DE102017212277B3

DE102017212277B3 - Gefahrerkennung bei beabsichtigtem Spurwechsel

Info

Publication number: DE102017212277B3
Application number: DE102017212277.3A
Authority: DE
Inventors: Oliver Pink; Oliver F. Schwindt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2018-09-06
Anticipated expiration: 2037-07-19
Also published as: US10513261B2; CN109263635B; CN109263635A; US20190023268A1

Abstract

Verfahren (100) zur Ermittlung des Gefährdungspotentials eines Spurwechsels eines Ego-Fahrzeugs (1) von der aktuell benutzten Fahrspur (2a, 2b, 2c) in eine benachbarte Fahrspur (2a, 2b, 2c), wobei ein Erfassungsbereich (3) im Außenraum des Ego-Fahrzeugs (1) beobachtet wird (110) und wobei die Auswirkung von im Erfassungsbereich (3) erkannten Objekten (4) auf das Gefährdungspotential ausgewertet wird (120), wobei aus Positionen und Geschwindigkeiten von im Erfassungsbereich 3 erkannten Innen-Fremdfahrzeugen (4) ausgewertet wird (130), ob ein Zielgebiet (5), in dem sich das Ego-Fahrzeug (1) nach dem beabsichtigten Spurwechsel befindet, für außerhalb des Erfassungsbereichs (3) befindliche Außen-Fremdfahrzeuge (6) erreichbar ist.
Verfahren (200) zur zumindest teilautomatisierten Steuerung eines Ego-Fahrzeugs (1), wobei bei einem beabsichtigten Spurwechsel das Gefährdungspotential dieses Spurwechsels mit dem Verfahren (100) gemäß der Erfindung bewertet wird (210), wobei der Spurwechsel unterbunden wird (240), wenn das Zielgebiet (5) für Außen-Fremdfahrzeuge (6) erreichbar ist (220).
Zugehöriges Computerprogramm.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Gefährdungspotentials eines beabsichtigten Spurwechsels, welches sowohl zur Unterstützung menschlicher Fahrer als auch für das zumindest teilautomatisierte Fahren einsetzbar ist.
Stand der Technik
Beim Fahren auf Autobahnen und Schnellstraßen führen Fehler beim Spurwechsel häufig zu gefährlichen Situationen. Auf der Überholspur fahrende Fahrzeuge werden durch vor ihnen einscherende Fahrzeuge plötzlich zu Vollbremsungen gezwungen, oder es kommt sogar zum Unfall.
Ursache hierfür ist, dass der Geschwindigkeitsunterschied zwischen der aktuell benutzten Fahrspur und der Fahrspur, auf die ein Wechsel gewünscht ist, häufig unterschätzt wird. Beispielsweise realisiert ein Fahrer, der zum Überholen eines mit 80 km/h fahrenden LKW ansetzt, möglicherweise nicht, dass das sich auf der Überholspur nähernde Fahrzeug mit 250 km/h nähert. Geschwindigkeitsunterschiede über 100 km/h können aber beispielsweise auch dann entstehen, wenn der Verkehr auf einer Spur vor einem Hindernis stockt und ein Fahrer versucht, sich in den auf der anderen Spur mit normaler Geschwindigkeit fließenden Verkehr einzufädeln.
Die EP 1 858 745 B1 offenbart einen Spurwechselassistenten, der einen beabsichtigten Spurwechsel auf eine benachbarte Fahrspur erkennt, andere Fahrzeuge auf dieser benachbarten Fahrspur erfasst und das Kollisionsrisiko bewertet. Abhängig vom Kollisionsrisiko werden Warnungen und andere Maßnahmen eingeleitet.
Die US 9,475,491 B1 offenbart ein System, das bei einem autonom fahrenden Fahrzeug Lücken zwischen auf einer benachbarten Fahrspur fahrenden Fahrzeugen erkennt und den Wechsel auf diese benachbarte Fahrspur entsprechend steuert.
Die WO 2007/014 633 A1 offenbart einen Spurwechselassistenten, der erkennt, wenn der Erfassungsbereich der Umfeldüberwachung teilweise abgeschattet ist. In einem solchen Fall deaktiviert sich der Assistent und informiert den Fahrer hierüber.
Die WO 2016/081 488 A1 offenbart ein System zur Bewertung beabsichtigter Spurwechsel, das die Kollisionsgefahr mit einem sich sehr schnell nähernden Fremdfahrzeug auch dann zuverlässig bewerten kann, wenn die genaue Winkelposition des Fremdfahrzeugs relativ zum eigenen Fahrzeug, und damit die vom Fremdfahrzeug aktuell benutzte Fahrspur, nicht ermittelbar ist.
DE 10 2013 005 248 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen Überholassistenten, bei dem ein autonomes Einscheren auf die Überholspur nur dann eingeleitet wird, wenn auf der Überholspur ein erstes vorausfahrendes Fahrzeug erkannt wurde.
Die DE 10 2015 208 007 A1 offenbart ein weiteres Verfahren zur Durchführung eines Fahrspurwechsels bei einem Kraftfahrzeug.
Offenbarung der Erfindung
Im Rahmen der Erfindung wurde ein Verfahren zur Ermittlung des Gefährdungspotentials eines Spurwechsels eines Ego-Fahrzeugs von der aktuell benutzten Fahrspur in eine benachbarte Fahrspur entwickelt. Bei diesem Verfahren wird ein Erfassungsbereich im Außenraum des Ego-Fahrzeugs beobachtet, und die Auswirkung von im Erfassungsbereich erkannten Objekten auf das Gefährdungspotential wird ausgewertet.
Aus Positionen und Geschwindigkeiten von im Erfassungsbereich erkannten Innen-Fremdfahrzeugen wird ausgewertet, ob ein Zielgebiet, in dem sich das Ego-Fahrzeug nach dem beabsichtigten Spurwechsel befindet, für außerhalb des Erfassungsbereichs befindliche Außen-Fremdfahrzeuge erreichbar ist.
Unter „erreichbar“ wird in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden, dass der beabsichtigte Spurwechsel in dem Zielgebiet einen Konflikt zwischen dem Ego-Fahrzeug und dem Außen-Fremdfahrzeug hervorruft. Als Konflikt kann es in diesem Zusammenhang beispielsweise gewertet werden, wenn das Außen-Fremdfahrzeug zur Vermeidung einer Kollision oder zur Einhaltung des Sicherheitsabstandes zu dem Ego-Fahrzeug einen Spurwechsel durchführen oder um mehr als das beim kooperativen, partnerschaftlichen Fahren übliche Maß verzögern muss. So kann vom Fahrer eines sich schnell nähernden Fahrzeugs beispielsweise erwartet werden, dass er Gas wegnimmt oder leicht bremst, wenn das Ego-Fahrzeug auf seine Spur wechselt.
Es wurde erkannt, dass in vielen Fällen die Konstellation der im Erfassungsbereich erkannten Innen-Fremdfahrzeuge eine verlässliche Aussage dahingehend ermöglicht, dass das Zielgebiet für Außen-Fremdfahrzeuge nicht erreichbar ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn im Einklang mit einem üblichen Verkehrsgeschehen angenommen wird, dass

• sowohl longitudinale (in Fahrtrichtung) als auch laterale (seitliche) Beschleunigungen und Verzögerungen physikalisch auf Maximalwerte begrenzt sind,
• die Verkehrsteilnehmer sich kooperativ verhalten und keine gefährliche Situation bewusst herbeiführen und
• Verkehrsregeln und Geschwindigkeitsbeschränkungen im Wesentlichen eingehalten werden, also beispielsweise verbotenes Rechtsüberholen unterbleibt oder die erlaubte Höchstgeschwindigkeit um nicht mehr als 30 % überschritten wird.

Es ist also zur Vermeidung von Konflikten mit sich schnell nähernden Fremdfahrzeugen nicht mehr notwendig, diese Fremdfahrzeuge erfassen und verfolgen zu können. Bei Geschwindigkeiten von 250 km/h und mehr wäre hierzu ein Erfassungsradius von mindestens 300 m erforderlich, was von vielen derzeit eingesetzten Sensoren nicht geleistet werden kann.
Weiterhin kann das Gefährdungspotential auch in Situationen beurteilt werden, in denen die freie Sicht auf mögliche Fremdfahrzeuge eingeschränkt ist. Ist beispielsweise das Überholen auf einer Landstraße beabsichtigt, so addieren sich die Geschwindigkeit des Ego-Fahrzeugs und die Geschwindigkeit eines möglichen Fremdfahrzeugs im Gegenverkehr zu einer Annäherungsgeschwindigkeit, die vergleichbar ist mit den eingangs erwähnten Differenzgeschwindigkeiten auf Autobahnen. Führt die Landstraße nun beispielsweise auf eine Straßenkuppe oder auf eine Kurve zu, so muss für die Beurteilung des Gefährdungspotentials zunächst vom ungünstigsten Fall ausgegangen werden, dass sich ein schnelles Fremdfahrzeug unmittelbar hinter der Straßenkuppe oder Kurve befindet. Wenn nun beispielsweise die Präsenz eines deutlich langsameren Traktors auf der Gegenspur ein solches schnelles Fremdfahrzeug daran hindert, sich zu nähern, dann kann ein sicheres Überholen möglich sein.
Die Ermittlung des Gefährdungspotentials kann beispielsweise für Assistenzsysteme zur Unterstützung eines menschlichen Fahrers genutzt werden. Dazu wird in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Absicht des Fahrers des Ego-Fahrzeugs, einen Spurwechsel durchzuführen, detektiert, etwa durch eine Überwachung des Lenkeinschlags. Es wird eine Warnung an den Fahrer ausgegeben, wenn das Gefährdungspotential einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Auf diese Weise können die eingangs erwähnten gefährlichen Situationen, in denen ein Geschwindigkeitsunterschied vom Fahrer falsch eingeschätzt wurde, entschärft werden. Die Warnung kann beispielsweise haptisch über einen Elektromotor, oder auch beispielsweise über eine Krafteinwirkung auf das Lenkrad des Ego-Fahrzeugs, die den Lenkwiderstand verändert, ausgegeben werden.
Insbesondere bei guten Sichtbedingungen kann hierbei der Fall eintreten, dass die optische Sichtweite in Richtung möglicher Fremdfahrzeuge deutlich weiter reicht als der mit technischen Einrichtungen beobachtbare Erfassungsbereich. Es kann dann als störend empfunden werden, wenn eine Warnung ausgegeben wird, obwohl es für den Fahrer optisch klar erkennbar ist, dass weit und breit kein Fremdfahrzeug vorhanden ist, mit dem nach dem beabsichtigten Spurwechsel ein Konflikt entstehen könnte. Auf der anderen Seite kann eine schlechtere Sicht den Fahrer zu einem möglicherweise gefährlichen Spurwechsel verleiten, da er beispielsweise nur die Nebelwand wahrnimmt, nicht jedoch das unmittelbar dahinter befindliche Fremdfahrzeug. Daher wird in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung optische Sichtweite in Richtung möglicher Außen-Fremdfahrzeuge überwacht und die Warnung nur ausgegeben, wenn die optische Sichtweite innerhalb des Erfassungsbereichs endet.
Die Ermittlung des Gefährdungspotentials gemäß der Erfindung kann aber auch besonders vorteilhaft bei der zumindest teilautomatisierten Steuerung des Ego-Fahrzeugs eingesetzt werden. Der Spurwechsel wird dann unterbunden, wenn das Zielgebiet für Außen-Fremdfahrzeuge erreichbar ist. Dieses Fahrverhalten ist mit dem üblichen Fahrverhalten menschlicher Fahrer sehr konservativ, bietet aber die Gewissheit, dass trotz des beschränkten Erfassungsbereichs im Außenraum des Ego-Fahrzeugs kein Konflikt mit einem sich schnell nähernden Fremdfahrzeug entstehen kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Zielgebiet als für Außen-Fremdfahrzeuge erreichbar gewertet, wenn auf der benachbarten Fahrspur zwischen dem Zielgebiet und einer Grenze des Erfassungsbereichs ein Innen-Fremdfahrzeug in so großem Abstand erkannt wird, dass ein Außen-Fremdfahrzeug das Innen-Fremdfahrzeug überholen und noch vor Erreichen des Zielgebiets auf die benachbarte Fahrspur einscheren kann. Dies ist verglichen mit dem üblichen Verhalten menschlicher Fahrer kontra-intuitiv: Aus Sicht des menschlichen Fahrers ist der Spurwechsel gerade dann besonders sicher, wenn er entweder gar kein Fremdfahrzeug wahrnimmt oder sich ein Fremdfahrzeug in sehr großem Abstand befindet. Gerade beim zumindest teilautomatisierten Fahren kann jedoch der Fall eintreten, dass der Erfassungsbereich im Außenraum des Ego-Fahrzeugs kleiner ist als der für einen sicheren Spurwechsel mindestens benötigte Abstand zu einem sich auf der benachbarten Spur nähernden Fremdfahrzeug.
Ein Innen-Fremdfahrzeug kann in einer solchen Situation das Zielgebiet gleichsam von sich schnell nähernden Außen-Fremdfahrzeugen „abschirmen“: Das Außen-Fremdfahrzeug muss bereits auf Grund der Präsenz des Innen-Fremdfahrzeugs einen Spurwechsel vornehmen oder seine Geschwindigkeit reduzieren. Der beabsichtigte Spurwechsel des Ego-Fahrzeugs ist also nicht der Grund dafür, dass das Außen-Fremdfahrzeug sein Verhalten ändern muss.
Eine ähnliche Situation ist gegeben, wenn ein Innen-Fremdfahrzeug auf der benachbarten Fahrspur voraus fährt. Um den vorgeschriebenen Sicherheitsabstand zum Innen-Fremdfahrzeug zu halten, muss ein sich deutlich schneller näherndes Außen-Fremdfahrzeug einen Spurwechsel durchführen oder seine Geschwindigkeit verringern. Der Moment, zu dem dies erforderlich wird, wird nicht oder nicht wesentlich zeitlich vorverlegt, wenn das Ego-Fahrzeug unmittelbar hinter dem Innen-Fremdfahrzeug auf die benachbare Spur einschert. Dies ist auch möglich, ohne den nötigen Sicherheitsabstand zwischen dem Ego-Fahrzeug und dem Innen-Fremdfahrzeug zu unterschreiten, da sich beide Fahrzeuge mit ähnlichen Geschwindigkeiten bewegen und der nötige Abstand dementsprechend kleiner ist.
Daher wird in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein vorgegebener Bereich hinter einem auf der benachbarten Fahrspur vorausfahrenden Innen-Fremdfahrzeug als nicht erreichbar oder eingeschränkt erreichbar für Außen-Fremdfahrzeuge gewertet. Die Größe dieses Bereichs kann insbesondere aus den Geschwindigkeiten des Ego-Fahrzeugs und des Innen-Fremdfahrzeugs in Verbindung mit der Vorschrift über den Sicherheitsabstand ermittelt werden.
Das beschriebene konservative Fahrverhalten insbesondere beim zumindest teilautomatisierten Fahren kann zur Folge haben, dass das Ego-Fahrzeug über längere Zeit einem langsameren Fahrzeug folgen muss, wenn keine weiteren Fahrzeuge im Erfassungsbereich erkannt werden. Für den nachfolgenden Verkehr ist dies auch nicht störend, denn es ist nur erheblich, dass die Fahrspur durch mindestens ein Fahrzeug belegt ist, nicht jedoch, durch wie viele Fahrzeuge. Wenn jedoch ein Überholvorgang stattgefunden hat, so ist es wünschenswert, baldmöglichst wieder auf die vor dem Überholvorgang genutzte Fahrspur zurückzukehren, um die Überholspur wieder freizugeben. Ein dort für längere Zeit verweilendes Fahrzeug wird von Fahrern nachfolgender schneller Fahrzeuge als sehr störend empfunden, und diese Fahrer sind umso mehr irritiert, wenn das störende Fahrzeug ein zumindest teilautomatisiert fahrendes Fahrzeug ist und auf Aggression mit Hupe, Lichthupe oder dichtem Auffahren nicht reagiert. Um derartige Situationen zu vermeiden, wird in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein vorgegebener Bereich vor einem Innen-Fremdfahrzeug, das vom Ego-Fahrzeug überholt worden ist, als nicht erreichbar für Außen-Fremdfahrzeuge gewertet.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Fahrbahn als Graph modelliert, in dem Knoten die Positionen von Fahrzeugen darstellen und in dem Kanten mögliche Bewegungen von Fahrzeugen darstellen. Dabei können insbesondere die Kanten mit Wahrscheinlichkeiten für die jeweiligen Bewegungen belegt sein. Auf diese Weise lassen sich insbesondere Annahmen oder auch Verkehrsvorschriften, die bestimmte Bewegungen ausschließen, in transparenter Weise umsetzen.
Der Graph kann insbesondere ein spatiotemporaler Graph sein, in dem die Knoten die Positionen von Fahrzeugen zu bestimmten Zeitpunkten darstellen.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Verhalten von Fremdfahrzeugen dahingehend als kooperativ angenommen, dass sie nicht auf die vom Ego-Fahrzeug aktuell benutzte Fahrspur wechseln. Dies ist eine wesentliche Vereinfachung, die entsprechend Rechenzeit einspart. Es ist nicht erforderlich, jedes beliebige nicht-kooperative Verhalten anderer Fahrer abzufangen. Vielmehr hat es sich ein solcher Fahrer selbst zuzuschreiben, wenn sein Verhalten es schließlich erforderlich macht, auszuweichen oder stark zu bremsen.
Das Verfahren kann von Sensoren und Steuergeräten Gebrauch machen, die insbesondere in zumindest teilautomatisiert fahrenden Fahrzeugen bereits vorhanden sind. Um in den Genuss der beschriebenen Vorteile zu kommen, ist also eine Änderung der entsprechenden Hardware nicht zwingend erforderlich. Vielmehr kann das Verfahren teilweise oder gar vollständig in einer Software implementiert sein, die einem bestehenden Steuersystem als Add-On hinzugefügt werden kann und insofern ein eigenständig vermarktbares Produkt darstellt. Daher bezieht sich die Erfindung auch auf ein Computerprogramm mit maschinenlesbaren Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer, und/oder auf einem Steuergerät, ausgeführt werden, den Computer, und/oder das Steuergerät, dazu veranlassen, ein Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen. Ebenso bezieht sich die Erfindung auch auf einen maschinenlesbaren Datenträger, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
Figurenliste
Es zeigt:

1 Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 zur Ermittlung des Gefährdungspotentials;
2 Ausführungsbeispiel des Verfahrens 200 zur zumindest teilautomatisierten Steuerung eines Ego-Fahrzeugs 1;
3 Beispiele für Konstellationen von Ego-Fahrzeug 1, Innen-Fremdfahrzeug 1 und Außen-Fremdfahrzeug 6;
4 Beispielhafte Modellierung der Fahrbahn 2a-2c als Graph 7;
5 Beispielhafte Beurteilungen des Gefährdungspotentials anhand des Graphen 7.

Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 dient zur Unterstützung eines menschlichen Fahrers und beginnt daher in Schritt 101 mit der Erkennung, dass der Fahrer des Ego-Fahrzeugs 1 beabsichtigt, einen Spurwechsel durchzuführen. Bei einem autonom oder zumindest teilautomatisiert fahrenden Ego-Fahrzeug 1 entfällt dieser Schritt 101.
Optional wird die Fahrbahn 2a-2c in Schritt 104 als Graph 7 modelliert. Ebenfalls optional wird in Schritt 106 die Annahme getroffen, dass das Verhalten von Innen-Fremdfahrzeugen 4 und Außen-Fremdfahrzeugen 6 kooperativ ist.
In Schritt 110 wird der Erfassungsbereich 3 im Außenraum des Ego-Fahrzeugs 1 beobachtet. In Schritt 120 wird die Auswirkung der im Erfassungsbereich 3 erkannten Objekte 4 auf das Gefährdungspotential ausgewertet.
Sodann wird in Schritt 130 nach einem vordefinierten Regelwerk aus Positionen und Geschwindigkeiten der im Erfassungsbereich 3 erkannten Innen-Fremdfahrzeuge 4 ausgewertet, ob das Zielgebiet 5, in dem sich das Ego-Fahrzeug 1 nach dem beabsichtigten Spurwechsel befindet, für außerhalb des Erfassungsbereichs 3 befindliche Außen-Fremdfahrzeuge 6 erreichbar ist.
Wird beipielsweise gemäß Block 131 zwischen dem Zielgebiet 5 und einer Grenze 3a des Erfassungsbereichs 3 kein Fahrzeug erkannt, so wird das Zielgebiet 5 gemäß Block 133 als für Außen-Fremdfahrzeuge 6 erreichbar gewertet. Gleiches gilt, wenn gemäß Block 132 einen Innen-Fremdfahrzeug 4 in so großem Abstand erkannt wird, dass ein Außen-Fremdfahrzeug 6 das Innen-Fremdfahrzeug 4 überholen und noch vor Erreichen des Zielgebiets 5 auf die benachbarte Fahrspur 2a, 2b, 2c einscheren kann.
Hingegen wird gemäß Block 134 ein vorgegebener Bereich 4a hinter einem auf der benachbaren Fahrspur 2a, 2b, 2c vorausfahrenden Innen-Fremdfahrzeug als nicht erreichbar für Außen-Fremdfahrzeuge 6 gewertet.
Weiterhin wird gemäß Block 135 ein vorgegebener Bereich 4b vor einem Innen-Fremdfahrzeug 4, das vom Ego-Fahrzeug 1 überholt worden ist, als nicht erreichbar für Außen-Fremdfahrzeuge 6 gewertet.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, in dem das Verfahren 100 zur Unterstützung eines menschlichen Fahrers dient, wird gemäß Block 141 die optische Sichtweite in Richtung möglicher Außen-Fremdfahrzeuge 6 überwacht. Sofern die optische Sichtweite innerhalb des Erfassungsbereichs 3 endet, wird in Schritt 140 eine Warnung an den Fahrer ausgegeben, wenn das in Schritt 130 ermittelte Gefährdungspotential einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Wenn das Ego-Fahrzeug 1 ein autonom oder zumindest teilautomatisiert fahrendes Fahrzeug ist, tritt an die Stelle der in 1 gezeigten Schritte 101 und 140 das in 2 skizzierte Verfahren. Gemäß Schritt 210 wird, wie in 1 beschrieben, bei einem beabsichtigten Spurwechsel das Gefährdungspotential ausgewertet. Dabei wird in Schritt 220 geprüft, ob das Zielgebiet 5, in dem sich das Ego-Fahrzeug 1 nach dem Spurwechsel befinden wird, für Außen-Fremdfahrzeuge 6 erreichbar ist. Ist dies nicht der Fall (Wahrheitswert 0), wird in Schritt 230 der Spurwechsel zugelassen. Andernfalls (Wahrheitswert 1) wird in Schritt 240 der Spurwechsel unterbunden.
3 zeigt einige beispielhafte Szenarien und die zugehörige Gefährdungsbewertung.
In 3a befindet sich ein Innen-Fremdfahrzeug 4 innerhalb des Erfassungsbereichs 3. Das Innen-Fremdfahrzeug 4 befindet sich in solchem Abstand zum Ego-Fahrzeug 1 und bewegt sich mit einer solchen Geschwindigkeit, dass der Eintritt des Ego-Fahrzeugs 1 in das Zielgebiet 5 mit dem Spurwechsel von der rechten Fahrspur 2a auf die mittlere Fahrspur 2b nicht zu einem Konflikt mit dem Innen-Fremdfahrzeug 4 führt. Zugleich schirmt die Präsenz des Innen-Fremdfahrzeugs 4 das Zielgebiet 5 von schnellen Außen-Fremdfahrzeugen 6 ab, da diese das Innen-Fremdfahrzeug 4 nicht durchdringen können.
Diese Wirkung ist in 3b skizziert. Hier ist ein Außen-Fremdfahrzeug 6 vorhanden. Um den Sicherheitsabstand zum langsameren Innen-Fremdfahrzeug 4 nicht zu unterschreiten, muss das Außen-Fremdfahrzeug 6 entweder, wie in 3b gezeigt, von der mittleren Fahrspur 2b auf die linke Fahrspur 2c wechseln oder seine Geschwindigkeit reduzieren.
3c zeigt eine ähnliche Situation wie Figur 3b, mit dem wichtigen Unterschied, dass zwischen dem Zielgebiet 5 und der Grenze 3a des Erfassungsbereichs 3 kein Innen-Fremdfahrzeug 4 erkannt wurde. Das schnelle Außen-Fremdfahrzeug 6 ist dann nicht daran gehindert, das Zielgebiet 5 zu erreichen; es könnte also dort zum Konflikt mit dem Ego-Fahrzeug 1 kommen. Daher wird in dieser Situation der Spurwechsel unterbunden, was durch die Strichelung des Pfeils vom Ego-Fahrzeug 1 in das Zielgebiet 5 symbolisiert ist.
Dies gilt gemäß 3d unabhängig davon, ob tatsächlich ein Außen-Fremdfahrzeug 6 vorhanden ist oder nicht. Auf Grund der begrenzten Ausdehnung des Erfassungsbereichs 3 ist das Ego-Fahrzeug 1 nicht in der Lage, zwischen den in den 3c und 3d skizzierten Szenarien zu unterscheiden.
3e zeigt ein anderes Szenario, in dem ein Innen-Fremdfahrzeug 4, welches sich mit ähnlicher Geschwindigkeit bewegt wie das Ego-Fahrzeug 1, auf der mittleren Spur 2b voraus fährt. Der Bereich 4a unmittelbar hinter dem Ego-Fahrzeug ist für ein eventuelles schnelles Außen-Fremdfahrzeug 6 tabu, da sonst der für dessen Geschwindigkeit vorgeschriebene Sicherheitsabstand zum Innen-Fremdfahrzeug 4 unterschritten würde. Sollte sich also ein schnelles Außen-Fremdfahrzeug 6 nähern, ist dessen Fahrer verpflichtet, auf die linke Spur 2c zu wechseln oder aber die Geschwindigkeit zu reduzieren. Der Bereich 4a, der dem Zielgebiet 5 für den Spurwechsel des Ego-Fahrzeugs 1 entspricht, ist also immer frei. Dementsprechend darf das Ego-Fahrzeug 1 von der rechten Spur 2a auf die mittlere Spur 2b wechseln.
4 zeigt beispielhaft die Modellierung der Erreichbarkeit durch Graphen 7, in denen die Knoten 7a Fahrzeugpositionen und die Kanten 7b mögliche Fahrzeugbewegungen bezeichnen. Knoten 7a und Kanten 7b, die durch die vorhandenen Fahrzeuge 1, 4 bzw. 6 blockiert sind, sind jeweils gestrichelt eingezeichnet. Die Graphen sind rein räumlich gezeichnet; die Zeitdimension ist der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet.
4a enthält alle möglichen Kanten 7b. In 4b wurde die Vereinfachung vorgenommen, dass für das Innen-Fremdfahrzeug 4 und für das Außen-Fremdfahrzeug 6 lediglich das Verbleiben in der aktuellen Fahrspur 2a, 2b, 2c sowie Spurwechsel nach links zugelassen sind. Hierin wird abgebildet, dass sich die Fahrer anderer Fahrzeuge 4, 6 kooperativ gegenüber dem Ego-Fahrzeug 1 verhalten.
In 5 sind verschiedene Szenarien in das in 4b gezeigte Graphen-Modell übersetzt.
5a stellt das in 3a gezeigte Szenario in Graphenform dar. Das Innen-Fremdfahrzeug 4 belegt die mittlere Fahrspur 2b und verhindert somit, dass ein eventuelles schnelles Außen-Fremdfahrzeug 6 auf dieser Fahrspur 2b in das Zielgebiet 5 des vom Ego-Fahrzeug 1 beabsichtigten Spurwechsels einfährt. Auch ist es einem solchen Außen-Fremdfahrzeug 6 nicht möglich, das Innen-Fremdfahrzeug 4 rechts zu überholen und auf diese Weise das Zielgebiet 5 zu erreichen; das Außen-Fremdfahrzeug 5 würde bei dem Versuch entweder auf das Ego-Fahrzeug 1 auffahren oder in Konflikt mit dem Innen-Fremdfahrzeug 4 geraten. Gemäß der in 4b getroffenen Annahme wird das Außen-Fremdfahrzeug, sollte es das Innen-Fremdfahrzeug 4 links überholen, auch nicht auf die mittlere Fahrspur 2b zurückwechseln. Somit ist das Zielgebiet 5 für ein schnelles Außen-Fremdfahrzeug 6 auf keinem Wege erreichbar. Der Spurwechsel des Ego-Fahrzeugs 1 von der linken Fahrspur 2a auf die mittlere Fahrspur 2b wird zugelassen.
Die Situation ändert sich wesentlich, wenn gemäß 5b der Abstand zwischen dem Innen-Fremdfahrzeug 4 und dem Ego-Fahrzeug 1 etwas größer ist. Der größere Abstand suggeriert Sicherheit, doch wird es dadurch einem eventuellen schnellen Außen-Fremdfahrzeug 6 ermöglicht, das Innen-Fremdfahrzeug 4 rechts zu überholen und nach links auf die mittlere Fahrspur 2b zurückzuwechseln. Auf diesem Wege kann das Außen-Fremdfahrzeug 6 in das Zielgebiet 5, und somit in Konflikt mit dem dorthin wechselnden Ego-Fahrzeug 1, geraten. Dementsprechend wird der Spurwechsel unterbunden (gestrichelter Pfeil vom Ego-Fahrzeug 1 in das Zielgebiet 5).
5c stellt das in 3d gezeigte Szenario in Graphenform da. Wenn kein Innen-Fremdfahrzeug 4 vorhanden ist, ist die komplette mittlere Fahrspur 2b für ein schnelles Außen-Fremdfahrzeug 6 erreichbar. Dementsprechend ist ein Wechsel auf diese Fahrspur 2b für das Ego-Fahrzeug 1 nicht sicher.
5d zeigt ein Szenario, in dem das Ego-Fahrzeug 1 auf der mittleren Fahrspur 2b ein auf der rechten Fahrspur 2a fahrendes Innen-Fremdfahrzeug 4 überholt. In den Bereich 4b unmittelbar vor dem Innen-Fremdfahrzeug 4, und somit auch in das Zielgebiet 5, kann kein Außen-Fremdfahrzeug 6 einfahren. Daher ist es für das Ego-Fahrzeug 1 nach Abschluss des Überholvorgangs sicher, auf die rechte Fahrspur 2a zurückzuwechseln. Mit dem Innen-Fremdfahrzeug 4 kommt es hierbei nicht zum Konflikt, da das Ego-Fahrzeug 1 schneller ist.

Claims

Verfahren (100) zur Ermittlung des Gefährdungspotentials eines Spurwechsels eines Ego-Fahrzeugs (1) von der aktuell benutzten Fahrspur (2a, 2b, 2c) in eine benachbarte Fahrspur (2a, 2b, 2c), wobei ein Erfassungsbereich (3) im Außenraum des Ego-Fahrzeugs (1) beobachtet wird (110) und wobei die Auswirkung von im Erfassungsbereich (3) erkannten Objekten (4) auf das Gefährdungspotential ausgewertet wird (120), wobei aus Positionen und Geschwindigkeiten von im Erfassungsbereich 3 erkannten Innen-Fremdfahrzeugen (4) ausgewertet wird (130), ob ein Zielgebiet (5), in dem sich das Ego-Fahrzeug (1) nach dem beabsichtigten Spurwechsel befindet, für außerhalb des Erfassungsbereichs (3) befindliche Außen-Fremdfahrzeuge (6) erreichbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zielgebiet (5) als für Außen-Fremdfahrzeuge (6) erreichbar gewertet wird (133), wenn auf der benachbarten Fahrspur (2a, 2b, 2c) zwischen dem Zielgebiet (5) und einer Grenze (3a) des Erfassungsbereichs (3) ein Innen-Fremdfahrzeug (4) in so großem Abstand erkannt wird (132), dass ein Außen-Fremdfahrzeug (6) das Innen-Fremdfahrzeug (4) überholen und noch vor Erreichen des Zielgebiets (5) auf die benachbarte Fahrspur (2a, 2b, 2c) einscheren kann.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgegebener Bereich (4a) hinter einem auf der benachbarten Fahrspur (2a, 2b, 2c) vorausfahrenden Innen-Fremdfahrzeug (4) als nicht erreichbar oder eingeschränkt erreichbar für Außen-Fremdfahrzeuge (6) gewertet wird (134).
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgegebener Bereich (4b) vor einem Innen-Fremdfahrzeug (4), das vom Ego-Fahrzeug (1) überholt worden ist, als nicht erreichbar für Außen-Fremdfahrzeuge (6) gewertet wird (135).
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahn (2a-2c) als Graph (7) modelliert wird (104), in dem Knoten (7a) die Positionen von Fahrzeugen (1, 4, 6) darstellen und in dem Kanten (7b) mögliche Bewegungen von Fahrzeugen (1, 4, 6) darstellen.
Verfahren (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Graph (7) ein spatiotemporaler Graph ist, in dem die Knoten (7a) die Positionen von Fahrzeugen (1, 4, 6) zu bestimmten Zeitpunkten darstellen.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhalten von Fremdfahrzeugen (4, 6) dahingehend als kooperativ angenommen wird (106), dass sie nicht auf die vom Ego-Fahrzeug (1) aktuell benutzte Fahrspur (2a, 2b, 2c) wechseln.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Absicht des Fahrers des Ego-Fahrzeugs (1), einen Spurwechsel durchzuführen, detektiert wird (101) und eine Warnung an den Fahrer ausgegeben wird (140), wenn das Gefährdungspotential einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Verfahren (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Sichtweite in Richtung möglicher Außen-Fremdfahrzeuge (6) überwacht wird (141) und die Warnung nur ausgegeben wird, wenn die optische Sichtweite innerhalb des Erfassungsbereichs (3) endet.
Verfahren (200) zur zumindest teilautomatisierten Steuerung eines Ego-Fahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass bei einem beabsichtigten Spurwechsel das Gefährdungspotential dieses Spurwechsels mit dem Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bewertet wird (210), wobei der Spurwechsel unterbunden wird (240), wenn das Zielgebiet (5) für Außen-Fremdfahrzeuge (6) erreichbar ist (220).
Computerprogramm, enthaltend maschinenlesbare Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer, und/oder auf einem Steuergerät, ausgeführt werden, den Computer, und/oder das Steuergerät, dazu veranlassen, ein Verfahren (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.