DE102019129263A1

DE102019129263A1 - Verfahren zur Überwachung einer momentanen Fahrzeugumgebung eines Fahrzeuges sowie Überwachungssystem

Info

Publication number: DE102019129263A1
Application number: DE102019129263.8A
Authority: DE
Inventors: Ahmed Ragab
Original assignee: Wabco Europe BVBA
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2021-05-06
Also published as: WO2021083619A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer momentanen Fahrzeugumgebung (UM) eines Fahrzeuges (1) unter Verwendung eines Überwachungssystems mit mindestens einem Sensor (11), wobei der mindestens eine Sensor (11) ausgebildet ist, die momentane Fahrzeugumgebung (UM) in einem Erfassungsbereich (12) zu erfassen und Sensorsignale (S) zu erzeugen und auszugeben, wobei innerhalb des Erfassungsbereiches (12) des Sensors (11) ein Überwachungsraum (13) dynamisch festgelegt wird, wobei das Überwachungssystem lediglich den Überwachungsraum (13) auf relevante Objekte überwacht, wobei die relevanten Objekte durch einen Anwendungsbereich des Überwachungssystems bestimmt sind, und wobei der Überwachungsraum (13) in Abhängigkeit von mindestens einem ermittelten Umgebungsmerkmal (M) dynamisch festgelegt und/oder angepasst wird,Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das mindestens eine Umgebungsmerkmal (M) eine zukünftige Fahrzeugumgebung (UZ) charakterisiert, wobei angenommen wird, dass sich das Fahrzeug (1) zu einem späteren Zeitpunkt in der zukünftigen Fahrzeugumgebung (UZ) auf einer Fahrbahn befinden und bewegen wird und das Umgebungsmerkmal (M) einen mittelbaren oder unmittelbaren Einfluss auf die Fahrdynamik des Fahrzeuges (1) auf der Fahrbahn in der zukünftigen Fahrzeugumgebung (UZ) hat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer momentanen Fahrzeugumgebung eines Fahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, sowie ein Überwachungssystem zur Durchführung des Verfahrens.
Überwachungssysteme in Fahrzeugen weisen herkömmlicherweise Sensoren auf, die einen bestimmten Erfassungsbereich in der momentanen Fahrzeugumgebung abscannen. Der Sensor gibt in Abhängigkeit des gescannten Erfassungsbereiche Sensorsignale aus, die in einer Steuereinrichtung verarbeitet werden. In der Steuereinrichtung können dabei je nach Anwendungsbereich beispielsweise relevante Objekte in der momentanen Fahrzeugumgebung erkannt und durch einen Eingriff in die Fahrdynamik des Fahrzeuges entsprechend reagiert werden, insofern erforderlich.
Bei derartigen Überwachungssystemen ist es nachteilig, dass zum Erkennen eines relevanten Objektes der gesamte Erfassungsbereich abzusuchen ist, woraus ein hoher Datenverarbeitungsaufwand resultiert und die Erkennung von tatsächlich relevanten Objekten sehr zeitintensiv wird. Aufgrund der Menge an Daten sowie der Größe des abgescannten Bereiches steigt auch die Wahrscheinlichkeit einer Falschdetektion.
Um dem zu begegnen sind eine Reihe von Möglichkeiten bekannt, wobei beispielsweise ein Teilbereich bzw. ein festgelegter Überwachungsraum aus dem gesamten Erfassungsbereich ausgewählt werden kann und lediglich der Überwachungsraum auf relevante Objekte überwacht wird.
In US 8 589 014 B2 ist beispielsweise vorgesehen, das Sichtfeld bzw. den Überwachungsraum innerhalb des Erfassungsbereiches des Sensors in Abhängigkeit von momentan erkannten Umgebungsmerkmalen dynamisch anzupassen. Die Umgebungsmerkmale sind dabei störende Objekte, beispielsweise Fahrzeuge oder Häuser, die sich in der momentanen Fahrzeugumgebung befinden, oder für den Sensor störende Einflüsse aus der momentanen Fahrzeugumgebung, beispielsweise Sonneneinstrahlung, Geräusche, etc. Damit findet eine Anpassung des Überwachungsraumes in Abhängigkeit der momentanen Fahrzeugumgebung bzw. der momentanen Umwelteinflüsse statt. Aus den momentan erfassten Umgebungsmerkmalen kann nachfolgend eine Einschränkung des momentanen Überwachungsraumes bzw. Erfassungsbereiches des Sensors erfolgen, woraufhin der Überwachungsraum angepasst wird bzw. auf andere Sensoren ausgewichen wird bzw. auch eine Fahrstrategie, mit der das Fahrzeug automatisiert gesteuert wird, angepasst wird.
In DE 10 2016 015 363 A1 oder DE 10 2016 015 363 A1 ist vorgesehen, den Überwachungsraum innerhalb des Erfassungsbereiches in Abhängigkeit eines Knickwinkels eines Fahrzeug-Gespanns derartig einzustellen, dass das eigene Fahrzeug nicht im Überwachungsraum liegt. Demnach findet eine dynamische Anpassung des Überwachungsraumes in Abhängigkeit von Eigenschaften statt, die das eigene Fahrzeug betreffen.
In DE 10 2015 103 632 A1 wird der Überwachungsraum innerhalb eines Erfassungsbereiches angepasst, um die zu verarbeitenden Sensorsignale zu reduzieren. Hierbei ist nicht beschrieben, nach welchen Regeln der Überwachungsraum eingeschränkt werden soll bzw. ist die einzige Regel, dass eine gezielte Verschlechterung der Sensorsignale zur Reduzierung der Sensordaten vorgesehen ist.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und ein Überwachungssystem anzugeben, mit denen in einfacher und sicherer Weise relevante Objekte in einer momentanen Fahrzeugumgebung erfasst werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie ein Überwachungssystem nach dem weiteren unabhängigen Anspruch gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, in einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 einen Überwachungsraum innerhalb eines Erfassungsbereiches eines Sensors in Abhängigkeit von mindestens einem ermittelten Umgebungsmerkmal dynamisch festzulegen und/oder anzupassen, wobei das mindestens eine Umgebungsmerkmal eine zukünftige Fahrzeugumgebung charakterisiert, wobei angenommen wird, dass sich das Fahrzeug zu einem späteren Zeitpunkt in der zukünftigen Fahrzeugumgebung auf einer Fahrbahn befinden und bewegen wird und das Umgebungsmerkmal einen mittelbaren oder unmittelbaren Einfluss auf eine Fahrdynamik des Fahrzeuges auf der Fahrbahn in der zukünftigen Fahrzeugumgebung haben wird. Der Überwachungsraum wird also innerhalb des Erfassungsbereiches des jeweiligen Sensors in Abhängigkeit der zukünftigen Fahrzeugumgebung dynamisch angepasst.
Unter einem mittelbaren oder unmittelbaren Einfluss wird dabei verstanden, dass das Umgebungsmerkmal in irgendeiner Weise eine Auswirkung auf das Fahrzeug bzw. dessen Fahrdynamik haben wird, wenn sich dieses in der zukünftigen Fahrzeugumgebung bewegt bzw. befindet. Beispielsweise kann das Umgebungsmerkmal eine Auswirkung auf den Lenkwinkel, d.h. die Querdynamik, und/oder auf die Fahrzeug-Beschleunigung und/oder die Fahrzeug-Geschwindigkeit, d.h. eine Längsdynamik, haben. Dies kann beispielsweise infolge einer Geschwindigkeitsbeschränkung oder infolge einer geänderten Steigung bzw. eines Gefälles in der zukünftigen Fahrzeugumgebung auftreten oder aufgrund eines Durchfahrens einer Kurve oder einer veränderten Verkehrssituation, beispielsweise einer Kreuzung oder eines Kreisels.
Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Menge der zu verarbeitenden Daten, die über das Sensorsignal des Sensors ausgegeben werden, minimiert und eine Einschränkung auf lediglich relevante Bereiche erfolgen kann. Dadurch kann die Suche nach relevanten Objekten, die je nach Anwendungsbereich festgelegt sind, schneller erfolgen, da nur noch ein Teilbereich abgescannt wird, der sich nach den Umgebungsmerkmalen richtet. Durch die Verringerung der Datenmenge und des zu durchsuchenden Bereiches wird zudem die Wahrscheinlichkeit einer Falschdetektion vermieden. Irrelevante Objekte, die zu einer Falschdetektion beitragen, können nämlich durch die Festlegung bzw. Anpassung des Überwachungsraumes von vorherein ausgegrenzt werden.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass der Überwachungsraum weiterhin in Abhängigkeit der relevanten Objekte und/oder in Abhängigkeit des Anwendungsbereiches des Überwachungssystems dynamisch festgelegt wird. Demnach kann eine weitere gezielte Einschränkung des Sichtbereiches bzw. des Überwachungsraumes erfolgen, indem ergänzend zu den Umgebungsmerkmalen lediglich die Bereiche des Erfassungsbereiches ausgewählt werden, die für die Anwendung wichtig sind. Dadurch ist eine hohe Flexibilität gewährleistet und der Datenverarbeitungsaufwand sowie der Zeitaufwand können weiter minimiert werden. Als Anwendungsbereiche für das Überwachungssystem kommen beispielsweise ein Abstandsregelsystem und/oder ein Spurhalteassistent und/oder ein Notbremsassistent in Frage, wobei für jedes System andere relevante Objekte und demnach auch andere Überwachungsbereiche innerhalb des Erfassungsbereiches relevant sind. Als relevante Objekte in Abhängigkeit des Anwendungsbereiches können dabei beispielsweise ein vorausfahrendes Fahrzeug und/oder ein entgegenkommendes Fahrzeug und/oder eine Fahrbahnmarkierung und/oder Personen und/oder Hinweisschilder in dem Überwachungsraum überwacht werden.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass das Überwachungssystem lediglich den Überwachungsraum auf relevante Objekte überwacht, indem vom Sensor erzeugte und ausgegebene Sensorsignale, die den Erfassungsbereich außerhalb des Überwachungsraumes betreffen, gelöscht und/oder nicht berücksichtigt werden. Demnach werden zunächst alle Sensorsignale übertragen, die irrelevanten Daten aber vor der Verarbeitung gelöscht bzw. diese für die Verarbeitung unberücksichtigt gelassen. Dadurch ist keine zusätzliche Anpassung der Daten im Sensor selbst nötig, so dass auf herkömmliche Sensoren im Fahrzeug zurückgegriffen werden kann. Erst in der Steuereinrichtung, in der die Datenverarbeitung stattfindet, findet dann die Auswahl der Daten statt.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass von dem Sensor von vornherein lediglich die Sensorsignale ausgegeben werden, die den festgelegten Überwachungsraum betreffen. Dadurch wird bereits vorab die Menge an übertragenen Daten minimiert und damit die Datenübertragung vereinfacht.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass der Überwachungsraum zusätzlich durch ein Verstellen des Sensors angepasst wird, beispielsweise durch ein Verstellen einer Optik des Sensors. Damit kann die Flexibilität erhöht werden. Vorzugsweise wird angenommen, dass der Sensor selbst starr am Fahrzeug befestigt ist und nicht verstellt bzw. verschwenkt werden kann.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass als mindestens eines Umgebungsmerkmal

- eine Fahrbahn-Krümmung der Fahrbahn, und/oder
- eine Fahrbahn-Neigung der Fahrbahn, und/oder
- das Vorhandensein eines Kreisels und/oder einer Kreuzung auf der Fahrbahn, und/oder
- eine Fahrspur-Anzahl der Fahrbahn, und/oder
- eine Fahrspur-Breite der Fahrbahn, und/oder
- eine Geschwindigkeitsbegrenzung für die Fahrbahn,

Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die zukünftige Fahrzeugumgebung anhand der Fahrtrichtung des Fahrzeuges und/oder anhand einer prädizierten Trajektorie festgelegt wird. Dies ermöglicht in einfacher Weise festzulegen, in welchem Bereich der Fahrzeugumgebung die Umgebungsmerkmale zu suchen sind. Aus der Fahrtrichtung lässt sich bereits eine zuverlässige Aussage über die Richtung treffen. Ergänzend kann eine prädizierte Trajektorie, d.h. eine voraussichtliche Trajektorie, ermittelt werden, die beispielsweise aus den manuellen Lenkvorgaben des Fahrers oder aber aus einer automatisierten Vorgabe der Fahrdynamik durch ein Fahrerassistenzsystem, beispielsweise einem Notbremsassistenten, folgen kann. In Abhängigkeit des Anwendungsbereiches kann also gezielt in der Richtung nach Umgebungsmerkmalen zum Festlegen des Überwachungsraumes gesucht werden, in die sich das Fahrzeug voraussichtlich bewegen wird. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Festlegung bzw. Anpassung des Überwachungsraumes.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass der Überwachungsraum in Abhängigkeit des mindestens einen Umgebungsmerkmals durch Einstellen von Überwachungsraum-Parametern dynamisch festgelegt wird. Dazu kann als Überwachungsraum-Parameter beispielsweise eine maximale Distanz und/oder eine Größe des Überwachungsraumes und/oder ein Verhältnis-Wert V) aus einer Größe des Erfassungsbereiches und der Größe des Überwachungsraumes und/oder ein horizontaler Neigungswinkel und/oder ein vertikaler Neigungswinkel und/oder ein horizontaler Öffnungswinkel und/oder ein vertikaler Öffnungswinkel in Abhängigkeit des mindestens einen Umgebungsmerkmals eingestellt werden. Demnach sind eine Reihe von Anpassungen bzw. Vorgaben möglich, mit denen der Überwachungsraum eingestellt wird, um lediglich den tatsächlich relevanten Bereich innerhalb des Erfassungsbereiches des Sensors festzulegen. Vorzugsweise können die Überwachungsraum-Parameter in Abhängigkeit des Anwendungsbereiches sowie in Abhängigkeit von den Umgebungsmerkmalen abgespeichert sein. Diese können dann beispielsweise vorab in Versuchen oder anhand von Erfahrungswerten festgelegt und im Fahrzeug hinterlegt werden. Dadurch ist eine zuverlässige Einstellung des Überwachungsraumes möglich.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass das mindestens eine Umgebungsmerkmal aus den Sensorsignalen des mindestens einen Sensors und/oder aus weiteren Sensoren und/oder aus einem Navigationssystem hergeleitet wird. Demnach kann auf Quellen im Fahrzeug zurückgegriffen werden, um die Umgebungsmerkmale in der zukünftigen Fahrzeugumgebung zu erfassen. Sollte der Sensor, für den der Überwachungsraum festgelegt wird, bereits einen erfindungsgemäß eingeschränkten Überwachungsraum aufweisen, kann vorgesehen sein, für die Ermittlung der Umgebungsmerkmale auch auf Sensorsignale zurückzugreifen, die für das Ermitteln von relevanten Objekten unberücksichtigt bleiben, d.h. außerhalb des Überwachungsraumes aber innerhalb des Erfassungsbereiches liegen. Damit sind die Datenverarbeitung und die Schnelligkeit für die Ermittlung der relevanten Objekte weiterhin optimiert. Gleichzeitig wird die Möglichkeit geschaffen, die bereits vorhandenen Sensorsignale zur Ermittlung der Umgebungsmerkmale zu verwenden, wofür üblicherweise andere Zeitvorgaben und Toleranzen nötig sind.
Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Überwachungssystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie ein Fahrzeug mit einem derartigen Überwachungssystem vorgesehen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

1 eine Seitenansicht eines Fahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen Überwachungssystem;
1a eine Detailansicht eines Erfassungsbereiches eines Sensors des Überwachungssystems gemäß 1;
2a das Fahrzeug gemäß 1 auf einer Fahrbahn mit einem geradlinigem Fahrbahn-Verlauf;
2b das Fahrzeug gemäß 1 auf einer Fahrbahn mit einem gebogenen Fahrbahn-Verlauf; und
3a, 3b das Fahrzeug gemäß 1 auf einer Fahrbahn mit einem geneigten Fahrbahn-Verlauf.

Gemäß 1 ist ein Fahrzeug 1, insbesondere ein Nutzfahrzeug 1, dargestellt, dass sich auf einer Fahrbahn 2 entlang einer Fahrtrichtung F bewegt. Das Fahrzeug 1 weist ein Überwachungssystem 10 mit einem Sensor 11 und einer Steuereinrichtung 14 auf, wobei der Sensor 11 ausgebildet ist, eine momentane Fahrzeugumgebung UM in einem bestimmten Erfassungsbereich 12 zu erfassen und in Abhängigkeit davon Sensorsignale S zu erzeugen und an die Steuereinrichtung 14 auszugeben. Als momentane Fahrzeugumgebung UM wird dabei die Umgebung verstanden, in der sich das Fahrzeug 1 aktuell, d.h. zu einem momentanen Zeitpunkt t1, bewegt.
Der Sensor 11 kann beispielweise eine Kamera, ein Radarsensor, ein Ultraschallsensor, ein LIDAR-Sensor, etc. sein, so dass über die Sensorsignale S Daten bzw. Informationen übertragen werden können, die die momentane Fahrzeugumgebung UM zum momentanen Zeitpunkt t1 charakterisieren. In der Steuereinrichtung 14 können die Sensorsignale S entsprechend verarbeitet bzw. ausgewertet werden, um auf die momentane Fahrzeugumgebung UM zurückzuschließen und entsprechende Maßnahmen einzuleiten.
Der Erfassungsbereich 12 des Sensors 11 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 in die Fahrtrichtung F des Fahrzeuges 1 ausgerichtet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen derartig ausgerichteten Sensor 11 beschränkt. Grundsätzlich können ergänzend oder alternativ auch weitere Sensoren 11 am Fahrzeug 1 vorgesehen sein, deren Erfassungsbereiche 12 seitlich und/oder nach hinten ausgerichtet sind (in 1 gestrichelt angedeutet). Bei einer Rückwärtsfahrt ist ein nach hinten gerichteter Sensor 11 beispielsweise ebenfalls in Fahrtrichtung F ausgerichtet. Ein seitlicher Sensor 11 kann zudem in Fahrtrichtung F nach vorn oder nach hinten ausgerichtet werden, insbesondere auch bei einer Kurvenfahrt.
Vorzugsweise ist der jeweilige Sensor 11 am Fahrzeug 1 fest verbaut, so dass der Erfassungsbereich 12 relativ zum Fahrzeug 1 nicht verändert werden kann. Grundsätzlich kann aber auch ein Sensor 11 vorgesehen sein, der einen verstellbaren Erfassungsbereich 12 aufweist.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass innerhalb des Erfassungsbereiches 12 des Sensors 11 ein variabel einstellbarer Überwachungsraum 13 festgelegt werden kann. Der Überwachungsraum 13 bildet dabei immer einen Teilbereich des Erfassungsbereiches 12 aus, wodurch der tatsächliche Sichtbereich entsprechend variabel eingeschränkt werden kann. Das Überwachungssystem 10 verarbeitet bei seiner Überwachung der momentanen Fahrzeugumgebung UM zum momentanen Zeitpunkt t1 lediglich die Sensorsignale S des Sensors 11, die den Überwachungsraum 13 betreffen. Befindet sich also ein erstes Objekt O1 im Erfassungsbereich 12 des Sensors 11 außerhalb des Überwachungsraumes 13 wird dieses vom Überwachungssystem 10 nicht weiter beachtet, während ein zweites Objekt 02 im Überwachungsraum 13 erkannt und berücksichtigt werden kann.
Damit können nicht relevante Bereiche des Erfassungsbereiches 12 ausgeschlossen werden, ohne dass eine Anpassung bzw. Verstellung der Komponenten des Sensors 11, d. h. insbesondere der Optik des Sensors 11, oder des Sensors 11 selbst nötig ist. Dies ermöglicht es wiederum, dass lediglich relevante Objekte OR in der momentanen Fahrzeugumgebung UM des Fahrzeuges 1 erfasst werden, wodurch der Datenverarbeitungsaufwand minimiert wird. Grundsätzlich kann aber auch eine Verstellung einzelner Komponenten des Sensors 11, insbesondere der Optik des Sensors 11, vorgehen sein, um den Erfassungsbereich 12 anzupassen, wodurch die Flexibilität erhöht werden kann.
Die Festlegung, was ein relevantes Objekt OR in der momentanen Fahrzeugumgebung UM zum momentanen Zeitpunkt t1 ist, erfolgt dabei in Abhängigkeit eines Anwendungsbereiches A des Überwachungssystems 10. Wird das Überwachungssystem 10 beispielsweise als Bestandteil eines Abstandregelsystems 20 im Fahrzeug 1 verwendet, kann als relevantes Objekt OR ein vorausfahrendes Fahrzeug 21 auf der Fahrbahn 2 betrachtet werden, zu dem eine bestimmte Distanz D automatisiert eingehalten werden soll. Entsprechend wird in diesem Fall der Überwachungsraum 13 beispielsweise wie in 1 derartig festgelegt, dass sich aus den Sensorsignalen S des Sensors 11 Informationen über das vorausfahrende Fahrzeug 21, insbesondere die momentane Distanz D, extrahieren lassen. Der Überwachungsraum 13 ist demnach zumindest teilweise auf das vorausfahrende Fahrzeug 21 auszurichten.
Bei einer Verwendung des Überwachungssystems 10 als Bestandteil eines automatisierten Notbremsassistenten 30 (AEBS) können als relevante Objekte OR gemäß 2b vorausfahrende Fahrzeuge 21, entgegenkommende Fahrzeuge 22, Personen 31, Hinweisschilder 32, oder auch weitere Objekte, mit denen einen Kollision möglich ist, in Frage kommen. Der Überwachungsraum 13 des Überwachungssystems 10 ist in dem Fall derartig auszurichten, dass sich diese genannten relevanten Objekte OR aus den Sensorsignalen S extrahiert werden können, um auf eine Kollisionswahrscheinlichkeit schließen und das Fahrzeug 1 unter Umständen entsprechend automatisiert abbremsen und/oder lenkend steuern zu können, um eine erkannte Kollision zu vermeiden.
Bei einer Verwendung des Überwachungssystems 10 als Bestandteil eines Spurhalteassistenten 25 (LKA) können als relevante Objekte OR aus der momentanen Fahrzeugumgebung UM eine seitliche und/oder zentrale Fahrbahnmarkierung 26a, 26b in Betracht kommen. Der Überwachungsraum 13 des Überwachungssystems 10 ist in dem Fall derartig auszurichten, dass sich diese genannten relevanten Objekte OR aus den Sensorsignalen S extrahiert werden können, um auf ein Verlassen der jeweiligen Spur schließen und einen entsprechenden Hinweis ausgeben zu können.
In jedem der genannten Fälle können zur Festlegung des Überwachungsraumes 13 gewisse Überwachungsraum-Parameter P herangezogen werden, mit denen sich je nach Anwendungsbereich A aus den Sensorsignalen S die relevanten Objekte OR extrahieren lassen, insofern sich diese in der momentanen Fahrzeugumgebung UM befinden.
Als Überwachungsraum-Parameter P können gemäß 1a beispielsweise ein horizontaler Öffnungswinkel WH und/oder ein vertikaler Öffnungswinkel WV vorgegeben werden. Weiterhin kann auch ein Verhältnis-Wert V vorgegeben werden, der das Verhältnis zwischen der Größe GE des Erfassungsbereiches 12 zu der Größe GÜ des Überwachungsraumes 13 charakterisiert. Weiterhin können gemäß 1 oder 2b auch ein horizontaler Neigungswinkel NH und ein vertikaler Neigungswinkel NV angegeben werden, um die der Überwachungsraum 13 gegenüber einer festgelegten Bezugsachse 40, beispielsweise einer Symmetrieachse des Erfassungsbereiches 12, geneigt ist. Außerdem kann eine maximale Distanz DMax festgelegt werden, innerhalb derer Objekte in der momentanen Fahrzeugumgebung UM erfasst werden. Es können auch weitere Überwachungsraum-Parameter P vorgegeben werden, die vom Überwachungssystem 10 eingestellt werden können, um gezielt einen Bereich des gesamten Erfassungsbereiches 12 auszuwählen, der zur Detektion von relevanten Objekten OR ausreichend ist.
Die Einstellung der genannten Überwachungsraum-Parameter P wird für den jeweiligen Anwendungsbereich A des Überwachungssystems 10 in Abhängigkeit von Umgebungsmerkmalen M getroffen. Die Umgebungsmerkmale M charakterisieren dabei eine zukünftige Fahrzeugumgebung UZ, wobei angenommen wird, dass sich das Fahrzeug 1 zu einem späteren Zeitpunkt t2, der nach dem momentanen Zeitpunkt t1 liegt, in der zukünftigen Fahrzeugumgebung UZ befinden wird, wenn es sich ausgehend vom momentanen Zeitpunkt t1 weiterhin in seine derzeitige Fahrtrichtung F bewegt. Die zukünftige Fahrzeugumgebung UZ kann dabei lediglich anhand der Fahrtrichtung F oder anhand einer prädizierten Trajektorie T festgelegt werden.
Die prädizierte Trajektorie T kann beispielsweise anhand der aktuellen Fahrdynamik des Fahrzeuges 1, insbesondere der Fahrtrichtung F, eines Lenkwinkels L, einer Fahrzeug-Geschwindigkeit vFzg und einer Fahrzeug-Beschleunigung aFzg festgelegt werden. Gemäß 2a ist anhand der Fahrtrichtung F beispielsweise zunächst eine prädizierte Trajektorie T anzunehmen, die geradlinig verläuft. Falls der Fahrer des Fahrzeuges 1 durch eine Veränderung des Lenkwinkels L beispielsweise zu einem Überholvorgang ansetzt, kann die prädizierte Trajektorie T auch um das vorausfahrende Fahrzeug 21 verlaufen (gestrichelt angedeutet).
Nachdem die zukünftige Fahrzeugumgebung UZ festgelegt ist, werden Umgebungsmerkmale M in dieser zukünftigen Fahrzeugumgebung UZ herangezogen. Als Umgebungsmerkmale M können beispielsweise eine Fahrbahn-Krümmung M1 (2b) und/oder eine Fahrbahn-Neigung M2 (Steigung oder Gefälle, s. 3a, 3b) herangezogen werden, die einen zukünftigen Fahrbahn-Verlauf charakterisieren, der vom Fahrzeug 1 zu dem späteren Zeitpunkt t2 voraussichtlich abgefahren wird. Gemäß 2b bewegt sich das Fahrzeug 1 auf eine Kurve mit einer bestimmten Fahrbahn-Krümmung M1 zu, d.h. in der zukünftigen Fahrzeugumgebung UZ ergibt sich ein gebogener Fahrbahn-Verlauf. In 2a hingegen ergibt sich ein geradliniger Fahrbahn-Verlauf ohne Fahrbahn-Krümmung M1. In den 3a und 3b bewegt sich das Fahrzeug 1 auf eine Steigung bzw. ein Gefälle mit einer gewissen Fahrbahn-Neigung M2 zu, so dass sich in der zukünftigen Fahrzeugumgebung UZ ein ansteigender bzw. ein abfallender Fahrbahn-Verlauf ergibt. Zur Charakterisierung des Fahrbahn-Verlaufes in der zukünftigen Fahrzeugumgebung UZ kann als Umgebungsmerkmal M auch herangezogen werden, ob sich das Fahrzeug 1 auf einen Kreisel M3, eine Kreuzung M4, oder andere Verkehrselemente zu bewegt.
Bei einem Abstandsregelsystem 20 kann in Abhängigkeit des Fahrbahn-Verlaufes bzw. der jeweiligen Umgebungsmerkmale M; M1, M2, M3, M4 eine entsprechende Einstellung der Überwachungsraum-Parameter P erfolgen, um den Überwachungsraum 13 auf den Bereich der Fahrbahn 2 auszurichten, in dem sich zukünftig zu dem späteren Zeitpunkt t2 sowohl das eigene Fahrzeug 1 als auch ein vorausfahrendes Fahrzeug 21 als relevantes Objekt OR befinden könnte. In 2b werden beispielsweise der horizontale Neigungswinkel NH sowie auch der horizontale Öffnungswinkel WH bzw. der Verhältnis-Wert V derartig verstellt, dass der in der Zukunft zu dem späteren Zeitpunkt t2 relevante Bereich der Fahrbahn 2 abgedeckt wird. In den 3a und 3b werden insbesondere der vertikale Neigungswinkel NV und der vertikale Öffnungswinkel WV bzw. der Verhältnis-Wert V verstellt, um den Überwachungsraum 13 an die geänderte Fahrbahn-Neigung M2 anzupassen und damit eine Detektion eines vorausfahrenden Fahrzeuges 21 zu ermöglichen, das für das eigene Fahrzeug 1 in Zukunft relevant wird.
Bei einer Verwendung in einem Notbremsassistenten 30 oder einem Spurhalteassistenten 25 wird ein entsprechend anderer Überwachungsraum 13 in Abhängigkeit der Umgebungsmerkmale M ausgewählt, um die jeweiligen relevanten Objekte OR für diesen Anwendungsbereich A in Abhängigkeit des Fahrbahn-Verlaufes zukünftig auch weiterhin erfassen zu können.
Ergänzend oder alternativ können als Umgebungsmerkmale M auch eine Fahrspur-Anzahl M5 in der zukünftigen Fahrzeugumgebung UZ und/oder eine Fahrspur-Breite M6 in der zukünftigen Fahrzeugumgebung ZU und/oder eine Geschwindigkeits-Begrenzung M7 in der zukünftigen Fahrzeugumgebung UZ herangezogen werden.
Informationen über die zukünftige Fahrzeugumgebung UZ, aus denen die Umgebungsmerkmale M extrahiert werden können, lassen sich beispielsweise aus den Sensorsignalen S des Sensors 11 herleiten, insofern der Überwachungsraum 13 entsprechend ausgerichtet ist. Sollte der Überwachungsraum 13 bereits eingeschränkt sein, kann auch vorgesehen sein, dass zumindest für die Erfassung der zukünftigen Fahrzeugumgebung UZ die Sensorsignale S herangezogen werden, die vom Sensor 11 aktuell ausgegeben werden und die den Bereich außerhalb des Überwachungsraumes 13 aber innerhalb des Erfassungsbereiches 12 betreffen. Alternativ oder ergänzend kann auch auf weitere Sensoren 11a im Fahrzeug 1 zurückgegriffen werden. Weiterhin kann auch auf Daten eines Navigationssystems 28 zurückgegriffen werden, aus denen einzelne Umgebungsmerkmale M folgen können. Auch weitere Informationsquellen sind denkbar.
Somit ist mit dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem 10 eine dynamische Anpassung bzw. Festlegung des Überwachungsraumes 13 innerhalb des Erfassungsbereiches 12 möglich, wobei diese dynamische Anpassung bzw. Festlegung auf den Eigenschaften der zukünftigen Fahrzeugumgebung UZ für den späteren Zeitpunkt t2 basiert. Dadurch kann der Aufwand für die Datenverarbeitung optimiert werden, da für den jeweiligen Anwendungsbereich A lediglich relevante Bereiche betrachtet bzw. nicht relevante Bereiche ausgeschlossen werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Fahrbahn
10: Überwachungssystem
11: Sensor des Überwachungssystems 10
11a: weiterer Sensor
12: Erfassungsbereich
13: Überwachungsraum
14: Steuereinrichtung
20: Abstandsregelsystem
21: vorausfahrendes Fahrzeug
22: entgegenkommendes Fahrzeug
25: Spurhalteassistent
26a: seitliche Fahrbahnmarkierung
26b: zentrale Fahrbahnmarkierung
28: Navigationssystem
30: Notbremsassistent
31: Personen
32: Hinweisschilder
40: Bezugsachse
A: Anwendungsbereich
aFzg: Fahrzeug-Beschleunigung
D: Distanz
DMax: maximale Distanz
F: Fahrtrichtung
GE: Größe des Erfassungsbereiches
GÜ: Größe des Überwachungsraumes
L: Lenkwinkel
M: Umgebungsmerkmal
M1: Fahrbahn-Krümmung
M2: Fahrbahn-Neigung
M3: Kreisel
M4: Kreuzung
M5: Fahrspur-Anzahl
M6: Fahrspur-Breite
M7: Geschwindigkeits-Begrenzung
NH: horizontaler Neigungswinkel
NV: vertikaler Neigungswinkel
O1: erstes Objekt
O2: zweites Objekt
OR: relevantes Objekt
P: Überwachungsraum-Parameter
S: Sensorsignal
T: prädizierte Trajektorie
t1: momentaner Zeitpunkt
t2: späterer Zeitpunkt
UM: momentane Fahrzeugumgebung
UZ: zukünftige Fahrzeugumgebung
V: Verhältnis-Wert
vFzg: Fahrzeug-Geschwindigkeit
WH: horizontaler Öffnungswinkel
WV: vertikaler Öffnungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8589014 B2 [0005]
DE 102016015363 A1 [0006]
DE 102015103632 A1 [0007]

Claims

Verfahren zum Überwachen einer momentanen Fahrzeugumgebung (UM) eines Fahrzeuges (1), insbesondere Nutzfahrzeuges (1), unter Verwendung eines Überwachungssystems (10) mit mindestens einem Sensor (11), wobei der mindestens eine Sensor (11) ausgebildet ist, die momentane Fahrzeugumgebung (UM) um das Fahrzeug (1) zu einem momentanen Zeitpunkt (t1) in einem Erfassungsbereich (12) zu erfassen und in Abhängigkeit davon Sensorsignale (S) zu erzeugen und auszugeben, wobei innerhalb des Erfassungsbereiches (12) mindestens eines Sensors (11) ein Überwachungsraum (13) dynamisch festgelegt wird, wobei das Überwachungssystem (10) von diesem mindestens einen Sensor (11) lediglich den Überwachungsraum (13) auf relevante Objekte (OR) überwacht, wobei die relevanten Objekte (OR) durch einen Anwendungsbereich (A) des Überwachungssystems (10) bestimmt sind, und wobei der Überwachungsraum (13) in Abhängigkeit von mindestens einem ermittelten Umgebungsmerkmal (M) dynamisch festgelegt und/oder angepasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Umgebungsmerkmal (M) eine zukünftige Fahrzeugumgebung (UZ) charakterisiert, wobei angenommen wird, dass sich das Fahrzeug (1) zu einem späteren Zeitpunkt (t2) in der zukünftigen Fahrzeugumgebung (UZ) auf einer Fahrbahn (2) befinden und bewegen wird und das Umgebungsmerkmal (M) einen mittelbaren oder unmittelbaren Einfluss auf die Fahrdynamik (L, vFzg, aFzg) des Fahrzeuges (1) auf der Fahrbahn (2) in der zukünftigen Fahrzeugumgebung (UZ) zu dem späteren Zeitpunkt (t2) hat.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsraum (13) weiterhin in Abhängigkeit der relevanten Objekte (OR) und/oder in Abhängigkeit des Anwendungsbereiches (A) des Überwachungssystems (10) dynamisch festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem (10) lediglich den Überwachungsraum (13) auf relevante Objekte (OR) überwacht, indem vom Sensor (11) erzeugte und ausgegebene Sensorsignale (S), die den Erfassungsbereich (12) außerhalb des Überwachungsraumes (13) betreffen, gelöscht und/oder nicht berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem (10) lediglich den Überwachungsraum (13) auf relevante Objekte (OR) überwacht, indem von dem Sensor (11) lediglich Sensorsignale (S) ausgegeben werden, die den festgelegten Überwachungsraum (13) betreffen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsraum (13) zusätzlich durch ein Verstellen des Sensors (11) angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Umgebungsmerkmal (M) - eine Fahrbahn-Krümmung (M1) der Fahrbahn (2), und/oder - eine Fahrbahn-Neigung (M2) der Fahrbahn (2), und/oder - das Vorhandensein eines Kreisels (M3) und/oder einer Kreuzung (M4) auf der Fahrbahn (2), und/oder - eine Fahrspur-Anzahl (M5) der Fahrbahn (2), und/oder - eine Fahrspur-Breite (M6) der Fahrbahn (2), und/oder - eine Geschwindigkeitsbegrenzung (M7) für die Fahrbahn (2), ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zukünftige Fahrzeugumgebung (UZ) anhand der Fahrtrichtung (F) des Fahrzeuges (1) und/oder anhand einer prädizierten Trajektorie (T) festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsraum (13) in Abhängigkeit des mindestens einen Umgebungsmerkmals (M) durch Einstellen von Überwachungsraum-Parametern (P) dynamisch festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Überwachungsraum-Parameter (P) eine maximale Distanz (DMax) und/oder eine Größe des Überwachungsraumes (GÜ) und/oder ein Verhältnis-Wert (V) aus einer Größe des Erfassungsbereiches (GE) und der Größe des Überwachungsraumes (GÜ) und/oder ein horizontaler Neigungswinkel (NH) und/oder ein vertikaler Neigungswinkel (NV) und/oder ein horizontaler Öffnungswinkel (WH) und/oder ein vertikaler Öffnungswinkel (WV) in Abhängigkeit des mindestens einen Umgebungsmerkmals (M) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsraum-Parameter (P) in Abhängigkeit des Anwendungsbereiches (A) sowie in Abhängigkeit von Umgebungsmerkmalen (M) abgespeichert sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Umgebungsmerkmal (M) aus den Sensorsignalen (S) des mindestens einen Sensors (11) und/oder aus weiteren Sensoren (11 a) und/oder aus einem Navigationssystem (28) hergeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herleitung der Umgebungsmerkmale (M) aus den Sensorsignalen (S) des mindestens einen Sensors (11) auch Sensorsignale (S) berücksichtigt werden, die den Erfassungsbereich (12) außerhalb des Überwachungsraumes (13) betreffen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Anwendungsbereich (A) für das Überwachungssystem (10) ein Abstandsregelsystem (20) und/oder ein Spurhalteassistent (25) und/oder ein Notbremsassistent (30) gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als relevante Objekte (OR) in Abhängigkeit des Anwendungsbereiches (A) ein vorausfahrendes Fahrzeug (21) und/oder ein entgegenkommendes Fahrzeug (22) und/oder eine Fahrbahnmarkierung (26a, 26b) und/oder Personen (31) und/oder Hinweisschilder (32) in dem Überwachungsraum (13) überwacht werden.
Überwachungssystem (10) mit mindestens einem Sensor (11), wobei der mindestens eine Sensor (11) ausgebildet ist, eine momentane Fahrzeugumgebung (UM) um das Fahrzeug (1) zu einem momentanen Zeitpunkt (t1) in einem Erfassungsbereich (12) zu erfassen und in Abhängigkeit davon Sensorsignale (S) zu erzeugen und auszugeben, wobei das Überwachungssystem (10 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist.
Fahrzeug (1) mit einem Überwachungssystem (10) nach Anspruch 15 ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14.