DE102012112802B4 - Method for controlling a vehicle with a driver assistance system enabling automated, partially automated and manual driving - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs, umfassend:- ein autonomes, teilautonomes und ein manuelles Fahren ermöglichendes Fahrerassistenzsystem,- eine Umfelderfassungseinheit (1),- eine die von der Umfelderfassungseinheit erzeugten Umfelddaten auswertenden Auswerteeinheit (4) zur Bewertung der Umfeldsituation des Fahrzeugs, und- eine von dem Fahrerassistenzsystem während eines autonomen oder teilautonomen Fahrens ansteuerbare Gefahrenwarneinrichtung (8) zur Ausgabe eines Warnsignals als Übernahmeaufforderung an den Fahrer in Abhängigkeit der Bewertung der Umfeldsituation des Fahrzeugs,dadurch gekennzeichnet, dass- mittels einer Risikoschätzeinheit (5) auf der Basis der Umfelddaten und von fahrdynamischen Daten des Fahrzeugs während des autonomen oder teilautonomen Fahrens die Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt wird, mit der voraussichtlich demnächst ein Fahrereingriff erforderlich sein wird,- mittels einer Aufmerksamkeitsschätzeinheit (7) das Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers geschätzt wird, und- aus der Übernahmewahrscheinlichkeit in Abhängigkeit des Aufmerksamkeitsniveaus des Fahrers eine Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals bestimmt wirddadurch gekennzeichnet, dassdie Reaktionszeit zur Durchführung des voraussichtlichen Fahrereingriffs aus der Art des voraussichtlichen Fahrereingriffs und dem Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers bestimmt wird.Method for controlling a vehicle, comprising:- an autonomous, semi-autonomous and manual driving driver assistance system,- an environment detection unit (1),- an evaluation unit (4) evaluating the environment data generated by the environment detection unit to assess the environment situation of the vehicle, and- a hazard warning device (8) that can be controlled by the driver assistance system during autonomous or semi-autonomous driving to output a warning signal as a takeover request to the driver depending on the assessment of the environment situation of the vehicle,characterized in that- by means of a risk estimation unit (5) on the basis of the environment data and driving dynamics data of the vehicle during autonomous or semi-autonomous driving, the takeover probability is determined with which driver intervention is likely to be required shortly,- by means of an attention estimation unit (7), the driver's attention level is estimated, and- from the takeover probability, depending on the driver's attention level, a time period until the warning signal is generated is determined,characterized in thatthe reaction time for carrying out the expected driver intervention is determined from the type of expected driver intervention and the driver's level of attention.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einem ein automatisiertes, teilautomatisiertes und ein manuelles Fahren ermöglichenden Fahrerassistenzsystem gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for controlling a vehicle with a driver assistance system enabling automated, partially automated and manual driving according to the preamble of
Seit längerer Zeit sind Forschungen und Entwicklungen auf dem Gebiet von autonomen Fahrzeugen zum automatischen bzw. autonomen Fahren zu beobachten, wobei unter einem autonomen Fahrzeug ein Fahrzeug verstanden wird, das sich mit oder ohne menschliche Passagiere selbständig von einem Ausgangspunkt zu einem Zielpunkt bewegt.For some time now, research and developments have been taking place in the field of autonomous vehicles for automatic or autonomous driving, whereby an autonomous vehicle is understood to be a vehicle that moves independently from a starting point to a destination, with or without human passengers.
Fahrerassistenzsysteme zum teilautonomen Fahren, die dem Fahrer beim Führen des Fahrzeugs unterstützen sind mittlerweile in modernen Fahrzeugen weit verbreitet und werden ständig weiter entwickelt. So sind bspw. Adaptive Cruise Control (ACC), Blind Spot Detection (BSD), also die Überwachung des toten Winkels, Emergency Brake Assistent (EBA) als Notfallbremssystem oder Lane Departure Warning (LDW) als Fahrspurassistent bekannt. Auch gibt es bereits halbautomatische oder vollautomatische Einparksysteme.Driver assistance systems for partially autonomous driving that support the driver in driving the vehicle are now widespread in modern vehicles and are constantly being developed further. Examples include Adaptive Cruise Control (ACC), Blind Spot Detection (BSD), i.e. monitoring the blind spot, Emergency Brake Assistant (EBA) as an emergency braking system or Lane Departure Warning (LDW) as a lane assistant. There are also already semi-automatic or fully automatic parking systems.
Solche Fahrerassistenzsysteme stellen bereits erste Schritte in Richtung eines automatisierten Fahrens dar, da sie bereits Aufgaben vom Fahrer übernehmen bzw. ihn sehr stark bei diesen Aufgaben unterstützen.Such driver assistance systems already represent the first steps towards automated driving, as they already take over tasks from the driver or provide him with considerable support in these tasks.
Automatisierungsstufen beim autonomen Fahren oder Assistenzfunktionen werden in der Regel über das Lenkrad und/oder über das Bremspedal und/oder das Fahrpedal(auch Gaspedal genannt) als Fahrzeugsteuerungselemente ein- und ausgeschaltet und stellen damit eine HMI-Schnittstelle zwischen dem Fahrer und dem Fahrzeug bzw. dem Fahrerassistenzsystem dar. Die Erkennung von Lenkrad- oder Bremspedal- oder Fahrpedalbetätigungen seitens des Fahrers werden von dem Fahrerassistenzsystem über fest eingestellte oder situationsangepasste Erkennungsschwellen erkannt.Automation levels in autonomous driving or assistance functions are usually switched on and off via the steering wheel and/or the brake pedal and/or the accelerator pedal (also called gas pedal) as vehicle control elements and thus represent an HMI interface between the driver and the vehicle or the driver assistance system. The driver assistance system detects steering wheel or brake pedal or accelerator pedal operations by the driver via fixed or situation-adapted detection thresholds.
Da voll- oder teilautomatische Fahrerassistenzsysteme dem Fahrer die komplette Fahraufgabe hinsichtlich der Längs- und Querführung des Fahrzeugs über einen längeren Zeitraum vollständig übernehmen können, ist mit einer verminderten Aufmerksamkeit des Fahrers zu rechnen, da nicht ausschließbar ist, dass er sich von seiner Fahraufgabe zurückziehen und Nebenbeschäftigungen nachgehen wird. Dies hat zur Folge, dass er im Falle einer sogenannten Fahrerübernahmeaufforderung, wenn also bestimmte Systemgrenzen erreicht sind und der Fahrer selbst wieder die Kontrolle über das Kraftfahrzeug erhalten soll, nicht oder nicht schnell genug in adäquater Weise reagieren kann. Daher sollte ein Warnhinweis an den Fahrer ausgegeben werden, der diesen dazu anregt, aktiv in den Fahrablauf einzugreifen und die Fahraufgabe wieder zu übernehmen.Since fully or partially automatic driver assistance systems can take over the entire driving task with regard to the longitudinal and lateral guidance of the vehicle for a longer period of time, the driver's attention is likely to be reduced, as it cannot be ruled out that he will withdraw from his driving task and pursue secondary activities. This means that in the event of a so-called driver takeover request, i.e. when certain system limits are reached and the driver himself is to regain control of the vehicle, he cannot react adequately or cannot react quickly enough. A warning should therefore be issued to the driver, encouraging him to actively intervene in the driving process and take over the driving task again.
So ist aus der Die
Bei diesem Verfahren werden in Abhängigkeit der Situationsvorhersage und der hiermit verknüpften Fahrerreaktionsvorhersage über einen mittleren bis längeren Vorausschauhorizont über mögliche Systemmaßnahmen als aktive Eingriffe oder als passive Warnungen entschieden. Eine Eingriffsmöglichkeit seitens des Fahrers ist bei diesem bekannten Verfahren nicht vorgesehen, die Ausgabe einer passiven Warnung dient lediglich als Vorwarnung hinsichtlich eines bevorstehenden Systemeingriffs.In this method, depending on the situation forecast and the associated driver reaction forecast, decisions are made over a medium to long-term forecast horizon about possible system measures as active interventions or as passive warnings. This known method does not provide for an opportunity for the driver to intervene; the issuing of a passive warning merely serves as an advance warning of an impending system intervention.
Desweiteren beschreibt die
Bei diesem bekannten Verfahren ist jedoch nicht auszuschließen, dass die gerichtet ausgegebenen akustischen Signale den Fahrer unvorbereitet treffen, bspw. weil diese für diesen speziellen Fahrer zu früh oder auch zu spät erzeugt werden.However, with this known method, it cannot be ruled out that the directed acoustic signals will catch the driver unprepared, for example because they are generated too early or too late for this particular driver.
Die Offenlegungsschrift
Eine weitere Schrift
Die Offenlegungsschrift
Die Schrift
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Kommunikation zwischen dem Fahrerassistenzsystem und dem Fahrer verbessert wird, um dadurch die Fahrzeugsicherheit zu erhöhen.Based on this prior art, the invention is based on the object of creating a method of the type mentioned at the outset, in which the communication between the driver assistance system and the driver is improved in order to thereby increase vehicle safety.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a method having the features of
Bei diesem Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs, welches
- - ein autonomes, teilautonomes und ein manuelles Fahren ermöglichendes Fahrerassistenzsystem,
- - eine Umfelderfassungseinheit,
- - eine die von der Umfelderfassungseinheit erzeugten Umfelddaten auswertenden Auswerteeinheit zur Bewertung der Umfeldsituation des Fahrzeugs, und
- - eine von dem Fahrerassistenzsystem während eines autonomen oder teilautonomen Fahrens ansteuerbare Gefahrenwarneinrichtung zur Ausgabe eines Warnsignals als Übernahmeaufforderung an den Fahrer in Abhängigkeit der Bewertung der Umfeldsituation des Fahrzeugs umfasst, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
- - mittels einer Risikoschätzeinheit auf der Basis der Umfelddaten und von fahrdynamischen Daten des Fahrzeugs während des autonomen oder teilautonomen Fahrens die Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt wird, mit der voraussichtlich demnächst ein Fahrereingriff erforderlich sein wird,
- - mittels einer Aufmerksamkeitsschätzeinheit das Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers geschätzt wird, und
- - aus der Übernahmewahrscheinlichkeit in Abhängigkeit des Aufmerksamkeitsniveaus des Fahrers eine Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals bestimmt wird.
- - a driver assistance system enabling autonomous, semi-autonomous and manual driving,
- - an environment detection unit,
- - an evaluation unit that evaluates the environmental data generated by the environmental detection unit to assess the environmental situation of the vehicle, and
- - a hazard warning device that can be controlled by the driver assistance system during autonomous or semi-autonomous driving to issue a warning signal as a takeover request to the driver depending on the assessment of the surrounding situation of the vehicle, is characterized according to the invention in that
- - using a risk estimation unit based on the vehicle's environmental data and driving dynamics data during autonomous or semi-autonomous driving, the probability of taking over the vehicle is determined, with which driver intervention is likely to be required in the near future,
- - the driver’s attention level is estimated by means of an attention estimation unit, and
- - a time period until the warning signal is generated is determined from the probability of takeover depending on the driver's level of attention.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbesserte Warn- und Übernahmestrategie geschaffen, die insbesondere beim autonomen oder teilautonomen Fahren zu einem an dessen Aufmerksamkeitsniveau angepasstes Systemverhalten des Fahrerassistenzsystems führt, d. h. einen optimalen Warnzeitpunkt zur Ausgabe eines Warnsignals als Übernahmeaufforderung ermittelt, wodurch der Fahrer weder überforder noch unterforder wird und die Fahrzeugsicherheit somit wesentlich erhöht wird.This method according to the invention creates a warning and takeover strategy that is significantly improved compared to the prior art and that, particularly in the case of autonomous or semi-autonomous driving, leads to a system behavior of the driver assistance system that is adapted to the driver's level of attention, ie it determines an optimal warning time for issuing a warning signal as a takeover request, whereby the driver The driver is neither overtaxed nor undertaxed and vehicle safety is thus significantly increased.
Die Risikoschätzeinheit bewertet auf der Basis der Umfelddaten und der fahrdynamischen Daten des Fahrzeugs die aktuelle Verkehrssituation des Fahrzeugs hinsichtlich aktuellen und zukünftigen Situationen, die von dem Fahrerassistenzsystem nicht mehr bewältigt werden können und daher den Eingriff, also die Übernahme der Fahrzeugführung erforderlich machen könnte. Es wird also eine Abschätzung vorgenommen, ob mit der aktuellen oder der vorausschauend erkannten Verkehrssituation die Systemgrenzen des Fahrerassistenzsystems erreicht werden, wobei der Abstand des aktuellen Fahrzustandes des Fahrzeugs zu dieser Systemgrenze die Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt wird, mit der voraussichtlich demnächst ein Fahrereingriff erforderlich sein wird.Based on the vehicle's environmental data and driving dynamics data, the risk assessment unit evaluates the vehicle's current traffic situation with regard to current and future situations that the driver assistance system can no longer handle and could therefore require intervention, i.e. taking over control of the vehicle. An estimate is therefore made as to whether the system limits of the driver assistance system are reached with the current or predictively detected traffic situation, whereby the distance between the vehicle's current driving state and this system limit determines the probability of takeover, with which driver intervention will probably soon be required.
Der Wert dieser Übernahmewahrscheinlichkeit wird mittels des Wertes des ermittelten Aufmerksamkeitsniveaus gewichtet, so dass bei der Bestimmung des Warnzeitpunkts zur Übernahme der Fahraufgabe auch der Zustand des Fahrers berücksichtigt wird. Wird bspw. ein unaufmerksamer Fahrer detektiert, muss die Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals kürzer gewählt werden, als bei einem aufmerksamen Fahrer.The value of this takeover probability is weighted using the value of the determined attention level, so that the driver's condition is also taken into account when determining the warning time to take over the driving task. If, for example, an inattentive driver is detected, the time until the warning signal is generated must be shorter than for an attentive driver.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer von der Auswerteeinheit auf der Basis der Umfelddaten erkannten Gefahrensituation deren Gefährdungsrisiko geschätzt wird und in Abhängigkeit des Gefährdungsrisikos von der Risikoschätzeinheit die Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt wird. Mit solchen Gefahrensituationen werden sowohl kritische Verkehrssituationen als auch fahrdynamisch kritische Fahrzustände des Fahrzeugs erfasst, die möglicherweise zu Unfällen führen können.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that when a dangerous situation is detected by the evaluation unit on the basis of the environmental data, the risk of the situation is estimated and the probability of taking over is determined by the risk estimation unit depending on the risk of the situation. Such dangerous situations are used to record both critical traffic situations and critical driving dynamics of the vehicle, which could potentially lead to accidents.
Besonders vorteilhaft ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung, wenn in Abhängigkeit der erkannten Gefahrensituation die Art des voraussichtlichen Fahrereingriffs bestimmt und die Zeitdauer bis zur Ausgabe des Warnsignals in Abhängigkeit der Art des voraussichtlichen Fahrereingriffs ermittelt wird. Damit wird bei der Bestimmung der Zeitdauer auch berücksichtigt, ob bspw. lediglich eine Bremsbetätigung erforderlich sein wird oder eine komplizierte Lenkbewegung.According to a further embodiment, it is particularly advantageous if the type of anticipated driver intervention is determined depending on the detected dangerous situation and the time until the warning signal is issued is determined depending on the type of anticipated driver intervention. This means that when determining the time, it is also taken into account whether, for example, only a brake application will be required or a complicated steering movement.
Vorzugsweise kann mit der Kenntnis der Art des voraussichtlichen Fahrereingriffs dessen Dauer zur Durchführung dieses Fahrereingriffs ermittelt werden und in Abhängigkeit dieser Fahrereingriffsdauer die Zeitdauer bis zur Ausgabe des Warnsignals bestimmt werden.Preferably, with knowledge of the type of anticipated driver intervention, the duration of the driver intervention can be determined and, depending on this duration of driver intervention, the time until the warning signal is issued can be determined.
Bei der Bestimmung der voraussichtlichen Dauer des Fahrereingriffs wird nicht nur die eigentliche Tätigkeit der Bedienung eines Fahrzeugsteuerungselementes, wie bspw. des Brems- oder Fahrpedals oder des Lenkrads berücksichtigt, sondern ebenso die Erfassung, also Wahrnehmung und Verarbeitung der Umfeldsituation seines Fahrzeugs, insbesondere der Gefahrensituation. Denn erst nachdem der Fahrer die Situation erfasst hat, können Handlungskonzepte beim Fahrer entstehen, so dass diese Handlungskonzepte umgesetzt werden können, also ein Fahrereingriff erfolgen kann. Jeder dieser Schritte erfordert Zeit, die bei der Ermittlung der Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals zu berücksichtigen ist. Ferner wird diese Fahrereingriffszeitdauer auch von dem Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers beeinflusst, ob bspw. der Fahrer gerade eine Nebentätigkeit, bspw. ein Audio- oder Navigationsgerät bedient, ausführt oder aufgrund seiner Blickrichtung als abgelenkt bewertet wird. Die voraussichtliche Zeitdauer des Fahrereingriffs hängt natürlich auch von der Komplexität der von dem Fahrer zu erfassenden Umfeldsituation ab, ob also bspw. dichter Verkehr herrscht oder eine Landstraße mit wenig Verkehr befahren wird.When determining the expected duration of the driver intervention, not only the actual activity of operating a vehicle control element, such as the brake or accelerator pedal or the steering wheel, is taken into account, but also the recording, i.e. perception and processing of the surrounding situation of his vehicle, in particular the dangerous situation. Only after the driver has recorded the situation can the driver develop action plans so that these action plans can be implemented, i.e. driver intervention can take place. Each of these steps requires time, which must be taken into account when determining the time until the warning signal is generated. Furthermore, this driver intervention time is also influenced by the driver's level of attention, for example whether the driver is currently carrying out a secondary activity, such as operating an audio or navigation device, or is assessed as distracted due to the direction in which he is looking. The expected duration of the driver intervention naturally also depends on the complexity of the surrounding situation that the driver has to record, for example whether there is heavy traffic or a country road with little traffic.
Desweiteren kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers mit wenigstens einem Parameter hinsichtlich des Lenkverhaltens und/oder der Pedalbetätigung und/oder des Tastendruckverhaltens und/oder des Spurverhalten und/oder der Blickrichtung des Fahrers und/oder der Lidschlagfrequenz und/oder der Kopfhaltung des Fahrers und/oder physiologischer Fahrermesswerte und/oder der Fahrdauer und/oder der Pausendauer erfasst und ausgewertet werden.Furthermore, according to a development of the invention, the driver's level of attention can be recorded and evaluated with at least one parameter with regard to the steering behavior and/or the pedal actuation and/or the button pressing behavior and/or the lane behavior and/or the driver's line of sight and/or the blinking frequency and/or the driver's head posture and/or physiological driver measurements and/or the driving time and/or the break duration.
Erfindungsgemäß wird auch die Reaktionszeit zur Durchführung des voraussichtlichen Fahrereingriffs aus der Art des voraussichtlichen Fahrereingriffs und dem Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers bestimmtwerden, so dass vorzugsweise die Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals in Abhängigkeit der Reaktionszeit des Fahrers bestimmbar ist.According to the invention, the reaction time for carrying out the anticipated driver intervention is also determined from the type of anticipated driver intervention and the driver's level of attention, so that the time until the warning signal is generated can preferably be determined as a function of the driver's reaction time.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein räumlich orientiertes akustisches und/oder optisches Warnsignals entsprechend der Richtung der im Umfeld des Fahrzeugs erkannten Gefahrensituation zur Lenkung der Aufmerksamkeit des Fahrers auf diese Gefahrensituation mittels der Gefahrenwarneinrichtung erzeugt wird. Damit lokalisiert der Fahrer ein solches virtuelles Warnsignal in der gleichen Richtung, in der auch die Gefahrensituation von dem Fahrerassistenzsystem erkannt wird. Die Aufmerksamkeit des Fahrers wird damit auf diese Gefahrensituation gelenkt.It is particularly advantageous if, according to a further embodiment of the invention, a spatially oriented acoustic and/or optical warning signal is generated by the hazard warning device in accordance with the direction of the dangerous situation detected in the vehicle's surroundings in order to direct the driver's attention to this dangerous situation. The driver thus localizes such a virtual warning signal in the same direction in which the dangerous situation is detected by the driver assistance system. The driver's attention is thus directed to this dangerous situation.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn weiterbildungsgemäß die Richtung der detektierten Gefahrenquelle ermittelt und mittels der Warneinrichtung das akustische Warnsignal in Richtung der detektierten Gefahrenquelle räumlich orientiert erzeugt wird.In this context, it is particularly advantageous if, in accordance with further training, the direction of the detected source of danger is determined and the acoustic warning signal is generated by means of the warning device in a spatially oriented manner in the direction of the detected source of danger.
Ferner ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mittels einer Anzeigeeinheit als Gefahrenwarneinrichtung ein auf die Gefahrensituation und/oder die voraussichtliche Fahrerübernahme hinweisende Textinformation und/oder hinweisendes Piktogramm als optisches Warnsignal erzeugt wird. Auch damit soll die Aufmerksamkeit des Fahrers auf die Gefahrensituation, die Übernahmeaufforderung oder auf die Gefahrensituation und die Übernahmeaufforderung hinweisenden Meldung und Informationen gelenkt werden.Furthermore, according to a further development of the invention, it is provided that a display unit as a hazard warning device is used to generate text information and/or an indicative pictogram as an optical warning signal indicating the dangerous situation and/or the expected driver takeover. This is also intended to draw the driver's attention to the dangerous situation, the takeover request or the message and information indicating the dangerous situation and the takeover request.
Mit einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass mittels einer Anregungseinrichtung haptisch wahrnehmbare Anregungen an demjenigen Fahrzeugsteuerungselement als haptisches Warnsignal erzeugt werden, welches zur Durchführung des voraussichtlichen Fahrereingriffs erforderlich ist. So kann bspw. das Bremspedal moduliert oder das Lenkrad mit einem gerichteten Lenkmoment beaufschlagt werden, um dem Fahrer zum einen zu warnen und zum anderen zur Betätigung des Bremspedals oder des Lenkrads und damit zur Fahrerübernahme zu aktivieren.In a further advantageous embodiment of the invention, it is proposed that haptically perceptible stimuli are generated as a haptic warning signal on the vehicle control element by means of an excitation device, which is required to carry out the anticipated driver intervention. For example, the brake pedal can be modulated or the steering wheel can be subjected to a directed steering torque in order to warn the driver on the one hand and to activate the brake pedal or steering wheel and thus take over the driver's control on the other.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die einzige beigefügte Figur ausführlich beschrieben. Diese
In
Dieses Fahrzeug umfasst eine Umfelderfassungseinheit 1 mit Umfeldsensoren, bspw. Kamera- und Radarsensoren, wobei die Kamerasensoren auch den rückwärtigen als auch den seitlichen Bereich des Fahrzeugs erfassen können. Die von dieser Umfelderfassungseinheit 1 erzeugten Umfelddaten werden einer Auswerteeinheit 4 zur Auswertung dieser Umfelddaten zugeführt.This vehicle includes an
Auch die Fahrzeugdaten, also fahrdynamische Daten des Fahrzeugs, werden bspw. über den CAN-Bus als Fahrzeugdatenerfassungseinheit 2 des Fahrzeugs ebenso der Auswerteeinheit 4 zugeführt. Schließlich kann das Fahrzeug auch ein Navigationssystem 3 aufweisen, dessen Daten in gleicher Weise der Auswerteeinheit 4 zur Verfügung gestellt werden. Anstelle des Navigationssystems 4 kann auch eine digitale Karte vorgesehen sein, deren Kartendaten von der Auswerteeinheit 4 verwendet werden.The vehicle data, i.e. the vehicle's driving dynamics data, are also fed to the evaluation unit 4, for example via the CAN bus as the vehicle
Mit der Auswerteeinheit 4 werden die Umfelddaten mit den Fahrzeugdaten der Fahrzeugdatenerfassungseinheit 2 und ggf. mit den Daten des Navigationssystems 3 fusioniert und mittels einer Gefahrenerkennungseinheit 4a hinsichtlich der Erkennung von Gefahrensituationen ausgewertet. Erkannte Gefahrensituationen betreffen sowohl kritische Verkehrssituation, also bspw. Kollisionen mit anderen Verkehrsteilnehmern, als auch kritische Zustände des Fahrzeugs. Bei einer erkannten Gefahrensituation wird mittels einer Gefährdungsschätzeinrichtung 4b dessen Gefährdungsrisiko geschätzt und als Parameter einer Risikoschätzeinheit 5 zugeführt.The evaluation unit 4 merges the environmental data with the vehicle data from the vehicle
Mit dieser Risikoschätzeinheit 5 wird die Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt, mit der voraussichtlich demnächst ein Fahrereingriff erforderlich sein wird. Diese Übernahmewahrscheinlichkeit wird ständig auf der Basis der von der Auswerteeinheit 4 erkannten Gefahrensituationen und deren Gefährdungsrisiken bestimmt bzw. geschätzt.This
Fährt bspw. das Fahrzeug autonom auf einer Fahrspur, benötigt das zugehörige Fahrerassistenzsystem Spurinformationen, die von der Umfelderfassungseinheit 1 geliefert werden. Kann eine solche Spurinformation nicht vollständig, nur mangelhaft oder überhaupt nicht mehr detektiert werden, liegt eine Gefahrensituation vor. In Abhängigkeit der Güte der Fahrspurinformationen bestimmt sich auch das Gefährdungsrisiko, so dass mit zunehmend schlechter werdender Güte der Fahrspurinformationen die Übernahmewahrscheinlichkeit ansteigt.If, for example, the vehicle is driving autonomously in a lane, the associated driver assistance system requires lane information, which is provided by the
Weist das Fahrzeug ein ABS-System und ein Fahrdynamiksystem (ESC, ESP) auf und zeigen die Fahrzeugdaten der Fahrzeugdatenerfassungseinheit 2, dass sich das Fahrzeug in einer kritischen Situation befindet, wird dieser Fahrzeugzustand als Gefahrensituation interpretiert und auch hierfür das Gefährdungspotential und hiervon abhängig die Übernahmewahrscheinlichkeit geschätzt.If the vehicle has an ABS system and a driving dynamics system (ESC, ESP) and the vehicle data from the vehicle
Wenn sich bei einem Fahrzeug mit einem ACC-System als Fahrerassistenzsystem bei einer Folgefahrt zu einem vorausfahrenden Fahrzeug der Abstand reduziert, ist eine Verzögerung, also ein Bremseingriff seitens des Systems erforderlich. Diese Situation wird ebenso als Gefahrensituation interpretiert, wobei das Gefährdungspotential von der Höhe der Verzögerungsleistung bzw. von der Höhe der erforderlichen Bremskraft abhängt. Die Übernahmewahrscheinlichkeit wird wieder in Abhängigkeit von dem Gefährdungspotential geschätzt.If the distance to a vehicle in front of a vehicle with an ACC system as a driver assistance system decreases when following, a deceleration, i.e. a braking intervention by the system, is required. This situation is also interpreted as a dangerous situation, whereby the risk potential depends on the level of deceleration or the level of braking force required. The probability of taking over is again estimated depending on the risk potential.
Desweiteren können die auf der Basis der Umfelddaten bestimmte Verkehrsdichte als Gefahrensituationen erfasst und in Abhängigkeit der bestimmten Verkehrsdichte deren Gefährdungspotential bestimmt werden, um hieraus eine Übernahmewahrscheinlichkeit zu bestimmen, die mit ansteigender Verkehrsdichte zunimmt.Furthermore, the traffic density determined on the basis of the environmental data can be recorded as dangerous situations and their hazard potential can be determined depending on the determined traffic density in order to determine a takeover probability that increases with increasing traffic density.
Ferner können Umfeldszenarien ebenso als Gefahrensituationen interpretiert werden, und zwar solche mit komplexen Strukturen, also bspw. Straßen mit vielen Einmündungen oder Kreuzungen, an denen viele Straßen beteiligt sind. Auch eine dichte Randbebauung oder Sichthindernisse, bspw. durch parkende Fahrzeuge oder plötzlich auftauchende Hindernisse stellen ebenso Gefahrensituationen dar, deren Gefährdungsrisiko bestimmt und hiervon abhängig eine Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt wird.Furthermore, environmental scenarios can also be interpreted as dangerous situations, namely those with complex structures, for example streets with many junctions or intersections involving many streets. Dense peripheral development or visual obstructions, e.g. parked vehicles or suddenly appearing obstacles, also represent dangerous situations, the risk of which is determined and, depending on this, a takeover probability is determined.
Neben der Übernahmewahrscheinlichkeit wird von der Risikoschätzeinheit 5 auch die Art des erforderlichen Fahrereingriffs und dessen Dauer zur Durchführung dieses Fahrereingriffs geschätzt und als entsprechende Parameter einer Warnzeitpunktermittlungseinheit 8 zugeführt, die zusammen mit dem von einer Aufmerksamkeitsschätzeinheit 7 ermittelten Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers als weiteren Parameter die Zeitdauer bis zur Ausgabe eines Warnsignals als Übernahmeaufforderung an den Fahrer, also den Warnzeitpunkt ermittelt.In addition to the probability of takeover, the
Die Art des Fahrereingriffs kann bspw. eine Bremspedal- und/oder eine Fahrpedalbetätigung und/oder eine Lenkradbetätigung darstellen. Die Dauer zur Durchführung des Fahrereingriffs bezieht sich dabei nicht nur auf die Betätigung einer oder mehrerer dieser Fahrzeugsteuerungseinheit(en), sondern wird als komplexe Fahraufgabe verstanden, bei der der Fahrer zunächst die Umfeldsituation, insbesondere komplexe Gefahrensituationen seines Fahrzeugs erfassen, also wahrnehmen und verarbeiten muss. Denn erst nachdem der Fahrer die Situation erfasst hat, können Handlungskonzepte beim Fahrer entstehen, so dass diese Handlungskonzepte umgesetzt werden können, also ein Fahrereingriff erfolgen kann. Jeder dieser Schritte erfordert Zeit, die bei der Ermittlung der Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals zu berücksichtigen ist. Die voraussichtliche Zeitdauer des Fahrereingriffs hängt natürlich auch von der Komplexität der von dem Fahrer zu erfassenden Umfeldsituation ab, ob also bspw. dichter Verkehr herrscht oder eine Landstraße mit wenig Verkehr befahren wird, ob eine uneinsehbare Kreuzung als Gefahrensituation detektiert wird, oder ob nur das eigene Fahrzeug oder mehrere andere Verkehrsteilnehmer berücksichtigt werden müssen.The type of driver intervention can, for example, be a brake pedal and/or accelerator pedal operation and/or steering wheel operation. The time required to carry out the driver intervention does not only refer to the operation of one or more of these vehicle control units, but is understood as a complex driving task in which the driver must first record, i.e. perceive and process, the surrounding situation, in particular complex dangerous situations in his vehicle. Only after the driver has recorded the situation can the driver develop action plans so that these action plans can be implemented, i.e. driver intervention can take place. Each of these steps requires time, which must be taken into account when determining the time until the warning signal is generated. The expected duration of the driver intervention naturally also depends on the complexity of the surrounding situation that the driver has to record, for example whether there is heavy traffic or a country road with little traffic, whether an intersection that cannot be seen is detected as a dangerous situation, or whether only the driver's own vehicle or several other road users must be taken into account.
Schließlich hängt die tatsächliche Fahrereingriffszeitdauer von dem Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers ab, ob bspw. der Fahrer gerade eine Nebentätigkeit, bspw. ein Audio- oder Navigationsgerät bedient, ausführt oder aufgrund seiner Blickrichtung als abgelenkt bewertet wird. Daher wird die Art des erforderlichen Fahrereingriffs und dessen von der Risikoschätzeinheit 5 geschätzten Fahrereingriffszeitdauer mittels der Warnzeitpunktermittlungseinheit 8 mit dem von der Aufmerksamkeitsschätzeinheit 7 ermittelten Parameter des Aufmerksamkeitsniveaus fusioniert, um hieraus die Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals als Übernahmeaufforderung zu ermitteln.Finally, the actual duration of the driver intervention depends on the driver's level of attention, for example whether the driver is currently carrying out a secondary activity, such as operating an audio or navigation device, or is assessed as distracted due to the direction in which he is looking. Therefore, the type of driver intervention required and the duration of the driver intervention estimated by the
Zur Ermittlung des Aufmerksamkeitsniveaus des Fahrers werden der Aufmerksamkeitsschätzeinheit 7 von einer bspw. eine Innenraumkamera umfassende Innenraumsensoreinheit 6 des Fahrzeugs Fahrerdaten übermittelt. Diese Innenraumsensoren erfassen bspw. nicht nur die Position des Fahrers, dessen Blickrichtung, dessen Lidschlagfrequenz, dessen Kopfhaltung, dessen physiologischer Fahrermesswerte, dessen Fahrdauer und/oder dessen Pausendauer, sondern auch das Lenkverhalten, die Pedalbetätigungen, das Tastendruckverhalten und/oder das Spurverhalten des Fahrers. Hieraus wird ein das Aufmerksamkeitsniveau anzeigender Parameter ermittelt und der Warnzeitpunktermittlungseinheit 8 zugeführt. Somit kann detektiert werden, ob der Fahrer bspw. durch eine Betätigung verschiedener Schalter, oder Betätigung eines Mobiltelefons oder anderer Geräte abgelenkt ist oder ob der Fahrer müde und unaufmerksam ist.To determine the driver's level of attention, driver data is transmitted to the attention estimation unit 7 from an interior sensor unit 6 of the vehicle, which may include an interior camera, for example. These interior sensors record not only the driver's position, the direction in which they are looking, the frequency of their eyelids blinking, the posture of their head, the physiological driver measurements, the length of their journey and/or the length of their breaks, but also the driver's steering behavior, pedal operations, button pressing behavior and/or lane behavior. A parameter indicating the level of attention is determined from this and fed to the warning
Diese Warnzeitpunktermittlungseinheit 8 bestimmt aus den Parametern des Aufmerksamkeitsniveaus, der Übernahmewahrscheinlichkeit, der Art des Fahrereingriffs und der Fahrereingriffszeitdauer eine Zeitdauer bis zur Ausgabe des Warnsignals als Übernahmeaufforderung für den Fahrer. Ferner kann auch die Reaktionszeit zur Durchführung des voraussichtlichen Fahrereingriffs aus der Art des voraussichtlichen Fahrereingriffs und dem Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers bestimmt werden, so dass die Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals auch in Abhängigkeit dieser Reaktionszeit des Fahrers bestimmt werden kann.This warning
Diese Warnzeitpunktermittlungseinheit 8 erzeugt ein Steuersignal zur Steuerung einer Gefahrenwarneinrichtung 9 des Fahrzeugs entsprechend der ermittelten Zeitdauer. Zur Erzeugung dieses Steuersignals werden der Warnzeitpunktermittlungseinheit 8 auch die Informationen über die erkannte Gefahrensituation von der Auswerteeinheit 4 übermittelt. Diese Informationen enthalten die Richtung in Bezug auf das Fahrzeug, in welcher die Gefahrensituation erkannt wird.This warning
Mit dieser Richtungsinformation kann ein räumlich orientiertes akustisches und/oder optisches Warnsignals mit Ablauf der ermittelten Zeitdauer entsprechend der Richtung der im Umfeld des Fahrzeugs erkannten Gefahrensituation zur Lenkung der Aufmerksamkeit des Fahrers auf diese Gefahrensituation mittels der Gefahrenwarneinrichtung 9 erzeugt werden. Damit lokalisiert der Fahrer ein solches virtuelles Warnsignal in der gleichen Richtung, in der auch die Gefahrensituation von dem Fahrerassistenzsystem erkannt wird. Die Aufmerksamkeit des Fahrers wird damit auf diese Gefahrensituation gelenkt. Zur Erzeugung des Warnsignals mit Ablauf der ermittelten Zeitdauer werden im Fahrzeug angeordnete Signalquellen 10a 10b und 10c durch die Gefahrenwarneinrichtung 9 angesteuert.With this directional information, a spatially oriented acoustic and/or optical When the determined time period has elapsed, a warning signal is generated in accordance with the direction of the dangerous situation detected in the area surrounding the vehicle in order to draw the driver's attention to this dangerous situation using the
So können diese an unterschiedlichen Orten des Fahrzeugs platzierten Signalquellen 10a, 10b oder 10c als Schallgeber ausgebildet sein, so dass ein akustisches Warnsignal in Richtung der detektierten Gefahrenquelle räumlich orientiert von einem oder mehreren dieser Schallgeber 10a, 10b oder 10c erzeugt werden.Thus, these
Ferner kann auch ein Lautsprechersystem des Fahrzeugs so angesteuert werden, dass unter Ausnutzung des binauralen Hörens ein Klang generiert wird, der aus der Richtung zu kommen scheint, in der auch die Gefahrensituation erkannt wurde.Furthermore, a loudspeaker system in the vehicle can be controlled in such a way that, using binaural hearing, a sound is generated that appears to come from the direction in which the dangerous situation was detected.
Auch können die Signalquellen 10a, 10b und 10c teilweise als optische Signalquellen ausgebildet sein, so dass auch hierüber die Richtungsinformation angezeigt werden kann, um die Aufmerksamkeit des Fahrers in die Richtung der erkannten Gefahrensituation zu lenken.The
Desweiteren kann mittels einer Anzeigeeinheit als optische Signalquelle 10a, 10b oder 10c als Gefahrenwarneinrichtung ein auf die Gefahrensituation und/oder die voraussichtliche Fahrerübernahme hinweisende Textinformation und/oder hinweisendes Piktogramm als optisches Warnsignal erzeugt werden. Auch damit soll die Aufmerksamkeit des Fahrers auf die Gefahrensituation, die Übernahmeaufforderung oder auf die Gefahrensituation und die Übernahmeaufforderung hinweisenden Meldung und Informationen gelenkt werden.Furthermore, a display unit as an
Schließlich können mit einer Anregungseinrichtung haptisch wahrnehmbare Anregungen an demjenigen Fahrzeugsteuerungselement als haptisches Warnsignal erzeugt werden, welches zur Durchführung des voraussichtlichen Fahrereingriffs erforderlich ist. So kann bspw. das Bremspedal moduliert oder das Lenkrad mit einem gerichteten Lenkmoment beaufschlagt werden, um dem Fahrer zum einen zu warnen und zum anderen zur Betätigung des Bremspedals oder des Lenkrads und damit zur Fahrerübernahme zu aktivieren.Finally, an excitation device can be used to generate haptic, perceptible stimuli on the vehicle control element as a haptic warning signal that is required to carry out the anticipated driver intervention. For example, the brake pedal can be modulated or the steering wheel can be subjected to a directed steering torque in order to warn the driver on the one hand and to activate the brake pedal or steering wheel and thus take over the driver's control on the other.
Mit einer solchen zielgerichteten Warnung wird die Aufmerksamkeit auf die Gefahrensituation gelenkt, bzw. dorthin gelenkt, wo zusätzliche Informationen angezeigt werden bzw. dorthin, wo der Fahrer eingreifen muss.With such a targeted warning, attention is drawn to the dangerous situation, or to where additional information is displayed or where the driver must intervene.
Mit einem solchen erfindungsgemäß erzeugten Warnsignal wird eine zielgerichtete Warnung als Übernahmeaufforderung erzeugt, wodurch die Reaktionszeit des Fahrers durch die entsprechende Lenkung seiner Aufmerksamkeit optimiert wird.With such a warning signal generated according to the invention, a targeted warning is generated as a takeover request, whereby the driver's reaction time is optimized by directing his attention accordingly.
Die erfindungsgemäße Ermittlung der Dauer bis zur Erzeugung des Warnsignals, also der dadurch bestimmte optimale Warnzeitpunkt führt zu einer rechtzeitigen Warnung, ohne dass der Fahrer überfordert wird.The inventive determination of the duration until the warning signal is generated, i.e. the optimal warning time determined thereby, leads to a timely warning without the driver being overwhelmed.
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