DE102012214206A1 - Method for detecting curvature of lane course during operation of fully-automatic driver assistance system of motor vehicle, involves determining future lane curvature based on position-dependent data of vehicle detected as target object - Google Patents
Method for detecting curvature of lane course during operation of fully-automatic driver assistance system of motor vehicle, involves determining future lane curvature based on position-dependent data of vehicle detected as target object Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Krümmungserkennung eines Fahrspurverlaufs während einer vollautomatischen, fahrerunabhängigen Fahrzeugführung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for detecting the curvature of a lane course during a fully automatic, driver-independent vehicle guidance according to the preamble of
Derzeit sind bereits bei vielen Fahrzeugherstellern vollautomatische, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildete Fahrerassistenzsysteme in der Entwicklung, die den Fahrer bei bestimmten Verkehrssituationen von der Fahraufgabe entlasten sollen, indem die Fahraufgabe vollständig automatisch übernommen wird. Als Beispiel ist ein sog. Stauassistent zu nennen, der bei Stausituationen auf Autobahnen zum Einsatz kommen kann. Dabei wird unterhalb einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit von z. B. 60 km/h sowohl die Längsführung (analog einer abstandsbezogenen bzw. aktiven Geschwindigkeitsregelung), als auch die Querführung zum Halten des Fahrzeugs innerhalb der Fahrspur automatisch vorgenommen. In einer besonderen Ausgestaltungsform von solchen Stauassistenten soll sogar zugelassen werden, dass der Fahrer zumindest für eine bestimmte Zeit seine Hände vom Lenkrad nehmen darf.At present, many driver manufacturers are already developing fully automatic driver assistance systems designed for driver-independent vehicle guidance that are designed to relieve the driver of the driving task in certain traffic situations by completely automatically assuming the driving task. An example is a so-called traffic jam assistant, which can be used in congestion situations on motorways. It is below a predetermined limit speed of z. B. 60 km / h both the longitudinal guidance (analog distance-based or active cruise control), as well as the transverse guidance for holding the vehicle within the lane automatically made. In a particular embodiment of such traffic jam assistants should even be allowed that the driver may take his hands off the steering wheel at least for a certain time.
Derartige vollautomatische, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildete Fahrerassistenzsysteme erfordern hohe Sicherheitsanforderungen, da bei einem Fehlerfall hohe Risiken sowohl für den Fahrer, als auch für die anderen Verkehrsteilnehmer entstehen könnten.Such fully automatic driver assistance systems designed for driver-independent vehicle guidance require high safety requirements, since in the event of a fault, high risks could arise both for the driver and for the other road users.
Aus der
Weiter dürfen derartige Fahrerassistenzsystem – teilweise aufgrund von Gesetzesvorschriften – den Fahrer nur innerhalb gewisser Rahmenbedingungen unterstützen. So kann ein derartiges Fahrerassistenzsystem die Fahraufgabe nur bis zu einer maximal erlaubten Krümmung vornehmen. Weist die zu befahrene Fahrspur eine größere als die maximal erlaubte Krümmung auf, kann die automatische Fahrzeugführung (aus Sicherheitsgründen) nicht weiter fortgesetzt werden. Problematisch ist hierbei, wenn die zu große Krümmung erst sehr spät erkannt wird, da es dann aufgrund der nicht weiter fortsetzbaren vollautomatischen Fahrzeugführung zu Risiken für den Fahrer und/oder die anderen Verkehrsteilnehmer kommen kann.Furthermore, such driver assistance systems may support the driver only within certain framework conditions, in part due to legal regulations. Thus, such a driver assistance system can make the driving task only up to a maximum allowed curvature. If the lane to be traveled has a greater than the maximum allowed curvature, the automatic vehicle guidance (for safety reasons) can not be continued. The problem here is when the excessive curvature is detected only very late, since it can then come due to the not be continued fully automatic vehicle management to risks for the driver and / or the other road users.
Aufgabe der Erfindung ist nun, ein im Hinblick auf ein frühzeitiges Erkennen einer zukünftigen (zu großen) Fahrspurkrümmung verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs während des Betriebs eines vollautomatischen, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildeten Fahrerassistenzsystems anzugeben.The object of the invention is now to specify a method for operating a motor vehicle that is improved with regard to an early detection of a future (too large) lane curvature during the operation of a fully automatic driver assistance system designed for driver-independent vehicle guidance.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a method according to
Prinzipiell wird bei der Erfindung von einem Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs bzw. eines zur Krümmungserkennung eines Fahrspurverlaufs während des Betriebs eines vollautomatischen, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildeten Fahrerassistenzsystems ausgegangen. Derartige Fahrerassistenzsysteme sind derart ausgestaltet, dass sie bei Vorliegen vorgegebener Rahmenbedingungen – bspw. bei einer Autobahnfahrt und bei einer Geschwindigkeit, die unterhalb einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit liegt – mittels eines oder mehrerer Steuergeräte die Aktuatorik eines (elektrisch betriebenen) Lenksystems und/oder die Aktuatorik eines Antriebssystems und/oder Bremssystems derart ansteuern, dass das Fahrzeug innerhalb der erkannten eigenen Fahrspur und unter Berücksichtigung eines vorausfahrenden Fahrzeugs bzw. eines als Zielobjekt detektierten Vorderfahrzeugs und ggf. weiterer Verkehrsteilnehmer geführt bzw. innerhalb der Fahrspur gehalten wird. Die Längsführung kann dabei in analoger Weise der Längsführung einer abstandsbezogenen Geschwindigkeitsregelung (ACC) erfolgen. Eine weitere wesentliche Rahmenbedingung stellt die ermittelte Fahrspurkrümmung dar. Diese ermittelte aktuelle oder zukünftige Fahrspurkrümmung muss kleiner als eine vorgegebene maximal erlaubte Fahrspurkrümmung sein, um das Kraftfahrzeug fahrerunabhängig zu führen.In principle, a method for operating a motor vehicle or for detecting the curvature of a lane course during operation of a fully automatic driver assistance system designed for driver-independent vehicle guidance is assumed in the invention. Such driver assistance systems are designed in such a way that they are in the presence of predetermined conditions - eg. When driving on a highway and at a speed that is below a predetermined limit speed - by means of one or more controllers, the actuators of an (electrically operated) steering system and / or the actuator of a drive system and / or brake system such that the vehicle is guided within the recognized own lane and taking into account a preceding vehicle or a front vehicle detected as a target object and possibly other road users or kept within the lane. The longitudinal guidance can be carried out analogously to the longitudinal guidance of a distance-related speed control (ACC). A further essential framework condition is the ascertained lane curvature. This determined current or future lane curvature must be smaller than a predefined maximum permitted lane curvature in order to guide the motor vehicle independently of the driver.
Grundgedanke der Erfindung ist nun, eine Möglichkeit bzw. Verfahren anzugeben, durch das bereits sehr frühzeitig der Krümmungsverlauf der Fahrspur bestimmbar ist. Dementsprechend zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass die zukünftige Fahrspurkrümmung in Abhängigkeit von positionsabhängigen Daten des als Zielobjekt detektierten Vorderfahrzeugs ermittelt wird.The basic idea of the invention is now to specify a possibility or method by which the course of curvature of the traffic lane can be determined very early on. Accordingly, the method according to the invention is characterized in that the future lane curvature is determined as a function of position-dependent data of the front vehicle detected as the target object.
Bei den positionsabhängigen Daten kann es sich vorteilhafterweise um eine relativen Winkel des Zielobjekts zum Kraftfahrzeug handeln, d. h. die zukünftige Fahrspurkrümmung wird in Abhängigkeit vom ermittelten relativen Winkel des Zielobjekts zum Kraftfahrzeug ermittelt. Dieser relative Winkel kann bspw. aus den Daten eines nach vorne gerichteten, das Zielobjekt erkennende Kamerasystem ermittelt werden.The position-dependent data can advantageously be a relative angle of the target object to the motor vehicle, ie the future lane curvature becomes dependent determined from the determined relative angle of the target object to the motor vehicle. This relative angle can be determined, for example, from the data of a forward-looking camera system recognizing the target object.
Alternativ oder zusätzlich kann die zukünftige Fahrspurkrümmung auch durch eine (zusätzliche) Auswertung von Positionsdaten des als Zielobjekt detektierten Vorderfahrzeugs ermittelt werden. Die Position bzw. die Positionsdaten des Zielobjekts können mittels einer entsprechenden Sensorik, die im Fahrzeug angebracht ist, wie z. B. einem Kamerasystem ermittelt oder durch car-to-car-Kommunikation an das eigene Kraftfahrzeug übermittelt werden.Alternatively or additionally, the future lane curvature can also be determined by an (additional) evaluation of position data of the front vehicle detected as the target object. The position or the position data of the target object can by means of a corresponding sensor, which is mounted in the vehicle, such. B. a camera system or transmitted by car-to-car communication to the car.
Vorteilhafterweise kann die zukünftige Fahrspurkrümmung in Abhängigkeit der Positionsdaten des Kraftfahrzeugs und des Zielobjekts zum gleichen Zeitpunkt, also durch Auswertung der relativen Positionsdaten des Zielobjekts zum entsprechenden Kraftfahrzeug ermittelt werden. Ist also die relative Position des Zielobjekts bekannt, kann aufgrund des Abstands und den Versatz des Zielobjekts zu dem Kraftfahrzeug ermittelt werden, ob die zukünftige Fahrspurkrümmung größer als die vorgegebene maximal erlaubte Fahrspurkrümmung sein wird.Advantageously, the future lane curvature can be determined as a function of the position data of the motor vehicle and the target object at the same time, that is to say by evaluating the relative position data of the target object for the corresponding motor vehicle. Thus, if the relative position of the target object is known, it can be determined on the basis of the distance and the offset of the target object to the motor vehicle whether the future lane curvature will be greater than the predetermined maximum permitted lane curvature.
Eine noch genauere Abschätzung der zukünftigen Fahrspurkrümmung kann in einer vorteilhaften Weiterbildung dadurch ermöglicht werden, dass die zukünftige Fahrspurkrümmung direkt in Abhängigkeit von der bekannten gefahrenen Trajektorie des Zielobjekts ermittelt wird. Die Ermittlung der vom Zielobjekt gefahrenen Trajektorie kann vorteilhafterweise durch kontinuierliche Ermittlung und ggf. zeitweiser Speicherung der Positionsdaten und/oder der zum Kraftfahrzeug relativen Positionsdaten des Zielobjekts und zumindest teilweiser Auswertung der gespeicherten Positionsdaten stattfinden.An even more accurate estimation of the future lane curvature can be made possible in an advantageous development in that the future lane curvature is determined directly as a function of the known traveled trajectory of the target object. The determination of the trajectory traveled by the target object can advantageously take place by continuous determination and possibly temporary storage of the position data and / or relative to the motor vehicle position data of the target object and at least partial evaluation of the stored position data.
Um die durch Auswertung von Positionsdaten des Zielobjekts ermittelte zukünftige Fahrspurkrümmung abzusichern, können bei der Ermittlung noch weitere Daten wie z. B. die Daten eines Navigationssystems und/oder ermittelten Daten aus erkannten Spurmarkierungen ausgewertet werden.In order to safeguard the future lane curvature determined by evaluating position data of the target object, further data, such as, for example, can be obtained during the determination. B. the data of a navigation system and / or determined data from recognized lane markers are evaluated.
Wird nun durch Auswertung der Positionsdaten des Zielobjekts und ggf. weiterer relevanter Daten oder Informationen festgestellt, dass die zukünftige Fahrspurkrümmung größer als die vorgegebene maximal erlaubte Fahrspurkrümmung sein wird, wird vorteilhafterweise eine optische, akustische und/oder haptische Warnung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben, die dem Fahrer darauf hinweist, dass die vollautomatische Fahrzeugführung nicht mehr fortgesetzt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Übernahmeaufforderung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden.If, by evaluating the position data of the target object and possibly further relevant data or information, it is determined that the future lane curvature will be greater than the predefined maximum permitted lane curvature, an optical, acoustic and / or haptic warning is advantageously output to the driver of the motor vehicle, which indicates to the driver that the fully automatic vehicle guidance can not be continued. Additionally or alternatively, a takeover request can be issued to the driver of the motor vehicle.
Zusätzlich oder alternativ kann bei einer ermittelten, größeren zukünftigen Fahrspurkrümmung als der vorgegebenen maximal erlaubten Fahrspurkrümmung auch ein automatischer Bremseingriff zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs vorgenommen, um zu verhindern, dass bei Erreichen bzw. Überschreiten der maximal erlaubten Fahrspurkrümmung das Fahrzeug eine relativ große Geschwindigkeit aufweist und aufgrund des Abbruchs der vollautomatischen Fahrzeugführung das Fahrzeug dann ungebremst weiterrollen würde.Additionally or alternatively, with a determined, larger future lane curvature than the predetermined maximum permitted lane curvature and an automatic braking intervention to decelerate the motor vehicle made to prevent reaching or exceeding the maximum permitted lane curvature, the vehicle has a relatively high speed and due the demolition of fully automatic vehicle guidance then the vehicle would continue to roll unchecked.
Vorteilhafterweise wird in solchen Situationen ein derartiger Bremseingriff vorgenommen, dass das Fahrzeug innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls oder innerhalb einer vorgegebenen Distanz zum Stillstand kommt, falls der Fahrer nicht innerhalb des Abbremsvorgangs selbst wieder die Fahraufgabe übernimmt bzw. in die Fahrzeugführung aktiv eingreift. Idealerweise wird ein derartiger Bremseingriff vorgenommen, dass das Kraftfahrzeug innerhalb der Distanz zum Stillstand kommt, die zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Vorderfahrzeug zu dem Zeitpunkt vorlag, bei dem erkannt wurde, dass die zukünftige Fahrspurkrümmung größer als die maximal erlaubte Fahrspurkrümmung sein wird.Advantageously, such a braking intervention is made in such situations that the vehicle comes to a standstill within a predetermined time interval or within a predetermined distance, if the driver does not take over the driving task or actively intervene in the vehicle management within the braking process itself. Ideally, such a braking intervention is made that the motor vehicle comes to a standstill within the distance that existed between the motor vehicle and the front vehicle at the time when it was recognized that the future lane curvature will be greater than the maximum allowed lane curvature.
Hinsichtlich der Querführung des Fahrzeugs nach dem Feststellen, dass die zukünftige Fahrspurkrümmung größer als die maximal erlaubte Fahrspurkrümmung sein wird, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Gemäß einer ersten Alternative kann die Lenkaktuatorik des Lenksystems derart angesteuert werden, dass das Kraftfahrzeug weiterhin entlang einer auf Basis der vom vollautomatischen, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildeten Fahrerassistenzsystem ermittelten oder angeforderten Querführungsanforderung bzw. Querführungs-Trajektorie geführt wird, d. h. das Fahrzeug wird weiterhin innerhalb der Spur bzw. Spurmitte gehalten. Alternativ kann jedoch auch in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Lenkaktuatorik des Lenksystems derart angesteuert werden, dass das Kraftfahrzeug entlang einer neu ermittelten Querführungs-Rückfalltrajektorie geführt wird. Bspw. könnte in diesem Fall sinnvoll sein, das Fahrzeug am rechten oder linken Rand der eigenen Fahrspur zum Halten zu bringen.With regard to the lateral guidance of the vehicle after determining that the future lane curvature will be greater than the maximum allowed lane curvature, various measures may be taken. In accordance with a first alternative, the steering system of the steering system can be controlled in such a way that the motor vehicle continues to be guided along a transverse guidance requirement or transverse guidance trajectory determined or requested on the basis of the fully automatic driver assistance system designed for the driver-independent vehicle guidance system. H. the vehicle is still kept within the track or lane center. Alternatively, however, in an advantageous development of the invention, the steering actuation of the steering system can be controlled in such a way that the motor vehicle is guided along a newly determined transverse guidance fallback trajectory. For example. In this case, it might make sense to stop the vehicle at the right or left edge of its own lane.
Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels nochmals näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur erste Verkehrssituation zur Darstellung der Ermittlung der zukünftigen Fahrspurkrümmung. Diese Ermittlung kann innerhalb eines Steuergeräts, oder über mehrere dafür vorgesehene Steuergeräte verteilt, stattfinden.The invention will be explained in more detail with reference to the following embodiment. The single figure shows the first traffic situation to illustrate the determination of the future lane curvature. This determination can take place within a control unit or distributed over several control units provided for this purpose.
In der Fig. ist ein Autobahnabschnitt mit zwei Fahrspuren FS1 und FS2 dargestellt, wobei sich auf der rechten Fahrspur FS1 eine erstes Kraftfahrzeug F und ein vorausfahrendes Vorderfahrzeug ZO in einer Stausituation befinden. Das Kraftfahrzeug F ist mit einem vollautomatischen, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildeten Fahrerassistenzsystem, einem sog. Stauassistenten, ausgestattet. Aufgrund des aktiven Stauassistenten wird bei dem Fahrzeug F sowohl die Längs- als auch die Querführung vollautomatisch vorgenommen, und zwar derart, dass das Fahrzeug innerhalb der Fahrspur FS1 mit einem vorgegebenen Abstand zu dem detektierten Zielobjekt ZO geführt wird. In the figure, a motorway section with two lanes FS1 and FS2 is shown, with a first motor vehicle F and a preceding vehicle ZO being in a traffic jam situation on the right lane FS1. The motor vehicle F is equipped with a fully automatic driver assistance system designed for driver-independent vehicle guidance, a so-called traffic jam assistant. Due to the active congestion assistant, both the longitudinal and the transverse guidance are carried out fully automatically in the vehicle F, in such a way that the vehicle is guided within the traffic lane FS1 at a predetermined distance from the detected target object ZO.
Während der fahrerunabhängigen Fahrzeugführung wird nun kontinuierlich die zukünftige Fahrspurkrümmung durch eine Auswertung von Positionsdaten des als Zielobjekt (ZO) detektierten Vorderfahrzeugs ermittelt. Die Figur zeigt hierzu zwei verschiedene Möglichkeiten.During the driver-independent vehicle guidance, the future lane curvature is now continuously determined by an evaluation of position data of the front vehicle detected as the target object (ZO). The figure shows this two different ways.
Gemäß einer ersten Alternative wird die zukünftige Fahrspurkrümmung a durch Vergleich der Positionsdaten A des Kraftfahrzeugs F mit den Positionsdaten B3 des Zielobjekts ZO zum gleichen Zeitpunkt, also durch Auswertung der relativen Positionsdaten des Zielobjekts ZO zum entsprechenden Kraftfahrzeug F derart ermittelt, dass (gedanklich) eine direkte Verbindungslinie VL zwischen dem Kraftfahrzeug F und dem ZO gezogen wird und daraus die zukünftige Fahrspurkrümmung a ermittelt. Wie die Figur zeigt, ist diese Art der Ermittlung etwas ungenau, da sich diese ermittelte Fahrspurkrümmung nur dann vorliegen würde, wenn das Kraftfahrzeug F auf kürzestem Weg die aktuelle Position B3 des Zielobjekts ZO ansteuern würde.According to a first alternative, the future lane curvature a is determined by comparing the position data A of the motor vehicle F with the position data B3 of the target object ZO at the same time, ie by evaluating the relative position data of the target object ZO to the corresponding motor vehicle F such that (theoretically) a direct Connecting line VL between the motor vehicle F and the ZO is pulled and determines the future lane curvature a from it. As the figure shows, this type of determination is somewhat inaccurate, since this determined lane curvature would only be present if the motor vehicle F would control the current position B3 of the target object ZO by the shortest route.
Um eine bessere bzw. genauere Abschätzung der zukünftigen Krümmung der gefahrenen Fahrspur zu erhalten, wird im Rahmen einer alternativen Vorgehensweise die zukünftige Fahrspurkrümmung direkt aus der gefahrenen Trajektorie Tr des Zielobjekts ermittelt, d. h. es wird an vorgegebenen Punkten B1, B2 und B3 bzw. kontinuierlich bei jeder Position, die das Zielobjekt ZO eingenommen hat, aus diesen Daten die dort vorliegende Fahrspurkrümmung (b1, b2 und b3) ermittelt. Das das Kraftfahrzeug F im Rahmen der vollautomatischen Fahrzeugführung zumindest eine ähnliche Trajektorie befahren wird, als sie das Zielobjekt ZO gefahren hat, kann dadurch relativ genau die zukünftige Krümmung der vom Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspurkrümmung ermittelt und entsprechende Maßnahmen (Bremseingriff, Übernahmeaufforderung) bereits frühzeitig eingeleitet werden.In order to obtain a better or more accurate estimate of the future curvature of the driven lane, as part of an alternative approach, the future lane curvature is determined directly from the driven trajectory Tr of the target object, i. H. it is determined at predetermined points B1, B2 and B3 or continuously at each position, which has taken the target object ZO, from this data, the lane curvature present there (b1, b2 and b3). That the motor vehicle F as part of the fully automatic vehicle management is at least traversed a similar trajectory, as it has driven the target object ZO can thereby relatively accurately determines the future curvature of the motor vehicle driven lane curvature and appropriate measures (braking intervention, takeover request) already be initiated early.
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