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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben zumindest eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 10 angegebenen Art.
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Aus der
DE 10 2008 041 679 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umfelderkennung für ein sich bewegendes System, insbesondere für einen Kraftwagen, als bekannt zu entnehmen. Mithilfe eines Sensors wird mittels eines bildgebenden Verfahrens wenigstens ein Objekt oder Merkmal im Umfeld des Kraftwagens zu einem ersten Zeitpunkt beim Vorbeifahren erkannt, wobei die das Objekt oder das Merkmal charakterisierenden Daten in einem Speicher abgelegt werden. Passiert der Kraftwagen wieder die Stelle, an welcher zu dem ersten Zeitpunkt das Objekt oder das Merkmal detektiert worden war, wird dieses erneut detektiert und mit den bereits im Speicher abgelegten Daten abgeglichen, wodurch eine Klassifikation dieses wenigstens einen Objekts oder Merkmals erfolgt.
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Die
DE 10 2010 013 532 A1 offenbart eine Head-up-Anzeige für einen Kraftwagen, wobei unterschiedlichste Informationen, die mittels im Fahrzeug angeordneten Sensoren aufgenommen werden können, mithilfe dieser Head-up-Anzeige situationsabhängig einem Fahrer des Kraftwagens zur Verfügung gestellt werden.
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Die
DE 10 2008 040 627 A1 zeigt ein Verfahren zum Betreiben zumindest eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftwagens, bei welchem mittels wenigstens einer in dem Kraftwagen vorgesehenen Sensoreinrichtung zumindest ein Abschnitt eines sich in Fahrtrichtung vor dem Kraftwagen erstreckenden Streckenverlaufs erfasst wird. Dabei wird ein Fahrschlauch unter Berücksichtigung des erfassten Streckenverlaufs ermittelt und eine Bewegungstrajektorie des Kraftwagens ermittelt sowie bestimmt, ob die Bewegungstrajektorie innerhalb des Fahrschlauchs verläuft. Die
DE 10 2010 010 489 A1 und die
DE 10 2008 003 666 A1 zeigen zudem auch ein solches Verfahren.
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Die
DE 102 42 293 A1 zeigt ein Fahrzeugführungssystem, welches einen Fahrer eines Fahrzeugs bei einer Spureinhaltung unterstützt. Das Fahrzeugführungssystem umfasst eine Geschwindigkeitsregelanlage, mittels welcher die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter Berücksichtigung von externen Vorgaben wie Geschwindigkeitsbegrenzungen, persönlichen Vorlieben oder Vorgaben eines Fahrzeugführers geregelt wird.
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Die
DE 10 2008 035 115 A1 zeigt ein System zum Steuern eines Fahrzeugs, mittels welchem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs vor und in Kurven begrenzt wird.
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Schließlich zeigt die
DE 10 2009 027 026 A1 ein Verfahren zur virtuellen Fahrlinienmarkierung, bei welchem einem Fahrer eines Fahrzeugs Hinweise zur Einhaltung einer Ideallinie beim Befahren einer Strecke bereitgestellt werden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen, mittels welcher die Sicherheit beim Betreiben eines Kraftwagens erhöht werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben zumindest eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftwagens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mittels einer Vorrichtung für einen Kraftwagen mit zumindest einem Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben zumindest eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftwagens, bei welchem mittels wenigstens einer in dem Kraftwagen vorgesehenen Sensoreinrichtung zumindest ein Abschnitt eines sich in Fahrtrichtung vor dem Kraftwagen erstreckenden Streckenverlaufs erfasst wird, zeichnet sich durch die folgenden Schritte aus:
- – Ermitteln eines Fahrschlauchs unter Berücksichtigung des erfassten Streckenverlaufs;
- – Ermitteln einer Bewegungstrajektorie des Kraftwagens; und
- – Bestimmen, ob die Bewegungstrajektorie innerhalb des Fahrschlauchs (38) verläuft;
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Des Weiteren ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem und/oder ein weiteres Fahrerassistenzsystem des Kraftwagens in Form einer Geschwindigkeitsregelanlage, insbesondere eines Abstandsregeltempomats, ausgebildet ist und in Abhängigkeit von dem Fahrschlauch und der Bewegungstrajektorie die Geschwindigkeit des Kraftwagens verändert. Zudem ist es erfindungemäß vorgesehen, dass innerhalb des Fahrschlauchs eine Ideallinie ermittelt wird, wobei das Fahrerassistenzsystem und/oder ein weiteres Fahrerassistenzsystem des Kraftwagens zumindest eine Information zur Einhaltung der Ideallinie bereitstellt.
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Weiterhin ist gemäß Patentanspruch 10 eine Vorrichtung für einen Kraftwagen mit zumindest einem Fahrerassistenzsystem vorgesehen, welches mit wenigstens einer in dem Kraftwagen vorgesehenen Sensoreinrichtung gekoppelt ist, mittels welcher zumindest ein Abschnitt eines sich in Fahrtrichtung vor dem Kraftwagen erstreckenden Streckenverlaufs erfassbar ist, wobei sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnet, dass die Vorrichtung eine Einheit umfasst, die dazu ausgelegt ist, einen Fahrschlauch unter Berücksichtigung des erfassten Streckenverlaufs und eine Bewegungstrajektorie des Kraftwagens zu ermitteln sowie zu bestimmen, ob die Bewegungstrajektorie innerhalb des Fahrschlauchs verläuft. Des Weiteren ist das Fahrerassistenzsystem und/oder ein weiteres Fahrerassistenzsystem des Kraftwagens in Form einer Geschwindigkeitsregelanlage, insbesondere eines Abstandsregeltempomats, ausgebildet und dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von dem Fahrschlauch und der Bewegungstrajektorie die Geschwindigkeit des Kraftwagens zu verändern. Außerdem ist die Vorrichtung dazu ausgelegt, innerhalb des Fahrschlauchs eine Ideallinie zu ermitteln, wobei das Fahrerassistenzsystem und/oder ein weiteres Fahrerassistenzsystem des Kraftwagens dazu ausgelegt ist, zumindest eine Information zur Einhaltung der Ideallinie bereitzustellen.
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Der Kraftwagen kann somit mittels der vorgesehenen Sensoreinrichtung den sich vor dem Kraftwagen erstreckenden Streckenverlauf für beispielsweise die nächsten 100 m bis 300 m im Voraus bestimmen, wobei dies z. B. in Abhängigkeit von am Fahrbahnrand detektierten Leitpfosten, Wänden, Bäumen, Bürgersteigen und anderen Objekten erfolgen kann. Im Gegensatz zu einer Streckenerkennung mit einem GPS-unterstützten Navigationssystem bringt die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil mit sich, dass eine wesentlich genauere relative Positionserfassung gegenüber umliegenden Objekten entlang eines Streckenverlaufs ermöglicht wird, da herkömmliche Navigationssysteme üblicherweise Abweichungen von bis zu 10 m aufweisen können. Des Weiteren kann das Kraftwagenumfeld mittels der Sensoreinrichtung wesentlich genauer Objekte detektieren, welche sich im Umfeld des Kraftwagens befinden. Darüber hinaus können mittels der Sensoreinrichtung auch bewegliche Objekte, wie beispielsweise Gegenverkehr, Wildverkehr oder dergleichen erfasst werden, welche mittels eines Navigationssystems nicht detektierbar sind.
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In Abhängigkeit von dem erfassten Streckenverlauf und gegebenenfalls entlang des Streckenverlaufs detektierten Hindernissen kann ein entsprechender Korridor bzw. Fahrschlauch bestimmt werden, innerhalb welchem der Kraftwagen bewegt werden kann. Weiterhin kann eine Bewegungstraktorie des Kraftwagens anhand von Fahrzeugdaten, wie z. B. dessen aktueller Geschwindigkeit und Beschleunigung, und Umfelddaten, wie z. B. der aktuellen Wettersituation, mithilfe der Einheit ermittelt bzw. extrapoliert werden. Diese Bewegungstrajektorie wird fortlaufend während des Betriebs des Kraftwagens anhand der fortlaufend aktualisierten Daten angepasst.
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Durch einen Abgleich der aktuellen Bewegungstrajektorie mit dem vorgegebenen Fahrschlauch kann ermittelt werden, ob der Kraftwagen unter Beibehaltung der aktuellen Fahrzeugparameter, wie Geschwindigkeit, Lenkwinkel und weiterer Größen, innerhalb des berechneten Fahrschlauchs bleibt. Falls die Kraftwagengeschwindigkeit beispielsweise zu hoch sein sollte, um eine nächste Kurve innerhalb des vorgegebenen Fahrschlauchs zu durchqueren, würde dies bei einer unveränderten Weiterfahrt des Kraftwagens zu einem Verlassen des Fahrschlauchs führen.
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Die Geschwindigkeitsregelanlage bzw. der Abstandsregeltempomat würde nicht nur in Abhängigkeit von einem vorausfahrenden Fahrzeug oder aufgrund des Fahrerwunsches die Geschwindigkeit regeln, sondern es würde auch im Fall einer bald nahenden Kurve eine selbstständige Verringerung bzw. Anpassung der Geschwindigkeit des Kraftwagens erfolgen. Durch die automatische Anpassung der Geschwindigkeit des Kraftwagens bereits im Vorfeld einer Kurve kann sichergestellt werden, dass der Kraftwagen nicht mit einer überhöhten Geschwindigkeit in die Kurve gelenkt wird, wodurch ein Verlassen des Fahrschlauchs bzw. im Extremfall sogar ein Verlassen der Fahrbahn erfolgen könnte. Des Weiteren kann durch eine streckenabhängig regelbare Geschwindigkeitsregelanlage ein besonders vorausschauendes Betreiben des Kraftwagens ermöglicht werden, sodass der Kraftstoffverbrauch entsprechend gesenkt werden kann.
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Zudem wird die Linie innerhalb des Fahrschlauchs ermittelt, auf welcher der Kraftwagen mit seiner größtmöglichen Geschwindigkeit den Fahrschlauch durchfahren könnte. Mittels des Fahrerassistenzsystems könnten beispielsweise Informationen in einer Anzeigeeinrichtung, beispielsweise einem Head-up-Display, eingeblendet werden, welche den Fahrer mit Informationen über ideale Bremszeitpunkte und einer graphischen Darstellung der Ideallinie versorgen. Zum einen könnte dadurch eine besonders sportliche Fahrweise bzw. Bewegung des Kraftwagens unterstützt werden, da dem Fahrer eine Hilfe geboten wird, die Ideallinie innerhalb des vorgegebenen Fahrschlauchs einzuhalten. Auch bei einer weniger sportlichen Fahrweise bzw. Bewegung des Kraftwagens ist die Kenntnis der Ideallinie durchaus von Vorteil, da bei Befahren des Fahrschlauchs genau auf der Ideallinie die größtmöglichen Sicherheitsreserven bestehen.
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Es ist somit ein verbessertes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung bereitgestellt, mittels welcher die Sicherheit beim Betreiben eines Kraftwagens erhöht werden kann, da mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung kritische Fahrsituationen vorausschauend erkannt werden können, indem fortlaufend ein Abgleich zwischen einer prognostizierten Bewegungstrajektorie des Kraftwagens mit einem Fahrschlauch, welcher unter Berücksichtigung eines detektierten Streckenverlaufs ermittelt wird, durchgeführt wird.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, das zumindest eine Fahrerassistenzsystem betätigt wird, falls die Bewegungstrajektorie zumindest bereichsweise einen vorgegebenen Abstandsschwellwert zum Fahrschlauch überschreitet oder unterschreitet. Der Abstandsschwellwert kann beispielsweise in Form eines vorgegebenen Abstandswertes zwischen der Bewegungstrajektorie und der Mittellinie des Fahrschlauchs definiert sein. Ebenso ist es denkbar, dass zwei unterschiedliche Abstandsschwellwerte vorgegeben werden können, je nachdem ob ein Abstand rechts- oder linksseitig von der Mittellinie des Fahrschlauchs betrachtet wird. Je nach Fahrsituation und Umgebungsbedingungen kann dabei dieser Abstandsschwellwert angepasst werden, um eine entsprechende Sicherheitsreserve beim Betreiben des Kraftwagens bereitzustellen. Je nach definiertem Schwellwert kann somit ein Eingriff des Fahrerassistenzsystems erfolgen, wenn z. B. die Bewegungstrajektorie sich noch innerhalb des Fahrschlauchs befindet, sich dabei aber zu nah dem Rand des Fahrschlauchs annähert oder z. B. erst dann, wenn die Bewegungstrajektorie den Fahrschlauch bereichsweise verlässt. Das Weiteren kann das Fahrerassistenzsystem dazu ausgelegt sein, die Bewegungstrajektorie des Kraftwagens verändern zu können, beispielsweise durch Bremseingriffe, Anpassung der Kraftwagengeschwindigkeit oder dergleichen. Ebenso ist auch möglich, dass das Fahrerassistenzsystem eine Signal- oder Warnfunktion aufweist, welche den Fahrer bei einem Überschreiten des Abstandsschwellwertes warnt. Durch einen vorauseilenden Eingriff des Fahrerassistenzsystems bei einer Überschreitung des Schwellwertes kann die Bewegungstrajektorie des Kraftwagens angepasst werden und/oder der Fahrer gewarnt werden, noch bevor es zu einer überhaupt kritischen Situation, beispielsweise aufgrund überhöhter Geschwindigkeit, kommen kann. Dies trägt somit zu einer weiteren Steigerung der Sicherheit beim Betreiben des Kraftwagens bei und unterscheidet die Erfindung von herkömmlichen Fahrerassistenzsystemen, welche die Längs- und Querdynamikregelung steuern.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird mittels einer Navigationseinrichtung des Kraftwagens die Erfassung des Streckenverlaufs sowie die Bestimmung des Fahrschlauchs unterstützt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass schlecht einsehbare Streckenabschnitte, beispielsweise bei einer sehr kurvigen Streckenführung, bereits mithilfe der Navigationseinrichtung erkannt bzw. bekannt sein können, bevor die Sensoreinrichtung, bei der es sich beispielsweise um eine an der Fahrzeugfront angebrachte Kamera handeln kann, diesen Streckenabschnitt überhaupt erkennen kann. Des Weiteren kann im Zusammenspiel mit der Sensoreinheit und der Navigationsvorrichtung ein jeweils spezifischer Streckenverlauf des Kraftwagens je nach gewählter Route, welche beispielsweise ein häufiges Abbiegen erforderlich macht, überhaupt erst in Gänze bekannt sein. Insgesamt wird also durch eine Kombination der Navigationsvorrichtung mit der Sensoreinrichtung eine verbesserte Erfassung des Streckenverlaufs sowie eine verbesserte Bestimmung des entsprechenden Fahrschlauchs ermöglicht, wobei in idealer Weise die Vorteile beider Vorrichtungen kombiniert werden können.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Fahrschlauch in Abhängigkeit von der Verkehrssituation und der Wettersituation bestimmt wird. Rein theoretisch könnte der Fahrschlauch die gesamte Fahrbahnbreite einer Straße ausnutzen oder sogar darüber hinausgehen. Jedoch im Hinblick einer Beachtung der Straßenverkehrsordnung wird es üblicherweise wünschenswert sein, dass der Fahrschlauch im Wesentlichen innerhalb eines Fahrstreifens der Fahrbahn verläuft. Je nach Verkehrssituation, beispielsweise, wenn ein vorausfahrendes langsameres Fahrzeug überholt werden soll, oder einem Hindernis auf dem Fahrstreifen ausgewichen werden muss, kann es natürlich erforderlich sein, dass der Fahrschlauch auch außerhalb des jeweiligen Fahrstreifens verläuft. Dadurch, dass der Fahrschlauch in Abhängigkeit von der Verkehrssituation und der Wettersituation bestimmt wird, kann dieser derart ausgelegt werden, dass von vornherein Sicherheitsabstände zu anderen Verkehrsteilnehmern und zur Fahrbahnbegrenzung situationsabhängig vorgenommen werden. Bei schlechten Wetterverhältnissen, beispielsweise bei starkem Regen oder Schneefall, kann es wünschenswert sein, wenn der Fahrschlauch so ausgelegt wird, dass dieser noch genügend Abstand, beispielsweise zur Mittellinie aufweist, sodass bei einer Kurvenfahrt noch entsprechende Sicherheitsreserven bestehen. Auch bei einem erhöhten Verkehrsaufkommen kann es sinnvoll sein, den Fahrschlauch entsprechend beabstandet zu möglichen Gefahrenquellen vorzugeben.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Bewegungstrajektorie des Kraftwagens in Abhängigkeit von der Wettersituation und der Kraftwagensituation ermittelt. Mit anderen Worten wird zur Ermittlung bzw. Berechnung der Bewegungstrajektorie zum einen der aktuelle Bewegungszustand des Kraftwagens, wie beispielsweise dessen aktuelle Geschwindigkeit und Beschleunigung, herangezogen und zum anderen wird die Wettersituation ebenfalls berücksichtigt. Die Wettersituation, beispielsweise bei starkem Regen oder Schneefall, hat unmittelbaren Einfluss auf die Fahrbahnbeschaffenheit, wodurch z. B. mögliche Kurvengeschwindigkeiten des Kraftwagens erheblich reduzieren oder Bremswege erheblich verlängert werden können. Insofern wird durch die gleichzeitige Berücksichtigung der Wettersituation und der Kraftwagensituation bei der Ermittlung der Bewegungstrajektorie eine möglichst exakte Prädiktion der Kraftwagenbewegung ermöglicht. Zur Beurteilung der Wettersituation können bereits im Kraftwagen vorhandene Sensoren, wie beispielsweise ein Scheibenwischsensor oder eine Kamera, zur Erfassung der Fahrzeugspur eingesetzt werden. Wird beispielsweise mittels der Kamera zur Spurerfassung keine Fahrbahnmarkierung mehr erkannt, wäre dies ein eindeutiges Indiz für starken Schneefall bzw. eine geschlossene Schneedecke, sodass dies bei der Ermittlung der Bewegungstrajektorie des Kraftwagens berücksichtigt werden könnte.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass für den Fahrschlauch bereichsweise jeweils eine Maximalgeschwindigkeit ermittelt wird, wonach das Fahrerassistenzsystem und/oder ein weiteres Fahrerassistenzsystem die Geschwindigkeit des Kraftwagens entlang des Fahrschlauchs begrenzt. Mit anderen Worten kann beispielsweise bei Kenntnis eines nahenden Kurvenverlaufs eine Begrenzung der mit dem Kraftwagen erzielbaren Höchstgeschwindigkeit eingestellt werden, sodass selbst bei einer Vollgasfahrt des Kraftwagens bzw. des Fahrers diese Geschwindigkeit nicht überschritten werden kann. Infolgedessen kann sichergestellt werden, dass der Kraftwagen immer im Bereich der physikalischen Grenzen bewegt wird und somit durchgängig beherrschbar bleibt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Fahrerassistenzsystem oder ein weiteres Fahrerassistenzsystem des Kraftwagens in Abhängigkeit von der Position des Kraftwagens gegenüber dem Fahrschlauch und der Bewegungstrajektorie ein Lenkmoment auf den Kraftwagen ausübt. Beispielsweise könnte es passieren, dass ein Fahrer des Kraftwagens beim Durchfahren einer Kurve das Lenkrad nicht genügend eingeschlagen hat, um die Kurve innerhalb des vorgegebenen Fahrschlauchs zu durchfahren. In einem solchen Falle würde erkannt werden, dass bei der aktuellen Position des Kraftwagens gegenüber dem Fahrschlauch und dem gegebenen Lenkeinschlag eine kritische Abweichung zwischen der Bewegungstrajektorie und dem Fahrschlauch die Folge sein würde, sodass ein automatisches Eingreifen des Fahrerassistenzsystems auf die Lenkbewegung mittels Aufbringen eines entsprechenden Lenkmoments den Kraftwagen wieder sicher in seine Spur zurückbringt bzw. diesen sicher durch den Fahrschlauch hindurchführen kann.
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Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Fahrerassistenzsystem und/oder ein weiteres Fahrerassistenzsystem des Kraftwagens in Abhängigkeit von der Position des Kraftwagens gegenüber dem Fahrschlauch und einem Lenkeinschlag des Kraftwagens ein Warnsignal ausgibt. Ein solches Warnsignal kann beispielsweise ein leichtes Vibrieren im Lenkrad sein, sodass der Fahrer dadurch auf einfache Weise darauf aufmerksam gemacht werden kann, dass sein Lenkeinschlag zu stark bzw. zu schwach ist, um eine aktuell durchfahrene Kurve innerhalb des vorgegebenen Fahrschlauchs zu durchfahren. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Fahrer, beispielsweise bei einer kurzzeitigen Unaufmerksamkeit, von dem Fahrerassistenzsystem darauf hingewiesen wird, den Lenkeinschlag des Kraftwagens anzupassen, sodass ein sicheres Durchfahren der Kurve ermöglicht wird.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Fahrerassistenzsystem und/oder weitere Fahrerassistenzsysteme des Kraftwagens in Abhängigkeit verschiedener auswählbarer Kraftwagenmodi unterschiedlich geregelt werden. Beispielsweise kann bei dem Kraftwagen eine Auswahlmöglichkeit zwischen einem Komfortmodus und einem Sportmodus gegeben sein, wobei Systeme des Kraftwagens, wie beispielsweise das Fahrwerk oder das Lenksystem, gemäß des vorgewählten Modus entsprechend eingestellt sind. Entsprechend zuvor erwähnte Maßnahmen, wie beispielsweise eine Geschwindigkeitsbegrenzung entlang des Fahrschlauchs bzw. des Streckenverlaufs und/oder das Verhalten einer Geschwindigkeitsregelanlage, können je nach gewähltem Fahrmodus unterschiedlich ausgeprägt sein. Z. B. wird eine bereichsweise vorgegebene Maximalgeschwindigkeit im Sportmodus höher als im Komfortmodus eingestellt. Dadurch wird das Gesamtverhalten des Kraftwagens entsprechend des vorgewählten Fahrmodus unterstützt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftwagens mit einer Sensoreinrichtung, einem Fahrerassistenzsystem und einer Einheit, mittels welcher eine Bewegungstrajektorie des Kraftwagens ermittelbar ist, wobei die besagten Elemente derart miteinander gekoppelt sind, dass ein Informationsaustausch zwischen ihnen stattfinden kann; und in
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2 eine schematische Darstellung eines Streckenverlaufs einer Straße, auf welcher der in 1 gezeigte Kraftwagen betrieben wird, wobei ein Fahrschlauch für den Kraftwagen in Abhängigkeit des Streckenverlaufs vorgegeben ist.
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Ein Kraftwagen 10 mit einer Sensoreinrichtung 12, einem Fahrerassistenzsystem 14 und einer weiteren Einheit 16 ist in einer schematischen Darstellung in 1 gezeigt. Die Sensoreinrichtung 12, das Fahrerassistenzsystem 14 und die Einheit 16 sind über Leitungen 18 informationstechnisch miteinander verbunden. Bei der Sensoreinrichtung 12 kann es sich beispielsweise um eine Fahrzeugsensorik in Form eines Abstandsregeltempomats in Kombination mit einer entsprechenden Videokamera handeln. Die Sensoreinrichtung 12 kann aber genauso gut auch ein Teil eines im Kraftwagen 10 vorgesehen Spurhalteassistenten sein, welcher unterschiedliche optische Systeme und einen entsprechenden Computer umfasst, der einen Fahrer des Kraftwagens beispielsweise bei einer Unterschreitung des Abstands zu einer Fahrbahnmarkierung vorwarnt. Im Kraftwagen 10 können auch mehrere Sensoreinrichtungen 12 vorgesehen sein, wobei in 1 der Einfachheit halber nur eine Sensoreinrichtung gezeigt ist.
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Bei dem Fahrerassistenzsystem 14 handelt es sich im Wesentlichen um eine elektronische Zusatzeinrichtung in dem Kraftwagen 10 zur Unterstützung eines Fahrers in bestimmten Fahrsituationen, wobei das Fahrerassistenzsystem 14 teilautomatisch oder automatisch beispielsweise in einen Antrieb, eine Steuerung (zum Beispiel Gas, Bremse) oder Signalisierungseinrichtungen des Kraftwagens eingreifen kann. Bei dem Fahrerassistenzsystem 14 kann es sich beispielsweise um ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), ein Fernlichtassistent, ein Tempomat, ein Abstandsregeltempomat oder dergleichen handeln. In dem Kraftwagen 10 können eine Mehrzahl von Fahrerassistenzsystemen 14 vorgesehen sein, wobei zugunsten einer einfachen Darstellung in 1 lediglich ein Fahrerassistenzsystem 14 gezeigt ist.
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Schließlich ist in dem Kraftwagen 10 noch die Einheit 16 vorgesehen, mittels welcher die Bewegungstrajektorie des Kraftwagens während des Betriebs ermittelbar ist. Mit anderen Worten kann mit der Einheit 16, bei der es sich beispielsweise um einen Computer handeln kann, basierend auf Informationen über den Kraftwagen 10 und Umfeldinformationen, beispielsweise den aktuellen Wetterbedingungen und der Fahrbahnbeschaffenheit, berechnet werden, welchen Pfad der Kraftwagen unter Beibehaltung der zur Berechnung der Bewegungstrajektorie eingespeisten Werte durchlaufen würde. Die Sensoreinrichtung 12, das Fahrerassistenzsystem 14 und die Einheit 16 sind mittels der Leitungen 18 miteinander verbunden, sodass diese Elemente 12, 14, 16 in ständigem Informationsaustausch miteinander stehen können.
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In 2 ist in einer schematischen Ansicht ein Abschnitt 20 eines sich in Fahrtrichtung vor dem Kraftwagen 10 erstreckenden Streckenverlaufs gezeigt. Der Kraftwagen 10 bewegt sich entlang eines Fahrstreifens 22, welcher Bestandteil der Fahrbahn 24 in dem hier gezeigten Abschnitt 20 des in Fahrtrichtung vor dem Kraftwagen liegenden Streckenverlaufs ist. Der Fahrstreifen 22 wird durch die Mittellinie 26 und der Fahrstreifenbegrenzungslinie 28 bestimmt. An den Fahrstreifen 22 grenzt entsprechend der Darstellung in 2 rechts von diesem ein Seitenstreifen 30 an, welcher links- bzw. rechtsseitig von der Fahrstreifenbegrenzungslinie 28 und dem Fahrbahnrand 32 begrenzt wird. Seitlich vom Fahrbahnrand 32, außerhalb der Fahrbahn 24, sind Leitpfosten 34 und Bäume 36 angeordnet.
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Auf einem weiteren Fahrstreifen 22' fährt ein weiterer Kraftwagen 10' in entgegengesetzter Richtung auf den Kraftwagen 10 zu.
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Mittels der Sensoreinrichtung 12 kann der Kraftwagen 10 den vor ihm liegenden Bereich des Streckenverlaufs erfassen, wobei dies etwa im Bereich zwischen unmittelbar vor der Front des Kraftwagens 10 und ca. bis zu 300 m vor dem Kraftwagen 10 erfolgen kann. Mittels der Sensoreinrichtung 12 können dabei sowohl die Fahrbahn 24 als auch der Fahrstreifen 20, 22' sowie die Seitenstreifen 30 erkannt werden. Mittels der Sensoreinrichtung 12 kann beispielsweise die Straßenmarkierung erkannt und voneinander unterschieden werden, sodass beispielsweise die Mittellinie 26 von der Fahrstreifenbegrenzungslinie 28 mittels der Sensoreinrichtung 12 unterschieden werden kann. Der Fahrbahnrand 32 kann von der Sensoreinrichtung 12 beispielsweise ebenfalls dadurch erkannt werden, dass eine am Fahrbahnrand 32 verlaufende Fahrbahnmarkierung erkannt wird. Darüber hinaus kann mittels der Sensoreinrichtung 12 auch der Bereich außerhalb der Fahrbahn, insbesondere neben dem Fahrbahnrand 32 erkannt werden, indem beispielsweise die am Straßenrand angeordneten Leitpfosten 24 und Bäume 36 aber auch weitere Objekte, wie beispielsweise Wände oder Bürgersteige mittels der Sensoreinrichtung 12 erfasst werden können. Mithilfe der Sensoreinrichtung 12 kann somit eine sehr detaillierte Umfelderfassung des Kraftwagens 10 erfolgen, wobei die relative Positionierung des Kraftwagens 10 gegenüber seinem Umfeld zentimetergenau erfasst werden kann.
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Der Kraftwagen 10 kann zudem mit einer hier nicht dargestellten Navigationseinrichtung, beispielsweise mithilfe eines GPS-gestützten Navigationssystems, ausgestattet sein, mittels welchem die Erfassung des Streckenverlaufs unterstützt wird. Dadurch können auch schlecht einsehbare Passagen des Streckenverlaufs, welche mittels der Sensoreinrichtung 12 erst relativ spät erkannt werden würden, bereits von der Navigationseinrichtung erfasst werden, sodass die Informationen der Navigationseinrichtung und der Sensoreinrichtung 12 kombiniert werden können, um besonders umfassende und vorausschauende Umfelddateninformationen für den Kraftwagen 10 über den Streckenverlauf zu erhalten.
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Ein Fahrschlauch 38 wird basierend auf den von der Sensoreinrichtung 12 und der Navigationseinrichtung ermittelten Umfeldinformationen über den sich in Fahrtrichtung vor dem Kraftwagen 10 befindlichen Streckenverlauf ermittelt. Im Wesentlichen ist der Fahrschlauch 38 der Bereich bzw. eine Art Korridor, in welchem sich der Kraftwagen 10 idealerweise entlang des Streckenverlaufs bewegen sollte. Der Fahrschlauch 38 wird dabei in Abhängigkeit von der Verkehrssituation und der Wettersituation bestimmt. Je nachdem, auf was für einer Strecke der Kraftwagen 10 betrieben wird, kann sich der Fahrschlauch 38 über die gesamte Fahrbahn 24 erstrecken, beispielsweise wenn der Kraftwagen 10 auf einer abgesperrten Rennstrecke betrieben wird. Beim Betrieb des Kraftwagens 10 auf öffentlichen Straßen ist der Fahrschlauch 38 allerdings üblicherweise im Wesentlichen auf einen Fahrstreifen 22, 22' beschränkt. Lediglich bei Überholmanövern oder Ausweichmanövern kann es notwendig sein, dass der Fahrschlauch 38 im Bereich des Seitenstreifens 10 oder auf dem Gegenfahrstreifen 22' liegt. Durch eine Berücksichtigung der Verkehrssituation und der Wettersituation bei der Bestimmung des Fahrschlauchs 38 kann sichergestellt werden, dass ein genügend großer Sicherheitsabstand zwischen dem Fahrschlauch 38 und beispielsweise den Fahrbahnbegrenzungen 26, 28 liegt, sodass z. B. bei schlechten Wetterverhältnissen und entsprechend schlechten Fahrbahnverhältnissen noch entsprechende Sicherheitsreserven gegeben sind. Zur Bestimmung der Wettersituation kann beispielsweise die Sensoreinrichtung 12 herangezogen werden bzw. können weitere Sensoreinrichtungen, welche hier nicht gezeigt sind, dafür genutzt werden. Bei diesen weiteren Sensoreinrichtungen kann es sich beispielsweise um einen Scheibenwischsensor oder um die Kamera eines Spurhalteassistenten handeln. Mittels des Scheibenwischsensors kann beispielsweise eine Niederschlagsstärke erfasst werden und mittels der Kamera des Spurhalteassistenten kann beispielsweise starker Schneefall oder eine geschlossene Schneedecke dadurch detektiert werden, dass mittels der Kamera die Fahrbahnmarkierungen 26, 28 nicht mehr erkennbar sind.
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Mittels der Einheit 16 wird eine hier nicht dargestellte Bewegungstrajektorie des Kraftwagens in Abhängigkeit von der Wettersituation und der Kraftwagensituation ermittelt. Unter Beachtung von beispielsweise der aktuellen Geschwindigkeit und Beschleunigung des Kraftwagens 10 und einer wetterabhängigen Fahrbahnbeschaffenheit wird eine Bewegungstrajektorie des Kraftwagens 10 auf Basis dieser Werte extrapoliert. Dadurch kann ein permanenter Abgleich zwischen der ermittelten Bewegungstrajektorie des Kraftwagens 10 und dem Fahrschlauch 38 erfolgen. Bei einer nahenden Kurve, welche im vorliegenden Fall nicht dargestellt ist, würde aller Voraussicht nach bei einer Beibehaltung einer aktuellen Geschwindigkeit des Kraftwagens 10 die Bewegungstrajektorie außerhalb des Fahrschlauchs 38, unter Umständen sogar außerhalb der Fahrbahn 24 liegen. In Abhängigkeit von einer jeweils berechneten Abweichung zwischen der Bewegungstrajektorie und dem Fahrschlauch 38 kann das Fahrerassistenzsystem 14 und/oder weitere Fahrerassistenzsystem, welche hier nicht dargestellt sind, betätigt werden, um die Bewegungstrajektorie des Kraftwagens 10 anzupassen.
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Beispielsweise kann für den Fahrschlauch 38 bereichsweise eine Maximalgeschwindigkeit ermittelt werden, wonach das Fahrerassistenzsystem 14 und/oder ein weiteres Fahrerassistenzsystem die Geschwindigkeit des Kraftwagens 10 entlang des Fahrschlauchs 38 begrenzt. Bei einem kurvigen Streckenverlauf und einem entsprechend ausgebildeten Fahrschlauch 38 kann dadurch verhindert werden, dass der Kraftwagen 10 mit einer zu hohen Geschwindigkeit bewegt wird, wodurch dieser den Fahrschlauch 38 bzw. den Fahrstreifen 22 oder sogar die gesamte Fahrbahn 24 verlassen würde. Selbst bei einem vollständig durchgetretenen Gaspedal durch einen Fahrer des Kraftwagens 10 würde dadurch sichergestellt werden, dass der Kraftwagen 10 bereichsweise entlang des Fahrschlauchs 38 für die jeweiligen Bereiche des Fahrschlauchs 38 die vorgegebene Höchstgeschwindigkeit nicht übertreten könnte.
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Des Weiteren kann das Fahrerassistenzsystem 14 und/oder ein weiteres Fahrerassistenzsystem des Kraftwagens 10 in Form einer Geschwindigkeitsregelanlage, insbesondere in Form eines Abstandsregeltempomats ausgebildet sein. Das Fahrerassistenzsystem 14 kann in Abhängigkeit von dem Fahrschlauch 38 und der Bewegungstrajektorie des Kraftwagens 10 die Geschwindigkeit des Kraftwagens 10 verändern. Im Gegensatz zu bislang üblichen Abstandsregeltempomaten würde somit die Geschwindigkeit des Kraftwagens 10 nicht nur in Abhängigkeit von Befehlen des Fahrers bzw. der Verkehrssituation in Form von beispielsweise vor dem Kraftwagen 10 fahrenden Fahrzeugen geregelt werden. Mit anderen Worten wird die Geschwindigkeit des Kraftwagens 10 in Abhängigkeit des Streckenverlaufs und des vorgegebenen Fahrschlauchs 38 autonom geregelt, sodass der Kraftwagen 10 sicher durch eine Kurve hindurchgelenkt werden kann.
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Des Weiteren kann das Fahrerassistenzsystem 14 oder ein weiteres Fahrerassistenzsystem des Kraftwagens 10 in Abhängigkeit von der Position des Kraftwagens 10 gegenüber dem Fahrschlauch 38 und der Bewegungstrajektorie ein Lenkmoment auf den Kraftwagen 10 ausüben. Ein Lenkeinschlag des Kraftwagens 10 wird somit in Abhängigkeit von seiner Geschwindigkeit und seiner Position innerhalb des Fahrschlauchs 38 autonom geregelt, sodass der Kraftwagen 10 sicher innerhalb des vorgegebenen Fahrschlauchs 38, beispielsweise durch eine Kurve, bewegt werden kann. Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich, dass das Fahrerassistenzsystem 14 und/oder ein weiteres Fahrerassistenzsystem des Kraftwagens 10 in Abhängigkeit von der Position des Kraftwagens 10 gegenüber dem Fahrschlauch 38 und einem Lenkeinschlag des Kraftwagens 10 ein Warnsignal ausgibt. Beispielsweise kann aufgrund einer kurzzeitigen Unaufmerksamkeit des Fahrers des Kraftwagens 10 ein nicht ausreichender oder zu großer Lenkeinschlag gewählt sein, sodass der Kraftwagen 10 bei Beibehaltung dieses Lenkeinschlags den Fahrschlauch 38 verlassen würde. Das Warnsignal kann beispielsweise in Form eines kurzen Vibrierens eines Lenkrads des Kraftwagens erfolgen, sodass der Fahrer unmittelbar darüber informiert wird, dass der von ihm aktuell gewählte Lenkeinschlag zu einem Verlassen des Fahrschlauchs 38 führen würde und dieser eine entsprechende Korrektur vornehmen kann.
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Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich, dass innerhalb des Fahrschlauchs 38 eine Ideallinie ermittelt wird, wobei das Fahrerassistenzsystem 14 und/oder ein weiteres Fahrerassistenzsystem des Kraftwagens 10 Informationen zur Einhaltung der Ideallinie bereitstellt. Die Ideallinie ist dabei die Linie innerhalb des Fahrschlauchs 38, auf welcher der Kraftwagen 10 schnellstmöglich bewegt werden kann. Mittels des Fahrerassistenzsystems 14 könnten beispielsweise entsprechende Informationen zur Einhaltung der Ideallinie in einem Head-up-Display bereitgestellt werden. Die ermittelte Ideallinie könnte dabei z. B. innerhalb des Head-up-Displays derart projiziert werden, dass der Fahrer des Kraftwagens 10 quasi eine Visualisierung dieser Ideallinie auf der vor ihm liegenden Fahrbahn 24 dargestellt bekommt, sodass er permanent eine Orientierungshilfe hat. Des Weiteren können weitere Informationen in dem Head-up-Display zur Einhaltung der Ideallinie eingeblendet werden, beispielsweise in Form von dargestellten Bremspunkten innerhalb des Fahrschlauchs 38, an welchen der Fahrer des Kraftwagens 10 Idealerweise die Bremse betätigen sollte, um seine Fahrt auf der Ideallinie fortsetzen zu können. Selbst wenn der Fahrer nicht mit der maximal möglichen Geschwindigkeit entlang der vorgegebenen Ideallinie fahren sollte, kann eine erhöhte Fahrsicherheit erzielt werden, da ein Fahren auf der Ideallinie die größtmöglichen Sicherheitsreserven darstellt.
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Des Weiteren ist es möglich, dass das Fahrerassistenzsystem 14 und/oder weitere Fahrerassistenzsysteme des Kraftwagens in Abhängigkeit verschiedener auswählbarer Kraftwagenmodi unterschiedlich geregelt wird. Bei den Kraftwagenmodi kann es sich beispielsweise um einen Komfortmodus und einen Spotmodus handeln, bei welchen Systeme des Kraftwagens 10, beispielsweise das Fahrwerk oder das Lenksystem, gemäß des gewählten Modus eingestellt sind. Das Fahrerassistenzsystem 14 bzw. weitere Fahrerassistenzsysteme des Kraftwagens 10 können dabei ein unterschiedliches Verhalten aufweisen, je nach dem welcher Kraftwagensmodus gerade von dem Fahrer eingestellt worden ist. Beispielsweise könnte die bereits zuvor erwähnte Geschwindigkeitsbegrenzung für bestimmte Bereiche des Fahrschlauchs 38 je nach gewähltem Modus entsprechend gewählt sein. Weiterhin ist es auch denkbar, dass das Fahrerassistenzsystem 14 in Form eines Abstandsregeltempomats automatisch eine entsprechend höhere oder niedrigere Geschwindigkeit wählt, um den Kraftwagen 10 autonom entlang des Fahrschlauchs 38 zu steuern.
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Bei Auftreten eines Hindernisses 40 kann der Fahrschlauch 38 unter Berücksichtigung der Verkehrssituation, beispielsweise eines entgegenkommenden Kraftwagens 10', und der Wettersituation derart angepasst werden, dass der Fahrschlauch 38 um das Hindernis 40 herumführt. Beispielsweise könnte der Fahrschlauch 38 entlang des auf der Gegenfahrbahn verlaufenden Fahrstreifens 22 oder entlang des Seitenstreifens 30 um das Hindernis 40 herumgeführt werden. Falls die Randbedingungen ein Herumführen des Fahrschlauchs 38 um das Hindernis nicht zulassen sollten, kann der Fahrer frühzeitig gewarnt werden, sodass er rechtzeitig eine Bremsung des Kraftwagens 10 einleiten kann. Alternativ ist es ebenso denkbar, dass in diesem Fall eine rechtzeitige autonome Bremsung durch das Fahrerassistenzsystem 14 eingeleitet wird, sodass der Kraftwagen 10 rechtzeitig vor dem Hindernis 40 zum Stehen kommt.
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Insgesamt wird durch die permanente Erfassung des sich vor dem Kraftwagen 10 befindenden Streckenabschnitts und der Bestimmung eines entsprechenden Fahrschlauchs 38 in Kombination mit der Ermittlung der Bewegungstrajektorie des Kraftwagens 10 eine Datengrundlage bereitgestellt, auf der ein Fahrerassistenzsystem 14 in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen der Bewegungstrajektorie und dem Fahrschlauch 38 frühzeitig und präventiv Einfluss auf die Bewegungstrajektorie des Kraftwagens 10 nehmen kann, infolgedessen können kritische Fahrsituationen des Kraftwagens 10 von vornherein vermieden werden, beispielsweise durch einen vorauseilenden Brems- und/oder ESP-Eingriff, sodass der Kraftwagen 10 besonders sicher bewegt werden kann.
