DE102015200577A1

DE102015200577A1 - Fahrerassistenzverfahren und -system

Info

Publication number: DE102015200577A1
Application number: DE102015200577.1A
Authority: DE
Inventors: Robert KASTNER; Marcus KLEINEHAGENBROCK
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2015-01-15
Filing date: 2015-01-15
Publication date: 2016-08-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Fahrerassistenz bzw. ein Fahrerassistenzverfahren für ein Eigenfahrzeug, mit den folgenden Schritten: Erfassen eines ersten Abstandes und einer ersten Relativgeschwindigkeit zwischen dem Eigenfahrzeug und einem ersten Fahrzeug, das dem Eigenfahrzeug vorausfährt, Erfassen eines zweiten Abstandes und einer zweiten Relativgeschwindigkeit zwischen dem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug, das dem ersten Fahrzeug vorausfährt, Erfassen eines dritten Abstandes und einer dritten Relativgeschwindigkeit zwischen dem Eigenfahrzeug und dem zweiten Fahrzeug, und Berechnung eines Kollisionsrisikos für das Eigenfahrzeug unter Berücksichtigung der ersten, zweiten und dritten Abstände sowie der ersten, zweiten und dritten Relativgeschwindigkeiten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzverfahren und ein Fahrerassistenzsystem, das einen Betreiber bzw. Fahrer eines Fahrzeugs warnt, oder eine Schutzmaßnahme ergreift, wie beispielsweise Anwendung bzw. Auslösung einer Bremse im Falle der Gefahr einer Kollision mit einem vorausfahrenden Fahrzeug.
Hintergrund der Erfindung
Im Zusammenhang mit Straßenverkehr besteht stets die Gefahr, dass ein fahrendes Fahrzeug (im Folgenden auch als Eigenfahrzeug bezeichnet) auf ein vorausfahrendes Fahrzeug auffährt, wenn das vorausfahrende Fahrzeug unerwartet abbremst oder stoppt, und/oder wenn der Fahrer des Eigenfahrzeugs keinen ausreichenden Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug hält. Zur Reduzierung einer derartigen Gefahr wurde vorgeschlagen, On-Board-Sensorsysteme wie etwa Radar, Lidar oder Kamerasysteme (einschließlich beliebige Kombinationen derartiger Systeme) zu verwenden, um den Vorwärtsabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und die Relativgeschwindigkeit bezüglich dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem Eigenfahrzeug zu detektieren, und eine geschätzte Zeit bis zur Kollision (engl. time to collision, TTC) zu berechnen, d. h. die Zeit, die benötigt wird, dass das Eigenfahrzeug das vorausfahrende Fahrzeug im Falle des Aufrechterhaltens der Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs und der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs erreicht. Wenn die TTC beispielsweise unter einen vorbestimmten Schwellwert fällt, kann ein Alarm ausgegeben werden, um den Fahrer des Eigenfahrzeuges dazu zu bringen, seine Geschwindigkeit zu reduzieren. Es ist auch möglich, die Bremse des Eigenfahrzeuges im Falle eines derartigen Ereignisses oder im Falle eines Ereignisses, bei dem das Eigenfahrzeug mit einem vorausfahrenden Fahrzeug zusammenstoßen könnte, automatisch zu aktivieren.
Es ist bekannt, dass schwere Unfälle oft auftreten, wenn beispielsweise ein unmittelbar vorausfahrendes erstes Fahrzeug mit einem weiteren vorausfahrenden zweiten Fahrzeug, das unmittelbar vor dem ersten Fahrzeug fährt, zusammenstößt. Der resultierende plötzliche Stopp oder die resultierende plötzliche Verzögerung des ersten Fahrzeugs kann dazu führen, dass das Eigenfahrzeug mit diesem Fahrzeug kollidiert. In einer derartigen Situation stoppt oder verzögert das erste Fahrzeug so plötzlich, dass es für das Eigenfahrzeug sehr schwierig ist, schnell genug zu stoppen oder zu verzögern, um eine Kollision zu vermeiden. Bisweilen betrifft ein derartiges Ereignis eine große Anzahl von Fahrzeugen, was zu einem großen Verkehrsunfall, auch als Massenkarambolage bezeichnet, führt.
Es wurden Vorschläge gemacht, dass das Eigenfahrzeug nicht nur die Beziehung zwischen dem Eigenfahrzeug und dem ersten vorausfahrenden Fahrzeug überwacht, sondern auch die Beziehung zwischen dem zweiten vorausfahrenden Fahrzeug, welches unmittelbar vor dem ersten vorausfahrenden Fahrzeug fährt, und dem ersten vorausfahrenden Fahrzeug, um dem Eigenfahrzeug zu ermöglichen, eine Verzögerung des ersten vorausfahrenden Fahrzeuges frühzeitig vorherzusagen, und dem Eigenfahrzeug ausreichend Zeit zu geben, um eine geeignete präventive Maßnahme zu ergreifen.
Wenn jedoch beispielsweise ein entsprechend ausgerüstetes Fahrerassistenzsystem Warnungen in einer exzessiv konservativen Weise ausgibt, kann eine häufige und oftmals frühzeitige beziehungsweise voreilige Ausgabe von Warnungen ärgerlich für den Fahrer des Fahrzeugs sein, sodass er das Vertrauen in das System verlieren kann, und das System sogar ausgeschaltet lassen kann. Es ist daher sehr erwünscht, dass das System eine Warnung ausgibt oder eine präventive Maßnahme ergreift, nur wenn ein ausreichend hohes Risiko einer Kollision des Eigenfahrzeuges mit einem vorausfahrenden Fahrzeug vorliegt.
Zusammenfassung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein weiter verbessertes Fahrerassistenzsystem zur Verfügung zu stellen, welches mit größerer Genauigkeit die Wahrscheinlichkeit einer Vorwärtskollision einschätzen kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren für eine Fahrerassistenz für ein Eigenfahrzeug vorgeschlagen, das die folgenden Schritte ausweist:

– Erfassen eines ersten Abstandes und einer ersten Relativgeschwindigkeit zwischen dem Eigenfahrzeug und einem ersten Fahrzeug, das dem Eigenfahrzeug vorausfährt,
– Erfassen eines zweiten Abstandes und einer zweiten Relativgeschwindigkeit zwischen dem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug, das dem ersten Fahrzeug vorausfährt,
– Erfassen eines dritten Abstandes und einer dritten Relativgeschwindigkeit zwischen dem Eigenfahrzeug und dem zweiten Fahrzeug,
– und Berechnung eines Kollisionsrisikos für das Eigenfahrzeug unter Berücksichtigung der ersten, zweiten und dritten Abstände sowie der ersten, zweiten und dritten Relativgeschwindigkeiten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in sofern vorteilhaft, als eine Anzahl von Abständen und Relativgeschwindigkeiten zwischen einem Eigenfahrzeug und vorausfahrenden Fahrzeugen berücksichtigt wird bei der Kalkulation eines Kollisionsrisikos für das Eigenfahrzeug. Die Erfindung stellt ein intelligentes Vorwärtskollisionswarnsystem zur Verfügung. Es sei angemerkt, dass in den meisten Fällen das erste Fahrzeug, das dem Eigenfahrzeug vorausfährt, und das zweite Fahrzeug, das dem ersten Fahrzeug vorausfährt, sich in der gleichen Richtung bewegen wie das Eigenfahrzeug. Das Verfahren kann jedoch auch in wirksamer Weise mit Verkehrssituationen umgehen, in denen insbesondere das zweite Fahrzeug ein Fahrzeug ist, dass in eine Richtung fährt, die die Wege des ersten Fahrzeuges und des Eigenfahrzeuges kreuzt, und auch mit Situationen, in denen das zweite Fahrzeug ein entgegenkommendes Fahrzeug ist, d. h. welches im Wesentlichen sich in eine Richtung entgegengesetzt zu dem Eigenfahrzeug und dem ersten Fahrzeug bewegt. Vorteilhafterweise berücksichtigt das Verfahren auch die tatsächliche (”absolute”) Reisegeschwindigkeit des Eigenfahrzeuges.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden geschätzte Kollisionszeiten TTC für das Eigenfahrzeug und das erste Fahrzeug, für das erste Fahrzeug und das zweite Fahrzeug, und für das Eigenfahrzeug und das zweite Fahrzeug berechnet, wobei das Kollisionsrisiko unter Berücksichtigung der berechneten Kollisionszeiten berechnet wird. Mit derartigen TTC-Werten können Kollisionsrisiken in einer präzisen und robusten Weise berechnet und modelliert werden, da diese TTC-Werte kontinuierliche Werte sind und effektiv proportional zu einem tatsächlichen physischen Risiko sind.
Ferner ist es vorteilhaft, Zeitabstände zwischen dem Eigenfahrzeug und dem ersten Fahrzeug, zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug, und zwischen dem Eigenfahrzeug und dem zweiten Fahrzeug zu berechnen, wobei das Kollisionsrisiko unter Berücksichtigung der berechneten Zeitabstände berechnet wird. Das Konzept eines Zeitabstands berücksichtigt, dass es auch ein potentielles Risiko darstellt, wenn aufeinanderfolgende Fahrzeuge einen übermäßig kleinen Abstand zueinander haben, obwohl eine berechnete TTC ausreichend groß ist, beispielsweise da die Geschwindigkeiten dieser beiden Fahrzeuge im Wesentlichen gleich sind.
Vorteilhafterweise wird ein Assistenzniveau aus einer Anzahl von Assistenzniveaus entsprechend einem berechneten Kollisionsrisiko zugeordnet und implementiert. Die Verwendung einer Anzahl von Assistenzniveaus bietet eine optimale Sicherheitsverbesserung in Abhängigkeit von der Einschätzung eines tatsächlichen Risikos.
Vorteilhafterweise wird das berechnete Kollisionsrisiko einer einer Anzahl von Kollisionsrisikostufen zugeordnet, welche vorbestimmt werden unter Berücksichtigung von Bereichen wenigstens einer berechneten Kollisionszeit und/oder wenigstens eines berechneten Zeitabstands. Die Bereitstellung derartiger Kollisionsrisikostufen vereinfacht die Zuordnung von geeigneten Assistenzniveaus zu spezifischen Situationen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eines der Anzahl der Assistenzniveaus unter Berücksichtigung einer Kollisionsrisikostufe, welche dem Kollisionsrisiko zugeordnet wurde, zugeordnet und implementiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Anzahl von möglichen Assistenzniveaus wenigstens einer der Kollisionsrisikostufen zugeordnet, und eines dieser möglichen Assistenzniveaus implementiert in Abhängigkeit von dem Wert einer berechneten Kollisionszeit und/oder eines berechneten Zeitabstands relativ zu wenigstens einem vorbestimmten parametrischen Schwellwert. Die Verwendung derartiger parametrischer Schwellwerte ist insofern vorteilhaft, als diese nicht nur zur variablen Unterteilung von Kollisionsrisikostufen adaptiert werden können, sondern auch andere Einflüsse berücksichtigen können, wie etwa das Wetter oder Straßenbedingungen. Auch kann durch Modifizieren der parametrischen Schwellwerte das Verfahren adaptiert werden, um potentielle Kollisionen nicht nur in einer Fahrspur, in der das Eigenfahrzeug fährt, sondern auch in benachbarten Fahrspuren zu berücksichtigen.
Vorteilhafterweise wird ein Assistenzniveau im Falle einer korrespondierenden Veränderung eines berechneten Kollisionsrisikos modifiziert. Die Verfahrensschritte und Berechnungen werden vorteilhafterweise durch entsprechende Erfassungs- bzw. Sensormittel, Messmittel und/oder Computermittel durchgeführt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrerassistenzsystem für ein Eigenfahrzeug Merkmalen zur Verfügung gestellt, das aufweist:

– Mittel, die eingerichtet sind zur Erfassung eines ersten Abstandes und einer ersten Relativgeschwindigkeit zwischen einem Eigenfahrzeug und einem ersten Fahrzeug, welches dem Eigenfahrzeug vorausfährt,
– Mittel, die eingerichtet sind, einen zweiten Abstand und eine zweite Relativgeschwindigkeit zwischen dem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug, welches dem ersten Fahrzeug unmittelbar vorausfährt, zu erfassen,
– Mittel, die eingerichtet sind, einen dritten Abstand und eine dritte Relativgeschwindigkeit zwischen dem Eigenfahrzeug und dem zweiten Fahrzeug zu erfassen,
– eine Risikoeinschätzungseinheit, die eingerichtet ist, um ein Kollisionsrisiko für das Eigenfahrzeug unter Berücksichtigung der ersten, zweiten und dritten Abstände sowie der ersten, zweiten und dritten Relativgeschwindigkeiten zu berechnen.

Vorteilhafterweise weisen die Mittel, die zur Erfassung von Abständen und Relativgeschwindigkeiten eingerichtet sind, eine Radarvorrichtung und/oder eine Lidarvorrichtung und/oder eine Videokamera und/oder Fahrzeugkommunikationssysteme. Fahrzeugkommunikationssysteme, auch als Vehicle-2-X (Fahrzeug zu X) oder C-2-C (car to car, Fahrzeug zu Fahrzeug) Systeme sind Systeme, die einen Datenaustausch zwischen Fahrzeugen über drahtlose Kommunikation wie etwa WLAN (Wireless Local Area Network) oder UMTS bereitstellen. Eine Radarvorrichtung ist insofern vorteilhaft, als sie einer bessere Längsauflösung verglichen mit einer Kamera hat. Andererseits weisen Kameras eine bessere seitliche bzw. laterale Auflösung auf. Auch können Radarsysteme besser mit Hindernissen umgehen, indem von dem Radartunneleffekt Gebrauch gemacht wird, so dass beispielsweise ein zweites vorausfahrendes Fahrzeug, d. h. ein Fahrzeug, das dem ersten vorausfahrenden Fahrzeug vorausfährt, in zuverlässigerer Weise detektiert werden kann. Somit werden vorteilhafterweise Kombinationen der genannten Vorrichtungen verwendet.
Vorteilhafterweise ist das Fahrerassistenzsystem der vorliegenden Erfindung derart ausgebildet, dass die Mittel zur Erfassung von Abständen und Relativgeschwindigkeiten und die Risikobewertungseinheit innerhalb einer Steuereinheit implementiert sind.
Die Mittel können beispielsweise als individuelle Computereinheiten implementiert sein, welche insbesondere in Kommunikation miteinander sind. Die Mittel können auch als gemeinsame Computereinheit implementiert sein. Die Mittel können zweckmäßigerweise implementiert sein als unterschiedliche elektronische Steuereinheiten (ECU) oder als gemeinsame elektronische Steuereinheit (ECU) des Eigenfahrzeuges. Diese Computereinheiten/ECUs sind insbesondere eingerichtet zur Analyse von Daten, die durch die Mittel zur Erfassung von Abständen und Geschwindigkeiten gesammelt werden, insbesondere durch die Radarvorrichtung und/oder die Lidarvorrichtung und/oder die Videokamera und/oder Fahrzeugkommunikationssysteme.
Die Computereinheiten/ECUs sind beispielsweise über ein Bus-System des Fahrzeuges in Kommunikation mit dem Radar und/oder der Videokamera.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun im Einzelnen und beispielhaft beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. In dieser zeigt
1 ein funktionales Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Fahrerassistenzsystems gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 ein schematisches Diagramm eines ersten Betriebsmodus der Ausführungsform gemäß 1, und
3 ein schematisches Diagramm eines zweiten Betriebsmodus der Ausführungsform gemäß 1.
Beschreibung der Ausführungsformen
Das in 1 gezeigte Fahrerassistenzsystem eines Eigenfahrzeugs weist eine Hauptsteuereinheit 1 auf, die im Wesentlichen einen Mikrocomputer umfasst, der eingerichtet ist, unter einem Computerprogramm zu operieren, und die verschiedenen funktionalen Einheiten in der Hauptsteuereinheit 1 sind typischerweise durch bestimmte Betriebsmodi des Mikrocomputers implementiert.
Die Hauptsteuereinheit 1 weist eine erste Rechen- bzw. Computereinheit 2A auf, die eingerichtet ist, um eine erste TTC (Kollisionszeit) oder TTC (E, A) als Zeitdauer zu berechnen, in welcher das Eigenfahrzeug E mit einem ersten vorausfahrenden Fahrzeug A (siehe 2) kollidieren würde, wenn die beiden Fahrzeuge unter Fortführung ihrer aktuellen Bedingungen weiterfahren würden. Die erste TTC-Berechnungseinheit 2A erhält ein Eingangssignal von einer Radarvorrichtung 8, welche in der Lage ist, vorausfahrende Fahrzeuge wie etwa ein erstes vorausfahrendes Fahrzeug A (ein Fahrzeug, das unmittelbar dem Fahrzeug E vorausfährt), ein zweites vorausfahrendes Fahrzeug B (ein Fahrzeug, das unmittelbar dem ersten vorausfahrenden Fahrzeug A vorausfährt) und weitere vorausfahrende Fahrzeuge, welche möglicherweise in weiteren Fahrspuren fahren, innerhalb ihres Erfassungsbereiches zu erfassen, sowie ferner ein Eingangssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 zur Erfassung der Reisegeschwindigkeit des Eigenfahrzeugs E. Es sei angemerkt, dass eine Radarvorrichtung hier nur als Beispiel einer Einrichtung zur Erfassung von vorausfahrenden Fahrzeugen und zur Erfassung ihrer Abstände und Relativgeschwindigkeiten relativ zu vorausfahrenden Fahrzeugen angegeben wird. Eine Lidarvorrichtung und eine Kameravorrichtung sowie auch Kombinationen derartiger Vorrichtungen können zusätzlich oder alternativ verwendet werden. Die Computereinheit 2A ist auch eingerichtet, um einen ersten Zeitabstand TG 1 zwischen dem Eigenfahrzeug und dem ersten vorausfahrenden Fahrzeug A, wie unten weiter diskutiert wird, zu berechnen.
Bei dieser Ausführungsform ist die Radarvorrichtung 8 in der Lage, nicht nur Fahrzeuge, die vor dem Eigenfahrzeug in der gleichen Fahrspur fahren, sondern auch Fahrzeuge, die dem Eigenfahrzeug in einer benachbarten Fahrspur, oder sogar in einer einmündenden Straße vorausfahren, zu erfassen.
Die Hauptsteuereinheit 1 weist ferner eine zweite Computereinheit 2B auf, die zur Berechnung einer zweiten TTC (TTC (E, B)) eingerichtet ist, welche als TTC zwischen dem ersten vorausfahrenden Fahrzeug A und einem zweiten vorausfahrenden Fahrzeug B in der gleichen Fahrspur (oder in unterschiedlichen Fahrspuren) gemäß einem Detektionssignal von der Radareinrichtung 8 eingerichtet ist. Die zweite Computereinheit 2B kann auch einen zweiten Zeitabstand TG (A, B) zwischen dem ersten Fahrzeug A und dem zweiten Fahrzeug B erfassen.
Die Hauptsteuereinheit 1 weist ferner eine dritte Computereinheit 2C auf, die eingerichtet ist zur Berechnung einer dritten TTC (TTC (E, B)) als Zeitdauer, nach der das Eigenfahrzeug E mit dem zweiten vorrausfahrenden Fahrzeug B kollidieren würde, wenn die beiden Fahrzeuge unter der gleichen aktuellen Bedingungen weiterfahren würden. Die dritte Computereinheit 2C empfängt ein Eingangssignal von der Radarvorrichtung 8, sowie ein Eingangssignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7, und arbeitet analog zur ersten Computereinheit 2A. Sie kann ebenfalls einen dritten Zeitabstand TG (E, B) zwischen dem Eigenfahrzeug E und dem zweiten Fahrzeug B berechnen.
Die Ausgangssignale der Computereinheiten 2A, 2B und 2C werden einer Risikoeinschätzungseinheit 4 zugeführt, wobei optional von einem Sensor 9 zum detektieren verschiedener Wetter- oder anderer Straßenbedingungen erhaltene Informationen berücksichtigt werden. Die Einheit 4 berechnet ein Kollisionsrisiko und triggert eine Warneinheit 5, falls ein Risiko einer Vorwärtskollision des Eigenfahrzeugs vorliegt, wie dies auf der Basis der verschiedenen TTC- und TG-Werte, die von den Computereinheiten bereitgestellt werden, berechnet wird. Die Warneinheit 5 kann einfach einen visuellen und/oder akustischen Alarm 10 aktivieren und kann alternativ oder zusätzlich eine Bewegungssteuereinheit 11 des Eigenfahrzeugs E zum Verzögern bzw. Abbremsen des Eigenfahrzeugs, falls nötig, aktivieren.
2 zeigt einen Basisbetriebsmodus der dargestellten Ausführungsform des Fahrerassistenzsystems (intelligentes Vorwärtskollisionswarnsystem). In diesem Beispiel und den übrigen im Folgenden angegebenen Beispielen wird angenommen, dass die Fahrzeuge auf der rechten Seite der Straße fahren, wie dies in den meisten Teilen Europas und Amerikas der Fall ist. Für Länder in denen die Fahrzeuge auf der linken Straßenseite fahren, wie beispielsweise im Vereinigten Königreich oder Japan, können die Zeichnungen (spiegelverkehrt) umgekehrt werden, und die Beschreibung sollte in einer entsprechenden Weise interpretiert werden.
In 2 wird die Situation angesprochen, in der einem Eigenfahrzeug E ein erstes Fahrzeug A unmittelbar vorausfährt, dem seinerseits ein zweites Fahrzeug B unmittelbar vorrausfährt. Die Kollisionsrisikoeinschätzung gemäß der vorliegenden Erfindung berücksichtigt die Beziehung zwischen dem Eigenfahrzeug E und dem ersten Fahrzeug A, zwischen dem ersten Fahrzeug A und dem zweiten Fahrzeug B, sowie zwischen dem Eigenfahrzeug E und dem zweiten Fahrzeug B. Die Vorteile dieses neuen Ansatzes werden im Folgenden erläutert.
In diesem Zusammenhang ist die genaue Definition des Begriffes TTC, wie bereits verwendet, der Abstand zwischen zwei Fahrzeugen dividiert durch ihre Relativgeschwindigkeit, d. h. beispielsweise für das Eigenfahrzeug E und das erste Fahrzeug A TTC (E, A) = Abstand (E, A)/[Geschwindigkeit (E) – Geschwindigkeit (A)].
In der Regel wird ein minimaler Wert TTC von 2,1 Sekunden (sec) als sicher angesehen, so dass beispielsweise standardmäßige Vorwärtskollisionswarnsysteme üblicherweise eine Warnung erzeugen, wenn eine TTC unter 2,1 sec fällt.
Es ist auch ratsam, einen Zeitabstand TG zu berücksichtigen, wie bereits erwähnt, d. h. die Zeit, die die zwischen zwei Fahrzeugen, die denselben Punkt passieren, liegt. Beispielsweise ist für das Eigenfahrzeug E und das erste Fahrzeug A die Zeit TG somit der Abstand zwischen diesen beiden Fahrzeugen dividiert durch die Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs E, d. h. TG (E, A) = Abstand (E, A)/Geschwindigkeit (E).
In den folgenden allgemeinen Erläuterungen sei angenommen, dass die Fahrzeuge in normalen Fahrsituationen bzw. Verkehrssituationen eine minimale TG von 1 sec einhalten sollen.
Somit, wiederum unter Berücksichtigung der in 2 dargestellten Situation, ist ein ”schlechtester Fall” gegeben, wenn TTC und TG gerade ausreichend groß sind, so dass keine Warnung ausgegeben wird. Dies impliziert die erste Annahme, dass TTC (E, A) > 2,1 sec [1].
Auf der Grundlage der weiteren Annahme dass TG (wenigstens) eine Sekunde beträgt, folgt, dass Abstand (E, A) = Geschwindigkeit (E) × 1 sec [2]
Offensichtlich gelten die gleichen Betrachtungen für die Beziehung zwischen dem ersten Fahrzeug A und dem zweiten Fahrzeug B.
Anwendung von Gleichung [2] auf Gleichung für [1] führt zu einer Gleichung der Form Geschwindigkeit (E)/[Geschwindigkeit (E) – Geschwindigkeit (A)] > 2,1.
Das Auflösen dieser Gleichung nach Geschwindigkeit (A) führt zu Geschwindigkeit (A) > 0,524 Geschwindigkeit (E) [3].
Die gleichen Berechnungen können für das erste Fahrzeug A und das zweite Fahrzeug B durchgeführt werden, sodass man eine Gleichung der Form Geschwindigkeit (B) > 0,524 Geschwindigkeit (A) erhält.
Anwendung von Gleichung [3] auf diese Gleichung führt zu Geschwindigkeit (B) > 0,274 Geschwindigkeit (E) [4].
Es kann gezeigt werden, dass für diesen ”schlechtesten Fall” TTC (E, B), d. h. die Kollisionszeit zwischen dem Eigenfahrzeug und dem zweiten Fahrzeug B nicht größer ist als TTC (E, A) oder TTC (A, B), dies durch Anwendungen der Gleichungen [2], [3] und [4] auf die Gleichung TTC (E, B) = Abstand (E, B)/[Geschwindigkeit (E) – Geschwindigkeit (B)].
Dies bedeutet, dass TTC (E, B) ebenfalls gleich 2,1 sec ist. Diese Beobachtung ist somit für den ”schlimmsten Fall” gültig, d. h. bei dem die Minimalkriterien für TTC und TG gerade erfüllt sind.
Sei nun angenommen, dass das zweite Fahrzeug B plötzlich mit einem dritten Fahrzeug C, welches ihm vorausfährt, kollidiert, wie dies in 3 gezeigt ist. Dies führt zu einem im Wesentlichen sofortigen Stopp des zweiten Fahrzeuges B.
In der in 3 dargestellten Situation ist TTC (A, B) somit auf 1 sec reduziert, d. h. ist gleich TG (A, B). Gleichzeitig ist TTC (E, A) nach wie vor wenigstens 2,1 sec, und TG (E, A) wenigstens 1 sec.
Unter Verwendung von [4] kann TTC (E, B) für diese Situation wie folgt berechnet werden TTC (E, B) = 1,524 sec Geschwindigkeit (E)/[Geschwindigkeit (E) – Geschwindigkeit (B)] [5].
Unter Berücksichtigung, dass Geschwindigkeit (B) gleich Null in dieser Situation ist, folgt TTC (E, B) gleich 1,524 sec für diese Situation.
Somit vermindert sich für den Fall, dass Geschwindigkeit (B) aufgrund einer Kollision plötzlich auf Null abfällt, TTC (E, B) von 2,1 sec (sicherer Zustand) auf 1,524 sec. Dieser verminderte Wert für TTC (E, B) ist zu kurz für eine effektive Warnung des Fahrers des Eigenfahrzeugs E. Somit wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine autonome Kollisionsvermeidungsaktion für Fahrzeug E eingeleitet, beispielsweise eine automatische Bremsaktion oder eine automatische Steueraktion (Kollisionsvermeidungsaktion).
Selbstverständlich gibt es zwischen dem (minimalen) sicheren Zustand, wie er in 2 dargestellt ist, und einem Unfallszenario, wie es in 3 dargestellt ist, Zwischenstadien. Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die Abstände und Relativgeschwindigkeiten der Fahrzeuge E, A, B und schlägt eine Anzahl von Reaktionsniveaus vor, in Abhängigkeit von diesen Abständen und relativen Geschwindigkeiten sowie den TTCs und den TGs, die daraus ableitbar sind.
Wie aus der obigen Diskussion folgt, werden, basierend auf diesen Abständen und Relativgeschwindigkeiten, TTC-Werte und TG-Werte für jedes Paar von Fahrzeugen, d. h. TTC (E, A), TTC (A, B) und TTC (E, B) berücksichtigt. Erfindungsgemäß basiert das Reaktionsniveau auf einer Einschätzung einer gegebenen Kombination dieser Werte.
Im Anschluss an diese allgemeinen Erläuterungen werden nun verschiedene Sicherheitsstufen und korrespondierende Reaktionsniveaus oder Assistenzniveaus gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in weiteren Einzelheiten beschrieben.
In dem beschriebenen System sind vorzugsweise drei oder vier unterschiedliche Eigenfahrzeug-Reaktionsniveaus bzw. Assistenzniveaus mit jeweils verschiedenen Reaktionsmerkmalen definiert und implementiert.
Ein erstes Eigenfahrzeug-Reaktionsniveau umfasst vorteilhafterweise eine akustische und/oder eine visuelle Warnung für den Fahrer und/oder eine Verzögerung beziehungsweise Verlangsamung des Motors, beispielsweise mittels eines Motorschleppmoments bzw. einer Motorbremse.
Ein zweites Eigenfahrzeug-Reaktionsniveau kann vorzugsweise eine akustische und/oder eine visuelle Warnung, eine Anzahl von Zieh- beziehungsweise Zupfbewegungen am Sicherheitsgurt des Fahrers des Fahrzeugs, beispielsweise drei Ziehbewegungen und automatische Anwendung einer relativ kleinen Bremskraft (beispielsweise 0,25 G) beinhalten.
Ein drittes Eigenfahrzeug-Reaktionsniveau kann vorzugsweise eine akustische und/oder eine visuelle Warnung, ein Anziehen beziehungsweise Straffen der Sicherheitsgurte sämtlicher Insassen des Eigenfahrzeugs, Anwendung einer relativ hohen Bremskraft (beispielsweise 0,6 G) und Anwendung einer vollen Bremskraft, wenn der Fahrer das Bremspedal betätigt, umfassen.
Vorteilhafterweise kann optional ein viertes Eigenfahrzeug-Reaktionsniveau vorgesehen sein, welches ein automatisches Ausweichmanöver durchführt.
In der Praxis ist es vorteilhaft, eine Einrichtung zum Außer-Kraft-Setzen einiger oder sämtlicher Reaktionsniveaus, insbesondere des ersten, des zweiten und des dritten Reaktionsniveaus, bereitzustellen, beispielsweise mittels eines vom Fahrer zu betätigenden Kick-Downs.
Es sei angemerkt, dass gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen eine kleinere oder größere Anzahl von Eigenfahrzeug-Reaktionsniveaus zur Verfügung gestellt sein kann. Auch können die Reaktionsmerkmale der einzelnen Eigenfahrzeug-Reaktionsniveaus variiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden vier unterschiedliche Sicherheitsstufen basierend auf unterschiedlichen TTC- und TG-Werten definiert, wie im Folgenden erläutert wird. Es wäre auch möglich, eine kleinere oder größere Anzahl derartiger Stufen zu definieren.
Die folgenden Vorbedingungen sollen für alle Stufen gelten: Zunächst ist es zweckmäßig, einen maximalen TTC-Wert zu definieren, oberhalb dessen angenommen wird, dass kein Kollisionsrisiko besteht. Als Beispiel werde angenommen, dass TTC (E, A) nicht größer als 3,1 sec ist. Diese Bedingung verhindert unnötige oder falsche Alarmauslösungen in Situationen, welche tatsächlich nicht gefährlich sind.
Ferner sei angenommen, dass TTC (A, B) nicht größer ist als ein typischer Wert, der in Systemen gemäß der Stand der Technik verwendet wird, beispielsweise 2,1 sec.
Als zusätzliche Annahme wird gefordert, dass TG (E, A) wenigstens 1 sec beträgt. In Situationen, in denen diese Bedingung nicht erfüllt ist, würde zweckmäßigerweise das oben erwähnte vierte Eigenfahrzeug-Reaktionsniveau, beispielsweise eine automatische Notbremsung, die Situation handhaben.
Mit diesen Bedingungen ist die Sicherheit des Eigenfahrzeugs E gegenüber Lösungen aus dem Stand der Technik verbessert, da die Reaktionszeit für einen Fahrer um beispielsweise 1 sec verglichen mit herkömmlichen Vorwärtskollisionswarnsystemen verbessert ist, welche typischerweise nur dann Warnungen ausgeben, wenn TTC-Werte unter den Wert von 2,1 sec fallen.
Es sei angemerkt, dass eine derartige Verlängerung der Reaktionszeit in Systemen gemäß dem Stand der Technik im Allgemeinen zu einem Anstieg der Anzahl von Fehlalarmen führt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können derartige Fehlalarme effektiv verhindert werden, indem Schwellwerte für TTC (E, A), TTC (A, B) und TTC (E, B) berücksichtigt werden, wie im Folgenden weiter erläutert wird im Zusammenhang mit der Anzahl von bereitgestellten Sicherheitsstufen.
Erste Stufe:
In der ersten Stufe wird angenommen, dass TTC (A, B) ≤ 2,1 sec ist, und 2,1 sec < TTC (E, A) ≤ 3,1 sec. Wie erwähnt verlängert diese zweite Bedingung den Reaktionszeit-Warnhorizont für das Eigenfahrzeug E um eine Sekunde verglichen mit Stand-der-Technik- bzw. Standard-Vorwärtskollisionswarnsystemen.
Unter diesen Bedingungen, welche einem relativ geringen Risiko entsprechen, ist eine zweckmäßige Fahrzeugreaktion die Implementierung des ersten Eigenfahrzeug-Reaktionsniveaus. Insbesondere ist es zweckmäßig, lediglich eine akustische und/oder visuelle Warnung auszugeben.
Zweite Stufe:
In der zweiten Stufe wird zunächst angenommen, dass gilt 1 sec < TTC (A, B) ≤ 2,1 sec. Dies bedeutet, dass das erste Fahrzeug A bereits in einer Situation mit potentiell höherem Risiko verglichen mit der ersten Stufe ist.
Es wird ferner angenommen, dass TTC (E, A) ≤ 2,1 sec ist. Wie oben besprochen folgt somit dass für die Beziehung zwischen dem Eigenfahrzeug E und dem zweiten Fahrzeug B gilt 1 sec < TTC (E, B) ≤ 2,1 sec.
In Abhängigkeit von einem tatsächlich berechneten Wert für TTC (E, B) innerhalb dieses Bereiches für eine gegebene Situation ist es zweckmäßig, unterschiedliche Eigenfahrzeug-Reaktionsniveaus, wie diese oben beschrieben sind, anzuwenden.
Es sei beispielsweise angenommen, dass zwei parametrische Schwellwerte X und Y zwischen den Werten 1,0 sec und 2,1 sec vorgesehen sind, wobei Y kleiner als X ist. Als Beispiel kann X = 1,8 sec und Y = 1,5 sec gewählt werden. Tatsächliche Werte von X und Y können variieren, und beispielsweise von Wetterbedingungen und anderen äußeren Bedingungen abhängen, wie weiter unten erläutert wird.
Falls X < TTC (E, B) ≤ 2,1 sec, kann das erste Eigenfahrzeug-Reaktionsniveau zweckmäßigerweise angewendet werden. Für den Fall jedoch, dass gilt Y < TTC (E, B) ≤ X, sollte das zweite Eigenfahrzeug-Reaktionsniveau angewendet werden, um die somit gegebene potentiell risikoreichere Situation zu entschärfen.
Ferner sollte, falls TTC (E, B) unter den Wert von Y fällt, d. h. 1 sec < TTC (E, B) < Y, das dritte Eigenfahrzeug-Reaktionsniveau angewendet werden, um diese Situation mit noch höherem Risiko zu entschärfen.
Somit wird mit jeweils kürzeren Werten für TTC (E, B) ein entsprechend modifiziertes Eigenfahrzeug-Reaktionsniveau gewählt.
Dritte Stufe:
Es sei angenommen, dass für diese dritte Stufe die Bedingung gilt 0,5 sec < TTC (A, B) ≤ 1 sec. Dies bedeutet, dass Fahrzeug A eine Kollision mit Fahrzeug B lediglich ausschließlich durch Bremsen nicht mehr vermeiden kann. Eine Kollision zwischen den Fahrzeugen A und B kann nur durch ein Ausweichmanöver vermieden werden. Als zweite Bedingung werde wiederrum angenommen, dass TTC (E, A) ≤ 2,1 sec. Aus der obigen Diskussion folgt wieder, dass gilt 1 sec < TTC (E, B) ≤ 2,1 sec.
Für diese Stufe ist es zweckmäßig, einen parametrischen Schwellwert Z zu wählen, der zwischen 1,0 sec und 2,1 sec liegt, beispielsweise Z = 1,6 sec Eine tatsächliche Wahl von Z kann wiederrum variieren und von Wetterbedingungen oder von anderen äußeren Bedingungen abhängen, wie im Folgenden weiter erläutert wird.
Wenn berechnet wird, dass TTC (E, B) zwischen Z und 2,1 sec liegt, d. h. Z < TTC (E, B) ≤ 2,1 sec, wird zweckmäßigerweise das zweite Eigenfahrzeug-Reaktionsniveau gewählt.
Wenn jedoch TTC (E, B) gleich oder kleiner als Z ist, d. h. 1 sec < TTC (E, B) ≤ Z sollte das dritte Eigenfahrzeug-Reaktionsniveau gewählt werden.
Vierte Stufe:
In einer vierten Stufe sei angenommen, dass als erste Bedingung TTC (A, B) ≤ 0,5 sec gilt. Dies bedeutet, dass das erste Fahrzeug A in der Praxis eine Kollision mit dem zweiten Fahrzeug B nicht mehr vermeiden kann. Als zweite Bedingung werde wiederum angenommen, dass TTC (E, A) ≤ 2,1 sec ist.
Es folgt für die Beziehung zwischen dem Eigenfahrzeug E und dem zweiten Fahrzeug B, dass 1 sec < TTC (E, B) ≤ 2,1 sec gilt.
Zweckmäßigerweise wird in dieser Situation das dritte Eigenfahrzeug-Reaktionsniveau ausgewählt. Es kann auch zweckmäßig sein, das vierte Eigenfahrzeug-Reaktionsniveau auszuwählen, falls dieses vorgesehen ist.
Die obige Diskussion ist gerichtet auf unmittelbar bevorstehende Kollisionen in der Fahrspur, in welcher das Eigenfahrzeug sich bewegt (Eigenfahrspur). Das System kann adaptiert werden, um auch Fahrzeuge in benachbarten Fahrspuren zu berücksichtigen.
Beispielsweise können das System und das Verfahren adaptiert sein, um auf unterschiedliche Weise auf bevorstehende Kollisionen auf der Eigenfahrspur und einer benachbarten Fahrspur zu reagieren. Beispielsweise können, zur Adaptierung beziehungsweise Anpassung der Reaktion des Eigenfahrzeugs, die oben diskutierten parametrischen Werte X, Y, Z modifiziert werden. Beispielsweise können für Kollisionen, die auf der eigenen Fahrspur als unmittelbar bevorstehend vorausgesagt werden, bestimmte Werte für die Parameter X, Y, Z, beispielsweise die oben genannten Werte, definiert werden.
Für Kollisionen, die als auf benachbarten Fahrspuren unmittelbar bevorstehend vorausgesagt werden, können die Parameterwerte X, Y, Z wie folgt modifiziert werden: Beispielsweise könnten die Werte vergrößert werden, wenn die vorausgesagte Schwere einer Kollision bzw. eines Zusammenstoßes gering ist. Auch könnten die Parameterwerte vermindert werden, wenn die vorausgesagte Schwere eines Zusammenstoßes so groß ist, dass ein Fahrzeug von einer benachbarten Fahrspur auf die eigene Fahrspur schleudern könnte.
Es wäre ferner zweckmäßig, die Werte der Parameter zu vermindern, wenn vorausgesagt wird, dass ein Fahrzeug auf einer benachbarten Spur ein Ausweichmanöver in die eigene Fahrspur hinein ausführen wird.
Zusammenfassend beschreibt die vorliegende Erfindung ein Fahrerassistenzsystem mit einem intelligenten Vorwärtskollisionsverminderungssystem. Ein derartiges System überbrückt die Sicherheitslücke zwischen standardmäßigen intelligenten Vorwärtskollisionswarnsystemen und autonomen Notbremsungs-/Ausweich-Systemen. Die vorliegende Erfindung ist insofern vorteilhaft, als sie eine frühe autonome Reaktion auf vorausgesagte bevorstehende Kollisionen zwischen vorangehenden Fahrzeugen, d. h. Kollisionen zwischen dem ersten Fahrzeug A und dem zweiten Fahrzeug B in der obigen Diskussion durchführen kann, insbesondere unter der Berücksichtigung der Beziehung zwischen dem Eigenfahrzeug und dem zweiten Fahrzeug B.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sie dazu dienen kann, Kollisionen durch autonomes Bremsen abzuschwächen, in Situationen, welche sonst zu großen Massenkarambolagen führen könnten.
Das Niveau an Robustheit der Risikovoraussage für vorausfahrende Fahrzeuge bestimmt, ob eine Kollision abgeschwächt oder gar vermieden werden kann. Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße System kombiniert werden mit einem autonomen Ausweichmanöversystem (beispielsweise unter Implementierung des vierten Eigenfahrzeug-Reaktionsniveaus, wie oben diskutiert), sodass sie Vermeidung von Zusammenstößen weiter verbessert werden kann.

Claims

Verfahren für eine Fahrerassistenz bzw. Fahrerassistenzverfahren für ein Eigenfahrzeug, mit den folgenden Schritten: – Erfassen eines ersten Abstandes und einer ersten Relativgeschwindigkeit zwischen dem Eigenfahrzeug und einem ersten Fahrzeug, das dem Eigenfahrzeug vorausfährt, – Erfassen eines zweiten Abstandes und einer zweiten Relativgeschwindigkeit zwischen dem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug, das dem ersten Fahrzeug vorausfährt, – Erfassen eines dritten Abstandes und einer dritten Relativgeschwindigkeit zwischen dem Eigenfahrzeug und dem zweiten Fahrzeug, – und Berechnung eines Kollisionsrisikos für das Eigenfahrzeug unter Berücksichtigung der ersten, zweiten und dritten Abstände sowie der ersten, zweiten und dritten Relativgeschwindigkeiten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem geschätzte Kollisionszeiten TTC für das Eigenfahrzeug und das erste Fahrzeug, für das erste Fahrzeug und das zweite Fahrzeug, und für das Eigenfahrzeug und das zweite Fahrzeug berechnet werden, wobei das Kollisionsrisiko unter Berücksichtigung der berechneten Kollisionszeiten berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem Zeitabstände TG zwischen dem Eigenfahrzeug und dem ersten Fahrzeug, zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug, und zwischen dem Eigenfahrzeug und dem zweiten Fahrzeug berechnet werden, wobei das Kollisionsrisiko unter Berücksichtigung der berechneten Zeitabstände berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein Assistenzniveau aus einer Anzahl von Assistenzniveaus entsprechend einem berechneten Kollisionsrisiko zugeordnet und implementiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das berechnete Kollisionrisiko einer einer Anzahl von Kollisionsrisikostufen zugeordnet wird, welche vorbestimmt werden unter Berücksichtigung von Bereichen wenigstens einer berechneten Kollisionszeit TTC und wenigstens eines berechneten Zeitabstands TG.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem eines der Anzahl der Assistenzniveaus unter Berücksichtigung einer Kollisionsrisikostufe, welche dem Kollisionsrisiko zugeordnet wurde, zugeordnet und implementiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem eine Anzahl von möglichen Assistenzniveaus wenigstens einer der Kollisionsrisikostufen zugeordnet wird, und eines dieser möglichen Assistenzniveaus implementiert wird in Abhängigkeit von dem Wert einer berechneten Kollisionszeit und/oder eines berechneten Zeitabstands relativ zu wenigstens einem vorbestimmten parametrischen Schwellwert (X, Y, Z).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 7, bei dem ein Assistenzniveau im Falle einer korrespondierenden Veränderung eines berechneten Kollisionsrisikos modifiziert wird.
Fahrerassistenzsystem für ein Eigenfahrzeug, das aufweist: – Mittel (2A), die eingerichtet sind zur Erfassung eines ersten Abstandes und einer ersten Relativgeschwindigkeit zwischen einem Eigenfahrzeug und einem ersten Fahrzeug, welches dem Eigenfahrzeug vorausfährt, – Mittel (2B), die eingerichtet sind, einen zweiten Abstand und eine zweite Relativgeschwindigkeit zwischen dem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug, welches dem ersten Fahrzeug unmittelbar vorausfährt, zu erfassen, – Mittel (2C), die eingerichtet sind, einen dritten Abstand und eine dritte Relativgeschwindigkeit zwischen dem Eigenfahrzeug und dem zweiten Fahrzeug zu erfassen, und – eine Risikoeinschätzungseinheit (4), die eingerichtet ist, um ein Kollisionsrisiko für das Eigenfahrzeug unter Berücksichtigung der ersten, zweiten und dritten Abstände sowie der ersten, zweiten und dritten Relativgeschwindigkeiten zu berechnen.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 9, bei dem die Mittel (2A, 2B, 2C), die zur Erfassung von Abständen und Relativgeschwindigkeiten eingerichtet sind, eine Radarvorrichtung und/oder einer Lidarvorrichtung und/oder eine Videokamera und/oder Fahrzeugkommunikationssysteme umfassen.
Fahrerassistenzsystem nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem die Mittel (2A, 2B, 2C) und/oder die Risikobewertungseinheit als Computereinheiten bzw. Recheneinheiten implementiert sind.
Fahrerassistenzsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, mit einer Warneinheit (5) zum Aktivieren eines visuellen und/oder akustischen Alarms (10), und/oder einer Bewegungssteuereinheit (11) zur Ausführung einer automatischen Bremsaktion und/oder einer automatischen Ausweichaktion für das Eigenfahrzeug.