DE10354650A1

DE10354650A1 - Fahrspurvorrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Fahrspurverlaufsdaten für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE10354650A1
Application number: DE10354650A
Authority: DE
Inventors: Uli Kolbe; Rainer Dipl.-Ing. Möbus; Uwe Dr. Regensburger; Ursula Dr.rer.nat. Voß
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-11-22
Filing date: 2003-11-22
Publication date: 2005-06-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrspurvorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung von ersten Fahrspurverlaufsdaten (70d) eines Fahrspurverlaufes (70) für ein erstes Fahrzeug (10) anhand von Fahrspurdaten (19) eines dem ersten Fahrzeug (10) vorausfahrenden zweiten Fahrzeugs (62). Es wird eine Erfassung von Fahrspurdaten (19) mehrerer Messpositionen (68a-68c) des zweiten Fahrzeugs (62) und eine Ermittlung von zweiten Fahrspurverlaufsdaten (68d) zur Beschreibung eines Fahrspurverlaufes des zweiten Fahrzeugs (62) anhand der Fahrspurdaten (19) vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrspurvorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung von ersten Fahrspurverlaufsdaten eines Fahrspurverlaufes für ein erstes Fahrzeug anhand von Fahrspurdaten eines dem ersten Fahrzeug vorausfahrenden zweiten Fahrzeugs.

Eine derartige Fahrspurvorrichtung ist beispielsweise in dem IEEE-Artikel "SENSOR FUSION FOR IMPROVED VISION BASED LANE RECOGNITION AND OBJECT TRACKING WITH RANGE-FINDERS" von Z.Zomotor und U.Franke in den Procedures Conference on Transportations Systems 1997, Seiten 595 bis 600 beschrieben. Eine übliche Fahrspurvorrichtung orientiert sich dabei zum einen an ortsfesten Bezugspunkten, beispielsweise Fahrbahnmarkierungen und zum anderen an einem oder mehreren vorausfahrenden Fahrzeugen. Vorrangig orientiert sich die Fahrspurvorrichtung aber an Fahrbahnmarkierungen oder anderen ortsfesten Orientierungspunkten. Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn die Fahrbahnmarkierungen vorhanden sind und zudem einigermaßen gut sichtbar sind, wobei Verschmutzung beispielsweise problematisch sind. Die sogenannte optische Fahrspurerkennung (OLR = Optical Lane Recognition) funktioniert dann nicht mehr. Dementsprechend schlägt der IEEE-Artikel vor, dass sich die Fahrspurvorrichtung zusätzlich an einem vorausfahrenden Fahrzeug orientiert. Die durch die optische Fahrspurerkennung ermittelten Fahrspurdaten werden mittels Fahrspurdaten korrigiert, die anhand des vorausfahrenden Fahrzeuges ermittelt worden sind.

Problematisch ist dabei, dass die Fahrspurdaten des optischen Fahrspurerkennungssystems, das sich beispielsweise an Fahrspurmarkierungen orientiert, als Basis erforderlich sind. Eine Orientierung allein am vorausfahrenden Fahrzeug ist nicht möglich. Bei fehlenden oder verschmutzten Fahrspurmarkierungen kann die Fahrspurvorrichtung nicht mehr richtig arbeiten.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Fahrspurvorrichtung bzw. einem Verfahren der eingangs genannten Art die Orientierung an einem vorausfahrenden zweiten Fahrzeug zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch eine Fahrspurvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die Mittel zur Erfassung von Fahrspurdaten mehrerer Messpositionen des zweiten Fahrzeugs, und zur Ermittlung von zweiten Fahrspurverlaufsdaten zur Beschreibung einer Fahrspur des zweiten Fahrzeugs anhand der Fahrspurdaten aufweist. Ferner ist ein derartiges Verfahren zur Lösung der Aufgabe vorgesehen.

Zur Ermittlung der Fahrspurdaten wird das zweite Fahrzeug an mehreren Messpositionen optisch oder in einem nicht sichtbaren Frequenzbereich erfasst. Dafür ist bei dem ersten Fahrzeug beispielsweise eine Videokamera, ein Radarsystem, ein Lidar-System oder dergleichen vorhanden (Lidar = Light Detection and Ranging). Das zweite Fahrzeug wird beispielsweise in vorbestimmten zeitlichen Abständen abgetastet. Das zweite Fahrzeug fährt dem ersten Fahrzeug z.B. unmittelbar voraus, überholt das erste Fahrzeug oder fährt neben den ersten Fahrzeug. Die Fahrspurvorrichtung ermittelt anhand der den Messpositionen zugeordneten Fahrspurdaten Fahrspurverlaufsdaten des zweiten Fahrzeugs, die dessen Fahrspur beschreiben.

Zweckmäßigerweise ermittelt die erfindungsgemäße Fahrspurvorrichtung anhand der zweiten Fahrspurverlaufsdaten des zweiten Fahrzeugs Fahrspurverlaufsdaten für das erste Fahrzeug. Diese Fahrspurverlaufsdaten werden beispielsweise von einer in der erfindungsgemäßen Fahrspurvorrichtung enthaltenen oder separaten, mit der erfindungsgemäßen Fahrspurvorrichtung zusammenwirkenden Fahrspurregelungsvorrichtung zur Fahrspurregelung des Fahrzeugs, durch ein Abstandsregelsystem zur Regelung eines Abstandes zur einem vorausfahrenden Fahrzeug, einem Navigationssystem oder dergleichen verwendet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen sowie der Beschreibung.

Zweckmäßigerweise werden die den Messpositionen zugeordneten Fahrspurdaten und/oder die Fahrspurverlaufsdaten auf ein gemeinsames Koordinatensystem transformiert. Das gemeinsame Koordinatensystem ist beispielsweise ein ortsfestes, sozusagen globales Koordinatensystem. Alternativ wäre prinzipiell auch ein auf das erste Fahrzeug bezogenes Koordinatensystem nutzbar. Vorzugsweise werden die den Messpositionen zugeordneten Fahrspurdaten zunächst auf das gemeinsame Fahrkoordinatensystem transformiert, bevor die Fahrspurverlaufsdaten anhand der transformierten Fahrspurdaten ermittelt werden. Für die Transformation auf das gemeinsame Koordinatensystem verwendet die Fahrspurvorrichtung zweckmäßigerweise Odometriedaten. Die Odometriedaten stammen beispielsweise von Drehzahlsensoren an den Rädern des Fahrzeugs, von einem Giersensor oder dergleichen. Odometrie ist eine relative Positionsbestimmung. Eine neue Position innerhalb des gemeinsamen Koordinatensystems wird dabei z.B. anhand einer vorher bekannten Position errechnet, zu der eine durch das Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke hinzugezählt wird. Um mögliche relative Fehler zu kompensieren, die beispielsweise durch Schlupf an den Rädern, Bodenunebenheiten oder dergleichen verursacht sind, kann die Fahrspurvorrichtung absolute Korrekturdaten verwenden, die beispielsweise von einem GPS-Empfänger an die Fahrspurvorrichtung gesendet werden (GPS = Global Positioning System).

Ferner ist es zweckmäßig, dass die Fahrspurvorrichtung die zweiten Fahrspurverlaufsdaten anhand eines Approximations- und/oder Schätzalgorithmusses ermittelt. Beispielsweise ist die Methode der kleinsten Quadrate oder dergleichen anwendbar.

Die Fahrspurverlaufsdaten sind zweckmäßigerweise eine parametrierte Beschreibung eines von einem beobachteten Fahrzeug zurückgelegten Wegs. Als parametrierte Fahrspur-Beschreibung wird beispielsweise eine Clothoide oder ein Polynom bevorzugt.

Bei der Ermittlung der Fahrspurverlaufsdaten für das erste Fahrzeug, dem die Fahrspurvorrichtung zugeordnet ist, wertet die Fahrspurvorrichtung vorzugsweise den bisherigen Fahrspurverlauf des ersten Fahrzeugs sowie die dem zweiten Fahrzeug zugeordneten zweiten Fahrspurverlaufsdaten aus.

Zur Ermittlung der Fahrspurverlaufsdaten für das erste Fahrzeug, anhand derer dieses beispielsweise autonom steuerbar ist, werden zweckmäßigerweise Fahrspurverlaufsdaten weiterer vorausfahrender Fahrzeuge verwendet. Die Fahrspurverlaufsdaten mehrerer vorausfahrender Fahrzeuge, z.B. zweier vorausfahrender Fahrzeuge, werden beispielsweise miteinander fusioniert. Wenn die beiden vorausfahrenden Fahrzeuge sich auf einer Fahrspur bewegen, können auf diesem Wege beispielsweise Messfehler, kleinere Abweichungen von einem idealen Fahrspurverlauf oder dergleichen eliminiert werden. Es ist auch möglich, eine Plausibilitätsprüfung durchzuführen, wobei beispielsweise die Fahrspurverlaufsdaten eines Fahrzeugs, das eine vorgewählte Fahrbahn z.B. zum Überholen verlässt, ausgesondert werden, während die Fahrspurverlaufsdaten eines oder mehrerer Fahrzeuge, die konstant auf derselben Fahrbahn unterwegs sind, zur Ermittlung der Fahrspurverlaufsdaten für das erste Fahrzeug herangezogen werden.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Fahrspurdaten, die unterschiedlichen Messpunkten zugeordnet sind, unterschiedlich gewichtet werden. Beispielsweise können mehrere, im Nahbereich des Fahrzeugs liegende Messpunkte eine stärke Gewichtung erhalten als ein im weiter entfernten Bereich des Fahrzeugs liegender Messpunkt oder umgekehrt
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung von oben eines mit einer erfindungsgemäßen Fahrspurvorrichtung versehenen Fahrzeugs,
2 eine Fahrsituation, in der das Fahrzeug gemäß 1 gezeigt ist,
3 eine Darstellung zur Erläuterung einer Koordinaten-Transformation auf der Grundlage der Fahrsituation gemäß 2, wobei zur Vereinfachung im Vergleich zu 3 Fahrzeuge weggelassen sind, und
4 ein schematisierter Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den 1 bis 3 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 mit einer erfindungsgemäßen Fahrspurvorrichtung 20 dargestellt. Das Fahrzeug 10 ist beispielsweise ein Personenwagen, eine Nutzfahrzeug oder dergleichen, das durch einen Brennkraftmotor, einen Elektromotor oder dergleichen angetrieben wird. Vorderräder 11 des Fahrzeugs 10 sind lenkbar, Hinterräder 12 nicht, wobei auch lenkbare Hinterräder vorgesehen sein können.
Die Fahrspurvorrichtung 20 dient als Fahrspurerkennungsvorrichtung, die Fahrspurverlaufsdaten für das Fahrzeug 10 ermittelt. Die Fahrspurvorrichtung 20 kann sich an ortsfesten Bezugspunkten orientieren, beispielsweise Fahrbahnmarkierungen oder dergleichen. Insbesondere aber orientiert sich die Fahrspurvorrichtung 20 erfindungsgemäß an vorausfahrenden Fahrzeugen. Jedenfalls ermittelt die Fahrspurvorrichtung 20 Fahrspurverlaufsdaten 70d für das Fahrzeug 10 und sendet diese an eine Fahrspurregelungsvorrichtung 30. Die Fahrspurregelungsvorrichtung 30 regelt das Fahrzeug 10 auf den durch die Fahrspurverlaufsdaten 70d beschriebenen Fahrspurverlauf, so dass das Fahrzeug sich entlang dieses Fahrspurverlaufs bewegt. Die Fahrspurregelungsvorrichtung 30 steuert Lenkaktoren 31 an, die auf die Vorderräder 11 wirken. Die Fahrspurvorrichtung 20 und die Fahrspurregelungsvorrichtung 30 können das Fahrzeug 10 autonom steuern, so dass man auch von einem AICC-System sprechen kann (AICC = Autonomous Intelligent Cruise Control). Die Fahrspurvorrichtung 30 könnte auch Fahrspurregelungsmittel enthalten, die die Funktionen der Fahrspurregelungsvorrichtung 30 ausführen.
Wenn ein Fahrer 16 des Fahrzeugs 10 keine autonome Steuerung des Fahrzeugs 10 wünscht, kann er das Fahrzeug 10 mittels einer Lenkhandhabe 17, z.B. eines Lenkrads, steuern. Die Lenkhandhabe 17 wirkt auf die Lenkaktoren 31, so dass insgesamt z.B. ein Drive-by-Wire-System gebildet ist.
Die Fahrspurvorrichtung 30 enthält Erfassungsmittel 22 zur Erfassung von Fahrspurdaten mehrerer Messpositionen eines vorausfahrenden Fahrzeugs, beispielsweise der in den 2 und 3 dargestellten Fahrzeuge 60 bis 63. Die Erfassungsmittel 22 wirken mit Erfassungsvorrichtungen 18 zusammen, die beispielsweise vorn am Fahrzeug 10 angeordnet sind. Die Erfassungsvorrichtungen 18 arbeiten teilweise im sichtbaren Frequenzbereich, teilweise im nicht sichtbaren Frequenzbereich und enthalten beispielsweise eine Lidar-Vorrichtung 13, eine Radar-Vorrichtung 14 und eine Videokamera 15. Möglich wären aber auch Ultraschallsensoren oder dergleichen. Die Erfassungsvorrichtungen 18 sind mit der Fahrspurvorrichtung 20 verbunden, beispielsweise über einen Bus 32 und/oder diskrete, nicht dargestellte Leitungen. Der Bus 32 ist beispielsweise ein CAN-Bus (CAN = Controller Area Network). Die Erfassungsmittel 22 enthalten beispielsweise eine Busschnittstelle zum Senden und Empfangen von Daten auf dem Bus 32, sowie Sendemittel 23 zum Senden der Fahrspurverlaufsdaten 70d an die Fahrspurregelungsvorrichtung 30.
Von den Erfassungsmitteln 22 erfasste Fahrspurdaten 19 sind relativ auf das Fahrzeug 10 bezogen und beschreiben beispielsweise einen longitudinalen und lateralen Abstand eines vorausfahrenden Fahrzeugs 60 bis 63 zum Fahrzeug 10. Ferner ermitteln die Erfassungsvorrichtungen 18 longitudinale und laterale Relativgeschwindigkeiten der Fahrzeuge 60 bis 63 zum Fahrzeug 10. Die Fahrspurregelungsvorrichtung 30 kann diese relativ auf das Fahrzeug 10 bezogenen Fahrspurdaten auf absolute Koordinaten transformieren und wertet dazu Odometriedaten 33 aus, die beispielsweise Drehzahlwerte von Drehzahlgebern 34 an den Rädern 11, 12 und/oder Giergeschwindigkeitswerte eines Giersensors 35 enthalten.
Die Fahrspurvorrichtung 20 enthält einen oder mehrere Prozessoren 24 zum Ausführen von Programmcode eines Fahrspurmoduls 25, das in einem Speicher 26, z.B. RAM und/oder ROM (RAM = Random Access Memory, ROM = Read Only Memory), gespeichert ist. Die Funktionsweise des Fahrspurmoduls 25, das erfindungsgemäße Auswertungsmittel zur Ermittlung von eine Fahrspur beschreibende Fahrspurverlaufsdaten bildet, ist schematisch in 4 dargestellt und wird nachfolgend insbesondere unter Bezug auf die 2 und 3 näher erläutert.
Dem Fahrzeug 10 fahren die Fahrzeuge 60 bis 63 auf einer Fahrstraße 64 voraus, die eine Abzweigung 65 hat. Von den Fahrzeugen 60 bis 63 gewählte Fahrspurverläufe 66 bis 69 sind mit punktierten Pfeillinien dargestellt. Beispielsweise fährt das Fahrzeug 62 dem Fahrzeug 10 auf derselben Fahrbahn 71 der Fahrstraße 64 unmittelbar voraus. Das Fahrzeug 60 hingegen fährt auf einer zu der Fahrbahn 71 parallel verlaufenden Fahrbahn 72 der Fahrstraße 64. Beispielsweise überholt das Fahrzeug 60 das Fahrzeug 10 oder fährt mit gleicher Relativgeschwindigkeit neben dem Fahrzeug 10 oder schräg links vor dem Fahrzeug 10 her. Das Fahrzeug 61 fährt zunächst dem Fahrzeug 10 voraus, schert dann aber auf die linke Fahrbahn 72 aus, so dass es dem Fahrzeug 60 vorausfährt. Das Fahrzeug 63 biegt nach rechts in die Abzweigung 65 ab. Zur Veranschaulichung, dass die erfindungsgemäße Fahrspurvorrichtung 20 auch quer verlaufende Fahrspurverläufe bearbeiten kann, ist ein Fahrzeug 73 in 2 gezeigt, dessen Fahrspur 74 quer zur Fahrstraße 64 verläuft. Beispielsweise überquert das Fahrzeug 73 die Fahrstraße 64. Der Fahrspurverlauf 74 wird jedoch von der Fahrspurvorrichtung 20 ebenso ausgeblendet wie beispielsweise auch der Fahrspurverlauf 69, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Das Fahrzeug 10 bewegt sich in Vorwärtsrichtung vr vorwärts und folgt dem Fahrzeug 62. Entlang dem Fahrspurverlauf 68 erfassen die Erfassungsvorrichtungen 18 das Fahrzeug 63 in vorbestimmten zeitlichen Abständen an Messpositionen 68a bis 68c. Die Erfassungsvorrichtungen 18 senden Fahrspurdaten 19 mit Positionsdaten der Messpositionen 68a bis 68c an die Erfassungsmittel 22 der Fahrspurvorrichtung 20. Das Fahrspurmodul 25 ermittelt aus den Fahrspurdaten 19 Fahrspurverlaufsdaten 68d, die den Fahrspurverlauf 68 repräsentieren. Das dabei angewandete erfindungsgemäße Verfahren 40 wird im folgenden insbesondere anhand der 3 und 4 näher erläutert.
In einem Schritt 41 erfasst das Fahrspurmodul 25 die Fahrspurdaten 19. Dafür ist beispielsweise eine Erfassungsfunktion, z.B. eine Programmfunktion, bei dem Fahrspurmodul 25 vorhanden. Zu jedem der Fahrzeuge 60 bis 63 werden gemäß einer Formel (xij, yij) mit i = 1...N und j = 1...M (1)Fahrspurdaten an Messpositionen j = 1...M, beispielsweise Messpositionen 68a bis 68c, für vorausfahrende Fahrzeuge i = 1...N erfasst. Die Messpositionen 68a bis 68c sind zunächst auf ein Koordinatensystem 75 bezogen. Das Koordinatensystem 75 ist sozusagen ein mobiles, auf das Fahrzeug 10 bezogenes Koordinatensystem 75. Die Messpositionen 68a bis 68c sind als relative Abstände des Fahrzeuges 62 vom Fahrzeug 10 definiert. Die Erfassungsvorrichtungen 18 erfassen beispielsweise den longitudinalen und lateralen Abstand des Fahrzeugs 62 vom Fahrzeug 10.
Eine Transformationsfunktion des Fahrspurmoduls 25 transformiert in einem Schritt 42 des Verfahrens 40 die Fahrspurdaten 19 auf ein globales Koordinatensystem 76 anhand einer Transformationsformel T, was nachfolgend durch die Formel
angegeben ist. Hierzu wertet das Fahrspurmodul 25 die Odometriedaten 33 aus, die die Eigenbewegung des Fahrzeugs 10 beschreiben. Die Eigenbewegung betrifft beispielsweise eine Gierbewegung und/oder Längsbewegung und/oder Querbewegung des Fahrzeugs 10. Prinzipiell können im Rahmen der Transformationsformel T auch globale Positionsdaten, beispielsweise eines GPS-Empfängers 36 (GPS = Global Position System), ausgewertet werden. Diese optionale Variante der Erfindung ermöglicht es, Fehler in den Odometriedaten 33, die beispielsweise durch Messfehler, Schlupf oder dergleichen entstehen, kontinuierlich oder in vorbestimmten Zeitabständen zu korrigieren.
Die Schritte 41 und 42 wendet das Fahrspurmodul 25 für alle im Erfassungsbereich der Erfassungsvorrichtungen 18 vorausfahrenden Fahrzeuge, z.B. die Fahrzeuge 60 bis 63 an, so dass die Fahrspurverläufe 68 bis 69 durch die Formel
im globalen Koordinatensystem 76, das vorzugsweise ein ortsfestes Koordinatensystem ist, definiert sind, wobei i = 1...N das jeweilige Fahrzeug 60, 61, 62 oder 63 und J = 1...M den Messzeitpunkt bezeichnet.
In einem nachfolgenden Schritt 43 ermittelt das Fahrspurmodell 25 für die Fahrzeuge 60, 61, 62 oder 63 jeweils eine Funktion f^(j), für die gilt:
Die Formel f⁽ⁱ⁾ ist beispielsweise eine Clothoide, die mit den nachfolgenden Formeln
beschrieben werden kann. Dabei bedeuten GX⁽ⁱ⁾ und GZ⁽ⁱ⁾ den lateralen und longitudinalen Abstand eines Fahrzeugs i, z.B. des Fahrzeugs 62 innerhalb des globalen Koordinatensystems 76. C_o bezeichnet die Anfangskrümmung, C₁ die Krümmungsänderung und L die Bogenlänge. Δψ entspricht der Verdrehung der Spur zum eigenen Fahrzeug und Xoff dem Abstand eines Fahrzeugs i zur Fahrbahnmitte. Mit Hilfe von beispielsweise einem Least-Square-Ansatz lässt sich ein Minimum gemäß der Formel (4) auffinden, sodass der folgende Least-Square-Ansatz
auf Koeffizienten c (i) / 0, c (i) / 1, Δψ⁽ⁱ⁾, x (i) / off für jedes Fahrzeug i führt.
Die Least-Square-Berechnung (7) wird zweckmäßigerweise für alle vorausfahrenden Fahrzeuge i = 1...N durchgeführt.
Aus allen f⁽ⁱ⁾ mit i = 1,...N wird im Schritt 43 eine beschreibende Funktion für den Fahrspurverlauf des jeweiligen Fahrzeugs 60 bis 63 ermittelt, beispielsweise mittels einer modellbasierten Filterung. Im Falle einer Clothoiden sind z.B. c .₀ = cc₁, c .₁ = 0 ∆ .ψ = 0, und x ._off = 0, wobei c (i) / 0, c (i) / 1, Δψ⁽ⁱ⁾, x (i) / off für i = 1...N z.B. jeweils Messwerte sind.
Optional können auch aus von einer optischen Fahrspurerkennung ermittelte Werte c₀, c₁, Δψ, x_off ausgewertet werden, wobei z.B. die Videokamera 15 Fahrbahnmarkierungen 77 der Fahrstraße 64 erfasst und dem Fahrspurmodul 25 entsprechende Daten übermittelt.
Somit hat das Fahrspurmodul 25 im Schritt 43 Fahrspurverlaufsdaten 66d bis 69d ermittelt, die die Fahrspurverläufe 66 bis 69 der Fahrzeuge 60 bis 63 beschreiben.
In einem Schritt 44 führt das Fahrspurmodul 25 eine Plausibilitätsprüfung der Fahrspurverlaufsdaten 66d bis 69d durch. In dem Schritt 44 können mehrere, nachfolgend beispielhaft erläuterte Plausibilitätsprüfungen durchgeführt werden:

– Fährt ein Fahrzeug quer zur Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs?
– Ist der Fahrspurverlauf des beobachteten Fahrzeugs innerhalb eines vorbestimmten Winkels? Dieser Winkel kann ge schwindigkeitsabhängig sein, z.B. bei kleinen Geschwindigkeiten groß und bei großen Geschwindigkeiten klein.
– Statistische Prüfung von Fahrspurverläufen, beispielsweise im Rahmen einer Mehrheitsentscheidung. Dementsprechend werden einzelne, statistisch untypische Fahrspurverläufe ausgesondert, beispielsweise der Fahrspurverlauf 69 des Fahrzeugs 63, der signifikant von den Fahrspurverläufen 66 bis 68 abweicht.

Beispielsweise erkennt das Fahrspurmodul 25, dass der Fahrspurverlauf 69 des abbiegenden Fahrzeugs 63 signifikant von den Fahrspurverläufen 66 bis 68 abweicht. Dementsprechend werden die Fahrspurverlaufsdaten 69d ausgesondert. In entsprechender Weise werden beispielsweise Fahrspurverlaufsdaten, die dem Fahrspurverlauf 74 des querenden Fahrzeugs 73 zugeordnet sind, ausgesondert.
Bei dem Fahrzeug 61 hingegen ist die Situation schwieriger. Ursprünglich fuhr es dem Fahrzeug 10 voraus, so dass der Fahrspurverlauf 67 ursprünglich sozusagen als Referenz auch vom Fahrzeug 10 gewählt werden konnte. Allerdings soll das Fahrzeug 10 nicht wie das Fahrzeug 61 einen Fahrbahnwechsel durchführen. Das Fahrspurmodul 25 erkennt in dem Schritt 44 dementsprechend, dass der Fahrspurverlauf 67 einen für einen Spurwechsel typischen s-förmigen Verlauf hat, und sondert dementsprechend die Fahrspurverlaufsdaten 67d aus. Es ist auch möglich, dass das Fahrspurmodul 25 im Schritt 44 die Fahrspurverlaufsdaten 67d mit den Fahrspurverlaufsdaten 66d und 68d vergleicht und dementsprechend ermittelt, dass lediglich der Fahrspurverlauf 67 S-förmige, die Fahrspurverläufe 66 und 68 dagegen nicht. Die Plausibilitätsprüfung ergibt dementsprechend, dass ein S-förmiger Fahrspurverlauf nicht durch den Verlauf der Fahrstraße 64 bedingt, sondern durch einen vom Fahrzeug 61 individuell gewählt ist.
Bei der Plausibilitätsprüfung von Fahrspurverläufen kann das Fahrspurmodul 25 beispielsweise Vergleiche mit Kurven höherer Ordnung durchführen. Beispielsweise kann der Fahrspurverlauf 67 mit einer Kurve zweiter Ordnung verglichen werden, wobei das Fahrspurmodul 25 bei Überschreiten einer vorbestimmten Abweichung des Fahrspurverlaufs 67 von dieser Kurve zweiter Ordnung erkennt, dass ein für einen Fahrspurwechsel typischer Fahrspurverlauf vorliegt. Dabei kann der Fahrspurverlauf 67 aufgrund zurückliegender Messungen vorausberechnet werden, um den Vergleich mit einer Kurve höherer Ordnung durchzuführen. Beispielsweise können Differenzwerte zwischen gemessenen Fahrspurverläufen und vorausberechneten bzw. geschätzten Fahrspurverläufen durchgeführt werden. Bei einem Nulldurchgang der Differenzwerte (Wechsel von Positiv zu Negativ oder umgekehrt) hat die Ableitung der Differenzwert-Funktion ein Maximum. Ein derartiges Maximum wertet das Fahrspurmodul 25 beispielsweise als Indiz für einen Spurwechsel.
In dem Schritt 44 kann das Fahrspurmodul 25 den Fahrspurverlauf 68 des Fahrzeugs 62 sozusagen als Referenz zur Ermittlung von Fahrspurverlaufsdaten 70b für das Fahrzeug 10 auswählen.
Eine bevorzugte Variante der Erfindung sieht vor, dass das Fahrspurmodul 25 in einem Schritt 45 die Fahrspurverlaufsdaten 70d in einer Art Fusion der Fahrspurverlaufsdaten 68d und 66d der Fahrspurverläufe 68 und 66 des dem Fahrzeug 10 unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeugs 62 bzw. des schräg neben dem Fahrzeug 10 fahrenden Fahrzeugs 60. Auf diese Weise eliminiert das Fahrspulmodul 25 beispielsweise kleinere Unregelmä ßigkeiten, die z.B. durch Lenkkorrekturen verursacht werden, aus den Fahrspurverläufen 66 und 68.
In einem Schritt 46 übermittelt das Fahrspurmodul 25 die Fahrspurverlaufsdaten 70d beispielsweise an die Fahrspurregelungsvorrichtung 30 und/oder an ein Navigationssystem 37. Die Fahrspurregelungsvorrichtung 30 steuert anhand der Fahrspurverlaufsdaten 70d die Lenkaktoren 31 an. Das Navigationssystem 37 berechnet anhand der Fahrspurverlaufsdaten 70b z.B. einen Fahrweg für das Fahrzeug 10.
Die Fahrspurverlaufsdaten 70d können auch Eingangsdaten für ein ACC-Modul 38 sein, das die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 auf einen vorbestimmten Wert regelt, wobei die jeweilige Distanz zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, beispielsweise zum Fahrzeug 62, bei der Geschwindigkeitsregelung berücksichtigt wird (ACC = Adaptive Cruise Control).
Die Fahrspurregelungsvorrichtung 30 oder eine separate Vorrichtung können auch als eine Assistenz- bzw. Korrekturvorrichtung ausgestaltet sein, wobei beispielsweise dann, wenn der Fahrer 16 eine unerwartete, nicht plausible Lenkbewegung vorgibt (plötzliches Einschlagen, langsames Abdriften oder dergleichen) die Fahrspurregelungsvorrichtung 30 assistierend eingreift und das Fahrzeug 10 auf den Fahrspurverlauf 70 zurücklenkt.
Die Fahrspurvorrichtung 20 kann ein Auswahlmodul enthalten, das beispielsweise als Software ausgestaltet ist, das die vom Fahrspurmodul 25 ermittelten Fahrspurverlaufsdaten, vom GPS-Empfänger 36 ermittelte Fahrspurverlaufsdaten und/oder auf durch eine optische Spurerkennung, z.B. anhand der Fahrbahnmarkierungen 77, ermittelte Daten im Rahmen einer 2-aus-3- Auswahl auswählt und an die Fahrspurregelungsvorrichtung 30 sendet.
Das Fahrspurmodul 25 kann Fahrspurdaten unterschiedlicher Messpositionen unterschiedlich gewichten. Beispielsweise kann es die der weiter entfernten Messposition 68c zugeordneten Fahrspurdaten stärker gewichten als die den näher gelegenen Messpositionen 68a, 68b zugeordneten Fahrspurdaten.

Claims

Fahrspurvorrichtung zur Ermittlung von ersten Fahrspurverlaufsdaten (70d) eines Fahrspurverlaufes (70) für ein erstes Fahrzeug (10) anhand von Fahrspurdaten (19) eines dem ersten Fahrzeug (10) vorausfahrenden zweiten Fahrzeugs (62), gekennzeichnet durch Mittel (22) zur Erfassung von Fahrspurdaten (19) mehrerer Messpositionen (68a–68c) des zweiten Fahrzeugs (62), und Mittel (25) zur Ermittlung von zweiten Fahrspurverlaufsdaten (68d) zur Beschreibung eines Fahrspurverlaufs (68) des zweiten Fahrzeugs (62) anhand der Fahrspurdaten (19).
Fahrspurvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Ermittlung der ersten Fahrspurverlaufsdaten (70d) für das erste Fahrzeug (10) anhand der dem zweiten Fahrzeug (62) zugeordneten zweiten Fahrspurverlaufsdaten (68d) ausgestaltet ist.
Fahrspurvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Transformation der Fahrspurdaten (19) und/oder der ersten und/oder zweiten Fahrspurverlaufsdaten (70d, 68d) auf ein gemeinsames Koordinatensystem (76) ausgestaltet ist.
Fahrspurvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Transformation auf das gemeinsame Koordinatensystem (76) mittels Odometriedaten (33) ausgestaltet ist.
Fahrspurvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Ermittlung der zweiten Fahrspurverlaufsdaten (68d) anhand der auf das gemeinsame Koordinatensystem (76) transformierten Fahrspurdaten (19) ausgestaltet ist.
Fahrspurvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Koordinatensystem (76) ortsfest ist.
Fahrspurvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur einer Ermittlung der zweiten Fahrspurverlaufsdaten (68d) anhand eines Approximations- und/oder Schätzalgorithmusses ausgestaltet ist.
Fahrspurvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Ermittlung der zweiten Fahrspurverlaufsdaten (68d) anhand eines vorbestimmten, ein Modell eines Fahrbahnverlaufs auswertenden Schätzalgorithmusses ausgestaltet ist.
Fahrspurvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Ermittlung der ersten Fahrspurverlaufsdaten (70d) anhand eines bisherigen Fahrspurverlaufs des ersten Fahrzeugs (10) und anhand der dem zweiten Fahrzeug (62) zugeordneten zweiten Fahrspurverlaufsdaten (68d) ausgestaltet ist.
Fahrspurvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Ermittlung von dritten Fahrspurverlaufsdaten (66d) mindestens eines dritten, dem ersten Fahrzeug (10) vorausfahrenden Fahrzeug (60) und zur Ermittlung der ersten Fahrspurverlaufsdaten (70d) für das erste Fahrzeug (10) anhand der dem zweiten Fahrzeug (62) und dem mindestens einen dritten Fahrzeug (60) zugeordneten Fahrspurverlaufsdaten (66d) ausgestaltet ist.
Fahrspurvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie zu einer Plausibilitätsprüfung der dem zweiten Fahrzeug (62) zugeordneten Fahrspurverlaufsdaten (68d) und der dem mindestens einen dritten Fahrzeug (60) zugeordneten Fahrspurverlaufsdaten (66d) ausgestaltet ist.
Fahrspurvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zu einer unterschiedlichen Gewichtung von Fahrspurdaten (19) ausgestaltet ist, die unterschiedlichen Messpunkten zugeordnet sind.
Fahrspurvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Regelungsmittel (30) zu einer Fahrspurregelung des ersten Fahrzeugs (10) anhand der ersten Fahrspurverlaufsdaten (70d) aufweist.
Fahrspurvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Ausgabemittel (22, 23) zur Ausgabe von Fahrspurverlaufsdaten aufweist.
Fahrspurvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch einen Prozessor (24) ausführbaren Programmcode aufweist.
Speichermittel mit einer Fahrspurvorrichtung (20) nach Anspruch 15.
Fahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Fahrspurvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 und/oder ein Speichermittel (26) nach Anspruch 16 aufweist.
Verfahren zur Ermittlung von ersten Fahrspurverlaufsdaten (70d) eines Fahrspurverlaufes (70) für ein erstes Fahrzeug (10) anhand von Fahrspurdaten (19) eines dem ersten Fahrzeug vorausfahrenden zweiten Fahrzeugs (62), gekennzeichnet durch Erfassung von Fahrspurdaten (19) mehrerer Messpositionen (68a–68c) des zweiten Fahrzeugs (62), und Ermittlung von zweiten Fahrspurverlaufsdaten (68d) zur Beschreibung eines Fahrspurverlaufs (68) des zweiten Fahrzeugs (62) anhand der Fahrspurdaten (19).