DE10337845B4

DE10337845B4 - Steuerungsanordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Ermittlung einer Fahrposition auf einer Fahrbahn

Info

Publication number: DE10337845B4
Application number: DE10337845.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lich; Frank Mack
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2003-08-18
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2023-08-19
Also published as: DE10337845A1

Abstract

Steuerungsanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit mindestenseiner Sensoranordnung mit Ultraschall- und/oder Radarsensoren (4, 5), die Ultraschall- und/oder Radarstrahlung (12) zumindest teilweise in einen seitlichen Bereich des Fahrzeugs (1) aussendet, reflektierte Strahlung aufnimmt und Messsignale (S1, S2) ausgibt,einer Steuereinrichtung (23), die die Messsignale (S1, S2) aufnimmt und aus den Messsignalen (S1, S2) zum einen Abstände zu Objekten (9, 10) auf oder neben der Fahrbahn (3) ermittelt und hieraus Steuersignale (S7, S8, S9) für eine Fahrerunterstützungsfunktion ausgibt und zum anderen einen Abstand (d) des Fahrzeugs (1) zum Fahrbahnrand (7) ermittelt und Fahrbahndetektions-Steuersignale (S10, S11, S12) ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (23) GPS-Signale (S3) von einer GPS-Empfangseinrichtung (14) des Fahrzeugs (1) aufnimmt und aus den GPS-Signalen (S3) und den Messsignalen (S1, S2) der Fahrbahnsensoren (4, 5) eine relative Position des Fahrzeugs (1) in der Fahrbahn (3) ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungsanordnung für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Ermittlung einer Fahrposition auf einer Fahrbahn.
Vielen Unfällen liegen Spurwechselfehler oder ein irrtümliches Verlassen der Fahrbahnspur zu Grunde. Hierdurch werden insbesondere Überrollunfälle von SUVs (Sports-Utility-Vehicles) und leichten Transportern sowie Aufprallunfälle an z. B. Bäumen verursacht. In diesem Zusammenhang sind Fahrspurerkennungssysteme entwickelt worden, bei denen Video- bzw. bildverarbeitende Verfahren verwendet werden. Die US 6 198 087 B1 zeigt ein entsprechendes System.
Bei derartigen Systemen werden Bildinformationen als Basis für eine Fahrspurerkennung verwendet. Hierbei sollen sämtliche Situationen erfasst werden, bei denen eine Instabilität bzw. ein Verlassen der Fahrspur vorliegt. Hierzu sind jedoch zum einen sehr hohe Rechenkapazitäten und zum anderen aufwendige Algorithmen zur Bildverarbeitung und somit eine kostspielige Hardware erforderlich. Des Weiteren setzen derartige Algorithmen auf eine vorwiegend durchgängige weiße Fahrbahnmarkierung, die nicht immer vorhanden ist. Insbesondere bei schlechten Sichtverhältnissen wie Nachtsicht und Regen ist die Erkennung der Fahrbahn schwierig. Zusätzliche Schwierigkeiten für eine Einhaltung der Fahrbahn ergeben sich ergänzend z. B. bei einer regnerischen Nachtfahrt durch eine Blendung entgegenkommender Fahrzeuge, insbesondere bei älteren Menschen.
Die Druckschrift DE 199 34 670 A1 offenbart ein Objektdetektionssystem für Kraftfahrzeuge, das mit Ultraschall- und/oder Radarsensoren reflektierte Strahlung aufnimmt, die vor das Fahrzeug und seitlich vor das Fahrzeug ausgesendet wird, und Messsignale ausgibt. Eine Steuereinrichtung nimmt die Signale auf, ermittelt den Abstand zu Objekten, wie auch zum Fahrbahnrand, und gibt Signale für eine Fahrerunterstützungsfunktion aus.
Aus der Druckschrift DE 101 14 470 A1 ist eine Spurhalte- und Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, die mittels Ultraschall- und Radarsensoren oder mittels optischer Sensorsysteme Fahrbahnbegrenzungen erkennt und mit Hilfe eines Regelalgorithmus Signale ausgibt.
Die erfindungsgemäße Steuerungsanordnung und das erfindungsgemäße Verfahren weisen demgegenüber insbesondere den Vorteil auf, dass mit relativ geringem Aufwand, vorteilhafterweise ohne zusätzlichen Hardwareaufwand, eine relativ gute Fahrbahndetektion ermöglicht ist. Hierbei können vorteilhafterweise Anzeigesignale und/oder Datensignale für passive oder aktive Sicherungseinrichtungen des Fahrzeuges ausgegeben werden, so dass der Fahrer oder ein selbsttätiges System entsprechende Korrekturen des Fahrverhaltens vornimmt.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, bereits für andere Fahrerunterstützungsfunktionen des Fahrzeugs verwendete Ultraschall- und/oder Radarsensoren ergänzend zur Detektion einer Fahrbahn heranzuziehen. Hierbei wird erfindungsgemäß nicht wie bei herkömmlichen Systemen eine weiße Fahrbahnmarkierung auf der Fahrbahn optisch ermittelt, sondern aus dem Reflektionsverhalten der Ultraschall- oder Radarsignale ein Fahrbahnrand detektiert. Hierzu können die reflektierten Signale z. B. nach Laufzeit und/oder Amplitude bzw. Intensität ausgewertet werden.
Der Fahrbahnrand wird durch die Unterschiede des Reflektionsverhaltens der Fahrbahn und angrenzender Bereiche erkannt. Dies kann durch direktes Erkennen des Reflektionssignals einer festen Begrenzung, z.B. eines Bordsteins, oder bei Fehlen einer festen Begrenzung durch eine Änderung des Reflektionssignals beim Übergang von der Straße zu einem anderen Untergrund bzw. einer anderen Oberflächenstruktur oder zu angrenzenden Objekten erkannt werden.
Bereits durch diese relativ einfache qualitative Betrachtung kann eine deutliche Erhöhung der Fahrsicherheit erreicht werden, da hierdurch ein durch die Einparkhilfefunktion und ggf. eine Precrash-Funktion bzw. ACC-Funktion für Kolonnenfahrten nicht erkennbares Verlassen der Fahrbahn, z. B. durch eine langsame Fahrzeugdrift oder eine Änderung der Fahrbahnführung, erkennbar ist.
Erfindungsgemäß können die Sensoren z. B. auf Höhe der Stoßstange vorgesehen sein. Die Auswerteeinrichtung kann z.B. rein softwaremäßig in einem bereits vorhandenen Steuergerät, z. B. dem Steuergerät der Fahrdynamikregelung oder eines Sensors integriert sein oder als zusätzliche Hardware ausgebildet sein. Sie ermittelt aus den Messsignalen und vorteilhafterweise weiteren Eingabegrößen zumindest den Abstand eines oder beider Fahrbahnränder. Bereits durch Erkennen beider Fahrbahnränder kann eine relative Position in der Fahrbahn ermittelt werden; weiterhin kann die relative Position in der Fahrbahn auch bei Erkennen eines Fahrbahnrandes und zusätzlicher Verwendung globaler Positionssignale, z. B. GPS-Signale, und ggf. Daten über Fahrzustandsgrößen ermittelt werden.
Erfindungsgemäß können Anzeigesignale an den Fahrer und/oder aktive oder passive Datensignale zur Durchführung von Notmaßnahmen durch passive Sicherungseinrichtungen oder eines aktiven Fahrzustandseingriffs ausgegeben werden.
Ein seitlich am Fahrzeug vorgesehener Radar- oder Ultraschallsensor kann ergänzend zu der Fahrbahndetektion weiterhin auch für eine Seitencrashsensierung eingesetzt werden. Hierdurch kann eine Precrash-Funktion gegenüber derzeit verwendeten Beschleunigungssensoren oder Drucksensoren verbessert werden, so dass zusätzliche Zeit für eine Auslöseentscheidung für Rückhaltemittel gewonnen wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:

1 eine Vorderansicht eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Steuerungsanordnung;
2 eine Straßensituation des Fahrzeuges;
3 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuerungsanordnung.

Ein Fahrzeug 1 fährt auf einer rechten Fahrspur 2 einer Straße 3. Das Fahrzeug 1 weist Ultraschallsensoren 4 und Radarsensoren 5 auf. Hierbei können die Ultraschallsensoren 4, wie in 1 gezeigt, z. B. in seitlichen Bereichen des Fahrzeuges 1 auf Höhe der Stoßfänger und die Radarsensoren 5 in einem vorderen und hinteren Bereich des Fahrzeuges, z. B. in die Stoßfänger 6 integriert, angeordnet sein. Gemäß der gezeigten Ausführungsform dienen die Ultraschallsensoren 4 zunächst für eine Parkpilot- oder Einparkhilfefunktion und die Radarsensoren 5 in an sich bekannter Weise zur Precrash-Erkennung und/oder zur AdaptiveCruiseControl (ACC), z. B. zur Ermöglichung einer Kolonnenfahrt mehrerer Fahrzeuge. Hierbei senden die Sensoren 4, 5 Radar- und Ultraschallstrahlen 12 aus, die von weiteren Verkehrsteilnehmern 9 und seitlich der Fahrbahn befindlichen Objekten 10, z. B. der Vegetation, von Gebäuden oder Straßenschildern, reflektiert werden. Die Signale können hierbei nach Intensität und insbesondere auch nach Laufzeit ausgewertet werden.
Weiterhin dienen die Sensoren 4, 5 auch zur Detektion eines oder beider Fahrbahnränder 7 der Fahrbahn 3. Hierzu können insbesondere die seitlich ausgerichteten Ultraschallsensoren 4, aber auch die in einen seitlichen vorderen Bereich ausstrahlenden Radarsensoren 5 herangezogen werden.
Bei einer Reflektion an z.B. einem die Fahrbahn 3 einfassenden Bordstein oder anderen seitlichen Objekten 10, z.B. einer Leitplanke, tritt gegenüber der Reflektion an der Oberfläche der Fahrbahn 3 ein stärkeres Signal auf. Bei Fehlen einer festen Eingrenzung ergibt sich zumindest ein Unterschied im Reflektionsverhalten aufgrund einer anderen Oberflächenstruktur gegenüber der Fahrbahn 3.
Gemäß 3 werden die von den Sensoren 4, 5 ausgegebenen Messsignale S1, S2 und GPS-Signale S3 eines GPS-Empfängers 14 des Fahrzeuges 1 einer Auswerteeinrichtung 15 eingegeben. Die Auswerteeinrichtung 15 nimmt weiterhin Signale S4 über z. B. den CAN-Bus 16 des Fahrzeuges 1 auf, wobei die Fahrzustandssignale S4 z. B. Daten über die Geschwindigkeit, Beschleunigung, Lenkradwinkel, Drehrate, Bremssignal enthalten können und von entsprechenden Sensoren 13 des Fahrzeuges 1 direkt ermittelt oder z. B. von einem Fahrdynamikregelungs- oder ABS-Steuergerät aus Messwerten ermittelt werden. Die Auswerteeinrichtung 15 nimmt hierbei eine Filter- und Anpass-Berechnung vor und ermittelt hieraus Auswertesignale S6, die an eine Precrash-Steuereinrichtung 16, eine ACC-Steuereinrichtung 17 und eine Parkhilfe-Steuereinrichtung 18 weitergegeben werden.
Die Einrichtungen 16, 17 und 18 führen bekannte Berechnungen und Funktionen durch und geben Precrash-Signale S7, ACC-Signale S8 und Einparkhilfesignale S9 an optische, akustische und/oder haptische Anzeigeeinrichtungen 20, passive Sicherheitseinrichtungen 21, z. B. pyro-technische Gurtstraffer und/oder Airbags, und aktive Sicherheitseinrichtung 22, z. B. eine Motorsteuereinrichtung und/oder eine Lenkeinrichtung und/oder eine Bremseinrichtung für z. B. einen ESP- oder Lenkeingriff zur Fahrzeugstabilisierung. Diese bekannten Signale und Funktionen werden hier nicht weiter beschrieben. In bekannter Weise können die Einrichtungen 16, 17, 18 oder auch 15, 16, 17, 18 rein softwaremäßig ausgebildet sein in einem Steuergerät 23.
Erfindungsgemäß gibt die Auswerteeinrichtung weiterhin auch Auswertesignale S6 an eine Fahrbahndetektionseinrichtung 19, die z. B. aus unterschiedlichem Reflexionsverhalten der Oberfläche der Fahrbahn 3 und angrenzender Bereiche, z. B. angrenzender Objekte 10 oder einem Bereich mit anderer Oberflächenstruktur, zumindest einen Fahrbahnrand 7 ermittelt. Vorzugsweise wird durch Erkennen beider Fahrbahnränder 7 oder eines Fahrbahnrandes und der GPS-Signale S3 eine relative Position des Fahrzeugs 1 in der Fahrbahn 3 ermittelt. Hierbei kann z.B. ein Abstand x des Fahrzeugs 1 zur Fahrbahnmitte der Fahrbahn 3 ermittelt werden als $x = a / 2 - (d + b),$

mit a= Breite der Fahrbahn 7, b= Breite des Fahrzeugs 1, d= Abstand des Fahrzeugs 1 zum Fahrbahnrand 7.
Die an die verschiedenen Einrichtungen 16, 17, 18, 19 ausgegebenen Auswertesignale S6 sind lediglich der Übersichtlichkeit halber gleich benannt und können voneinander verschieden sein.
Die Fahrbahndetektionseinrichtung 19 gibt Fahrbahndetektions-Steuersignale S10, S11, S12 aus, wobei diese Fahrbahndetektions-Steuersignale umfassen Anzeigesignale S10 an eine oder mehrere Anzeigeeinrichtungen 20 zur Anzeige einer kritischen Fahrbahnposition, Datensignale S11 für die passiven Sicherheitseinrichtungen 21 und Datensignale S12 für die aktiven Sicherheitseinrichtungen 22. Reversible Rückhaltemittel unter den passiven Sicherheitseinrichtungen 21, z.B. reversible Gurtstraffer, können durch die Datensignale S11, S12 direkt ausgelöst werden, so dass die Datensignale S11 in diesem Fall Aktivierungssignale sind. Im Allgemeinen werden die Datensignale S11, S12 jedoch lediglich von der jeweiligen Steuerung der Sicherheitseinrichtungen 21, 22 aufgenommen und zur Beurteilung der Situation herangezogen.
Erfindungsgemäß kann die Fahrbahndetektionseinrichtung 19 mit der Auswerteeinrichtung 15 und vorzugsweise auch den Einrichtungen 16, 17, 18 rein softwaremäßig implementiert werden. Die Einrichtungen können hierbei z. B. in einem bereits im Fahrzeug 1 vorhandenen Steuergerät 23 für eine Fahrdynamikregelung, ABS-Regelung_l oder Precrash-Regelung, oder auch z. B. in internen Steuergeräten der Sensoren 4, 5 als Softwareprogrammierung vorgesehen sein.

Claims

Steuerungsanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Sensoranordnung mit Ultraschall- und/oder Radarsensoren (4, 5), die Ultraschall- und/oder Radarstrahlung (12) zumindest teilweise in einen seitlichen Bereich des Fahrzeugs (1) aussendet, reflektierte Strahlung aufnimmt und Messsignale (S1, S2) ausgibt, einer Steuereinrichtung (23), die die Messsignale (S1, S2) aufnimmt und aus den Messsignalen (S1, S2) zum einen Abstände zu Objekten (9, 10) auf oder neben der Fahrbahn (3) ermittelt und hieraus Steuersignale (S7, S8, S9) für eine Fahrerunterstützungsfunktion ausgibt und zum anderen einen Abstand (d) des Fahrzeugs (1) zum Fahrbahnrand (7) ermittelt und Fahrbahndetektions-Steuersignale (S10, S11, S12) ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (23) GPS-Signale (S3) von einer GPS-Empfangseinrichtung (14) des Fahrzeugs (1) aufnimmt und aus den GPS-Signalen (S3) und den Messsignalen (S1, S2) der Fahrbahnsensoren (4, 5) eine relative Position des Fahrzeugs (1) in der Fahrbahn (3) ermittelt.
Steuerungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung Ultraschall- oder Radarsensoren (4, 5) für eine Parkhilfefunktion, Precrash-Funktion und/oder ACC-Funktion aufweist.
Steuerungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (23) eine Auswerteeinrichtung (15), eine Precrash-Steuereinrichtung (16), eine ACC-Steuereinrichtung (17), eine Parkhilfe-Steuereinrichtung (18) und eine Fahrbahndetektionseinrichtung (19) aufweist, wobei die Auswerteeinrichtung (15) die Messsignale (S1, S2) aufnimmt, eine Filter- und Anpass-Berechnung vornimmt und hieraus Auswertesignale (S6) ermittelt, die sie an die Precrash-Steuereinrichtung (16), die ACC-Steuereinrichtung (17), die Parkhilfe-Steuereinrichtung (18) und die Fahrbahndetektionseinrichtung (19) weitergibt.
Steuerungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionen der Auswerteeinrichtung (15), der Precrash-Steuereinrichtung (16), der ACC-Steuereinrichtung (17) und der Parkhilfe-Steuereinrichtung (18), vorteilhafterweise auch der Fahrbahndetektionseinrichtung (19), in der Steuereinrichtung (23) softwaremäßig ausgebildet sind.
Steuerungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahndetektions-Steuersignale Anzeigesignale (S10) für eine optische, akustische und/oder haptische Anzeigeeinrichtung (20) zur Anzeige einer kritischen Fahrbahnposition umfassen.
Steuerungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahndetektions-Steuersignale Datensignale (S11) für eine passive Sicherheitseinrichtung (21), z. B. einen pyrotechnischen Gurtstraffer und/oder eine Airbagsteuerung und/oder reversible Rückhaltemittel, z.B. reversible Gurtstraffer, umfassen.
Steuerungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahndetektions-Steuersignale Datensignale (S12) eine aktive Sicherheitseinrichtung (22), z. B. eine ESP-Steuereinrichtung, eine Lenkungssteuerung, eine Bremsensteuereinrichtung und/oder eine Motorsteuereinrichtung umfassen.
Steuerungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (4, 5) eine Laufzeitmessung und Amplitudenmessung durchführt und die Steuereinrichtung (23) aus der Laufzeit und der Amplitude ermittelt, in welcher relativen Position zum Fahrzeug (1) der Fahrbahnrand (7) und die Objekte (9, 10) angeordnet sind.
Verfahren zur Ermittlung einer Fahrposition eines Fahrzeuges (1) auf einer Fahrbahn (3), mit mindestens folgenden Schritten: Aussenden von Ultraschall- und/oder Radarsignalen (12) und Empfangen reflektierter Signale, Ausgabe von Messsignalen (S1, S2) in Abhängigkeit der empfangenen reflektierten Signale, Auswertung der Messsignale (S1, S2), wobei zum einen Abstände des Fahrzeuges (1) zu Objekten (9, 10) auf oder neben der Fahrbahn (3) ermittelt und hieraus Steuersignale (S7, S8, S9) für eine Fahrerunterstützungsfunktion ausgegeben werden, und zum anderen in Abhängigkeit der Messsignale (S1, S2) ein Abstand (d) des Fahrzeugs (1) zum Fahrbahnrand (7) ermittelt und Fahrbahndetektions-Steuersignale (S10, S11, S12) ausgegeben werden dadurch gekennzeichnet, dass GPS-Signale (S3) von einer GPS-Empfangseinrichtung (14) des Fahrzeugs (1) aufgenommen werden und aus den GPS-Signalen (S3) und den Messsignalen (S1, S2) eine relative Position des Fahrzeugs (1) in der Fahrbahn (3) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrerunterstützungsfunktion eine Parkhilfefunktion, eine Precrash-Funktion und/oder eine ACC-Funktion umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahndetektionssignale Anzeigesignale (S10) für eine Anzeigeeinrichtung (20) und/oder Datensignale (S11) für eine passive Sicherheitseinrichtung (21) und/oder Datensignale (S12) für eine aktive Sicherheitseinrichtung (22, 23, 24) aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der Messsignale (S1, S2) eine Filter- und Anpass-Berechnung durchgeführt wird und der Fahrbahnrand (7) aus einer Änderung des Reflexionsverhaltens ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Position des Fahrzeugs (1) in der Fahrbahn (3) aus den Messsignalen (S1, S2) und aufgenommenen GPS-Signalen (S3) und/oder Fahrzustandssignalen (S4) ermittelt wird.