DE102014221034A1

DE102014221034A1 - Verfahren zum Erkennen einer bevorstehenden Kollision eines Fahrzeugs mit einem Objekt

Info

Publication number: DE102014221034A1
Application number: DE102014221034.8A
Authority: DE
Inventors: Florian Feile; Henning Voelz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2016-04-21
Anticipated expiration: 2034-10-17
Also published as: DE102014221034B4

Abstract

Eine Verfahren zum Erkennen einer bevorstehenden Kollision eines Fahrzeugs (1) mit einem Objekt (2, 3) umfasst das Beobachten einer gemessenen Höhe (h_2g, h_3g) eines vor dem Fahrzeug (1) befindlichen Objektes (2, 3) mittels mindestens eines an dem Fahrzeug (1) angeordneten Sensors (11), wobei die gemessene Höhe (h_2g, h_3g) der vertikale Abstand zwischen einer Oberkante des Objektes (2, 3) und einer Fahrbahnebene (5) ist, auf welcher sich das Fahrzeug (1) befindet, das Ermitteln einer tatsächlichen Höhe des Objektes (2, 3) aus einer Änderung der gemessenen Höhe (h_2g, h_3g) über einen vorgebbaren Zeitraum, wobei die tatsächliche Höhe der vertikale Abstand zwischen der Oberkante des Objektes (2, 3) und einer Fahrbahnebene (6) ist, auf welcher sich das Objekt (2, 3) befindet, das Vergleichen der tatsächlichen Höhe mit einem Schwellenwert, und das Erkennen einer bevorstehenden Kollision des Fahrzeugs (1) mit dem Objekt (2, 3), wenn die tatsächliche Höhe den Schwellenwert überschreitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer bevorstehenden Kollision eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, mit einem Objekt. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine bevorstehende Kollision eines Fahrzeugs mit einem Objekt zu erkennen.
Stand der Technik
Kollisionswarnsysteme überwachen mit geeigneten Sensoren den Raum vor einem Fahrzeug. Befindet sich ein Objekt im Fahrweg vor dem Fahrzeug, so warnt das System vor der bevorstehenden Kollision. Derartige Kollisionswarnsysteme werden insbesondere bei Schienenfahrzeugen, wie beispielsweise Straßenbahnen eingesetzt, um den Schienenraum zu überwachen.
Aus der DE 101 41 037 C1 ist eine Vorrichtung zur Erkennung eines Hindernisses vor einem Schienenfahrzeug bekannt, welche eine Hinderniserkennung auf freier Strecke ermöglicht. Ein aktiver optoelektronischer Sensor ist statisch mit dem Schienenfahrzeug verbunden. Weiterhin ist eine statische Optik zur Überwachung eines im Wesentlichen scheibenförmigen Winkelsegmentes in im Wesentlichen horizontaler Ausrichtung vorgesehen.
Die Unterscheidung von relevanten und nicht relevanten Objekten ist wichtig, da nicht alle Objekte im Fahrweg, die von der Sensorik detektiert werden, zwingend für das Kollisionswarnsystem relevant sein müssen. Beispiele für nicht relevante Objekte sind überfahrbare Objekte, die auch Bodenobjekte genannt werden. Diese werden von der Sensorik detektiert, sind aber für das Fahrzeug gefahrlos zu überfahren und deshalb nicht relevant. Beispiele solcher nicht relevanter Objekte sind Gullydeckel, Getränkedosen und Balisen im Gleis. Die Klassifikation der Objekte kann anhand verschiedenster Messergebnisse erfolgen, wie beispielsweise ihrer Entfernung zum Fahrzeug, ihrer Höhe, ihrer Rückstreuleistung oder ihrer Bewegung.
Bei ansteigenden Streckenabschnitten, speziell bei einem Wechsel von geraden Streckenabschnitten zu ansteigenden Streckenabschnitten sind diese Messergebnisse jedoch aufgrund des wechselnden Blickwinkels der Sensorik fehlerbehaftet. Dies gilt insbesondere für eine Höhenmessung mittels Radar.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erkennen einer bevorstehenden Kollision eines Fahrzeugs mit einem Objekt umfasst das beobachten einer gemessenen Höhe eines vor dem Fahrzeug befindlichen Objektes mittels mindestens eines an dem Fahrzeug angeordneten Sensors, das Ermitteln einer tatsächlichen Höhe des Objektes aus einer Änderung der gemessenen Höhe über einen vorgebbaren Zeitraum, das Vergleichen der tatsächlichen Höhe mit einem Schwellenwert und das Erkennen einer bevorstehenden Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt, wenn die tatsächliche Höhe den Schwellenwert überschreitet. Unter der gemessenen Höhe wird dabei erfindungsgemäß der vertikale Abstand zwischen einer Oberkante des Objektes und einer Fahrbahnebene verstanden, auf welcher sich das Fahrzeug befindet. Unter der tatsächlichen Höhe wird erfindungsgemäß der vertikale Abstand zwischen der Oberkante des Objektes und einer Fahrbahnebene verstanden, auf welcher sich das Objekt befindet.
Beim Wechsel der Fahrbahn, auf welcher sich das Fahrzeug befindet, von einer horizontal verlaufenden Fahrbahn zu einer ansteigenden Fahrbahn erscheinen voraus befindliche Objekte höher als in Wirklichkeit. Ihre gemessene Höhe ist also höher als ihre tatsächliche Höhe. Dies würde bei einem herkömmlichen Kollisionswarnsystem dazu führen, dass nicht relevante überfahrbare Objekte fälschlicherweise als so hoch detektiert werden, dass sie den Schwellenwert überschreiten und dadurch eine Kollisionswarnung auslösen. Der Schwellenwert wird dabei in Abhängigkeit von der maximalen tatsächlichen Höhe eines Objektes gewählt, welche von dem Fahrzeug noch überfahren werden kann. Indem das erfindungsgemäße Verfahren aus der gemessenen Höhe die tatsächliche Höhe bestimmt und diese mit dem Schwellenwert vergleicht, werden fälschliche Kollisionswarnungen vermieden.
Bei dem Ermitteln der tatsächlichen Höhe des Objektes wird bevorzugt der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt berücksichtigt. Hierdurch kann ausgenutzt werden, dass Objekte beim Wechsel von der Horizontalen in ein ansteigendes Fahrbahnstück, beim ersten Auftauchen höher als in Wirklichkeit erscheinen, die gemessene Höhe dann aber bei Annäherung an das Objekt geringer wird.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass bei dem Ermitteln der tatsächlichen Höhe des Objektes eine Änderung des Winkels zwischen der Horizontalen und der Fahrbahnebene berücksichtigt wird, auf welcher sich das Fahrzeug befindet. Hierdurch kann ausgenutzt werden, dass Bodenobjekte, die aufgrund eines Wechsels der Horizontalen zu einer ansteigenden Fahrbahn mit einer großen gemessenen Höhe detektiert werden, bei Annäherung eine geringere gemessene Höhe zeigen, die gegen ihrer tatsächliche Höhe geht, wenn das Fahrzeug von der Horizontalen auf die ansteigende Fahrbahn überwechselt.
Um eine schnelle Ermittlung der tatsächlichen Höhe zu ermöglichen, ist es bevorzugt, dass das Beobachten kontinuierlich erfolgt. Hierdurch kann auch für kurzfristig vor dem Fahrzeug auftauchende Objekte korrekt ermittelt werden, ob die Gefahr einer Kollision besteht. Grundsätzlich ist es allerdings auch möglich, das Beobachten in vorgebbaren Zeitintervallen diskontinuierlich durchzuführen.
Der mindestens eine Sensor ist bevorzugt ein Radarsensor, welcher eine exakte Höhenbestimmung von Objekten auch über größere Distanzen ermöglicht.
Das Fahrzeug ist vorzugsweise ein Schienenfahrzeug. Wenn die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs durch Schienen vorgegeben ist, wird die Kollisionsüberwachung erleichtert.
Nach Erkennen einer bevorstehenden Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt kann eine Warnung an den Fahrer erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch weiterhin vorgesehen, dass bei Erkennen einer bevorstehenden Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt mindestens eine Maßnahme eingeleitet wird, um die Kollision zu vermeiden. Bei dieser Maßnahme kann es sich beispielsweise um eine Abbremsung des Fahrzeugs handeln, um einen Nothalt auszulösen.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem erfindungsgemäßen maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.
Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten. Dieses ist eingerichtet, um eine bevorstehende Kollision eines Fahrzeugs mit einem Objekt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erkennen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt schematisch das Erkennen einer bevorstehenden Kollision eines Fahrzeugs mit einem Objekt, das sich auf einer horizontalen Fahrstrecke befindet.
2 zeigt schematisch das Erkennen einer bevorstehenden Kollision eines Fahrzeugs mit einem Objekt, das sich auf einer ansteigenden Fahrbahnebene befindet in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, um die mögliche Kollision eines Fahrzeugs 1, bei welchem es sich um ein Schienenfahrzeug handelt, mit in Fahrtrichtung voraus befindlichen Objekten zu erkennen. Wie in 1 dargestellt ist, weist das Fahrzeug 1 an seiner Vorderseite einen Sensor 11 auf, der als Radarsensor ausgeführt ist. Ein elektronisches Steuergerät 12, in welchem ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens als Computerprogramm implementiert ist, ist vorliegend in das Gehäuse des Sensors 11 integriert. Der Sensor 11 sendet Radarwellen 111 aus, um den vorausliegenden Streckenabschnitt zu beobachten. In diesem befindet sich ein erstes Objekt 2 mit einer tatsächlichen Höhe h_2t und ein zweites Objekt 3 mit einer tatsächlichen Höhe h_3t. Sowohl das Fahrzeug 1 als auch die beiden Objekte 2, 3 befinden sich gemeinsam auf einer horizontalen Fahrbahnebene 4. Deshalb stimmen die vom Sensor 11 gemessenen Höhen der beiden Objekte 2, 3 mit ihren tatsächlichen Höhen h_2t, h_3t, d.h. dem jeweiligen Abstand zwischen der Oberkante eines der Objekte 2, 3 und der Fahrbahnebene 4 überein. Das erste Objekt 2 weist eine so große tatsächliche Höhe h_2t auf, dass es als relevant erkannt und eine Kollisionswarnung ausgelöst wird. Hierdurch ergeht ein Warnhinweis an den Fahrer des Fahrzeugs 1 und eine Notbremsung wird eingeleitet. Die tatsächliche Höhe h_3t des zweiten Objektes 3 liegt unter einem Schwellenwert, welcher es als Bodenobjekt kennzeichnet. Daher wird das zweite Objekt 3 zwar von dem Sensor 11 erkannt, es wird jedoch keine Kollisionswarnung aufgrund dieses zweiten Objektes 3 ausgelöst.
In 2 ist dargestellt, wie das erfindungsgemäße Verfahren in einem Ausführungsbeispiel abläuft, in dem sich das Fahrzeug 1 auf einer horizontalen Fahrbahnebene 5 befindet, während die beiden Objekte 2, 3 sich auf einer ansteigenden Fahrbahnebene 6 befinden, die gegenüber der Horizontalen um einen Winkel α ansteigt. Die von dem Sensor 11 gemessene Höhe h_2g des ersten Objektes und die gemessene Höhe h_3g des zweiten Objektes 3 entsprechen jeweils der Summe der tatsächlichen Höhe h_2t, h_3t des jeweiligen Objektes 2, 3 und des Abstandes zwischen der aufsteigenden Fahrbahnebene 6 und einer horizontalen Verlängerung der horizontalen Fahrbahnebene 5 an dem Punkt, an dem sich das jeweilige Objekt 2, 3 befindet. Ein herkömmliches Kollisionswarnsystem, welches die gemessene Höhe h_2g, h_3g jedes Objektes 2, 3 mit einem Schwellenwert vergleicht, würde Kollisionswarnungen aufgrund beider Objekte 2, 3 auslösen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun bei Annäherung an das zweite Objekt 3 erkannt, dass sich die gemessene Höhe h_2g des ersten Objektes 2 kontinuierlich verringert. Aus der zeitlichen Änderung dieser gemessenen Höhe h_2g und des ebenfalls mittels des Sensors 11 ermittelbaren Abstandes zwischen dem Sensor 11 und dem ersten Objekt 2 wird die tatsächliche Höhe h_2t des ersten Objektes berechnet. Da diese immer noch über dem Schwellenwert für eine Kollisionswarnung liegt, wird eine bevorstehende Kollision zwischen dem Fahrzeug 1 und dem ersten Objekt 2 erkannt. Bei Annäherung an das zweite Objekt 3 nimmt dessen gemessene Höhe h_3g ebenfalls ab. Diese Abnahme erfolgt jedoch erst dann deutlich, wenn das Fahrzeug 1 vor der horizontalen Fahrbahnebene 5 auf die ansteigende Fahrbahnebene 6 überwechselt. Dieser Wechsel wird von einem Neigungssensor (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 1 detektiert. Aus der zeitlichen Änderung der gemessenen Höhe h_3g des zweiten Objektes 3 mit der Änderung der Neigung des Fahrzeugs 1 und damit der Änderung des Winkels zwischen der Horizontalen und der Fahrbahnebene, auf welcher sich das Fahrzeug 1 befindet, wird die tatsächliche Höhe h_3t des zweiten Objektes 3 berechnet. Nun kann korrekt erkannt werden, dass diese tatsächliche Höhe h_3t unter dem Schwellenwert liegt. Auf diese Weise wird das zweite Objekt 3 als Bodenobjekt identifiziert und keine Kollisionswarnung aufgrund des zweiten Objektes 3 ausgelöst.
Indem in den voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens Fehlwarnungen aufgrund nicht relevanter Objekte vermieden werden, steigen der Nutzen und die Akzeptanz der automatisierten Kollisionswarnung für den Fahrer des Fahrzeugs 1 im Vergleich zu herkömmlichen Kollisionswarnsystemen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10141037 C1 [0003]

Claims

Verfahren zum Erkennen einer bevorstehenden Kollision eines Fahrzeugs (1) mit einem Objekt (2, 3), umfassend die folgenden Schritte: – Beobachten einer gemessenen Höhe (h_2g, h_3g) eines vor dem Fahrzeug (1) befindlichen Objektes (2, 3) mittels mindestens eines an dem Fahrzeug (1) angeordneten Sensors (11), wobei die gemessene Höhe (h_2g, h_3g) der vertikale Abstand zwischen einer Oberkante des Objektes (2, 3) und einer Fahrbahnebene (4, 5) ist, auf welcher sich das Fahrzeug (1) befindet, – Ermitteln einer tatsächlichen Höhe (h_2t, h_3t) des Objektes (2, 3) aus einer Änderung der gemessenen Höhe (h_2g, h_3g) über einen vorgebbaren Zeitraum, wobei die tatsächliche Höhe (h_2t, h_3t) der vertikale Abstand zwischen der Oberkante des Objektes (2, 3) und einer Fahrbahnebene (4, 6) ist, auf welcher sich das Objekt (2, 3) befindet, – Vergleichen der tatsächlichen Höhe (h_2t, h_3t) mit einem Schwellenwert, und – Erkennen einer bevorstehenden Kollision des Fahrzeugs (1) mit dem Objekt (2, 3), wenn die tatsächliche Höhe (h_2t, h_3t) den Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Ermitteln der tatsächlichen Höhe (h_2t, h_3t) des Objektes der Abstand zwischen dem Fahrzeug (1) und dem Objekt (2, 3) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Ermitteln der tatsächlichen Höhe (h_2t, h_3t) des Objektes (2, 3) eine Änderung des Winkels zwischen der Horizontalen und der Fahrbahnebene (4, 5) berücksichtigt wird, auf welcher sich das Fahrzeug (1) befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Beobachten kontinuierlich erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (11) ein Radarsensor ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) ein Schienenfahrzeug ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen einer bevorstehenden Kollision des Fahrzeugs (1) mit dem Objekt (2, 3) mindestens eine Maßnahme eingeleitet wird, um die Kollision zu vermeiden.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.
Elektronisches Steuergerät (12), welches eingerichtet ist, um eine bevorstehende Kollision eines Fahrzeugs (1) mit einem Objekt (2, 3) mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zu erkennen.