DE102011109492A1

DE102011109492A1 - Fahrunterstützungsvorrichtung zur Unterstützung der Befahrung enger Fahrwege

Info

Publication number: DE102011109492A1
Application number: DE102011109492A
Authority: DE
Inventors: Marco MOEBUS; Uwe BONNE; Markus ARMBRUST
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2013-02-07
Also published as: US20130035821A1; CN103085809A; GB2493430A; GB201213033D0

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrunterstützungsvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug zur Unterstützung der Befahrung enger Fahrwege, mit einer Datenerfassungseinheit (12) zur Erfassung der Daten einer zurückzulegenden Wegstrecke (Trajektorie) aus Rad- und Lenkwinkelsensoren (14, 16) und einer Trajektorien-Speichereinheit (18) zur Aufzeichnung von Wegstreckendaten sowie mit einer Ansteuereinheit (20) zur Ansteuerung des Kraftfahrzeuges auf der Grundlage der aufgezeichneten Wegstreckendaten, zum Abfahren der aufgezeichneten Wegstrecke in gleicher oder umgekehrter Richtung, wobei diese eine Satellitennavigationseinheit (28) für die Ermittlung der Absolutposition des Kraftfahrzeuges sowie Digitalkartendaten (38) mit Positionsattributdaten umfasst zur Prüfung, ob sich das Kraftfahrzeug in der Umgebung von Straßenbereichen mit eingeschränkter Navigationsmöglichkeit befindet und diese in einem solchen Fall die Aufzeichnung einer Trajektorie dem Fahrer vorschlägt oder automatisiert durchführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrunterstützungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Unterstützung der Befahrung enger Fahrwege, mit einer Datenerfassungseinheit zur Erfassung der Daten einer zurückzulegenden Wegstrecke aus Rad- und Lenkwinkelsensoren und einer Speichereinheit zur Aufzeichnung der Wegstreckendaten sowie mit einer Ansteuereinheit zur Ansteuerung des Kraftfahrzeuges auf der Grundlage der aufgezeichneten Wegstreckendaten, zum Abfahren der aufgezeichneten Wegstrecke in gleicher oder umgekehrter Richtung.
Eine gattungsgemäße Fahrunterstützungsvorrichtung ist aus der EP 1 858 744 B1 bekannt, bei der vom betreffenden Fahrzeug abgefahrene und durch Rad- und Lenkwinkelsensoren ermittelte kurze Wegtrajektorien von ca. 5 m aufgezeichnet werden und für die automatisierte oder teilautomatisierte Befahrung in gleicher oder umgekehrter Richtung zur Verfügung stehen, so dass ein Befahren enger Straßenbereiche, beispielsweise Einfahrten in Garagen oder Ausfahrten aus solchen unter beengten Verhältnissen möglich ist. Nachteilig ist dabei, dass die aufgezeichnete Trajektorie eigentlich ab einem bestimmten Anfangspunkt gültig ist, der aber nicht definierbar ist. Beispielsweise erfolgt die Aufzeichnung der Wegtrajektorie wenn das Fahrzeug vor einer Parklücke (einer Garage) steht. Wenn zu einem späteren Zeitpunkt das Fahrzeug aber an einer davon abweichenden Stelle steht und das automatische Einparken gestartet wird, so kann es dazu führen, dass der Einfahrvorgang nicht durchführbar ist, insbesondere wenn der Startzustand seitlich versetzt oder weiter weg ist vom Startzustand beim Aufzeichnungsvorgang.
Eine weitere Fahrunterstützungsvorrichtung ist aus der DE 196 35 892 A1 bekannt. Diese erleichtert das Ein- und Ausparken unter beengten Verhältnissen. Dabei werden fest gespeicherte optimierte Fahrtrajektorien (sog. Modellfahrdaten) zugrunde gelegt, die unter Zuhilfenahme eines erfahrenen Fahrers festgelegt wurden. Auf diese Weise kann das Fahrzeug automatisch und ohne Eingriff des möglicherweise unerfahrenen Fahrers in die Parklücke bewegt werden. Diese Vorrichtung erfordert eine Auswahl aus gespeicherten typischen Einparksituationen und ist nicht in der Lage, besondere tatsächliche Umstände (z. B. Randsteine oder Pfosten) zu berücksichtigen, die im konkreten Fall den Einparkvorgang erschweren.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrunterstützungsvorrichtung wesentlich flexibler zu gestalten, um einen Ein- und Ausparkvorgang unter wesentlich unterschiedlicheren Umständen zu ermöglichen, als dies bisher möglich war.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, dass bei einer Fahrunterstützungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Unterstützung der Befahrung enger Fahrwege, mit einer Datenerfassungseinheit zur Erfassung der Daten einer zurückzulegenden Wegstrecke (Trajektorie) aus Rad- und Lenkwinkelsensoren und einer Trajektorien-Speichereinheit zur Aufzeichnung von Wegstreckendaten sowie mit einer Ansteuereinheit zur Ansteuerung des Kraftfahrzeuges auf der Grundlage der aufgezeichneten Wegstreckendaten, zum Abfahren der aufgezeichneten Wegstrecke in gleicher oder umgekehrter Richtung, eine Satellitennavigationseinheit für die Ermittlung der Absolutposition des Kraftfahrzeuges sowie Digitalkartendaten mit Positionsattributdaten vorgesehen sind zur Prüfung, ob sich das Kraftfahrzeug in der Umgebung von Straßenbereichen mit eingeschränkter Navigationsmöglichkeit befindet und diese in einem solchen Fall die Aufzeichnung einer Trajektorie dem Fahrer vorschlägt oder automatisiert durchführt.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass sich der Fahrer in vielen Fahrsituationen nicht darum kümmern muss, ob der zu befahrende Weg als Trajektorie aufgezeichnet werden soll sondern vielmehr bei Auftreten typischer Situationen, die eine Trajektorienaufzeichnung indizieren, dies vorgeschlagen oder automatisch vorgenommen wird. Denn gerade bei Befahrung von Gebieten mit eingeschränkten Navigationsmöglichkeiten muss sich der Fahrer typischerweise auf den Fahrvorgang und die Umgebung konzentrieren und denkt dann nicht an eine Trajektorienaufzeichnung. Besonders beim Befahren von Parkgaragen, Parkplätzen oder Sackgassen tritt eine solche Situation auf.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Fahrunterstützungsvorrichtung Umgebungserfassungssensoren, mittels der Umgebungsdaten beim Abfahren der Wegstrecke erfassbar sind und die Speichereinrichtung die Umgebungsdaten zu den entsprechenden Wegstreckendaten speichert. Vorzugsweise sind dabei die Umgebungserfassungssensoren optische Sensoren. Alternativ oder zusätzlich können die Umgebungserfassungssensoren auch andere Sensorarten umfassen, insbesondere Ultraschall, Lidar- oder Radareinrichtungen. Ferner ist eine Bildverarbeitungseinheit vorgesehen, die anhand der Umgebungsdaten Gegenstandsdaten von in der Nähe der Wegstrecke angeordneten Gegenstände erstellt, wobei die Speichereinrichtung die Gegenstandsdaten zu den entsprechenden Wegstreckendaten speichert. Damit wird die Umgebung der Trajektorie mit erfasst und liefert genauere Informationen über den Streckenverlauf, so dass insbesondere mehr Freiheitsgrade beim wiederholten Abfahren der Trajektorie eröffnet werden. So kann festgestellt werden, ob ein seitlicher Versatz zur gespeicherten Trajektorie ohne weiteres gefahren werden kann oder aufgrund besonderer Hindernisse (z. B. Randsteine, Pfosten) ein genaues Befahren der Trajektorie erforderlich ist. Vorzugsweise können zu diesem Zweck Randsteinsensoren vorgesehen werden, die den Verlauf von in der Trajektoriennähe angeordneter Randsteine berücksichtigen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausbildung umfasst die Fahrunterstützungsvorrichtung eine Umgebungsdaten-Abgleichungseinheit, die über die Umgebungserfassungssensoren ermittelten Gegenstandsdaten mit den über die Digitalkarteneinheit ermittelten Umgebungsdaten abgleicht. Auf diese Weise wird das virtuelle Trajektorienumgebungsabbild weiter verfeinert, so dass beispielsweise vorübergehend in der Nähe befindliche Gegenstände wie Personen oder abgestellte Fahrräder/Kinderwagen entsprechend als solche berücksichtigt werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Positionsannäherungssignal der Fahrerkommunikationseinheit zuführbar, die dem Fahrer die Möglichkeit zur Aktivierung eines automatischen Abfahrens der entsprechenden Wegstrecke anbietet und gegebenenfalls, also wenn der Fahrer sich dafür entscheidet, die Ansteuereinheit zum autonomen Abfahren der Wegstrecke durch das Kraftfahrzeug aktiviert. Somit braucht sich der Fahrer nicht darum kümmern, ob bestimmte Trajektorien aufgezeichnet sind bzw. er muss auch nicht interaktiv aus einer Mehrzahl gespeicherter Trajektorien die gewünschte auswählen sondern dies wird ihm vom System abgenommen. Die erfindungsgemäße Fahrunterstützungsvorrichtung erleichtert dem Fahrer damit die Bedienung des Systems erheblich weil er sich keine Gedanken mehr machen muss, ob eine Trajektorie gespeichert ist oder nicht. Vorzugsweise kann ihm die Annäherung an eine aufgezeichnete Trajektorie so signalisiert werden, dass zunächst eine manuelle Ansteuerung möglich ist. Bei ausreichender Annäherung kann dann ein automatisiertes Einfahren in die Trajektorie und das folgende Abfahren derselben vorgeschlagen und bei Zustimmung durchgeführt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Speichereinrichtung einen Ringspeicherbereich, beispielsweise als RAM, der während der Bewegung des Kraftfahrzeuges die Wegstreckendaten und – soweit diese mit erfasst werden – zusätzlich die Umgebungsdaten und/oder die Gegenstandsdaten speichert und dafür die jeweils ältesten Daten löscht. Somit steht zu jedem Zeitpunkt stets eine Trajektorie der zuletzt zurückgelegten Wegstrecke zur Verfügung, die entweder auf Wunsch des Fahrers für die zukünftige Verwendung permanent gespeichert werden kann oder aber unverzüglich verwendet werden kann, wenn diese zurückgefahren werden soll.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kommuniziert die Fahrunterstützungsvorrichtung mit einer Fahrer-Identifikationseinheit, und in der Speichereinrichtung werden für jeden Fahrer die Wegstreckendaten sowie die dazu gespeicherten Zusatzdaten separat abgelegt. Sofern dann später eine Annäherung an gespeicherte Trajektorien geprüft werden, kann entweder dem Fahrer nur diesem zugeordnete Trajektorien vorgeschlagen werden oder es wird zu jeder Trajektorie mit signalisiert werden, ob diese von ihm oder anderen Personen stammen. So kann verhindert werden, dass ungeübten Fahrern zuzuordnende Trajektorien gegenüber geübten Fahrern vorgeschlagen werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Fahrunterstützungsvorrichtung eine Trajektorien-Einleiteinheit, welche einen geeigneten Weg bestimmt, auf dem das Kraftfahrzeug in eine ausgewählte Trajektorie bewegbar ist. Eine solche Trajektorien-Einleiteinheit bestimmt anhand der Position und Ausrichtung des Kraftfahrzeuges sowie der Trajektoriendaten einen möglichst kurzen Weg, auf dem das Fahrzeug auf die Trajektorie geführt wird und anschließend entlang der Trajektorie weiterbewegt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden mittels des Satellitennavigationsempfänger Randwertpositionsdaten zum Zeitpunkt des Wegstreckenanfangs und/oder -endes ermittelt und die Speichereinheit speichert die Randwertpositionsdaten zu den Wegstreckendaten. Ferner ist eine Annäherungsprüfeinheit vorgesehen, die prüft, ob sich das Kraftfahrzeug dem gespeicherten Wegstreckenanfang oder -ende annähert und in diesem Fall wird ein Posititionsannäherungssignal erzeugt. Bei der Erfassung der Trajektorierendaten werden zur Erhöhung der Genauigkeit vorteilhafterweise auch vorhandene Inertialsensoren, insbesondere Signale eines Gierratensensors verwendet.
Da gemäß der Erfindung zu jeder gespeicherten Wegstrecke (Trajektorie) absolute Positionsdaten gespeichert sind, kann das System zum einen feststellen, ob es sich in der Nähe einer gespeicherten Trajektorie befindet. Das dabei erzeugte Positionsannäherungssignal kann vorzugsweise dazu verwendet werden, dem Fahrer das automatisierte Abfahren der Trajektorie vorzuschlagen. Zum anderen kann anhand eines Vergleiches der aktuellen Position mit den gespeicherten Randwertpositionsdaten festgestellt werden, ob sich das Fahrzeug ausreichend nah an einer aufgezeichneten Trajektorie befindet, damit diese automatisiert abgefahren werden kann oder zunächst – bevorzugt automatisiert – zur Trajektorie bewegt werden muss, um diese anschließend abzufahren.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Fahrunterstützungsvorrichtung eine Uhrzeiteinheit, um zu jeder Trajektorienaufzeichnung die Aufzeichnungszeit mit zu speichern. Somit kann bei der Auswahl mehrerer zur Verfügung stehender Trajektorien ein Vorschlag oder eine Gewichtung nach der aktuellen Uhrzeit erfolgen. Wenn eine Trajektorie beispielsweise abends aufgezeichnet wurde, könnte bei Annäherung eine solche abends aufgezeichnete Trajektorie vorrangig vor einer morgens aufgezeichneten Trajektorie vorgeschlagen werden. Denn abends wird ein Fahrer eher in der Garage parken wollen und tagsüber vor dem Haus.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Fahrunterstützungsvorrichtung mit einem Anhängersignal beaufschlagbar, das angibt, ob das Fahrzeug bei der Trajektorienaufzeichnung einen Anhänger zieht, und dieses Anhängersignal zu jeder Trajektorienaufzeichnung speicherbar ist. Somit kann dem Fahrer vorrangig eine Trajektorie vorgeschlagen werden, welche die gleichen Bedingungen erfasst, also wenn gerade ein Anhänger gezogen wird, eine mit Anhänger aufgezeichnete Trajektorie und umgekehrt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Fahrunterstützungsvorrichtung eine Digitalkarteneinheit, welche die Digitalkartendaten enthält. Auf diese Weise kann die Fahrunterstützungsvorrichtung vollkommen autark arbeiten.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Fahrunterstützungsvorrichtung eine drahtlose Telekommunikationseinrichtung zum Nachladen von Digitalkartendaten. Dabei können entweder in der Digitalkarteneinheit gespeicherte Daten aktualisiert werden. Die ist vor allem von Vorteil, um auch nach einigen Jahren, also bei etwas älteren Kraftfahrzeugen, noch aktuelle Straßendaten verfügbar zu haben. Alternativ können stets nur die örtlich benötigten Digitalkartendaten über die Telekommunikationseinrichtung geladen werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Fahrunterstützungsvorrichtung 10. Diese umfasst eine zentrale Datenverarbeitungseinheit 11 zur Steuerung aller folgenden Prozesse. Bestandteil ist ferner eine Datenerfassungseinheit 12, die mit mehreren Sensoren, insbesondere Radsensoren 14, einem Gierratensensor 15 und einem Lenkwinkelsensor 16 verbunden ist, um auf der Grundlage der Sensorsignale Wegstreckendaten zu einer zurückzulegenden Wegstrecke (Trajektorie) zu ermitteln. Diese Wegstreckendaten werden anschließend in einer Trajektorien-Speichereinheit 18 gespeichert. Die Fahrunterstützungsvorrichtung 10 umfasst ferner eine Ansteuereinheit 20, die auf der Grundlage der in der Trajektorien-Speichereinheit 18 gespeicherten Trajektorien eine Ansteuerung des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges bewirkt, insbesondere durch Steuerung der Fahrzeuglenkeinrichtung 22, der Fahrzeugschaltung 24 und des Gaspedals 26. Somit ist das Kraftfahrzeug in der Lage, automatisiert den Weg einer beliebigen der in der Trajektorien-Speichereinheit 18 gespeicherten Trajektorie entlangzufahren, und zwar gesteuert von der Datenverarbeitungseinheit 11 entweder in der aufgezeichneten oder der umgekehrten Fahrtrichtung.
Die dargestellte bevorzugte Fahrunterstützungsvorrichtung 10 ist mit einem Satellitennavigationsempfänger 28 verbunden, der vorzugsweise als GPS- oder Galileo-Empfänger o. ä. ausgebildet ist, um Absolutpositionsdaten (bezogen auf ein Erdkoordinatensystem wie WSG 84) des Kraftfahrzeugaufenthaltsortes zu liefern. Die Datenverarbeitungseinheit 11 speichert die Absolutpositionsdaten zumindest zu dem Anfangs- und Endwert jeder Trajektorie, so dass damit auch zu jedem Punkt der Trajektorie die Absolutpositionsdaten ermittelbar sind. Dabei wird zweckmäßigerweise nur zu einem Randwert der absolute Positionswert des Satellitennavigationsempfängers 28 verwendet und der zweite Randwert anhand der Wegstreckendaten daraus errechnet, da die Genauigkeit der Satellitennavigationsbestimmung erheblich geringer ist als die mittels der Sensoren 14, 16 bestimmten Positionsdaten und daher die Berechnung des zweiten Randwertes zu einem schlüssigeren Ergebnis führt, als wenn beide Randwerte aus Satellitennavigationsdaten bestimmt werden.
Es können alternativ auch zu jedem Wegstreckenpunkt die Absolutpositionsdaten mit gespeichert werden, was allerdings nur dann Sinn macht, wenn der Satellitennavigationsempfänger 28 ausreichend genaue Positionsdaten, beispielsweise durch Differential-GPS, zur Verfügung stellt.
Die dargestellte bevorzugte Fahrunterstützungsvorrichtung 10 umfasst ferner eine Annäherungsprüfeinheit 30, die permanent während der Fahrt das aktuelle Positionssignal des Satellitennavigationsempfängers 28 mit den in der Trajektorien-Speichereinheit 18 gespeicherten Randwertpositionsdaten vergleicht und prüft, ob die Entfernung zu einem der Randwertpositionsdaten geringer ist als ein festgelegter Schwellwert, beispielsweise 20 m oder 100 m. Falls dies der Fall ist, erzeugt die Annäherungsprüfeinheit 30 ein Positionsannäherungssignal, das von der Datenverarbeitungseinheit 11 verarbeitet wird.
Die dargestellte bevorzugte Fahrunterstützungsvorrichtung 10 umfasst ferner eine Fahrerkommunikationseinheit 32, die eine oder mehrere optische und/oder akustische und/oder haptische Signalisiereinheiten 34 umfasst, um dem Fahrer bestimmte Ereignisse zu signalisieren sowie mindestens eine haptische und/oder akustische Eingabeeinheit 36 für den Fahrer, mittels welcher der Fahrer mit der Fahrunterstützungsvorrichtung 10 kommuniziert. So wird das oben erwähnte Positionsannäherungssignal über Signalisiereinheiten 34 an den Fahrer ausgegeben, beispielsweise durch Textausgabe auf einem Display und zeitgleiche Ausgabe eines Ansagetextes – ähnlich den Ansagetexten eines Navigationsgerätes – über Lautsprecher. Der Fahrer kann anschließend entscheiden, ob die Trajektorie abgefahren werden soll und eine entsprechende Eingabeeinheit 36 aktivieren, beispielsweise durch Knopfdruck oder Sprechen eines Wortes, das mittels der Datenverarbeitungseinheit 11 analysiert werden kann.
Die dargestellte bevorzugte Fahrunterstützungsvorrichtung 10 umfasst ferner eine Digitalkarteneinheit 38, in der Informationen über Straßentopologie sowie Straßenklassendaten gespeichert sind. Alternativ empfängt diese Einheit die Kartendaten aus anderen Quellen, vorzugsweise über eine CAN-Schnittstelle oder über einen anderen Kommunikationskanal. Als Straßenklassendaten werden Informationen darüber verstanden, ob eine Straße Autobahn, Schnellstraße, ein Parkplatz oder eine Sackgasse ist. So können die Kartendaten aus anderen fahrzeuginternen Datenquellen stammen, beispielsweise einem Navigationssystem oder es können externe Straßeninformationen bzw. Straßenklassendaten über Außenumgebungskommunikationskanäle geladen werden. Vorzugsweise erfolgt dabei die Kommunikation mit der Digitalkarteneinheit 38 über ein CAN-Bussystem (Controller Area Network) 39 des Fahrzeugs.
Ferner enthält die Digitalkarteneinheit 38 vorzugsweise zusätzlich Umgebungsdaten, z. B. von Gebäuden oder ähnlichen Hindernissen. Anhand derartiger Straßenklassendaten kann die Datenverarbeitungseinheit 11 prüfen, ob eine Wegstreckenaufzeichnung dem Fahrer vorgeschlagen oder automatisch eingeleitet wird.
Die dargestellte bevorzugte Fahrunterstützungsvorrichtung 10 ist ferner mit Umgebungserfassungssensoren 40 gekoppelt, wie diese in modernen Kraftfahrzeugen vorhanden sind, insbesondere Bildaufnahme- und/oder Ultraschallsensoren. Sofern Bildaufnahmegeräte zur Anwendung kommen, ist die Datenverarbeitungseinheit 11 mit einer Bildverarbeitungseinheit 42 gekoppelt, die Gegenstände in der Umgebung detektieren kann und entsprechende Gegenstandsdaten erstellt, die vorzugsweise ebenfalls in der Trajektorien-Speichereinheit 18 abgelegt werden und bei der Bestimmung geeigneter, von der gespeicherten Trajektorie geringfügig abweichender Fahrwege verwendbar sind. Die Umgebungserfassungssensoren 40 können auch Witterungssensoren (Außentemperatur-, Außenfeuchtigkeitssensoren) umfassen. Damit kann dem Fahrer abhängig von der Witterung eine geeignete Trajektorie angeboten werden (z. B. bei Regen oder Schneefall würde eine zu einem Garagenplatz führende Trajektorie vorrangig vor einem Straßenparkplatz vorgeschlagen werden).
Die Umgebungserfassungssensoren 40 können ferner einen Anhängersensor umfassen, mittels dem festgestellt wird, ob an einer vorhandenen Anhängerkupplung ein Anhänger hängt. Bei Aufzeichnung einer Trajektorie würde dann diese Information mit gespeichert werden.
Die dargestellte bevorzugte Fahrunterstützungsvorrichtung 10 umfasst ferner eine Umgebungsdaten-Abgleicheinheit 44, die auf der Grundlage der von der Bildverarbeitungseinheit 42 auf der Grundlage der von den Umgebungserfassungssensoren 40 ermittelten Gegenstandsdaten mit den in der Digitalkarteneinheit 38 befindlichen Gegenstandsdaten abgleicht, um ein zutreffenderes Umgebungsbild zu erzeugen, das dann zu den Wegstreckendaten gespeichert wird.
Die in der dargestellten Fahrunterstützungsvorrichtung 10 vorgesehene Trajektorien-Speichereinheit 18 umfasst einen Ringspeicherbereich 46, der stets automatisch oder auf ausdrückliche Fahreranweisung hin die aktuellen Positionsdaten aufzeichnet und dabei stets die ältesten Daten überschreibt. So steht stets eine gewisse Strecke des zuletzt zurückgelegten Weges für die permanente Speicherung zur Verfügung.
Die dargestellte bevorzugte Fahrunterstützungsvorrichtung 10 kommuniziert ferner mit einer Fahrer-Identifikationseinheit 48, die für jeden Fahrer ein eigenes Identifikationssignal erzeugt, beispielsweise anhand eines im Zündschlüssel vorgesehenen RFID-Tags. Anhand dieser Information kann die die Datenverarbeitung oder die an den Fahrer ausgegebenen Informationen personenabhängig erfolgen.
Die dargestellte bevorzugte Fahrunterstützungsvorrichtung 10 umfasst ferner eine Trajektorien-Einleiteinheit 50, die anhand der aktuellen, mittels des Satellitennavigationsempfängers 28 ermittelten Absolutpositionsdaten einen optimalen Weg ermittelt, von einer nicht auf einer gespeicherten Trajektorie liegenden Position unter Berücksichtigung von gespeicherten Gegenstandsdaten in eine bestimmte Trajektorie zu gelangen, ohne Hindernisse zu berühren.
Eine bevorzugte Ausführung der Speicherung von Wegstrecken/Trajektorien wird nun beschrieben. Während sich das mit der Fahrunterstützungsvorrichtung 10 ausgestattete Fahrzeug bewegt, wird permanent mittels des Satellitennavigationsempfängers 28 in Verbindung mit den in der Digitalkarteneinheit 38 befindlichen Positionsdaten und den dazu gehörigen Positionsattributdaten geprüft, ob sich das Fahrzeug an einem Ort befindet, der eingeschränkte Navigationsmöglichkeiten aufweist. Sofern dies nicht der Fall ist, passiert nichts. Sofern dies hingegen der Fall ist, wird in einer Ausführungsform über die Fahrerkommunikationseinheit 32 dem Fahrer diese Situation signalisiert, beispielsweise über einen Hinweiston in Verbindung mit einer optisch angezeigten Frage oder über eine akustisch übermittelte Frage und der Aufforderung, zu signalisieren, ob eine Aufzeichnung erfolgen soll, beispielsweise durch Tastendruck oder eine gesprochene, vom System aufgezeichnete Antwort, z. B. „ja” oder „nein”. In einer zweiten Ausführungsform erfolgt automatisch eine Trajektorienaufzeichnung, wobei dieser Umstand dem Fahrer auch über die Fahrerkommunikationseinheit 32 optisch oder akustisch angezeigt werden kann. Sofern das Fahrzeug dann während der Aufzeichnung irgendwann zum Stillstand kommt, wird beim Fahrer nachgefragt, ob diese Trajektorie permanent, also für zukünftige Verwendungen, gespeichert werden soll. In jedem Fall kann diese aktuellste Trajektorie bei Bedarf abgerufen werden, insbesondere wenn in eine Parklücke gefahren wurde und nach zu einem späteren Zeitpunkt wieder aus dieser heraus manövriert werden soll. Falls automatisiert eine Trajektorienaufzeichnung begonnen wurde, wird diese vorzugsweise abgebrochen, wenn die Fahrunterstützungsvorrichtung 10 feststellt, dass sich das Fahrzeug nicht mehr an einem Ort mit eingeschränkten Navigationsmöglichkeiten befindet oder die Fahrgeschwindigkeit einen Wert erreicht, bei dem ein Parkvorgang unwahrscheinlich ist (z. B. schneller als 40 km/h).
Falls eine Trajektorienaufzeichnung erfolgt, sei es auf Befehl des Fahrers oder automatisch, liest die Datenverarbeitungseinheit 11 vom Satellitennavigationsempfänger 28 die aktuellen Absolutpositionsdaten und speichert diese in der Trajektorien-Speichereinheit 18. Ferner wird vorzugsweise die Uhrzeit und das Datum der Aufzeichnung gespeichert. Die weiteren, vom Fahrer bewirkten Fahrzeugbewegungen werden zumindest über die Radsensoren 14 und den Lenkwinkelsensor 16 sowie die Inertialmesstechnik erfasst. Es können ferner weitere im Fahrzeug vorhandene Sensoren ausgelesen werden, welche die Gaspedalstellung oder die Schaltstellung erfassen. Daraus werden zyklisch Wegstreckendaten errechnet, die in der Trajektorien-Speichereinheit 18 zu der betreffenden Trajektorie abgespeichert werden.
Ferner werden über die Umgebungserfassungssensoren 40 Informationen über die Umgebung ermittelt, in der Bildverarbeitungseinheit 42 ausgewertet und daraus sowie aus den Daten der Digitalkarteneinheit 38 Umgebungsdaten über Gegenstände und Hindernisse in der Umgebung der Trajektorie ermittelt und ebenfalls in der Trajektorien-Speichereinheit 18 gespeichert. Wenn das Fahrzeug zum Stillstand kommt, wird die Datenaufzeichnung beendet und die Trajektorie permanent in der Trajektorien-Speichereinheit 18 abgelegt. Es kann vorher über die Fahrerkommunikationseinheit 32 beim Fahrer nachgefragt werden, ob die Trajektorie tatsächlich permanent gespeichert werden soll. Ferner wird vorzugsweise die gespeicherte Wegstrecke/Trajektorie mit einer Fahreridentifikationsmarke aus der Fahrer-Identifikationseinheit 48 versehen, um diese dem betreffenden Fahrer zuzuordnen. Es ist auch möglich, dem Fahrer über die Fahrerkommunikationseinheit 32 die Möglichkeit zu bieten, manuell über Tasten oder mittels Spracheingabe die gespeicherte Trajektorie zu bezeichnen (z. B. „Heimgarage”). Eine typische gespeicherte Wegstrecke/Trajektorie hat eine Länge von ca. 5 bis 100 m.
Auf diese oder ähnliche Weise können im Laufe der Zeit eine Vielzahl von Wegstrecken bzw. Trajektorien aufgezeichnet und in der Trajektorien-Speichereinheit 18 gespeichert werden.
Zur Benutzung der gespeicherten Trajektorien werden während der Fahrt von der Annäherungsprüfeinheit 30 die gespeicherten Trajektorien daraufhin geprüft, ob sich das Fahrzeug einem Randwert (Anfangs- oder Endwert) einer der gespeicherten Wegstrecken annähert. Falls dies der Fall ist und ein (evtl. vom Benutzer einstellbarer) Abstandswert unterschritten wird, wird ein Positionsannäherungssignal erzeugt. Danach wird zunächst von der Datenverarbeitungseinheit 11 überprüft, ob noch weitere gespeicherte Trajektorien existieren, die räumlich in der Nähe zu der betreffenden Trajektorie liegen. Beispielsweise mehrere alternative Anfahrtswege zu einem Parkplatz (z. B. mit oder ohne Anhänger) oder mehrere alternative Parkplätze (z. B. in einer Garage oder in einem Innenhof oder auf der Straße). Nunmehr erfolgt über die Fahrerkommunikationseinheit 32 eine Signalisierung der einen Trajektorie oder, falls mehrere in Betracht kommen, aller in Betracht kommenden Trajektorien an den Fahrer, beispielsweise durch Sprachausgabe und Displayanzeige. Diese Signalisierung kann auch von der Fahrgeschwindigkeit abhängig gemacht werden, z. B. nur wenn das Fahrzeug steht oder mit einer geringen Geschwindigkeit (z. B. weniger als 5 km/h) fährt, weil es bei einem schneller fahrenden Fahrzeug unwahrscheinlich ist, dass der Fahrer in eine Parklücke etc. einfahren will.
Sofern der Fahrer über die Fahrerkommunikationseinheit 32 signalisiert, die betreffende Trajektorie abzufahren oder bei mehreren möglichen eine Trajektorie auswählt, wird die Datenverarbeitungseinheit 11 die Ansteuereinheit 20 aktivieren, welche anhand der aus der Trajektorien-Speichereinheit 18 geholten Daten das Fahrzeug veranlasst, die Trajektorie abzufahren. Sofern das Fahrzeug zu diesem Zeitpunkt sich noch nicht auf der Trajektorie befindet, wird über die Trajektorien-Einleiteinheit 50 vorher ein geeigneter Weg ermittelt und befahren, um das Fahrzeug automatisch auf den Trajektorienweg zu bewegen. Dabei verbleibt dem Fahrer stets die Möglichkeit zum Eingriff in den Bewegungsvorgang.
Bei der Auswahl einer Trajektorie kann dem Fahrer über die Fahrerkommunikationseinheit 32 die Möglichkeit geboten werden, Endpunktabweichungen einzugeben, um beispielsweise eine Zugänglichkeit des Kofferraumes oder von Passagiertüren zu ermöglichen. Falls der Fahrer die Zugänglichkeit des Kofferraumes wünscht, würde in Abhängigkeit von Signalen der Umgebungserfassungssensoren 40 die Parkposition nach vorne verschoben sein, damit hinter dem Fahrzeug ausreichend Platz verbleibt. Entsprechend würde bei Zugänglichkeit der Beifahrertür die Endposition abhängig von den Signalen der Umgebungserfassungssensoren 40 mehr nach links verschoben.
Auch wurde weiter oben ausgeführt, dass ein Anhängersensorsignal mit speicherbar ist. Bei der Trajektorienauswahl kann dann geprüft werden, ob das Fahrzeug aktuell einen Anhänger zieht und dann vorrangig Trajektorien mit den gleichen Bedingungen vorgeschlagen werden. Es kann alternativ auch von der Datenverarbeitungseinheit 11 bei Auswahl einer ohne Anhänger aufgezeichneten Trajektorie eine Korrektur des zu fahrenden Kurses vorgenommen werden, um die Kurvenfahrt eines Anhängers mit zu berücksichtigen.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich nicht nur das Befahren von engen Garagen oder Parkplätzen erleichtern sondern auch das Befahren längerer Bereiche wie Sackgassen oder enger Gassen in alten Ortschaften. So lässt sich beispielsweise ein mehrmaliges Vor- und Zurückfahren erforderndes Rangieren in engen Hinterhöfen erleichtern. Es ist natürlich auch möglich, die Aktivierung mittels Fernbedienung zu erreichen, damit der Fahrer vor dem Abfahren der Trajektorie das Fahrzeug verlassen kann.
Bezugszeichenliste

10: Fahrunterstützungsvorrichtung
11: Datenverarbeitungseinheit
12: Datenerfassungseinheit
14: Radsensoren
15: Gierratensensor
16: Lenkwinkelsensor
18: Trajektorien-Speichereinheit
20: Ansteuereinheit
22: Fahrzeuglenkeinrichtung
24: Fahrzeugschaltung
26: Gaspedal
28: Satellitennavigationsempfänger
30: Annäherungsprüfeinheit
32: Fahrerkommunikationseinheit
34: Signalisiereinheiten
36: Eingabeeinheit
38: Digitalkarteneinheit
39: CAN-Bussystem
40: Umgebungserfassungssensoren
42: Bildverarbeitungseinheit
44: Umgebungsdaten-Abgleicheinheit
46: Ringspeicherbereich
48: Fahrer-Identifikationseinheit
50: Trajektorien-Einleiteinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1858744 B1 [0002]
DE 19635892 A1 [0003]

Claims

Fahrunterstützungsvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug zur Unterstützung der Befahrung enger Fahrwege, mit einer Datenerfassungseinheit (12) zur Erfassung der Daten einer zurückzulegenden Wegstrecke (Trajektorie) aus Rad- und Lenkwinkelsensoren (14, 16) und einer Trajektorien-Speichereinheit (18) zur Aufzeichnung von Wegstreckendaten sowie mit einer Ansteuereinheit (20) zur Ansteuerung des Kraftfahrzeuges auf der Grundlage der aufgezeichneten Wegstreckendaten, zum Abfahren der aufgezeichneten Wegstrecke in gleicher oder umgekehrter Richtung, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Satellitennavigationseinheit (28) für die Ermittlung der Absolutposition des Kraftfahrzeuges sowie Digitalkartendaten (38) mit Positionsattributdaten umfasst zur Prüfung, ob sich das Kraftfahrzeug in der Umgebung von Straßenbereichen mit eingeschränkter Navigationsmöglichkeit befindet und diese in einem solchen Fall die Aufzeichnung einer Trajektorie dem Fahrer vorschlägt oder automatisiert durchführt.
Fahrunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Umgebungserfassungssensoren (40) umfasst, mittels der Umgebungsdaten beim Abfahren der Wegstrecke erfassbar sind und die Speichereinrichtung (18) die Umgebungsdaten zu den entsprechenden Wegstreckendaten speichert.
Fahrunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungserfassungssensoren (40) optische Sensoren umfassen und eine Bildverarbeitungseinheit (42) vorgesehen ist, die anhand der Umgebungsdaten Gegenstandsdaten von in der Nähe der Wegstrecke angeordneten Gegenständen erstellt, wobei die Speichereinrichtung (18) die Gegenstandsdaten zu den entsprechenden Wegstreckendaten speichert.
Fahrunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Umgebungsdaten-Abgleichungseinheit (44) umfasst, die über die Umgebungserfassungssensoren (40) ermittelten Gegenstandsdaten mit den über die Digitalkarteneinheit (38) ermittelten Umgebungsdaten abgleicht.
Fahrunterstützungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsannäherungssignal einer Fahrerkommunikationseinheit (32) zuführbar ist, die dem Fahrer die Möglichkeit zur Aktivierung eines automatischen Abfahrens der entsprechenden Wegstrecke anbietet und gegebenenfalls die Ansteuereinheit (40) zum autonomen Abfahren der Wegstrecke durch das Kraftfahrzeug aktiviert.
Fahrunterstützungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trajektorien-Speichereinheit (18) einen zusätzlichen Ringspeicherbereich (46) umfasst, der während der Bewegung des Kraftfahrzeuges die Wegstreckendaten und gegebenenfalls zusätzlich die Umgebungsdaten und/oder die Gegenstandsdaten speichert und dafür die jeweils ältesten Daten löscht.
Fahrunterstützungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese mit einer Fahrer-Identifikationseinheit (48) kommuniziert, und in der Speichereinrichtung (18) für jeden Fahrer die Wegstreckendaten sowie die dazu gespeicherten Zusatzdaten separat abgelegt werden und bei Auftreten bestimmter Zustände vorzugsweise die für den betreffenden Fahrer gespeicherten Wegstreckendaten abruft.
Fahrunterstützungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Trajektorien-Einleiteinheit (50) umfasst, welche einen geeigneten Weg bestimmt, auf dem das Kraftfahrzeug in eine ausgewählte Trajektorie bewegbar ist.
Fahrunterstützungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Satellitennavigationsempfängers (28) Randwertpositionsdaten zum Zeitpunkt des Wegstreckenanfangs und/oder -endes ermittelbar sind und die Speichereinheit (18) die Randwertpositionsdaten zu den Wegstreckendaten speichert, und eine Annäherungsprüfeinheit (30) vorgesehen ist, die prüft, ob sich das Kraftfahrzeug dem gespeicherten Wegstreckenanfang oder -ende annähert und in diesem Fall ein Positionsannäherungssignal erzeugt.
Fahrunterstützungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Uhrzeiteinheit umfasst, mittels der zu jeder Trajektorienaufzeichnung die Aufzeichnungszeit speicherbar ist.
Fahrunterstützungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese mit einem Anhängersignal beaufschlagbar ist, das angibt, ob das Fahrzeug bei der Trajektorienaufzeichnung einen Anhänger zieht, und dieses Anhängersignal zu jeder Trajektorienaufzeichnung speicherbar ist.
Fahrunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Digitalkarteneinheit umfasst, welche die Digitalkartendaten (38) enthält.
Fahrunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine drahtlose Telekommunikationseinrichtung zum Nachladen der Digitalkartendaten (38) umfasst.