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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rangierassistenten und ein Rangierassistenzverfahren für ein Kraftfahrzeug, die auf möglichst komfortabler Weise eine Kollision des Kraftfahrzeuges mit einem stehenden und/oder beweglichen Hindernis vermeiden sollen.
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Im Stand der Technik sind Parkassistenten bekannt, die ein Kraftfahrzeug mehr oder weniger selbständig in eine Parklücke einparken. Die meisten bekannten Systeme beruhen auf Ultraschallsensoren. Diese Parkassistenzsysteme können keine Kollision beim Rangieren, beispielsweise beim Suchen einer Parklücke in einem Parkhaus, vermeiden.
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Ferner sind Kollisionsverhinderungssysteme bekannt, die eine Kollision mit einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug oder einem stehenden Hindernis bei einer normalen Fahrt vermeiden. Diese Systeme eignen sich nicht zum Einsatz beim Rangieren, da sie erst reagieren, wenn eine Kollisionsgefahr besteht und anschließend eine Notbremsung einleiten.
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Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe ein Verfahren und ein System zum Vermeiden einer Kollision mit einem Hindernis beim Rangieren zu schaffen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 5, eine Abstandsüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 6 und ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 gelöst.
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Die Erfinder haben erkannt, dass ein typischer Fahrer beim Rangieren seine Geschwindigkeit umso mehr reduziert, je näher er an einem Hindernis vorbei fährt oder auf dieses zu fährt. Dieser Tatsache wird dahingehend ausgenutzt, dass eine zulässige Passiergeschwindigkeit oder Annäherungsgeschwindigkeit als Funktion des (prädizierten) Abstands zum Hindernis berechnet wird und so gebremst wird, dass die Passiergeschwindigkeit und Annäherungsgeschwindigkeit nicht überschritten werden. So kann der Fahrer langsam ein Hindernis passieren, ohne dass eingegriffen wird. Überschreitet er jedoch die für den prädizierten Abstand zulässige Geschwindigkeit, hat er das Hindernis höchstwahrscheinlich übersehen. Er wird dann auf die zulässige Passiergeschwindigkeit abgebremst, mit der er dann das Hindernis sicher passieren kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird somit durch ein Verfahren zum Überwachen des Abstandes eines Kraftfahrzeuges zu einem beweglichen und/oder stehenden Hindernis gelöst, wie es im Folgenden angegeben wird. Es wird eine erste Trajektorie prädiziert, entlang der sich das Kraftfahrzeug bewegen wird, beispielsweise aufgrund eines erfassten Lenkwinkels, einer erfasste Gierrate, einer erfassten Querbeschleunigung und/oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit. Ferner wird zumindest ein Hindernis erfasst. Das Erfassen eines Hindernisses umfasst sowohl das Erfassen eines stehenden Hindernisses als auch die Prädiktion einer Bewegung eines beweglichen Hindernisses. Es wird der prädizierte Abstand des Kraftfahrzeuges zu dem Hindernis ermittelt, wenn sich das Kraftfahrzeug entlang der ersten Trajektorie bewegt. Es kann auch der Abstand zum Hindernis prädiziert werden, wenn sich sowohl das Kraftfahrzeug als auch das Hindernis weiterbewegen. Es wird eine maximal zulässige Passiergeschwindigkeit bzw. eine Maximalgeschwindigkeit in Abhängigkeit des prädizierten Abstandes vom Hindernis ermittelt, mit dem das Kraftfahrzeug entlang der ersten Trajektorie das Hindernis passieren darf. Das Passieren des Hindernisses umfasst sowohl ein tatsächliches Passieren des Hindernisses, d. h. ein Vorbeifahren am Hindernis, als auch ein direktes Fahren in Richtung Hindernis, so dass es berührt werden könnte. In Abhängigkeit von einem prädizierten Abstand zum Hindernis wird die maximal zulässige Passiergeschwindigkeit berechnet, die sich an für einen Fahrer typischen Werten orientiert. Der funktionale Zusammenhang wird so ausgelegt, dass beim Unterschreiten eines Sicherheitswertes die zulässige (Passier-)Geschwindigkeit mit Null angenommen wird und die maximal zulässige Passiergeschwindigkeit mit einem steigenden Passierabstand stetig steigt, beispielsweise proportional zum Quadrat des Abstandes.
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Es wird, beispielsweise unter Berücksichtigung einer Ist-Beschleunigung, eine Ist-Geschwindigkeit ermittelt, mit der sich das Kraftfahrzeug entlang der ersten Trajektorie auf das Hindernis zu bzw. in Richtung Hindernis bewegt. Falls das Kraftfahrzeug entlang der ersten Trajektorie das Hindernis passiert, wird eine maximal zulässige Passiergeschwindigkeit als Funktion eines prädizierten Abstandes berechnet, mit dem das Kraftfahrzeug das Hindernis passieren darf. Falls die prädizierte Ist-Geschwindigkeit die maximal zulässige Passiergeschwindigkeit bzw. Maximalgeschwindigkeit überschreitet, wird das Kraftfahrzeug mit einer Ist-Verzögerung verzögert, die so gewählt ist, dass die Geschwindigkeit der maximalen Passiergeschwindigkeit entspricht, wenn das Kraftfahrzeug entlang der ersten Trajektorie das Hindernis passiert. Weiter kann die Ist-Verzögerung so gewählt werden, dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges entlang der ersten Trajektorie soweit reduziert wird, dass die Geschwindigkeit am Hindernis Null beträgt, wenn das Kraftfahrzeug entlang der ersten Trajektorie auf das Hindernis zufährt. Beim Ermitteln der Maximalgeschwindigkeit bzw. der maximal zulässigen Passiergeschwindigkeit kann auch die prädizierte Trajektorie des beweglichen Hindernisses berücksichtigt werden.
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Die Ist-Verzögerung kann in Abhängigkeit der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kraftfahrzeuges und/oder des Abstandes des Kraftfahrzeuges von dem Hindernis so variiert werden, dass sich die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges immer in einem Bereich befindet, der für den jeweiligen Abstand zulässig ist, wobei das Verzögern derart erfolgt, dass sich das Kraftfahrzeug mit der Maximalgeschwindigkeit bewegen kann, die für den jeweiligen Abstand vom Hindernis zulässig ist.
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Abhängig von der Ist-Geschwindigkeit und/oder Ist-Beschleunigung wird der verfügbare Bremsweg durch Betätigen der Bremse (Verzögern) so ausgenutzt, dass der Komfort maximiert wird und sich das Kraftfahrzeug mit der Soll-Geschwindigkeit (beispielsweise maximal zulässige Passiergeschwindigkeit bzw. Maximalgeschwindigkeit) bewegt. Es wird zyklisch die Kritikalität des Szenarios bewertet, beispielsweise durch Überprüfen der Ist-Verzögerung und der Zeit zum Hindernis. Erst wenn die Kritikalität einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wird das Verzögern (automatische Bremsung) durchgeführt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren zum Überwachen des Abstandes eines Kraftfahrzeuges zu einem beweglichen und/oder stehenden Hindernis gelöst, das im Folgenden angegeben wird. Es wird ein maximal zulässiger Verzögerungswert festgelegt, der ein für den Insassen des Kraftfahrzeuges komfortables Abbremsen ermöglicht. Die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges wird erfasst. Es wird eine erste Trajektorie berechnet, entlang der sich das Kraftfahrzeug beim aktuellen Lenkeinschlag bewegen wird. Der Abstand des Kraftfahrzeuges zu einem Hindernis wird berechnet, wenn sich das Kraftfahrzeug entlang der ersten Trajektorie bewegt. Der maximal zulässige Verzögerungswert soll so gewählt werden, dass das Einsetzen der Bremse für den Insassen nicht abrupt sondern komfortabel wirkt. Der maximal zulässige Verzögerungswert ist wesentlich niedriger als die Verzögerung bei einer Notbremsung. Es wird der Mindestabstand des Kraftfahrzeuges von einem Hindernis als Funktion der Geschwindigkeit berechnet, wobei der Mindestabstand größer als ein sicherheitskritischer Abstand ist, bei dem eine Notbremsung ein geleitet werden muss, um zu vermeiden, das das Kraftfahrzeug das Hindernis berührt. Das Kraftfahrzeug kann innerhalb des Mindestabstandes bei einer Verzögerung anhalten, die kleiner gleich als die maximal zulässige Verzögerung ist.
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Das Kraftfahrzeug wird verzögert, falls der Ist-Abstand den Mindestabstand unterschreitet, und zwar mit einer Verzögerung, die kleiner oder gleich dem maximal zulässigen Verzögerungswert ist, bis der Mindestabstand wieder eingehalten wird. Die Verzögerung des Kraftfahrzeuges wird in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und/oder des Abstandes des Kraftfahrzeuges von dem Hindernis so variiert, dass sich die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges immer in einem Bereich befindet, der für den jeweiligen Abstand zulässig ist, wobei das Verzögern derart erfolgt, dass sich das Kraftfahrzeug mit der maximalen Geschwindigkeit bewegen kann, die für den jeweiligen Abstand zum Hindernis zulässig ist. Das Verfahren wird während des Rangierens angewandt. Das Kraftfahrzeug bewegt sich während des Rangierens langsamer als etwa 30 km/h, vorzugsweise langsamer als etwa 20 km/, höchst vorzugsweise langsamer als etwa 10 km/h.
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Beim Rangieren ergeben sich aufgrund der häufig wechselnden Lenkeinschläge prädizierte Trajektorien, bei denen der prädizierte Abstand zu einem Hindernis variiert. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass diesen sich wechselnden Abständen dadurch Rechnung getragen werden kann, dass die maximale Geschwindigkeit eine Funktion des Abstandes des Kraftfahrzeuges auf der jeweiligen Trajektorie zu einem Hindernis und/oder der Trajektorie des Hindernisses ist.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben auch erkannt, dass diesen sich wechselnden Abständen dadurch Rechnung getragen werden kann, dass sich für den funktionalen Zusammenhang zwischen Abstand und zulässige Passiergeschwindigkeit eine stetige Funktion (sprungfrei) eignet, da sich unter der Voraussetzung einer stetigen Lenkbewegung die zulässige Passiergeschwindigkeit nicht sprunghaft ändert. Andernfalls könnten minimale Lenkbewegungen dazu führen, dass in einem Zeitschritt gebremst werden würde und im nächsten wieder nicht.
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Die Geschwindigkeit und der Lenkeinschlag des Kraftfahrzeuges werden zyklisch überwacht. Dadurch kann kontinuierlich die Trajektorie neu berechnet werden, entlang der sich das Kraftfahrzeug bewegen wird. Folglich kann auch der Abstand zu einem Hindernis in Abhängigkeit der Trajektorie zyklisch aktualisiert werden. Folglich wird auch der Mindestabstand des Kraftfahrzeuges von dem Hindernis und/oder der prädizierten Bahn des Hindernisses als Funktion der Geschwindigkeit zyklisch neu berechnet. Alternativ hierzu kann die zulässige Höchstgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges beim Passieren des Hindernisses und/oder beim Zufahren auf das Hindernis zyklisch neu berechnet werden. Dadurch ist das Verfahren in der Lage, in Abhängigkeit von der berechneten Trajektorie das Kraftfahrzeug abzubremsen, wenn eine Kollisionsgefahr besteht. Ferner bremst das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Kollisionsgefahr das Kraftfahrzeug komfortabel und sanft ab und nur soweit erforderlich. Es erfolgt nur in Notfällen ohne Handlungsspielraum eine abrupte Bremsung bis zum Stillstand des Kraftfahrzeuges. Dadurch kann das Verfahren nahezu unmerklich für den Fahrer und die anderen Insassen des Kraftfahrzeuges agieren, was abermals den Fahrkomfort erhöht.
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Es wird der Abstand zu Hindernissen erfasst, die sich in Fahrtrichtung und/oder quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges befinden. Sowohl bei Hindernissen in Fahrtrichtung als auch bei Hindernissen quer zur Fahrtrichtung kann eine Verzögerung bewirkt werden, falls der Mindestabstand zum Hindernis in Fahrtrichtung und/oder der Mindestabstand zum Hindernis quer zur Fahrtrichtung unterschritten wird. Der Mindestabstand zum Hindernis in Fahrtrichtung und der Mindestabstand zum Hindernis quer zur Fahrtrichtung können unterschiedliche Werte aufweisen. Der Mindestabstand zum Hindernis in Fahrtrichtung ist vorzugsweise größer als der Mindestabstand zum Hindernis quer zur Fahrtrichtung. Alternativ hierzu kann die Maximalgeschwindigkeit bzw. die maximal zulässige Passiergeschwindigkeit gegenüber Hindernissen in Fahrtrichtung und quer zur Fahrtrichtung betrachtet werden, die unterschiedlich sein können. Die Maximalgeschwindigkeit bzw. maximal zulässige Passiergeschwindigkeit gegenüber einem Hindernis in Fahrtrichtung ist vorzugsweise niedriger als die Maximalgeschwindigkeit bzw. maximal zulässige Passiergeschwindigkeit gegenüber einem Hindernis quer zur Fahrtrichtung.
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Das Verfahren kann dem Kraftfahrzeug ermöglichen, das Hindernis zu berühren, falls die Annäherungsgeschwindigkeit unter einem vorbestimmten Grenzwert liegt. Es versteht sich, dass die maximal zulässige Geschwindigkeit desto niedriger ist, je niedriger der Abstand des Kraftfahrzeuges zu einem Hindernis ist. Die Erfindung würde es also zu lassen, dass das Kraftfahrzeug das Hindernis berührt, wenn es sich diesem sehr langsam nähert. Dieser Schritt ist vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug beispielsweise einen Anhänger ankuppeln soll oder eine Parklücke äußerst eng ist. Es ist aber auch möglich, das Verfahren derart zu parametrisieren, dass das Kraftfahrzeug einen vorbestimmten Abstand vor dem Hindernis angehalten wird.
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Der Schritt des Ermittelns der maximal zulässigen Passiergeschwindigkeit ermittelt die maximal zulässige Passiergeschwindigkeit so, dass sie der geschätzten Passiergeschwindigkeit entspricht, mit der sich ein Kraftfahrzeug dem Hindernis nähern würde, wenn es von einem Fahrer gesteuert würde, der das Hindernis erkannt hat. Der Schritt des Ermittelns der maximal zulässigen Passiergeschwindigkeit kann die maximal zulässige Passiergeschwindigkeit so ermittelt, dass die maximal zulässige Passiergeschwindigkeit eine Funktion des Quadrates des prädizierten Abstandes von dem Hindernis ist. Es können Abstandsprofile für unterschiedliche Fahrer angelegt werden.
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Das Verfahren kann eine Karte mit Ortsinformation von zumindest einem Hindernis auf der Verkehrsfläche mittels zumindest eines Sensors erzeugen, der am Kraftfahrzeug angeordnet ist. Der Sensor kann einen Ultraschallsensor, Radar-Sensor, LIDAR-Sensor und dergleichen umfassen. Die Sensoren können auch seitlich am Kraftfahrzeug angeordnet sein. Das Erzeugen einer Karte mit Ortsinformation, beispielsweise eines Parkhauses während des Rangieren ist vorteilhaft, weil Kollisionen mit Hindernissen vermieden werden können, die sich seitlich des Kraftfahrzeuges befinden, wenn an dem Kraftfahrzeug an der Seite keine Sensoren angeordnet sind.
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Das Verfahren kann eine versuchte Änderung des Lenkeinschlages des Lenkrades des Kraftfahrzeuges erfassen. Anschließend wird eine zweite Trajektorie berechnet, entlang der sich das Kraftfahrzeug nach der Änderung des Lenkeinschlages bewegen wird. Es wird ein Ist-Abstand des Kraftfahrzeuges von einem Hindernis ermittelt, wenn sich das Kraftfahrzeug entlang der zweiten Trajektorie bewegt bzw. bewegen würde. Es wird ermittelt, ob das Kraftfahrzeug mit einem Hindernis kollidieren kann, wenn es sich auf der zweiten Trajektorie bewegt und das Kraftfahrzeug vor dem Hindernis nicht abgebremst werden kann, das Abbremsen des Kraftfahrzeuges eine höhere Verzögerung als die maximal zulässige Verzögerung erfordern würde oder die Verzögerung ausgesprochen unkomfortabel ausfallen würde und/oder das Kraftfahrzeug eine maximal zulässige Passiergeschwindigkeit bezogen auf ein Hindernis überschreiten würde. Falls ermittelt wird, dass das Kraftfahrzeug auf der zweiten Trajektorie mit einem Hindernis kollidieren kann und/oder das Kraftfahrzeug eine maximal zulässige Passiergeschwindigkeit bezogen auf ein Hindernis überschreiten würde, kann ein Gegenmoment an dem Lenkrad erzeugt werden, das bewirkt, dass sich das Kraftfahrzeug nicht auf der zweiten Trajektorie bewegt, insbesondere dass sich das Kraftfahrzeug im Wesentlichen oder tendenziell auf der ersten Trajektorie weiterbewegt, der Fahrer mittels einer akustischen Warnung gewarnt werden und/oder der Fahrer mittels einer haptischen Warnung durch Bewegen des Lenkrades, beispielsweise Rütteln, gewarnt werde.
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Wenn ein Fahrer während des Rangierens das Lenkrad einschlägt, kann sich der Abstand zu einem Hindernis deutlich reduzieren. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass eine unkomfortabel starke Bremsung zum Verhindern einer Kollision mit einem Hindernis vermieden werden kann, wenn der Lenkeinschlag rückgängig gemacht wird oder der Fahrer gewarnt wird, dass ein derartiger Lenkeinschlag zu einer Kollision führen kann. Die Anmelderin behält sich vor, diesen Aspekt der Erfindung separat zu beanspruchen, beispielsweise in einer Teilanmeldung.
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Die Erfindung wird auch durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, das, wenn es in einen Prozessor eines Computers mit einem Speicher geladen ist und ausgeführt wird, die Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens durchgeführt.
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Die Erfindung wird auch durch eine Abstandsüberwachungsvorrichtung gelöst, die dazu ausgebildet ist, den Abstand eines Kraftfahrzeuges zu einem Hindernis zu überwachen und die eine Empfangseinrichtung, eine Ermittlungseinrichtung und eine Steuerungseinrichtung aufweist. Die Abstandsüberwachungsvorrichtung kann so ausgebildet und weitergebildet sein, wie zuvor hinsichtlich des Verfahrens beschrieben wurde. Das zuvor beschriebene Verfahren kann auch so weitergebildet sein, wie nachstehend hinsichtlich der Abstandsüberwachungsvorrichtung beschrieben wird.
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Die Empfangseinrichtung ist dazu ausgebildet, eine Geschwindigkeitsinformation des Fahrzeuges von einem Geschwindigkeitssensor, einen Lenkwinkel von einem Lenkwinkelsensor eine Beschleunigung von einem Beschleunigungssensor und/oder eine Information über zumindest ein Hindernis von einem Abstandssensor zu erhalten. Die Ermittlungseinrichtung ist dazu ausgebildet, eine erste Trajektorie zu prädizieren, entlang der sich das Kraftfahrzeug bewegt. Die Ermittlungseinrichtung kann die Trajektorie des Hindernisses prädizieren. Die Ermittlungseinrichtung kann einen Abstand des Kraftfahrzeuges von einem Hindernis ermitteln, wenn sich das Kraftfahrzeug entlang der ersten Trajektorie und/oder das Hindernis entlang dessen Trajektorie bewegt. Die Ermittlungseinrichtung ermittelt eine prädizierte Ist-Geschwindigkeit, mit der das Kraftfahrzeug entlang der Trajektorie das Hindernis passieren wird bzw. die Geschwindigkeit mit der sich das Kraftfahrzeug entlang der Trajektorie auf das Hindernis zu bewegt. Schließlich ermittelt die Ermittlungseinrichtung eine maximal zulässige Passiergeschwindigkeit als Funktion eines prädizierten Abstandes, mit dem das Kraftfahrzeug das Hindernis passieren wird, falls das Kraftfahrzeug entlang der ersten Trajektorie das Hindernis passiert.
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Die Steuerungseinrichtung ist dazu ausgebildet, falls die prädizierte Ist-Geschwindigkeit die maximal zulässige Passiergeschwindigkeit überschreitet, das Kraftfahrzeug mit einer Ist-Verzögerung zu verzögern, die so gewählt ist, dass die Geschwindigkeit der maximalen Passagiergeschwindigkeit entspricht, wenn das Kraftfahrzeug entlang der ersten Trajektorie das Hindernis passiert. Die Steuerungseinrichtung kann auch dazu ausgebildet sein, falls die prädizierte Ist-Geschwindigkeit die maximal zulässige Passiergeschwindigkeit überschreitet, das Kraftfahrzeug mit einer Ist-Verzögerung zu verzögern, die so gewählt ist, dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges entlang der ersten Trajektorie soweit reduziert wird, dass die Geschwindigkeit am Hindernis Null beträgt, wenn das Kraftfahrzeug entlang der ersten Trajektorie auf das Hindernis zufährt.
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Ferner ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, die Verzögerung in Abhängigkeit der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kraftfahrzeuges und/oder des Abstandes des Kraftfahrzeuges von dem Hindernis zu variieren, so dass sich die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges immer in einem Bereich befindet, der für den jeweiligen Abstand zulässig ist, wobei das Verzögern derart erfolgt, dass sich das Kraftfahrzeug mit der maximalen (Passier-)Geschwindigkeit bewegen kann, die für den jeweiligen Abstand vom Hindernis zulässig ist.
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Eine Ausführungsform einer Abstandsüberwachungsvorrichtung kann eine Empfangseinrichtung, eine Ermittlungseinrichtung und eine Steuerungseinrichtung aufweisen. Die Empfangseinrichtung ist dazu ausgebildet, eine Geschwindigkeitsinformation des Kraftfahrzeuges von einem Geschwindigkeitssensor, einen Lenkwinkel von einem Lenkwinkelsensor und eine Information über zumindest ein Hindernis von einem Abstandssensor zu erhalten. Die Ermittlungseinrichtung ist dazu ausgebildet, eine erste Trajektorie zu berechnen, entlang der sich das Kraftfahrzeug bei dem aktuellen Lenkeinschlag bewegt und einen Abstand des Kraftfahrzeuges von einem Hindernis zu ermitteln, wenn sich das Kraftfahrzeug entlang der ersten Trajektorie bewegt. Die Steuerungseinrichtung ist dazu ausgebildet, den Mindestabstand des Kraftfahrzeuges von dem Hindernis als Funktion der Geschwindigkeit zu berechnen, wobei der Mindestabstand größer als ein sicherheitsrelevanten Sicherheitsabstand ist, bei dem eine Notbremsung eingeleitet werden muss, um zu vermeiden, dass das Kraftfahrzeug das Hindernis berührt, und wobei das Kraftfahrzeug innerhalb des Mindestabstandes bei einer Verzögerung anhalten kann, die kleiner gleich einem maximal zulässigen Verzögerungswert ist, der ein für den Insassen des Kraftfahrzeuges ein komfortables Abbremsen ermöglicht.
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Falls der Abstand den Mindestabstand unterschreitet, gibt die Steuerungseinrichtung eine Anweisung aus, das Kraftfahrzeug mit einer Verzögerung zu verzögern, die kleiner gleich dem maximal zulässigen Verzögerungswert ist, bis der Mindestabstand wieder eingehalten wird. Die Steuerungseinrichtung variiert die Verzögerung in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und/oder des Abstandes des Kraftfahrzeuges von dem Hindernis, so dass sich die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges immer in einem Bereich befindet, der für den jeweiligen Abstand zulässig ist, wobei das Verzögern derart erfolgt, dass sich das Kraftfahrzeug mit der maximalen Geschwindigkeit bewegen kann, die für den jeweiligen Abstand vom Hindernis zulässig ist.
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Die Empfangseinrichtung, die Ermittlungseinrichtung und die Steuerungseinrichtung können integral ausgebildet sein, beispielsweise mittels eines Computers.
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Die Steuerungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, das Kraftfahrzeug so zu verzögern, dass dem Kraftfahrzeug ermöglicht wird, das Hindernis zu berühren, falls die Annäherungsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges auf das Hindernis unter einem vorbestimmten Grenzwert liegt. Die Steuerungseinrichtung kann das Kraftfahrzeug auch so verzögern, dass das Kraftfahrzeug einen vorbestimmten Abstand vor dem Hindernis angehalten wird.
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Die Steuerungseinrichtung kann die maximal zulässige Passiergeschwindigkeit bzw. Maximalgeschwindigkeit so ermitteln, dass sie der geschätzten Passiergeschwindigkeit entspricht, mit der sich ein Kraftfahrzeug nähern würde, wenn es von einem Fahrer gesteuert wird, der das Hindernis erkannt hat. Die maximal zulässige Passiergeschwindigkeit kann so ermittelt werden, dass die maximale Passiergeschwindigkeit eine Funktion des Quadrates des prädizierten Abstandes von dem Hindernis ist.
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Die Ermittlungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, eine Karte mit Ortsinformation von zumindest einem Hindernis auf der Verkehrsfläche mittels des Abstandssensors zu erzeugen, der am Kraftfahrzeug angeordnet ist. Es versteht sich, dass am Kraftfahrzeug eine Mehrzahl von Abstandsensoren angeordnet sein können, beispielsweise ein Ultraschallsensor, ein Radar-Sensor, ein LIDAR-Sensor, eine Stereo-Kamera. Die Sensoren können im vorderen Bereich des Kraftfahrzeuges, im hinteren Bereich des Kraftfahrzeuges und/oder an den Seiten des Kraftfahrzeuges angeordnet sein.
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Die Ermittlungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, eine versuchte Änderung des Lenkeinschlages des Lenkrades des Kraftfahrzeuges zu erfassen, eine zweite Trajektorie zu berechnen, entlang der sich das Kraftfahrzeug nach der Änderung des Lenkeinschlages bewegen wird, und einen Abstand des Kraftfahrzeuges von einem Hindernis zu berechnen, wenn sich das Kraftfahrzeug entlang der zweiten Trajektorie bewegt. Die Ermittlungseinrichtung ist dazu ausgebildet, zu ermitteln, ob das Kraftfahrzeug mit einem Hindernis kollidieren kann, wenn es sich auf der zweiten Trajektorie bewegt und das Kraftfahrzeug vor einem Hindernis nicht abgebremst werden kann, das Abbremsen des Kraftfahrzeuges eine höhere Verzögerung als die maximal zulässige Verzögerung erfordern würde und/oder das Kraftfahrzeug eine Maximalgeschwindigkeit bezogen auf ein Hindernis überschreiten würde.
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Falls ermittelt wird, dass das Kraftfahrzeug auf der zweiten Trajektorie mit einem Hindernis kollidieren kann und/oder das Kraftfahrzeug eine maximal zulässige Passiergeschwindigkeit bezogen auf ein Hindernis überschreiten würde, kann die Steuerungseinrichtung eine Anweisung ausgeben, ein Gegenmoment an dem Lenkrad zu erzeugen, so dass sich das Kraftfahrzeug weg von der zweiten Trajektorie und insbesondere im Wesentlichen auf der ersten Trajektorie weiterbewegt, eine Anweisung ausgeben, ein akustisches Warnsignal zum Warnen des Fahrers abzugeben, und/oder eine Anweisung ausgeben, eine haptischen Warnung durch Bewegen des Lenkrades zu erzeugen. Der haptischen Warnung kann beispielsweise ein Rütteln des Lenkrades sein.
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Es versteht sich, dass Merkmale der Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können.
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Die Erfindung offenbart auch ein Kraftfahrzeug mit der zuvor beschriebenen Abstandsüberwachungsvorrichtung.
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Die Erfindung wird nun anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf 1 erläutert, die eine nicht beschränkende Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei gilt:
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäße Abstandsüberwachungsvorrichtung in einem Parkhaus mit mehreren Hindernissen.
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1 zeigt ein Szenario 100 in einem Parkhaus mit mehreren Hindernissen, die durch eine Wand 102, ein erstes Hindernis 104, ein zweites Hindernis 106 und ein drittes Hindernis 108 gebildet werden. Ein Kraftfahrzeug 200 fährt zwischen den Hindernissen 102, 104, 106 und 108. Das Kraftfahrzeug umfasst eine Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 mit einer Empfangseinrichtung 206, einer Ermittlungseinrichtung 208 und einer Steuerungseinrichtung 204. Die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 kann durch ein Steuergerät, einen Computer und dergleichen gebildet werden.
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An die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 sind vordere Abstandssensoren 210, die an der Front des Kraftfahrzeuges 200 angeordnet sind, hintere Abstandssensoren 214, die am Heck des Kraftfahrzeuges 200 angeordnet sind, rechte Abstandssensoren 216, die an der rechten Seite des Kraftfahrzeuges 200 angeordnet sind, und linke Abstandssensoren 218 angeschlossen, die an der linken Seite des Kraftfahrzeuges 200 angeordnet sind. Die Abstandssensoren können Ultraschallsensoren sein. Ferner ist ein Geschwindigkeitssensor 220 an die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 angeschlossen. Einen Lenkwinkelsensor 222 ermittelt den Lenkeinschlag eines Lenkrades 226 und leitet den Lenkeinschlagwinkel an die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 weiter. An die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 ist auch ein Lenkaktor 224 angeschlossen, der das Lenkrad 226 drehen kann. Der Lenkaktor kann ein Elektromotor einer elektrischen Servolenkung sein.
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Das Kraftfahrzeug 204 fährt auf einer ersten Trajektorie 252 geradeaus. Auf der ersten Trajektorie 252 wird das Kraftfahrzeug mit dem ersten Hindernis 104 kollidieren. Die vorderen Abstandssensoren 210 erfassen das Hindernis und geben die Position des ersten Hindernisses 104 an die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 weiter. Die Abstandsüberwachungsvorrichtung erhält vom Geschwindigkeitssensor 220 die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 200. Je näher sich das Kraftfahrzeug 200 dem ersten Hindernis 104 entlang der ersten Trajektorie 252 nähert, desto niedriger ist die zulässige Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 200. Sobald der Abstand des Kraftfahrzeuges 200 zum ersten Hindernis 104 einen zulässigen Schwellenwert unterschreitet und/oder die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 200 eine zulässige Maximalgeschwindigkeit, beispielsweise aufgrund eines gemessenen Abstandes vom Hindernis und/oder eines prädizierten Abstandes eines beweglichen Hindernisses unterschreitet, betätigt die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 die Bremseinrichtung 228. Dadurch wird das Kraftfahrzeug verzögert.
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Das Kraftfahrzeug 200 wird durch das Betätigen der Bremseinrichtung 228 lediglich soweit verzögert, dass sich die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 200 in einem Bereich befindet, der für den aktuellen Abstand des Kraftfahrzeuges 200 vom ersten Hindernis 104 zugelassen ist. Würde der Fahrer des Kraftfahrzeuges 200 die Lenkung nicht einschlagen und auf der ersten Trajektorie 252 Richtung ersten Hindernis 104 weiterfahren, würde die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 das Kraftfahrzeug sukzessive abbremsen, bis es mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit das Hindernis 104 berührt oder in einem sehr kurzen Abstand vor dem Hindernis zum Stillstand kommt.
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In der Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 ist ein maximal zulässiger Verzögerungswert festgelegt, der ein für den Insassen des Kraftfahrzeuges komfortables Abbremsen ermöglicht. Dieser maximal zulässige Verzögerungswert ist wesentlich niedriger als der bei einer Notbremsung theoretisch mögliche Verzögerungswert.
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Die erfindungsgemäße Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 verzögert das Kraftfahrzeug 200 bereits, wenn noch keine sicherheitskritische Abstandsunterschreitung zu einem Hindernis 102, 104, 106 vorliegt. Ferner berücksichtigt die erfindungsgemäße Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 eine Totzeit der Komponenten des Kraftfahrzeuges, die bis zu 200 ms betragen kann. Darüber hinaus verzögert die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 das Kraftfahrzeug 200 mit einem Verzögerungsprofil, das so berechnet wird, dass es von einem Fahrer und einem Insassen als komfortabel empfunden wird. Es besteht keine ruckartige Verzögerung, die den Fahrer oder andere Insassen des Kraftfahrzeuges 200 erschrecken könnte.
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Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Steuerungseinrichtung 204 eine maximal zulässige Passiergeschwindigkeit bzw. Maximalgeschwindigkeit berechnen, die vom Abstand des Kraftfahrzeuges 200 von einem Hindernis 102, 104, 106, 108 abhängt. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel fährt das Kraftfahrzeug 200 auf das erste Hindernis 104 zu und passiert das zweite Hindernis 106 und das dritte Hindernis 108. Die Steuerungseinrichtung kann eine erste maximal zulässige Passiergeschwindigkeit berechnen, die das Fahrzeug 200 aufweisen darf, wenn es sich entlang der ersten Trajektorie 252 in Richtung erstem Hindernis 104 bewegt. Je näher sich das Kraftfahrzeug 200 in Richtung erstem Hindernis 104 bewegt, desto niedriger wird diese erste maximal zulässige Passiergeschwindigkeit.
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Darüber hinaus kann die Steuerungseinrichtung 200 eine zweite maximal zulässige Passiergeschwindigkeit bzw. Maximalgeschwindigkeit berechnen, die den Abstand in Richtung ersten Trajektorie 252 sowie den lateralen Abstand zum zweiten Hindernis 106 berücksichtigt. Ferner kann die Steuerungseinrichtung 204 eine dritte maximal zulässige Passiergeschwindigkeit bzw. Maximalgeschwindigkeit berechnen, die auf das dritte Hindernis 108 bezogen ist, wenn sich das Kraftfahrzeug 200 entlang der ersten Trajektorie 252 bewegt. Die zulässige Maximalgeschwindigkeit wird umso niedriger, je näher das Kraftfahrzeug 200 entlang der ersten Trajektorie 252 zu dem zweiten Hindernis 106 und dem dritten Hindernis 108 bewegt. Diese Maximalgeschwindigkeit, die auch als Maximalpassiergeschwindigkeit bezeichnet wird, weist den niedrigsten Wert auf, wenn das Fahrzeug das jeweilige Hindernis 106, 108 passiert. Die maximale Passiergeschwindigkeit ist umso niedriger, je näher das Kraftfahrzeug 200 an dem zweiten Hindernis 106 und dem dritten Hindernis 108 vorbeifährt.
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Wenn der Fahrer des Kraftfahrzeuges 200 das Lenkrad 226 nach links dreht und somit das Kraftfahrzeug 200 entlang der dritten Trajektorie 256 fährt, ermitteln die vorderen Abstandssensoren 210, dass das Kraftfahrzeug nicht mehr auf das erste Hindernis 104 zufährt, sondern in Richtung der Wand 102, die jedoch weiter von dem Kraftfahrzeug 200 entfernt ist. Folglich ermittelt die Abstandsbewachungsvorrichtung 202, dass eine höhere Geschwindigkeit zulässig ist. Folglich würde die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 die Verzögerung des Kraftfahrzeuges 200 reduzieren oder ganz aufheben, was ebenfalls nicht ruckartig erfolgt, um den Komfort zu erhöhen.
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Falls der Fahrer des Kraftfahrzeuges 200 mit einer konstanten Fahrpedalstellung entlang der ersten Trajektorie 252 in Richtung des ersten Hindernisses 104 fahren würde, würde die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 das Kraftfahrzeug 200 sukzessive verzögern, um eine Kollision mit dem ersten Hindernis 104 zu vermeiden. Sobald der Fahrer des Kraftfahrzeuges nach links in Richtung der dritten Trajektorie 256 lenkt, würde die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 die Verzögerung des Kraftfahrzeuges 200 reduzieren oder vollständig aufheben, da die Wand 102 weiter vom Kraftfahrzeug 200 entfernt ist als das erste Hindernis 104. Würde der Fahrer des Kraftfahrzeuges 200 die konstanten Fahrpedalstellung beibehalten, würde das Kraftfahrzeug wieder beschleunigen, wenn der Fahrer des Kraftfahrzeuges in Richtung der dritten Trajektorie 256 lenkt.
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Es versteht sich, dass die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 das Kraftfahrzeug 200 abbremst, wenn sich das Kraftfahrzeug 200 der Wand 102 als Hindernis nähert, beispielsweise wenn der Fahrer nicht oder zu spät gegengelenkt.
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Der vordere rechte Sensor 216 erfasst das dritte Hindernis 108, das sich rechts des Kraftfahrzeuges 200 befindet. Ferner erfassen der vordere Abstandssensor 210 und der rechte Abstandssensor 216 das zweite Hindernis 106. Sollte der Fahrer des Kraftfahrzeuges 202 nach rechts in Richtung der zweiten Trajektorie 254 lenken, wird das Kraftfahrzeug mit dem zweiten Hindernis 106 und dem dritten Hindernis 108 kollidieren. Eine derartige Kollision könnte eventuell durch eine Notbremsung verhindert werden, wenn der Abstand ausreicht. Die vorliegende Erfindung möchte gerade eine derartige Notbremsung vermeiden, da sie vom Fahrer und von den Insassen des Kraftfahrzeuges 200 als unangenehm und unkomfortabel empfunden wird.
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Daher haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung bei einer ersten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 einen Befehl an den Lenkaktor 224 ausgibt, an das Lenkrad 226 ein Drehmoment anzulegen, so dass das Lenkrad wieder nach links gedreht wird, so dass das Kraftfahrzeug zumindest auf der ersten Trajektorie 252 weiterfährt, um eine Kollision mit dem zweiten Hindernis und dem dritten Hindernis 108 zu vermeiden. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 an den Lenkaktor 224 die Anweisung ausgeben, eine haptische Warnung durch Bewegen des Lenkrades, beispielsweise durch Rütteln des Lenkrades zu erzeugen. Bei noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 eine akustische Warnung beispielsweise über einen Lautsprecher 230 ausgeben.
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Die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 kann bei einer weiteren Ausführungsform während des Fahrens des Kraftfahrzeuges die Daten von den Abstandssensoren 210, 214, 216, 218 permanent auswerten und die Position der Hindernisse 102,104, 106,108 ermitteln und in einem Speicher 204 der Steuerungseinrichtung speichern. Die Signale der Abstandssensoren 210, 214, 216, 218 werden mit der Drehung zumindest eines Rades und der Lenkeinschlag und/oder die Fahrzeuggierrate in Beziehung gesetzt, so dass aufgrund der Signale der Abstandssensoren 210, 214, 216, 218, der Raddrehung und dem Lenkeinschlag, beispielsweise mittels odometrischer Unterstützung, eine Karte des Szenarios 100 im Speicher der Steuerungseinrichtung 204 erzeugt werden kann, in der die Position der und gegebenenfalls die Bewegung der Hindernisse 102, 104, 106, 108 hinterlegt wird.
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Diese Ausführungsform ermöglicht, dass die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 besonders schnell reagieren kann und in einem geringeren Maße auf eine Information von den Abstandssensoren 210, 214, 216, 218 angewiesen ist. Ferner können bei dieser Ausführungsform die seitlichen Abstandssensoren 216, 218 entfallen.
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Bei der zuvor beschriebenen Arbeitsweise der Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 muss die Information über den Abstand der Hindernisse nicht notwendigerweise direkt von der Ermittlungseinrichtung 108 ermittelt werden. Es ist auch möglich, die Position der Hindernisse 102, 104, 106, 108 zuerst in einer Karte zu hinterlegen, wobei anschließend die Ermittlungseinrichtung eine Information über die Position der Hindernis 102, 104, 106, 108 aus der Karte abruft.
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Es kann erforderlich sein, die Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 und das davon ausgeführte Verfahren zu beenden, beispielsweise beim Rangieren in einem sehr komplexen Szenario, beispielsweise einer Autofähre, oder wenn ein Notfall vorliegt. Die temporäre Deaktivierung der Abstandsüberwachungsvorrichtung 202 und des Verfahrens kann erfolgen, wenn im Stand das Bremspedal fest betätigt wird, am Lenkrad in die ruckartige Bewegung durchgeführt wird oder wenn mit dem Fahrpedal eine starke Beschleunigung angefordert wird, beispielsweise wenn sich ein Lastkraftwagen von hinten dem Kraftfahrzeug nähert, das Kraftfahrzeug von Schranken blockiert wird oder auf sonstige Weise blockiert wird. Alternativ kann die Deaktivierung durch eine dem Fahrer leicht zugängliche Taste erfolgen.
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Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Überwachen des Abstandes eines Kraftfahrzeuges und eine Abstandsüberwachungsvorrichtung, die vorteilhaft beim Rangieren eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden können, da das Abbremsen frühzeitig und komfortabel erfolgt, so dass eine Notbremsung in der Regel nicht erforderlich ist. Insbesondere berücksichtigt die Erfindung, dass der Fahrer in der Nähe von Hindernissen seine Geschwindigkeit drastisch reduziert, wenn er es wahrgenommen hat. Sobald der Fahrer des Kraftfahrzeuges die Lenkung so betätigt, dass der Abstand zu einem Hindernis vergrößert wird, also vom Hindernis weg gelenkt wird, wird die Verzögerung reduziert oder vollständig aufgehoben, so dass das Kraftfahrzeug entsprechend der durch den Fahrer vorgegebenen Pedalfahrwerten wieder auf seine ursprüngliche Geschwindigkeit beschleunigt. Ferner verhindert die Erfindung ein Lenken in Richtung eines Hindernisses, so dass das Kraftfahrzeug nicht mit dem Hindernis kollidieren kann.
