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Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben des Fahrerassistenzsystems. Hierbei wird während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs durch das Fahrerassistenzsystem mindestens ein Fahrmanöver durch selbsttätiges Längs- und/oder Querführen des Kraftfahrzeugs durchgeführt. Dabei wird davon ausgegangen, dass eine in dem Kraftfahrzeug befindliche Bedienperson weiterhin für die Fahrmanöver verantwortlich ist. Daher ist eine Bedieneinrichtung bereitgestellt, über welche die Bedienperson in ein Fahrmanöver eingreifen kann.
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Das selbsttätige Längs- und/oder Querführen eines Kraftfahrzeugs, das heißt teil- und hochautomatische Fahrfunktionen, gehören zur nächsten Generation der Fahrerassistenzsysteme. Per Definition dieser Automatisierungsgrade, wie sie beispielsweise durch die deutsche Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) und die SAE (Society of Automotive Engineers – Verband der Automobilingenieure) festgelegt sind, liegt die Überwachung und damit die Verantwortung für das Fahrzeug weiterhin beim Fahrer.
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Allerdings werden Bestandteile dieser Fahrfunktionen bald dank verbesserter Sensoriken und Auswertealgorithmen komplexe Kombinationen von Längs- und Quermanövern sein. Die automatisierte Durchführung dieser Manöver kann den Fahrer aufgrund der zunehmenden Situationskomplexität bei seiner Überwachungsfunktion stark belasten oder gar überfordern. Somit kann eventuell nicht sichergestellt werden, dass der Fahrer die Systeme hinreichend überwachen kann. Zur vollständigen Überwachung des Fahrmanövers muss der Fahrer den Fahrvorgang nachvollziehen können. Bei einem Überholmanöver kann dies bedeuten, dass sowohl der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug als auch zu einem sich auf der Überholspur von hinten annähernden Überholfahrzeug überwacht werden muss. Eine solche doppelte Überwachungsfunktion kann den Fahrer überfordern und ist möglicherweise gar nicht überwacht durchführbar.
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Aus der
EP 2 048 476 A1 ist ein Fahrerunterstützungsverfahren bekannt, bei welchem zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs während einer Fahrt entlang einer Fahrbahn Kurvendaten einer vorausliegenden Fahrbahnkurve sowie Fahrbahnzustandsdaten der Fahrbahn ausgewertet werden und eine empfohlene Maximalgeschwindigkeit ermittelt wird, die ein sicheres Durchfahren der Kurve erlaubt.
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Aus der
DE 10 2009 028 767 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit Unterstützungsfunktion bekannt, wobei die Unterstützungsfunktion in Abhängigkeit von einem Umgebungsparameter und in Abhängigkeit von einem Fahrerzustand bereitgestellt wird, um die Notwendigkeit und die Wahl der Ausgabeart von Warn-/Informationshinweisen einzustellen.
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Aus der
DE 10 2006 057 744 A1 ist ein dynamischer Geschwindigkeitsassistent für ein Fahrerassistenzsystem beschrieben, welcher den Beladungszustand des Fahrzeugs berücksichtigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Fahrerassistenzsystem mit teil- und/oder hochautomatischen Fahrfunktionen eine ausreichende Überwachung durch eine im Kraftfahrzeug befindliche Bedienperson zu gewährleisten.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die abhängigen Patentansprüche.
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Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Betreiben des Fahrerassistenzsystems bereitgestellt, wobei während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs durch eine Steuereinrichtung des Fahrerassistenzsystems in an sich bekannter Weise mindestens ein Fahrmanöver durch selbsttätiges Längs- und/oder Querführen des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird. Um einen Eingriff einer im Kraftfahrzeug befindlichen Bedienperson bei unerwünschtem Verlauf eines Fahrmanövers zu ermöglichen, ist eine Bedieneinrichtung des Fahrerassistenzsystems bereitgestellt, die einen Eingriffsbefehl zum Übersteuern der Steuereinrichtung, also zum Verändern eines Ablaufs des Fahrmanövers, erzeugt, falls die Bedieneinrichtung durch die das mindestens eine Fahrmanöver überwachende Bedienperson betätigt wird.
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Um nun sicherzustellen, dass die Bedienperson in ihrer Überwachungsaufgabe nicht überfordert wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass durch eine Analyseeinrichtung des Fahrerassistenzsystems zu einem bevorstehenden Fahrmanöver, beispielsweise einem Überholvorgang oder einem Abbiegevorgang, mindestens ein von der Bedienperson vor und/oder während des Fahrmanövers durchzuführender Überwachungsschritt ermittelt wird. Beispielsweise kann die Analyseeinrichtung feststellen, dass für einen bevorstehenden Überholvorgang sowohl ein Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug als auch eine Mindestfahrgeschwindigkeit beim Wechseln auf eine Überholspur sichergestellt sein muss, weil sich von hinten ein Fremdfahrzeug auf der Überholspur nähert. Damit die Bedienperson beispielsweise in einer solchen Situation nicht überfordert wird, führt die Analyseeinrichtung eine Unterstützungsmaßnahme durch. Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß durch die Analyseeinrichtung in Abhängigkeit von dem mindestens einen ermittelten Überwachungsschritt eine die Bedienperson beim Durchführen des mindestens einen Überwachungsschritts unterstützende Unterstützungsmaßnahme durchgeführt. In dem beschriebenen Beispiel kann also die Bedienperson z.B. auf das von hinten herannahende Fremdfahrzeug aufmerksam gemacht werden.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Bedienperson nun technisch dabei unterstützt wird, planmäßig und gezielt alle nötigen Überwachungsschritte durchzuführen, um eine sichere Fahrt zu gewährleisten. Dies spart Zeit und stellt die vollständige Durchführung aller benötigten Überwachungsschritte sicher.
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Um für das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren das bevorstehende Fahrmanöver zu ermitteln, kann in an sich bekannter Weise auf eine Manöverplanung eines Fahrerassistenzsystems mit teil- und/oder hochautomatischer Fahrfunktion zurückgegriffen werden. Diese gibt das nächste geplante Fahrmanöver an. Zudem kann ein bevorstehendes Manöver zusätzlich oder alternativ dazu aus einem Navigationssystem ausgelesen werden, welches anhand einer geplanten Fahrtroute beispielsweise ein bevorstehendes Abbiegemanöver signalisieren kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist Weiterbildungen auf, die das Ermitteln der genannten benötigten Überwachungsschritte betreffen. Eine dieser Ausführungsformen sieht vor, dass anhand einer Fahrzeugsensorik mindestens ein an dem Fahrmanöver voraussichtlich beteiligtes fahrzeugexternes Objekt, beispielsweise also ein anderer Verkehrsteilnehmer, wie ein Fremdfahrzeug, oder auch ein stillstehendes Objekt, wie beispielsweise ein Laternenpfahl, geortet wird. Beispielsweise wird hierzu eine digitale Karte mit mindestens einem in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekt erzeugt. Der mindestens eine Überwachungsschritt wird dann in Abhängigkeit von dem mindestens einen georteten Objekt ermittelt. Mit anderen Worten kann also der mindestens eine Überwachungsschritt darin bestehen, dass die Bedienperson jedes der georteten Objekte einmal betrachten muss. Anhand einer digitalen Karte kann hierbei eine Blickrichtung ermittelt werden. Das Orten fahrzeugexterner Objekte weist den Vorteil auf, dass der mindestens eine Überwachungsschritt an die aktuelle Verkehrssituation angepasst ist.
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Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass das bevorstehende Fahrmanöver einer aus mehreren vorbestimmten Manöverklassen zugeordnet wird. Beispielsweise können diese Manöverklassen umfassen: eine Kreuzungsüberfahrt, ein Abbiegemanöver, ein Überholen bei möglichem Überholverkehr (wie es auf der Autobahn der Fall sein kann), ein Überholen bei möglichem Gegenverkehr (wie es auf einer Landstraße der Fall sein kann), ein Überholen in einer Baustelle, ein Einfädelmanöver (wie es auf einer Autobahnauffahrt nötig sein kann). Ist das bevorstehende Fahrmanöver dann einer aus den Manöverklassen zugeordnet, gibt es eine Manöverklasse des Fahrmanövers. Der zumindest eine Überwachungsschritt wird dann in Abhängigkeit von der Manöverklasse des Fahrmanövers zugeordnet. Zu jeder Manöverklasse kann also eine Angabe zu mindestens ein benötigter Überwachungsschritt abgespeichert sein. Beispielsweise kann also bei einem Überholmanöver auf der Autobahn ein Überwachungsschritt darin bestehen, auf rückwärtigen Verkehr zu achten, und ein weitere darin, den Abstand zum vorausfahrenden Fremdfahrzeug zu überwachen. Bei einer Kreuzungsüberfahrt kann ein notwendiger Überwachungsschritt ein Einsehen in die kreuzende Straße, also ein Überprüfen auf Querverkehr, sein. Das Ermitteln der Überwachungsschritte anhand einer Manöverklasse weist den Vorteil auf, dass mit geringem sensorischen Aufwand dennoch wichtige, für die jeweilige Manöverklasse typische Überwachungsschritte angegeben werden können.
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Wie bereits ausgeführt, kann die Unterstützungsmaßnahme im Bereitstellen von Hinweisen auf die durchzuführenden Überwachungsschritte bestehen. Dies kann aber zu dem unerwünschten Effekt führen, dass der Fahrer stets zunächst z.B. einen optischen Hinweis betrachtet und erst dann den Überwachungsschritt durchführt, was zu einem Zeitverlust führen kann, der insbesondere dann unnötig ist, wenn die Überwachungsschritte dem Fahrer bereits im Voraus klar sind und die Unterstützungsmaßnahme eigentlich überflüssig ist.
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Hier sieht eine besonders bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens vor, dass in Abhängigkeit von dem mindestens einen Überwachungsschritt zunächst ein Aufwandswert ermittelt wird, welcher einen zeitlichen und/oder kognitiven Aufwand der Bedienperson zum vollständigen Durchführen des mindestens einen Überwachungswerts beschreibt. Es wird also mit anderen Worten zunächst ein Gefahrenmaß oder Komplexitätsmaß betreffend die bevorstehende Überwachungsaufgabe ermittelt. Der kognitive Aufwand kann dabei beispielsweise in Abhängigkeit von der Anzahl der in der Umgebung befindlichen fahrzeugexternen Objekte ermittelt werden, die von der Bedienperson zu betrachten sind, um die aktuelle Verkehrssituation einschätzen zu können. Steht nun der Aufwandswert für die Überwachung fest, so wird die Unterstützungsmaßnahme nur durchgeführt, falls der Aufwandswert ein vorbestimmtes Gefahrenkriterium erfüllt. Beispielsweise kann ein Schwellenwert vorgegeben sein und die Unterstützungsmaßnahme nur durchgeführt werden, falls der Aufwandswert größer als der Schwellenwert ist. Das Ermitteln des Aufwandswerts weist den Vorteil auf, dass die Unterstützungsmaßnahme bedarfsgerecht nur in solchen Fahrsituationen bereitgestellt wird, in denen die Gefahr besteht, dass die Bedienperson überfordert ist.
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Der Aufwandswert wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Abhängigkeit von einer Gesamtanzahl der ermittelten Überwachungsschritte ermittelt.
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Zusätzlich oder alternativ hierzu kann eine zur Durchführung des mindestens einen Überwachungsschritts erforderliche Durchführungsdauer ermittelt werden. Hierbei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Schwellenwert für den Vergleich entsprechend adaptiv in Abhängigkeit von der aktuellen Verkehrssituation, also einer tatsächlich für die Überwachung zur Verfügung stehenden Zeitdauer ermittelt wird. Ein Maß für die verfügbare Zeitdauer kann beispielsweise eine Time-to-Collision (TTC) für eine maximale kollisionsfreie Fahrt ermittelt sein. Dann kann die erforderliche Durchführungsdauer für alle Überwachungsschritte mit der verfügbaren Zeitdauer verglichen werden. Ist genügend Zeit vorhanden, so wird die Unterstützungsmaßnahme nicht durchgeführt, ist dagegen nicht genug Zeit vorhanden, so wird die Unterstützungsmaßnahme durchgeführt.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Aufwandswert auch in Abhängigkeit von einer zur Durchführung des mindestens einen Überwachungsschritts erforderlichen Körperbewegung und/oder Bewegungsreihenfolge ermittelt werden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise berücksichtigt, dass eine Ablenkung durch Körperbewegung, wie sie beispielsweise für einen Schulterblick nötig sind, die Aufmerksamkeit der Bedienperson beeinträchtigen kann und hierdurch der Überblick über die Verkehrssituation verloren geht.
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Für die Ermittlung des Aufwandswerts können aber auch die Entscheidungsdauer der Bedienperson beeinflussende Größen zugrundegelegt werden, denn vom Sehen eines Objekts bis zum Erkennen einer Gefahr kann noch einmal Zeit vergehen, die sich abschätzen lässt. Eine Ausführungsform sieht hierzu vor, dass der Aufwandswert in Abhängigkeit von einem Gewohnheitswert betreffend die Vertrautheit der Bedienperson mit der die Fahrt betreffenden Fahrstrecke ermittelt wird. Bei einer vorbestimmten Mindesthäufigkeit von Fahrten auf der Fahrstrecke kann davon ausgegangen werden, dass die Bedienperson eine aktuelle Verkehrssituation schneller überblickt als auf einer Fahrstrecke, die weniger häufig von der Bedienperson befahren worden ist.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Aufwandswert auch in Abhängigkeit von einem zu der Bedienperson gespeicherten Reaktionszeitwert berechnet werden. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise beispielsweise das Alter der Bedienperson berücksichtigt werden.
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Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Aufwandswert in Abhängigkeit von einer durch eine Aufmerksamkeitsüberwachung signalisierten Vigilanz der Bedienperson ermittelt werden. Aufmerksamkeitsüberwachungseinrichtungen sind an sich im Zusammenhang mit der Müdigkeitsüberwachung von Fahrern bekannt. Ihr Signal betreffend die Vigilanz (Aufmerksamkeit) der Bedienperson kann auch für die Ermittlung des Aufwandswerts in vorteilhafter Weise genutzt werden.
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Der Aufwandswert kann in Abhängigkeit von den genannten Größen beispielsweise durch eine mittels einfacher Experimente ermittelbaren Berechnungsformel berechnet werden. Eine Ausführungsform sieht aber vor, dass der Aufwandswert mittels eines digitalen Mentalmodells der Bedienperson ermittelt wird. Solche Mentalmodelle sind an sich im Zusammenhang mit Ergonomiebetrachtungen von Bediengeräten bekannt. Diese lassen sich in vorteilhafter Weise auch zum Betreiben des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems nutzen. Das Mentalmodell wird bevorzugt während der Fahrt in Abhängigkeit von einem Verhalten der Bedienperson trainiert. Hierdurch wird das Mentalmodell an die Bedienperson angepasst.
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Wie bereits im Zusammenhang mit der TTC beschrieben, wird das überprüfte Gefahrenkriterium bevorzugt an die aktuelle Fahrsituation angepasst. Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht hierzu vor, dass durch die Analyseeinrichtung in Abhängigkeit von Objektdaten zu mindestens einem in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs georteten fahrzeugexternen Objekt ein Gefahrenwert ermittelt wird und das Gefahrenkriterium umfasst, dass der beschriebene Aufwandswert größer als der Gefahrenwert ist. Beispielsweise kann also die für das Durchführen der Überwachungsschritte zur Verfügung stehende Überwachungszeitdauer als der Aufwandswert ermittelt werden und dann mit einer benötigten Durchführungsdauer für den mindestens einen Überwachungsschritt als Gefahrenwert verglichen werden. Gemäß einer Ausführungsform wird der Gefahrenwert in Abhängigkeit von einem durch ein Kollisionswarnsystem des Kraftfahrzeugs ermittelten TTC-Wert ermittelt.
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Die zur Verfügung stehende Zeit ist aber nicht zwingend die einzig entscheidende Größe. In einer komplexen Situation kann eine Bedienperson zwar rechtzeitig einen Überwachungsschritt durchführen; hierbei ist aber nicht sichergestellt, dass die Bedienperson auch wirklich alles geistig wahrgenommen hat. Daher ist zusätzlich oder alternativ dazu vorgesehen, dass der Gefahrenwert in Abhängigkeit von einem die aktuellen Sichtverhältnisse beschreibenden Sichtwert ermittelt wird. Hierdurch wird beispielsweise die verschlechterte Sicht bei Nachtfahrt oder bei Nebel oder Regen berücksichtigt.
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Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Gefahrenwert in Abhängigkeit von einer aktuellen und/oder für das bevorstehende Fahrmanöver geplanten Fahrgeschwindigkeit ermittelt werden. Hierdurch wird die Veränderungsgeschwindigkeit der Fahrsituation, also ihre Dynamik, und die hierdurch vergrößerte Anforderung an die Reaktionsgeschwindigkeit der Bedienperson berücksichtigt.
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Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Gefahrenwert in Abhängigkeit von mindestens einem Abstandswert und/oder Relativgeschwindigkeitswert zu einem jeweiligen fahrzeugexternen Objekt ermittelt werden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise berücksichtigt, dass nach dem Erkennen einer Gefahr der Bedienperson noch genügend Reaktionszeit verbleibt, um die Bedieneinrichtung zu betätigen. Als Reaktionszeit kann ein fester, vorbestimmter Wert zugrunde gelegt werden, der in einfachen Reaktionstests ermittelt werden kann.
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Bei der Erfindung ergeben sich weitere Ausführungsformen in Abhängigkeit davon, wie die Unterstützungsmaßnahme ausgestaltet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform wird als Unterstützungsmaßnahme das bevorstehende Fahrmanöver zeitlich verzögert, also zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt. Hierdurch gewinnt die Bedienperson mehr Zeit zum Durchführen der Überwachungsschritte. Zusätzlich oder alternativ dazu wird eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verringert. Dies verringert die zeitliche Dynamik, das heißt die Veränderungsgeschwindigkeit der Fahrsituation, sodass diese für die Bedienperson übersichtlicher wird. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass eine Vorbeifahrt eines Fremdfahrzeugs abgewartet wird. Hierdurch entfällt in vorteilhafter Weise ein Überwachungsschritt. Eine Verallgemeinerung dieser Idee sieht vor, dass eine Manöveränderung des bevorstehenden Fahrmanövers durchgeführt wird, durch welche die Anzahl der durchzuführenden Überwachungsschritte verringert wird. Welche Manöveränderung hierbei geeignet ist, kann beispielsweise für einige der beschriebenen Manöverklassen im Voraus ermittelt werden.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung wird als Unterstützungsmaßnahme ein Hinweis auf den mindestens einen Überwachungsschritt an die Bedienperson ausgegeben, wie es bereits beschrieben worden ist. Hierfür können bestehende oder auch neuartige Ausgabeelemente herangezogen werden, wie beispielsweise ein Head-up-Display und/oder eine Warnleuchte im Außenspiegel oder im Kombiinstrument und/oder eine Datenbrille mit Augmented-Reality-Funktionalität, durch welche grafische Informationen in ein Sichtfeld der Bedienperson eingeblendet werden, wobei hierbei die grafischen Informationen den realen Bildeindrücken überlagert werden.
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Die bisherigen Ausführungsformen wurden stets im Zusammenhang mit einem einzelnen, bevorstehenden Fahrmanöver beschrieben. Eine Fahrt mittels des Fahrassistenzsystems kann aber auch aus einer Abfolge von nacheinander durchzuführenden Fahrmanövern bestehen, die beispielsweise durch die Manöverplanung des Fahrassistenzsystems festgelegt werden. Für welches der Fahrmanöver nun die Überwachungsschritte ermittelt und entsprechend die Unterstützungsmaßnahme durchgeführt wird, wird gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens festgelegt, indem zumindest ein weiteres bevorstehendes Fahrmanöver ermittelt wird, also mindestens zwei oder mehr bevorstehende Fahrmanöver vorliegen, und aus allen bevorstehenden Fahrmanövern, die ermittelt worden sind, eines davon anhand eines Prioritätskriteriums als das nächste bevorstehende Fahrmanöver für die Durchführung der Unterstützungsmaßnahme ausgewählt wird. Dieses Prioritätskriterium berücksichtigt dabei eine zeitliche Nähe des jeweils durchzuführenden mindestens einen Überwachungsschritts und/oder eine räumliche Nähe von an dem jeweiligen bevorstehenden Fahrmanöver voraussichtlich beteiligten fahrzeugexternen Objekten. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Bedienperson stets durch die Unterstützungsmaßnahme auf die jeweils nächstliegende Gefahr aufmerksam gemacht wird oder beim Überwachen dieser Gefahr unterstützt wird.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Fahrerassistenzsystem oder eine Fahrerassistenzvorrichtung, die zum Durchführen des beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist. Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem weist eine Steuereinrichtung zum selbsttätigen Längs- und/oder Querführen des Kraftfahrzeugs und eine Bedieneinrichtung zum bedienungsabhängigen Erzeugen eines Eingriffsbefehls zum Übersteuern der Steuereinrichtung auf. Erfindungsgemäß ist das Fahrerassistenzsystem mit einer Analyseeinrichtung ausgestattet, die zum Ermitteln von mindestens einem von der Bedienperson vor und/oder während einem bevorstehenden Fahrmanöver durchzuführenden Überwachungsschritt und zum Durchführen einer den mindestens einen Überwachungsschritt unterstützenden Überwachungsmaßnahme ausgelegt ist. Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem ist zum Durchführen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet.
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Schließlich gehört zu der Erfindung noch ein Kraftfahrzeug, das durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems gekennzeichnet ist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann beispielsweise als Kraftwagen, wie beispielsweise als Personenkraftwagen, ausgestaltet sein.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs; und
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2 eine Skizze zu einer Fahrsituation, in welcher eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durch das Kraftfahrzeug von 1 durchgeführt werden kann.
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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 1 ist aus einer Vogelperspektive ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln kann. Das Kraftfahrzeug 10 kann ein Fahrerassistenzsystem oder kurz FAS 12, eine Fahrzeugsensorik 14, eine Bedieneinrichtung 16, eine Aktoreinrichtung 18 zum Führen des Kraftfahrzeugs 10 und eine Ausgabeeinrichtung 20 zum Ausgeben von Informationen an eine Bedienperson 22 des Kraftfahrzeugs 10 aufweisen. Die Bedienperson 22 kann beispielsweise in einem Fahrersitz 24 sitzen.
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Das Fahrerassistenzsystem 12 kann eine Steuereinrichtung 26 zum Erzeugen eines Steuersignals S für die Aktoreinrichtung 18 sowie eine Analyseeinrichtung 28 zum Auswerten von Sensordaten oder Messdaten M der Fahrzeugsensorik 14 und von Manöverplandaten P einer Manöverplanung 30 der Steuereinrichtung 26 sowie zum Erzeugen eines Steuerbefehls C für die Steuereinrichtung 26 und/oder eines Ausgabesignals A für die Ausgabeeinrichtung 20 aufweisen. Die Steuereinrichtung 26 und die Analyseeinrichtung 28 können beispielswiese jeweils durch ein Programmmodul einer Prozessoreinrichtung beispielsweise eines Steuergeräts des Kraftfahrzeugs 10 bereitgestellt sein.
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Die Sensoreinrichtung 14 kann dazu ausgelegt sein, fahrzeugexterne Objekte zu orten und die verorteten Objekte durch die Messdaten M zu signalisieren. Die Fahrzeugsensorik 14 kann dabei mehrere, im Kraftfahrzeug 10 verteilt angeordnete Sensoren aufweisen, was in 1 durch einen vorderen Sensorikteil 14‘ und einen hinteren Sensorikteil 14‘‘ symbolisiert ist. Die Fahrzeugsensorik 14 kann beispielsweise einen Radar und/oder einen Lidar und/oder Ultraschallsensoren und/oder eine oder mehrere Kameras und/oder eine Car-to-X-Kommunikationseinrichtung umfassen.
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Die Bedieneinrichtung 16 kann beispielsweise eine Lenkhandhabe, wie beispielsweise ein Lenkrad oder einen Lenkknüppel, und/oder eine Pedalerie umfassen. Es kann vorgesehen sein, dass die Bedienperson 22 mittels der Bedieneinrichtung 16 Führungsbefehle F zum Längs- und/der Querführen des Kraftfahrzeugs 10 erzeugt, die an die Aktoreinrichtung 18 übermittelt werden.
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Die Aktoreinrichtung 18 kann beispielsweise ein Drive-by-Wire-System sein. Sie kann dazu ausgelegt sein, in Abhängigkeit von dem Steuerbefehl S und/oder dem Führungsbefehl F in an sich bekannter Weise mittels Aktoren auf beispielsweise ein Lenkgestänge des Kraftfahrzeugs 10 und/oder ein Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs 10 und/oder ein Bremssystem des Kraftfahrzeugs 10 einzuwirken und hierdurch die Steuerbefehle S und/oder Führungsbefehle F zum Längs- und/oder Querführen des Kraftfahrzeugs 10 umsetzen und hierdurch die Längs- und/oder Querführung des Kraftfahrzeugs 10 vornehmen.
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Die Anzeigeeinrichtung 20 kann beispielsweise einen Bildschirm des Kraftfahrzeugs 10 und/oder ein Head-up-Display und/oder eine Warnleuchte in einem (nicht dargestellten) Außenspiegel oder einem Kombiinstrument umfassen. Die Ausgabeeinrichtung 20 kann auch ein Audiosystem zum Ausgeben von Warnsignalen und/oder Ansagen sowie optional einen Bildschirm eines Infotainmentsystems des Kraftfahrzeugs 10 umfassen. Die Ausgabeeinrichtung 20 kann auch ein Augmented-Reality-System beispielsweise mit einer Datenbrille umfassen.
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Bei dem Kraftfahrzeug 10 ist es ermöglicht, mittels des Fahrerassistenzsystems 12 einen teilautomatischen und/oder einen hochautomatischen Fahrmodus bereitzustellen und/oder assistiertes Fahren zu ermöglichen. Die beiden Fahrmodi unterscheiden sich durch die Zeiträume und/oder Situationen, in denen sie vom Fahrer komplett oder nur teilweise überwach werden müssen. Teilautomatisiert bedeutet insbesondere, das Fahrzeug übernimmt Längs- und Querregelung (bevorzugt nur innerhalb vorbestimmter Grenzen) und der Fahrer überwacht dauerhaft. Hochautomatisiert bedeutet insbesondere, das Fahrzeug übernimmt Längs- und Querregelung (bevorzugt nur innerhalb vorbestimmter Grenzen) und der Fahrer überwacht nicht mehr dauerhaft, sondern nur in vorbestimmten Fahrsituationen. Beim assistierten Fahren wird bezüglich des Freiheitsgrades unterschieden. Assistiert bedeutet, das Fahrzeug übernimmt entweder Längs- oder Querregelung (bevorzugt nur innerhalb vorbestimmter Grenzen) und der Fahrer überwacht dauerhaft. Die jeweils von der Fahrerassistenzeinrichtung 12 durchgeführte Führungsaufgabe kann durch die Steuereinrichtung 26 in an sich bekannter Weise beispielsweise auf Grundlage der Manöverplanung 30 durchgeführt werden.
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Bei dem Kraftfahrzeug 10 ist dabei vorgesehen, dass die Bedienperson 22 weiterhin für alle Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs 10 verantwortlich ist, also auch die von der Fahrerassistenzeinrichtung 12 durchgeführten und mittels der Steuerbefehle S realisierten Fahrmanöver. Daher kann vorgesehen sein, dass die Bedienperson 22 mittels der Bedieneinrichtung 16 einen Übersteuerbefehl U erzeugen kann, indem sie beispielsweise ein Lenkmanöver durch Drehen eines Lenkrads korrigiert. Genauso kann beispielsweise durch Bedienen eines Bremspedals ein Übersteuerbefehl U zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs 10 erzeugt werden. Die Übersteuerung kann auch mittels der Führungsbefehle F erfolgen, indem durch die Aktoreinrichtung 18 die Führungsbefehle F mit einer höheren Priorität umgesetzt werden als die Steuerbefehle S.
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Die Manöverplanung 30 identifiziert und plant während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs 10 einzelne Fahrmanöver, die dann in der von der Manöverplanung 30 festgelegten Reihenfolge durch die Steuereinrichtung 26 in Steuerbefehle S umgesetzt werden.
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In 2 ist hierzu eine beispielhafte Fahrsituation 32 dargestellt, in welcher das Kraftfahrzeug 10 auf einer Fahrspur 34 hinter einem vorausfahrenden Fremdfahrzeug 36 fährt und auf einer Überholspur 38 sich von hinten ein überholendes Fremdfahrzeug 40 an das Kraftfahrzeug 10 nähert. Die Fahrzeugsensorik 14 erkennt und verortet beide Fremdfahrzeuge 36, 40. Beispielsweise auf Grundlage der Messdaten M plant dann die Manöverplanung 30 in dem Bespiel ein Fahrmanöver 42, welches in 2 durch die von der Steuereinrichtung 26 daraufhin geplante Fahrtrajektorie des Kraftfahrzeugs 10 repräsentiert ist. In dem Beispiel ist das Fahrmanöver 42 ein Überholmanöver.
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Die Bedienperson 22 hat nun die Verantwortung, dass sich das Kraftfahrzeug 10 während des Fahrmanövers 42 nicht zu nahe an das vorausfahrende Kraftfahrzeug 36 nähert, also nicht zu nah auffährt oder, in anderen Worten, eine Time-to-Collision TTC1 nicht unter einen vorgeschriebenen Wert fällt. Zusätzlich darf das Fahrmanöver 42 nicht dazu führen, dass das Kraftfahrzeug vor dem überholenden Fremdfahrzeug 40 derart knapp einschert, dass eine Zeitlücke TTC2 unter einen vorbestimmten kritischen Wert fällt. Die Berechnung einer Zeitlücke ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Die Komplexität der Fahrsituation 32 für die Bedienperson 22 besteht also darin, dass ein hinreichend großer Abstand zum langsameren Vorderfahrzeug sowie ein Einscheren mit genügend Abstand zum nachfolgenden Fahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen, also die Überholspur 38, sowie eine ausreichend große Fahrgeschwindigkeit sichergestellt werden muss.
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Damit die Bedienperson 22 hierbei nicht überfordert wird, ist Abhilfe durch das Fahrerassistenzsystem geschaffen, indem die Analyseeinrichtung 28 auf der Grundlage beispielsweise der Messdaten M und der Fahrmanöverplandaten P ein Gefahrenmaß ermittelt, welches Auskunft darüber gibt, wie komplex die Fahrsituation 32 ist. Beispielsweise wird aus der Spurwechselzeitlücke zum Hinterfahrzeug (TTC2) und der Time-to-Collision TTC1 zum Vordermann das Gefahrenmaß berechnet. Beispielsweise kann der kleinere der beiden Zeitwerte zugrundegelegt werden. Wird eine vorbestimmte Sicherheitsschwelle unterschritten, ist also die kombinierte TTC zu gering, sind von dem Fahrerassistenzsystem 12 Maßnahmen einzuleiten, um der Bedienperson 22 genug Zeit zur Wahrnehmung, Beurteilung und notfalls Übersteuerung des Fahrerassistenzsystems 12 zu gewähren.
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Folgende Maßnahmen können beispielsweise vorgesehen sein:
In dem in 2 veranschaulichten Beispiel kann das Fahrmanöver 42, das aus der Kombination aus dem Auffahren auf das Fremdfahrzeug 36 und dem Einleiten des Spurwechsels auf die Überholspur 38 besteht, vom Fahrerassistenzsystem 12 verzögert oder verändert werden, obwohl es aus technischer Sicht sicher und komfortabel durch die Steuereinrichtung 26 durchführbar ist. Beispielsweise kann der Fahrstreifenwechsel auf einen späteren Zeitpunkt verschoben werden, nachdem das Fremdfahrzeug 40 überholt hat. Diese Veränderung oder Abänderung des Fahrmanövers 42 kann durch die Analyseeinrichtung 28 mittels der Steuerbefehle C ausgelöst werden, indem die Steuereinrichtung 26 durch die Steuerbefehle C angesteuert wird.
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Eine zweite Möglichkeit ist, das Fahrmanöver 42 durchzuführen, hierbei aber die Bedienperson 22 frühzeitig über alle kritischen Punkte zu informieren, das heißt die Überwachungsschritte, die nötig sind, um eine vollständige Überwachung des Fahrmanövers 42 durch die Bedienperson 22 sicherzustellen, visuell oder akustisch mittels der Ausgabeeinrichtung 20 der Bedienperson 22 mitzuteilen. Beispielsweise kann die Bedienperson 22 also über das Auffahren auf das Vorderfahrzeug 36, das Einleiten des Spurwechsels und das Durchführen des Spurwechsels informiert werden und hierbei jeweils auf die zu überprüfenden Fremdfahrzeuge 36, 40 aufmerksam gemacht werden. Hierdurch wird ein Situationsverständnis erzeugt, und die Bedienperson 22 kann gezielt mehrere Fahrzeuge überwachen, also in dem Beispiel die Fremdfahrzeuge 36 und 40, obwohl sie hierzu in unterschiedliche Richtungen schauen muss.
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Das in 2 gezeigte Beispiel lässt sich auch auf andere komplexe Fahrsituationen übertragen, in denen die Bedienperson 22 in kurzer Zeit die Sicherheit des entsprechenden Fahrmanövers von allein ohne Hinweise oder entsprechende Veränderung des Fahrmanövers nicht beurteilen könnte. Solche komplexe Fahrsituationen sind beispielsweise das Überholen in Baustellen/Engstellen und Kreuzungs- und Abbiegemanöver.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung betrifft die Überwachungsfähigkeit während Sichtbehinderung, wie es beispielsweise durch Wetterverhältnisse und Tageslicht verursacht werden kann. Die Überwachungsfähigkeit der Bedienperson 22 sinkt bei Auftreten von Sichtbehinderungen entsprechend und kann bei der Parametrierung des Fahrerassistenzsystems 12 berücksichtigt werden, beispielsweise indem Werte für die TTC1 und TTC2 bei verringerter oder beeinträchtigter Sicht vergrößert werden.
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Im Zusammenhang mit der genannten Kreuzungsüberfahrt kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die automatische Überfahrt langsam stattfindet, damit die Bedienperson 22 den kreuzenden Verkehr überwachen kann. Ein Überholmanöver auf einer Landstraße kann beispielsweise mit einem Zeitpuffer geplant werden, damit der Verkehr sicher eingeschätzt werden kann. Das Überholen in Baustellen kann berücksichtigen, dass ein Überwachungsschritt betreffend die enge Fahrbahnführung einerseits und ein weiterer Überwachungsschritt betreffend das Ausscheren des Kraftfahrzeugs 10 auf die Nachbarspur überwacht werden müssen. Ein Abbiegemanöver kann die Überwachungsschritte vorsehen, dass kreuzender Verkehr erfasst werden muss, der tote Winkel der Rückspiegel durch einen Schulterblick überprüft werden muss und auf Fußgänger geachtet werden muss. Das Einfädeln auf eine Fahrspur, wie beispielsweise bei einer Autobahnauffahrt, kann die Überwachungsschritte berücksichtigen, dass die Relativgeschwindigkeit der anderen Fahrzeuge erkannt werden muss, dabei die eigene Fahrtrajektorie des Kraftfahrzeugs 10 überwacht werden muss und das Ende des Einfädelstreifens im Blick behalten werden muss.
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Allgemein kann das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem 12 in allen Situationen verwendet werden, in denen die Wahrnehmungs- und Interpretationsfähigkeit der Bedienperson des Kraftfahrzeugs 10 langsamer oder schlechter ist als die der Maschine, das heißt des Fahrerassistenzsystems 12 in Kombination mit der Fahrzeugsensorik 14. Im Zusammenhang mit den im Stand der Technik definierten SAE-Leveln zur Fahrzeugautomatisierung wären die Zustände „Partial Automation“ und „Conditional Automation“.
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Warnungen über die Ausgabeeinrichtung 20 und die Anpassung der Fahrmanöver über die Steuerbefehle C sind an der Informationsverarbeitungsfähigkeit des Menschen zu orientieren, das heißt die Zeitdauer für menschliche Wahrnehmung und Interpretation.
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Während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs 10 wird durch die Manöverplanung 30 eine kontinuierliche Abfolge von Fahrmanövern ermittelt, die umzusetzen sind, um auf einer geplanten Fahrroute voranzukommen. Während der Fahrt werden die einzelnen Fahrmanöver dahingehend überprüft, zu welchem der Fahrmanöver als nächstes entsprechende Hinweise über die Ausgabeeinrichtung 20 oder Fahrmanöververänderungen durch die Steuerbefehle C vorgenommen werden müssen. Hierzu werden die in der Fahrzeugumgebung befindlichen Objekte und die aktuellen Fahrsituationen dahingehend identifiziert, welche Art der Gefahren vorliegen, beispielsweise Kreuzungsverkehr, welche Abstände zu umliegenden Fahrzeugen bestehen, welche Relativgeschwindigkeiten. Diese Gefahren werden dann priorisiert, was sowohl eine zeitliche Priorisierung, also die akuteste Gefahr, als auch räumliche Priorisierung umfassen kann, also die örtlich nächstliegende Gefahr.
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Die höchstpriore Gefahr kann dann einer Systementscheidung des Fahrerassistenzsystems 12, das heißt insbesondere der Analyseeinrichtung 28, zugrundegelegt werden, wobei die Entscheidung dahin geht, ob die Bedienperson 22 ohne Hinweise oder Eingriffe durch die Analyseeinrichtung 28 in der Lage ist, die Fahrsituation zu überschauen, oder ob dies nicht der Fall ist. Im letzteren Fall muss dann entschieden werden, ob die Bedienperson 22 gewarnt oder informiert werden soll (Ausgabe von Ausgabesignalen A für die Ausgabeeinrichtung 20) oder ob die Fahrsituation entschärft werden soll, beispielsweise durch langsameres/vorsichtigeres Fahrmanöver (Ausgabe von Steuerbefehlen C). Natürlich können diese beiden Systemreaktionen auch kombiniert werden.
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Das Informieren der Bedienperson 22 erfolgt dann durch gezieltes paralleles/nacheinander Ausgeben von Hinweisen über die Ausgabeeinrichtung 20 an die Bedienperson 22 vor den Gefahren, indem die Bedienperson 22 über die nötigen Überwachungsschritte informiert wird, also ihr mitgeteilt wird, was überwacht werden muss. Hierzu können Symbole ausgegeben werden oder Sprachansagen. Das automatische Anpassen der Fahrweise des Kraftfahrzeugs 10 kann bewirken, dass die Bedienperson 22 ohne zusätzliche Warnung alle Gefahren erkennen kann und mit genügend Zeit überwachen kann.
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Eine weitere Möglichkeit der Parametrierung des Fahrerassistenzsystems 12 besteht darin, die Bekanntheit der Strecke zu berücksichtigen, also zu berücksichtigen, ob die Bedienperson 22 mit dem Kraftfahrzeug 10 gerade beispielsweise auf dem täglichen Arbeitsweg fährt und die Bedienperson 22 und die da zu erwartenden Gefahren schon kennt und sie deshalb ohne Unterstützung überwachen kann.
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Insgesamt ist durch das Beispiel gezeigt, wie durch die Erfindung die Überwachung von automatischen Fahrfunktionen durch den Fahrer sichergestellt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2048476 A1 [0004]
- DE 102009028767 A1 [0005]
- DE 102006057744 A1 [0006]
