DE102014210411A1

DE102014210411A1 - Verfahren und Steuer- und Erfassungseinrichtung zum Plausibilisieren einer Falschfahrt eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102014210411A1
Application number: DE102014210411.4A
Authority: DE
Inventors: Christian Braeuchle; Christian Jeschke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2015-03-12
Also published as: CN104424805A; US10002298B2; US20150071496A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Plausibilisieren einer Falschfahrt eines Kraftfahrzeugs (10) auf einer Richtungsfahrbahn einer Straße beschrieben, wobei mindestens ein visuelles Straßenmerkmal (3, 4, 5, 6) erfasst wird und anhand des visuellen Straßenmerkmals (3, 4, 5, 6) bestimmt wird, ob sich das Kraftfahrzeug auf einer Richtungsfahrbahn befindet. Ferner wird eine Steuer- und Erfassungseinrichtung zum Plausibilisieren einer Falschfahrt eines Kraftfahrzeugs (10) auf einer Richtungsfahrbahn (2) einer Straße vorgeschlagen, aufweisend Mittel zum Erfassen mindestens eines visuellen Straßenmerkmals (3, 4, 5, 6) und Mittel zum Bestimmen anhand des visuellen Straßenmerkmals (3, 4, 5, 6), ob sich das Kraftfahrzeug (10) auf einer Richtungsfahrbahn (2) befindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuer- und Erfassungseinrichtung zum Plausibilisieren einer Falschfahrt eines Kraftfahrzeugs auf einer Richtungsfahrbahn.
Stand der Technik
Falschfahrer, auch als Geisterfahrer bezeichnet, verursachen im Fall eines Unfalls Tote, Verletzte und erheblichen Sachschaden. Unter einer Falschfahrt wird hier das Fahren entgegen der vorgeschriebenen Fahrtrichtung auf einer Richtungsfahrbahn verstanden. Eine Richtungsfahrbahn ist eine vom Gegenverkehr baulich getrennte Fahrbahn. Richtungsfahrbahnen sind auf Autobahnen oder Schnellstraßen, wie ausgebauten Bundesstraßen, zu finden. Falschfahrten können in Vorwärtsfahrten und Rückwärtsfahrten unterteilt werden, wobei die Vorwärtsfahrten durch eine falsche Auffahrt oder durch Wenden initiiert werden.
Die Erkennung von Falschfahrten über Navigationsgeräte ist nicht immer zuverlässig möglich, da die Informationen des Navigationsgerätes, wie Straßenklasse und -richtung, für die meisten Fälle der Falschfahrten zu spät erfolgen, das heißt, dass sich die Fahrzeuge dann bereits im Fahrschlauch entgegen der Fahrtrichtung befinden.
Moderne Kraftfahrzeuge verwenden Inertialsensoren, wie Beschleunigungs- und Gierratensensoren, sowie den Lenkwinkel zur Bestimmung des Fahrzeugzustandes, um Sicherheits- und Komfortsysteme zu realisieren. Darüber hinaus verfügt eine Vielzahl von Kraftfahrzeugen heutzutage über ein internes GPS-Modul, zum Beispiel für ein Navigationssystem oder eine Positionsbestimmung des Kraftfahrzeugs.
Es wird begonnen, Kraftfahrzeuge zur Erfassung von Fußgängern mit Stereovideokameras auszurüsten, da diese in der Lage sind, präzise Abstände und Abmessungen von Objekten zu messen.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Plausibilisieren einer Falschfahrt eines Kraftfahrzeugs auf einer Richtungsfahrbahn einer Straße umfasst grundsätzlich folgende Schritte:

– Erfassen mindestens eines visuellen Straßenmerkmals; und
– Bestimmen anhand des visuellen Straßenmerkmals, ob sich das Kraftfahrzeug auf einer Richtungsfahrbahn befindet.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt für eine Plausibilisierung einer Falschfahrt fest, ob sich das Kraftfahrzeug überhaupt auf einer Richtungsfahrbahn, wie einer Autobahn oder Schnellstraße, befindet. Diese Erkenntnis ist ein grundlegender Schritt für die Erkennung oder Detektion einer Falschfahrt. Die Heranziehung eines visuellen Straßenmerkmals ermöglicht dies auf einfache und schnelle Art und Weise. Daher kann die optische Erfassung eines visuellen Straßenmerkmals, zum Beispiel durch eine Stereo-Videokamera, die Robustheit und Zuverlässigkeit bei der Erkennung oder Plausibilisierung einer Falschfahrt erhöhen, was die Sicherheit von Kraftfahrzeug und Insassen steigert.
Anhand einer richtungsabhängigen Eigenschaft des visuellen Straßenmerkmals kann bestimmt werden, ob sich das Kraftfahrzeug auf einer Falschfahrt befindet. So kann sehr effizient der Informationsgehalt eines visuellen Straßenmerkmals zusätzlich zur Feststellung einer Falschfahrt verwendet werden. Einige visuelle Straßenmerkmale wie zum Beispiel ein Standstreifen, der in Deutschland rechts neben den Fahrstreifen angeordnet ist, oder Markierungen von Ausfahrten sind gewissermaßen richtungskodiert, das heißt sie haben in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung eine andere Orientierung und/oder Form. Mit wenig Aufwand wird so der Informationsgewinn maximiert.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass für das Bestimmen mindestens ein Plausibilisierungswert basierend auf einer Normvorschrift für die Richtungsfahrbahn erzeugt wird. Eine Normvorschrift, wie die Straßenverkehrsordnung (StVO), definiert eindeutig bestimmte Merkmale oder Kriterien für verschiedene Straßentypen, die zwingend umgesetzt sind, und damit gut detektierbar sind. Ein Plausibilisierungswert für ein Straßenmerkmal kann dann ein bestimmter Wert dieses Merkmals zum Beispiel für eine Autobahn sein. Derartige Plausibilisierungswerte erhöhen die Robustheit des Verfahrens.
Auch ist es möglich, dass das visuelle Straßenmerkmal eine Spurbreite eines Fahrstreifens oder eine Breite, Länge oder Länge einer Unterbrechung einer Markierung, insbesondere einer Leitlinie, oder im Fall der Breite einer Sperrlinie, auf der Fahrbahn der Straße umfasst. Diese Merkmale lassen sich besonders gut von einem fahrenden Fahrzeug optisch erfassen, da sie gut sichtbar vor dem Fahrzeug liegen und einen guten Kontrast aufweisen.
Das visuelle Straßenmerkmal kann ein Straßenschild umfassen. Neben der Fahrbahn der Straße kann als weitere Dimension der Erfassung ein Schild oder eine Schilderstruktur hinzugezogen werden. Dabei können Inhalt und/oder Form des Schildes erfasst und verarbeitet werden. Diese weitere Dimension erhöht die Sicherheit und die Zuverlässigkeit des Verfahrens. Das Straßenschild kann ein Vorwegweiser einer Autobahn sein. Der Vorwegweiser, auch als Zeichen „449“ der Straßenverkehrsordnung bezeichnet, ist wegen seiner erheblichen Größe und spezifizierten Farbe gut zu detektieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass für das Bestimmen eine Detektion einer Vorderseite eines Straßenschilds verwendet wird und wobei für das Bestimmen und/oder die Feststellung einer Falschfahrt eine Detektion einer Rückseite eines Straßenschilds verwendet wird. Auf elegante Art und Weise wird der Informationsgehalt des Schildes doppelt verwendet, zum einen zur Feststellung einer Autobahnfahrt und zum anderen zur Feststellung einer Falschfahrt. Mit wenig Aufwand wird so der Informationsgewinn maximiert.
Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass für das Erfassen ein Bildsensor, vorzugsweise eine Stereovideokamera, des Kraftfahrzeugs verwendet wird. So lassen sich die visuellen Straßenmerkmale optimal erfassen. Eine Stereobild- oder Stereovideokamera ist besonders gut geeignet, die vor dem Fahrzeug liegenden rechteckigen Markierungen und/oder Schilder zu erfassen und genau zu vermessen.
Erfindungsgemäß wird eine Steuer- und Erfassungseinrichtung zum Plausibilisieren einer Falschfahrt eines Kraftfahrzeugs auf einer Richtungsfahrbahn einer Straße zur Verfügung gestellt, aufweisend Mittel zum Erfassen mindestens eines visuellen Straßenmerkmals und Mittel zum Bestimmen anhand des visuellen Straßenmerkmals, ob sich das Kraftfahrzeug auf einer Richtungsfahrbahn befindet. Im Übrigen gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie oben beschrieben.
Das Mittel zum Erfassen kann mindestens einen Bildsensor, vorzugsweise eine Stereovideokamera, umfassen. Die Stereovideokamera des Kraftfahrzeugs ist für die Erfassung visueller Straßenmerkmale gut geeignet. Das Mittel zum Bestimmen kann eine Steuerung oder ein Steuergerät oder eine geeignete Recheneinheit umfassen.
Vorzugsweise umfasst die Steuer- und Erfassungseinrichtung eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, ein Signal des Bildsensors mit einem Plausibilisierungswert für ein Straßenmerkmal zu vergleichen. Diese Steuereinheit oder Steuerrechner kann als separate Einheit oder als Bestandteil, auch als Softwareroutine, einer bereits bestehenden Einheit ausgebildet sein. Eine derartige Steuereinheit ermöglicht eine direkte und schnelle Durchführung der Plausibilisierung, was die Sicherheit erhöht.
Die Steuer- und Erfassungseinrichtung kann einen Speicher zum Speichern von mindestens einem Plausibilisierungswert für ein Straßenmerkmal aufweisen. Damit kann das Kraftfahrzeug selbständig, das heißt ohne Verbindung zu einer externen Einrichtung, Messwerte mit dem Plausibilisierungswert prüfen oder vergleichen. Alternativ kann der Plausibilisierungswert in einer externen Einrichtung abgelegt sein.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Richtungsfahrbahn mit Normierungsmerkmalen,
2 eine schematische Darstellung einer Richtungsfahrbahn mit Kraftfahrzeugen,
3 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Steuer- und Erfassungseinrichtung, und
4 in Form eines Flussdiagramms ein Verfahren zum Plausibilisieren einer Falschfahrt eines Kraftfahrzeugs.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist schematisch eine Schnittdarstellung einer Straße 1, wie zum Beispiel einer Schnellstraße oder Autobahn, dargestellt. Die Straße 1 besteht aus zwei voneinander räumlich getrennten Richtungsfahrbahnen 2. Jede Richtungsfahrbahn 2 weist mehrere Fahrstreifen oder Fahrspuren 3 auf, in diesem Fall sind es drei Fahrstreifen pro Richtungsfahrbahn 2. Jeweils zwei Fahrstreifen sind von einer Leitlinie 4 voneinander getrennt. Ein außen liegender Fahrstreifen 3 ist an seinem äußeren Rand von einer Sperrlinie 5 begrenzt. Die Sperrlinie 5 ist durchgezogen, während die Leitlinie 4 unterbrochen ist.
Auf deutschen Autobahnen beträgt die Breite eines Fahrstreifens 3 mindestens 3,75 m, während sie auf Landstraßen 3,5 m beträgt. Die Schmalstrichbreite auf einer deutschen Autobahn beträgt mindestens 0,15 m, während sie auf anderen Straßen 0,12 m beträgt. Die Breitstrichbreite auf deutschen Autobahnen beträgt mindestens 0,3 m, während sie auf anderen Straßen 0,25 m beträgt. Die schmale Strichlänge auf einer deutschen Autobahn beträgt 6 m, während sie auf anderen deutschen Straßen 3 m beträgt. Die Länge der Unterbrechung einer Leitlinie 4 beträgt auf einer deutschen Autobahn 12 m.
Weiterhin sind in 1 zwei Straßenschilder 6 dargestellt, hier in Form von Vorwegweisern auf Autobahnen, gemäß StVO-Zeichen „449“ (Straßenverkehrsordnung). Diese Schilder 6 sind üblicherweise, wie dargestellt, an einer Schilderbrücke 7 oder an seitlich neben der Fahrbahn stehenden Schildträgern angeordnet. Auf ihrer Vorderseite 8 tragen die Schilder 6 Informationen in weißer Schrift auf blauem Hintergrund.
In 2 ist schematisch die Draufsicht auf eine Richtungsfahrbahn 2 einer Straße 1, hier einer Bundesautobahn, dargestellt. Die Richtungsfahrbahn 2 umfasst mehrere Fahrstreifen 3; neben den Leitlinien 3 und den Sperrlinien 5 sind Straßenschilder 6 mit einer Vorderseite 8 und einer Rückseite 9 dargestellt.
Auf einem rechten Fahrstreifen 3 bewegen sich mehrere Fahrzeuge 10 auf korrekte Art und Weise fort. Ein Fahrzeug 10 befindet sich auf einer Falschfahrt, das heißt entgegen der vorgeschriebenen oder zulässigen Fahrtrichtung. Die Vorderseiten 8 der Straßenschilder 6 sind den korrekt fahrenden Fahrzeugen 10 zugewandt, während die Rückseiten 9 der Straßenschilder 6 den korrekt fahrenden Fahrzeugen 10 abgewandt ist. Bei dem falsch fahrenden Fahrzeug 10 verhält sich dies naturgemäß anders herum. Des Weiteren ist eine Anschlussstelle 11 der Straße 1 dargestellt.
Die Spurbreite der Fahrstreifen 3, die Eigenschaften der Leitlinien 4 und der Sperrlinien 5, die Eigenschaften der Schilder 6 sowie die Eigenschaften der Anschlussstelle 11 sind oder enthalten allesamt visuelle Straßenmerkmale. Wie im Folgenden noch beschrieben wird, werden diese visuellen Straßenmerkmale erfindungsgemäß dazu verwendet, um festzustellen, ob sich ein Kraftfahrzeug 10 auf einer Richtungsfahrbahn 2 befindet beziehungsweise ob eine Falschfahrt des Kraftfahrzeugs vorliegt.
In 3 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, welches einem der Kraftfahrzeuge 10 aus 1 entspricht. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine Steuer- und Erfassungseinrichtung zum Plausibilisieren einer Falschfahrt des Kraftfahrzeugs 10 auf der Richtungsfahrbahn 2 der Straße 1. Unter dem Begriff Fahrzeug oder Kraftfahrzeug werden hier sämtliche angetriebenen Verkehrsmittel, wie zum Beispiel Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse, Motorräder usw., verstanden.
Das Kraftfahrzeug 10 beziehungsweise die Steuer- und Erfassungseinrichtung umfasst mindestens einen Bildsensor 12, beispielsweise in Form einer Stereo-Bildkamera oder in Form einer Stereo-Videokamera. Der Bildsensor 12 ist an einer Vorderseite des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet, sodass er einen in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug 10 liegenden Erfassungsbereich aufweist. Das Kraftfahrzeug 10 beziehungsweise die Steuer- und Erfassungseinrichtung umfasst ferner eine Steuereinheit oder Steuerung 13 sowie eine Kommunikationsschnittstelle 14, welche dazu eingerichtet ist, mit einer externen Einrichtung 15, wie einem zentralen Server, zu kommunizieren. Die Steuereinheit 13 steht mit dem Sensor 12 und der Kommunikationsschnittstelle 14 in Kommunikation oder in Verbindung; dies kann drahtgebunden oder drahtlos sein.
Des Weiteren enthält das Kraftfahrzeug 10 beziehungsweise die Steuer- und Erfassungseinrichtung einen Speicher zum Speichern von mindestens einem Plausibilisierungswert für ein Straßenmerkmal. Der Sensor 12, die Steuereinheit 13, die Kommunikationsschnittstelle 14 und der Speicher 16 können, wie hier dargestellt, als selbstständige Einheiten ausgebildet sein, oder sie können in einer oder mehreren Einheiten integriert sein. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass jeder Bestandteil als Hardware ausgeführt ist, ebenso können einzelne Funktionen als Softwareroutinen oder Programme realisiert sein.
Mittels der Kommunikationsschnittstelle 14 können dem Kraftfahrzeug 10 beziehungsweise der Steuer- und Erfassungseinrichtung Informationen, wie Kartendaten, und/oder Funktionalitäten, wie ein Zugriff auf Programme der externen Einrichtung 15, zur Verfügung gestellt werden.
Anhand von 4 wird nun in Zusammenschau mit den 1 bis 3 ein Verfahren zum Plausibilisieren einer Falschfahrt eines Kraftfahrzeugs 10 beschrieben.
In einem ersten Schritt 100 wird vorbereitend mindestens ein Plausibilisierungswert für visuelle Straßenmerkmale basierend auf einer Normvorschrift für die Richtungsfahrbahn 2 erzeugt. Zum Beispiel ist der Plausibilisierungswert für die Breite eines Fahrstreifens 3,75 m, was der Mindestbreite eines Fahrstreifens einer deutschen Autobahn entspricht.
In einem zweiten Schritt 110 wird von dem Bildsensor 12 des Kraftfahrzeugs 10 ein visuelles Straßenmerkmal, wie eine Fahrbahnmarkierung 3, 4 oder 5 beziehungsweise ein Straßenschild 6, erfasst.
In einem dritten Schritt 120 wird bestimmt, ob sich das Kraftfahrzeug 10 auf einer Richtungsfahrbahn 2 befindet. Dazu wird das erfasste visuelle Straßenmerkmal mit dem entsprechenden Plausibilisierungswert verglichen. Entspricht das erfasste visuelle Straßenmerkmal dem Plausibilisierungswert, so befindet sich das Kraftfahrzeug 10 auf einer Richtungsfahrbahn 2. Entsprechen sich das erfasste visuelle Straßenmerkmal und der Plausibilisierungswert nicht, so befindet sich das Kraftfahrzeug 10 auf einem anderen Straßentyp. Dieser kann alternativ auf die gleiche Art und Weise bestimmt werden. Dazu werden lediglich andere Plausibilisierungswerte herangezogen. So beträgt beispielsweise die Spurbreite auf einer deutschen Autobahn mindestens 3,75 m, während die Spurbreite einer Landstraße 3,50 m beträgt.
Für die Bestimmung des Straßentyps kann eine einmalige Erfassung mit Vergleich ausreichend sein, oder es kann vorgesehen sein, mehrere erfolgreiche Vergleiche eines visuellen Straßenmerkmals mit einem oder mehreren Plausibilisierungswerten für die Detektion des Straßentyps erforderlich zu machen. So können zwei bis zehn, vorzugsweise drei bis fünf, positive Vergleiche erforderlich sein.
Nachdem nun festgestellt wurde, dass sich das Kraftfahrzeug 10 auf einer Richtungsfahrbahn 2 befindet, wird nun in einem vierten Schritt 130 festgestellt, ob sich das Kraftfahrzeug auf einer Falschfahrt befindet. Dazu werden richtungsabhängige Eigenschaften oder Informationen der visuellen Straßenmerkmale verwendet. So kann beispielsweise mittels des Bildsensors 12 festgestellt werden, ob sich vor dem Fahrzeug die Vorderseite 8 des Schildes 6 befindet, was für ein Fahrzeug 10 in richtiger Fahrtrichtung zutreffend ist. Das falsch fahrende Fahrzeug 10 hingegen nimmt die Rückseite 9 des Schildes 6 wahr. Entsprechend kann die Anordnung der Anschlussstelle 11 als richtungsabhängige Eigenschaft betrachtet werden. Während die korrekt fahrenden Fahrzeuge 10 die Anschlussstelle 11 auf ihrer in Fahrtrichtung rechten Seite zu liegen haben, erscheint die Anschlussstelle 11 für das sich auf Falschfahrt befindliche Kraftfahrzeug 10 auf der linken Seite. Anhand dieser und weiterer visueller Straßenmerkmale kann festgestellt werden, ob sich ein Kraftfahrzeug auf einer Falschfahrt befindet.
Anschließend können in einem weiteren Schritt 140 Reaktionen auf die Detektion der Falschfahrt erfolgen. Dies kann passive Aktionen, wie Warnungen oder Warnhinweise an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 10, und auch aktive Aktionen, wie zum Beispiel ein Eingriff in die Bewegung und/oder Lenkung des Kraftfahrzeugs 10, umfassen.

Claims

Verfahren zum Plausibilisieren einer Falschfahrt eines Kraftfahrzeugs (10) auf einer Richtungsfahrbahn (2) einer Straße, gekennzeichnet durch die Schritte: – Erfassen mindestens eines visuellen Straßenmerkmals (3, 4, 5, 6); und – Bestimmen anhand des visuellen Straßenmerkmals (3, 4, 5, 6), ob sich das Kraftfahrzeug (10) auf einer Richtungsfahrbahn (2) befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei anhand einer richtungsabhängigen Eigenschaft des visuellen Straßenmerkmals (3, 4, 5, 6) bestimmt wird, ob sich das Kraftfahrzeug (11) auf einer Falschfahrt befindet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei für das Bestimmen mindestens ein Plausibilisierungswert basierend auf einer Normvorschrift für die Richtungsfahrbahn (2) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das visuelle Straßenmerkmal (3, 4, 5) eine Spurbreite eines Fahrstreifens oder eine Breite, Länge oder Länge einer Unterbrechung einer Markierung, insbesondere einer Leitlinie oder im Fall der Breite einer Sperrlinie, auf der Fahrbahn der Straße (1) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das visuelle Straßenmerkmal (6) ein Straßenschild umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei für das Bestimmen eine Detektion einer Vorderseite (8) eines Straßenschilds (6) verwendet wird und wobei für das Bestimmen und/oder die Feststellung einer Falschfahrt eine Detektion einer Rückseite (9) eines Straßenschilds (6) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei für das Erfassen ein Bildsensor (12), vorzugsweise eine Stereovideokamera, des Kraftfahrzeugs (10) verwendet wird.
Steuer- und Erfassungseinrichtung zum Plausibilisieren einer Falschfahrt eines Kraftfahrzeugs (10) auf einer Richtungsfahrbahn (2) einer Straße, gekennzeichnet durch Mittel zum Erfassen (12) mindestens eines visuellen Straßenmerkmals (3, 4, 5, 6) und Mittel zum Bestimmen (13) anhand des visuellen Straßenmerkmals (3, 4, 5, 6), ob sich das Kraftfahrzeug (10) auf einer Richtungsfahrbahn (2) befindet.
Steuer- und Erfassungseinrichtung nach Anspruch 8, aufweisend eine Steuereinheit (13), die eingerichtet ist, ein Signal des Bildsensors (12) mit einem Plausibilisierungswert für ein Straßenmerkmal (3, 4, 5, 6) zu vergleichen.
Steuer- und Erfassungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, aufweisend einen Speicher (16) zum Speichern von mindestens einem Plausibilisierungswert für ein Straßenmerkmal (3, 4, 5, 6).