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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Spurhalteassistenz in einem Kraftfahrzeug, indem eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem Eingriffsignal zumindest einen Aktor einer Lenkung des Kraftfahrzeugs ansteuert.
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Aus der
DE 101 35 742 A1 ist hierzu ein Fahrerassistenzsystem bekannt, welches mittels einer Blickrichtungserkennung ermittelt, ob der Fahrer nicht auf die Straße blickt und für diesen Fall eine Hinderniserkennung oder eine Abstandsregelung aktiviert. Sobald der Fahrer wieder auf die Straße blickt, werden die Hinderniserkennung und die Abstandsregelung wieder deaktiviert.
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Aus der
DE 10 2011 085 825 A1 ist bekannt, den Fahrer eines Fahrzeugs bei mangelnder Aufmerksamkeit zu warnen. Hierzu kann der Fahrer beispielsweise mit Hilfe einer Innenraumkamera gefilmt und aus den Bilddaten ermittelt werden, ob der Fahrer aufmerksam ist. Hierbei wird überprüft, ob der Fahrer die Augen geschlossen oder offen hält oder ob sich der Fahrer zur Seite neigt.
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Aus der
DE 10 2009 041 187 A1 ist bekannt, Parameter eines Fahrerassistenzsystems zu adaptieren, falls eine Unaufmerksamkeit des Fahrers erkannt wird. Die Unaufmerksamkeit besteht in diesem Fall darin, dass der Fahrer seinen Blick länger als eine vorbestimmte Höchstzeitdauer vom Verkehrsgeschehen abwendet.
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Aus der
DE 10 2010 044 449 A1 ist bekannt, einen Fahrer mittels einer Fahrerkopfkamera einerseits und einer Innenraumkamera andererseits zu filmen und hieraus Bewegungsvektoren einer Bewegung des Fahrers abzuleiten.
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Aus der
DE 103 55 221 A1 ist ein Verfahren zum Erkennen von Unaufmerksamkeiten eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs bekannt, das die Unaufmerksamkeit zum einen anhand eines Müdigkeitsgrades und zum anderen anhand eines im Kraftfahrzeug geführten Gesprächs sowie vorgenommener Bedieneingriffe bewertet.
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Eine häufige Ursache für Spurabweichungen während einer Fahrt ist das Verreißen des Lenkrades beim Beugen des Fahrers in den Beifahrerbereich. Mit Verreißen ist hierbei gemeint, dass der Fahrer das Lenkrad des Kraftfahrzeugs dreht und so das Kraftfahrzeug auf der aktuell befahrenen Fahrbahnspur an den Fahrspurrand oder darüber hinaus führt, er das Kraftfahrzeug also nicht mehr fahrspurtreu oder kurz spurtreu führt. Eine Gefahr in solchen Situationen rührt vor allem daher, dass der Fahrer im Augenblick der aufkommenden Spurabweichung seine Aufmerksamkeit vom Verkehrsgeschehen weg hin zum Ort der Bewältigung der Aufgabe lenkt, infolge derer er die Positionsveränderung eingegangen ist, zum Beispiel, um Dinge aus dem Fußbereich des Beifahrers oder aus einem Handschuhfach zu entnehmen. Je größer das Kraftfahrzeug ist, desto weiter muss er sich hier dazu herüberbeugen, und umso mehr droht er dabei, das Lenkrad zu verreißen.
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Eine weitere gefährliche Situation besteht darin, dass der Fahrer versucht, etwas aus seiner Hosentasche zu entnehmen. Hierzu muss er sich vom Fahrersitz erheben, um sein Bein weit genug strecken zu können, damit er mit der Hand in die Hosentasche gleiten kann. Mit der anderen Hand hält er dabei meistens das Lenkrad. Verliert er nun das Gleichgewicht, so wird er reflexartig versuchen, sich am Lenkrad abzustützen, was ebenfalls zu einem Verreißen führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spurhalteassistenz für den Fall bereitzustellen, dass ein Fahrer durch Ändern seiner Körperhaltung ein Lenkrad des Kraftfahrzeugs zu verreißen droht.
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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 von der eingangs beschriebenen Spurhalteassistenz aus, bei welcher ein Steuergerät oder allgemein eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem Eingriffsignal zumindest einen Aktor einer Lenkung des Kraftfahrzeugs ansteuert. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass eine Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs die aktuelle Körperhaltung des Fahrers ermittelt. Mit Körperhaltung ist hierbei nicht eine einfache Handgeste gemeint, sondern insbesondere die räumliche Anordnung des Torsos und/oder die Position des Kopfes des Fahrers im Fahrgastraum. Eine Analyseeinrichtung des Kraftfahrzeugs überprüft oder ermittelt, ob die ermittelte Körperhaltung ein vorbestimmtes Toleranzkriterium verletzt. Dieses Toleranzkriterium beschreibt all diejenigen Körperhaltungen, die zum spurtreuen Führen des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind. Mit anderen Worten definiert das Toleranzkriterium richtige oder bestimmungsgemäße Körperhaltungen für das Führen des Kraftfahrzeugs. Sie können frei definiert sein und z. B. über das Beobachten von Testpersonen ermittelt werden. Diese Körperhaltungen sind hier auch als Standardkörperhaltungen bezeichnet.
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Wird das Toleranzkriterium verletzt, so bedeutet dies, dass der Fahrer gerade eine derartige Körperhaltung eingenommen hat, dass ein Verreißen des Lenkrades droht. Die Analyseeinrichtung erzeugt deshalb ein Eingriffsignal, welches das Verletzen des Toleranzkriteriums signalisiert. Dieses Eingriffsignal ist dann dasjenige Signal, welches die oben genannte Steuereinrichtung zum Ansteuern des zumindest einen Aktors der Lenkung des Kraftfahrzeugs veranlasst.
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Durch die Erfindung ist auch entsprechend ein Kraftfahrzeug mit einem Lenkrad zum Querführen des Kraftfahrzeugs sowie einer Steuereinrichtung zum Ansteuern zumindest eines Aktors bereitgestellt, der auf eine Lenkung des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einem Eingriffsignal einzuwirken ausgelegt ist. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug sind auch die beschriebene Analyseeinrichtung zum Ermitteln, ob die ermittelte Körperhaltung das Toleranzkriterium verletzt, sowie die Sensoreinrichtung zum eigentlichen Ermitteln der aktuellen Körperhaltung des Fahrers bereitgestellt. Durch das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug wird das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt.
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Die Sensoreinrichtung kann gemäß unterschiedlichen Weiterbildungen der Erfindung als einen jeweiligen Sensor zum Ermitteln der Körperhaltung eine Videokamera und/oder eine Infrarotkamera und/oder eine PMD-Kamera (PMD – Photonic Mixing Device) und/oder eine Stereokamera aufweisen. Eine Videokamera weist den Vorteil auf, dass die Person des Fahrers aufgrund von Helligkeits- und/oder Farbunterschieden in den Kamerabildern besonders robust segmentiert werden kann. Eine Infrarotkamera weist den Vorteil auf, dass der Fahrer auch im Dunkeln erkannt werden kann. Eine PMD-Kamera und eine Stereokamera weisen jeweils den Vorteil auf, dass auch Tiefeninformationen ermittelt werden, durch welche die Lage des Körpers des Fahrers im Fahrgastraum besonders zuverlässig ermittelt wird.
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In besonders vorteilhafter Weise ist zumindest ein Sensor der Sensoreinrichtung in einem Dachmodul des Kraftfahrzeugs angeordnet, so dass dieser Sensor den Fahrer von oben vom Dachhimmel aus abbildet. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine Verdeckung des Fahrers mit einer besonders geringen Wahrscheinlichkeit gegeben.
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Um die Körperhaltung des Fahrers auf der Grundlage einer Kamera zu ermitteln, wird in vorteilhafter Weise auch eine Bilderkennungseinrichtung bereitgestellt. Die Bilderkennungseinrichtung kann dann beispielsweise auf der Grundlage der Funktionsbibliothek „Kinetic® for Windows” des Unternehmens Microsoft® ermittelt werden. Allgemein kann vorgesehen sein, in die Kamerabilder ein Körpermodell, beispielsweise ein Skelettmodell, einzupassen, so dass dann auf der Grundlage von Parameterwerten der Parameter des Körpermodells eine numerische Beschreibung der aktuellen Körperhaltung bereitstellt.
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Das genannte Toleranzkriterium besagt gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, dass der Fahrer sich mit seinem Oberkörper in einem vorbestimmten Raumbereich über dem Fahrersitz befinden muss. Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird entsprechend durch die Analyseeinrichtung das Eingriffsignal erzeugt, falls die Analyseeinrichtung anhand der ermittelten Körperhaltung erkennt, dass sich der Fahrer in einen vorbestimmten Beifahrerbereich neben dem Fahrersitz hineinbeugt. Beispielsweise kann eine virtuelle Trennebene zwischen dem Fahrersitz und dem Beifahrersitz definiert sein und das Eingriffsignal erzeugt werden, falls der Fahrer den Kopf und/oder eine Schulter und/oder einen Brustbereich durch diese Ebene hindurch bewegt. Das Hineinbeugen in den Beifahrerbereich ist ein besonders kritischer Zustand, weil der Fahrer hierdurch eine Raumlage-Orientierung verliert, die er benötigt, um auch ohne Betrachtung der Straße und visuelle Orientierung am Straßenrand das Lenkrad für ein spurtreues Führen des Kraftfahrzeugs korrekt auszurichten.
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Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass das Toleranzkriterium vorgibt, dass ein Winkel zwischen einer Symmetrielinie eines Körpers des Fahrers einerseits und Parallelen zur Fahrzeughochachse des Kraftfahrzeugs andererseits kleiner als ein vorbestimmter Maximalwinkel ist. Insbesondere schneidet die besagte Parallele die Symmetrielinie. Der Maximalwinkel kann beispielsweise 20 Grad oder 15 Grad oder 10 Grad betragen. Die Symmetrielinie des Körpers kann beispielsweise durch eine Form der Wirbelsäule definiert sein oder durch eine Verbindungslinie, welche einen Beckenmittelpunkt und einen Körpermittelpunkt zwischen den Schultern oder im Kopf des Fahrers verbindet. Wenn sich der Fahrer also beispielsweise in den Beifahrerbereich beugt oder etwas aus einer Hosentasche hervorkramt, so sitzt er dabei schräg im Fahrersitz, was bei dieser Weiterbildung erkannt wird. Dieses schräge Sitzen kann ebenfalls zum Verlust der Raumlage-Orientierung führen. Des Weiteren ist ein Verlust des Gleichgewichts möglich, was den Fahrer reflexartig zu einem Rucken am Lenkrad verleiten kann.
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Eine andere Möglichkeit, die Körperhaltung des Fahrers zu ermitteln, besteht darin, dass das Toleranzkriterium vorgibt, dass ein durch ein Körpergewicht des Fahrers auf einen Fahrersitz des Kraftfahrzeugs wirkender Druck auf einen vorbestimmten Bereich des Fahrersitzes verteilt und/oder symmetrisch wirken muss. Mit anderen Worten wird also eine Druckverteilung und/oder Druckverlagerung am Fahrersitz erfasst. Wenn der Druckschwerpunkt und damit der Körperschwerpunkt nicht mittig oder zumindest in einem vordefinierten mittigen Bereich auf dem Fahrersitz verteilt ist, sondern beispielsweise an einem Rand des Fahrersitzes, so ist dies ebenfalls ein deutlicher Hinweis darauf, dass die Körperhaltung des Fahrers nicht eine Standardkörperhaltung ist. Die nötigen Drucksensoren können beispielsweise in einem Polster des Fahrersitzes integriert sein.
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Wie bereits ausgeführt, kann durch die Steuereinrichtung mittels des Ansteuerns des zumindest einen Aktors ein eigenständiges Korrigieren der Querführung zur Spurhaltung z. B. mittels einer Überlagerungslenkung bewirkt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung durch das Ansteuern des zumindest einen Aktors die Spurhaltung durch Gegendruckaufbau am Lenkrad bewirkt, wodurch sich der vorteilhafte zusätzliche Effekt ergibt, dass der Fahrer gestützt wird, wenn er beispielsweise durch einen Gleichgewichtsverlust oder beim Hinüberlehnen in den Beifahrerbereich unbewusst oder durch Ausrutschen sein Körpergewicht teilweise auf das Lenkrad überträgt.
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Die Steuereinrichtung wirkt gemäß einer Weiterbildung der Erfindung durch das Ansteuern des zumindest einen Aktors einer durch die Positionsänderung seitens des Fahrers bewirkten oder bevorstehenden Drehlageveränderung des Lenkrades entgegen. Der Aktor kann hierbei ein auf die Lenkachse des Lenkrades wirkender Aktor sein, wie er beispielsweise durch eine Überlagerungslenkung bereitgestellt sein kann. Der zumindest eine Aktor kann auch durch einen Spurhalteassistenten, der lediglich vor dem drohenden oder bevorstehenden Verlassen der aktuellen Fahrbahnspur warnt, oder auch durch eine aktive Spurhalteunterstützung bereitgestellt sein, welche selbsttätig eine Querführung des Kraftfahrzeugs durchführt, um das Kraftfahrzeug auf der aktuellen Fahrbahnspur zu halten. Es kann auch vorgesehen sein, mittels eines Aktors einen Drehwiderstand des Lenkrades zu erhöhen, so dass eine im Verhältnis oder Vergleich zur inaktiven Spurhalteassistenz größere Kraft zum Drehen des Lenkrades notwendig ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise beispielsweise bei einem Gleichgewichtsverlust des Fahrers diesem eine Stütze über das Lenkrad geboten werden, ohne dass es hierdurch zum Verreißen kommt.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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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 der Fig. ist von einem Kraftfahrzeug 10 ein Fahrgastraum 12 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 10 kann beispielsweise ein Kraftwagen, wie beispielsweise ein Personenkraftwagen, sein. Gezeigt sind ein Lenkrad 14, ein Fahrersitz 16, eine Klappe 18 eines Handschuhfaches mit einem Griff 20 der Klappe 18 zum Öffnen des Handschuhfaches sowie eine Windschutzscheibe oder Frontscheibe 22. Durch die Frontscheibe 22 hindurch erkennt man eine Straße 24 mit der von dem Kraftfahrzeug 10 momentan befahrenen Fahrbahnspur 26, einer Nachbarspur 28 und den Fahrbahnbegrenzungslinien 30.
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Das Kraftfahrzeug 10 weist ein Spurhalteassistenzsystem 32 auf, das eine Steuereinrichtung 34, beispielsweise einen Mikrocontroller oder eine andere Prozessoreinrichtung und/oder ein Programmmodul für beispielsweise ein Steuergerät oder eine andere Prozessoreinrichtung, umfassen kann. Zu dem Spurhalteassistenzsystem 32 kann auch beispielsweise ein Aktor 36 gehören, welcher dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem Steuersignal S1 der Steuereinrichtung 34 ein Drehmoment beispielsweise auf eine Welle 38 des Lenkrades 14 zu erzeugen und hierdurch das Lenkrad 14 zu drehen oder einer von einem Fahrer verursachten Drehkraft entgegenzuwirken. Das Spurhalteassistenzsystem 32 kann auch eine Querführungseinrichtung 40 umfassen, die dazu ausgelegt sein kann, in Abhängigkeit von einem Steuersignal S2 der Steuereinrichtung 34 eine Querführung des Kraftfahrzeugs 10 selbsttätig durchzuführen. Sie kann in an sich aus dem Stand der Technik bekannter Weise ausgestaltet sein.
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Zu dem Spurhalteassistenzsystem 32 kann auch eine Sensoreinrichtung 42 gehören, die beispielsweise eine Kamera 43, beispielsweise eine PMD-Kamera, umfassen kann, die beispielsweise in einem Dachmodul 44 des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein kann. Die Sensoreinrichtung 42 kann Sensorsignale, beispielsweise Videosignale V, erzeugen, welche an die Steuereinrichtung 34 übertragen werden.
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Zu der Sensoreinrichtung 42 können auch Drucksensoren 46 gehören, welche beispielsweise in den Fahrersitz 16 integriert sein können. Die Drucksensoren 46 können beispielsweise eine Druckverteilung auf einer Sitzfläche 48 des Fahrersitzes 16 durch ein Drucksignal D an die Steuereinrichtung 34 signalisieren.
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Eine Analyseeinrichtung A des Spurhalteassistenzsystem 32, beispielsweise ein Programmmodul, kann dazu ausgelegt sein, die Sensorsignale der Sensoreinrichtung 42, also beispielsweise die Videosignale V und die Drucksignale D, zu empfangen und daraus die Körperhaltung des Fahrers zu ermitteln. Die Analyseeinrichtung signalisiert durch ein Eingriffsignal E, dass die ermittelte Körperhaltung des Fahrers außerhalb des Toleranzbereiches liegt.
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In dem gezeigten Beispiel kann die Analyseeinrichtung A ein Skelettmodell 50 beispielsweise auf Grundlage der Videodaten V ermittelt haben. In der Fig. ist anstelle des Fahrers dessen Skelettmodell 50 dargestellt, wie es durch die Analyseeinrichtung A gebildet worden sein kann.
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Der Fahrer versucht in dem Beispiel gerade, sich während der Fahrt mit dem Kraftfahrzeug 10 zu der Klappe 18 des Handschuhfaches hinüberzubeugen und die Klappe 18 mit dem Griff 20 zu öffnen. Er neigt sich hierbei schräg zu einem Beifahrerbereich 52 hinüber, um mit seinem Arm den Griff 20 zu erreichen. Hierbei besteht die Gefahr, dass der Fahrer unbewusst oder aufgrund eines Gleichgewichtsverlustes das Lenkrad 14 dreht und hierdurch das Kraftfahrzeug 10 nicht mehr spurgetreu auf der aktuellen Fahrbahnspur 26 führt, sondern auf einem Abweichkurs 54 beispielsweise zur rechten Fahrbahnbegrenzungslinie 30 hin abgelenkt wird.
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Die Analyseeinrichtung A erkennt anhand des Skelettmodells 50 und/oder der übrigen Sensorsignale der Sensoreinrichtung 42 die Positionsänderung des Fahrers aus der bestimmungsgemäßen Standardkörperhaltung heraus in die durch das Skelettmodell 50 veranschaulichte Schräglage. Die Positionsänderung ist derart stark, dass der Fahrer einen Toleranzbereich für mögliche Körperhaltungen verlässt, die als sicher zum spurtreuen Führen des Kraftfahrzeugs 10 angesehen werden, also zum Führen des Kraftfahrzeugs in der Art, dass der Fahrer jederzeit gefahrlos eine Korrektur der Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs 10 vornehmen kann. Da der Fahrer nun eine Körperhaltung außerhalb des Toleranzbereichs aufweist, erzeugt die Analyseeinrichtung A ein Eingriffsignal E für die Steuereinrichtung 34, damit eine Spurhaltung beispielsweise durch Gegendruckaufbau am Lenkrad 14 bewirkt wird.
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Hierzu erzeugt die Steuereinrichtung 34 in Abhängigkeit von dem Eingriffsignal E z. B. das Steuersignal S1. Zusätzlich oder alternativ dazu kann in Abhängigkeit von dem Eingriffsignal E zum eigenständigen Korrigieren der Querführung und damit zur Spurhaltung mittels der Querführungseinrichtung 40 das Steuersignal S2 erzeugt werden.
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Der Toleranzbereich kann zum Beispiel besagen, dass ein Winkel W zwischen einer Körpermittenlinie 56 und einer Parallelen 58 zur Fahrzeughochachse kleiner als ein Maximalwinkel sein muss. Es kann beispielsweise auch eine virtuelle Ebene 60 definiert sein, die der Fahrer beispielsweise nicht mit einer Schulter und/oder mit dem Kopf durchstoßen darf, wenn er innerhalb des Toleranzbereiches bleiben soll. Die virtuelle Ebene 60 kann beispielsweise parallel zu oder identisch mit der durch die Fahrzeuglängsachse und die Fahrzeughochachse aufgespannte Ebene sein.
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Die Erkennung einer Abweichung der Körperhaltung von den Standardkörperhaltungen, also das Verlassen des Toleranzbereiches, kann beispielsweise auch mittels einer Gestenerkennungseinrichtung erkannt werden, wie sie in einem Kraftfahrzeug beispielsweise für die Gestensteuerung bereitgestellt sein kann. Gestenerkennungen dieser Art sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt.
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Insgesamt ist durch das Beispiel gezeigt, wie mittels der Erfindung eine Identifikation einer möglichen Spurabweichung durch Beugen des Fahrers in einen Beifahrerbereich erkannt werden kann und die Spurabweichung vermieden werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10135742 A1 [0002]
- DE 102011085825 A1 [0003]
- DE 102009041187 A1 [0004]
- DE 102010044449 A1 [0005]
- DE 10355221 A1 [0006]
