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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Führers eines Kraftfahrzeuges bezüglich einer Ampelschaltung gemäß Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Das Patent
DE 10 2008 020 728 B4 beschreibt ein Verkehrszeichenassistenzsystem, welches zu einer drahtlosen Kommunikation mit einem Verkehrsinfrastrukturelement, vorzugsweise einer Ampel, ausgebildet ist. Das System umfasst Anzeigemittel, ausgebildet zur Anzeige der Ampel und von Informationen zur Ampel sowie von Informationen zur Fahrtrichtung, auf die sich die Ampel bezieht, und Informationen, die sich aus dem Fahrzustand des Fahrzeuges und dem aktuellen Zustand der Ampel ableiten. Über die drahtlose Kommunikation werden Informationen, wie der aktuelle Zustand der Ampel, die Zeitfolgen und Dauer der Ampelschaltung empfangen sowie daraus abgeleitet eine empfohlene Fahrgeschwindigkeit zur Erreichung einer Grünphase, Handlungsanweisungen (Abbremsen, Anhalten, Beschleunigen) und Entfernungsinformationen abgeleitet und angezeigt.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2008 051 385 A1 offenbart eine optische Anzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von Lichtquellen, welche derart in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, dass das von ihnen ausgestrahlte Licht in Richtung der Augen eines Fahrzeugführers gelangt, wobei die Lichtquellen wenigstens teilweise unabhängig voneinander steuerbar sind und zur Ausgabe einer Information zusammenwirken. Die optische Anzeigevorrichtung könnte als Ampelassistent verwendet werden, um dem Fahrer zu signalisieren, ob er in einem Geschwindigkeitsbereich fährt, in dem er die nächste Ampel während deren Grünphase erreicht. Eine Voraussetzung für diese Funktion ist jedoch eine Funkdatenkommunikation in Verbindung mit satellitengestützter Positions- und Fahrtrichtungserkennung des Fahrzeuges.
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Die Offenlegungsschrift
US 2011/0093178 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrers, bei dem mittels einer Kommunikationsvorrichtung das aktuell angezeigte Lichtsignal einer Lichtsignalanlage sowie die Anzeigedauer des aktuellen und der folgenden Lichtsignale empfangen werden. In einer Ausführungsform werden die Anzeigedauern in Abhängigkeit der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs als Entfernungen zur Anzeige gebracht.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2012 207 620 A1 beschreibt ein Verfahren und ein System zur Bestimmung des Ortes eines Fahrzeugs unter Verwendung einer dem Fahrzeug zugeordneten Kamera. Es können auch Orte von Lichtsignalen oder anderen Objekten analysiert werden.
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Die Druckschrift
JP 2006 139 707 A beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung einer kritischen Geschwindigkeit, die das Befahren einer Kreuzung oder das sanfte Bremsen vor dem Umschalten einer Lichtsignalanlage auf Rot ermöglicht.
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Aufgabe der Erfindung
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Demgegenüber ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Information an einen Verkehrsteilnehmer auszugeben, die eine Handlungsempfehlung in Abhängigkeit eines Lichtsignals einer Lichtsignalanzeige repräsentiert, welche unabhängig von einer vorhandenen Kommunikationsschnittstelle der Lichtsignalanlage ermittelt wird.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Verkehrsteilnehmers beim Passieren einer Lichtsignalanlage. Der Verkehrsteilnehmer kann entweder zu Fuß oder mit einem Fahrzeug am Verkehr teilnehmen. Das Fahrzeug kann ein durch die Muskelkraft des Verkehrsteilnehmers angetriebenes Fahrzeug, wie ein Fahrrad, oder ein durch eine Kraftmaschine abgetriebenes ein- oder zweispuriges Kraftfahrzeug sein. Das Verfahren wird durch eine Steuereinheit ausgeführt, welche Teil einer herkömmlichen Fahrzeugsteuerung oder als separate Einheit dem Verkehrsteilnehmer zugeordnet sein kann. Lichtsignalanlagen sind umgangssprachlich auch als Ampeln bekannt, welche unterschiedlich farbige Lichtsignale ausstrahlen. Diese können den Verkehr sämtlicher Verkehrsteilnehmer regeln. Das Passieren einer Lichtanlage umfasst das Annähern an diese und das Vorbeibewegen an dieser. Eine Ampel für den Fahrzeugverkehr weist meist folgende Signalfarben auf: Rot, Gelb und Grün. Im Fußgängerverkehr sind zwei Farben (Rot und Grün) üblich, wobei durch Blinken einer Farbe oder durch zusätzliche Anzeigen, z. B. der verbleibenden Zeit bis zum Umschalten auf die andere Farbe, quasi die Rolle der Gelbphase übernommen wird, weshalb diese Art der Anzeigen im Folgenden unter der Gelbphase subsumiert werden. Diese signalisiert, dass die Lichtsignalanlage demnächst umschaltet und dass der durch die Lichtsignalanlage geregelte Bereich geräumt werden soll, bzw. laut deutscher Straßenverkehrsordnung „Vor der Kreuzung auf das nächste Zeichen warten”. Die Verkehrsteilnehmer stehen regelmäßig während der Annäherung an die Lichtsignalanlage vor der Entscheidung, beim Umschalten in die Gelbphase anzuhalten oder sich weiter zu bewegen, um die Lichtsignalanlage noch komplett zu passieren. Letzteres ist zulässig, wenn ein Anhalten vor der Lichtsignalanlage eine Gefährdung des nachfolgenden Verkehrs nach sich zieht, z. B. durch ein übermäßig starkes Bremsen eines Fahrzeuges.
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Um den Verkehrsteilnehmer bei dieser Entscheidung zu unterstützen, wird im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens die Lichtsignalanlage von Umfelderfassungsmitteln, vorzugsweise optischer Umfelderfassungsmittel, wie Kameras, erfasst. Es wird also die Existenz der Lichtsignalanlage festgestellt und deren Art bestimmt. Lichtsignalanlagen können Fußgängerampeln, Verkehrsampeln für den Fahrzeugverkehr und weitere Ampeln, z. B. Baustellenampeln, umfassen. Weiterhin wird sichergestellt, dass die erfasste Lichtsignalanlage dem aktuell benutzten Verkehrsweg zugeordnet sowie die nächste relevante Lichtsignalanlage ist. Im zweiten Schritt wird die Entfernung des Verkehrsteilnehmers zur Lichtsignalanlage bestimmt. Diese kann die direkte Entfernung zur Lichtsignalanlage selbst oder eine adäquate, aus Umfelderfassungsmittelsicht günstigere Alternative, wie eine Markierung vor der Lichtsignalanlage, sein. Daraufhin wird das angezeigte Lichtsignal bestimmt. Nun wird ermittelt, ob das angezeigte Lichtsignal ein Passiersignal ist. Das Passiersignal gibt dem Verkehrsteilnehmer zu verstehen, dass er die Lichtsignalanlage passieren darf. Gemeinhin wird dies mit der Farbe Grün signalisiert. Liegt kein Passiersignal vor, wird eine Empfehlung zum Anhalten vor der Lichtsignalanlage ausgegeben. Bei einer Rotphase ist dies selbstverständlich und bei einer Gelbphase ist davon auszugehen, dass die Entfernung zur Lichtsignalanlage derart groß ist, dass die Lichtsignalanlage nicht mehr verkehrsregelkonform passiert werden und/oder ein Anhalten ohne eine Gefährdung des nachfolgenden Verkehrs erfolgen kann. Liegt hingegen ein Passiersignal vor, wird bestimmt, welches nächste Lichtsignal dem aktuell angezeigten zeitlich folgt. Dies geschieht in Abhängigkeit der erfassten Lichtsignalanlage, da sich die Signalreihenfolge bzw. die Schaltzustände unterschiedlicher Lichtsignalanlagenarten unterscheiden können. Regelmäßig wird das nächste Lichtsignal eine Gelbphase sein.
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Für das nächste Lichtsignal wird eine Lichtsignalanzeigezeit in Abhängigkeit der erfassten Lichtsignalanlage erfasst. Hier unterscheiden sich nicht nur die einzelnen Arten der Lichtsignalanlagen voneinander sondern auch die Anzeigedauer auf unterschiedlichen Straßentypen. Die für Deutschland gültige Allgemeine Verwaltungsvorschrift zur Straßenverkehrs-Ordnung regelt die geschwindigkeitsabhängige Anzeigedauer der Gelbphase. Bei einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit von 50 km/h soll die Gelbphase 3 s, bei 60 km/h 4 s und bei 70 km/h 5 s dauern. Die zulässige Höchstgeschwindigkeit kann über eine digitale Karte, welche die zulässige Höchstgeschwindigkeit der gerade benutzten Straße zur Verfügung stellt oder mittels sensorbasierter Umfelderfassungsmittel, beispielsweise Kameras, erfasst werden. Die Lichtsignalanzeigezeiten weiterer Arten von Lichtsignalanlagen, deren Signalanzeigezeiten nicht von der zulässigen Höchstgeschwindigkeit abhängen, können anhand vorgegebener, städte- oder länderspezifischer Durchschnittswerte oder, wenn die Lichtsignalanlage in der Vergangenheit bereits passiert wurde, anhand gespeicherter Istwerte bestimmt werden.
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Im nächsten Schritt wird die Eigengeschwindigkeit des Verkehrsteilnehmers ermittelt. Dies kann durch Auswertung einer vom Fahrzeug zur Verfügung gestellten Geschwindigkeitsmessung erfolgen, bspw. durch einen Raddrehzahlsensor eines Antiblockiersystems (ABS) bei Kraftfahrzeugen. Sollte keine vom Fahrzeug zur Verfügung gestellte Geschwindigkeitsmessung vorhanden sein oder der Verkehrsteilnehmer kein Fahrzeug benutzen, kann die Geschwindigkeit auf Basis eines Positioniersignals, wie einem GPS-Signal (Global Positioning System), berechnet werden.
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Anschließend wird wenigstens in Abhängigkeit der Eigengeschwindigkeit und der Lichtsignalanzeigezeit wenigstens eine von der Lichtsignalanlage beabstandete kritische Entfernung ermittelt. Da die Lichtsignalanzeigezeit bekannt ist, kann mit der Eigengeschwindigkeit eine Entfernung ermittelt werden, die der Verkehrsteilnehmer in dieser Zeit zurücklegt. Wird diese Entfernung von der Lichtsignalanlage in Richtung Verkehrsteilnehmer abgetragen, ist der Punkt bekannt, nach dessen Überqueren der Verkehrsteilnehmer die Lichtsignale passieren kann, ohne dass diese auf ein dem nächsten Lichtsignal zeitlich folgendes übernächstes Lichtsignal umschaltet. Der Abstand zwischen Lichtsignalanlage und dem Punkt wird als kritische Entfernung bezeichnet.
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Schließlich wird eine Wegmarke in Abhängigkeit der kritischen Entfernung ermittelt und dem Verkehrsteilnehmer angezeigt.
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Vorteilhafterweise kann dabei der Verkehrsteilnehmer bei der Entscheidung unterstützt werden, bei Eintreten einer Gelbphase die Bewegung fortzusetzen oder zu beenden. Durch die Ausgabe der Wegmarke ist dem Verkehrsteilnehmer im Vorfeld bereits bekannt, ob der zu einem unbekannten Zeitpunkt erfolgende Wechsel der Signalisierung von Grün nach Gelb ein weiteres Passieren der Lichtsignalanlage ermöglicht oder eine Verzögerung bis zum Stillstand erforderlich ist, da er, solange er die Wegmarke sieht, weiß, dass er die Lichtsignalanlage nicht mehr passieren darf. Besonders vorteilhaft ist die Bestimmung der Wegmarke ohne eine Kommunikationsschnittstelle mit der Lichtsignalanlage möglich. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Alternative zur Kommunikation mit der Lichtsignalanlage, die obendrein mit einer Vielzahl bereits verfügbarer und weit verbreiteter Technologien durchführbar ist. Auch wenn sich die Kommunikation mit Lichtsignalanlagen oder allgemein mit Infrastrukturelementen der Verkehrswege (carto-infrastructure) im Laufe der Zeit durchsetzen wird, kann es noch lange Zeit Infrastrukturelemente, die keine nachgerüstete Kommunikationsschnittstelle aufweisen, und Verkehrsteilnehmer, die z. B. aus Kostengründen keine eigene Schnittstelle wünschen, geben.
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In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine räumliche Ausdehnung eines in Bewegungsrichtung des Verkehrsteilnehmers vorhandenen Schutzbereichs ermittelt. Der Schutzbereich ist der Bereich vor und/oder nach einer Lichtsignalanlage, dessen Durchqueren durch die Lichtsignalanlage geregelt wird.
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Bei Lichtsignalanlagen, die den Fahrzeugverkehr regeln, ist dies meist ein nach der Lichtsignalanlage angeordneter Bereich, beispielsweise eine Kreuzung, eine Ein- oder Ausfahrt. Der Schutzbereich, bzw. dessen räumliche Ausdehnung, geht in die Ermittlung der kritischen Entfernung mit ein. Dieser Ausgestaltung liegt die Tatsache zu Grunde, dass nicht nur die Lichtsignalanlage selbst passiert, sondern auch der folgende Abschnitt durchquert werden soll, bevor die Lichtsignalanlage auf das übernächste Lichtsignal umschaltet. Im Ergebnis wird die Wegmarke näher in Richtung der Lichtsignalanlage rücken, wobei ein Mindestabstand gewährleistet werden muss, bei dem ein Stillstand vor der Lichtsignalanlage ohne übermäßig starkes Verzögern möglich ist. Vorteilhafterweise wird dabei besonderen Sicherheitsbedenken beim Durchqueren eines Schutzbereiches Rechnung getragen. Besonders vorteilhaft kann die Einbeziehung des Schutzbereiches in die kritische Entfernung in Abhängigkeit weiterer Faktoren, wie der Verkehrsdichte oder einer von einer üblichen Eigengeschwindigkeit oder einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit abweichende aktuelle Eigengeschwindigkeit einbezogen werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Entfernung zu der Lichtsignalanlage über dem Verkehrsteilnehmer zugeordnete Umfelderfassungsmittel, wie Stereokameras, Radar- oder Lidaranlagen, erfasst bzw. bestimmt. Alternativ oder zusätzlich kann die Entfernung zur Lichtsignalanlage über eine Wegedifferenz in einer digitalen Karte zwischen einer Eigenposition des Verkehrsteilnehmers und einer Lichtsignalanlagenposition oder einer dieser entsprechenden Position ermittelt werden. Entfernungsermittlungen in digitalen Karten sind bei Navigationssystemen hinlänglich bekannt. Jede einzelne Ermittlungsmethode kann die Entfernung ermitteln. Wenn beide Methoden gemeinsam angewandt werden, kann eine Plausibilisierung der ermittelten Entfernungen durchgeführt werden. Vorteilhafterweise kann so die Entfernung ohne eine Kommunikationsschnittstelle mit der Lichtsignalanlage und damit mit weit verbreiteten Techniken ermittelt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die räumliche Ausdehnung des Schutzbereichs ebenfalls über genannte Umfelderfassungsmittel, eine Wegedifferenz in der digitalen Karte und/oder über eine Klassifizierung des Schutzbereichs aus einer Vielzahl an Schutzbereichsklassen bestimmt werden. Für ein optisches oder auf Ausstrahlung und Empfang elektromagnetischer Wellen basierendes Umfelderfassungsmittel kann es mitunter schwierig sein, die Ausdehnung des Schutzbereichs, beispielsweise einer Kreuzung, zu erfassen. Wird jedoch eine Straßenart, basierend auf der zulässigen Höchstgeschwindigkeit, der Art der Lichtsignalanlage, der Anzahl der Fahrspuren und/oder markanten Straßenelemente, wie Schilder oder Straßenbegrenzungen, erkannt, kann diese Straßenart einer Klasse von Schutzbereichen zugeordnet werden. Vorteilhafterweise können die Ausdehnung des Schutzbereiches dabei durch mehrere weit verbreitete Techniken ermittelt und die Ergebnisse plausibilisiert werden.
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In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird in Abhängigkeit der Wegmarke eine Empfehlung zur Verringerung, zur Beibehaltung oder zur Erhöhung der Eigengeschwindigkeit an den Verkehrsteilnehmer ausgegeben. Diese kann im Rahmen des vorhandenen Potentials zur Verringerung oder Erhöhung der Eigengeschwindigkeit erfolgen, wobei das Potential sowohl technische bzw. vom Verkehrsteilnehmer mögliche Veränderungen, beispielweise das Beschleunigungsvermögen eines Fahrzeugs oder die Höchstgeschwindigkeit eines Fußgängers, als auch durch gesetzlich vorgeschriebene maximale Veränderungen bzw. Zielwerte, beispielsweise eine vorgebbare maximale Überschreitung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit, gekennzeichnet sein kann. Die Empfehlung kann durch weitere Wegmarken in Abhängigkeit zu der ersten Wegmarke erfolgen, z. B. durch eine weitere Wegmarke zwischen der ersten Wegmarke und dem Verkehrsteilnehmer, welche bei einer Geschwindigkeitserhöhung das zulässige Passieren der Lichtsignalanlage anzeigt. Mit zunehmender Geschwindigkeitserhöhung nähert sich dann die erste Wegmarke der weiteren an, bis bei ausgeschöpftem Erhöhungspotential beide Wegmarken identisch sind. Die Empfehlung zur Verringerung der Eigengeschwindigkeit bezieht sich vornehmlich darauf, vor der Lichtsignalanlage zum Stillstand zu kommen. Diese kann sich auch in einem Bereich ergeben, der vor der Wegmarke angezeigt wird. Vorteilhafterweise wird dem Verkehrsteilnehmer damit die Möglichkeit gegeben, in Abhängigkeit der selbst wählbaren Eigengeschwindigkeit die Möglichkeit des Passierens der Lichtsignalanlage selbst zu beeinflussen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann die Empfehlung zum Verringern, zur Beibehaltung oder zur Erhöhung der Eigengeschwindigkeit in Abhängigkeit eines ermittelten oder erfassten Untergrunds erfolgen. So kann ein Reibbeiwert des Untergrundes einbezogen werden. Dieser kann durch Radschlupfdifferenzen oder optische Erfassung des Straßenuntergrundes ermittelt werden. Außerdem kann eine Ermittlung des aktuellen Wetters durch Regensensoren oder optische Erfassung von Schneebelag auf dem Untergrund einbezogen werden. Vorteilhafterweise wird dadurch einem verringerten Verzögerungs- und Beschleunigungspotential Rechnung getragen und es werden Sicherheitsaspekte bei der Empfehlung einbezogen, wodurch die Verkehrssicherheit erhöht wird.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Ausgabe der Wegmarke optisch auf einer dem Verkehrsteilnehmer zugeordneten Anzeigeeinheit in Relation wenigstens zu der Lichtsignalanlage. Damit wird die Entfernung zur Lichtsignalanlage in die optische Anzeige einbezogen und der Verkehrsteilnehmer weiß, ob er sich vor oder nach der Wegmarke befindet. Damit weiß der Verkehrsteilnehmer bevor die Lichtsignalanlage umschaltet, wie er zu reagieren hat.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Anzeigeeinheit ein einem von dem Verkehrsteilnehmer geführten Fahrzeug zugeordneter Bildschirm und/oder ein Headupdisplay (HUD). Der Bildschirm kann bei Erkennen der Lichtsignalanlage den vor dem Fahrzeug liegenden Weg optisch darstellen, beispielsweise als Bild einer Kamera oder als graphische Darstellung mittels Piktogrammen. Wird das Bild einer Kamera dargestellt, kann die Wegmarke als Linie senkrecht zur Fortbewegungsrichtung dargestellt sein. Die Bereiche vor und nach der als Linie dargestellten Wegmarke können farblich hinterlegt sein. Der Bereich zwischen Linie und Fahrzeug kann rot und der Bereich zwischen Linie und Lichtsignalanlage kann grün eingefärbt sein. Die Anzeigefarbe kann anhand der Vorlieben oder eventuell vorhandener Sehschwächen des Verkehrsteilnehmers angepasst werden, beispielsweise könnte letzterer Bereich blau eingefärbt sein, falls der Verkehrsteilnehmer an einer Rot-Grün-Schwäche leidet. Somit weiß der Verkehrsteilnehmer, in welchem Bereich er ist und die Empfehlung ist durch die Farben eindeutig. Befindet er sich im roten Bereich, lautet die Empfehlung Anhalten. Ist er im grünen Bereich, lautet die Empfehlung Beibehalten der Fahrt. Zwischen rotem und grünem Bereich kann ein gelber Bereich eingefügt werden, welcher dem Verkehrsteilnehmer eine Beschleunigung empfiehlt. Ist in dem Fahrzeug ein HUD vorhanden, das Zusatzinformationen direkt ins Sichtfeld des Verkehrsteilnehmers projiziert, kann die Darstellung der Bereiche, wiederum abgetrennt durch die als Linie dargestellten Wegmarken, direkt auf den Untergrund erfolgen bzw. vom Fahrzeugführer als direkt auf dem Untergrund projiziert wahrgenommen werden. Dazu wird bevorzugterweise die Position des Verkehrsteilnehmers, vorzugsweise die Position dessen Augen, in Relation zur Anzeigeeinheit erfasst und in die Positionierung der Wegmarken einbezogen. Ist der Verkehrsteilnehmer kein Führer eines Kraftfahrzeugs, kann die optische Darstellung über eine Datenbrille erfolgen. Die Datenbrille kann die Darstellung im Rahmen der sogenannten erweiterten Realität (augmented reality) durch Einblendungen oder Überlagerungen von graphischen Zusatzinformationen in bzw. über das vom Verkehrsteilnehmer erfasste Umfeld umsetzen. Prinzipiell folgt auch das HUD diesem Prinzip. Es ist unabhängig von der konkret eingesetzten technologischen Umsetzung eine für den Verkehrsteilnehmer intuitiv erfassbare Empfehlung ausgebbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Verkehrsteilnehmer ein Führer eines Kraftfahrzeuges. In Abhängigkeit der ermittelten Wegmarke kann das Kraftfahrzeug selbstständig verzögern. Dabei können weitere mittels der Umfelderfassungsmittel erkannte Infrastrukturelemente in die Entscheidung zum selbstständigen Verzögern einbezogen werden. Insbesondere das Vorhandensein von Radaranlagen zur Geschwindigkeitsüberwachung oder Einrichtungen zum Erfassen eines unzulässigen Passierens der Lichtsignalanlage (sogenannte Rotlichtverstöße) können in die Entscheidung einbezogen werden. Geschwindigkeitsüberwachungsanlagen können die Empfehlung zur Erhöhung der Eigengeschwindigkeit aussetzen. Alternativ oder zusätzlich zu der selbstständigen Verzögerung kann eine Warnung an den Führer des Kraftfahrzeuges ausgegeben werden.
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Ausführungsbeispiel
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Hierbei zeigen:
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1 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und
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2 eine schematisch dargestellte Möglichkeit der Anzeige der Unterstützung des Verkehrsteilnehmers.
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In 1 ist ein beispielhafter Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Bilder/Aufnahmen einer Stereokamera D1 werden dabei permanent bzw. entsprechend der Aufnahmefrequenz der Stereokamera erfasst und einer das erfindungsgemäße Verfahren ausführenden Steuereinheit zugeführt. In Schritt S1 werden die Bilder der Stereokamera D1 ausgewertet nach typischen Formen von Ampeln analysiert. Die Analyse basiert auf der Detektion von Helligkeits- und/oder Farbunterschieden in den Aufnahmen sowie auf anschließenden Formbestimmungen, beispielsweise der Bestimmung einer Kreisform der einzelnen Ampelsignale mittels einer Hough-Transformation. Schließlich kann auch eine Mustererkennung, ein sogenanntes Pattern-Matching, durchgeführt werden, um beispielsweise die bildlichen Darstellungen der Figuren in Fußgängerampeln zu erkennen. Diese Analysen geschehen ebenfalls permanent bzw. entsprechend genannter Aufnahmefrequenz. Wird eine Ampel erkannt, wird deren Typ bestimmt, also ob es sich um eine Ampel zur Regelung von Fahrzeugverkehr, eine Fußgängerampel oder eine temporäre Ampel, z. B. eine Baustellenampel, handelt. Dazu werden Daten aus einer digitalen Karte über die erkannte Ampel herangezogen oder anhand der erfassten Ampelform, deren Anordnung zur Fahrspur, deren Bauhöhe und/oder eine über eine Verkehrszeichenerfassung aus den Bildern der Stereokamera D1 ermittelte zulässige Höchstgeschwindigkeit ausgewertet. Als nächstes wird im nächsten Schritt S2 die Entfernung zur Ampel bestimmt. Dies geschieht ebenfalls unter Nutzung der Aufnahmen der Stereokamera D1. Alternativ oder zusätzlich kann die Entfernung zur Ampel mit einem Radar- oder einem Lidar-Sensor ermittelt werden. Als Anhaltspunkt der Entfernung zur Ampel kann auch eine Haltelinie vor der Ampel verwendet und deren Entfernung mittels der Bilder der Stereokamera D1 ermittelt werden. Im Schritt S3 wird nun die aktuell von der Ampel dargestellte Ampelphase ermittelt. Dies ist wiederum über die Bilder der Stereokamera D1 möglich. Liegt eine Grünphase vor, wird in E1 auf den Schritt S4 verzweigt und die Anzeigezeit der aktuell folgenden Ampelphase, also der Gelbphase, in Abhängigkeit des in S1 ermittelten Ampeltyps bestimmt. Dazu wird aus einem Speicher DB in Abhängigkeit des bestimmten Ampeltyps die jeweilige Anzeigezeit für die Gelbphase ausgelesen. Sollte die Ampelform nicht eindeutig zuzuordnen sein, kann die im nächsten Schritt S5 ermittelte aktuelle Eigengeschwindigkeit oder die innerhalb einer vergangenen Zeitspanne ermittelte maximale Eigengeschwindigkeit des Verkehrsteilnehmers zur Klassifizierung der Anzeigezeit der Gelbphase genutzt werden. Ist auch unter Einbeziehung dieser Parameter keine plausible Zuordnung möglich, kann die zulässige Mindestanzeigezeit von 3 s als Anzeigezeit gewählt werden. Nun wird in Schritt S5 die Eigengeschwindigkeit ermittelt. Dies geschieht beispielsweise unter Einbeziehung einer Raddrehzahl D2, kann aber alternativ oder zusätzlich mittels eines zurückgelegten Wegs in einer digitalen Karte, z. B. der eines Navigationssystems, bestimmt werden. Die Positionen innerhalb der digitalen Karte werden dabei über ein Positionierungssystem, z. B. das Global Positioning System GPS, bestimmt. Im darauf folgenden Schritt S6 wird wenigstens eine Wegmarke ermittelt. Anhand der Eigengeschwindigkeit des Verkehrsteilnehmers und der ermittelten Anzeigezeit der Gelbphase wird ein Weg errechnet, welcher von der Ampel entgegengesetzt der Bewegungsrichtung des Verkehrsteilnehmers abgetragen wird. Der dadurch in Relation zur Ampel gefundene Ort ergibt die Wegmarke. Nach deren Überschreiten kann die Ampel auch noch passiert werden, wenn die Ampel auf Gelb umschaltet. Diese Wegmarke wird im Schritt S7 dem Verkehrsteilnehmer dargestellt. Bevorzugt wird die Wegmarke dabei optisch in das Sichtfeld des Verkehrsteilnehmers eingeblendet. Dies kann über ein Headupdisplay eines Fahrzeugs oder über die Datenbrille eines Fußgängers oder Fahrradfahrers erfolgen. Besonders bevorzugt werden dabei die Flächen der Straße oder des Fußwegs oder des Radwegs zwischen der Wegmarke und der Ampel als grüner Bereich und zwischen der Wegmarke und dem Verkehrsteilnehmer als roter Bereich dargestellt. Somit weiß der Verkehrsteilnehmer, abhängig von dem Bereich, in dem er sich befindet, ob er bei einem Umschalten der Ampel auf Gelb seine Bewegung fortsetzen oder anhalten soll. Wird in Schritt S3 keine Grünphase erkannt, wird in E1 auf Schritt S8 verzweigt. Liegt also eine Gelb- oder Rotphase vor, wird in S8 dem Verkehrsteilnehmer das Anhalten vor der Ampel signalisiert. Dies kann dadurch geschehen, dass die komplette Fläche zwischen Verkehrsteilnehmer und Ampel als roter Bereich gekennzeichnet wird. Alternativ kann eine Ausgabe der Anhalteempfehlung auch dadurch geschehen, dass nichts angezeigt wird, wobei der Verkehrsteilnehmer die Anzeige der Ampel als Anhalteempfehlung wahrnimmt.
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In 2 ist schematisch und nicht maßstabsgerecht der Blick eines Verkehrsteilnehmers, hier eines Fahrzeugführers, aus einem Fahrzeug auf eine Ampelkreuzung dargestellt. Dieser Blick ändert sich für den Blick eines Verkehrsteilnehmers durch eine Datenbrille nur unwesentlich. Der Fahrzeugführer sieht durch den Rahmen der Frontscheibe 10 eine Ampel 1, welche eine Anzeige für eine Rotphase 2, eine Gelbphase 3 und eine Grünphase 4 umfasst. Im dargestellten Beispiel zeigt die Ampel 1 gerade eine Grünphase 4 an. Diese Szene wird von einer Stereokamera erfasst, welche auf Basis des Stereobildes die Ampel 1 erkennt. Außerdem kann aufgrund der Bilder der Stereokamera die regelmäßige Anordnung der Ampel 1 in Form und Positionierung erkannt werden. Schließlich wurde mit Hilfe einer Verkehrszeichenerkennung aus dem Stereobild die Angabe 50 km/h vom Verkehrsschild 11 ermittelt. Aus diesen Informationen schließt eine Steuereinheit zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass die der Grünphase 4 folgende Gelbphase 3 wahrscheinlich eine Anzeigezeit von 3 s aufweist (innerorts). Das Fahrzeug bewegt sich mit einer Raddrehzahl, die 51 km/h entspricht. In den 3 s Anzeigezeit legt das Fahrzeug dabei 42,5 m zurück. Die Entfernung zur Ampel beträgt beispielsweise 70 m. Die Steuereinheit sendet die Differenz von 27,5 m an die Anzeigeeinheit, hier ein Headupdisplay. Diese kennt die Position der Augen des Fahrzeugführers und kann darauf basierend die Wegmarke 8 bei 27,5 m vor dem Fahrzeug virtuell auf der Fahrbahn anzeigen. Alternativ kann die Wegmarke 8 in der Entfernung von 42,5 m von der Ampel 1 in Richtung Fahrzeug dargestellt werden. Aus dem Stereokamerabild können ebenfalls die Fahrbahnmarkierungen rechts 12 und links 13 erkannt und die graphische Darstellung der Wegmarke 8 beispielsweise als gepunktete Linie zwischen die Fahrbahnmarkierungen 12 und 13 eingeblendet werden. Die Entfernung der Wegmarke 8 zur Ampel 1 bleibt im weiteren Verlauf aus Sicht des Fahrzeugführers konstant. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Wegmarke 8 in Relation zur Ampel 1 als Fixpunkt auf dem Headupdisplay verschoben wird oder in Abhängigkeit der Eigengeschwindigkeit. Beide Methoden führen zum gleichen Ergebnis und zeigen die Wegmarke 8 in Abhängigkeit der Ampel 1 an. Bevorzugt wird die Fläche zwischen Wegmarke 8 und Ampel 1 als grüner Bereich 7 und die Fläche zwischen dem Fahrzeug und der Wegmarke 8 als roter Bereich 9 dargestellt. Der Fahrzeugführer sieht, in welchem Bereich er sich befindet. Schaltet die Ampel 1 auf die Gelbphase um, weiß der Verkehrsteilnehmer, dass er vor der Ampel 1 anhalten muss, wenn er sich an die Verkehrsvorschriften halten will.
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In einer Ausführungsform kann die Breite 6 der Kreuzung, die von der Ampel 1 geregelt wird, mit einbezogen werden. Die Breite 6 kann durch das Bild der Stereokamera direkt bestimmt werden, oder indirekt, indem aus dem Bild die Anzahl der Fahrspuren ermittelt und mit einer gespeicherten Standard- bzw. Durchschnittsbreite multipliziert werden. Ungenauigkeiten der letzten Alternative können akzeptiert werden, weil der Sicherheitsgewinn durch Einbeziehen der Breite 6 diese Ungenauigkeiten überkompensiert. Die Steuereinheit hat bereits die Straßenszene als innerorts klassifiziert. Somit kann von einer durchschnittlichen Fahrbahnbreite von 3 m ausgegangen werden, wodurch sich eine Breite 6 von 6 m ergibt. Alternativ kann die Kreuzungsbreite 6 auch einen Festwert zugeordnet bekommen, welcher in jedem Fall die Sicherheit erhöht. Im Beispiel wären die 6 m Kreuzungsbreite 6 von dem Abstand zwischen Ampel 1 und Wegmarke 8 abzuziehen, wodurch sich die neue Wegmarke 8 bei 36,5 m befindet.
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Bezugszeichenliste
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- S1
- Erfassen der Ampel und Bestimmen des Ampeltyps
- S2
- Bestimmen der Entfernung zur Ampel
- S3
- Erfassen und Bestimmen der angezeigten Ampelphase
- S4
- Bestimmen der Anzeigezeit der folgenden Ampelphase
- S5
- Ermitteln der Eigengeschwindigkeit
- S6
- Ermitteln der Wegmarke
- S7
- Darstellen der Wegmarke
- S8
- Ausgabe der Anhalteempfehlung
- D1
- Bilder einer Stereokamera
- D2
- Raddrehzahl
- DB
- Datenspeicher Anzeigezeit Gelbphasen
- E1
- Entscheidung, ob angezeigtes Lichtsignal ein Passiersignal ist
- 1
- Ampel
- 2
- Rotsignal
- 3
- Gelbsignal
- 4
- Grünsignal
- 5
- Haltelinie
- 6
- Kreuzungsbreite
- 7
- grüner Bereich zwischen Wegmarke und Ampel
- 8
- Wegmarke
- 9
- roter Bereich zwischen Wegmarke und Ampel
- 10
- Rahmen Frontscheibe
- 11
- Verkehrszeichen Geschwindigkeitsbegrenzung
- 12
- Fahrbahnmarkierung rechts (Randstreifen)
- 13
- Fahrbahnmarkierung links (Mittelstreifen)
