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Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug, das zumindest aktive Querführungseingriffe (insbesondere Lenkeingriffe) durchführt.
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Derartige Systeme sind beispielsweise im Rahmen von Spurwechsel-Assistenten und/oder von haptischen Spurverlassenswarn- oder Spurverlassensverhinderungs-Systemen bereits vielfach bekannt.
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Weiterhin ist von den Serienfahrzeugen der Anmelderin mit dem System „ACC, Aktive Geschwindigkeitsregelung mit Stop&Go Funktion und mit Stauassistent” ein Lenk-Assistent bekannt, der nur bei aktiviertem Längsführungssystem und nach zusätzlicher Betätigung einer gesonderten Lenk-Assistent-Taste einschaltbar ist.
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Weiterhin sind grundsätzlich Fahrerassistenzsysteme mit Hands-On-Überwachungen und Hands-On-Aufforderungen in fest vorgegebenen Zeitabständen bekannt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, Fahrerassistenzsysteme eingangs genannter Art insbesondere im Hinblick auf eine leichtere Handhabbarkeit, auf eine bessere Übersichtlichkeit und auf ein höheres und vorausschauenderes Unterstützungsniveau zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale Patentanspruchs 1 gelöst. Abhängige Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem ist durch eine geschwindigkeitsabhängige kapazitiven Hand-On-Überwachung gekennzeichnet. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem abhängig von einer geschwindigkeitsabhängigen kapazitiven Hand-On-Überwachung aktivierbar bzw. deaktivierbar.
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Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem führt in einem Kraftfahrzeug zumindest aktive Querführungseingriffe (insbesondere Lenkeingriffe) durch, ist entkoppelt von der Aktivierung eines Längsregelsystems aktivierbar, kann aber sowohl mit als auch ohne Längsregelung aktiv sein, und umfasst sowohl eine Stauassistent-Teilfunktion (STA) als auch eine Spurführungsassistent-Teilfunktion (ALC), wobei die beiden Teilfunktionen gemeinsam durch eine einzige Ein-/Austaste (STA/ALC) aktivierbar und deaktivierbar sind.
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Die einzige gemeinsame Taste ist vorzugsweise in einem Multifunktionslenkrad in der Nähe von Bedienelementen eines Längsführungssystems angebracht. Durch die einzige gemeinsame Taste kann optional auch automatisch eine Längsregelung zuschaltbar sein, wenn hierzu entsprechende Voreinstellungen systemseitig oder fahrerseitig durchgeführt wurden.
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Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem ein Anzeigekonzept, das vorzugsweise innerhalb bzw. am selben Ort des Anzeigebereichs eines Längsführungssystems liegt. Das erfindungsgemäße Anzeigekonzept stellt eine Vielzahl von Zuständen dar, auf die im Ausführungsbeispiel weiter unten im Detail eingegangen wird.
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Wenn das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem [aktiv] ist, können optional damit automatisch weitere Sicherheitssysteme eingeschaltet werden, ohne dass der Fahrer diese manuell vorwählen muss. Mögliche koppelbare Sicherheitssysteme sind z. B. eine Seitenkollisionswarnung, eine Spurverlassenswarnung oder eine Fußgängerwarnung.
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Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem „STA/ALC” ist insbesondere auch durch eine spezielle Kombination der Teilfunktionen „Spurführungsassistent” (mit der Kurzbezeichnung ALC für „Active Lane Control”) und „Stauassistent” (mit der Kurzbezeichnung STA) gekennzeichnet.
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Im Folgenden werden die wesentlichen Aspekte der beiden alternativen Teilfunktionen des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems erläutert:
Die Stauassistent-Teilfunktion (STA) ist aktivierbar, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb einer vorgegebenen unteren Regel-Geschwindigkeitsschwelle (z. B. 70 km/h) liegt und gleichzeitig ein vorausfahrendes Fahrzeug erkannt wird, das gegebenenfalls auch als Zielobjekt für eine längsgeregelte Folgefahrt im Falle einer zusätzlichen Längsregelung dienen kann. Die Stauassistent-Teilfunktion (STA) nimmt korrigierende Lenkeingriffe in Richtung des vorausfahrenden Fahrzeugs in Form einer quergeregelten Folgefahrt vor.
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Vorzugsweise ist mit der Stauassistent-Teilfunktion (STA) ein Sicherheitssystem zur haptischen (Lenkradvibration oder Gegenlenken) Seitenkollisionsverhinderung zwangsgekoppelt, wodurch insbesondere die Gefahrensituation berücksichtigt wird, die bei einem Fahrspurwechsel des vorausfahrenden Fahrzeugs ohne Fahrspurerkennung auftreten kann.
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Die Spurführungsassistent-Teilfunktion (ALC) ist aktivierbar, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb der vorgegebenen unteren Regel-Geschwindigkeitsschwelle (z. B. 70 km/h) liegt und gleichzeitig kein vorausfahrendes Fahrzeug erkannt wird oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb der vorgegebenen unteren Regel-Geschwindigkeitsschwelle liegt (unabhängig von einem vorausfahrenden Fahrzeug). Die Spurführungsassistent-Teilfunktion (ALC) führt korrigierende Lenkeingriffe in Richtung der Fahrspurmitte durch.
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Vorzugsweise ist die Spurführungsassistent-Teilfunktion (ALC) derart ausgestaltet, dass sie sich für eine vorgegebene kurze Zeitspanne optional in Form einer zeitlich begrenzten Spurerkennungsüberbrückung an einem vorausfahrenden Fahrzeug orientiert, wenn während ihres aktiven Betriebs keine Fahrspurerkennung möglich ist und ein (neues) vorausfahrendes Fahrzeug erkannt wird. Der Spurführungsassistent orientiert sich also vorrangig an vorhandenen Fahrspurmarkierungen, kann aber bei fehlender oder unzuverlässiger Fahrspurerkennung kurzzeitig eine Spurmittenführung über eine Orientierung an einem vorausfahrenden Fahrzeug überbrücken, sofern nicht durch eine neue querführungsbezogene Folgefahrt ohnehin auf den Stauassistenten übergegangen wird.
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Die erfindungsgemäße Hands-On-Überwachung wird vorzugsweise im Zusammenhang mit den oben beschriebenen kombinierten Stau- und Spurführungsassistent-Teilfunktionen angewendet.
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Mittels eines kapazitiven Sensors wird erkannt, wenn der Fahrer keine Hand am Lenkrad hat (Hands-Off-Erkennung = Loslasserkennung bei Hands-On-Überprüfung). Eine Hands-On-Überprüfung wird aber vorzugsweise nur oberhalb einer unteren vergleichsweise sehr niedrigen Geschwindigkeitsschwelle (z. B. 10 km/h) vorgenommen. Unterhalb dieser Geschwindigkeitsschwelle bleibt das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem aktiv, auch wenn das Lenkrad losgelassen wurde. Wird bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb dieser unteren Geschwindigkeitsschwelle erkannt, dass das Lenkrad losgelassen wurde, wird eine Aufforderung zur (Wieder-)Berührung des Lenkrades und/oder eine Aufforderung zur Übernahme der Fahrzeugführung (allein durch den Fahrer) grundsätzlich in mindestens einem fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Zeitabstand zum Loslasszeitpunkt ausgegeben.
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Vorzugsweise wird nach dem Loslasszeitpunkt eine Aufforderung zur (Wieder-) Berührung des Lenkrades (HOR) in einem vergleichsweise kurzen fest vorgegebenen Zeitabstand (z. B. 2 s) zum Loslasszeitpunkt ausgegeben. Dieser kurze Zeitabstand kann alternativ auch fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig variabel vorgegeben werden. Wird danach das Lenkrad weiterhin nicht berührt, wird eine Aufforderung zur Übernahme der Fahrzeugführung (TOR) nach einem im Vergleich zu dem kurzen Zeitabstand längeren Zeitabstand (z. B. 10 s < t < 30 s) ausgegeben.
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Insbesondere dieser längere Zeitabstand wird grundsätzlich, zumindest in einem definierten unteren oder mittleren Geschwindigkeitsbereich (10 hm/h < v < 30 km/h), mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit kürzer (z. B. 30 > t > 20 s) vorgegeben.
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Der geschwindigkeitsabhängige vorgegebene längere Zeitabstand ist in einer Weiterbildung oberhalb einer definierten oberen Geschwindigkeitsschwelle (z. B. 30 km/h) konstant (z. B. 10 s), aber länger als der fest vorgegebene kürzere Zeitabstand, und nimmt also mit weiter zunehmender Geschwindigkeit aus Sicherheitsgründen nicht weiter ab.
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Hierzu ist weiter unten ein Ausführungsbeispiel genannt. Diese Hands-On-Überwachung ist zwar als eigenständige Idee auch für andere Fahrerassistenzsysteme, aber besonders bevorzugt für das oben beschriebene Fahrerassistenzsystem, das zumindest die beiden genannten querführungsbezogenen Teilfunktionen umfasst, anwendbar.
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Vorzugsweise verwendete Sensorik und Aktuatorik:
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– Videokamera mit Fahrspur- & Objekterkennung.
– Frontradar mit Objekterkennung und Objektfusion (Frontraum).
– Seitenradare mit Objekterkennung für den Seitenbereich.
– Hands-Off-Detection-Sensor im Lenkrad (HOD) nur für STA/ALC.
– Fahrzustandsgrößen (Lenkwinkel, Geschwindigkeit, Gierrate, ...).
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– Korrigierender Lenkeingriff via EPS.
– Anzeige-Bedien-Konzept (ABK): Optische & akustische Hinweise mittels Kombi-Instrument und optionalem Head-Up Display (HUD).
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Übersicht Steuerungsfunktionen – STA/ALC – Allgemeine Funktionsbeschreibung
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Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem „STA/ALC” ist ein Querführungssystem, das dem Fahrer mittels korrigierender Lenkeingriffe bei seinen Fahraufgaben unterstützt.
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Die Betriebszustände des Systems STA/ALC sind: [off], [standby] oder [aktiv].
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STA/ALC kann oberhalb einer definierten Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle (z. B. etwa 70 km/h) nur dann in den Zustand [aktiv] wechseln, wenn vor dem eigenen Fahrzeug eine geeignete Fahrspur erkannt wird. Unterhalb der definierten Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle (z. B. etwa 70 km/h) kann die Funktion auch dann [aktiv] gehen, wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug innerhalb des eigenen Fahrschlauchs erkannt wird und der Kurswunsch des Fahrers somit zum aktuellen Kursverlauf des Vorderfahrzeugs passt. Bei Unter- oder Überschreiten der definierten Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle findet (vorzugsweise unter Berücksichtigung einer Hysterese) ein automatischer Wechsel der Aktivierungsbedingung und der damit verbundene Systemzustand statt.
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Die Funktion STA/ALC ist als unterstützendes System ausgeführt, das den Fahrer nicht von der Fahrerverantwortung entbindet, aber ihn insbesondere bei monotonen und eintönigen Verkehrssituationen pro-aktiv von aufzubringenden Kräften am Lenkrad entlasten soll. Bei aktivem System genügt eine Lenkrad-Berührung, ein Mitlenken mittels Lenkkraft ist nicht erforderlich.
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Vom Fahrer wird hierbei über die oben bereits genannte Hands-On-Überwachung gefordert, dass er im Wesentlichen dauerhaft mindestens eine Hand am Lenkrad behält. Dies wird mittels des bereits erwähnten im Lenkrad verbauten kapazitiven Hands-Off-Detection-Sensors überprüft. Lässt der Fahrer das Lenkrad los, fordert ihn die Funktion nach kurzer Zeitdauer zunächst unmittelbar dazu auf, das Lenkrad erneut zu umfassen. Bei länger anhaltendem Hands-Off-Zustand wechselt die Funktion mit einem deutlichen optischen und akustischen Hinweis in den Systemzustand [standby]. Die Zeitdauer für die Hands-Off-Überprüfung ist (wie bereits oben erwähnt) abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit (Details siehe Ausführungsbeispiel zur Hands-On-Überwachung).
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Das System sieht eine für den Fahrer nachvollziehbar gehaltene einfache Korrekturzielauswahl vor.
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Um die Sicherheit der Funktion während automatischer aktiver Korrekturhandlungen zu steigern, werden bei aktiviertem STA/ALC vorzugsweise automatisch zusätzliche Sicherheitssystemen, wie z. B. „präventiver Fußgängerschutz”, Spurverlassenswarnung oder Seitenkollisionsschutz, mitaktiviert. Falls eine dieser Funktionen nicht aktiv gehen kann, erfolgt gegebenenfalls eine Deaktivierung von beiden Teilfunktionen (STA und ALC) in den Zustand [standby]. Die automatische Zuschaltung von Sicherheitssystemen kann beispielsweise durch eine Vorauswahl in einem Menü eines Fahrzeugcomputers (z. B. iDrive von BMW) durch den Fahrer vorgegeben werden.
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Der Hauptteil der Funktionslogik der Querführung ist vorzugsweise in einem eigenen elektronischen Fahrerassistenz-Sonderausstattungs-Steuergerät (SA-Steuergerät) umgesetzt, wobei Teilumfänge auch in anderen Steuergeräten integriert sein können.
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Ein Großteil der Daten für die Funktion werden von einer an sich bekannten Videokamera geliefert, in der bereits Algorithmen zur Fahrspur- und Objekterkennung ablaufen.
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Unter Einbeziehung insbesondere der folgenden Parameter wird im SA-Steuergerät eine Solltrajektorie berechnet:
- – Querabstand zwischen dem eigenen Fahrzeug (EGO) und der linker bzw. rechter Fahrspurbegrenzung (falls erkennbar) oder der Mitte des vorausfahrenden Fahrzeugs (falls erkennbar) (Querablage) und/oder
- – Winkel zwischen der Längsachse des EGO-Fahrzeugs und einer erkannten Spurbegrenzung (falls erkennbar) (Headingwinkel) und/oder
- – Kurvenkrümmung der erkannten Fahrspur (falls erkennbar) und/oder
- – Lage und Bewegungshistorie des vorausfahrenden Fahrzeugs (ZO), in Bezug zum EGO-Fahrzeug (falls vorhanden).
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Fahrdynamikdaten wie z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Raddrehzahlen, Gierrate, Lenkwinkel, Querbeschleunigung, Längsbeschleunigung etc. werden vom restlichen Fahrzeug-Gesamtverbund über an sich bekannte Datenbussysteme von anderen Steuergeräten zur Verfügung gestellt.
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Generelles Wirkprinzip STA/ALC:
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Weicht der momentane Fahrzeugkurs von der Solltrajektorie zu stark ab, wird eine Lenkkorrektur eingeleitet.
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Funktionslogik in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit:
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Die Berechnung der Solltrajektorie bzw. der notwendigen Lenkkorrekturen ergibt sich in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit wie folgt:
- • Unterer Geschwindigkeitsbereich, z. B. 0 bis 70 km/h:
– Vorrangige Verwendung von Vorderfahrzeugposition bzw. Bewegungshistorie des Vorderfahrzeugs zur Bestimmung geeigneter Lenkkorrekturen.
– Berücksichtigung von erkannten Fahrspurmarkierungen zur Vermeidung ungewünschter Lenkkorrekturen in Richtung Spurverlassen.
– Korrigierende Lenkeingriffe in Richtung der Fahrspurmitte, sofern kein Vorderfahrzeug erkannt ist.
- • Mittlerer Geschwindigkeitsbereich, z. B. 70 bis 130 km/h:
– Lenkkorrekturen in Richtung der Fahrspurmitte.
– zeitlich begrenzte Überbrückung nicht erkannter Fahrspurmarkierungen durch Abschätzung des Fahrspurverlaufs anhand eines vorausfahrenden Fahrzeugs.
- • Oberer Geschwindigkeitsbereich, z. B. 130 bis 210 km/h:
– Lenkkorrekturen in Richtung der Fahrspurmitte.
– Keine Abschätzung des Fahrspurverlaufs mittels eines vorausfahrenden Fahrzeugs aufgrund angenommener erhöhter Betriebsgefahr oberhalb der Richtgeschwindigkeit.
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Die vorrangige Verwendung des Vorderfahrzeugs als Korrekturziel im ersten Geschwindigkeitsbereich ergibt sich aus der eingeschränkten Verfügbarkeit heutiger Fahrspurerkennungen in Situationen mit eingeschränkter Sichtweite im Frontbereich.
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Speziell in Stausituationen und Situationen mit zähem Verkehrsfluss treten häufig sehr geringe Folgeabstände (< 10 m) durch dichtes Auffahren und zusätzlich häufige anteilige Überdeckungen von vorausliegenden Fahrspuren durch versetztes Fahren auf. Die Folge ist eine häufige Nicht-Erkennung von Fahrspuren. Zur Erhöhung der Robustheit gegen häufige Spur-Fehlerkennungen wird die Position des Vorderfahrzeugs in diesen Situationen als primäres Korrekturziel gewählt. Die Fahrspuren dienen – sofern erkannt – jedoch als seitliche Begrenzung des von STA antizipierten Kurswunsches des Fahrers. Die Grenze des Übergangs zwischen stauähnlichen Situationen und fließendem Verkehr mit höheren Vorausschauweiten wird auf Basis empirischer Ermittlungen angenommen. Um eine aus Fahrersicht geeignete Robustheit bei wechselnder Fahrspurerkennung zu erzielen, wird zusätzlich zu dieser empirischen Geschwindigkeit eine Funktionstoleranz von 10 km/h gewählt. Neben der robusteren Trennung zwischen zäh fließendem Verkehr und einem normalen Verkehrsfluss wird hierdurch auch die Anzahl der Korrekturzielwechsel bei eingeschränkter Fahrspurverfügbarkeit im innerstädtischen Bereich deutlich reduziert. Die erlaubte Fahrgeschwindigkeit in innerstädtischen Bereichen ist auch bei 60 km/h statt 50 km/h möglich. Hierdurch ist ebenfalls ein Toleranzband notwendig.
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Um zu verhindern, dass zu schmale Fahrzeuge – wie z. B. Motorräder und Fahrräder – als Korrekturziel gewählt werden, wird die Objektklassifizierung und Mindestbreite des vorausfahrenden Objekts ausgewertet.
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Aktivierungsbedingungen:
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Wenn der Fahrer den für die beiden Teilfunktionen (STA/ALC) gemeinsam verwendeten An/Aus Schalter am Lenkrad betätigt, wechselt das System in den Systemzustand [standby].
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Damit die Querführungsunterstützung vom Systemzustand [standby] in die Betriebsart [aktiv] wechseln kann, können vorzugsweise folgende Voraussetzungen allein oder in beliebiger Kombination miteinander erfüllt sein:
- - Eine Fahrspurbegrenzung wird von der Kamera erkannt und von der Funktion als „gültig” gewertet.
- – Prüfkriterien sind unter anderem:
• Straßenkurvenradius > Mindestwert;
• Spurbreite innerhalb eines plausiblen Bereichs oder
• ein zur eigenen Bewegungsrichtung passendes vorausfahrendes Fahrzeug wird nur unterhalb der vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle (von z. B. 70 km/h) zur Funktionsaktivierung akzeptiert.
- – Mindestens eine Hand befindet sich am Lenkradkranz.
- – Optional sind definierte zusätzliche Sicherheitssysteme (wie z. B. pFGS und LCA-SKW) [aktiv] oder können von STA/ALC erfolgreich aktiviert werden.
- – Es liegen keine erkannten Fehler von Partnersteuergeräten bzw. der Umfeldsensorik, Sollwertgenerierung oder Aktuatorik vor.
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Sind obige Bedingungen erfüllt, wechselt die Funktion STA/ALC in den Zustand [aktiv] und führt die oben beschriebenen Lenkkorrekturen aus.
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Falls eine der Funktionsvoraussetzungen zur Querführungsassistenz temporär nicht erfüllt wird, wechselt die Funktion mit oder ohne Fahrerhinweis (siehe unten auch „stille Deaktivierung”) in den Zustand [standby]. Sobald alle Bedingungen erneut erfüllt sind, erfolgt eine automatische Reaktivierung der Lenkkorrekturen.
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Abschaltbedingungen:
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Die Querführungsunterstützung des Fahrers wird deaktiviert, wenn beispielsweise mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
- – Der Fahrer hat die Funktion über den An/Aus-Schalter ausgeschaltet.
- – Manuelle DSC Deaktivierung (DSC off) bzw. Deaktivierung eines elektronischen Steuergeräts, in dem auch Funktionsmodule des ALC/STA integriert sind).
- – Automatischer Bremseingriff und/oder Lenkeingriff eines Sicherheitssystems (z. B. iBrake-Anbremsung, pFGS-Eingriff oder LCA Eingriff).
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Die Querführungsunterstützung des Fahrers schaltet auf [standby], wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
- – Unterer Geschwindigkeitsbereich (z. B. 0 bis 70 km/h): Kein Vorderfahrzeug mehr erkannt und keine Spurmarkierung vorhanden.
- – Mittlerer Geschwindigkeitsbereich (z. B. 70 km/h < v < 130 km/h): Keine Spurmarkierung erkannt und kein Vorderfahrzeug vorhanden, um einen Fahrspurverlust temporär zu überbrücken.
- – Oberer Geschwindigkeitsbereich (z. B. v > 130 km/h): keine Spurmarkierung erkannt.
- – Die Mindest-Fahrspurbreite wird unterschritten. Querführungsunterstützung wird durch Spurwechselwarnung (LCA), DSC-Regeleingriffe, Über-/Untersteuererkennung, hohe Fahrerlenkmomente oder hohe Längsverzögerungen temporär unterbrochen.
- – Fahrer überschreitet die zulässige Hands-Off-Dauer.
- – Fahrer betätigt den Blinker.
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Wenn der Fahrer seine Hände vom Lenkrad nimmt, erfolgt nach vorgegebener Zeitdauer (z. B. ca. 2 Sekunden) ein Hands-On-Request (HOR) mittels eines optischen Hinweises im Kombi-Instrument (z. B. Lenkrad mit Handsymbol, siehe auch Ausführungsbeispiel zum Anzeige-Bedienkonzept, unten). Nimmt der Fahrer seine Hände nicht wieder ans Lenkrad, erfolgt nach einer geschwindigkeitsabhängigen Zeitdauer eine Übernahmeaufforderung bzw. ein Take-Over-Request (TOR) mittels eines optischen Hinweises (z. B. rot blinkendes Lenkrad mit Handsymbol im Kombi-Instrument oder im HUD inklusive einer akustischen Warnung).
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Anzeigen
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Die primäre Rückmeldung zum Status der Funktion STA/ALC erfolgt über das Kombiinstrument und – falls im Fahrzeug verbaut – zusätzlich über ein Head-Up Display (HUD).
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In allen Fällen, in denen die Querführung für den Fahrer unerwartet aus den Systemzuständen [aktiv] oder [standby] vollständig deaktiviert werden muss, erfolgt immer eine Übernahmeaufforderung an den Fahrer (TOR oder Check Control Meldung (CCM)).
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Wird die Funktion hingegen durch eine aktive Fahrerhandlung abgeschaltet (z. B. manuelle Deaktivierung von STA/ALC, manuelle DSC Deaktivierung, starkes Überlenken der Funktion), erfolgt eine für den Fahrer nachvollziehbare „stille” Deaktivierung.
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Die Erfindung bringt insbesondere folgende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik:
- – Ein höheres und vorausschauenderes Unterstützungsniveau mit einem quasi „lenkkraftfreien Fahren”.
- – Die Querführung kann unabhängig von der Längsführung erlebbar sein; kein Abschalten bei Bremsbetätigung, keine zwangsweise Kopplung an die Längsführung, wie beispielsweise an den aktiven Zustand eines Fahrgeschwindigkeitsregelsystems mit Abstandregelung (ACC).
- – aktive Rückmeldung der aktuellen Regelstrategie (Spur oder Vorderfahrzeug); verbesserte Unterstützung im Staubereich durch Orientierung am Vorderfahrzeug
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele zur Erfindung dargestellt.
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Es zeigt
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1 eine Übersicht zur allgemeinen Funktionsweise des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems bestehend aus der Kombination der beiden Teilfunktionen STA und ALC,
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2 ein Diagramm der zulässigen Hands-Off-Zeiten in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit zur erfindungsgemäßen Hands-On-Überwachung,
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3 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zum Anzeigekonzept des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems STA/ALC ohne Kopplung mit einem Längsführungssystem und
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4 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zum Anzeigekonzept des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems STA/ALC einschließlich Kopplung mit einem Längsführungssystem.
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In 1 ist schematisch ein Multifunktionslenkrad mit Tasten für verschiedene Funktionen gezeigt. Eine mögliche Anbringung der Ein/Austaste STA/ALC zur Aktivierung des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems ist links oben bezogen auf die Lenkrad-Mitte dargestellt. Dort befinden sich vorzugsweise auch weitere Bedienelemente für weitere Fahrerassistenzsysteme, wie z. B. ein Längsführungssystem.
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Folgende Komponenten, die an sich bekannt sind, werden verwendet, ohne sie hier näher darzustellen: Das Fahrzeug verfügt im Frontbereich über eine Stereo-Kamera und einen Fernbereichs-Radar. Der seitliche und hintere Bereich des Fahrzeugs wird durch vier Seitenradare abgedeckt. Über eine Stereo-Frontkamera werden andere Fahrzeuge, Spurmarkierungen und Fußgänger erkannt. Die detektierten Objekte werden anschließend mit dem Fernbereichs-Radar fusioniert und bestätigt. Durch vier Seitenradare erfolgt eine Erweiterung der Detektion auf den Seitenbereich, wodurch in kritischen Situationen eine Seitenkollisionswarnung ausgegeben werden kann. Alle Fahrerassistenzsysteme werden durch einen übergeordneten Koordinator überwacht und gesteuert, um einen geregelten Ablauf aller Längs- und Querführungssysteme untereinander zu gewährleisten. Darüber hinaus werden einige Sicherheitsfunktionen (DSC, LCA) automatisch mit dem Stauassistenten aktiviert, um die Fahrsicherheit bei Nutzung des Lenkassistenten weiter zu steigern. Die zentralen Komponenten der Systemarchitektur bilden beispielsweise ein Fahrerassistenz-Steuergerät SA und ein Bremssteuergerät DSC zusammen mit dem Steuergerät EPS der elektrischen Lenkung.
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In 1 werden die Funktionalitäten des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems genauer dargestellt:
- • ALC: Oberhalb von 70 km/h (vorgegebene untere Geschwindigkeitsschwelle) Unterstützung des Fahrers dabei, das eigene Fahrzeug EGO in der erkannten Fahrspur zu halten.
- • STA: Regelung unterhalb der vorgegebenen unteren Geschwindigkeitsschwelle (von hier 70 km/h) vorzugsweise auf ein Vorderfahrzeug ZO (vorzugsweise entsprechend der Zielobjektauswahl eines bekannten ACC-Systems für abstandsbezogene Längsführung), falls vorhanden; berücksichtigt wird aber auch der Verlauf von erkannten Fahrspuren (kein Überfahren) oder Randbebauungen (Zwangskopplung z. B. mit Seitenkollisionswarnung).
- • ALC: Bei wegfallendem Vorderfahrzeug ZO, Regelung auf Fahrspurmarkierungen.
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In 1 sind auch mögliche zugehörige Anzeigen dargestellt. Auf weitere Anzeigemöglichkeiten wird im Zusammenhang mit den 3 und 4 noch genauer eingegangen.
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Wie oben bereits erwähnt, wird vom Fahrer grundsätzlich gefordert, dass er im Wesentlichen dauerhaft mindestens eine Hand am Lenkrad behält. Dies wird mittels eines im Lenkrad verbauten kapazitiven Hands-Off-Detection-Sensors überprüft. Lässt der Fahrer das Lenkrad los, fordert ihn die Funktion nach kurzer Zeitdauer zunächst unmittelbar dazu auf, das Lenkrad erneut zu umfassen. Bei länger anhaltendem Hands-Off-Zustand wechselt die Funktion mit einem deutlichen optischen und akustischen Hinweis in den Systemzustand [standby]. Die Zeitdauer für die Hands-Off-Überprüfung ist abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit. In 2 sind besonders bevorzugte zulässige Hands-Off-Zeiten in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit v im Zusammenhang mit der oben bereits allgemein beschriebenen Hands-On-Überwachung dargestellt:
Für einen unteren Geschwindigkeitsbereich (z. B. für 0 < v < 10 km/h): keine Hands-On-Überwachung, kein HOR (=Aufforderung zur (Wieder-) Berührung des Lenkrades), kein TOR (=Aufforderung zur Übernahme der Fahrzeugführung durch den Fahrer bzw. Deaktivierung des Fahrerassistenzsystems).
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Für einen mittleren Geschwindigkeitsbereich (z. B. für 10 < v < 30 km/h): HOR nach einem fest vorgegebenen relativ kurzen Zeitabstand (z. B. 2 s) und zusätzlich mit zunehmender Geschwindigkeit v Reduzierung der maximal zulässigen Hands-Off-Zeit t für TOR von einem oberen Wert (z. B. von 30 s) auf einen unteren Wert (z. B. 20 s).
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Für einen oberen Geschwindigkeitsbereich (z. B. für v > 30 km/h: HOR weiterhin nach dem fest vorgegebenen Zeitabstand (hier 2 s) und zusätzlich maximal zulässigen Hands-Off-Zeit t für TOR bzw. geschwindigkeitsabhängiger längerer Zeitabstand bis TOR auf einen fest vorgegebenen Wert (z. B. 10 s), der jedenfalls länger als der relativ kurze Zeitabstand für HOR ist.
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HOR: Hands-On-Request = Aufforderung zur Lenkradberührung TOR: Take-Quer-Request = Aufforderung zur Übernahme der vollständigen Fahrzeugführung, beispielsweise inkl. akustischer Warnung und zeitgleicher Beendigung der Lenkkorrekturen (Deaktivierung bzw. [standby] STA/ALC).
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Der geschwindigkeitsabhängige längere Zeitabstand t muss über der Geschwindigkeit v keinen stetigen Verlauf haben, wie beim sprunghaften Übergang (von 20 s auf 10 s) vom mittleren Geschwindigkeitsbereich auf den oberen Geschwindigkeitsbereich, hier bei 30 km/h, dargestellt ist.
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Die geschwindigkeitsabhängige Hand-On-Überwachung kann als eigenständige Idee für beliebige Fahrerassistenzfunktionen oder als Weiterbildung der STA/ALC Fahrerassistenzfunktion verwendet werden.
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3 zeigt ein zu den Teilfunktionen STA und ALC passendes Anzeigekonzept. Das Anzeigenkonzept beinhaltet die nachfolgenden möglichen Funktionszustände:
- a. Erste Anzeige für den Standby-Betrieb [standby], wenn STA/ALC eingeschaltet ist: Es erscheint ein leicht angedeutetes (beispielsweise graues) Lenkrad-Symbol ohne oder mit nur leicht angedeuteten (beispielsweise grauen) Fahrspuren und ohne vorausfahrendes Fahrzeug und/oder
- b. Zweite Anzeige für korrigierende Lenkeingriffe in Richtung der Fahrspurmitte (ALC Eingriff): Es erscheint ein deutliches (beispielsweise grünes) Lenkrad-Symbol mit deutlichen (beispielsweise grünen) Fahrspuren und ohne vorausfahrendes Fahrzeug und/oder
- c. Dritte Anzeige für korrigierende Lenkeingriffe in Richtung des vorausfahrenden Fahrzeuges ohne erkannte Fahrspur: Es erscheint ein deutliches (beispielsweise grünes) Lenkrad-Symbol ohne oder mit nur leicht angedeuteten (beispielsweise grauen) Fahrspuren und gegebenenfalls mit vorausfahrendem Fahrzeug (c'), das vorzugsweise eine andere Erscheinung als das Zielobjekt einer Längsregelung aufweist und/oder
- d. Vierte Anzeige für korrigierende Lenkeingriffe in Richtung des vorausfahrenden Fahrzeugs bei erkannter Fahrspur: Es erscheint ein deutliches (beispielsweise grünes) Lenkrad-Symbol mit deutlichen (beispielsweise grünen) Fahrspuren und gegebenenfalls mit vorausfahrendem Fahrzeug (d'), das vorzugsweise eine andere Erscheinung als das Zielobjekt einer Längsregelung aufweist und/oder
- e. Fünfte Anzeige für ein Hands-On-Request (HOR): Es erscheint zumindest ein sehr deutliches Lenkrad-Symbol mit Hand-Symbol in einer erster optischen Warnstufe beispielsweise in oranger Farbe und/oder
- f. Sechste Anzeige für ein Take-Ovuer-Request (TOR): Es erscheint zumindest ein sehr deutliches Lenkrad-Symbol mit Hand-Symbol in einer zweiten optischen Warnstufe beispielsweise in roter Farbe und/oder vergrößert, vorzugsweise begleitet von einer akustischen oder haptischen Warnung.
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4 zeigt die Anzeigen aus 3 bei überlagerter längsführungsbezogener Folgefahrt durch ein aktiviertes zusätzliches Längsregelsystem, wie sie von dem abstandsbezogenen Längsregelsystem (ACC) in Fahrzeugen der Anmelderin an sich bekannt sind. Das Symbol eines vorausfahrenden Fahrzeugs gemäß c' und d' der 3 erhält in diesem Fall nach 4 eine andere Erscheinungsform (z. B. Wechsel von grau in farbig, von klein in groß usw.).
- a. Erste Anzeige für den Standby-Betrieb [standby] beider Systeme, wenn STA/ALC eingeschaltet ist: Es erscheint ein leicht angedeutetes (beispielsweise graues) Lenkrad-Symbol ohne oder mit nur leicht angedeuteten (beispielsweise grauen) Fahrspuren und überlagert das Standby-Symbol des Längsregelsystems und/oder
- b. Zweite Anzeige für korrigierende Lenkeingriffe in Richtung der Fahrspurmitte (ALC Eingriff): Es erscheint ein deutliches (beispielsweise grünes) Lenkrad-Symbol mit deutlichen (beispielsweise grünen) Fahrspuren und überlagert das Folgefahrt-Symbol des Längsregelsystems und/oder
- c. Dritte Anzeige für korrigierende Lenkeingriffe in Richtung des vorausfahrenden Fahrzeuges (STA) ohne erkannte Fahrspur: Es erscheint ein deutliches (beispielsweise grünes) Lenkrad-Symbol ohne oder mit nur leicht angedeuteten (beispielsweise grauen) Fahrspuren und überlagert das Folgefahrt-Symbol des Längsregelsystems. Im Fall c' unterscheidet sich das Symbol für ein vorausfahrendes Fahrzeug bei zusätzlich längsgeführter Folgefahrt zu dem Symbol bei allein quergeführter Folgefahrt (siehe c' in 3); in 4 erscheint das Symbol der längsgeführten Folgefahrt mit dem Pfeil-Symbol-Anteil des Symbols der allein quergeführten Folgefahrt gemäß 3 und/oder
- d. Vierte Anzeige für korrigierende Lenkeingriffe in Richtung des vorausfahrenden Fahrzeugs (STA) bei erkannter Fahrspur: Es erscheint ein deutliches (beispielsweise grünes) Lenkrad-Symbol mit deutlichen (beispielsweise grünen) Fahrspuren und überlagert das Folgefahrt-Symbol des Längsregelsystems. Im Fall d' unterscheidet sich das Symbol für ein vorausfahrendes Fahrzeug bei zusätzlich längsgeführter Folgefahrt zu dem Symbol bei allein quergeführter Folgefahrt (siehe d' in 3); in 4 erscheint das Symbol der längsgeführten Folgefahrt zusammen mit dem Pfeil-Symbol-Anteil des Symbols der allein quergeführten Folgefahrt gemäß 3 und/oder
- e. Fünfte Anzeige für ein Hands-On-Request (HOR): Es erscheint zumindest ein sehr deutliches Lenkrad-Symbol mit Hand-Symbol in einer erster optischen Warnstufe beispielsweise in oranger Farbe und/oder
- f. Sechste Anzeige für ein Take-Over-Request (TOR): Es erscheint zumindest ein sehr deutliches Lenkrad-Symbol mit Hand-Symbol in einer zweiten optischen Warnstufe beispielsweise in roter Farbe und/oder vergrößert, vorzugsweise begleitet von einer akustischen oder haptischen Warnung.
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Die unterschiedlichen Erscheinungsbilder des vorausfahrenden Fahrzeuges in den Fällen c' und d' von 3 und 4 kann beispielsweis die Größe, die Farbe, die Leuchtkraft und/oder ein Zusatzsymbol (wie der gezeigte Doppelpfeil) betreffen.
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Durch eine fahrerseitig, beispielsweise über ein Bedienmenü, vorgegebene Vorauswahl kann mit der Taste STA/ALC das Längsregelsystem auch automatisch zugeschaltet werden, so dass keine zusätzliche Taste zu betätigen ist, wenn eine längsführungsbezogene Folgefahrt zusätzlich zu den beiden anderen querführungsbezogenen Teilfunktionen STA und ALC gewünscht ist.
