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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Es existieren Fahrerassistenzsysteme, durch die ein Fahrzeug in der Spur gehalten werden kann. Dabei wird die Regelung insbesondere auf der Straßengeometrie aufgebaut. In der Regel wird ein fester Abstand zu den Fahrbahnmarkierungen eingehalten, um das Fahrzeug mittig zu halten. Lediglich in Kurvensituationen kann von der mittigen Fahrweise abgewichen werden. Die Fahrerassistenzsysteme können so ausgelegt sein, dass die Querbeschleunigung beim Fahren gering ist, um den Komfort des Fahrers nicht zu beeinträchtigen. Ferner existieren Spurwechselassistenten zum komfortablen Spurwechseln. Durch diese Systeme sollen Unfälle vermieden werden.
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Systeme der integrierten Sicherheit können Umfeldsensoren wie Video- und Radarsensoren, wie sie häufig für Komfortsysteme oder Assistenzsysteme eingesetzt werden, nutzen, um Unfälle vorherzusagen. Mögliche Systemreaktionen reichen beispielsweise von einer Crash-Vorhersage, die vor einer Airbagauslösung in der Regel von Kontaktsensoren bestätigt wird, auch als Integrated Collision Detection Side oder IDS bezeichnet, bis hin zu Systemen, die bereits vor dem Aufprall reagieren, auch als PreTrigger bezeichnet.
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Andere Funktionen der integrierten Sicherheit haben zum Ziel, die Unfallschwere durch optimales Ausrichten der Unfallgegner zueinander zu optimieren, auch Crash Alignment genannt.
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Ferner sind Bremsassistenten bekannt, auch Secondary Collision Mitigation genannt, die ein Fahrzeug nach einer ersten Kollision mit einem Unfallgegner in den Stillstand bremsen können, um Zweitkollisionen zu verhindern oder die Unfallschwere von Zweitkollisionen abzumildern, etwa wenn der Fahrer verletzt oder ohnmächtig ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Einlesen einer Gefahrenstelleninformation, die zumindest eine Gefahrenstelle im Umfeld des Fahrzeugs repräsentiert, und einer Annäherungsinformation, die eine Annäherung zumindest eines neben dem Fahrzeug fahrenden weiteren Fahrzeugs an das Fahrzeug repräsentiert;
Ermitteln zumindest eines Kollisionsparameters einer Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug unter Verwendung der Annäherungsinformation; und
Erzeugen eines Steuersignals unter Verwendung des Kollisionsparameters und der Gefahrenstelleninformation, um das Fahrzeug in eine von der Gefahrenstelle abgewandte Richtung zu steuern.
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Unter einem Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug wie etwa ein Personen- oder Lastkraftwagen verstanden werden. Insbesondere kann es sich bei dem Fahrzeug um ein teil-, hoch- oder vollautomatisiertes Fahrzeug handeln. Unter einer Gefahrenstelle kann beispielsweise ein mögliches Kollisionsobjekt wie etwa ein Baum, ein Felsen, ein Pfosten, eine Person oder ein parkendes oder entgegenkommendes Fahrzeug verstanden werden. Bei der Gefahrenstelle kann es sich aber auch um einen nicht gesicherten Abgrund oder einen, beispielsweise nicht befestigten, Straßenrand handeln. Die Gefahrenstelleninformation kann beispielsweise eine laterale oder longitudinale Position der Gefahrenstelle relativ zum Fahrzeug repräsentieren. Bei dem weiteren Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein überholendes Fahrzeug handeln. Die Annäherungsinformation kann beispielsweise eine Relativgeschwindigkeit, eine Relativbeschleunigung oder einen Abstand des weiteren Fahrzeugs relativ zum Fahrzeug oder auch eine Trajektorie des weiteren Fahrzeugs repräsentieren. Je nach Ausführungsform kann es sich bei der Gefahrenstelleninformation oder der Annäherungsinformation um eine unter Verwendung eines Umfeldsensors des Fahrzeugs erzeugte Information handeln. Bei der Annäherungsinformation kann es sich beispielsweise auch um eine unter Verwendung eines Druck- oder Beschleunigungssensors des Fahrzeugs erzeugte Information handeln, die beispielsweise durch den Kontakt mit einem anderen Fahrzeug erzeugt werden kann. Die Gefahrenstelleninformation oder die Annäherungsinformation kann alternativ über eine Kommunikationsschnittstelle des Fahrzeugs, etwa zur Car-to-Car- oder Car-to-Infrastructure-Kommunikation, eingelesen werden.
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Bei der Kollision kann es sich um eine etwa mittels Umfeldsensoren vorhergesagte oder tatsächliche Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug handeln. Unter einem Kollisionsparameter kann etwa ein vorhergesagter oder tatsächlicher Impuls, der bei der Kollision auf das Fahrzeug einwirkt, ein Kollisionszeitpunkt oder ein Kollisionsort verstanden werden.
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Das Steuersignal kann beispielsweise zum Ansteuern eines Lenk- oder Bremsaktors oder eines Motorsteuergeräts des Fahrzeugs erzeugt werden.
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Die Gefahrenstelleninformation und/oder die Annäherungsinformation kann im Schritt des Einlesens insbesondere vor und/oder bei der Kollision eingelesen werden. Ebenso kann im Schritt des Ermittelns der Kollisionsparameter insbesondere vor und/oder bei der Kollision ermittelt werden.
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Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass durch automatisches Gegensteuern verhindert werden kann, dass ein Fahrzeug, das von einem anderen, beispielsweise plötzlich einscherenden Fahrzeug seitlich gestoßen wird, mit einer Gefahrenstelle wie etwa einem am Fahrbahnrand befindlichen Objekt kollidiert. Insbesondere ein überholendes Fahrzeug, das vor Gegenverkehr ausweichen will, kann beim Zurücklenken in die eigene Fahrspur ein anderes Fahrzeug so weit von der Straße stoßen, dass dieses Fahrzeug in Gefahr gerät. Das gestoßene Fahrzeug kann nun beispielsweise basierend auf einer Vorhersage einer seitlichen Kollision zwischen den Fahrzeugseiten der beiden Fahrzeuge einen entsprechenden Gegenimpuls erzeugen, etwa durch leichtes Gegenlenken, wodurch der Fahrer des gestoßenen Fahrzeugs vor einer Zweitkollision mit einer seitlich verorteten Gefahrstelle geschützt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Ermittelns ein Impulswert eines bei der Kollision von dem weiteren Fahrzeug auf das Fahrzeug übertragenen Impulses als der Kollisionsparameter ermittelt werden. In einem Schritt des Bestimmens kann unter Verwendung des Kollisionsparameters und der Gefahrenstelleninformation ein von dem Impulswert abhängiger Gegenimpulswert bestimmt werden. Entsprechend kann im Schritt des Erzeugens das Steuersignal unter Verwendung des Gegenimpulswertes erzeugt werden. Der Impulswert kann sich auf einen bei einer erfolgten Kollision übertragenen Impuls oder auf einen bei einer bevorstehenden Kollision voraussichtlich übertragenen Impuls beziehen. Der Kollisionsparameter kann hierbei beispielsweise mittels Umfeldsensoren erfasst worden sein. Dies ist vorteilhaft, wenn bereits vor einem tatsächlichen Kontakt ein Gegenimpuls aufgebaut werden soll. Dadurch kann mit hoher Zuverlässigkeit verhindert werden, dass das Fahrzeug beim Kollidieren mit dem weiteren Fahrzeug auf die Gefahrenstelle prallt.
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Des Weiteren kann im Schritt des Ermittelns ein Impulswert als der Kollisionsparameter ermittelt werden, der einen unter Verwendung einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs vorherbestimmten Impuls repräsentiert. Somit kann der nötige Gegenimpuls bereits vor einer tatsächlichen Kollision, d. h. ohne übertragenen Impuls, auf Basis eines mittels der Umfeldsensorik geschätzten oder erwarteten Impulses bestimmt werden, sodass bereits vor dem Kontakt gehandelt werden kann.
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Anstatt einen zu erwartenden Impuls explizit zu berechnen, kann auch ein fester Impuls pro Fahrzeugtyp verwendet werden, um den Gegenimpulswert zu bestimmen. Der feste Impuls kann beispielsweise indirekt mit einem Bereich einer Impulsstärke verknüpft sein. Beispielsweise kann für einen LKW oder einen SUV ein größerer Impuls als für einen Kleinwagen verwendet werden. Der Fahrzeugtyp kann beispielsweise über eine Umfeldsensorik bestimmt werden. Hierbei ist es möglich, unabhängig von einer bestimmten Relativgeschwindigkeit einen festen Impuls und/oder eine Impulsstärke pro Fahrzeugtyp zu verwenden.
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Alternativ kann auch eine Masse pro Fahrzeugtyp angenommen und/oder geschätzt werden und anhand einer beispielsweise mittels einer Umfeldsensorik ermittelten Relativgeschwindigkeit ein Impuls bestimmt / geschätzt werden. Für die Schätzung der Masse kann beispielsweise das Volumen eines Fahrzeugs ermittelt oder geschätzt werden und anhand des Volumens und einer angenommenen Masse pro Volumen eine Massenschätzung durchgeführt werden. Es können auch erkannte Fahrzeuge mit einer Datenbank abgeglichen werden und anhand der Datenbank eine Masse des Fahrzeugs ermittelt werden. Zudem ist es denkbar, mittels einer Umfeldsensorik die Anzahl der Insassen und ggf. den Beladungszustand zu ermitteln, um eine bessere Massenschätzung zu erreichen.
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Unter einem Impuls muss hier nicht zwangsweise ein Produkt aus Fahrzeugmasse und dessen Geschwindigkeit bzw. einer Relativgeschwindigkeit verstanden werden. Allein die Geschwindigkeit oder Relativgeschwindigkeit ist für eine Ausführungsform des Verfahrens ausreichend. Bei dem Impuls bzw. einem Gegenimpulswert kann es sich folglich auch nur um eine Geschwindigkeit oder eine Relativgeschwindigkeit handeln.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Bestimmens unter Verwendung des Gegenimpulswertes ferner ein Steuerzeitpunkt, zu dem das Steuersignal erzeugt werden soll, bestimmt werden. Im Schritt des Erzeugens kann das Steuersignal zum Steuerzeitpunkt erzeugt werden. Dadurch kann ein rechtzeitiges Gegenlenken des Fahrzeugs sichergestellt werden.
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Das Verfahren kann zudem einen Schritt des Vergleichens des Gegenimpulswertes mit einem Referenzwert umfassen. Hierbei kann im Schritt des Bestimmens der Steuerzeitpunkt so bestimmt werden, dass im Schritt des Erzeugens das Steuersignal nach der Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug erzeugt wird, wenn sich beim Vergleichen ergibt, dass der Gegenimpulswert kleiner als der Referenzwert ist. Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Bestimmens der Steuerzeitpunkt so bestimmt werden, dass im Schritt des Erzeugens das Steuersignal vor und/oder während der Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug erzeugt wird, wenn sich beim Vergleichen ergibt, dass der Gegenimpulswert größer als der Referenzwert ist. Dadurch kann ein zu starkes oder zu schwaches Gegenlenken des Fahrzeugs vermieden werden.
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Des Weiteren kann das Verfahren einen Schritt des Sendens des Gegenimpulswertes an eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit zumindest einem anderen Verkehrsteilnehmer umfassen. Bei der Kommunikationsschnittstelle kann es sich beispielsweise um eine drahtlose Schnittstelle zu anderen Fahrzeugen oder zu einer Infrastruktureinrichtung wie etwa einer Lichtzeichenanlage oder einem zentralen Datenserver handeln. Durch diese Ausführungsform kann die Effizienz des Verfahrens erhöht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Einlesens ein seitlicher Abstand des Fahrzeugs zur Gefahrenstelle als die Gefahrenstelleninformation eingelesen werden. Zusätzlich oder alternativ kann eine Information als die Annäherungsinformation eingelesen werden, die eine Quergeschwindigkeit, eine Querbeschleunigung, einen Abstand oder einen Annäherungswinkel des weiteren Fahrzeugs relativ zum Fahrzeug, eine Berührung des Fahrzeugs durch das weitere Fahrzeug oder eine Größe, ein Gewicht oder einen Fahrzeugtyp des weiteren Fahrzeugs oder eine Kombination aus zumindest zwei der genannten Größen repräsentiert. Durch diese Ausführungsform kann das Gegenlenken des Fahrzeugs sehr genau dosiert werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn im Schritt des Erzeugens das Steuersignal erzeugt wird, um eine Lenkung des Fahrzeugs anzusteuern oder, zusätzlich oder alternativ, das Fahrzeug einseitig abzubremsen. Dadurch kann das Fahrzeug mit möglichst geringer Verzögerung in die von der Gefahrenstelle abgewandte Richtung gesteuert werden.
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Ferner kann im Schritt des Einlesens eine Fahrbahninformation, die einen Verlauf einer von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn repräsentiert, eingelesen werden. Entsprechend kann im Schritt des Erzeugens das Steuersignal unter Verwendung der Fahrbahninformation erzeugt werden. Beispielsweise kann die Fahrbahninformation einen Verlauf einer Fahrspurmarkierung oder eines Fahrbahnrandes oder eine Fahrbahn- oder Fahrspurbreite repräsentieren. Die Fahrbahninformation kann beispielsweise von einem Umfeldsensor des Fahrzeugs erfasst worden sein. Durch diese Ausführungsform kann sichergestellt werden, dass das Fahrzeug bei der Kollision mit dem weiteren Fahrzeug nicht von der Fahrbahn abkommt.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch die Vorrichtung eine Steuerung des Fahrzeugs. Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise auf Sensorsignale wie Beschleunigungs-, Druck-, Lenkwinkel- oder Umfeldsensorsignale zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie Brems- oder Lenkaktoren oder ein Motorsteuergerät des Fahrzeugs.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 eine schematische Darstellung einer Kollision zwischen einem Fahrzeug mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel und einem weiteren Fahrzeug; und
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4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Vorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 100 fährt beispielhaft auf einer zweispurigen Fahrbahn 104 und wird von einem weiteren Fahrzeug 106 überholt. Das weitere Fahrzeug 106 ist im Begriff, auf die Fahrspur des Fahrzeugs 100 einzuscheren, um einem entgegenkommenden Fahrzeug 108, hier einem Lastkraftwagen, auszuweichen. Das Fahrzeug 100 fährt auf eine am rechten Fahrbahnrand der Fahrbahn 104 befindliche Gefahrenstelle 110 zu.
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Die Gefahrenstelle 110 ist in 1 beispielhaft durch einen Baum dargestellt. Bei einer Kollision zwischen den beiden Fahrzeugen 100, 106 besteht nun die Gefahr, dass das Fahrzeug 100 durch die Wucht der Kollision derart vom Kurs abgebracht wird, dass es gegen die Gefahrenstelle 110 prallt und es somit zu einer Zweitkollision des Fahrzeugs 100 kommt. Die jeweiligen Orte der beiden Kollisionen sind in 1 schematisch mit zwei Sternen markiert.
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Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um eine die Gefahrenstelle 110 repräsentierende Gefahrenstelleninformation 112 sowie eine Annäherungsinformation 114 einzulesen. Die Annäherungsinformation 114 repräsentiert hierbei die Annäherung des weiteren Fahrzeugs 106 an das Fahrzeug 100 während des Überhol- bzw. Einschervorgangs. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel liest die Vorrichtung 102 die beiden Informationen 112, 114 von einem Umfeldsensor 115 zum Erfassen eines Umfelds des Fahrzeugs 100 ein. Alternativ wird zumindest die Annäherungsinformation 114 durch einen Beschleunigungs- oder Drucksensor des Fahrzeugs 100 bereitgestellt, etwa bei Kontakt des weiteren Fahrzeugs 106 mit dem Fahrzeug 100. Weiterhin ist die Vorrichtung 102 ausgebildet, um unter Verwendung der beiden Informationen 112, 114 ein Steuersignal 116 zu erzeugen, durch das das Fahrzeug 100 rechtzeitig in eine von der Gefahrenstelle 110 abgewandte Richtung gesteuert wird, um die Zweitkollision mit der Gefahrenstelle 110 zu vermeiden. Beispielsweise wird mittels des Steuersignals 116 zumindest ein Aktor 118 des Fahrzeugs 100, etwa ein Lenk- oder Bremsaktor, in geeigneter Weise angesteuert, um eine entsprechende Richtungsänderung herbeizuführen.
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Die Trajektorien der drei Fahrzeuge 100, 106, 108 sind jeweils mit Pfeilen dargestellt.
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Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes nochmals mit anderen Worten beschrieben.
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Überholmanöver an unübersichtlichen Stellen können sehr gefährlich werden, da Gegenverkehr plötzlich und unerwartet auftauchen kann. Je nach Relativgeschwindigkeit des überholenden Fahrzeugs 106 und des entgegenkommenden Fahrzeugs 108 kann die Situation durch ein Abbremsen des überholenden Fahrzeugs 106 entschärft werden. Bei großer Relativgeschwindigkeit kann das Abbremsen die Gefahr nicht unbedingt abwenden. Neben einer hohen Relativgeschwindigkeit kann auch die Reaktion des Fahrzeugs 100 ein Entschärfen der Situation verhindern, beispielsweise wenn synchron abgebremst wird und so ein Einscheren des weiteren Fahrzeugs 106 verhindert wird. Somit wird der Fahrer des weiteren Fahrzeugs 106 versuchen, durch Zurücklenken auf die rechte Fahrbahnspur die Situation für sich zu entschärfen. Dies kann bewusst oder unbewusst geschehen, da der Fahrer instinktiv sein Leben schützen will.
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Durch das Zurücklenken kommt es zum Zusammenstoß zwischen den beiden Fahrzeugen 100, 106, wobei das Fahrzeug 100 einen seitlichen Impuls erhält. Durch den seitlichen Impuls kann das Fahrzeug 100 von der Fahrbahn 104 abkommen und beispielsweise an einem neben der Fahrbahn 104 befindlichen Baum schwer verunglücken. Da sich der Unfall vom seitlichen Impuls bis zum Aufprall am Baum innerhalb sehr kurzer Zeit abspielt oder sich das Fahrzeug 100 nach dem Aufprall anders verhält als nach einem Lenkmanöver, kann ein einfacher Spurhalteassistent den Unfall sehr wahrscheinlich nicht verhindern. Eine „Secondary Collision Mitigation“-Funktion, wie sie weiter oben erwähnt wurde, könnte zwar versuchen, das Fahrzeug 100 möglichst in der Fahrspur abzubremsen, was aber aufgrund der Kürze der zur Verfügung stehenden Zeit nur schwer möglich ist.
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Um sich zu schützen, vollführt der Fahrer des weiteren Fahrzeugs 106 beispielsweise eine teilweise unangemessen starke Lenkbewegung. Dadurch kommt das Fahrzeug 100 nach dem Aufprall des weiteren Fahrzeugs 106 auf das Fahrzeug 100 weiter als nötig von der Fahrbahn 104 ab. Dies liegt vor allem daran, dass der Fahrer des Fahrzeugs 100 nicht mit einem seitlichen Anprall rechnet und rechnen kann.
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Das Fahrzeug 100 erfasst über einen oder mehrere Umfeldsensoren 115 eine mögliche Gefahrstelle 110 am Fahrbahnrand, beispielsweise in Form eines Baums, eines Felsens, eines Pfeilers, eines Tanklasters, eines Menschen oder eines ungesicherten Abgrunds. Neben dem Vorhandensein der Gefahrenstelle 110 erfasst der Umfeldsensor 115 etwa auch deren longitudinale oder laterale Position relativ zum Fahrzeug 100 und übermittelt diese Daten in Form der Gefahrenstelleninformation 112 an die Vorrichtung 102.
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Weiterhin erfasst das Fahrzeug 100 das überholende Fahrzeug 106 sowie dessen Annäherung an das Fahrzeug 100. Aus der Annäherung, beispielsweise aus einer Quergeschwindigkeit oder -beschleunigung, einem Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen 100, 106 oder optionalen weiteren Parametern des weiteren Fahrzeugs 106, beispielsweise einer Größe, einem Fahrzeugtyp, einem Gewicht oder einem Annäherungswinkel, ermittelt die Vorrichtung 102 einen Kollisionsparameter, beispielsweise den voraussichtlichen Impuls bei der Kollision zwischen den beiden Fahrzeugen 100, 106. Aus der insbesondere lateralen Position der Gefahrenstelle 110 sowie dem Kollisionsparameter, also beispielsweise dem voraussichtlichen Impuls des weiteren Fahrzeugs 106, ermittelt die Vorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel einen Gegenimpuls, der erforderlich ist, um zu verhindern, dass das Fahrzeug 100 nach der Erstkollision mit dem weiteren Fahrzeug 106 nicht mit der Gefahrenstelle 110 kollidiert oder in den Einflussbereich der Gefahrenstelle 110 gelangt, wenn es sich bei der Gefahrenstelle 110 beispielsweise um den Straßenrand handelt.
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Neben dem Schutz des eigenen Fahrers kann dies auch als eine Art Einregelhilfe für das weitere Fahrzeug 106 angesehen werden. Das weitere Fahrzeug 106 hat ausreichend Platz oder einen maximal zur Verfügung stehenden Platz, um seine Kollision zu verhindern und gleichzeitig das Fahrzeug 100 nicht in Gefahr zu bringen. Das Lenkmanöver des weiteren Fahrzeugs 106 wird durch das Abfangen des ohnehin unvermeidbaren Unfalls kontrollierter und bringt weniger Verkehrsteilnehmer in Gefahr.
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Vorrangiges Ziel ist allerdings der Schutz des Fahrers des Fahrzeugs 100, da das weitere Fahrzeug 106 durch kooperatives Verhalten des entgegenkommenden Fahrzeugs 108 typischerweise im weiteren Verlauf noch mehr Raum eingeräumt bekommt.
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Anstelle eines Fahrzeugs kann es sich bei dem Entgegenkommer auch um eine für den Überholer allgemeine Gefahrenstelle handeln, beispielsweise um auf der Fahrbahn 104 befindliche Objekte wie Bäume, Felsen, Ladegut, stehende Fahrzeuge, Wildtiere oder auch besonders gefährdete Verkehrsteilnehmer wie Fußgänger oder Radfahrer, die eine starke Reaktion des Überholers hervorrufen können.
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Prinzipiell kann es sich bei der Gefahrenstelle für die beiden Fahrzeuge 100, 106 um die gleichen Objekte handeln. Bei dem überholenden Fahrzeug 106 befindet sich allerdings die Gefahrenstelle in der Regel am Anfang der Situation vor dem Fahrzeug und am Ende der Situation neben dem Fahrschlauch, beim Fahrzeug 100 am Anfang neben dem Fahrschlauch und nach der Kollision vor dem Fahrzeug oder auch, im Fall eines automatischen Gegensteuerns mittels der Vorrichtung 102, neben dem Fahrschlauch.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel bestimmt die Vorrichtung 102 einen Steuerzeitpunkt, zu dem der Gegenimpuls erzeugt wird, in Abhängigkeit von einer Stärke des erforderlichen Gegenimpulses. Beispielsweise kann ein kleiner Gegenimpuls für ein Gegensteuern nach der Kollision ausreichend sein. Ein solcher kleiner Gegenimpuls kann beispielsweise durch einen Standard-Spurhalteassistenten erzeugt werden. Bei einem großen erforderlichen Gegenimpuls kann ein Gegensteuern vor der Kollision ausreichend sein. Der Vorteil liegt dabei in der großen Toleranz gegenüber Messfehlern: Wenn das Gegensteuern erst nach dem Kontakt zwischen den beiden Fahrzeugen 100, 106 erfolgt, dann erfolgt beispielsweise über einen Kontaktsensor des Fahrzeugs 100 eine Plausibilisierung, sodass ein für den Fahrer möglicherweise unangenehmes Gegenlenken verhindert wird.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel berücksichtigt die Vorrichtung 102 bei der Erzeugung des Steuersignals 116 eine Geometrie des weiteren Fahrzeugs 106 oder des Entgegenkommers sowie die Straßenverhältnisse. So wird beispielsweise der Gegenimpuls so stark angepasst, dass das weitere Fahrzeug 106 geschützt wird und das Fahrzeug 100 für den Schutz des eigenen Fahrers nicht zu nah an die Gefahrenstelle 110 fährt. Dies hat den Vorteil, dass die Reaktion an die konkrete Fahrsituation angepasst wird und das Fahrzeug 100 nicht so stark an den Straßenrand oder über den Straßenrand hinaus zur Gefahrenstelle 110 hin abgedrängt wird. Das Überfahren des Straßenrandes birgt nämlich die Gefahr, dass das Fahrzeug 100 aufgrund der undefinierten Oberfläche des Straßenrandes ins Schleudern geraten kann. Solange das überholende Fahrzeug 106 ausreichend geschützt bleibt, verhindert die Vorrichtung 102 durch geeignetes Gegensteuern ein zu weites Abkommen des Fahrzeugs 100 von der Fahrbahn 104 über den Straßenrand hinaus.
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Optional meldet die Vorrichtung 102 den Gegenimpuls über eine Luftschnittstelle an andere Verkehrsteilnehmer, sodass diese sich darauf vorbereiten können. So kann beispielsweise das entgegenkommende Fahrzeug 108 noch mehr Platz machen oder sich seinerseits auf eine Seitenkollision einstellen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erfasst das Fahrzeug 100 das weitere Fahrzeug 106 nicht mittels des Umfeldsensors 115, etwa bei ausschließlich vorausschauender Sensorik, sondern die Reaktion wird relativ spät von einem Seitenkollisionssensor des Fahrzeugs 100 erfasst und der Gegenimpuls beispielsweise durch einen gezielten Bremseingriff mittels ESP erzeugt. Dies kann modellbasiert erfolgen, etwa unter Annahme einer Kollision mit einem Kleinwagen. Dadurch kann der hier vorgestellte Ansatz besonders kostengünstig umgesetzt werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Annäherungsinformation 114 über kooperative Systeme, etwa über Car-to-Car-Kommunikation, an das Fahrzeug 100 abgesetzt. Dabei werden beispielsweise Daten wie Geometrie oder Geschwindigkeit des weiteren Fahrzeugs 106 als die Annäherungsinformation 114 an das Fahrzeug 100 gesendet und für die Bestimmung des Vorgehens, etwa für die Aufbringung des Gegenimpulses, genutzt.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa einer vorangehend anhand von 1 beschriebenen Vorrichtung. Die Vorrichtung 102 umfasst eine Einleseeinheit 210 zum Einlesen der Gefahrenstelleninformation 112 und der Annäherungsinformation 114. Beispielsweise ist die Einleseeinheit 210 ausgebildet, um zumindest eine der beiden Informationen 112, 114 über eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit anderen Verkehrsteilnehmern oder einem zentralen Datenserver einzulesen. Die Einleseeinheit 210 ist beispielsweise zum Datenaustausch über Car-to-Car- oder Car-to-Infrastrucuture-Kommunikation ausgebildet. In der Regel liest die Einleseeinheit 210 die Gefahrenstelleninformation 112 und vor allem die Annäherungsinformation 114 jedoch von bordeigenen Sensoren ein. Das Einlesen der beiden Informationen 112, 114 kann alternativ auch über eine drahtgebundene Datenverbindung erfolgen. Eine Ermittlungseinheit 220 ist ausgebildet, um unter Verwendung der Annäherungsinformation 114 zumindest einen Kollisionsparameter 225 einer voraussichtlichen oder auch tatsächlichen Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug zu ermitteln. Insbesondere ist die Ermittlungseinheit 220 ausgebildet, um einen Impulswert, der einen beim Aufprall des weiteren Fahrzeugs auf das Fahrzeug übertragenen Impuls repräsentiert, als den Kollisionsparameter 225 zu ermitteln. Eine Erzeugungseinheit 230 ist ausgebildet, um von der Einleseeinheit 210 die Gefahrenstelleninformation 112 und von der Ermittlungseinheit 220 den Kollisionsparameter 225 zu empfangen und unter Verwendung der Gefahrenstelleninformation 112 und des Kollisionsparameters 225 das Steuersignal 116 zu erzeugen.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 102 eine optionale Bestimmungseinheit 235 auf, die ausgebildet ist, um von der Ermittlungseinheit 220 den Kollisionsparameter 225 und von der Einleseeinheit 210 die Gefahrenstelleninformation 112 zu empfangen und diese zu verwenden, um einen von dem Impulswert abhängigen Gegenimpulswert 237 eines zum Gegenlenken erforderlichen Gegenimpulses zu bestimmen und diesen an die Erzeugungseinheit 230 weiterzuleiten. Hierbei ist die Erzeugungseinheit 230 ausgebildet, um das Steuersignal 116 unter Verwendung des Gegenimpulswertes 237 zu erzeugen.
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Optional ist die Bestimmungseinheit 235 ausgebildet, um den Gegenimpulswert 237 an die Kommunikationsschnittstelle auszugeben. Dadurch kann der Gegenimpulswert beispielsweise durch andere Verkehrsteilnehmer empfangen oder weiterverarbeitet werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Einleseeinheit 210 ausgebildet, um zusätzlich zur Gefahrenstelleninformation 112 und zur Annäherungsinformation 114 eine Fahrbahninformation 240, die einen Verlauf der von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn repräsentiert, einzulesen. Die Einleseeinheit 210 leitet die Fahrbahninformation 240 an die Erzeugungseinheit 230 weiter, die die Fahrbahninformation 240 zur Generierung des Steuersignals 116 verarbeitet.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Kollision zwischen einem Fahrzeug 100 mit einer Vorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel und einem weiteren Fahrzeug 106. Gezeigt sind die Trajektorien der drei Fahrzeuge 100, 106, 108 aus 1. Die Pfeile stellen die jeweiligen Bewegungsrichtungen der drei Fahrzeuge dar. Hierbei repräsentieren die nahe der Gefahrenstelle 110 verlaufenden dunklen Pfeile eine Trajektorie des Fahrzeugs 100, die hellen Pfeile eine Trajektorie des weiteren Fahrzeugs 106 und die auf der linken Fahrspur verlaufenden dunklen Pfeile eine Trajektorie des entgegenkommenden Fahrzeugs 108. Gezeigt sind ein erstes Bild 300, das den Verlauf der Trajektorien der drei Fahrzeuge ohne Eingreifen der Vorrichtung zum Steuern des Fahrzeugs 100 repräsentiert, sowie ein zweites Bild 302, das den Verlauf der Trajektorien der drei Fahrzeuge mit Eingreifen der Vorrichtung zum Steuern des Fahrzeugs 100 repräsentiert.
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Das entgegenkommende Fahrzeug 108 führt in beiden Verkehrssituationen die gleiche Bewegung aus, da es durch das Gegensteuern des Fahrzeugs 100 nicht beeinflusst wird. Das entgegenkommende Fahrzeug 108 versucht, den Unfall durch leichtes Ausweichen zu verhindern.
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Das Anfangsverhalten des weiteren Fahrzeugs 106, d. h. dessen Ausweichbewegung in Richtung des Fahrzeugs 100 vor der Kollision, ist ebenfalls in beiden Fällen gleich und mit einem gekrümmten Pfeil dargestellt. Ein kleiner Stern stellt den Kollisionszeitpunkt der Kollision zwischen den beiden Fahrzeugen 100, 106 dar, hier einer seitlichen Kollision. Die Kollision kann hier durch das Verhalten des weiteren Fahrzeugs 106 nicht vermieden werden.
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Im Bild 300 fährt das Fahrzeug 100 geradeaus. Bei der seitlichen Kollision erhält das Fahrzeug 100 einen starken seitlichen Impuls, wodurch die Fahrtrichtung zur Gefahrenstelle 110 hin verändert wird. Das Fahrzeug 100 prallt somit frontal gegen die Gefahrenstelle 110, gekennzeichnet durch einen großen Stern, der die hohe Verletzungsgefahr bei diesem Aufprall symbolisiert. Das weitere Fahrzeug 106 fährt nach der seitlichen Kollision zunächst weiter auf den rechten Fahrbahnrand zu, da der Schwung durch die Ausweichbewegung sehr groß, d. h. größer als nötig, ist. Nach der seitlichen Kollision befindet sich das weitere Fahrzeug 106 beispielsweise an der vorherigen Stelle des Fahrzeugs 100, da dieses von der Fahrbahn 104 gestoßen wurde. Im Bild 302 hingegen misst die Vorrichtung des Fahrzeugs 100 bereits vor der seitlichen Kollision das Verhalten des überholenden Fahrzeugs 106 und ändert die Richtung des Fahrzeugs 100 leicht, um den seitlichen Stoß etwas abzufangen. Nach dem seitlichen Stoß bewegt sich das Fahrzeug 100 nur noch leicht in Richtung der Gefahrenstelle 110 und kann anschließend abgefangen werden, etwa mittels Secondary Collision Mitigation, einer Notbremsfunktion zur Verhinderung von Folgekollisionen nach einer Erstkollision. Das weitere Fahrzeug 106 erhält einen leichten Gegenimpuls und fährt in diesem Beispiel wieder etwas in Richtung des entgegenkommenden Fahrzeugs 108. Alternativ könnte das weitere Fahrzeug 106 auch einfach nur geradeaus weiterfahren. Durch das Ausweichmanöver des entgegenkommenden Fahrzeugs 108 ist jedoch genug Platz, sodass schwere Auffahrunfälle für alle Verkehrsteilnehmer vermieden werden können.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 400 zum Steuern eines Fahrzeugs kann beispielsweise im Zusammenhang mit einer vorangehend anhand der 1 bis 3 beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden. Das Verfahren 400 umfasst einen Schritt 410, in dem die Gefahrenstelleninformation und die Annäherungsinformation eingelesen werden. In einem weiteren Schritt 420 wird unter Verwendung der Annäherungsinformation der Kollisionsparameter ermittelt. Schließlich wird in einem Schritt 430 das Steuersignal unter Verwendung des Kollisionsparameters und der Gefahrenstelleninformation erzeugt.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
