DE102012112043A1

DE102012112043A1 - Verfahren zur Lenkunterstützung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012112043A1
Application number: DE102012112043.9A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Stählin; Alfred Eckert
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2014-06-12
Also published as: WO2014090234A1; DE112013001658A5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lenkunterstützung für ein Fahrzeug (10), das eine Monokamera (1) zur Objektverfolgung eines Objektes im Erfassungsbereich der Monokamera (1) sowie eine Lenkeinrichtung (4) des Fahrzeugs beeinflussende Mittel (5) umfasst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei einer Detektion eines auf der Fahrspur vor dem Fahrzeug (10) sich befindenden Objektes die Lenkbewegungen eines Fahrers des Fahrzeugs (10) zur Erkennung eines von demselben initiierten Ausweichmanövers überwacht werden, bei einer Detektion eines Ausweichmanövers in Abhängigkeit der detektierten Lenkbewegung eine Ausweichtrajektorie bestimmt wird, und in Abhängigkeit der Ausweichtrajektorie der Fahrer mittels der die Lenkeinrichtung beeinflussenden Mittel (5) zur Weiterführung des Ausweichmanövers unterstützt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lenkunterstützung für ein Fahrzeug gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Verfahren zur Lenkunterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs in Gefahrensituationen sind bekannt. So ist aus der DE 2004 008 894 A1 ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers bei einem von diesem eingeleiteten Ausweichmanöver bei Annäherung an ein Hindernis bekannt, um einen Unfall durch Kollision oder Schleudern zu verhindern. Dieses bekannte Verfahren arbeitet auf der Basis von Daten eines Radarsensors und eines Videosensors um kollisionsgefährdende Objekte vor dem Fahrzeug zu detektieren, d. h. deren Abmessungen und Abstände zu erfassen. Nach der Erkennung einer Kollisionsgefahr wird ein Ausweichalgorithmus erstellt, d. h. mit Hilfe der Daten und Informationen des Hindernisses und Daten über das eigene Fahrzeug werden mögliche Fahrvarianten oder Ausweichtrajektorien berechnet, die ein sicheres und stabiles Ausweichen ermöglichen. Falls kein Ausweichen möglich ist, wird eine automatische Notbremsung ausgelöst. Wird in einer Situation mit hoher Kollisionsgefahr von dem Fahrer durch einen entsprechenden Lenkeinschlag ein Ausweichmanöver eingeleitet, so wird dem Fahrer zur Unterstützung des Ausweichmanövers eine Ausweichtrajektorie in Form eines aufgebrachten oder beaufschlagten Lenkmoments vermittelt.
Ein ähnliches Verfahren beschreibt auch die WO 2010/028629 A1 , bei welchem auf der Basis der Daten von Umfeldsensoren, wie Radar- und Videosensoren Fahrfächer aller fahrbaren und stabilen Bewegungstrajektorien berechnet werden. Bei Erkennen einer Gefahrensituation anhand der aktuellen Lenkradbetätigung des Fahrers wird diejenigen Bewegungstrajektorie aus dem aktuell bestimmten Fahrfächer bestimmt, die dem durch die zugehörige aktuelle Lenkradbetätigung angezeigten Fahrmanöver entspricht und der Fahrer bspw. mittels einer Überlagerungslenkung zur Weiterführung des Fahrmanövers in Abhängigkeit der bestimmten Bewegungstrajektorie unterstützt.
Der Nachteil dieser bekannten Verfahren liegt in dem Erfordernis, dass neben bildgebenden Sensoren, wie einer Kamera auch abstandsgebende Umfeldsensoren, wie bspw. Radar- oder Lidarsensoren oder Laserscanner erforderlich sind, die direkt den Abstand zu einem kollisionsgefährdenden Hindernis detektieren, um hieraus die passende Unterstützung in Form der optimalen Ausweichtrajektorie für ein Ausweichmanöver zu berechnen und die Lenkunterstützung während des Ausweichmanövers ständig auf diese Ausweichtrajektorie zu regeln.
Der Einsatz solcher abstandsgebenden Umfeldsensoren in einem Fahrzeug erhöht die Kosten für einen Notlenkassistenten zur Unterstützung eines Fahrers bei der Durchführung eines Not- bzw. Ausweichmanövers im Falle eines Hindernisses auf der Fahrspur vor seinem Fahrzeug.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein eingangs genanntes Verfahren anzugeben, mit welchem ohne abstandsgebende Umfeldsensoren eine Lenkunterstützung des Fahrers zur Durchführung eines Ausweichmanövers im Falle eines auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug sich befindenden Hindernisses ermöglich wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Ein solches Verfahren zur Lenkunterstützung für ein Fahrzeug, das eine Monokamera zur Objektverfolgung eines Objektes im Erfassungsbereich der Monokamera sowie eine Lenkeinrichtung des Fahrzeugs beeinflussende Mittel umfasst, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass

– bei einer Detektion eines auf der Fahrspur vor dem Fahrzeug sich befindenden Objektes die Lenkbewegungen eines Fahrers des Fahrzeugs zur Erkennung eines von demselben initiierten Ausweichmanövers überwacht werden,
– bei einer Detektion eines Ausweichmanövers in Abhängigkeit der detektierten Lenkbewegung eine Ausweichtrajektorie bestimmt wird, und
– in Abhängigkeit der Ausweichtrajektorie der Fahrer mittels der die Lenkeinrichtung beeinflussenden Mittel zur Weiterführung des Ausweichmanövers unterstützt wird.

Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird von der Monokamera ständig der Verkehrsraum vor dem Fahrzeug überwacht und bei Erkennen eines Objektes auf der Fahrspur vor dem Fahrzeug das System in einen sogenannten „Notmodus“ versetzt, in welchem die Lenkbewegungen des Fahrers hinsichtlich des Beginns eines Ausweichmanövers, also eines Notmanövers überwacht werden. Wird ein solches Notmanöver erkannt, wird aus den Lenkbewegungen des Fahrers auf eine Ausweichtrajektorie geschlossen und der Fahrer entsprechend dieser Ausweichtrajektorie in seinen Lenkbewegungen unterstützt, d. h. durch Aufbringen von entsprechenden Lenkmomenten, bspw. mittels einer Überlagerungslenkung des Fahrzeugs.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei Beginn des Ausweichmanövers aus der Lenkgeschwindigkeit und/oder der Lenkwinkelbeschleunigung und/oder des Fahrerlenkmomentes die Ausweichtrajektorie bestimmt. Dabei ist es weiterbildungsgemäß besonders vorteilhaft, wenn erst mit geringem zeitlichen Verzug aus der Anfangsbewegung der Lenkbewegung des Ausweichmanövers die Anfangssteigung der Ausweichtrajektorie bestimmt wird, um die Schätzung der Ausweichtrajektorie zu verbessern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird zur Detektion eines Ausweichmanövers die Lenkgeschwindigkeit und/oder die Lenkwinkelbeschleunigung und/oder das Fahrerlenkmoment erfasst und mit einem Schwellwert verglichen.
Die Schätzung der Ausweichtrajektorie kann weiter verbessert werden, wenn weiterbildungsgemäß aus den Bildinformationen des von der Monokamera aufgenommenen Objektes Informationen zur Bestimmung der Ausweichtrajektorie abgeleitet werden.
So wird hierzu vorzugsweise der laterale Versatz zwischen der aktuellen Position des Fahrzeugs und dem Objekt aus den Bildinformationen und/oder der laterale Versatz zwischen der aktuellen Position des Fahrzeugs und einer eine kollisionsfreie Position des Fahrzeugs anzeigende Zielposition aus den Bildinformationen ermittelt. Hierdurch kann verhindert werden, dass der Fahrer zu wenig oder zu viel lenkt.
Insbesondere aus der Kenntnis dieser lateralen Versatze in Kombination mit dem bei geringfügig zeitlichen Versatz erfassten Anfangsverlauf der das Ausweichmanöver des Fahrers anzeigenden Lenkbewegung führt zu einer geschätzten Ausweichtrajektorie, die mit hoher Sicherheit einer optimalen Ausweichtrajektorie entspricht.
Insbesondere wird oder werden nach einer Ausgestaltung der Erfindung aus den Bildinformationen die Breite des Objektes und/oder der Abstand des Objektes zu den Fahrspuren und/oder der Abstand des Fahrzeugs zu den Fahrspuren ermittelt und zur Bestimmung der Ausweichtrajektorie verwendet.
Schließlich kann aus den Bildinformationen des von der Monokamera aufgenommenen Objektes der Abstand geschätzt werden. Dieser geschätzt Abstand kann jedoch nur zur Plausibilisierung der bestimmten Ausweichtrajektorie verwendet werden und erhöht damit die Funktionssicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Ausweichtrajektorie wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung aus Klothoidensegmenten und/oder Polynomen niedriger Ordnung entsprechenden Kurven und/oder Sigmoiden-Kurven zusammengesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch vorteilhaft dadurch weitergebildet werden, dass in Abhängigkeit der bestimmten Ausweichtrajektorie eine Bremsunterstützung durch die Bremsen des Fahrzeugs beeinflussende Mittel durchgeführt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte einzige 1 näher erläutert. Diese 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung als Ausführungsbeispiel zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt ein schematisch dargestelltes Fahrzeug 10 mit einer Monokamera 1, welche Bilddaten des vor dem Fahrzeug 10 sich befindenden Fahrspurbereiches an eine Bildauswerteeinheit 2 liefert. Wird ein Objekt auf der Fahrspur vor dem Fahrzeug 10 durch die Bildauswerteeinheit 2 mittels einer üblichen Objekterkennungssoftware erkannt, wird eine dieser Bildauswertungseinheit 2 nachgeschalteten Steuereinheit 3 in einen sogenannten Notmodus versetzt. Dies bedeutet, dass die von einem Fahrer des Fahrzeugs 10 durchgeführten Lenkbewegungen eines Lenkrades 4 mittels eines entsprechenden Lenksensors 4a erfasst und von der Steuereinheit 3 ausgewertet wird.
Die Auswertung dieser Lenkbewegungen erfolgt hinsichtlich eines von dem Fahrer des Fahrzeugs 10 initiierten Ausweichmanövers, wobei davon ausgegangen wird, dass der Fahrer mit einem solchen Ausweichmanöver dem detektieren Objekt ausweichen möchte, falls ein kollisionsgefährdendes Objekt detektiert wurde. Dabei wird von einem Ausweichmanöver ausgegangen, wenn die Lenkgeschwindigkeit und/oder die Lenkwinkelbeschleunigung und/oder das Fahrerlenkmoment einen Schwellwert übersteigt bzw. übersteigen.
In Abhängigkeit der Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder der Lenkwinkelbeschleunigung und/oder dem Fahrerlenkmoment wird von der Steuereinheit 3 eine Ausweichtrajektorie durch Schätzung bestimmt und der Fahrer des Fahrzeugs 10 bei der Durchführung des begonnenen Ausweichmanövers entsprechend der bestimmten Ausweichtrajektorie unterstützt, indem von der Steuereinheit 3 in Abhängigkeit der bestimmten Ausweichtrajektorie Lenkmomente von einem Lenkaktuator 5 auf das Lenkrad 4 gegeben werden. Die Unterstützung des Fahrers 10 kann auch zusätzlich dadurch erfolgen, dass zur Einhaltung der Ausweichtrajektorie von der Steuereinheit 3 ein Bremsaktuator 6 entsprechend angesteuert wird. Diese Bremsaktuator 6 kann Teil eines ESC-Systems, also ein Fahrdynamiksystem des Fahrzeugs 10 sein, bei dem gleichzeitig entsprechende ESC-Schwellen angepasst werden.
Als Basis zur Schätzung der Ausweichtrajektorie können Klothoidensegmente, typischerweise vier Stück und/oder Kurven von Polynomen mit niedriger Ordnung (2., 3. oder 4. Ordnung) und/oder Sigmoiden-Kurven verwendet werden.
Zur Verbesserung der Schätzung der Ausweichtrajektorie können die Bildinformationen der von der Monokamera 1 aufgenommenen Fahrspur vor dem Fahrzeug mit dem detektierten kollisionsgefährdenden Objektes verwendet werden.
So kann bspw. der laterale Versatz zwischen der aktuellen Position des Fahrzeugs und dem Objekt aus diesen Bildinformationen bestimmt werden, indem hierzu aus diesen Bilddaten die Breite des Objektes, der Abstand des Objektes zu den Fahrspuren und der Abstand des Fahrzeugs 10 zu den Fahrspuren bzw. den Fahrspurbegrenzungen ermittelt wird.
Ferner kann aus diesen Informationen auch der laterale Versatz zwischen der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 und einer eine kollisionsfreie Position des Fahrzeugs 10 anzeigende Zielposition aus den Bildinformationen ermittelt werden, um hieraus eine kollisionsfreie Ausweichtrajektorie zu bestimmen. Damit kann verhindert werden, dass der Fahrer des Fahrzeugs 10 zu wenig oder zu viel lenkt.
Ferner kann dem Verlaufsbeginn des durch den Fahrer des Fahrzeugs 10 initiierten Ausweichmanövers die Anfangssteigung für die geschätzte Ausweichtrajektorie abgeleitet werden, wobei die Schätzung verbessert wird, wenn dies mit einem zeitlichen Verzug durchgeführt wird. Dadurch werden die Unsicherheiten hinsichtlich der Bestimmung der Ausweichtrajektorie bei Beginn des Ausweichmanövers verringert.
Aus dieser mittels des Verlaufsbeginns des Ausweichmanövers bestimmten Anfangssteigung der Ausweichtrajektorie sowie einem aus den Bilddaten der Monokamera 1 bestimmten lateralen Versatz zwischen der aktuellen Position des Fahrzeugs und einer eine kollisionsfreie Position des Fahrzeugs 10 anzeigenden Zielposition werden die Parameter der Ausweichtrajektorie von der Steuereinheit 3 bestimmt. Mit einer Symmetrieannahme hinsichtlich des Verlaufs der Ausweichtrajektorie kann die Schätzung der Parameter der Ausweichtrajektorie weiter verbessert werden.
Schließlich ist es auch möglich aus den Bilddaten der Monokamera 1 eine Abstandsschätzung zu dem als kollisionsgefährdend angenommenen Objektes durchzuführen, um mit dieser Information die geschätzte Ausweichtrajektorie zu plausibilisieren.
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 2004008894 A1 [0002]
DE 2010/028629 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Lenkunterstützung für ein Fahrzeug (10), umfassend eine Monokamera (1) zur Objektverfolgung eines Objektes im Erfassungsbereich der Monokamera (1) sowie eine Lenkeinrichtung (4) des Fahrzeugs beeinflussende Mittel (5), dadurch gekennzeichnet, dass – bei einer Detektion eines auf der Fahrspur vor dem Fahrzeug (10) sich befindenden Objektes die Lenkbewegungen eines Fahrers des Fahrzeugs (10) zur Erkennung eines von demselben initiierten Ausweichmanövers überwacht werden, – bei einer Detektion eines Ausweichmanövers in Abhängigkeit der detektierten Lenkbewegung eine Ausweichtrajektorie bestimmt wird, und – in Abhängigkeit der Ausweichtrajektorie der Fahrer mittels der die Lenkeinrichtung beeinflussenden Mittel (5) zur Weiterführung des Ausweichmanövers unterstützt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beginn des Ausweichmanövers aus der Lenkgeschwindigkeit und/oder der Lenkwinkelbeschleunigung und/oder des Fahrerlenkmomentes die Ausweichtrajektorie bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit geringem zeitlichen Verzug aus der Anfangsbewegung der Lenkbewegung des Ausweichmanövers die Anfangssteigung der Ausweichtrajektorie bestimmt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion eines Ausweichmanövers die Lenkgeschwindigkeit und/oder die Lenkwinkelbeschleunigung und/oder das Fahrerlenkmoment erfasst und mit einem Schwellwert verglichen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Bildinformationen des von der Monokamera (1) aufgenommenen Objektes Informationen zur Bestimmung der Ausweichtrajektorie abgeleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der laterale Versatz zwischen der aktuellen Position des Fahrzeugs (10) und dem Objekt aus den Bildinformationen ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der laterale Versatz zwischen der aktuellen Position des Fahrzeugs (10) und einer eine kollisionsfreie Position des Fahrzeugs (10) anzeigende Zielposition aus den Bildinformationen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Bildinformationen die Breite des Objektes und/oder der Abstand des Objektes zu den Fahrspuren und/oder der Abstand des Fahrzeugs (10) zu den Fahrspuren ermittelt und zur Bestimmung der Ausweichtrajektorie verwendet wird oder werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Bildinformationen des von der Monokamera (1) aufgenommenen Objektes der Abstand ermittelt und zur Plausibilisierung der bestimmten Ausweichtrajektorie verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausweichtrajektorie aus Klothoidensegmenten und/oder Polynomen niedriger Ordnung entsprechenden Kurven und/oder Sigmoiden-Kurven zusammengesetzt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der bestimmten Ausweichtrajektorie eine Bremsunterstützung durch die Bremsen des Fahrzeugs (10) beeinflussende Mittel (6) durchgeführt wird.