-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs in einer Offroad-Umgebung.
-
Es sind Verfahren und Fahrerassistenzsysteme (FAS) – bei denen es sich in aller Regel um elektronische oder elektronisch gesteuerte Zusatzeinrichtungen im Fahrzeug handelt – bekannt, mit denen ein Fahrer in bestimmten Fahrsituationen unterstützt werden kann. Diese Verfahren und Fahrerassistenzsysteme können insbesondere dazu dienen, den Betrieb eines Fahrzeugs komfortabler und/oder sicherer zu gestalten.
-
Bekannte Beispiele von Fahrerassistenzsystemen sind das Antiblockiersystem (ABS), die Fahrdynamikregelung (ESP), der adaptiven Fernlichtassistent, der Regensensor, der Notbremsassistent, der Abstandsregelassistent (ACC), der Spurwechselassistent, der Spurerkennungs- bzw. -halteassistent, die Einparkhilfe und die Verkehrszeichenerkennung. Weiter ist beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem (Audi Pre Sense) bekannt, bei dem bei einer Vollbremsung oder einem ESP-Eingriff die Gurte gestrafft, geöffnete Fenster und Schiebedach geschlossen, Sitze aufgerichtet und die Warnblinkanlage aktiviert wird. Durch eine Vernetzung dieses Fahrerassistenzsystems mit anderen Assistenzsystemen, wie beispielsweise Radarsensoren und Kameras, kann der Verkehr vor und hinter dem Fahrzeug überwacht und bei Bedarf Maßnahmen eingeleitet werden, die eine Kollision verhindern oder deren Folgen minimieren können.
-
Auch für den Betrieb von Geländewagen (Offroad- oder Allrad-Fahrzeugen) sind Fahrerassistenzsysteme bekannt. So beschreibt beispielsweise die
DE 10 2006 022 692 A1 eine Vorrichtung zur Aktivierung und/oder Deaktivierung von Funktionen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs mit einem Allradantrieb, mit einer Bedieneinrichtung, wobei die Bedieneinrichtung zur gemeinsamen Aktivierung und/oder Deaktivierung von mindestens zwei in einem Offroad-Betrieb des Fahrzeugs vorgesehenen Funktionen vorgesehen ist. Als derartige Funktionen werden erwähnt eine Funktion zur Fahrunterstützung auf Gefällstrecken, eine Umschaltung auf ein für Offroad-Strecken vorgesehenes Fahrpedalkennfeld, eine Anfahrhilfe eines Fahrzeugs mit Schaltgetriebe, eine Vorwahl von Gangstufen eines Fahrzeugs mit Automatik-Getriebe, eine Umschaltung der Navigationsfunktionalität auf Offroad-Betrieb im Anzeige-Display, eine Anzeige des Offroad-Betriebs im Kombiinstrument, eine Aktivierung des Fahrlichts und eine automatische Aktivierung einer Feststellbremse.
-
Weiter sind Fahrdynamikregelsysteme, wie beispielsweise QuattroSport, Hill Decent Control oder elektronische Traktionshilfen bekannt, mittels derer ein sportliches Fahren oder das Fahren im Gelände unterstützt werden kann. Hierbei werden Daten (Informationen) verwendet, die von Sensormitteln gewonnen werden, die ausschließlich den aktuellen Fahrzeugzustand erfassen, wie beispielsweise ein Querbeschleunigungssensor und ein Gierratensensor. Somit kann durch diese Systeme ein möglicher Eingriff durch das jeweilige Fahrerassistenzsystem auch nur auf Grundlage des gerade erkannten Fahrzeugzustands bestimmt und vorgenommen werden. Somit können diese Systeme einen Fahrer lediglich auf der „Stabilisierungsebene” unterstützen.
-
In Bezug auf eine spezielle Wegführung, wie sie beispielsweise bei einem Einparkmanöver, einem Rangiermanöver und einem Wendemanöver erforderlich ist, beschreibt die
DE 10 2006 050 550 A1 ein Verfahren zur Steuerung eines zumindest teilautomatisch durchführbaren Fahrmanövers, durch welches ein Kraftfahrzeug von einer Istposition in eine Sollposition verbringbar ist, wobei in der Umgebung des Kraftfahrzeugs durch Projektion mittels an dem Kraftfahrzeug vorgesehener Projektionsmittel ein virtuelles Zielobjekt an einer Zielposition für das Kraftfahrzeug in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erzeugt wird, in Abhängigkeit von Bedienaktionen eines Bedieners des Kraftfahrzeugs die Zielposition verändert wird, wodurch auch das Zielobjekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs verschoben wird, und durch eine Auswahlaktion des Bedieners die veränderte Zielposition ausgewählt und als Sollposition des Fahrmanövers übernommen wird.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes Verfahren und ein vorteilhaftes Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung eines Fahrers eines (Kraft)Fahrzeugs in einer Offroad-Umgebung zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgaben werden gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie das Fahrerassistenzsystem gemäß Anspruch 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Demgemäß wird ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs in einer Offroad-Umgebung vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass (a) mittels einer fahrzeugseitigen Umfeldsensorik Daten von zumindest einem Teilbereich eines Offroad-Umfelds des Kraftfahrzeugs erfasst werden, (b) mittels einer Auswertungseinrichtung aus den Daten des zumindest einen Teilbereichs des Offroad-Umfelds des Kraftfahrzeugs für den zumindest einen Teilbereich ein Geländeprofil ermittelt wird, (c) unter Berücksichtigung von zumindest einer bekannten Eigenschaft des Kraftfahrzeugs berechnet wird, ob zumindest ein für das Kraftfahrzeug zulässiger Fahrweg innerhalb des zumindest einen Teilbereichs des Offroad-Umfelds des Kraftfahrzeugs gegeben ist, und (i) das Ergebnis der Ermittlung und/oder Berechnung mittels einer fahrzeugseitigen Anzeigeeinrichtung dargestellt wird, und/oder (ii) für den Fall, dass zumindest ein zulässiger Fahrweg innerhalb des zumindest einen Teilbereichs des Offroad-Umfelds des Kraftfahrzeugs gegeben ist, (α) in Abhängigkeit von der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs durch eine elektronische Lenkung ein Lenkmoment erzeugt wird, um dem Fahrer einen Kurs durch zumindest einen Teil des Fahrwegs vorzugeben und/oder (β) in Abhängigkeit von einem dem Kraftfahrzeug vorausliegenden Teil des Fahrwegs automatisch ein Motormoment angefordert wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass auch ungeübte Fahrer sich vergleichsweise sicher im Offroad-Gelände bewegen können. Mittels der Umfeldsensorik kann vorausschauend ein Bereich im Offroad-Umfeld des Kraftfahrzeugs erfasst und auf Grundlage der Offroad-Fähigkeiten des Kraftfahrzeugs ermittelt werden, ob ein zulässiger Fahrweg für das Kraftfahrzeug durch das erfasste Gelände gegeben ist. Durch die fahrzeugseitige Anzeigeeinrichtung wird dem Fahrer das Ergebnis der Auswertung und/oder Berechnung dargestellt, so dass er unmittelbar die Information erhält, ob zumindest ein zulässiger Fahrweg für sein Kraftfahrzeug ermittelt werden konnte und falls ja, welcher Fahrweg bzw. welche Fahrwege durch das Verfahren ermittelt und gegebenenfalls vorgeschlagen werden. Ergänzend oder alternativ zu einer Anzeige kann für den Fall, dass zumindest ein zulässiger Fahrweg innerhalb des zumindest einen Teilbereichs des Offroad-Umfelds des Kraftfahrzeugs gegeben ist, durch eine elektronische Lenkung ein Lenkmoment in Abhängigkeit von der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs erzeugt werden, um dem Fahrer auf dieses Weise einen Kurs durch zumindest einen Teil des Fahrwegs vorzugeben. Weiter kann ergänzend oder alternativ in Abhängigkeit von einem dem Kraftfahrzeug vorausliegenden Teil des Fahrwegs automatisch ein Motormoment angefordert werden, beispielsweise falls der Fahrer (durch die Wahl einer Gangstufe, Stellung des Gaspedals, etc.) kein oder kein geeignetes Motormoment für einen dem Fahrzeug (unmittelbar) vorausliegenden Teil des Fahrwegs vorgibt.
-
Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung wird/werden bei dem Verfahren als fahrzeugseitige Umfeldsensorik eine räumlich-erfassende oder räumlich-messende Sensorik mit zumindest einer Stereokameraeinrichtung, einer PMD-Kameraeinrichtung und/oder einer Laserscannereinrichtung verwendet. Hierdurch können in vorteilhafter Weise für den zumindest einen Teilbereich des Offroad-Umfelds dreidimensionale Daten erfasst und ein entsprechendes 3D-Geländeprofil erstellt werden.
-
Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird/werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als fahrzeugseitige Anzeigeeinrichtung zumindest ein Head-Up-Display, ein kontaktanaloges Head-Up-Display, eine Bildschirmeinrichtung und/oder eine Projektionseinrichtung verwendet.
-
Ebenso ist es von Vorteil, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als bekannte Eigenschaft(en) des Kraftfahrzeugs zumindest der Böschungswinkel und/oder der maximale Wankwinkel berücksichtigt wird/werden.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann das erfindungsgemäße Verfahren derart durchgeführt werden, dass mittels einer Steuerungseinrichtung und in geeigneter Weise eingerichteter Aktoren die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs derart gesteuert werden, dass das Kraftfahrzeug im Zusammenwirken mit der gemäß obiger Option (ii) verwendeten elektronischen Lenkung zumindest einen Teil des Fahrwegs autonom befahren kann.
-
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Offroad-Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs in einer Offroad-Umgebung. Das Offroad-Fahrerassistenzsystem ist dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: (a) eine fahrzeugseitige Umfeldsensorik zum Erfassen von Daten von zumindest einem Teilbereich eines Offroad-Umfelds des Kraftfahrzeugs, (b) eine Auswertungseinrichtung zur Ermittlung eines Geländeprofils aus den Daten des zumindest einen Teilbereichs des Offroad-Umfelds des Kraftfahrzeugs, (c) ein Berechnungseinrichtung zur Berechnung, ob unter Berücksichtigung von zumindest einer bekannten Eigenschaft des Kraftfahrzeugs zumindest ein für das Kraftfahrzeug zulässiger Fahrweg innerhalb des zumindest einen Teilbereichs des Offroad-Umfelds des Kraftfahrzeugs gegeben ist, und (i) zumindest eine fahrzeugseitige Anzeigeeinrichtung zur Anzeige des Ergebnisses der Auswertung und/oder Berechnung und/oder (ii) eine elektronische Lenkung, mit der ein Lenkmoment in Abhängigkeit von der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs erzeugt werden kann, um dem Fahrer einen Kurs durch zumindest einen Teil des Fahrwegs vorzugeben, und/oder (iii) eine Einrichtung zum automatischen Anfordern eines Motormoments in Abhängigkeit von einem dem Kraftfahrzeug vorausliegenden Teil des Fahrwegs.
-
Eine erste vorteilhafte Weiterbildung des Offroad-Fahrerassistenzsystems sieht vor, dass die Umfeldsensorik eine räumlich-erfassende oder räumlich-messende Sensorik ist, die zumindest eine Stereokamera, eine PMD-Kamera und/oder einen Laserscanner aufweist.
-
Weiter ist es vorteilhaft, wenn – wie dies gemäß einer zweiten Weiterbildung vorgesehen ist – das Offroad-Fahrerassistenzsystem als fahrzeugseitige Anzeigeeinrichtung zumindest ein Head-Up-Display, ein kontaktanaloges Head-Up-Display, eine Bildschirmeinrichtung und/oder eine Projektionseinrichtung aufweist.
-
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Offroad-Fahrerassistenzsystem weiter eine Steuerungseinrichtung und in geeigneter Weise eingerichtete Aktoren auf, mittels derer die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs derart gesteuert werden können, dass das Kraftfahrzeug im Zusammenwirken mit der gemäß obiger Option (ii) vorgesehenen elektronischen Lenkung zumindest einen Teil des Fahrwegs autonom befahren kann.
-
Des Weiteren ist von der vorliegenden Erfindung ein vorteilhaftes Offroad-Fahrerassistenzsystem umfasst, das dazu eingerichtet ist, eines der Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 durchführen zu können.
-
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
-
Dabei zeigen:
-
1: Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
-
2: Eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
-
3: Eine schematische und beispielhafte Darstellung einer technischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung.
-
Die Darstellungen in den Figuren sind rein schematisch und nicht maßstabsgerecht. Innerhalb der Figuren sind gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
-
1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der in einem ersten Schritt S1 mittels einer fahrzeugseitigen Umfeldsensorik Daten von zumindest einem Teilbereich des Offroad-Umfelds des Kraftfahrzeugs erfasst werden, in einem zweiten Schritt S2 mittels einer Auswertungseinrichtung die Daten des zumindest einen Teilbereichs des Offroad-Umfelds des Kraftfahrzeugs in Bezug auf das in dem zumindest einen Teilbereich gegebene Geländeprofil ausgewertet werden, und in einem dritten Schritt S3 unter Berücksichtigung von zumindest einer bekannten Eigenschaft des Kraftfahrzeugs berechnet wird, ob zumindest ein für das Kraftfahrzeug zulässiger Fahrweg innerhalb des zumindest einen Teilbereichs des Offroad-Umfelds des Kraftfahrzeugs gegeben ist. Und einem vierten Schritt S4 wird dann das Ergebnis der Auswertung und/oder Berechnung mittels einer fahrzeugseitigen Anzeigeeinrichtung dargestellt.
-
In einem Offroad-Umfeld (das typischerweise durch das Fehlen von befestigten, wie geteerten oder gepflasterten Straßen charakterisiert ist, oder allgemeiner ausgedrückt, alle Bereiche abseits derartiger Straßen umfasst) musste der Fahrer eines Kraftfahrzeugs bisher das Gelände „lesen”, einen passenden oder geeigneten Kurs durch das Gelände festlegen und den selbst festgelegten Kurs dann abfahren. Gemäß dem Stand der Technik konnte sich der Fahrer eines Kraftfahrzeugs beim Befahren eines Offroad-Geländes – sofern das von ihm benutzte Kraftfahrzeug über eine entsprechende Ausstattung verfügte – nur durch Fahrdynamikregelsysteme, wie beispielsweise Hill Decent Control oder andere Traktionshilfsmittel unterstützen lassen. Des Weiteren stehen einem Fahrer eines typischen geländegängigen Kraftfahrzeugs (beispielsweise ein Vierrad-angetriebenes Kraftfahrzeug, wobei der Vierrad-Antrieb gegebenenfalls manuell, halbautomatisch oder automatisch zu- und abschaltbar ist; ein sonstiges geländetaugliches Kraftfahrzeug, wie beispielsweise ein mit einer erhöhten Bodenfreiheit versehenes Zweirad-angetriebenes Kraftfahrzeug, ein mit Ketten angetriebenes Fahrzeug, etc.) bisher nur Einrichtungen zur Verfügung, mit denen beispielsweise ein Kippwinkel des Kraftfahrzeugs gemessen und gegebenenfalls der Fahrer bei einem Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts gewarnt wird.
-
Für im Offroad-Fahren unerfahrene oder noch vergleichsweise wenig geübte Fahrer oder bei Fahrten in einem Kraftfahrzeug, mit dessen Größe (Abmessungen) und Eigenschaften ein Fahrer noch nicht oder wenig vertraut ist, ist es aber oftmals schwierig, innerhalb eines von einem Fahrer einsehbaren Offroad-Geländes einen für das Kraftfahrzeug zulässigen Fahrweg zu finden, d. h. beispielsweise einen ohne die Gefahr eines Umkippens oder eines „Nicht-Weiterkommens” aufgrund eines zu schmalen Fahrwegs.
-
Dieser Nachteil wird durch die vorliegende Erfindung überwunden.
-
Für das erfindungsgemäße Verfahren können alle bekannten und zukünftig zur Verfügung stehenden Sensoriken zur Erfassung eines Umfelds eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Derartige Sensoriken sind heute bereits in großer Zahl und Ausführungsarten und -formen bekannt und werden bereits seit einigen Jahren beispielsweise in einigen der eingangs erwähnten Fahrerassistenzsystemen, wie beispielsweise dem Abstandsregelassistent (ACC), dem Spurwechselassistent, dem Spurerkennungs- bzw. -halteassistent, Notbremsassistent und der Einparkhilfe verwendet.
-
So ist beispielsweise die Verwendung von 2D- und 3D-Kamerasystemen zur Umfeldsensorik für die Spurerkennungs- bzw. -halteassistenten bekannt, und es wird Radar- und Lidar-Sensorik wird für Abstandsregelassistenten, optische Sensorik unter Verwendung von Infrarotstrahlung für Notbremsassistenten, Ultraschall-Sensorik für die Einparkhilfen, etc. verwendet. Für die vorliegende Erfindung eignen sich neben zweidimensional-erfassenden bzw. zweidimensional-messenden Sensoriken insbesondere räumlich-erfassende bzw. räumlich-messende 3D-Sensoriken, die beispielsweise zumindest eine Stereo-Kameraeinrichtung, eine PMD-Kameraeinrichtung (Photomischdetektor-Kameraeinrichtung) und/oder eine Laserscannereinrichtung aufweisen.
-
Der Aufbau und die Funktionsweise einer Stereo-Kameraeinrichtung, einer PMD-Kameraeinrichtung (Photomischdetektor-Kameraeinrichtung) und/oder einer Laserscannereinrichtung ist allgemein bekannt, so dass im vorliegenden Fall hierauf nicht näher darauf eingegangen muss.
-
Selbstverständlich kann bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und im erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem jede geeignete Kombination an 2D- und 3D-Sensoreinrichtungen bzw. Sensoriken verwendet werden bzw. vorhanden sein. Beispielsweise können zwei PMD-Kameraeinrichtungen, die mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge arbeiten, verwendet werden, um einen größeren Eindeutigkeitsbereich zu erhalten, als dies mit nur einer PMD-Kameraeinrichtung möglich wäre. Auch kann beispielsweise eine jede geeignete oder vorteilhafte Kombination aus zumindest einer Stereo-Kameraeinrichtung, einer PMD-Kameraeinrichtung und/oder einer Laserscannereinrichtung verwendet werden bzw. vorhanden sein. Die jeweiligen Einrichtungen können dann beispielsweise je nach den Gegebenheiten (Tag, Nacht, Nebel, Regen, Umgebungsbedingungen, etc.) entweder einzeln oder in Kombination eingesetzt werden. Auch können die mit den jeweiligen Sensoriken erfassten Daten in einer Auswertungseinrichtung miteinander verglichen werden, um beispielsweise fehlerhafte Daten einer Sensorik zu erkennen oder um insgesamt ein noch präziseres Ergebnisse zu erhalten.
-
Mittels räumlich-erfassender bzw. räumlich-messender 3D-Sensorik kann das Geländeprofil in dem erfassten Offroad-Umfeld dreidimensional erfasst werden, und somit kann in vorteilhafter Weise ermittelt werden, in welchem Maße ein Gelände an welche Stelle wie ansteigt und/oder abfällt. Weiter kann mittels geeigneter Sensorik ermittelt werden, welche Vegetation (Gras, Büsche, Bäume) innerhalb des erfassten Offroad-Umfelds gegeben ist, ob und wenn ja welche unbefestigten Fahrwege oder Fahrrinnen vorhanden sind, und ob beispielsweise innerhalb des erfassten Offroad-Umfelds eine Wasserfläche existiert. Auch können gegebenenfalls weitere für das Fahren in einer Offroad-Umgebung wichtige Parameter ermittelt werden, wie beispielsweise die Art des Untergrunds (Sand, Schotter, Steine, Felsen, Schlamm, etc.).
-
Als die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete und in der erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem vorhandene Auswertungseinrichtung, durch die die Daten des zumindest einen Teilbereichs des Offroad-Umfelds des Kraftfahrzeugs in Bezug auf das in dem zumindest einen Teilbereich gegebene Geländeprofil ausgewertet werden, kann jede bekannte und zukünftig zur Verfügung stehende Auswertungseinrichtung verwendet werden. Als Auswertungseinrichtung kommt insbesondere eine digitale Recheneinrichtung (Computer) in Betracht, auf dem eine entsprechende Auswertungs- und Berechnungssoftware ablauffähig installiert ist. Die digitale Recheneinrichtung verfügt üblicherweise über einen Arbeitsspeicher, über entsprechende Daten-Ein- und Ausgänge sowie über alle weiteren für ihre Funktionsweise erforderlichen Baugruppen und -elemente. Bei der Auswertungseinrichtung kann es sich um eine handeln, wie sie bereits heute in zahlreichen Kraftfahrzeugen vorhanden ist, um dort die anfallenden Daten auszuwerten. Sofern eine ausreichende Rechenleistung gegeben und zur Verfügung steht, kann als die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendete und beim erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem vorhandene Auswertungsvorrichtung eine verwendet werden, die bereits für andere Aufgaben in dem Kraftfahrzeug vorhanden ist. Selbstverständlich kann für das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem auch eine eigenständige Auswertungsvorrichtung verwendet werden, die beispielsweise spezielle Anpassungen in Bezug auf ihre Hard- und Software aufweist, um die erfindungsgemäßen Aufgaben in besonders vorteilhafter Weise durchführen zu können.
-
Durch die Sensorik(en) und die Auswertung der von der/den Sensorik(en) gelieferten Daten durch die Auswertungseinrichtung kann ein gegebenes Geländeprofil erkannt und entsprechend bewertet werden. Erfindungsgemäß erfolgt insbesondere eine Auswertung bzw. Berechnung dahin, ob unter Berücksichtigung von zumindest einer bekannten Eigenschaft des Kraftfahrzeugs zumindest ein für das Kraftfahrzeug zulässiger Fahrweg innerhalb des zumindest einen Teilbereichs des Offroad-Umfelds des Kraftfahrzeugs gegeben ist.
-
Für diese Berechnung kann beispielsweise entweder eine der oben erwähnten Auswertungseinrichtungen verwendet werden oder eine hiervon getrennte, geeignete Berechnungseinrichtung (digitale Recheneinrichtung, Computer).
-
Ob ein zulässiger Fahrweg gegeben ist oder nicht, hängt neben dem ermittelten Geländeprofil und gegebenenfalls dem darin gegebenen/ermittelten Untergrund im Wesentlichen auch von den Eigenschaften des Kraftfahrzeugs ab, mit dem ein Fahrer durch die erfassten Offroad-Umgebung fahren möchte. Hierbei sind neben dem Antrieb (Vorderrad-, Hinterrad-, Allrad-Antrieb, einer gegebenenfalls gegebenen Umschaltmöglichkeit zwischen den einzelnen Antriebsarten), dem Vorhandensein, der Art und der Anzahl an Sperrdifferenzialen, der Bodenfreiheit, der Wattiefe, der Länge, Breite und Höhe des Kraftfahrzeugs und der Leistungsfähigkeit bzw. dem maximalen Drehmoment der Antriebseinrichtung (Motor) in Abhängigkeit vom Gewicht des Kraftfahrzeugs, insbesondere der Böschungswinkel sowie der maximale Wankwinkel eines Kraftfahrzeugs von Bedeutung.
-
Bekanntermaßen bezeichnet bei Geländefahrzeugen die Angabe des Böschungswinkels die maximale Steigung, die aus einer ebenen Fläche heraus angefahren werden kann, ohne dass überhängende Karosserieteile den Grund berühren. Für die Front und das Heck eines Fahrzeugs können unterschiedliche Böschungswinkel gegeben sein. Und der maximale Wankwinkel (manchmal auch Querneigungswinkel oder Seitenneigungswinkel genannt) bezeichnet den Winkel der Fahrzeugquerachse, mit dem ein Fahrzeug aus der Horizontalen seitwärts ausgelenkt sein darf, ohne dass das Fahrzeug zur Seite umkippt. Hierbei wird oftmals zwischen einem (kleineren) Wankwinkel im Fahrbetrieb und einem (größeren) statischen Wankwinkel unterschieden. Auf jeden Fall darf innerhalb eines möglichen Fahrwegs der statische Wankwinkel (z. B. für eine sehr langsame Fahrt) nicht überschritten werden.
-
Das Ergebnis der Auswertung und/oder Berechnung wird gemäß dem in 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel mittels einer fahrzeugseitigen Anzeigeeinrichtung dargestellt. Hierbei können alle geeigneten Arten von Anzeigeeinrichtung verwendet werden. In einem einfachen Fall kann die Anzeigeeinrichtung eine Bildschirmeinrichtung umfassen, wie beispielsweise ein TFT-Display, wie es heute bereits in vielen Kraftfahrzeugen zur Darstellung von verschiedenen Fahrzeugzuständen oder zur Darstellung von digitalen Karten im Bereich der satellitengestützten Navigation Verwendung finden. Ähnlich wie bei derzeit aktuellen Navigationssystemen kann erfindungsgemäß durch die Bildschirmeinrichtung eine 2D- oder 3D-Darstellung des erfassten Geländeprofils und, sofern zumindest ein Fahrweg ermittelt werden konnte, dieser Fahrweg beispielsweise in Form einer durchgezogenen Linie in einer für den Fahrer gut erkennbaren Farbe dargestellt werden. Sofern kein Fahrweg ermittelt werden konnte, kann auch dies, beispielsweise durch eine entsprechende Schrifteinblendung kenntlich gemacht werden.
-
In vorteilhafter Weise werden die Informationen dem Fahrer mittels eines Head-Up-Displays angezeigt. Hierbei ist es noch vorteilhafter, insbesondere wenn zumindest ein Fahrweg ermittelt werden konnte, wenn die Anzeige mittels eines kontaktanalogen Head-Up-Displays erfolgt. Der Begriff „kontaktanaloges Head-Up-Display” bezeichnet eine Anzeige, bei der – insoweit identisch mit einem herkömmlichen Head-Up-Display – die von einem Fahrer sichtbare Realität (primäres Sichtfeld) um virtuelle Informationen ergänzt wird. Ein kontaktanalogen Head-Up-Display stellt – insoweit abweichend von einem herkömmlichen Head-Up-Display – die virtuelle Information für den Fahrer jedoch in allen drei Raumrichtungen ortskorrekt dar, d. h. die virtuellen Informationen werden für den Fahrer so dargestellt, dass er sie in unterschiedlichen virtuellen Distanzen wahrnimmt.
-
Im Allgemeinen besteht ein Head-up-Display in einem Kraftfahrzeug aus einer bildgebenden Einheit, einem Optikmodul und einer Projektionsfläche. Die bildgebende Einheit erzeugt das Bild und das Optikmodul leitet das Bild auf die Projektionsfläche. Die Projektionsfläche ist im Falle eines Kraftfahrzeugs eine Autoscheibe, gemäß dem derzeitigen Stand der Technik in der Regel ein Teil der Windschutzscheibe. Ein Fahrer sieht mit Hilfe eines Head-Up-Displays somit gleichzeitig die virtuellen Informationen der bildgebenden Einheit und die reale Welt hinter der Windschutzscheibe.
-
Mittels eines kontaktanalogen Head-Up-Display kann dem Fahrer somit in vorteilhafter Weise beispielsweise der zumindest eine ermittelte Fahrweg direkt über die reale Ansicht gelegt und angezeigt werden. Diese Information kann beim Fahren im Gelände (beispielsweise beim Dünenfahren) dazu verwendet werden, dem Fahrer anzuzeigen, wie er den erfassten Bereich des Offroad-Umfelds am besten befahren soll (beispielsweise, wie er die Dünen anfahren soll).
-
Die Anzeigeeinrichtung kann auch eine Projektionseinrichtung umfassen, mittels derer beispielsweise zumindest ein Teil eines zulässigen Fahrwegs direkt angeleuchtet wird. Dies kann beispielsweise durch eine Laserprojektionseinrichtung, durch einen oder mehrere bewegbare Scheinwerfer, durch ein oder mehrere ansteuerbare und gegebenenfalls bewegbare Arrays an LEDs erfolgen. Auch kann die Projektionseinrichtung nicht nur für das menschliche Auge sichtbares Licht verwenden, sondern beispielsweise auch Infrarotlicht, das dann mittels einer entsprechenden „Sehhilfe” (Infrarotbrille) für den Fahrer sichtbar gemacht wird. Auch können mittels der Projektionseinrichtung, ebenso wie mit den anderen Anzeigeeinrichtungen auch, weitere Informationen angezeigt werden, wie beispielsweise besondere Gefahrenstellen, die aktuelle Geschwindigkeit, Steigung, Seitenneigung, etc. Auch kann mit Hilfe einer Projektionseinrichtung ein virtuelles Geländeprofil dargestellt werden, wobei – ähnlich wie bei einem kontaktanalogen Head-Up-Display – je nach verwendeter Projektionseinrichtung bzw. Hilfseinrichtungen für den Fahrer (3D-Brille, Shutterbrille) auch eine ortskorrekte 3D-Darstellung erreicht werden kann.
-
Fährt der Fahrer in das Offroad-Gelände, wird die Anzeige des Geländeprofils und/oder des Fahrwegs vorteilhafter Weise so rasch aktualisiert, dass ihm stets eine in Bezug auf die gerade gegebene Position des Fahrzeugs aktuelle Anzeige des Geländeprofils und/oder des zumindest einen Fahrwegs angezeigt wird. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechen rasche Wiederholung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Echtzeit erfolgen. Eine solche wiederholte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch dann von Vorteil, wenn der Fahrer ein größeres Gelände durchfahren möchte und ein Teil des Geländes bei der ersten Durchführung des Verfahrens noch nicht von der Umfeldsensorik erfasst werden konnte. Durch eine wiederholte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit die Darstellung des Umgebungsprofils und gegebenenfalls des jeweils neu berechneten Fahrwegs in Echtzeit an die Fortbewegung des Kraftfahrzeugs durch das Gelände angepasst werden.
-
Entsprechend der Bewegung des Kraftfahrzeugs in einer Offroad-Umgebung hat der Fahrer eines Offroad-Fahrzeugs oftmals eine sich rasch verändernde Sicht auf das ihn umgebende Gelände. Dies kann erfindungsgemäß beispielsweise bei der Darstellung des Fahrwegs mittels eines kontaktanalogen Head-Up-Displays oder einer Projektionseinrichtung berücksichtigt werden, indem dem Fahrer beispielsweise ein ermittelter Fahrweg nur entsprechend seiner aktuellen Sichtweite in das Gelände angezeigt wird.
-
Die jeweilige Sichtweite des Fahrers kann beispielsweise aus der jeweiligen Neigung von Längs- und Querachse des Fahrzeugs relativ zur Horizontalen innerhalb des ermittelten und gerade befahrenen Geländeprofils ermittelt werden. Diese Abweichungen können mit entsprechenden Messeinrichtungen in Echtzeit erfasst werden. Oder es können jeweils aktualisierte Daten aus der Umfeldsensorik herangezogen werden, aufgrund derer ein jeweils aktuelles Umgebungsprofil erstellt werden kann.
-
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich in den Schritten S4' und S5, so dass auch nur hierauf eingegangen wird.
-
Wie bereits erwähnt, kann nach Durchlaufen der Schritte S1 bis S3 für den Fall, dass zumindest ein zulässiger Fahrweg innerhalb des zumindest einen Teilbereichs des Offroad-Umfelds des Kraftfahrzeugs gegeben ist, mittels einer elektronischen Lenkung ein Lenkmoment in Abhängigkeit von der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs erzeugt werden, um dem Fahrer einen Kurs durch zumindest einen Teil des Fahrwegs vorzugeben. Ergänzend oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass in Abhängigkeit von einem dem Kraftfahrzeug vorausliegenden Teil des Fahrwegs automatisch ein Motormoment angefordert wird. Weiter ist es in möglich, dass mittels einer Steuerungseinrichtung und in geeigneter Weise eingerichteter Aktoren die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs derart gesteuert werden, dass das Kraftfahrzeug im Zusammenwirken mit der elektronischen Lenkung zumindest einen Teil des Fahrwegs autonom befahren kann.
-
Im einfachsten Fall kann bei dem Verfahren gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel also nach Ermittlung von wenigstens einem Fahrweg innerhalb der erfassten und ausgewerteten Fahrzeugumgebung mittels einer elektronischen Lenkung ein bestimmter Lenkwinkel vorgegeben werden, also mittels eines Steuerbefehls einmal ein Aktor betätigt werden. Ein bestimmter Lenkwinkel kann ausreichend sein, um das Kraftfahrzeug z. B. entlang eines geradlinig oder einer Kurvenbahn verlaufenden Fahrwegs entlang zu führen.
-
Ebenfalls kann in einem einfachen Fall bei dem Verfahren gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel nach Ermittlung von wenigstens einem Fahrweg innerhalb der erfassten und ausgewerteten Fahrzeugumgebung einmal automatisch vom Motor ein Motormoment angefordert werden, beispielsweise wenn der Fahrer beim Abfahren eines Kurses an einer bestimmten Stelle kein oder kein geeignetes Motormoment anfordert (insbesondere durch Wahl einer geeigneten Gangstufe und geeignete Stellung des Gaspedals).
-
In einer höheren Ausbaustufe kann bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel nach Ermittlung von wenigstens einem Fahrweg innerhalb der erfassten und ausgewerteten Fahrzeugumgebung eine vollständig autonome (pilotierte) Steuerung des Kraftfahrzeugs erfolgen. Technische Lösungen für eine vollständig autonome Steuerung eines Kraftfahrzeugs sind bereits bekannt und können für das vorliegende Verfahren und Fahrerassistenzsystem verwendet werden.
-
In allen Fällen kann optional das Ergebnis der Erfassung und Berechnung auch mittels einer Anzeigeeinrichtung dem Fahrer angezeigt werden.
-
Von der vorliegenden Erfindung umfasst sind selbstverständlich auch weitere Ausführungsformen des Verfahrens, wie beispielsweise:
- – es werden dem Fahrer mehrere ermittelte Fahrrouten angezeigt, aus denen der Fahrer eine auswählen kann;
- – es werden mehrere ermittelte Fahrrouten in einer Speichereinrichtung gespeichert; der Fahrer kann eine ausgewählte Fahrroute zumindest teilweise befahren oder vom Kraftfahrzeug autonom oder teilautonom befahren lassen, danach zum Ausgangspunkt zurückkehren und dieselbe oder eine andere der gespeicherten Fahrrouten auswählen und gegebenenfalls befahren;
- – der Fahrer kann einen Teil der ermittelten Fahrroute selbst befahren und einen Teil der Fahrroute von dem Kraftfahrzeug autonom oder teilautonom befahren lassen;
- – der Fahrer kann das Lenkmoment der elektronischen Lenkung oder das autonome oder teilautonome Fahren des Kraftfahrzeugs jederzeit ausschalten.
-
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Fahrerassistenzsystem, das – allgemein ausgedrückt – so eingerichtet ist, dass mit ihm das erfindungsgemäße Verfahren, sowie gegebenenfalls seine Ausführungsformen und -beispiele durchgeführt werden kann. Die technischen Merkmale des Fahrerassistenzsystems ergeben sich für einen Fachmann ohne weiteres aus den hierauf gerichteten Ansprüchen sowie aus der obigen Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens, seiner Ausführungsformen und -beispiele.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren und Fahrerassistenzsystem kann selbstverständlich in vorteilhafter Weise von den bisher bereits bekannten Hilfs- und Assistenzsystemen Gebrauch machen, die für ein Fahren im Offroad-Gelände bekannt sind.
-
Die vorliegenden Erfindung beruht darauf, dass mittels Umfeldsensoren aus dem Bereich der Fahrerassistenz, insbesondere mittels räumlich-messenden oder räumlich-erfassenden 3D-Sensoren wie einer Stereokamera, PMD-Kamera oder Laserscanner, das Geländeprofil rund um das Fahrzeug erfasst werden kann. Aufgrund des erkannten Geländeprofil und bekannter Fahrzeugeigenschaften, wie beispielsweise Böschungswinkel, maximaler Wankwinkel, etc., kann ein Kurs durchs Gelände berechnet werden. Dies kann z. B. beim Dünenfahren mit einem Geländewagen genutzt werden, um einem Fahrer anzuzeigen, wie er die Dünen anfahren soll bzw. kann. Die Anzeige des Kurses kann dabei mittels eines Head-Up-Displays erfolgen. In bevorzugter Weise eignet sich hierzu ein kontaktanaloges Head-Up-Display, mit dem die Kursinformation direkt über die reale Welt gelegt werden kann. Eine weitere Möglichkeit, dem Fahrer den Kurs anzuzeigen ist, eine elektronische Lenkung anzusteuern und dem Fahrer über ein Lenkmoment den Kurs vorzugeben. Eine weitere Möglichkeit, einem Fahrer bei der Durchfahrung eines Offroad-Geländes zu assistieren besteht erfindungsgemäß darin, dass in Abhängigkeit von einem dem Kraftfahrzeug vorausliegenden Teil des Fahrwegs automatisch ein Motormoment angefordert wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Kurs (ermittelte Fahrweg) vom Fahrzeug automatisch (autonom, pilotiert) abgefahren werden kann.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren und Fahrerassistenzsystem hat den Vorteil, dass auch ungeübte Fahrer sich im Offroad-Gelände bewegen können. Dank der Umfeldsensorik kann vorausschauend der befahrbare Bereich erfasst werden. Mit dem Wissen über die Offroad-Fähigkeiten des eigenen Fahrzeugs kann mittels des Verfahrens bzw. des Fahrerassistenzsystems bestimmt werden, ob ein Fahrweg durch das Gelände gegeben ist, und falls ja, gegebenenfalls welcher der optimale von mehreren möglichen ist. Zumindest ein möglicher Fahrweg kann dann dem Fahrer beispielsweise mittels eines Head-Up-Displays angezeigt werden. Hierdurch bekommt der Fahrer die Information über den abzufahrenden Fahrweg unmittelbar in seinem Sichtbereich angezeigt, also dorthin, wo er sowieso seinen Blick hinwendet, um das Kraftfahrzeug durch unwegsames Gelände zu steuern. Ergänzend oder alternativ hierzu kann über eine elektronische Lenkung ein Lenkmoment erzeugt werden und/oder ein Motormoment angefordert werden. In einer weiteren Ausbaustufe kann gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest ein Teil des Fahrwegs (Kurs) auch automatisch (autonom, pilotiert) vom Kraftfahrzeug abgefahren werden.
-
In 3 ist eine mögliche technische Umsetzung der vorliegenden Erfindung rein schematisch und beispielhaft dargestellt. Wie aus 3 ersichtlich ist, lassen sich die verschiedenen Aspekte der technischen Umsetzung in Form von horizontalen und vertikalen Ebenen und deren Zusammenwirken aufgliedern, beispielsweise in die horizontal dargestellten „Bahnführungsebene”, „Stabilisierungsebene” und „Hardwareebene” sowie in die als „Umfeldwahrnehmung” sowie „Offroadassistenz” bezeichneten vertikalen Ebenen. Wie alle Figuren, so darf auch 3 in keiner Weise einschränkend verstanden werden, sondern soll lediglich dem noch besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung dienen.
-
Unter dem Begriff Kraftfahrzeug oder Fahrzeug ist jede Art von Landfahrzeug zu verstehen, das mit einem Motor angetrieben wird, mit dem zumindest auch in einem Offroad-Gelände gefahren werden kann und das nicht an Gleise gebunden ist. So ist der Begriff Kraftfahrzeug oder Fahrzeug nicht beschränkt auf Fahrzeuge mit einer Verbrennungskraftmaschine als Motor, sondern umfasst auch solche mit beispielsweise einem Elektromotor oder Hybridantrieb. Ebenso spielt die Art des Antriebs (Vorderradantrieb, Hinterradantrieb, Vierradantrieb, Kettenantrieb), die Größe, das Gewicht sowie der hauptsächliche Verwendungszweck keine Rolle in Bezug auf die Frage, ob ein Fahrzeug ein (Kraft)Fahrzeug im Sinne der vorliegenden Erfindung ist.
-
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
-
- DE 102006022692 A1 [0004]
- DE 102006050550 A1 [0006]
