DE102013220662A1

DE102013220662A1 - Verfahren zur Erkennung von Verkehrssituationen beim Betrieb eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013220662A1
Application number: DE201310220662
Authority: DE
Inventors: Stefan Hegemann; Matthias Komar; Stefan Lüke
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH; Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH; Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2015-04-16
Also published as: WO2015055185A1

Abstract

Ein Verfahren zur Erkennung von Verkehrssituationen beim Betrieb eines Fahrzeugs (1) auf einer mehrere Fahrspuren (15A, B, C) aufweisenden Straße (14) umfasst folgende Merkmale:
– Mit Hilfe einer fahrzeugseitigen Sensorik (3) werden verschiedene Umgebungsdaten, betreffend
– einen Status einer Signalanlage (13),
– eine Straßenbegrenzung (17),
– eine Fahrspurbegrenzung (18),
– mindestens eine weitere Markierung (19A, B, C) auf der Straße (14) optisch erfasst,
– unter Nutzung der mittels der Sensorik (3) erfassten Umgebungsdaten wird eine Relation zwischen dem Status des Fahrzeugs (1), welcher zumindest die Angabe der vom Fahrzeug (1) genutzten Fahrspur (15A, B, C) umfasst, und dem für diesen Fahrzeugstatus gültigen Status der Signalanlage (13) hergestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion und Auswertung von Situationen im Straßenverkehr, wobei sich ein Fahrzeug auf einer mehrere Fahrspuren umfassenden Straße befindet und eine von Verkehrsteilnehmern zu beachtende Signalanlage wechselnde Signale aussendet. Weiter betrifft die Erfindung ein zur Durchführung eines solchen Verfahrens ausgebildetes, zum Einbau in ein Fahrzeug vorgesehenes Signalanlagenerkennungssystem.
Aus der DE 10 2004 019 337 A1 ist ein Assistenzsystem für Kraftfahrzeuge bekannt, welches verschiedene die Fahrsituation und Umgebung eines Fahrzeugs betreffende Daten derart miteinander verknüpft, dass ein auf die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs bezogenes Ausgangssignal erzeugbar ist. Das Assistenzsystem umfasst ein Kamerasystem und ist beispielsweise in der Lage, ein vorausfahrendes Fahrzeug oder das Überfahren der Mittellinie zu erkennen. An Kreuzungen sind auch Ampeln einschließlich der Ampelfarbe erkennbar. Daten eines Navigationssystems können in das Assistenzsystem einbezogen werden. Auf Basis solcher Daten kann der Fahrer beispielsweise vor einer Kurve über eine Klassifizierung der Kurve informiert werden. Sofern von dem Assistenzsystem eine Warnung an den Fahrer ausgegeben wird, geschieht dies in akustischer, visueller und/oder haptischer Form.
Die DE 10 2007 029 482 A1 offenbart ein Fahrerassistenzsystem mit Anfahrhinweisfunktion. Ein Anfahrhinweis, welcher unter anderem mittels eines Head up Displays gegeben werden kann, wird beispielsweise ausgelöst, wenn sich ein Vorderfahrzeug in Bewegung setzt. Auch bei einer mit einer Videokamera erkannten Ampelumschaltung auf grün kann ein Anfahrhinweis gegeben werden. Auf das Verhalten des Fahrerassistenzsystems bei größeren Kreuzungen mit einer Vielzahl an Ampeln wird in der DE 10 2007 029 482 A1 nicht eingegangen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickeltes sensorbasiertes fahrzeuggestütztes Assistenzsystem anzugeben, welches den Fahrer auch bei komplexeren Umgebungsbedingungen, auf Straßen mit mehreren Fahrspuren in derselben Richtung und Signalanlagen mit fahrspurspezifischen Anzeigen, insbesondere nebeneinander angeordneten Ampeln für verschiedene Fahrspuren, mit hoher Zuverlässigkeit unterstützt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Erkennung von Verkehrssituationen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein fahrzeugbasiertes Signalanlagenerkennungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
Das Verfahren basiert auf einer optischen Sensorik, welche in ein Fahrzeug eingebaut oder an das Fahrzeug angebaut ist. Das zur Durchführung des Verfahrens ausgebildete Signalanlagenerkennungssystem umfasst neben der optischen Sensorik eine ebenfalls fahrzeugbasierte Auswerteeinheit. Das Verfahren ist für Verkehrssituationen vorgesehen, in welchen innerhalb einer Straße mehrere Fahrspuren für dieselbe Fahrtrichtung existieren und eine Signalanlage, landläufig als Ampel bezeichnet, für einzelne Fahrspuren spezifische Signale anzeigt. Die optische Sensorik wird in einer solchen Verkehrssituation genutzt, um zum einen den Status der Signalanlage und zum anderen, damit logisch verknüpft, einen Status des Fahrzeugs zu erfassen. Von der Auswerteeinheit verarbeitete Daten, welche den aktuellen Status des Fahrzeugs angeben, umfassen hierbei zumindest die Angabe, welche Fahrspur vom Fahrzeug genutzt wird.
Daten, die den Status der Signalanlage betreffen, zählen zu optisch erfassten Umgebungsdaten, welche weiterhin ebenfalls mit der optischen Sensorik des Fahrzeugs erfasste Daten einschließen, die die Straßenbegrenzung, die Fahrspurbegrenzung, sowie mindestens eine auf dem Straßenbelag angebrachte weitere Markierung neben der Fahrspurbegrenzung, insbesondere Richtungspfeile, betreffen. Zum Status der Signalanlage zählen neben den beleuchteten Signalfarben (rot, gelb, grün) auch Richtungspfeile der Signalanlage, sowohl Pfeile in den Signalen als auch statische (Rechts-)Abbiegepfeile. Durch die Fusion der unterschiedlichen Daten wird festgestellt, welche fahrspurspezifische Anzeige der Signalanlage für das Fahrzeug gilt. Durch die Berücksichtigung des Status über die aktuell genutzte Fahrspur bei der Interpretation der Anzeige der Signalanlage ist daher eine verbesserte, zuverlässige Erkennung von Verkehrssituationen auch bei mehrspurigen Fahrbahnen und/oder komplexen Signalanlagen mit mehreren einzelnen Ampeln erreicht. Auf Basis dieser Angaben über die tatsächliche aktuelle Situation werden dann von einem Fahrerassistenzsystem zielgerichtete Maßnahmen eingeleitet.
Bei der Fusion, also dem Abgleich und der Zusammenführung der unterschiedlichen Daten wird insbesondere auch ein seitlicher Versatz zwischen der Sensorik, also einem optischen Sensor, und den erkannten Objekten in der Umgebung berücksichtigt. Hieraus werden Rückschlüsse auf die aktuelle Fahrspur des eigenen Fahrzeuges gezogen. Insbesondere wird dadurch auch ein grobes Umfeldmodell, insbesondere mit der Positionierung des eigenen Fahrzeuges darin erzeugt. Hierbei werden dem eigenen Fahrzeug daher eine spezielle Fahrspur sowie ein oder maximal zwei Ampelsignale zugeordnet.
Die korrekte Zuordnung zwischen einer erkannten Einzelanzeige der Signalanlage und der vom Fahrzeug genutzten Fahrspur ermöglicht vorzugsweise die Ausgabe eines exakt auf die aktuelle Verkehrssituation zugeschnittenen Ausgangssignals im Fahrzeug. Bei dem Ausgangssignal handelt es sich gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung um ein vom Fahrer wahrnehmbares, beispielsweise optisches oder akustisches Signal. Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante handelt es sich bei dem Ausgangssignal um einen automatischen Eingriff in die Fahrzeugsteuerung, insbesondere in die Motor- und/oder Getriebesteuerung, gegebenenfalls auch um einen Eingriff in eine elektromechanische Lenkung. Hierdurch wird die Sicherheit erhöht, da beispielsweise bei der Erkennung einer für die aktuelle Fahrspur gültigen roten Ampel ein entsprechendes Warnsignal oder ein Eingriff in die Motorsteuerung erfolgt, um ein Überfahren der roten Ampel zu verhindern. Auch kann durch das Ausgangssignal ein Anfahrsignal abgegeben werden, um zu signalisieren, dass für die Fahrspur die Ampel auf grün umgeschaltet hat.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird durch die fahrzeuggestützte optische Sensorik nicht nur ein Leuchtsignal der Signalanlage, sondern auch ein zugehöriges gleichbleibendes Symbol, insbesondere ein Richtungspfeil, detektiert. Hierbei wird auch ein räumlicher und logischer Zusammenhang zwischen einem Leuchtsignal und einem unveränderlichen Signal erkannt. Das unveränderliche Signal kann beispielsweise in Form eines grünen Pfeils an einer Ampel gegeben sein. Ein zusätzlich zu einer Ampel installiertes oder direkt auf einer Ampel befindliches Symbol wird in vorteilhafter Weise durch das Signalanlagenerkennungssystem auch mit einer auf der Fahrbahn befindlichen Markierung in eine logische Verbindung gebracht.
Zusätzlich zur Angabe, auf welcher Fahrspur sich das Fahrzeug befindet, werden weiterhin vorzugsweise eine Vielzahl weiterer fahrzeugspezifischer Angaben im Rahmen des Verfahrens zur Erkennung der Verkehrssituation genutzt. Beispielhaft sind in diesem Zusammenhang die Geschwindigkeit und Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs, die Querbeschleunigung und die Gierrate des Fahrzeugs, Pedalstellungen und -betätigungsgeschwindigkeiten, der Lenkeinschlag sowie die Blinkerbetätigung zu nennen. Anhand dieser fahrzeugspezifischen Angaben lässt sich eine verbesserte Aussage über die aktuelle Verkehrssituation und dem Status des Fahrzeuges treffen. So wird beispielsweise die Erkennung einer Rechts-Abbiegefahrspur durch einen gesetzten Blinker und/oder durch einen Lenkeinschlag verifiziert.
Im Unterschied zu fahrzeugspezifischen Daten, deren Erfassung eine Vielzahl von Sensoren erfordert, werden die optisch erfassten Umgebungsdaten vorzugsweise mittels ein und derselben optischen Sensorik aufgenommen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung werden die Umgebungsdaten sowie die den Status des Fahrzeugs betreffenden Daten mit Daten eines Navigationssystems verknüpft. Die ermittelten Informationen werden daher beispielsweise mit denen des Navigationssystems abgleichen und verifiziert und/oder umgekehrt. So wird beispielsweise anhand der Informationen des Navigationssystems überprüft, ob die Anzahl der detektierten Fahrspuren übereinstimmt. Bei einer Diskrepanz zwischen den Daten des Navigationssystems und einem erfassten Status der Umgebungsdaten wird vorzugsweise ein Algorithmus zur Erfassung der Fahrspuren nochmals gestartet bzw. ein verfeinerter Algorithmus wird gestartet, um eine gesicherte Information über die aktuelle Verkehrssituation zu erhalten. Allgemein wird bei einer Diskrepanz, also dem Erkennen einer Abweichung zwischen dem erfassten Status der Signalanlage und den erfassten Fahrspuren ein ergänzender Algorithmus gestartet, der speziell zur Erkennung von Ampeln der Signalanlage ausgebildet ist. Eine solche Diskrepanz liegt vor, wenn beispielsweise lediglich eine Linksabbiege-Ampel, jedoch zugleich eine Geradeaus-Fahrspur erkannt wird.
Umgekehrt werden vorzugsweise aktuelle Navigationshinweise an den Fahrer überprüft und ggf. korrigiert, beispielsweise wenn der Fahrer erkennbar von einer vorgegebenen, vom Navigationsgerät ermittelten Route abweicht.
Zweckdienlicherweise werden hierbei Plausibilitäts- und Wahrscheinlichkeitsbetrachtungen insbesondere in komplexen Verkehrssituationen vorgenommen, in welchen sich aus verschiedenen Quellen stammende Daten ergänzen und im Einzelfall auch widersprechen können. Verschiedene Einzelanzeigen einer Signalanlage sind regelmäßig für den Fahrer in einer speziellen Fahrsituation von unterschiedlicher Relevanz. Durch die zusätzliche Heranziehung von Navigationsdaten ist die Relevanz von Statusinformationen der Signalanlage mit erhöhter Zuverlässigkeit klassifizierbar. Das Signalanlagenerkennungssystem hat damit auf Basis mannigfaltiger Informationen die Möglichkeit, aus verschiedenen möglichen Signalen dasjenige Signal zu selektieren und fahrzeugintern auszugeben, welches mit der größten Wahrscheinlichkeit der tatsächlichen Verkehrssituation angepasst ist.
In bevorzugter Weiterbildung wird bei Erkennen einer mehrspurigen Fahrbahn oder bei Erkennen einer Diskrepanz zwischen der Signalanlage und den erfassten Fahrspuren ein zusätzlicher Erkennungsalgorithmus zur Identifizierung von Ampeln der Signalanlage gestartet. Dies beruht auf der Überlegung, dass bei mehrspurigen Fahrbahnen vor einer Signalanlage üblicherweise mehrere fahrspurspezifische Ampeln angeordnet sind. Über den zusätzlichen Erkennungsalgorithmus wird mit einem – im Vergleich zu einem Standardalgorithmus – ggf. rechenintensiveren und aufwändigeren Algorithmus nach mehreren Ampeln für unterschiedliche Fahrspuren gesucht.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
1 in einem Blockdiagramm die Verarbeitung von Daten in einem Signalanlagenerkennungssystem eines Fahrzeugs,
2 ausschnittsweise eine aus einem Fahrzeug betrachtete Kreuzungssituation in einer schematisierten perspektivischen Ansicht,
3 in einer symbolisierten Darstellung ein Fahrzeug mit einem Signalanlagenerkennungssystem.
In den nachfolgenden Erläuterungen wird stets auf alle drei Figuren Bezug genommen. Ein Fahrzeug 1, nämlich ein in 3 erkennbarer Personen- oder Lastkraftwagen, dessen Fahrtrichtung mit F bezeichnet ist, befindet sich in der in 2 skizzierten Verkehrssituation und nutzt hierbei ein Signalanlagenerkennungssystem als Assistenzsystem, dessen Funktion in 1 veranschaulicht ist.
Wesentliche Komponenten des Signalanlagenerkennungssystems 2 sind eine fest mit dem Fahrzeug 1 verbundene Sensorik 3, eine deren Signale verarbeitende Auswerteeinheit 4, sowie eine von der Auswerteeinheit 4 angesteuerte Aktorik 5 und Ausgabeeinheit 6. Bei der Ausgabeeinheit 6 handelt es sich beispielsweise um einen am Armaturenbrett des Fahrzeugs 1 angebrachten Bildschirm und/oder um ein akustisches Ausgabegerät. Das Fahrzeug 1, welches durch einen Motor 7, nämlich Verbrennungs- und/oder Elektromotor angetrieben ist, verfügt ferner über ein Navigationsgerät 8, welches in einem globalen Ortungssystem wie GPS nutzbar ist und mit der Auswerteeinheit 4 des Signalanlagenerkennungssystems 2 verbunden ist. Die an die Auswerteeinheit 4 angeschlossene Aktorik 5 ist unter anderem zum Eingriff in die Lenkung 9 des Fahrzeugs 1 ausgebildet.
Bei der Sensorik 3 handelt es sich um eine Kamera oder um eine mehrere Kameras umfassende optische Detektionsvorrichtung. Von der Sensorik 3 gelieferte Daten werden von mehreren Detektionsmodulen M1, M2, M3, M4 verarbeitet, welche in die Auswerteeinheit 4 integriert sind und nicht notwendigerweise physikalisch voneinander getrennt sind.
Beim Detektionsmodul M1 handelt es sich um eine Signalanlagendetektion, welche zum einen den Status einer einzelnen Ampel 10, 11, 12 erkennen kann, zum anderen aber auch für die Auswertung mehrerer gleichzeitig erfassbarer Ampelanzeigen geeignet ist. Die Gesamtheit der Ampeln 10, 11, 12 wird als Signalanlage 13 bezeichnet. Auch Richtungspfeile auf einer Ampel 10, 12, wie in 2 beispielhaft gezeigt, werden durch das Detektionsmodul M1 erkannt. Ebenso werden gegebenenfalls auf Ampeln dargestellte Piktogramme, beispielsweise Fußgänger oder Radfahrer, durch das Detektionsmodul M1 der Auswerteeinheit 4 erfasst. Auch Signale von Ampeln mit nur zwei Farben werden durch das Detektionsmodul M1 korrekt interpretiert.
Jedes der mit dem Detektionsmodul M1 zusammenwirkenden Detektionsmodule M2 bis M4 verarbeitet Informationen, die direkt von einer Straße 14 oder an die Straße 14 angrenzenden Bereichen ablesbar sind. Hierbei wird unterschieden zwischen die Begrenzung der Straße 14 betreffenden, mit dem Detektionsmodul M2 aufgenommenen Daten, die Begrenzung einer aktuell genutzten Fahrspur 15A, B, C betreffenden Daten, welche mit dem Detektionsmodul M3 verarbeitet werden, sowie Straßenmarkierungen betreffenden Daten, welche durch das Detektionsmodul M4 verarbeitet werden.
Das Detektionsmodul M1, das heißt die Signalanlagendetektion, ist dazu ausgebildet, jede der in 2 sichtbaren Ampeln 10, 11, 12 zu erfassen und zu interpretieren. Die in 2 andeutungsweise dargestellte Straße 14 weist in derjenigen Richtung, in der sich das Fahrzeug 1 bewegt, drei Fahrspuren 15A, 15B, 15C auf, nämlich eine linke Fahrspur 15A für Linksabbieger, eine mittlere Fahrspur 15B für geradeaus und eine rechte Fahrspur 15C für Rechtsabbieger. In der Verkehrssituation nach 2 leuchtet die für Linksabbieger gültige Ampel 10 rot, während die für Geradeausfahrt gültige Ampel 11 grün anzeigt und die für Rechtsabbieger gültige Ampel 12 rot anzeigt.
Mit Hilfe des Detektionsmoduls M2, das heißt der Straßenbegrenzungsdetektion, werden Straßenbegrenzungen 17 erfasst. Ebenso ist das Detektionsmodul M2 dazu in der Lage, gegebenenfalls vorhanden Randsteine, Sperrflächen, Freiräume sowie Grasflächen als solche zu erkennen. Die Detektionsmöglichkeiten des Detektionsmoduls M2 werden ergänzt durch Möglichkeiten, welche das Detektionsmoduls M3, das heißt die Fahrspurbegrenzungsdetektion, bietet. Mit dieser werden nicht nur Fahrbahnbegrenzungen 18, welche Fahrspuren 15A, B, C voneinander abgrenzen, erkannt, sondern beispielsweise auch durchgehende Linien von unterbrochenen Linien unterschieden. Darüber hinaus ist mittels des Detektionsmoduls M3 auch feststellbar, ob ein Wechsel der Fahrspur nur in einer einzigen Richtung zulässig ist. Das Detektionsmodul M3 stellt somit eine Verfeinerung des Detektionsmoduls M2 dar. Die softwaretechnische Umsetzung der Detektionsmodule M2, M3 innerhalb der Auswerteeinheit 4 ist in Form einer beliebigen Anzahl an Softwaremodulen, welche nicht zwangsläufig zwei beträgt, möglich. Entsprechendes gilt für das Detektionsmodul M4 und ein Daten des Navigationsgerätes 8 verarbeitendes Navigationsmodul NM, welches ebenfalls in die Auswerteeinheit 4 integriert ist.
Das zur Straßenmarkierungsdetektion ausgebildete Detektionsmodul M4, welches ebenso wie die Detektionsmodule M1, M2, M3 von der optischen Sensorik 3 gelieferte Daten auswertet, erkennt Straßenmarkierungen 19A, B, C, welche sich auf den Fahrspuren 15A, B, C befinden. Bei den Straßenmarkierungen 19A, B, C handelt es sich um Richtungspfeile, die die auf den jeweiligen Fahrspuren 15A, B, C erlaubten Fahrtrichtungen anzeigen.
Durch Fusion der von den Detektionsmodulen M1, M2, M3, M4 gelieferten Daten wird mittels der Auswerteeinheit 4 eindeutig erkannt, auf welcher der Fahrspuren 15A, B, C sich das Fahrzeug 1 befindet und welches Signal oder welche Signale, insbesondere Ampelsignal, aktuell für das Fahrzeug 1 Gültigkeit hat. Die vielfältigen Funktionen der Detektionsmodule M1, M2, M3, M4 werden ergänzt durch das Navigationsmodul NM, welches den Standort des Fahrzeugs 1 bestimmt und die Standortinformation mit Informationen einer digitalen Karte, welche in der Auswerteeinheit 4 gespeichert oder durch die Auswerteeinheit 4 abrufbar und/oder aktualisierbar ist, verknüpft.
Vorzugsweise wird dabei auch ein seitlicher, lateraler Versatz zwischen der Sensorik 3 und dem erfassten Umgebungs-Objekt, wie beispielsweise Richtungspfeil 19a, 19b, 19c und/oder Position der jeweiligen Ampel 10, 11, 12 bestimmt. Die Ermittlung des lateralen Versatzes dient zur zusätzlichen Verifizierung der aktuellen Fahrspur des eigenen Fahrzeuges. Bei der Fusion werden schließlich die ermittelte gültige Fahrspur 15a, 15b, 15c mit dem für die jeweilige Fahrspur gültigen Ampeln 10, 11, 12 verknüpft. Befindet sich beispielsweise das Fahrzeug auf der mittleren Fahrspur 15b, so wird ein lateraler Versatz zwischen der Sensorik 3 und den beiden Abbiegepfeilen 19a, 19c erfasst, wodurch die mittlere Fahrspur 15 als die genutzte Fahrspur ermittelt bzw. verifiziert wird.
Die Genauigkeit des Navigationsmoduls NM reicht möglicherweise nicht aus, um die Position des Fahrzeugs 1 auf der Straße 14 derart genau zu bestimmen, dass angegeben werden kann, welche der Fahrspuren 15A, B, C das Fahrzeug 1 benutzt. Die vom Navigationsmodul NM bereitgestellten Daten werden daher mit den optisch aufgenommenen Umgebungsdaten, welche von den Detektionsmodulen M1, M2, M3, M4 bereitgestellt werden, in Echtzeit, das heißt ohne technisch relevante Verzögerungen, verknüpft.
Durch die gekoppelte Nutzung der Detektionsmodule M1, M2, M3, M4 und des Navigationsmoduls NM wird eine Zuverlässigkeit in der Positionsbestimmung erreicht, die weder durch die Detektionsmodule M1, M2, M3, M4 allein, noch durch das Navigationsmodul NM allein erreichbar wäre. Die Angabe, auf welcher der Fahrspuren 15A, B, C sich das Fahrzeug 1 befindet, zählt zu Daten, welche den Status des Fahrzeugs 1 angeben. Im Unterschied hierzu werden sämtliche Daten, die Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs 1 liefern, als Umgebungsdaten bezeichnet. Die Sensorik 3 trägt zur Bestimmung des Status des Fahrzeugs 1 bei und liefert zugleich Umgebungsdaten, welche hinsichtlich ihrer Bedeutung für den Status des Fahrzeugs 1 permanent ausgewertet werden.
Hinsichtlich der Umgebungsdaten findet in vorteilhafter Weise ein über die Optimierung der Positionsbestimmung hinausgehender Abgleich zwischen den optisch durch die Sensorik 3 erkannten Daten und den vom Navigationsgerät 8 gelieferten Daten statt. So kann beispielsweise die Anzahl der laut Navigationsgerät 8 vorhanden Fahrspuren 15A, B, C mit der Anzahl der optisch erkannten Fahrspuren 15A, B, C verglichen werden. Ein Eingriff in die Steuerung des Fahrzeugs 1, wie er im Folgenden noch näher erläutert wird, kann beispielsweise an die Voraussetzung gekoppelt sein, dass sämtliche Informationsquellen, die durch die Auswerteeinheit 4 genutzt werden, insbesondere die Sensorik 3 und das Navigationsgerät 8, übereinstimmende Daten liefern.
Das Navigationsmodul NM wird darüber hinaus auch genutzt, um aus einer geplanten, im Navigationsgerät gespeicherten Route, welche das Fahrzeug 1 voraussichtlich nutzen wird, Schlüsse hinsichtlich der aktuellen Verkehrssituation zu ziehen. Befindet sich das Fahrzeug 1 in der in 2 skizzierten Verkehrssituation beispielsweise auf der rechten Fahrspur 16, so prüft das an das Navigationsgerät 8 angeschlossene Navigationsmodul NM der Auswerteeinheit 4, ob auf Basis der gültigen Routenplanung ein Abbiegevorgang zu erwarten ist. Ist dies der Fall, so gilt, wie in 2 dargestellt, für das Fahrzeug 1 die rote Ampel 12.
Ergänzend werden weitere im Fahrzeug 1 erfassbare Zustände in die Auswertung der aktuellen Verkehrssituation einbezogen. Im genannten Fall ist insbesondere die Setzung des Blinkers im Fahrzeug 1 von Bedeutung. Hat der Fahrer des Fahrzeugs 1 den Blinker rechts gesetzt, so ist dies mit den vom Navigationsmodul NM bereitgestellten Daten und den mittels der Sensorik 3 gelieferten Umgebungsdaten im Einklang. In dieser Situation greift das durch die Auswerteeinheit 4 bereitgestellte Signalanlagenerkennungssystem 2 nicht in die Steuerung des Fahr-zeugs 1 ein. Auch werden keine vom Fahrer wahrnehmbaren Signale erzeugt, die über die ohnehin vom Navigationsgerät 8 bereitgestellten Informationen hinausgehen.
Eine völlig andere Situation entsteht, wenn Aktionen des Fahrers nicht mit der automatisch mittels der Auswerteeinheit 4 erfassten Situation in Einklang zu bringen sind. Im vorstehend anhand 2 erläuterten Beispiel könnte eine solche Situation beispielsweise darin gegeben sein, dass der Fahrer auf das allgemein als Fahrpedal bezeichnete Gaspedal des Fahrzeugs 1 tritt und gleichzeitig das Lenkrad 21 nach rechts einschlägt. Der Fahrer will demnach offensichtlich die laut Navigationsgerät 8 richtige Route einschlagen, missachtet jedoch die für ihn gültige rote Ampel 12. Die Auswerteeinheit 4 erkennt diese Situation und leitet unverzüglich Maßnahmen ein, die zur Gefahrenminderung beitragen:
Über die Aktorik 5, welche in Form einer elektromechanischen Lenkhilfe im Fahrzeug 1 vorhanden ist, wird ein Lenkimpuls gegeben, den der Fahrer als plötzliches Schwenken des Lenkrads 21 nach links sehr deutlich wahrnimmt. Gleichzeitig lässt die akustische Ausgabeeinheit 6 ein Warnsignal ertönen, welches auch außerhalb der Fahrzeugs 1 hörbar ist. Dieser schlagartige Eingriff in die Steuerung des Fahrzeugs 1 ist nur möglich, da die Auswerteeinheit 4 eindeutig erkennt, welche der Ampeln 10, 11, 12 für das Fahrzeug 1 in der aktuellen Verkehrssituation Gültigkeit hat.
Die von den Detektionsmodulen M1, M2, M3, M4 und dem Navigationsmodul NM bereitgestellten Daten werden, allgemein ausgedrückt, innerhalb der Auswerteeinheit 4 zusammen mit den relevanten weiteren, fahrzeugspezifischen Daten fusioniert und durch ein Auswertemodul AM zu einem Ausgangssignal AS verarbeitet, welches innerhalb des Fahrzeugs 1 beispielsweise der Aktorik 5 zugeführt wird.
Zusätzlich oder alternativ zum beschriebenen automatischen Eingriff in die Lenkung des Fahrzeugs 1 ist situationsabhängig auch ein durch die Auswerteeinheit 4 ausgelöster Bremsvorgang sowie ein Eingriff in die Steuerung des Motors 7 des Fahrzeugs 1 vorgesehen. In Situationen, in denen das Fahrzeug 1 vor mehreren Ampeln 10, 11, 12 steht, kann je nach Ampelanzeige entweder die Bremse des Fahrzeugs 1 festgehalten werden, um ein Anfahren trotz roter Ampel zu verhindern, oder ein akustisches und/oder optisches Anfahrsignal gegeben werde, um dem Fahrer anzuzeigen, dass die für ihn gültige Ampel grün ist. Ebenso ist die Möglichkeit gegeben, den Fahrer durch Erhöhung der Drehzahl des Motors 7 des Fahrzeugs 1 darauf aufmerksam zu machen, dass ein Anfahren möglich ist.
In allen Fällen wird eine hohe Zuverlässigkeit des optisch basierten Signalanlagenerkennungssystems 2 dadurch erreicht, dass die situationssensitive Ampelerkennung mit Daten des Navigationssystems 8 sowie fahrzeuginternen Daten wie Setzen eines Blinkers, Bremsen, Beschleunigen und Lenkeinschlag kombiniert ist, um Warn- und/oder Hinweisfunktionen auszulösen oder in die Steuerung des Fahrzeugs 1 einzugreifen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Signalanlagenerkennungssystem
3: Sensorik
4: Auswerteeinheit
5: Aktorik
6: Ausgabeeinheit
7: Motor
8: Navigationsgerät
9: Lenkung
10: Ampel für Linksabbieger
11: Ampel
12: Ampel für Rechtsabbieger
13: Signalanlage
14: Straße
15A, B, C: Fahrspur
17: Straßenbegrenzung
18: Fahrspurbegrenzung
19A, B, C: Straßenmarkierung
21: Lenkrad
AM: Auswertemodul
AS: Ausgangssignal
F: Fahrtrichtung
M1: Detektionsmodul (Signalanlagendetektion)
M2: Detektionsmodul (Straßenbegrenzungsdetektion)
M3: Detektionsmodul (Fahrspurbegrenzungsdetektion)
M4: Detektionsmodul (Straßenmarkierungsdetektion)
NM: Navigationsmodul

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004019337 A1 [0002]
DE 102007029482 A1 [0003, 0003]

Claims

Verfahren zur Erkennung von Verkehrssituationen beim Betrieb eines Fahrzeugs (1) auf einer mehrere Fahrspuren (15A, B, C) aufweisenden Straße (14), mit folgenden Merkmalen: – mit Hilfe einer fahrzeugseitigen Sensorik (3) werden verschiedene Umgebungsdaten, betreffend – einen Status einer Signalanlage (13), – eine Straßenbegrenzung (17), – eine Fahrspurbegrenzung (18), – mindestens eine neben der Fahrspurbegrenzung (18) weitere Markierung (19A, B, C) auf der Straße (14) optisch erfasst, – unter Nutzung der mittels der Sensorik (3) erfassten Umgebungsdaten wird eine Relation zwischen dem Status des Fahrzeugs (1), welcher zumindest die Angabe der vom Fahrzeug (1) genutzten Fahrspur (15A, B, C) umfasst, und dem für diesen Fahrzeugstatus gültigen Status der Signalanlage (13) hergestellt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der festgestellten Relation zwischen dem Fahrzeugstatus und dem Status der Signalanlage (13) ein fahrzeuginter-nes Ausgangssignal (AS) generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als fahrzeuginternes Ausgangssignal (AS) ein an den Fahrer des Fahrzeugs (1) gerichtetes Warnsignal generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrzeuginterne Ausgangssignal (AS) automatisch in die Fahrzeugsteuerung eingreift.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung des Status der Signalanlage (13) zusätzlich zur Erkennung eines Leuchtsignals die Detektion eines zugehörigen unveränderlichen Symbols, insbesondere Richtungspfeils, einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erfasste Status des Fahrzeugs (1) mindestens einen der Parameter Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verzögerung, Querbeschleunigung, Stellung des Fahrpedals, Betätigungsgeschwindigkeit des Fahrpedals, Stellung des Bremspedals, Lenkeinschlag und Blinkerbetätigung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung sämtlicher Umgebungsdaten mittels derselben optischen Sensorik (3) geschieht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsdaten und die den Status des Fahrzeugs (1) betreffenden Daten mit Daten eines Navigationsgerätes (8) verknüpft werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfung mit den Daten des Navigationsgerätes (8) genutzt wird, um automatisch Wahrscheinlichkeitsaussagen über die Relevanz verschiedener Statusinformationen der Signalanlage (13) zu treffen und in Abhängigkeit der ermittelten Wahrscheinlichkeiten ein fahrzeuginternes Signal zu generieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen einer mehrspurigen Fahrbahn oder bei Erkennen einer Diskrepanz zwischen dem erfassten Status der Signalanlage (13) und den erfassten Fahrspuren ein zusätzlicher Erkennungsalgorithmus zur Identifizierung von Ampeln der Signalanlage gestartet wird.
Signalanlagenerkennungssystem, umfassend eine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildete, zum Einbau in ein Fahrzeug (1) geeignete Auswerteeinheit (4).