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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Auslösezeitpunkts eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems, insbesondere einer Gassackeinrichtung.
Ferner betrifft die Erfindung eine Schutzeinrichtung eines Fahrzeugs zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
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Solche Verfahren und zugehörige Schutzeinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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In diesem Zusammenhang sind Fahrzeuge zur Abmilderung der Folgen einer Kollision oder eines Verkehrsunfalls mit Schutzeinrichtungen ausgestattet, die Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme umfassen können. Um eine möglichst gute Wirkung des Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems und/oder der Schutzeinrichtung zu erzielen, ist es nötig, diese zu einem geeigneten Zeitpunkt auszulösen. Dieser liegt insbesondere schon kurze Zeit vor einer möglichen Kollision.
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Beispielsweise beschreibt die
US 5 732 785 A vor diesem Hintergrund ein Verfahren zur Bestimmung eines Auslösezeitpunkts eines Gassacks. Das Verfahren ermittelt dafür einen Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem potentiellen Kollisionsobjekt, das auch ein Fahrzeug sein kann. Zudem wird eine Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs zum Kollisionsobjekt errechnet.
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Aus der
DE 103 26 358 A1 ist zudem eine Vorrichtung zur Fahrerwarnung und zur Anhaltewegverkürzung bekannt. Mittels dieser können Fahrzustandsgrößen und Umgebungsdaten erfasst werden, die einer Datenverarbeitungseinrichtung zugeführt werden. Auf dieser Basis werden Steuersignalen zur Ansteuerung von mindestens einer Sicherheitseinrichtung generiert, wobei mittels der Sicherheitseinrichtung der Fahrer gewarnt und/oder aktiv in die Fahrdynamik eingegriffen wird.
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Ferner ist aus der
DE 10 2014 008 897 A1 ein Verfahren zur Ermittlung eines voraussichtlichen Zeitpunktes für eine Kollision zwischen zwei Kraftfahrzeugen bekannt geworden. In diesem Zusammenhang werden für beide Kraftfahrzeuge wahrscheinliche zukünftige Trajektorien ermittelt. Es kann somit der Zeitpunkt der voraussichtlichen Kollision als derjenige Zeitpunkt errechnet werden, zu dem sich die beiden Trajektorien schneiden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren zur Bestimmung eines Auslösezeitpunkts eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems weiter zu verbessern. Dabei soll das Verfahren insbesondere bezüglich potentiellen Kollisionen mit statischen, also unbewegten Objekten verbessert werden. Zudem sollen auch zugehörige Schutzeinrichtungen verbessert werden.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
- a) Ermitteln einer Position des Fahrzeugs auf einer vorgegebenen, elektronischen Gebietskarte,
- b) Prognostizieren einer Bewegungsbahn des Fahrzeugs auf der Gebietskarte,
- c) Prognostizieren eines Kollisionszeitpunkts des Fahrzeugs mit einem auf der Gebietskarte hinterlegten, unbeweglichen Objekt anhand der Bewegungsbahn und
- d) darauf basierend Festlegen des Auslösezeitpunktes des Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems.
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Dabei ist unter einer elektronischen Gebietskarte eine Karte zu verstehen, auf der vom Fahrzeug befahrbare Straßen und Wege eines bestimmten Gebiets, zum Beispiel eines Landes oder einer Region, hinterlegt sind. Zudem umfasst eine solche Gebietskarte auch insbesondere an Rändern von befahrbaren Straßen und Wegen vorkommende Objekte, zum Beispiel Häuser, Bauwerke, Leitplanken, Bäume, Pfeiler und/oder Masten. Die elektronische Gebietskarte ist dahingehend als vorgegeben zu bezeichnen, dass die die Gebietskarte bildenden Informationen nicht vom Fahrzeug selbst ermittelt werden. Vielmehr wird die Gebietskarte anderweitig erstellt, wofür durchaus spezielle Fahrzeuge verwendet werden können, und dann im erfindungsgemäßen Fahrzeug gespeichert. Die Gebietskarte kann in diesem Aspekt mit einer im Fahrzeug hinterlegten Karte eines Navigationssystems verglichen werden. Die Position des Fahrzeugs auf der Gebietskarte umfasst in diesem Zusammenhang sowohl den Ort, an dem sich das Fahrzeug befindet, als auch seine Orientierung. Bei der Bewegungsbahn handelt es sich vorliegend offensichtlich um eine zukünftige Bewegungsbahn. Es wird also zusätzlich oder alternativ zu bekannten Parametern die Position des Fahrzeugs auf der Gebietskarte genutzt, um eine Bewegungsbahn zu ermitteln. Ausgehend davon wird ein Auslösezeitpunkt des Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems errechnet. Aufgrund der zusätzlichen Informationen aus der Gebietskarte ergibt sich ein besonders präzise ermittelter Auslösezeitpunkt. Dadurch kann das Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem eine besonders große Schutzwirkung entfalten.
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Beim Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem kann es sich um eine innere Gassackeinrichtung, eine äußere Gassackeinrichtung oder eine Gurtstraffereinrichtung handeln. Zudem kann die Schutzeinrichtung eine Scheiben- und/oder Dachbetätigungseinrichtung, eine Überschlagsschutzeinrichtung, eine Motorhaubenaufstellereinrichtung, eine Dämpfungseinrichtung oder eine aktive Kopfstützeneinrichtung sein. Das Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem kann auch eine Gruppe der vorgenannten Einrichtungen umfassen. Beispielsweise kann das Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem mehrere Gassäcke aufweisen.
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Das Fahrzeug ist bevorzugt ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Automobil. Bevorzugt liegt im Schritt d) der Zeitpunkt des Auslösens um eine vorgegebene Zeitspanne vor dem Kollisionszeitpunkt oder die Zeitspanne wird individuell während der Durchführung des Verfahrens bestimmt. Die Zeitspanne kann beispielsweise in Abhängigkeit einer Fahrzeuggeschwindigkeit oder als Funktion einer prognostizierten Kollisionsstelle am Fahrzeug bestimmt werden. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise eine Einrichtung des Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems, die näher am Kollisionsobjekt liegt, vor einer Einrichtung des Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems ausgelöst werden, die weiter weg vom Kollisionsobjekt liegt. Auch die Art des detektierten Kollisionsobjekts kann in die Ermittlung der Zeitspanne einfließen. Diesbezüglich kann das Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem zum Beispiel bei einer potentiellen Kollision mit einem Busch später ausgelöst werden als bei einer potentiellen Kollision mit einem Brückenpfeiler unter sonst gleichen Bedingungen. In allen Fällen wird das Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem derart ausgelöst, dass ein größtmöglicher Schutz für die Fahrzeuginsassen gewährleistet wird.
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Vorteilhafterweise wird das Verfahren ausgeführt, wenn über vorher festgelegte Parameter ermittelt ist, dass ein Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug verloren hat. Ein Kontrollverlust kann beispielsweise über eine Fahrdynamikregelungseinheit erfasst werden. Insbesondere liegt ein solcher Kontrollverlust vor, wenn das Fahrzeug rutscht, schleudert, kippt und/oder ausbricht. In einer derartigen Situation kann das Fahrzeug über Lenkbewegungen nicht mehr präzise beherrscht werden. Ferner liefern in einer solchen Situation sogenannte Umfeldsensoreinheiten, die dazu ausgebildet sind, ein direktes Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen, keine verlässlichen Daten mehr. Umfeldsensoreinheiten umfassen zum Beispiel eine Kamera oder ein Radarsystem. Insbesondere in einer Situation des Kontrollverlusts sind daher Umfeldsensoreinheiten wenig geeignet, um Kollisionen vorherzusagen. Die Informationen aus der elektronischen Gebietskarte stehen jedoch auch in einer solchen Situation zur Verfügung. Somit ist eine gezielte Ermittlung eines Auslösezeitpunkts des Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems gewährleistet.
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Selbstverständlich ist nicht von einem Kontrollverlust im Sinne der Erfindung auszugehen, wenn das Fahrzeug autonom oder teilautonom betreibbar ist und ein Fahrer willentlich das Fahrzeug in einem autonomen oder teilautonomen Betriebsmodus bewegt.
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Die elektronische Gebietskarte kann eine zwei- oder dreidimensionale Gebietskarte sein und die Bewegungsbahn kann als zwei- bzw. dreidimensionale Kurve bestimmt werden. Für den Fall, dass eine Gebietskarte abschnittsweise zweidimensional und abschnittsweise dreidimensional ist, richtet sich ihre Bezeichnung nach dem jeweils relevanten Abschnitt. In einem zweidimensionalen Abschnitt wird dann eine zweidimensionale Kurve bestimmt und in einem dreidimensionalen Abschnitt eine dreidimensionale Kurve. Es kann also stets die Bewegungsbahn vorhergesagt werden.
In einer Ausführungsform wird eine Kollisionsstelle am Fahrzeug, an der das Fahrzeug mit dem auf der Gebietskarte hinterlegten Objekt in Kontakt kommt, bestimmt. Die Kollisionsstelle gibt dabei an, welcher Bereich des Fahrzeugs potentiell an der Kollision teilnehmen wird. Nachdem ein Fahrzeug üblicherweise eine Ausdehnung von mehreren Metern hat, ist es im Sinne eines maximalen Schutzes der Fahrzeuginsassen sinnvoll, diese Ausdehnung bei der Berechnung eines Auslösezeitpunkts des Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems zu berücksichtigen. Die Genauigkeit des ermittelten Auslösezeitpunkts steigt hierdurch.
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Zusätzlich kann ein Kollisionswinkel, also derjenige Winkel, unter dem das Fahrzeug mit dem auf der Gebietskarte hinterlegten Objekt zusammenstoßen wird, ermittelt werden. Auch durch die Berücksichtigung des Kollisionswinkels kann der Auslösezeitpunkt mit einer höheren Genauigkeit bestimmt werden.
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Für den Fall, dass das Fahrzeug mit mehreren Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystemen, insbesondere mit mehreren Gassackeinrichtungen ausgestattet ist, kann zum anderen in Abhängigkeit der Kollisionsstelle und/oder des Kollisionswinkels festgelegt werden, welches der Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme, insbesondere welche der Gassackeinrichtungen, ausgelöst wird. Es müssen in diesem Zusammenhang nicht immer alle vorhandenen Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme, insbesondere nicht alle Gassackeinrichtungen, ausgelöst werden. Bevorzugt bleiben dabei diejenigen Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme unausgelöst, deren Auslösen ein gegenüber der zugehörigen Schutzwirkung überhöhtes Verletzungsrisiko für einen oder mehrere Fahrzeuginsassen bedeuten würde. Dieses ist besonders dann hoch, wenn ein Fahrzeuginsasse eine von einer aufrecht sitzenden Stadardposition abweichenden Haltung einnimmt.
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Zudem können im Schritt b) mehrere Bewegungsbahnkandidaten ermittelt werden und der Bewegungsbahnkandidat mit der relativ größten Eintrittswahrscheinlichkeit als Bewegungsbahn ausgewählt werden. Mittels der Informationen der Gebietskarte ist es in diesem Zusammenhang möglich, in kurzer Zeit die relevanten Bewegungsbahnkandidaten zu ermitteln und denjenigen mit der höchsten Eintrittswahrscheinlichkeit auszuwählen. Die Bewegungsbahn kann also schnell und präzise prognostiziert werden.
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Bevorzugt wird die Position des Fahrzeugs auf der Gebietskarte mittels einer Umfeldsensoreinheit ermittelt. Die Umfeldsensoreinheit ist dazu ausgebildet, eine Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Sie verfügt beispielsweise über eine Kameraeinheit, die als Mono-Kameraeinheit, Stereo-Kameraeinheit oder als Time-of-Flight-System ausgebildet ist, eine Laserscannereinheit und/oder eine Radareinheit. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird vorliegend die Umfeldsensoreinheit zur Ermittlung der Position des Fahrzeugs auf der Gebietskarte verwendet und nicht zur direkten Detektion potentieller Kollisionsobjekte. Dadurch ist insbesondere in einer Situation, in der der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug verloren hat, eine genaue Ermittlung der Bewegungsbahn und damit des Auslösezeitpunkts sichergestellt.
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Dabei kann mittels der Umfeldsensoreinheit eine Position des Fahrzeugs in einer realen Fahrzeugumgebung ermittelt werden und diese in die elektronische Gebietskarte übertragen werden. In diesem Zusammenhang werden mittels der Umfeldsensoreinheit Merkmale der direkten Fahrzeugumgebung erfasst, die auf die Position des Fahrzeugs zurückschließen lassen. Solche Merkmale sind bevorzugt leicht erfassbare Objekte wie Straßenmarkierungen, Verkehrsschilder, Hauswände, etc. Über diese kann die Position des Fahrzeugs in allen denkbaren Situationen zuverlässig ermittelt werden.
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Die vorgenannte Ermittlung einer Position des Fahrzeugs kann mittels eines GPS-Systems unterstützt werden.
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Zusätzlich wird die Aufgabe durch eine Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, mit einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, das vorzugsweise pyrotechnisch auszulösen ist, insbesondere die Form einer Gassackeinrichtung hat, und eine Auslöseeinheit umfasst, mit einer mit der Auslöseeinheit gekoppelten Gebietskarteneinheit, auf der eine elektronische Karte eines befahrbaren Gebiets hinterlegt ist, und mit einer mit der Gebietskarteneinheit und der Auslöseeinheit gekoppelten elektronischen Prognoseeinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Bewegungsbahn des Fahrzeugs auf der Gebietskarte zu prognostizieren und auf Basis der Bewegungsbahn sowie auf Basis eines auf der Gebietskarte hinterlegten, unbeweglichen Objekts einen Kollisionszeitpunkt des Fahrzeugs mit dem Objekt zu ermitteln. Eine solche Schutzeinrichtung erlaubt es, einen Kollisionszeitpunkt des Fahrzeugs hochpräzise zu ermitteln und auf dieser Basis einen Auslösezeitpunkt für die Schutzeinrichtung festzulegen, der einen größtmöglichen Schutz der Fahrzeuginsassen gewährleistet. Die Schutzeinrichtung arbeitet somit besonders wirkungsvoll.
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Die Schutzeinrichtung kann mit einer Fahrdynamikregelungseinheit gekoppelt sein. Somit kann die Schutzeinrichtung in Abhängigkeit eines Fahrzustands arbeiten. Insbesondere kann dabei über die Fahrdynamikregelungseinheit erfasst werden, ob ein Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug verloren hat. Dieser Umstand kann von der Schutzeinrichtung berücksichtigt werden.
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Vorzugsweise umfasst das Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem mehrere selektiv auslösbare Gassäcke. Insbesondere kann dabei eine Abwägung zwischen dem schützenden Effekt eines Gassacks und dem mit dem Auslösen eines Gassacks verbundenen Verletzungsrisiko stattfinden. Vor diesem Hintergrund können nur ausgewählte Gassäcke ausgelöst werden und andere nicht. Speziell wenn ein Fahrzeuginsasse eine von einer aufrecht sitzenden Standardposition abweichenden Haltung einnimmt, kann das Verletzungsrisiko durch den Gassack vergleichsweise hoch sein. Dadurch Somit ist insgesamt ein besonders wirkungsvoller Schutz der Fahrzeuginsassen gewährleistet.
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Auch kann die Schutzeinrichtung mit einer fahrzeugintegrierten Umfeldsensoreinheit gekoppelt sein. Wie bereits erläutert, lässt sich so eine Position des Fahrzeugs auf einer elektronischen Gebietskarte besonders präzise ermitteln.
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In einer Variante umfasst die Umfeldsensoreinheit mindestens eine Kamera, mindestens einen Laserscanner und/oder mindestens eine Radareinheit. Die Umfeldsensoreinheit kann damit eine Fahrzeugumgebung derart erfassen, dass eine Position des Fahrzeugs auf der elektronischen Gebietskarte resultiert.
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Vorteilhafterweise umfasst die elektronische Gebietskarte Informationen zu einer Position und/oder einer Abmessung und/oder einer Masse zumindest eines auf der Gebietskarte hinterlegten Objekts. Diese Informationen können in die Ermittlung des optimalen Auslösezeitpunkt der Einrichtung einfließen, wodurch ein besonders wirkungsvoller Schutz der Fahrzeuginsassen gewährleistet ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist. Es zeigen:
- - 1 schematisch eine erfindungsgemäße Schutzeinrichtung eines Fahrzeugs zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Auslösezeitpunkts eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems und
- - 2 schematisch ein Fahrzeug in einer kollisionskritischen Fahrsituation.
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1 zeigt eine Schutzeinrichtung 10 eines Fahrzeugs 12 (siehe 2).
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Die Schutzeinrichtung 10 umfasst ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem 14, das pyrotechnisch auszulösen und in der dargestellten Ausführungsform als Gassackeinrichtung ausgebildet ist.
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Das Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem 14 weist vorliegend zwei selektiv auslösbare Gassäcke 16a, 16b auf.
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Darüber hinaus verfügt das Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem 14 über eine Auslöseeinheit 18, die mit den Gassäcken 16a, 16b gekoppelt ist und die bei Aktivierung pyrotechnische Gasgeneratoren aktiviert.
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Mit der Auslöseeinheit 18 ist darüber hinaus eine Gebietskarteneinheit 20 verbunden, auf der eine elektronische Karte eines befahrbaren Gebiets hinterlegt ist.
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Diese Gebietskarte umfasst neben mit dem Fahrzeug 12 befahrbaren Straßen und Wegen auch Informationen zu einer Position und/oder einer Abmessung und/oder einer Masse zumindest eines auf der Gebietskarte hinterlegten, unbeweglichen Objekts 21. Bei diesem Objekt 21 kann es sich um ein Haus, eine Mauer, einen Mast, einen Pfeiler und/oder einen Baum handeln.
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Mit der Gebietskarteneinheit 20 und der Auslöseeinheit 18 ist ferner eine elektronische Prognoseeinheit 22 wirkverbunden.
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Diese ist dazu ausgebildet, eine Bewegungsbahn 24 des Fahrzeugs 12 auf der Gebietskarte zu prognostizieren und auf Basis der Bewegungsbahn 24 sowie auf Basis des Objekts 21 einen Kollisionszeitpunkt des Fahrzeugs mit dem Objekt 21 zu ermitteln.
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Die Schutzeinrichtung 10 steht zudem mit einer fahrzeugintegrierten Umfeldsensoreinheit 26 in Wechselwirkung. Diese umfasst mindestens eine Kamera, mindestens einen Laserscanner und/oder mindestens eine Radareinheit. Die Umfeldsensoreinheit 26 kann also ein Umfeld des Fahrzeugs 12 erfassen.
Ferner ist die Schutzeinrichtung 10 mit einer Fahrdynamikregelungseinheit 28 verbunden.
Die Schutzeinrichtung 10 ist also in Abhängigkeit eines von der Fahrdynamikregelungseinheit ermittelten Fahrzustands betreibbar.
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Mit der Schutzeinrichtung 10 kann ein Verfahren zur Bestimmung eines Auslösezeitpunkts des Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems 14 ausgeführt werden.
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In diesem Zusammenhang wird zunächst eine Position des Fahrzeugs 12 auf der vorgegebenen, elektronischen Gebietskarte ermittelt, die auf der Gebietskarteneinheit 20 hinterlegt ist.
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Dafür wird die Umfeldsensoreinheit 26 genutzt, die eine Position des Fahrzeugs 12 in einer realen Fahrzeugumgebung ermittelt, die dann in die elektronische Gebietskarte übertragen wird.
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Die Umfeldsensoreinheit 26 erfasst dafür beispielsweise Fahrbahnmarkierungen und/oder Verkehrsschilder. Diese sind auch in der Gebietskarte hinterlegt, sodass ausgehend von der realen Fahrzeugumgebung eine Position des Fahrzeugs 12 in der Gebietskarte ermittelt werden kann.
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Ausgehend hiervon wird die Bewegungsbahn 24 des Fahrzeugs 12 auf der Gebietskarte prognostiziert.
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Die Bewegungsbahn 24 wird in diesem Zusammenhang als zwei- oder dreidimensionale Kurve bestimmt. Das hängt maßgeblich davon ab, ob die elektronische Gebietskarte als zwei- oder dreidimensionale Gebietskarte vorliegt. Im Falle einer zweidimensionalen Gebietskarte wird die Bewegungsbahn 24 auch zweidimensional bestimmt, im Falle einer dreidimensionalen Gebietskarte dreidimensional.
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Im Rahmen der Prognose der Bewegungsbahn 24 werden in der dargestellten Ausführungsform mehrere Bewegungsbahnkandidaten 30 ermittelt und derjenige Bewegungsbahnkandidat 30 mit der relativ größten Eintrittswahrscheinlichkeit als Bewegungsbahn 24 ausgewählt.
Anhand der Bewegungsbahn 24 wird dann ein Kollisionszeitpunkt des Fahrzeugs 12 mit dem Objekt 21 vorhergesagt.
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Um einen möglichst genauen Kollisionszeitpunkt ermitteln zu können, wird dabei eine Kollisionsstelle 32 am Fahrzeug 12 bestimmt, an der das Fahrzeug 12 mit dem Objekt 21 in Kontakt kommt.
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Der Auslösezeitpunkt des Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems 14 wird dann als ein um eine vorgegebene Zeitspanne vor dem Kollisionszeitpunkt liegender Zeitpunkt bestimmt. Diese Zeitspanne kann auch individuell während der Durchführung des Verfahrens bestimmt werden.
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Das Verfahren wird üblicherweise in einer kollisionskritischen Situation des Fahrzeugs 12 ausgeführt.
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Insbesondere wird es dabei ausgeführt, wenn über vorher festgelegte Parameter ermittelt ist, dass ein Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug 12 verloren hat. In einer solchen Situation kann mit Hilfe der Gebietskarte ein Auslösezeitpunkt mit besonders hoher Genauigkeit ermittelt werden.
