DE102015216813A1

DE102015216813A1 - Kollisionsvermeidungssystem unter Verwendung eines Monitorings eines Fahrer-Auges während eines Gangwechsels

Info

Publication number: DE102015216813A1
Application number: DE102015216813.1A
Authority: DE
Inventors: Jose Cruz Salgado; Keyurkumar Nitinkumar Shah
Original assignee: Continental Automotive Systems Inc
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2016-04-21
Also published as: US20160107642A1; CN105523043A; CN105523043B

Abstract

Es wird ein Kollisionsvermeidungssystem bereitgestellt, welches ein Wahrnehmungssystem umfasst, um eine von einem Fahrer beabsichtigte Vorwärts- oder Rückwärts-Fahrtrichtung durch Bestimmung einer Kopf- und Augen-Position eines Fahrers zu bestimmen. Es wird eine Steuerung bereitgestellt, welche einen zuvor erfolgten Getriebegangwechsel in eine Vorwärts- oder Rückwärts-Richtung durch einen Fahrer berücksichtigt. Die Steuerung verhindert eine Bewegung des Fahrzeuges bei einem Konflikt mit der vom Fahrer beabsichtigten Fahrtrichtung und dem zuvor erfolgten Getriebegangwechsel durch den Fahrer.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Kollisionsvermeidungssysteme für Kraftfahrzeuge.
Hintergrund der Erfindung
In den Statistiken über Kraftfahrzeugunfälle gibt es viele Unfälle aufgrund von unbeabsichtigten Fahrtrichtungswechseln von Fahrzeugen. Häufig kommt es zu einer Fehlbedienung beim Gangwechseln durch den Fahrzeugführer hinsichtlich einer (Fahrt-)Richtung, in welche der Fahrzeugführer fahren möchte. Die Fehlbedienung findet oft beim anfänglichen Benutzen des Fahrzeuges statt. Ein Fahrzeugführer beabsichtigt oftmals, rückwärts zu fahren, legt jedoch irrtümlich den Vorwärtsgang ein. Eine irrtümliche Gangwahl wird weiter verstärkt durch einen in der Mittelkonsole, das heißt am Fahrzeugboden, angeordneten Gangwahlhebel, anstatt einer Anordnung an der Fahrzeuglenksäule. Bei Anordnung des Gangwahlhebels in der Mittelkonsole (am Fahrzeugboden) schaut der Fahrzeugführer oftmals nicht nach unten, um sich zu vergewissern, dass der richtige Getriebegang eingelegt wurde, sondern verlässt sich vielmehr auf sein „Fingergefühl”, um sich zu vergewissern, dass der richtige Gang eingelegt worden ist. Nach der Gangwahl und nach Entfernen seines Fußes vom Bremspedal kann es dem Fahrer oftmals passieren, dass er in eine „falsche”, das heißt ungewollte Richtung fährt. Solche Unfälle können noch weiter durch die unglückliche Gewohnheit einiger Fahrer verschlimmert werden, beim Starten (und Losfahren) mit einem Fahrzeug durch Mobiltelefone oder andere elektronische Einrichtungen abgelenkt zu sein. Es ist daher wünschenswert, ein Kollisionsvermeidungssystem bereitzustellen, welches eine ungewollte Bewegung eines Fahrzeuges hemmt oder sogar gänzlich unterbindet, wenn der Fahrzeugführer irrtümlicherweise den falschen Gang eingelegt hat.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird zur Beschreibung des Obigen und weiterer zahlreicher wünschenswerter Funktionen im Folgenden offenbart. In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Kollisionsvermeidungssystem und ein Verfahren zur Anwendung des Systems für ein Kraftfahrzeug. Das System weist ein Wahrnehmungssystem auf, um eine von einem Fahrer beabsichtigte Vorwärts- oder Rückwärts-Fahrtrichtung durch Bestimmen einer Position des Kopfes und der Augen des Fahrers zu ermitteln. Es wird eine Steuerung bereitgestellt, welche einen vorherigen, d. h. zuvor erfolgten Getriebegangwechsel durch den Fahrer in eine Vorwärts- bzw. Rückwärts-Richtung (das heißt Fahrtrichtung) berücksichtigt. Die Steuerung vermeidet eine Bewegung des Fahrzeuges bei einem Konflikt mit der vom Fahrer beabsichtigten Fahrtrichtung und dem zuvor erfolgten Getriebegangwechsel durch den Fahrer.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden aus der im Folgenden bereitgestellten detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es wird davon ausgegangen, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnen, lediglich Zwecken der Darstellung dienen und nicht den Umfang der Erfindung begrenzen sollen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:
1 eine perspektivische Ansicht des Innenraums eines Kraftfahrzeugs mit Blick nach vorne bei Darstellung verschiedener visueller Zonen bzw. Bereiche ist;
2 eine perspektivische Ansicht eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs ist, wenn der Fahrer nach hinten blickt;
3 eine Seitenabschnittsansicht eines Kraftfahrzeuginnenraums ist, welche eine Position eines Fahrers und eines Wahrnehmungssystems darstellt, welches in dem Kollisionsvermeidungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
4 eine Ansicht des Gesichts eines Fahrers ist, wie es vom Wahrnehmungssystem aufgenommen wird, wenn der Fahrer geradeaus nach vorne blickt;
5 eine Ansicht des Gesichts eines Fahrers ist, wobei der Kopf des Fahrers gedreht ist, um in einen Rückspiegel zu blicken oder um nach hinten zu blicken;
6 eine Ansicht des Gesichts eines Fahrers ist, mit Blick nach vorne, aber hin zu einem Innenrückspiegel;
7 ein Bild eines Kopfes eines Fahrers ist, wenn der Fahrer in den fahrerseitigen Außenrückspiegel blickt; und
8 eine Ansicht des Gesichts eines Fahrers ist, wobei der Fahrer verdunkelte Gläser (einer Brille) trägt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform bzw. bevorzugten Ausführungsformen hat lediglich beispielhaften Charakter und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen in keiner Weise beschränken.
Mit Bezug auf 1 bis 8 wird ein Kollisionsvermeidungssystem für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Kollisionsvermeidungssystem umfasst ein Wahrnehmungssystem, welches typischerweise eine visuelle bzw. optische Kamera ist. In der Darstellung befindet sich eine einzelne Kamera 12 im vorderen Bereich und eine zweite Kamera 13 im hinteren Bereich; jedoch können in anderen Ausführungsformen zusätzliche Kameras an verschiedenen Stellen im Kraftfahrzeug 10 angeordnet sein. Das Wahrnehmungssystem wird verwendet, um eine vom Fahrer beabsichtigte Vorwärts- oder Rückwärts-Fahrtrichtung durch Bestimmen einer Position des Kopfes des Fahrers festzustellen. In der Rückwärts-Richtung befinden sich mehrere Gegenstände in verschiedenen Blickbereichen bzw. Blickzonen. Der fahrerseitige (Außen-)Rückspiegel 14 stellt eine rückwärtige Blickzone bereit. Eine weitere rückwärtige Blickzone wird durch den Innenrückspiegel 16 bereitgestellt. Eine untere rückwärtige Blickzone wird durch eine rückwärtige Kamera bzw. deren Display 18 bereitgestellt. Eine weitere rückwärtige Blickzone wird durch den beifahrerseitigen Außenspiegel 20 bereitgestellt. 2 zeigt eine Blickzone 22 nach hinten.
Bei einem Blick nach vorne gibt es drei Haupt-Blickzonen. Die Blickzone 24 befindet sich geradeaus vom Fahrzeuglenkrad. Bei einem Blick nach vorne unterhalb des Innenrückspiegels 16 und etwas nach rechts vor dem Außenrückspiegel 20 befindet sich eine vordere Blickzone 26. Über der vorderen Blickzone 26 und rechts von dem Innenrückspiegel 16 befindet sich eine vordere Blickzone 28.
Wie zuvor erwähnt worden ist, wird das Wahrnehmungssystem oftmals eine oder mehrere optische Kameras aufweisen. Die Kameras sind mit einem in einer Steuerung 30 bereitgestellten Prozessor verbunden. Das Wahrnehmungssystem identifiziert zunächst das Gesicht des Fahrers 32. Das Wahrnehmungssystem (welches ein Echtzeit-Feedback an den Prozessor bereitstellt) identifiziert als Nächstes wesentliche Merkmale im Gesicht des Fahrers, wie zum Beispiel die Lippen 34 und die Augen 36. Das Wahrnehmungssystem versucht zuerst, die Ränder 38 der Lippen zu finden. Das Wahrnehmungssystem identifiziert die Augen 36 durch Auffinden zweier dunkler Stellen 40, welche die Pupillen der Augen sind. Das Wahrnehmungssystem geht davon aus, dass sich die Augen im Allgemeinen oberhalb der Ränder 38 der Lippen befinden und parallel zu den Lippenrändern sind. Nach Identifizierung der Pupillen 40 versucht das Wahrnehmungssystem dann, die Farbe zu identifizieren, welche die Pupille bzw. die Pupillen umgibt. Falls die umgebende Farbe weiß oder leicht gelblich ist, dann schließt das Wahrnehmungssystem daraus, dass es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit um das menschliche Auge handelt und wird die zwei Pupillen 40 als die Augen 36 annehmen. Falls die Ränder der Lippen 38 oder die Augen 36 nicht identifiziert werden, wird der Einfachheit halber davon ausgegangen, dass der Fahrer 32 nicht nach vorne blickt. Das Wahrnehmungssystem lässt ein Zwinkern der Augen 36 zu, jedoch wird ein längeres Schließen der Augen dahingehend identifiziert, dass beim Gangwechseln nicht in die Vorwärts- oder Rückwärts-(Fahrt-)Richtung geblickt wird. In solchen Fällen ist die vom Fahrer beabsichtigte Richtung unbestimmt und die Steuerung 30 wird eine Bewegung des Fahrzeuges nicht zulassen. Jedes Mal, wenn die Steuerung 30 eine Bewegung des Fahrzeuges durch das Kollisionsvermeidungssystem 7 nicht zulässt, wird ein visuelles Signal und/oder ein Audiosignal bereitgestellt, so dass der Fahrzeugführer über eine Aktivierung des Kollisionsvermeidungssystems informiert wird. Ein Überbrückungsschalter (override) ist für den Fahrzeugführer bereitgestellt, um das Kollisionsvermeidungssystem zu deaktivieren.
Die Steuerung 30 ist derart vorprogrammiert, um den Ort der verschiedenen Blickzonen zu „kennen”. In 5 hat der Fahrzeugführer seinen Kopf nach rechts gedreht oder blickt nach hinten, wobei das Kollisionsvermeidungssystem 7 lediglich einen Rand 38 der Lippen und höchstens ein Auge 36 (durch die Kamera 12) wahrnimmt. Das System 7 interpretiert dies dahingehend, dass der Fahrer entweder in den beifahrerseitigen Rückspiegel oder nach hinten blickt (bestätigt wird dies durch die rückwärtige Kamera 13). Nochmals mit Bezug auf 4 wird ein Beispiel gezeigt, wo der Fahrer in eine vordere Blickzone blickt und das Kollisionsvermeidungssystem feststellt, dass der Fahrer beabsichtigt, nach vorne zu fahren. Wie in 6 dargestellt ist, ist der Kopf des Fahrers in eine Vorwärts-Richtung gedreht; jedoch bestimmt das System 7 die Ausrichtung der Fahrer-Pupille(n) 40 mit Bezug auf die Augenhaut 46 (Sclera) des Fahrer-Auges, um zu bestimmen, dass der Fahrer-Augenfokus auf den Innenrückspiegel 16 gerichtet ist. 7 zeigt ein Beispiel, wo der Fahrer-Kopf nach vorne gerichtet ist, jedoch auf den fahrerseitigen Außenrückspiegel 14 blickt, und zwar durch Feststellung der Position der Pupillen 40 bezüglich der Augenhaut 46 (Sclera).
Im Betrieb beginnt das Wahrnehmungssystem 12 mit seiner Funktion, sobald das Fahrzeug gestartet wird oder sobald der Fahrer auf das Bremspedal 52 tritt. Wenn der Fahrer mit dem Gangwahlhebel 50 einen Gang einlegt, dann „merkt” die Steuerung den Gangwechsel. Durch Ausgabe der Daten durch das Wahrnehmungssystem 12 stellt die Steuerung fest, ob der Fahrer eine Vorwärts- oder Rückwärts-Fahrtrichtung beabsichtigt, und zwar durch Bestimmung der Position des Kopfes und der Augen des Fahrers, wie zuvor erörtert worden ist. Bei Vorliegen eines Konflikts zwischen der vom Fahrer beabsichtigten (Fahrt-)Richtung und dem unmittelbar zuvor erfolgten Getriebegangwechsel durch den Fahrer in die Vorwärts- oder Rückwärts-Fahrtrichtung vermeidet die Steuerung 30 eine Bewegung bzw. ein Anfahren des Fahrzeuges. Falls die Kopfposition des Fahrers unbestimmt ist, dann vermeidet die Steuerung 30 (auch) eine Bewegung des Fahrzeuges. Wenn die Steuerung eine Bewegung des Fahrzeuges vermeidet, dann wird ein Alarm(-Signal) ausgegeben. Der Alarm kann auf verschiedenen Displays angezeigt werden oder kann ein Audiosignal sein. Die Steuerung kann außerdem derart programmiert sein, um lediglich eine Bewegung zu vermeiden, wenn der Fahrer seinen Fuß vom Bremspedal nimmt. Wenn der Fahrer, wie in 8 dargestellt ist, eine dunkle Sonnenbrille 47 trägt, dann wird das Kollisionsvermeidungssystem versuchen, im Gesicht die Lippe(n) und die Augen zu finden. Können die Augen nicht gefunden werden, dann wird das Kollisionsvermeidungssystem den Fahrer benachrichtigen, dass es aufgrund eines Hindernisses deaktiviert ist.
Die Beschreibung der Erfindung hat lediglich beispielhaften Charakter und deshalb sollen Änderungen, welche nicht vom Grundgedanken der Erfindung abkehren, innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen. Solche Änderungen werden nicht als eine Abkehr vom Grundgedanken und Umfang der Erfindung betrachtet.

Claims

Kollisionsvermeidungssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend: ein visuelles Wahrnehmungssystem zur Bestimmung einer von einem Fahrer beabsichtigten Vorwärts- oder Rückwärts-Fahrtrichtung durch Bestimmung einer Kopf- und Augen-Position des Fahrers; und eine Steuerung, welche einen zuvor erfolgten Getriebegangwechsel durch den Fahrer in eine Vorwärts- oder Rückwärts-Richtung berücksichtigt, wobei die Steuerung eine Bewegung des Fahrzeuges bei einem Konflikt mit der vom Fahrer beabsichtigten Fahrtrichtung und dem zuvor erfolgten Getriebegangwechsel durch den Fahrer vermeidet.
Kollisionsvermeidungssystem nach Anspruch 1, wobei eine Bestimmung durchführbar ist, dass die vom Fahrer beabsichtigte Fahrtrichtung rückwärts ist, und zwar durch ein Bestimmen, dass der Fahrer mindestens einen Gegenstand aus einer Gruppe von Gegenständen betrachtet: einen Innenrückspiegel, einen fahrerseitigen Außenrückspiegel, einen beifahrerseitigen Außenrückspiegel, ein Display einer rückwärtigen Kamera oder einen Bereich hinter dem Fahrzeug.
Kollisionsvermeidungssystem nach Anspruch 1, wobei das visuelle Wahrnehmungssystem eine vom Fahrer beabsichtigte Vorwärts-Fahrtrichtung bestimmt, und zwar durch Bestimmen, dass der Kopf und die Augen des Fahrers auf einen Bereich einer Windschutzscheibe gerichtet sind, welcher von einem Bereich des Innenrückspiegels verschieden ist.
Kollisionsvermeidungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung auf einen Standardzustand zurücksetzbar ist, um eine Bewegung des Fahrzeuges zu verhindern, falls sich die Kopfposition des Fahrers in einer unbestimmten Position befindet, welche weder eine Vorwärts- noch eine Rückwärts-Fahrtrichtung signalisiert.
Kollisionsvermeidungssystem nach Anspruch 1, wobei das System ein Signal aus einer Gruppe von Audiosignalen oder Anzeigesignalen ausgibt, wenn die Steuerung einen Konflikt mit der vom Fahrer beabsichtigten Fahrtrichtung und dem zuvor erfolgten Getriebegangwechsel bestimmt hat.
Kollisionsvermeidungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung eine Bewegung des Fahrzeuges nicht verhindert, bis der Fahrer eine Bremse für das Fahrzeug löst.
Kollisionsvermeidungssystem nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen einer Kopfposition des Fahrers zusätzlich eine Beziehung zwischen der Augenpupille des Fahrers und der äußeren Augenhaut identifiziert, um eine Richtung des Augenfokus zu bestimmen, um die vom Fahrer beabsichtigte Vorwärts- oder Rückwärts-Fahrtrichtung zu bestimmen.
Kollisionsvermeidungssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend: ein visuelles Wahrnehmungssystem zur Bestimmung einer von einem Fahrer beabsichtigten Vorwärts- oder Rückwärts-Fahrtrichtung durch Bestimmen einer Kopf- und einer Augen-Position des Fahrers und des Augenfokus des Fahrers durch Bestimmen der Pupillenposition des Fahrers mit Bezug auf die Augenhaut des Fahrers, wobei die Augenfokussierung des Fahrers in einen fahrerseitigen Außenrückspiegel, in einen Innenrückspiegel, in einen beifahrerseitigen Außenrückspiegel, auf ein Display einer rückwärtigen Kamera oder ein Drehen des Kopfes des Fahrers für einen Rückwärtsblick bestimmbar ist als eine Fahrerabsicht für eine Bewegung in die Rückwärts-Fahrtrichtung und eine Fokussierung des Fahrers auf einen Windschutzscheibenbereich mit Ausnahme des Bereichs um den Innenrückspiegel als eine vom Fahrer beabsichtigte Fahrt in eine Vorwärts-Richtung interpretierbar ist; und eine Steuerung, welche einen zuvor erfolgten Getriebegangwechsel durch den Fahrer in eine Vorwärts- oder Rückwärts-Richtung berücksichtigt, wobei die Steuerung eine Bewegung des Fahrzeuges bei einem Konflikt mit der vom Fahrer beabsichtigten Fahrtrichtung und des zuvor erfolgten Getriebegangwechsels durch den Fahrer bei einem Lösen einer Bremse durch den Fahrer verhindert.
Kollisionsvermeidungssystem nach Anspruch 8, wobei das Kollisionsvermeidungssystem ein Signal aus einer Gruppe von Audio- oder Anzeige-Signalen ausgibt, wenn die Steuerung einen Konflikt mit der vom Fahrer beabsichtigten Fahrtrichtung und dem zuvor erfolgten Getriebegangwechsel bestimmt hat.
Verfahren zur Vermeidung von Kollisionen bei Kraftfahrzeugen, umfassend: Bestimmen einer von einem Fahrer beabsichtigten Vorwärts- oder Rückwärts-Fahrtrichtung durch Bestimmen einer Kopf- und Augen-Position des Fahrers durch ein Wahrnehmungssystem; und Bereitstellen einer Steuerung, welche einen zuvor erfolgten Getriebegangwechsel durch den Fahrer in eine Vorwärts- oder Rückwärts-Richtung berücksichtigt, wobei die Steuerung eine Bewegung des Fahrzeuges bei einem Konflikt mit der vom Fahrer beabsichtigten Fahrtrichtung und dem zuvor erfolgten Getriebegangwechsel durch den Fahrer verhindert.
Verfahren zur Kollisionsvermeidung nach Anspruch 10, weiterhin umfassend ein Bestimmen, dass die vom Fahrer beabsichtigte Fahrtrichtung rückwärts ist, und zwar durch Bestimmen, dass der Fahrer wenigstens eine visuelle Zone aus einer Gruppe von visuellen Zonen betrachtet: ein Innenrückspiegel, ein fahrerseitiger Außenseitenrückspiegel, ein beifahrerseitiger Außenrückspiegel, ein Display einer rückwärtigen Kamera oder ein Bereich hinter dem Fahrzeug.
Verfahren zur Kollisionsvermeidung nach Anspruch 10, weiterhin umfassend ein Bestimmen der vom Fahrer beabsichtigten Vorwärts-Fahrtrichtung durch Bestimmen, dass der Kopf und die Augen des Fahrers auf eine Windschutzscheibe des Fahrzeuges auf eine visuelle Zone gerichtet sind, mit Ausnahme des Innenrückspiegels.
Verfahren zur Kollisionsvermeidung nach Anspruch 10, weiterhin umfassend ein visuelles Wahrnehmen der Position des Kopfes und der Augen des Fahrers.
Verfahren zur Kollisionsvermeidung nach Anspruch 10, weiterhin umfassend, dass das Wahrnehmungssystem beim Bestimmen der Kopfposition des Fahrers Lippen des Fahrers identifiziert.
Verfahren zur Kollisionsvermeidung nach Anspruch 14, weiterhin umfassend, dass das Wahrnehmungssystem die Ränder der Lippen des Fahrers bestimmt und die Augen-Position des Fahrers auffindet, und zwar bei Betrachtung in einer Aufwärtsrichtung von den Lippen des Fahrers, um die Augen-Position zu bestimmen.
Verfahren zur Kollisionsvermeidung nach Anspruch 15, weiterhin umfassend ein Identifizieren der Augen-Position des Fahrers durch Auffinden von dunklen Kreisen auf dem Gesicht und durch Auffinden von dunklen Stellen parallel zu den Rändern der Lippen des Fahrers, um die Position der Augenpupillen des Fahrers zu bestimmen.
Verfahren zur Kollisionsvermeidung nach Anspruch 15, weiterhin umfassend ein Identifizieren des Augenfokus des Fahrers durch die Position der Pupillen des Fahrers mit Beziehung zu der Augenhaut der Augen des Fahrers.
Verfahren zur Kollisionsvermeidung nach Anspruch 10, weiterhin umfassend ein visuelles Wahrnehmen der Kopf- und Augen-Position des Fahrers in einem zweidimensionalen Konstrukt, um die vom Fahrer beabsichtigte Richtung zu bestimmen.