DE10347687A1 - Algorithmus zur Bedrohungsabschätzung für eine Frontalkollisionswarnung - Google Patents
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Abstract
Ein Algorithmus zur Verwendung bei einem nach vorne blickenden Kollisionswarnsystem, das in einem Fahrzeug angewandt wird. Das Kollisionswarnsystem umfasst ein Radargerät, das Spurdateien des Abstandes und der Geschwindigkeit von Objekten auf dem Weg des Fahrzeugs erzeugt. Das System umfasst auch einen Kollisionswarnprozessor, der den Algorithmus abarbeitet und die Spurdateien und verschiedenen Eingangsdaten empfängt, um zu bestimmen, ob ein Alarm einer potentiellen Kollision ausgegeben werden sollte, und, wenn dies der Fall ist, bis zu welchem Grad. Die Eingangsdaten umfassen die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs, ob die Bremsen des Fahrzeugs aufgebracht sind, eine Kollisionswarnempfindlichkeit, Fahrerablenkungs-Modifizierfaktoren, Straßenzustandsdaten, wie etwa die Scheibenwischergeschwindigkeit und die Außenlufttemperatur usw. Der Prozessor berechnet einen Alarmpegel auf der Grundlage der verschiedenen Eingänge und gibt den Alarmpegel an eine Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle aus, um den Fahrer von der potentiellen Kollision in Kenntnis zu setzen.
Description
- Die US-Regierung besitzt möglicherweise eine Lizenz an dieser Erfindung und kann unter begrenzten Umständen vom Patentinhaber verlangen, anderen eine Lizenz unter angemessenen Bedingungen zu erteilen, die durch den Vertrag Nr. DTNH22-99-H07019 vorgesehen werden, der von der National Highway Transportation and Safety Administration (NHTSA) ausgearbeitet wurde.
- Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Frontalkollisionswarnsystem für ein Fahrzeug, und im Besonderen einen Algorithmus zum Bestimmen eines Fahreralarmpegels für ein Frontalkollisionswarn-Radarsystem, das zu einem Fahrzeug gehört.
- Es sind in der Technik verschiedene Arten von Sicherheitssystemen zum Schützen der Insassen eines Fahrzeugs im Fall einer Kollision bekannt. Einige dieser Systeme versuchen, die Kollision zu verhindern, bevor sie auftritt. Es ist beispielsweise bekannt, ein Fahrzeug mit einem nach vorne blickenden Kollisionswarn-Laser- oder Radarsystem auszustatten, das den Fahrer vor einer potentiellen Kollision mit Objekten, wie etwa anderen auf dem Weg des Fahrzeugs befindlichen Fahrzeugen, warnt, damit der Fahrer Korrekturmaßnahmen ergreifen kann, um die Kollision zu verhindern. Das Kollisionswarnsystem sendet einen Radar- oder Laserstrahl vor das Fahrzeug aus und verarbeitet Reflexionen von Objekten auf dem Weg des Fahrzeugs. Das System erzeugt aus diesen Reflexionen Maße und schätzt das Potential für eine Kollision auf der Grundlage der Geschwindigkeit und der Richtung des Fahrzeugs relativ zu den Objekten ab. Der Alarm kann eine visuelle Anzeige auf dem Armaturenbrett oder auf einem Head-Up-Display (HUD) des Fahrzeuges sein, und/oder kann eine akustische Warnung oder eine andere haptische Rückkopplungseinrichtung sein. Beispiele von Fahrzeugkollisionswarnsystemen dieser Art sind in den U.S.-Patenten Nr. 6 275 180, 6 097 311 und 5 979 586 zu finden.
- Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung ist ein Algorithmus zur Verwendung in Verbindung mit einem in einem Fahrzeug angewandten, nach vorne blickenden Kollisionswarnsystem offenbart. Das Kollisionswarnsystem umfasst eine Radar- oder Lasereinrichtung, die Spurdateien des Abstandes und der Annäherungsgeschwindigkeit von Objekten auf dem Weg des Fahrzeugs erzeugt. Das System umfasst auch einen Kollisionswarnprozessor, der einen Algorithmus abarbeitet, der die Spurdateien und verschiedene Eingangsdaten empfängt, um zu bestimmen, ob ein Alarm hinsichtlich einer bevorstehenden Kollision mit einem oder mehreren der Objekte ausgegeben werden sollte, und, wenn dies der Fall ist, bis zu welchem Grad. Die Eingangsdaten umfassen Eingänge der Fahrzeugdynamik, wie etwa der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Fahrzeuges, ob die Fahrzeugbremsen aufgebracht sind, den eingelegten Gang des Fahrzeuges, die Gierrate des Fahrzeugs usw. Die Eingangsdaten umfassen auch Fahrereingaben, wie etwa die Empfindlichkeit der Kollisionswarnung, Modifizierfaktoren der Ablenkung des Fahrers usw. Zusätzlich werden dem Prozessor Eingangsdaten für Straßenzustände, wie etwa die Scheibenwischergeschwindigkeit und die Außenlufttemperatur, geliefert. Der Prozessor berechnet einen Alarmpegel auf der Grundlage der verschiedenen Eingänge und gibt den Alarmpegel an eine Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle aus, um den Fahrer von einer potentiellen Kollision in Kenntnis zu setzen. Das System stellt auch fest, ob ein adaptiver Tempo mat (adaptive cruise control) aktiviert worden ist, und nimmt, wenn dies der Fall ist, automatisch Fahrzeugkorrekturen vor, um eine Kollision zu verhindern.
- Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen ist bzw. sind:
-
1 ein Blockdiagramm eines Frontalkollisionswarnradarsystems (FCW-Radarsystem von Forward Collision Warning Radar System) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
2A –2C ein Flussdiagramm für einen Algorithmus zum Steuern des in1 gezeigten FCW-Systems. - Die folgende Diskussion der Erfindung, die auf einen Algorithmus zur Verwendung in einem Frontalkollisionswarnsystem in einem Fahrzeug gerichtet ist, ist lediglich beispielhafter Natur und soll in keiner Weise die Erfindung, ihre Anwendungsgebiete oder Verwendungen beschränken.
-
1 ist ein Blockdiagramm eines nach vorne blickenden Kollisionswarnsystems10 , das einen Algorithmus zum Erzeugen eines abgestuften Kollisionsalarms in dem Fall einer potentiellen Kollision anwendet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System10 umfasst ein Radargerät12 , das an der Frontseite eines betreffenden Fahrzeuges (nicht gezeigt) an einer geeigneten Stelle montiert ist, um ein Frontalkollisionswarn-Radarstrahlmuster bereitzustellen, das für die hierin diskutierten Zwecke geeignet ist. Obwohl die hierin diskutierte Erfindung Radarfrequenzen anwendet, werden Fachleute auf dem Gebiet feststellen, dass andere Systeme Laserquellen unter Verwendung von Laserstrahlen und dergleichen anwenden können. Deshalb ist die vorliegende Erfindung nicht auf Radar begrenzt. Das Radargerät12 umfasst einen HF-Transceiverabschnitt (oder optischen Transceiverabschnitt)14 und einen Prozessorabschnitt16 . Das Radargerät12 sendet einen Radarstrahl aus einem Fenster18 mit einer bestimmten Frequenz, wie etwa 76 GHz, aus. Reflexionen des Radarstrahles von Objekten in dem Strahlmuster werden von dem Radargerät12 empfangen und von dem Prozessor16 auf eine Fachleuten auf dem Gebiet wohlbekannte Weise verarbeitet. Der Prozessor16 erzeugt Frames von Spurdateien mit einer relativ niedrigen Frequenz, beispielsweise 100 ms, wobei jede Spurdatei den Abstand und die Geschwindigkeit von Objekten in einem Blickfeld identifiziert, das durch das Radarstrahlmuster vor dem betreffenden Fahrzeug definiert ist. Bei einer Ausführungsform verfolgt das Radargerät12 bis zu fünfzehn separate Objekte, und zwar sowohl sich bewegende als auch stehende. Das Radargerät12 kann jedes zu den hierin beschriebenen Zwecken geeignete Radargerät sein, wie etwa das Radargerät für den Abstandsregeltempomaten oder intelligenten Tempomaten (adapted cruise control) mit Alarm (ACC/A), der von der Delphi Corporation, Automotive Systems Division Inc. erhältlich ist. - Die Spurdateien werden zu einem Frontalkollisionswarn-Prozessor (FCW-Prozessor}
20 gesendet, der die Spurdateien und andere Eingangsdaten verarbeitet, um zu bestimmen, ob ein Alarm ausgegeben werden sollte, dass eine Kollision bei der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit und -richtung wahrscheinlich ist oder bevorsteht, so dass der Fahrer die notwendige Handlung vornehmen kann, wie es nachstehend ausführlicher diskutiert wird. Der Prozessor20 kann irgendein für die hierin beschriebenen Zwecke geeigneter Prozessor sein, wie etwa der PC 104, der von Real Time Devices USA, Inc. von State College, Pennsylvania, erhältlich ist. Wie es nachstehend diskutiert wird, empfängt der Prozessor20 den Abstand R zwischen dem betreffenden Fahrzeug und den Objekten im Blickfeld von dem Prozessor16 und bestimmt die vorhergesagte Beschleunigung af des betreffenden Fahrzeugs auf der Grundlage der gegenwärtigen Parameter, der Geschwindigkeit VL der Objekte in dem Blickfeld und der vorhergesagten Beschleunigung aL der Objekte im Blickfeld. - Der Prozessor
20 bestimmt, ob ein Alarm ausgegeben werden sollte, auf der Grundlage der Kombination der Spurdateien und der verschiedenen Eingangsdaten, die die gegenwärtig relevanten Bedingungen identifizieren. Einige der Eingangsdaten kommen von der Fahrzeugdynamik22 und können die Geschwindigkeit VF des betreffenden Fahrzeugs, die tatsächliche Beschleunigung aa des betreffenden Fahrzeugs, dass der Gang des betreffenden Fahrzeugs in (PRNDL) ist, die Richtung, in die das betreffende Fahrzeug gelenkt wird, die Gierrate des betreffenden Fahrzeuges, ob das betreffende Fahrzeug gebremst wird, eine Traktionssteuerungsaktivierung, eine ABS-Aktivierung, Straßenreibung usw. umfassen. Andere Eingangsdaten der Fahrzeugdynamik können dem Prozessor20 ebenfalls im Umfang der vorliegenden Erfindung geliefert werden. Weiter empfängt der Prozessor20 Fahrereingaben24 , die eine Empfindlichkeitseinstellung des Systems10 , die von dem Fahrer eingestellt wird, eine Aktivierung des Scheibenwischers, die Außenlufttemperatur, eine Bedienung der Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage (HLK) des Fahrzeugs, eine Bedienung des Radios, eine Bedienung eines elektrisch verstellbaren Sitzes, eine Bedienung eines elektrisch verstellbaren Spiegels usw. umfassen. Die Fahrerempfindlichkeit beruht auf einer manuellen Einstellung, die durch den Fahrer vorgenommen wird, bei der gewählt wird, ob der Fahrer wünscht, dass sich das System aggressiv oder konservativ verhält. Bei einer Ausführungsform umfasst die Auswahl sechs Einstellungen (1 –6 ) und kann am Lenkrad des Fahrzeugs angeordnet sein. Wie es aus der nachstehenden Diskussion deutlich werden wird, dient bestimmte Eingangsinformation dazu, das Niveau der Ablenkung des Fahrers zu bestimmen, und bestimmte Eingangsinformation betrifft Außenumgebungsbedingungen, so dass die Empfindlichkeit des Alarms dementsprechend abgeändert werden kann. Wie es Fachleute auf dem Gebiet feststellen werden, kann dem Prozessor20 im Umfang der vorliegenden Erfindung auch andere Fahrerablenkungs- und Umgebungsinformation geliefert werden. - Der Prozessor
20 liefert eine Alarmpegelausgabe, wenn eine Kollision bei der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit und -richtung wahrscheinlich ist oder bevorsteht, an eine Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle (DVI von driver vehicle interface)26 . Bei einer Ausführungsform ist die DVI26 in einem Head-Up-Display (HUD) vorgesehen, das auf die Windschutzscheibe des Fahrzeugs eingespiegelt wird, und umfasst eine Reihe von visuellen Warnpegeln zwischen 0 und 100 des Grad der wahrscheinlichen Kollision. Weiter kann die DVI26 ein akustisches oder Audiosignal, wie etwa einen Summer, umfassen, wenn der Alarm den maximalen Kollisionspegel erreicht. Es ist festzustellen, dass vibrierende oder andere Alarmeinrichtungen verwendet werden könnten. Wenn ein Abstandsregeltempomat des Fahrzeugs aktiviert worden ist, bringt dann das System10 automatisch die Drosselklappe oder Bremse des Fahrzeugs durch ein System28 auf, um eine Kollision zu vermeiden, und gibt auch einen akustischen/visuellen Alarm aus, falls dies benötigt wird. - Die
2A –2C zeigen ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Algorithmus32 zur Bereitstellung eines abgestuften Alarms für die DVI26 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Für jeden Frame der Spurdateien erzeugt der Algorithmus32 die verschiedenen Variablen und Konstanten, die dazu verwendet werden, zu bestimmen, ob der Alarm ausgegeben werden sollte, und, wenn dies der Fall ist, bis zu welchem Pegel. Es ist zu betonen, dass die verschiedenen numerischen Parameter und dergleichen, die nachstehend angegeben sind und von dem Algorithmus32 verwendet werden, nur als nicht einschränkende Beispiele angegeben sind, dadurch, dass andere Werte und Parameter für andere Anwendungen im Umfang der vorliegenden Erfindung angewandt werden können. Der Schritt bei Kasten34 setzt verschiedene Eingangsvariablen des Algorithmus32 . Wie es oben erwähnt wurde, umfassen die Eingangsvariablen Fahrerablenkungsvariablen, wie etwa ob der Fahrer die Einstellung des Radios ändert, das HLK des Fahrzeugs verstellt usw. Ferner umfassen die Eingangsvariablen die Empfindlichkeit, die der Fahrer für das System10 wählt. Die Eingangsvariablen umfassen auch, ob das Radargerät12 und der Prozessor16 richtig arbeiten. Bei manchen Anwendungen kann sich Schmutz oder Eis an dem Fenster18 ansammeln, was bewirkt, dass das Radargerät12 nicht mehr arbeitet. Ferner können funktionelle Tests in den Prozessoren16 und20 bestimmen, dass irgendetwas nicht richtig arbeitet. Wenn ein Fehler detektiert wird, wird das System10 eine Systemfehlerangabe liefern. - Die Eingangsvariablen umfassen auch die Identifikation und den Zustand von zuvor detektierten sich bewegenden und stehenden Objekten, sowie von neu detektierten sich bewegenden und stehenden Objekten. Der Algorithmus
32 bestimmt das nächste auf dem Weg befindliche Fahrzeug (CIPV von closest in path vehicle) für das am nächsten befindliche, sich bewegende Objekt, und ob es ein neu detektiertes, sieh bewegendes Objekt ist oder ob es ein Objekt ist, das bei vorhergehenden Frames verfolgt worden ist. Der Algorithmus32 bestimmt die Häufigkeit, mit der das CIPV zuvor detektiert worden ist, und die vorhergesagte Beschleunigung aL des CIPV. Ferner empfängt der Algorithmus32 das nächste auf dem Weg befindliche, stehende Objekt (CIPS von closest in path stationary) und den Abstand des CIPS und bestimmt die Beschleunigung des CIPS, die Null sein sollte. - Die Eingangsvariablen umfassen auch, ob der Fahrer die Bremsen des betreffenden Fahrzeugs betätigt hat, damit der Algorithmus
32 eine Feststellung vornehmen kann, dass der Fahrer eine potentielle Kollision mit einem Objekt vor dem Fahrzeug erkannt und die notwendigen Handlungen vorgenommen hat. Ferner umfassen andere Eingangsvariablen, die von dem Algorithmus32 gesetzt werden, ob die Fahrzeugscheibenwischer aktiviert worden sind, um zu bestimmen, ob die Straße nass ist, und eine Außenlufttemperaturablesung, um zu bestimmen, ob die Straße infolge von Eis und dergleichen glatt ist. Geeignete Fahrzeugsensoren sind zur Feststellung der Bremsenaktivierung, der Scheibenwischeraktivierung, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugbeschleunigung usw. vorgesehen. Andere Eingangsvariablen umfassen die Geschwindigkeit Vf des betreffenden Fahrzeugs und die Beschleunigung aa des betreffenden Fahrzeugs. Der Algorithmus32 stellt auch fest, ob der Abstandsregeltempomat (ACC) vom Fahrer verstellt worden ist, so dass der Algorithmus32 das automatische Bremsen einstellen kann. - Der Algorithmus
32 setzt dann bei Kasten36 Algorithmusvariablen. Die Algorithmusvariablen umfassen die Geschwindigkeit Vf des betreffenden Fahrzeugs in Meter/Sekunde (m/s), die Geschwindigkeit VL der detektierten Objekte vor dem betreffenden Fahrzeug in m/s, die vorhergesagten Beschleunigungen af des betreffenden Fahrzeugs in m/s/s, die vorhergesagte Beschleunigung aL der detektierten Objekte in m/s/s, eine Verzögerungszeit T in Sekunden und den Abstand R in Metern zu den detektierten Objekten, die in den Spurdateien vorhanden sind. Ferner initialisiert der Algorithmus32 die verschiedenen Parameter mit Null, einschließlich die Alarme und die vorhergesagten Beschleunigungen. - Der nächste Schritt des Algorithmus
32 umfasst das Setzen der Algorithmuskonstanten, wie dies bei Kasten38 angegeben ist. Die Algorithmuskonstanten umfassen das Einstellen eines minimalen Schwellenwertes hinsichtlich dessen, wie schnell das betreffende Fahrzeug sich dem CIPV oder dem CIPS nähern muss, damit ein Alarm ausgegeben wird. Bei einer Ausführungsform beträgt der minimale Schwellenwert für sowohl angehaltene Objekte als auch sich bewegende Objekte2 ,2 Meter/Sekunde (fünf Meilen pro Stunde), wobei der Algorithmus32 bestimmt, dass das Objekt angehalten ist, wenn es sich mit 2,2 Meter/Sekunde (fünf Meilen pro Stunde) oder weniger bewegt. Ferner setzt der Algorithmus32 eine Bremskonstante für die sich bewegenden Objekte von 0,2 g als eine Annahme, um die vorhergesagte Beschleunigung aL der sich bewegenden Objekte in den Spurdateien zumessen. Mit anderen Worten nimmt der Algorithmus32 als Szenario für den ungünstigsten Fall, um den Alarmpegel zu berechnen, an, dass das CIPV mit 0,2 g bremst. - Ferner nimmt der Algorithmus
32 eine Feststellung hinsichtlich dessen vor, ob das betreffende Fahrzeug das CIPV überholt (vorbeifährt). Der Algorithmus32 macht dies durch Einstellen eines Überholschwellenwertes, 0,1 g bei einer Ausführungsform, indem, falls das betreffende Fahrzeug mit dieser Geschwindigkeit oder mehr beschleunigt, dann kein Alarm oder ein reduzierter Alarm für eine potentiell bevorstehende Kollision ausgegeben wird, weil angenommen wird, dass der Fahrer das CIPV überholt. Der Algorithmus32 setzt auch eine Beschleunigungsmesstoleranz von 0,2 m/s/s. Der Algorithmus32 setzt auch eine obere Geschwindigkeitsgrenze und eine untere Geschwindigkeitsgrenze, die definieren, bei welcher Fahrzeuggeschwindigkeit das System10 aktiviert und dann deaktiviert werden wird. Bei einer Ausführungsform wird das System10 nicht aktiviert, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit Vf über 11,2 m/s (25 mph) hinausgeht, und wird nicht deaktiviert, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit Vf unter 8,9 m/s (20 mph) abfällt. Der Algorithmus32 setzt auch den höchsten Alarmpegel, bevor das akustische Signal ausgegeben wird. Bei einer Ausführungsform ist der höchste Alarmpegel 98 von 100 Pegeln, über denen das akustische Signal von einer potentiellen Kollision an die DVI26 ausgegeben wird. - Der Algorithmus
32 setzt auch eine Verzögerungszeit des betreffenden Fahrzeugs, die bei einer Ausführungsform 1,6 s beträgt. Der Algorithmus32 setzt auch einen Schwellenwert für die Verwendung einer vom Radar berichteten Beschleunigung, die bei einer Ausführungsform –0,35 g beträgt. Der Algorithmus32 setzt auch eine Abstandsgrenze Rco als einen minimalen Abstand zwischen dem betreffenden Fahrzeug und dem CIPV und dem CIPS, bevor ein Alarm ausgegeben wird. Bei einer Ausführungsform beträgt der Abstandsgrenzwert Rc0, wenn sich das detektierte Objekt bewegt, 100 m, und wenn das detektierte Objekt steht, 80 m. Der Algorithmus32 setzt auch eine minimale Anzahl von Frames, in denen ein stehendes Objekt detektiert werden muss, damit es ein gültiges Ziel ist. Bei einer Ausführungsform muss der Algorithmus32 das stehende Objekt in zwei aufeinander folgenden Frames detektieren. - Nachdem die verschiedenen Algorithmuskonstanten gesetzt worden sind, setzt dann der Algorithmus
32 Zielauswahl- und Radardaten, wie dies bei Kasten40 angegeben ist. Wie es oben erwähnt wurde, detektiert das System10 nur zwischen einem und fünfzehn sich bewegenden und stehenden Objekten. Ferner identifizieren die Spurdateien von dem Prozessor16 ein stehendes und ein sich bewegendes Objekt auf unterschiedliche Weisen für die Anzahl von aufeinander folgenden Frames, in denen die sich bewegenden und stehenden Objekte detektiert werden. Bei einer Ausführungsform bestimmt der Prozessor16 eine un gültige Spur, eine neue Spur, eine erhärtete Spur, eine gerollte Spur, eine verschmolzene Spur und eine gelöschte Spur auf der Grundlage der Anzahl von Frames, in denen das Objekt detektiert wird. - Der Algorithmus
32 setzt dann die Empfindlichkeit der DVI26 auf der Grundlage der vom Fahrer gewählten Empfindlichkeitseinstellung, wie dies bei Kasten42 angegeben ist. - Der Algorithmus
32 ist nun eingestellt, um zu bestimmen, ob die verschiedenen Eingänge anzeigen, ob ein Alarm ausgegeben werden sollte. Der Algorithmus32 gibt bei Kasten44 Fahrzeugsensordaten aus, um die verschiedenen Berechnungen vorzunehmen und somit zu bestimmen, ob der Alarm ausgegeben werden sollte. Die Sensordaten umfassen die verschiedenen oben diskutierten Eingänge, wie etwa die Geschwindigkeit Vf des betreffenden Fahrzeugs, ob der Fahrer bremst, die Beschleunigung aa des betreffenden Fahrzeugs, die Außenlufttemperatur, ob die Scheibenwischer aktiviert worden sind, und, wenn dies der Fall ist, mit welcher Geschwindigkeit, usw. - Der Algorithmus
32 gibt dann bei Kasten46 Steuerdaten ein, die umfassen, ob der Prozessor20 und das Radargerät12 richtig arbeiten. - Der Algorithmus
32 bestimmt dann bei Kasten48 Eingangsfusionsdaten. Die Fusionsdaten sind eine Feststellung davon, ob es eine Ablenkung des Fahrers durch Aktivierung des Radios, HLK, usw. gibt, wie es oben diskutiert wurde. Bei einer Ausführungsform besitzt der Algorithmus32 vier Ablenkungspegel, die 0 für keine Ablenkung, 1 für geringe Ablenkung, 2 für mäßige Ablenkung und 3 für starke Ablenkung umfassen. - Der Algorithmus
32 stellt dann bei Kasten50 fest, ob der Fahrer den Abstandsregeltempomaten (ACC) aktiviert hat. Wenn der Tempomat aktiviert ist, wird dann die Drossel- und Bremsensteuerung, die durch den Prozessor20 bereitgestellt wird, dementsprechend betätigt. - Der Algorithmus
32 setzt dann bei Kasten52 einen modifizierten Wert Gamma auf der Grundlage der Algorithmus-Modifizierfaktoren. Die Algorithmus-Modifizierfaktoren umfassen das Bestimmen der Außenlufttemperatur, das Feststellen, ob die Scheibenwischer aktiviert worden sind, und, wenn dies der Fall ist, mit welcher Geschwindigkeit, usw. Der Wert des Modifizierfaktors wird höher eingestellt, wenn die Außenlufttemperatur abfällt, insbesondere unter den Gefrierpunkt, und/oder die Scheibenwischergeschwindigkeit zunimmt. Je höher der Wert des Modifizierfaktors ist, desto stärker wird der Algorithmus32 justiert, um derartige Einflüsse zu berücksichtigen, in Kombination mit dem Abstand R und/oder der Geschwindigkeit des CIPV, um zu bestimmen, ob der Alarm ausgegeben wird. Der Algorithmus32 setzt den Wert Gamma, der die Kombination aus der Fahrerempfindlichkeit, der Fahrerablenkung und den Algorithmus-Modifizierfaktoren definiert. - Der Algorithmus
32 stellt dann bei Kasten54 fest, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit Vf hoch genug ist, um das System10 zu aktivieren. Wie es oben diskutiert wurde, muss bei einer Ausführungsform das betreffende Fahrzeug schneller fahren als 11,2 m/s (25 mph), bevor das System aktiviert wird, und muss dann unter 8,9 m/s (20 mph) verlangsamen, um das System zu deaktivieren. - Der Algorithmus
32 stellt dann bei Kasten56 fest, ob das System10 richtig arbeitet. Wenn der Prozessor20 einen Prozessorfehler detektiert oder die Funktionsuntüchtigkeit des Radargerätes12 detektiert, oder detektiert, dass der Fahrer die Bremse betätigt hat, in Kombination mit der Fahrzeuggeschwindigkeit Vf, wird dann eine FCW-Sperre auf Eins gesetzt, wodurch das System10 deaktiviert wird. Wenn die FCW-Sperre auf Null gesetzt wird, wobei das System10 aktiviert ist, setzt dann der Algorithmus32 den Alarmpegel auf Null, wie dies bei Kasten58 angegeben ist. - Nachdem alle Daten verarbeitet worden sind, setzt dann der Algorithmus
32 den Alarmzeitpunkt, wie dies bei Kasten60 angegeben ist. Der Alarmzeitpunkt ist eine Verzögerungszeit T, die auf der Fahrerempfindlichkeit (1 –6 ) beruht, wie sie von dem Fahrer eingestellt wird. Die Verzögerungszeit T wird durch die Fahrerablenkung bei dem Kasten48 und die Algorithmus-Modifizierfaktoren bei dem Kasten52 abgeändert. - Der Algorithmus
32 stellt dann bei Kasten62 fest, ob ein Alarm für ein sich bewegendes Objekt, wie etwa das CIPV, ausgegeben werden sollte. Wenn der Abstandsregeltempomat aktiviert ist und ein sich bewegendes Objekt in dem Abstand Rca detektiert wird, wie dies durch die oben diskutierten Parameter modifiziert wird, gibt dann der Algorithmus32 einen vollen Alarm (100 ) an die DVI26 aus. Wenn der Abstandsregeltempomat nicht eingeschaltet ist, bestimmt dann der Algorithmus32 , ob ein Alarm für ein detektiertes, sich bewegendes Objekt vor dem betreffenden Fahrzeug ausgegeben werden sollte, und, wenn dies der Fall ist, mit welchem Pegel. Mit anderen Worten wird der Alarmpegel (0 – 100) auf der Grundlage des Abstandes R, der Geschwindigkeiten des betreffenden Fahrzeugs und des detektierten Objektes, der vorhergesagten Beschleunigung des betreffenden Fahrzeugs, des detektierten, sich bewegenden Objektes und der oben diskutierten Modifizierfaktoren berechnet. - Der Algorithmus
32 berechnet die vorhergesagte Beschleunigung af des betreffenden Fahrzeugs auf der Grundlage der gegenwärtigen Beschleunigung aa des betreffenden Fahrzeugs, der gegenwärtigen Geschwindigkeit Vf des betreffenden Fahrzeugs, der Geschwindigkeit VL des detektierten, sich bewegenden Objektes und der vorhergesagten Beschleunigung aL des detektierten Objektes für die gegenwärtigen Bedingungen. Es kann jede geeignete Unterroutine dazu verwendet werden, die vorhergesagte Beschleunigung af auf der Grundlage dieser Parameter zu berechnen. Ein Kollisionsvermeidungsabstand Rca wird auf der Grundlage der Eingangsinformation berechnet, das heißt dem Abstand, der bestimmt, ob ein maximaler Alarm für die gegenwärtigen Bedingungen ausgegeben wird. Wenn der Algorithmus32 feststellt, dass der Abstand R kleiner oder gleich dem Kollisionsvermeidungsabstand Rca ist, wird dann ein voller Alarm ausgegeben (ein visuelles Signal und ein akustisches Signal von 100). Wenn der Algorithmus32 feststellt, dass sich das detektierte Objekt von dem betreffenden Fahrzeug wegbewegt, wird dann der Alarm auf Null gesetzt. Wenn der Abstand R größer als der Abstandsgrenzwert Rc0 (100 m) ist, wird dann der Alarm ebenfalls auf Null gesetzt. - Wenn der Algorithmus
32 feststellt, dass der Abstand R größer als Rca aber kleiner als der Abstandsgrenzwert Rc0 ist, wird er dann den Alarmpegel gemäß dieser Distanz für die gegenwärtigen Bedingungen setzen. Um den Pegel des visuellen Alarms zwischen 0 und 100 zu bestimmen, berechnet der Algorithmus32 einen Abstand R1 und einen Abstand R2, die größer als der Kollisionsvermeidungsabstand Rca aber kleiner als der Abstandsgrenzwert Rc0 sind. Bei einer Ausführungsform gilt R1 = Rca + (Vf – VL)τ und R2 = VfT. Wenn R > Rca und R ≦ (Rca + R1)/2, wird dann der Alarmpegel auf 75 gesetzt. Wenn R > (Rca + R1)/2 und R ≦ R1, wird dann der Alarmpegel auf 25 gesetzt. - Wenn der Algorithmus
32 feststellt, dass das betreffende Fahrzeug versucht, das detektierte, sich bewegende Objekt zu überholen, setzt er dann das visuelle Signal auf seinen höchsten Pegel, ohne das Audiosignal auszugeben. Der Algorithmus32 stellt auch fest, ob das detektierte, sich bewegende Objekt ein rollendes Ziel ist, das von dem Radargerät12 fallengelassen worden ist, wobei der Algorithmus32 einen hohen visuellen Alarm ohne den Audioalarm ausgibt. - Der Algorithmus
32 bestimmt dann den Alarmpegel für ein detektiertes stehendes Objekt, wie etwa das CIPS, wie dies bei Kasten64 angegeben ist, auf die gleiche Weise wie er es für das detektierte, sich bewegende Objekt tat, mit den geeigneten Eingangsvariablen für stehende Objekte. Der Algorithmus32 berechnet dann den Alarmpegel bei Kasten66 , welcher der höchste Alarm zwischen dem sich bewegenden Objekt und dem stehenden Objekt ist. Der Alarmpegel wird dann bei Kasten68 an die DVI26 ausgegeben. - Zusammengefasst betrifft die Erfindung einen Algorithmus zur Verwendung bei einem nach vorne blickenden Kollisionswarnsystem, das in einem Fahrzeug angewandt wird. Das Kollisionswarnsystem umfasst ein Radargerät, das Spurdateien des Abstandes und der Geschwindigkeit von Objekten auf dem Weg des Fahrzeugs erzeugt. Das System umfasst auch einen Kollisionswarnprozessor, der den Algorithmus abarbeitet und die Spurdateien und verschiedenen Eingangsdaten empfängt, um zu bestimmen, ob ein Alarm einer potentiellen Kollision ausgegeben werden sollte, und, wenn dies der Fall ist, bis zu welchem Grad. Die Eingangsdaten umfassen die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs, ob die Bremsen des Fahrzeugs aufgebracht sind, eine Kollisionswarnempfindlichkeit, Fahrerablenkungs-Modifizierfaktoren, Straßenzustandsdaten, wie etwa die Scheibenwischergeschwindigkeit und die Außenlufttemperatur usw. Der Prozessor berechnet einen Alarmpegel auf der Grundlage der verschiedenen Eingänge und gibt den Alarmpegel an eine Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle aus, um den Fahrer von der potentiellen Kollision in Kenntnis zu setzen.
Claims (36)
- Verfahren zum Anzeigen einer potentiellen Kollision zwischen einem betreffenden Fahrzeug und zumindest einem detektierten Objekt, mit den folgenden Schritten: Senden eines Strahls von einer Strahleinrichtung (
12 ) in ein Blickfeld; Empfangen von Reflexionen von dem Strahl von einem Objekt in dem Blickfeld an der Strahleinrichtung (12 ), Erzeugen von Spurdateien auf der Grundlage der Reflexionen, die die Distanz umfassen, die das Objekt von dem Fahrzeug entfernt ist, Verarbeiten einer Alarmbedingung in einem Kollisionswarn-Prozessor (20 ) auf der Grundlage der Spurdateien und anderer Systemeingänge, wobei die anderen Systemeingänge die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs und einen oder mehrere von einem Fahrerablenkungs-Modifizierfaktor, einem Systemfehler-Modifizierfaktor und einem Fahrerempfindlichkeits-Modifizierfaktor umfassen (34–66), und Alarmieren eines Fahrers des betreffenden Fahrzeugs in dem Fall, dass eine potentielle Kollision mit dem Objekt festgestellt wird (68). - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemeingänge eine vorhergesagte Beschleunigung des betreffenden Fahrzeugs und eine vorhergesagte Beschleunigung des Objektes umfassen.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrerablenkungs-Modifizierfaktor umfasst, ob der Fahrer ein Autoradio und/oder ein Heiz- und Kühlsystem des Fahrzeugs betätigt.
- Verfahren nach einem. der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrerempfindlichkeits-Modifizierfaktor aus einer manuellen Eingabe durch den Fahrer feststellt, wie aggressiv oder konservativ der Alarm ausgegeben wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemfehler-Modifizierfaktor eine Feststellung hinsichtlich dessen vornimmt, ob der Kollisionswarn-Prozessor und/oder die Strahleinrichtung (
12 ) richtig arbeiten (56 ). - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemeingänge eine Außenlufttemperatur umfassen, und umfassen, ob die Scheibenwischer des Fahrzeugs aktiviert worden sind.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemeingänge umfassen, ob das betreffende Fahrzeug gebremst wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollisionswarn-Prozessor (
20 ) einen Alarmpegel zwischen einem minimalen Pegel von 0 und einem maximalen Pegel von 100 ausgibt (68 ). - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollisionswarn-Prozessor (
20 ) ein visuelles Signal liefert, wenn der Alarm unter einem maximalen Pegel liegt, und ein Audiosignal liefert, wenn der Alarm auf einem maximalen Pegel liegt (68 ). - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt: Verhindern, dass der Alarm ausgegeben wird, bis das Fahrzeug über einer ersten vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit fährt, und Verhindern, dass der Alarm ausgegeben wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter eine zweite vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit abfällt.
- Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit 11,2 Meter pro Sekunde (
25 Meilen pro Stunde) beträgt und die zweite vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit 8,9 Meter pro Sekunde (20 Meilen pro Stunde) beträgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (
20 ) verhindert, dass der Alarm ausgegeben wird, wenn der Prozessor (20 ) feststellt, dass das Fahrzeug das Objekt überholt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: Feststellen, ob ein Abstandsregeltempomat aktiviert ist (
50 ). - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl derart gewählt wird, dass er aus Radarstrahlen und optischen Strahlen besteht, und dass die Strahleinrichtung (
12 ) aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Radargerät und optischen Einrichtungen besteht. - Verfahren zum Bereitstellen eines Alarms, der eine potentielle Kollision zwischen einem betreffenden Fahrzeug und einem oder mehreren sich bewegenden oder stehenden Objekten angibt, mit den folgenden Schritten: Senden eines Radarstrahls von einem Radargerät (
12 ) in ein Blickfeld, Empfangen von Reflexionen des Radarstrahls an dem Radargerät (12 ) von einem Objekt in dem Blickfeld, Erzeugen von Spurdateien auf der Grundlage der Reflexionen, die die relative Geschwindigkeit des Objektes und die Distanz, die das Objekt von dem betreffenden Fahrzeug entfernt ist, umfassen, Verarbeiten einer Alarmbedingung in einem Frontalkollisionswarn-Prozessor (20 ) auf der Grundlage der Spurdateien und anderer Systemeingänge, wobei die anderen Systemeingänge die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs, einen Fahrerablenkungs-Modifizierfaktor, einen Systemfehler-Modifizierfaktor, einen Fahrerempfindlichkeits-Modifizierfaktor und einen Außenumgebungs-Modifizierfaktor umfassen, wobei die Verarbeitung der Alarmbedin gung das Bestimmen umfasst, ob der Alarm ausgegeben werden sollte (34 –66 ), und Erzeugen eines Alarms in dem Fall, dass der Kollisionswarn-Prozessor (20 ) feststellt, dass es eine potentielle Kollision mit dem Objekt gibt (68 ). - Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemeingänge eine vorhergesagte Beschleunigung des betreffenden Fahrzeugs und eine vorhergesagte Beschleunigung des Objektes umfassen.
- Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrerablenkungs-Modifizierfaktor umfasst, ob der Fahrer ein Autoradio und/oder ein Heiz- und Kühlsystem des Fahrzeugs betätigt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrerempfindlichkeits-Modifizierfaktor aus einer manuellen Eingabe durch den Fahrer feststellt, wie aggressiv oder konservativ der Alarm ausgegeben werden soll.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemfehler-Modifizierfaktor eine Feststellung hinsichtlich dessen vornimmt, ob der Kollisionswarn-Prozessor und/oder das Radargerät richtig arbeiten.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemeingänge eine Außenlufttemperatur umfassen, und umfassen, ob die Scheibenwischer des Fahrzeugs aktiviert worden sind.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollisionswarn-Prozessor (
20 ) einen Alarmpegel zwischen einem minimalen Pegel von 0 und einem maximalen Pegel von 100 bestimmt (68 ). - Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, gekennzeichnet durch: Verhindern, dass der Alarm ausgegeben wird, bis das Fahrzeug über einer ersten vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit fährt, und verhindern, dass der Alarm ausgegeben wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter eine zweite vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit abfällt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (
20 ) verhindert, dass der Alarm ausgegeben wird, wenn der Prozessor (20 ) feststellt, dass das Fahrzeug das Objekt überholt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, gekennzeichnet durch Feststellen, ob ein Abstandsregeltempomat aktiviert ist (
50 ). - Verfahren zum Bereitstellen eines Alarms, der eine potentielle Kollision zwischen einem betreffenden Fahrzeug und einem oder mehreren sich bewegenden oder stehenden Objekten angibt, mit den folgenden Schritten: Senden eines Radarstrahls von einem Radargerät (
12 ) in ein Blickfeld, Empfangen von Reflexionen des Radarstrahls von einem Objekt in dem Blickfeld an dem Radargerät (12 ), Erzeugen von Spurdateien auf der Grundlage von Reflexionen, die die relative Geschwindigkeit des Objektes und die Distanz, die das Objekt von dem betreffenden Fahrzeug entfernt ist, umfassen, Verarbeiten einer Alarmbedingung in einem Frontalkollisionswarn-Prozessor (20 ) auf der Grundlage der Spurdateien und anderer Systemeingänge, wobei die anderen Systemeingänge die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs, einen Fahrerablenkungs-Modifizierfaktor, einen Systemfehler-Modifizierfaktor, einen Fahrerempfindlichkeits-Modifizierfaktor, einen Außenumgebungs-Modifizierfaktor, eine vorhergesagte Beschleunigung des betreffenden Fahrzeugs und eine vorhergesagte Beschleunigung des Objektes umfassen, wobei der Fahrerempfindlichkeits-Modifizierfaktor aus einer manuellen Eingabe durch den Fahrer ein aggressives oder konservatives Verhalten bestimmt, und der Systemfehler-Modifizierfaktor eine Feststellung hinsichtlich dessen vornimmt, ob der Kollisionswarn-Prozessor (20 ) und/oder das Radargerät (12 ) richtig arbeiten, und wobei die Verarbeitung der Alarmbedingung die Feststellung, ob der Alarm ausgegeben werden sollte, umfasst (34 –66 ), und Erzeugen des Alarms in dem Fall, dass der Kollisionswarn-Prozessor (20 ) feststellt, dass eine potentielle Kollision mit dem Objekt gibt (68 ). - Kollisionswarnsystem zum Bereitstellen eines Alarmsignals, das eine potentielle Kollision zwischen einem betreffenden Fahrzeug und ei nem Objekt auf dem Weg des Fahrzeugs angibt, wobei das System umfasst: eine Strahleinrichtung (
12 ), die einen Strahl in ein Blickfeld sendet und Reflexionen des Strahls von Objekten in dem Blickfeld empfängt, wobei die Strahleinrichtung (12 ) auf der Grundlage der Reflexionen Spurdateien erzeugt, die die relative Geschwindigkeit des Objektes und die Distanz des Objektes von dem betreffenden Fahrzeug umfassen, einen Kollisionswarn-Prozessor (20 ), der auf die Spurdateien und Systemeingänge anspricht und auf der Grundlage der Spurdateien und anderer Systemeingänge feststellt, ob das Alarmsignal ausgegeben werden sollte, wobei die Systemeingänge einen oder mehrere von einem Fahrerablenkungs-Modifizierfaktor, einem Systemfehler-Modifizierfaktor und einem Fahrerempfindlichkeits-Modifizierfaktor umfassen, und eine Fahrzeugschnittstelle (26 ), die auf das Alarmsignal von dem Kollisionswarn-Prozessor (20 ) anspricht, wobei die Fahrzeugschnittstelle (26 ) einem Fahrer des betreffenden Fahrzeugs eine Angabe liefert, dass eine Kollision möglich ist. - System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrerablenkungs-Modifizierfaktor umfasst, ob der Fahrer ein Autoradio und/oder ein Heiz- und Kühlsystem des Fahrzeugs betätigt.
- System nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrerempfindlichkeits-Modifizierfaktor einstellt, wie aggressiv oder konservativ das Alarmsignal ausgegeben werden soll.
- System nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemfehler-Modifizierfaktor eine Feststellung hinsichtlich dessen vornimmt, ob der Kollisionswarn-Prozessor (
20 ) und/oder das Radargerät (12 ) richtig arbeiten. - System nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemeingänge eine Feststellung einer Außentemperatur umfassen, und umfassen, ob die Scheibenwischer des Fahrzeugs aktiviert worden sind.
- System nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemeingänge umfassen, ob das betreffende Fahrzeug gebremst wird.
- System nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollisionswarn-Prozessor (
20 ) ein visuelles Signal liefert, wenn das Alarmsignal unter einem maximalen Pegel liegt, und ein Audiosignal liefert, wenn das Alarmsignal auf dem maximalen Pegel liegt. - System nach einem der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollisionswarn-Prozessor (
20 ) verhindert, dass das Alarmsignal ausgegeben wird, bis das Fahrzeug über einer ersten vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit fährt, und verhindert, dass das Alarmsignal ausgegeben wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter eine zweite vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit abfällt. - System nach einem der Ansprüche 26 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (
20 ) verhindert, dass das Alarmsignal ausgegeben wird, wenn der Prozessor (20 ) feststellt, dass das Fahrzeug das Objekt überholt. - System nach einem der Ansprüche 26 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (
20 ) feststellt, ob ein Abstandsregeltempomat aktiviert ist (50 ). - System nach einem der Ansprüche 26 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahleinrichtung (
12 ) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Radargeräten und optischen Einrichtungen besteht, und der Strahl aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Radarstrahlen und optischen Strahlen besteht.
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