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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbrechen eines automatischen Fahrmodus eines Kraftfahrzeugs aufgrund eines schlupfbedingten Positionsfehlers des Kraftfahrzeugs, welcher in dem automatischen Fahrmodus durch eine Fahrerassistenzeinrichtung des Kraftfahrzeugs bestimmt wird, wobei der automatische Fahrmodus durch die Fahrerassistenzeinrichtung dann abgebrochen wird, wenn der Positionsfehler einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Die Erfindung betrifft außerdem eine Fahrerassistenzeinrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens, wie auch ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Fahrerassistenzeinrichtung.
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Fahrerassistenzeinrichtungen zum automatischen Führen eines Kraftfahrzeugs sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Es wird dabei grundsätzlich zwischen vollautomatischen Fahrerassistenzeinrichtungen einerseits und semi-automatischen Fahrerassistenzeinrichtungen andererseits unterschieden. Semi-autonome Fahrerassistenzeinrichtungen übernehmen lediglich die Querführung des Kraftfahrzeugs, indem der Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs automatisch durch die Fahrerassistenzeinrichtung gesteuert wird. Vollautomatische Fahrerassistenzeinrichtungen steuern hingegen zusätzlich noch den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs an und übernehmen somit auch die Längsführung des Kraftfahrzeugs, d.h. die Beschleunigung und das Bremsen. Vorliegend richtet sich das Interesse auf eine zumindest semi-autonome Fahrerassistenzeinrichtung, welche in dem automatischen Fahrmodus Steuersignale zumindest an eine Lenkvorrichtung des Kraftfahrzeugs abgeben kann, um den Lenkwinkel automatisch zu steuern. Die Fahrerassistenzeinrichtung kann auch eine vollautomatische Einrichtung sein, welche entsprechende Steuersignale zusätzlich an den Antriebsstrang abgibt. Der Begriff „automatisch“ kann somit vorliegend sowohl „semi-autonom“ als auch „vollautomatisch“ beinhalten.
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In diesem Zusammenhang sind beispielsweise automatische Parkassistenzsysteme bekannt, welche den Fahrer beim Einparken des Kraftfahrzeugs unterstützen. Der automatische Fahrmodus eines derartigen Parkassistenzsystems gliedert sich üblicherweise in zwei verschiedene Phasen bzw. Fahrszenarien, nämlich eine erste Phase, während welcher eine Parklücke detektiert und vermessen wird, wie auch eine zweite Phase, während welcher das Kraftfahrzeug zumindest semi-autonom in die Parklücke geführt wird. Es wird dabei typischerweise eine Parktrajektorie berechnet, entlang welcher das Kraftfahrzeug in die zuvor detektierte Parklücke kollisionsfrei eingeparkt werden kann. Die Fahrerassistenzeinrichtung steuert dann das Kraftfahrzeug autonom in die Parklücke entlang der vorab berechneten Parktrajektorie.
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Außerdem sind auch Systeme bekannt, welche zur automatischen Führung des Kraftfahrzeugs in anderen, vorgegebenen Straßensituationen bzw. Fahrsituationen dienen. Es ist beispielsweise bereits Stand der Technik, ein Kraftfahrzeug in einem Stau oder aber bei einer so genannten Kolonnenfahrt automatisch zu führen. Des Weiteren sind auch Fahrerassistenzeinrichtungen bekannt, welche zum automatischen Rangieren des Kraftfahrzeugs in beengten Verhältnissen dienen, wie beispielsweise in einem Parkhaus, einer Garage und dergleichen.
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Es kann in bestimmten Fällen erforderlich sein, den automatischen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs - also beispielsweise die Vermessung der Parklücke oder aber das automatische Fahrmanöver selbst - automatisch durch die Fahrerassistenzeinrichtung abzubrechen. Dies ist beispielsweise dann nötig, wenn ein Schlupf der Räder und damit auch ein Positionsfehler des Kraftfahrzeugs aufgrund des Schlupfes detektiert wird. Es sind bereits Fahrerassistenzeinrichtungen bekannt, bei denen der automatische Fahrmodus bereits dann sofort abgebrochen wird, wenn ein Schlupfsignal bzw. Rutschsignal detektiert wird, beispielsweise von einem ABS-System oder einem Fahrdynamikregelungssystem. Ein Abbruch des automatischen Fahrmodus kann beispielsweise aufgrund von Wetterbedingungen oder aber abhängig von dem Fahrverhalten des Fahrers (beim Vermessen der Parklücke) stattfinden.
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Ein Verfahren zur Bestimmung eines schlupfbedingten Positionsfehlers bzw. Ortsfehlers eines Kraftfahrzeugs ist bereits aus dem Dokument
EP 2 263 903 B1 bekannt. Es wird hier vorgeschlagen, eine anhand von Radwegsignalen der jeweiligen Radwegsensoren ermittelte Fahrzeugposition abhängig von dem ermittelten schlupfbedingten Positionsfehler zu korrigieren.
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Wird der automatische Fahrmodus beim Auftreten des schlupfbedingten Positionsfehlers automatisch deaktiviert, so kann dies beim häufigen Abbrechen des automatischen Fahrmodus zu einer Irritation des Fahrers führen. Der Schlupf eines Rades kann nämlich - insbesondere bei einer glatten Fahrbahn - relativ oft auftreten. Entsprechend kann es vorkommen, dass der automatische Fahrmodus bei ungünstigen Wetterbedingungen bzw. bei einer ungünstigen Fahrbahnoberfläche relativ oft automatisch abgebrochen wird, obwohl der tatsächliche schlupfbedingte Positionsfehler des Kraftfahrzeugs noch relativ gering ist und die Durchführung des automatischen Fahrmanövers zulässt. Solche Situationen sollen grundsätzlich verhindert werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung die Robustheit der Fahrerassistenzeinrichtung im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden kann, sodass der automatische Fahrmodus der Fahrerassistenzeinrichtung situationsabhängig und bedarfsgerecht nur dann abgebrochen wird, wenn dies tatsächlich erforderlich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Fahrerassistenzeinrichtung sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Abbrechen eines automatischen Fahrmodus eines Kraftfahrzeugs aufgrund eines schlupfbedingten Positionsfehlers des Kraftfahrzeugs, welcher in dem automatischen Fahrmodus durch eine Fahrerassistenzeinrichtung des Kraftfahrzeugs bestimmt wird, wobei der automatische Fahrmodus durch die Fahrerassistenzeinrichtung abgebrochen wird, falls der Positionsfehler einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Schwellwert für den Positionsfehler im Betrieb durch die Fahrerassistenzeinrichtung während des automatischen Fahrmodus eingestellt bzw. verändert wird.
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Demnach wird für den schlupfbedingten Positionsfehler des Kraftfahrzeugs kein konstanter Schwellwert verwendet, sondern der Schwellwert wird situationsabhängig und bedarfsgerecht während des automatischen Fahrmodus durch die Fahrerassistenzeinrichtung eingestellt und somit adaptiert. So kann beispielsweise bei der Vermessung einer Parklücke ein höherer Schwellwert als bei dem automatischen Einparkvorgang selbst eingestellt werden, da bei der Vermessung der Parklücke insgesamt größere Fehler als beim automatischen Parkvorgang zugelassen werden können. Andererseits kann beispielsweise ein größerer Schwellwert dann eingestellt werden, wenn sich keine Hindernisse im unmittelbaren Nahbereich des Kraftfahrzeugs befinden, während bei einer größeren Kollisionsgefahr ein geringerer Schwellwert für den Positionsfehler eingestellt werden kann. Insgesamt kann der Schwellwert somit optimal für die jeweils aktuelle Fahrsituation eingestellt werden, wodurch die Robustheit der Fahrerassistenzeinrichtung im Vergleich zum Stand der Technik erhöht werden kann. Es können somit Situationen verhindert werden, in denen der automatische Fahrmodus automatisch abgebrochen wird, obwohl der schlupfbedingte Positionsfehler in Bezug auf die gegebene Fahrsituation tatsächlich gering ist und ein sicheres Fahrmanöver zulassen würde.
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Unter einem schlupfbedingten Positionsfehler des Kraftfahrzeugs wird vorliegend eine Abweichung der tatsächlichen Position des Kraftfahrzeugs von einer durch die Fahrerassistenzeinrichtung angenommenen bzw. berechneten Position (zum Beispiel relativ zu einer Referenzposition, wie etwa einer Parklücke) verstanden, welche bevorzugt anhand von Odometriedaten des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Der schlupfbedingte Positionsfehler stellt dabei vorzugsweise eine Differenz zwischen einer anhand von Odometriedaten ermittelten Fahrzeugposition und einer anhand von Referenzdaten - etwa anhand von Daten eines Längsbeschleunigungssensors und/oder eines Gierratensensors - ermittelten Fahrzeugposition dar.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass für zumindest zwei vorgegebene, voneinander verschiedene Fahrszenarien des automatischen Fahrmodus voneinander unterschiedliche Schwellwerte für den Positionsfehler angewendet werden. Durch die Fahrerassistenzeinrichtung kann überprüft werden, welches der zumindest zwei Fahrszenarien aktuell vorliegt, und der Schwellwert für den Positionsfehler kann abhängig von dem aktuellen Fahrszenario aus zumindest zwei vorgegebenen Werten ausgewählt werden. Diese Ausführungsform kann ohne viel Aufwand implementiert werden und ermöglicht eine situationsabhängige Einstellung des Schwellwerts für den Positionsfehler auf eine einfache Art und Weise. Ein erstes Fahrszenario kann beispielsweise das Vermessen einer Parklücke beinhalten, während ein zweites Fahrszenario das automatische Einparken mittels der Fahrerassistenzeinrichtung beinhalten kann.
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In einer Ausführungsform umfasst der automatische Fahrmodus also ein erstes sowie ein zweites Fahrszenario. In dem ersten Fahrszenario wird das Kraftfahrzeug durch den Fahrer manuell geführt, während gleichzeitig mittels einer Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs Umgebungsinformationen zur automatischen Berechnung einer Fahrtrajektorie für ein bevorstehendes Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs erfasst werden. In dem nachfolgenden zweiten Fahrszenario wird hingegen das Fahrmanöver zumindest semi-autonom durch die Fahrerassistenzeinrichtung entlang der zuvor berechneten Fahrtrajektorie durchgeführt. Für das erste Fahrszenario wird dabei ein erster Schwellwert verwendet, und für das zweite Fahrszenario wird ein von dem ersten Schwellwert unterschiedlicher zweiter Schwellwert für den Positionsfehler verwendet. Diese Ausführungsform basiert auf der Erkenntnis, dass in dem ersten Fahrszenario, d.h. während der Erfassung der Umgebungsinformationen, ein anderer Positionsfehler als während des automatischen Fahrmanövers zugelassen werden kann, sodass auch unterschiedliche Schwellen für den Positionsfehler definiert werden können. Ein zu häufiges Abbrechen des automatischen Fahrmodus kann somit in vorteilhafter Weise verhindert werden.
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Bevorzugt wird in dem ersten Fahrszenario eine Parklücke abhängig von den Umgebungsinformationen detektiert und vermessen. In dem zweiten Fahrszenario wird das Kraftfahrzeug vorzugsweise entlang der berechneten Fahrtrajektorie in die Parklücke mittels der Fahrerassistenzeinrichtung geführt. Bei dem Vermessen der Parklücke wird also ein anderer Schwellwert für den Positionsfehler als bei dem automatischen Parkmanöver selbst eingestellt.
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Es erweist sich dabei als vorteilhaft, wenn der erste Schwellwert höher als der zweite Schwellwert ist. In dem ersten Fahrszenario sind nämlich größere Fehler als im zweiten Fahrszenario erlaubt. Dadurch wird verhindert, dass bei der Erfassung der Umgebungsinformationen der automatische Fahrmodus zu früh deaktiviert wird. Andererseits wird durch den geringeren Schwellwert im zweiten Fahrszenario sichergestellt, dass der automatische Fahrmodus bzw. das automatische Fahrmanöver rechtzeitig abgebrochen werden kann, sodass Kollisionen mit fahrzeugexternen Hindernissen verhindert werden.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass in dem automatischen Fahrmodus ein Gefahrengrad bezüglich einer Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem fahrzeugexternen Hindernis anhand von Sensordaten einer Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs ermittelt wird und der Schwellwert in Abhängigkeit von dem Gefahrengrad eingestellt wird. Als Gefahrengrad kann beispielsweise der Abstand zum Hindernis und/oder die so genannte Zeit bis zur Kollision (time to collision) bestimmt werden. Dabei kann die Sensoreinrichtung zumindest einen Abstandssensor beinhalten, welcher an dem Kraftfahrzeug angeordnet ist und zur Erfassung von Abständen zu Hindernissen ausgebildet ist. Als Sensor kann dabei beispielsweise zumindest ein Ultraschallsensor und/oder zumindest ein Radarsensor und/oder zumindest ein optischer Abstandssensor und/oder zumindest eine Kamera eingesetzt werden. Bei einem größeren Gefahrengrad und somit bei einer größeren Kollisionsgefahr kann ein geringerer Schwellwert für den Positionsfehler als bei einem geringeren Gefahrengrad eingestellt werden. Bei einem geringeren Gefahrengrad können nämlich größere Positionsfehler zugelassen werden; bei einem größeren Gefahrengrad wird der automatische Fahrmodus vorzugsweise verhältnismäßig früher abgebrochen. Einerseits können somit Kollisionen verhindert werden; andererseits wird ein unnötiges Abbrechen des automatischen Fahrmodus verhindert.
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Ergänzend oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass in dem automatischen Fahrmodus ein aktueller Zustand einer Fahrbahnoberfläche ermittelt wird und der Schwellwert in Abhängigkeit von dem Zustand der Fahrbahnoberfläche eingestellt wird. Der aktuelle Fahrbahnzustand kann dabei beispielsweise anhand von Bildern einer Kamera des Kraftfahrzeugs oder aber auf eine Art und Weise bestimmt werden, wie dies in dem Dokument
US 5 719 565 A vorgeschlagen wird. Auch diese Ausführungsform ermöglicht eine sehr präzise und bedarfsgerechte Anpassung des Schwellwerts an die jeweils herrschenden Umgebungsbedingungen. Es kann dabei die Beziehung gelten, dass, je glatter die Fahrbahnoberfläche ist, desto geringer der Schwellwert für den Positionsfehler ist.
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Das Bestimmen des Positionsfehlers in dem automatischen Fahrmodus kann beinhalten, dass einerseits ein Winkelpositionsfehler und andererseits separat ein Längspositionsfehler (Positionsfehler in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs) bestimmt werden. Dann können für den Winkelpositionsfehler und den Längspositionsfehler voneinander unterschiedliche Schwellwerte angewendet werden, die in dem automatischen Fahrmodus durch die Fahrerassistenzeinrichtung eingestellt werden. Beispielsweise können diese Schwellwerte abhängig von dem aktuellen Fahrszenario jeweils aus zumindest zwei Werten ausgewählt werden. Der schlupfbedingte Positionsfehler des Kraftfahrzeugs kann somit sehr präzise einerseits durch den Winkelpositionsfehler und andererseits durch den Längspositionsfehler beschrieben werden, was insgesamt die Zuverlässigkeit der Fahrerassistenzeinrichtung bei dem Abbrechen des automatischen Fahrmodus verbessert. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass der automatische Fahrmodus sofort dann abgebrochen wird, wenn lediglich einer der beiden Fehler, also der Winkelpositionsfehler oder der Längspositionsfehler, den jeweils zugeordneten Schwellwert überschreitet. Für das Abbrechen des automatischen Fahrmodus reicht es somit aus, dass nur einer der beiden Fehler den zugeordneten Schwellwert überschreitet. Somit kann das Kraftfahrzeug besonders sicher geführt werden.
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Die Bestimmung des schlupfbedingten Positionsfehlers - insbesondere des Winkelpositionsfehlers und separat des Längspositionsfehlers - erfolgt vorzugsweise derart, dass der Positionsfehler fortlaufend und somit kontinuierlich aufintegriert bzw. aufsummiert wird.
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Das Bestimmen des Positionsfehlers, und insbesondere das Aufintegrieren des Positionsfehlers, wird in einer Ausführungsform erst dann vorgenommen, wenn zumindest bei einer vorbestimmten Anzahl größer als 1 von Rädern des Kraftfahrzeugs ein Schlupf detektiert wird. Wird der Schlupf lediglich bei einem einzigen Rad detektiert, so erfolgt vorzugsweise keine Bestimmung des Positionsfehlers und folglich auch kein Abbruch des automatischen Fahrmodus. Dies spart die Rechenleistung und beruht außerdem auf der Erkenntnis, dass die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs anhand von Odometriedaten der Räder ohne Schlupf auch dann zuverlässig und genau bestimmt werden kann, wenn bei mehreren Rädern des Kraftfahrzeugs Schlupf detektiert wird. Eine unnötige Bestimmung des Positionsfehlers kann daher unterbleiben.
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Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Bestimmen des Positionsfehlers erst dann vorgenommen wird, wenn der Schlupf bei zumindest drei Rädern des Kraftfahrzeugs detektiert wird. Mit anderen Worten erfolgt die Bestimmung des Positionsfehlers erst dann, wenn lediglich ein einziges Rad des Kraftfahrzeugs nicht vom Schlupf betroffen ist. Diese Ausführungsform beruht auf der Erkenntnis, dass zwei Räder ohne Schlupf grundsätzlich ausreichend sind, um anhand der Odometriedaten bzw. anhand von Radimpulssignalen die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs korrekt ermitteln zu können. Die Berechnung des schlupfbedingten Positionsfehlers des Kraftfahrzeugs wird somit erst dann eingeleitet, wenn dies tatsächlich erforderlich ist und die korrekte Berechnung der Position des Kraftfahrzeugs anhand der Odometriedaten nicht mehr möglich ist.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schlupf des jeweiligen Rads anhand eines von einem Radsensor des jeweiligen Rads bereitgestellten Radimpulssignals detektiert wird. Dieses Radimpulssignal charakterisiert üblicherweise die Anzahl von Umdrehungen des jeweiligen Rads und wird beispielsweise bei ABS-Systemen sowie bei Fahrdynamikregelungssystemen verwendet. Der Schlupf eines Rads wird dabei vorzugsweise dann angenommen, wenn eine vorgegebene Abweichung des Radimpulssignals dieses Rads gegenüber den anderen Rädern festgestellt wird. Die jeweiligen Radimpulssignale können also miteinander verglichen werden, und der Schlupf der jeweiligen Räder kann abhängig von diesem Vergleich detektiert werden.
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Die Bestimmung des Positionsfehlers kann beispielsweise derart aussehen: Es kann ein erster Bewegungsvektor des Kraftfahrzeugs anhand von Radimpulssignalen jeweiliger Radsensoren der Räder (Odometriedaten) bestimmt werden. Zusätzlich kann auch ein zweiter Bewegungsvektor des Kraftfahrzeugs abhängig von Sensorsignalen zumindest eines Referenzsensors des Kraftfahrzeugs bestimmt werden, nämlich insbesondere eines Längsbeschleunigungssensors und/oder eines Gierratensensors. Der Positionsfehler kann dann abhängig von einem Vergleich des ersten Bewegungsvektors mit dem zweiten Bewegungsvektor bestimmt werden. Bevorzugt wird dabei eine Differenz der beiden Bewegungsvektoren als schlupfbedingter Positionsfehler berechnet. Diese Differenz bzw. der Differenzvektor beschreibt dann bevorzugt gleichzeitig den Winkelpositionsfehler sowie den Längspositionsfehler. Der Positionsfehler lässt sich somit sehr präzise und zuverlässig bestimmen. Durch die Bestimmung des Positionsfehlers anhand der beiden Bewegungsvektoren wird nämlich nicht nur der so genannte Bremsschlupf, sondern auch der Antriebsschlupf der Räder berücksichtigt.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Fahrerassistenzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Die Fahrerassistenzeinrichtung kann eine Steuereinrichtung umfassen, welche zum automatischen Abbrechen eines automatischen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs aufgrund eines schlupfbedingten Positionsfehlers des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Die Steuereinrichtung kann dazu ausgelegt sein, den automatischen Fahrmodus dann abzubrechen, wenn der Positionsfehler einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Die Steuereinrichtung ist ferner dazu ausgelegt, den Schwellwert für den Positionsfehler während des automatischen Fahrmodus und somit im Betrieb der Fahrerassistenzeinrichtung einzustellen.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, umfasst eine erfindungsgemäße Fahrerassistenzeinrichtung.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Fahrerassistenzeinrichtung sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrerassistenzeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 in schematischer Darstellung eine Straßensituation, wobei ein Verfahren einer Ausführungsform der Erfindung näher erläutert wird; und
- 3 und 4 zeitliche Verläufe von Positionsfehlern zur Erläuterung des Verfahrens.
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Ein in 1 dargestelltes Kraftfahrzeug 1 ist beispielsweise ein Personenkraftwagen. Das Kraftfahrzeug 1 beinhaltet eine Fahrerassistenzeinrichtung 2, welche zum zumindest semi-automatischen Führen des Kraftfahrzeugs 1 ausgebildet ist. Die Fahrerassistenzeinrichtung 2 umfasst eine Steuereinrichtung 3, welche mit einer Lenkvorrichtung 4 gekoppelt ist und Steuersignale 5 an die Lenkvorrichtung 4 abgeben kann, um den Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs 1 zu steuern. Optional kann die Steuereinrichtung 3 auch entsprechende Steuersignale 6 an einen Antriebsstrang 7 des Kraftfahrzeugs 1 abgeben, um auch die Längsführung des Kraftfahrzeugs 1 zu steuern. Durch Abgabe der Steuersignale 6 an den Antriebsstrang 7 kann das Kraftfahrzeug 1 automatisch beschleunigt und gebremst werden.
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Die Steuereinrichtung 3 ist des Weiteren mit Radsensoren 8 gekoppelt, welche an den Rädern des Kraftfahrzeugs 1 angebracht sind und so genannte Radimpulssignale 9 bereitstellen, welche die Umdrehungen der Räder charakterisieren. Pro Umdrehung können dabei mehrere Impulse erzeugt werden. Die Steuereinrichtung 3 empfängt außerdem Sensordaten von einer Sensoreinrichtung 10, welche eine Vielzahl von Sensoren beinhalten kann. Die Sensoreinrichtung 10 kann beispielsweise Umfeldsensoren zur Detektion von Hindernissen beinhalten, wie beispielsweise Ultraschallsensoren und/oder Radarsensoren und/oder optische Abstandssensoren und/oder Kameras. Die Sensoreinrichtung 10 beinhaltet außerdem Referenzsensoren, wie insbesondere einen Längsbeschleunigungssensor zur Erfassung der Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs 1 sowie einen Gierratensensor zur Erfassung der aktuellen Gierrate des Kraftfahrzeugs 1.
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Die Fahrerassistenzeinrichtung 2 kann in einen automatischen Fahrmodus geschaltet werden. Im Ausführungsbeispiel ist die Fahrerassistenzeinrichtung 2 ein Parkassistenzsystem, welches zum Durchführen von zumindest semi-autonomen Parkvorgängen des Kraftfahrzeugs 1 ausgebildet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf ein Parkassistenzsystem beschränkt; die Fahrerassistenzeinrichtung 2 kann auch zum automatischen Rangieren des Kraftfahrzeugs 1 in anderen Fahrsituationen dienen.
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Ein beispielhafter Betrieb der Fahrerassistenzeinrichtung 2 im automatischen Fahrmodus wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 näher erläutert. Das Kraftfahrzeug 1 befindet sich in einer ersten Position I auf einer Fahrbahn 11. Neben der Fahrbahn 11 befindet sich eine Parklücke 12, welche eine sich entlang der Fahrbahn 11 erstreckende Längsparklücke ist und einerseits durch ein Fahrzeug 13 sowie andererseits durch ein weiteres Fahrzeug 14 unmittelbar begrenzt ist. In der ersten Position I aktiviert der Fahrer oder die Steuereinrichtung 3 automatisch den automatischen Fahrmodus, welcher sich im Ausführungsbeispiel in zwei voneinander verschiedene Fahrszenarien bzw. Phasen gliedert. Gemäß dem ersten Fahrszenario führt der Fahrer das Kraftfahrzeug 1 manuell gemäß der Pfeilrichtung 15 an der Parklücke 12 vorbei, während die Steuereinrichtung 3 gleichzeitig die Sensordaten der Sensoreinrichtung 10 auswertet, beispielsweise eines seitlich am Kraftfahrzeug 1 angeordneten Ultraschallsensors. Während sich das Kraftfahrzeug 1 an der Parklücke 12 vorbeibewegt, detektiert die Steuereinrichtung 3 die Parklücke 12 und bestimmt die Abmessungen der Parklücke 12 in Längsrichtung x bzw. in Haupterstreckungsrichtung der Fahrbahn 11. Das Kraftfahrzeug 1 erreicht dann eine zweite Position II, in welcher von dem ersten Fahrszenario zu dem zweiten Fahrszenario übergegangen wird. Hier berechnet die Steuereinrichtung 3 eine Parkbahn bzw. Fahrtrajektorie 16, entlang welcher das Kraftfahrzeug 1 von der zweiten Position II aus in die Parklücke 12 kollisionsfrei geführt werden kann. In dem zweiten Fahrszenario wird dann das Kraftfahrzeug 1 entlang der Fahrtrajektorie 16 zumindest semi-autonom durch die Steuereinrichtung 3 in die Parklücke 12 gesteuert. Eine Endposition des Kraftfahrzeugs 1 in der Parklücke 12 ist in 2 mit III bezeichnet.
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In dem automatischen Fahrmodus wird mittels der Steuereinrichtung 3 fortlaufend die jeweils augenblickliche relative Position des Kraftfahrzeugs 1 bezüglich der Parklücke 12 ermittelt. Es wird dabei sowohl die relative Position in Längsrichtung x und somit in Haupterstreckungsrichtung der Fahrbahn 11 als auch die aktuelle Winkelposition des Kraftfahrzeugs 1 relativ zur Parklücke 12 ermittelt, d.h. ein Winkel zwischen der Längsachse des Kraftfahrzeugs 1 und einer Längsachse der Parklücke 12. Diese aktuelle Position des Kraftfahrzeugs 1 relativ zur Parklücke 12 wird grundsätzlich in Abhängigkeit von den Radimpulssignalen 9 und somit abhängig von Odometriedaten des Kraftfahrzeugs 1 bestimmt.
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In dem automatischen Fahrmodus überprüft die Steuereinrichtung 3 auch, ob bei den Rädern des Kraftfahrzeugs 1 ein Schlupf detektiert wird oder nicht. Wird in dem automatischen Fahrmodus der Schlupf bei mindestens drei Rädern detektiert, so beginnt die Steuereinrichtung 3, einen schlupfbedingten Positionsfehler des Kraftfahrzeugs 1 zu bestimmen. Dabei werden einerseits ein Längspositionsfehler (in Längsrichtung x) sowie andererseits ein Winkelpositionsfehler bestimmt. Zur Bestimmung des schlupfbedingten Positionsfehlers ermittelt die Steuereinrichtung 3 einen ersten Bewegungsvektor des Kraftfahrzeugs 1 in Abhängigkeit von den Radimpulssignalen 9 der Räder ohne Schlupf. Separat dazu berechnet die Steuereinrichtung 3 einen zweiten Bewegungsvektor des Kraftfahrzeugs 1 in Abhängigkeit von den Sensorsignalen des Längsbeschleunigungssensors sowie des Gierratensensors. Eine Differenz zwischen den beiden Bewegungsvektoren stellt den schlupfbedingten Positionsfehler dar, welcher sowohl den Längsfehler als auch den Winkelfehler beschreibt.
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Die Steuereinrichtung 3 kann den automatischen Fahrmodus auch unterbrechen bzw. deaktivieren. Dies erfolgt dann, wenn der Längspositionsfehler oder der Winkelpositionsfehler einen zugeordneten Schwellwert überschreitet. In 3 sind beispielhafte Verläufe des Winkelpositionsfehlers α einerseits sowie des Längspositionsfehlers a andererseits über der Zeit t während des automatischen Fahrmodus dargestellt. Zu einem Zeitpunkt T0 erfolgt ein Übergang von dem genannten ersten Fahrszenario (in 3 mit 17 bezeichnet) in das mit 18 bezeichnete zweite Fahrszenario. In dem ersten Fahrszenario 17 wird die Parklücke 12 vermessen; in dem zweiten Fahrszenario 18 wird das automatische Fahrmanöver bzw. Parkmanöver durchgeführt. In dem ersten Fahrszenario 17 wird für den Winkelpositionsfehler α ein erster Schwellwert Ga1 eingestellt, während für den Längspositionsfehler a ebenfalls ein separater erster Schwellwert Ga1 eingestellt wird. Die Schwellwerte Ga1 und Ga1 sind voneinander separate Schwellwerte. In dem ersten Fahrszenario 17 überprüft die Steuereinrichtung 3, ob der Längspositionsfehler a den Schwellwert Ga1 oder der Winkelpositionsfehler α den Schwellwert Ga1 überschreiten. Wird eine einzige Überschreitung detektiert, so wird der automatische Fahrmodus deaktiviert.
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Wie aus 3 hervorgeht, werden in dem zweiten Fahrszenario 18 geringere Schwellwerte Ga2, Ga2 für den Längspositionsfehler a bzw. den Winkelpositionsfehler α eingestellt. Es gelten folgende Beziehungen: Ga2 < Ga1 sowie Ga2 < Ga1.
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Insgesamt werden somit in dem ersten Fahrszenario 17 größere Fehler a, α zugelassen als in dem zweiten Fahrszenario 18.
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In 4 ist ein weiteres Beispiel gezeigt, bei welchem in dem zweiten Fahrszenario 18 der Winkelpositionsfehler α den Schwellwert Ga2 überschreitet, wie dies mit 19 angedeutet ist. An dieser Stelle wird der automatische Fahrmodus deaktiviert und die Fahrzeugführung an den Fahrer übergeben.
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Es ist auch möglich, die Schwellwerte Ga1, Ga1, Ga2, Ga2 abhängig von weiteren Parametern einzustellen. Beispielsweise kann dazu ein Gefahrengrad anhand der Sensordaten der Sensoreinrichtung 10 ermittelt werden, welcher zum Beispiel durch einen Abstand zu einem Hindernis definiert wird, und die Schwellwerte Ga1, Ga1, Ga2, Ga2 können abhängig von dem Gefahrengrad eingestellt werden. Ergänzend oder alternativ können die Schwellwerte Ga1, Ga1, Ga2, Ga2 auch in Abhängigkeit von dem aktuellen Zustand der Oberfläche der Fahrbahn 11 eingestellt werden.
