DE102016221905A1

DE102016221905A1 - Engstellenassistenzsystem und Assistenzverfahren in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016221905A1
Application number: DE102016221905.7A
Authority: DE
Inventors: Florian Kohlhuber; Jochen Otzelberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2018-05-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Engstellenassistenzsystem, ein Assistenzverfahren und eine elektronischen Steuereinheit, womit in einem Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von bestimmten Eingangssignalen zumindest eine zu erwartende Engstelle insbesondere in Form eines entgegenkommenden Fahrzeugs auf einer Seite und parkender (bzw. stehender) Objekte auf der anderen Seite erkannt wird, womit entlang der Objekte eine seitliche Hilfstrajektorie vorgegeben wird und womit ein Gegenlenkmoment zum Führen des Fahrzeugs entlang der vorgegebenen seitlichen Hilfstrajektorie gesteuert wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Engstellenassistenzsystem und ein Assistenzverfahren in einem Kraftfahrzeug.
Die Anmelderin entwickelte bereits einen Prototypen eines sogenannten Engstellenassistenten, durch den vorausschauend eine Engstelle vermessen wird und dem Fahrer mitgeteilt wird, ob diese zum Durchfahren mit dem eigenen Fahrzeug ausreichend breit ist. Das bisher von der Anmelderin entwickelte Engstellenassistenzsystem soll dem Fahrer beispielsweise in Autobahnbaustellen helfen, schmale Passagen richtig einzuschätzen und beim Durchfahren präzise den Kurs zu halten. Zur Vermessung einer Engstelle blickt die Elektronik mit geeigneter Sensorik (z.B. Laserscanner, Radar und/oder Kamera) nach vorn und nutzt weitere Sensoren (z.B. Radare und/oder Ultraschallsensoren), die den seitlichen Abstand zu Hindernissen wie Leitplanken oder anderen Fahrzeugen taxieren.
Im Alltagsverkehr ließe sich dieser Engstellenassistent beispielsweise im Verlauf von Autobahnbaustellen nutzen, wo zwei parallel zueinander angeordnete Fahrspuren für den Verkehr in eine Richtung ausgewiesen, aufgrund ihrer reduzierten Breite jedoch nur unter hoher Anspannung zu nutzen sind.
Eine spezielle Funktion eines Engstellenassistenten ist beispielsweise auch aus der DE 10 2011 077 975 A1 bekannt. Hierbei werden in einem Kraftfahrzeug ein abstandsbezogenes Fahrgeschwindigkeitsregelsystem und ein Engstellenassistenzsystem derart gekoppelt, dass das Engstellenassistenzsystem im aktivierten Zustand die Funktionsweise des abstandsbezogenen Fahrgeschwindigkeitsregelsystems beeinflusst.
Weitere spezielle Funktionen eines Engstellenassistenten sind in den nicht vorveröffentlichten Anmeldungen DE 10 2015 211 735 und DE 10 2015 211 735 beschrieben. Hierbei wird zwischen so genannten „weichen“ und „harten“ Objekten unterschieden, um möglicherweise bei einer Engstelle an ein seitliches Objekt näher heranfahren zu können als an ein anderes.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Anwendungsbereiche eines Engstellenassistenzsystems zu erweitern und im Hinblick auf eine weitere Erhöhung der Sicherheit und des Komforts vor allem im urbanen Bereich auszubauen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Die Erfindung betrifft ein Engstellenassistenzsystem, ein Assistenzverfahren und eine elektronische Steuereinheit, womit in einem Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von bestimmten Eingangssignalen zumindest eine zu erwartende Engstelle mit stehenden Objekten auf der Beifahrerseite (insbesondere eine zu erwartende Engstelle in Form eines entgegenkommenden Fahrzeugs auf einer Seite und parkender (bzw. stehender) Objekte auf der anderen Seite) - erkannt wird, womit entlang der Objekte eine seitliche Hilfstrajektorie vorgegeben wird und womit ein Gegenlenkmoment zum Führen des Fahrzeugs entlang der einen vorgegebenen seitlichen Hilfstrajektorie gesteuert wird.
Die Erfindung ist sowohl für automatisiertes Fahren mit unterschiedlichen Automatisierungsstufen als auch für manuelles Fahren anwendbar. Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein zumindest teilweise autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad, insbesondere ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes, vollautomatisiertes oder fahrerloses Fahren. Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion übernimmt. Bei einem teilautomatisierten Fahren übernimmt das System die Längs- und Querführung, wobei der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren übernimmt das System die Längs- und Querführung, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Beim fahrerlosen autonomen Fahren kann das System während der ganzen Fahrt alle Situationen automatisch bewältigen; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich. Zu diesen Definitionen wird auf die Tabelle des VDA zu den Automatisierungsgraden des automatisierten Fahrens verwiesen (siehe VDA Magazin - Automatisierung - „Von Fahrerassistenzsystemen zum automatisierten Fahren“, September 2015).
Hier kann insbesondere die Querführung zumindest teilweise manuell durchgeführt werden.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
Es existieren derzeit Systeme zur Unterstützung des Fahrers bei der Querführung des Fahrzeugs durch aktiven Lenkeingriff mit dem Ziel der Vermeidung von Seitenkollisionen bzw. der Erhöhung der Souveränität in kritischen Situationen.
Die Sicherheitsfunktion LCA (Lateral Collision Avoidance) als Bündelung der drei Systeme SVW (Spurverlassenswarnung), Spurwechselwarnung (SWW) sowie SKW (Seitenkollisionswarnung) bietet dem Fahrer neben der optischhaptischen Warnung vor einem unbeabsichtigten Spurverlassen sowie einer drohenden Kollision mit einem Nachbarfahrzeug eine zeitlich begrenzte Lenkunterstützung an. Diese führt innerhalb der eigenen Spur entlang der Spurmarkierungen bzw. in die dem möglichen Kollisionsobjekt entgegengesetzte Richtung.
Die Komfortfunktion LSA (Lenk- und Spurführungsassistent) bietet dem Fahrer eine durchgängige Querführungsunterstützung bei der Fahrt in der Spurmitte an. Diese orientiert sich im niederen Geschwindigkeitsbereich besonders am Vorderfahrzeug (STA, Stauassistent) und bei schnellerer Fahrt bis 210 km/h an den Spurmarkierungen (ALC, Active Lane Control). Der Lenk- und Spurführungsassistent kann um die Komfortfunktion ESA (Engstellenassistent) erweitert sein, um die Souveränität des Fahrzeugführers beim Durchfahren von Fahrbahnverengungen zwischen statischen und dynamischen Hindernissen zu erhöhen. Dabei wird ein Querversatz der Trajektorie zur Spurmitte durch die Lenkunterstützung eingeregelt.
Nach derzeitigem Stand der Technik existiert kein System zur Unterstützung des Fahrers bei der Querführung in innerstädtischen Engstellen, die insbesondere durch Parkreihen und entgegenkommende Fahrzeuge entstehen.
Die Vorbeifahrt an Fahrzeugen, die am rechten Fahrbahnrand parken, führt bei vielen Fahrern zu Unsicherheit hinsichtlich des einzuhaltenden Abstands, um einen Außenspiegelkontakt oder die Kollision mit Personen, die geparkte Fahrzeuge verlassen, zu vermeiden. Besonders die leicht von Fahrzeug zu Fahrzeug versetzte Querposition erschwert eine Orientierung an der rechten Außenseite, so dass in den meisten Fällen bevorzugt ein größerer lateraler Abstand eingestellt wird. Das Gleiche gilt für andere Objekte oder Randbebauungen.
Bei entgegenkommenden Fahrzeugen muss das eigene Fahrzeug insbesondere in engeren Straßen jedoch von der Fahrbahnmitte wiederum näher an stehenden Objekte am rechten Fahrbahnrand gelenkt werden. Viele Autofahrer unterschreiten dabei einen komfortablen Mindestabstand, fühlen sich unsicher und müssen bremsen. Auch die wechselnde Blickführung zwischen den entgegenkommenden Fahrzeugen und stehenden Objekten auf der rechten Seite beansprucht in dieser Situation die Aufmerksamkeit des Fahrers.
Es wird daher erfindungsgemäß ein System zur urbanen Engstellenführung vorgeschlagen, das den Fahrer beim Durchfahren der oben dargestellten Situation unterstützt.
Dazu wird insbesondere mittels eines Umfeldmodells eine Hilfstrajektorie berechnet, die außerhalb der Spurmitte nach rechts versetzt möglichst nahe an der Reihe stehender Objekte vorzugsweise unter Berücksichtigung eines parametrierbaren Mindestabstands entlangführt. Diese Hilfstrajektorie sollte vorzugsweise robust gegenüber schwankenden Querpositionen der parkenden Objekte sein.
Das Überfahren dieser Trajektorie z.B. bei Rechtsverkehr in Fahrtrichtung nach rechts führt zu einem starken, gerichteten, zeitlich nicht begrenzten Gegenmoment am Lenkrad. Dieses Moment ist vorzugsweise als Funktion des Querversatzes des eigenen Fahrzeugs gegenüber der Hilfstrajektorie derart ausgeprägt, dass ein Überfahren zu einem starken Gegenmoment führt, welches bei Nicht-Überfahren sofort zurückgenommen wird. Das Gegenmoment soll zu keinem Spurversatz führen
Der Fahrer kann sich somit virtuell an eine harte Führung „anlehnen“ und komfortabel ohne wechselnde Blickführung immer mit einem ausreichenden, aber kleinen Abstand zur Reihe der Objekte entlangfahren.
Ohne Beschränkung der allgemeinen Idee ist dieses Verfahren analog auch für Linksverkehr anwendbar.
Ebenso kann die Funktion sowohl bei manueller als auch bei zumindest teilautomatisiert quergeführter Fahrt angeboten werden.
Das gerichtete Lenkmoment erlaubt eine komfortable und souveräne Fahrzeugführung entlang einer Reihe neben der Fahrbahn stehender Objekte bei gleichzeitig maximalem Platzangebot zur Fahrbahnmitte hin. Entgegenkommende Fahrzeuge führen daher zur geringeren Verengung der eigenen Fahrspur. Die Erfindung stellt eine konsequente Ergänzung der bestehenden Systeme zur Querführungsunterstützung dar. Gleichzeitig wird dem Gegenverkehr eine komfortable Vorbeifahrt ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Engstellenassistenzsystem (Ego-Fahrzeug) weist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Assistenzverfahrens mindestens eine elektronische Steuereinheit auf, die in Abhängigkeit von den Signalen verschiedener an sich bekannter Sensoren (Radar, Video, Ultraschall, Laser usw.) zur Erfassung von in der Nähe befindlichen insbesondere seitlichen Hindernissen eine Engstelle erkennt. Die Signale der Sensoren können bekanntlich zur Erzeugung eines sogenannten Umfeldmodells zusammengefasst werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

1 eine erste Situation einer erfindungsgemäßen urbanen Engstellenführung und
2 eine zweite Situation einer erfindungsgemäßen urbanen Engstellenführung.

In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 1 (Ego-Fahrzeug) dargestellt, das mit der erfindungsgemäßen elektronischen Steuereinheit 2 zur Realisierung des erfindungsgemäßen Engstellenassistenzsystems und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Assistenzverfahrens ausgestattet ist.
Die elektronische Steuereinheit 2 erkennt insbesondere in Abhängigkeit von einem Umfeldmodell U, das wie oben beschrieben aus verschiedenen Hindernis-Sensorsignalen zusammengesetzt ist, zumindest eine zu erwartende Engstelle in Fahrtrichtung F in Form eines entgegenkommenden Fahrzeugs 3 auf der linken Seite und parkender bzw. stehender Objekte P auf der rechten Seite. Mittels eines entsprechend programmierten Funktionsmoduls (hier nicht näher dargestellt) in der Steuereinheit 2 wird abhängig von dieser erkannten Engstellen-Situation entlang der Objekte P eine seitliche Hilfstrajektorie 4 vorgegeben. Mittels eines querführenden Aktuators (beispielsweise Aktivlenkungsmotor) wird auf das Lenkrad ein Gegenlenkmoment M zum erleichterten Führen des Fahrzeugs 1 entlang der vorgegebenen seitlichen Hilfstrajektorie 4 gesteuert, wenn der Fahrer beispielsweise manuell von der Fahrspurmitte nach rechts also in Richtung der Hilfstrajektorie 4 lenkt.
Vorzugsweise wird das Gegenlenkmoment M abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit v und/oder vom aktuellen seitlichen Abstand des Fahrzeugs 1 zur Hilfstrajektorie 4 gesteuert. Es kann also ein größeres Gegenlenkmoment M erzeugt werden, je höher die Geschwindigkeit v ist und/oder je näher sich das Fahrzeug 1 an die Hilfstrajektorie 4 annähert.
Die Hilfstrajektorie 4 und/oder das Gegenlenkmoment M kann beispielsweise auch nur in definierter Umgebung - z.B. nur in einem Stadt-Gebiet - vorgegeben werden. Beispielsweise kann mittels GPS- bzw. Navigationsdaten festgestellt werden, ob die erkannte Situation in einem Stadt-Gebiet vorliegt. Die Hilfstrajektorie kann gegebenenfalls entsprechend der Fahrgeschwindigkeit, beispielsweise mittels eines Polynoms höherer Ordnung, geglättet werden.
Die Hilfstrajektorie 4 wird vorzugsweise so berechnet, dass sie außerhalb der Spurmitte nach rechts versetzt möglichst nahe an der Reihe stehender Objekte P unter Berücksichtigung eines parametrierbaren Mindestabstands d_min zu den jeweiligen Objekten P entlangführt. Durch geeignete Bestimmung der Hilfstrajektorie 4 soll unter Berücksichtigung eines parametrierbaren Mindestabstands d_min das Verfahren robust gegenüber schwankenden Querpositionen der Objekte P sein. Das Verfahren soll also beispielsweise auch mit einer offenen oder sich öffnenden Tür und/oder mit einem sich aufklappenden Außenspiegel und/oder mit einem ausparkenden Objekt (P) rechnen. Dazu kann beispielsweise über optische Auswertungen (z.B. durch mit der Steuereinheit verbundene Videokameras) ein Blinksignal oder eine Bewegung eines Objekts P erfasst werden. Beispielsweise können die Souveränität des Fahrers bei der Spurhaltung, die Sichtverhältnisse und/oder die Tageszeit eine Parametrierung des Mindestabstandes d_min beeinflussen.
Das Überfahren dieser Trajektorie 4 nach rechts führt gemäß der Steuerung des Gegenmoments M zu einem starken, gerichteten, zeitlich nicht begrenzten Gegenmoment am Lenkrad. Der Fahrer kann sich somit virtuell an eine weiche Führung „anlehnen“ und komfortabel ohne wechselnde Blickführung immer mit einem ausreichenden, aber kleinen Abstand zur Reihe der Objekte P entlangfahren.
In einer Ausgestaltung der Erfindung könnte auch ein automatisiertes Fahren mit autonomer Querführung entlang der Trajektorie 4 gesteuert werden, wenn der Fahrer beispielsweise die Hände vom Lenkrad nimmt (Hands-Off Erkennung).
Die zweite Situation gemäß 2 unterscheidet sich darin, dass anstelle des in 1 gestrichelt dargestellten parkenden Objekts P ein Lücke - beispielsweise eine Einfahrt - vorliegt. Die Steuereinheit 2 erkennt somit eine mögliche Ausweichstelle und kann in diesem Fall die Trajektorie 4 entsprechend vorgeben. Vorzugsweise kann von der Steuereinheit 2 auch die Längsführung automatisch derart gesteuert werden, dass das Ego-Fahrzeug 1 in der Lücke zum Stehen kommen kann, bevor das entgegenkommende Fahrzeug 3 die Höhe der Lücke erreicht. Anstelle einer automatischen Längsführung kann auch nur eine entsprechend unterstützende optische Anzeige an den Fahrer ausgegeben werden.
Beispielsweise kann aufgrund einer höheren Fahrgeschwindigkeit gegebenenfalls nicht in eine Einfahrt oder andere Parklücke eingefahren werden. In diesem Fall wird die Hilfstrajektorie die Lücke „ignorieren“. Wenn langsamer gefahren wird, kann die Trajektorie wie dargestellt in die Lücke „hineinragen“ oder das Moment zwecks Parkiermöglichkeit sogar weggenommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011077975 A1 [0004]
DE 102015211735 [0005]

Claims

Engstellenassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug (1) mit mindestens einer entsprechend ausgestalteten elektronischen Steuereinheit (2), durch die in Abhängigkeit von bestimmten Eingangssignalen (v, U, GPS) zumindest eine zu erwartende Engstelle mit stehenden Objekten (P) auf der Beifahrerseite erkennbar ist, durch die entlang der Objekte (P) eine seitliche Hilfstrajektorie (4) vorgebbar ist und durch die ein Gegenlenkmoment (M) zum Führen des Fahrzeugs (1) entlang der vorgegebenen seitlichen Hilfstrajektorie (4) steuerbar ist.
Engstellenassistenzsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlenkmoment (M) abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und/oder vom aktuellen seitlichen Abstand des Fahrzeugs (1) zur Hilfstrajektorie (4) steuerbar ist.
Engstellenassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfstrajektorie (4) und/oder das Gegenlenkmoment (M) nur in definierter Umgebung vorgebbar ist.
Engstellenassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfstrajektorie (4) unter Berücksichtigung eines parametrierbaren Mindestabstands (d_min) zu den jeweiligen Objekten (P) im Hinblick auf die Annahme oder Erfassung einer schwankenden Querposition oder einer schwankenden Begrenzung eines erkannten Objektes (P) vorgebbar ist.
Assistenzverfahren in einem Kraftfahrzeug (1), bei dem mittels mindestens einer entsprechend ausgestalteten elektronischen Steuereinheit (2) in Abhängigkeit von bestimmten Eingangssignalen (v, U, GPS) zumindest eine zu erwartende Engstelle mit stehenden Objekten (P) auf der Beifahrerseite erkannt wird, entlang der Objekte (P) eine seitliche Hilfstrajektorie (4) vorgegeben wird und ein Gegenlenkmoment (M) zum Führen des Fahrzeugs (1) entlang der vorgegebenen seitlichen Hilfstrajektorie (4) gesteuert wird.
Assistenzverfahren nach dem vorangegangenen Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlenkmoment (M) abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und/oder vom aktuellen seitlichen Abstand des Fahrzeugs (1) zur Hilfstrajektorie (4) gesteuert wird.
Assistenzverfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfstrajektorie (4) und/oder das Gegenlenkmoment (M) nur in definierter Umgebung vorgegeben wird.
Assistenzverfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfstrajektorie (4) unter Berücksichtigung eines parametrierbaren Mindestabstands (d_min) zu den jeweiligen Objekten (P) im Hinblick auf die Annahme oder Erfassung einer schwankenden Querposition oder einer schwankenden Begrenzung eines erkannten Objektes (P) vorgegeben wird.
Elektronische Steuereinheit (2) für das Engstellenassistenzsystem und/oder zur Durchführung des Assistenzverfahrens nach einem der vorangegangenen Patentansprüche mit einem entsprechend programmierten Funktionsmodul.