DE102012004198A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs im Gelände - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs (1) im Gelände, wobei mittels zumindest einer Erfassungseinheit (2) eine Umgebung des Fahrzeugs (1) erfasst wird und aus mittels der Erfassungseinheit (2) erfassten Daten ein Geländeprofil (G) ermittelt wird. Erfindungsgemäß werden anhand des erfassten Geländeprofils (G) kritische Fahrsituationen, insbesondere ein Aufsetzen des Fahrzeugs (1) auf den Boden, ein Umkippen des Fahrzeugs (1), ein Rutschen des Fahrzeugs (1) in Längsrichtung und/oder ein seitliches Rutschen des Fahrzeugs (1), vor einem Überfahren eines vorausliegenden Abschnitts des Geländeprofils (G) für den vorausliegenden Abschnitt prädiziert und im Innenraum des Fahrzeugs (1) mittels zumindest einer Anzeigeeinheit (4) grafisch ausgegeben. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs im Gelände mit zumindest einer Erfassungseinheit (2) zur Erfassung einer Umgebung des Fahrzeugs (1) und einer Auswerteeinheit (3) zur Ermittlung eines Geländeprofils (G) aus mittels der Erfassungseinheit (2) erfassten Daten. Erfindungsgemäß weist die Auswerteeinheit (3) eine Prädiktionseinheit (3.1) zur Prädiktion kritischer Fahrsituationen, insbesondere eines Aufsetzens des Fahrzeugs (1) auf den Boden, eines Umkippens des Fahrzeugs (1), eines Rutschens des Fahrzeugs (1) in Längsrichtung und/oder eines seitlichen Rutschens des Fahrzeugs (1), anhand des erfassten Geländeprofils (G) vor einem Überfahren eines vorausliegenden Abschnitts des Geländeprofils (G) für den vorausliegenden Abschnitt auf, wobei die Auswerteeinheit (3) mit zumindest einer im Innenraum des Fahrzeugs (1) angeordneten Anzeigeeinheit (4) zur grafischen Ausgabe der kritischen Fahrsituationen gekoppelt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs im Gelände, wobei mittels zumindest einer Erfassungseinheit eine Umgebung des Fahrzeugs erfasst wird und aus mittels der Erfassungseinheit erfassten Daten ein Geländeprofil ermittelt wird.
- Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs im Gelände mit zumindest einer Erfassungseinheit zur Erfassung einer Umgebung des Fahrzeugs und einer Auswerteeinheit zur Ermittlung eines Geländeprofils aus mittels der Erfassungseinheit erfassten Daten.
- Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass bei Geländefahrzeugen eine Einstellung eines Fahrwerks und eines Antriebsstrangs in Abhängigkeit eines von dem Fahrzeug befahrenen Geländeprofils manuell durch den Fahrer erfolgt.
- Zur Unterstützung des Fahrers beim Führen des Fahrzeugs im Gelände, d. h. abseits befestigter Straßen, existieren verschiedene Verfahren, bei welchen das Fahrwerk und der Antriebsstrang des Fahrzeugs in Abhängigkeit des von dem Fahrzeug befahrenen Geländeprofils automatisch eingestellt werden. Zu diesem Zweck wird mittels einer Erfassungseinheit die Umgebung des Fahrzeugs erfasst und das Geländeprofil aus mittels der Erfassungseinheit erfassten Daten ermittelt.
- Die
US 200910167844 A1 - Weiterhin beschreibt die
WO 2005/008562 A2 - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs im Gelände anzugeben.
- Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- In einem Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs im Gelände wird mittels zumindest einer Erfassungseinheit eine Umgebung des Fahrzeugs erfasst und aus mittels der Erfassungseinheit erfassten Daten wird ein Geländeprofil ermittelt.
- Erfindungsgemäß werden anhand des erfassten Geländeprofils kritische Fahrsituationen, insbesondere ein Aufsetzen des Fahrzeugs auf den Boden, ein Umkippen des Fahrzeugs, ein Rutschen des Fahrzeugs in Längsrichtung und/oder ein seitliches Rutschen des Fahrzeugs, vor einem Überfahren eines vorausliegenden Abschnitts des Geländeprofils für den vorausliegenden Abschnitt prädiziert und im Innenraum des Fahrzeugs mittels zumindest einer Anzeigeeinheit grafisch ausgegeben.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es dem Fahrer des Fahrzeugs, in der Umgebung des Fahrzeugs auftretende Gefahrensituationen intuitiv wahrzunehmen. Weiterhin wird für den Fahrer eine Erleichterung des Durchfahrens des jeweiligen Geländeprofils ermöglicht, eine Fahrsicherheit erhöht und Unfälle werden vermieden, da dem Fahrer schon vor der Durchfahrt des jeweiligen Abschnitts des Geländeprofils kritische Fahrsituationen und deren Gefahrenpotenziale bekannt sind.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
- Dabei zeigen:
-
1 schematisch ein Fahrzeug in einer ersten Fahrsituation, -
2 schematisch das Fahrzeug in einer zweiten Fahrsituation, -
3 schematisch das Fahrzeug in einer dritten Fahrsituation, -
4 schematisch das Fahrzeug in einer vierten Fahrsituation, -
5 schematisch das Fahrzeug in einer fünften Fahrsituation, -
6 schematisch das Fahrzeug in einer sechsten Fahrsituation, und -
7 schematisch eine im Innenraum des Fahrzeugs angeordnete Anzeigeeinheit zur Darstellung einer vor dem Fahrzeug befindlichen Umgebung desselben. - Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
- In
1 ist ein Fahrzeug1 in einer ersten Fahrsituation dargestellt. Dabei befindet sich das Fahrzeug1 vor einem Abschnitt eines Geländeprofils G, welcher sich durch ein Gefälle auszeichnet. Das Fahrzeug1 umfasst eine Erfassungseinheit2 , aus deren erfassten Daten der Umgebung des Fahrzeugs1 dreidimensionale Umgebungsbilder erzeugt werden. Die Erfassungseinheit2 ist dabei eine Stereokamera, ein Laserscanner oder ein so genannter Photomischdetektor, kurz PMD. - Aus den dreidimensionalen Umgebungsbildern wird das Geländeprofil G als dreidimensionales Geländeprofil ermittelt, wobei zu diesem Zweck mit der Erfassungseinheit
2 eine Auswerteeinheit3 gekoppelt ist. Die Ermittlung des Geländeprofils G erfolgt insbesondere durch Erfassung eines in7 näher dargestellten Höhenprofils P als Bildmuster. - In Abhängigkeit der Ausbildung des vor dem Fahrzeug
1 befindlichen Geländeprofils G treten für das Fahrzeug1 und dessen Fahrer verschiedene Fahrsituationen unterschiedlicher Kritikalität auf, wobei die Kritikalität von einem Gefahrenmaß der jeweiligen Fahrsituation abhängt. Das Gefahrenmaß ergibt sich dabei insbesondere aus der Wahrscheinlichkeit, mit welcher das Fahrzeug1 auf den Boden aufsetzt, mit welcher das Fahrzeug1 umkippt und oder mit welcher das Fahrzeug1 in Längsrichtung und/oder seitlich rutscht. - Zur Ermittlung des Gefahrenmaßes werden die mittels der Erfassungseinheit
2 erfassten Umgebungsbilder auf in den2 ,3 und6 dargestellte Hindernisse H hin ausgewertet, welche sich in einem durch eine voraussichtliche Trajektorie T des Fahrzeugs1 gebildeten Fahrkorridor befinden. Weiterhin werden in Abhängigkeit der voraussichtlichen Trajektorie T des Fahrzeugs1 , d. h. von der Auswerteeinheit3 prognostizierten Trajektorie T des Fahrzeugs1 ein Steigungswinkel, ein Gefällewinkel, ein seitlicher Neigungswinkel und ein Rampenwinkel des jeweiligen Abschnitts des Geländeprofils G ermittelt und bei der Ermittlung des Gefahrenmaßes berücksichtigt. Hierbei werden wiederum ein Achsabstand des Fahrzeugs1 , ein Radabstand des Fahrzeugs1 und eine Bodenfreiheit des Fahrzeugs1 berücksichtigt. - Weiterhin erfolgen die Prädiktion der kritischen Fahrsituation sowie die Ermittlung von deren Gefahrenmaß unter Berücksichtigung einer Eigenbewegung des Fahrzeugs. Die Ermittlung der Eigenbewegung des Fahrzeugs
1 wird mittels einer Auswertung der Umgebungsbilder der Erfassungseinheit2 und weiterer nicht gezeigter Sensoren des Fahrzeugs1 durchgeführt. Die Sensoren umfassen dabei zumindest einen Geschwindigkeitssensor und einen Lenkwinkelsensor. - Zur Prädiktion dieser kritischen Fahrsituationen umfasst die die Auswerteeinheit
3 eine Prädiktionseinheit3.1 , welche die Prädiktion in der zuvor genannten Weise in einem Vermessungsbereich V durchführt. Die prädizierte kritische Fahrsituation wird dem Fahrer des Fahrzeugs1 vor einem Überfahren eines vorausliegenden Abschnitts des Geländeprofils G für den vorausliegenden Abschnitt mittels einer im Innenraum des Fahrzeugs1 angeordneten und in7 näher dargestellten Anzeigeeinheit4 grafisch ausgegeben. - Diese grafische Ausgabe erfolgt, wie in
7 näher dargestellt, in der Art, dass das Geländeprofil G zeigende Umgebungsbilder mittels der Anzeigeeinheit4 ausgegeben werden. Zu dieser Darstellung der kritischen Fahrsituationen werden in Abhängigkeit des erfassten Geländeprofils G und der Eigenbewegung des Fahrzeugs1 in7 näher dargestellte Hilfslinien L und Warnhinweise W in einer die Umgebungsbilder überlagernden Darstellung ausgegeben. - Bei der dargestellten ersten Fahrsituation werden dem Fahrer mittels der Anzeigeeinheit
4 das Geländeprofil G sowie Warnhinweise W vor starker Gefälle und starker auftretender Seitenneigung des Fahrzeugs1 ausgegeben. - Aufgrund der grafischen Ausgabe der kritischen Situationen und der daraus folgenden Kenntnis des Fahrers von den eventuellen Gefahrensituationen kann der Fahrer die Bewegung des Fahrzeugs
1 an die jeweilige Fahrsituation anpassen, indem er beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs1 durch Steuerung von dessen Antriebsstrang anpasst, einen Allradantrieb aktiviert oder deaktiviert, Differentialsperren aktiviert oder deaktiviert und das Fahrzeug1 in verschiedene Richtungen lenkt. Hierzu werden dem Fahrer vorzugsweise nicht gezeigte Fahrhinweise mittels der Anzeigeeinheit4 in Textform und/oder als Symbole, beispielsweise Pfeildarstellung, ausgegeben. Die Fahrhinweise werden alternativ oder zusätzlich akustisch ausgegeben. -
2 zeigt das Fahrzeug1 in einer zweiten Fahrsituation, wobei sich im Unterschied zur ersten Fahrsituation ein als Senke ausgebildetes Hindernis H in dem von der prognostizierten Trajektorie T des Fahrzeugs1 gebildeten Fahrkorridor befindet. Dies wird mittels der Anzeigeeinheit4 in der in1 beschriebenen und der in7 exemplarisch dargestellten Art und Weise grafisch ausgegeben und der Fahrer wird auf eine wahrscheinliche Rollbewegung des Fahrzeugs1 aufgrund des Hindernisses H hingewiesen. Somit ist dem Fahrer des Fahrzeugs1 die Gefahr der Fahrsituation bewusst und dieser kann mit Hilfe der Warnhinweise W und der Fahrhinweise das Fahrzeug1 derart steuern, dass dieses nicht auf den Boden aufsetzt, nicht rutscht und nicht umkippt. - In
3 ist das Fahrzeug1 in einer dritten Fahrsituation dargestellt, wobei das Hindernis H im Unterschied zur zweiten Fahrsituation durch einen im prognostizierten Fahrkorridor des Fahrzeugs1 befindlichen Gegenstand gebildet ist. In dieser Situation umfasst die grafische Ausgabe der kritischen Fahrsituation in Abhängigkeit der Größe des Hindernisses H insbesondere, dass der Fahrer auf eine wahrscheinliche Rollbewegung des Fahrzeugs1 aufgrund des Hindernisses H oder eine Nichtüberfahrbarkeit desselben hingewiesen wird. -
4 zeigt das Fahrzeug1 in einer vierten Fahrsituation, wobei sich das Fahrzeug1 vor einem Abschnitt eines Geländeprofils G befindet, welcher sich durch einen Steigung auszeichnet. Der Steigungswinkel wird aus den Daten der Erfassungseinheit2 mittels der Auswerteeinheit3 ermittelt und mittels der Anzeigeeinheit4 wird die kritische Fahrsituation dargestellt. Dabei werden dem Fahrer insbesondere ein Warnhinweis W sowie Fahrhinweise ausgegeben, welche ihn bei der Befahrung der Steigung unterstützen. Ist die Steigung zu groß, wird dem Fahrer ausgegeben, dass der vor ihm befindliche Abschnitt des Geländeprofils G mit dem Fahrzeug1 nicht befahrbar ist. - In
5 ist das Fahrzeug1 in einer fünften Fahrsituation dargestellt, wobei das Fahrzeug1 aufgrund einer hohen seitlichen Neigung des Bodens und/oder zu geringer Traktion seitlich rutscht. Dieses seitliche Rutschen ist aus den mittels der Erfassungseinheit2 erfassten Umgebungsbildern, d. h. insbesondere einem seitlichen Versatz zeitlich nacheinander erfasster Vermessungsbereiche V1, V2 ermittelbar und kann somit als Bestandteil der Eigenbewegung des Fahrzeugs1 bei der Prädiktion der kritischen Fahrsituation und deren grafischer Ausgabe berücksichtigt werden. -
6 zeigt das Fahrzeug1 in einer sechsten Fahrsituation, wobei sich im Unterschied zur ersten Fahrsituation ein als Gewässer ausgebildetes Hindernis H in dem von der Auswerteeinheit3 prognostizierten Fahrkorridor des Fahrzeugs1 befindet. Dies wird wiederum mittels der Anzeigeeinheit4 grafisch ausgegeben und der Fahrer wird auf die Gefahr des Durchfahrens des Gewässers hingewiesen. Somit ist dem Fahrer des Fahrzeugs1 die Gefahr der Fahrsituation bewusst und dieser kann mit Hilfe der Warnhinweise W und der Fahrhinweise das Fahrzeug1 derart steuern, dass dieses nicht auf den Boden aufsetzt, nicht rutscht, nicht umkippt und eine Watttiefe des Fahrzeugs1 nicht überschritten wird. -
7 zeigt die im Innenraum des Fahrzeugs1 angeordnete Anzeigeeinheit4 , auf welcher eine Fahrsituation exemplarisch dargestellt ist. Das als dreidimensionales Höhenprofil P bzw. Höhenkarte dargestellte Geländeprofil G wird mittels der Hilfslinien L dargestellt, wobei die Hilfslinien L als Gitterlinien ausgebildet sind. Dabei werden die als Gitterlinien ausgebildeten Hilfslinien L in unterschiedlichen Gefahrenbereichen B1 bis B3 in Abhängigkeit des Gefahrenmaßes in unterschiedlicher Farbgebung, beispielsweise in einer Ampeldarstellung mit den Farben rot, gelb und grün, kodiert oder annotiert, um die unterschiedlichen Gefahrenmaße zu kennzeichnen. - In nicht näher dargestellter Weise ist eine abweichende Unterteilung in mehr oder weniger als die drei Gefahrenbereiche B1 bis B3 möglich.
- Weiterhin werden als Warnhinweis W ein Symbol und in diesem Symbol befindlicher Text grafisch ausgegeben, welche den Fahrer im dargestellten Ausführungsbeispiel vor einer Rollbewegung des Fahrzeugs
1 , d. h. vor einem seitlichen Kippen des Fahrzeugs1 warnen. - Bei einer Nichtbefahrbarkeit wird dem Fahrer in nicht näher dargestellter Weise ein Warnhinweis W ausgegeben, dass der vor dem Fahrzeug
1 befindliche Abschnitt des Geländeprofils G nicht befahrbar ist. - Die Art der mittels der Anzeigeeinheit
4 realisierten Darstellung ist vom Benutzer, d. h. insbesondere vom Fahrer des Fahrzeugs1 , vorzugsweise nach Belieben frei konfigurierbar. - Weiterhin kann der Fahrer die perspektivische Ansicht der realisierten Darstellung frei wählen. Beispielsweise ist dabei auch eine Darstellung in einer virtuellen Vogelperspektive oder einer beliebigen anderen perspektivischen Darstellung denkbar. So ist es z. B. möglich, dass sowohl die Perspektive der graphischen Ausgabe der das Geländeprofil G zeigenden Umgebungsbilder bzw. von Geländeprofilen G als auch die Perspektive von Hilfslinien L und/oder Warnhinweisen in einer die Umgebungsbilder überlagernden Darstellung geändert wird/werden und dem Fahrer sodann in dieser gewählten Perspektive auf einer im Fahrzeug befindlichen Bildanzeige dargestellt werden.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeug
- 2
- Erfassungseinheit
- 3
- Auswerteeinheit
- 3.1
- Prädiktionseinheit
- 4
- Anzeigeeinheit
- B1 bis B3
- Gefahrenbereich
- G
- Geländeprofil
- H
- Hindernis
- L
- Hilfslinie
- P
- Höhenprofil
- T
- Trajektorie
- V, V1, V2
- Vermessungsbereich
- W
- Warnhinweis
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 200910167844 A1 [0005]
- WO 2005/008562 A2 [0006]
Claims (10)
- Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs (
1 ) im Gelände, wobei mittels zumindest einer Erfassungseinheit (2 ) eine Umgebung des Fahrzeugs (1 ) erfasst wird und aus mittels der Erfassungseinheit (2 ) erfassten Daten ein Geländeprofil (G) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des erfassten Geländeprofils (G) kritische Fahrsituationen, insbesondere ein Aufsetzen des Fahrzeugs (1 ) auf den Boden, ein Umkippen des Fahrzeugs (1 ), ein Rutschen des Fahrzeugs (1 ) in Längsrichtung und/oder ein seitliches Rutschen des Fahrzeugs (1 ), vor einem Überfahren eines vorausliegenden Abschnitts des Geländeprofils (G) für den vorausliegenden Abschnitt prädiziert und im Innenraum des Fahrzeugs (1 ) mittels zumindest einer Anzeigeeinheit (4 ) grafisch ausgegeben werden. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eigenbewegung des Fahrzeugs (
1 ) erfasst wird, wobei die Prädiktion und die grafische Ausgabe der kritischen Fahrsituationen anhand des erfassten Geländeprofils (G) und der Eigenbewegung erfolgen. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der grafischen Ausgabe das Geländeprofil (G) zeigende Umgebungsbilder ausgegeben werden, wobei zur Darstellung der kritischen Fahrsituationen in Abhängigkeit des erfassten Geländeprofils (G) und/oder einer Eigenbewegung des Fahrzeugs (
1 ) Hilfslinien (1 ) und/oder Warnhinweise (W) in einer die Umgebungsbilder überlagernden Darstellung ausgegeben werden. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (
2 ) zur Erzeugung dreidimensionaler Umgebungsbilder ausgebildet ist, wobei aus den Umgebungsbildern ein dreidimensionales Geländeprofil (G) ermittelt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gefahrenmaß einer jeweiligen kritischen Fahrsituation ermittelt wird.
- Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Gefahrenmaßes ein Achsabstand des Fahrzeugs (
1 ), ein Radabstand des Fahrzeugs (1 ) und/oder eine Bodenfreiheit des Fahrzeugs (1 ) berücksichtigt werden bzw. wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Geländeprofil (G) als dreidimensionales Höhenprofil (P) dargestellt wird, wobei die Darstellung des dreidimensionalen Höhenprofils (P) mittels Gitterlinien erfolgt.
- Verfahren Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterlinien in Abhängigkeit des Gefahrenmaßes in unterschiedlicher Farbgebung dargestellt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnhinweise (W) als Text und/oder als Symbole ausgegeben werden.
- Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs im Gelände mit zumindest einer Erfassungseinheit (
2 ) zur Erfassung einer Umgebung des Fahrzeugs (1 ) und einer Auswerteeinheit (3 ) zur Ermittlung eines Geländeprofils (G) aus mittels der Erfassungseinheit (2 ) erfassten Daten, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (3 ) eine Prädiktionseinheit (3.1 ) zur Prädiktion kritischer Fahrsituationen, insbesondere eines Aufsetzens des Fahrzeugs (1 ) auf den Boden, eines Umkippens des Fahrzeugs (1 ), eines Rutschens des Fahrzeugs (1 ) in Längsrichtung und/oder eines seitlichen Rutschens des Fahrzeugs (1 ), anhand des erfassten Geländeprofils (G) vor einem Überfahren eines vorausliegenden Abschnitts des Geländeprofils (G) für den vorausliegenden Abschnitt aufweist, wobei die Auswerteeinheit (3 ) mit zumindest einer im Innenraum des Fahrzeugs (1 ) angeordneten Anzeigeeinheit (4 ) zur grafischen Ausgabe der kritischen Fahrsituationen gekoppelt ist.
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