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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung für ein Fahrzeug zur Erkennung von herabfallenden Objekten.
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Auf eine Fahrbahn herabfallende Objekte, wie z. B. von einer Brücke geworfene Steine oder von einer Felswand abbrechende Felsbrocken, können ein substantielles Risiko für die Insassen eines Fahrzeugs darstellen.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen, durch die eine erhöhte Sicherheit für Fahrzeuginsassen in Bezug auf herabfallende Objekte bereitgestellt werden kann.
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Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u. a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit für ein, sich auf einer Fahrbahn bewegendes, Fahrzeug beschrieben. Das Fahrzeug kann ein Straßenfahrzeug, z. B. einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein Motorrad, umfassen. Die Steuereinheit ist eingerichtet, auf Basis von Umfelddaten bzgl. eines Umfelds des Fahrzeugs ein Objekt zu detektieren, das sich in einer Höhe oberhalb des Fahrzeugs (insbesondere in einer Höhe oberhalb einer Insassenzelle des Fahrzeugs) befindet und das in Richtung Fahrbahn fällt. Mit anderen Worten, die Steuereinheit ist eingerichtet, ein herabfallendes Objekt zu detektieren, das möglicherweise auf das Fahrzeug (und insbesondere auf die Insassenzelle des Fahrzeugs) fallen kann (da es ich in einer Höhe befindet, die oberhalb des Fahrzeugs, z. B. oberhalb der Insassenzelle des Fahrzeugs, ist). Die Umfelddaten können insbesondere Sensordaten von ein oder mehreren Umfeldsensoren des Fahrzeugs umfassen.
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Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, zu bestimmen, dass ein Kollisionsrisiko zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt besteht. Beispielsweise kann eine Entfernung zwischen Objekt und Fahrzeug ermittelt werden. Desweiteren kann eine Fallgeschwindigkeit des Objekts (z. B. unter Berücksichtigung der Gravitationskonstanten g) und eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt werden. Die Entfernung zwischen Objekt und Fahrzeug kann z. B. auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren des Fahrzeugs ermittelt werden. Auf Basis der Entfernung zwischen Objekt und Fahrzeug, der Fallgeschwindigkeit des Objekts und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs kann ermittelt werden, ob sich das Objekt und das Fahrzeug auf zusammentreffenden Trajektorien befinden, und somit ein Kollisionsrisiko besteht.
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Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, eine Maßnahme zu veranlassen, um das Kollisionsrisiko zu reduzieren oder um eine Kollisionsfolge für einen Insassen des Fahrzeugs zu reduzieren, wenn bestimmt wurde, dass ein Kollisionsrisiko zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt besteht Die Steuereinheit ist somit eingerichtet, in automatischer Weise die Insassen eines Fahrzeugs vor herabfallenden Objekten (z. B. von herabfallenden Steinen) zu schützen.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, Sensordaten von einem Umfeldsensor des Fahrzeugs zu empfangen, wobei die Sensordaten Informationen bzgl. des Umfelds des Fahrzeugs oberhalb des Fahrzeugs umfassen. Der Umfeldsensor kann zu diesem Zweck einen Empfangsbereich umfassen, der ggf. auch ein Umfeld senkrecht oberhalb des Fahrzeugs umfasst. Beispielsweise kann der Empfangsbereich einen Höhenwinkel von bis zu 90 Grad (d. h. senkrecht zum Fahrzeug) umfassen. Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, das herabfallende Objekt auf Basis der Sensordaten zu detektieren. Somit kann das herabfallende Objekt in autonomer Weise durch das Fahrzeug detektiert werden.
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Die Sensordaten können Bilddaten einer Stereokamera umfassen, so dass Entfernungen, Abstände, Höhen und/oder Geschwindigkeiten auf Basis der Bilddaten ermittelt werden können. Alternativ oder ergänzend können die Sensordaten Radardaten eines Radarsensors umfassen, um Entfernungen, Abstände, Höhen und/oder Geschwindigkeiten zu ermitteln. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten, die Höhe des herabfallenden Objekts zu ermitteln. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten eine Entfernung des Fahrzeugs von einem möglichen Kollisionspunkt zwischen Fahrzeug und Objekt zu ermitteln. Der mögliche Kollisionspunkt kann als Schnittpunkt einer prädizierten Trajektorie des Objekts und einer prädizierten Trajektorie des Fahrzeugs ermittelt werden. Außerdem kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten einen Kollisionszeitpunkt zu prädizieren, an dem das Objekt den möglichen Kollisionspunkt erreicht. Weiter kann die Steuereinheit auf Basis der Sensordaten (insbesondere auf Basis des prädizierten Kollisionszeitpunkts) bestimmen, dass ein Kollisionsrisiko zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt besteht (z. B. wenn der prädizierte Zeitpunkt, an dem das Objekt den Kollisionspunkt erreicht, mit einem prädizierten Zeitpunkt übereinstimmt oder zumindest korreliert, an dem das Fahrzeug den Kollisionspunkt erreicht).
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsdaten bzgl. einer Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (z. B. mittels eines Geschwindigkeitssensors des Fahrzeugs) oder einer Längs- und Querbeschleunigung beim Ausweichen von Objekten (z. B. mittels eines Beschleunigungssensors) zu ermitteln. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, anhand der Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsdaten einen Kollisionszeitpunkt zu prädizieren, an dem das Fahrzeug einen möglichen Kollisionspunkt zwischen Fahrzeug und Objekt erreicht. Außerdem kann die Steuereinheit eingerichtet sein, anhand der Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsdaten (insbesondere auf Basis des prädizierten Kollisionszeitpunkts, an dem das Fahrzeug den möglichen Kollisionspunkt erreicht) zu bestimmen, dass ein Kollisionsrisiko zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt besteht.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, anhand von digitalen Karteninformationen (z. B. anhand der Daten eines Navigationsgeräts des Fahrzeugs), eine Höhe einer Brücke und eine Entfernung des Fahrzeugs bis zu der Brücke zu ermitteln. Die Steuereinheit kann dann in Abhängigkeit von den Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsdaten des Fahrzeugs, in Abhängigkeit von der Höhe der Brücke und/oder in Abhängigkeit von der Entfernung des Fahrzeugs bis zu der Brücke einen Trigger für die Aktivierung einer Assistenzfunktion des Fahrzeugs ermitteln. Insbesondere kann ermittelt werden, ob aufgrund der Entfernung zu einer bevorstehenden Brücke das Risiko besteht, dass ein von der Brücke herunterfallendes Objekt mit dem Fahrzeug kollidiert. Der Trigger kann gesetzt werden, wenn die grundsätzliche Möglichkeit einer derartigen Kollision besteht (auch wenn noch kein Objekt detektiert wurde). In Reaktion darauf kann der in diesem Dokument beschriebene Kollisions-/Ausweichassistent aktiviert werden, um die konkrete Gefahr einer Kollision durch ein konkret detektiertes Objekt zu ermitteln. Durch die Aktivierung können die Umfeldsensoren des Fahrzeugs getriggert werden, um die Sensordaten zu ermitteln. Vor dem Zeitpunkt des Setzens des Triggers können die Umfeldsensoren inaktiv sein, um den Energieverbrauch des Fahrzeugs zu reduzieren. Es kann so ein Energie-effizienter Kollisions-/Ausweichassistent für herabfallende Objekte bereitgestellt werden.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, alternativ oder ergänzend zu der Ermittlung von Umfelddaten durch einen Umfeldsensor des Fahrzeugs Umfelddaten bzgl. des Umfelds des Fahrzeugs von einer Straßeninfrastruktureinheit, insbesondere von einer Brücke, zu empfangen. Insbesondere können ITS (Intelligent Transport System) Nachrichten empfangen werden. Durch derart bereitgestellte Umfelddaten kann ggf. die Präzision bei der Detektion von herabfallenden Objekten erhöht werden.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, ein oder mehrere Dimensionsparameter bzgl. ein oder mehrerer Abmessungen (z. B. einer Höhe einer Motorhaube, einer Höhe der Insassenzelle, einer Länge der Motorhaube, einer Länge der Insassenzelle) des Fahrzeugs zu ermitteln. Die Dimensionsparameter können in einer Speichereinheit des Fahrzeugs gespeichert sein. Anhand der ein oder mehreren Dimensionsparameter kann bestimmt werden, dass ein Kollisionsrisiko zwischen dem Fahrzeug (insbesondere zwischen der Insassenzelle des Fahrzeugs) und dem Objekt besteht. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, nur dann eine Maßnahme zu veranlassen, wenn ein Kollisionsrisiko zwischen der Insassenzelle des Fahrzeugs und dem Objekt besteht. Insbesondere können dann Maßnahmen veranlasst werden, um ein Kollisionsrisiko mit der Insassenzelle des Fahrzeugs zu reduzieren.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, horizontale Umfelddaten bzgl. eines Umfelds vor, hinter und/oder seitlich zu dem Fahrzeug zu ermitteln (z. B. anhand von entsprechenden horizontalen Umfeldsensoren des Fahrzeugs). Die horizontalen Umfelddaten sind typischerweise auf einen Erfassungsbereich mit einem Höhenwinkel beschränkt, der kleiner als oder gleich wie ein vordefinierter Höhenwinkel-Schwellenwert ist (z. B. 10 oder 20 Grad). Die horizontalen Umfelddaten unterscheiden sich somit von den Umfelddaten, die zur Detektion eines herabfallenden Objektes verwendet werden, und die zur Abgrenzung von den horizontalen Umfelddaten als vertikale Umfelddaten bezeichnet werden können. Die vertikalen Umfelddaten umfassen typischerweise einen Erfassungsbereich mit einem Höhenwinkel, der größer als der vordefinierte Höhenwinkel-Schwellenwert ist. Insbesondere kann der Erfassungsbereich der vertikalen Umfelddaten für die Detektion eines herabfallenden Objektes Höhenwinkel von bis zu 90 Grad (und mehr) umfassen.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, einen Fahrzustand des Fahrzeugs (z. B. einen Reibwert des Fahrzeugs mit der Fahrbahn, eine Fahrgeschwindigkeit, und/oder eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs) zu ermitteln. Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, eine zu veranlassende Maßnahme in Abhängigkeit von den horizontalen Umfelddaten und/oder in Abhängigkeit von dem Fahrzustand zu bestimmen. So kann sichergestellt werden, dass nur Maßnahmen veranlasst werden, die durch das Fahrzeug in sicherer Weise durchgeführt werden können (ohne z. B. andere Verkehrsteilnehmer zu beeinträchtigen).
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Die Maßnahme kann ein oder mehrere umfassen von: Beschleunigen des Fahrzeugs in Fahrtrichtung; Verzögern des Fahrzeugs in Fahrrichtung; Änderung einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs; Änderung eines Lenkwinkels des Fahrzeugs; Durchführen eines Spurwechsels des Fahrzeugs auf eine andere Fahrspur der Fahrbahn; und/oder Ausgabe eines optischen und/oder akustischen Hinweises an einen Insassen (insbesondere einen Fahrer) des Fahrzeugs.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines, sich auf einer Fahrbahn bewegenden, Fahrzeugs beschrieben. Das Verfahren umfasst das Detektieren eines herabfallenden Objektes auf Basis von Umfelddaten bzgl. eines Umfelds des Fahrzeugs, wobei sich das Objekt in einer Höhe oberhalb des Fahrzeugs befindet und in Richtung der Fahrbahn fällt. Das Verfahren umfasst weiter das Bestimmen, dass ein Kollisionsrisiko zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt besteht (z. B. auf Basis der Umfelddaten). Außerdem umfasst das Verfahren, wenn bestimmt wurde, dass ein Kollisionsrisiko besteht, das Veranlassen oder Durchführen einer Maßnahme, um das Kollisionsrisiko zu reduzieren oder um eine Kollisionsfolge für einen Insassen des Fahrzeugs zu reduzieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z. B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst. Das Fahrzeug kann außerdem einen Umfeldsensor umfassen, der eingerichtet ist, ein Umfeld des Fahrzeugs oberhalb des Fahrzeugs zu erfassen. Mit anderen Worten, der Umfeldsensor kann eingerichtet sein, vertikale Umfelddaten zu erfassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z. B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt
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1 ein beispielhaftes Fahrzeug mit Umfeldsensoren;
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2 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs;
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3a eine beispielhafte Gefahrensituation durch ein herabfallendes Objekt;
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3b beispielhafte Parameter der in 3a dargestellten Gefahrensituation; und
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4 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Reduzierung der Risiken für ein Fahrzeug aufgrund eines herabfallenden Objektes.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit einer Vorrichtung und einem entsprechenden Verfahren zur Reduzierung der Risiken für die Insassen eines Fahrzeugs aufgrund eines herabfallenden Objektes.
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Beispielsweise können zu diesem Zweck Polyesterfolien hinter einer Frontscheibe des Fahrzeugs verwendet werden, um die Konsequenzen einer Kollision des Fahrzeugs mit einem herabfallenden Objekt zu reduzieren. Derartige Folien können jedoch nur bedingt lebensrettend sein. Desweiteren kann durch solche Folien ein Schaden des Fahrzeugs nicht vermieden werden.
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Das Fahrzeug kann desweiteren mit ein oder mehreren Fahrerassistenzsystemen (z. B. mit einem Ausweichassistenten) ausgestattet werden. Derartige Fahrerassistenzsysteme können Umfeldsensoren umfassen, die eingerichtet sind, einen Frontbereich, einen Heckbereich und/oder einen Seitenbereich um das Fahrzeug herum zu erfassen (in diesem Dokument auch als horizontale Erfassungsbereiche bezeichnet). Objekte in vertikaler Bewegungsrichtung (z. B. Felssturz, herabfallende Steine und Kanthölzer von Brücken, umknickende Bäume vom Straßenrand) können durch die Umfeldsensoren derartiger Fahrerassistenzsysteme jedoch typischerweise nicht erfasst werden.
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1 zeigt ein Fahrzeug 100 auf einer Fahrbahn 120, welches einen ersten Umfeldsensor 101 umfasst, der eingerichtet ist, einen ersten vertikalen Erfassungsbereich 111 (insbesondere einen Erfassungsbereich 111 oberhalb und vor dem Fahrzeug 100) zu erfassen. Der erste vertikale Erfassungsbereich 111 umfasst einen Bereich in der Umgebung des Fahrzeugs 100, der durch einen ersten Höhenwinkelbereich und durch einen ersten Azimutwinkelbereich beschrieben werden kann. Dabei kann der erste Höhenwinkelbereich den Zenit (senkrecht oberhalb vom Fahrzeug 100) umfassen. In dem dargestellten Beispiel umfasst der erste vertikale Erfassungsbereich 111 einen Frontbereich in der Umgebung vor und oberhalb des Fahrzeugs 100. Der erste Umfeldsensor 101 ist somit eingerichtet, ein Umfeld vor und oberhalb der Front des Fahrzeugs 100 zu erfassen.
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Das Fahrzeug 100 kann darüber hinaus einen zweiten Umfeldsensor 102 umfassen, der eingerichtet ist, einen zweiten vertikalen Erfassungsbereich 112 in der Umgebung des Fahrzeugs 100 zu erfassen. In dem dargestellten Beispiel kann anhand des zweiten Umfeldsensors 102 eine Umgebung hinter und oberhalb des Hecks des Fahrzeugs 100 erfasst werden. Auch der zweite vertikale Erfassungsbereich 112 kann einen Höhenwinkel umfassen, der senkrecht zum Fahrzeug 100 steht.
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Das Fahrzeug 100 umfasst eine Insassenzelle 105, in der sich Insassen des Fahrzeugs 100 (insbesondere ein Fahrer des Fahrzeugs 100) befinden können. Die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung kann eingerichtet sein, insbesondere die Gefahren eines herabfallenden Objektes in Bezug auf die Insassenzelle 105 des Fahrzeugs 100 zu reduzieren.
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2 zeigt ein Blockdiagramm von beispielhaften Komponenten eines Fahrzeugs 100. Das Fahrzeug 100 umfasst eine Steuereinheit 201 (z. B. das Steuergerät eines Fahrerassistenzsystems zur Reduzierung der Gefahren eines herabfallenden Objektes). Die Steuereinheit 201 ist eingerichtet, Umfelddaten von den ein oder mehreren Umfeldsensoren 101, 102 des Fahrzeugs 100 zu empfangen (in 2 ist beispielhaft der erste Umfeldsensor 101 dargestellt). Diese Umfelddaten können als vertikale Umfelddaten (insbesondere als vertikale Sensordaten) bezeichnet werden. Die ein oder mehreren Umfeldsensoren 101, 102 können jeweils eine Kamera, insbesondere eine Stereokamera, und/oder einen Radarsensor, und/oder einen Ultraschallsensor umfassen. Die ein oder mehreren Umfeldsensoren 101, 102 können eingerichtet sein, Sensordaten bzgl. des jeweiligen Erfassungsbereichs 111, 112 zu generieren und an die Steuereinheit 201 zu übermitteln. Die Sensordaten können insbesondere (stereoskopische) Bilddaten des Erfassungsbereichs 111, 112 eines Umfeldsensors 101, 102 umfassen (z. B. zur Detektion eines Objektes im entsprechenden Erfassungsbereich 111, 112). Alternativ oder ergänzend können die Sensordaten Radardaten umfassen (z. B. zur Ermittlung einer Entfernung zu einem detektierten Objekt).
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Die Steuereinheit 201 ist eingerichtet, auf Basis der Sensordaten ein Objekt in der erfassten Umgebung des Fahrzeugs 100 zu detektieren. Desweiteren ist die Steuereinheit 201 eingerichtet, auf Basis der Sensordaten zu bestimmten, dass eine Kollisionsgefahr zwischen dem detektierten Objekt und dem Fahrzeug 100 besteht. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit 201 Geschwindigkeitsdaten bzgl. der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 von einem Geschwindigkeitssensor 202 des Fahrzeugs 100 empfangen. Desweiteren kann die Steuereinheit 201 eingerichtet sein, Maßnahmen zu veranlassen, um das Risiko einer Kollision zwischen Objekt und Fahrzeug 100 zu reduzieren und/oder um die Konsequenzen einer solchen Kollision für die Insassen des Fahrzeugs 100 zu mildern. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit 201 Anweisungen an ein oder mehrere Steuergeräte 204 des Fahrzeugs 100 senden.
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Desweiteren kann die Steuereinheit 201 eingerichtet sein, Positionsdaten von einem Positionierungssensor 203 (z. B. von einem GPS-Empfänger) des Fahrzeugs 100 zu empfangen. Die Positionsdaten können dazu verwendet werden (in Zusammenhang mit digitalen Karteninformationen), Informationen bzgl. der Fahrbahn 120 und/oder Informationen bzgl. einer Entfernung des Fahrzeugs 100 von bestimmten geographischen Punkten (z. B. von Brücken) zu ermitteln.
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3a zeigt eine beispielhafte Gefahrensituation für das Fahrzeug 100. Eine Person 311 befindet sich auf einer Brücke 310 vor dem Fahrzeug 100. Die Person 311 lässt ein Objekt 300 fallen, welches sich auf die Fahrbahn 120 zu bewegt. Gleichzeitig bewegt sich das Fahrzeug 100 mit einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit auf die Brücke 310 zu, so dass es ggf. zu einer Kollision zwischen Fahrzeug 100 und Objekt 300 kommen kann. Der Kollisionspunkt kann dabei insbesondere im Bereich der Insassenzelle 105 (in einem Bereich zwischen Front- und Heckscheibe) des Fahrzeugs 100 liegen.
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Die Steuereinheit 201 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, auf Basis der von dem Umfeldsensor 101 erfassten Sensordaten das herabfallende Objekt 300 zu detektieren. Ggf. kann auch die Person 311 auf der Brücke 310 detektiert werden (mglw. bevor die Person 311 das Objekt 300 losgelassen hat), und damit die Gefahr erkannt werden, dass mglw. ein Objekt 300 von der Brücke 310 herabfallen könnte. Dies ist bspw. durch eine Personenerkennung auf Basis von Bilddaten der Stereokamera 101 im Fahrzeug 100 und/oder auf Basis von Bilddaten einer Brückenkamera möglich, wobei z. B. die Gestik eines Steinwurfes erkannt werden kann.
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3b zeigt beispielhafte Parameter der Gefahrensituation aus 3a. Das herabfallende Objekt 300 befindet sich zu einem bestimmten Zeitpunkt t0 in einer Höhe h0 320 über der Fahrbahn 120 (z. B. in der Höhe der Brücke 310). Zum Zeitpunkt t0 befindet sich die Front (z. B. die vordere Stoßstange) des Fahrzeugs 100 in einen horizontalen Abstand dF 330 von einem möglichen Kollisionspunkt mit dem Objekt 300. Das Fahrzeug 100 weist zum Zeitpunkt t0 eine Fahrgeschwindigkeit v(t0) 340 auf. Auf Basis dieser Parameter 320, 330, 340 kann bestimmt werden, ob eine Kollisionsgefahr zwischen Fahrzeug 100 und Objekt 300 besteht. Dazu kann der Zeitpunkt berechnet werden, an dem das Objekt 300 aus vertikaler Richtung (d. h. von oben) einen möglichen Kollisionspunkt mit dem Fahrzeug 100 erreicht. Die Fallgeschwindigkeit des Objekts 300 kann dabei unter Berücksichtigung der Gravitationskonstanten g ermittelt werden. Desweiteren kann der Zeitpunkt berechnet werden, an dem das Fahrzeug 100 aus horizontaler Richtung (d. h. entlang der Fahrbahn 120) den möglichen Kollisionspunkt mit dem Objekt 300 erreicht. Stimmen die beiden Zeitpunkte überein, so besteht eine Kollisionsgefahr.
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Die Werte der o. g. Parameter 320, 330 und/oder die Fallgeschwindigkeit des Objekts 300 können von der Steuereinheit 201 ermittelt werden, beispielsweise auf Basis der Sensordaten. Desweiteren kann die Steuereinheit 201 eingerichtet sein, auf eine Datenbasis (z. B. auf digitale Karteninformationen) zuzugreifen, in der Informationen bzgl. der Höhe von Brücken 310 enthalten sind. Die in einer solchen Datenbasis enthaltenen Informationen bzgl. der Höhe der Brücke 310, auf die das Fahrzeug 100 zuführt, kann dazu verwendet werden, die Höhe h0 320 des Objekts 320 zu ermitteln. Die Brücke 310 kann z. B. auf Basis von Positionsdaten (z. B. GPS Koordinaten) des Fahrzeugs 100 ermittelt werden.
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Weitere Parameter, die bei der Ermittlung einer Kollisionsgefahr berücksichtigt werden können sind Dimensionsparameter des Fahrzeugs: ein Abstand dW 331 zwischen einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs 100 und der Front des Fahrzeugs 100; ein Höhe hF 322 einer Fronthaube des Fahrzeugs 100; eine Länge dZ 332 der Insassenzelle 105 des Fahrzeugs 100 (Bereich zwischen der Front- bis Heckscheibe); und/oder eine Höhe hZ 321 der Insassenzelle 105 des Fahrzeugs 100. Diese Dimensionsparameter können dazu verwendet werden, eine Kollisionsgefahr der Insassenzelle 105 des Fahrzeugs 100 mit dem Objekt 300 zu bestimmen. Die Parameterwerte sind Fahrzeug-spezifisch und können in einer Speichereinheit des Fahrzeugs 100 gespeichert sein. Die Steuereinheit 201 des Fahrzeugs 100 kann bei Bedarf auf die Speichereinheit zugreifen, um die Parameterwerte bei der Bestimmung des Vorliegens einer Kollisionsgefahr zu berücksichtigen.
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Insbesondere kann unter Berücksichtigung der Höhe hF 322 und des Abstands dW 331 ermittelt werden, ob der mögliche Kollisionspunkt an oder vor der Windschutzscheibe des Fahrzeugs 100 liegt, und damit eine besonders hohe Gefahr für die Insassen des Fahrzeugs 100 besteht. Desweiteren kann unter Berücksichtigung der Höhe hF 322, der Länge dZ 332 der Insassenzelle 105 des Fahrzeugs 100 und des Abstands dW 331 ermittelt werden, ob der mögliche Kollisionspunkt über der Insassenzelle 105 des Fahrzeugs 100 liegt, und somit die Insassen des Fahrzeugs 100 durch das herabfallende Objekt 300 verletzt werden könnten. Die Steuereinheit 201 kann eingerichtet sein, in Abhängigkeit von der, auf Basis der Parameter 320, 330, 321, 322, 331, 332 und/oder auf Basis der Fahrgeschwindigkeit 340 und/oder der Fallgeschwindigkeit des Objekts 300, prädizierten Position eines Kollisionspunktes eine geeignete Maßnahme zur Reduzierung der Gefahr durch das herabfallende Objekt 300 zu ermitteln.
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Die Steuereinheit 201 kann somit eingerichtet sein, ein oder mehrere Maßnahmen zu veranlassen, um das Kollisionsrisiko zu reduzieren (z. B. um eine Kollision zu vermeiden) und/oder um mögliche Kollisionsfolgen zu entschärfen (z. B. durch Verlagerung des Kollisionspunktes auf eine Position, die für die Insassen des Fahrzeugs 100 weniger gefährlich ist). Beispielhafte Maßnahmen sind:
- • das Fahrzeug 100 zu veranlassen, zu beschleunigen, so dass das Objekt 300 nicht mit der Insassenzelle 105 des Fahrzeugs 100 kollidiert (sondern wenn überhaupt erst zwischen Heck und Insassenzelle 105 des Fahrzeugs 100);
- • das Fahrzeug 100 zu veranlassen, zu verzögern, so dass das Objekt 300 nicht mit der Insassenzelle 105 des Fahrzeugs 100 kollidiert; und/oder
- • das Fahrzeug 100 zu veranlassen, einen Spurwechsel durchzuführen, um dem Objekt 300 seitlich auszuweichen.
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Die Steuereinheit 201 kann in diesem Zusammenhang eingerichtet sein, einen Fahrzustand des Fahrzeugs 100 zu ermitteln. Der Fahrzustand des Fahrzeugs 100 kann neben der Fahrgeschwindigkeit 340 ein oder mehrere der folgenden Zustandsparameter umfassen:
- • eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs 100; und/oder
- • einen Reibwert des Fahrzeugs 100 bzgl. der Fahrbahn 120.
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Der Fahrzustand des Fahrzeugs 100 kann bei der Ermittlung der Maßnahme in Reaktion auf das Erkennen eines Kollisionsrisikos berücksichtigt werden. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit 340 entschieden werden, ob das Fahrzeug 100 abgebremst oder beschleunigt wird, um die Kollision mit dem Objekt 300 zu vermeiden.
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Beispielsweise kann als Maßnahme eine maximale Beschleunigung des Fahrzeugs 100 ausgewählt werden. Dabei kann die maximal mögliche Beschleunigung des Fahrzeugs 100 vom Fahrzustand des Fahrzeugs 100 abhängen, z. B. von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 und vom Haftreibungsbeiwert. Desweiteren kann die maximal mögliche Beschleunigung (d. h. die ausgewählte Maßnahme) von ein oder mehreren Fahrzeugparametern abhängen, z. B. von einer Fahrzeugmasse, von einer Motorleistung und/oder von einer Position der Antriebsachse). Außerdem kann die maximal mögliche Beschleunigung (d. h. die ausgewählte Maßnahme) von Daten der Fahrbahn 120, z. B. von einer Steigung der Fahrbahn 120 abhängen, die z. B. aus digitalen Karteninformationen (durch Verwendung der Positionsdaten des Fahrzeugs 100) ermittelt werden können.
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Wie oben dargelegt, kann die Positionen einer Brücke 310 aus Navigations- und/oder Positionsdaten sowie aus digitalen Karteninformationen bestimmt werden. Alternativ oder ergänzend können die Sensordaten eines Umfeldsensors 101 (z. B. die Bilddaten einer Stereokamera) dazu verwendet werden, eine Brücke 310 zu detektieren. Wie in 1 dargestellt, ist der Umfeldsensor 101 eingerichtet, ein oberes/vertikales Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Auf Basis der Sensordaten kann eine auf der Brücke 310 befindliche Person 311 erkannt werden. Das Erkennen/Detektieren einer Person 311 auf der Brücke 310 kann als Trigger für eine Aktivierung des in diesem Dokument beschriebenen Kollisions-/Ausweichassistenten verwendet werden.
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Die Steuereinheit 201 kann eingerichtet sein, eine Bildaufnahme der erkannten Person 311 in einer Speichereinheit des Fahrzeugs 100 zu speichern (z. B. eine aus den Sensordaten erzeugte Bildaufnahme), die im Falle eines herabfallenden Objekts 300 als Beweismittel verwendet werden kann. Nach einem kollisionsfreien Passieren der Brücke 310 durch das Fahrzeug 100 kann die Bildaufnahme wieder aus der Speichereinheit gelöscht werden. Die Speicherung einer Bildaufnahme verhindert, dass im Fall eines Attentats/Unfalls im Nachgang nach Zeugen gesucht werden muss, welche den Vorfall beobachtet haben. Desweiteren erhöht eine Bildaufnahme die Beschreibungsgüte der Täter/Verursacher bei einer möglichen Fahndung.
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Die Steuereinheit 201 kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten zu detektieren, ob die Person 311 ein Objekt 300 fallen lässt oder schmeißt. Desweiteren kann die Steuereinheit 201 den Zeitpunkt t0 ermitteln, an dem das Objekt 300 in Bewegung gesetzt wird (d. h. den Zeitpunkt t0 an dem das Objekt 300 eine Anfangsgeschwindigkeit von 0 km/h aufweist). Somit kann dann durch Berücksichtigung der Gravitationskonstanten nachfolgend die Fallgeschwindigkeit des Objekts 300 ermittelt werden.
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Beispielsweise kann anhand von Bildanalyseverfahren auf Basis von, in den Sensordaten enthaltenen, Bilddaten eine Armbewegung der Person 311 auf der Brücke 310 erkannt werden (insbesondere durch die Erfassung/Klassifizierung von Wurfbewegungen, wie z. B. ein rotierender Arm, ein ausgestreckter Arm etc.). Alternativ oder ergänzend kann auf Basis der Sensordaten ein fallendes Objekt 300 (z. B. ein fallender Stein) detektiert werden (insbesondere anhand von Bildanalyseverfahren zur Objekterkennung).
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Die Präsenz einer Person 311 auf der Brücke 310 kann alternativ oder ergänzend über eine Nachricht (z. B. über eine Intelligent Transport System (ITS) Nachricht) von einer Überwachungsstation auf der Brücke 310 an das Fahrzeug 100 übermittelt werden. Die Überwachungsstation kann ein Kamera umfassen, die eingerichtet ist, eine Oberfläche der Brücke 310 zu erfassen, und so detektieren, dass sich eine Person 311 auf der Brücke 310 befindet und/oder dass eine Person 311 dabei ist, ein Objekt 300 auf die Fahrbahn 120 fallen zu lassen. Diese Informationen können in Echtzeit zusammen mit dem Zeitpunkt des Steinwurfs in einer Nachricht an das Fahrzeug 100 übermittelt werden. Die Nachricht kann als sogenannte Umfelddaten über ein geeignetes drahtloses Kommunikationsnetz (z. B. ein WLAN, 3G und/oder 4G Netzwerk) an das Fahrzeug 100 übermittelt werden. Desweiteren kann mittels eines derartigen ad-hoc-Netzwerks „Brücke-an-Fahrzeug” erkannt und übermittelt werden, dass sich eine Person 311 über der linken, mittleren und/oder rechten Fahrspur einer mehrspurigen Fahrbahn 120 befindet.
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Eine zusätzliche Bestätigung von Steinwurfattentaten und eine erhöhte Alarmbereitschaft können bestehen, wenn die Steinwerfer bereits bekannt sind (z. B. durch Auswertung von Bilddaten) und diesbezgl. Informationen per Radio/Funk an die Brücke 310 bzw. an das Fahrzeug 100 mit Angabe der Brückenkoordinaten gesendet werden. So kann das Fahrzeug 100 bereits im Vorfeld vorbereitende Maßnahmen ergreifen, wie z. B. eine Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit 340 beim Erreichen der mitgeteilten Brücke 310. Alternativ oder ergänzend kann das Fahrzeug 100 frühzeitig auf eine freie Fahrspur wechseln, über der zu einem bestimmten Zeitpunkt kein Steinwerfer steht. Zu diesem Zweck kann mittels der Sensordaten des Umfeldsensors 101 des Fahrzeugs 100 und/oder über die Umfelddaten einer Brückenkamera die aktuelle Position eines Steinwerfers 311 ermittelt werden, um die freie Fahrspur zu bestimmen.
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Eine weitere Bestätigung dafür, dass es sich um ein herabfallendes Objekt 300 handelt, kann durch eine am unteren Brückenrand befindliche Lichtschranke bereitgestellt werden, welche beim Passieren des Objekts 300 ein Signal bspw. über ein ad-hoc-Netzwerk „Brücke-an-Fahrzeug” an die herankommenden Fahrzeuge 100 sendet mit Informationen bzgl, der betroffenen Fahrspur und/bzgl. der Fallzeitpunkt.
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Das Fahrzeug 100 (insbesondere die Steuereinheit 201) ist somit eingerichtet, ein Kollisionsrisiko mit einem herabfallenden Objekt 300 zu erkennen. Desweiteren kann die Steuereinheit 201 eingerichtet sein, in Reaktion darauf, Maßnahmen zur Reduzierung des Kollisionsrisikos und/oder zur Reduzierung der Folgen einer Kollision einzuleiten. Zu diesem Zweck kann ein aktueller Fahrzustand des Fahrzeugs 100 ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend können zu diesem Zweck horizontale Umfelddaten (anhand von ein oder mehreren weiteren Umfeldsensoren des Fahrzeugs 100) ermittelt werden. Beispielsweise können anhand der horizontalen Umfelddaten die Platzverhältnisse hinter/vor bzw. links/rechts neben dem Fahrzeug 100 ermittelt werden. Dabei kann in Abhängigkeit von dem Typ der aktuell befahrenen Straße (Autobahn/Landstraße) die Anzahl der Fahrspuren in Fahrtrichtung und die aktuell befahrene Fahrspur ermittelt werden (z. B. anhand von digitalen Karteninformationen und anhand von Positionsdaten). Auf Basis der horizontalen Umfelddaten können mögliche Ausweichszenarien ermittelt werden (z. B. die Möglichkeit des Wechsels einer Fahrspur).
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Die Steuereinheit 201 kann somit eingerichtet sein, auf Basis des Fahrzustands und/oder auf Basis der horizontalen Umfelddaten und/oder in Abhängigkeit von der prädizierten Position des Kollisionspunktes zwischen Fahrzeug 100 und Objekt 300, ein oder mehrere Maßnahmen in Reaktion auf das Erkennen eines Kollisionsrisikos mit einem herunterfallenden Objekt 300 zu veranlassen. Die ein oder mehreren Maßnahmen umfassen z. B. das Ausweichen auf eine Nachbarspur (bspw. durch Verwendung eines Spurwechselassistenten des Fahrzeugs 100), und/oder das Beschleunigen/Verzögern auf der aktuell befahrenen Fahrspur, um dem Objekt 300 zu entgehen bzw. um einen Aufprall des Objekts 300 auf der Motorhaube oder auf dem Heckdeckel des Fahrzeugs 100 und somit nicht auf der Windschutzscheibe bzw. auf der Insassenzelle 105 des Fahrzeugs 100 zu verursachen.
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Wie in 3b dargestellt, können zur Ermittlung einer geeigneten Maßnahme verschiedene Parameter berücksichtigt werden. Die fahrzeugspezifischen Höhen- und Längenmaße 331, 332, 321, 322 können in einer Speichereinheit des Fahrzeugs 100 hinterlegt sein. Die exakte Höhe 320 einer Brücke 310 kann anhand der Sensordaten (z. B. anhand von Bilddaten einer Stereokamera) ausgemessen werden. Desweiteren kann die Höheninformation aus digitalen Karteninformationen eines Navigationsgeräts des Fahrzeugs 100 entnommen werden.
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Wird ein herunterfallendes Objekt 300 (z. B. ein Stein) erkannt, ermittelt die Steuereinheit 201 auf Basis der Sensordaten und/oder auf Basis von horizontalen Umfelddaten die verbleibende Distanz 330 des Fahrzeugs 100 zur Brücke 310. Der Abstand 330 zur Brücke 310 kann z. B. anhand der Bilddaten einer Stereokamera 101 ausgemessen werden und/oder mit digitalen Karteninformationen (und Positionsdaten) abgeglichen werden. Alternativ oder ergänzend kann anhand einer Kommunikation zwischen Fahrzeug 100 und Brücke 310 die genaue Distanzermittlung unterstützt werden. Der Abstand 330 kann so mit einer Genauigkeit im Meterbereich ermittelt werden.
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Wird von der Steuereinheit 201 ermittelt, das ein kritisches Verhältnis zwischen Distanz 330 zur Brücke und Brückenhöhe 320 erreicht wird, ab dem Steinwürfe zu einer Kollision des Steins 300 mit dem Fahrzeug 100 führen können, kann die Steuereinheit 201 Maßnahmen (ggf. auch Vorsichtsmaßnahmen) einleiten. Insbesondere kann versucht werden, das Fahrzeug 100 zu beschleunigen, so dass das Objekt 300 in den Heckbereich des Fahrzeugs 100 (und damit nicht lebensbedrohlich) bzw. idealerweise hinter dem Fahrzeug 100 aufschlägt.
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Der Kollisions-/Ausweichassistent für herabfallende Objekte 300 wurde in Zusammenhang mit einer Brücke 310 beschrieben, von der ein Objekt 300 fallengelassen werden kann. Herabfallende Objekte 300 können auch entlang von Felswänden auftreten, und der Kollisions-/Ausweichassistent ist auch in solchen Situationen anwendbar. Anhand von ein oder mehrerem Umfeldsensoren 101, 102 (z. B. anhand von Stereokameras) kann der vertikale Umfeldbereich über dem Fahrzeug 100 ständig überwacht werden. Wird anhand der Sensordaten detektiert, dass sich ein Objekt 300 (z. B. ein Felsbrocken oder Baum) von oben dem Fahrzeugdach nähert, kann die Steuereinheit 201 automatisch eine (ggf. maximale) Beschleunigung des Fahrzeugs 100 einleitet. Hierbei kann auf die Umfelddaten einer horizontalen (ggf. 360°) Fahrzeugebenensensorik zurückgegriffen werden, welche permanent die Platzverhältnisse vor/hinter bzw. neben dem Fahrzeug 100 überwacht, um nach Möglichkeit ein kollisionsfreies Ausweich- oder Beschleunigungsmanöver einleiten zu können.
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Desweiteren kann ein seismografischer Sensor im Fahrzeug 100 die Steuereinheit 201 dabei unterstützen, im Observierungsmodus zu einer verbesserten Alarmbereitschaft zu gelangen. Insbesondere kann anhand des seismografischen Sensors ein Hinweis auf einen Felssturz ermittelt werden.
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4 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur Unterstützung des Fahrers eines, sich auf einer Fahrbahn 120 bewegenden, Fahrzeugs 100, Das Verfahren 400 umfasst das Detektieren 401 eines herabfallenden Objektes 300 auf Basis von Umfelddaten bzgl. eines Umfelds des Fahrzeugs 100. Die Umfelddaten können z. B. Sensordaten von ein oder mehreren Umfeldsensoren 101, 102 des Fahrzeugs 100 umfassen. Dabei befindet sich das detektierte Objekt 300 in einer Höhe 320 oberhalb des Fahrzeugs 100 und fällt in Richtung der Fahrbahn 120. Das Verfahren 400 umfasst weiter das Bestimmen 402, dass ein Kollisionsrisiko zwischen dem Fahrzeug 100 und dem Objekt 300 besteht. Zu diesem Zweck können z. B. die Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren 101, 102 des Fahrzeugs 100 ausgewertet werden. Außerdem umfasst das Verfahren 400, wenn bestimmt wurde, dass ein Kollisionsrisiko besteht, das Veranlassen bzw. das Durchführen 403 einer Maßnahme, um das Kollisionsrisiko zu reduzieren oder um eine Kollisionsfolge für einen Insassen des Fahrzeugs 100 zu reduzieren.
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Anhand der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtung 201 kann eine Senkung des Unfallrisikos durch herabfallende Objekte 300, insbesondere auf Land-/Autobahnstrecken oder entlang von Felswänden, erreicht werden. Desweiteren können anhand der beschriebenen Vorrichtung 201 Verletzungen von Fahrzeuginsassen aufgrund von mutwilligen Brückenattentaten oder aufgrund von Naturkatastrophen präventiv vermieden werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.