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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer automatischen Steuerung der Bewegung eines Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein System zur Durchführung einer automatischen Steuerung der Bewegung eines Fahrzeugs mit zumindest einer Erfassungseinheit und einer Steuereinheit.
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Durch die zunehmende Entwicklung elektronischer Fahrerassistenzsysteme und ihre Integration in Fahrzeuge wird die Sicherheit des Fahrzeugs verbessert und der Fahrer entlastet. Beispiele sind das Antiblockiersystem, das elektronische Stabilitätsprogramm und der Abstandsregeltempomat. Fahrerassistenzsysteme können bei verschiedenen Graden der Automatisierung in die Steuerung des Fahrzeugs eingreifen: Während beim geringsten Grad der Automatisierung lediglich Hinweise angezeigt werden und allein der Fahrer die Bewegung des Fahrzeugs beeinflusst, etwa durch Betätigen der Pedalerie oder des Lenkrades, wird bei einem höheren Automatisierungsgrad unterstützend in Einrichtungen des Fahrzeugs eingegriffen. Zum Beispiel wird in positiver oder negativer Richtung die Lenkung oder die Beschleunigung des Fahrzeugs beeinflusst. Beim höchsten Grad der Automatisierung wird beispielsweise beim Bremsvorgang das Blockieren der Räder vollautomatisch verhindert oder eine vorbestimmte Route im Wesentlichen automatisch abgefahren.
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Mit steigendem Automatisierungsgrad übernehmen Fahrerassistenzsysteme immer komplexere Aufgaben: So muss etwa bei einer automatischen Geradeausfahrt das Fahrzeugs innerhalb der Fahrstreifenmarkierung geführt werden und ein angemessener Sicherheitsabstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen eingehalten werden. Bei einem automatischen Überholmanöver muss der Verkehr auf mehreren Fahrspuren überwacht werden, um eine Kollision mit einem anderen Fahrzeug zu vermeiden. Beim Einparken müssen Hindernisse auf verschiedenen Seiten des Fahrzeugs beachtet werden. Dennoch müssen die vom System durchgeführten Funktionen für den Fahrer überschaubar und nötigenfalls korrigierbar sein. Zum Beispiel muss sich der Fahrer bei einem automatischen Überholvorgang durch einen Blick zur Seite („Schulterblick“) selbst davon überzeugen, dass der Spurwechsel tatsächlich gefahrlos erfolgen kann. Erst dann darf die automatische Steuerung den Vorgang ausführen. Bemerkt der Fahrer eine Gefahrensituation, so kann er durch aktives Eingreifen, etwas durch Drehen des Lenkrads oder Betätigen der Bremse, das Ausführen einer automatischen Funktion abbrechen oder korrigieren.
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Es wurde daher eine Reihe von Techniken vorgeschlagen, durch das Durchführen einer Fahrerassistenzfunktion von der Aufmerksamkeit des Fahrers abhängig gemacht wird:
Um die unnötige und als störend empfundene Ausgabe von Warnungen zu vermeiden, wenn der Fahrer aufmerksam ist und eine Gefahrenquelle bereits selbständig identifiziert hat, kann das Verhalten des Fahrers beobachtet werden: Die
EP 1 900 589 A2 beschreibt ein System, bei dem eine Warnmeldung unterdrückt werden kann, wenn der Fahrer aufmerksam ist. Die Aufmerksamkeit des Fahrers wird dabei durch die Fahrdynamik des Fahrzeugs erfasst.
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Bei dem in der
DE 100 39 795 A1 beschriebenen Verfahren wird die Ausgabe einer Warnung davon abhängig gemacht, ob der Fahrer aufmerksam ist und ob sich die Gefahrenquelle im Blickfeld des Fahrers befindet.
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Das in der
DE 43 38 244 A1 beschriebene System bewertet die Gefährlichkeit einer Fahrsituation und erfasst gleichzeitig die Aufmerksamkeit des Fahrers. Es leitet Maßnahmen zur Gefahrenvermeidung ein, falls der Fahrer in einer gefährlichen Situation unaufmerksam ist, während automatische Eingriffe vermieden werden, wenn der Fahrer in einer gefährlichen Situation hohe Aufmerksamkeit zeigt.
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Die
DE 10 2008 040 149 A1 schließlich beschreibt ein Verfahren zur Freigabe einer automatischen Führung eines Fahrzeugs, wobei das Gesichtsfeld des Fahrers erfasst wird. Eine automatische Führung des Fahrzeugs wird nur dann freigegeben, wenn die Fahrtrichtung im Gesichtsfeld des Fahrers liegt.
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Bei den oben beschriebenen Techniken kann automatisch anhand der Aufmerksamkeit oder des Gesichtsfeldes des Fahrers entschieden werden, ob eine Fahrerassistenzfunktion ausgeführt wird oder nicht. Nachteilig dabei ist es empfunden, dass unter Umständen ein komplexes automatisches Fahrmanöver durchgeführt wird unter der Annahme, dass der Fahrer bei genügend hoher Aufmerksamkeit alle potentiellen Gefahren überblicken kann. Dieser Anspruch kann den Fahrer jedoch überfordern, wenn er etwa in dichtem Verkehr gleichzeitig der Raum vor, neben und hinter dem Fahrzeug vorausschauend beobachten muss, um zum Beispiel sicheres Überholen zu gewährleisten. In der Folge kann ein Fahrmanöver durchgeführt werden, das den Fahrer überfordert, oder ein erwünschtes Fahrmanöver wird womöglich gar nicht durchgeführt, weil das System keine ausreichende Aufmerksamkeit feststellt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zur Durchführung einer Fahrerassistenzfunktion bereitzustellen, welche es dem Fahrer erleichtern, kritische Bereiche zu überwachen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass Daten über die Aufmerksamkeit des Fahrers des Fahrzeugs erfasst werden. in Abhängigkeit von den erfassten Daten werden Steuerungsparameter erzeugt, welche die Bewegung des Fahrzeugs während der automatischen Steuerung parametrisieren, und in Abhängigkeit von den Steuerungsparametern werden Steuersignale so erzeugt, dass die automatische Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs ausgeführt wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit nicht nur entschieden, ob eine automatische Steuerung ausgeführt wird oder nicht, sondern das Manöver selbst wird durch Steuerungsparameter parametrisiert und kann dadurch an die jeweilige Situation und an die Aufmerksamkeit des Fahrers angepasst werden. Steuerungsparameter in Sinne der Erfindung sind physikalische Zielgrößen, welche die Bewegung des Fahrzeugs definieren. Steuerungsparameter können insbesondere Richtungen und Beträge von räumlichen Abständen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen sowie zeitliche Abstände sein. Die Steuerungsparameter sind insbesondere dynamische Größen, d.h. abhängig von der Zeit. Steuersignale, durch die das Fahrzeug gesteuert wird, werden anschließend in Abhängigkeit von den Steuerungsparametern so erzeugt, dass diese Zielgrößen erreicht werden bzw. dass der durch die Steuerungsparameter definierte dynamische Bewegungsablauf durchgeführt wird.
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Anhand der Daten über die Aufmerksamkeit des Fahrers kann seine Fähigkeit bewertet werden, potentielle Gefahrenstellen zu erkennen und zu überwachen. Ferner kann überprüft werden, welche automatischen Fahrmanöver der Fahrer gerade übersehen kann und ob er bestimmte Bereiche ausreichend überwacht, zum Beispiel durch einen Schulterblick.
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Zur Durchführung der automatischen Steuerung werden Steuerungsparameter so erzeugt, dass bei dem Manöver Gefahren, die durch den Fahrer unzureichend überwacht werden, vermieden werden. Ein Fahrmanöver kann etwa mit niedrigerer Geschwindigkeit ausgeführt werden, oder der Ablauf des Manövers kann so vereinfacht werden, dass für den Fahrer nicht zu überschauende Situationen vermieden werden. Beispielsweise können Überholvorgänge seltener ausgeführt werden oder nur dann, wenn die Geschwindigkeitsdifferenz zum vorausfahrenden Fahrzeug groß ist. Auf diese Weise kann vorteilhafterweise die automatische Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs angepasst werden an die Aufmerksamkeit des Fahrers und seine Fähigkeit, die Verkehrssituation zu überblicken.
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In einer Ausbildung der Erfindung werden ferner Daten über die Umgebung des Fahrzeugs erfasst und die Steuerungsparameter auch in Abhängigkeit von Daten über die Umgebung des Fahrzeugs erzeugt. Diese Daten können zum Beispiel die Abstände zu anderen Fahrzeugen, sowie deren Position und Geschwindigkeit gehören. Im dichten Verkehr sind die Abstände zwischen den Fahrzeugen häufig geringer und das Risiko eines Auffahrunfalls ist daher erhöht. Die Steuerungsparameter zur Durchführung des automatischen Manövers können vorteilhafterweise an diese Gegebenheiten angepasst werden, indem zum Beispiel ein Spurwechsel langsamer durchgeführt wird als bei weniger dichtem Verkehr.
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Ferner können Daten über die Art der Straße erfasst werden, beispielsweise mittels eines Navigationssystems. Die potentiellen Gefahrenbereiche bei einem Fahrmanöver können sich auf verschiedenen Straßen unterscheiden. So muss etwa das Fahrzeug beim Überholen auf einer Autobahn nicht unmittelbar nach dem Überholvorgang wieder auf die Ausgangsspur zurückgeführt werden, sondern kann gefahrlos auf der linken von zwei Fahrspuren fahren. Auf einer Landstraße dagegen ist der Aufenthalt auf der dem Gegenverkehr zugeordneten Fahrspur mit Risiken verbunden. Ferner muss auf einer Autobahn nicht mit entgegenkommenden Fahrzeugen gerechnet werden.
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In einer Ausbildung umfassen die erfassten Daten die Position und Orientierung der Augen und/oder physiologische Eigenschaften des Fahrers. Vorteilhafterweise kann hierdurch die Aufmerksamkeit des Fahrers und die Aufmerksamkeitsrichtung erfasst werden. Beispielsweise kann mittels einer Kamera die Blickrichtung des Fahrers erfasst werden. Wendet der Fahrer seinen Blick einem zu überwachenden Bereich zu, so kann dieser Bereich als überwacht gewertet werden. Wenn sich der Fahrer etwa nach links umwendet, dann sieht er die links vom Fahrzeug befindliche Fahrspur, kann diese auf andere Fahrzeuge hin überprüfen und einen automatischen Spurwechsel des Fahrzeugs überwachen. Ferner können physiologische Eigenschaften des Fahrers erfasst werden, beispielsweise die Frequenz des Lidschlags oder des Pulses. Es kann auch erfasst werden, wie lange der Fahrer das Fahrzeug bereits lenkt. Diese Daten können Hinweise darauf geben, ob der Fahrer müde und seine Aufmerksamkeit daher insgesamt vermindert ist. In diesem Fall können sämtliche Steuerungsparameter so erzeugt werden, dass Gefahren verringert werden, etwa durch eine niedrigere Geschwindigkeit oder einen größeren Sicherheitsabstand zu anderen Fahrzeugen.
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Bei einer Ausgestaltung des Erfindung wird anhand der erfassten Daten die Aufmerksamkeit des Fahrers in Bezug auf definierte räumliche Bereiche bestimmt und die Steuerungsparameter werden in Abhängigkeit davon erzeugt. Wird festgestellt, dass der Fahrer einen kritischen Bereich nicht oder nur unzureichend überwacht, so können die Steuerungsparameter so erzeugt werden, dass dieser Bereich vermieden wird. Zum Beispiel kann anhand der Blickrichtung des Fahrers erkannt werden, ob er die vor dem Fahrzeug liegende Fahrbahn überblickt. Ferner kann überprüft werden, ob der Fahrer sich durch einen Blick zur Seite davon überzeugt hat, dass sich auf der Nebenfahrspur kein anderes Fahrzeug befindet. Beispielsweise kann der automatische Spurwechsel langsamer durchgeführt und dabei eine Warnmeldung für den Fahrer ausgegeben werden, um die Überwachung der Nebenspur zu ermöglichen. Wenn etwa der Blick des Fahrers nicht in Fahrtrichtung gerichtet ist, kann bei einer automatischen Geradeausfahrt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert werden. Zusätzlich können Warnmeldungen ausgegeben werden, welche die Aufmerksamkeit des Fahrers auf weniger gut überwachte Bereiche lenken. So wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass die kritischen Bereiche um das Fahrzeug herum ausreichend vom Fahrer überwacht werden.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird die automatische Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs in einzelne Schritte unterteilt, die in Abhängigkeit von den Steuerungsparametern ganz oder teilweise ausgeführt werden. Komplexe Fahrmanöver bestehen typischerweise aus mehreren Schritten. Je nach Fahrsituation ist es daher vorteilhafterweise möglich, einzelne Schritte auszuführen und den Vorgang danach zu unterbrechen oder abzubrechen, etwa wenn der Fahrer einen erforderlichen Zwischenschritt nur ungenügend überwacht.
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Beispielsweise muss bei einem automatischen Überholvorgang zunächst geprüft werden, ob die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs unter der des eigenen Fahrzeugs liegt. Dann wird überprüft, ob ein Überholvorgang im aktuellen Streckenbereich zulässig ist. Das Fahrzeug muss dann aus der Fahrspur ausscheren, am zu überholenden Fahrzeug vorbeifahren und wieder einscheren. Insbesondere auf einer mehrspurigen Straße ist es möglich, nach dem Spurwechsel nicht am zu überholenden Fahrzeug vorbeizufahren, sondern die Fahrt auf der neuen Fahrspur fortzusetzen. Ebenso muss das Fahrzeug nach dem Vorbeifahren nicht unbedingt wieder auf die ursprüngliche Fahrspur zurückwechseln, wenn etwa dichter Verkehr diesen Spurwechsel riskant macht. Auch beispielsweise ein automatischer Einparkvorgang kann abgebrochen werden oder einzelne Schritte können nicht ausgeführt werden, wenn die Aufmerksamkeit des Fahrers nicht zur Überwachung kritischer Bereiche ausreicht.
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In einer weiteren Ausbildung umfassen die Steuerungsparameter eine zeitliche Verzögerung zwischen einzelnen Schritten der automatischen Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs und/oder einen räumlichen Abstand zu anderen Fahrzeugen. Zur automatischen Steuerung des Fahrzeugs müssen Richtung und Geschwindigkeit so geregelt werden, dass sich das Fahrzeug im Verhältnis zu seiner Umgebung, etwa dem umgebenden Verkehr auf einer Autobahn oder Hindernissen auf einem Parkplatz, sicher bewegt. Zusätzlich muss der Fahrer zu jedem Zeitpunkt den Überblick über das Fahrtgeschehen behalten sowie potentielle Risiken übersehen und bewerten können. Wesentliche Steuerungsparameter sind dabei die zeitliche Abfolge der Schritte des automatischen Fahrmanövers und der Abstand zu anderen Fahrzeugen, wobei diese Parameter voneinander abhängig sein können. Durch die Erzeugung solcher Steuerungsparameter in Abhängigkeit von den Daten über die Aufmerksamkeit des Fahrers wird die Sicherheit des Fahrmanövers in vorteilhafter Weise verbessert.
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Wie bereits oben dargestellt sind bei komplexen Fahrmanövern typischerweise mehrere Schritte unterscheidbar. Der zeitliche Abstand, mit dem diese Schritte ausgeführt werden, kann entsprechend der Verkehrssituation variieren: Zum Beispiel muss ein Fahrzeug nach dem Überholen auf einer schmalen Landstraße möglichst schnell wieder auf die ursprüngliche Spur einscheren, um eine Gefährdung durch Gegenverkehr zu vermeiden. Umgekehrt ist es auf einer mehrspurigen Straße sinnvoll, erst wieder einzuscheren, wenn der Abstand zum überholten Fahrzeug ausreichend groß ist. Bei einer automatischen Geradeausfahrt kann der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug vergrößert werden, wenn geringere Aufmerksamkeit des Fahrers detektiert wird. Beim automatischen Einparken kann der minimale Abstand zu einem Hindernis in schlecht überwachten Bereichen größer gewählt werden, um eine Kollision zu vermeiden.
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In einer Ausbildung der Erfindung werden die erfassten Daten zumindest teilweise nichtflüchtig gespeichert und die Steuerungsparameter werden ferner in Abhängigkeit von nichtflüchtig gespeicherten Daten erzeugt. Dies erlaubt in vorteilhafter Weise die langfristige Adaption der automatischen Steuerung. Auf diese Weise können Bereiche identifiziert werden, die vom jeweiligen Fahrer typischerweise mehr oder weniger aufmerksam überwacht werden, und dies kann bei der Erzeugung der Steuerungsparameter berücksichtigt werden. Neigt ein Fahrer beispielsweise dazu, die Nebenfahrspur nur unzureichend zu beobachten, so kann ein Spurwechsel nach Möglichkeit vermieden werden oder es können verstärkt Warnmeldungen ausgegeben werden, um den Fahrer zur Überwachung der entsprechenden Bereiche aufzufordern.
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Ferner können auch Daten über die Umgebung gespeichert werden, das heißt, es können zum Beispiel häufig gefahrene, gut bekannte Strecken identifiziert werden, auf denen der Fahrer kritische Bereiche schneller erfassen kann als auf unbekannten Strecken. Außerdem können beispielsweise kritische Bereiche durch das Verhalten des Fahrers identifiziert werden: Wenn der Fahrer sich häufig einem bestimmten Bereich zuwendet, wenn er beispielsweise häufig den Verkehr auf der Nebenfahrspur überprüft, dann kann dieser Bereich als besonders wichtig gewertet werden.
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In einer Ausbildung der Erfindung wird bei der automatischen Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs ein Überholvorgang, ein Abbiegevorgang oder ein Parkvorgang durchgeführt. Diese Aufgaben gehören zu häufigen Situationen im Alltag vieler Fahrer. Gleichzeitig können gerade solche Manöver etwa in dichtem Verkehr, hoher Fahrtgeschwindigkeit oder bei Unaufmerksamkeit des Fahrers leicht zu Unfällen führen. Daher wird durch die automatische Ausführung solcher Manöver in Abhängigkeit von der Aufmerksamkeit der Fahrer vorteilhafterweise entlastet und die Fahrsicherheit erhöht.
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Das eingangs genannte System umfasst ein Fahrzeugs mit zumindest einer Erfassungseinheit und einer Steuereinheit. Das erfindungsgemäßes System ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Erfassungseinheit Daten über die Aufmerksamkeit des Fahrers des Fahrzeugs erfassbar sind und mittels der Steuereinheit des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den erfassten Daten Steuerungsparameter erzeugbar sind, welche die Bewegung des Fahrzeugs während der automatischen Steuerung parametrisieren. Mittels der Steuereinheit sind in Abhängigkeit von den Steuerungsparametern Steuersignale so erzeugbar, dass die automatische Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs ausgeführt wird. Das erfindungsgemäße System ist insbesondere ausgebildet, das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zu implementieren. Das System weist somit dieselben Vorteile auf wie das erfindungsgemäße Verfahren.
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In einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Systems sind mittels der Erfassungseinheit die Position und Orientierung der Augen des Fahrers und/oder physiologische Eigenschaften des Fahrers erfassbar. Hierdurch kann vorteilhafterweise die Aufmerksamkeit des Fahrers und die Aufmerksamkeitsrichtung – in diesem Fall gleichgesetzt mit der Blickrichtung – des Fahrers bestimmt werden. Die Erfassungseinheit kann in diesem Fall eine Kamera umfassen und die Blickrichtung des Fahrers verfolgen. Eine solche Kamera kann auch Daten liefern, anhand derer zum Beispiel die Frequenz des Lidschlags des Fahrers gemessen wird. Diese Eigenschaft des Fahrers kann einen Hinweis darauf geben, ob der Fahrer müde und daher weniger aufmerksam ist. Ferner kann die Erfassungseinheit zum Beispiel einen Sensor am Lenkrad oder am Handgelenk des Fahrers umfassen, mit dessen Hilfe die Pulsfrequenz des Fahrers gemessen wird. Auch dieser Wert kann einen Hinweis auf die etwaige Müdigkeit des Fahrers liefern.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Zeichnungen im Detail erläutert.
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1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems, welches das erfindungsgemäße Verfahren implementiert und
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2 zeigt schematisch den Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Verkehrssituation.
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Mit Bezug zu den 1 und 2 wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems erläutert, welches das erfindungsgemäße Verfahren implementiert.
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Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems umfasst ein Fahrzeug 1 mit einer Erfassungseinheit 2 und einer Steuereinheit 3. Die Steuereinheit umfasst ein Fahrerassistenzsystem 10 und eine Speichereinheit 11. Ferner umfasst das System Mittel zur Steuerung des Fahrzeugs 1, eine Bremse 12, einen Antrieb 13 und eine Lenkung 14, sowie eine Ausgabeeinheit 15, die alle über einen Datenbus des Fahrzeugs mit der Steuereinheit 3 gekoppelt sind. Das System führt eine automatische Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs 1 durch, wobei diese Steuerung eine Funktion des Fahrerassistenzsystems 10 ist und durch Steuerungsparameter parametrisiert wird. Die Steuerungsparameter umfassen insbesondere physikalische Zielgrößen, die den zu erreichenden Ablauf der Bewegung des Fahrzeugs 1 definieren und die vom Fahrerassistenzsystem 10 erzeugt werden. Insbesondere sind dies Richtungen und Beträge von räumlichen Abständen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen sowie zeitliche Abstände. Während der Bewegung verändern sich diese Steuerungsparameter kontinuierlich und werden durch das Fahrerassistenzsystem 10 ständig neu angepasst. In Abhängigkeit von den Steuerungsparametern werden anschließend die Steuersignale so erzeugt, dass die durch die Steuerungsparameter festgelegten Zielgrößen erreicht werden bzw. dass durch sie definierte Bewegungsablauf durchgeführt wird.
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Die Erfassungseinheit 2 umfasst hier eine Kamera 2, die den Kopf des Fahrers 4 erfasst. Aus den von der Kamera 2 erfassten Bilddaten wird die Blickrichtung des Fahrers 4 bestimmt. Ferner erfasst die Erfassungseinheit 2 auch Daten über die Umgebung des Fahrzeugs 1, insbesondere Position und Geschwindigkeit anderer Fahrzeuge 9. Auch die Art der Straße, also beispielsweise die Typen „Autobahn“, „Ortschaft“ und „Landstraße“, wird erfasst. Diese Daten werden an die Steuereinheit 3 übertragen. Das Fahrerassistenzsystem 10 erzeugt die Steuerungsparameter zur Durchführung der automatischen Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs 1 in Abhängigkeit von diesen Daten. Die erfassten Daten werden mittels der Speichereinheit 11 nichtflüchtig gespeichert, um die Steuerungsparameter auch in Abhängigkeit von dem Verhalten des Fahrers 4 in der Vergangenheit zu erzeugen. Die Steuereinheit 3 erzeugt schließlich Steuersignale, die an andere Einrichtungen 12 bis 15 des Fahrzeugs 1 übertragen werden und anhand derer die Fahrerassistenzfunktion durchgeführt wird. Dabei wird mittels der Bremse 12 und des Antriebs 13 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 geregelt, die Lenkung 14 erlaubt eine Führung des Fahrzeugs 1 auf einer vorgegebenen Trajektorie und mittels der Ausgabeeinheit 15 werden Meldungen als Teil der Fahrerassistenzfunktion ausgegeben. Die Ausgabeeinheit 15 ist hier ein Head-up-Display 15, bei dem eine Anzeige in das Sichtfeld des Fahrers 4 projiziert wird.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Erfassungseinheit 2 einen Sensor zur Messung der Pulsfrequenz des Fahrers 4. Anhand dieses Wertes wird die Müdigkeit des Fahrers und damit eine eingeschränkte Aufmerksamkeit erkannt.
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Mit Bezug zu 2 wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Verkehrssituation erläutert.
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Das Fahrzeug 1 befindet sich auf der Fahrspur 16, z.B. einer zweispurigen Autobahn, hinter dem vorausfahrenden Fahrzeug 9. Das Fahrzeug 1 umfasst das oben beschriebene Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems mit der Kamera 2, welche die Position und die Richtung des Kopfes des Fahrers erfasst und daraus seine Blickrichtung ermittelt. Im Umfeld des Fahrzeugs 1 sind mehrere räumliche Bereiche 5 bis 8 definiert: Vor dem Fahrzeug 1 auf der Fahrspur 16 befindet sich der Bereich 5, schräg vor dem Fahrzeug 1 auf der Nebenfahrspur 17 befindet sich der Bereich 6, neben dem Fahrzeug 1 auf der Nebenfahrspur 17 der Bereich 7 und hinter dem Fahrzeug 1 auf der eigenen Fahrspur 16 der Bereich 8. Anhand der Blickrichtung des Fahrers 4 wird ermittelt, welche der räumlichen Bereiche 5 bis 8 der Fahrer 4 einsehen und überwachen kann.
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Erkennt das Fahrerassistenzsystem 10, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 die des vorausfahrenden Fahrzeugs 9 um einen bestimmten Schwellenwert übersteigt, so wird ein automatischer Überholvorgang eingeleitet. Dazu soll das Fahrzeug 1 auf die Nebenspur 17 gesteuert werden, dort am anderen Fahrzeug 9 vorbeigeführt werden und zurück auf die Fahrspur 16 gesteuert werden. Das Fahrerassistenzsystem erzeugt dazu Steuerungsparameter, die zum Beispiel einen Mindestabstand zum anderen Fahrzeug 9 vor und nach dem Überholvorgang, eine Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 und die für den gesamten Überholvorgang vorgesehene Zeit umfassen. Mittels der Sensorik des Fahrzeugs 1 wird automatisch überprüft, ob der Wechsel von der derzeitigen Fahrspur 16 zur Nebenfahrspur 17 sicher ist. Dazu wird von hinten herannahender Verkehr erfasst sowie der räumliche Bereich 7 neben dem Fahrzeug 1 auf Hindernisse überprüft.
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Bevor der Spurwechsel durch die automatische Steuerung durchgeführt wird, wird sichergestellt, dass der Fahrer 4 die kritischen Bereiche auch selbst überwacht, um im Falle einer plötzlichen Änderung der Situation angemessen reagieren zu können. Dazu wird die von der Kamera 2 erfasst Blickrichtung des Fahrers 4 mit den räumlichen Bereichen 5 bis 8 in der Umgebung des Fahrzeugs 1 abgeglichen. Wird dabei detektiert, dass der Fahrer 4 den Bereich 7 neben dem Fahrzeug 1 nicht optimal überwacht, so werden die Steuerungsparameter entsprechend angepasst: Die Ausgabeeinheit 15 – hier das Head-up-Display 15 – zeigt eine Warnmeldung an, die den Fahrer dazu anhält, den seitlichen Bereich 7 zu überwachen. Ferner wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 quer zur Fahrtrichtung, das heißt die Geschwindigkeit des Spurwechsels, gering gewählt, um dem Fahrer Zeit zur Überwachung des Bereichs 7 zu geben. Werden alle kritischen Bereiche 5 bis 8 ausreichend gut überwacht, so wird das Fahrzeug durch eine automatische Steuerung von Bremse 12 und Antrieb 13 sowie mittels der Lenkung 14 auf die Nebenfahrspur 17 gesteuert.
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Das Fahrzeug 1 wird nun am zu überholenden Fahrzeug 9 vorbeigeführt. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 hängt hierbei von der Aufmerksamkeit des Fahrers 4 ab: Je höher die Aufmerksamkeit bewertet wird, desto höher wird die Geschwindigkeit gewählt, da der Fahrer 4 schneller auf Gefahrensituationen reagieren kann. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 bestimmt wesentlich die Dauer des Überholvorgangs und hängt daher vom Typ der Straße ab: Auf einer Autobahn, auf der nicht mit Gegenverkehr zu rechnen ist, kann das Fahrzeug 1 gefahrlos länger auf der Nebenfahrspur 17 fahren als auf einer Landstraße, bei der auf der Nebenfahrspur 17 Gegenverkehr auftauchen kann. Dementsprechend muss die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Fahrzeug 1 und dem anderen Fahrzeug 9 auf der Landstraße größer sein als auf der Autobahn.
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Nachdem das Fahrzeug 1 einen ausreichen großen Abstand vom anderen Fahrzeug 9 erreicht hat, wird es wieder auf die ursprüngliche Fahrspur 16 zurückgeführt. Auch bei diesem Spurwechsel wird zunächst sichergestellt, dass der Fahrer 4 selbst die kritischen Bereiche um das Fahrzeug 1 herum überwacht, um nötigenfalls eingreifen zu können. Die Bewegungsparameter für das Einscheren auf der Fahrspur 16 werden entsprechend der hierbei detektierten Aufmerksamkeit des Fahrers gewählt, etwa die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 in Fahrtrichtung, der Abstand zum anderen Fahrzeug 9 und die seitliche Beschleunigung beim Einschervorgang.
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Ist der Fahrer 4 nicht ausreichend oder nicht dauerhaft aufmerksam, so werden nur einzelne Schritte dieses Überholmanövers automatisch durchgeführt, beispielsweise wird nach dem Ausscheren auf die Nebenfahrspur 17 abgebrochen. Ferner kann der zeitliche Abstand der Schritte des Fahrmanövers angepasst werden, etwa zwischen Vorbeifahren und Wiedereinscheren, um dem Fahrer 4 Zeit zu geben, die kritischen Bereiche 5 bis 8 um das Fahrzeug herum zu überwachen.
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Die von der Erfassungseinheit 2 erfassten Daten werden außerdem mittels der Speichereinheit 11 nichtflüchtig gespeichert. Auf diese Weise werden Verhaltensmuster des Fahrers 4 ermittelt, beispielsweise eine Neigung, den Bereich 7 neben dem Fahrzeug 1 nicht optimal zu überwachen. Bei Fahrmanövern, die eine Überwachung dieses Bereichs 7 erfordern, werden die Steuerungsparameter so erzeugt, dass eine besondere Warnmeldung im Head-up-Display 15 angezeigt wird, um den Fahrer zum Blick zur Seite aufzufordern. Ferner erfolgt in diesem Fall das Ausscheren des Fahrzeugs mit geringer Geschwindigkeit und großem Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug 9.
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Analog dazu steuert das Fahrerassistenzsystem 10 das Fahrzeug 1 mittels einer automatischen Ein- und Ausparkfunktion: Aus der mittels der Kamera 2 erfassten Blickrichtung des Fahrers 4 wird bestimmt, ob der Fahrer 4 die Bereiche vor (5) und hinter (8) dem Fahrzeug 1 überwacht und etwaige Hindernisse wie das andere Fahrzeug 9 erfasst. Ferner muss sichergestellt werden, dass der Fahrer 4 beim Ausfahren aus einer Parklücke den herannahenden Verkehr auf den Fahrspuren 16 und 17 beachtet.
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Das Fahrerassistenzsystem 10 umfasst ferner eine Fahrerassistenzfunktion zur automatischen Geradeausfahrt. Hier muss im Wesentlichen der Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug 9 konstant gehalten werden, sowie das Fahrzeug 1 in der Fahrspur 16 geführt werden. Dabei muss sichergestellt werden, dass der Fahrer 4 des Fahrzeugs 1 primär den Bereich 5 in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 1 überwacht. Ferner soll der Fahrer 4 aber auch eine Übersicht über den ihn umgebenden Verkehr haben und dazu die Bereiche 8 hinter und 7 neben dem Fahrzeug 1 überwachen. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 wird höher gewählt, wenn der Fahrer 4 eine hohe Aufmerksamkeit zeigt und daher schnell reagieren kann. Umgekehrt wird der Abstand zu anderen Fahrzeugen 9 vergrößert, wenn der Fahrer 4 weniger aufmerksam ist und den vor dem Fahrzeug 1 liegenden Bereich 5 nicht optimal überwacht.
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Bei einer automatischen Steuerung des Fahrzeugs 1 bei einem Abbiegevorgang wird besonders die Aufmerksamkeit des Fahrers 4 in seitlichen Bereichen überprüft, beim Rechtsabbiegen zum Beispiel die seitlich links neben dem Fahrzeug 1 befindlichen Bereiche 6 und 7, sowie der vor dem Fahrzeug 1 liegende Bereich 5. Abhängig davon, wie gut der Fahrer die genannten Bereiche 5 bis 7 überwacht, wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beim Abbiegen angepasst, um dem Fahrer 4 im Falle eines unerwartet herannahenden anderen Fahrzeugs 9 Zeit zur Reaktion zu geben. Ferner kann die zeitliche Verzögerung zwischen dem Abbremsen des Fahrzeugs 1 vor der Abbiegung und dem Einfahren in die Kreuzung länger gewählt werden, um einem weniger aufmerksamen Fahrer 4 die Gelegenheit zum Umsehen zu geben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Erfassungseinheit; Kamera
- 3
- Steuereinheit
- 4
- Fahrer
- 5; 6; 7; 8
- Räumliche Bereiche
- 9
- Anderes Fahrzeug
- 10
- Fahrerassistenzsystem
- 11
- Speichereinheit
- 12
- Bremse
- 13
- Lenkung
- 14
- Ausgabeeinheit
- 15
- Fahrspur
- 16
- Nebenfahrspur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1900589 A2 [0004]
- DE 10039795 A1 [0005]
- DE 4338244 A1 [0006]
- DE 102008040149 A1 [0007]
