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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Warneinrichtung für ein Kraftfahrzeug zur visuellen Anzeige einer Gefahrensituation und/oder bevorstehenden Gefahrensituation auf einer Fahrbahn.
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Aktuelle Scheinwerfersysteme sind durch ihre vergleichsweise geringe Anzahl an Lichtquellen beziehungsweise Segmenten nicht in der Lage, Informationen für Fahrer oder Umwelt im Lichtbild zu kommunizieren. Damit ist den aktuellen Scheinwerfersystemen keine situationsspezifische Reaktion auf potentielle Gefahrenquellen in Form von Platzierungen von Informationen im Lichtbild häufig nicht möglich. Ein System, welches eine Gefahrensituation beziehungsweise eine bevorstehende Gefahrensituation erkennt und darauf basierend eine entsprechende Information im Blickfeld des Fahrers bereitstellt ist derzeit der Anmelderin nicht bekannt.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2011 078 288 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einer Warneinrichtung für einen Fahrer. Die Warneinrichtung beinhaltet eine Detektionseinrichtung zum Detektieren einer oder mehrerer vorbestimmter Verkehrssituationen, in denen sich das Fahrzeug befindet. Weiterhin ist eine Projektionseinrichtung vorgesehen, welche derart ausgestaltet ist, dass sie zur Warnung des Fahrers eine Lichtverteilung, welche eine oder mehrere Lichtstreifen umfasst und/oder welche sich zeitlich verändert auf die Fahrbahn im Sichtbereich des Fahrers projiziert. Dies erfolgt solange wie eine vorbestimmte Verkehrssituationen durch die Detektionseinrichtung detektiert wird, wobei die projizierte Lichtverteilung von der detektierten Verkehrssituationen abhängt.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2012 107 704 A1 beschreibt eine Warnvorrichtung für ein Flurförderzeug. Diese Warnvorrichtung kann einen Lichteffekt auf die Fahrbahn projizieren. Dabei weist der Lichteffekt eine Projektionsfläche auf, deren Form einen Richtungshinweis in Richtung auf das Flurförderzeug gibt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte, insbesondere eine situationsgerechte Warnung, für einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Hauptansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Warneinrichtung für ein Kraftfahrzeug zur visuellen Anzeige einer Gefahrensituation und/oder bevorstehenden Gefahrensituation auf einer Fahrbahn. Die Warneinrichtung weist ein Sensorsystem zum Erfassen von Umgebungsdaten und/oder Fahrzeugdynamikdaten des Kraftahrzeugs betreffend die jeweilige Gefahrensituation auf. Ferner beinhaltet die Warneinrichtung eine Auswerteeinheit zum Auswerten der erfassten Umgebungsdaten und/oder Fahrzeugdynamikdaten zur Erkennung der jeweiligen Gefahrensituation, wobei ein Risikowert ermittelt wird. Der Betrag des Risikowerts beschreibt eine Gefahrenstufe und/oder eine Wahrscheinlichkeit für ein Eintreten der Gefahrensituation. Die Warneinrichtung weist zudem eine Projektionseinrichtung auf, die ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Risikowert ein animiertes Muster, welches mehrere Lichtverteilungen zu jeweils verschiedenen Zeitpunkten aufweist, auf die Fahrbahn zu projizieren.
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Das Durchfahren von engen Kurven mit erhöhter Geschwindigkeit oder zu dichtes Auffahren auf vorausfahrende Kraftfahrzeuge kann eine Gefahrensituation darstellen. Der Risikowert berücksichtigt insbesondere nicht nur eine konkret vorhandene Gefahrensituation des Kraftfahrzeugs, sondern darüber hinaus auch bevorstehende Gefahrensituationen. Bevorstehende Gefahrensituationen sind Gefahrensituationen, die aktuell noch nicht eingetreten sind, jedoch in einer bestimmten Zeitspanne vermutlich eintreten können. Diese Zeitspanne erstreckt sich von dem momentanen Zeitpunkt in die Zukunft. Die Länge dieser Zeitspanne kann insbesondere von der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängig sein. Insbesondere kann ein Bereich von 5 bis 20 Sekunden als Zeitspanne zur Visualisierung von bevorstehenden Gefahrensituationen vorgesehen sein. So ist beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von über 100 Kilometern pro Stunde auf der Autobahn eine größere Zeitspanne sinnvoll als bei einem Durchfahren einer 30er Zone innerhalb einer geschlossenen Ortschaft. Im Fall der Autobahnfahrt macht es keinen Sinn, eine bevorstehende Gefahrensituation lediglich 5 Sekunden im Voraus anzuzeigen. Ein Fahrer hätte innerhalb dieser Zeitspanne kaum noch eine Möglichkeit rechtzeitig Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Innerhalb einer geschlossenen Ortschaft mit einer Geschwindigkeitsbegrenzung von 30 Kilometern pro Stunde kann diese Zeitspanne jedoch ausreichend sein.
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Das Sensorsystem kann mehrere unterschiedliche Sensoren zum Erfassen der Umgebungsdaten aufweisen. Beispielsweise kann das Sensorsystem eine Kamera, einen Laserscanner, einen Radarsensor sowie einen LIDAR-Sensor aufweisen. Mittels einer Bilderfassung sowie einer Bildauswertung kann mit Hilfe der Kamera der Fahrbahnbereich, die Fahrbahnmarkierungen sowie Verkehrszeichen inklusive deren Inhalt erfasst werden. Die Kamera vermag insbesondere neben einem statischen Objekt auch ein dynamisches Objekt wie zum Beispiel einen Fußgänger zu erfassen. Das Sensorsystem kann insbesondere Fahrzeugdynamikdaten abrufen, welche eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, einen Lenkwinkel und/oder die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs umfassen können. All diese Informationen können der Auswerteeinheit zugeführt werden.
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Daraus kann die Auswerteeinheit den Risikowert ermitteln. Dazu kann sich die Auswerteeinheit einer bereitgestellten Logik bedienen, in der verschiedene Fallunterscheidungen hinterlegt sind. Die verschiedenen Fallunterscheidungen können in Form einer Look-Up-Tabelle vorliegen. Das Sensorsystem ist auch in der Lage, eine Beschaffenheit der Oberfläche der Fahrbahn zu erfassen. Damit kann das Sensorsystem ebenfalls den Zustand der Fahrbahn erkennen und diesen Parameter der Auswerteeinheit übermitteln.
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Die Auswerteeinheit kann insbesondere die unterschiedlichen Daten, welche vom Sensorsystem zur Verfügung gestellt werden, einzeln gewichten und einer weiteren Analyse unterziehen. Eine einfache Form der Analyse stellt die erwähnte Look-Up-Tabelle da. In der Look-Up-Tabelle sind für mehrere Parameterkonstellationen unterschiedliche Risikowerte zugeordnet. So kann beispielsweise eine glatte beziehungsweise nasse Fahrbahn verbunden mit einer hohen Geschwindigkeit und einem kurvenreichen Fahrbahnverlauf einen sehr hohen Risikowert darstellen. Dagegen kann ein gradliniger Fahrbahnverlauf verbunden mit einer trockenen Fahrbahn und einer mäßigen Geschwindigkeit mit einem niedrigeren Risikowert verbunden sein. Damit können verschiedene Verkehrssituationen in der Look-Up-Tabelle erfasst und bewertet werden.
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Daneben ist es auch möglich, dass die Auswerteeinheit anhand der ihr übermittelten Daten eine Überschlagsrechnung und/oder eine physikalische Modellierung zur Ermittlung des Risikowerts durchführen kann. So kann die Auswerteeinheit beispielsweise anhand eines Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug sowie der Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs anhand physikalischer Gesetze in etwa ermitteln, ob der Abstand zu dem vorausfahrenden Kraftfahrzeug im Falle einer Notbremsung ausreichend wäre. Für diese Berechnung können insbesondere die Beschaffenheit der Fahrbahn, also die Eigenschaften der Oberfläche der Fahrbahn, sowie die Eigenschaften der am Kraftfahrzeug angeordneten Räder berücksichtigt werden. Zu den Eigenschaften der Räder des eigenen Kraftfahrzeugs zählen insbesondere eine Profiltiefe sowie ein Reifenfülldruck der Räder. Die Auswerteeinheit kann jedoch auch weitere Parameter sowie komplexere Modelle zur Berechnung des Risikowerts berücksichtigen. Je nachdem welcher Risikowert durch die Auswerteeinheit ermittelt wird, kann ein entsprechendes animiertes Muster vorgesehen sein, welches auf die Fahrbahn projiziert wird. Das Projizieren eines animierten Musters auf die Fahrbahn ist insbesondere bei hohen Risikowerten vorgesehen. Ist der Risikowert beispielsweise auf 1 normiert und stellt 1 dabei eine sehr hohe Gefahr und 0 so gut wie keine Gefahr dar, so könnte ab einem Risikowert von 0,7 das Projizieren des animierten Musters vorgesehen sein. Dabei können sich die entsprechenden animierten Muster in ihrer Form und in ihrer Richtung unterscheiden.
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Eine weitere Variante der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das animierte Muster eine Richtung zur Warneinrichtung andeutet. Da die Warneinrichtung dazu ausgelegt ist, eine Gefahrensituation und/oder bevorstehende Gefahrensituation im Bereich der Warneinrichtung zu erkennen, kann durch eine entsprechende Richtung das animierte Muster auf das gefährdete Objekt hinweisen. Da die Warneinrichtung in der Regel in einem Kraftfahrzeug verbaut wird, ist in der Regel auch das Kraftfahrzeug von der Gefahrensituation betroffen.
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In einer weiteren Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine der mehreren Lichtverteilungen pfeilförmig ausgebildet ist. Mittels einer pfeilförmigen Lichtverteilung kann insbesondere auf eine Ursache der Gefahrensituation beziehungsweise der bevorstehenden Gefahrensituation hingewiesen werden. Fährt beispielsweise ein Fahrer zu schnell mit seinem Kraftfahrzeug in eine Kurve, so besteht die Gefahr, dass er aufgrund der wirkenden Zentrifugalkräfte die Kontrolle über sein Kraftfahrzeug verlieren kann. Im schlimmsten Fall kommt er von der Fahrbahn ab, was zu einem Unfall führt. In diesem Fall können pfeilförmige Lichtverteilungen vor dem Entstehen dieser Gefahrensituation den Fahrer darauf aufmerksam machen, dass sein Kraftfahrzeug die Ursache einer gefährlichen Situation ist. Anhand der pfeilförmigen Lichtverteilungen kann die Aufmerksamkeit des Fahrers rasch in die richtige Richtung gelenkt werden.
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Eine weitere Variante der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Projektionseinrichtung eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der durch die Auswerteeinheit erkannten jeweiligen Gefahrensituation eine räumliche Ausdehnung, eine Amplitude, Intensität und/oder Frequenz des animierten Musters anzupassen. Da die Gefahrensituation beziehungsweise die bevorstehende Gefahrensituation insbesondere durch den Risikowert beschrieben wird, kann die Auswerteeinheit die Ausdehnung, Intensität und/oder Frequenz des animierten Musters ebenfalls in Abhängigkeit des Risikowerts anpassen. Die Amplitude, Intensität und/oder Frequenz des animierten Musters können somit die Höhe einer Gefahr intuitiv darstellen. Die Amplitude des animierten Musters beschreibt insbesondere eine räumliche Ausdehnung des Musters auf der Fahrbahn.
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Beispielsweise kann bei einem höheren Risikowert das animierte Muster in Form eines längeren beziehungsweise dickeren Pfeils dargestellt werden. Die Intensität des animierten Musters beschreibt insbesondere eine Helligkeit des animierten Musters. Anhand unterschiedlicher Lichtstärken, welche die Projektionseinrichtung bereitstellen kann, können unterschiedlich helle animierte Muster auf die Fahrbahn projiziert werden. Da es sich um ein animiertes Muster handelt, kann mit Hilfe der Frequenz zusätzlich die Darstellung des animierten Musters dynamisch gestaltet werden. Die Frequenz des animierten Musters beschreibt insbesondere in welchen zeitlichen Abständen die mehreren Lichtverteilungen auf die Fahrbahn projiziert werden. Wird die Frequenz des animierten Musters erhöht, so werden entsprechend die verschiedenen Zeitpunkte derart angepasst, dass die jeweiligen Zeitdifferenzen reduziert werden. Eine Erhöhung der Frequenz führt demnach insbesondere zu einer Reduzierung der Zeitabstände der verschiedenen Zeitpunkte.
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Zusätzlich kann in dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die Lichtverteilung des animierten Musters zeitlich und/oder räumlich moduliert werden. So kann beispielsweise zu den verschiedenen Zeitpunkten jeweils eine unterschiedliche räumliche Ausdehnung und/oder eine unterschiedliche Intensität beziehungsweise Helligkeit der jeweiligen Lichtverteilung vorgesehen sein. Eine Lichtverteilung kann dabei in mehrere Teilbereiche unterteilt sein, welche eine unterschiedliche Helligkeit aufweisen. Für eine bessere Darstellung können insbesondere unterschiedliche Teilbereiche zu verschiedenen Zeitpunkten jeweils eine höhere Helligkeit als die übrigen Teilbereiche aufweisen. Damit ist es möglich, eine Art „Lichtwelle“ innerhalb des animierten Musters darzustellen. Mit Hilfe einer variablen Amplitude, Intensität und/oder Frequenz des animierten Musters sind viele unterschiedliche Möglichkeiten der Darstellung denkbar.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Projektionseinrichtung eingerichtet ist, bei vorgegebener Einbausituation der Warneinrichtung in einem vorbestimmten Kraftfahrzeug das animierte Muster in einem vorgegebenen Umgebungsbereich des vorbestimmten Kraftfahrzeugs zu projizieren. Damit kann die Warneinrichtung insbesondere dazu verwendet werden, in einem vorderen Fahrzeugbereich, das animierte Muster dazustellen. Der vordere Fahrzeugbereich ist in der Regel durch die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs gegeben. Im Falle einer Kurvenfahrt kann die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs auch gekrümmt sein. Jedoch ist es auch möglich, das animierte Muster seitlich des Kraftfahrzeugs zu projizieren, um damit andere Verkehrsteilnehmer zu warnen.
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In einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Sensorsystem eine Kamera zum Erfassen der Umgebungsdaten aufweist. Die Kamera kann als monokulare Kamera, Fischaugenobjektivkamera oder Stereokamera ausgeführt sein. Mit Hilfe der Kamera können Umgebungsbilder der Warneinrichtung erzeugt werden. Diese Umgebungsbilder können mit Hilfe der Auswerteeinheit einer Bildanalyse unterzogen werden. Die Bildanalyse kann mehrere unterschiedliche visuelle Analyseverfahren umfassen. Dazu zählen beispielsweise der optische Fluss, eine bewegungsbasierte Strukturerkennung, eine Objekterkennung oder verschiedene Filter zur Erkennung von charakterisierenden Bildmerkmalen. Mit Hilfe solcher visuellen Analysemethoden kann die Auswerteeinrichtung die Umgebungsdaten der Warneinrichtung effizienter erfassen.
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Ist die Kamera als Stereokamera ausgebildet, so kann eine komplette Rundumsicht ausgehend von der Warneinrichtung erstellt werden. In dieser Rundumsicht wäre die gesamte aktuelle Verkehrssituation dargestellt. Daher kann mit Hilfe einer Kamera sowie einer entsprechenden Bildverarbeitung eine Verkehrssituation nahezu komplett erfasst werden. Zusätzliche Sensoren wie zum Beispiel ein Laserscanner oder ein Radarsensor können eventuelle ungenaue Informationen der Kamera sinnvoll ergänzen. So kann beispielsweise die Kamera in Kombination mit einer entsprechenden Bildverarbeitung nicht nur das eine Objekt an sich erkennen, sondern darüber hinaus auch eine Objektart ermitteln. So kann in der Regel ein Radar- oder LIDAR-System bei einem erfassten Objekt nicht unterscheiden, ob es sich bei diesem Objekt beispielsweise um eine Mülltonne handelt oder um ein spielendes Kind. Da die Kamera mehrere Bilder aufnehmen kann, können auch dreidimensionale Informationen ermittelt werden. Dazu wird vornehmlich oft die bewegungsbasierte Strukturerkennung eingesetzt, die auch unter dem Begriff „structure from motion“ bekannt ist.
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Eine weitere Variante der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Sensorsystem ein Navigationssystem aufweist, welches prädiktive Streckendaten bereitstellt, die bei dem Ermitteln des Risikowertes berücksichtigt werden. Prädiktive Streckendaten beinhalten insbesondere Informationen zu Fahrbahnabschnitten, welche vom Kraftfahrzeug noch nicht erreicht wurden. Eine vorausliegende Kreuzung, vorausliegende Fahrbahnverengungen sowie vorausliegende Geschwindigkeitsbegrenzungen können in den prädiktiven Streckendaten enthalten sein. Damit beschreiben prädiktive Streckendaten nicht die aktuelle Umgebung der Warneinrichtung, sondern stellen Informationen hinsichtlich einer zukünftigen Umgebung der Warneinrichtung bereit. Daher sind prädiktive Streckendaten besonders bei einer bewegten Warneinrichtung, also im Falle von Kraftfahrzeugen relevant, in denen die Warneinrichtung installiert ist. Durch das Einbeziehen von prädiktiven Streckendaten in die Ermittlung des Risikowertes kann bereits eine bevorstehende Gefahrensituation erkannt werden. Das heißt ein Fahrer eines Kraftfahrzeugs kann auf eine bevorstehende Gefahrensituation aufmerksam gemacht werden, sodass dieser rechtzeitig Maßnahmen ergreifen kann, sodass es gar nicht zu einer Gefährdung kommt. Wird zum Beispiel eine scharfe vorausliegende Kurve anhand prädiktiver Streckendaten vorausgesagt, so kann die Warneinrichtung den Fahrer des Kraftfahrzeugs auf diese scharfe Kurve bereits im Vorfeld hinweisen.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Scheinwerfersystem mit mehreren Scheinwerfern und einer Warneinrichtung bereit. Die mehreren Scheinwerfer beinhalten insbesondere jeweils die Projektionseinrichtung zum Darstellen des animierten Musters auf der Fahrbahn. Die Scheinwerfer können weitere optische Elemente aufweisen, um die endgültige Darstellung des animierten Musters auf der Fahrbahn zu beeinflussen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die mehreren Scheinwerfer das von der Projektionseinrichtung dargestellte Muster zusätzlich vergrößern und in der Helligkeit beeinflussen.
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In einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit ausgebildet ist, die mehreren als Projektionseinrichtungen ausgeführte Scheinwerfer parallaxekorrigiert anzusteuern. Zur Darstellung des animierten Musters kann die Auswerteeinheit unterschiedliche Lichtverteilungen berechnen. Diese Lichtverteilungen können beispielsweise als Punktverteilungen in einem kartesischen Koordinatensystem realisiert sein. Im Fall von mehreren Scheinwerfern besitzt jeder Scheinwerfer sein eigenes Koordinatensystem. Das parallaxekorrigierte Ansteuern der Scheinwerfer kann dabei die unterschiedlichen Positionen der mehreren Scheinwerfer durch eine entsprechende Koordinatentransformation berücksichtigen. Das parallaxekorrigierte Ansteuern der mehreren Scheinwerfer beinhaltet insbesondere eine Koordinatentransformation der mehreren Lichtverteilungen in das Bezugssystem des jeweiligen Scheinwerfers. Mit Hilfe der parallaxekorrigierten Ansteuerung der mehreren Scheinwerfer kann eine verzerrte Darstellung des animierten Musters reduziert, im besten Fall vollständig vermieden werden.
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In einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung weisen die mehreren Scheinwerfer zum Projizieren einen DMD-Spiegel oder einen MEMS-Spiegel auf. DMD-Spiegel sind auch als Mikrospiegel bekannt. Mit Hilfe der Mikrospiegel kann eine punktförmige Lichtverteilung erzeugt werden. Ist die Anzahl der Punkte in einer Lichtverteilung groß genug, so wird diese punktförmige Lichtverteilung visuell als einheitliche mit Licht beleuchtete Fläche wahrgenommen. Mit Hilfe der DMD-Spiegel oder MEMS-Spiegel kann das Scheinwerfersystem beziehungsweise die Projektionseinrichtung unterschiedliche modifizierbare Lichtverteilungen erzeugen. Die projizierte Lichthelligkeit kann bei DMD-Spiegeln durch unterschiedliche Schaltzeiten gesteuert werden. Damit kann mit Hilfe eines DMD-Spiegels beziehungsweise MEMS-Spiegels die Helligkeit des animierten Musters beeinflusst werden.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Kraftfahrzeug mit einem Scheinwerfersystem bereit. Die beschriebenen Beispiele und Vorteile gelten sinngemäß auch für diese Variante der Erfindung.
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Diese Erfindung stellt auch ein Verfahren zur visuellen Anzeige einer Gefahrensituation und/oder bevorstehenden Gefahrensituation auf einer Fahrbahn für einen Fahrer durch Ausführen folgender Verfahrensschritte bereit. In einem ersten Schritt a werden Umgebungsdaten und/oder Fahrzeugdynamikdaten des Kraftahrzeugs mittels eines Sensorsystems erfasst. Dabei beschreiben die Umgebungsdaten und/oder Fahrzeugdynamikdaten die jeweilige Gefahrensituation. Die erfassten Umgebungsdaten und/oder Fahrzeugdynamikdaten werden zur Erkennung der Gefahrensituation ausgewertet. Dazu wird ein Risikowert ermittelt, dessen Betrag eine Gefahrenstufe und/oder eine Wahrscheinlichkeit für ein Eintreten der Gefahrensituation beschreibt. Diese Wahrscheinlichkeit wird vornehmlich mit einem Wahrscheinlichkeitswert zum Ausdruck gebracht. Ein Wahrscheinlichkeitswert von beispielsweise 0,9 oder 90% würde einen hohen Risikowert begünstigen. Ein Wert von 0,1 oder 10% würde bei sonst gleichen Umständen zu einem geringen Risikowert führen. Anhand des ermittelten Risikowertes wird ein animiertes Muster auf die Fahrbahn projiziert, welches mehrere Lichtverteilungen zu jeweils verschiedenen Zeitpunkten aufweist. Die genannten Vorteile und Ausführungen zu den vorangegangenen Varianten der vorliegenden Erfindung gelten ebenso für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird nun die Erfindung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Scheinwerfersystems, welches eine Warneinrichtung beinhaltet;
- 2 ein beispielhaftes Kraftfahrzeug, welches aufgrund zu dichten Auffahrens gewarnt wird;
- 3 eine kurvenartiger Streckenverlauf mit einem Kraftfahrzeug kurz vor dem Eintreffen in dem Kurvenbereich;
- 4 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, welches in einer gefährlichen Situation ein Überholmanöver beginnt;
- 5 eine schematische Darstellung zweier Kraftfahrzeuge, die sich einem Zebrastreifen nähern und mit unterschiedlichen Animationen gewarnt werden.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt skizzenhaft ein Scheinwerfersystem 280 mit den darin enthaltenen unterschiedlichen Komponenten. Ein Sensorsystem 210 stellt in diesem Fall unterschiedliche Informationen bereit. In diesem Fall liefert das Sensorsystem 210 Informationen betreffend der Umgebungsdaten 220, Informationen zu ein Fahrzeugdynamikdaten sowie Informationen zu prädiktiven Streckendaten 240. Diese Daten werden einer Auswerteeinheit 250 übermittelt.
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Die Auswerteeinheit 250 kann die von dem Sensorsystem 210 überlieferten Informationen auswerten und daraus einen Risikowert ermitteln. Dieser Risikowert beschreibt insbesondere die Höhe einer Gefahr beziehungsweise die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten einer zukünftigen Gefahr. Damit kann der berechnete Risikowert zwei Informationen zugleich zum Ausdruck bringen.
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Beispielsweise kann eine veränderte Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn zu einer Veränderung des Risikowerts führen. Schlägt während einer Autofahrt das Wetter schlagartig um, so kann ein plötzlich auftretender Wolkenbruch eine Fahrbahn 150 mit einem Wasserfilm überziehen. Dadurch wird die Haftung des Kraftfahrzeugs 100 zur Fahrbahn 150 beeinträchtigt. Dasselbe gilt für eine andere Fahrbahn 160, welche hier als Gegenfahrbahn ausgeführt ist. Die Auswerteeinheit 250 kann diesen Umstand in Form eines erhöhten Risikowertes berücksichtigen. Basierend auf diesem berechneten Risikowert kann die Auswerteeinheit 250 ein animiertes Muster 190 berechnen. In diesem Stadium liegt das animierte Muster 190 noch nicht als Projektion auf der Fahrbahn 150 vor, sondern als eine berechnete Lichtverteilung mit einer dazugehörigen zeitlichen Abfolge. Die Auswerteeinheit 250 berechnet vorzugsweise nach dem Ermitteln des Risikowerts unmittelbar das dazugehörige animierte Muster 190 in Form mehrerer Lichtverteilungen. Ebenso bestimmt die Auswerteeinheit 250 vorzugsweise mehrere verschiedene Zeitpunkte, welche eine zeitliche Abfolge der mehreren Lichtverteilungen festlegt.
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Diese Lichtverteilungen können an eine Projektionseinrichtung 260 übermittelt werden. In der Projektionseinrichtung 260 wird das animierte Muster 190, welches zuvor lediglich in Form von mehreren Lichtverteilungen vorhanden war, optisch dargestellt. Das animierte Muster 190 wird vorzugsweise auf einen linken Scheinwerfer 270 und einen rechten Scheinwerfer 270 zur weiteren Darstellung auf die Fahrbahn 150 übertragen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Scheinwerfer 270 sowie die Projektionseinrichtung 260 als eine Einheit ausgeführt sind. In dem in 1 gezeigten Beispiel erfolgt die tatsächliche Projektion des animierten Musters 190 durch die beiden Scheinwerfer 270, wobei die beiden Scheinwerfer parallaxekorregiert angesteuert werden. Das animierte Muster 190 kann jedoch bereits vorab durch die Projektionseinrichtung 260 erzeugt worden sein. Um das animierte Muster 190 mit einer entsprechend hohen Auflösung bereitstellen zu können, werden bevorzugt hochauflösende Scheinwerfer 270 eingesetzt.
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In 2 ist beispielhaft eine Verkehrssituation gezeigt, bei der das Kraftfahrzeug 100 zu nah auf ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug 110 auffährt. Die beiden Kraftfahrzeuge 100, 110 befinden sich beide auf derselben Fahrspur 150. Die zweite Fahrspur 160 ist aufgrund deren Fahrtrichtung als Gegenfahrbahn ausgebildet. Damit ist ein Wechsel von der ersten Fahrspur 150 auf die zweite Fahrspur 160 nicht ohne weiteres möglich. Die Warneinrichtung 200 mit den verschiedenen Komponenten ist in diesem Beispiel innerhalb des Kraftfahrzeugs 100 angeordnet. Damit beinhaltet das Kraftfahrzeug 100 das Sensorsystem 210, die Auswerteeinheit 250 sowie die Projektionsvorrichtung 260. Die Projektionsvorrichtung 260 kann insbesondere in den Scheinwerfern 270 integriert sein.
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Das Sensorsystem 210 kann insbesondere eine Fahrbahnmarkierung 140 erfassen und erkennen. Die beiden Fahrbahnen 150 und 160 weisen in 2 insbesondere unterschiedliche Fahrbahnmarkierungen 140 auf. Anhand dieser Fahrbahnmarkierungen 140 kann das Sensorsystem die jeweilige Fahrbahn beziehungsweise die jeweilige Fahrspur erkennen. In dem Beispiel von 2 ist der Abstand zwischen den beiden Kraftfahrzeugen unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 zu gering, um diese Verkehrssituation als sicher einzustufen. Das heißt die Auswerteeinheit 250 kommt in diesem Beispiel aufgrund des zu geringen Abstands des Kraftfahrzeugs 100 zu dem vorausfahrenden Kraftfahrzeug 110 sowie der dazugehörigen zu hohen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 zu einem erhöhten Risikowert. Die Auswerteeinheit 250 kann zur Berechnung des Risikowerts ebenfalls die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn 150 berücksichtigen. Bei Glatteis wäre der Risikowert höher ausgeprägt als bei einer trockenen Fahrbahn 150.
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Um den Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 zu warnen, werden im Beispiel der 2 zwei animierte Muster 190 in Form von Pfeilen auf die Fahrbahn 150 projiziert. Diese beiden Pfeile sind in diesem Beispiel auf das Kraftfahrzeug 100 gerichtet und sollen dem Fahrer signalisieren, dass er seine Geschwindigkeit reduzieren muss. Die Auswerteeinheit 250 kann dabei die Form der Pfeile, deren Lichtintensität und die Frequenz des animierten Musters 190 situationsgerecht anpassen. Das heißt die genaue Ausgestaltung der animierten Pfeile kann insbesondere vom Risikowert abhängig sein. So kann die Auswerteeinheit 250 bei einer besonders kritischen Situation vorsehen, dass das animierte Muster 190 in heller roter Farbe aufleuchtet und die Animation aufgrund einer hohen gewählten Frequenz stark pulsierend wirkt. Dies kann dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 die Dringlichkeit seines Eingreifens mitteilen.
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3 zeigt beispielhaft eine andere Verkehrssituation. Das Kraftfahrzeug 100 nähert sich mit einer zu hohen Geschwindigkeit einem kurvenartigen Streckenverlauf. Das Sensorsystem 210 kann mittels der prädiktiven Streckendaten 240 den kurvenartigen Fahrbahnverlauf der Fahrbahn 150 bereits im Vorfeld registrieren. Die Auswerteeinheit 250 kann in diesem Beispiel anhand die prädiktiven Streckendaten 240, welche beispielsweise mittels eines Navigationssystems erhoben werden können, bei der Berechnung des Risikowertes berücksichtigen. Der in 3 dargestellte künftige kurvenartige Streckenverlauf könnte mit einem „Kurvenfaktor“, der größer als 1 ist, für das Berechnen des Risikowerts verwendet werden. Dadurch würde sich der Risikowert erhöhen. Mit Hilfe der prädiktiven Streckendaten 240 können Informationen für das Auswerten durch die Auswerteeinheit 260 bereitgestellt werden, die nicht von fahrzeugseitigen Sensoren erhoben werden können. Die Auswerteeinheit 250 kann in Folge des Risikowerts das in der 3 wellenförmige Lichtmuster berechnen. Dabei deutet die Ausrichtung dieses wellenförmigen Lichtmusters in Richtung des Kraftfahrzeugs 100 und fordert den Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 zum Reduzieren seiner Geschwindigkeit auf.
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4 zeigt eine Verkehrssituation, in der das Kraftfahrzeug 100 einen Überholvorgang beginnt. Das Kraftfahrzeug 100 sowie das weitere Kraftfahrzeug 110 befinden sich auf der Fahrspur 150. Das weitere Kraftfahrzeug 110' befindet sich auf der zweiten Fahrspur 160. Die zweite Fahrspur 160 ist als Gegenfahrspur ausgebildet. Die Fahrtrichtungen der jeweiligen Fahrspuren sind durch entsprechende Pfeile in der 4 angedeutet. Das Kraftfahrzeug 100 befindet sich im Beispiel der 4 noch zum größten Teil auf der Fahrspur 150, ragt jedoch bereits zum Teil in die zweite Fahrspur 160 hinein. Damit stellt 4 gerade jenen Augenblick dar, in dem das Kraftfahrzeug 100 einen Überholvorgang einleiten möchte.
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Aufgrund des sich nähernden weiteren Kraftfahrzeugs 110' auf der zweiten Fahrbahn 160 und dessen geringen Abstand zum eigenen Kraftfahrzeug 100 wird diese Verkehrssituation durch die Auswerteeinheit 250 als äußerst kritisch beurteilt. Die Auswerteeinheit 250 wird in diesem Fall aufgrund der von dem Sensorsystem 210 übermittelten Informationen einen sehr hohen Risikowert ermitteln. Darauf basierend würde die Auswerteeinheit 250 zum Beispiel das in 4 gezeigte animierte Muster 190 berechnen. Dieses animierte Muster 190 ist hier als ein auffälliges Pfeilmuster auf der Fahrbahn abbildet. Dieses Pfeilmuster würde dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 die Gefährlichkeit dieser Verkehrssituation visualisieren und ihm anzeigen, das er den Überholvorgang abbrechen soll, indem er auf die erste Fahrspur 150 zurückkehrt. Die Gefährlichkeit dieser Situation könnte durch eine hohe Lichtintensität und entsprechend groß ausgebildeten Pfeilen als animiertes Muster 190 auf der Fahrbahn sowie durch ein entsprechendes Pulsieren dieses Pfeilmusters zum Ausdruck gebracht werden. Ein stärkeres Pulsieren des animierten Musters 190 kann mit einer veränderten Frequenz, welche die zeitliche Abfolge bestimmt, eingestellt werden. Im Beispiel von 4 könnte beispielsweise die Frequenz des animierten Musters 190 höher sein als im Beispiel von 2.
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5 zeigt eine Verkehrssituation innerhalb einer geschlossenen Ortschaft. Das Kraftfahrzeug 100 sowie das weitere Kraftfahrzeug 110 nähern sich auf ihren jeweiligen Fahrspuren einem Zebrastreifen 290. In diesem Beispiel nähert sich zugleich ein Fußgänger 295 dem Zebrastreifen 290. Das Sensorsystem 210 kann den Zebrastreifen 290 beispielsweise mittels digitaler Karten eines Navigationssystems oder mittels prädiktiver Streckendaten 240 ermitteln. Zugleich könnte eine kamerabasierte Überwachung des Verkehrsgeschehens, welche Teil des Sensorsystems 210 sein kann, den Fußgänger 295 erkennen. Diese Informationen können von der Auswerteeinheit 250 zu einem entsprechenden Risikowert verarbeitet werden. Zwar ist in dieser konkreten Verkehrssituation aktuell noch keine Gefahrensituation vorhanden, jedoch ergibt sich aus dem sich nähernden Fußgänger 295 eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Eintreten einer Gefahrensituation. Damit kann die Auswerteeinheit 250 einen Wahrscheinlichkeitswert für eine bevorstehende Gefahrensituation ermitteln. Dieser Wahrscheinlichkeitswert kann für die Berechnung des Risikowerts genutzt werden. Zusätzlich kann die Auswerteeinheit 250 jeweils den Abstand des Kraftfahrzeugs 100 beziehungsweise des Kraftfahrzeugs 110' zu dem Zebrastreifen 290 und/oder des Fußgängers 295 berücksichtigen. Im Falle des Kraftfahrzeugs 100 sind drei auf das Kraftfahrzeug 100 ausgerichtet Pfeile als animiertes Muster 190 dargestellt. Dieses animierte Pfeilmuster soll den Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 zur Reduktion seiner Geschwindigkeit auffordern. Im Falle des weiteren Kraftfahrzeugs 110' ist der Abstand zu dem Zebrasteifen 290 geringer als im Fall des Kraftfahrzeugs 100. Daher kann die Auswerteeinheit 250 in diesem Fall ein anderes animiertes Muster 190 zur Projektion auf die Fahrbahn 160 vorsehen. Im Beispiel der 5 ist für das andere Kraftfahrzeug 110' ein animiertes Stopp-Zeichen als das animierte Muster 190 vorgesehen. Das animierte Muster 190 als Stopp-Zeichen fordert den Fahrer des anderen Kraftfahrzeugs 110' zum Anhalten vor dem Zebrasteifen 290 auf.
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Die genannten Ausführungen und Beispiele zeigen deutlich, dass anhand der animierten Muster 190 in verschiedenen Verkehrssituationen die Verkehrssicherheit erhöht werden kann. Die animierten Muster 190 können den die Fahrer der Kraftfahrzeuge 100, 110' auf eine Gefahrensituation beziehungsweise auf eine bevorstehende Gefahrensituation hin intuitiv hinweisen. Dabei kann die Auswerteeinheit 250 die unterschiedlichen Verkehrssituationen durch entsprechende Risikowerte berücksichtigen. Darüber hinaus kann die Auswerteeinheit 250 in Abhängigkeit von dem jeweiligen Risikowert unterschiedlich ausgestaltete animierte Muster 190 zur Projektion auf die Fahrbahnen 150, 160 berechnen. Diese animierten Muster 190 können im weiteren Verlauf durch die Projektionseinrichtung 260 beziehungsweise durch Scheinwerfer 270 den Kraftfahrzeugs 100 auf den jeweiligen Fahrbahnen dargestellt werden. Durch die Berechnung und Erzeugung der animierten Muster 190 kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 sowie der weiteren Kraftfahrzeuge 110, 110' optisch vor diesen Gefahrensituationen beziehungsweise bevorstehenden Gefahrensituationen gewarnt werden, ohne dass eine Blickabwendung von der Fahrbahn nötig ist. Diese Warnungen werden unmittelbar im Blickfeld des Fahrers dargestellt und aufgrund der animierten Muster 190 als bewegte Grafiken können diese Warnungen zusätzlich betont werden. Um eine entsprechend gute Auflösung der animierten Muster 190 zu erreichen, wird die Warneinrichtung vornehmlich zusammen mit hochauflösenden Scheinwerfern für Kraftfahrzeuge eingesetzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011078288 A1 [0003]
- DE 102012107704 A1 [0004]
