DE10210548A1

DE10210548A1 - Querführungssystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10210548A1
Application number: DE10210548A
Authority: DE
Inventors: Goetz Braeuchle; Martin Heinebrodt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-03-09
Filing date: 2002-03-09
Publication date: 2003-09-18
Also published as: WO2003076250A1

Abstract

Querführungssystem für ein Kraftfahrzeug (10), mit einer Sensoreinrichtung (18, 20) zur Erfassung der Ist-Position des Fahrzeugs relativ zu den Grenzen (14) der befahrenen Spur, einer Vorgabeeinrichtung (22) für einen Sollwert der Querposition und einer Verarbeitungseinrichtung (24) zur Ausgabe eines durch Soll/Ist-Vergleich bestimmten Ausgangssignals (A), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgabeeinrichtung (22) ein Einstellelement (30) zur manuellen Einstellung einer lateralen Abweichung (Y) des Sollwertes von der Spurmitte (12) aufweist.

Description

STAND DER TECHNIK

Die Erfindung betrifft ein Querführungssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung der Ist-Position des Fahrzeugs relativ zu den Grenzen der befahrenen Spur, einer Vorgabeeinrichtung für einen Sollwert der Querposition und einer Verarbeitungseinrichtung zur Ausgabe eines durch Soll/Ist-Vergleich bestimmten Ausgangssignals.

In Kraftfahrzeugen werden zunehmend Systeme eingesetzt, die den Fahrer bei der Fahrzeugführung unterstützen oder ihm spezielle Fahrmanöver erleichtern (Advanced Driver Assistance Systems; ADAS). Eine Funktion dieser Systeme ist die Querführungsunterstützung (Lane Keeping Support; LKS). Unter einem Querführungssystem soll hier derjenige Teil eines ADAS-Systems verstanden werden, der sich auf diese Querführungsunterstützung bezieht. Im Rahmen dieses Querführungssystems werden Daten ermittelt, die den Istzustand des Fahrzeugs angeben, z. B. die Ist-Position relativ zu der befahrenen Fahrspur, den Winkel zwischen der Fahrzeugachse bzw. der Bewegungsrichtung und den Fahrbahnrändern, die Quergeschwindigkeit, etc. Aus den gewonnenen Daten wird die Fahrzeugbewegung vorhergesagt, und die vorhergesagte Bewegung oder Position des Fahrzeugs wird mit einer "optimalen" Soll-Bewegung verglichen. Aus dem Ergebnis dieses Vergleichs wird ein Ausgangssignal generiert. Je nach Funktionsumfang des Systems kann das Ausgangssignal einfach in einer Spurverlassenswarnung für den Fahrer bestehen, wenn die Soll/Ist-Abweichung bestimmte Toleranzgrenzen überschreitet, oder in einem Stellsignal für einen Aktor, der in der Lenkungssystem des Fahrzeugs eingreift, sei es um den Fahrer durch ein zusätzliches Lenkdrehmoment oder einen überlagerten Lenkwinkel zu unterstützen oder um eine völlig autonome Querführung durchzuführen, die keinen Eingriff des Fahrers mehr erfordert.

AUFGABE, LÖSUNG UND VORTEILE DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Querführungssystem zu schaffen, das den individuellen Wünschen und Vorlieben des Fahrers besser Rechnung trägt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Querführungssystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Vorgabeeinrichtung ein Einstellelement zur manuellen Einstellung einer lateralen Abweichung des Sollwertes von der Spurmitte aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen System muß somit der Sollwert für die Querposition des Fahrzeugs nicht zwangsläufig der Spurmitte entsprechen, sondern er kann - zumindest innerhalb gewisser Grenzen - nach beiden Seiten von der Spurmitte abweichen, wobei diese Abweichung vom Fahrer mit Hilfe des Einstellelements nach Wunsch gewählt werden kann. Auf diese Weise wird dem Fahrer die Möglichkeit geboten, je nach Motivation oder Verkehrssituation mehr oder weniger weit seitlich versetzt zur Spurmitte zu fahren. Dies kommt insbesondere der bei vielen Kraftfahrern beobachteten Tendenz entgegen, bei Kolonnenfahrten auf Autobahnen stark seitlich versetzt zu fahren, um am vorausfahrenden Fahrzeug vorbeischauen zu können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Einstellelement durch ein Stellrad gebildet, das so am Lenkrad des Fahrzeugs angebracht ist, daß es vom Fahrer, beispielsweise mit Hilfe des Daumens, verstellt werden kann, ohne daß der Fahrer die Hand vom Lenkrad zu nehmen braucht.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das Einstellelement einen Impulsgeber, der bei Betätigung des Einstellelements eine von dem Ausmaß oder der Dauer der Betätigung abhängige Anzahl von Impulsen erzeugt, und die Vorgabeeinrichtung enthält einen Speicher, in dem der aktuelle Sollwert gespeichert ist, sowie eine Einrichtung zum Erhöhen oder Verringern des gespeicherten Sollwertes entsprechend der Anzahl der vom Einstellelement gelieferten Impulse. Auf diese Weise läßt sich mit geringem mechanischen Aufwand eine genaue und stabile Einstellung des Sollwertes erreichen. Im Prinzip läßt sich so ein beliebig großer Einstellbereich und eine beliebig hohe Auflösung realisieren, ohne daß das Einstellelement selbst große Abmessungen zu haben braucht oder über große Distanzen verstellt werden muß. Beispielsweise kann ein als Stellrad ausgebildetes Einstellelement endlos in beiden Richtungen gedreht werden. Bei jeder Drehung des Stellrades um ein bestimmtes Winkelinkrement erzeugt der Impulsgeber einen Impuls zur Verstellung des Sollwertes in der einen oder anderen Richtung, je nach Drehrichtung des Stellrades. Wenn der Speicher in der Vorgabeeinrichtung ein nichtflüchtiger Speicher ist, kann der zuletzt eingestellte Sollwert auch nach dem Abschalten des Systems oder nach dem Abschalten der Zündung des Fahrzeugs gehalten werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, den Sollwert beim Einschalten der Zündung bzw. des Querführungssystems auf einen fest vorgegebenen Anfangswert zu setzen, beispielsweise auf die Spurmitte.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform bildet das Einstellelement zugleich einen Schalter zum Aktivieren und Deaktivieren des Querführungssystems oder des gesamten ADAS. Beispielsweise kann das durch ein Stellrad gebildete Einstellelement so ausgebildet sein, daß durch einen Druck auf das Stellrad (senkrecht zur Achse) ein Schaltimpuls ausgelöst wird, der das System je nach Betriebszustand entweder aktiviert oder deaktiviert. Stellräder mit integrierter Schaltfunktion sind als solche bekannt und werden beispielsweise bei einer Rollmaus für Computer oder bei Funktionswahlrädchen an Geräten der Unterhaltungselektronik (z. B. Videokameras) eingesetzt. Durch die Kombination der Schalt- und Einstellfunktion wird eine besonders ergonomische Bedienung des Systems ermöglicht.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die mit Hilfe des Einstellelements eingestellte laterale Abweichung auch dynamsich an die mit Hilfe der Sensoreinrichtung erfaßte Breite der Fahrspur angepaßt werden, so daß bei einer Spurverengung, beispielsweise an Baustellen, die Spur auch dann nicht verlassen wird, wenn eine sehr große laterale Abweichung eingestellt war.

Der mit Hilfe des Einstellelements eingestellte Sollwert kann auch zur Steuerung anderer Systeme des Fahrzeugs benutzt werden, beispielsweise für Systeme zur Erfassung und/oder Vermeidung eines toten Winkels bei Rückspiegeln, Radarsensoren und dergleichen, für ein Spurwechsel-Assistenzsystem oder für ein radargestütztes Abstandsregelsystem (Automotive Cruise Control; ACC). Im letzteren Fall kann die Information über die laterale Abweichung von der Spurmitte dazu beitragen, die Unterscheidung zwischen Fahrzeugen auf der eigenen Fahrspur und Fahrzeugen auf Nachbarspuren zu verbessern und/oder den Ortungsbereich des Radarsensors oder die Ortungstiefe (z. B. bei Kurvenfahrten) zu optimieren.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Querführungssystems für ein Kraftfahrzeug;
Fig. 2 ein Beispiel für die Anordnung eines Einstellelements für das Querführungssystem am Lenkrad des Kraftfahrzeugs; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Aufbaus des Einstellelements.

BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

In Fig. 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 10 in der Draufsicht dargestellt, das etwas versetzt zur Spurmitte 12 auf einer durch Grenzen 14 definierten Fahrbahnspur einer Straße fährt. Die Längsachse 16 des Kraftfahrzeugs 10 ist strichpunktiert eingezeichnet, und die laterale Abweichung zwischen der Längsachse 16 und der Spurmitte 12 ist mit Y bezeichnet.
Das Kraftfahrzeug 10 ist mit einem ADAS-System ausgerüstet, das als Teilsystem ein Querführungssystem mit den folgenden, in Form eines Blockdiagramms dargestellten Komponenten umfaßt: eine durch eine Videokamera 18 und ein Bildverarbeitungssystem 20 gebildete Sensoreinrichtung, eine Vorgabeeinrichtung 22 zur Vorgabe eines Sollwertes für die Querposition des Kraftfahrzeugs 10, eine Verarbeitungseinrichtung 24 und ein Lenkungsstellglied 26, das durch ein Ausgangssignal A der Verarbeitungseinrichtung 24 angesteuert wird und in die Fahrzeuglenkung eingreift, um die Querposition des Kraftfahrzeugs 10 auf den Sollwert zu regeln.
Die Ist-Position des Fahrzeugs in der Richtung quer zur Längsachse 16 wird im gezeigten Beispiel mit der durch die Videokamera 18 und die Bildverarbeitungseinheit 20 gebildeten Sensoreinrichtung erfaßt. (Bei dieser "Ist-Position" kann es sich auch um die Position zu einem zukünftigen Zeitpunkt handeln, die aus den Bewegungsdaten vorhergesagt wird.) Dazu wertet die Bildverarbeitungseinheit 20 das von der Kamera aufgenommene Videobild aus, um die Grenzen 14 und die Lage des Kraftfahrzeugs 10 relativ zu diesen Grenzen zu erkennen. Diese Ausführungsform der Sensoreinrichtung ist lediglich als Beispiel zu verstehen und kann beispielsweise durch Magnetsensoren ersetzt werden, die magnetische Markierungen für die Fahrbahngrenzen erfassen. Ebenso könnten die Fahrbahngrenzen auch mit Hilfe von Reflektoren markiert werden, die von einem Radarsystem des Fahrzeugs erfaßt werden.
Wenn die Lage beider Grenzen 14 relativ zum Kraftfahrzeug 10 bekannt ist, läßt sich aus diesen Daten auch die Spurbreite sowie die Lage der Spurmitte 12 ermitteln. Die Sensoreinrichtung 20 ist daher in der Lage, die Ist-Position des Kraftfahrzeugs 10, ausgedrückt durch einen Ist-Wert Y_ist für die laterale Abweichung Y, an die Verarbeitungseinrichtung 24 zu übermitteln. Anhand eines Vergleichs des Ist-Wertes Y_ist mit dem Sollwert Y_soll bildet die Verarbeitungseinrichtung 24 dann das Ausgangssignal A, das an das Lenkungsstellglied 26 übermittelt wird. Der Sollwert Y_soll wird ebenfalls als laterale Abweichung von der Spurmitte 12 ausgedrückt. Beispielsweise entsprechen positive Werte von Y_soll einer Abweichung nach rechts von der Spurmitte 12 und negative Werte einer Abweichung nach links von der Spurmitte.
Die Vorgabeeinrichtung 22 enthält einen Speicher 28, in dem jeweils der augenblicklich gültige Sollwert gespeichert ist. Zu der Vorgabeeinrichtung 22 gehört weiterhin ein am Lenkrad des Fahrzeugs angeordnetes Einstellelement 30, mit dem der gespeicherte Sollwert veränderbar ist. Auf diese Weise kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 die laterale Abweichung Y individuell nach seinen persönlichen Vorlieben oder Bedürfnissen wählen. Allerdings kann die Vorgabeeinrichtung 22 so ausgelegt sein, daß sie die vom Fahrer vorgenommene Einstellung modifiziert oder den Einstellbereich begrenzt. Beispielsweise ist es zweckmäßig, den Einstellbereich in Abhängigkeit von der mit Hilfe der Sensoreinrichtung gemessenen Breite der Spur und der bekannten Fahrzeugbreite so zu begrenzen, daß das Fahrzeug stets einen ausreichenden Sicherheitsabstand zu den Spurgrenzen einhält. Ebenso ist es denkbar, daß die mit Hilfe des Einstellelements 30 vorgenommene Einstellung die laterale Abweichung Y nicht in einer festen Längeneinheit angibt, sondern als Prozentwert bezogen auf die Breite der Fahrspur oder auf den Breitenüberschuß der Fahrspur, d. h., die Differenz zwischen Spurbreite und Fahrzeugbreite. In diesem Fall würde der im Speicher 28 gespeicherte Sollwert automatisch angepaßt, wenn sich die Spurbreite ändert, ohne daß der Fahrer das Einstellelement 30 verstellen muß.
Fig. 2 und 3 zeigen ein Beispiel für eine ergonomisch besonders günstige Anordnung und Gestaltung des Einstellelements 30 am Lenkrad 32 des Fahrzeugs. Bei diesem Beispiel weist das Einstellelement 30 ein Stellrad 36 auf, das so in eine Speiche 34 des Lenkrads 32 eingelassen ist, daß es vom Fahrer mit dem Daumen der linken Hand betätigt werden kann, wenn der Fahrer die Hände in der üblichen Lenkposition am Lenkrad hat. Wenn sich das Lenkrad 32 in der Geradeaus-Stellung befindet, ist das Stellrad 36 nach rechts oder nach links drehbar, so daß für den Fahrer sofort intiutiv erfaßbar ist, daß eine Drehung des Stellrades 36 nach rechts eine Verschiebung des Sollwertes für die laterale Abweichung Y nach rechts und eine Drehung nach links eine Sollwertverschiebung nach links bewirkt.
Wie Fig. 3 zeigt, ist das Stellrad 36 drehbar im Oberteil eines zweiteiligen Gehäuses 40 gelagert. Im Unterteil 42 des Gehäuses 40 ist ein Impulsgeber 44 angebracht, der eine feinstufige Winkelteilung 46 des Stellrades 36 abtastet. Wenn das Stellrad 36 in der einen oder anderen. Richtung gedreht wird, liefert der Impulsgeber 44 bei jedem Durchgang einer Markierung der Winkelteilung 46 einen Impuls, der über eine Leitung L1 an die Vorgabeeinrichtung 22 übermittelt wird und dort eine Erhöhung oder Verringerung des Sollwertes um ein bestimmtes Inkrement bewirkt. Der Impulsgeber 44 ist so ausgelegt, daß er auch die Drehrichtung des Stellrades 36 erfassen kann und je nach Drehrichtung entweder einen positiven oder einen negativen Impuls ausgibt, so daß die Vorgabeeinrichtung 22 entscheiden kann, in welcher Richtung der Sollwert verstellt werden muß. Wahlweise ist es selbstverständlich auch möglich, die Drehrichtung des Stellrades 36 gesondert zu erfassen und an die Vorgabeeinrichtung 22 zu übermitteln.
Das Oberteil 38 des Gehäuses 40 ist relativ zu dem Unterteil 42 beweglich und ist durch Federn 48 auf Abstand zu diesem gehalten. Kontakte 50, 52 an dem Oberteil 38 und dem Unterteil 42 bilden zusammen einen Schalter, der geschlossen werden kann, indem über das Stellrad 36 ein Druck auf das Oberteil 38 ausgeübt wird. Bei diesem Schalter handelt es sich um einen Tastschalter, der bei Betätigung einen Schaltimpuls über eine Leitung L2 an die Vorgabeeinrichtung 22 übermittelt. Dieser Schaltimpuls wird an die Verarbeitungseinrichtung 24 weitergeleitet und bewirkt die Deaktivierung des Systems, wenn es aktiv war, oder die Aktivierung des Systems, sofern es inaktiv war. Auf diese Weise läßt sich das Querführungssystem in besonders ergonomischer Weise mit Hilfe eines einzigen Bedienelements ein- und ausschalten und hinsichtlich der lateralen Abweichung Y einstellen. Da der Impulsgeber 44 am unteren Scheitel des Stellrades 36 angeordnet ist, führt die Relativbewegung zwischen Oberteil 38 und Unterteil 42 beim Schließen des Schalters nicht zur Auslösung von Impulsen auf der Leitung L1.
Die Vorgabeeinrichtung 22 und die Verarbeitungseinrichtung 24 sind in Fig. 1 als getrennte Blöcke dargestellt, können jedoch wahlweise durch einen einzigen Mikrocomputer gebildet werden. Umgekehrt ist es auch möglich, die Vorgabeeinrichtung 22 mit dem Einstellelement 30 zu einer Einheit zu kombinieren, die am Lenkrad 32 angeordnet ist. Für die Kommunikation zwischen den verschiedenen Systemkomponenten wird zweckmäßig ein Bussystem, beispielsweise ein CAN- Bus eingesetzt.

Claims

1. Querführungssystem für ein Kraftfahrzeug (10), mit einer Sensoreinrichtung (18, 20) zur Erfassung der Ist-Position des Fahrzeugs relativ zu den Grenzen (14) der befahrenen Spur, einer Vorgabeeinrichtung (22) für einen Sollwert der Querposition und einer Verarbeitungseinrichtung (24) zur Ausgabe eines durch Soll/Ist-Vergleich bestimmten Ausgangssignals (A), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgabeeinrichtung (22) ein Einstellelement (30) zur manuellen Einstellung einer lateralen Abweichung (Y) des Sollwertes von der Spurmitte (12) aufweist.

2. Querführungssystem nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (30) am Lenkrad (32) des Kraftfahrzeugs (10) angeordnet ist.

3. Querführungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (30) in Daumenreichweite an einer Speiche (34) des Lenkrades (32) angeordnet ist.

4. Querführungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (30) bei in der Geradeaus-Stellung befindlichem Lenkrad (32) nach links und rechts verstellbar ist.

5. Querführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (30) ein Stellrad (36) aufweist.

6. Querführungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (30) mit einem Schalter (50, 52) zum Aktivieren/Deaktivieren des Querführungssystems kombiniert ist.

7. Querführungssystem nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (50, 52) ein Tastschalter ist, der durch Bewegung des Stellrades (36) quer zu seiner Drehachse betätigbar ist.

8. Querführungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (30) einen Impulsgeber (44) aufweist und daß die Vorgabeeinrichtung (22) einen Speicher (28) zur Speicherung des aktuellen Sollwertes und eine Einrichtung zur Erhöhung oder Verringerung des gespeicherten Sollwertes entsprechend den Impulsen des Impulsgebers (44) aufweist.

9. Querführungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (28) ein nichtflüchtiger Speicher ist.