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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems für Überholvorgänge in einem Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug.
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Fahrerassistenzsysteme für die verschiedensten Zwecke sind im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt. Dabei werden häufig verschiedene Sensoren oder sonstige Datenquellen genutzt, um hieraus Informationen abzuleiten, die an den Fahrer, gegebenenfalls auch in Form einer Warnung, weitergegeben werden können und/oder die Ansteuerung anderer Fahrzeugsysteme auslösen können, sei es zur Änderung ihrer Betriebsparameter und/oder zur Durchführung von Fahreingriffen.
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Überholvorgänge sind komplexe Vorgänge im Alltag eines Fahrers, vor denen einige Fahrer intuitiv zurückschrecken. Zur Planung eines Überholvorgangs muss die Gesamtverkehrssituation analysiert werden, was insbesondere dann, wenn dem eigenen Kraftfahrzeug eine ganze Kolonne von Fahrzeugen vorausfährt, Schwierigkeiten bereiten kann. Dabei sind bereits Fahrerassistenzsysteme bekannt, die den Fahrer bei Überholmanövern unterstützen können. Zum einen sind dies Fahrerassistenzsysteme zur Spurwechselunterstützung (Spurwechselassistenten), welche den rückwärtigen Raum des Kraftfahrzeugs überwachen und gegebenenfalls Warnungen ausgeben, wenn sich ein anderes Kraftfahrzeug auf dem Fahrstreifen, auf den gewechselt werden soll, von hinten nähert. Damit ist jedoch nur eine teilweise Unterstützung des Fahrers bei Gefahren, die bei Überholmanövern auftreten können, gegeben. Andere Fahrerassistenzsysteme, die vorgeschlagen wurden, basieren auf der Kommunikation zwischen verschiedenen Fahrzeugen, der sogenannten Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikation (c2c-Kommunikation). Derart empfangene Informationen können zur Warnung des Fahrers bei möglichen Gefahren vor und während des Überholvorgangs genutzt werden.
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Die bekannten Fahrerassistenzsysteme decken zum einen Überholmanöver in ihrer Gesamtheit, insbesondere dann, wenn sie mehrere Fahrzeuge betreffen, nicht vollständig ab. Zudem setzen die bekannten Fahrerassistenzsysteme Kommunikationseinrichtungen zur Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikation in den verschiedenen Fahrzeugen voraus, was bei einer geringen Abdeckung den Nutzen des Fahrerassistenzsystems in Frage stellt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Überholassistenzsystem anzugeben, welches Informationen über dem Kraftfahrzeug vorausfahrende Kolonnen von Fahrzeugen auch ohne Einsatz einer Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikation ermitteln kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass unter Berücksichtigung von Sensordaten wenigstens eines in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichteten Radarsensors des Kraftfahrzeugs, welcher zur Erfassung von durch ein unmittelbar voranfahrendes Fahrzeug verdeckten weiteren voranfahrenden Fahrzeugen angeordnet ist, wenigstens eine Kolonneninformation zu einer vorausfahrenden, wenigstens zwei Fahrzeuge enthaltenden Kolonne ermittelt und wenigstens eine Überholinformation in Abhängigkeit von der Kolonneninformation ausgegeben wird.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, die vorausfahrende Kolonne und ihre Dynamikinformation mit Hilfe von speziellen Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs zu erfassen und diese Information gezielt für die Unterstützung des Fahrers bei einem Überholmanöver einzusetzen, beispielsweise auf einer Landstraße. Der Begriff der „Kolonne” bezeichnet dabei mehrere dem eigenen Kraftfahrzeug vorausfahrende Fahrzeuge, für die sich eine gemeinsame Bewegung definieren lässt. Als Umfeldsensoren werden dabei Radarsensoren verwendet, wobei das erfindungsgemäße Verfahren von der Fähigkeit der Radarsensoren profitiert, auch verdeckte vorausfahrende Fahrzeuge zu detektieren. Untersuchungen haben gezeigt, dass es bestimmte Anordnungen von Radarsensoren hervorragend erlauben, auch dem unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeug vorausfahrende Fahrzeuge zu erfassen. Werden beispielsweise bei einer Frequenz von 77 GHz arbeitende Radarsensoren verwendet, konnte gezeigt werden, dass durch Mehrfachreflektionen, insbesondere auch am Boden, Fahrzeuge detektiert werden können, auf die die Sicht grundsätzlich verdeckt ist. In bislang bekannten Systemen werden derartige Sensordaten verworfen, nicht jedoch im erfindungsgemäßen Verfahren, nachdem der Radarsensor so optimiert ist, dass eine voranfahrende Kolonne hierdurch vermessen werden kann. Vorteilhaft hierbei ist auch, dass Radarsensoren in vielen modernen Kraftfahrzeugen ohnehin verbaut sind, mithin bereits vorhandene Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs genutzt werden können, die bei verschiedenen Fahrerassistenzsystemen eingesetzt werden können. Hiermit entstehen keine zusätzlichen Kosten.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Anordnung des Radarsensors in einem Optimierungsverfahren derart gewählt wird, dass er möglichst tief an der Karosserie unter Einhaltung einer maximal zulässigen Störung durch Nahbereichsbodenreflektion angeordnet ist. Eine Anordnung möglichst dicht am Boden ermöglicht es umso besser, durch Reflektionen am Boden unmittelbar vorausfahrende Kraftfahrzeuge zu umgehen und mithin Daten weiter vorausfahrender Fahrzeuge zu erhalten, wobei eine derartige Anordnungsstrategie jedoch an Grenzen stößt, wenn im Nahbereich des Radarsensors entstehende Reflektionen zu starke Störungen verursachen würden. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass eine Art Wendepunkt existiert, an dem eine Störung durch Nahbereichsreflektionen wieder stärker wird, mithin in einem Optimierungsverfahren ein optimales Intervall oder gar ein optimaler Punkt, nämlich dieser Wendepunkt, ermittelt werden kann, an dem Radarsensoren angeordnet sein sollten, um optimal dem eigenen Kraftfahrzeug vorausfahrende Kolonnen detektieren zu können.
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Im Allgemeinen weisen Radarsensoren einen gewissen Erfassungsbereich auf, beispielsweise im Bereich von 90–300 m, in einem konkreten Beispiel 120 m. In einem derartigen Bereich können beispielsweise drei bis vier vorausfahrende Fahrzeuge als Kolonne erfasst werden, wobei das erfindungsgemäße Verfahren diesbezüglich selbstverständlich skalierbar ist, mithin durch Erweiterung der Erfassungsbereiche auch deutliche längere Kolonnen und zugeordnete Kolonneninformationen erfasst werden können.
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Dabei wird darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich auch auf Fälle erweitert werden kann, in denen dem eigenen Kraftfahrzeug nur ein einziges zu überholendes Fahrzeug voranfährt, zu dem unter Nutzung des Radarsensors (und gegebenenfalls weiterer Umfeldsensoren) wenigstens eine Fremdfahrzeuginformation ermittelt werden kann, in deren Abhängigkeit ebenso eine Überholinformation ausgegeben wird. In die Überholinformation können selbstverständlich auch Daten zu Fahrzeugen auf anderen Fahrspuren eingehen, so dass beispielsweise zur Ermittlung der Überholinformation eine Risikoanalyse vorgenommen werden kann. Insbesondere in Ausgestaltungen, in denen auch Fremdfahrzeuginformationen eines einzelnen, voranfahrenden Fahrzeugs aus Sensordaten bestimmt werden und bei der Ausgabe von Überholinformationen berücksichtigt werden, ergibt sich ein integrales, Überholvorgänge vollständig abdeckendes Fahrerassistenzsystem, welches durch Zwischenschaltung eines Steuergeräts bzw. eines Überholmoduls in einem Steuergerät zwischen die Radarsensoren und weitere Fahrzeugsysteme, insbesondere Ausgabemittel, realisiert werden kann.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird insbesondere nicht vorausgesetzt, dass voranfahrende oder sonstige Fahrzeuge zur Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikation ausgebildet sind, das bedeutet, es kann ohne derartige Informationen gearbeitet werden. Das Fahrerassistenzsystem ist mithin nicht auf die Verfügbarkeit bestimmter Komponenten in den Fremdfahrzeugen angewiesen.
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Mithin sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vor, dass die Kolonneninformation ausschließlich aus von mit Sensoren des Kraftfahrzeugs aufgenommenen Sensordaten, insbesondere ausschließlich aus Sensordaten des wenigstens einen Radarsensors, ermittelt wird. Es ist also möglich, die Kolonneninformation allein durch Auswertung von Sensordaten der fahrzeugeigenen Umfeldsensorik zu erhalten, wobei es in Ausgestaltungen möglich ist, beispielsweise auch Sensordaten von Lasersensoren und/oder Kameras zu berücksichtigen. Im Übrigen können auch den Betriebszustand des Kraftfahrzeugs beschreibende Egodaten, die beispielsweise aus einer Eigenbewegungssensorik, insbesondere Inertialsensorik, gewonnen werden können, berücksichtigt werden. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen denkbar, in denen allein die Nutzung von Radarsensoren bereits ausreichend ist, um eine hinreichend genaue Kolonneninformation zu ermitteln, so dass eine Überholinformation generiert werden kann. Die Radarsensoren stellen also eine Art „Enabler” für das erfindungsgemäße Verfahren dar.
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Die Kolonneninformation kann eine Länge der Kolonne und/oder die Zahl der Fahrzeuge in der Kolonne und/oder eine Geschwindigkeit der Kolonne, insbesondere als Mittelwert der Geschwindigkeiten der Fahrzeuge der Kolonne, und/oder eine Breite der Kolonne sein. Auch weitere Dynamikinformationen, beispielsweise eine Gesamtbeschleunigung in der Kolonne, ein Beschleunigungsverlauf und/oder ein Geschwindigkeitsverlauf können als Kolonneninformationen aus den Sensordaten über die einzelnen erfassten Objekte abgeleitet werden. Derartige relevante Informationen können beispielsweise als Überholinformation unmittelbar angezeigt werden, worauf noch näher eingegangen werden wird, bilden jedoch auch eine hervorragende Grundlage für weitere Auswertungen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine den zukünftigen Fahrspurverlauf beschreibende Kolonneninformation aus dem zeitlichen Verlauf der Sensordaten und/oder daraus abgeleiteter Daten ermittelt wird. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn zur Bestimmung des Fahrspurverlaufs die Positionen der Fahrzeuge der Kolonne im zeitlichen Verlauf betrachtet werden. Dabei werden selbstverständlich ortsfeste Positionen betrachtet, das bedeutet, es lässt sich aus den Sensordaten, die beispielsweise die Position und die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs beschreiben können, schlussfolgern, welchen Weg dieses Fahrzeug nimmt. Nachdem im Fall einer Kolonne Informationen von mehreren Fahrzeugen vorliegen, können deren historische Bewegungen mithin verkettet werden, so dass sich insgesamt eine Information über den Fahrspurverlauf ergibt, die auch als „Kolonnenspur” bezeichnet werden kann. Somit ist eine weitere, gerade im Hinblick auf die Auswertung zu einer Überholinformation äußerst nützliche Kolonneninformation gegeben.
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Zweckmäßigerweise können dann, wenn zu einem Abschnitt des Fahrspurverlaufs Positionen mehrerer Fahrzeuge vorliegen, diese gegeneinander plausibilisiert werden und/oder statistisch zu einem gemeinsamen Positionsverlauf verarbeitet werden. Ein besonderer Vorteil der Betrachtung einer Kolonne ist, dass die Kraftfahrzeuge wenigstens im Wesentlichen denselben Weg zurücklegen, so dass dann, wenn zu einem Abschnitt des Fahrspurverlaufs Positionen mehrerer Fahrzeuge vorliegen, diese miteinander abgeglichen werden, wobei beispielsweise eine maximal zulässige Abweichung definierende Schwellwerte verwendet werden können, um die Plausibilität zu überprüfen. Ist keine Plausibilität gegeben, können Positionen wenigstens eines Fahrzeugs auch verworfen werden.
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So kann konkret vorgesehen sein, dass bei zu stark voneinander abweichenden Positionen unterschiedlicher Fahrzeuge in dem Abschnitt die neuesten aufgenommenen Positionen und/oder bei mehr als zwei Fahrzeugen der von den meisten Fahrzeugen gewählte Positionsverlauf für die Bestimmung des Fahrspurverlaufs verwendet wird. Nehmen mithin zwei Fahrzeuge der Kolonne gänzlich unterschiedliche Wege innerhalb des Abschnitts, können die neuesten vorliegenden Positionen als zutreffend angenommen werden, falls nicht, was bei drei oder mehr Fahrzeugen überprüft werden kann, eine Majorität der Fahrzeuge einen anderen Weg bevorzugt. Dann kann der bevorzugte Weg berücksichtigt werden. Die hier beschriebenen Kriterien, die letztlich das Ergebnis der Plausibilitätsprüfung bilden, mithin bei einer wenigstens einen Schwellwert überschreitenden Abweichung von Positionen gegeben sind, können selbstverständlich auch um weitere Kriterien ergänzt werden. So ist es beispielsweise möglich, dass ein Fahrzeug aus der Kolonne einen Spurwechsel vornimmt, was aus einer Analyse der Positionsdaten dieses Kraftfahrzeugs leicht festgestellt werden kann, so dass dieses Fahrzeug als nicht mehr der Kolonne zugehörig betrachtet werden kann und entsprechend auch seine Positionen nicht mehr in die Bestimmung des Fahrspurverlaufs eingehen.
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Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass die Vorausschaulänge für einen derartigen Fahrspurverlauf mit dem Erfassungsbereich der Radarsensoren korreliert, beispielsweise also, wie eingangs dargelegt, 120 m betragen kann. Ferner wird darauf hingewiesen, dass üblicherweise bei der Bestimmung eines Fahrspurverlaufs dieser immer zuverlässiger wird, je näher er dem eigenen Kraftfahrzeug kommt, denn dort liegen die meisten Daten von Fahrzeugen der Kolonne vor, die diesen Weg bereits abgefahren sind.
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Zweckmäßigerweise kann zu dem Fahrspurverlauf auch ein Geschwindigkeitsverlauf entlang des Fahrspurverlaufs aus den Geschwindigkeiten der Fahrzeuge an den jeweiligen Positionen des Fahrspurverlaufs ermittelt werden. Dabei kann beispielsweise ein ortsbezogenes Ablegen von Informationen erfolgen, so dass letztlich eine akkumulierte Kolonnenspur vorliegt, die einen Fahrspurverlauf beschreibt, dem zusätzliche Attribute zugeordnet sind, beispielsweise eine durchschnittliche Geschwindigkeit an einer Position des Fahrspurverlaufs. So ist auch ein Geschwindigkeitsprofil gegeben, aus dem beispielsweise das Vorliegen von langsamen Fahrzeugen oder Gefahrenstellen gefolgert werden kann.
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Entsprechend erlaubt es die vorliegende Erfindung, ohne Nutzung von GPS, Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikation und digitalen Kartendaten einen wahrscheinlichsten geometrischen Verlauf der Fahrspur als Kolonneninformation allein aus dem zeitlichen Verlauf der Sensordaten und/oder daraus abgeleiteter Daten als Fahrspurverlauf zu bestimmen, wobei zudem das akkumulierte ortsfeste Geschwindigkeitsprofil entlang des Fahrspurverlaufs ermittelt werden kann, was durch Akkumulation der Positionen und Geschwindigkeiten gelingt.
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Ein derartiger Fahrspurverlauf (und gegebenenfalls Geschwindigkeitsverlauf) ist nicht nur für das Fahrerassistenzsystem für Überholvorgänge eine hochinteressante Information, sondern kann auch an wenigstens ein weiteres Fahrzeugsystem weitergeleitet werden, insbesondere bei einer Abweichung von einem anderweitig, insbesondere aus Navigationsdaten, ermittelten Fahrspurverlauf. Allgemein ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung also denkbar, den ermittelten Fahrspurverlauf mit beispielsweise aus einem Navigationssystem bekannten Navigationsdaten, insbesondere digitalen Kartendaten, abzugleichen, so dass Abweichungen ermittelt und beurteilt werden können. Beispielsweise ist es so, dass in Navigationsdaten enthaltene Krümmungen von Fahrspuren oft weniger genau sind, so dass zweckmäßigerweise vorgesehen sein kann, dass in Navigationsdaten verwendenden Fahrzeugsystemen eine aus dem als Kolonneninformation ermittelten Fahrspurverlauf abgeleitete Krümmung statt einer in dem Navigationsdaten enthaltenen Krümmung verwendet wird. Eine derartige sich aus dem Fahrspurverlauf ergebende Krümmung hat sich als häufig genauer als die in digitalem Kartenmaterial mitgelieferte Krümmung erwiesen. Denkbar und vorteilhaft ist es jedoch auch, dass abhängig von dem als Kolonneninformation ermittelten Fahrspurverlauf wenigstens ein automatischer Fahreingriff vorgenommen wird, insbesondere bei einem ein Hindernis auf der Fahrbahn anzeigenden Fahrspurverlauf und/oder einem eine mögliche Gefahrenstelle durch Verlangsamung anzeigenden Geschwindigkeitsverlauf. Ist beispielsweise aus dem Fahrspurverlauf ersichtlich, dass die in der Kolonne voranfahrenden Fahrzeuge alle an einer bestimmten Position einen Bogen gefahren sind, obwohl dies nicht einem üblichen Fahrspurverlauf und/oder einem aus Navigationsdaten bekannten Fahrspurverlauf entspricht, kann schlussgefolgert werden, dass an dieser Stelle ein Hindernis vorliegt, das durch die Kolonne umfahren wird. Beispiele für derartige Hindernisse sind verlorene Ladung und/oder Reifenreste eines geplatzten Reifens, wobei selbstverständlich auch andere Hindernisse denkbar sind, beispielsweise Trümmer eines Unfalls, Baustellen und dergleichen. In einem solchen Zusammenhang kann es nicht nur zweckmäßig sein, eine Warnung vor diesem Hindernis auszugeben, sondern auch Fahrzeugsysteme für das Umfahren des Hindernisses vorzukonditionieren oder gar explizit die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abzusenken, um eine Umfahrung zu ermöglichen. Ein anderer hier abgedeckter Fall ist die Betrachtung des Geschwindigkeitsverlaufs entlang des Fahrspurverlaufs. Ist festzustellen, dass voranfahrende Fahrzeuge an einer bestimmten Stelle deutlich abbremsen, ist davon auszugehen, dass auf eine Gefahrenstelle gebremst wird, mithin eine solche aus der den Fahrspurverlauf betreffenden Kolonneninformation detektiert werden kann. Dann kann es sinnvoll sein, auch diesbezüglich Fahrzeugsysteme vorzukonditionieren und/oder beispielsweise durch Verlangsamung des eigenen Kraftfahrzeugs auf diese mögliche Gefahrenstelle vorzubereiten.
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Wie bereits erwähnt, bietet der Fahrspurverlauf, gegebenenfalls gemeinsam mit dem Geschwindigkeitsverlauf, auch eine hervorragende Grundlage für eine Beurteilung der Fahrsituation im Hinblick auf einen Überholvorgang. So kann vorgesehen sein, dass bei einem eine Kurve und/oder eine unübersichtliche Strecke und/oder ein auf der Fahrbahn befindliches Hindernis anzeigenden Fahrbahnverlauf und/oder einem eine mögliche Gefahrenstelle anzeigenden Geschwindigkeitsverlauf als Überholinformation eine Warnung vor einem Überholvorgang ausgegeben wird. Zeigt beispielsweise der Fahrspurverlauf, dass eine gegebenenfalls für den Fahrer noch nicht einsehbare enge Kurve vorausliegt, kann sich hieraus ein Grund ergeben, von einem Überholmanöver abzuraten, was auch für eine unübersichtliche Strecke gilt. Auch im Hinblick auf auf der Fahrbahn befindliche Hindernisse oder allgemein mögliche Gefahrenstellen bietet es sich an, einen Überholvorgang zunächst zu unterlassen, bis die Gefahrenstelle passiert ist.
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Wie bereits angedeutet wurde, ist es zweckmäßig, wenn bei der Ermittlung wenigstens einer Überholinformation wenigstens ein dem eigenen Kraftfahrzeug folgendes Fahrzeug und/oder auf einer anderen Fahrspur der Straße fahrendes Fahrzeug betreffende Sensordaten berücksichtigt werden. Das bedeutet, die Umfeldsensorik des Kraftfahrzeugs kann auch eingesetzt werden, um weitere für einen Überholvorgang relevante Informationen zu ermitteln, insbesondere solche, die weitere Fahrzeuge, auch auf benachbarten Fahrspuren, betreffen. Gerade dann, wenn eine Risikoanalyse eines Überholvorgangs durchgeführt werden soll, erweisen sich derartige Informationen als äußerst praktisch, nachdem aus der wenigstens einen Kolonneninformation beispielsweise ein benötigter Überholweg und/oder eine benötigte Überholzeit gefolgert werden kann, welche mit dem prognostizierten Betrieb anderer Verkehrsteilnehmer abgeglichen werden kann und somit eine Aussage darüber erlaubt, ob ein Überholvorgang möglich ist oder eine Warnung ausgegeben werden sollte. Derartige Verfahren zur allgemeinen Umfelderfassung sind im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt, so dass hierauf nicht näher eingegangen werden soll. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Umfeldmodell, in welchem das Umfeld des Kraftfahrzeugs betreffende Informationen abgelegt werden, verwendet werden kann.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Überholinformation die Kolonneninformation, insbesondere in Form einer grafischen Darstellung, ausgegeben wird. Auf diese Weise ist eine hervorragende Information des Fahrers möglich, der unter Nutzung dieser Überholinformation die Situation hinsichtlich der Kolonne selber besser einschätzen kann, indem ihm beispielsweise bekanntgemacht wird, wie viele Fahrzeuge die vorausfahrende Kolonne enthält, wie lang sie ist, wie breit sie ist, wie schnell sie sich in etwa bewegt und dergleichen. Insbesondere kann in eine derartige grafische Darstellung auch der erwähnte Fahrspurverlauf als Kolonneninformation einfließen, so dass auch diesbezüglich eine möglichst exakte Information des Fahrers ermöglicht wird, die nicht nur auf gegebenenfalls fehlerhaften und/oder ungenauen Daten eines Navigationssystems, also Navigationsdaten, basiert. Eine derartige grafische Darstellung, die beispielsweise an einem Bildschirm eines Mensch-Maschine-Interface ausgegeben werden kann, kann beispielsweise den zukünftigen Fahrspurverlauf mit darauf eingeblendeten Fahrzeugen in einer schematischen Darstellung enthalten, dem zudem zusätzliche Angaben wie die Kolonnenlänge oder dergleichen zugeordnet werden.
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Eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass zur Ermittlung wenigstens einer Überholinformation ein Gefahrenwert für einen Überholvorgang der Kolonne bestimmt wird. Dabei wird mithin eine Risikoanalyse der aktuellen Fahrsituation durchgeführt, wobei sich aus den Kolonneninformationen beispielsweise ergeben kann, welcher Überholweg und/oder welche Überholzeit benötigt wird und dergleichen, wobei zweckmäßigerweise auch Daten über andere Fahrzeuge auf insbesondere benachbarten Spuren berücksichtigt werden können, beispielsweise entgegenkommender Verkehr und dergleichen. Weiterhin erweist sich die Berücksichtigung des Fahrspurverlaufs, insbesondere des als Kolonneninformation ermittelten Fahrspurverlaufs, als zweckmäßig, wenn dieser beispielsweise Hindernisse und/oder sonstige mögliche Gefahrenstellen anzeigt.
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Zweckmäßig ist es in diesem Zusammenhang auch, wenn bei der Bestimmung des Gefahrenwerts wenigstens ein die Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs, insbesondere hinsichtlich einer Beschleunigung und/oder der Maximalgeschwindigkeit, beschreibender Leistungsparameter berücksichtigt wird. Derartige Informationen über die Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs sind meist in diesem selbst vorhanden, so dass sie auch bei der Ermittlung eines Gefahrenwertes betrachtet werden können. Dabei sei darauf hingewiesen, dass derartige, die Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs beschreibende Leistungsparameter auch fahrerbezogen sein können, wenn dessen Fahrverhalten analysiert wird und dabei festgestellt wird, dass dieser Fahrer die Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs nicht vollständig ausnutzt, beispielsweise nicht sehr stark beschleunigt und dergleichen. Insgesamt ergibt sich mithin für unterschiedliche Kraftfahrzeuge eine unterschiedliche Einschätzung des Risikos bzw. der Durchführbarkeit eines Überholvorgangs.
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Selbstverständlich kann vorgesehen sein, dass bei einem wenigstens einen Schwellwert überschreitenden Gefahrenwert eine Warnung vor einem Überholvorgang als Überholinformation ausgegeben wird. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Überholinformation selbst abhängig von dem Gefahrenwert gewählt wird, beispielsweise in ihrer Intensität. Ist eine größere Gefährdung festgestellt worden, kann somit eine deutlich auffälligere, eindringlichere Warnung erfolgen als bei einem noch deutlich niedrigeren Gefahrenwert. Es ist auch, insbesondere bei Verwendung von mehreren Schwellwerten, eine gestufte Warnung möglich, die beispielsweise zunächst das Ansteuern einer Warnleuchte, beispielsweise an einem Außenspiegel, betrifft, wonach akustische und/oder haptische Ausgaben hinzukommen können, wenn ein höherer Gefahrenwert gegeben ist.
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Insgesamt kann vorgesehen sein, dass die Überholinformation optisch und/oder akustisch und/oder haptisch ausgegeben wird. Zur optischen Ausgabe sind Darstellungseinrichtungen, beispielsweise ein Bildschirm eines Mensch-Maschine-Interface, denkbar, möglich ist jedoch auch die Wiedergabe beispielsweise auf einem Head-Up-Display oder an einem allgemeinen Display in der Instrumententafel. Zur akustischen Ausgabe können Warntöne, aber auch sprachliche Ausgaben realisiert werden, die den Fahrer über die Überholsituation informieren.
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Im Hinblick auf eine haptische Ausgabe sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vor, dass bei einer Warnung vor einem Überholvorgang als haptische Ausgabe ein Gegenlenkmoment auf ein Lenkrad des Kraftfahrzeugs gegeben wird. Es ist mithin auch ein aktives Verhalten des Kraftfahrzeugs möglich, beispielsweise ein dezentes Gegenmoment, wie es auch von Spurhalteassistenzsystemen bereits bekannt ist. So wird ein haptisches Feedback gegeben, wenn eine entsprechende Gefahr besteht.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Fahrerassistenzsystem für Überholvorgänge mit einem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildeten Steuergerät und einen zur Erfassung von durch ein unmittelbar voranfahrendes Fahrzeug verdeckten weiteren voranfahrenden Fahrzeugen angeordneten Radarsensor. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchem mithin dieselben Vorteile erhalten werden können. Neben den genannten Radarsensoren kann das Kraftfahrzeug auch geeignete Ausgabemittel für die Überholinformation, weitere Umfeldsensoren und dergleichen umfassen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und des Messprinzips des verwendeten Radarsensors,
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2 Positionsverläufe voranfahrender Fahrzeuge und einen Fahrspurverlauf aus einem Navigationssystem,
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3 ein möglicher Geschwindigkeitsverlauf entlang einer Kolonne, und
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4 eine mögliche grafische Darstellung als Ausgabe von Überholinformationen.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 auf einer Fahrbahn 2, die den Boden bildet. Dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug 1 fahren vorliegend wenigstens zwei weitere Fahrzeuge 3, 4 voran, wobei das Kraftfahrzeug 4 grundsätzlich durch das unmittelbar voranfahrende Kraftfahrzeug 3 verdeckt ist. Die Fahrzeuge 3, 4 sowie gegebenenfalls weitere voranfahrende Fahrzeuge bilden eine sich gemeinsam bewegende Kolonne, die durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 gegebenenfalls überholt werden möchte.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist ein Fahrerassistenzsystem 5 für Überholvorgänge auf, dessen Funktionen durch ein Steuergerät 6 realisiert werden. Neben der Betrachtung der Überholsituation bei nur einem einzigen voranfahrenden Fahrzeug ist das Steuergerät 6 auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, mithin zur Ermittlung von Kolonneninformationen über eine voranfahrende Kolonne und hieraus Ableitung einer Überholinformation, die dem Fahrer über entsprechende Ausgabemittel 7 optisch und/oder akustisch und/oder haptisch ausgegeben werden kann.
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Hierfür empfängt das Steuergerät 6 über ein Bussystem des Kraftfahrzeugs 1 Daten verschiedener Umfeldsensoren, von denen vorliegend einer von mehreren Radarsensoren 8, die in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 1 ausgerichtet sind, und eine ebenso nach vorne ausgerichtete Kamera 9 gezeigt sind.
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Die Kolonneninformationen werden in dem Steuergerät 6 allein aufgrund Sensordaten der fahrzeugeigenen Sensorik bestimmt, wobei den Radarsensoren 8 eine entscheidende Rolle zukommt. Jene sind nämlich in einer in einem Optimierungsverfahren bestimmten Position möglichst tief an der Karosserie des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet, um optimal auch dem unmittelbar voranfahrenden Fahrzeug 3 wiederum voranfahrende Fahrzeuge 4 detektieren zu können. Dies gelingt, wie in 1 schematisch dargestellt ist, durch Mehrfachreflektion, das bedeutet, durch den Radarsensor 8 werden als Sensordaten nicht nur Direktreflektionen, wie durch die Pfeile 11a bezüglich des Fahrzeugs 3 dargestellt ist, als Sensordaten aufgenommen, sondern auch Mehrfachreflektionen. So ermöglicht es die tiefe Anordnung der Radarsensoren 8 beispielsweise, durch Reflektion an der Fahrbahn 2 unterhalb des Fahrzeugs 3, vgl. die Stelle 10, auch das Fahrzeug 4 zu erfassen, was durch die Pfeile 11b illustriert wird. Solche durch Mehrfachreflektionen empfangenen Echos werden nicht verworfen, sondern ebenfalls als Sensordaten an das Steuergerät 6 weitergeliefert, welches sie nutzt, um Informationen auch über das Fahrzeug 4 und gegebenenfalls weitere diesem voranfahrende Fahrzeuge zu sammeln, so dass die Kolonneninformation ermittelt werden kann.
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Es sei angemerkt, dass in die Ermittlung der Kolonneninformation neben den Sensordaten der Radarsensoren 8 selbstverständlich auch Sensordaten anderer Umfeldsensoren, beispielsweise der Kamera 9, eingehen können, es ist jedoch auch möglich, allein aufgrund der Sensordaten der Radarsensoren 8 verlässlich Kollisionsinformationen zu bestimmen.
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Über das Bussystem kann das Steuergerät 6 im Übrigen auch mit weiteren Fahrzeugsystemen 12 kommunizieren, beispielsweise einem Navigationssystem oder Fahreingriffen durchführenden Fahrzeugsystemen, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird.
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Als Kolonneninformationen werden vorliegend die Länge der Kolonne, die Anzahl der Fahrzeuge 3, 4 in der Kolonne, die Breite der Kolonne und eine mittlere Geschwindigkeit der Kolonne bestimmt. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, dass in diesem Ausführungsbeispiel auch ein Fahrspurverlauf sowie ein diesem zugeordneter Geschwindigkeitsverlauf als Kolonneninformationen bestimmt werden, indem der zeitliche Verlauf der Positionen der detektierten Kraftfahrzeuge 3, 4 analysiert wird, was im Folgenden zunächst im Hinblick auf 2 näher erläutert werden soll.
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2 zeigt die zeitlichen Verläufe I, II und III der Positionen von voranfahrenden Fahrzeugen, wobei beispielsweise die Positionen des Verlaufs III (kürzester Verlauf) von dem unmittelbar voranfahrenden Fahrzeug 3, die Positionen des Verlaufs II von dem diesem voranfahrenden Fahrzeug 4 und die Positionen des Verlaufs I von einem dem Fahrzeug 4 unmittelbar voranfahrenden weiteren Fahrzeug stammen können.
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Betrachtet man zunächst den Verlauf I, so fällt in einem Bereich 13 eine Art Ausweichvorgang auf, der von einer ungewöhnlichen Straßenführung, aber auch von einem Hindernis 14 herrühren könnte. Ferner fällt auf, dass in einem Bereich 15 scheinbar eine Kurve beginnt. Die Verläufe II und III decken geringere Anteile der vorausliegenden Fahrspur ab (da das entsprechende Fahrzeug noch nicht so weit gefahren ist), zeigen aber vorliegend ebenso im Bereich 13 das Ausweichverhalten.
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Um hieraus nun einen Fahrspurverlauf nach Art einer Kolonnenspur zu bestimmen, werden zunächst die Verläufe I, II und III gegeneinander in ihrer Plausibilität überprüft. Das bedeutet konkret, dass festgestellt wird, ob einer der Verläufe in Bereichen, in denen von allen Fahrzeugen Positionen vorliegen, zu stark von anderen Verläufen I, II, III abweicht. Hierfür können geeignete Schwellwerte herangezogen werden. Vorliegend sind die Verläufe, insbesondere auch im Bereich 13, weitgehend gleich, so dass sie gegeneinander plausibilisiert sind. Der als Kolonneninformation zu ermittelnde Fahrspurverlauf wird daher unter Berücksichtigung aller dieser Verläufe I, II und III durch statistische Verfahren bestimmt. Nachdem den Positionen jeweils auch an diesen Positionen gemessene Geschwindigkeiten zugeordnet sind, ergibt sich parallel dazu ein dem Fahrspurverlauf zugeordnetes Geschwindigkeitsprofil.
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Sollte die Plausibilität nicht festgestellt werden, wird nach Kriterien entschieden, welche Verläufe I, II, III in die Ermittlung des Fahrspurverlaufs eingehen sollen. So kann ein Spurwechselkriterium vorgesehen sein, wenn der Verlauf der Positionen eines Fahrzeugs einen Spurwechsel andeutet. Dann ist das Fahrzeug nicht mehr Teil der Kolonne, seine folgenden Positionen werden verworfen, wenn nicht alle Fahrzeuge der Kolonne dieses Verhalten zeigen, beispielsweise eine Fahrspur also völlig blockiert ist. Ansonsten können Positionen verworfen werden, die zu einem früheren Zeitpunkt aufgenommen wurden, und/oder deren Verläufe nur bei einzelnen Kraftfahrzeugen auftreten.
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Der sich schließlich mit statistischen Methoden ergebende, als Kolonneninformation zu nutzende Fahrspurverlauf kann gegen einen aus Navigationsdaten, beispielsweise digitalen Kartendaten eines Navigationssystems, gewonnenen Verlauf N abgeglichen werden. Auffälligerweise zeigt der Verlauf N im Bereich 13 nicht das Verhalten der Verläufe I, II und III, so dass davon ausgegangen wird, dass es sich um eine mögliche Gefahrenstelle durch ein Hindernis 14 handelt.
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Im Bereich 15 zeigen jedoch auch die Navigationsdaten eine Kurve, wobei die Krümmungsangabe in Navigationsdaten häufig ungenau ist. Entsprechend sieht eine Ausgestaltung vor, dass eine sich aus dem als Kollisionsinformation ermittelten Fahrspurverlauf ergebende Krümmung statt der in den Navigationsdaten enthaltenen Krümmung verwendet wird.
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Mögliche Gefahrenstellen können sich auch aus einem Geschwindigkeitsverlauf ergeben, wie anhand der 3 erläutert werden soll. Dort ist ein Geschwindigkeitsverlauf 16 (Geschwindigkeit v) gegen die Länge d im Fahrspurverlauf angegeben. Ersichtlich sinkt die Geschwindigkeit der Fahrzeuge der Kolonne in einem Bereich 17 (welcher beispielsweise dem Bereich 13 entsprechen kann) stark ab. Das deutet darauf hin, dass dort eine mögliche Gefahrenstelle vorliegen könnte.
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Nachdem es möglich ist, aus der den Fahrspurverlauf beschreibenden Kolonneninformation auch mögliche Gefahrenstellen/Hindernisse zu ermitteln, die in Navigationsdaten nicht erhalten sind, ist das Steuergerät 6 dazu ausgebildet, diese Kolonneninformation auch anderen Fahrzeugsystemen 12 zur Verfügung zu stellen, welche beispielsweise einen automatischen Fahreingriff durch Verlangsamung des Kraftfahrzeugs im Hinblick auf die mögliche Gefahrenstelle vornehmen können und dergleichen.
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In jedem Fall bietet der Fahrspurverlauf als Kollisionsinformation äußerst nützliche Mehrinformationen, wenn ein Gefahrenwert für einen möglichen Überholvorgang bestimmt wird. Ein Hindernis 14 oder eine mögliche Gefahrenstelle sind deutliche Argumente dafür, einen Überholvorgang nicht durchzuführen, was auch für enge Kurven, wie beispielsweise im Bereich 15 zu erkennen, der Fall ist. In den Gefahrenwert gehen selbstverständlich auch andere Kollisionsinformationen ein, aus denen beispielsweise der benötigte Überholweg und/oder die benötigte Überholzeit abgeleitet werden können; auch mit den Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs 1 gewonnene weitere Umfelddaten über weitere Verkehrsteilnehmer, insbesondere auf benachbarten Spuren, gehen in die Risikoanalyse der Fahrsituation bezüglich des Überholvorgangs ein. Schließlich wird bei der Ermittlung eines Gefahrenwerts auch die Leistungsfähigkeit des eigenen Kraftfahrzeugs 1 bezüglich der Beschleunigung und der maximal möglichen Geschwindigkeit (gegebenenfalls auch der maximal erlaubten Geschwindigkeit) einberechnet.
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Überschreitet der Gefahrenwert einen Schwellwert, kann als Überholinformation eine Warnung ausgegeben werden, was optisch und/oder akustisch, beispielsweise in der Intensität steigend mit steigendem Gefahrenwert, aber auch haptisch erfolgen kann, bevorzugt in einer mehrstufigen Auslösung von Warnungen bei einem höheren Schwellwert. Als haptische Ausgabe einer warnenden Überholinformation kann ein Gegenmoment auf das Lenkrad gegeben werden.
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4 zeigt eine mögliche Darstellung 18 zur Ausgabe der Überholinformation, die in diesem Fall noch keine Wertung bezüglich eines Gefahrenwerts erhält, so dass eine Warnung über andere Ausgabemittel ausgegeben werden kann und/oder es dem Fahrer selbst überlassen bleibt, die Situation einzuschätzen.
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Die Darstellung 18 enthält eine schematische Wiedergabe der befahrenen Straße 19, auf der schematisch die voranfahrenden Fahrzeuge 3, 4 und 20 der hier drei Fahrzeuge beinhaltenden Kolonne gezeigt sind. Die Zusammengehörigkeit zu der Kolonne wird dadurch betont, dass die schematischen Darstellungen der Fahrzeuge 3, 4, und 20 durch einen gegebenenfalls auch entsprechend des Gefahrenwerts einfärbbaren Kasten 21 unterlegt sind, der auf einfache Art die Länge und Breite der Kolonne beschreibt. Derartige Kolonneninformationen können als Überholinformation auch explizit in einem Bereich 22 der Darstellung 18 ausgegeben werden, wie dort beispielsweise für die Länge L dargestellt.
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Die Darstellung der Kolonne auf der Straße 19 kann im Übrigen auch den als Kolonneninformation ermittelten Fahrspurverlauf berücksichtigen und diesen somit wiedergeben, beispielsweise durch eine ihn anzeigende Linie oder einen Fahrkorridor.
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Liegt, wie im Beispiel der 3 gezeigt, in einem Bereich 17 eine mögliche Gefahrenstelle vor, kann dies ebenso in die Darstellung 18 aufgenommen werden, wie dort anhand des warnenden Verkehrszeichens 23 gezeigt. So ist eine umfassende Information des Fahrers möglich.
