichtfeld angeordnet ist. Dann kann überprüft werden, ob eine Eingabe mit einem Inhalt der Eingabeaufforderung, etwa dem Vorhandensein, der Farbe und/oder dem Ort, der Eingabeaufforderung übereinstimmt.
Zusätzlich oder alternativ kann eine Eingabeaufforderung ein Zeitfenster zur Eingabe vorgeben. So kann beispielsweise zu vorgegebenen Zeitpunkten in vorgegebenen Verkehrssichtfeldern jeweils eine Anzeige erfolgen bzw. verändert werden, insbesondere ein- oder ausgeblendet, aktiviert oder deaktiviert und/oder farblich geändert werden. Der Fahrzeugführer muss dann in einem vorgegebenen Zeitfenster relativ zur Anzeige eine Eingabe vornehmen, etwa einen Taster, gegebenenfalls einen Zugeordneten von mehreren Tastern, betätigen. Allgemein kann ein Zeitfenster zur Eingabe vorgegeben sein. Dieses ist vorzugsweise so kurz gewählt, dass eine nicht durch eine Eingabeaufforderung veranlasste Eingabe des Fahrzeugführers während des Zeitfensters unwahrscheinlich ist. In einer bevorzugten Weiterbildung beträgt ein Zeitfenster höchstes 10 Sekunden, vorzugsweise höchstens 5 Sekunden und besonders bevorzugt höchstens 2 Sekunden.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird ein Zeitfenster zur Eingabe optisch, etwa durch einen sich verringernden oder die Farbe wechselnden Balken, akustisch und/oder haptisch, etwa durch eine Ansage der Restzeit, einen Warnton oder ein Rütteln nach Ablauf eines Teiles des Zeitfensters ausgegeben.
In einer bevorzugten Ausführung wird eine Eingabeaufforderung verkehrssituationsabhängig ausgegeben. So kann es zum Fahrspurwechsel während einer automatischen Fahrspurregelung erforderlich sein, dass überwacht wird, ob der Fahrzeugführer einen Blick in einen Rückspiegel geworfen hat. Hierzu kann infolge einer Initiierung eines Fahrspurwechsels eine Anzeige in einem Rückspiegel aktiviert werden, auf die der Fahrzeugführer innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters reagieren muss. Gleichermaßen kann vor einer Kurve während einer automatischen Fahrspurregelung eine Anzeige in einer Windschutzscheibe oder ein Lenkradrütteln aktiviert werden, auf die bzw. das der Fahrzeugführer innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters reagieren muss. Unter einer Verkehrssituation wird vorliegend insbesondere ein Zustand einer Fahrzeugumgebung, etwa eine Kurve oder Verengung einer Fahrspur, und/oder ein Zustand des Fahrzeugs, insbesondere seiner automatischen Steuerung, etwa die Initiierung eines Fahrspurwechsels, verstanden.
Zusätzlich oder alternativ kann eine Eingabeaufforderung in vorgegebenen festen oder variablen, vorzugsweise stochastischen, Zeitabständen ausgegeben werden. Insbesondere eine zeitlich stochastische Ausgabe von Eingabeaufforderungen kann eine Konzentration des Fahrzeugführers, der auf diese in einem vorgegebenen Zeitrahmen reagieren, sie hierzu rechtzeitig und hierzu wiederum das bzw. die Verkehrssichtfelder wahrnehmen bzw. überwachen muss, erhöhen.
Zusätzlich oder alternativ kann eine Eingabeaufforderung in Abhängigkeit von einem erfassten Zustand des Fahrzeugführers ausgegeben werden. Ein solcher kann insbesondere auf Basis eines Pulswertes des Fahrzeugführers erfasst werden. Wird aufgrund einer Änderung des Pulswertes erfasst, dass der Fahrzeugführer müde ist, etwa bei einem Absinken des Pulses, kann beispielsweise eine Frequenz von Eingabeaufforderungen erhöht werden. Umgekehrt kann aufgrund eines Anstieges des Pulswertes eine Aufregung des Fahrzeugsführers aufgrund einer kritischen Verkehrssituation erfasst werden, in der eine Frequenz gesenkt oder eine Eingabeaufforderung unterdrückt werden kann, um den Fahrzeugführer nicht zusätzlich zu beanspruchen.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert die einzige:
1 ein Mittel bzw. Verfahren nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt schematisch ein Steuermittel zum automatischen Steuern eines Personenkraftwagens. Es umfasst ein Automatikmittel 1, das wahlweise in einen Modus zum automatischen Steuern gebracht werden kann und in diesem beispielsweise den Personenkraftwagen autonom fährt, wobei ein Fahrzeugführer ein Lenkrad freigibt (HFD, nicht dargestellt).
Ist das Automatikmittel 1 in dem Modus zum automatischen Steuern, aktiviert es ein Überwachungsmittel 2 zur Überwachung einer Verkehrswahrnehmung des Fahrzeugführers. Dieses aktiviert in vorgegebenen festen oder variablen, insbesondere stochastischen, Zeitabständen ein Eingabeaufforderungsmittel zur Ausgabe einer Eingabeaufforderung und fragt ein Eingabemittel 3 zur Eingabe durch den Fahrzeugführer ab.
Die Zeitabstände können verkehrssituationsabhängig und/oder in Abhängigkeit von einem erfassten Zustand des Fahrzeugführers vorgegeben bzw. variiert werden. So kann beispielsweise eine Frequenz, in der Eingabeaufforderungen ausgegeben werden, erhöht werden, wenn ein erfasster Pulswert des Fahrzeugführers sinkt und so eine Müdigkeit des Fahrzeugführers erfasst wird, oder wenn eine Verkehrsdichte zunimmt, die eine höhere Konzentration des Fahrzeugführers erfordert.
Das Eingabeaufforderungsmittel umfasst eine optische Anzeige 13A, die wahlweise in ein Verkehrssichtfeld in Form einer Windschutzscheibe 10 eingeblendet wird, eine entsprechende Anzeige 13B, die wahlweise in einem Verkehrssichtfeld in Form eines Außenrückspiegels 11 aktiviert wird, sowie eine entsprechende Anzeige 13C, die wahlweise in einem Verkehrssichtfeld in Form eines Innenrückspiegels 12 aktiviert wird. Die Anzeigen 13B, 13C können beispielsweise durch LEDs hinter einem halbdurchlässigen Bereich des jeweiligen Spiegels 11 bzw. 12 realisiert sein.
Alle drei Anzeigen 13A bis 13C sind balkenförmig gestaltet, wobei ein ausgefüllter Teil des Balkens eine verbleibende Restlaufzeit eines vorgegebenen Zeitfensters anzeigt. In nicht dargestellten Abwandlungen kann eine Anzeige zusätzlich oder alternativ eine Farbe wechseln, etwa ampelartig von Grün auf Gelb, wenn nur noch ein erster Teilbereich des Zeitfensters verbleibt, sowie von Gelb auf Rot, sobald nur noch ein kleinerer zweiter Teilbereich des Zeitfensters verbleibt.
In vorgegebenen Zeitabständen wird in einem vorgegebenen der drei Verkehrssichtfelder 10 bis 12 jeweils eine Eingabeaufforderung ausgegeben, indem der entsprechende Balken 12A, 12B bzw. 12C angezeigt wird. Beispielsweise wird in regelmäßigen Zeitabständen der Balken 13A angezeigt. Initiiert der Fahrzeugführer einen Spurwechsel, wird zusätzlich zunächst der Balken 13B und dann der Balken 13C angezeigt, um einen Blick in den Außen- und Rückspiegel 11 bzw. 12 sicherzustellen.
Sobald ein Balken angezeigt wird, wird ein Timer gestartet (nicht dargestellt), der ein vorgegebenes Zeitfenster herunterzählt. Die verbleibende Restzeit wird durch den ausgefüllten Teil des Balkens und/oder farbig angezeigt. Innerhalb dieses Zeitfensters muss der Fahrzeugführer einen Taster des Eingabemittels 3 (nicht dargestellt) betätigten.
Das Überwachungsmittel 2, welches die Anzeige 13A, 13B bzw. 13C aktiviert, fragt das Eingabemittel 3 innerhalb des Zeitfensters ab und vergleicht die dort haptisch getätigte binäre Eingabe „Taster betätigt” bzw. „Taster nicht betätigt” mit der Eingabeaufforderung 13A, 13B bzw. 13C „Taster innerhalb des Zeitfensters betätigen”. Gleichermaßen kann der Fahrzeugführer beispielsweise auch durch einen Sprachbefehl eine Eingabe akustisch in das Eingabemittel 3 eingeben.
Hat der Fahrzeugführer die jeweilige Eingabeaufforderung 13A, 13B bzw. 13C durch eine Eingabe innerhalb des durch den ausgefüllten Teil des Balkens angezeigten Zeitfensters quittiert, erkennt das Überwachungsmittel 2 eine ausreichende Verkehrswahrnehmung des Fahrzeugführers, da er zum rechtzeitigen Wahrnehmen der und Reagieren auf die Eingabeaufforderung das jeweilige Verkehrssichtfeld 10, 11 bzw. 12 wahrgenommen haben muss.
Quittiert der Fahrzeugführer die Eingabeaufforderung nicht bzw. nicht rechtzeitig, so wird zunächst eine Warnung des Fahrzeugführers in Form eines akustischen Warnsignals ausgegeben und abhängig von diesem solcherart erkannten Zustand verminderter Verkehrswahrnehmung des Fahrzeugführers erneut eine Eingabeaufforderung 13A, 13B bzw. 13C, vorzugsweise mit verkürztem Zeitfenster, ausgegeben und auf eine Quittierung überwacht. Erfolgt auch diese nicht, halt das Automatikmittel 1 das Kraftfahrzeug automatisch an. Gleichermaßen kann auch bei der anfänglichen Anzeige der Eingabeaufforderung 13, 13B bzw. 13C ein Warnton und/oder ein Rütteln des Fahrzeugführersitzes und/oder Lenkrades erfolgen, wenn die verbleibende Zeit zur Eingabe innerhalb des Zeitfensters einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Zusätzlich oder alternativ kann der Balken 13A, 13B bzw. 13C seine Farbe wechseln.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
Bezugszeichenliste

1: Automatikmittel
2: Überwachungsmittel
3: Eingabemittel
10: Windschutzscheibe (Verkehrssichtfeld)
11: Außenrückspiegel (Verkehrssichtfeld)
12: Innenrückspiegel (Verkehrssichtfeld)
13A–13C: Balkenanzeige (Eingabeaufforderungsmittel)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19743024 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum automatischen Steuern eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, wobei in einem Modus zum automatischen Steuern eine Verkehrswahrnehmung eines Fahrzeugführers auf Basis einer Eingabe des Fahrzeugführers überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung eine Eingabeaufforderung (13A, 13B, 13C) mit einer Eingabe des Fahrzeugführers verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingabeaufforderung (13A, 13B, 13C) optisch, akustisch und/oder haptisch ausgegeben und/oder eine Eingabe akustisch und/oder haptisch eingegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem oder verschiedenen Verkehrssichtfeldern, insbesondere einer Scheibe (10) und/oder einem Spiegel (11, 12) des Kraftfahrzeugs, eine Eingabeaufforderung (13A, 13B, 13C) optisch ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingabeaufforderung (13A, 13B, 13C) verkehrssituationsabhängig ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingabeaufforderung (13A, 13B, 13C) in vorgegebenen fasten oder variablen, insbesondere stochastischen, Zeitabständen ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingabeaufforderung (13A, 13B, 13C) in Abhängigkeit von einem erfassten Zustand des Fahrzeugführers ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass ein Zustand des Fahrzeugführers auf Basis eines Pulswertes des Fahrzeugführers erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere durch eine Eingabeaufforderung (13A, 13B, 13C), ein Zeitfenster und/oder ein Inhalt zur Eingabe vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitfenster ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Fehlschlagen der Überwachung eine vorgegebene Reaktion, insbesondere eine Warnung des Fahrzeugführers und/oder ein automatisches Lenken und/oder Bremsen, insbesondere Anhalten des Kraftfahrzeugs, ausgelöst wird.
Steuermittel (1) zum automatischen Steuern eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem Eingabemittel (3) zur Eingabe durch den Fahrzeugführer und einem Überwachungsmittel (2) zur Überwachung einer Verkehrswahrnehmung eines Fahrzeugführers auf Basis der Eingabe des Fahrzeugführers in einem Modus zum automatischen Steuern, wobei das Steuermittel (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
Steuermittel nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein Eingabeaufforderungsmittel (13A, 13B, 13C) zur Ausgabe einer Eingabeaufforderung.