DE102015016531A1

DE102015016531A1 - Fahrerassistenzsystem und Verfahren zur Kollisionsvermeidung

Info

Publication number: DE102015016531A1
Application number: DE102015016531.3A
Authority: DE
Inventors: Frank Bonarens; Jens Ferdinand
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: STELLANTIS AUTO SAS, FR
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2017-06-22
Also published as: CN106985816A; US10272910B2; CN106985816B; US20170183004A1

Abstract

Ein Fahrerassistenzsystem zur Kollisionsvermeidung umfasst einen Umgebungssensor (8) zum Erfassen eines Hindernisses (3) auf einer voraussichtlichen Trajektorie (14) eines Fahrzeugs (1); – eine Recheneinheit (12) zum Suchen einer ersten Ausweichtrajektorie (15), auf der das Hindernis (3) kollisionsfrei umfahrbar ist, und zum Suchen einer zweiten Ausweichtrajektorie (19), die von der voraussichtlichen Trajektorie (14) zu einem zukünftigen Zeitpunkt (18) abzweigt und auf der das Hindernis kollisionsfrei umfahrbar ist, – ein Lenksystem (22), das durch die Recheneinheit (12) ansteuerbar ist, um das Fahrzeug (1) entlang einer der Ausweichtrajektorien (15, 19) zu lenken, wobei die Recheneinheit (12) eingerichtet ist, das Lenksystem (22) nur dann anzusteuern und das Fahrzeug (1) entlang der ersten Ausweichtrajektorie (15) zu lenken, wenn die Suche nach der zweiten Ausweichtrajektorie (19) erfolglos ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem zur Kollisionsvermeidung bei Kraftfahrzeugen sowie ein mit einem solchen Fahrerassistenzsystem ausführbares Verfahren.
Ein Fahrerassistenzsystem zur Kollisionsvermeidung ist aus EP 2 141 057 A1 bekannt. Dieses herkömmliche Fahrerassistenzsystem kann sowohl ausgebildet sein, um in die Lenkung des Fahrzeugs einzugreifen und das Fahrzeug um ein erkanntes Hindernis herum zu lenken, als auch, um den Fahrer des Fahrzeugs lediglich auf eine bestehende Kollisionsgefahr hinzuweisen und ein eventuell nötiges Ausweichen ihm zu überlassen.
Wenn das bekannte System eingesetzt wird, um auf eine Kollisionsgefahr hinzuweisen, dann ist es von wesentlicher Bedeutung, dass die Warnung früh genug erfolgt, um dem Fahrer Gelegenheit zu einer zweckmäßigen Reaktion zu geben. Je frühzeitiger jedoch die Warnung erfolgt, umso höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie nicht berechtigt ist, und dass der Fahrer sich daran gewöhnt, Warnungen des Fahrerassistenzsystems nicht ernst zu nehmen.
Wenn sich das Fahrerassistenzsystem nicht nur auf die Ausgabe einer Warnung beschränkt, sondern überdies in die Lenkung eingreift, ist damit zu rechnen, dass der Fahrer ein solches Assistenzsystem nicht mehr verwendet, sobald dieses einmal ungerechtfertigter Weise in die Lenkung eingegriffen hat.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Fahrerassistenzsystem und ein Verfahren zu dessen Betrieb zu schaffen, bei denen ein Eingriff des Fahrerassistenzsystems in die Lenkung bei Gefahr zwar möglich ist, ein unnötiger Eingriff aber mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit vermieden werden kann.
Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zu Folge gelöst durch ein Fahrerassistenzsystem mit

– einem Umgebungssensor zum Erfassen eines Hindernisses auf einer voraussichtlichen Trajektorie eines Fahrzeugs, typischerweise des Fahrzeugs, in dem das Fahrerassistenzsystem eingebaut ist;
– einer Recheneinheit zum Suchen einer ersten Ausweichtrajektorie, auf der das Hindernis kollisionsfrei umfahrbar ist, und zum Suchen einer zweiten Ausweichtrajektorie, die von der voraussichtlichen Trajektorie zu einem zukünftigen Zeitpunkt abzweigt und auf der das Hindernis kollisionsfrei umfahrbar ist,
– einem Lenksystem, das durch die Recheneinheit ansteuerbar ist, um das Fahrzeug entlang einer der Ausweichtrajektorien zu lenken,

Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem erst dann in die Lenkung eingreift, wenn das Hindernis so nah ist, dass zwar noch eine erste Ausweichtrajektorie existiert, zu einem späteren Zeitpunkt aber keine zweite mehr. So wird erst zum spätestmöglichen Zeitpunkt in die Lenkung eingegriffen, d. h. zu einem Zeitpunkt, an dem die Prognose einer bevorstehenden Kollision mit hoher Gewissheit getroffen werden kann, an dem aber der Fahrer, wenn er das Hindernis wahrgenommen hätte und versuchen würde, ihm auszuweichen, bereits längst von der voraussichtlichen Trajektorie hätte abweichen müssen. Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem tritt somit erst dann in Aktion, wenn der Fahrer selbst dies nicht mehr kann. Sofern das Hindernis selbst korrekt erfasst worden ist, ist somit eine Situation, in der der Fahrer den Eingriff der Recheneinheit in das Lenksystem nachträglich als unnötig beurteilen kann, ausgeschlossen.
Der Begriff des Lenksystems ist hier allgemein zu verstehen; genauso, wie der Fahrer eines Kraftfahrzeugs sein Fahrzeug nicht nur durch Einstellen eines Spurwinkels der lenkbaren Räder auf einer gewünschten Trajektorie führt, sondern das Fahrzeug gegebenenfalls auch beschleunigt oder verzögert, sollte auch das Lenksystem in der Lage sein, außer den lenkbaren Rädern auch den Motor und/oder die Bremsen des Fahrzeugs anzusteuern, um das Fahrzeug auf der Ausweichtrajektorie zu führen. Insbesondere ein Verzögern des Fahrzeugs ist im Laufe einer Ausweichtrajektorie oft nötig, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug nach dem Fahren der Ausweichtrajektorie auf seiner Fahrspur gehalten werden kann.
Die voraussichtliche Trajektorie kann auf verschiedenen Wegen ermittelt werden. Da sie jeweils nur für eine kurze Zeitspanne, je nach Fahrzeuggeschwindigkeit typischerweise wenige Sekunden oder nur Bruchteile einer Sekunde, in die Zukunft reichen muss, ist die Vorhersage der voraussichtlichen Trajektorie mit hoher Genauigkeit möglich.
Im einfachsten Fall kann die Ermittlung der voraussichtlichen Trajektorie auf einer reinen Extrapolation der bisherigen Bewegung des Fahrzeugs basieren. Denkbar ist auch, bei der Ermittlung den Verlauf einer vor dem Fahrzeug liegenden Fahrbahn zu berücksichtigen und zu deren Erfassung einen Umgebungssensor vorzusehen. Dabei kann es sich um denselben Umgebungssensor handeln, der auch zum Erfassen eines Hindernisses eingesetzt wird.
Typischerweise existiert stets eine unendliche Vielfalt von Kandidaten-Ausweichtrajektorien, unter denen die Recheneinheit die jeweils bestgeeignete als erste oder zweite Ausweichtrajektorie auswählen kann. Um sicherzustellen, dass eine solche Kandidaten-Ausweichtrajektorie von dem Fahrzeug tatsächlich abgefahren werden kann, ohne gegen die Gesetze der Kinematik zu verstoßen, sollte die Recheneinheit zweckmäßigerweise eingerichtet sein, eine Kandidaten-Ausweichtrajektorie nur dann als erste oder zweite Ausweichtrajektorie zu berücksichtigen, wenn auf der gesamten Kandidaten-Ausweichtrajektorie ein Maximalwert der Beschleunigung nicht überschritten wird. Dieser Maximalwert sollte niedrig genug gewählt sein, um ein Rutschen der Räder des Fahrzeugs auf der Fahrbahn auszuschließen.
Eine weitere zweckmäßige Randbedingung, die eine Kandidaten-Ausweichtrajektorie erfüllen sollte, ist, dass der Seitwärtsversatz zwischen der voraussichtlichen Trajektorie und der Kandidaten-Ausweichtrajektorie einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet, um sicherstellen zu können, dass die Kandidaten-Ausweichtrajektorie auf der zur Verfügung stehenden Fahrbahnbreite gefahren werden kann.
Des Weiteren sollte am Ende der Kandidaten-Ausweichtrajektorie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs quer zur Fahrtrichtung klein genug sein, um sicherzustellen, dass es nicht im Anschluss an die Kandidaten-Ausweichtrajektorie von der Fahrbahn getragen wird. D. h. im Falle einer geraden Fahrbahn sollten sowohl die Geschwindigkeit als auch die Beschleunigung in Fahrzeugquerrichtung am Ende der Kandidaten-Ausweichtrajektorie null sein.
Die Zeit, um die der zukünftige Zeitpunkt, an dem die zweite Ausweichtrajektorie von der voraussichtlichen Trajektorie abzweigt, in der Zukunft liegt, sollte wenigstens so lang sein, wie die Recheneinheit zum Finden einer zweiten Ausweichtrajektorie benötigt, damit zwischen dem gegenwärtigen und dem zukünftigen Zeitpunkt alle Verfahrensschritte ausgeführt werden können und an dem besagten zukünftigen Zeitpunkt eine neue Iteration des Verfahrens beginnen kann.
Im einfachsten Fall kann die Recheneinheit eingerichtet sein, die voraussichtliche Trajektorie aus einer von dem Fahrzeug bereits gefahrenen Trajektorie zu extrapolieren, zum Beispiel, indem an Längs- und Querkoordinaten der bereits gefahrenen Trajektorie Polynome angepasst und deren Werte zum zukünftigen Zeitpunkt berechnet werden. Die Zuverlässigkeit einer solchen Extrapolation nimmt zwar schnell ab, je länger der Extrapolationszeitraum ist, für die hier relevanten Extrapolationszeiten von wenigen Sekunden oder Sekundenbruchteilen ist jedoch eine befriedigende Genauigkeit erreichbar.
Einer weiterentwickelten Ausgestaltung zu Folge können bei der Ermittlung der voraussichtlichen Trajektorie auch der wie oben erwähnt von einem Umgebungssensor erfasste Fahrbahnverlauf oder ein von einem an sich bekannten Navigationssystem anhand von darin gespeichertem Kartenmaterial vorhergesagter Fahrbahnverlauf berücksichtigt werden.
Die Recheneinheit kann eingerichtet sein, die Ausweichtrajektorien intern als Polynome darzustellen, deren Argument die Zeit und deren Funktionswert eine Ortskoordinate, insbesondere in Längs- bzw. Querrichtung des Fahrzeugs, ist.
Bei der Auswahl dieser Polynome kann der Bewegungszustand des Fahrzeugs zum gegenwärtigen Zeitpunkt auf einfache Weise berücksichtigt werden, indem als Koeffizienten niedrigster Ordnung dieser Polynome die Position, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Fahrzeugs jeweils am Anfang der Ausweichtrajektorie angenommen werden.
Idealerweise sollte die Recheneinheit in der Lage sein, das Verfahren in jeweils so kurzen Zeitabständen zu wiederholen, dass eine in einer gegebenen Iteration des Verfahrens ermittelte zweite Ausweichtrajektorie in der nächsten Iteration als erste Trajektorie verwendet werden kann und nicht erneut berechnet werden muss. Nur wenn in Ausnahmefällen die Bewegung des Fahrzeugs stark von der voraussichtlichen Trajektorie abgewichen ist oder andere unvorhergesehene Ereignisse eingetreten sind, kann dies dazu führen, dass die besagte zweite Ausweichtrajektorie nicht mehr brauchbar ist. Falls in einem solchen Fall die Suche nach der ersten Ausweichtrajektorie erfolglos ist, kann die Recheneinheit das Fahrzeug im Rahmen einer Notbremsung verzögern.
Die Aufgabe wird einer anderen Ausgestaltung der Erfindung zu Folge gelöst durch ein Verfahren zur Kollisionsvermeidung mit den Schritten

a) Abschätzen einer voraussichtlichen Trajektorie eines Fahrzeugs;
b) Erfassen eines Hindernisses auf der voraussichtlichen Trajektorie;
c) Suchen einer ersten Ausweichtrajektorie, auf der das Hindernis kollisionsfrei umfahrbar ist;
d) Suchen einer zweiten Ausweichtrajektorie, die von der voraussichtlichen Trajektorie zu einem zukünftigen Zeitpunkt abzweigt und auf der das Hindernis ebenfalls kollisionsfrei umfahrbar ist; und
e) Lenken des Fahrzeugs entlang der ersten Ausweichtrajektorie, wenn die Suche nach der zweiten Ausweichtrajektorie erfolglos ist.

In der Praxis werden die Schritte a) bis d) zyklisch wiederholt, um die voraussichtliche Trajektorie und eventuell auf ihr basierende zweite Ausweichtrajektorien jeweils kurzfristig zu aktualisieren. Wenn sich dabei zu dem zukünftigen Zeitpunkt, für den die zweite Ausweichtrajektorie berechnet worden ist, das Fahrzeug noch auf der voraussichtlichen Trajektorie befindet und zu diesem Zeitpunkt eine zweite Iteration des Verfahrens ausgeführt wird, dann kann die in der ersten Iteration erhaltene zweite Ausweichtrajektorie in der zweiten Iteration als erste Ausweichtrajektorie genutzt werden, so dass für ihre Berechnung nicht erneut Rechenleistung aufgewandt werden muss.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Computerprogramm-Produkt mit Programmcode-Mitteln, die einen Computer befähigen, als Recheneinheit in einem Fahrerassistenzsystem wie oben beschrieben zu arbeiten oder das oben beschriebene Verfahren auszuführen, sowie ein computerlesbarer Datenträger, auf dem Programmanweisungen aufgezeichnet sind, die einen Computer befähigen, in dieser Weise zu arbeiten.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Kollisionsvermeidung mit

a) Mitteln zum Abschätzen einer voraussichtlichen Trajektorie eines Fahrzeugs;
b) Mitteln zum Erfassen eines Hindernisses auf der voraussichtlichen Trajektorie;
c) Mitteln zum Suchen einer ersten Ausweichtrajektorie, auf der das Hindernis kollisionsfrei umfahrbar ist;
d) Mitteln zum Suchen einer zweiten Ausweichtrajektorie, die von der voraussichtlichen Trajektorie zu einem zukünftigen Zeitpunkt abzweigt und auf der das Hindernis kollisionsfrei umfahrbar ist; und
e) Mitteln zum Lenken des Fahrzeugs entlang der ersten Ausweichtrajektorie, wenn die Suche nach der zweiten Ausweichtrajektorie erfolglos ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
1 eine typische Verkehrssituation, in der das Fahrerassistenzsystem anwendbar ist;
2 ein Blockdiagramm des Fahrerassistenzsystems; und
3 ein Flussdiagramm eines Arbeitsverfahrens des Fahrerassistenzsystems.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, das mit dem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem ausgestattet und auf einer zweispurigen Straße 2 unterwegs ist. Ein am Straßenrand parkendes Fahrzeug blockiert einen Teil der Fahrspur 4, auf der das Kraftfahrzeug 1 unterwegs ist, und stellt so ein Hindernis 3 dar, dem das Kraftfahrzeug 1 ausweichen muss, um eine Kollision zu vermeiden.
Ein weiteres Fahrzeug 5 ist auf einer Gegenspur der Straße 2 unterwegs. Wenn das Kraftfahrzeug 1, um dem Hindernis 3 auszuweichen, in Richtung der Gegenspur 6 ausweicht, darf dadurch keine Kollision mit dem Fahrzeug 5 provoziert werden.
2 zeigt ein Blockdiagramm des Fahrerassistenzsystems 7, mit dem das Kraftfahrzeug 1 ausgestattet ist. Zu dem Fahrerassistenzsystem 7 gehört ein Umgebungssensor 8, hier eine Kamera, die auf die vor dem Kraftfahrzeug 1 liegende Straße 2 ausgerichtet ist, um sowohl deren Verlauf als auch eventuell auf der Straße 2 vorhandene Hindernisse 3 wie etwa das parkende Fahrzeug zu erfassen. Alternativ kann zur Hinderniserfassung auch ein Radarsensor vorgesehen sein.
Um die Zuverlässigkeit der Erkennung des Straßenverlaufs mithilfe der Kamera 8 zu verbessern, kann ein an sich bekanntes Navigationssystem 9 vorgesehen sein, das Daten über den Verlauf der gegenwärtig befahrenen Straße 2 zur Verfügung stellt.
Eine Lenkradsensor 10 kann zur Erfassung des vom Fahrer am Lenkrad des Kraftfahrzeugs 1 eingestellten Winkels und zur Abschätzung eines daraus resultierenden Wegverlaufs des Kraftfahrzeugs 1 dienen; ergänzend kann ein Beschleunigungssensor 11 vorgesehen sein, um Beschleunigungen in Fahrzeuglängs- und Querrichtung zu erfassen, denen das Kraftfahrzeug 1 auf seinem Weg ausgesetzt ist.
Eine Recheneinheit 12, typischerweise ein Microcomputer, ist mit den Sensoren 8, 10, 11 und dem Navigationssystem 9 verbunden. Ein erstes auf diesem Microcomputer laufendes Dienstprogramm 13 dient zur Ermittlung einer voraussichtlichen Trajektorie, auf der sich das Kraftfahrzeug 1 von seiner in 1 gezeigten gegenwärtigen Position weiterbewegen wird. Unter Trajektorie wird hier eine Kurve in einem mehrdimensionalen Raum verstanden, zu dessen Koordinaten hier wenigstens die zwei Ortskoordinaten x und y sowie eine Zeitkoordinate gehören. Die Ermittlung der voraussichtlichen Trajektorie basiert auf den Daten, die der Lenkradsensor 10 und der Beschleunigungssensor 11 zur bisherigen Trajektorie des Kraftfahrzeugs 1 liefern, gegebenenfalls unter Berücksichtigung des weiteren Verlaufs der Straße 2, wie er aus den Daten des Navigationssystems 9 und/oder der Kamera 8 ableitbar ist. Wenn sich das Kraftfahrzeug 1 in der jüngsten Vergangenheit auf der Straße 2 geradeaus bewegt hat und der weitere Verlauf der Straße 2, sofern bekannt, auf einen weiterhin geradlinigen Verlauf der Straße 2 hindeutet, dann ermittelt das Dienstprogramm 13 im Schritt S1 des Flussdiagramms der 3 als voraussichtliche Trajektorie die in 1 mit 14 bezeichnete, geradlinige Trajektorie.
Allgemein kann die voraussichtliche Trajektorie 14 in Form von zwei Polynomen, jeweils für Koordinaten x in Fahrzeuglängsrichtung und y in Fahrzeugquerrichtung, dargestellt werden: x(t) = b₀ + b₁t + b₂t² + b₃t³ + b₄t⁴ + b₅t⁵ y(t) = c₀ + c₁t + c₂t² + c₃t³ + c₄t⁴ + c₅t⁵ wobei die Anfangsposition (b₀, c₀) ohne Beschränkung der Allgemeinheit gleich Null gesetzt werden kann, (b₁, c₁) und (b₂, c₂) jeweils die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 1 zum gegenwärtigen Zeitpunkt t = 0 angeben und die übrigen Koeffizienten durch Anpassen der Polynome an mit Hilfe der Sensoren 8, 10, 11 ermittelte Positionen oder Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs zu einem in der Vergangenheit liegenden Zeitpunkt ermittelt werden können.
Basierend auf dieser voraussichtlichen Trajektorie 14 und den Daten des Umgebungssensors 8 überprüft das Dienstprogramm 13, ob ein Hindernis 3 existiert, mit dem das Kraftfahrzeug 1 beim Fahren der voraussichtlichen Trajektorie 14 kollidieren könnte (Schritt S2). Wenn eine Kollisionsgefahr verneint wird, kehrt das Verfahren zum Ausgangspunkt zurück und beginnt nach einer vorgegebenen Wartezeit Δt erneut mit der Ermittlung S1 der voraussichtlichen Trajektorie.
Im Falle der in 1 gezeigten Verkehrssituation wird in Schritt S2 das Bestehen einer Kollisionsgefahr mit dem parkenden Fahrzeug erkannt, während sich das Fahrzeug am Punkt 16 befindet. In diesem Fall verzweigt das Verfahren zu Schritt S3, um eine erste Ausweichtrajektorie 15 zu berechnen. Für diese Berechnung kann in der Recheneinheit 12 ein weiteres Dienstprogramm 20 vorgesehen sein. Der Punkt 17, an dem sich die erste Ausweichtrajektorie 15 von der voraussichtlichen Trajektorie 14 trennt, sollte weit genug in der Zukunft liegen, damit, bevor das Kraftfahrzeug 1 diesen Punkt 17 erreicht hat, die im Folgenden noch beschriebenen Schritte des Verfahrens abgearbeitet werden können.
Es gibt eine beliebige Vielzahl von Trajektorien, auf denen das Kraftfahrzeug 1 um das parkende Fahrzeug 3 herumbewegt kann, doch sind diese nicht alle notwendigerweise als Ausweichtrajektorie geeignet. In Betracht kommen nur solche Ausweichtrajektorien, die stetig an die bisher gefahrene Trajektorie anschließen, d. h. für die ebenfalls (b₀, c₀) = 0 ist und (b₁, c₁) bzw. (b₂, c₂) jeweils der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 1 zum gegenwärtigen Zeitpunkt t = 0 entsprechen.
Als ungeeignet verworfen werden auf jeden Fall Trajektorien, bei denen der Betrag des Beschleunigungsvektors a, der sich aus einer Beschleunigungskomponente in Fahrzeuglängsrichtung und einer in Fahrzeugquerrichtung zusammensetzt, größer ist als die maximale Beschleunigung, bei der die Räder des Fahrzeugs 1 noch nicht ins Rutschen geraten, d. h. Trajektorien, für die an wenigstens einem Punkt gilt:
Verworfen werden ferner Trajektorien, bei denen das Kraftfahrzeug 1 am Ende der Trajektorie nicht auf seine Fahrspur 4 zurückgekehrt ist und/oder solche, bei denen die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 in Fahrzeugquerrichtung dy/dt nicht an den weiteren Verlauf der Straße 2 angepasst ist, d. h. bei denen sich am Ende der Trajektorie das Kraftfahrzeug 1 mit nichtverschwindender Geschwindigkeit einem Rand der Fahrspur 4 nähert.
Wenn sich in Schritt S3 herausstellt, dass keine Trajektorie existiert, die diesen Anforderungen genügt, dann kann die Kollision nicht mehr verhindert werden, und die Recheneinheit 12 kann lediglich noch eine Vollbremsung einleiten (S4) um die Folgen der Kollision zu begrenzen. Wenn hingegen in Schritt S3 eine den Anforderungen genügende erste Ausweichtrajektorie 15 gefunden wird, dann wird in Schritt S4 ein weiterer Punkt auf der in Schritt S1 ermittelten voraussichtlichen Trajektorie 14 festgelegt, der vom aktuellen Aufenthaltsort 16 des Kraftfahrzeugs 1 weiter entfernt ist als derjenige Punkt 17, an dem sich die erste Ausweichtrajektorie 15 von der voraussichtlichen Trajektorie 14 trennt. Vorzugsweise wird dieser Punkt 18 so gewählt, dass die Zeit vom Start des Verfahrens am Punkt 16 bis zum Erreichen des Punkts 18 Δt ist.
Ausgehend von diesem Punkt 18 wird erneut eine Ausweichtrajektorie 19 gesucht (S6). Um als zweite Ausweichtrajektorie geeignet zu sein, muss eine Kandidaten-Ausweichtrajektorie die gleichen Randbedingungen erfüllen wie die erste Ausweichtrajektorie des Schritts S3. Wenn eine solche zweite Ausweichtrajektorie 19 existiert, dann besteht noch keine unmittelbare Kollisionsgefahr, und die Recheneinheit 12 kann die Zeitspanne Δt verstreichen lassen, und anschließend das Verfahren mit dem Schritt S1 von neuem beginnen.
Zeigt sich hingegen in Schritt S6, dass eine solche zweite Ausweichtrajektorie 19 nicht existiert, dann ist offensichtlich die in Schritt S3 ermittelte erste Ausweichtrajektorie 15 die letzte Möglichkeit, um dem Hindernis 3 auszuweichen. In diesem Fall wird ein weiteres Dienstprogramm 21 der Recheneinheit 12 aufgerufen, um in die Lenkung des Kraftfahrzeugs, in 1 schematisch durch einen Stellzylinder 22 symbolisiert, einzugreifen und mit dem Lenken des Kraftfahrzeugs 1 entlang der ersten Ausweichtrajektorie 15 zu beginnen (S7).
Um während des Lenkens entlang der ersten Ausweichtrajektorie 15 weiterhin die Entwicklung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 1, zum Beispiel das entgegenkommende Fahrzeug 5, berücksichtigen zu können, wird umgehend in Schritt S8 die erste Ausweichtrajektorie 15 an die Stelle der bisherigen voraussichtlichen Trajektorie 14 gesetzt, und das Verfahren springt zurück zu Schritt S2, um zu überprüfen, ob auch weiterhin auf der ersten Ausweichtrajektorie 15 keine Kollisionsgefahr besteht. Solange das Fahrzeug 5 seinen geradlinigen Weg entlang der Gegenspur 6 beibehält, ist ausreichend Platz, damit das Kraftfahrzeug 1 zwischen den Fahrzeugen 3 und 5 passieren kann, so dass in Schritt S2 die Kollisionsgefahr verneint wird und das Kraftfahrzeug 1 der Ausweichtrajektorie 15 weiter folgen kann. Sollte das Fahrzeug 5 jedoch zur Mitte der Straße 2 hin abdriften, so dass das Kraftfahrzeug nicht mehr zwischen den Fahrzeugen 3, 5 hindurchpasst, dann muss wieder in Schritt S3 nach einer Ausweichtrajektorie gesucht werden.
Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Straße
3: Hindernis
4: Fahrspur
5: Fahrzeug
6: Gegenspur
7: Fahrerassistenzsystem
8: Umgebungssensor
9: Navigationssystem
10: Lenkradsensor
11: Beschleunigungssensor
12: Recheneinheit
13: Dienstprogramm
14: voraussichtliche Trajektorie
15: erste Ausweichtrajektorie
16: Punkt
17: Punkt
18: Punkt
19: zweite Ausweichtrajektorie
20: Dienstprogramm
21: Dienstprogramm
22: Stellglied

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2141057 A1 [0002]

Claims

Fahrerassistenzsystem zur Kollisionsvermeidung, mit – einem Umgebungssensor (8) zum Erfassen eines Hindernisses (3) auf einer voraussichtlichen Trajektorie (14) eines Fahrzeugs (1); – einer Recheneinheit (12) zum Suchen einer ersten Ausweichtrajektorie (15), auf der das Hindernis (3) kollisionsfrei umfahrbar ist, und zum Suchen einer zweiten Ausweichtrajektorie (19), die von der voraussichtlichen Trajektorie (14) zu einem zukünftigen Zeitpunkt (18) abzweigt und auf der das Hindernis kollisionsfrei umfahrbar ist, – einem Lenksystem (22), das durch die Recheneinheit (12) ansteuerbar ist, um das Fahrzeug (1) entlang einer der Ausweichtrajektorien (15, 19) zu lenken, wobei die Recheneinheit (12) eingerichtet ist, das Lenksystem (22) nur dann anzusteuern und das Fahrzeug (1) entlang der ersten Ausweichtrajektorie (15) zu lenken, wenn die Suche nach der zweiten Ausweichtrajektorie (19) erfolglos ist.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1, bei dem das Lenksystem unter anderem in der Lage ist, das Fahrzeug beim Fahren der ersten Ausweichtrajektorie (15) zu verzögern und/oder zu beschleunigen.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem Umgebungssensor (8) zum Erfassen einer vor dem Fahrzeug (1) liegenden Fahrbahn (2).
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Recheneinheit (12) eingerichtet ist, eine Kandidaten-Ausweichtrajektorie nur dann als erste oder zweite Ausweichtrajektorie (15, 19) zu berücksichtigen, wenn auf der gesamten Kandidaten-Ausweichtrajektorie ein Maximalwert der Beschleunigung nicht überschritten wird.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Recheneinheit (12) eingerichtet ist, eine Kandidaten-Ausweichtrajektorie nur dann als erste oder zweite Ausweichtrajektorie zu berücksichtigen, wenn der Seitwärtsversatz zwischen der voraussichtlichen Trajektorie (14) und der Kandidaten-Ausweichtrajektorie einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zeit, um die der zukünftige Zeitpunkt (18) in der Zukunft liegt, wenigstens so lang ist, wie die Recheneinheit (12) zum Finden einer zweiten Ausweichtrajektorie (19) benötigt.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zeit (·t), um die der zukünftige Zeitpunkt (18) in der Zukunft liegt, fest vorgegeben ist.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Recheneinheit (12) eingerichtet ist, die voraussichtliche Trajektorie (14) aus einer bereits gefahrenen Trajektorie zu extrapolieren.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Recheneinheit (12) eingerichtet ist, die Ausweichtrajektorien (15, 19) als Polynome darzustellen, deren Argument die Zeit und deren Funktionswert eine Ortskoordinate ist.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (12) eingerichtet ist, die Ausweichtrajektorien (15, 19) unter solchen Polynomen zu suchen, deren Koeffizienten niedrigster Ordnung die Position, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Fahrzeugs (1) jeweils am Anfang (17, 18) der Ausweichtrajektorie (15, 19) angeben.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (12) eingerichtet ist, das Fahrzeug (1) zu verzögern, wenn die Suche nach der ersten Ausweichtrajektorie (15) erfolglos ist.
Verfahren zur Kollisionsvermeidung mit den Schritten a) Abschätzen einer voraussichtlichen Trajektorie (14) eines Fahrzeugs (1); b) Erfassen eines Hindernisses (3) auf der voraussichtlichen Trajektorie (14); c) Suchen einer ersten Ausweichtrajektorie (15), auf der das Hindernis (3) kollisionsfrei umfahrbar ist; d) Suchen einer zweiten Ausweichtrajektorie (19), die von der voraussichtlichen Trajektorie (14) zu einem zukünftigen Zeitpunkt (18) abzweigt und auf der das Hindernis (3) kollisionsfrei umfahrbar ist; e) Lenken des Fahrzeugs (1) entlang der ersten Ausweichtrajektorie (15), wenn die Suche nach der zweiten Ausweichtrajektorie (19) erfolglos ist.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Schritte a) bis d) zyklisch wiederholt werden und eine in einer ersten Iteration des Verfahrens erhaltene zweite Ausweichtrajektorie (19) in einer zweiten Iteration als erste Ausweichtrajektorie genutzt wird, wenn sich das Fahrzeug (1) zu dem zukünftigen Zeitpunkt noch auf der voraussichtlichen Trajektorie (14) befindet.
Computerprogramm-Produkt mit Programmcode-Mitteln, die einen Computer befähigen, als Recheneinheit (12) in einem Fahrerassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zu arbeiten oder das Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 auszuführen.
Computerlesbarer Datenträger, dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm Programmanweisungen aufgezeichnet sind, die einen Computer befähigen, als Recheneinheit (12) in einem Fahrerassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zu arbeiten oder das Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 auszuführen.