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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem. Das Fahrerassistenzsystem empfängt von Fremdfahrzeugen Datenpakte, beispielsweise mittels einer Car2Car-Kommunikationstechnologie, und erzeugt aus diesen Datenpaketen ein Steuersignal für zumindest eine Komponente des Kraftfahrzeugs, welches einen Fahrer des Kraftfahrzeugs beim Führen des Kraftfahrzeugs unterstützt.
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Eine Car2Car-Kommunikation kann beispielsweise mittels der pWLAN-Technologie gemäß dem Standard IEEE 802.11 p realisiert sein. Dieser ermöglicht die Kommunikation zwischen Kraftfahrzeugen untereinander und auch eine Kommunikation zwischen Kraftfahrzeugen einerseits und stationären Infrastrukturelementen andererseits, die beispielsweise an einem Straßenrand oder an einer Brücke oder einer Laterne bereitgestellt sein können.
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Derzeit wird die Car2Car und auch die Car2lnfrastruktur-Kommunikation, beide werden hier zusammenfassend auch als Car2X-Kommunkation bezeichnet, weltweit standardisiert. Es handelt sich um die direkte, drahtlose Kommunikation zwischen Fahrzeugen einerseits und Fremdfahrzeugen oder Infrastrukturelementen andererseits. Die Kommunikationspartner bilden hierbei ein Ad-hoc-Kommunikationsnetzwerk. Laut den standardisierten Spezifikationen senden die Kraftfahrzeuge dabei regelmäßig Nachrichten, das heißt Datenpakete, in denen beispielsweise die aktuelle eigene Position des jeweiligen Kraftfahrzeugs und/oder die aktuelle Fahrgeschwindigkeit angegeben sein kann.
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Aus der
DE 10 2010 050 805 A1 ist hierzu ein Verkehrsflussberatungssystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches über eine Car2Car-Kommunkation Daten, , wie beispielsweise Geschwindigkeit, Bremsstatus oder Lenkaktivität, von entfernten Fahrzeugen empfängt und daraus Spurverkehrsflussraten konstruiert. Mittels einer Anzeigeeinrichtung wird die ermittelte Verkehrsflussrate für den Fahrer kontinuierlich angezeigt.
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Aus der
DE 10 2010 013 647 A1 ist bekannt, hintereinanderfahrende Fahrzeuge in einer Kolonne zu koordinieren, indem die dem Leitfahrzeug folgenden Fahrzeuge über eine Car2Car-Kommunikation Daten empfangen, welche einen Sollabstand zum jeweils vorausfahrenden Fahrzeug vorgeben.
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Aus der
DE 10 2006 038 018 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem Kraftfahrzeuge videobasiert Spurinformationen ermitteln, um hierdurch die in einem Navigationssystem gespeicherten Spurinformationen zu korrigieren. Falls eine Abweichung sehr groß ist, wird ein Zuverlässigkeitssignal über eine Car2Car-Kommunikation an andere Fahrzeuge ausgesendet.
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Aus der
US 2013 / 0 073 193 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem Kraftfahrzeuge über eine Car2Car-Kommunikation Geschwindigkeitswerte ihrer aktuellen Fahrgeschwindigkeit austauschen und einem Fahrer dann in einem der Kraftfahrzeuge eine Übersicht darüber angezeigt wird, welche Fahrgeschwindigkeiten entlang einer vorausliegenden Fahrstrecke möglich sind.
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Die
DE 10 2012 009 238 A1 betrifft ein Verfahren zur Längsführung und/oder Querführung von Fahrzeugen unter Berücksichtigung von Kommunikationsdaten umliegender Fahrzeuge.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Fahrerassistenzsystemen, welche Datenpakte mit Positionsdaten von Fremdfahrzeugen auswerten, steht dem Fahrer nur eine Information über den Verkehrsfluss auf einem vorausliegenden Straßenabschnitt zur Verfügung. Der Fahrer muss also ständig selbst entscheiden, ob die angezeigten Informationen für ihn relevant sind. Die bekannten Fahrerassistenzsysteme interpretieren nicht selbstständig die ermittelten Verkehrsflussdaten, um dann z.B. nur in besonderen Situationen den Fahrer zu warnen oder sogar selbsttätig Sicherungsmaßnahmen einzuleiten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Kraftfahrzeug ein Fahrerassistenzsystem bereitzustellen, welches selbstständig auf der Grundlage von Datenpaketen anderer Fremdfahrzeuge bedarfsgerecht ein Steuersignal zum Unterstützen des Fahrers beim Führen des Kraftfahrzeugs erzeugt.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren geht ebenfalls von dem Ansatz aus, dass in dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug eine Empfangseinheit Datenpakete von auf einer Straße fahrenden Fahrzeugen empfängt. Die Datenpakete enthalten Positionsdaten des jeweiligen Fahrzeugs. Bei der Empfangseinheit kann es sich beispielsweise um ein pWLAN-Empfangsmodul für eine Car2Car-Kommunikation oder aber auch beispielsweise um ein anderes WLAN-Empfangsmodul oder ein Bluetooth-Empfangsmodul handeln. Bei der Empfangseinheit kann es sich aber auch um ein Smartphone oder ein anderes portables Kommunikationsgerät handeln, das beispielsweise von dem Fahrer in dem Kraftfahrzeug betrieben wird.
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Die Empfangseinheit gibt die empfangenen Datenpakete an eine Analyseeinrichtung des Fahrerassistenzsystems weiter. Diese Analyseeinrichtung kann beispielsweise ein Programmmodul in einer zentralen Recheneinrichtung oder aber auch ein Steuergerät sein.
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Durch die Analyseeinrichtung wird auf der Grundlage der Positionsdaten der einzelnen Fremdfahrzeuge in einer digitalen Karte ermittelt, welche Fahrgeschwindigkeiten die Fremdfahrzeuge an unterschiedlichen Stellen entlang der Straße aufwiesen. Diese Informationen wird durch Fahrgeschwindigkeitswerte für die unterschiedlichen Stellen entlang der Straße ausgedrückt, die in einem Bewegungsfeld zusammengefasst sind, welches spurgenau für zumindest eine Fahrbahnspur der Straße Fahrgeschwindigkeitswerte enthält, welche die beobachteten Fahrgeschwindigkeitswerte beschreiben. Die beobachteten Geschwindigkeitswerte der Fremdfahrzeuge werden beispielsweise durch einen statistischen Mittelwert beschrieben oder eine Angabe eines Mittelwertes und einer Standardabweichung oder einen Vektor, welcher die beobachteten Fahrgeschwindigkeitswerte einzeln angibt. Unter dem Begriff „Stelle“ ist hier entweder ein Ort oder ein Flächenbereich zu verstehen.
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Das Bewegungsfeld beschreibt also für die unterschiedlichen Stellen entlang des Spurverlaufs zumindest einer Fahrbahnspur, welche Fahrgeschwindigkeitswerte dort z.B. einzeln oder im statistischen Mittel beobachtet worden sind. Die Analyseeinrichtung analysiert dann das Bewegungsfeld, das heißt sie ermittelt selbsttätig, ob entlang der Straße zumindest eine Stelle vorhanden ist, an welcher der Fahrer oder ein Regelungssystem eine Unterstützung beim Führen des Kraftfahrzeugs benötigen könnte. Hierzu vergleicht die Analyseeinrichtung die im Bewegungsfeld enthaltenen Fahrgeschwindigkeitswerte mit zumindest einem Referenzgeschwindigkeitswert.
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In Abhängigkeit von dem Vergleich wird dann ein Steuersignal erzeugt. Dieses Steuersignal wird an zumindest eine für eine Unterstützung beim Führen des Kraftfahrzeugs bereitgestellte Komponente des Kraftfahrzeugs ausgegeben.
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Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass die Analyseeinrichtung selbsttätig durch den Vergleich der im Bewegungsfeld enthaltenen Fahrgeschwindigkeitswerte mit dem zumindest einen Referenzgeschwindigkeitswert erkennt, ob z.B. auf einer Spur sehr langsam gefahren wird oder der Straßenverkehr sogar blockiert ist. Mittels des Referenzgeschwindigkeitswerts kann dabei das aktuelle Fahrerverhalten des Kraftfahrzeugs mit der Verkehrssituation verglichen werden und der Fahrer durch Erzeugen des Steuersignals gewarnt werden oder aber auch beispielsweise ein Autopilot umkonfiguriert werden, um das Führverhalten des Autopiloten an die vorausliegende Verkehrssituation anzupassen, wie z.B. einen Spurwechsel zu initiieren. Durch die Erfindung ist also eine intelligente Komponente in dem Kraftfahrzeug bereitgestellt, welche ohne vorherige Konfiguration automatisch erkennt, ob die in den Datenpaketen der Fremdfahrzeuge enthaltenen Informationen für den Fahrer oder einen Autopiloten des Kraftfahrzeugs relevant sind. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird also dem Fahrer nicht ständig eine Information über den Verkehrsfluss angezeigt mit der Anforderung, dass der Fahrer sich selbst entscheiden muss, ob und wie die Information verwendet werden muss. Stattdessen wird die Information nur als Input zum Erzeugen des Steuersignals verwendet, mit dem dann ein Hinweis erzeugt werden kann oder eine selbstführende Regelungseinrichtung des Kraftfahrzeugs angesteuert wird. Das Steuersignal wird also selektiv erzeugt, wobei die Selektivität durch den Referenzgeschwindigkeitswert vorgegeben wird.
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In der genannten digitalen Karte ist insbesondere ein Abschnitt der Straße kartografiert, welchen das Kraftfahrzeug in einer voraussichtlichen Zeitdauer erreichen wird, wobei die Zeitdauer beispielsweise in einem Bereich von 2 Minuten bis 10 Minuten oder in einem Bereich von 2 Minuten bis 30 Minuten liegen kann.
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Genauso kann auch ein Hindernis auf einer Fahrbahnspur erkannt werden. Hierzu sieht die Erfindung vor, dass die Analyseeinrichtung erkennt, ob bei zumindest einer Fahrbahnspur ein Bereich gesperrt ist oder die Fahrbahnspur endet. Hierzu überprüft die Analyseeinrichtung, ob in dem Bewegungsfeld entlang eines durch die Karte beschriebenen Sollverlaufs der zumindest einen Fahrbahnspur ein Abschnitt vorhanden ist, in welchem für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer keine Positionsdaten eingetragen worden sind und/oder vor dem die Fremdfahrzeuge ausgewichen sind und/oder in dem Fremdfahrzeuge entgegenkommen und/oder vor dem die Fremdfahrzeuge sich in eine Nachbarspur einfädeln. Mit anderen Worten hat sich in diesem Bereich für die vorbestimmte Mindestzeitdauer kein Fahrzeug aufgehalten und/oder vor dem ein vorbestimmter Anteil von Fremdfahrzeugen, die auf der Fahrbahnspur fahren, einen Spurwechsel initiiert und/oder in dem Gegenverkehr vorhanden ist. Die Mindestzeitdauer kann beispielsweise in einem Bereich von 5 Minuten bis 30 Minuten liegen. Wird ein solcher gesperrter Bereich erkannt, so wird ein entsprechendes Steuersignal signalisiert, welches dazu ausgelegt ist, das Kraftfahrzeug um diesen Bereich herumzuführen.
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Durch das Steuersignal kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine Anzeigeeinrichtung für einen Hinweis an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs angesteuert werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Fahrer nur in Ausnahmesituationen, wie sie durch den Referenzgeschwindigkeitswert definiert werden können, also situationsgerecht, einen Hinweis erhält, damit der Fahrer sein Fahrverhalten an die besondere Situation anpassen kann.
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Zusätzlich oder alternativ dazu kann durch das Steuersignal eine Regelungseinrichtung für eine Längs- oder Querführung des Kraftfahrzeugs und/oder einen Autopiloten des Kraftfahrzeugs angesteuert werden. Eine Regelungseinrichtung für eine Längsführung ist beispielsweise ein Abstandsregelungssystem oder eine Fahrgeschwindigkeitsregelung. Eine Regelungseinrichtung für eine Querführung kann beispielsweise ein Spurhalteassistent oder ein Warnsystem für ein Spurverlassen sein. Ein Autopilot stellt eine Regelungseinrichtung für eine Längs- und Querführung dar, also eine Kombination. Indem das Steuersignal diese Regelungseinrichtungen steuert, wird also eine Regelung in Abhängigkeit von Datenpaketen der Fremdfahrzeuge ermöglicht. Hierdurch ergibt sich ein vorausschauendes Führverhalten des Kraftfahrzeugs durch die Regelungseinrichtung.
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Um anhand von Positionsdaten die Fahrgeschwindigkeitswerte zu ermitteln, wird in an sich bekannter Weise zu einem gegebenen Fremdfahrzeug, dessen Identität beispielsweise durch Identitätscodes in den Datenpaketen ermittelt werden kann, zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten dessen Position ermittelt und anhand der vergangenen Zeit und dem Abstand der beiden Positionen die Fahrgeschwindigkeit ermittelt werden. Um eine Vereinfachung der Ermittlung des Bewegungsfeldes zu erhalten, sieht eine Weiterbildung des Verfahrens vor, dass die Empfangseinheit von dem Fremdfahrzeug solche Datenpakete empfängt, welche zumindest eine der folgenden Zusatzinformationen ebenfalls enthalten: eine Positionskette, Fahrgeschwindigkeitsdaten, Fahrdynamikdaten, Fahrmanöverdaten. Das Bewegungsfeld wird dann auch in Abhängigkeit von den empfangenen Zusatzinformationen erzeugt. Eine Positionskette ist eine von dem Fremdfahrzeug zusammengestellte Abfolge von Positionsdaten zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Die Fahrgeschwindigkeitsdaten beschreiben die Fahrgeschwindigkeit. Die Fahrdynamikdaten können beispielsweise die Gierrate und/oder den Lenkwinkel und/oder die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs beschreiben. Fahrmanöverdaten können angeben, ob beispielsweise gerade ein Überholvorgang durchgeführt wird oder ein Fahrtrichtungsanzeiger (Blinker) eingeschaltet ist. Bei dieser Weiterbildung der Erfindung wird also im Endeffekt das beschriebene Steuersignal zum Steuern de Komponente für die Unterstützung der Führung des Kraftfahrzeugs nicht nur in Abhängigkeit der Positionsdaten, sondern auch in Abhängigkeit von den Zusatzinformationen erzeugt. Das Bewegungsfeld lässt sich hierbei anhand der Zusatzinformationen zuverlässiger und genauer Ermitteln.
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Je nachdem, wie der Referenzgeschwindigkeitswert eingestellt ist, ergeben sich unterschiedliche Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Natürlich kann auch vorgesehen sein, mehrere Referenzgeschwindigkeitswerte zum Erkennen unterschiedlicher Verkehrssituationen zu verwenden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erkennt die Analyseeinrichtung, ob bei der zumindest einen Fahrspur ein Bereich blockiert ist und überprüft hierzu, ob in dem Bewegungsfeld entlang eines durch die Karte beschriebenen Soll-Verlaufs der zumindest einen Fahrspur ein Abschnitt vorhanden ist, in welchem Fremdfahrzeuge stillstehen oder mit einer vorbestimmten Kriech- oder Schrittgeschwindigkeit fahren. Als Referenzgeschwindigkeitswert kann hier also beispielsweise 0 km/h oder ein Wert in einem Bereich von 0 bis beispielsweise 10 km/h zugrunde gelegt werden. Wird ein solcher Bereich im Bewegungsfeld erkannt, so wird dies entsprechend durch das Steuersignal signalisiert. Hierdurch kann beispielsweise ein Fahrspurwechsel auf eine freie Fahrspur initiiert werden.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird als Referenzgeschwindigkeit ein Fahrgeschwindigkeitswert von einer ersten Fahrspur zugrunde gelegt und dann eine Differenzgeschwindigkeit zu einer der ersten Fahrspur benachbarten zweiten Fahrspur ermittelt. Hierdurch kann die langsamere der beiden Fahrspuren erkannt werden. Durch das Steuersignal wird dann ein Fahrbahnspurwechsel initiiert, falls das Kraftfahrzeug auf der langsameren der beiden Fahrbahnspuren fährt. Hierbei kann auch vorgesehen sein, dass ein Betrag der ermittelten Differenzgeschwindigkeit größer als eine bestimmte Mindestdifferenz betragen muss, bevor das Steuersignal initiiert wird. Durch die Weiterbildung kann in vorteilhafter Weise das Kraftfahrzeug auf eine Fahrspur geführt werden, welche eine freie Fahrt ermöglicht, wenn auf der benachbarten Spur beispielsweise durch einen Linksabbieger oder ein einparkendes Fahrzeug der Verkehrsfluss blockiert ist.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung wird als Referenzgeschwindigkeit ein eigengeschwindigkeitsbasierter Wert des Kraftfahrzeugs zugrunde gelegt. In dem Bewegungsfeld wird dann durch die Analyseeinrichtung überprüft, ob an einer voraus liegenden Stelle der zumindest einen Fahrbahnspur, insbesondere der Fahrbahnspur, auf welcher das Kraftfahrzeug fährt, ein Verhältnis des Fahrgeschwindigkeitswerts an dieser Stelle zum eigengeschwindigkeitsbasierten Wert ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt. Beispielsweise kann ein Gefahrenkriterium zugrunde gelegt werden, dass der Fahrgeschwindigkeitswert an der vorausliegenden Stelle weniger als zwei Drittel oder weniger als die Hälfte, oder weniger als ein Drittel des Eigengeschwindigkeitswerts beträgt. Wird dies erkannt, so wird für diesen Fall das Steuersignal erzeugt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass erkannt werden kann, ob ein Fahrer den Verkehrsfluss auf einer Fahrbahnspur als langsam empfinden würde und entsprechend das Kraftfahrzeug an diesem Bereich vorbeigeführt werden sollte, also beispielsweise auf eine Nachbarspur ausgewichen werden sollte. Als Kriterium kann auch ein Komfortkriterium vorgegeben werden, das z.B. eine voraussichtlich als langsam empfundene Reisegeschwindigkeit vorgibt, die z.B als ein Bruchteil der bisherigen durchschnittlichen Reisegeschwindigkeit definiert sein kann. Als der eigengeschwindigkeitsbasierte Wert kann z.B. die momentane Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Es können aber auch historische Daten (z.B. betreffend das Fahrverhalten in Kurven und/oder auf gerader Strecke), ein exponentiell geglätteter, gleitender Durchschnitt der Eigengeschwindigkeit (ggf. z.B. mittels eines Faktors erhöht), oder eine eingestellte Wunschgeschwindigkeit (z.B. von einem Cruise Control System) verwendet werden.
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Die zum Bilden des Bewegungsfelds verwendete digitale Karte kann in dem Kraftfahrzeug bereitgestellt sein, beispielsweise auf einem Datenträger, wie beispielsweise einer CD-ROM oder einem Flash-Player oder einer Festplatte. Ist keine Karte vorhanden, so kann die Analyseeinrichtung die digitale Karte auch online über das Internet oder gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung von einem Infrastrukturelement empfangen, welches an der Straße installiert ist. Allgemein handelt es sich bei einem solchen Infrastrukturelement um einen Bestandteil des Straßennetzes, welcher in einem Stra-ßenabschnitt an der Straße installiert ist und bevorzugt Kartendaten für den nächsten Straßenabschnitt aussendet, zum Beispiel nur für einen Straßenabschnitt, der kürzer als 10 km oder 5 km ist. Das Nutzen lokal bereitgestellter digitaler Karten weist den Vorteil auf, dass mit wenig Speicheraufwand in dem Kraftfahrzeug für voraus liegende Straßenabschnitte jeweils eine digitale Karte mit einer besonders detailgetreuen Beschreibung des straßenbaulich vorgesehenen Spurverlaufs genutzt wird. In diese digitale Karte können dann die Fahrgeschwindigkeitswerte eingetragen werden, um zu erkennen, ob sich beispielsweise auf einer Fahrbahnspur eine Blockade befindet.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung erkennt die Analyseeinrichtung den tatsächlichen, aktuellen Spurverlauf der zumindest einen Fahrspur selbst anhand der Positionsdaten der Datenpakete der Fremdfahrzeuge. Mit anderen Worten verlässt sich die Analyseeinrichtung hier nicht auf einen Spurverlauf, wie er einer vorgefertigten digitalen Karte entnommen werden kann, also auf den Sollverlauf der zumindest einen Fahrbahnspur, sondern es wird der sich aus dem Bewegungsfeld ergebende Verlauf von Fahrbahnspuren ermittelt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine temporär blockierte Spur sowie das Einfädeln bei einer Verringerung der Anzahl der Fahrbahnspuren auf der Straße erkannt wird und entsprechend das eigene Einfädeln des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs initiiert werden kann.
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Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Steuersignal auch an zumindest ein anderes Kraftfahrzeug ausgesendet wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass diejenigen Fremdfahrzeuge, welche nicht selbst über die beschrieben Analyseeinrichtung verfügen und/oder eine unterschiedliche Funktechnologie verwenden, d.h. die Datenpakete selbst nicht empfangen können, ebenfalls von der Information über den Verkehrsfluss profitieren.
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Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass das Bewegungsfeld und/oder das Steuersignal an eine stationäre zentrale Recheneinrichtung übermittelt wird. Durch die Recheneinrichtung können dann Verkehrsleitinformationen für eine Vielzahl von Kraftfahrzeuge erzeugt und an diese ausgegeben werden.
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Wie bereits ausgeführt, gehört zu der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, welches durch ein Fahrerassistenzsystem mit der beschriebenen Analyseeinrichtung gekennzeichnet ist. Die Analyseeinrichtung empfängt von einer im Kraftfahrzeug bereitgestellten Empfangseinheit, also einem fahrzeugeigenen Funkmodul oder aber auch einem portablen Kommunikationsgerät, die beschriebenen Datenpakte mit zumindest Positionsdaten von Fremdfahrzeugen, die auf einer Straße fahren, insbesondere auf einem unmittelbar voraus liegenden Straßenabschnitt. Auf der Grundlage der Datenpakete wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens von der Analyseeinrichtung durchgeführt und hierdurch zumindest eine für eine Unterstützung beim Führen des Kraftfahrzeugs bereitgestellte Komponente des Kraftfahrzeugs angesteuert. Bei der zumindest einen Komponente kann es sich um die beschriebene Anzeigeeinrichtung für einen Hinweis und/oder ein Gerät für eine Längsführung und/oder Querführung des Kraftfahrzeugs handeln. Eine Komponente kann z.B. eine Hardware und/oder eine Software-Architektur aufweisen. Es muss nicht zwingend ein separates Gerät sein, obwohl dies auch eine Option ist.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, z.B. Lastkraftwagen oder Personenkraftwagen, ausgestaltet.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine digitale Karte mit einem Bewegungsfeld, die in einer Analyseeinrichtung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs bereitgestellt ist; und
- 2 eine weitere digitale Karte mit einem Bewegungsfeld, die zu einer anderen Verkehrssituation in der Analyseeinrichtung von 1 bereitgestellt ist.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Fahrerassistenzsystem 12 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 10 stellt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs dar. Eine Empfangseinheit 14 ist mit einer Analyseeinrichtung 16 des Fahrerassistenzsystems 12 und die Analyseeinrichtung 16 mit einer Gerätegruppe 18 aus zumindest einem Gerät des Fahrerassistenzsystems 12 gekoppelt. Bei der Empfangseinheit 14 kann es sich beispielsweise um ein Empfangsmodul für pWLAN oder einem anderen WLAN-Standard oder Bluetooth oder ein Mobilfunkmodul oder auch ein portables Kommunikationsgerät, wie z.B. ein Smartphone, handeln. Die Überwachungseinrichtung 16 kann beispielsweise durch eine zentrale Recheneinrichtung oder ein Infotainmentsystem des Kraftfahrzeugs bereitgestellt sein. Sie kann beispielsweise ein Programmmodul für eine solche Recheneinrichtung umfassen.
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Die Überwachungseinrichtung 16 kann die Gerätegruppe 18 mittels eines Steuersignals S steuern. Die Gerätegruppe 18 umfasst bevorzugt Geräte, die das Führen des Kraftfahrzeugs 10 unterstützen. Beispielsweise kann die Gerätegruppe 18 ein Navigationsgerät umfassen, das dem Fahrer Fahrhinweise und Warnungen auf bevorstehende, besondere Vorsicht beim Manövrieren erfordernde Straßenabschnitte oder eine Empfehlung für einen Spurwechsel ausgibt. Es kann sich auch ein Gerät zur fahrerunabhängigen Fahrzeugquerführung oder ein Spurhalteassistent in der Gerätegruppe 18 befinden. Das Steuersignal S kann dann beispielsweise Parameter zum Einstellen von Schwellenwerten für die frontale Abstandsregelung variieren, damit in einer voraus liegenden Verkehrssituation kein unnötiger Alarm ausgelöst wird. Die Gerätegruppe 18 kann auch einen Autopiloten umfassen, der ebenfalls durch das Steuersignal S für die voraus liegende Verkehrssituation umkonfiguriert oder parametriert werden kann.
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Die Empfangseinheit 14 empfängt Funksignale 20 von außerhalb des Kraftwagens, die von anderen Fahrzeugen, das heißt Fremdfahrzeugen 22, 24, 26, 28, 30, ausgesendet worden sind. Mittels der Funksignale 20 werden Datenpakete 32 übertragen, welche die Empfangseinheit 14 an die Analyseeinrichtung 16 weitergibt oder überträgt.
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In den Datenpaketen 32 können Positionsdaten der Fremdfahrzeuge enthalten sein, das heißt die Positionsdaten geben jeweils beispielsweise Koordinaten an, wo sich das jeweilige Fremdfahrzeug zum Zeitpunkt der Messung der Positionsdaten aufgehalten hat. Beispielsweise kann es sich um GPS-Koordinaten handeln.
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In den Datenpaketen 32 können auch Zusatzinformationen, wie beispielsweise aktuelle Fahrgeschwindigkeiten V22, V24, V26, V28, V30 der Fremdfahrzeuge 22, 24, 26, 28, 30 enthalten sein.
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In dem in 1 gezeigten Beispiel befindet sich das Kraftfahrzeug 10 in einer Fahrsituation F. Das Kraftfahrzeug 10 fährt auf einer Straße 36 mit einer rechten Fahrspur 38 und einer linken Fahrspur 40. Das Kraftfahrzeug 10 fährt auf der linken Fahrbahnspur 40. Das Fremdfahrzeug 22 möchte links abbiegen und hat entsprechend einen Fahrtrichtungsanzeiger zum Erzeugen von Fahrtrichtungsblinksignalen 42 aktiviert. Die Fahrgeschwindigkeit V22 des Fremdfahrzeugs 22 beträgt 0 km/h, das heißt das Fremdfahrzeug 22 steht still. Hinter dem abbiegenden Fremdfahrzeug 22 hat das Fremdfahrzeug 24 angehalten, das heißt seine Fahrgeschwindigkeit V24 beträgt ebenfalls 0 km/h. Das dahinter rollende Fremdfahrzeug 26 weist eine Fahrgeschwindigkeit V26 von beispielsweise weniger als 10 km/h auf und rollt auf das Fremdfahrzeug 24 zu. Das Fremdfahrzeug 28 rollt mit einer Geschwindigkeit V28 von beispielsweise mehr als 10 km/h auf die Reihe der Fremdfahrzeuge 22, 24, 26 zu. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 kann nicht erkennen, dass das vor ihm rollende Fremdfahrzeug 28 gleich anhalten wird. Auf der rechten Fahrspur 38 fahren die Fremdfahrzeuge 30 mit einer normalen Reisegeschwindigkeit V30 von beispielsweise mehr als 40 km/h von dem Fremdfahrzeug 22 ungehindert die Straße 36 entlang.
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Bei dem Kraftfahrzeug 10 kann dem Fahrer ermöglicht werden, rechtzeitig einen Spurwechsel 44 von der blockierten linken Spur 40 auf die freie Spur 38 vorzunehmen, bevor das Kraftfahrzeug 10 gebremst werden muss. Hierzu kann dem Fahrer über eines der Geräte der Gerätegruppe 18 ein entsprechender Spurwechselhinweis gegeben werden oder auch eine Regelungseinrichtung für ein pilotiertes Fahren des Kraftfahrzeugs 10 oder für eine Querführung des Kraftfahrzeugs 10 durch das Steuersignal S angesteuert werden, so dass das Regelungssystem den Spurwechsel 44 selbsttätig vornimmt.
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Um ein entsprechendes Steuersignal zum Warnen des Fahrers oder Ansteuern des Regelungssystems zu erzeugen, ermittelt die Analyseeinrichtung 16 auf Grundlage der in den Datenpakten 32 enthaltenen Positionsdaten ein Bewegungsfeld 46. Die Datenpakete 32 können auch Zusatzinformationen enthalten, wie beispielsweise Positionsketten. Eine Positionskette bildet einen zeitlichen oder örtlichen Zusammenhang von mehreren Positionsdatenwerten. Ein örtlicher Zusammenhang kann sich beispielsweise ergeben, wenn das Fremdfahrzeug beispielsweise alle 200 Meter eine Position ermittelt und die Reihe von Positionsdaten dann als ein einzelnes Datenpaket mit der Positionskette aussendet. Ein zeitlicher Zusammenhang kann sich ergeben, wenn ein Fremdfahrzeug beispielsweise alle 10 Sekunden eine Position ermittelt und die sich so ergebende Folge aus Positionsdaten in einem Datenpaket aussendet. In einem Datenpaket 32 kann auch als zusätzliche Information eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit enthalten sein. Das Bewegungsfeld 46 kann auch auf der Grundlage der Zusatzinformationen gebildet sein.
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Das Bewegungsfeld 46 kann beispielsweise statistische Mittelwerte zu einer Fahrgeschwindigkeit V an unterschiedlichen Stellen entlang der Straße 36 enthalten. In dem gezeigten Beispiel von 1 ist für die Straße 36 ein Koordinatensystem aus einer X-Achse und einer Y-Achse definiert und die X-Achse und die Y-Achse auch in der Karte 34 gezeigt. Für die Straße 36 ergeben sich so Fahrgeschwindigkeitswerte V für unterschiedliche Orte an der Straße 36. Anhand des Bewegungsfeldes 46 wird durch die Analyseeinrichtung 16 erkannt, dass auf der linken Fahrspur 40, auf welcher das Kraftfahrzeug 10 gerade rollt, die Fahrgeschwindigkeitswerte V unmittelbar vor dem Kraftfahrzeug 10 abnehmen, das heißt sich ein Geschwindigkeitsgefälle 48 ergibt. Auf der rechten Fahrspur 38 zeigen die Fahrgeschwindigkeitswerte V, dass auf der rechten Fahrspur 38 eine Geschwindigkeit V30 durchgehend auf der Fahrbahnspur 38 möglich ist.
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Die Überwachungseinrichtung 16 kann nun beispielsweise einen Differenzwert 50 für unterschiedliche Stellen der Straße 36 bilden, wobei der Differenzwert 50 eine Differenz zwischen dem Fahrgeschwindigkeitswert V auf der rechten Fahrspur 38 und dem entsprechenden Fahrgeschwindigkeitswert V auf der linken Fahrspur 40 darstellt. Ist der Differenzwert 50 an einer Stelle betragsmäßig größer als ein vorbestimmter Schwellenwert und ist hierbei die langsamere Fahrspur die linke Fahrbahnspur, auf welcher das Kraftfahrzeug 10 gerade fährt, so kann das Steuersignal S zum Einleiten des Fahrbahnwechsels 44 erzeugt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Fahrgeschwindigkeitswerte V in einem Bereich 52 einen Schwellenwert unterschreiten, beispielsweise den Fahrgeschwindigkeitswert V26, der angibt, dass die Fahrzeuge nur mit Schrittgeschwindigkeit oder weniger fahren. Auch dies kann zum Auslösen des Steuersignals S für den Fahrspurwechsel 44 genutzt werden. Es kann auch ein Bereich 54 ermittelt werden, in welchem ein Fremdfahrzeug stillsteht, hier also der Bereich in welchem sich die Fremdfahrzeuge 22 und 24 befinden. Es kann auch ein gesperrter Bereich 56 ermittelt werden, in welchem sich für längere Zeit, beispielsweise für mehr als 1 Minute, überhaupt kein Fremdfahrzeug befunden hat. Um diesem gesperrten Bereich 56 auszuweichen, kann ebenfalls das Steuersignal S für den Fahrbahnwechsel 44 erzeugt werden. Die Abwesenheit von Signalen in einem gegebenen Bereich 56 wird aber bevorzugt nur als Plausibilisierungsmechanismus bei der Detektion eines gesperrten Bereichs verwendet, weil nicht zwingend alle Fahrzeuge mit der Technologie ausgestattet sein müssen. Die Detektion des gesperrten Bereichs 56 basiert deshalb insbesondere auf einer Verfolgung oder einem Tracking oder Tracing von Fahrzeugen, die auf der Fahrbahnspur 40 gefahren sind, und dann aber nicht weiter in den Bereich 56 gefahren sind. Sie haben stattdessen z.B. einen Spurwechsel vor dem Bereich 56 gemacht, was aktiv z.B. anhand von Car2Car-Informationen betreffend den Blinker und/oder die Trajektorie und/oder die Positionsdaten erkannt werden kann. Eine bestimmte Mindestanzahl oder sogar 100% Anteil von Fahrzeugen, die dies gemacht haben, ist dann gefordert, um einen Bereich 56 als gesperrt zu klassifizieren. Die Detektion kann auch darauf basieren, dass der Bereich 56 der Fahrbahnspur 40 für den entgegenkommenden Straßenverkehr freigegeben worden ist. Z.B. ist dies auf Landstraßen oft der Fall. Erkannt wird dies durch Detektion von Fremdfahrzeugen, die im Bereich 56 entgegengesetzt fahren.
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Mit der beschriebenen Methode kann auch ermittelt werden, falls zwei Fahrbahnspuren in einem voraus liegenden Bereich zu einer Fahrbahnspur zusammengefädelt werden, also keine blockierte Spur vorliegt, sondern eine Verringerung der verfügbaren Spuren, wie z.B. auf einer Landstraße möglich.
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Der Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 wird so rechtzeitig zum Fahrbahnwechsel 44 gebracht, so dass das Kraftfahrzeug 10 seine Eigengeschwindigkeit V10 nur geringfügig verändern muss, um auf der Straße 36 weiterzufahren. Die Eigengeschwindigkeit V10 kann auch als Referenzgeschwindigkeitswert genutzt werden, um ein bevorstehendes Abbremsen zu ermitteln, falls das Kraftfahrzeug 10 weiter auf der aktuellen Fahrbahnspur 40 fährt.
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Der gesperrte Bereich 56 kann, wie beschrieben, beispielsweise daran erkannt werden, dass durch die Überwachungseinrichtung 16 ein Spurverlauf der linken Fahrbahnspur 40 aus Kartendaten einer die Straße 36 beschreibenden Geodatenbank ermittelt werden, so dass der Sollverlauf der Fahrbahnspur 40 bekannt ist, wie er sich bauplanmäßig ergeben müsste. Wird dann entlang des Sollverlaufs erkannt, dass sich in dem vorbestimmten Zeitraum überhaupt keine Fremdfahrzeuge in einem Bereich befinden, so ist dies ein gesperrter Bereich 56. Der gesperrte Bereich kann auch mit den oben beschriebenen weiteren Methoden erkannt werden. Durch die Analyseeinrichtung 16 kann dabei aber auch ohne eine Geodatenbank mit Sollverläufen von Straßen erkannt werden, wie die einzelnen Fahrbahnspuren einer Stra-ße verlaufen. Dies ist anhand von 2 erläutert. In 2 ist gezeigt, wie durch die Analyseeinrichtung 16 anhand eines Bewegungsfeldes 46 in einer digitalen Karte 34 eine aktuelle digitale Karte 34' ermittelt werden kann, welche unabhängig von einem Sollverlauf den tatsächlichen Spurverlauf von Fahrbahnspuren 58, 60 beschreibt. Es kann auch mit Sollverläufen aus einer Geodatenbank verglichen werden und bei Erkennen einer Abweichung dem Fahrer ein entsprechender Hinweis auf einen geänderten Spurverlauf gegeben werden.
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Die Analyseeinrichtung 16 hat anhand des in 2 gezeigten Bewegungsfeldes 46 erkannt, dass Fahrgeschwindigkeitswerte V in einem vor dem Kraftfahrzeug 10 auf einer Straße 36' befindlichen Bereich mit zunehmender Entfernung vom Kraftfahrzeug 10 geringer werden und die anhand der Fahrgeschwindigkeitswerte V erkennbaren Spurverläufe 58', 60' zu einem einzelnen Spurverlauf 62' verschmelzen, welcher einer einzelnen Fahrspur 62 entspricht. Entlang des Spurverlaufs 60', also entlang der Y-Achse in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 10, befindet sich ein Fahrbahnspurende oder ein gesperrter Bereich 64, in welchem sich keine Fremdfahrzeuge für eine Mindestzeitdauer aufgehalten haben, In der aus dem Bewegungsfeld 46 gebildeten Straßenkarte 36' kann der gesperrte Bereich 64 ebenfalls kartografiert sein. Der gesperrte Bereich 64 kann auch mit den oben beschriebenen weiteren Methoden erkannt werden.
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Der Fahrer kann beispielsweise durch eine Ansage oder einen Hinweis: „Bitte beachten Sie den geänderten Spurverlauf“ auf eine Abweichung des Stra-ßenverlaufs der Straße 36' gegenüber einem Verlauf, wie er in einer Geodatenbank verzeichnet ist, hingewiesen werden. Auch eine Regelungseinrichtung kann durch ein entsprechendes Steuersignal F darauf umkonfiguriert werden, dass sie ein Fahrmanöver einleitet, beispielsweise die Teilnahme an einem Reißverschlussverfahren, um zur Fahrbahnspur 62 zu gelangen.
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Durch das Beispiel ist gezeigt, wie ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 schnell über hochaktuelle und detaillierte Informationen über eine vor dem Kraftfahrzeug 10 liegende Verkehrssituation informiert wird und hierbei auch spurgenau analysiert wird. Wenn also zum Beispiel Stau auf einer Autobahn wegen einer gesperrten Spur besteht, so ist es vorteilhaft für den Fahrer zu wissen, welche Spur gesperrt worden ist. Die Verarbeitung der Inhalte von Nachrichten, die beispielsweise mittels pWLAN empfangen worden sind, ermöglicht eine fahrbahnspurgenauer Abbildung der aktuellen Verkehrssituation. Hierdurch kann erkannt werden, ob und welche Spur gesperrt ist und/oder ob und welche Spur blockiert ist, wenn also beispielsweise ein nach links abbiegendes Fahrzeug wegen Gegenverkehrs nicht weiterfahren kann. Zusätzlich oder alternativ kann auch erkannt werden, ob und auf welcher Fahrspur Fahrzeuge langsamer fahren. Auch das Einfädeln beispielsweise auf einer Landstraße kann erkannt werden, also ob und welche Fahrbahnspuren zusammengeführt werden. Das Ergebnis der Verarbeitung der Nachrichten kann dem Fahrer beispielsweise über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI - Human Machine Interface) angezeigt werden. Das Ergebnis kann beispielsweise über Spurwechselempfehlungen an den Fahrer oder auch einen Autopiloten oder ein anderes Regelungssystem für die Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden. Das Ergebnis der Verarbeitung kann auch mittels beispielsweise pWLAN an andere Fahrzeuge gesendet werden und/oder mittels Mobilfunk an einen Backend-Server, also eine stationäre Recheneinrichtung, gesendet werden.
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Da im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug die Datenpakete von Fremdfahrzeugen lediglich empfangen werden müssen, entstehen auch keine Kommunikationskosten. Für das Ermitteln des Bewegungsfeldes ist auch keine Skalierung notwendig, da jedes Kraftfahrzeug für sich selbst das Bewegungsfeld ermitteln kann. Es ist auch kein Backend nötig, so dass auch Betriebskosten gering sind. Es ergibt sich ein entspanntes Fahren, schnellere Überwindung von gesperrten, blockierten oder langsamen Fahrbahnspuren sowohl auf der Autobahn als auch in einer Stadt.
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Durch die Erfindung ist eine Analyseeinheit bereitgestellt, die die Verkehrssituation auf den vorausliegenden Fahrbahnspuren auf Basis von Informationen, die über die standardisierten Nachrichten der Fremdfahrzeuge erhalten werden, analysiert.
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Die Analyseeinheit verwendet Informationen, wie beispielsweise die Position, die Fahrgeschwindigkeit, die Positionsketten und/oder den Status von Blinkern, die in den standardisierten Nachrichten enthalten sein können.
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Wenn keine digitale Karte im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug vorhanden ist, kann die Analyseeinheit auch eine Abbildung der Topologie oder Topographie des vorausliegenden Straßenabschnitts auf Basis der empfangenen Nachrichten erstellen.
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Wenn eine digitale Karte im Fahrzeug vorhanden ist, dann kann die Analyseeinheit die existierende Karte verwenden oder gegebenenfalls auch die existierende digitale Karte korrigieren auf Grundlage der aus dem Bewegungsfeld ermittelten Informationen.
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Auf Basis der Nachrichten und des gebildeten Bewegungsfeldes werden folgende Situationen bevorzugt detektiert: eine Fahrbahnspur ist im vorausliegenden Bereich gesperrt oder kurzfristig blockiert. Eine Fahrbahnspur wird in einem vorausliegenden Bereich langsamer als eine benachbarte Fahrbahnspur. Auf der eigenen Fahrbahnspur wird langsamer gefahren als ein eigengeschwindigkeitsbasierter Wert des Kraftfahrzeugs 10 vorgibt. Zwei Fahrbahnspuren werden in einem vorausliegenden Bereich zu einer Fahrbahnspur zusammengefädelt.
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Die verwendete Kommunikationstechnologie kann auch beispielsweise auf Bluetooth oder einem 802.11-basierten Standard umgesetzt werden unter der Annahme, dass die notwendigen Daten mittels dieser Technologie von entweder dem Kraftfahrzeug selbst oder einem mobilen Endgerät, beispielsweise einem Handy oder einem Touchpad, das sich dann jeweils im Fremdfahrzeug befindet, ausgesendet werden.
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Das durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugte Signal kann insbesondere auch für pilotiertes Fahren verwendet werden, um beispielsweise einen Spurwechsel anzustoßen. Es kann aber auch selektiv den Fahrer informieren oder warnen. Das heißt, dass im Gegensatz zum Stand der Technik, dem Fahrer nicht ständig Informationen über den Verkehrsfluss angezeigt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren oder das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug realisieren also die Erkennung von gesperrten oder langsamen Fahrbahnspuren auf Basis von insbesondere Car2Car-Nachrichten. Ein Beitrag durch den Fahrer ist nicht mehr nötig.
