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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem und einem fahrerseitigen Fußraum, in dem wenigstens ein zur Fahrzeugführung dienendes Pedal angeordnet ist. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems.
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In Kraftfahrzeugen werden mittlerweile häufig Fahrerassistenzsysteme genutzt. Diese ermöglichen es, den Fahrer in komplexen Verkehrssituationen, insbesondere zur Unfallvermeidung, zu unterstützen und/oder den Fahrkomfort zu erhöhen. Es ist hierbei möglich einen Fahrer optisch oder akustisch zu warnen, wenn eine kritische Verkehrssituation erkannt wird. Viele dieser Fahrerassistenzsysteme setzen voraus, dass das Fahrzeug sich mit einer gewissen Mindestgeschwindigkeit bewegt. Bei stehendem Fahrzeug sind viele Fahrerassistenzsysteme nicht aktiv und können dem Fahrer in dieser Fahrsituation keine Unterstützung zur Unfallvermeidung bieten.
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Bei Fahrerassistenzsystemen, die einen Fahrer auf komplexe Fahrsituationen hinweisen sollen, ist es wesentlich, den Fahrer ausreichend früh auf bestimmte Verkehrssituationen, beispielsweise Objekte, mit denen eine Kollision erfolgen kann, hinzuweisen, so dass ihm eine ausreichende Reaktionszeit verbleibt, um auf diese Verkehrssituation zu reagieren. Wird das Fahrerassistenzsystem jedoch erst dann aktiv, wenn sich das Kraftfahrzeug tatsächlich bewegt, ist eine rechtzeitige Hinweisgabe nicht in allen Fahrsituationen möglich. Steht ein Kraftfahrzeug beispielsweise an einer Kreuzung und möchte aus dem Stand heraus rechts abbiegen und nähert sich gleichzeitig ein Radfahrer von rechts hinten, so kann bereits beim Anfahren eine kritische Fahrsituation entstehen, da das Kraftfahrzeug potentiell mit dem Radfahrer kollidieren kann.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Funktion von Fahrerassistenzsystemen, insbesondere in Fahrsituationen, in denen das Kraftfahrzeug steht oder sich mit geringer Geschwindigkeit bewegt, zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art gelöst, wobei in dem Fußraum ein Sensor angeordnet ist, durch den berührungsfrei Sensordaten erfassbar sind, die eine Stellung und/oder eine Bewegung wenigstens eines Beins eines Fahrers in dem Fußraum betreffen, wobei durch das Fahrerassistenzsystem in Abhängigkeit der Sensordaten wenigstens ein Aktor des Kraftfahrzeugs zur Durchführung eines Fahreingriffs und/oder eine Hinweiseinrichtung zur Ausgabe eines Fahrhinweises an den Fahrer ansteuerbar sind.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bei der Steuerung von Hinweiseinrichtungen beziehungsweise Aktoren im Fahrzeug durch ein Fahrerassistenzsystem Sensordaten zu berücksichtigen, die die Stellung beziehungsweise Bewegung eines oder beider Beine des Fahrers betreffen. Hierbei können insbesondere die Stellung und/oder Bewegung einzelner Glieder des Beins ausgewertet werden. Die Sensordaten können vorzugsweise die Stellung und/oder die Bewegung wenigstens eines Fußes des Fahrers betreffen. Es können jedoch zusätzlich oder alternativ auch die Stellung und/oder Bewegung eines Ober- und/oder Unterschenkels betreffende Sensordaten erfasst und verarbeitet werden.
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Durch diese Sensordatenerfassung wird es ermöglicht, eine Intention des Fahrers, ein bestimmtes Pedal niederzutreten, das benutzte Pedal zu wechseln und/oder den Druck auf ein Pedal anzupassen, frühzeitig zu erkennen. Beispielsweise kann ein Pedalwechsel durch eine laterale Bewegung des Fußes zwischen den Pedalen erkannt werden. Hierdurch kann beispielsweise eine Prädiktion verbessert werden, zu welchem Zeitpunkt das Kraftfahrzeug durch den Fahrer beschleunigt und/oder gebremst werden wird. Dies ermöglicht eine genauere Voraussage über zukünftige Fahrbewegungen des Kraftfahrzeugs, insbesondere über zukünftige Veränderungen der Längsführung, womit beispielsweise der zeitliche Verlauf einer voraussichtlichen zukünftigen Trajektorie des Kraftfahrzeugs genauer als ohne Nutzung der Sensordaten vorausgesagt werden kann. Insbesondere bei einem stehenden oder langsam bewegten Kraftfahrzeug kann eine Voraussagegenauigkeit deutlich verbessert werden. Dies verbessert auch die Voraussage, welche Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs für den weiteren Fahrbetrieb relevant sind beziehungsweise ob aktuell eine kritische Fahrsituation vorliegt, in der in den Fahrbetrieb eingegriffen werden soll oder ein Hinweis an den Fahrer gegeben werden soll.
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Der Sensor ist im Fußraum, beispielsweise an einer oberen oder seitlichen Begrenzung des Fußraums, angeordnet. Die Hinweiseinrichtung kann dazu dienen, akustische, optische oder haptische Hinweise an den Fahrer zu geben. Bei der Hinweiseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Lautsprecher, eine Anzeigeeinrichtung, beispielsweise eine Warnleuchte oder ein Display, oder ein aktives Fahrpedal, das haptische Hinweise an einen Fahrer geben kann, handeln. Der Fahreingriff kann vorzugsweise ein Fahreingriff in die Längsführung sein. Hierzu können Aktoren genutzt werden, die Bremsen des Kraftfahrzeugs aktivieren und/oder in die Motorsteuerung eingreifen. Der Aktor kann ein Aktor sein, der im üblichen Fahrbetrieb durch das oder eines der Pedale gesteuert wird. Beispielsweise kann eine Übertragungsfunktion, die die Steuerung des Aktors in Abhängigkeit der Pedalbetätigung beschreibt, in Abhängigkeit der Sensordaten angepasst werden. Beispielsweise kann die Stärke einer Beschleunigung bei der Betätigung eines Fahrpedals und/oder eines Bremseingriffs bei der Betätigung eines Bremspedals in Abhängigkeit der Sensordaten angepasst werden.
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Der Sensor kann ein Radarsensor oder ein optischer Sensor sein. Eine Nutzung von Radarsensoren ist vorteilhaft, da diese eine hochaufgelöste Erfassung des Abstands zwischen dem Radarsensor und dem erfassten Objekt, also beispielsweise dem Fuß des Fahrers, ermöglichen. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Verfolgung der Bewegung von einem oder mehreren Objekten. Vorzugsweise wird ein Radarsensor genutzt, der eine winkelaufgelöste Erfassung von Objekten ermöglicht, und mit dem somit eine Erkennung möglich ist, in welchem Raumwinkel sich ein Objekt befindet. Dies kann dadurch realisiert werden, dass der Radarsensor mehrere Antennen zum Senden und/oder zum Empfangen von Radarstrahlung aufweist. Diese können zur Erfassung in separaten Raumwinkel dienen und im Wesentlichen separat voneinander betrieben werden, es ist jedoch auch möglich, dass mehrere Sende und/oder Empfangsantennen gemeinsam angesteuert beziehungsweise ausgelesen werden, um, beispielsweise durch ein sende- und/oder empfangsseitiges Beamforming, eine Winkelauflösung zu erhöhen. Ein derartiges Vorgehen ist aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannt und soll daher nicht detailliert erläutert werden.
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Der Radarsensor kann auf CMOS-Technologie basieren, die für Hochfrequenzanwendungen angepasst wurde. Entsprechende Lösungen werden auch als RF-CMOS bezeichnet. Ein solcher CMOS-Radarchip ist äußerst kleinbauend realisierbar und nutzt keine teuren Spezialhalbleiter, bietet also vor allem in der Herstellung deutliche Vorteile gegenüber anderen Halbleitertechnologien. Eine beispielhafte Realisierung eines 77 GHz-Radar-Transceivers als CMOS-Chip ist in dem Artikel von Jri Lee et al., „A Fully Integrated 77-GHz FMCW Radar Transceiver in 65-nm CMOS Technology", IEEE Journal of Solid State Circuits 45 (2010), S. 2746–2755, beschrieben.
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Es ist möglich, dass der Radar-Transceiver und die Antennen in einem gemeinsamen Package implementiert sind. Dies reduziert die Bauraumanforderungen und aufgrund der kurzen Signalwege kann ein Rauschen reduziert werden und es können hohe Frequenzen und hohe Frequenzbandbreiten genutzt werden. Es ist zudem möglich, in einen entsprechenden Radarchip auch einen Signalverarbeitungsprozessor (DSP-Prozessor) zu integrieren. Beispielsweise kann eine Objekterkennung beziehungsweise Objektverfolgung somit direkt durch einen entsprechenden Radarchip erfolgen.
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Es ist möglich, dass der Radarsensor eine Ortsauflösung, die genauer als oder gleich 5 cm ist, und/oder eine Geschwindigkeitsauflösung, die genauer als oder gleich 5 cm/s ist, aufweist. Vorzugsweise werden eine Geschwindigkeitsauflösung von ca. 1 cm/s und/oder eine Ortsauflösung von ca. 3,5 cm erreicht oder übertroffen. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem ein Radarsensor mit einer 4 GHz-Frequenzbandbreite genutzt wird, der Radarstrahlung mit einer Frequenz von bis zu 79 GHz bereitstellen kann. Um eine hohe Geschwindigkeitsauflösung zu erreichen, können im Rahmen der Frequenzmodulation pro Modulationssequenz mehrere Frequenzrampen, beispielsweise 1024 Frequenzrampen, genutzt werden, die voneinander unterschiedliche Steigungen aufweisen können. Die erläuterte hohe Orts- und/oder Geschwindigkeitsauflösung ermöglicht eine eindeutige Nachverfolgung von Bewegungen des Beins, insbesondere des Fußes, des Fahrers.
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Alternativ zur Nutzung eines Radarsensors könnte ein optischer Sensor genutzt werden. Optische Sensoren, die im Bereich des sichtbaren Lichts und/oder im Infrarotbereich arbeiten können, ermöglichen eine Erfassung von Objekten mit hoher Winkelauflösung. Soll zusätzlich eine Tiefeninformation gewonnen werden, kann eine Erfassung durch mehrere voneinander beabstandete optische Sensoren erfolgen und/oder es können Time-of-flight-Sensoren genutzt werden.
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Durch das Fahrerassistenzsystem kann aus den Sensordaten eine Prädiktionsinformation ermittelbar sein, die eine voraussichtliche zukünftige Pedalbetätigung des Pedals oder wenigstens eines der Pedal beschreibt, und der Aktor und/oder die Hinweiseinrichtung kann in Abhängigkeit der Prädiktionsinformation ansteuerbar sein. Vorzugsweise können eine Pedalbetätigung eines Fahrpedals und/oder eines Bremspedals prädiziert werden. Ergänzend oder alternativ kann eine Pedalbetätigung eines Kupplungspedals prädiziert werden.
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Es ist möglich, dass ein Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem eine Pedalbetätigung voraussichtlich erfolgen wird, und/oder dass eine Stärke der Pedalbetätigung vorausgesagt wird. Hierzu kann eine Objektverfolgung für einen oder beide Füße des Fahrers beziehungsweise für andere Abschnitte des Beins durchgeführt werden. Verschiedene Verfahren zur Erkennung von Objekten in Sensordaten und zur Verfolgung von Bewegungen dieser Objekte sind im Stand der Technik bekannt und sollen nicht detailliert erläutert werden. Ein voraussichtlicher Zeitpunkt für eine Pedalbetätigung kann insbesondere in Abhängigkeit einer lateralen Bewegung eines Fußes zwischen den Pedalen ermittelt werden, wobei eine momentane Position des Fußes, eine Geschwindigkeit des Fußes und/oder eine Beschleunigung des Fußes berücksichtigt werden können, um einen zeitlichen Verlauf der Trajektorie des Fußes zu prädizieren. Eine voraussichtliche Stärke einer Pedalbetätigung kann beispielsweise ermittelt werden, indem erfasst wird, wie schnell sich ein Fuß in Richtung der Pedalbetätigung auf das Pedal zubewegt. Zudem kann eine laterale Bewegung des Fußes berücksichtigt werden, da ein schneller Wechsel zwischen Pedalen typischerweise auf eine zu erwartende starke Betätigung des Pedals hinweist.
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Ergänzend oder alternativ zur Vorgabe von Regeln zur Prognose einer Pedalbetätigung aus den Sensordaten können auch statistische Verfahren beziehungsweise Verfahren des Maschinenlernens genutzt werden, um Zusammenhänge zwischen den Sensordaten beziehungsweise aus den Sensordaten abgeleiteten Größen, beispielsweise einer bisherigen Trajektorie eines Fußes und deren zeitlichem Verlauf, und zukünftigen Pedalbetätigungen zu ermitteln. Ein entsprechendes Training kann einmalig erfolgen und die Zusammenhänge können in der Steuereinrichtung gespeichert werden, es ist jedoch auch möglich, dass ein Lernen im laufenden Fahrbetrieb erfolgt, wobei insbesondere unterschiedliche Regelsätze für verschiedene Fahrer gelernt werden können. Hierzu ist es möglich, dass Fahrer, beispielsweise über die Nutzung eines bestimmten Fahrzeugschlüssels oder durch eine Auswahl eines Fahrerprofils, identifiziert werden. Die Regeln zur Ermittlung der voraussichtlichen zukünftigen Pedalbetätigung können durch Erfassen von Sensordaten und tatsächlichen Pedalbetätigungen im Rahmen eines Fahrbetriebs durch den entsprechenden Fahrer angepasst werden.
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Im Rahmen der Voraussage zukünftiger Pedalbetätigungen können diese auch klassifiziert werden, um z. B. Fehlbedienungen durch den Fahrer zu erkennen. Beispielsweise kann fahrsituationsabhängig eine Verwechslung von Fahrpedal und Bremspedal erkannt werden und bei einer versehentlichen Betätigung des Fahrpedals kann eine resultierende Motorsteuerung zur Beschleunigung nicht durchgeführt oder abgeschwächt durchgeführt werden.
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Eine gelegentlich auftretende Fehlbedienung ist es zudem, dass insbesondere Fahrer, die von einem Fahrzeug mit Handschaltung zu einem Fahrzeug mit Automatikschaltung wechseln, ein Bremspedal betätigen, wenn sie eigentlich auskuppeln wollen. Auch derartige Fehlbedienungen können durch die beschriebene Klassifizierung von Bedienhandlungen erkannt werden, beispielsweise indem ermittelt wird, mit welchem Fuß ein Bremspedal betätigt wird. Entsprechend kann beispielsweise ein resultierender Bremseingriff abgeschwächt werden.
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Das Kraftfahrzeug kann eine Umfelderfassungseinrichtung zur Erfassung von das Kraftfahrzeugumfeld betreffenden Umfelddaten umfassen, die insbesondere wenigstens einen Radarsensor aufweist, wobei durch das Fahrerassistenzsystem in Abhängigkeit sowohl der Sensordaten und/oder der Prädiktionsinformation als auch der Umfelddaten eine Fahrsituationsinformation ermittelbar ist und in deren Abhängigkeit der Aktor und/oder die Hinweiseinrichtung ansteuerbar sind.
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Die Umfelderfassungseinrichtung kann vorzugsweise mehrere Radarsensoren umfassen, die insbesondere eine 360°-Erfassung des Fahrzeugumfelds ermöglichen können. Die Umfelderfassung durch die Radarsensoren kann winkelaufgelöst erfolgen. Wie vorangehend für den Sensor im Fußraum erläutert, können Radarsensoren mit einer hohen Orts- und/oder Geschwindigkeitsauflösung verwendet werden. Durch die Sensoren selbst und/oder das Fahrerassistenzsystem kann eine Objekterkennung von im Umfeld befindlichen Objekten erfolgen. Zu den einzelnen Objekten können Objekteigenschaften, insbesondere ein Abstand zwischen dem Sensor beziehungsweise dem Kraftfahrzeug und dem Objekt und ein Winkel, in dem sich das Objekt bezüglich des Sensors oder des Kraftfahrzeugs befindet beziehungsweise eine Objektposition und/oder eine jeweilige Geschwindigkeit, erfasst werden. Für die einzelnen Objekte kann eine Objektverfolgung durchgeführt werden, wodurch eine bisherige Trajektorie des Objekts bereitgestellt werden kann. Es ist zudem möglich, dass für zumindest Teile der Objekte, beispielsweise für weitere Verkehrsteilnehmer, eine zukünftige Trajektorie prädiziert wird. Diverse Möglichkeiten zur Umfelderfassung, Objekterkennung und Objektverfolgung sowie zur Prädiktion von Objekttrajektorien sind im Stand der Technik bekannt und sollen daher nicht detailliert erläutert werden.
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Im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug kann in Abhängigkeit der Sensordaten des im Fußraum angeordneten Sensors, insbesondere in Abhängigkeit der Prädiktionsinformation, ein zukünftiges Fahrverhalten des eigenen Kraftfahrzeugs genauer beziehungsweise weiter vorausschauend prädiziert werden, als dies ohne eine Berücksichtigung der Sensordaten möglich wäre. Es kann somit früher und genauer vorausgesagt werden, ob ein in den Umfelddaten erkanntes Objekt relevant für den weiteren Fahrbetrieb ist, womit frühzeitig ein entsprechender Hinweis an einen Fahrer gegeben werden kann und/oder ein automatischer Fahreingriff, beispielsweise ein Bremsen und/oder ein Lenken durchgeführt werden kann. Die verbesserte Beurteilung, ob ein Umfeldobjekt relevant ist, ermöglicht es zudem in Abhängigkeit der Sensordaten beziehungsweise der Prädiktionsinformation und der Umfelddaten Eingriffe aufgrund bestimmter Bedieneingaben, die zu kritischen Fahrsituationen führen würden, nicht oder nur mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung und/oder mit einer begrenzten Änderungsrate umzusetzen. Insbesondere kann eine Transferfunktion von einer Pedalbetätigung zu einer Steuerung eines Aktors im Kraftfahrzeug in Abhängigkeit der Sensordaten angepasst werden, um beispielsweise die Abhängigkeit der Stärke einer Beschleunigung oder eines Bremseingriffs von der Stärke der Pedalbetätigung anzupassen.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann einen Pedalsensor zur Erfassung einer Pedalstellung des oder wenigstens eines der Pedale umfassen, wobei durch das Fahrerassistenzsystem in Abhängigkeit sowohl der Pedalstellung als auch der Sensordaten und/oder der Prädiktionsinformation und/oder der Fahrsituationsinformation eine Ansteuerinformation ermittelbar ist und in deren Abhängigkeit der Aktor und/oder die Hinweiseinrichtung ansteuerbar sind. Dies ermöglicht es beispielsweise, wie bereits erläutert, eine Transferfunktion zwischen einer Pedalbetätigung und einer Aktorsteuerung anzupassen. Die Fahrsituation kann besonders genau beurteilt werden, wenn zusätzlich zu den Sensordaten auch die tatsächliche Pedalstellung berücksichtigt wird.
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Neben dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems in einem Kraftfahrzeug mit einem fahrerseitigen Fußraum, in dem wenigstens ein der Fahrzeugführung dienendes Pedal angeordnet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- – Erfassen von Sensordaten, die eine Stellung und/oder eine Bewegung eines Beins eines Fahrers in dem Fußraum betreffen, durch einen in dem Fußraum angeordneten Sensor des Kraftfahrzeugs, und
- – Ansteuern wenigstens eines Aktors des Kraftfahrzeugs zur Durchführung eines Fahreingriffs und/oder einer Hinweiseinrichtung des Kraftfahrzeugs zur Ausgabe eines Fahrhinweises an einen Fahrer in Abhängigkeit der Sensordaten durch das Fahrerassistenzsystem.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann entsprechend der zu dem Kraftfahrzeug erläuterten Merkmale mit den dort erläuterten Vorteilen weitergebildet werden. Insbesondere kann durch das Fahrerassistenzsystem aus den Sensordaten eine Prädiktionsinformation ermittelt werden, die eine voraussichtliche zukünftige Pedalbetätigung eines Pedals oder wenigstens eines der Pedale beschreibt, wonach der Aktor und/oder die Hinweiseinrichtung in Abhängigkeit der Prädiktionsinformation angesteuert werden. Durch eine Umfelderfassungseinrichtung des Kraftfahrzeugs, die insbesondere wenigstens einen Radarsensor umfasst, können das Kraftfahrzeugumfeld betreffende Umfelddaten erfasst werden, wonach durch das Fahrerassistenzsystem in Abhängigkeit sowohl der Sensordaten und/oder der Prädiktionsinformation als auch der Umfelddaten eine Fahrsituationsinformation ermittelt wird, wonach in deren Abhängigkeit der Aktor und/oder die Hinweiseinrichtung angesteuert werden. Es ist auch möglich, dass durch einen Pedalsensor des Kraftfahrzeugs eine Pedalstellung des oder wenigstens eines der Pedale erfasst wird, wonach durch das Fahrerassistenzsystem in Abhängigkeit sowohl der Pedalstellung als auch der Sensordaten und/oder der Prädiktionsinformation und/oder der Fahrsituationsinformation eine Ansteuerinformation ermittelt wird, wonach in deren Abhängigkeit der Aktor und/oder die Hinweiseinrichtung angesteuert werden.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden Ausführungsbeispiel sowie den Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine Detailansicht eines Innenraums eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, durch das ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausführbar ist,
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2 eine Detailansicht des Sensors zur Erfassung des Fußraums in 1, und
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3 eine weitere Ansicht des in 1 gezeigten Kraftfahrzeugs.
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1 zeigt eine Innenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrerassistenzsystem 1 und einem fahrerseitigen Fußraum 2. In dem fahrerseitigen Fußraum 2 sind drei Pedale 3, 4, 5 angeordnet, die zur Fahrzeugführung dienen. Das Pedal 3 ist ein Fahrpedal, das Pedal 4 ein Bremspedal und das Pedal 5 ein Kupplungspedal. In dem Fußraum 2 ist ein Sensor 6 angeordnet, der als Radarsensor ausgebildet ist.
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Die Steuereinrichtung 1 erfasst über den Sensor 6 Sensordaten, die die Stellung und Bewegung der Beine 7 des Fahrers 8 in dem Fußraum betreffen. Insbesondere werden hierbei die Stellung und Bewegung der Füße erfasst. Das Fahrerassistenzsystem 1 verarbeitet die Sensordaten und steuert in Abhängigkeit von diesen und weiteren im Fahrzeug verfügbaren Daten einerseits einen Aktor 9 des Kraftfahrzeugs, um in die Fahrzeugführung des Kraftfahrzeugs einzugreifen, und andererseits die Anzeigeeinrichtung 10, die als Lautsprecher ausgebildet sein kann. Der Aktor 9 kann ein Aktor sein, der wenigstens eine Bremse des Kraftfahrzeugs betätigt und/oder der in die Motorsteuerung eingreift, um eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zu bestimmen oder zu beeinflussen.
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Das Fahrerassistenzsystem 1 ermöglicht es, durch die Nutzung des Sensors 6, Beinbewegungen des Fahrers 8 zu erfassen und diese bei der Ausgabe von Warnhinweisen beziehungsweise bei Eingriffen in den Fahrbetrieb zu berücksichtigen. Hierdurch kann eine Intention des Fahrers 8 besser erkannt und somit eine zukünftige Bewegung des Kraftfahrzeugs genauer vorausgesagt werden. Diese Information verbessert somit einerseits die Genauigkeit einer Voraussage und andererseits eine zeitliche Länge, für die Fahrzeugbewegungen zuverlässig vorausgesagt werden können. Hierdurch kann die Funktion von an sich bekannten Fahrerassistenzsystemen, die den Fahrer vor möglichen Gefahrsituationen warnen oder bei solchen in den Fahrbetrieb eingreifen, verbessert werden.
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Als Sensor 6 kann ein Radarsensor mit einer hohen Ortsauflösung, die vorzugsweise genauer als 5 cm ist, und einer hohen Geschwindigkeitsauflösung, die vorzugsweise genauer als 5 cm/s. ist, genutzt werden. Zudem soll die Bewegung der Beine 7 im Erfassungsbereich 20 winkelaufgelöst erfasst werden, so dass ein zuverlässiges Objekttracking ermöglicht wird.
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Ein Sensor 6, der die genannten Anforderungen erfüllt, ist in der 2 gezeigt. Der Radarsensor ist in Halbleitertechnologie, hier konkret als CMOS-Technologie, realisiert und wird mit einem Frequenzband von 77 bis 81 GHz mit einer Frequenzbandbreite von 4 GHz betrieben, um hochauflösende Radardaten zu liefern. Im Rahmen der Frequenzmodulation werden jeweils mehrere, beispielsweise 1024, Frequenzrampen mit vorzugsweise unterschiedlicher Steigung genutzt. Der Sensor 6 weist ein Gehäuse 22 auf, in dem eine Leiterplatte 11 gehaltert ist, die ein Package 12 trägt, das aus einem Halbleiterchip 13 sowie einer Antennenanordnung 14 des Radarsensors gebildet ist. Durch den Halbleiterchip 13, hier einen CMOS-Chip, sind neben einem Radartransceiver 15 auch eine Steuereinheit 16 des Sensors 6 und eine digitale Signalverarbeitungskomponente 17 (DSP) des Sensors 6 realisiert.
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Durch das Fahrerassistenzsystem 1 werden die Sensordaten des Sensors 6 ausgewertet, um eine Prädiktionsinformation zu ermitteln, die eine voraussichtliche zukünftige Pedalbetätigung der Pedale 3, 4, 5 beschreibt. Hierzu erfolgt ein Objekttracking für die Füße des Fahrers 8. Das Objekttracking kann im Sensor 6 selbst, vorzugsweise durch eine Datenverarbeitung in der Signalverarbeitungskomponente 17, oder durch das Fahrerassistenzsystem 1 erfolgen. Verfahren zur Objektverfolgung in winkelaufgelösten Radardaten sind im Stand der Technik bekannt und sollen nicht detailliert erläutert werden. Anhand der Bewegungstrajektorie der Füße des Fahrers 8 kann beispielsweise ein Wechsel von einer Betätigung des Pedals 4 zu einer Betätigung des Pedals 3 bereits erkannt werden, bevor der Fuß des Fahrers 8 das Pedal 3 kontaktiert. Eine Intention des Fahrers 8 kann somit zuverlässiger erkannt werden, als bei einer ausschließlichen Erfassung von tatsächlich erfolgten Pedalbetätigungen. Dies ist besonders in Situationen vorteilhaft, in denen das Fahrzeug steht. Durch eine Erkennung der Bewegung der Füße des Fahrers 8 zwischen den Pedalen 3, 4, 5 kann mit hoher Genauigkeit vorausgesagt werden, wann sich das Kraftfahrzeug voraussichtlich in Bewegung setzen wird. Hierdurch können insbesondere Warnfunktionen bei stehendem oder rollendem Fahrzeug weit exakter umgesetzt werden als bei ausschließlicher Berücksichtigung der tatsächlich erfolgten Pedalbetätigung.
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3 zeigt eine schematische Darstellung des gesamten Kraftfahrzeugs 16. In dieser ist gezeigt, dass das Kraftfahrzeug 16 neben den bisher genannten Komponenten zusätzlich eine Umfelderfassungseinrichtung zur Erfassung von das Kraftfahrzeugumfeld betreffenden Umfelddaten umfasst, die mehrere Radarsensoren 18 aufweist. Die Radarsensoren 18 können so ausgebildet sein, wie der in 2 dargestellte Sensor 6. Die Radarsensoren 18 sind umlaufend am Kraftfahrzeug 16 angeordnet, so dass sich ihre Erfassungsbereiche 21 überlappen, um eine 360°-Abbildung des Kraftfahrzeugumfelds bereitzustellen.
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In den Sensordaten der Radarsensoren 18 wird eine Objekterkennung durchgeführt, um im Umfeld des Kraftfahrzeugs befindliche Objekte zu erkennen. Hierbei werden für die einzelnen Objekte Objekteigenschaften, insbesondere ihre Position und ihre Geschwindigkeit bezüglich des Kraftfahrzeugs 16, ermittelt. Das Fahrerassistenzsystem 1 kann zudem aus diesen Umfelddaten zukünftige Trajektorien für alle oder für Teile der erfassten Objekte prädizieren. Zudem kann durch das Fahrerassistenzsystem 1 eine Prädiktion der Trajektorie des eigenen Kraftfahrzeugs 16 erfolgen. Diese kann, wie vorangehend erläutert, dadurch besonders exakt bestimmt werden, dass die die Pedalbetätigung der Pedale 3, 4, 5 beschreibende Prädiktionsinformation hierbei berücksichtigt wird. Aus der prädizierten Trajektorie für das eigene Kraftfahrzeug und für die weiteren Objekte ist es möglich, drohende Gefahrsituationen zu erkennen und den Fahrer über die Hinweiseinrichtung 10 auf diese hinzuweisen und/oder über den Aktor 9 in den Fahrbetrieb einzugreifen, um frühzeitig auf entsprechende Gefahrsituation reagieren zu können.
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Steht das Kraftfahrzeug 16 beispielsweise an einer Kreuzung und möchte rechts abbiegen, und wird durch die Umfelderfassungseinrichtung ein Fahrradfahrer erfasst, der sich dem Kraftfahrzeug 16 von hinten nähert, kann aus den Sensordaten beziehungsweise aus der Prädiktionsinformation erkannt werden, ob der Fahrer 8 beabsichtigt, das Fahrpedal zu betätigen und somit das Kraftfahrzeug in Fahrt zu setzen. Ist dies der Fall, kann er durch Aktivieren der Hinweiseinrichtung 10 darauf hingewiesen werden, dass er die beabsichtigte Fahraktion nicht durchführen sollte und/oder es kann durch den Aktor 9 eine Aktivierung der Bremsen oder eine Unterdrückung der Beschleunigung erfolgen.
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Wie in 1 gezeigt, weist das Pedal 3, das Fahrpedal, einen Pedalsensor 19 zur Erfassung einer Pedalstellung des Pedals 3 auf. Dieser ist schematisch auf der Pedalfläche des Pedals 3 dargestellt. Der Pedalsensor 19 könnte bei einer tatsächlichen Umsetzung beispielsweise als ein Drehgeber ausgebildet sein, der durch eine Zahnstange des Pedals 3 angetrieben wird. Durch eine kombinierte Erfassung der Pedalstellung und der Beinbewegung des Fahrers 8 kann eine Intention des Fahrers 8 besonders genau erfasst werden und somit besonders genau eine zukünftige Trajektorie des Kraftfahrzeugs 16 prädiziert werden.
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Die erfasste Pedalstellung kann zudem direkt im Rahmen der Steuerung des Aktors 9 durch das Fahrerassistenzsystem 1 berücksichtigt werden. Beispielsweise kann der Aktor 9 durch eine entsprechende Motorsteuerung die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 1 vorgeben. Hierbei kann eine Transferfunktion genutzt werden, die die erfasste Pedalstellung in ein Steuersignal für den Aktor 9 umsetzt. Die genutzte Transferfunktion kann jedoch von den Sensordaten des Sensors 6 beziehungsweise von der aus diesen ermittelten Prädiktionsinformation und/oder von den Umfelddaten abhängen, so dass beispielsweise bei einem Aufenthalt eines potentiellen Kollisionsobjekts in dem zukünftigen prädizierten Bewegungspfad des Kraftfahrzeugs 16 eine andere Transferfunktion genutzt wird, wodurch eine geringere Beschleunigung des Kraftfahrzeugs und somit eine längere Reaktionszeit für den Fahrer 8 erreicht werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Artikel von Jri Lee et al., „A Fully Integrated 77-GHz FMCW Radar Transceiver in 65-nm CMOS Technology”, IEEE Journal of Solid State Circuits 45 (2010), S. 2746–2755 [0010]
