DE102014219689A1

DE102014219689A1 - Verfahren und Steuergerät zur Fahrspurüberwachung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102014219689A1
Application number: DE102014219689.2A
Authority: DE
Inventors: Chengxuan Fu
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2016-03-31
Also published as: JP2017531587A; US20170287336A1; US10255815B2; WO2016050386A1; CN106794836A; JP6372964B2; CN106794836B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Steuergerät zur Fahrspurüberwachung eines Fahrzeugs, umfassend die Schritten der Ermittlung wenigstens einer Fahrspureigenschaft, Ermittlung wenigstens einer die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs in einer aktuellen Position repräsentierenden Fahrsituationsgröße sowie der Ermittlung wenigstens einer Annäherungsgröße in einer Folgeposition des Fahrzeugs. Die Annäherungsgröße wird aus der wenigstens einen Fahrspureigenschaft sowie der wenigstens einen Fahrsituationsgröße ermittelt.

Description

Stand der Technik
Die Offenlegungsschrift DE 10 2004 057 296 A1 offenbart eine Fahrassistenzvorrichtung zur Warnung eines Führers eines Kraftfahrzeugs vor einem drohenden Abkommen von der Fahrbahn oder einem Verlassen der Fahrspur. Die Vorrichtung umfasst mindestens einen bildgebenden Sensor, eine mit dem bildgebenden Sensor verbundene Auswertevorrichtung zur Erkennung von Fahrbahnrand- und/oder Fahrspurmarkierungen und/oder Fahrbahnrändern in dem vom bildgebenden Sensor erfassten Bereich, sowie eine mit der Auswertevorrichtung verbundene Warnvorrichtung.
Bei solchen Systemen wird das Verlassen einer Fahrspur mittels einer Video Kamera anhand von Spurmarkierungen oder Spurbegrenzungen, z. B. anhand einer Bordsteinkante bewerkstelligt. Der Fahrer wird gewarnt, wenn er unabsichtlich die Spur verlässt.
Die Warnung kann anhand zweier Größen ausgelöst werden: DLC (distance to line crossing) oder TLC (time to line crossing). Ein Problem bei Auslösung über die Größe DLC, den Abstand des Fahrzeugs zur Spurbegrenzung ist, dass je nachdem, wie schnell das Fahrzeug zur Begrenzung driftet, der Fahrer unterschiedlich gewarnt werden kann. Latenzzeiten im gesamten Fahrzeugsystemvon von einigen hundert Mikrosekunden führen dazu, dass eine Warnung – beispielsweise ein Tonsignal oder ein Vibrieren eines Lenkrads – spät oder verspätet beim Fahrer ankommt. Wenn das Fahrzeug schnell wegdriftet, kann es sein, dass die Warnung erst auftritt, wenn das Fahrzeug bereits die Fahrbahnbegrenzung überschritten hat.
Beim zweiten Ansatz TLC (time to line crossing), bei dem die Zeit bis zur Überschreitung der Fahrbahnbegrenzung herangezogen wird, wird der Warnzeitpunkt in Abhängigkeit der lateralen Geschwindigkeit angepasst. Bei diesen Berechnungen wird teils die Krümmung der Fahrspur nicht berücksichtigt. Es kann sein, dass dadurch die Warnung zur Kurveninnenseite oft zu spät und zur Kurvenaußenseite oft zu früh getriggert wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine einfache und robuste Berechnung der Annäherung des Fahrzeugs an Fahrbahnbegrenzungen zur Verfügung zu stellen.
Offenbarung der Erfindung
Im erfindungsgemäßen Verfahren zur Fahrspurüberwachung eines Fahrzeugs, wird in einem ersten Schritt wenigstens eine Fahrspureigenschaft ermittelt. In einem weiteren Schritt wird wenigstens eine die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs in einer aktuellen Position repräsentierende Fahrsituationsgröße ermittelt. Ferner wird wenigstens eine Annäherungsgröße in einer Folgeposition des Fahrzeugs aus der wenigstens einen Fahrspureigenschaft und der wenigstens einen Fahrsituationsgröße ermittelt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich eine zukünftige Fahrzeugposition in Bezug auf die Spurbegrenzungen zu prädizieren. Es findet also anders gesagt eine Voraussage der Fahrzeugbewegung anhand der aktuellen Fahrzeugsituation unter Berücksichtigung der Fahrbahneigenschaften statt. Über diese Voraussage lassen sich Annäherungsgrößen, also Abstände zu Fahrbahnbegrenzungen in der Folgeposition des Fahrzeugs vorhersagen/prädizieren.
Diese Prädiktion hat zum Vorteil, dass bereits anhand einer aktuellen Fahrsituation erkannt werden kann, wie eine Annäherung an Fahrbahnbegrenzungen in einem Folgezeitpukt aussehen kann. Dies ermöglicht eine zeitnahe Reaktion, sollte diese Annäherung beispielsweise eine kritische Annäherung sein. Kritisch könnte beispielsweise sein, wenn das Fahrzeug in der Folgeposition die Fahrbahnbegrenzung klar überschreitet, und beispielsweise in den Gegenverkehr gelangt. Eine Warnung/Information des Fahrers ohne den erfindungsgemäßen Prädiktionsmechanismus könnte für ein Eingreifen zu spät sein. Der Prädiktionsmechanismus optimiert den Warnungs und/oder Eingriffszeitpunkt und erhöht dadurch die Sicherheit bei Fahrzeugnutzung.
Das erfindungsgemäße Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine erste Untereinheit zur Ermittlung wenigstens einer Fahrspureigenschaft, eine zweite Untereinheit zur Ermittlung wenigstens einer die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs in einer aktuellen Position repräsentierenden Fahrsituationsgröße, sowie eine dritte Untereinheit zur Ermittlung wenigstens einer Annäherungsgröße in einer Folgeposition des Fahrzeugs aus der wenigstens einen Fahrspureigenschaft und der wenigstens einen Fahrsituationsgröße.
In vorteilhafter Ausgestaltung wird ferner die wenigstens eine ermittelte Annäherungsgröße mit einem Schwellenwert verglichen und abhängig vom Vergleich der Annäherungsgröße mit dem Schwellenwert eine Informationsgröße ausgegeben. Anhand dieses Vergleichs kann ermittelt werden, ob die Annäherungsgröße, welche ein Maß für die Annäherung des Fahrzeugs an die Fahrbahnbegrenzung ist, einen kritischen Wert annimmt, um so eventuelle Maßnahmen zu ergreifen.
In Ausgestaltung der Verfahrens erfolgt die Ermittlung der Annäherungsgröße prädiktiv. Zur prädiktiven Bestimmung der wenigstens einen Annäherungsgröße wird als Parameter eine Prädiktionslänge oder eine Prädiktionszeit herangezogen wird.
Es erfolgt also eine Schätzung, wo das Fahrzeug nach einer gewissen Prädiktionszeit sich im Bezug auf die Fahrspurbegrenzungen befinden wird. Mit Hilfe der passend gewählten Prädiktionszeit oder der richtig eingestellten Prädiktionslänge lassen sich rechtzeitig Maßnahmen ergreifen, falls die Annäherung des Fahrzeugs an die Fahrspurbegrenzungen kritisch wird. Eine Maßnahme erst bei direkter Annäherung zu ergreifen könnte auf Grund hoher Latenzzeiten in dem gesamten Fahrzeugsystem zu spät sein. Falls das Fahrzeug nach der Prädiktionszeit zu nahe an die Linien ankommen würde, kann eine Warnung ausgegeben werden. Ebenso kann über eine Funktion, der sogenannten Lane Departure Prevention die Warnung in Form einer Veränderung des Lekmoments erfolgen.
Da die Prädiktionslänge und Prädiktionszeit miteinander über die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs verknüpft sind, können in vorteilhafter Weise die Vorgaben des Verfahrens zur Fahrspurüberwachung unter Vorgabe einer Zeit oder auch unter Vorgabe einer Länge gemacht werden. Dabei kann der Achsabstand des Fahrzeugs berücksichtigt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens nach ist die Prädiktionslänge oder die Prädiktionszeit variabel einstellbar ist, insbesondere durch einen Fahrer des Fahrzeugs. Dies ermöglicht eine Einstellung des Systems durch einen Fahrer, um es an sein indiviuelles Fahrverhalten und an seine Gewohnheiten anzupassen. Sollte beispielsweise ein Fahrer weniger früh gewarnt werden wollen, weil er einen sportlicherern Fahrstil hat, so kann die Prädiktionslänge kürzer eingestellt werden, womit eine spätere Warnung einhergeht.
Vorteilhafterweise erfolgt die Ermittlung der wenigstens einen Annäherungsgröße in Abhängigkeit des aktuellen Abstands eines Koordinatensystems des Fahrzeugs an der aktuellen Position zu wenigstens einem der Koordinatensysteme einer Fahrbahnbegrenzung. Ferner wird wenigstens ein aktueller Winkel des Koordinatensystems des Fahrzeugs an der aktuellen Position zu wenigstens einem der Koordinatensysteme der Fahrbahnbegrenzung berücksichtigt. Des Weiteren wird die Krümmung wenigstens einer Fahrbahnbegrenzung und die Krümmungsänderung wenigstens einer Fahrbahnbegrenzung als Fahrspureigenschaften herangezogen. In weiterer Ausgestaltung kann die Ermittlung der wenigstens einen Annäherungsgröße in Abhängigkeit

– der aktuellen Krümmung einer Fahrzeugtrajektorie, sowie
– der aktuellen Krümmungsänderung der Fahrzeugtrajektorie

In weiterer Ausgestaltung werden wenigstens zwei Annäherungsgrößen bestimmt, wobei eine erste Annäherungsgröße einer ersten Fahrbahnbegrenzung und eine zweite Annäherungsgröße einer zweiten Fahrbahnbegrenzung zugeordnet ist. Im Vergleich zu der Ermittlung nur einer Annäherungsgröße ist somit eine Funktion mit einer erhöhten Sicherheit möglich, da beide Fahrspurbegrenzungen prädiktiv beobachtet werden und somit ein Annähern des Fahrzeugs an Fahrbahnbegrenzungen auf beiden Seiten des Fahrzeugs berücksichtigt werden.
Es kann die kleinere Annäherungsgröße der ersten und zweiten Annäherungsgröße ermittelt werden und diese kleinere Annäherungsgröße mit dem Schwellenwert verglichen werden. Somit wird die Informationsgröße des Systems nur in Bezug auf die kritischere Seite der beiden Fahrbahnbegrenzungen ausgegeben.
Bevorzugterweise wird die erste und zweite Annäherungsgröße als Ausgangsgrößen einem Spurhaltesystem (LKS; Lane Keeping System) zur Verfügung gestellt und dienen diesem als Eingangsgrößen.
In vorteilhafter Ausgestaltung wird die wenigstens eine Fahrspureigenschaft mit Hilfe wenigstens eines Sensors erfasst. Dieser Sensor hat einen Erfassungsbereich mit einer gewissen Ausdehnung. Die Prädiktionslänge kann in Abhängigkeit der Ausdehnung des Erfassungsbereichs des Sensors verändert werden, insbesondere reduziert. Verändert sich die Erfassungsweite oder Länge des Sensors so kann nicht immer gleich verlässlich die Fahrspurbegrenzung vermessen und detektiert werden. Um diesen veränderten Bedingungen gerecht zu werden, kann die Prädiktionslänge entsprechend angepasst werden.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steuergeräts wird mit einer dritten Untereinheit die wenigstens eine Annäherungsgröße mit einem Schwellenwert verglichen wird, und mit einer Ausgabeeinheit eine Informationsgröße abhängig vom Vergleich der Annäherungsgröße mit dem Schwellenwert ausgegeben wird. Dadurch wird nach Abschätzung, ob die Annäherungsgröße in einem kritischen Bereich liegt eine Ausgabe einer Informationsgröße ermöglicht, die diesen Zustand anzeigt. In weiteren Systemen, doer auch im selben System kann anhand der Informationsgröße weiter Maßnahmen eingeleitet werden. Zum einen kann eine Lenk- und oder Bremseingriff erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Fahrerinformation eingeleitet werden, beispielsweise in Form eines gezielten Vibrierens der Lenkung, insbesondere des Lenkrads, eines optischen und/oder auch eines akkustischen Signals. Eine Information bezüglich der Müdigkeit des Fahrzeuglenkers könnte ebenfalls abhängig davon ausgelöst werden.
Gemäß der weiteren Ausgestaltung werden in der dritten Untereinheit zwei Annäherungsgrößen ermittelt. Ferner wird in einer Zwischeneinheit die kleinere Annäherungsgröße der ersten und zweiten Annäherungsgröße ermittelt. Diese kleinere Annäherungsgröße wird dann mit dem Schwellenwert verglichen. In einer Ausgabeeinheit eine Informationsgröße ausgegeben wird, wiederum abhängig vom Vergleich der Annäherungsgröße mit dem Schwellenwert.
1 zeigt den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
2 erklärt Größen zur Charakterisierung der Fahrsituation anhand einer Darstellung eines Fahrzeugs auf einer Fahrbahn.
3 zeigt ein Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in erster Ausgestaltung.
4 zeigt ein Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in zweiter Ausgestaltung.
Ausführungsformen der Erfindung
In 2 ist ein Fahrzeug in der aktuellen Position 201 sowie in einer Folgeposition 202 dargestellt. Das Fahrzeug in Folgeposition 202 entspricht dem Fahrzeug 201 zu einem späteren Zeitpunkt. Anhand des Fahrzeugs in der aktuellen Position 201 werden zu erwartende Größen des Fahrzeugs in der Folgeposition 202 prädiziert.
Das Fahrzeug 201 bewegt sich entlang einer Trajektorie 205. Das Fahrzeug 201, 202 hat jeweils ein eigenes Koordinatensystem 206, 207. Die Trajektorie 205 des Ego-Fahrzeugs 201 wird an jedem Punkt durch die aktuell an diesem Punkt vorliegende Krümmung κ_act sowie durch die Änderung der an diesem Punkt aktuell vorliegenden Krümmung κ ._act beschrieben. Die Änderung der Krümmung κ ._act ist eine Krümmungsänderung entlang der Trajektorie 205.
Die Fahrspur auf der sich das Fahrzeug bewegt wird durch Begrenzungen 203a, b bergrenzt. Die rechten und linken Begrenzungen weisen jeweils eine Krümmung κ^RI und κ^LE auf. Des Weiteren lassen sich die Begrenzungen 203a, b anhand der Änderung ihrer jeweiligen Krümmung κ .^LE und κ .^RI beschreiben. Unter Begrenzungen können sowohl Fahrbahnmarkierung, Fahrbahnbegrenzung oder andere die Ausdehnung der Fahrbahn anzeigenden Verläufe sein. Es können sowohl optische Begrenzungen als auch bauliche Begrenzungen vorliegen.
Anhand des jeweiligen Fahrzeug-Koordinatensystems 206, 207, sowie jeweils anhand des rechten und linken Koordinatensystems 204a, 204b der Fahrbahnbegrenzung 203a, b lässt sich jeweils ein Winkel θ festlegen, der den Winkel zwischen dem jeweiligen Fahrzeug-Koordinatensystem 206 und den Koordinatensystemen 204a, b der Fahrbahnbegrenzungen beschreibt.
So lässt sich ein Winkel θ^LE zwischen dem Koordinatensystem 204a der linken Fahrbahnbegrenzung 203a und dem Fahrzeug-Koordinatensystem 206 bestimmen.
Ebenso lässt sich ein Winkel θ^RI zwischen dem Koordinatensystem 204b der rechten Fahrbahnbegrenzung 203b und dem Fahrzeug-Koordinatensystem 206 bestimmen.
Das Fahrzeug in der aktuellen Position 201 kann in seiner Position in Bezug auf die Fahrbahnen 203a, b durch zwei Abstände festgelegt werden, Δy LE / act sowie Δy RI / act, dem jeweils rechten und linken Abstand zur Fahrbahnbegrenzung 203a, b ausgehend vom Ursprung des Koordinatensystems 206 des Fahrzeugs in der aktuellen Position 201.
Die Spurbegrenzungen 203a, b können mittels Sensoren, beispielsweise mittels einer Videokamera erfasst werden. Eine Approximation der jeweiligen Krümmung der Fahrbahnbegrenzungen kann mittels sogenannter Klothoidenmodelle erfolgen.
Dabei ergibt sich für die Fahrbahnkrümmung: κ₁ = κ₀ + κ .·s wobei κ₀ der aktuellen Krümmung, κ₁ der Krümmung im Abstand s entspricht. Der Abstand s ist dabei der Abstand in x-Richtung des Koordinatensystems 204a oder 204b.
Die Eigenbewegung des Fahrzeugs wird mit Hilfe der vorliegenden Gierrate des Fahrzeugs ermittelt. Als Gierrate, oder auch Yaw Rate bezeichnet man die Drehrate des Fahrzeugs um seine Hochachse. Unter der Eigenbewegung des Fahrzeugs wird auch verstanden, wohin das Fahrzeug sich aktuell entlang der Fahrzeugtrajektorie bewegt.
Das YawRate Signal kann durch eine Fahrdynamikregelung wie beispielsweise ein ESP-System bereitgestellt werden. Alternativ lässt sich das Yaw-Rate Signal auch aus dem mit der Video-Kamera ermittelten optischen Fluss errechnen. Eine Bestimmung mittels eines eigens vorgesehenen Sensors ist ebenfalls möglich.
Mittels der Gierrate yawrate sowie der Ego-Geschwindigkeit des Fahrzeugs ν_ego kann die aktuell vorliegende Krümmung der Fahrzeugtrajektorie 205 bestimmt werden.
Weitere fahrzeugspezifische Größen die im Folgenden Verwendung finden können, sind die Länge l_wheelbase, die den Achs-Abstand zwischen Vorder- und Hinterachse bezeichnet, sowie die Länge l_carwidth, die dem vorderen Radabstand der Räder 208, 209 des Fahrzeugs entspricht. Die Räder 208 209 sind in 2 nur bei der Folgeposition 202 mit Bezugszeichen versehen.
Aus den beschriebenen Größen des Fahrzeugs an seiner aktuellen Position 201, sowie des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrbahnbegrenzungen, lässt sich anhand einer Berechnung die Folgeposition des Fahrzeugs 202 vorausbestimmen. Diese prädiktive Ermittlung ergibt eine Größe DLC, die sogenannte „Distance to lane crossing”. 2 zeigt die Größe DLC zweifach: einmal als DLC LE / pred sowie einmal als DLC RI / pred. Als DLC LE / pred bezeichnet man den Abstand des linken Vorderrads 208 zur linken Fahrbahnbegrenzung 203a des Fahrzeugs an der Folgeposition 202.
Als DLC RI / pred bezeichnet man den Abstand des rechten Vorderrads 209 zur rechten Fahrbahnbegrenzung 203b des Fahrzeugs an der Folgeposition 202.
Die Größen DLC stellen ein Maß für die Annäherung der jeweiligen Vorderräder 208, 209 an die Begrenzungen 203a, 203b dar. DLC kann auch als Abstandsgröße oder Annäherungsgröße bezeichnet werden.
Die Bestimmung der Annäherungsgröße DLC erfolgt mit Hilfe der Klothoiden Formel wie folgt, hier am Beispiel der Annäherungsgröße des linken Vorderrads.
Die Annäherungsgröße DLC LE / pred ergibt sich also aus einem aktuellen Abstand des Fahrzeugs zur Fahrbahnbegrenzung Δy LE / act, dem Winkel θ^LE zwischen Fahrbahnbegrenzung und Fahrzeug, der Prädiktionslänge d_pred, der dem Krümmungsunterschied (κ^LE – κ_act) der Fahrbahnbegrenzung 203a und der Trajektorie 205, dem Unterschied der Krümmungsänderungen (κ .^LE – κ ._act) und dem Radabstand l_carwidth.
Die Annäherungsgröße ergibt sich genauer gesagt aus einer Summe von:

– aktuellem Abstand des Fahrzeugs zur Fahrbahnbegrenzung Δy LE / act
– dem Tangens des Winkels θ^LE multipliziert mit der Prädiktionslänge d_pred
– der Hälfte des Krümmungsunterschieds (κ^LE – κ_act) multipliziert mit der zweiten Potenz der Prädiktionslänge d_pred
– dem Sechstel des Unterschieds der Krümmungsänderungen (κ .^LE – κ ._act) multipliziert mit der dritten Potenz der Prädiktionslänge d_pred
– abzüglich der halben Fahrzeuglänge l_carwidth.

Die Prädiktionslänge d_pred ergibt sich aus der EGO-Geschwindigkeit v_ego des Fahrzeugs multipliziert mit der Prädiktionszeit t_pred, welches dann zum Achsabstand l_wheelbase des Fahrzeugs addiert wird wie folgt: d_pred = v_ego·t_pred + l_wheelbase.
Die Prädiktionszeit t_pred kann variiert werden. Je nach den im gesamten System vorherrschenden Latenzzeiten oder auch abhängig von Kundenanforderungen lässt sich die Prädiktionszeit t_pred einstellen. Ein Wert für die Prädiktionszeit t_pred ist beispielweise 700 ms. Anhand dieser Größe lässt sich auch bei Benutzung des Fahrzeugs einstellen, ob man eine frühere oder spätere Warnung haben möchte. Die Berücksichtigung des Achsabstands l_wheelbase ist vor allen bei längeren Fahrzeugen von Bedeutung. Näherungsweise kann für kleine Winkel die Tangens-Funktion des Winkels durch den Winkel selbst ersetzt werden.
Die Prädiktionslänge d_pred kann auch unabhängig von der gezeigten Berechnung variiert werden. Es kann eine Situation vorliegen in der die Sensoren zur Erfassung des Fahrbahnbegrenzungen diese nicht, oder nicht vollständig erfassen können. Eine solche Situation kann beispielsweise eintreten, wenn andere Fahrzeuge den Erfassungsbereich der Sensoren bedecken oder die Erfassung stören, oder auch wenn die Sicht schlecht ist. In einer solchen Situation kann die Prädiktionslänge verkürzt werden. So wird ein zu großer Prädiktionsfehler verhindert. der zu unerwünschten Systemreaktionen führen könnte. Die Prädiktionslänge wird abhängig von der Ausdehnung des Erfassungsbereichs des Sensors verändert.
Die Anpassung der Prädiktionslänge kann durch Bildung des Minimums aus dem Vergleich der bisherigen Prädiktionslänge, berechnet zumindest über die EGO-Geschwindigkeit v_ego und die Prädiktionszeit t_pred, und einer Erfassungslänge d_sens erfolgen. Die Erfassungslänge d_sens entspricht der Erfassungsweite des verwendeten Sensors, anders gesagt die durch den Sensor erfassbare Länge.
Die Bestimmung verläuft wie folgt: d_pred = min(v_ego·t_pred, d_sens). Die Größe l_wheelbase kann bei dieser Bestimmung ebenfalls berücksichtigt werden.
Die Prädiktionslänge d_pred kann im Anschluss wieder auf den Anfangswert zurückgeführt werden.
Die auf diese Weise ermittelte Größe DLC LE / pred ist positiv, wenn sich das entsprechende Fahrzeugrad innerhalb der entsprechenden Fahrbahnbegrenzung befindet, und negativ für den Fall, dass es sich außerhalb der entsprechenden Fahrbahnbegrenzung befindet.
Die dargestellte Ermittlung der Annäherungsgröße DLC LE / pred des linken Vorderrades kann analog auch für das rechte Vorderrad erfolgen. Entsprechend ergibt sich für DLC RI / pred :
Die auf diese Weise ermittelte Größe DLC RI / pred ist ebenfalls positiv, wenn sich das entsprechende Fahrzeugrad innerhalb der entsprechenden Fahrbahnbegrenzung befindet, und negativ für den Fall, dass es sich außerhalb der entsprechenden Fahrbahnbegrenzung befindet.
1 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem ersten Schritt 101 wird die Fahrbahn anhand der Fahrbahnbegrenzungen 203a und/oder 203b analysiert. Für jede analysierte Fahrbahnbegrenzung 203a und oder 203b ergeben sich anhand der Analyse

– der aktuelle Abstand der Koordinatensysteme von Fahrbahnbegrenzung 204a und/oder b zum Koordinatensytsem 206 des Fahrzeugs 201: Δy LE / act und/oder Δy RI / act,
– der aktuelle Winkel zwischen den Koordinatensystemen von Fahrbahnbegrenzung 204a und/oder b zum Koordinatensystem 206 des Fahrzeugs 201: θ^LE und/oder θ^RI,
– die Krümmung: κ^RI und/oder κ^LE,
– die Krümmungsänderung κ.^LE und/oder κ.^RI.

Die genannten Größen Δy LE / act, Δy RI / act, θ^LE, θ^RI, κ^RI, κ^LE, κ .^LE und κ .^RI sind alles Größen die einer Fahrspur des Fahrzeugs zugeordnet sind und können auch als Fahrspureigenschaften bezeichnet werden.
Es ist nicht zwingend erforderlich beide Fahrbahnbegrenzungen zu analysieren. Eine einseitige Analyse – nur bezüglich der linken Fahrbahnbegrenzung 203a oder nur bezüglich der rechten Fahrbahnbegrenzung 203b – ist denkbar. Ebenso ist es möglich beide Fahrbahnbegrenzungen 203a und 203b zu untersuchen.
In einem weiteren Schritt 102 wird die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs ermittelt. Dies erfolgt durch Bestimmung:

– der aktuellen Krümmung κ_act aus der aktuellen EGO-Geschwindigkeit v_ego und der aktuellen Gierrate yawrate,
– der aktuellen Krümmungsänderung κ ._act.

Diese Größen stehen für die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs 201 und können als Fahrsituationsgrößen κ_act, v_ego, yawrate und κ ._act bezeichnet werden.
In einem Schritt 103 wird aus den Fahrspureigenschaften und den Fahrsituationsgrößen die Annäherungsgröße DLC_pred ermittelt, wie oben bereits gezeigt. Die Ermittlung kann sowohl nur für eine Annäherungsgröße erfolgen DLC RI / pred oder DLC LE / pred, als auch für zwei Annäherungsgrößen DLC RI / pred und DLC RI / pred zusammen.
Wird nur eine Annäherungsgröße ermittelt, so wird in einem Schritt 104 diese gleich einem Wert DLC_pred gesetzt. Ebenso kann die ermittelte Annäherungsgröße auch direkt weiter verwendet werden, ohne sie als DLC_pred zu setzen.
Die zur Ermittlung der Annäherungsgröße DLC RI / pred und/oder DLC RI / pred zusätzlich relevanten Größen d_pred, t_pred, l_wheelbase sind hinterlegt und werden im Verfahren zur Berechnung herangezogen.
Die Annäherungsgröße DLC_pred wird in Schritt 104 mit einem Schwellenwert verglichen. Bei Unterschreitung des Schwellenwerts verläuft das Verfahren in Schritt 105 weiter.
Werden in Schritt 103 beide Annäherungsgrößen DLC RI / pred und DLC RI / pred ermittelt, so erfolgt in Schritt 107a eine Minimalwertbestimmung DLC_pred = MIN(DLC LE / pred, DLC RI / pred) durch einen Vergleich der beiden Annäherungsgrößen. Der Wert DLC_pred entspricht somit der kleineren der beiden Annäherungsgrößen DLC RI / pred und DLC RI / pred. Die Annäherungsgröße DLC_pred wird in Schritt 107b mit einem Schwellenwert verglichen. Bei Unterschreitung des Schwellenwerts durch die Annäherungsgröße verläuft das Verfahren in Schritt 105 weiter.
Wird der Schwellenwert für die Annäherungsgröße nicht unterschritten, verläuft das Verfahren in Schritt 106 wieder neu zu Schritt 101. Der Weg zurück zu Schritt 101 erfolgt sowohl in der Variante in der nur eine Annäherungsgröße in Schritt 104 verwendet wird, als auch in der Variante in der zwei Annäherungsgrößen verwendet werden in Schritten 107a und 107b.
Bei Unterschreiten des Schwellenwertes durch die Annäherungsgröße DLC_pred wird in Schritt 105 ein Informationssignal zur Verfügung gestellt. Anhand des Informationssignals können dann Folgemaßnahmen ergriffen werden.
Folgemaßnahmen können nicht abschließend beispielsweise Warnungen an den Fahrer, Bremseingriffe, Lenkeingriffe, Geschwindigkeitsanpassungen, Eingriffe in eine Längsregelung oder Fahrdynamikeingriffe sein.
Der in den Schritten 104 oder 107b verwendete Schwellenwert kann variabel gestaltet werden. Anhand des Schwellenwerts kann im System eingestellt werden, wie früh die Ausgabe des Informationssignals erfolgen soll. Anders gesagt, kann anhand des Schwellenwerts festgesetzt werden, bis zu welcher Annäherungsgröße DLC_pred eine Fahrsituation noch als unbedenklich eingestuft werden kann, und ab welcher Annäherungsgröße DLC_pred eine Aktion (Warnung und/oder Folgemaßnahmen) notwendig wird. Ein solcher Schwellenwert kann insbesondere auch auf 0 gesetzt werden, entsprechend einer kompletten Annäherung an die Fahrbahnbegrenzung.
In 2 nicht gezeigt, jedoch jederzeit denkbar ist eine Anpassung der Prädiktionslänge an den Erfassungsbereich des wenigstens einen Sensors zur Erfassung der Fahrbahnbegrenzungen, wie bereits beschrieben. Die Anpassung der Prädiktionslänge d_pred an den Erfassungsbereich kann auch mit Hilfe eines im folgenden beschriebenen Steuergeräts durchgeführt werden.
3 zeigt ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.
In einer ersten Untereinheit 301 des Steuergeräts werden die Fahrspureigenschaften Δy LE / act, Δy RI / act, θ^LE, θ^RI, κ^RI, κ^LE, κ .^LE und κ .^RI ermittelt.
In einer zweiten Untereinheit 302 des Steuergeräts werden die Fahrsituationsgrößen κ_act, v_ego, yawrate und κ ._act ermittelt. Die ersten und zweiten Untereinheiten 301 und 302 übermitteln die Größen an eine dritte Untereinheit 303, in der die Annäherungsgröße DLC_pred ermittelt wird. Die zur Ermittlung der Annäherungsgröße DLC RI / pred und/oder DLC RI / pred zusätzlich relevanten Größen d_pred, t_pred, l_wheelbase sind hinterlegt und werden im Verfahren zur Berechnung herangezogen.
Die Annäherungsgröße DLC_pred wird mit dem bereits genannten Schwellenwert verglichen. Abhängig vom Vergleich wird bei Unterschreiten des Schwellenwerts in einer Ausgabeeinheit 304 eine Informationsgröße erzeugt. Diese Variante des Steuergeräts dient der Durchführung des Verfahrens gemäß Pfad 104 mit Ermittlung nur einer einzelnen Annäherungsgröße für nur eine Fahrbahnbegrenzung einer Seite.
Die geschilderte Minimalwertermittlung aus Pfad 107 des Verfahrens muss in diesem Steuergerät nicht implementiert sein. Daher kann es auch ausreichen in der ersten Untereinheit 301 des Steuergeräts nur die Größen einer Seite der Fahrbahnbegrenzungen zu ermitteln und auch nur die Annäherungsgröße für diese Seite der Fahrbahnbegrenzung in der dritten Untereinheit 303 zu bestimmen.
4 zeigt ein Steuergerät, welches das Verfahren gemäß Pfad 107 durchzuführen in der Lage ist, also unter Berücksichtigung beider Seiten der Fahrbahnbegrenzung 203a und 203b.
Die Schritte 301 und 302 bleiben identisch wie beim Steuergerät aus 3, nur dass diesmal die Größen beider Seiten der Fahrbahnbegrenzung ausgewertet werden müssen.
In der dritten Untereinheit 401 werden zwei Annäherungsgrößen ermittelt. In der Zwischeneinheit 402 erfolgt die Minimalwertermittlung der Annäherungsgrößen sowie der Vergleich mit dem Schwellenwert. In der Ausgabeeinheit 403 wird bei Unterschreiten des Schwellenwerts eine Informationsgröße erzeugt.
Beide Steuergeräte aus 3 oder 4 sind in der Lage weitere Größen, beispielsweise die einzustellende Prädiktionszeit, die einzustellende Prädiktionslänge oder den zu verwendenden Schwellenwert aufzunehmen oder zugeführt zu bekommen und in den jeweils passenden Einheiten zu verarbeiten.
Darüber hinaus können die Steuergeräte auch über Schnittstellen weiter Größen neben der Informationsgröße anderen Systemen, Steuergeräten oder Untereinheiten zur Verfügung stellen, beispielsweise die Annäherungsgrößen zur aktiven Spurhalteregelung wie bereits erwähnt.
Die Erfindung umfasst auch ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist um jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, ein Elektronisches Speichermedium, auf dem dieses Computerprogramm gespeichert ist. Dieses elektronische Speichermedium ist in einem der beschriebenen Steuergeräte beinhaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004057296 A1 [0001]

Claims

Verfahren zur Fahrspurüberwachung eines Fahrzeugs, umfassend die Schritte: – Ermitteln (101) wenigstens einer Fahrspureigenschaft (Δy LE / act, Δy RI / act, θ^LE, θ^RI, κ^RI, κ^LE, κ .^LE, κ .^RI) – Ermitteln (102) wenigstens einer die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs in einer aktuellen Position (201) repräsentierenden Fahrsituationsgröße (κ_act, v_ego, yawrate, κ ._act) – Ermitteln (103) wenigstens einer Annäherungsgröße (DLC_pred, DLC RI / pred, DLC LE / pred) in einer Folgeposition (202) des Fahrzeugs aus der wenigstens einen Fahrspureigenschaft (Δy LE / act, Δy RI / act, θ^LE, θ^RI, κ^RI, κ^LE, κ .^LE, κ .^RI) und der wenigstens einen Fahrsituationsgröße (κ_act, v_ego, yawrate, κ ._act).
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten: – Vergleichen (104) der wenigstens einen Annäherungsgröße (DLC_pred, DLC RI / pred, DLC LE / pred) mit einem Schwellenwert, – Ausgabe (105) einer Informationsgröße abhängig vom Vergleich der Annäherungsgröße mit dem Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, die Ermittlung der Annäherungsgröße (DLC_pred, DLC RI / pred, DLC LE / pred) prädiktiv erfolgt, wobei zur prädiktiven Bestimmung der wenigstens einen Annäherungsgröße (DLC_pred, DLC LE / pred, DLC RI / pred) als Parameter eine Prädiktionslänge (d_pred) oder eine Prädiktionszeit (t_pred) herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Prädiktionslänge (d_ped) und Prädiktionszeit (t_pred) miteinander über die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs (v_ego) verknüpft sind, insbesondere unter Berücksichtigung des Achsabstands (l_wheelbase).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prädiktionslänge (d_pred) oder die Prädiktionszeit (t_pred) variabel einstellbar ist, insbesondere durch einen Fahrer des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der wenigstens einen Annäherungsgröße (DLC_pred, DLC RI / pred, DLC LE / pred) in Abhängigkeit – des aktuellen Abstands (Δy LE / act, Δy RI / act) eines Koordinatensystems (206) des Fahrzeugs (201) an der aktuellen Position zu wenigstens einem der Koordinatensysteme einer Fahrbahnbegrenzung (204a, b), – des aktuellen Winkels (θ^LE, θ^RI) des Koordinatensystems (206) des Fahrzeugs (201) an der aktuellen Position zu wenigstens einem der Koordinatensysteme der Fahrbahnbegrenzung (204a, b), – der Krümmung (κ^RI, κ^LE) wenigstens einer Fahrbahnbegrenzung (204a, b) und – der Krümmungsänderung (κ .^LE, κ .^RI) wenigstens einer Fahrbahnbegrenzung (204a, b), als Fahrspureigenschaften erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der wenigstens einen Annäherungsgröße (DLC_pred, DLC RI / pred, DLC LE / pred) in Abhängigkeit – der aktuellen Krümmung (κ_act) einer Fahrzeugtrajektorie (205), sowie – der aktuellen Krümmungsänderung κ ._act der Fahrzeugtrajektorie (205) als Fahrsituationsgröße (κ_act, v_ego, yawrate, κ ._act) erfolgt, wobei die aktuelle Krümmung (κ_act) von der aktuellen Geschwindigkeit (v_ego) und der aktuellen Gierrate (yawrate) des Fahrzeugs (201) abhängt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Annäherungsgrößen (DLC RI / pred, DLC LE / pred) bestimmt werden, wobei eine erste Annäherungsgröße (DLC RI / pred) einer ersten Fahrbahnbegrenzung (204b) und eine zweite Annäherungsgröße ⁽DLC LE / pred⁾ einer zweiten Fahrbahnbegrenzung 204a zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinere Annäherungsgröße (DLC_pred) der ersten und zweiten Annäherungsgröße (DLC RI / pred, DLC LE / pred) ermittelt wird und diese kleinere Annäherungsgröße mit dem Schwellenwert verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Annäherungsgröße (DLC RI / pred, DLC LE / pred) als Ausgangsgrößen einem Spurhaltesystem zur Verfügung gestellt werden und diesem als Eingangsgrößen dienen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fahrspureigenschaft (Δy LE / act, Δy RI / act, θ^LE, d_pred, κ^RI, κ^LE, κ .^LE, κ .^RI) mit Hilfe wenigstens eines Sensors erfasst werden, wobei der Sensor einen Erfassungsbereich aufweist, und die Prädiktionslänge d_pred in Abhängigkeit der Ausdehnung des Erfassungsbereichs des Sensors verändert wird, insbesondere reduziert wird.
Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1–11: – mit einer ersten Untereinheit (301) zur Ermittlung wenigstens einer Fahrspureigenschaft (Δy LE / act, Δy RI / act, θ^LE, θ^RI, κ^RI, κ^LE, κ .^LE, κ .^RI), – mit einer zweiten Untereinheit (302) zur Ermittlung wenigstens einer die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs in einer aktuellen Position (201) repräsentierenden Fahrsituationsgröße (κ_act, v_ego, yawrate, κ ._act) – einer dritten Untereinheit (303, 401) zu Ermittlung wenigstens einer Annäherungsgröße (DLC_pred, DLC RI / pred, DLC LE / pred) in einer Folgeposition (202) des Fahrzeugs aus der wenigstens einen Fahrspureigenschaft ( Δy LE / act, Δy RI / act, θ^LE, θ^RI, κ^RI, κ^LE, κ .^LE und κ .^RI) und der wenigstens einen Fahrsituationsgröße (κ_act, v_ego, yawrate, κ ._act).
Steuergerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass – in der dritten Untereinheit (303) die wenigstens eine Annäherungsgröße (DLC_pred, DLC RI / pred, DLC LE / pred) mit einem Schwellenwert verglichen wird, und – in einer Ausgabeeinheit (304) eine Informationsgröße abhängig vom Vergleich der Annäherungsgröße mit dem Schwellenwert ausgegeben wird.
Steuergerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass – in der dritten Untereinheit (401) zwei Annäherungsgrößen ermittelt werden (DLC_pred, DLC RI / pred, DLC LE / pred) , – in einer Zwischeneinheit (402) die kleinere Annäherungsgröße (DLC_pred) der ersten und zweiten Annäherungsgröße (DLC RI / pred , DLC LE / pred ) ermittelt wird, – diese kleinere Annäherungsgröße DLC_pred mit dem Schwellenwert verglichen wird und – in einer Ausgabeeinheit (403) eine Informationsgröße ausgegeben wird, abhängig vom Vergleich der Annäherungsgröße mit dem Schwellenwert.