DE10336986A1 - Verfahren zum Vermeiden von Kollisionen eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs (5) mit anderen Objekten, bei dem die Umgebung des Fahrzeugs (5) ständig erfasst wird, der Abstand zu anderen Objekten ermittelt und gespeichert wird und aus der erfassten Position des Fahrzeugs und den aktuellen und gespeicherten Umgebungsdaten eine bevorstehende Kollision ermittelt und durch entsprechende Eingriffe in die Bremse und/oder Lenkung verhindert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern von Schäden an einem Fahrzeug aufgrund einer Kollision, bei dem die Umgebung des Fahrzeugs erfasst wird, die momentanen Abstände zu anderen Objekten bestimmt werden und eine Kollision durch automatisches geeignetes Abbremsen und/oder automatische geeignete Eingriffe in die Lenkung vermieden wird oder der Fahrer vor einer Kollision gewarnt wird.
  • Aus der DE 38 13 083 A1 ist eine automatische Einparkeinrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt geworden, die Bewegungssensoren zur Messung der Bewegungsstrecke des Wagens, Hindernissensoren zum Ermitteln der Position der Hindernisse um einen Wagen herum und einen Mikrocomputer aufweist, der in Übereinstimmung mit den Instruktionen des Fahrers und der von den vorstehend genannten Bewegungssensoren und Hindernissensoren erhaltenen Datenzahlreiche Signale erzeugt, um den Fahrer anzuweisen, den Wagen vorzusetzen, zu stoppen, nach links oder rechts zu fahren oder zurückzusetzen, um den Wagen entlang einem speziellen Weg einzuparken. Weiterhin kann der Mikrocomputer ein Ausgangssignal erzeugen, um den Steuerungsmechanismus, die Gangschaltung, die Beschleunigungseinrichtung und das Bremssystem zu steuern, um den Wagen automatisch einzuparken.
  • Aus der DE 198 09 416 A1 ist ein Verfahren zum unterstützten Einparken eines Kraftfahrzeugs und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens beschrieben. Von einer Rundumsensorik mit einer Vielzahl von Abstandssensoren werden Objekte im Nahbereich um das Kraftfahrzeug und ihre Abstände zum Kraftfahrzeug erfasst. Eine nachgeschaltete Verarbeitungseinrichtung ermittelt aus den Abstandsdaten die Größe einer potentiellen Parklücke und gegebenenfalls die Art ihrer Umgebung sowie eine mögliche Strategie zum Einparken des Kraftfahrzeugs in der potentiellen Parklücke. Die ermittelte Strategie wird an den Fahrer mittels einer Anzeigeeinrichtung ausgegeben.
  • Mit den bekannten Einparkhilfen ist es möglich, die momentane Umgebung eines Kraftfahrzeugs zu erfassen und aus den ermittelten Daten eine Fahrstrecke zu ermitteln, der entweder automatisch gefolgt wird oder die dem Fahrer mitgeteilt wird. Mit diesen Einparkhilfen ist es nicht möglich, Kollisionen des Fahrzeugs mit anderen Objekten zu vermeiden, die von der Sensorik momentan nicht erfasst werden.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, demgegenüber, ein Verfahren zum Verhindern von Schäden an einem Fahrzeug aufgrund einer Kollision zu schaffen, mit dem Kollisionen mit stehenden oder sich langsam bewegenden Hindernissen zuverlässig vermieden werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem Information über die erfasste Umgebung gespeichert wird, die Position des Fahrzeugs erfasst wird und der Abstand zu in der Vergangenheit erfassten Objekten ermittelt wird. Durch diese Maßnahme ist es möglich, auch die Umgebung des Fahrzeugs in der Vergangenheit zu betrachten, um zukünftige Kollisionen zu vermeiden.
  • Es kann auf diese Art und Weise ein Modell der Umgebung des Fahrzeugs erstellt werden. Insbesondere können Abstände zu Objekten ermittelt bzw. berechnet werden, die momentan von der Sensorik des Fahrzeugs nicht gesehen beziehungsweise erfasst werden. Dadurch, dass die Position des Fahrzeugs erfasst wird und die erfasste Umgebung gespeichert wird, kann ein lokales Koordinatensystem aufgestellt werden, in dem die anderen Objekte abgespeichert sind und kann eine Korrelation zu den anderen Objekten erstellt werden. Die Position des Fahrzeugs kann dabei global und/oder relativ zu den erfassten Objekten bestimmt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Schäden am Fahrzeug beziehungsweise an Objekten (Hindernissen), die durch Auffahren auf diese Objekte beziehungsweise Entlangschrammen an diesen Objekten entstehen können, vermieden. Dazu sind Eingriffe in die Lenkung und/oder in die Betriebs- oder Feststellbremse vorgesehen. Je nach der eingesetzten umgebungserfassenden Sensorik können bewegte und nicht bewegte andere Objekte erfasst und gespeichert werden. Die Daten der Sensorik können vor oder nach der Speicherung ausgewertet und/oder verarbeitet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher nicht auf eine Einparkhilfe beschränkt, sondern ist geeignet, Kollisionen im fließenden, insbesondere im langsam fließenden Verkehr zu vermeiden.
  • Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante wird die Bewegung des Fahrzeugs und/oder der anderen Objekte erfasst. Durch diese Maßnahme wird die Genauigkeit des Verfahrens erhöht. Die Positions- beziehungsweise Bewegungsbestimmung des Fahrzeugs und der externen Objekte kann beispielsweise durch einen Laserscanner, durch Ultraschallsensoren, durch Radar, durch Kameras mit nachgeschalteter Bildverarbeitung, durch Raddrehzahlsensoren, Gierratensensoren, Global Positioning System (GPS), optischen Systemen zur Quergeschwindigkeitsbestimmung (Korrevit) sowie Längs- und Quersensoren, die eine Längs- und Querbewegung von Objekten beziehungsweise des Fahrzeugs ermitteln, bestimmt werden.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn eine Darstellung der Umgebung des Fahrzeugs erstellt wird, in der Informationen über die Position und das Bewegungsverhalten des Fahrzeugs und der anderen Objekte abgelegt bzw. dargestellt sind. Eine solche Darstellung kann beispielsweise eine lokale Karte in der Umgebung des Fahrzeugs sein. In dieser Karte sind die Position des Fahrzeugs sowie die Position von momentan und in der Vergangenheit erkannter Objekte beziehungsweise Hindernisse dargestellt. Insbesondere werden in der Karte die eigene Position, das eigene Bewegungsverhalten, die Positionen und das Bewegungsverhalten der erkannten Objekte zueinander in Beziehung gesetzt. Die Verwendung einer solchen Karte ist insbesondere geeignet, bewegte andere Objekte bei der Kollisionsüberwachung zu berücksichtigen. Mögliche Kollisionen mit einem vor kurzem erfassten bewegten Objekt können erkannt und vermieden werden. Weiterhin ist es möglich, die anderen Objekte zu klassifizieren, also insbesondere anzugeben, ob es sich bei dem Objekt um eine Wand, ein Auto, einen Fußgänger oder dergleichen handelt. Die verschiedenen Objekte können in der Karte unterschiedlich dargestellt werden. Das Bewegungsverhalten der Objekte kann beispielsweise durch Spurverfolgung (tracking) oder Kalman-Filterung, d.h. einer Schätzung aus mehreren Messdaten und einem mathematischen Modell erfolgen. Bei der Berechnung von Abständen zwischen dem Fahrzeug und den anderen Objekten können insbesondere die Relativ- und/oder die Absolutgeschwindigkeiten sowohl des Fahrzeugs als auch der anderen Objekte berücksichtigt werden.
  • Bei einer Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass die gespeicherte Umgebung bzw. die gespeicherte Information über die Umgebung und/oder die Darstellung aktualisiert und verwaltet wird. Durch diese Maßnahme werden die gespeicherten Daten beziehungsweise die Darstellung (Karte) aktuell gehalten und eine Kollision kann sicher vermieden werden.
  • Vorteilhafterweise werden die minimalen Abstände, bei denen durch Abbremsen und/oder Ausweichen eine Kollision vermieden werden kann, ermittelt. Die minimalen Abstände können von der Fahrzeuggeschwindigkeit beziehungsweise von der Relativgeschwindigkeit zu den anderen Objekten abhängen. Daher können sich die minimalen Abstände ändern und ist es vorteilhaft, nicht einen vorgegebenen minimalen Abstand zu wählen sondern die minimalen Abstände auf die jeweilige Situation anzupassen. Dabei können für unterschiedliche Stellen des Fahrzeugs, insbesondere für unterschiedliche Abstandssensoren, unterschiedliche minimale Abstände gelten. Fährt ein Fahrzeug beispielsweise in eine Richtung, dann können in Fahrtrichtung größere minimale Abstände gelten als senkrecht zur Fahrtrichtung. Insbesondere ist bei zähfließendem Verkehr zu einem auf derselben Spur vorausfahrenden Fahrzeug ein größerer Sicherheitsabstand einzuhalten als seitlich zu einem geparkten Fahrzeug.
  • Bei einer Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass der Fahrer vor einer Kollision visuell und/oder akustisch und/oder haptisch gewarnt wird.
  • Als haptische Warnung ist es vorstellbar, dass der Fahrer auf eine mögliche Kollision durch eine Vibration des Lenkrads und/oder der Pedale aufmerksam gemacht wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Fahrsitz in Bewegung versetzt wird. Außerdem kann der Fahrer durch ein kurzzeitiges abruptes Abbremsen des Fahrzeugs auf eine Gefahrensituation aufmerksam gemacht werden.
  • Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein System zur Verhinderung von Beschädigung eines Fahrzeugs, umfassend eine Sensorik zur Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs, Betätigungsmittel zum automatischen Bremsen und/oder Lenken zur Vermeidung von Kollisionen mit anderen Objekten und/oder eine Warneinrichtung, und eine Steuereinheit zur Ermittlung des Abstands des Fahrzeugs zu Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs aus den Signalen der Sensorik und zur Generierung von Signalen für ein automatisches Bremsen und/oder Lenken und/oder Warnen zur Vermeidung von Kollisionen, wobei eine Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Position des Fahrzeugs, eine Speichereinrichtung zum Speichern der von der Sensorik erfassten Umgebungsdaten und Mittel zur Abstandsbestimmung zu gespeicherten Objekten vorgesehen sind. Mit einem solchen System sind Kollisionen nicht nur beim Einparken vermeidbar sondern sind Kollisionen insbesondere im sich langsam bewegenden Verkehr, insbesondere im Stau beziehungsweise bei zähfließendem Verkehr vermeidbar. Die Mittel zur Abstandsbestimmung zu gespeicherten Objekten können in der Steuereinheit angeordnet sein.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann eine Bewegungserfassungseinrichtung vorgesehen sein. Mit einer solchen Bewegungserfassungseinrichtung kann sowohl die Bewegung des Fahrzeugs als auch der anderen Objekte erfasst werden. Aus den erfassten Bewegungen kann wiederum eine Relativbewegung des Fahrzeugs zu den anderen Objekten ermittelt werden.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Sensorik Abstandssensoren. Durch wiederholte Abstandsmessung zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt kann unter Berücksichtigung der Position bzw. Positionsveränderung des Fahrzeugs festgestellt werden, ob sich das andere Objekt bewegt oder still steht, die relative Bewegung des Fahrzeugs zu dem Objekt ermittelt werden und eine Vorhersage für eine Bewegungsrichtung des Objekts in der Zukunft getroffen werden.
  • Wenn Mittel zur Erkennung und Klassifizierung der Objekte vorgesehen sind, kann dem Fahrer ein realistisches Bild von der Umgebung des Fahrzeugs angezeigt werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
    •
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Systems; und
  • 2 eine schematische Blockdarstellung eines Systems zur Kollisionsvermeidung.
  • In der 1 ist eine Draufsicht auf eine Fahrbahn 1 gezeigt, die durch eine Fahrbahnbegrenzung 2 begrenzt ist. Entlang der Fahrbahnbegrenzung 2 sind Fahrzeuge 3, 4 geparkt. Sie befinden sich daher im Stillstand. Ein Fahrzeug 5, bei dem das erfindungsgemäße System zur Vermeidung von Kollisionen realisiert ist, fährt parallel zu den Fahrzeugen 3, 4 in Pfeilrichtung 6. Unmittelbar vor dem Fahrzeug 5 fährt auf derselben Fahrspur ein Fahrzeug 7 und unmittelbar hinter dem Fahrzeug 5 fährt das Fahrzeug 8. Auf einer Nebenspur fahren mit einer höheren Geschwindigkeit als das Fahrzeug 5 die Fahrzeuge 9, 10 in dieselbe Richtung. An dem Fahrzeug 5 sind Abstandssensoren 11–16 vorgesehen, die die Umgebung im Nahbereich des Fahrzeugs 5 erfassen. Im in der 1 dargestellten Momentanzustand werden in Richtung der Pfeile 6, 17 –20 die Fahrzeuge 3, 4, 7, 9, 10 erfasst und der momentane Abstand zu den Fahrzeugen 3, 4, 7, 9, 10 ermittelt.
  • Unter Berücksichtigung der Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs 5 und der gespeicherten Abstandsdaten vorheriger Messungen können die absoluten und relativen Geschwindigkeiten der Fahrzeuge 3, 4, 7, 9, 10 ermittelt werden. Mit den momentan ermittelten und gespeicherten Daten kann für den Bereich 21 ein Modell der Umgebung des Fahrzeugs 5 ermittelt werden. Insbesondere kann eine Art Karte erzeugt werden, die dem Fahrer des Fahrzeugs 5 auch visualisiert werden kann. Das Fahrzeug 8 wird von den Abstandssensoren 13, 14 nicht mehr erfasst. Da es vor einer Beschleunigung des Fahrzeugs 5 jedoch erfasst wurde, steht dem System diese Information noch zur Verfügung, so dass im Bereich 21 auch Objekte wie das Fahrzeug 8 enthalten sind, die bei der Kollisionsüberwachung berücksichtigt werden können, obwohl sie momentan nicht erfasst werden.
  • Bei weiterem Fahren des Fahrzeugs 5 in Pfeilrichtung 6 kann der Fahrer des Fahrzeugs 5 beabsichtigen, auf die Spur vor dem Fahrzeug 4 einzulenken. Es ist denkbar, dass im Moment des beabsichtigten Spurwechsels das Fahrzeug 4 durch die Abstandssensoren 11, 12, 13 gerade nicht erfasst wird, ein Spurwechsel jedoch zu einer Kollision mit dem Fahrzeug 4 führen würde. Da die Position des Fahrzeugs 4 in der Vergangenheit erfasst und gespeichert wurde, ermittelt das System aus diesen Daten und der seitherigen Bewegung des Fahrzeugs 5 bzw. momentanen Position, dass eine Kollision zu befürchten ist und warnt den Fahrer oder nimmt automatisch einen Brems- und/oder Lenkeingriff vor, um die Kollision zu verhindern.
  • Außerdem kann das System in dem Fall, dass das Fahrzeug 10 aus dem Erfassungsbereich des Sensors 16 gelangt, den Abstand zu dem Fahrzeug 5 so bestimmen, dass es bei einem Einscheren des Fahrzeugs 10 nicht zu einer Kollision kommt. Durch das System kann daher eine vorausschauende Fahrweise simuliert werden.
  • Die 2 zeigt ein System 30 zur Kollisionsvermeidung. Als zentrales Element umfasst das System 30 eine Steuereinheit 31, die mit einer Sensorik 32 in Verbindung steht. Die Sensorik 32 umfasst im Ausführungsbeispiel mehrere Abstandssensoren 33 und Kameras 34. Die Daten der Sensorik 32 werden der Steuereinheit 31 zugeführt, wo die Daten verarbeitet, ausgewertet und gespeichert werden. In der Steuereinheit 31 sind Mittel zur Erkennung und Klassifizierung von Objekten vorgesehen. Die Mittel sind insbesondere eine Bildverarbeitungseinheit, die aus den Kamerabildern die Objekte ermittelt und diese einordnet, beispielsweise in bewegte oder unbewegte Objekte, Häuser, Fahrzeuge oder Fußgänger.
  • Der Steuereinheit 31 ist ein Speicher 35 zugeordnet, in dem die von der Sensorik 32 ermittelten Umgebungsdaten abgelegt werden. Die Steuereinheit 31 erhält außerdem Daten von einer Positionserfassungseinrichtung 36 und einer beispielsweise als Raddrehzahlsensor ausgebildeten Bewegungserfassungseinrichtung 37. Aus diesen Daten kann eine bevorstehende Kollision mit einem anderen Objekt ermittelt werden. Wird eine bevorstehende Kollision erkannt, steuert die Steuereinheit 31 als Motoren ausgebildete Betätigungsmittel 38, 39 an, um die Lenkung und/oder Bremse des Fahrzeugs so zu beeinflussen, dass eine Kollision vermieden wird. Mit den erfassten und gespeicherten Daten kann auch ein Bild der Umgebung, insbesondere eine Karte des Umfeldes des Fahrzeugs erzeugt werden, die dem Fahrer über eine Anzeigeeinheit 40 angezeigt werden kann.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs (5) mit anderen Objekten, bei dem die Umgebung des Fahrzeugs (5) ständig erfasst wird, der Abstand zu anderen Objekten ermittelt und gespeichert wird und aus der erfassten Position des Fahrzeugs und den aktuellen und gespeicherten Umgebungsdaten eine bevorstehende Kollision ermittelt und durch entsprechende Eingriffe in die Bremse und/oder Lenkung verhindert wird.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Verhindern von Schäden an einem Fahrzeug (5) aufgrund einer Kollision mit den Verfahrensschritten: a) Erfassen der Umgebung des Fahrzeugs (5); b) Bestimmung von momentanen Abständen zu anderen Objekten (Fahrzeuge 3, 4, 7–10); c) Vermeiden einer Kollision durch automatisches geeignetes Abbremsen und/oder automatische geeignete Eingriffe in die Lenkung oder Warnen des Fahrers dadurch gekennzeichnet, dass d) Information über die erfasste Umgebung gespeichert wird, die Position des Fahrzeugs (5) erfasst wird und der Abstand zu in der Vergangenheit erfassten Objekten ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Fahrzeugs (5) und/oder der anderen Objekte (Fahrzeuge 3, 4, 7–10) erfasst wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Darstellung der Umgebung des Fahrzeugs erstellt wird, in der Informationen über die Position und das Bewegungsverhalten des Fahrzeugs und der anderen Objekte abgelegt sind.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherte Umgebung und/oder die Darstellung aktualisiert und verwaltet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die minimalen Abstände, bei denen durch Abbremsen und/oder Ausweichen eine Kollision vermieden werden kann, ermittelt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnung visuell und/oder akustisch und/oder haptisch erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnung durch eine Vibration des Lenkrads und/oder der Pedale und/oder durch eine Bewegung des Fahrersitzes erfolgt.
  8. System (30) zur Verhinderung von Beschädigungen eines Fahrzeugs (5) umfassend eine Sensorik (32) zur Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs (5), Betätigungsmittel (38, 39) zum automatischen Bremsen und/oder Lenken zur Vermeidung von Kollisionen mit anderen Objekten (Fahrzeuge 3, 4, 7–10) und/oder eine Warneinrichtung und eine Steuereinheit (31) zur Generierung von Signalen für ein automatisches Bremsen und/oder Lenken und/oder Warnen zur Ver meidung von Kollisionen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positionserfassungseinrichtung (36) zur Erfassung der Position des Fahrzeugs (5), eine Speichereinrichtung (35) zum Speichern der von der Sensorik (32) erfassten Umgebungsdaten und Mittel zur Abstandsbestimmung zu gespeicherten Objekten vorgesehen sind.
  9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegungserfassungseinrichtung (37) vorgesehen ist.
  10. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (32) Abstandssensoren (33) umfasst.
  11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erkennung und Klassifizierung der Objekte vorgesehen sind.
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