-
Stand der Technik
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen mindestens eines Auslösekriteriums eines Schutzsystems, insbesondere für den Schutz von externen, schützenswerten Verkehrsteilnehmern, insbesondere eines Fußgängerschutzsystems, zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
-
Bei einem Unfall eines Kraftfahrzeuges sollen reversible und nicht reversible Rückhaltesysteme den Fahrer vor schweren Folgen schützen. Für die Milderung von Unfallfolgen für den Fahrer gibt es verschiedene Systeme, die sich in Sensoren und Aktoren aufteilen lassen.
-
Zu den Aktoren der passiven Sicherheit im Fahrzeuginneren zählen beispielsweise aktive Sitze, Gurtstraffer oder Airbags. Bei Airbags gibt es verschiedene Ausführungsformen, z. B. einen Fahrer-Airbag aus dem Lenkrad, Knie-Airbags zum Schutz der Knie bei der Vorverlagerung und gegen das Durchrutschen unter dem Gurt, Fenster-Airbags zum Schutz des Kopfs bei seitlichem Aufprall und zur Verhinderung, dass Objekte von außen in die Fahrgastzelle eindringen können. Aktive Sitze können bei einem Unfall die Form verändern und so beispielsweise das Durchrutschen unter dem Gurt verhindern oder den Fahrer in eine günstigere Position bringen (z. B. nach hinten fahren, so dass der Fahrer mehr Platz zum Lenkrad bekommt und so die maximalen Beschleunigungen für den Fahrer verringert werden können). Gurtstraffer verringern die sogenannte Gurt-Lose und Koppeln den Fahrer mit dem Fahrzeug. Dadurch wird die Vorverlagerung des Fahrers verringert bzw. der Fahrer kann mit dem Fahrzeug gleichmäßiger verzögert werden.
-
Kollisionen eines Kraftfahrzeuges mit einem Fußgänger können gemildert werden, indem beispielsweise die Motorhaube aufgestellt wird und/oder zusätzliche Außen-Airbags für Fußgänger gezündet werden, um die Aufschlagschwere des Fußgängers auf Strukturteile des Fahrzeugs, insbesondere Motorblock oder die A-Säulen, zu mildern.
-
Zum Ermitteln eines Unfalls und des Unfalltyps werden verschiedene Sensoren eingesetzt. Der Hauptsensor ist meist ein Beschleunigungssensor, der möglichst geschützt im Zentrum des Fahrzeugs verbaut ist. Für eine einfache Detektion eines Unfalls kann ein solcher Hauptsensor ausreichend sein, ist jedoch nicht so leistungsfähig und fehlerunempfindlich wie ein Multi-Sensorsystem.
-
Fußgänger-Unfälle werden häufig so erkannt, dass im Frontbereich der Motorhaube eines Fahrzeuges zusätzliche Kontaktsensoren, z. B. Beschleunigungssensoren angebracht werden, um möglichst früh die schwachen Beschleunigungswerte, die ein Fußgänger beim Fahrzeug verursacht, zu messen und den Unfall rechtzeitig zu erkennen.
-
Zusätzlich oder alternativ kann ein Druckschlauchsensor verwendet werden, der aus einem Silikonschlauch mit in der Regel zwei Drucksensoren an den Enden besteht. Der Schlauch ist hinter der Stoßstange verbaut. Wenn die Stoßstange vom Bein eines Fußgängers eingedrückt wird, steigt der Druck im Schlauch bzw. es wird eine Druckwelle im Schlauch erzeugt. Die Sensoren erkennen den Druckanstieg und können aus der Laufzeitdifferenz der Druckwelle die Aufschlagposition des Fußgängers am Fahrzeug ermitteln. Beschleunigungssensoren an verschiedenen Stellen im Fahrzeug können das Drucksensorsignal plausibilisieren. Drucksensoren haben gegenüber Beschleunigungssensoren den Vorteil, dass sie sehr schnell reagieren können, und der Druckschlauch an der Fahrzeugfront hat den Vorteil, dass er eine große Fläche mit relativ wenigen Sensoren (in der Regel zwei Drucksensoren) abdecken kann. Es ist möglich, den Aufschlagpunkt auf beispielsweise 5 cm Genauigkeit zu ermitteln.
-
Eine weitere wichtige Gruppe von Sensoren, die zur Erkennung möglicher Unfallsituationen in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, sind sogenannte Umfeldsensoren, die Umfelddaten aus dem Umfeld eines Kraftfahrzeugs ermitteln und die so das Umfeld eines Kraftfahrzeuges überwachen und die zur Erfassung und Klassifikation von möglichen Kollisionspartnern dienen.
-
Aus der
DE 103 34 699 A1 ist ein Vorrichtung zur Betätigung einer Aktuatorik zum Schutz von Fußgängern für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welcher ein erstes Signal einer Kontaktsensorik oder eine Schwelle zum Vergleich mit einem ersten Signal einer Kontaktsensorik in Abhängigkeit von einem zweiten Signal einer Umfeldsensorik verändert wird, wobei die Aktuatorik in Abhängigkeit von dem Vergleich betätigt wird.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Hier beschrieben werden sollen ein besonders vorteilhaftes Verfahren und eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zum Einstellen mindestens eines Auslösekriteriums eines Schutzsystems zum Schutz eines Verkehrsteilnehmers.
-
Dies wird beschrieben durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und mit einer Vorrichtung nach Anspruch 9. Die abhängigen Ansprüche geben besonders vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung an.
-
Aktive Schutzsysteme in Kraftfahrzeugen (z. B. Stabilitätskontrolle ESP bzw. Bremsenansteuerung) und Komfortsysteme (z. B. Spurhalteassistent) werden immer stärker auch mit Systemen der passiven Sicherheit vernetzt.
-
Schutzsysteme in Kraftfahrzeugen haben häufig verschiedene Funktionsausprägungen für verschiedene Arten von sicherheitsrelevanten Situationen, denen das Kraftfahrzeug ausgesetzt sein kann. Solche Funktionsausprägungen sind eine Zusammenstellung von verschiedenen Sicherheitsfunktionen, die in einer bestimmten Situation ausgelöst werden. Häufiig existieren beispielsweise die Funktionsausprägungen „Kollisionsfall“ und „Frontkollision“, „Seitenkollision“, „Fußgängerkollision“, etc. Je nach Funktionsausprägung werden Schutzsysteme in einem Kraftfahrzeug angepasst verwendet. Es ist die Aufgabe von Sensoren eine vorliegende Situation der jeweiligen richtigen Funktionsausprägung zuzuordnen und auszuwählen. Es können in einer vorliegenden Situationen auch mehrere Funktionsausprägungen parallel zueinander ausgewählt werden.
-
In der Funktionsausprägung „Kollisionsfall“ wird ein solches System (z. B. Airbag-Auslöse-Algorithmus) beispielsweise anhand von Umfeldsensoren eingestellt. Umfeldsensoren (Mono-/Stereo-Kamera, Radar, Lidar, Ultraschall) erfassen die Umwelt und ermitteln eine mögliche bevorstehende Kollision und deren Kollisions-Typ. Ein Airbag-Steuergerät kann im Falle einer bevorstehenden Kollision sensibler eingestellt werden, so dass eine Auslösung der Rückhaltesysteme schneller erfolgen kann.
-
Mit einem Radar-Sensor kann eine Frontkollision mit einem Fahrzeug vorausgesagt werden und so eine entsprechende Funktionsausprägung ausgewählt werden. Während des vorhergesagten Zeitpunkts, zu dem der Unfall stattfinden sollte, wird im Rahmen dieser Funktionsausprägung die Aktivierungsschwelle für Rückhaltesysteme reduziert (das heißt sensiblere und frühere Reaktion). Wenn dann von den klassischen Sensoren der passiven Sicherheit ein möglicher Unfall registriert wird, kann schneller bzw. zeitlich gezielter darauf reagiert werden, da die Plausibilisierungsdauer (die Zeit, die das System braucht, um zu prüfen, ob tatsächlich mit großer Wahrscheinlichkeit eine Kollision vorliegt) begrenzt werden kann. Je nach Ausbaustufe kann mit Radar-Sensoren eine Frontkollision oder Seitenkollision vorhergesagt werden oder auch auf eine rückwärtige Kollision reagiert werden. Bei den Kollisionen kann zwischen verschiedenen Unfallgegnern unterschieden werden, beispielsweise Fahrzeug, LKW, Fußgänger oder einem fest verankerten Objekt und jeweils eine entsprechende Funktionsausprägung ausgewählt werden.
-
Die Funktionsausprägung „Kollisionsfall“ hat immer die Voraussetzung, dass ein Unfall bereits stattgefunden hat. Durch vorausschauend arbeitende Systeme wird lediglich die Reaktionszeit verkürzt, wodurch die Fahrzeuginsassen besser auf den Unfall eingestellt werden können (mehr Raum schaffen, um kinetische Energie abzubauen und so Beschleunigungs-Spitzen zu vermeiden). Die Grundfunktionalität der Kollisions-Sensierung mit Beschleunigungssensoren etc. bleibt bestehen. Das Ziel bei Funktionsausprägungen „Frontkollision“ und „Seitenkollision“ ist in der Regel eine schnellere Auslösung der Rückhaltesysteme im Fahrzeuginneren. Bei Funktionsausprägen „Fußgängerkollision“ besteht dagegen üblicherwesie auch das Ziel, die Auslösung der Fußgänger-Schutzsysteme robuster zu machen (sicher aber mit geringer Quote von Fehlauslösungen), da das Beschleunigungssignal bei einer Kollision mit einem Fußgänger sehr klein und nur schlecht von anderen Situationen unterscheidbar ist. Bei Simulationen wird ein sogenannter „Bein-Impaktor“ (ein spezielles Dummy-Bein) benutzt, welches nur ca. 6 kg wiegt und zur Auslösung führen muss. Ein kleines Tier soll hingegen nicht unbedingt zur Auslösung führen (Vogelschlag, Aufprall von kleinen Tieren wie Hasen und dergleichen). Eine Fehlauslösung ist unerwünscht, da Fußgänger-Schutzsysteme oft irreversibel ausgelegt sind und ein fehlerhaft ausgelöstes Schutzsystem Kosten verursacht.
-
Umfeldsensoren zur Erfassung von Umfelddaten haben nur einen begrenzten Erfassungsbereich bzw. einen Erfassungsbereich mit einer vorgegebenen Form. Beispielsweise hat ein Long-Range-Radar einen Erfassungsbereich von unter +/- 10°, eine Kamera hat einen Erfassungsbereich von z. B. +/- 25°. Die hier angegebenen Winkel definieren jeweils einen kegelförmigen Bereich vor dem Kraftfahrzeug, in welchem typische Umfeldsensoren Objekte erfassen können.
-
Zu beachten ist, dass der Erfassungsbereich eine räumliche und eine zeitliche Komponente hat. Entlang eines Fahrweges erfasst ein Umfeldsensor räumlich alle unbeweglichen Objekte auf einer gewissen Breite (die größer als die Breite des Fahrweg sein sollte), die davon abhängt, welche Entfernung vor einem Kraftfahrzeug der Umfeldsensor noch abtasten kann. Für bewegliche Objekte, also insbesondere externe Verkehrsteilnehmer, die sich mit einer vorgebbaren Maximalgeschwindigkeit auf den Fahrweg zu bewegen können, ist die Situation anders. Abhängig von den Geschwindigkeiten von Kraftfahrzeug und Verkehrsteilnehmer ergibt sich im zeitlichen Ablauf ein kreissegmentförmiger Erfassungsbereich ausgehend vom Umfeldsensor, außerhalb dessen sich der Verkehrsteilnehmer bewegen kann, ohne vom Umfeldsensor erfasst bzw. erkannt zu werden. Diese Darstellung wird hier in den Zeichnungen verwendet. Durch diese zeitliche Komponente des Erfassungsbereiches kann es vorkommen, dass z. B. ein Fußgänger sich noch außerhalb der vom Umfeldsensor erfassten maximalen Breite befindet, wenn das Kraftfahrzeug weit entfernt ist, sich jedoch später dem Fahrweg immer weiter annähert oder sogar mit dem Kraftfahrzeug kollidiert, ohne in den im Laufe der Zeit an seinem jeweiligen Ort immer weniger breiten Erfassungsbereich zu gelangen.
-
Objekte, die sich lateral außerhalb des Erfassungsbereichs befinden, können nicht erkannt werden. Da es sich um einen Öffnungswinkel handelt, wird ein Raumausschnitt gemessen, bei dem der Sensor der Punkt ist, an dem der Erfassungsbereich seinen Ursprung hat. Die abgedeckte Breite ist in diesem Punkt nahe Null (wenn der Blindbereich vor dem Sensor vernachlässigt wird). Das Erkennen von Objekten benötigt eine gewisse Zeit. Um die Detektion robust gegenüber Rauschen zu entwickeln, werden häufig nur die Objekte vom System akzeptiert, die für eine gewisse Zeit sichtbar waren.
-
Beschleunigungssensoren, die einen Fußgängeraufprall messen sollen, sind mit der Fahrzeugkarosserie verbunden. So kann z. B. die Fahrt durch ein Schlagloch ein genauso großes Signal erzeugen wie ein Fußgänger, der angefahren wird, da Beschleunigungssensoren nur wenige Informationen (Messkanäle) im Vergleich zu Umfeldsensoren (z. B. Videosensor gleich 1.000.000 Messpunkte bzw. „Pixel“) liefern.
-
Bei Funktionsausprägungen zum Fußgängerschutz bzw. „Fußgängerkollision“ soll eine hohe Robustheit existieren, um einen möglichst guten Schutz für Fußgänger zu gewährleisten. Daher wird z. B. die Schwelle zum Auslösen des Fußgängerschutzes erhöht (das heißt weniger sensibel gemacht), wenn vom Umfeldsensor kein Fußgänger oder kein potentieller Fußgänger erkannt wurde. Umgekehrt wird diese Schwelle abgesenkt, wenn ein Fußgänger erkannt wurde. Das Problem dabei ist der Öffnungswinkel des Umfeldsensors: im Nahbereich, in dem der Unfall passiert, ist die vom Sensor abgedeckte Breite sehr klein (Öffnungswinkel, Ursprung im Sensor).
-
In dem Artikel von S. N. Huang, J. K. Yang und F. Eklund „Analysis of Car-Pedestrian Impact Scenarios for the Evaluation of a Pedestrian Senso System Based on the Accident Data from Sweden“ sind grundlegende Situationen für potentielle Kollisionen von Fußgängern und Fahrzeugen beschrieben sowie Sensorsysteme für Fahrzeuge zur Detektion solcher Situationen.
-
Es sei darauf hingewiesen, dass die hier für Fußgänger dargestellten Vorgänge und Systeme auch mit gewissen Einschränkungen auf andere (schützenswerte, externe, d.h. außerhalb des Kraftfahrzeugs befindliche) Verkehrsteilnehmer übertragen werden können, beispielsweise spielende Kinder, Zweiradfahrer, Rollstuhlfahrer oder dergleichen. Im Folgenden ist daher auch gelegentlich von Kollisionsobjekten oder schützenswerten Verkehrsteilnehmern die Rede. Die hier insbesondere im Zusammenhang mit dem Schutz von externen Verkehrsteilnehmern beschriebenen Maßnahmen sind gegebenenfalls auch auf andere Schutzfunktionen übertragbar, wie beispielsweise den Schutz von Insassen des Kraftfahrzeugs.
-
Bei der Auslösung von Fußgängerschutzsystemen können im Falle einer Kollision eines Fußgängers mit einem Kraftfahrzeug die Folgen für den Fußgänger oft gemildert werden. Als Schutzsysteme kommen z. B. Fußgängerairbags oder das Hochklappen der Motorhaube in Betracht. Bei den meisten Systemen führt die Auslösung dazu, dass das Fahrzeug nicht weiterfahren kann und irreversible Systeme zunächst ausgetauscht werden müssen, was Kosten verursacht.
-
Es ist daher wünschenswert, dass Fußgängerschutzsysteme nur selten fälschlich ausgelöst werden, wenn es tatsächlich keine Kollision mit einem Fußgänger gibt. Je nach Komplexität eines Fußgängerschutzsystems kann eine Fehlauslösung viele Ursachen haben, z. B. Fahrbahnunebenheiten, Kollisionen mit kleinen Tieren, Steinschlag oder Gegenstände auf einer Fahrbahn.
-
Fortgeschrittene Assistenzsysteme für Kraftfahrzeuge sind daher dazu ausgelegt, schon vor einer Kollision nach Möglichkeit Fußgänger im Umfeld des Kraftfahrzeuges durch geeignete Sensoren zu identifizieren und z. B. aus der Relativgeschwindigkeit zwischen Fußgänger und Fahrzeug potentielle Kollisionen vorherzusehen und soweit möglich zu verhindern bzw. die Folgen für den Fußgänger durch rechtzeitiges Auslösen von Fußgängerschutzsystemen beim Feststellen eines Aufpralls zu mildern. In solchen Fällen ist eine Fehlauslösung unwahrscheinlich.
-
Umgekehrt bedeutet dies, dass verspätete Auslösungen oder gar Fehlauslösungen bei einem detektierten Aufprall wahrscheinlicher sind, wenn vorher kein Fußgänger auf Kollisionskurs identifiziert wurde. Mit diesen Fällen beschäftigen sich das hier beschriebene Verfahren und die hier beschriebene Vorrichtung. Im Prinzip ist zumindest bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges die Abtastung der Umgebung, insbesondere vor dem Fahrzeug (wie in dem oben erwähnten Artikel beschrieben) relativ einfach und führt zu einfachen physikalischen Zusammenhängen, wann bei welchen Relativgeschwindigkeiten ein identifizierter Fußgänger potentiell mit dem Fahrzeug kollidieren kann und wo der Kollisionspunkt liegt. Allerdings ist es je nach Geschwindigkeit von Fahrzeug und Verkehrsteilnehmer durchaus möglich, dass ein Fußgänger nicht oder nicht zuverlässig von mindestens einem Umfeldsensor des Kraftfahrzeuges erfasst und identifiziert werden kann, obwohl er und das Kraftfahrzeug sich auf einem potentiellen Kollisionskurs befinden. Ein Zusammenprall wird dann zwar von Sensorsystemen des Kraftfahrzeuges registriert, kann aber nicht mit einem vorher schon identifizierten Fußgänger in Zusammenhang gebracht werden, wie es wünschenswert wäre.
-
Die Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit wird hier als Standardfahrsituation angesehen, bei der Sensitivitätskriterien mit bestimmten Bedingungen und Schwellwerten für die Auslösung von (externen) Schutzsystemen vorgegeben werden können. Da ein bestimmtes Schutzsystem nur ausgelöst oder nicht ausgelöst werden kann, wobei noch der genaue Zeitpunkt der Auslösung bestimmt werden kann, muss letztlich ein Kriterium festgelegt werden, bei dessen Vorliegen eine Auslösung stattfindet. Im Allgemeinen verarbeitet ein Schutzsystem verschiedene Informationen von verschiedenen Sensoren, so dass das Auslösekriterium das gleichzeitige Vorliegen mehrerer Informationen, ggf. auch mit unterschiedlicher Gewichtung, beinhalten kann. Fehlauslösungen können dabei weitgehend vermieden werden, indem die Umfelddaten von Umfeldsensoren und Datenaufprallsensoren auf Plausibilität überprüft werden, so dass nur eine Auslösung erfolgt, wenn eine hinreichende Wahrscheinlichkeit für den Aufprall eines Fußgängers spricht. Das hier beschriebene Verfahren bezieht den Schutz von Fußgängern auch für Situationen mit ein, bei denen vor einem Zusammenprall keine Identifizierung eines schützenswerten Verkehrsteilnehmers erfolgen konnte.
-
Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass Umfeldsensoren eines Kraftfahrzeugs typischerweise so ausgestattet sind, dass sie einen genügend breiten Bereich vor einem fahrenden Kraftfahrzeug erfassen, um Verkehrsteilnehmer zu erkennen, die (unter der Voraussetzung der Beibehaltung ihrer Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung) mit dem Kraftfahrzeug kollidieren können. Es ist daher möglich, als Auslösekriterium für Fußgängerschutzmaßnahmen das gleichzeitige Vorliegen von zwei Bedingungen zu verlangen, z. B. „ein Fußgänger auf Kollisionskurs wurde erkannt“ mit Hilfe von mindestens einem Umfeldsensor bzw. Umfelddaten und „der Aufprall eines Objekts wurde vom Kontaktsensor festgestellt“. In der Praxis kann man den Bedingungen noch eine Wahrscheinlichkeit (Gewichtung) zuordnen und als Auslösekriterium eine gewisse Mindestwahrscheinlichkeit (Schwellwert) für das Vorliegen eines Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers nutzen. Hier geht es insbesondere um den Beitrag, den Umfelddaten bzw. Umfeldsensoren zur Beobachtung des Umfelds vor dem Kraftfahrzeug leisten können und wo deren Grenzen liegen. Hierzu wird in dem Beschriebenen aus den Daten über die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ermittelt, welche Teile des vor dem Fahrzeug liegenden Umfelds nicht so weit erfasst wurden, dass das Vorhandensein von Kollisionsobjekten ausgeschlossen werden kann. Externe Verkehrsteilnehmer (Fußgänger, Fahrradfahrer, laufende Kinder) mit den ihnen typischen Maximalgeschwindigkeiten können den von dem Kraftfahrzeug vorgegebenen Fahrweg kreuzen und von dem Kraftfahrzeug getroffen werden, ohne jemals in den Erfassungsbereich des Umfeldsensors oder der Umfeldsensoren gelangt zu sein. Dies gilt insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges und relativ dazu hohen Geschwindigkeitskomponenten der potentiellen Kollisionsobjekte bzw. der zu schützenden, externen Verkehrsteilnehmer in Richtung auf den Fahrweg des Fahrzeuges. Allerdings ist die Situation nicht für den gesamten Frontbereich des Kraftfahrzeuges gleich. Geometrische Überlegungen beispielsweise für oben auf einem Fahrzeug in einem Abstand vom Frontbereich mittig am Kraftfahrzeug angebrachte Umfeldsensoren ergeben, dass Objekte, die nicht im Erfassungsbereich erkannt werden konnten, nur von seitlichen Bereichen im Frontbereich getroffen werden können, während es auch einen (inneren) Bereich gibt, der nur von erfassten Objekten getroffen werden kann.Ein mittig am Kraftfahrzeug angebrachter Umfeldsensor hat in seitlichen Bereichen tote Winkel, in welchen potentielle Kollisionsobjekte übersehen werden können. Ein so angebrachter Umfeldsensor ermöglicht in einem mittigen (inneren) Bereich des Frontbereichs regelmäßig eine lückenlose Überwachung von potentiellen Kollisionsobjekten.
-
Daher wird hier ein Verfahren beschrieben, bei dem der Frontbereich eines Kraftfahrzeuges in mindestens zwei Sensitivitätsbereiche eingeteilt wird, denen jeweils Sensitivitätskriterien zugeordnet werden, die verschieden sein können. Die grundsätzliche Aufteilung des Frontbereichs des Kraftfahrzeugs in Sensitivitätsbereiche mit jeweils zugeordneten Sensitivitätskriterien geschieht in Schritt a). Die Größe und Lage der einzelnen Sensitivitätsbereiche wird aber in Schritt a) nur vorläufig festgelegt.
-
Die Berechnung des Erfassungsbereichs eines Umfeldsensors erfolgt in Schritt c). Ergibt die Berechnung des Erfassungsbereichs in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, dass eine Situation vorliegt, in der nicht identifizierte Kollisionsobjekte von seitlichen Frontbereichen des Kraftfahrzeuges getroffen werden können, so kann dort ein anderes (niedrigeres) Sensitivitätskriterium vorgegeben werden, insbesondere dahingehend, dass nicht mehr die gleichen Bedingungen zum Auslösen des Schutzsystems erforderlich sind wie in einem inneren Frontbereich. Der Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass Schutzmaßnahmen auch dann eingeleitet werden, wenn lediglich der Aufprall eines Objekts in einem äußeren Sensitivitätsbereich festgestellt wird, nicht jedoch vorher eine Identifizierung eines potentiellen Kollisionsobjekts stattgefunden hat. Zwar lässt sich auf diese Weise nicht mehr ganz so sicher eine Fehlauslösung z. B. durch Steinschlag oder ein Schlagloch vermeiden, dafür wird jedoch die Sicherheit für Fußgänger erhöht, was gerade im innerstädtischen Verkehr bei Geschwindigkeiten unter 50 km/h von Bedeutung ist. Gleichzeitig kann (aufgrund des (höheren) Sensitivitätskriterium im inneren Frontbereich das Risiko von Fehlauslösungen drastisch reduziert werden.
-
Die in Schritt b) für Schritt c) ermittelte Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges steht jederzeit durch verschiedene Messsysteme zur Verfügung, so dass für deren Einbeziehung üblicherweise keinerlei zusätzliche Sensorik erforderlich ist.
-
Maximalgeschwindigkeiten, die in Schritt d) berücksichtigt werden, können als feste Parameter in einem Steuergerät hinterlegt sein. Je nach Verkehrssituation können andere Maximalgeschwindigkeiten für mögliche Verkehrsteilnehmer oder auch Kollisionsobjekte hinterlegt sein. Für eine Verkehrssituation in der Stadt kann eine Maximalgeschwindigkeit beispielsweise anhand der maximal möglichen Geschwindigkeit eines rennenden Menschen festgelegt sein (beispielsweise zwischen 20 km/h und 25 km/h). Auf dem Land können andere Maximalgeschwindigkeiten (beispielsweise zwischen 25 km/h und 60 km/h) hinterlegt sein, um auch schnellere Verkehrsteilnehmer wie Zweiradfahrer noch sicher einzubeziehen.
-
In den Schritten d) und e) erfolgen Berechnungen, wo nur identifizierte Kollisionsobjekte im Frontbereich getroffen werden können. Dieser Bereich liegt typischerweise im mittleren Bereich der Front des Kraftfahrzeuges, ist aber je nach Geschwindigkeit unterschiedlich breit. Rechts und links davon können Bereiche liegen, die auch von nicht identifizierten Objekten getroffen werden können, die seitlich (sozusagen hinter dem Erfassungsbereich des Umfeldsensors) in den Fahrweg gelangen. Die Situation muss nicht notwendigerweise symmetrisch zur Fahrzeugmitte sein, wenn der Umfeldsensor nicht mittig angeordnet ist und/oder seine Einstellung auf Rechtsverkehr oder Linksverkehr nicht notwendigerweise symmetrisch zur Fahrtrichtung sein muss. Auch andere Gründe können für eine unsymmetrische Anordnung der Sensitivitätsbereiche führen. Kollisionsobjekte, die nicht oder nur mit einer sehr kurzen Eindringphase in einen Erfassungsbereich vom Kraftfahrzeug eingetreten sind, können nicht identifiziert bzw. erkannt werden. Bei einer sehr kurzen Eindringphase, die beispielsweise kleiner ist als eine Schwellendauer, ist eine Klassifikation ggf. nicht möglich und man kann Wahrscheinlichkeiten berechnen, wo im Frontbereich ein Aufprall eines solchen Kollisionsobjektes zu erwarten ist. Dementsprechend werden die Bereichsbreite und/oder die Bereichslage mindestens eines Sensitivitätsbereiches an die sich aus der Geschwindigkeit ergebende Situation angepasst. Grundsätzlich können also die Sensitivitätskriterien und/oder die Größe und Lage der Sensitivitätsbereiche an die Geschwindigkeit angepasst werden.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Sensitivitätskriterium eines Sensitivitätsbereiches niedriger gesetzt als das eines anderen Bereiches. Typischerweise wird das Sensitivitätskriterium für einen Bereich, der nur von identifizierten Kollisionsobjekten getroffen werden kann, höher gesetzt werden.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Frontbereich in Schritt a) in einen Hauptkontaktbereich und einen Nebenkontaktbereich eingeteilt, wobei sich der Hauptkontaktbereich innerhalb des Nebenkontaktbereiches befindet und eine veränderliche Bereichsbreite und /oder eine veränderliche Bereichslage hat. Mit einer Anordnung des Hauptkontaktbereichs innerhalb des Nebenkontaktbereichs ist hier insbesondere gemeint, dass der Nebenkontaktbereich den Hauptkontaktbereich beidseitig umgibt. Diese Beschreibung der Einteilung ist äquivalent zu einer Beschreibung mit drei Bereichen (links, mittig, rechts), bei denen die äußeren Bereiche das gleiche Sensitivitätskriterium haben und alle Bereiche in der Breite variabel sind und zusammen den Frontbereich abdecken. Diese Einteilung erlaubt die Anpassung an verschiedene Geschwindigkeiten und andere Vorgaben.
-
Bevorzugt enthält das höhere Sensitivitätskriterium für den Hauptkontaktbereich mindestens zwei unterschiedliche Bedingungen zur Erkennung eines zu schützenden Verkehrseilnehmers, insbesondere Fußgängers, das niedrigere jedoch mindestens eine Bedingung weniger oder weniger stark gewichtet. Wie schon ausgeführt, kann z. B. bei langsamer Fahrt insbesondere die Bedingung „Verkehrsteilnehmer auf Kollisionskurs wurde erkannt“ bei dem niedrigeren Sensitivitätskriterium weggelassen werden, so dass das Sensitivitätskriterium sich nur noch auf die Informationen der übrigen Sensorik stützt. Grundsätzlich ist es möglich, eine Bedingung nicht vollständig wegzulassen, sondern nur mit weniger Gewicht zu berücksichtigen.
-
Bei einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und den Eigenschaften des Umfeldsensors eine Bereichsbreite und eine Bereichslage des Hauptkontaktbereiches (und damit die Größe aller beteiligten Bereiche im Frontbereich) festgelegt, in dem ein Kontakt mit einem schützenswerten Verkehrsteilnehmer nicht ohne vorherige Identifizierung zu erwarten ist. Die Eigenschaften des Umfeldsensors beschreiben hier insbesondere die Form des Erfassungsbereichs des Umfeldsensors, in welchem potentielle Objekte vom Umfeldsensor erkannt werden können.
-
Bevorzugt beinhaltet das Sensitivitätskriterium eines Sensitivitätsbereiches die Bedingung, dass das Schutzsystem mittels des Umfeldsensors vor einer Kollision als Kollisionsobjekt einen zu schützenden externen Verkehrsteilnehmer, insbesondere einen Fußgänger, identifiziert hat, während das Sensitivitätskriterium eines anderen Sensitivitätsbereiches diese Bedingung nicht oder weniger stark gewichtet beinhaltet. Auf diese Weise können auch Verkehrsteilnehmer geschützt werden, die seitlich in den Fahrweg gelangen, ohne vor einer Kollision identifiziert zu werden.
-
In der Praxis werden die Schutzsysteme in Kraftfahrzeugen immer weiter entwickelt, so dass auch zwei oder mehr Umfeldsensoren oder die getrennte Analyse von zwei oder mehr Erfassungsbereichen eines Umfeldsensors möglich sind. Für solche Fälle erlaubt das beschriebene Verfahren, das Umfeld in zwei oder mehr Erfassungsbereiche zu unterteilen, wobei die Bedingungen zur Erkennung eines Kollisionsobjekts als schützenswerten Verkehrsteilnehmer, insbesondere Fußgänger, für die unterschiedlichen Erfassungsbereiche unterschiedlich gewählt und/oder gewichtet sein können. Auf diese Weise lässt sich das Schutzsystem noch besser an unterschiedliche Verkehrssituationen anpassen. Dies ist insbesondere hilfreich, weil bei Rechts- bzw. Linksverkehr keine symmetrischen Bedingungen in Bezug auf das Umfeld vor dem Kraftfahrzeug herrschen.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug mit einem Kontaktsensor oder mehreren Kontaktsensoren ausgestattet, durch die ein Ort des Kontakts (Kontaktort) am Kraftfahrzeug ermittelt werden kann. Das bedeutet, dass nicht nur die Tatsache einer Kollision festgestellt wird, sondern dass auch der ungefähre Ort des Auftreffens auf der Front des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs der Hauptkontaktbereich mit einer Bereichsbreite und einer Bereichslage ermittelt, in dem ein Kontakt mit einem schützenswerten Verkehrsteilnehmer nicht ohne vorherige Erfassung durch den Umfeldsensor in dem Erfassungsbereich erfolgen kann. In den Nebenkontaktbereichen ist eine Kollision auch ohne vorherige Identifizierung möglich. Für beide Bereiche wird nach unterschiedlichen Sensitivitätskriterien ein Signal ausgegeben, mit dem mindestens eine Schutzkomponente (Fußgängerairbag, Motorhaube) ausgelöst werden kann.
-
Bei den bisherigen Ausführungen wurde davon ausgegangen, dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges konstant bleibt. Bei nicht konstanter Geschwindigkeit werden die geometrischen Verhältnisse und die daraus resultierenden Berechnungen des Erfassungsbereiches und potentieller Kollisionsorte etwas komplizierter, was aber kein prinzipielles Problem darstellt, weil die Geschwindigkeiten z. B. über die Zeit integriert werden können oder eine Korrektur am Erfassungsbereich bei Änderung der Geschwindigkeit vorgenommen werden kann. Generell ist es vorteilhaft, bei Beschleunigungen oder Verzögerungen den kleinsten sich aus den vorkommenden Geschwindigkeiten ergebenden Erfassungsbereich für die weiteren Maßnahmen zu Grunde zu legen, wenn man maximalen Schutz für schützenswerte, externe Verkehrsteilnehmer anstrebt.
-
Es wird auch eine Vorrichtung zum Einstellen mindestens eines Sensitivitätsbereiches eines Schutzsystems für schützenswerte, externeVerkehrsteilnehmer, insbesondere eines Fußgängerschutzsystems, in einem Kraftfahrzeug beschrieben.
-
Die Vorrichtung eignet sich zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens und dient dem zuverlässigen Schutz von externen Verkehrsteilnehmern unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, wobei die Vorrichtung den Schutz für externe Verkehrsteilnehmer erhöht, ohne das Risiko von Fehlauslösungen zu stark anzuheben.
-
Die Vorrichtung ist insbesondere ein Steuergerät, welches zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.
-
Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung, wenn diese weiter Mittel zur Feststellung eines Kontakts des Kraftfahrzeugs mit einem Kollisionsobjekt, sowie einen Auslöser für Fußgängerschutzmaßnahmen bei Feststellung eines Kontaktes am Kontaktsensor in Abhängigkeit von dem geänderten Auslösekriterium umfasst. Mittel zur Feststellung eines Kontakts können beispielsweise Eingänge für Signale zum Kontakt des Kraftfahrzeugs mit einem Kollisionsobjekt und/oder Sensoren zur Erkennung eines solchen Kontakts sein. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Kollision z. B. mit einem Fußgänger bei niedriger Geschwindigkeit ein schwächeres Signal auslösen kann als bei höherer Geschwindigkeit. Daher kann es parallel zu und unabhängig von den beschriebenen Maßnahmen auch noch sinnvoll sein, die Schwellwerte von Messwerten für die Erkennung von Kollisionen an die Geschwindigkeit anzupassen,
-
Hier auch beschrieben werden sollen ein entsprechendes Computerprogramm, welches zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeignet ist, und ein maschinenlesbares Speichermedium auf dem dieses Computerprogramm gespeichert ist.
-
Einzelheiten des Verfahrens und Ausführungsbeispiele, werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1: schematisch den Frontbereich eines Kraftfahrzeuges und seine Umgebung während einer Fahrt,
- 2: schematisch die Form eines Erfassungsbereiches eines Umfeldsensors bei zweimal geänderter Geschwindigkeit während einer Fahrt und
- 3: ein schematisches Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Abläufe bei dem beschriebenen Verfahren.
-
In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1, das sich mit einer Geschwindigkeit L auf einer Straße 19 entlang eines potentiellen Fahrwegs 20 bewegt, dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 weist ein Schutzsystem 2 für externe Verkehrsteilnehmer 9 auf, die sich mit einer vorgebbaren Maximalgeschwindigkeit V bewegen. Das Kraftfahrzeug 1 tastet mit einem Umfeldsensor 3 die Umgebung in einem Erfassungsbereich S ab, der im Wesentlichen die Form eines Kreissegments bzw. eines Kegels hat. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 1 in einem Frontbereich 4 einen Kontaktsensor 10 (der auch aus mehreren einzelnen Sensoren zusammengesetzt sein kann) auf, mit dem die Tatsache einer Kollision mit einem Fußgänger sowie der ungefähre Ort des Aufpralls ermittelt werden können. Dem Kontaktsensor 10 ist ein Hauptkontaktbereich 5 mit einer Bereichsbreite BB und einer Bereichslage BL zugeordnet, wobei Bereichsbreite BB und Bereichslage BL im Frontbereich 4 des Kraftfahrzeugs 1 von der Geschwindigkeit V des Kraftfahrzeugs 1 und bei Bedarf von anderen Faktoren abhängig sind. Der Hauptkontaktbereich 5 liegt innerhalb eines Nebenkontaktbereiches 6, so dass Hauptkontaktbereich 5 und Nebenkontaktbereich 6 den gesamten Frontbereich 4, in dem es zu einer Kollision mit einem Kollisionsobjekt 8 kommen kann, abdecken. Das Schutzsystem 2 weist einen ersten Signaleingang 11 für ein Geschwindigkeitssignal von einer Geschwindigkeitsbestimmung 18, einen zweiten Signaleingang 12 für Signale des Kontaktsensors 10 und einen dritten Signaleingang 13 für Abtastsignale des Umfeldsensors 3 auf. Außerdem hat es einen Ausgang, mit dem eine Schutzkomponente 7, z. B. ein Fußgängerairbag, angesteuert werden kann. Für den Fall einer Kollision mit einem schützenswerten, externen Verkehrsteilnehmer 9 mildert die Schutzkomponente 7 die Folgen einer Kollision für den Verkehrsteilnehmer 9. In 1 ist zu erkennen, dass ein Verkehrsteilnehmer 9 als Kollisionsobjekt 8 vom Erfassungsbereich S des Umfeldsensors 3 identifiziert und verfolgt werden kann. Dieser wird im weiteren Verlauf des Geschehens vom Hauptkontaktbereich 5 getroffen werden. Im Gegensatz dazu kann der Verkehrsteilnehmer 9 nicht vom Erfassungsbereich S erfasst werden, obwohl er im weiteren Verlauf des Geschehens möglicherweise vom Nebenkontaktbereich 6 getroffen werden kann. Es besteht also das Risiko, dass der Verkehrsteilnehmer 9 von dem Kraftfahrzeug 1 im weiteren Verlauf der Fahrt getroffen wird, ohne dass er vorher überhaupt oder lange genug im Erfassungsbereich S war, um korrekt identifiziert zu werden. Gerade für solche Vorgänge soll das vorliegende Schutzsystem sicher und robust ausgelegt sein, weshalb dem Hauptkontaktbereich 5 ein erstes Sensitivitätskriterium K1 zugeordnet wird und dem Nebenkontaktbereich 6 ein (möglicherweise anderes) zweites Sensitivitätskriterium K2.
-
2 veranschaulicht in einer schematischen Darstellung wie der Erfassungsbereich S in einer bestimmten Situation aussieht, wenn das Kraftfahrzeug 1 vorher nicht mit konstanter Geschwindigkeit L gefahren ist, sondern zweimal seine Geschwindigkeit L geändert hat. Im vorliegenden Beispiel ist das Fahrzeug zunächst schnell, dann sehr langsam und dann wieder etwas schneller gefahren. Ein Verkehrsteilnehmer 9 als potentielles Kollisionsobjekt 8 wird daher nicht vom Erfassungsbereich S erfasst und als Fußgänger erkannt, wie dies bei einer mittleren konstanten Geschwindigkeit der Fall wäre. Es erhöht daher die Sicherheit, wenn in solchen Situationen die Bereichsbreite BB des Hauptkontaktbereiches 5 entsprechend dem zeitlichen (bzw. örtlichen) Verlauf der Geschwindigkeit L verkleinert wird.
-
3 zeigt in schematischer Darstellung den Ablauf des Verfahrens in dem Schutzsystem 2. Von einer Geschwindigkeitsbestimmung 18 werden Daten über die Geschwindigkeit L eines Kraftfahrzeugs 1 an einen ersten Signaleingang 11 des Schutzsystems 2 geliefert. Von einem Kontaktsensor 10 (der auch aus einer Mehrzahl von Sensoren bestehen kann, die ihre Signale über getrennte Leitungen oder hintereinander über eine Leitung übertragen) gelangen Kontaktsignale an einen zweiten Signaleingang 12. Ein dritter Signaleingang 13 erhält Abtastdaten des Umfeldsensors 3. Aus den Geschwindigkeitsdaten und den Abtastdaten wird in einer Recheneinheit 16 der Erfassungsbereich S ermittelt. Mit einem Mittel zur Einteilung des Frontbereiches 4 werden außerdem die Bereichsbreite BB und die Bereichslage BL vom Hauptkontaktbereich 5 wiederum unter Berücksichtigung der aktuellen Geschwindigkeit L ermittelt. Damit wird für jede Fahrsituation die Einteilung des Frontbereiches 4 in Hauptkontaktbereich 5 und Nebenkontaktbereich 6 festgelegt. In einem Speicher 21 sind ein erstes Sensitivitätskriterium K1 für den Hauptkontaktbereich 5 und ein zweites Sensitivitätskriterium K2 für den Nebenkontaktbereich 6 hinterlegt (wobei diese ebenfalls veränderlich sein können, wenn dies für die jeweilige Fahrsituation sinnvoll ist). Wird ein Kontakt vom Kontaktsensor 10 gemeldet, so prüft eine Auslöseeinheit 22, ob der Kontakt im Hauptkontaktbereich 5 oder im Nebenkontaktbereich 6 stattgefunden hat. Bei einem Kontakt im Hauptkontaktbereich 5 wird die Schutzkomponente 7 nur ausgelöst, wenn das Sensitivitätskriterium K1 erfüllt ist (also beispielsweise ein Fußgänger als Kollisionsobjekt identifiziert wurde). Bei einem Kontakt im Nebenkontaktbereich 6 wird die Schutzkomponente 7 gemäß Sensitivitätskriterium K2 ausgelöst (also z. B. auch ohne dass ein Fußgänger als Kollisionsobjekt identifiziert wurde).
-
Durch das beschriebene Schutzsystem werden Verkehrsteilnehmer auch bei unterschiedlichen oder wechselnden Geschwindigkeiten eines Kraftfahrzeuges durch geeignete Sensitivitätskriterien für unterschiedliche Kontaktbereiche im Frontbereich bei einer Kollision angemessen geschützt, ohne das Risiko von Fehlauslösungen von Schutzkomponenten unverhältnismäßig zu erhöhen.
-
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
-
