DE10223679A1

DE10223679A1 - Verfahren zur Verifikation der Fahrbahnkrümmung und Fahrerassistenzsystem zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10223679A1
Application number: DE10223679A
Authority: DE
Inventors: Goetz Braeuchle; Martin Heinebrodt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2003-12-11

Abstract

Verfahren zur Verifikation der anhand von Infrastrukturdaten berechneten Fahrbahnkrümmung (kappa) in einem Fahrerassistenzsystem für Fahrzeuge (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Giergeschwindigkeit (omega) des Fahrzeugs (12) auf unabhängige Weise bestimmt und auf Konsistenz mit einer aus der Fahrbahnkrümmung (kappa) und der Fahrgeschwindigkeit (V) berechneten Giergeschwindigkeit geprüft wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verifikation der anhand von Infrastrukturdaten berechneten Fahrbahnkrümmung in einem Fahrerassistenzsystem für Fahrzeuge.

STAND DER TECHNIK

Kraftfahrzeuge werden häufig mit einem Fahrerassistenzsystem ausgerüstet, das den Fahrer bei der Fahrzeugführung unterstützt und ihm die Ausführung bestimmter Fahrmanöver erleichtert. Ein Beispiel für eine Funktion eines solchen Fahrerssistenzsystems ist die radargestützte Abstands- und Geschwindigkeitsregelung (ACC; Adaptive Cruise Control), bei der der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug mit Hilfe eines Radarsensors gemessen wird und die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs automatisch so geregelt wird, daß ein geeigneter Sicherheitsabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug eingehalten wird. Für die Durchführung dieser Funktion muß das Fahrerassistenzsystem in der Lage sein, zwischen vorausfahrenden Fahrzeugen auf der eigenen Spur und Fahrzeugen auf Nebenspuren zu unterscheiden. Dazu werden Informationen über den Fahrbahnverlauf und damit über die Fahrbahnkrümmung benötigt.
Ein weiteres Beispiel für eine Funktion eines Fahrerassistenzsystems ist die Spurführungsunterstützung (LKS; Lane Keeping Support) bei der das Fahrzeug durch Eingriff in die Lenkung automatisch auf der jeweils befahrenen Fahrspur gehalten wird oder zumindest eine Spurverlassenswarnung an den Fahrer ausgegeben wird, wenn das Fahrzeug die aktuelle Spur zu verlassen droht. Auch für diese Funktion werden Informationen über die Fahrbahnkrümmung benötigt.
Die Fahrbahnkrümmung kann aus Infrastrukturdaten abgeleitet werden, die die aktuelle Umgebung des Fahrzeugs kennzeichnen. Diese Infrastrukturdaten können entweder mit einer geeigneten Sensorik erfaßt oder aber elektronisch gespeichert und dann zu der mit einem Positioniersystem (z. B. GPS) bestimmten Fahrzeugposition in Beziehung gesetzt werden. Für die sensorische Erfassung des Fahrbahnverlaufs und der Fahrbahnkrümmung erscheint eine Videosensorik als besonders geeignet, weil die bestehenden Fahrbahnmarkierungen ohnehin im Hinblick auf visuelle Wahrnehmbarkeit durch einen menschlichen Fahrer optimiert sind.
Es sind Verfahren zur elektronischen Bildverarbeitung bekannt, die es ermöglichen, in den mit einer Videokamera monokular aufgenommenen Bildern oder in den mit zwei Kameras aufgenommenen Stereobildern automatisch Fahrbahnmarkierungen, Objekte am Fahrbahnrand wie Leitplanken oder dergleichen oder sonstige für den Fahrbahnverlauf charakteristische Merkmale zu identifizieren und aus den Positionsdaten dieser Objekte einen Satz von Parametern zu berechnen, der den Fahrbahnverlauf beschreibt. Diese Parameter enthalten dann explizit oder implizit auch die Fahrbahnkrümmung κ, ausgedrückt als Kehrwert des Krümmungsradius R der Fahrbahn. Der auf diese Weise bestimmte Fahrbahnverlauf kann jedoch durch systematische Fehler verfälscht sein. Wenn beispielsweise bei einem Stereokamerasystem die beiden Kameras nicht korrekt justiert sind, erhält man bei der Messung der Parallaxe einen falschen Objektabstand und damit auch eine falsche Fahrbahnkrümmung.

AUFGABE, LÖSUNG UND VORTEILE DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das eine automatische Erkennung von systematischen Fehlern in der Fahrzeugsensorik ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Verifikation der anhand von Infrastrukturdaten berechneten Fahrbahnkrümmung, bei dem die Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs unabhängig von der Fahrbahnkrümmung bestimmt und auf Konsistenz mit der Fahrbahnkrümmung und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs geprüft wird.
Da die Fahrbahnkrümmung ein maßgeblicher Parameter zur Beschreibung des Fahrbahnverlaufs ist, erscheint die Verifikation der Fahrbahnkrümmung als ein wirksames Hilfsmittel zur Erkennung von systematischen Fehlern in dem Gesamtsystem, das zur Bestimmung des Fahrbahnverlaufs dient. Diese Verifikation beruht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf der Überlegung, daß sich bei bekannter Fahrbahnkrümmung und bei bekannter Geschwindigkeit des Fahrzeugs berechnen läßt, welche Giergeschwindigkeit das Fahrzeug haben muß, wenn es den gekrümmten Fahrbahnabschnitt mit der gegebenen Geschwindigkeit durchfährt. Die Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs läßt sich jedoch auch unabhängig davon auf relativ einfache Weise bestimmen, beispielsweise anhand des Lenkeinschlags der Fahrzeugräder, anhand der mit einem Beschleunigungssensor gemessenen Querbeschleunigung oder vorzugsweise direkt mit Hilfe eines Giergeschwindigkeitssensors, der heute ein Standardbestandteil üblicher elektronischer Stabilitätssysteme (ESP) für Kraftfahrzeuge ist. Indem die anhand der Fahrbahnkrümmung berechnete Giergeschwindigkeit mit der unabhängig davon gemessenen Giergeschwindigkeit auf Konsistenz geprüft wird, lassen sich dann systematische Fehler erkennen und ggf. korrigieren.
Die unabhängige Bestimmung der Giergeschwindigkeit kann jedoch nicht nur durch Messung, sondern auch auf andere Weise erfolgen. Wenn beispielsweise zusätzlich zu der Videosensorik ein Navigationssystem vorhanden ist, so lassen sich die Giergeschwindigkeiten bzw. die durch Integration der Giergeschwindigkeit erhaltenen Richtungsänderungen auch mit Hilfe des Navigationssystems bestimmen und mit den durch den Sensorik erfaßten Fahrbahnkrümmungen vergleichen.
Wenn eine Inkonsistenz zwischen zwei unabhängig voneinander bestimmten Giergeschwindigkeiten festgestellt wird, so führt dies zur Ausgabe eines Fehlersignals. Unter der Annahme, daß die direkte Messung der Giergeschwindigkeit sehr zuverlässig ist, kann dieses Fehlersignal dazu benutzt werden, das Fahrerassistenzsystem abzuschalten, da die Inkonsistenz dann aller Wahrscheinlichkeit nach auf einen systematischen Fehler in der Sensorik zurückzuführen ist, der Fehlfunktionen des Fahrerassistenzsystems verursachen würde. Wenn jedoch andererseits die Bestimmung der Fahrbahnkrümmung mit Hilfe der Sensorik sehr zuverlässig ist, kann das Verfahren auch dazu benutzt werden, einen Fehler bei der Messung der Giergeschwindigkeit zu erkennen. Auf diese Weise wird eine Funktionsprüfung des elektronischen Stabilitätssystems des Fahrzeugs ermöglicht. Falls die Giergeschwindigkeit auf drei voneinander unabhängige Weisen bestimmt werden kann, beispielsweise mit Hilfe der Sensorik, durch direkte Messung und anhand der gespeicherten Infrastrukturdaten, so kann durch "Abstimmung" entschieden werden, welches der beteiligten Systeme fehlerhaft ist.
Ein Fahrerassistenzsystem, das zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist, bildet den Gegenstand des Patentanspruchs 7.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorzugsweise wird ein Fehlersignal erzeugt, wenn der Vergleich der berechneten Giergeschwindigkeit mit der auf unabhängige Weise bestimmten Giergeschwindigkeit ergibt, daß ein vorgegebenes Konsistenzkriterium verletzt ist. Sofern die unabhängige Bestimmung der Giergeschwindigkeit durch Messungen mit hoher Zeitauflösung erfolgt, trägt das Konsistenzkriterium vorzugsweise dem Umstand Rechnung, daß die anhand der Fahrbahnkrümmung berechnete Giergeschwindigkeit vorübergehend von der gemessenen Giergeschwindigkeit abweichen kann, weil die Fahrzeugachse nicht immer genau mit der Tangente an die Fahrbahn zusammenfallen muß. Der sogenannte Bahndifferenzwinkel Δθ, das ist der Winkel zwischen der Fahrzeugachse und der Tangente an die Fahrbahn, muß jedoch auf längere Sicht um den Wert 0 pendeln, weil andernfalls das Fahrzeug die Spur und schließlich sogar die Fahrbahn verlassen würde. folglich muß auch die zeitliche Ableitung des Bahndifferenzwinkels um den Wert 0 oszillieren. Das Konsistenzkriterium läßt deshalb vorzugsweise innerhalb gewisser Toleranzgrenzen eine Abweichung zwischen der gemessenen Giergeschwindigkeit und der berechneten Giergeschwindigkeit zu und schließt vorzugsweise eine zeitliche Mittelung der gemessenen Giergeschwindigkeit oder der Differenz zwischen gemessener und berechneter Giergeschwindigkeit ein.
Bei fehlerfreier Funktion aller Systeme sollte die Differenz zwischen der anhand der Fahrbahnkrümmung berechneten Giergeschwindigkeit und der gemessenen Giergeschwindigkeit mit der zeitlichen Ableitung des Bahndifferenzwinkels Δθ übereinstimmen. Sofern die Sensorik, z. B. ein Bildverarbeitungssystem, in der Lage ist, den Bahndifferenzwinkel Δθ direkt zu messen, kann das Konsistenzkriterium daher auch einen direkten Vergleich zwischen den Änderungen des Bahndifferenzwinkels Δθ und der Abweichung zwischen berechneter und gemessener Giergeschwindigkeit einschließen.
Das bei Verletzung des Konsistenzkriteriums erzeugte Fehlersignal kann dazu benutzt werden, sämtliche Funktionen des Fahrerassistenzsystems zu deaktivieren, die von einer genauen Bestimmung des Fahrbahnverlaufs abhängig sind.
Gemäß einer Weiterbildung ist es jedoch auch möglich, die Krümmungsmessung durch dynamische Anpassung der Kamerakalibrierung oder der Kamerajustierung so zu korrigieren, daß das Konsistenzkriterium wieder erfüllt wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Skizze eines Fahrzeugs auf einem gekrümmten Abschnitt einer Fahrbahn;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Teilsystems in einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem;
Fig. 3A und 3B Zeitdiagramme zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
Fig. 4 einen Kartenausschnitt eines Navigationssystems zur Erläuterung einer abgewandelten Ausführungsform des Verfahrens.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt einer gekrümmten Fahrbahn mit Krümmungsmittelpunkt M und Krümmungsradius R. Die Fahrbahn 10 wird von einem Fahrzeug 12 befahren, das mit einem Fahrerassistenzsystem ausgestattet ist. Aus gründen der Deutlichkeit der Darstellung ist die Fahrbahnkrümmung im Verhältnis zu den Abmessungen des Fahrzeugs 12 übertrieben groß.
Zu den Funktionen des Fahrerassistenzsystems gehört u. a. die Funktion eines Spurführungsassistenten, der den Fahrer des Fahrzeugs 12 dabei unterstützt, das Fahrzeug auf der aktuell befahrenen Fahrspur der Fahrbahn 10 zu halten.
Da für die korrekte Ausführung dieser Funktion der Verlauf der Fahrbahn 10 bekannt sein muß, umfaßt das Fahrerassistenzsystem eine Sensorik zur Erfassung der Fahrzeugumgebung und insbesondere des Fahrbahnverlaufes. Im gezeigten Beispiel wird diese Sensorik durch zwei Videokameras 14 und ein zugehöriges Stereobildverarbeitungssystem gebildet. Das Bildverarbeitungssystem erkennt den Fahrbahnrand 16 sowie Fahrspurmarkierungen 18 und berechnet anhand der Ortsdaten diese Objekte einen Satz von Parametern, die den Verlauf der Fahrbahn 10 mathematisch beschreiben. Ein wichtiger Parameter in diesem Parametersatz ist die Fahrbahnkrümmung κ = l/R. Weiterhin berechnet das Bildverarbeitungssystem die Querposition des Fahrzeugs 12 relativ zu den Grenzen der befahrenen Fahrspur, im gezeigten Beispiel also relativ zum Fahrbahnrand 16 und zu den Spurmarkierungen 18. Anhand dieser Daten ist der Spurführungsassistent dann in der Lage, das Fahrzeug automatisch in der Spur zu halten.
Eine weitere Funktion des Fahrerassistenzsystems ist im gezeigten Beispiel die radargestützte Abstandsregelung, die auch als adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC) bezeichnet wird. Für diese Funktion ist als weitere sensorische Komponente ein Radarsensor 20 vorgesehen, mit dem die Abstände und Relativgeschwindigkeiten vorausfahrender Fahrzeuge gemessen werden. Bei Annäherung an ein vorausfahrendes Fahrzeug greift das ACC-System so in das Antriebs- und/oder Bremssystem des Fahrzeugs ein, daß die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 auf die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs reduziert und der Abstand auf einen geeigneten Sicherheitsabstand eingeregelt wird.
Wenn sich in dem in Fig. 1 illustrierten Fall ein vorausfahrendes Fahrzeug (nicht gezeigt) auf der rechten Nebenspur befände, so würde dieses Fahrzeug vom Radarsensor 20 geortet werden, und ohne Berücksichtigung des Fahrbahnverlaufes würde dieses Ortungssignal fälschlich so interpretiert, als befände sich das vorausfahrende Fahrzeug auf der eigenen Fahrspur. Das ACC-System würde deshalb unnötigerweise ein Verzögerungsmanöver einleiten, das den Fahrer des Fahrzeugs 12 irritieren und eventuell sogar den Nachfolger gefährden könnte. Aus diesem Grund ist das ACC-System in bekannter Weise so ausgebildet, daß es unter Berücksichtigung des Fahrbahnverlaufes entscheidet, ob sich das geortete Fahrzeug auf der eigenen Fahrspur oder einer Nebenspur befindet. Die benötigte Information über den Fahrbahnverlauf wird im gezeigten Beispiel von der ohnehin vorhandenen Sensorik geliefert, die durch die beiden Videokameras 14 gebildet wird.
Sowohl bei dem Fahrspurassistenten als auch bei der ACG-Funktion kann es jedoch zu Funktionsstörungen kommen, falls die Sensorik einen systematischen Fehler aufweist, der beispielsweise durch eine Fehljustierung einer der Videokameras 14 verursacht werden könnte. In einem solchen Fall liefert die Sensorik insbesondere auch einen falschen Wert für die Fahrbahnkrümmung κ.
Das Fahrzeug 12 weist einen Giergeschwindigkeitssensor 22 auf, mit dem die Giergeschwindigkeit ω, d. h., die Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs um eine vertikale Achse (senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 1) gemessen wird. Ein solcher Giergeschwindigkeitssensor ist typischerweise Bestandteil eines elektronischen Stabilitätssystems (ESP), das heute vielfach in Fahrzeugen zur elektronischen Stabilisierung der Fahrdynamik eingesetzt wird.
Zwischen der vom Giergeschwindigkeitssensor 22 gemessenen Giergeschwindigkeit ω einerseits und der Fahrbahnkrümmung κ und der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 12 andererseits besteht im Idealfall die Beziehung ω = κV. Anhand dieser Beziehung ist es möglich, die mit Hilfe der Sensorik bestimmte Fahrbahnkrümmung κ auf Konsistenz mit der gemessenen Giergeschwindigkeit ω zu prüfen, so daß systematische Fehler in der Sensorik, die zu einer Fehlbestimmung der Fahrbahnkrümmung κ führen würden, unverzüglich bei laufendem Betrieb des Systems festgestellt werden können.
Die oben genannte Beziehung ω = κV beruht allerdings auf der Idealisierung, daß die Gierbewegung des Fahrzeugs 12 exakt der Richtungsänderung der Fahrbahn 10 folgt. Diese Bedingung muß in der Praxis jedoch nicht in jedem Augenblick exakt erfüllt sein. Vielmehr kann die Längsachse L des Fahrzeugs vorübergehend um den Bahndifferenzwinkel Δθ von der Richtung der Tangente T an die Fahrbahn 10 (am Ort der Fahrzeugmitte) abweichen, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Unter Berücksichtigung dieses Bahndifferenzwinkels gilt die Beziehung ω - κV = d(Δθ)/dt.
Der Bahndifferenzwinkel Δθ kann sowohl positive als auch negative Werte annehmen (z. B. positive Werte bei einer Abweichung nach rechts, wie in Fig. 1). Er kann jedoch nicht über einen längeren Zeitraum hinweg ständig größer als 0 und ebensowenig über einen längeren Zeitraum hinweg ständig kleiner als 0 sein, weil sonst das Fahrzeug irgendwann die Fahrbahn 10 verlassen würde.
Der Bahndifferenzwinkel Δθ muß deshalb um den Wert 0 pendeln. Daraus folgt, daß auch die zeitliche Ableitung d(Δθ)/dt = ω - κV um den Wert 0 pendeln muß. Der zeitliche Mittelwert <ω - κV> konvergiert daher mit zunehmender Integrationszeit gegen 0. Diese Konvergenz oder, anders ausgedrückt, die Beschränktheit des Zeitintegrals von ω - κV, stellt daher ein geeignetes Kriterium für die Entscheidung dar, ob die mit Hilfe der Sensorik bestimmte Fahrbahnkrümmung κ und die gemessene Giergeschwindigkeit ω konsistent sind.
Fig. 2 illustriert eine mögliche Implementierung dieser Konsistenzprüfung in einem Fahrerassistenzsystem. Die beiden Videokameras 14 sind hier mit einem Bildverarbeitungssystem 24 verbunden, das anhand der Bilddaten u. a. die Fahrbahnkrümmung κ berechnet und ein diese Fahrbahnkrümmung angebendes Signal an ein Multiplikationsglied 26 übermittelt. Das Multiplikationsglied 26 erhält außerdem von einem üblichen Fahrgeschwindigkeitssensor ein Signal, das die Fahrgeschwindigkeit V repräsentiert, und übermittelt das Produkt κV an ein Substraktionsglied 28. Die vom Giergeschwindigkeitssensor 22 ermittelte Giergeschwindigkeit ω wird ebenfalls an das Substraktionsglied 28 übermittelt. Die Übermittlung der verschiedenen Größen κ, V und ω an das Multiplikationsglied 26 bzw. das Substraktionsglied 28 erfolgt vorzugsweise in digitaler Form über einen geeigneten Datenbus, z. B. einen CAN-Bus. Die Differenz ω - κV wird vom Substraktionsglied 28 an ein Integrationsglied 30 übermittelt, das einen zeitlichen Mittelwert <ω - κV> berechnet, der dann in einem Vergleicher 32 mit einem geeignet gewählten Schwellenwert verglichen wird. Wenn der Mittelwert <ω = κV> den Schwellenwert überschreitet, so wird von dem Vergleicher 32 ein Fehlersignal F ausgegeben, das auf einen systematischen Fehler in der Sensorik hinweist.
Die Funktionen des Multiplikationsgliedes 26, des Substraktionsgliedes 28, des Integrationsgliedes 30 und des Vergleichers 32 können in einem Digitalrechner implementiert sein, beispielsweise in einen Mikrocontroller des Fahrerassistenzsystems. Die Größen κV und ω werden dann in regelmäßigen Intervallen erfaßt und verarbeitet, und das Integrationsglied 30 führt eine Summation an den nacheinander zu verschiedenen Zeiten erfaßten Größen aus. Das Integrationsglied kann mit einer festen Integrationszeit arbeiten und jeweils nach Ablauf der Integrationszeit zurückgesetzt werden. Bevorzugt ist das Integrationsglied 30 jedoch so ausgebildet, daß es den zeitlichen Mittelwert <ω - κV> in der Form eines gleitenden Mittelwertes bildet, der jeweils eine geeignet normierte (und ggf. gewichtete) Summe aus den letzten n Meßwerten repräsentiert.
In Fig. 3A und 3B ist ein Beispiel für die Funktionsweise der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung in Form eines Zeitdiagramms illustriert. Fig. 3A zeigt den unregelmäßig oszillierenden Verlauf der Differenzgröße ω - κV, die dem Integrationsglied 30 zugeführt wird. Fig. 3B zeigt den vom Integrationsglied 30 berechneten gleitenden Mittelwert <ω - κV>. Dieser gleitende Mittelwert wird im Vergleicher 32 mit positiven und negativen Schwellenwertes +S und -S verglichen (äquivalent dazu ist ein Vergleich des Absolutbetrages des Mittelwertes mit dem positiven Schwellenwert + S).
Während des Zeitintervalls T1 in Fig. 3A oszilliert die Differenz ω - κV um den Wert 0, wie es für eine intakte Sensorik zu erwarten ist. Auch der gleitende Mittelwert in Fig. 3B bleibt in der Nähe des Wertes 0 und damit innerhalb des durch die Schwellenwerte +S und -S definierten Toleranzbereiches.
In dem Zeitintervall T2 in Fig. 3A unterschreitet die Differenz ω - κV zwar noch gelegentlich den Wert 0, doch haben die positiven Ausschläge hier ein Übergewicht. Dementsprechend erkennt man einen Anstieg des gleitenden Mittelwertes <ω - κV> in Fig. 3B. Wenn die Meßergebnisse korrekt wären, würde dieser Anstieg des gleitenden Mittelwertes bedeuten, daß der Bahndifferenzwinkel Δθ im zeitlichen Mittel zunimmt. In der Realität kann eine fortgesetzte Zunahme des Bahndifferenzwinkels jedoch nur bis zu einem plausiblen Grenzwert stattfinden, weil spätestens bei einer Zunahme um 180° das Fahrzeug 12 zu irgendeinem Zeitpunkt quer zur Fahrbahn stehen müßte.
Ein genaueres Kriterium für diese Plausibilitätsgrenze liefert die Überlegung, daß der Sinus des Bahndifferenzwinkels Δθ multipliziert mit der Fahrgeschwindigkeit V die Quergeschwindigkeit Vy des Fahrzeugs 12 angibt, also die Geschwindigkeitskomponente rechtwinklig zur Tangente T an die Fahrbahn 10. Das Zeitintegral dieser Quergeschwindigkeit Vy kann plausiblerweise nicht größer werden als die Breite der Fahrbahn 10.
Anhand dieser Überlegungen werden die Schwellenwerte +S und -S in Fig. 3B - ggf. geschwindigkeitsabhängig - geeignet gewählt. Wenn der gleitende Mittelwert den Toleranzbereich verläßt, im gezeigten Beispiel gegen Ende des Zeitintervalls T2, so wird das Fehlersignal F ausgegeben.
In Fig. 3A ist außerdem eine vereinfachte Verfahrensvariante angedeutet, bei der auf eine zeitliche Mittelwertbildung verzichtet wird. Die Differenz ω - κV wird hier mittelbar mit positiven und negativen Schwellenwerten +s und -s verglichen. Diese Schwellenwerte sind so gewählt, daß es unplausibel wäre, wenn das Differenzsignal während eines Zeitintervalls bestimmter Länge, beispielsweise während des Zeitintervalls T3 in Fig. 3A, ununterbrochen oberhalb des oberen Schwellenwertes bzw. unterhalb des unteren Schwellenwertes bliebe.
Durch eine differenziertere Signalauswertung ist es auch möglich, die Art des systematischen Fehlers näher zu bestimmen und ggf. zu korrigieren. Wenn beispielsweise eine Fehljustierung einer der beiden Videokameras 14 in Fig. 1 dazu führt, daß die optischen Achsen dieser Kameras nicht mehr parallel sind, so führt dies zu einem systematischen Fehler bei der Bestimmung der Krümmung κ. Wenn die optischen Achsen in Fahrtrichtung des Fahrzeugs divergieren, werden die für die Fahrbahnmarkierungen 18 gemessenen Entfernungen unterschätzt, und demgemäß wird die Fahrbahnkrümmung κ überschätzt. In einer langgezogenen Linkskurve (ω < 0 und κ < 0) wird dann der zeitliche Mittelwert <ω - κV> positiv, und in einer langgezogenen Rechtskurve (ω > 0 und κ > 0) wird der zeitliche Mittelwert negativ. Wenn die optischen Achsen der Kameras konvergieren, ist es gerade umgekehrt.
Bei einer Verfahrensvariante, die sich als Alternative oder ggf. auch in Kombination mit dem oben beschriebenen Verfahren einsetzen läßt, wird die Giergeschwindigkeit ω nicht mit Hilfe eines Giergeschwindigkeitssensors bestimmt, sondern mit Hilfe eines fahrzeugeigenen Navigationssystems, das beispielsweise auf dem Global Positioning System (GPS) basiert. Ein solches Navigationssystem liefert typischerweise auch den Richtungswinkel φ, der die Orientierung des Fahrzeugs in einem globalen Koordinatensystem angibt. Die Giergeschwindigkeit ω kann dann unmittelbar als zeitliche Ableitung des Richtungswinkels φ berechnet und dann mit κV verglichen werden.
Sofern die Messung des Richtungswinkels φ im Navigationssystem nicht seinerseits auf dem vom Giergeschwindigkeitssensor 22 gelieferten Signal beruht, verfügt man insgesamt über drei unabhängige Hilfsmittel zur Bestimmung der Giergeschwindigkeit, nämlich den Giergeschwindigkeitssensor 22, die Kamerasensorik und das Navigationssystem. Wenn dann beispielsweise κV im zeitlichen Mittel mit dφ/dt übereinstimmt aber nicht mit der vom Giergeschwindigkeitssensor 22 gemessenen Giergeschwindigkeit ω, so läßt dies darauf schließen, daß nicht die Sensorik des Fahrerassistenzsystems, sondern vielmehr der Giergeschwindigkeitssensor 22 defekt ist.
Fig. 4 zeigt einen Kartenausschnitt, wie er üblicherweise im Display eines Fahrzeugnavigationssystems dargestellt wird. Das in durchgezogenen Linien eingezeichnete Dreieck 34 gibt die Position und die Richtung des Fahrzeugs 12 auf einer Straße 36 zum aktuellen Zeitpunkt an. Das gestrichelt eingezeichnete Dreieck 38 gibt die Position und Richtung des Fahrzeugs zu einem früheren Zeitpunkt an, nämlich zu einem Zeitpunkt, der um ein Intervall T vor dem aktuellen Zeitpunkt liegt. Zwischen der aktuellen und der früheren Position hat die Straße 36 eine Richtungsänderung um den Winkel Δφ erfahren. Die mittlere Winkelgeschwindigkeit <w> ist dann gegeben durch Δφ/T. Um die Fahrbahnkrümmung κ auf Konsistenz zu prüfen, integriert man zweckmäßigerweise κV über das Zeitintervall T und vergleicht dann das Ergebnis mit Δφ.

Claims

1. Verfahren zur Verifikation der anhand von Infrastrukturdaten berechneten Fahrbahnkrümmung κ in einem Fahrerassistenzsystem für Fahrzeuge (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Giergeschwindigkeit ω des Fahrzeugs (12) unabhängig von der Fahrbahnkrümmung bestimmt und auf Konsistenz mit der Fahrbahnkrümmung κ und der Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs geprüft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrastrukturdaten mit Hilfe einer das Umfeld des Fahrzeugs (12) einschließlich der Fahrbahn- oder Fahrspurbegrenzungen (16, 18) erfassenden Sensorik (14) erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängige Bestimmung der Giergeschwindigkeit ω in einer sensorischen Messung der Giergeschwindigkeit besteht.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fehlersignal (F) erzeugt wird, wenn die Giergeschwindigkeit ω, die Fahrbahnkrümmung κ und die Fahrgeschwindigkeit V ein vorgegebenes Konsistenzkriterium verletzen, das statistische Schwankungen des Bahndifferenzwinkels (Δθ) toleriert.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfung des Konsistenzkriteriums den Vergleich der Differenz zwischen der Giergeschwindigkeit ω und dem Produkt aus Fahrbahnkrümmung κ und Fahrgeschwindigkeit V mit einem vorgegebenen Schwellenwert (±S; ±s) einschließt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfung des Konsistenzkriteriums eine zeitliche Mittelung der Giergeschwindigkeit ω und/oder des Produkts κV und/oder der Differenz dieser beiden Größen einschließt.

7. Fahrerassistenzsystem mit einer Berechnungseinrichtung (24) zur Berechnung einer Fahrbahnkrümmung (κ) anhand von Infrastrukturdaten, gekennzeichnet durch eine Prüfeinrichtung (26, 28, 30, 32) zur Prüfung des Produkts aus Fahrbahnkrümmung (κ) und Fahrgeschwindigkeit (V) auf Konsistenz mit einer unabhängig von der Berechnungseinrichtung (24) bestimmten Giergeschwindigkeit (ω) des Fahrzeugs.

8. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ihm ein Giergeschwindigkeitssensor (22) zur direkten Messung der Giergeschwindigkeit (ω) zugeordnet ist.

9. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung (24) ein Bildverarbeitungssystem zur Verarbeitung der Bildinformation mindestens einer Videokamera (14) ist.