DE102014014249A1

DE102014014249A1 - Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, Computerprogrammprodukt sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014014249A1
Application number: DE201410014249
Authority: DE
Inventors: Martin Hein; Armin Joos; Uli Kolbe; Rainer Laux; Volker Oltmann
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2015-03-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges (2), wobei das Kraftfahrzeug (2) durch ein System (4) zum automatisierten Fahren längs- und quergeregelt wird, wobei ein Objekt (26) auf der Fahrspur (24.1), auf der das Kraftfahrzeug (2) aktuell fährt, erkannt wird, wobei geprüft wird, ob das Objekt (26) innerhalb der aktuellen Fahrspur (24.1) umfahren werden kann, wobei, wenn die Prüfung positiv ausfällt, das Objekt (26) umfahren wird, wenn die Prüfung negativ ausfällt, das Kraftfahrzeug (2) abgebremst wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogrammprodukt sowie ein Kraftfahrzeug (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, das durch ein System zum automatisierten Fahren längs- und quergeregelt wird. Dabei wird ein Objekt auf der Fahrspur, auf der das Kraftfahrzeug aktuell fährt, erkannt und geprüft, ob das Objekt innerhalb der aktuellen Fahrspur umfahren werden kann. Wenn die Prüfung positiv ausfällt, wird das Objekt umfahren. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein entsprechendes Computerprogrammprodukt sowie ein entsprechend ausgerüstetes Kraftfahrzeug.
Verfahren, Computerprogrammprodukte und Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. So offenbart die DE 10 2008 008 172 A1 ein Verfahren zur Längs- und Querführungsunterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs sowie ein Fahrassistenzsystem zur Durchführung des Verfahrens. Im Rahmen des dort beschriebenen Verfahrens wird die Längsführungsunterstützung als Abstandsregelung zur Regelung des Abstands zwischen dem Fahrzeug und einem diesem vorausfahrenden Führungsfahrzeug durchgeführt und die Querführungsunterstützung wahlweise als eine Objektfolgeunterstützung zur Führung des Fahrzeugs nach einer Bewegungsspur des vorausfahrenden Führungsfahrzeugs oder als eine Spurfolgeunterstützung zur Führung des Fahrzeugs längs einer markierten Fahrspur bzw. als eine kombinierte Spur-Objekt-Folgeunterstützung. Die Querführungsunterstützung ist nur bei Erfüllung von vorbestimmten Betriebsbedingungen verfügbar, die umfassen, dass die Abstandsregelung aktiv ist, wobei bei aktiver Objektfolgeunterstützung Objekte detektiert werden, an denen das Führungsfahrzeug seitlich vorbeifährt, wobei die Objektfolgeunterstützung deaktiviert wird, wenn für das Fahrzeug nicht ausreichend Freiraum vorhanden ist, um die Objekte unter Einhaltung von vorgebbaren Sicherheitsseitenabständen zu passieren.
Systeme zum automatisierten Fahren der vorgenannten Art dienen dazu, einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs zu entlasten und ihm zu ermöglichen, fahrfremde Aufgaben während der automatisierten Fahrt zu übernehmen. Taucht ein Objekt oder Hindernis auf der eigenen Fahrspur auf, das eine normale Weiterfahrt nicht möglich macht, so wird im Stand der Technik der automatisierte Fahrmodus abgebrochen und die Kontrolle an den Fahrer übergeben.
Sollte der Fahrer jedoch momentan mit einer fahrfremden Tätigkeit beschäftigt sein, beispielsweise mit dem Lesen eines Buches oder dergleichen, ist eine gewisse Zeit erforderlich, um die Aufmerksamkeit des Fahrers zurückzugewinnen. Darüber hinaus muss der Fahrer zunächst die Verkehrssituation abschätzen und eine Entscheidung über seine Reaktion treffen. Hierfür wird eine gewisse Zeitspanne benötigt, die unter Umständen größer ist als eine zur Verfügung stehende Zeit bis zu einer drohenden Kollision mit dem Objekt.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass ein sicherer Umgang mit unerwartet auftauchenden Objekten auf einer Fahrspur möglich ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Computerprogrammprodukt gemäß dem nebengeordneten Anspruch 8 sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 9. Weiterführende Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs sieht vor, dass das Kraftfahrzeug durch ein System zum automatisierten Fahren längs- und quergeregelt wird. Eine Längsregelung wird zum Beispiel durch einen sogenannten Abstandsregeltempomaten erreicht, der als Eingangsgröße eine gewisse Maximalgeschwindigkeit und einen gewissen, ggf. geschwindigkeitsabhängigen, Mindestabstand zu einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug aufweist. Sofern innerhalb eines bestimmten Abstandes vor dem Kraftfahrzeug kein weiteres Kraftfahrzeug fährt, wird die eingestellte Höchstgeschwindigkeit gefahren. Die eingestellte Höchstgeschwindigkeit kann durch die Umgebung beeinflusst werden, beispielsweise durch kurvige Straßen oder durch Tempolimits, beispielsweise in bestimmten Autobahnabschnitten. Eine Querregelung kann vorsehen, dass das Kraftfahrzeug einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug folgt und/oder dass das Kraftfahrzeug innerhalb einer vorgegebenen Spur bewegt wird. Hierfür ist erforderlich, dass das Kraftfahrzeug die beiderseitigen Grenzen der Spur erkennen und sich innerhalb dieser Grenzen bewegen kann. Im Rahmen des Verfahrens wird, wenn ein Objekt auf der Fahrspur des Kraftfahrzeugs auftaucht, geprüft, ob das Objekt innerhalb der aktuellen Fahrspur umfahren werden kann.
Sofern die Prüfung positiv ausfällt, wird das Objekt umfahren. Hierzu wird möglicherweise in die Lenkung des Kraftfahrzeugs derart eingegriffen, dass das Kraftfahrzeug weiter zu einem der beiden Ränder der Fahrspur hin bewegt wird, um das Objekt zu umfahren.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass, wenn die Prüfung negativ ausfällt, das Kraftfahrzeug abgebremst wird. Durch Abbremsen wird einerseits die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs reduziert, sodass die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs und dadurch die durch das Kraftfahrzeug ausgehende Gefahr verringert wird. Andererseits wird der Zeitraum bis zum Erreichen des Objekts vergrößert, was einem Fahrer mehr Zeit gibt, um die Situation zu erfassen und entsprechende Maßnahmen einzuleiten, um mit der durch das Objekt gegebenen Situation umzugehen.
Das Kraftfahrzeug kann gemäß einer weiterführenden Ausgestaltung bis zum Stillstand abgebremst werden.
Ein anderer weiterführender Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass, wenn die Prüfung positiv ausfällt, aber der zur Umfahrung des Objektes zur Verfügung stehende Raum kleiner ist als ein Grenzwert, das Kraftfahrzeug abgebremst und das Objekt mit geringerer Geschwindigkeit umfahren wird. Der Grenzwert kann einerseits von der Größe des Kraftfahrzeugs abhängen und gewisse Mindestgrenzen aufaddieren, die notwendig sind, um das Objekt und Kraftfahrzeuge auf benachbarten Fahrspuren nicht zu gefährden.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass nach Erkennen des Objektes eine Warnung an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs abgegeben wird. Eine solche Warnung kann beispielsweise optisch, akustisch und/oder haptisch erfolgen. Eine optische Warnung kann beispielsweise durch ein Blinklicht oder durch eine anderweitige Anzeige, beispielsweise in einem Head-up-Display, erfolgen. Eine akustische Warnung kann beispielsweise durch einen Signalton oder eine Sprachausgabe erreicht werden. Eine haptische Warnung kann beispielsweise mittels Vibrationen, zum Beispiel des Fahrersitzes oder eines Lenkrades, erfolgen. Eine entsprechende Warnung hilft dem Fahrer, schnell zu erkennen, dass eine Situation vorliegt, die ein menschliches Eingreifen erforderlich macht. Ein anderer weiterführender Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass, wenn die Prüfung negativ ausfällt und der Fahrer die Kontrolle über das Kraftfahrzeug übernimmt, der Bremsvorgang abgebrochen wird. Dabei kann gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass der Abbruch des Bremsvorgangs von gewissen Aktionen des Fahrers abhängig gemacht wird, beispielsweise von einem Betätigen des Gaspedals durch den Fahrer. Statt eines Gaspedals können andere Eingabemittel vorgesehen sein.
Ein anderer Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass, wenn die Prüfung negativ ausfällt, geprüft wird, ob ein Ausweichen auf eine benachbarte Spur möglich ist. Wird festgestellt, dass ein Ausweichen möglich ist, wird ein Spurwechsel des Kraftfahrzeugs durchgeführt. Durch einen solchen Spurwechsel kann der Abstand zum Objekt vergrößert werden und damit größere Sicherheit beim Umfahren des Objektes erreicht werden.
Ein weiterer Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass, wenn die Prüfung negativ ausfällt, geprüft wird, ob die benachbarte Spur ausreichend frei ist, wobei, wenn die benachbarte Spur ausreichend frei ist, das Objekt mit Überschreiten der eigenen Spur umfahren wird. Hierdurch lässt sich, sofern keine Gefährdung für die übrigen Verkehrsteilnehmer gegeben ist, ein größerer Abstand zu dem Objekt erreichen.
Die Entscheidung darüber, ob auf die benachbarte Spur gewechselt wird, oder ob die benachbarte Spur nur zum Umfahren des Objektes mit benutzt wird, kann u. a. von dem Längsabstand zu einem auf der benachbarten Spur weiter vorne und/oder weiter hinten fahrenden Kraftfahrzeug abhängen. Ist dieser zu gering, kann eine Gefährdung dadurch ausgehen, dass dessen Mindestsicherheitsabstand unterschritten wird. Ist der Abstand groß genug, kann ein Spurwechsel vollzogen werden.
Ein weiterführender Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass eine Krümmung der Spur im Bereich des Objektes geprüft wird, wobei, wenn die Krümmung einen gewissen Grenzwert überschreitet, das Kraftfahrzeug abgebremst wird. Damit kann verhindert werden, dass das eigene Kraftfahrzeug eine Querbeschleunigung zum Umfahren des Objektes erfährt, die eine Sicherheitsgefährdung für das eigene Kraftfahrzeug darstellen würde.
Ein erster unabhängiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt mit einem computerlesbaren Speichermedium, auf dem Befehle eingebettet sind, die, wenn sie von einer Recheneinheit ausführt werden, bewirken, dass die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, ein Verfahren der vorbeschriebenen Art auszuführen. Eine entsprechende Recheneinheit kann eine Steuerung sein und das Speichermedium ein Speicher der Steuerung.
Ein weiterer unabhängiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Steuerung, die einen Speicher aufweist, auf dem ein Computerprogrammprodukt der vorgenannten Art gespeichert ist.
Ein erster weiterführender Aspekt des Kraftfahrzeugs sieht vor, dass die Steuerung mit einer Lenkung, einer Bremse und einem Antrieb, sowie mit wenigstens einem Umfeldsensor und mit Fahrereingabemitteln verbunden ist. Die Verbindung zu Lenkung, Bremse und Antrieb erlaubt die Längs- und Querregelung des Kraftfahrzeugs, der Umfeldsensor die Erfassung der Umgebung einschließlich der Erfassung von auf der eigenen Fahrspur befindlichen Objekten und die Verbindung mit Fahrereingabemitteln, beispielsweise Lenkrad und Gas- sowie Bremspedal ermöglicht das Erkennen, wann ein Fahrer die Kontrolle über das Kraftfahrzeug übernimmt.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigen schematisch:
1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug;
2 eine Verkehrssituation, bei der ein Objekt auf der eigenen Fahrspur auftaucht sowie
3 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 2.
Das Kraftfahrzeug 2 weist ein System 4 (gestrichelt umrahmt) zum automatisierten Fahren des Kraftfahrzeugs ohne menschlichen Eingriff auf. Dazu wird das Kraftfahrzeug 2 längs- und quergeregelt. Das System 4 weist eine Steuerung 6 mit einem Speicher 8 auf, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen, nachfolgend detaillierter beschriebenen Verfahrens dient.
Die Steuerung 6 ist mit einer Lenkung 10, Bremsen 12 sowie einer Motorsteuerung 14 verbunden. Mit Hilfe dieser Verbindungen kann die Steuerung die Lenkung 10, Bremsen 12 und Motorsteuerung 14 beeinflussen und damit eine Längs- und Querregelung erzielen.
Die Steuerung 6 ist des Weiteren mit einem Radarsensor 16, der das Umfeld des Kraftfahrzeugs 2 erfasst, verbunden. Neben dem Radarsensor 16 können weitere, nicht dargestellte Sensoren vorgesehen sein. Statt einem Radarsensor können andere Sensorprinzipien verwendet werden, beispielsweise Leader oder Kamera oder Ultraschall. Auch Kombinationen verschiedener Sensorarten sind denkbar.
Das System 4 weist des Weiteren eine Verbindung zu einem Lenkrad 18, einem Gaspedal 20 sowie einem Bremspedal 22 auf. Mit Hilfe der Verknüpfung zwischen der Steuerung 6 und Lenkrad 18, Gaspedal 20 sowie Bremspedal 22 kann das System 4 feststellen, ob der Fahrer die Kontrolle über das Kraftfahrzeug 2 übernimmt und ggf. einen automatisierten Fahrmodus abschalten, sodass der Fahrer die alleinige Kontrolle über das Kraftfahrzeug 2 hat. Darüber hinaus ist es auch möglich, in andere Betriebsmodi zu wechseln, die beispielsweise eine Spurhalteunterstützung für den Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 anbieten. Alternativ zu den Fahrereingabemitteln 18, 20 und 22 können andere Fahrereingabemittel, beispielsweise über Steuerknüppel vorgesehen sein.
2 und 3 zeigen eine Verkehrssituation, bei der das erfindungsgemäße System zum Einsatz kommt sowie ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das Kraftfahrzeug 2 fährt auf einer Straße 24 auf der rechten Spur 24.1 mit einer Geschwindigkeit V. Mittels des Radarsensors 16 wird ein auf der Fahrspur 24.1 befindliches Objekt 26 erkannt. Das Objekt 26 ist als ruhendes Objekt dargestellt, kann aber auch ein bewegtes Objekt sein.
Die Steuerung 6 ermittelt, dass bei Halten des regulären Kurses eine Kollision zwischen dem Kraftfahrzeug 2 und dem Objekt 26 erfolgen würde. Es ist somit ein Umfahren des Objektes 26 erforderlich. Das System 4 ermittelt nun eine Breite BS der Fahrspur 24.1 sowie eine Breite BO der Fahrspur 24.1 am Objekt 26. In Kenntnis einer Breite BK des Kraftfahrzeugs wird abgeschätzt, ob das Kraftfahrzeug 2 innerhalb der eigenen Fahrspur 24.1 unter Einhaltung von nicht dargestellten Sicherheitsabständen das Objekt 26 umfahren kann.
Ist dies nicht möglich, wird geprüft, ob eine benachbarte linke Spur 24.2 ausreichend frei ist, um das Objekt 26 mit den notwendigen Sicherheitsabständen zu umfahren. Hierzu werden Position und Relativgeschwindigkeit von in der Nähe des Kraftfahrzeugs 2 befindlichen Kraftfahrzeugen 28 auf der linken Spur 24.2 geprüft.
Sofern ein gewisser Sicherheitsabstand X zwischen dem hinteren Ende des Kraftfahrzeugs und dem vorderen Ende des Kraftfahrzeugs 28 nicht unterschritten wird, wird ein Spurwechsel von der rechten Spur 24.1 auf die linke Spur 24.2 eingeleitet. Ist der Sicherheitsabstand X unterschritten, jedoch keine unmittelbare Kollisionsgefahr mit dem Kraftfahrzeug 28 gegeben, wird unter Überfahren einer Spurbegrenzung 24.3 das Objekt 26 umfahren. Nach Umfahren des Objektes 26 kehrt das Kraftfahrzeug 2 wieder auf die rechte Spur zurück.
Sollte ein Ausweichen auf die linke Spur 24.2 nicht möglich sein, wird gemäß der Erfindung das Kraftfahrzeug 2 abgebremst. Gleichzeitig mit dem Abbremsen des Kraftfahrzeugs 2 wird eine Warnung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 abgegeben. Dies ermöglicht dem Fahrer, die Kontrolle über das Kraftfahrzeug 2 zu übernehmen und entsprechende Maßnahmen einzuleiten, um das Objekt zu umfahren.
Das System 4 wird deaktiviert, sobald es feststellt, dass der Fahrer die Kontrolle über das Kraftfahrzeug 2 übernommen hat.
Bezugszeichenliste

2: Kraftfahrzeug
4: System
6: Steuerung
8: Speicher
10: Lenkung
12: Bremsen
14: Motorsteuerung
16: Radarsensor
18: Lenkrad
20: Gaspedal
22: Bremspedal
24: Strasse
24.1: rechte Spur
24.2: linke Spur
24.3: Spurbegrenzung
26: Objekt
28: Kraftfahrzeug
BS: Breite Fahrspur 24.1
BO: Breite Fahrspur 24.1 an Objekt 26
BK: Breite Kraftfahrzeug 2
v: Geschwindigkeit Kraftfahrzeug 2
x: Sicherheitsabstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008008172 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges (2), wobei das Kraftfahrzeug (2) durch ein System (4) zum automatisierten Fahren längs- und quergeregelt wird, wobei ein Objekt (26) auf der Fahrspur (24.1), auf der das Kraftfahrzeug (2) aktuell fährt, erkannt wird, wobei geprüft wird, ob das Objekt (26) innerhalb der aktuellen Fahrspur (24.1) umfahren werden kann, wobei, wenn die Prüfung positiv ausfällt, das Objekt (26) umfahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Prüfung negativ ausfällt, das Kraftfahrzeug (2) abgebremst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Prüfung positiv ausfällt, aber der zur Umfahrung des Objektes (26) zur Verfügung stehende Raum (BO) kleiner ist als ein Grenzwert, das Kraftfahrzeug (2) abgebremst und das Objekt (26) mit geringerer Geschwindigkeit umfahren wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erkennen des Objektes (26) eine Warnung an einen Fahrer des Kraftfahrzeuges (2) abgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Prüfung negativ ausfällt und der Fahrer die Kontrolle über das Kraftfahrzeug (2) übernimmt, der Bremsvorgang abgebrochen wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Prüfung negativ ausfällt, geprüft wird, ob ein Ausweichen auf eine benachbarte Spur (24.2) möglich ist, wobei, wenn ein Ausweichen möglich ist, ein Spurwechsel des Kraftfahrzeuges (2) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Prüfung negativ ausfällt, geprüft wird, ob die benachbarte Spur (24.2) ausreichend frei ist, wobei, wenn die benachbarte Spur (24.2) ausreichend frei ist, das Objekt (26) mit Überschreiten der eigenen Spur (24.1) umfahren wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Krümmung der Spur (24.1) im Bereich des Objektes (26) geprüft wird, wobei, wenn die Krümmung einen gewissen Grenzwert überschreitet, das Kraftfahrzeug (2) abgebremst wird.
Computerprogrammprodukt mit einem computerlesbaren Speichermedium, auf dem Befehle eingebettet sind, die, wenn sie von einer Recheneinheit ausgeführt werden, bewirken, dass die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der vorgenannten Ansprüche auszuführen.
Kraftfahrzeug (2) mit einer Steuerung (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (6) einen Speicher (8) aufweist, auf dem ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 8 gespeichert ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (6) mit einer Lenkung (10), einer Bremse (12) und einem Antrieb (14), sowie mit wenigstens einem Umfeldsensor (16) und mit Fahrereingabemitteln (18, 20, 22) verbunden ist.