DE10218924A1

DE10218924A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kursprädiktion bei Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE10218924A1
Application number: DE10218924A
Authority: DE
Inventors: Hermann Winner; Werner Urban; Jens Lueder; Alexander Maass
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-04-27
Filing date: 2002-04-27
Publication date: 2003-11-06
Also published as: JP3947193B2; US20050228580A1; WO2003093914A1; DE50213018D1; EP1502165A1; EP1502165B1; US8126640B2; JP2005524166A

Abstract

Verfahren zur Kursprädiktion bei Kraftfahrzeugen, die ein Ortungssystem für vor dem Fahrzeug (10) befindliche Objekte (A-O) aufweisen, bei dem anhand gemessener Abstands- und Winkeldaten für Standziele am Fahrbahnrand eine Funktion berechnet wird, die den Verlauf des Fahrbahnrandes beschreibt, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Standziele identifiziert und verfolgt werden, daß man für verschiedene Teilmengen der Menge der verfolgten Standziele, unter der Annahme, daß diese Standziele am Fahrbahnrand liegen, den Fahrbahnrandverlauf abschätzt und daß man anhand der Plausibilität der erhaltenen möglichen Fahrbahnrandverläufe zwischen Fahrbahnrandzielen (A, B, C, D, G, F, H I, M, O) und Störobjekten (E, J, K, N) unterscheidet und den wahrscheinlichsten Fahrbahnrandverlauf anhand der Fahrbahnrandziele bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Vorrichtung zur Kursprädiktion bei Kraftfahrzeugen, die ein Ortungssystem für vor dem Fahrzeug befindliche Objekte aufweisen, bei dem anhand gemessener Abstands- und Winkeldaten für Standziele am Fahrbahnrand eine Funktion berechnet wird, die den Verlauf des Fahrbahnrandes beschreibt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Kursprädiktion im Zusammenhang mit einem sogenannten ACC- System (Adapted Cruise Control), das dazu dient, den Abstand des Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden, mit Hilfe des Ortungssystems georteten Fahrzeugs so zu regeln, daß das vorausfahrende Fahrzeug in einem geeigneten Sicherheitsabstand verfolgt wird.

STAND DER TECHNIK

Moderne Kraftfahrzeuge sind häufig mit einem Fahrerassistenzsystem ausgerüstet, das den Fahrer bei der Fahrzeugführung unterstützt und ihm die Ausführung bestimmter Fahrmanöver erleichtert. Zu diesem Zweck benötigt das Fahrerassistenzsystem Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs, die mit Hilfe des Ortungssystems gewonnen werden, beispielsweise mit Hilfe eines Radarsystems, eines Lidarsystems oder eines Videokamerasystems. Das eingangs erwähnte ACC-System ist ein Beispiel für ein solches Fahrerassistenzsystem oder für ein Teilsystem eines solchen Fahrerassistenzsystems, das darüber hinaus auch noch weitere Funktionen erfüllen kann. Einzelheiten eines solchen ACC-Systems werden z. B. beschrieben in der Veröffentlichung "Adaptive Cruise Control - System Aspects and Development Trends" von Winner, Witte et al., veröffentlicht als SAE Technical Paper Series Nr. 961010 auf der SAE vom 26. bis 29. Februar 1996. Wenn das Ortungssystem bei einem ACC-System durch einen Radarsensor gebildet wird, können nicht nur die Objektabstände, sondern auch die Relativgeschwindigkeiten der Objekte mit Hilfe des Dopplereffektes direkt gemessen werden, so daß durch Vergleich der Relativgeschwindigkeiten mit der Absolutgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs, also des Fahrzeugs, das mit dem ACC-System ausgerüstet ist, zwischen vorausfahrenden Fahrzeugen und ortsfesten Objekten, sogenannten Standzielen, wie beispielsweise Verkehrsschildern, Leitpfosten und dergleichen unterschieden werden kann.

Für die Abstandsregelung muß außerdem zwischen Fahrzeugen auf der eigenen Fahrspur und auf Nebenspuren unterschieden werden. Dies ist möglich, weil das Radarsystem auch eine gewisse Winkelauflösung aufweist. Aus den Abstands- und Winkeldaten läßt sich dann die Position der georteten Objekte in einem zweidimensionalen kartesischen Koordinatensystem angeben. Bei geradlinigem Fahrbahnverlauf kann so relativ zuverlässig abgeschätzt werden, ob sich ein vorausfahrendes Fahrzeug auf der eigenen Spur oder auf einer Nebenspur befindet. Bei gekrümmtem Fahrbahnverlauf muß bei dieser Entscheidung jedoch auch die Fahrbahnkrümmung berücksichtigt werden. Eine wichtige Teilfunktion des ACC-Systems besteht deshalb darin, den voraussichtlichen Verlauf der Fahrbahn in einem bestimmten Streckenabschnitt vor dem eigenen Fahrzeug abzuschätzen. Diese Funktion wird als Kursprädiktion bezeichnet.

Bei einem bekannten Verfahren zur Kursprädiktion werden die Bewegungsdaten des eigenen Fahrzeugs ausgewertet. Anhand des Lenkeinschlags und/oder anhand der mit geeigneten Sensoren gemessenen Querbeschleunigung oder Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs läßt sich in Verbindung mit der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs die Fahrbahnkrümmung in dem derzeit von dem Fahrzeug befahrenen Streckenabschnitt abschätzen, und die Kursprädiktion beruht dann auf der Annahme, daß sich die Fahrbahnkrümmung in dem vorausliegenden Streckenabschnitt allenfalls geringfügig ändern wird.

In DE 197 20 764 A1 wird ein Verfahren der eingangs genannten Art beschrieben, bei dem die Kursprädiktion maßgeblich auf der Ortung von Standzielen am Fahrbahnrand beruht. Während die relativ glatte Fahrbahnoberfläche im allgemeinen nur eine geringe Reflektivität für Radarwellen hat, befinden sich am Fahrbahnrand häufig Objekte, die eine höhere Reflektivität aufweisen. Bei diesen Fahrbahnrandobjekten kann es sich einerseits um räumlich begrenzte Objekte wie Pfosten, Verkehrsschilder und dergleichen handeln, die sich mit bekannten Tracking-Verfahren bei den wiederholten Radarmessungen identifizieren und verfolgen lassen, und andererseits um ausgedehnte Objekte wie Leitplanken, Bewuchs, Mauern und dergleichen, bei denen ein solches Tracking nicht möglich ist. Die genannte Veröffentlichung beschreibt ein Verfahren, bei dem beide Typen von Fahrbahnrandobjekten zur Bestimmung des Fahrbahnverlaufs herangezogen werden können. Zu diesem Zweck wird der Ortungswinkelbereich des Radarsensors in diskrete Segmente aufgeteilt, und für jedes Segment werden durch Schwellenwertvergleich der Amplituden der empfangenen Radarechos die Standziele identifiziert, die sich am oder jenseits des Fahrbahnrandes befinden. Anhand der Abstandsdaten dieser Objekte läßt sich dann für jedes Segment der Abstand zum Fahrbahnrand abschätzen. Aus den so für jedes Winkelsegment erhaltenen Abstandsdaten für den Fahrbahnrand wird dann durch Kurvenregression eine Funktion berechnet, die annähernd den Verlauf des Fahrbahnrandes wiedergibt.

Bei diesem Verfahren muß jedoch möglichst für jedes Winkelsegment ein einigermaßen zuverlässiger Wert für den Fahrbahnrandabstand ermittelt werden, und zu diesem Zweck müssen auch Radarechos mit relativ geringer Amplitude ausgewertet werden. Hieraus resultiert ein hoher Verarbeitungsaufwand und eine relativ große Störanfälligkeit des Verfahrens.

In DE 197 22 947 C 1 wird ein anderes Verfahren zur Kursprädiktion beschrieben, bei dem in erster Linie die Ortungsdaten von vorausfahrenden Fahrzeugen für die Kursprädiktion herangezogen werden. Eine genaue Kursprädiktion wird hier jedoch dadurch erschwert, daß bei breiteren Fahrbahnen, beispielsweise bei einer dreispurigen Fahrbahn, die vorausfahrenden Fahrzeuge einen relativ großen Querversatz innerhalb der Fahrbahn aufweisen können. In der genannten Veröffentlichung wird vorgeschlagen, ergänzend auch Standziele zur Kursprädiktion heranzuziehen.

Generell ist es zweckmäßig, mehrere verschiedene Verfahren zur Kursprädiktion miteinander zu kombinieren und gegeneinander abzugleichen, um so die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Kursprädiktion zu verbessern.

AUFGABE, LÖSUNG UND VORTEILE DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist, ein weiteres Verfahren zur Kursprädiktion anzugeben, das mit relativ geringem Verarbeitungsaufwand eine relativ genaue Bestimmung des Fahrbahnverlaufs ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere Standziele identifiziert und verfolgt werden, daß man für verschiedene Teilmengen der Menge der verfolgten Standziele, unter der Annahme, daß diese Standziele auf dem Fahrbahnrand liegen, den Fahrbahnrandverlauf abschätzt und daß man anhand der Plausibilität der erhaltenen möglichen Fahrbahnrandverläufe zwischen Fahrbahnrandzielen und Störobjekten unterscheidet und den wahrscheinlichsten Fahrbahnrandverlauf anhand der Fahrbahnrandziele bestimmt.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren werden somit zur Bestimmung des Fahrbahnrandverlaufes in erster Linie lokalisierte Standziele herangezogen, deren Bewegung relativ zu dem eigenen Fahrzeug sich mit bekannten Tracking-Verfahren über mehrere Radar-Meßzyklen hinweg verfolgen läßt. Bei diesen Standzielen kann es sich um Fahrbahnrandobjekte handeln, beispielsweise um Pfosten, Verkehrsschilder und dergleichen, die sich unmittelbar am Fahrbahnrand befinden, oder auch um weiter vom Fahrbahnrand abgelegene Objekte, die hier als Störobjekte bezeichnet werden sollen. Allein anhand der Ortungsdaten läßt sich nicht entscheiden, zu welchem Typ die erfaßten Standziele gehören. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird deshalb zunächst unterstellt, daß sich die Objekte unmittelbar am Fahrbahnrand befinden und somit als Stützstellen für eine Funktion, beispielsweise ein Polynom, dienen können, das den Verlauf des Fahrbahnrandes beschreibt. Je größer die Anzahl der benutzten Stützstellen ist, desto höher ist die Genauigkeit, mit der der tatsächliche Fahrbahnrandverlauf approximiert werden kann.

Da es sich bei den als Stützstellen benutzten Standzielen jedoch auch um Störobjekte handeln kann, die nicht wirklich am Fahrbahnrand liegen, erhält man je nach Auswahl der Stützstellen auch Fahrbahnrandverläufe, die erheblich vom echten Fahrbahnrandverlauf abweichen. Es ist jedoch möglich, solche unechten Fahrbahnrandverläufe anhand einiger Plausibilitätskriterien zu erkennen und zu eliminieren. Beispiele für geeignete Plausibilitätskriterien werden weiter unten noch näher beschrieben. Wenn für die denkbaren Kombinationen von Stützstellen solche Plausibilitätsprüfungen durchgeführt werden, zeichnet sich ab, bei welchen Stützstellen es sich um echte Fahrbahnrandziele handelt, so daß die anhand dieser Stützstellen berechneten Kurven konsistent und mit relativ hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit den tatsächlichen Verlauf des Fahrbahnrandes beschreiben.

Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es sich maßgeblich auf lokalisierte Standziele stützt, die sich durch eine relativ hohe Amplitude im Radarecho auszeichnen und entsprechend präzise und zuverlässig geortet werden können. Auf diese Weise wird eine hohe Robustheit des Verfahrens gegenüber Störeinflüssen erreicht. Da sich im allgemeinen zu einem gegebenen Zeitpunkt nur eine begrenzte Anzahl solcher lokaler Standziele im Ortungsbereich des Radars befinden wird, läßt sich die Auswertung mit vertretbarem Rechenaufwand bewerkstelligen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die benutzten Standziele durch Tracking über eine Vielzahl von Meßzyklen verfolgt werden körnen, so daß die Mehrzahl der in einem aktuellen Meßzyklus ausgewerteten Objekte bereits aus früheren Meßzyklen bekannt ist, und folglich bei der Klassifizierung dieser Objekte als Fahrbahnrandziele oder Störobjekte auf die früheren Ergebnisse zurückgegriffen werden kann.

Bei Standzielen ist es auch möglich, anhand der bekannten, durch Geschwindigkeit und Gierrate gegebenen Fahrzeugbewegung die Positionen der Standziele relativ zum Fahrzeug für Zeitpunkte zu berechnen, zu denen diese Ziele bereits außerhalb des Erfassungsbereiches des Ortungssystems liegen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Für eine genaue Kursprädiktion wird man bevorzugt sowohl den Verlauf des rechten Fahrbahnrandes als auch den Verlauf des linken Fahrbahnrandes bestimmen. Die betreffenden Prozeduren sind weitgehend unabhängig voneinander, doch kann man bei der einen Prozedur von den Ergebnissen der anderen profitieren. Wenn beispielsweise bei der Bestimmung des rechten Fahrbahnrandes ein Objekt bereits relativ zuverlässig als Fahrbahnrandziel erkannt wurde, so kann dieses bei der Bestimmung des linken Fahrbahnrandes von vorn herein eliminiert werden. Außerdem dürfen natürlich die Krümmungen der beiden Fahrbahnränder einander nicht widersprechen.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens, die als Approximinationsverfahren bezeichnet werden soll, werden in einem ersten Schritt die erfaßten Standziele als Fahrbahnrandziele oder Störobjekte klassifiziert und der rechten oder linken Fahrbahnseite zugeordnet. Nachdem so die Störobjekte eliminiert wurden, wird dann im nächsten Schritt für jeden Fahrbahnrand anhand der betreffenden Fahrbahnrandobjekte eine Funktion berechnet, die den wahrscheinlichsten Fahrbahnrandverlauf angibt.

Ein Plausibilitätskriterium für die Identifikation von Störobjekten und für die Zuordnung der Objekte zur linken oder rechten Fahrbahnseite läßt sich daraus gewinnen, daß die Positionen der Standziele mit den Positionen vorausfahrender Fahrzeuge verglichen werden. Wenn ein Standziel und ein vorausfahrendes Fahrzeug den gleichen Abstand zum eigenen Fahrzeug haben, so ergibt sich aus einer plausiblen Schätzung für die Fahrbahnbreite oder aus der aus früheren Verarbeitungszyklen bekannten Fahrbahnbreite und aus dem gemessenen Abstand ein oberer Grenzwert für den Winkelabstand zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und einem Fahrbahnrandobjekt. Ist der Winkelabstand größer als dieser Grenzwert, kann das betreffende Standziel als Störobjekt eliminiert werden. Dieses Kriterium eignet sich auch zum Eliminieren von Störobjekten, die sich auf bzw. über der Fahrbahn befinden. Dies gilt beispielsweise für Wegweiser, die auf Brücken über der Fahrbahn angeordnet sind und die bei größerem Abstand noch im Ortungsbereich des Radars liegen können. Wenn ein solches Standziel von einem vorausfahrenden Fahrzeug scheinbar "überfahren" wird, so kann das Standziel als Störobjekt eliminiert werden. Ebenso kann ein Standziel eindeutig der rechten oder linken Fahrbahnseite zugeordnet werden, wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug links bzw. rechts an dem Standziel vorbeifährt.

Zwar setzt die Anwendung dieser Kriterien voraus, daß mindestens ein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist, doch ist diese Einschränkung in der Praxis nicht bedeutsam, da in den meisten praktischen Anwendungsfällen, z. B. bei der Abstandsregelung, ohnehin nur dann Bedarf an einer Kursprädiktion besteht, wenn auch vorausfahrende Fahrzeuge vorhanden sind.

Ein weiteres Plausibilitätskriterium beruht auf der Annahme, daß das eigene Fahrzeug eine bestimmte Querbeschleunigung nicht überschreiten wird. In Verbindung mit der bekannten Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs erhält man so einen oberen Grenzwert für eine "plausible" Krümmung der Fahrbahn und damit auch für eine plausible Krümmung des Fahrbahnrandes.

Ein gekrümmter Fahrbahnrand kann in niedrigster Näherung durch eine Parabel der Form y = a + cx² beschreiben werden. Die Krümmung (zweite Ableitung) ist dann gleich 2c. Für die Bestimmung der Koeffizienten a und c benötigt man nur zwei Stützstellen, entweder die Positionen zweier Standziele oder die Position eines Standziels zusammen mit der geschätzten oder bekannten Position des Fahrbahnrandes auf Höhe des eigenen Fahrzeugs. Wenn der Verlauf der linken und rechten Fahrbahnränder bereits in einem vorausgegangenen Berechnungszyklus durch geeignete Funktionen angenähert worden ist, so ist damit der Koeffizient a für beide Fahrbahnränder bereits bekannt. Falls die Breite der Fahrbahn und die Querposition des eigenen Fahrzeugs auf der Fahrbahn noch nicht bekannt sind, kann man annehmen, daß die Fahrbahn eine bestimmte Mindestbreite haben wird, die jedenfalls größer ist als die Breite des Fahrzeugs. Praktikabel ist beispielsweise die Annahme, daß die Fahrbahn eine Breite von 7 m hat und daß das eigene Fahrzeug auf der Fahrbahnmitte fährt. Für die Parabel, die den rechten Fahrbahnrand beschreibt, erhält man dann unmittelbar a = 3,5 m. Der Koeffizient c läßt sich dann direkt aus den Ortskoordinaten eines einzigen Objektes berechnen, unter der Annahme, daß sich dieses Objekt direkt am rechten Fahrbahnrand befindet. Wenn man auf diese Weise einen unzulässig hohen Wert für die Krümmung 2c erhält, so kann das betreffende Standziel als Störobjekt klassifiziert werden. Dieses Kriterium wird um so leistungsfähiger, je näher das betrachtete Objekt dem eigenen Fahrzeug kommt.

Ein weiteres Kriterium beruht auf der Annahme, daß sich die Fahrbahnkrümmung nicht abrupt ändert, d. h., daß die Änderung der Fahrbahnkrümmung pro gefahrene Strecke unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes liegen muß, der zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit von der zumeist bekannten Fahrbahnbreite gewählt wird.

Speziell folgt aus diesem Kriterium, daß die für ein einzelnes Objekt berechnete Krümmung des Fahrbahnrandes insbesondere bei nahen Objekten zum augenblicklichen Bewegungszustand des Fahrzeugs passen muß. Wenn sich beispielsweise aus der gemessenen Querbeschleunigung oder Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs eine bestimmte Krümmung nach links ergibt, man für ein nahe gelegenes Standziel jedoch unter der Annahme, daß es am rechten Fahrbahnrand liegt, eine starke Rechtskrümmung erhält, so kann dieses Standziel als Störobjekt klassifiziert werden.

Ein entsprechendes Kriterium gilt auch für Objekte, deren Abstände zum eigenen Fahrzeug sich nur wenig voneinander unterscheiden. Wenn man beispielsweise annimmt, daß beide Objekte auf dem rechten Fahrbahnrand liegen, so erhält man für das erste Objekt eine bestimmte Fahrbahnrandkrümmung, indem man die Position dieses Objekts und den rechten Fahrbahnrand auf Höhe des eigenen Fahrzeugs als Stützstellen benutzt. Für das zweite Objekt erhält man eine Fahrbahnrandkrümmung entweder auf dieselbe Weise oder unter Verwendung der Positionen der beiden Objekte als Stützstellen. Der Unterschied zwischen den Krümmungen für die beiden Objekte darf dann nicht größer sein als ein bestimmter Schwellenwert, der vom Abstand zwischen den beiden Objekten abhängig ist.

Ein analoges Kriterium läßt sich auch für die Zuordnung der Objekte zur rechten oder linken Fahrbahnseite formulieren: Wenn es für zwei Objekte keine gedachte Fahrbahn mit einer bestimmten Mindestbreite (z. B. 7 m) gibt, die zwischen den beiden Objekten hindurch verläuft und für die die maximale Krümmung kleiner ist als ein bestimmter Grenzwert (z. B. entsprechend einer Querbeschleunigung von 3 m/s²), so liegen die beiden Objekte auf derselben Fahrbahnseite.

Wenn erst einmal eine gewisse Anzahl von Fahrbahnrandobjekten (beispielsweise für den rechten Fahrbahnrand), identifiziert worden ist, so besteht ein Kriterium für die Klassifikation weiterer Objekte darin, daß der Fahrbahnrandverlauf, der sich für das neue Objekt ergibt, mit dem bereits festgestellten Fahrbahnrandverlauf konsistent sein muß. Zur Prüfung dieses Kriteriums kann anhand der bereits identifizierten Fahrbahnrandziele eine Ausgleichsfunktion berechnet werden, die durch die Positionen dieser Fahrbahnrandziele hindurchgeht oder in geringem Abstand zu ihnen verläuft (Kurvenregression), und für das neue Objekt wird dann geprüft, ob sein Abstand zu dieser Ausgleichsfunktion größer oder kleiner als ein bestimmter Schwellenwert ist.

Durch Verwendung einer geeigneten Kombination solcher Kriterien läßt sich in der Regel der Verlauf des rechten und linken Fahrbahnrandes zuverlässig vorhersagen. Etwaige Fehleinschätzungen hinsichtlich der Klassifikation bestimmter Objekte als Störobjekte oder hinsichtlich der Zuordnung zur linken oder rechen Fahrbahnseite werden in aller Regel in einem der nachfolgenden Maß- und Berechnungszyklen offenkundig und führen dann zu einer geeigneten Korrektur.

Bei einer anderen, derzeit als noch robuster angesehenen Ausführungsform des Verfahrens, die als "Statistikverfahren" bezeichnet werden soll, erübrigt es sich, die erfaßten Standziele einzeln als Störobjekte oder Fahrbahnrandziele zu klassifizieren und einer bestimmten Fahrbahnseite zuzuordnen. Das Plausibilitätskriterium besteht hier darin, daß die Fahrbahnrandkrümmungen, die man für verschiedene Kombinationen von Standzielen erhält, eine signifikante Häufung bei der "richtigen" Krümmung zeigen. Die Einflüsse von Störobjekten werden somit bei diesem Verfahren durch die statistische Auswertung eliminiert.

Aus der Gesamtheit aller erfaßten Standziele werden ohne Unterscheidung nach linker oder rechter Fahrbahnseite alle möglichen Kombinationen bzw. Teilmengen mit einer bestimmten Mächtigkeit gebildet, und die Elemente jeder Teilmenge werden als Stützstellen für eine Funktion benutzt, die einen hypothetischen Fahrbahnrandverlauf angibt. Man erhält so eine Vielzahl von Funktionen für die statistische Auswertung. Gegebenenfalls können bestimmte Kombinationen, die offensichtlich unplausibel sind, vorab eliminiert werden, beispielsweise Standziele, die auf einer Linie liegen, die im wesentlichen quer zur aktuellen Fahrtrichtung verläuft.

Für mindestens einen Kurvenparameter, beispielsweise für die Krümmung, wird ein Histogramm erstellt, das angibt, wie häufig die verschiedenen Krümmungen in der Kurvenschar auftreten. Die echte Fahrbahnkrümmung zeigt sich dann in dem Histogramm als ein ausgeprägtes Maximum. Für die endgültige Kursprädiktion wird eine Kurve berechnet, deren Krümmung dem Maximum im Histrogramm oder wahlweise einem gewichteten Mittel der erhaltenen Krümmungen, dem Flächenschwerpunkt im Histogramm oder dergleichen entspricht. Die Kurven werden vorzugsweise durch Polynome beschrieben, besonders bevorzugt durch Polynome der Form y = a + cx². Die Koeffizienten c zeigen dann ein deutliches Maximum bei der tatsächlichen Fahrbahnkrümmung oder ggf., in engeren Kurven, auch zwei nahe beieinander liegende Maxima für die Krümmungen des linken und rechten Fahrbahnrandes. Das absolute Glied a zeigt ebenfalls eine signifikante Häufung bei zwei Werten, die die Lage des linken bzw. rechten Fahrbahnrandes in Höhe des eigenen Fahrzeugs angeben. Auf diese Weise erhält man unmittelbar zwei Funktionen (Parabeln), die den Verlauf des linken und rechten Fahrbahnrandes beschreiben.

Zur Steigerung der Genauigkeit kann bei der statistischen Auswertung der Fehlerbereich der Meßdaten für die einzelnen Standziele berücksichtigt werden, so daß Kurven, die auf genauer gemessenen (näher gelegenen) Objekten basieren, stärker gewichtet werden.

Auch bei diesem Verfahren können ergänzend die Messungen der Positionen von vorausfahrenden Fahrzeugen herangezogen werden, beispielsweise um bestimmte Kombinationen von Standzielen von vornherein zu eliminieren. Wenn z. B. festgestellt wurde, daß ein vorausfahrendes Fahrzeug links an einem Objekt A und rechts an einem Objekt vorbeigefahren ist, so kann die Kombination (A, B) eliminiert werden, da sie offensichtlich keinen echten Fahrbahnrandverlauf repräsentiert.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, das die Position eines Fahrzeugs und die Positionen von mit einem Ortungssystem des Fahrzeugs georteten Objekten in einem zweidimensionalen Koordinatensystem angibt;
Fig. 2 ein Diagramm entsprechend Fig. 1 zur Erläuterung eines ersten Plausibilitätskriteriums;
Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung eines zweiten Plausibilitätskriteriums;
Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung eines dritten Plausibilitätskriteriums;
Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Anwendung der Plausibilitätskriterien auf weitere Objekte;
Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung eines vierten Plausibilitätskriteriums;
Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Anwendung der Plausibilitätskriterien auf weitere Objekte;
Fig. 8 ein Diagramm zur Erläuterung der Anwendung des dritten Plausibilitätskriteriums auf weitere Objekte;
Fig. 9 ein Diagramm entsprechend Fig. 1 zur Illustration des Resultats der Plausibilitätsprüfungen;
Fig. 10 ein Diagramm zur Erläuterung eines fünften Plausibilitätskriteriums;
Fig. 11 ein Diagramm entsprechend Fig. 1 zur Illustration eines Verfahrens zur Kursprädiktion gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 12 ein Fehlerdiagramm zur Illustration eines Verfahrens zur Auswertung von Meßergebnissen bei dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 13 ein Histrogramm der Meßergebnisse bei dem Verfahren nach dem zweiten Ausführungsbeispiel.
In Fig. 1 ist in der Draufsicht ein Fahrzeug 10 dargestellt, das mit einem ACC- System ausgerüstet ist. Zu dem ACC-System gehört ein Radarsensor als Ortungssensor. Der Ortungswinkelbereich 12 des Radarsensors ist mit strichpunktierten Linien angedeutet. Die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 ist durch einen Pfeil x angegeben. Die zur Fahrtrichtung senkrechte Richtung ist mit y bezeichnet.
Im Ortungsbereich des Radarsensors befinden sich mehrere Objekte A-O, die als Standziele identifiziert wurden, da ihre Relativgeschwindigkeit relativ zum Fahrzeug 10 entgegengesetzt gleich der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 ist. Die Koordinaten (x, y) wurden für jedes der Objekte A-O mit Hilfe des winkelauflösenden Radarsystems gemessen. Die Aufgabe besteht nun darin, anhand der Positionen der Objekte A-O, von denen einige am Fahrbahnrand liegen, andere jedoch auch abseits des Fahrbahnrandes, den voraussichtlichen Verlauf der Fahrbahn zu bestimmen. Zu diesem Zweck sollen Funktionen berechnet werden, die den Verlauf des linken und des rechten Fahrbahnrandes angeben. Bei den Funktionen handelt es sich im gezeigten Beispiel um Polynome zweiten Grades der Form y = a + cx².
Für die Berechnung der Koeffizienten a und c, von denen das absolute Glied a den Abstand zum Fahrbahnrand auf der Höhe des Fahrzeugs 10 und 2c die Fahrbahnkrümmung angibt, werden jeweils mindestens zwei Stützstellen benötigt. Für die Funktion, die den rechten Fahrbahnrand beschreibt, müssen als Stützstellen Fahrbahnrandobjekte ausgewählt werden, die auf dem rechten Fahrbahnrand liegen. Entsprechendes gilt für den linken Fahrbahnrand.
Die Objekte A-O müssen deshalb zunächst danach klassifiziert werden, ob es sich um Fahrbahnrandobjekte oder um abseits des Fahrbahnrandes gelegene Störobjekte handelt. Außerdem ist für jedes der Objekte zu entscheiden, ob es auf der linken Seite oder auf der rechten Seite der Fahrbahn liegt. Für diese HIassifikation werden Plausibilitätskriterien herangezogen, wie nachstehend im einzelnen erläutert werden soll.
Fig. 2 illustriert ein erstes Plausibilitätskriterium, das zur Klassifikation des Objektes A benutzt wird, das dem Fahrzeug 10 am nächsten liegt. Dazu wird zunächst versuchsweise angenommen, daß das Objekt A auf dem linken Fahrbahnrand liegt, und es wird eine Funktion y = a + cx² berechnet, die den Verlauf des linken Fahrbahnrandes einer hypothetischen Fahrbahn 14 beschreibt, die rechts am Objekt A vorbeiführt.
Das absolute Glied a gibt den Abstand des linken Fahrbahnrandes vom Fahrzeug 10 auf der Höhe des Fahrzeugs an (bei x = 0). Wenn in vorausgegangenen Meß- und Berechnungszyklen bereits Funktionen berechnet wurden, die den Verlauf der echten linken und rechten Fahrbahnränder beschreiben, so ist der Wert a bereits bekannt. Notfalls wird der Wert a aufgrund einer plausiblen Annahme für die Fahnbahnbreite geschätzt.
Der Koeffizient c kann dann berechnet werden, indem in die Funktionsgleichung die Koordinaten (x, y) des Objekts A eingesetzt werden. Von einer realen Fahrbahn kann angenommen werden, daß die Kurven nicht übermäßig eng sind. Quantitativ besteht die Annahme darin, daß die maximale Krümmung der Fahrbahn so klein ist, daß die entsprechende Querbeschleunigung des Fahrzeugs 10 bei der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit nicht größer als ein bestimmter Wert wird, beispielsweise nicht größer als 3 m/s². Hieraus ergibt sich ein bestimmter Grenzwert für den Koeffizienten c. Im gezeigten Beispiel ist der aus den Koordinaten des Objektes A berechnete Wert für c größer als dieser Grenzwert. Das heißt, die hypothetische Fahrbahn 14 ist unplausibel; und das Objekt A kann folglich nicht auf dem linken Fahrbahnrand liegen. Das Objekt A wird deshalb als ein Objekt auf der rechten Fahrbahnseite klassifiziert, was in Fig. 2 durch das Symbol RR angegeben wird.
Als nächstes wird das gleiche Kriterium auf das Objekt B angewandt, das dem Fahrzeug am zweitnächsten liegt. Hier erhält man einen Wert für c, der nahezu gleich 0 ist, so daß das erste Kriterium erfüllt ist. Das Objekt B könnte daher auf dem linken Fahrbahnrand liegen. Es ist aber auch nicht ausgeschlossen, daß es auf dem rechten Fahrbahnrand liegt. Ergänzend wird deshalb eine analoge Plausibilitätsprüfung für den rechten Fahrbahnrand ausgeführt, wie in Fig. 3 illustriert ist. Man erhält hier für den Koeffizienten c einen (dem Betrage nach) kleineren Wert, der unterhalb des Grenzwertes liegt. Anhand des oben genannten Kriteriums läßt sich daher nicht entscheiden, ob das Objekt B auf der linken oder der rechten Fahrbahnseite liegt.
Für diese Entscheidung wird nun als weiteres Kriterium die aktuelle Fahrdynamik des Fahrzeugs 10 herangezogen. Die Bewegung des Fahrzeugs 10 ist in Fig. 3 durch einen gekrümmten Pfeil 16 angegeben. Die Krümmung des Pfeiles 16 entspricht dem aktuellen Lenkeinschlag und damit der aktuellen Querbeschleunigung des Fahrzeugs 10. Man erkennt, daß das Fahrzeug 10 derzeit eine Rechtskurve durchfährt, während die hypothetische Fahrbahn 14 auf eine Linkskurve hindeutet. Es ist jedoch unplausibel, daß sich die Krümmungsrichtung der Fahrbahn auf der relativ kurzen Distanz vom Fahrzeug 10 bis zum Objekt B so stark ändert. Aufgrund dieses Kriteriums kann daher das Objekt B als ein Objekt auf der linken Seite der Fahrbahn klassifiziert werden, was in Fig. 3 durch das Symbol LR angegeben wird.
Entsprechende Plausibilitätsprüfungen werden der Reihe nach, mit wachsenden Objektabständen, für die Objekte C bis O durchgeführt. Für das Objekt C würde jedoch keine dieser Plausibilitätsprüfungen ein eindeutiges Ergebnis liefern, wenn man das Vorhandensein des Objektes B unberücksichtigt läßt. Wie Fig. 4 zeigt, wird deshalb für das Objekt C eine weitere Plausibilitätsprüfung durchgeführt, die ebenfalls auf der Annahme beruht, daß die echte Fahrbahn nur eine begrenzte Krümmung hat. Versuchsweise wird angenommen, das Objekt C liege am rechten Fahrbahnrand. Da das Objekt B bereits als ein Objekt auf der linken Fahrbahnseite klassifiziert wurde, muß die hypothetische Fahrbahn 14 dann zwischen den Objekten B und C hindurchlaufen. Weiterhin wird angenommen, daß die hypothetische Fahrbahn 14 eine gewisse Mindestbreite hat, beispiels-Weise 7 m. Mit einem parabelfömigen Fahrbahnverlauf lassen sich diese Annahmen nicht erfüllen. Die Fahrbahn würde dann über das Objekt B führen. Schon aufgrund dieses Kriteriums könnte entschieden werden, daß das Objekt C auf der linken Fahrbahnseite liegt.
Im gezeigten Beispiel wird jedoch eine etwas komplexere Plausibilitätsprüfung durchgeführt, die in einer umfassenderen Klasse von Situationen anwendbar ist. Dazu wird die hypothetische Fahrbahn 14 durch ein Polynom dritten Grades beschrieben, also eine Funktion der Form y = a + cx² + dx³. Das absolute Glied a ist wieder durch den Fahrbahnrandabstand in Höhe des Fahrzeugs 10 gegeben. Die Koeffizienten c und d werden anhand der Positionen der Objekte B und C bestimmt. Als Stützstelle wird nicht unmittelbar das Objekt B genommen, sondern ein Punkt, der um die halbe Fahrbahnbreite (3,5 m) nach rechts vom Objekt B versetzt ist. Entsprechend wird anstelle des Objekts C eine Stützstelle genommen, die um 3,5 m nach links versetzt ist. Wenn man in die Funktionsgleichung einmal die Koordinaten der Stützstelle bei B und einmal die Koordianten der Stützstelle bei C einsetzt, erhält man ein Gleichungssystem, das sich nach c und d auflösen läßt. Die Krümmung der Fahrbahn 14 ist durchdie zweite Ableitung der Funktion gegeben, also durch 2c + 6dx. Im Wertebereich zwischen x = 0 und x = "Abstand des Objekts C" darf diese Krümmung nicht größer sein als der Grenzwert für die Krümmung der Fahrbahn. Da diese Bedingung im gezeigten Beispiel nicht erfüllt ist, läßt sich schließen, daß die Objekte B und C auf derselben Fahrbahnseite liegen. Da B bereits als ein Objekt auf der linken Fahrbahnseite klassifiziert wurde, hat auch das Objekt C dieselbe Klassifikation LR.
Fig. 5 zeigt hypothetische Fahrbahnverläufe 14, 14' für die Annahme, daß das Objekt D am linken Fahrbahnrand bzw. am rechten Fahrbahnrand liegt. Beide Fahrbahnverläufe sind aufgrund der bisher beschriebenen Kriterien möglich, so daß die Klassifikation des Objektes D zunächst unbestimmt bleibt.
Fig. 6 zeigt entsprechende Fahrbahnverläufe 14, 14' für das Objekt E. Beide hypothetischen Fahrbahnverläufe 14 und 14 würden hier jedoch mit dem Objekt A kollidieren. Die gleichen Überlegungen, die im Zusammenhang mit dem Objekt C erläutert wurden, führen hier nicht nur zu dem Schluß, daß das Objekt E auf der rechten Fahrbahnseite liegt, sondern auch zu dem Schluß, daß dieses Objekt kein Fahrbahnrandobjekt ist, sondern weiter vom tatsächlichen Fahrbahnrand abgelegen ist. Das Objekt E wird deshalb als ein Störobjekt qualifiziert, was durch das Symbol S angedeutet wird.
Fig. 7 zeigt die hypothetischen Fahrbahnverläufe 14, 14' für das Objekt F. Auch hier führen die bisherigen Plausibilitätsprüfungen nicht zu einem eindeutigen Ergebnis, so daß die Klassifikation unbestimmt bleibt.
Entsprechend würden die bisher erörterten Plausibilitätskriterien auch bei den Objekten G, H und I nicht zu einem eindeutigen Ergebnis führen. Sie erlauben jedoch immerhin eine Aussage über die Zuordnung zur linken oder rechten Fahbahnseite.
Fig. 8 zeigt hypothetische Fahrbahnverläufe 18, 18, hier nur durch kurze Fahrbahnstücke angedeutet, die zwischen den Objekten D und G hindurchführen. Die Überlegungen, die bereits mit Bezug auf das Objekt C erläutert wurden, führen hier zu dem Resultat, daß die Objekte D und G auf derselben Fahrbahnseite liegen. Die gleiche Feststellung kann analog auch für die Objekte G und I getroffen werden. Alle drei Objekte werden deshalb vorläufig in eine unbestimmte Klasse R1 eingeordnet.
Weiterhin zeigt Fig. 8 einen hypothetischen Fahrbahnverlauf 20, der zwischen den Objekten F und H hindurchführt. Auch hier führen die gleichen Überlegungen zu dem Ergebnis, daß diese beiden Objekte auf derselben Fahrbahnseite liegen. Sie werden in eine unbestimmte Klasse R2 eingeordnet. Nun ist aber weiterhin zu erkennen, daß die Objekte F und G annähernd denselben Abstand zum Fahrzeug 10 haben. Sie können folglich nicht auf demselben Fahrbahnrand liegen. Da das Objekt G rechts vom Objekt F liegt, läßt sich nun entscheiden, daß die Objekte D, G und I rechts von der Fahrbahn liegen (Kategorie RR), die Objekte F und H hingegen links von der Fahrbahn (Kategorie LR).
In Fig. 9 sind die entsprechenden Klassifikationen für die Objekte 6 bis I vollzogen. Wenn man annimmt, daß die Objekte D, G und I Fahrbahnrandziele sind, also wirklich auf dem rechten Fahrbahnrand liegen, so läßt sich für jedes dieser Objekte eine Parabel berechnen, die den betreffenden Fahrbahnrand beschreibt (jeweils mit dem Fahrzeug 10 als zweiter Stützstelle). Man erkennt, daß sich jeweils im wesentlichen dieselben Parabeln ergeben. Dasselbe gilt für die Objekte B, C, F und H. Weitere Überprüfungen der übrigen Objekte zeigen, daß man auch für die Objekte M und O jeweils annähernd eine der schon bekannten Parabeln enthält, nicht dagegen für die Objekte J und K. Deshalb ist es gerechtfertigt, die Objekte M und O als Fahrbahnrandziele zu klassifizieren (Kategorie RR bzw. LR), die Objekte K und N hingegen als Störobjekte (Kategorie S). Wenn man nun alle Störobjekte eliminiert, lassen sich anhand der verbliebenen Fahrbahnrandziele zwei Parabeln bestimmen, die jeweils die beste Annäherung für die Objekte am rechten bzw. linken Fahrbahnrand darstellen und deshalb mit hoher Wahrscheinlichkeit den tatsächlichen Verlauf der rechten und linken Fahrbahnränder repräsentieren. Es wurde somit die Aufgabe gelöst, allein durch Auswertung der Ortskoordinaten der Standziele eine plausible Kursprädiktion vorzunehmen.
In Fig. 10 ist der entsprechende Verlauf der echten Fahrbahn 22 eingezeichnet. Weiterhin sind hier die Positionen zweier vorausfahrender Fahrzeuge 24 und 26 eingezeichnet, die seitlich versetzt und auf verschiedenen Fahrspuren die Fahrbahn 22 befahren. Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens werden die Positionen dieser vorausfahrenden Fahrzeuge ebenfalls als Plausibilitätskriterien herangezogen. Zwar lassen die Positionen der Fahrzeuge 24 und 26 selbst den Fahrbahnverlauf nur ungenau erkennen, da jedoch das Fahrzeug 24 gerade die Objekte C und E passiert, läßt sich das Objekt C schon allein durch Vergleich mit der Position des Fahrzeugs 24 eindeutig als Objekt auf der linken Fahrbahnseite klassifizieren, und das Objekt E kann wegen des großen Abstands zuf Fahrzeug 24 als Störobjekt klassifiziert werden. Entsprechend lassen sich mit Hilfe des Fahrzeugs 26 die Objekte F und G eindeutig als Objekte auf der linken bzw. rechten Fahrbahnseite klassifizieren. Durch die Auswertung der Kriterien, die auf die Positionen von vorausfahrenden Fahrzeugen Bezug nehmen, läßt sich der Rechenaufwand beträchtlich reduzieren und entsprechend die Berechnung beschleunigen. Zugleich wird so die Zuverlässigkeit des Verfahrens deutlich erhöht.
Fig. 11 illustriert eine weitere Ausführungsform des Verfahrens, bei der hypothetische Fahrbahnrandkurven 28 statistisch ausgewertet werden. Die Fahrbahnrandkurven 28 sind wieder durch Parabeln der Form y = a + cx² gegeben. Zur Berechnung der Koeffizienten a und c werden hier jeweils die Positionen von zweien der Objekte A-O als Stützstellen verwendet. Grundsätzlich kann jedes der Objekte A-O mit jedem anderen dieser Objekte ein Paar bilden, das eine entsprechende Fahrbahnrandkurve 28 definiert. Bei n Objekten ist die Zahl der möglichen Fahrbahnrandkurven 28, von denen in Fig. 11 lediglich einige als Beispiel dargestellt sind, gegeben durch n(n - 1)/2. Paare von Objekten, die etwa den gleichen Abstand vom Fahrzeug 10 aufweisen, aber einen deutlichen Winkelabstand zueinander haben, können von vornherein unberücksichtigt bleiben, da die entsprechenden Parabeln keinen realistischen Verlauf des Fahrbahnrandes repräsentieren. Sofern, ähnlich wie in Fig. 10, auch die Positionen von vorausfahrenden Fahrzeugen ausgewertet werden, können auch solche Paare von Objekten unberücksichtigt bleiben, von denen bereits bekannt ist, daß sie auf verschiedenen Seiten der Fahrbahn liegen. Die Anzahl der als nicht völlig ausgeschlossen verbleibenden Fahrbahnrandkurven 28 ist im allgemeinen so hoch, daß eine statistische Auswertung möglich ist.
Da es sich in der Regel bei der Mehrzahl der erfaßten Objekte um echte Fahrbahnrandziele handeln wird, beispielsweise um Stützpfosten für Leitplanken, Leitpfosten, Verkehrsschilder und dergleichen, ergibt sich eine statistische Häufung der Fahrbahnrandkurven, die annähernd den linken und rechten Fahrbahnrändern entsprechen. Man kann so die echte Fahrbahnkrümmung ermitteln, indem man überprüft, bei welchem Wert die Krümmungen der Fahrbahnrandkurven 28 bzw. die zugehörigen Koeffizienten c ein Häufigkeitsmaximum aufweisen.
Zweckmäßigerweise wird dabei berücksichtigt, daß die Koordinaten der Objekte A bis O in der Praxis nur mit einer begrenzten Genauigkeit bekannt sind, wobei die Fehlergrenzen (insbesondere hinsichtlich der y-Koordinate) bei weiter entfernten Objekten in der Regel größer sein werden als bei näher am Fahrzeug 10 gelegten Objekten. Anhand der bekannten Fehlergrenzen für die Koordinaten der Objekte kann man daher auch für die Koeffizienten c (und auch für die Koeffizienten a) jeder der Fahrbahnrandkurven entsprechende Fehlergrenzen angeben. Für den tatsächlichen Wert des Koeffizienten c kann man dann eine Wahrscheinlichkeitsverteilung annehmen, beispielsweise eine Gauß-Verteilung, mit einer großen Streuung für große Fehlergrenzen und einer geringen Streuung bei engen Fehlergrenzen. Beispiele für solche Wahrscheinlichkeitsverteilungen sind in Fig. 12 in Histogrammform dargestellt. Auf der waagerechten Achse ist in Fig. 12 der Koeffizient c angegeben, auf der senkrechten Achse die Wahrscheinlichkeit p. Die relativ breite Wahrscheinlichkeitsverteilung 30 entspricht einer Fahrbahnrandkurve 28, für die die Krümmung bzw. der Koeffizient c nur relativ ungenau bestimmt werden konnte. Der tatsächlich gemessene Wert c1 entspricht dem Maximum der Wahrscheinlichkeitsverteilung. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung 32 entspricht dagegen einer Fahrbahnrandkurve 28, für die mit relativ hoher Genauigkeit der Wert c2 für die Krümmung c ermittelt wurde. Für jede der ausgewerteten Fahrbahnrandkurven 28 wird eine solche Wahrscheinlichkeitsverteilung in Histogrammform erstellt. Der mögliche Bereich der Koeffizienten c ist in diskrete Intervalle eingeteilt, und die entsprechenden Wahrscheinlichkeiten p werden als diskrete Werte, beispielsweise als ganze Zahlen angegeben. Diese Zahlen können so gewählt werden, daß die Flächen unter den Verteilungskurven für alle Fahrbahnrandkurven gleich sind. In diesem Fall werden alle Fahrbahnrandkurven gleich gewichtet, doch ist bei den weniger genau vermessenen Kurven die Streuung größer. Wahlweise ist es auch möglich, die genauer vermessenen Kurven stärker zu gewichten.
Fig. 13 zeigt ein Diagramm, das dadurch erhalten wurde, daß die Wahrscheinlichkeitsverteilungen für sämtliche Fahrbahnrandkurven 28 addiert wurden. Dieses Histogramm zeigt ein deutliches Maximum bei einem Wert c0, entsprechend der tatsächlichen Krümmung der Fahrbahn. Für die unechten Fahrbahnrandkurven 28, die durch "falsche" Kombinationen von Objekten gewonnen wurden, weisen die Koeffizienten c dagegen eine deutlich stärkere Streuung auf, so daß sie sich in dem Histogramm in Fig. 13 nur als Hintergrundrauschen bemerkbar machen.
Wenn die tatsächliche Fahrbahn eine relativ enge Kurve beschreibt und wenn verhältnismäßig viele echte Fahrbahnrandziele vorhanden sind, können in dem Histogramm auch zwei Teilmaxima aufgelöst werden, die den etwas unterschiedlichen Krümmungen des linken und des rechten Fahrbahnrandes entsprechen.
Schon anhand der aus dem Histogramm gemäß Fig. 13 ableitbaren Lage des Maximums oder des Flächenschwerpunkts bei c0 läßt sich eine Parabel y = cx² berechnen, die mit guter Näherung dem tatsächlichen Fahrbahnverlauf entspricht und durch die Mitte des Fahrzeugs 10 verläuft. Bei Verwendung des flächenschwerpunkts läßt sich die Genauigkeit noch dadurch steigern, daß die abseits des Maximums gelegenen Werte für c in dem Histogramm eliminiert werden. Weiterhin kann der Wertebereich für den Koeffizienten c auf die "plausiblen" Krümmungen eingegrenzt werden, also beispielsweise auf solche, die einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs von weniger als 3 m/s² entsprechen. Ebenso kann der Wertebereich sowie die Aufteilung des Wertebereiches in diskrete Werte für c geschwindigkeitsabhängig angepaßt werden, da bei einer kurvenreichen, mit niedriger Geschwindigkeit befahrenen Landstraße die Krümmungen über einen weiteren Bereich streuen werden als bei einer Autobahn.
Die statistische Auswertung, die oben für den Koeffizienten c beschrieben wurde, läßt sich entsprechend auch für den Koeffizienten a durchführen. Hier wird man zwei deutlich unterscheidbare Maxima finden, die die Lage des linken und rechten Fahrbahnrandes angeben. Anhand der so ermittelten Koeffizienten a und des aus Fig. 13 ermittelten Koeffizienten c0 lassen sich dann Parabeln der Form y = a + c₀.x² angeben, die den Verlauf des linken und des rechten Fahrbahnrandes beschreiben.
Wahlweise kann man jedoch aus dem Histogramm in Fig. 13 auch diejenigen Fahrbahnrandkurven herausgreifen, die zu dem Maximum in der Nähe von c₀ beitragen und dann nur für diese Fahrbahnrandkurven eine statistische Auswertung nach a vornehmen. Wenn das Histogramm, wie in Fig. 13, zwei unterscheidbare Peaks für den linken und den rechten Fahrbahnrand aufweist, kann man auch für die Parabel, die den linken Fahrbahnrand beschreiben soll, nur diejenigen Fahrbahnrandkurven 28 heranziehen, die innerhalb des betreffenden Peaks liegen - bei einer Rechtskurve sind dies die mit den größeren Krümmungen - und dann aus den Koeffizienten a für diese Fahrbahnrandkurven den Mittelwert bilden. Entsprechendes gilt für den rechten Fahrbahnrand. Auch der Wertebereich für die Koeffizienten a wird zweckmäßig auf plausible Fahrbahnbreiten eingegrenzt. Fahrbahnrandkurven, deren Koeffizient a außerhalb dieses Wertebereichs liegt, können dann vorab eliminiert werden.
Umgekehrt kann mach auch zunächst eine statistische Auswertung nach den Koeffizienten a vornehmen und dann für die Kurven, die zu den Maxima für a beitragen, das Häufigkeitsmaximum des Koeffizienten c suchen.
Im Prinzip läßt sich das Statistikverfahren auch auf Polynome höheren Grades verallgemeinern. Allerdings wird dann die Zahl der Stützstellen und damit die Zahl der möglichen Kombinationen von Stützstellen so groß, daß der Rechenaufwand sehr groß würde. Praktikabel ist es allerdings, zunächst durch statistische Auswertung der parabelförmigen Fahrbahnrandkurven 28 diejenigen Objekte zu bestimmen, die echte Fahrbahnrandziele sind, und dann die Fahrbahnrandziele auf dem rechten und linken Fahrbahnrand jeweils durch ein Polynom höherer Ordnung zu approximieren.

Claims

1. Verfahren zur Kursprädiktion bei Kraftfahrzeugen, die ein Ortungssystem für vor dem Fahrzeug (10) befindliche Objekte (A-O) aufweisen, bei dem anhand gemessener Abstands- und Winkeldaten für Standziele am Fahrbahnrand eine Funktion berechnet wird, die den Verlauf des Fahrbahnrandes beschreibt, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Standziele identifiziert und verfolgt werden, daß man für verschiedene Teilmengen der Menge der verfolgten Standziele, unter der Annahme, daß diese Standziele am Fahrbahnrand liegen, den Fahrbahnrandverlauf abschätzt und daß man anhand der Plausibilität der erhaltenen möglichen Fahrbahnrandverläufe (14, 14', 18, 18', 20; 28) zwischen Fahrbahnrandzielen (A, B, C, D, G, F, H, I, M, O) und Störobjekten (E, J, K, N) unterscheidet und den wahrscheinlichsten Fahrbahnrandverlauf anhand der Fahrbahnrandziele bestimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungsdaten von vorausfahrenden Fahrzeugen (24, 26) als Plausibilitätskriterium für die Zuordnung von Standzielen zur linken oder rechten Fahrbahnseite und/oder für die Identifizierung von Störobjekten herangezogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die möglichen Fahrbahnrandverläufe und der wahrscheinlichste Fahrbahnrandverlauf durch Polynome der Form y = a + cx² + . . . beschrieben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützstelle für die Berechnung des Polynoms jeweils die Koordinaten mindestens eines Standziels benutzt werden und daß für das absolute Glied a des Polynoms ein angenommener oder bekannter Wert für den Abstand des Fahrbahnrandes in Höhe des Fahrzeugs (10) eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Plausibilitätskriterium darin besteht, daß die Krümmung des Fahrbahnrandes Meiner als ein vorgegebener, vorzugsweise geschwindigkeitsabhängiger Wert ist.

6. Verfahren nach einem vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Plausibilitätskriterium darin besteht, daß die Änderungsrate der Fahrbahnkrümmung pro Längeneinheit längs der Fahrbahn kleiner als ein vorgegebener, vorzugsweise geschwindigkeitsabhängiger Wert ist.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Standzielen auf der linken Fahrbahnseite und solchen auf der rechten Fahrbahnseite unterschieden wird, und daß ein Plausibilitätskriterium dafür, daß zwei Standziele auf derselben Fahrbahnseite liegen, darin besteht, daß ein hypothetischer Fahrbahnverlauf (14, 18, 18', 20) mit einer vorgegebenen Fahrbahnbreite, der zwischen den beiden Standzielen hindurchführt, eine maximale Krümmung hat, die größer als ein vorgegebener, vorzugsweise geschwindigkeitsabhängiger Wert ist.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Plausibilitätskriterium für Störobjekte darin besteht, daß der Abstand eines Standzieles von einem Fahrbahnrandverlauf, der mehrere bereits erkannte Fahrbahnrandziele approximiert, größer als ein vorgegebener Wert ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Vielzahl der Teilmengen erhaltenen möglichen Fahrbahnrandverläufe statistisch ausgewertet werden, wobei ein Plausibilitätskriterium darin besteht, daß mindestens ein Parameter (c) der Funktionen, die diese Fahrbahnrandverläufe beschreiben, ein signifikantes Häufigkeitsmaximum bei dem Wert aufweist, der dem echten Fahrbahnrandverlauf entspricht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Menge der Standziele gebildeten Teilmengen, die zur Abschätzung möglicher Fahrbahnrandverläufe herangezogen werden, jeweils mindestens zwei Standziele umfassen.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrbahnrandverläufe durch Polynome zweiten Grades beschrieben werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter, der auf ein statistisches Häufigkeitsmaximum untersucht wird, der Koeffizient (c) des quadratischen Terms des Polynoms ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die statistische Auswertung der möglichen Fahrbahnrandverläufe unter Berücksichtigung der jeweiligen Meßgenauigkeit erfolgt.

14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Fahrbahnrandverlaufes auch Standziele herangezogen werden, die den Erfassungsbereich des Ortungssystems bereits verlassen haben und deren Positionen anhand der bekannten Fahrzeugbewegung berechnet werden.

15. Vorrichtung zur Kursprädiktion in Kraftfahrzeugen, mit einem Ortungssystem für vor dem Fahrzeug (10) befindliche Objekte (A-O) und einem Datenverarbeitungssystem zur Berechnung des Verlaufes des Fahrbahnrandes, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbeitungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.