DE102018009028A1

DE102018009028A1 - Unterstützungssystem für einen Notfall-Spurwechsel

Info

Publication number: DE102018009028A1
Application number: DE102018009028.1A
Authority: DE
Inventors: Hassan M. El-Khatib; Gregory O. Lynch
Original assignee: TRW Automotive US LLC
Current assignee: ZF Active Safety and Electronics US LLC
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2019-06-19
Also published as: US20190187719A1; CN109941279A

Abstract

[0055] Ein Verfahren für eine autonome Unterstützung des Betriebs eines Trägerfahrzeuges, welches auf einer ersten Spur einer Straße fährt, enthält die Detektion der Anwesenheit eines Rettungsfahrzeuges auf der Straße. Der Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug und entweder dem Rettungsfahrzeug oder einem zugeordneten stehenden Fahrzeug wird überwacht. Eine Lenkvorrichtung wird für eine Seitwärtsbewegung des Trägerfahrzeuges aus der ersten Spur heraus aktiviert, wenn der Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug und entweder dem Rettungsfahrzeug oder dem stehenden Fahrzeug einen vorgegebenen Wert erreicht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugsysteme und insbesondere ein System zur Unterstützung eines Trägerfahrzeuges („host vehicle“), auf ein Rettungsfahrzeug zu reagieren.
HINTERGRUND
Zeitgemäße Fahrerunterstützungssysteme (ADAS; Advanced Driver Assistance System) bieten eine Reihe von Überwachungsfunktionen in Fahrzeugen. Insbesondere kann das ADAS die Umgebung des Fahrzeuges überwachen und den Fahrer über Bedingungen darin unterrichten. Hierzu kann das ADAS Bilder der Umgebung aufnehmen und die Bilder digital verarbeiten zur Gewinnung von Informationen. Solche Informationen werden verwendet, um den Fahrer vor auf dem Weg liegenden Straßenhindernissen zu warnen. Übliche ADAS-Systeme enthalten eine automatische Notbremsung (AEB), um Auffahrkollisionen zu vermeiden, und eine Geschwindigkeitsregelanlage (ACC; Adaptive Cruise Control), um eine eingestellte Geschwindigkeit zu regeln, insbesondere zu verringern, wenn ein sicherer Abstand bei nachfolgendem Fahrzeug gehalten werden soll. ADAS-Systeme können auch einen Spurdetektor (LD; Lane Detector) aufweisen, um das Fahrzeug innerhalb der gewünschten Fahrspur zu halten.
KURZBESCHREIBUNG
Gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren für die autonome Unterstützung der Fahrt eines Trägerfahrzeuges (Stammfahrzeuges), welches auf einer ersten Spur einer Straße fährt, die Detektion der Anwesenheit eines Rettungsfahrzeuges auf der Straße durch das Erkennen von Warnlichtmustern. Der Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug und entweder dem Rettungsfahrzeug oder einem dem Rettungsfahrzeug zugeordneten stehenden Fahrzeug wird überwacht. Eine Steuervorrichtung wird betätigt für eine Querbewegung des Trägerfahrzeuges aus der ersten Spur heraus in einen vorgegebenen, hindernisfreien Raum parallel zum Trägerfahrzeug, wenn der Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug und entweder dem Rettungsfahrzeug oder dem stehenden Fahrzeug einen vorgegebenen Wert erreicht. Die Longitudinalbewegung des Fahrzeuges wird ebenfalls über den Antriebsstrang des Fahrzeuges und/oder eine Bremseinrichtung gesteuert, um das Fahrzeug auf eine berechnete Geschwindigkeit zu bringen, welche als sicher einzuschätzen ist, bevor die Querbewegung eingeleitet wird, um das Trägerfahrzeug in den hindernisfreien Raum zu führen.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung weist ein System für die autonome Unterstützung der Fahrt eines Trägerfahrzeuges auf einer ersten Spur einer Straße zumindest eine Kameraanordnung auf zum Detektieren der Anwesenheit eines Rettungsfahrzeuges auf der Straße. Ein Näherungssensor überwacht den Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug und entweder dem Rettungsfahrzeug oder einem diesem zugeordneten stehenden Fahrzeug. Eine an die zumindest eine Kameraanordnung und den Näherungssensor angeschlossene Steuerung veranlasst eine Steuervorrichtung, das Trägerfahrzeug quer aus der ersten Spur herauszubewegen, wenn der Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug und entweder dem Rettungsfahrzeug oder dem stehenden Fahrzeug einen vorgegebenen Wert erreicht.
Weitere Ziele, Vorteile und auch ein tieferes Verständnis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Einzelheiten und den begleitenden Figuren.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht auf ein Trägerfahrzeug mit einem Unterstützungssystem entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung eines Unterstützungssystems entsprechend 1.
3 zeigt schematisch ein Trägerfahrzeug, welches auf einer ersten Spur einer Straße fährt und ein Rettungsfahrzeug unter einer ersten Bedingung (Zustand) detektiert.
4 zeigt schematisch das Trägerfahrzeug gemäß 3 beim Wechsel in eine zweite Spur der Straße.
5 zeigt schematisch das Trägerfahrzeug gemäß 3 beim Passieren des Rettungsfahrzeuges.
6 zeigt schematisch das Trägerfahrzeug gemäß 3 bei der Rückkehr in die erste Spur.
7 zeigt schematisch das Trägerfahrzeug bei Fahrt in einer ersten Spur einer Straße und bei der Detektion eines Rettungsfahrzeuges unter einer zweiten Bedingung (Zustand) bei Fahrt hinter dem Trägerfahrzeug.
8 zeigt schematisch das Trägerfahrzeug gemäß 7 bei Fahrt auf die Seite der Straße.
9 zeigt schematisch das Trägerfahrzeug bei Fahrt in einer ersten Spur einer Straße und bei Detektion eines Rettungsfahrzeuges unter einer dritten Bedingung (Zustand) hinter dem Trägerfahrzeug.
10 zeigt schematisch das Trägerfahrzeug gemäß 9 beim Wechseln in die zweite Spur der Straße, um dem Rettungsfahrzeug das Passieren zu ermöglichen.
11 zeigt schematisch die Vorbeifahrt des Rettungsfahrzeuges am Trägerfahrzeug gemäß 9.

BESCHREIBUNG VON EINZELHEITEN
Die Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugsysteme und insbesondere ein System zur Unterstützung eines Fahrzeuges bei der Reaktion auf die Anwesenheit eines Rettungsfahrzeuges. 1 zeigt ein sogenanntes Trägerfahrzeug (auch als Stammfahrzeug bezeichnet) 20 mit einem Unterstützungssystem 80 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Trägerfahrzeug 20 erstreckt sich entlang einer Mittellinie 22 von einem Vorderende 24 zu einem hinteren Ende 26. Das Trägerfahrzeug 20 hat eine linke Seite 27 und eine rechte Seite 29 auf gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie 22. Die linke Seite 27 hat ein Paar Türen 28a, 28b mit jeweils einem Fenster 30a, 30b. Die rechte Seite 29 hat ein Paar Türen 32a, 32b mit jeweils Fenstern 34a bzw. 34b.
Das vordere Ende 24 des Trägerfahrzeuges 20 hat ein vorderes Fenster oder eine Scheibe 40, die sich im Wesentlichen zwischen den linken und rechten Seiten 27, 29 erstreckt. Das hintere Ende 26 des Trägerfahrzeuges 20 hat ein Rückfenster 42, welches sich auch im Wesentlichen zwischen den linken und rechten Seiten 27, 29 erstreckt. Die Fenster 30a, 30b, 32a, 32b, 40, 42 und die Türen 28a, 28b, 32a, 32b bilden zusammen einen Teil einer Abgrenzung eines Innenraumes 54 des Trägerfahrzeuges 20. Der Außenbereich in Bezug auf das Trägerfahrzeug 20 ist hier mit dem Bezugszeichen 26 versehen.
Das Trägerfahrzeug 20 hat ein Paar von lenkbaren Vorderrädern 60 und ein Paar von Hinterrädern 62. Die Vorderräder 60 sind mechanisch mit einer Lenkeinrichtung 68 (siehe 2) versehen, welche mit einem Lenkrad 66 mechanisch gekoppelt ist. Andererseits könnten die Vorderräder 62 und das Lenkrad 66 auch mit einem System zur Steuerung „über Draht“ (nicht dargestellt) gekoppelt sein. Die Hinterräder 62 könnten auch mit dem Lenkrad 66 über die gleiche Lenkeinrichtung 68 oder eine andere Lenkeinrichtung (nicht dargestellt) gekoppelt sein.
Eine Drehung am Lenkrad 66 bewirkt, dass die Lenkeinrichtung 68 die Räder 60 relativ in Bezug auf die Mittellinie 22 verschwenkt, um das Trägerfahrzeug 20 zu steuern. Das Lenkrad 66 hat eine Neutralposition, in welcher die Räder 60 in Richtungen parallel zur Mittellinie 22 weisen derart, dass das Trägerfahrzeug sich geradeaus bewegt. Drehung des Lenkrades 66 gegen den Uhrzeigersinn winkelt die Räder 60 in Bezug auf die Mittellinie 22 nach links (siehe 1), wodurch sich das Trägerfahrzeug 20 nach links bewegt. Drehung des Lenkrades 66 im Uhrzeigersinn winkelt die Räder 60, 62 nach rechts in Bezug auf die Mittellinie 22, was das Trägerfahrzeug 20 nach rechts bewegt.
Das Unterstützungssystem 80 hat ein Umgebungssichtsystem 18 zum Aufnehmen von Bildern vom Außenbereich 56 des Trägerfahrzeuges. Das Umgebungssichtsystem 18 hat Kameraanordnungen 70a-70h verteilt über den Umfang des Trägerfahrzeuges 20. Wie dargestellt, sind die Kameraanordnungen 70a-70c am vorderen Ende 24 des Trägerfahrzeuges 20 an oder nahe der Mittellinie 22 angeordnet. Eine Kameraanordnung 70d ist am hinteren Ende 26 des Trägerfahrzeuges 20 an oder nahe der Mittellinie 22 angeordnet. Ein Paar von Kameraanordnungen ist auf der linken Seite 27 befestigt. Ein Paar von Kameraanordnungen 70b-70h ist auf der rechten Seite 29 befestigt. Alle Kameraanordnungen 70a-70h weisen vom Trägerfahrzeug 20 ausgehend nach außen. Es versteht sich, dass mehr oder auch weniger Kameraanordnungen vorgesehen sein können. Alle Kameraanordnungen 70a-70h sind elektrisch oder drahtlos mit einer Steuerung 76 im Trägerfahrzeug 20 verbunden.
Jede Kameraanordnung 70a-70h hat ein zugehöriges Sichtfeld 72a-72h, welches jeweils einen Abschnitt der äußeren Umgebung 56 des Trägerfahrzeuges erfasst. Zusammen erfassen die Sichtfelder 72a-72h das gesamte Umfeld des Fahrzeuges 20 und überlappen einander. Die Steuerung 76 erhält kontinuierlich Bilder von den Kameraanordnungen 70a-70h entsprechend den jeweiligen Sichtfeldern 72a-72h. Die Steuerung 76 hat ein Bildverarbeitungsmodul (nicht dargestellt), welches die Daten entsprechend den Bildern von den Kameraanordnungen 70a-70h empfängt und analysiert. Die Steuerung 76 kann beispielsweise die Bilder zusammenführen zu einem Rundblick über 360° (nicht dargestellt) bezüglich des Äußeren 56 des Trägerfahrzeuges. Die Bilder können auch dazu dienen, Gegenstände im Bereich um das Fahrzeug 20 herum zu identifizieren.
Entsprechend 2 ist die Steuerung 76 auch elektrisch oder drahtlos mit verschiedenen Sensoren und Aktoren an oder im Trägerfahrzeug 20 verbunden zum Überwachen und Steuern verschiedener Funktionen des Trägerfahrzeuges, insbesondere der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Steuerung. Hierzu ist die Steuerung 76 elektrisch oder drahtlos verbunden mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 100. Der Geschwindigkeitssensor überwacht die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeuges und erzeugt ein elektrisches Signal 102, welches die Geschwindigkeit anzeigt und gemäß vorgegebenen Zeitintervallen an die Steuerung 76 gesendet wird.
Die Steuerung 76 ist auch elektrisch oder drahtlos verbunden mit einem Aktor 110, der mit der Fahrzeugbremse 112 verknüpft ist, und mit einem Pedal-Aktor 120, welcher mit dem Gaspedal 122 verknüpft ist. Die Steuerung 76 kann ein Steuersignal 114 zum Bremsaktor 110 senden, um die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeuges 20 zu vermindern. Die Steuerung 76 kann ein Steuersignal 124 an den Pedal-Aktor 120 senden, um die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeuges 20 zu vermindern.
Ein Radpositionssensor 150 überwacht den Lenkwinkel des Lenkrades 66 und erzeugt ein elektrisches Signal 152 entsprechend dem Lenkwinkel. Das Signal 152 wird in vorgegebenen Zeitintervallen zur Steuerung 76 gesendet. Die Steuerung 76 kann ein Steuersignal 142 an die Lenkeinrichtung 68 entsprechend dem Radpositionssignal 152 senden, um so die Drehung des Lenkrades 66 zu steuern. Die Aktivierung der Lenkeinrichtung 68 bewirkt auch eine Steuerung des Lenkwinkels der Vorderräder 60 in Bezug auf die Mittellinie 22 des Trägerfahrzeuges 20.
Zumindest ein Umgebungssensor 130 ist elektrisch oder drahtlos mit der Steuerung 76 verbunden zum Gewinnen von Daten bezüglich Gegenständen in der Umgebung 56 des Trägerfahrzeuges. Zumindest ein Umgebungssensor 130 kann zum Beispiel aufweisen: Laser-Scanner, Ultraschallsensoren, Radardetektoren und LIDAR-Detektoren zum Bestimmen und Überwachen der Distanz zwischen dem Trägerfahrzeug 20 und Gegenständen in der Umgebung 56 des Trägerfahrzeuges, welche durch die Kameraanordnungen 70a-70h detektiert werden.
Mit diesem Aufbau ist die Steuerung 76 in der Lage, kontinuierlich Rückmeldungen zu erhalten bezüglich der Fahrbedingungen des Trägerfahrzeuges, z.B. der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel, Bilder im Umgebungsbereich 56 des Trägerfahrzeuges und die Distanz zwischen dem Trägerfahrzeug und den in den Bildern identifizierten Gegenständen. Die Steuerung 76 ist entsprechend diesen Eingaben in der Lage, den Betrieb des Fahrzeuges in einer Weise zu steuern, welche die Sicherheit der Fahrzeuginsassen fördert. Insbesondere ist die Steuerung 76 in der Lage, autonom die Position des Trägerfahrzeuges 20 zu steuern (Seitwärtsbewegung) und/oder die Geschwindigkeit (Bewegung in Längsrichtung) entsprechend der Detektion der Anwesenheit eines Rettungsfahrzeuges (der Begriff „Rettungsfahrzeug“ schließt hier Polizeifahrzeuge ein) einzustellen.
Eine Einrichtung zum Abgeben eines Abbiegesignals 154 ist elektrisch oder drahtlos an die Steuerung 76 angeschlossen, um Führer anderer Fahrzeuge zu unterrichten, wenn das Trägerfahrzeug 20 beabsichtigt, die Spuren 202, 204 zu wechseln oder auf die Straße 200 zu fahren bzw. sie zu verlassen. Hierzu sendet die Steuerung 76 automatisch ein Signal 156 an den Geber für das Abbiegesignal 154, bevor und/oder während das Trägerfahrzeug 20 seitwärts bewegt wird auf oder von der Straße 200 weg. Entsprechend aktiviert das Abbiegesignal 154 Lichtsignale (nicht dargestellt) am Trägerfahrzeug 20, welche die beabsichtigte Richtung der Seitwärtsbewegung des Trägerfahrzeuges anzeigen.
Ein Warnungsgeber 160 ist elektrisch oder drahtlos an die Steuerung 76 angeschlossen, um dem Betreiber des Trägerfahrzeuges 20 eine Rückmeldung zu geben, bevor und/oder während ein autonomer Betrieb durch das Unterstützungssystem 80 ausgeführt wird. Der Warnungsgeber 160 arbeitet mit einer optischen, akustischen oder haptischen Rückmeldung für den Betreiber bevor und/oder wenn die Steuerung 76 ein Signal 162 hierfür aussendet.
Bei einem Ausführungsbeispiel hilft das Unterstützungssystem 80 dem Trägerfahrzeug 20, einen sicheren Abstand von einem Rettungsfahrzeug beizubehalten, welches an einer Straßenseite anhält sowie jeglichen anderen stationären damit verbundenen Fahrzeugen. Der Begriff „Rettungsfahrzeug“ umfasst hier insbesondere öffentliche Sicherheitsfahrzeuge, herkömmliche Rettungsfahrzeuge und Straßendienst-Fahrzeuge. Beispielsweise sind Rettungsfahrzeuge auch Ambulanz-Fahrzeuge, Abschlepp-Fahrzeuge, Feuerwehrwagen, Polizeiwagen, Schneepflüge etc.
Beispielhaft wird in 3 eine Straße 200 gezeigt, wobei die Richtung der Fahrzeugbewegungen mit dem Pfeil T dargestellt ist. Die Straße 200 hat eine Reihe von Spuren 202, 204, welche durch eine gestrichelte Trennlinie 206 getrennt sind. Weitere Spuren und Trennlinien können hinzugefügt werden, sind jedoch nicht dargestellt. Die Straße 200 ist vom umgebenden straßenfremden Gelände 210 durch eine Begrenzungslinie 214 auf der linken Seite (bezogen auf die Fahrtrichtung T) und eine Begrenzungslinie 216 auf der rechten Seite getrennt.
In 3 fährt das Trägerfahrzeug 20 innerhalb der Spur 204 in der Richtung T. Das Rettungsfahrzeug 300 ist nach rechts über die Begrenzungslinie 216 in das straßenfremde Gebiet 210 gebracht. Das Rettungsfahrzeug 300 könnte aber auch ähnlich auf die linke Seite, bezogen auf die Begrenzungslinie 214, in straßenfremdes Gebiet (nicht dargestellt) gebracht sein. Das Rettungsfahrzeug 300 steht.
Das Rettungsfahrzeug 300 kann eine oder mehrere blinkende, oszillierende oder rotierende Warnleuchten 302 aufweisen, welche bei Aktivierung für den sich nähernden oder vor dem Rettungsfahrzeug fahrenden Verkehr sichtbar sind. Das Rettungsfahrzeug 300 kann auch Symbole 304 auf dem Dach, an den Seiten etc. aufweisen, welche auf die Art des Rettungsfahrzeuges hinweisen, z.B. Worte wie „Abschleppdienst“ oder „Polizei“. Entsprechend der Situation ist das Rettungsfahrzeug 300 an der Straße 200 benachbart zu einem oder mehreren stehenden Fahrzeugen 310 geparkt und es wird Hilfe und/oder Unterstützung geleistet. Das Fahrzeug 310 kann defekt sein, eine Reifenpanne haben, einen Insassen, der medizinische Hilfe braucht, aufweisen etc. Dargestellt ist ein einziges stehendes Fahrzeug 310 vor dem Rettungsfahrzeug 300. Anzahl und Orte derartiger stehender Fahrzeuge 310 können sich von der dargestellten Szene unterscheiden.
Insassen der Fahrzeuge 300, 310 könnten die jeweiligen Fahrzeuge betreten oder verlassen oder im straßenfremden Gebiet 210 nahe der Begrenzungslinie 216 gehen oder stehen. Deshalb ist es wünschenswert, dass Verkehr auf der Spur 204 die Spuren wechselt, wenn er die Fahrzeuge 300, 310 passiert. In der Tat fordern bestimmte Staaten, dass auf Spuren benachbart von haltenden Rettungsfahrzeugen fahrende Fahrzeuge entweder die Fahrt verlangsamen oder die Spuren bei Passage der Fahrzeuge wechseln, um die Sicherheit zu verbessern.
Die 4 bis 6 erläutern ein Beispiel für eine Bewegung des Trägerfahrzeuges 20 zwischen den Spuren 202, 204 als Reaktion auf die Detektion eines Rettungsfahrzeuges 300 auf der Straße 200. In der Situation gemäß 4 ermittelt die Steuerung 76 das Halten eines Rettungsfahrzeuges 300 an der Straße 300 auf Basis von Bildern, welche von den Kameraanordnungen 70a-70h empfangen werden. Die Kameraanordnungen 70a-70h können beispielsweise die aktivierten Leuchten 302 und/oder Markierungen 304 auf dem Rettungsfahrzeug 300 detektieren, welche diese Fahrzeuge von anderen Fahrzeugen unterscheiden. Die Kameraanordnungen 70a-70h detektieren auch die Anwesenheit jeglicher stehender Fahrzeuge 310 hinter oder vor dem Rettungsfahrzeug 300. Die Steuerung 76 stützt sich auf die Umgebungssensoren 130 und/oder Kameraanordnungen 70a-70h zur Bestimmung und Überwachung einer Distanz d₁ zwischen dem Trägerfahrzeug 20 und dem Fahrzeug 300 bzw. 310, welches dem Trägerfahrzeug am nächsten ist (das Rettungsfahrzeug 300 gemäß 4).
Die Steuerung 76 ist mit einem vorgegebenen Wert für die Distanz d₁ programmiert, welcher bei Erreichen bestimmt, wann das Trägerfahrzeug 20 die Spuren wechseln sollte. Das Unterstützungssystem 80 bestimmt gleichzeitig über die Kameraanordnungen 70a-70h und/oder die Umgebungssensoren 130, ob weitere Fahrzeuge, Gegenstände, Hindernisse etc. in der Spur 202 vorliegen, bevor das Trägerfahrzeug 20 die Spuren wechselt. Hindern andere Fahrzeuge das Trägerfahrzeug 20 an einer sofortigen Seitwärtsbewegung in dieser Situation, kann die Steuerung 76 Signale 114, 124 zu einzelnen Aktoren 110, 120 senden, um die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 20 einzustellen, bis der Spurwechsel durchgeführt werden kann. Die Entscheidung für eine Anpassung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges 20 oder einen Wechsel der Spuren 202, 204 basiert auf einer Reihe von Algorithmen und/oder Nachschlagtabellen, welche auf Daten beruhen, die von dem Unterstützungssystem 80 gewonnen wurden.
Hierzu tastet das Unterstützungssystem 80 kontinuierlich die Spur 202 und berechnet einen hindernisfreien Raum S, in dem das Fahrzeug 20 ohne Kollision mit anderen Fahrzeugen und/oder Hindernissen sich bewegen kann. Der hindernisfreie Raum S ist eine zweidimensionale Fläche, die auf die Spur 202 projiziert wird und deren Größe und Form von der Geschwindigkeit und Position umgebender Fahrzeuge oder Gegenstände (nicht dargestellt) abhängt.
Sobald die Distanz d₁ den vorgegebenen Wert erreicht und der hindernisfreie Raum S gesichert ist, leitet die Steuerung 16 Maßnahmen ein, das Trägerfahrzeug 20 nach links in den Raum in der Spur 202 zu bewegen, wobei die Fahrzeuge 300, 310 passiert werden. Dies findet statt ohne Eingriff oder Hilfe seitens des Fahrers, d.h. die Bewegung wird autonom ausgeführt. Insbesondere betätigt die Steuerung 26 die Lenkeinrichtung 68 zum Drehen des Lenkrades 66 aus der Neutralposition gegen den Uhrzeigersinn, wodurch das Trägerfahrzeug 20 seitwärts in der Richtung L₁ in den hindernisfreien Raum S auf der Spur 202 bewegt wird.
Während des Spurwechsels nehmen die Kameraanordnungen 70a-70h Bilder der Spurlinie 206 und der Begrenzungslinie 214 auf, welche zu der Steuerung 76 gesendet werden. Die Steuerung 76 stützt sich auf die Umgebungssensoren 130 zur Überwachung der Distanz zwischen dem Trägerfahrzeug 20 und jeder der Linien 206, 214. Der Radpositionssensor 150 liefert kontinuierlich elektrische Signale 152 an die Steuerung 76. Damit kann die Steuerung 76 die Bilder der Kameraanordnungen 70a-70h und der Signale 132 von den Umgebungssensoren 130 analysieren und die Lenkeinrichtung 68 so betätigen, dass das Trägerfahrzeug 20 in die Spur 202 kommt, ohne dass die Begrenzungslinie 214 überschritten wird. Schließlich bringt die Steuerung 76 das Lenkrad 66 in die Neutralposition, so dass das Trägerfahrzeug 20 in der Spur 202 in Richtung T geradeaus fährt. Die Steuerung 76 sendet ein Signal 162 an den Warnungsgeber 160, um den Betreiber vor und/oder während des autonomen Wechsels des Trägerfahrzeuges 20 in die Spur 202 zu unterrichten. Gleichzeitig sendet die Steuerung 76 ein Signal 156 an den Abbiegesignalgeber 154 zur Betätigung der Lampen, welche die Bewegung seitwärts in der Richtung L₁ anzeigen.
Gemäß 5 passiert das Trägerfahrzeug 20 sicher die beiden Fahrzeuge 300, 310, wobei die Spur 204 einen Sicherheitsabstand zwischen dem sich bewegenden Trägerfahrzeug und den stehenden Fahrzeugen 300, 310 bietet. Die Steuerung 76 stützt sich auf die Kameraanordnungen 70a-70h und die Umgebungssensoren 130 zur kontinuierlichen Überwachung der Positionen der Fahrzeuge 300, 310 in Bezug auf das Trägerfahrzeug 20. Die Steuerung 76 veranlasst das Trägerfahrzeug 20 wieder in die Spur 204 zu wechseln, sobald das Trägerfahrzeug um einen vorgegebenen Minimalabstand d₂ an dem am weitesten voraus stehenden Fahrzeug 300 bzw. 310 in Fahrtrichtung T entlang der Straße 200 und entsprechend dem hindernisfreien Raum S vorbeigefahren ist.
Gemäß 6 ermittelt die Steuerung 76 deshalb, wann es sicher ist, das Trägerfahrzeug 20 zurück in die Spur 204 und vor das Fahrzeug 310 zu bringen unter Berücksichtigung des vorgegebenen, hindernisfreien Raumes S. Hierzu wird das Trägerfahrzeug 20 seitwärts in der Richtung L₂ in die Spur 204 geführt, wenn die Steuerung 76 feststellt, dass das Trägerfahrzeug 20 den Minimalabstand d₂ vom Fahrzeug 310 erreicht. Zur Bewegung des Trägerfahrzeuges 20 zurück in die Spur 204 betätigt die Steuerung 76 die Steuereinrichtung 68 zur Drehung des Lenkrades 66 aus der Neutralposition im Uhrzeigersinn, wodurch das Trägerfahrzeug seitwärts in der Richtung L₂ in den hindernisfreien Raum S in der Spur 204 vor dem Fahrzeug 310 gebracht wird. Die exakte Bahn der Seitwärtsbewegung in Richtung L₂ und die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeuges 20 basieren auf dem Beibehalten von zumindest dem Minimalabstand d₂ zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Fahrzeug 310.
Dabei nehmen die Kameraanordnungen 70a-70h Bilder der Spurlinie 206 und der Begrenzungslinie 216 auf, die zur Steuerung 76 übertragen werden. Die Steuerung 76 stützt sich auf die Umgebungssensoren 130 zur Überwachung des Abstandes zwischen dem Trägerfahrzeug 20 und jeder der Linien 206, 216. Der Radpositionssensor 150 liefert kontinuierlich elektrische Signale 152 an die Steuerung 76. Damit kann die Steuerung 76 die Bilder von den Kameraanordnungen 70a-70h und die Signale 132 von den Umgebungssensoren 130 analysieren und das Lenkrad 68 so betätigen, dass das Trägerfahrzeug in die Spur 204 überführt wird, ohne dass die Begrenzungslinie 216 überschritten wird. Die Steuerung 76 bringt schließlich das Lenkrad 66 in die Neutralposition, so dass das Trägerfahrzeug 20 in gerader Linie in der Spur 204 in Richtung T fährt. Die Steuerung 76 sendet ein Signal 162 an den Warnungsgeber 160, um den Betreiber vor und/oder während der autonomen Rückkehr des Fahrzeuges 20 in die Spur 204 entsprechend zu unterrichten. Dabei sendet die Steuerung 76 ein Signal 156 an den Abbiegesignalgeber 154, damit Leuchten aktiviert werden, welche die Bewegung seitwärts in der Richtung L₂ anzeigen.
Wenn beim ersten Erkennen des Rettungsfahrzeuges 300 die Steuerung 76 feststellt, dass bereits Fahrzeuge in der Spur 202 sind, so dass kein Spurwechsel durchgeführt werden kann, sendet die Steuerung ein Signal 114 an den Bremsenaktor 110, welches ausreicht, um das Trägerfahrzeug 20 auf einen vorgegebenen Wert abzubremsen, z.B. 65 oder 80 km/h, entsprechend den örtlichen Vorschriften. Die Steuerung 76 aktiviert nicht die Steuereinrichtung 68 und deshalb setzt das Trägerfahrzeug 20 seine Geradeausfahrt in der Spur 204 in der Richtung T mit reduzierter Geschwindigkeit fort.
Sobald die Steuerung 76 feststellt, dass das Trägerfahrzeug 20 den Minimalabstand d₂ vom Fahrzeug 310 erreicht hat, sendet die Steuerung ein Signal 124 an den Pedalaktor 120, um das Trägerfahrzeug zur erlaubten Geschwindigkeit oder einem Wert unterhalb des Geschwindigkeitsbegrenzungswertes entsprechend den Verhältnissen, dem Wetter etc. zurückzuführen. Die Steuerung 76 sendet ein Signal 162 zu dem Warnungsgeber 160, um dem Betreiber vor und/oder während der autonomen Abbremsung oder Beschleunigung des Trägerfahrzeuges 20 entsprechend zu informieren.
Gemäß einem weiteren Beispiel nach den 7-8 fährt das Trägerfahrzeug 20 in Reaktion auf die Feststellung, dass es sich bei dem Rettungsfahrzeug 300 um ein Polizeifahrzeug auf der Straße 200 handelt, zur Seite auf den Straßenrand. Gemäß 7 fährt das Trägerfahrzeug 20 in Richtung T auf der Spur 204. Das Rettungsfahrzeug 300 nähert sich dem Trägerfahrzeug 20 von hinten auf der Spur 204. Die Kameraanordnungen 70a-70h detektieren die Anwesenheit des Rettungsfahrzeuges 300 durch Detektion der aktivierten Leuchten 302 und/oder der Aufschrift 304. Die Steuerung 76 analysiert die Bilder und ermittelt, dass die aktivierten Lichtsignale und/oder die Aufschrift 304 ein Polizeifahrzeug anzeigen.
Die Steuerung 76 überwacht auch den Abstand d₃ zwischen dem Trägerfahrzeug 20 und dem Polizeifahrzeug 300. Verkürzt sich der Abstand d₃ auf einen vorgegebenen Wert, ist die Steuerung 76 programmiert, das Trägerfahrzeug 20 autonom auf die Seite zu bringen. Mit anderen Worten: die Steuerung 76 schließt aus der geringen Distanz d₃ , dass die Insassen des Polizeifahrzeuges 300 wünschen, dass das Trägerfahrzeug 20 auf die Seite fährt und die Steuerung agiert entsprechend. Auch könnten die Kameraanordnungen 70a-70h das Polizeifahrzeug 300 daran erkennen, dass es mit den Scheinwerfern (nicht dargestellt) blinkt, um die Aufforderung zu erkennen, dass das Trägerfahrzeug 20 zur Seite fährt und dementsprechende Maßnahmen einleiten.
Hierzu betätigt die Steuerung 76 die Steuervorrichtung 68 zur Drehung des Lenkrades 66 aus der Neutralposition im Uhrzeigersinn, wodurch das Trägerfahrzeug 20 veranlasst wird, sich seitwärts in Richtung L₃ zu bewegen. Das Trägerfahrzeug 20 bewegt sich in Richtung L₃ , bis es die Begrenzungslinie 216 passiert und vollständig außerhalb in einem straßenfreien Abschnitt 210 rechts der Begrenzungslinie in einem vorgegebenen, hindernisfreien Raum S positioniert ist. Die Steuerung 76 sendet ein Signal 162 zum Warnungsgeber 160, um dem Betreiber vor und/oder während der autonomen Fahrt des Trägerfahrzeuges 20 über die Begrenzungslinie 216 eine entsprechende Rückmeldung zu geben. Dabei sendet die Steuerung 76 ein Signal 156 an den Abbiegesignalgeber 154 zur Aktivierung von Leuchten, welche die Seitwärtsbewegung in der Richtung L₃ anzeigen.
Dabei stützt sich die Steuerung 76 auf die Umgebungssensoren 130 zum Überwachen des Abstandes zwischen dem Trägerfahrzeug 20 und der Begrenzungslinie 216. Der Radpositionssensor 150 liefert kontinuierlich elektrische Signale 152 an die Steuerung 76. Damit kann die Steuerung 76 die Bilder von den Kameraanordnungen 70a-70h und die Signale 132 von den Umgebungssensoren 130 analysieren und die Steuervorrichtung 68 so steuern, dass das Trägerfahrzeug 20 in den Abschnitt 210 neben der Straße rechts von der Begrenzungslinie 216 gebracht wird. Die Steuerung 76 sendet ein Signal 114 an den Bremsenaktor 110 vor und/oder nach der Passage des Trägerfahrzeuges 20 über die Begrenzungslinie 216 zum Anlegen der Bremse 112 und um schließlich das Trägerfahrzeug 20 zu einem Halt im Abschnitt 210 neben der Straße zu bringen. Hierzu kann sich die Steuerung 76 auf die Bilder von den Kameraanordnungen 70a-70h stützen, um zu ermitteln, wann das Gelände 210 neben der Straße erreicht ist und es kann die Bremse 112 entsprechend einsetzen.
Zwar zeigen die 7 und 8 den Fall, in dem das Trägerfahrzeug 20 von der Spur 204 in das straßenfreie Gebiet 210 rechts von der Begrenzungslinie 216 bewegt wird, jedoch könnte das Unterstützungssystem 80 auch in ähnlicher Weise eingesetzt werden, um das Trägerfahrzeug autonom zur Seite von der Spur 202 in das straßenfreie Gebiet 210 entweder auf der linken Seite der Straße oder auf der rechten Seite der Straße erfindungsgemäß zu führen. In beiden Fällen arbeitet die Steuerung 76 mit der Kameraanordnung 70a-70h, um sicherzustellen, dass sich keine Fahrzeuge auf der Spur 202, 204 befinden, in welche das Trägerfahrzeug 20 wechseln soll, bevor der Wechsel tatsächlich erfolgt.
Die Steuerung 76 kann weiterhin eingerichtet sein, zu verhindern, dass der Fahrer die Seitwärtsbewegung in Richtung L₃ des Trägerfahrzeuges 20 ausschaltet. Mit anderen Worten: das Trägerfahrzeug 20 wird automatisch auf die Seite der Straße 200 fahren, wenn sich ein Polizeifahrzeug 300 auf eine Distanz nähert, die anzeigt, dass die Polizei das Trägerfahrzeug auffordert, auf die Seite zu fahren. In der Situation fährt auch das Polizeifahrzeug 300 zur Seite in Richtung L₄ , überquert die Begrenzungslinie 216 und parkt hinter dem Trägerfahrzeug 20. Der Polizeibeamte kann dann das übliche Verfahren bei von der Straße geführten Fahrzeugen durchführen.
Bei einem weiteren Beispiel gemäß den 8-11 wechselt das Trägerfahrzeug 20 die Spur als Reaktion auf eine Detektion eines Rettungsfahrzeuges 300, bei dem es sich um ein Ambulanzfahrzeug handelt, welches auf der Straße 200 fährt. Gemäß 9 fährt das Trägerfahrzeug 20 in der Spur 202 in Richtung T. Ein Rettungsfahrzeug 300 nähert sich dem Trägerfahrzeug 20 von hinten auf der Spur 202. Die Kameraanordnungen 70a-70h detektieren die Anwesenheit des Rettungsfahrzeuges 300 und auch die aktivierten Lichtsignale 302 und/oder Markierungen 304. Die Steuerung 76 analysiert die Bilder und stellt fest, dass die aktivierten Lichtsignale 302 und/oder die Markierungen 304 ein Ambulanzfahrzeug anzeigen.
Die Steuerung 76 überwacht auch den Abstand d₄ zwischen dem Trägerfahrzeug 20 und dem Ambulanzfahrzeug 300. Verkürzt sich der Abstand d₄ auf einen vorgegebenen Wert, ist die Steuerung 76 programmiert, das Trägerfahrzeug autonom zur Seite aus der Spur 202 herauszuführen. Mit anderen Worten: die Steuerung 76 geht davon aus, dass ein derart geringer Abstand d₄ anzeigt, dass der Fahrer des Ambulanzfahrzeuges 300 wünscht, dass das Trägerfahrzeug 20 aus dem Weg fährt und die Steuerung reagiert entsprechend.
Hierzu betätigt die Steuerung 76 die Steuervorrichtung 68 zum Drehen des Lenkrades 66 im Uhrzeigersinn aus der Neutralposition, wodurch das Trägerfahrzeug 20 veranlasst wird, sich zur Seite in der Richtung L₅ zu bewegen. Das Trägerfahrzeug 20 bewegt sich in der Richtung L₅ , bis es die Spurlinie 206 passiert und vollständig in der Spur 204 innerhalb eines vorgegebenen, hindernisfreien Raumes S positioniert ist. Die Steuerung 76 sendet ein Signal 162 an den Warnungsgeber 160, um dem Betreiber eine Rückmeldung zu geben, bevor und/oder während das Trägerfahrzeug 20 autonom über die Spurlinie 206 bewegt wird. Dabei sendet die Steuerung 76 ein Signal 156 an den Abbiegesignalgeber 154, um Blinklichter zu aktivieren, welche die Seitwärtsbewegung in der Richtung L₅ anzeigen.
Während der Seitwärtsbewegung in der Richtung L₅ stützt sich die Steuerung 76 auf die Umgebungssensoren 130 zur Überwachung des Abstandes zwischen dem Trägerfahrzeug 20 und jeder der Linien 206, 216. Der Radpositionssensor 150 liefert kontinuierlich elektrische Signale 152 an die Steuerung 76. Damit kann die Steuerung 76 die Bilder von den Kameraanordnungen 70a-70h und die Signale 132 von den Umgebungssensoren 130 analysieren und die Steuervorrichtung 68 so aktivieren, dass das Trägerfahrzeug 20 in die Spur 204 gebracht wird, ohne eine Überquerung der Begrenzungslinie 216. Die Steuerung 76 bringt dann das Lenkrad 66 in die Neutralposition, so dass das Trägerfahrzeug 20 auf der Spur 204 geradeaus in Richtung T fährt.
Sobald das Trägerfahrzeug 20 in die Spur 204 gewechselt ist, kann das Ambulanzfahrzeug 300 das Trägerfahrzeug 20 in der Spur 202 gemäß 11 sicher passieren. Die Steuerung 76 kann dann entscheiden, ob das Trägerfahrzeug in der Spur 204 bleiben soll oder in die Spur 202 zurückkehrt, wozu die Steuervorrichtung 68 in der beschriebenen Weise aktiviert wird.
Das Unterstützungssystem gemäß der Erfindung hat insbesondere Vorteile dahingehend, dass das System autonom das Trägerfahrzeug auf der Straße steuern kann in Reaktion auf die Anwesenheit und den Ort von Rettungsfahrzeugen. Durch die Stützung auf die Steuerung und die zugehörigen Sensoren - anstelle einer Stützung alleine auf den Fahrer - zur Festlegung, wo und wie nahe Rettungsfahrzeuge dem Trägerfahrzeug kommen, kann die Erfindung das Trägerfahrzeug genauer auf der Straße navigieren, um die Sicherheit und die Einhaltung der Verkehrsvorschriften zu verbessern.
Vorstehend wurden Beispiele der Erfindung näher beschrieben. Es versteht sich, dass nicht sämtliche vorstellbaren Kombinationen von Komponenten und Methoden gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden können, jedoch erkennt eine Fachperson, dass eine Vielzahl von Kombinationen und Abwandlungen möglich sind. Die Erfindung umfasst alle solche Abänderungen, Abwandlungen und Varianten, die in den Geist und Umfang der Patentansprüche fallen.

Claims

Verfahren für die autonome Unterstützung des Betriebs eines Trägerfahrzeuges, welches auf einer ersten Spur einer Straße fährt, wobei das Verfahren aufweist: Detektieren der Anwesenheit eines Rettungsfahrzeuges auf der Straße; Überwachen der Distanz zwischen dem Trägerfahrzeug und entweder dem Rettungsfahrzeug oder einem dem Rettungsfahrzeug zugeordneten stehenden Fahrzeug; und Betätigen einer Lenkvorrichtung für eine Seitwärtsbewegung des Trägerfahrzeuges aus der ersten Spur heraus, wenn der Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug und entweder dem Rettungsfahrzeug oder dem stehenden Fahrzeug einen vorgegebenen Wert erreicht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Betätigung der Steuervorrichtung beinhaltet, dass das Trägerfahrzeug seitwärts aus der ersten Spur in eine zweite Spur bewegt wird, wenn zumindest eine Kameraanordnung feststellt, dass das Rettungsfahrzeug an der Straße steht.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung aktiviert wird für eine Seitwärtsbewegung des Trägerfahrzeuges von der zweiten Spur zurück in die erste Spur, wenn der Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug und entweder dem Rettungsfahrzeug oder dem stehenden Fahrzeug einen zweiten vorgegebenen Wert erreicht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, weiterhin eine Markierungsdetektion auf dem Rettungsfahrzeug beinhaltend.
Verfahren gemäß Anspruch 1, weiterhin die Detektion von Notlichtsignalen am Rettungsfahrzeug beinhaltend.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Aktivierung der Steuervorrichtung beinhaltet, dass das Trägerfahrzeug aus der ersten Spur in ein straßenfreies Gebiet an der Straße bewegt wird, wenn die zumindest eine Kameraanordnung feststellt, dass das Rettungsfahrzeug ein Polizeifahrzeug ist, welches hinter dem Trägerfahrzeug in der ersten Spur fährt.
Verfahren gemäß Anspruch 6, weiterhin eine Bremsbetätigung beinhaltend zum Stoppen des Trägerfahrzeuges in dem straßenfreien Gebiet in Reaktion auf eine Detektion des straßenfreien Gebietes durch die zumindest eine Kameraanordnung.
Verfahren gemäß Anspruch 1, weiterhin folgende Schritte aufweisend: eine autonome Einstellung der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit, bis ein hindernisfreier Raum an der ersten Spur bestimmt ist; und Aktivierung der Steuervorrichtung für eine Seitwärtsbewegung des Trägerfahrzeuges in den hindernisfreien Raum.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Aktivierung der Steuervorrichtung beinhaltet, dass das Trägerfahrzeug seitwärts aus der ersten Spur in eine zweite Spur geführt wird, wenn die zumindest eine Kameraanordnung feststellt, dass das Rettungsfahrzeug ein Ambulanzfahrzeug ist, welches hinter dem Trägerfahrzeug in der ersten Spur fährt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend: die Aktivierung eines Warnungsgebers, der an die Steuerung angeschlossen ist, um einem Betreiber des Trägerfahrzeuges vor und/oder während der autonomen Seitwärtsbewegung des Trägerfahrzeuges eine Rückmeldung zu geben.
Verfahren gemäß Anspruch 1, weiterhin eine autonome Aktivierung eines Abbiegesignals beinhaltend, um die Richtung der Seitwärtsbewegung des Trägerfahrzeuges anzuzeigen.
System für die automatische Unterstützung des Betriebs eines Trägerfahrzeuges, welches auf einer ersten Spur einer Straße fährt, wobei das System aufweist: zumindest eine Kameraanordnung, um die Anwesenheit eines Rettungsfahrzeuges auf der Straße zu detektieren; einen Umgebungssensor zum Überwachen des Abstandes zwischen dem Trägerfahrzeug und entweder dem Rettungsfahrzeug oder einem dem Rettungsfahrzeug zugeordneten stehenden Fahrzeug; und eine Steuerung, die mit der zumindest einen Kameraanordnung und dem Umgebungssensor verbunden ist zum Aktivieren einer Lenkvorrichtung für eine Seitwärtsbewegung des Trägerfahrzeuges aus der ersten Spur heraus, wenn der Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug und entweder dem Rettungsfahrzeug oder dem stehenden Fahrzeug einen vorgegebenen Wert erreicht.
System gemäß Anspruch 12, wobei die Steuerung die Steuervorrichtung aktiviert für eine Seitwärtsbewegung des Trägerfahrzeuges aus der ersten Spur in eine zweite Spur, wenn die zumindest eine Kameraanordnung ermittelt, dass das Rettungsfahrzeug an der Straße steht.
System gemäß Anspruch 13, wobei die Steuerung die Steuervorrichtung für eine Seitwärtsbewegung aktiviert, um das Trägerfahrzeug aus der zweiten Spur zurück in die erste Spur zu führen, wenn der Abstand zwischen dem Trägerfahrzeug und entweder dem Rettungsfahrzeug oder dem stehenden Fahrzeug einen zweiten vorgegebenen Wert erreicht.
System gemäß Anspruch 12, wobei die zumindest eine Kameraanordnung eingerichtet ist, Markierungen auf dem Rettungsfahrzeug zu detektieren.
System gemäß Anspruch 12, wobei die zumindest eine Kameraanordnung eingerichtet ist, aktivierte Notlichtsignale am Rettungsfahrzeug zu detektieren.
System gemäß Anspruch 12, wobei die Steuerung die Steuervorrichtung für eine Seitwärtsbewegung des Trägerfahrzeuges aktiviert aus der ersten Spur in ein straßenfreies Gebiet an der Straße, wenn die zumindest eine Kameraanordnung feststellt, dass das Rettungsfahrzeug ein Polizeifahrzeug hinter dem Trägerfahrzeug ist.
System gemäß Anspruch 17, wobei die Steuerung eine Bremse aktiviert zum Stoppen des Trägerfahrzeuges im straßenfreien Gebiet in Reaktion auf eine Detektion des straßenfreien Gebietes durch die zumindest eine Kameraanordnung.
System gemäß Anspruch 12, wobei die Steuerung die Steuervorrichtung für eine Seitwärtsbewegung des Trägerfahrzeuges aus der ersten Spur in eine zweite Spur aktiviert, wenn die zumindest eine Kameraanordnung feststellt, dass das Rettungsfahrzeug ein Ambulanzfahrzeug hinter dem Trägerfahrzeug in der ersten Spur ist.
System gemäß Anspruch 12, weiterhin einen Warnungsgeber aufweisend, der mit der Steuerung verbunden ist, um dem Betreiber des Trägerfahrzeuges vor und/oder nach der autonomen Seitwärtsbewegung des Trägerfahrzeuges eine Rückmeldung zu geben.