DE102022127863A1

DE102022127863A1 - Verfahren zum Betrieb eines lichtbasierten Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102022127863A1
Application number: DE102022127863.8A
Authority: DE
Inventors: Christian Hüster; Boris Kubitza; Jeremias Spiegel; Carsten Wilks
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2022-10-21
Filing date: 2022-10-21
Publication date: 2024-05-02
Also published as: CN117917341A; US20240131981A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines lichtbasierten Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs (1), wobei mittels wenigstens eines Scheinwerfers (2) des Kraftfahrzeugs (1) eine Lichtverteilung (3) auf die Fahrbahn (4) vor dem Kraftfahrzeug (1) projiziert wird, wobei die Lichtverteilung (3) eine Spurmarkierung (30) erzeugt, deren Breite im Wesentlichen der Fahrzeugbreite (W) des Kraftfahrzeugs (1) entspricht und deren Verlauf einem prognostizierten Spurverlauf (Vi, Va) bei der Fahrt des Kraftfahrzeugs (1) entspricht, und wobei beim Durchfahren einer Kurve die folgenden Verfahrensschritte fortlaufend durchgeführt werden:- Prognostizieren des Spurverlaufs (Vi, Va) des Kraftfahrzeugs (1) beim Durchfahren der Kurve,- Bestimmen des Schnittpunkts (S) der kurveninneren Spurbegrenzung (Vi) des prognostizierten Spurverlaufs (Vi, Va) mit der kurveninneren Lichtfeldbegrenzung eines mittels des Scheinwerfers (2) beim Durchfahren der Kurve auf die Fahrbahn (4) projizierbaren Lichtfelds (5),- Festlegen einer distalen Begrenzung der Spurmarkierung (30) als ein Abschnitt einer Geraden (G), die durch den bestimmten Schnittpunkt (S) und den Mittelpunkt der Kurve verläuft, und- Projizieren einer Lichtverteilung (3) auf die Fahrbahn (4) vor dem Kraftfahrzeug (1) unter Erzeugung einer Spurmarkierung (30) mit der festgelegten distalen Begrenzung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines lichtbasierten Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs, wobei mittels wenigstens eines Scheinwerfers des Kraftfahrzeugs eine Lichtverteilung zur Erzeugung einer Spurmarkierung auf die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug projiziert wird.
STAND DER TECHNIK
Lichtbasierte Fahrerassistenzsysteme dienen dazu, dem Fahrer eines Kraftfahrzeugs mittels auf die Fahrbahn projizierter Symbole, Signale oder Markierungen bei der Bewältigung unterschiedlicher Verkehrssituationen zu unterstützen. Beispielsweise offenbart M. Budanow: Entwicklung eines lichtbasierten Fahrerassistenzsystems, KIT Scientific Publishing (2020), Untersuchungen zur Wirksamkeit lichtbasierter Fahrerassistenzsysteme betreffend Fahrsicherheit und Fahrkomfort.
Die von der vorliegenden Erfindung adressierten Spurmarkierungen werden durch eine Lichtverteilung erzeugt, die üblicherweise von einem oder beiden Scheinwerfern des Kraftfahrzeugs ausgestrahlt wird. Dabei wird eine der Fahrzeugbreite entsprechende Markierung auf einen vor dem Kraftfahrzeug liegenden Streckenabschnitt projiziert, sodass der Fahrer, etwa bei der Einfahrt in die Spurverengung einer Autobahn-Baustelle, eine Visualisierung des benötigten Platzbedarfs erhält. Im Stand der Technik sind beispielsweise Spurmarkierungen als zwei voneinander beabstandete Einzelspurmarkierungen bekannt, die als linienförmige Lichtstreifen parallel zueinander vor dem Fahrzeug verlaufen und so den prognostizierten Spurverlauf des Kraftfahrzeugs markieren. Beispielsweise weisen die Einzelspurmarkierungen jeweils eine Breite in der Größenordnung von 10 Zentimetern auf und erstrecken sich auf einer Länge von einigen Zehnermetern auf die vorausliegende Fahrbahn. Insbesondere sind hochauflösende Scheinwerfer zur Erzeugung von Lichtverteilungen mit derartigen Spurmarkierungen geeignet, wobei solche hochauflösenden Scheinwerfer beispielsweise auf Technologien wie Solid State Lightning (SSL), Liquid Crystal Displays (LCD), Digital Light Processing (DLP) und Laser Scanning basieren.
Beim Durchfahren von Kurven bildet die Spurmarkierung den prognostizierten Spurverlauf des Kraftfahrzeugs ab. Bei geringen Kurvenradien, beispielsweise beim Durchfahren eines Kreisverkehrs, ist die darstellbare Länge der Spurmarkierung durch die Abmessungen des von den Scheinwerfern auf die Fahrbahn projizierbaren Lichtfelds begrenzt. Hochauflösende Scheinwerfer weisen vergleichsweise geringe Öffnungswinkel von ca. 20° auf, und die kurveninnere Begrenzung der Spurmarkierung wird durch die kurveninnere Lichtfeldbegrenzung limitiert. Im Randbereich des Lichtfelds kann es zu Artefaktbildung, etwa einer Verzerrung der Spurmarkierung, kommen und die distale Begrenzung der Spurmarkierung weist keinen wohldefinierten Verlauf auf. Dies kann für den Fahrer des Kraftfahrzeugs störend wirken und somit den eigentlichen Zweck der Spurmarkierung konterkarieren.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines lichtbasierten Fahrerassistenzsystems vorzuschlagen, das beim Durchfahren von Kurven eine zweckmäßige Darstellung einer Spurmarkierung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines lichtbasierten Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs, wobei mittels wenigstens eines Scheinwerfers des Kraftfahrzeugs eine Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug projiziert wird, wobei die Lichtverteilung eine Spurmarkierung erzeugt, deren Breite im Wesentlichen der Spurweite des Kraftfahrzeugs entspricht und deren Verlauf einem prognostizierten Spurverlauf bei der Fahrt des Kraftfahrzeugs entspricht, und wobei beim Durchfahren einer Kurve die folgenden Verfahrensschritte fortlaufend durchgeführt werden:

- Prognostizieren des Spurverlaufs des Kraftfahrzeugs beim Durchfahren der Kurve,
- Bestimmen des Schnittpunkts der kurveninneren Spurbegrenzung des prognostizierten Spurverlaufs mit der kurveninneren Lichtfeldbegrenzung eines mittels des Scheinwerfers beim Durchfahren der Kurve auf die Fahrbahn projizierbaren Lichtfelds,
- Festlegen einer distalen Begrenzung der Spurmarkierung als ein Abschnitt einer Geraden, die durch den bestimmten Schnittpunkt und den Mittelpunkt der Kurve verläuft, und
- Projizieren einer Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug unter Erzeugung einer Spurmarkierung mit der festgelegten distalen Begrenzung.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, das Lichtfeld des Scheinwerfers zur Erzeugung der Spurmarkierung räumlich maximal auszunutzen und zugleich eine wohldefinierte und verzerrungsfreie distale Begrenzung der Spurmarkierung zu gewährleisten. Dadurch wird unabhängig vom Radius der durchfahrenen Kurve eine zweckmäßige und für den Fahrer des Kraftfahrzeugs harmonisch wirkende Spurmarkierung erzeugt.
Die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte werden beim Durchfahren einer Kurve laufend wiederholt und berücksichtigen somit auch einen sich verändernden Kurvenradius. Insbesondere wird das Prognostizieren des Spurverlaufs anhand des Lenkradwinkels des Kraftfahrzeugs durchgeführt, beispielsweise mittels eines Zugriffs auf eine in einem Steuergerät abgespeicherte Zuordnung von Lenkradwinkeln zu zugehörigen Kurvenradien. Der Schnittpunkt der kurveninneren Spurbegrenzung des prognostizierten Spurverlaufs mit der kurveninneren Lichtfeldbegrenzung limitiert die darstellbare Länge der Spurmarkierung, d.h., dass die Spurmarkierung umso kürzer wird, je enger die durchfahrene Kurve verläuft. Ausgehend von dem bestimmten Schnittpunkt wird die distale Begrenzung der Spurmarkierung als ein Abschnitt einer durch den Schnittpunkt und den Kurvenmittelpunkt verlaufenden Geraden festgelegt, d.h., dass die distale Begrenzung senkrecht zu einer Tangente an die kurveninnere Spurbegrenzung im Schnittpunkt verläuft.
Das Prognostizieren des Spurverlaufs, das Bestimmen des Schnittpunkts sowie das Festlegen der distalen Begrenzung werden beispielsweise mittels eines Steuergeräts des Kraftfahrzeugs laufend wiederholt durchgeführt.
Beispielsweise weist die Spurmarkierung zwei zueinander parallel verlaufende und voneinander beabstandete Einzelspurmarkierungen auf. Die distale Begrenzung der Spurmarkierung wird dabei durch die distalen Begrenzungen der Einzelspurmarkierungen gebildet, die jeweils auf der durch den bestimmten Schnittpunkt und den Kurvenmittelpunkt verlaufenden Gerade liegen. Alternativ kann die Spurmarkierung beispielsweise durch eine Mehrzahl von unterschiedlich breiten parallelen Linien, durch linienhaft hintereinander gereihte Symbole oder eine vollflächige Markierung des prognostizierten Spurverlaufs dargestellt werden.
Weiterhin kann die Spurmarkierung durch die auf die Fahrbahn projizierte Lichtverteilung direkt erzeugt werden, d.h., dass die Spurmarkierung durch beleuchtete Abschnitte der Fahrbahn gebildet wird. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Tagfahrten geeignet. Alternativ dazu kann die Spurmarkierung durch unbeleuchtete Abschnitte innerhalb der auf die Fahrbahn projizierten Lichtverteilung erzeugt werden, d.h., dass sich die Spurmarkierung als unbeleuchtete Abschnitte von der ansonsten beleuchteten Fahrbahn optisch abgrenzt. Dies ist insbesondere bei Nachtfahrten zweckmäßig, bei denen die vor dem Fahrzeug liegende Fahrbahn durch das Abblendlicht ohnehin ausgeleuchtet ist.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
Zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt die Figur ein Kraftfahrzeug 1 auf einer Fahrbahn 4, deren Verlauf eine Kurve bildet. Mittels der Scheinwerfer 2 wird die Lichtverteilung 3 auf die Fahrbahn 4 vor dem Kraftfahrzeug 1 projiziert, wobei die Lichtverteilung 3 die Spurmarkierung 3 erzeugt, die die zwei zueinander parallel verlaufenden und voneinander beabstandeten Einzelspurmarkierungen 31, 32 in Form von Lichtstreifen auf der Fahrbahn 4 aufweist. Die proximale Begrenzung der Spurmarkierung 30 liegt beispielsweise fünf Meter vor dem Kraftfahrzeug 1 und die Lage der distalen Begrenzung wird durch das erfindungsgemäße Verfahren festgelegt und an den Radius der durchfahrenen Kurve laufend angepasst.
Der prognostizierte Spurverlauf des Kraftfahrzeugs 1 beim Durchfahren der Kurve ist anhand des Verlaufs der kurveninneren Spurbegrenzung Vi und der kurvenäußeren Spurbegrenzung Va dargestellt, die auch den außenseitigen Begrenzungen der Spurmarkierung 30 entsprechen und deren Abstand im Wesentlichen der Fahrzeugbreite W des Kraftfahrzeugs 1 entspricht. Der Spurverlauf, d.h., der Verlauf der kurveninneren Spurbegrenzung Vi und der kurvenäußeren Spurbegrenzung Va wird insbesondere anhand des Lenkradwinkels des Kraftfahrzeugs 1 prognostiziert, wobei die Prognose und damit auch die Spurmarkierung 30 beim Durchfahren der Kurve laufend aktualisiert und an den detaillierten Kurvenverlauf angepasst wird.
Die mittels der Scheinwerfer 2 auf die Fahrbahn 4 projizierbare Lichtverteilung 3 wird durch die Abmessungen des Lichtfelds 5 limitiert, das den mit den konkret verwendeten Scheinwerfern 2 prinzipiell ausleuchtbaren Winkelbereich im Vorfeld des Kraftfahrzeugs 1 bildet. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schnittpunkt S der kurveninneren Spurbegrenzung Vi mit der kurveninneren Lichtfeldbegrenzung bestimmt. Ausgehend von dem Schnittpunkt S wird die distale Begrenzung der Spurmarkierung 30, d.h., die distalen Begrenzungen der Einzelspurmarkierungen 31, 32 festgelegt. Erfindungsgemäß verläuft die distale Begrenzung der Spurmarkierung 30 auf der Geraden G, wobei die Gerade G durch den Schnittpunkt S und den Mittelpunkt der durchfahrenen Kurve verläuft. Die distale Begrenzung verläuft senkrecht zu einer Tangente an den die kurveninnere Spurbegrenzung Vi im Schnittpunkt S und senkrecht zu einer Tangente an die kurvenäußere Spurbegrenzung Va im Schnittpunkt mit der Geraden G. Anschaulich formuliert, wird die Spurmarkierung 30 durch die Gerade G „abgeschnitten“. Somit wird von der Spurmarkierung 30 ein „stimmiger“, harmonischer optischer Eindruck für den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 erzeugt und die Spurmarkierung 30 erfüllt den beabsichtigten Zweck einer Fahrsicherheit und Fahrkomfort steigernden Assistenzfunktion vollumfänglich.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Figur hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Scheinwerfer
3: Lichtverteilung
30: Spurmarkierung
31, 32: Einzelspurmarkierung
4: Fahrbahn
5: Lichtfeld
G: Gerade
S: Schnittpunkt
Vi: kurveninnere Spurbegrenzung
Va: kurvenäußere Spurbegrenzung
W: Fahrzeugbreite

Claims

Verfahren zum Betrieb eines lichtbasierten Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs (1), wobei mittels wenigstens eines Scheinwerfers (2) des Kraftfahrzeugs (1) eine Lichtverteilung (3) auf die Fahrbahn (4) vor dem Kraftfahrzeug (1) projiziert wird, wobei die Lichtverteilung (3) eine Spurmarkierung (30) erzeugt, deren Breite im Wesentlichen der Fahrzeugbreite (W) des Kraftfahrzeugs (1) entspricht und deren Verlauf einem prognostizierten Spurverlauf (Vi, Va) bei der Fahrt des Kraftfahrzeugs (1) entspricht, und wobei beim Durchfahren einer Kurve die folgenden Verfahrensschritte fortlaufend durchgeführt werden: - Prognostizieren des Spurverlaufs (Vi, Va) des Kraftfahrzeugs (1) beim Durchfahren der Kurve, - Bestimmen des Schnittpunkts (S) der kurveninneren Spurbegrenzung (Vi) des prognostizierten Spurverlaufs (Vi, Va) mit der kurveninneren Lichtfeldbegrenzung eines mittels des Scheinwerfers (2) beim Durchfahren der Kurve auf die Fahrbahn (4) projizierbaren Lichtfelds (5), - Festlegen einer distalen Begrenzung der Spurmarkierung (30) als ein Abschnitt einer Geraden (G), die durch den bestimmten Schnittpunkt (S) und den Mittelpunkt der Kurve verläuft, und - Projizieren einer Lichtverteilung (3) auf die Fahrbahn (4) vor dem Kraftfahrzeug (1) unter Erzeugung einer Spurmarkierung (30) mit der festgelegten distalen Begrenzung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prognostizieren des Spurverlaufs (Vi, Va) anhand des Lenkradwinkels des Kraftfahrzeugs (1) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spurmarkierung (30) zwei zueinander parallel verlaufende und voneinander beabstandete Einzelspurmarkierungen (31, 32) aufweist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spurmarkierung (30) durch die auf die Fahrbahn (4) projizierte Lichtverteilung (3) direkt erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spurmarkierung durch unbeleuchtete Abschnitte innerhalb der auf die Fahrbahn projizierten Lichtverteilung erzeugt wird.