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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur funkbasierten Gefahrenwarnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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In
EP 927 983 A2 wird eine Vorrichtung zur funkbasierten
Gefahrenwarnung beschrieben, wobei Fahrzeuge zum Austausch von Daten
zur Gefahrenwarnung mit jeweils einer Datensendeeinrichtung und
Datenempfangseinrichtung ausgestattet sind. Nach Aktivierung der
Datensendeeinrichtung werden die Daten zur Gefahrenwarnung an andere
Kraftfahrzeuge gesendet, wobei die gesendeten Daten Informationen
zur Position, die Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung des sendenden
Fahrzeuges umfassen. Im empfangenden Fahrzeug werden die empfangenen
Daten dahingehend ausgewertet, ob eine Gefahr vor dem Fahrzeug liegt
oder nicht. Wird eine Gefahr festgestellt, so wird dies dem Fahrer
durch Warnsignale mitgeteilt
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In
FR
2 793 056 wird eine Vorrichtung zur Gefahrenwarnung beschrieben,
bei der der Typ der Gefahr im Fahrzeug angezeigt wird. Im empfangenden
Fahrzeug wird ermittelt, ob es notwendig ist, die Warnung an weitere
Fahrzeuge auszusenden.
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In der WO 01/61668 A1 wird eine Vorrichtung zur
Gefahrenwarnung beschrieben, bei der im sendenden Fahrzeug eine
Warnzone erzeugt und zusammen mit der Gefahrenwarnung ausgesendet wird.
Im sendenden Fahrzeug wird die Position des Fahrzeuges und der Straßentyp,
auf dem sich das Fahrzeug befindet unter Verwendung eines Navigationssystems
ermittelt. In die Berech nung der Warnzone im sendenden Fahrzeug
fließt
die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Geschwindigkeit des sendenden
Fahrzeuges und der typischen oder maximalen Geschwindigkeit anderer
Fahrzeuge auf dem gegebenen Straßentyp mit ein. Die Auswertung der
empfangenen Gefahrenwarnung im empfangenden Fahrzeug erfolgt unter
Verwendung eines Navigationssystems, indem überprüft wird, ob sich das empfangende
Fahrzeug in der Warnzone befindet und ob die Gefahrenwarnung sich
auf einen potentiell vor dem empfangenden Fahrzeug liegenden Streckenabschnitt
bezieht.
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Aus dem Dokument "WARN – ein neues funkbasiertes Gefahrenwarnsystem
im Kfz für
mehr Sicherheit im Straßenverkehr", Brenzel, C., Hickel, F.,
Paßmann,
C., VDI Berichte Nr. 1415, 1998, ist es bekannt, zusammen mit der
Gefahrenwarnung den Typ der Gefahr, die Geschwindigkeit des sendenden Fahrzeuges,
sowie Informationen über
die Position des sendenden Fahrzeuges zu übertragen. Im empfangenden
Fahrzeug wird die Differenzgeschwindigkeit zu dem sendenden Fahrzeug
ermittelt. Informationen über
die Position von Fahrzeugen werden dazu verwendet zu ermitteln,
ob die Warnmeldung von einem vorausfahrenden oder nachfolgenden
Fahrzeug oder vom Gegenverkehr generiert wurde.
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Aus dem Dokument "Wireless Vehicle to Vehicle Warning
System", Paßmann, C.,
Brenzel, C., Meschenmoser R., SAE-Paper, 2000-01-1307, ist es bekannt,
dass im empfangenden Fahrzeug überprüft wird,
ob sich das sendende Fahrzeug vor oder hinter dem empfangenden Fahrzeug
befindet.
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Es ist aus
DE 199 52 392 A1 ein Verfahren bekannt,
bei dem dem Fahrer fahrstreckenabhängige Warninformationen bereitgestellt
werden. Anhand digitaler Straßenkarten
wird beispielsweise erkannt, ob sich der Fahrer einer vorausliegenden
Kurve nähert. Ist
die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer als eine Kurvengrenzgeschwindigkeit,
dann wird der Fahrer zuerst optisch gewarnt. Reagiert der Fahrer
innerhalb einer ge wissen Zeit nicht auf die optische Warnung, d.h.
fährt er
mit unverminderter Geschwindigkeit weiter, dann erfolgt eine zusätzliche akustische
Warnung. Da die Kurve eine fixe Position hat, wird die Annäherung an
eine Kurve stets in ausreichend großer Entfernung vor der Kurve
erkannt und verschiedene Warnstufen zunehmender Dringlichkeit werden
nacheinander ausgelöst.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe
zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Gefahrenwarnung mit einer
verbesserten Erkennung von relevanten Gefahrenwarnungen zu realisieren.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
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Die Vorrichtung zur funkbasierten
Gefahrenwarnung generiert eine Gefahrenwarnung, die über die
optische Reichweite einer Warnblinkanlage hinausreicht. Hierdurch
wird eine elektronische Verlängerung
der klassischen Warnblinkanlage erreicht. Eine wesentliche Komponente
der Vorrichtung ist ein Funkmodem, das den direkten Datenaustausch
zwischen Fahrzeugen in Echtzeit und mit einer ausreichend großen Reichweite,
ca. 1 km ermöglicht.
Zusätzlich
umfasst die Vorrichtung optional ein Ortungsmodul, mit dem die Position
des Fahrzeugs durch Ortung bestimmt werden kann. Dieses Ortungsmodul kann
Bestandteil eines Navigationssystems sein oder mit einem Navigationssystem
gekoppelt sein. Ist das Ortungsmodul mit einem Navigationssystem
gekoppelt oder Bestandteil desselben, so kann die Fahrzeugposition
mit noch höherer
Genauigkeit bestimmt werden, weil die gemessene Fahrzeugposition
auf die im Navigationssystem vorhandene digitalen Karte durch Map
Matching abgebildet werden kann. Dadurch können Fehler bei der Positionsbestimmung
durch das Ortungsmodul kompensiert werden.
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Die vom sendenden Fahrzeug empfangenen Daten
umfassen dabei Informationen zur Position des sendenden Fahrzeugs.
Diese Informationen zur Position umfassen Positionen, die durch
eine Ortungsvorrichtung ermittelt worden sind und/oder eine Richtungsfahrspur
des Fahrzeuges. Eine Richtungsfahrspur des Fahrzeuges wird gebildet
aus Fahrtrichtung und Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu verschiedenen
Zeitpunkten. Die empfangenen Informationen zur Position umfassen
optional auch zusätzliche
Informationen über
frühere
Positionen des sendenden Fahrzeuges. Die früheren Positionen des Fahrzeuges
bilden eine Positionskette des Fahrzeuges, die aus einer Folge von
Punkten besteht, zu denen Informationen zur Position des Fahrzeuges
vorliegen. Dabei kann es sich bei der Positionskette um eine Richtungsfahrspur
und/oder um eine Folge von mittels Ortungssystem bzw. Navigationssystem
ermittelten Positionen handeln.
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Es wird aus den empfangenen Daten
des sendenden Fahrzeugs und den Positions-, Geschwindigkeits- und
Fahrtrichtungsdaten des empfangenden Fahrzeugs ein Relevanzmaß ermittelt, durch
das ausgedrückt
wird, mit welcher Wahrscheinlichkeit sich das sendende Fahrzeug
auf dem vor, also stromab, dem Empfänger liegenden Streckenabschnitt
befindet. Vorteilhafterweise verfügt das empfangende Fahrzeug
dabei über
Fahrstreckeninformationen, mit denen die zukünftige Fahrstrecke des empfangenden
Fahrzeuges vorausgeschätzt
wird. Vorteilhafterweise wird dabei aus den empfangenen Daten des
sendenden Fahrzeuges und der vorhergesagten, zukünftigen Fahrstrecke des empfangenden
Fahrzeuges das Relevanzmaß ermittelt,
durch das ausgedrückt
wird, mit welcher Wahrscheinlichkeit sich das sendende Fahrzeug
auf der vorhergesagten zukünftigen
Fahrstrecke des empfangenden Fahrzeuges befindet. Durch die Ermittlung
des zeitlichen Verlaufs des Relevanzmaßes ist eine sicherere Erkennung
von relevanten Gefahrenstellen möglich.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung werden anhand des zeitlichen Verlaufs des Relevanzmaßes Falschwarnun gen
erkannt. Vorteilhafterweise erfolgt die Informationsausgabe in Abhängigkeit
von dem ermittelten Relevanzmaß.
Dies bedeutet beispielsweise, dass Informationen, deren Relevanzmaß zu gering
ist, nicht ausgegeben werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung wird die Informationsausgabe an den Fahrer beendet,
sobald eine Warnung als Falschwarnung erkannt wird. Hierbei ist
es vorteilhaft, wenn der Fahrer, sobald eine Informationsausgabe
aufgrund einer Falschwarnung beendet wird, durch eine sich unmittelbar
anschließende
Informationsausgabe explizit darüber
informiert wird, dass die zuvor gemeldete Gefahr für ihn nicht
mehr relevant ist.
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Durch die Erfindung werden z. B.
Massenkarambolagen verhindert, die z. B. auf Autobahnen auftreten,
an denen mehrere Fahrzeuge beteiligt sind und die sich oft bei schlechten
Sichtbedingungen, z.B. Nebel, an unübersichtlichen Streckenabschnitten,
z.B. hinter einer schlecht einsehbaren Kurve oder aufgrund von Verkehrsstörungen,
z.B. Stauende, Baustelle, ereignen. Durch die Vorrichtung zur funkbasierten
Gefahrenwarnung wird ermöglicht, dass
die Fahrer von nachfolgenden Fahrzeugen die vor ihnen liegende Gefahr
rechtzeitig erkennen und dann in der Lage sind, ihr Fahrzeug rechtzeitig
abzubremsen. In einer Weiterbildung der Erfindung ist es möglich vorzusehen,
dass durch einen Eingriff in Fahrzeugsteuerungssysteme das Fahrzeug
automatisch abgebremst wird.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur funkbasierten Gefahrenwarnung
eine Datensendeeinrichtung, die z. B. durch die Warnblinkanlage
des Fahrzeuges ausgelöst
wird. Wird in dieser Ausgestaltung der Erfindung die Warnblinkanlage
eines Fahrzeuges ausgelöst, dann
wird eine entsprechende Funkmeldung an alle Fahrzeuge in der Umgebung
des sendenden Fahrzeugs ausgestrahlt. Die ausgesendeten Daten jedes Sender
umfassen dabei seine aktuelle Geschwindigkeit und seine Positionskette.
In einer Ausgestal tung der Erfindung ist es auch möglich, dass
der Sender seine Identifikationsnummer und/oder einen Gefahrentyp überträgt.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden anhand der zugehörigen
Zeichnungen nachfolgend beschrieben.
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Dabei zeiget die einzige Fig. ein
Blockdiagramm einer Vorrichtung zur funkbasierten Gefahrenwarnung.
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Wie aus Fig. ersichtlich ist, umfasst
die Vorrichtung zur funkbasierten Gefahrenwarnung eine Datenempfangseinheit 10,
Datensendeeinheit 15 und eine Rechnereinheit 20.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung zur funkbasierten Gefahrenwarnung
mit einem Navigationssystem 30, einer Ausgabeeinheit 40,
einer Aktivierungsvorrichtung 50 und einer Sensoreinheit 60 über ein
Fahrzeugbussystem verbunden. Die Sensoreinheit kann mehrere verschiedene Sensoren,
insbesondere einen Crash-Sensor, einen Geschwindigkeitssensor usw.
umfassen. Die Aktivierungseinrichtung 50 kann z. B. die
Warnblinkanlage des Fahrzeuges sein.
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Vorteilhafterweise umfassen die Informationen über die
Position, die von einem sendenden Fahrzeug ausgesendet werden, eine
Richtungsfahrspur des Fahrzeuges, gebildet aus Fahrtrichtung und Geschwindigkeit
des Fahrzeuges zu verschiedenen Zeitpunkten. Alternativ oder zusätzlich werden
die Informationen über
die Position, von einem Navigationssystem
30 erzeugt, dies
geschieht vorteilhafterweise unter Verwendung einer Ortungsvorrichtung,
z. B. GPS. Die Straßenart
und die Fahrtrichtung können ebenfalls
unter Verwendung eines Navigationssystems
30 ermittelt
werden. Die Ermittlung von Position, Straßenart und Fahrtrichtung mittels
eines Navigationssystems
30 ist in WO 01/61668 A1 beschrieben
und wird hierin durch Referenz aufgenommen. Die Ermittlung von Position,
Straßenart
und Fahrtrichtung unter Verwendung von Richtungsfahrspuren von Fahrzeugen
ist in
EP 0 927 983
A2 beschrieben und wird hierin durch Referenz aufgenommen.
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Eine Positionskette eines Fahrzeuges
besteht aus einer Folge von Punkten, zu denen Informationen zur
Position des Fahrzeuges vorliegen. Dabei kann es sich bei der Positionskette
um eine Richtungsfahrspur und/oder um eine Folge von mittels Ortungssystem
bzw. Navigationssystem 30 ermittelten Positionen handeln.
Die Positionskette beschreibt die Geometrie der von dem Sender in
jüngster
Vergangenheit zurückgelegte
Fahrstrecke. Das empfangende Fahrzeug, der Empfänger, kann durch einen Vergleich
seiner eigenen Positionskette mit der Positionskette des Senders
prüfen,
ob die von beiden Fahrzeugen bisher zurückgelegten Fahrstrecken identisch
sind und ob sich das sendende Fahrzeug, der Sender, vor, also stromab,
oder hinter, also stromauf, dem empfangenden Fahrzeug, dem Empfänger befindet.
Das Ergebnis dieses Vergleiches wird durch ein Relevanzmaß ausgedrückt. So
kann beispielsweise auf Autobahnen erkannt werden, ob sich der Sender
auf derselben Fahrbahn vor dem Empfänger oder auf der Gegenfahrbahn
befindet. Befindet sich das sendende Fahrzeug vor dem empfangenden
Fahrzeug auf der selben Fahrbahn, so ist das Relevanzmaß groß und der
Fahrer des Empfängers
muss vor der gemeldeten Gefahr gewarnt werden. Befindet sich das
sendende Fahrzeug hinter dem empfangenden Fahrzeug oder auf der
Gegenfahrbahn, so ist das Relevanzmaß klein und die empfangene
Gefahrenmeldung hat für
den Fahrer des Empfängers
keine Bedeutung.
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Eine weiterer Vorteil der hier beschriebenen Vorrichtung
ist das Erkennen von Falschwarnungen. Unter einer Falschwarnung
ist eine Warnung zu verstehen, die den Fahrer vor einer Gefahr warnt,
die sich nicht auf seiner zukünftigen
Fahrstrecke befindet. Es gibt durchaus Situationen, in denen eine Falschwarnung
nicht zu vermeiden ist. Befindet sich der Sender beispielsweise
kurz hinter einer Gabelung der Fahrbahn, z.B. auf dem linken Ast,
dann muss der Fahrer des Empfängers
rechtzeitig vor der gemeldeten Gefahr gewarnt werden, auch wenn beim
Auslösen
der Warnung noch gar nicht bekannt ist, ob der Empfänger auf
den linken oder rechten Ast der Gabelung fahren wird. Unabhängig von
der zukünftigen
Abbiegeentscheidung ist das Relevanzmaß des Senders ausreichend groß, um eine
Warnung auszulösen.
Allerdings hängt
nach dem Erreichen der Gabelung der weitere Verlauf des Relevanzmaßes davon
ab, ob der Empfänger
den linken oder rechten Ast der Gabelung befährt. Im ersten Fall stimmen
die Positionsketten von Sender und Empfänger weiterhin gut überein,
das Relevanzmaß bleibt
hoch und die Warnung wird aufrechterhalten. Im zweiten Fall laufen
die Positionsketten von Sender und Empfänger auseinander und das Relevanzmaß sinkt.
Fällt es
unter einen bestimmten Schwellwert, dann kann davon ausgegangen
werden, dass sich Sender und Empfänger nun auf verschiedenen
Fahrstrecken befinden und die Warnung fälschlicherweise ausgelöst wurde.
Durch die fallende Flanke des Relevanzmaßes wird also eine Falschmeldung
detektiert. Ist dies dir Fall, dann wird nicht nur die Warnung beendet,
sondern der Fahrer wird auch explizit darüber informiert, dass die zuvor
gemeldete Gefahr für ihn
nun nicht mehr relevant ist. Dadurch wird verhindert, dass der Fahrer
aufgrund von, unter Umständen unvermeidlichen
Falschwarnungen das Vertrauen in das Funkwarnsystem verliert oder
sich über
das für ihn
scheinbar grundlose Verschwinden der Warnung wundert.
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Die Gefahrenwarnung kann noch durch Fahrstreckeninformationen,
die beispielsweise einer digitalen Straßenkarte entnommen werden können, verfeinert
werden. Zum einen kann mit den Fahrstreckeninformationen die zukünftige Fahrstrecke
des Senders zumindest bis zum nächsten
Kreuzungspunkt vorhergesagt werden. Damit kann die Positionskette
des Senders verlängert
und die Zuverlässigkeit
des Relevanzmaßes,
die von der Überlappungslänge der
Positionsketten von Sender und Empfänger abhängt, erhöht werden Außerdem kann mit
der Streckenvorausschau die Entfernung zwischen Sender und Empfänger genaue
r bestimmt werden, weil die genaue Geometrie des zwischen beiden
Fahrzeugen liegenden Streckenteils bekannt ist. Ebenso können durch
die Fahrstreckeninformation in bestimmten Situationen Falschwarnungen
vermieden werden. Wird beispielsweise erkannt, dass sich ein Sender
hinter einer Gabelung befindet, dann können nur Warnstufen hoher Dringlichkeit
zugelassen werden, wodurch erreicht wird, dass die Entfernungsschwelle
für das
Auslösen
der Warnung hinter der Gabelung liegt und so abgewartet werden kann, ob
der Empfänger
nach der Gabelung den gleichen Ast befährt wie der Sender oder die
andere Routenalternative wählt.
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Vorteilhafterweise wird der Fahrer
solange gewarnt, wie Funkmeldungen empfangen werden und sich der
Sender vor dem Empfänger
befindet. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass es durch
externe Einflüsse
zu temporären
Störungen der
Kommunikationsverbindung kommen kann. Deshalb wird bei der hier
beschriebenen Vorrichtung ein Ausbleiben weiterer Funkmeldungen
zunächst
als temporäre
Unterbrechung der Kommunikationsverbindung und nicht als Abschalten
des Senders interpretiert. Die Warnung wird weiterhin aufrechterhalten,
und die Relativbewegung des Empfängers
in Bezug auf den Sender wird unter der Annahme fortgeschrieben,
dass sich der Sender mit seiner zuletzt bekannten Geschwindigkeit
weiterbewegt. Erst wenn für
eine ausreichend lange Zeit keine Funkmeldungen mehr empfangen werden,
wird die Warnung beendet, allerdings frühestens nach einer minimalen Warnzeit,
durch die sichergestellt wird, dass der Fahrer die angezeigte Warnung
auch wahrnehmen kann.
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Eine Warnung wird auch beendet, wenn
der Fahrer des Empfängers
durch das Einschalten der eignen Warnblinkanlage zu erkennen gibt,
dass er die gemeldete Gefahr erkannt hat. Vorteilhafterweise wird
der Einschaltvorgang der Warnblinkanlage und nicht der Zustand "Warnblinker ein" als Kriterium für das Beenden
der Warnung verwendet wird, denn sonst würde der Fahrer keine Warnung
erhalten, wenn er sich mit bereits eingeschalteter Warnblinkanlage
einem Sender nähert,
weil er beispielsweise ein anderes Fahrzeug abschleppt. Das Einschalten der
eigenen Warnblinkanlage ist für
den Fahrer eine vorteilhafte Möglichkeit,
eine Warnung zu quittieren und dadurch ma nuell zu beenden. Durch
die Beschränkung
auf diese Art der Quittierung bleibt das System einfach. Weitergehende
Bedienaktionen sind aber vorstellbar.
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Eine Warnung wird auch dann automatisch beendet,
wenn die Annäherungsgeschwindigkeit
des Empfängers
an den Sender oder die absolute Geschwindigkeit des Empfängers sehr
klein werden. Dadurch wird verhindert, dass z.B. ein Display im Fahrzeug
unnötig
lange blockiert wird.
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Es sind Szenarien vorstellbar, beispielsweise bei
der Annäherung
an ein Stauende, bei denen mehrere Sender gleichzeitig Funkmeldungen
ausstrahlen.
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Bei dem hier beschriebenen System
können die
Funkmeldungen beliebig vieler Sender parallel verarbeitet werden.
Dabei werden aufeinanderfolgende Funkmeldungen desselben Senders
anhand ihrer gemeinsamen Identifikationsnummer erkannt. Zunächst wird
für jeden
Sender individuell geprüft, welches
Relevanzmaß ihm
zuzuordnen ist.
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Für
die Ermittlung des zeitlichen Verlaufes des Relevanzmaßes für jedes
des sendenden Fahrzeuge wird das Relevanzmaß für jedes sendende Fahrzeug in
zeitlichen Abständen
ermittelt. Anhand des zeitlichen Verlaufes kann dann beispielsweise ermittelt
werden, bei welchen Meldungen es sich um Falschmeldungen handelt.
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Bei den Gefahrentypen wird unterschieden zwischen
einer allgemeinen Gefahr, einem virtuellen Warndreieck, einem Unfall
und einer Baustelle. Der Gefahrentyp allgemeine Gefahr wird gesendet,
wenn der Fahrer die Warnblinkanlage manuell ausgelöst hat und
der Motor des Fahrzeugs läuft,
z.B. beim Auffahren auf ein Stauende. Der Gefahrentyp virtuelles Warndreieck
wird gesendet, wenn der Fahrer die Warnblinkanlage manuell ausgelöst hat und
der Motor des Fahrzeugs aus ist, beispielsweise weil das Fahrzeug
eine Panne hat. Der Gefahrentyp Un fall wird dann gesendet, wenn
die Warnblinkanlage durch den Crash-Sensor des Fahrzeugs automatisch ausgelöst wurde.
Und der Gefahrentyp Baustelle wird schließlich nicht
von Fahrzeugen, sondern von Baken gesendet, die den Beginn einer
Baustelle markieren.
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Der Fahrer kann optisch und/oder
akustisch über
die vorausliegende Gefahr informiert werden. Die optische Ausgabe
erfolgt über
ein im Fahrzeug angebrachtes Display. Dieses ist vorzugsweise in das
Kombiinstrument integriert und befindet sich somit im primären Blickfeld
des Fahrers. Dort kann mit einer optischen Ausgabe die Aufmerksamkeit
des Fahrers vorteilhaft auf die Gefahrenwarnung gelenkt werden.
Die optischen Warnungen können
noch durch akustische Signale oder Sprachausgaben ergänzt werden,
um eine sichere Wahrnehmung der Warnung auch dann zu gewährleisten,
wenn der Blick des Fahrers vom Kombiinstrument abgewendet ist, weil
er beispielsweise das in der Mittelkonsole montierte Radio oder
eine andere Bedieneinrichtung bedient oder sich voll und ganz auf
die Beobachtung des werkehrlichen Umfeldes konzentriert.