DE112006001864T5

DE112006001864T5 - System zur Beobachtung der Fahrzeugumgebung aus einer entfernten Perspektive

Info

Publication number: DE112006001864T5
Application number: DE112006001864T
Authority: DE
Inventors: Alan L. Grosse Pointe Browne; Osman D. Northville Altan
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2008-06-05
Also published as: WO2007011522A3; US20070016372A1; WO2007011522A2

Abstract

Situationsbewusstseinsverbesserungssystem für ein Subjektfahrzeug, umfassend:
ein Entfernungsmessungssystem, das geeignet ist, um Objekte in einer Region außerhalb des Subjektfahrzeugs zu detektieren und entsprechende Daten detektierter Objekte bereitzustellen;
ein Abbildungssystem, das geeignet ist, um Objekte in der Region außerhalb des Subjektfahrzeugs zu detektieren und entsprechende Daten detektierter Objekte bereitzustellen;
ein GPS-System, das geeignet ist, um Objekte in der Region außerhalb des Subjektfahrzeugs zu detektieren und entsprechende Daten detektierter Objekte bereitzustellen;
eine visuelle Anzeige; und
eine Steuereinheit, die geeignet ist, um Daten detektierter Objekte von Entfernungsmessungs-, Abbildungs- und GPS-Systemen zu empfangen und eine dreidimensionale Visualisierung der Region an der visuellen Anzeige auszugeben, die detektierte Objekte und das Subjektfahrzeug aus einer Blickwinkelperspektive umfasst, die von dem Subjektfahrzeug entfernt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Situationsbewusstsein eines Fahrzeugbedieners.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei Kraftfahrzeuganwendungen ist es erwünscht, große Gebiete um das Fahrzeug für eine Verwendung durch den Fahrzeugbediener oder automatisierte Fahrzeugsysteme beim Bewerten des Betriebsumfelds nach Fußgängern, Fahrzeugen und anderen Objekten abzusuchen, um eine verbesserte Kollisionswarnung, -vermeidung und -verringerung bereitzustellen. Eine Hindernisdetektion und ein Fahrzeugort relativ zu Straßen und Hindernissen stellen die Basis für ein verbessertes Situationsbewusstsein des Fahrzeugbedieners bereit.
Es gibt eine Vielzahl von diskreten Systemen, die die Möglichkeit besitzen, das Situationsbewusstsein eines Fahrzeugbedieners zu verbessern. Es sind globale Positionsbestimmungssysteme bekannt, die eine Fahrzeugortsinformation bereitstellen können, um bei der Reiseplanung und Routenführung zu helfen. Es sind Abbildungssysteme bekannt, die eingeschränkte Sichtfelder, wie beispielsweise eine als eine Rückfahrhilfe (backup aid), eine Fußgänger- oder Hindernisdetektion, eine Spurverlassenswarnung oder eine Spurführung bei hoch entwickelten automatisierten Anwendungen für Schnellstraßen bereitstellen können. Es sind radar-, sonar- und laserbasierte Systeme bekannt, die eine Hindernisdetektion nach vorne und hinten und eine Entfernungs-/Entfernungsänderungs-/Winkelpositionsinformation relativ zu detektierten Objekten bereitstellen können und insbesondere bei adaptiven Tempomaten und Systemen für eine vorausschauende Bremswarnung (advance braking warning systems) nützlich sind. Kommunikationssysteme zwischen Fahrzeugen und Kommunikationssysteme zwischen Straßenrand und Fahrzeug werden mit drahtlosen Ad-hoc-Netzwerken entwickelt, was eine Basis für eine virtuelle verteilte Erfassung, einen Datenaustausch und weiterentwickelte Warn- und Kollisionsverringerungs-/-vermeidungssysteme bereitstellt, um Beförderungssysteme durch die Reduzierung der Anzahl und der Schwere von Kollisionen zu verbessern.
Es wird jedoch ein integrierter Ansatz in Bezug auf das Situationsbewusstsein des Bedieners benötigt, der solche verschiedenen Systeme verwendet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Fahrzeug umfasst ein Situationsbewusstseinsverbesserungssystem. Das System umfasst ein Radar-System, das geeignet ist, um Objekte in einer Region außerhalb des derart ausgestatteten Fahrzeugs zu detektieren und entsprechende Daten detektierter Objekte bereitstellt. Das System umfasst auch ein Abbildungssystem, das geeignet ist, um Objekte in der Region außerhalb des betreffenden Fahrzeugs (Subjektfahrzeugs) zu detektieren und entsprechende Daten detektierter Objekte bereitstellt. Das System umfasst auch ein GPS-System, das geeignet ist, um Objekte in der Region außerhalb des Subjektfahrzeugs zu detektieren und entsprechende Daten detektierter Objekte bereitstellt. In dem System sind auch eine visuelle Anzeige, die eine Headup-Anzeige umfassen kann, und eine Steu ereinheit umfasst, die geeignet ist, um Daten detektierter Objekte von Radar-, Abbildungs- und GPS-Systemen zu empfangen, und um eine dreidimensionale Visualisierung der Region an der visuellen Anzeige auszugeben. Die ausgegebene Visualisierung umfasst detektierte Objekte und das Fahrzeug aus einer Blickwinkelperspektive, die von dem Fahrzeug entfernt ist. Das System kann ferner ein Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssystem umfassen, das geeignet ist, um Daten detektierter Objekte von anderen Fahrzeugen in der Region außerhalb des Subjektfahrzeugs zu empfangen. Die Blickwinkelperspektive kann durch den Fahrzeugbediener selektiv variiert werden. Daten detektierter Objekte, die dem Radar-System entsprechen, können Entfernungs- und/oder Entfernungsänderungs- und/oder Winkelpositionsdaten umfassen. Das Abbildungssystem kann für eine Objekterkennung geeignet sein. Und das GPS-System kann für eine Objektidentifikation geeignet sein.
Ein Verfahren zum Verbessern des Situationsbewusstseins eines Fahrzeugbedieners umfasst, dass Objektdaten, die Objekten entsprechen, die innerhalb einer Region außerhalb des Fahrzeugs detektiert werden, von einem Radar-System, einem Abbildungssystem und einem GPS-System bereitgestellt werden. Eine dreidimensionale Visualisierung der Region wird an einer visuellen Anzeige auf der Grundlage der Objektdaten ausgegeben und umfasst Darstellungen von detektierten Objekten und des Fahrzeugs aus einer Blickwinkelperspektive, die von dem Fahrzeug entfernt ist. Die Ausgabe der dreidimensionalen Visualisierung kann gemäß einer von dem Bediener ausgewählten Blickwinkelperspektive durchgeführt werden. Das Verfahren kann ferner umfassen, dass Objektdaten, die Objekten entsprechen, die innerhalb der Region außerhalb des Subjektfahrzeugs detektiert werden, von einem Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssystem bereitgestellt werden. Das Verfahren kann ferner umfassen, dass die Objektdaten, die detektierten Objekten entsprechen, gesichert werden und die dreidimensionale Visualisierung der Region an einer visuellen Anzeige auf der Grundlage der gesicherten Objektdaten ausgegeben wird. Objektdaten, die dem Radar-System entsprechen, können Entfernungs- und/oder Entfernungsänderungs- und/oder Winkelpositionsdaten umfassen. Objektdaten, die dem Abbildungssystem entsprechen, können Objekterkennungsdaten umfassen. Und Objektdaten, die dem GPS-System entsprechen, können Objektidentifikationsdaten umfassen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt in einem Blockdiagrammformat ein Fahrzeugumgebungsbeobachtungssystem gemäß verschiedener möglicher Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Simulationsdarstellung und eine Anzeige einer repräsentativen Visualisierung eines minimal ausgestalteten Fahrzeugumgebungsbeobachtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung; und
3 zeigt eine Anzeige einer repräsentativen Visualisierung eines alternativ ausgestalteten Fahrzeugumgebungsbeobachtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Zuerst Bezug nehmend auf 1 ist ein Fahrzeugumgebungsbeobachtungssystem 10 schematisch gezeigt. Ein Straßenfahrzeug (nicht gezeigt), auch bezeichnet als das Subjektfahrzeug, z.B. ein Personenkraftwagen, umfasst mehrere Erfassungssysteme 11 zum Bereitstellen einer Vielzahl von Daten, die mit dem Umfeld oder der Umgebung des Fahrzeugs in Beziehung stehen. Signale und Daten von den Erfassungssystemen werden an eine computerbasierte Steuereinheit 13 geliefert. Die Steuereinheit 13 kann einen einzelnen oder mehrere Controller umfassen, die unabhängig oder auf eine kooperative oder eine Netzwerkweise arbeiten, und kann allgemeine Elemente umfassen, wie beispielsweise einen Mikroprozessor, einen Nur-Lese-Speicher ROM, einen Direktzugriffsspeicher RAM, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, einen Hochgeschwindigkeitstakt, Analog-Digital-(A/D-) und Digital-Analog-(D/A-)Schaltkreise und Eingabe/Ausgabe-Schaltkreise und -Einrichtungen (I/O) und geeignete Signalkonditionierungs- und -pufferschaltkreise. Die Steuereinheit 13 kann zu der Fahrzeugdynamikdatenverarbeitung gehören, die beispielsweise Echtzeitdaten umfasst, die Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung/Abbremsen, Gier, Lenkwinkelposition, Brems- und Drosselklappenposition und die Getriebegangposition des Fahrzeugs betreffen. In der Steuereinheit 13 sind in Form von von einem Computer ausführbaren Programmcode Algorithmen gespeichert, um Schritte, Prozeduren und Prozesse auszuführen, die mit der vorliegenden Erfindung in Beziehung stehen.
Mit der Hardwarebeschreibung fortfahrend, umfasst ein erstes Erfassungssystem ein Abbildungssystem 12 mit einer oder mehreren Videokameras oder einer anderen ähnlichen Abbildungsvorrichtung, die beispielsweise Infrarot- und Nachtsichtsysteme umfasst, oder kooperativen Kombinationen hiervon für eine Echtzeit-Objektdetektion. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff Abbildungssystem beispielsweise Abbildungsvorrichtungen, wie beispielsweise Videokameras, Infrarot- und Nachtsichtsysteme. Eine beispielhafte Abbildungshardware umfasst eine Schwarz-Weiß- oder Farb-CMOS- oder -CCD-Videokamera und Analog- Digital-Wandlerschaltkreise oder dasselbe Kamerasystem mit einer Schnittstelle für digitale Daten. Solch eine Kamera ist an einem geeigneten Ort für das gewünschte Sichtfeld angebracht, das vorzugsweise ein nach vorn gerichtetes Sichtfeld umfasst, und das ferner ein nach hinten gerichtetes und allgemein seitliche Sichtfelder umfassen kann. Es ist ideal, die vorliegende Erfindung auf die verschiedensten Anwendungen eines Situationsbewusstseins anzuwenden (z.B. Fahrzeugvorwärtsfahrt, Rückfahrhilfe, Umfangssicherheit etc.), so dass ein volles 360 Grad-Feld erfasst werden kann, und daher ist zu verstehen, dass sich mehrere Positionssensoren an verschiedenen Punkten entlang dem Umfang des Fahrzeugs befinden können, um auf diese Weise ein Abbilden von Objekten aus jeder Richtung zu vereinfachen. Es ist jedoch zu verstehen, dass eine teilweise Umfangsabdeckung vollständig akzeptabel ist und in der Tat aus Kosten/Nutzen-Sicht des Fahrzeugherstellers beim Realisieren von Produktionssystemen bevorzugt sein kann. Das Abbildungssystem 12 umfasst vorzugsweise eine Objekterkennungsfunktionalität, die beispielsweise umfasst: eine Straßenmerkmalserkennung, wie beispielsweise für Spurmarkierungen, Seitenstreifenmerkmale, Überführungen oder Kreuzungen, Auffahrten und dergleichen; eine allgemeine Straßenrandobjekterkennung, wie beispielsweise für eine Beschilderung; und eine Fahrzeugerkennung, wie beispielsweise für Personenkraftwagen, Lastwagen und andere einigermaßen voraussehbare Fahrzeuge, die die Straßen mit dem Subjektfahrzeug teilen. Solche Erfassungssysteme sind beim Bereitstellen einer Objektdetektion, insbesondere in Bezug auf eine Azimutposition, und, mit einem geeigneten Training, einer deterministischen Objekterkennung effektiv. Es sind auch Abbildungsverarbeitungssysteme mit einer einzigen Kamera bekannt, die die Entfernung und die Entfernungsänderung von Objekten zusätzlich zur Winkelposition schätzen können. Stereoabbildungssysteme können die Entfernung von Objekten genau ermitteln und können auch Entfernungsänderungsinformationen berechnen. Farbkame rasysteme ermitteln die Farbe der Objekte/Fahrzeuge in dem Sichtfeld und können beim Ausgeben von Objekten in entsprechenden Farben verwendet werden, wenn sie an der Anzeige dargestellt werden. Dies reduziert die Arbeitsbelastung des Fahrers beim in Beziehung bringen der Objekte an der Anzeige mit den Objekten in seinem Blickfeld.
Ein anderes Erfassungssystem umfasst radar- und/oder sonar- und/oder laserbasierte Systeme 14 für eine Echtzeit-Objektdetektion und eine Entfernungs-/Entfernungsänderungs-/Winkelpositionsinformationsextraktion. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff Entfernungsmessungssystem beispielsweise jedes geeignete Detektions- und Entfernungsmessungssystem, das beispielsweise radar-, sonar- oder laserbasierte Systeme (z.B. LIDAR/LADAR) umfasst. Ein Entfernungsmessungssystem kann sogar ein Abbildungssystem mit ähnlichen Fähigkeiten umfassen, wie sie hierin oben in weiteren Beispielen erklärt sind. Obwohl andere herkömmliche Typen von Sensoren verwendet werden können, setzt das Erfassungssystem 14 vorzugsweise entweder einen Sensor vom Typ eines elektromagnetischen Radars, einen Sensor vom Laserradartyp oder einen Sensor vom Typ eines gepulsten Infrarotlasers ein. Der Sensor oder die Sensoranordnung ist vorzugsweise an dem oder in der Nähe des Umfangs des Fahrzeugs angeordnet, um auf diese Weise eine optimale Sichtlinienpositionserfassung zu vereinfachen, wenn sich ein Objekt in die Erfassungsentfernung und das Erfassungsfeld des Umfangs des Subjektfahrzeugs begibt. Wieder ist es ideal, die vorliegende Erfindung auf die unterschiedlichsten Anwendungen eines Situationsbewusstseins anzuwenden, so dass ein volles 360 Grad-Feld erfasst werden kann, und daher ist es zu verstehen, dass mehrere Positionssensoren an verschiedenen Punkten und in verschiedenen Ausrichtungen entlang dem Umfang des Fahrzeugs angeordnet sein können, um auf diese Weise ein Erfassen von Objekten, ihren Entfernungen, Entfernungsänderungen und Winkelpositi onen aus jeder Richtung zu vereinfachen. Es ist jedoch zu verstehen, dass eine teilweise Umfangsabdeckung vollständig akzeptabel ist und in der Tat aus Kosten/Nutzen-Sicht des Fahrzeugherstellers beim Realisieren von Produktionssystemen bevorzugt sein kann. Solche Erfassungssysteme sind beim Bereitstellen einer diskreten Objektdetektion, einer Positionsinformation detektierter Objekte in Bezug auf das Subjektfahrzeug und einer Information über eine absolute und relative Objektbewegung effektiv. Solche Erfassungssysteme gehören jedoch nicht allgemein zu einer deterministischen Objekterkennung, obwohl eine Objekterkennung schlussfolgernd ermittelt werden kann.
Ein anderes Erfassungssystem umfasst ein globales Positionsbestimmungssystem. Das GPS-System umfasst das globale Positionsbestimmungssystem GPS 15 und eine Datenbank 17, die detaillierte Straßen- und Schnellstraßenkarteninformationen in Form von digitalen Kartendaten enthält. Das GPS 15 ermöglicht es einem Fahrzeug, Echtzeit-Fahrzeugpositionsdaten von GPS-Satelliten in Form von Längengrad- und Breitengradkoordinaten zu erhalten. Die Datenbank 17 stellt detaillierte Informationen bereit, die mit Straßen und Straßenspuren, Identität und Position verschiedener Objekte oder Markierungen, die sich entlang oder in der Nähe von Straßen befinden, und topologischen Daten in Beziehung stehen. Einige dieser Datenbankobjekte können beispielsweise Verkehrsschilder, Pfosten, Hydranten, Grenzen, Brücken, Brückenpfeiler und Überführungen umfassen. Zusätzlich kann die durch das GPS 15 verwendete Datenbank 17 leicht über Fernübertragungen (beispielsweise über zellulare, direkte Satelliten- oder andere Telematiknetzwerke) von GPS-Kundendienstzentralen aktualisiert werden, so dass auch detaillierte Informationen bezüglich sowohl der Identität als auch der Position von sogar temporären Verkehrsschildern oder Sperrungen, die während kurzen Perioden von Straßenbauarbeiten aufgestellt werden, verfügbar sind.
Ein Beispiel einer solchen Kundendienstzentrale umfasst das OnStar-System. Solche Erfassungssysteme sind zum Konstruieren von Straßenabbildungen und festen Strukturen an oder in der Nähe der Straße und Überlagern dieser relativ zu der Position des Subjektfahrzeugs nützlich. Das GPS 15 wird daher für eine bestimmte Verwendung in Bezug auf Fahrzustände mit reduzierter Sicht aufgrund von Wetter oder Umgebungsbeleuchtung geschätzt, die auch einen verschlechternden Einfluss auf andere Erfassungssysteme haben können.
Das GPS 15 umfasst einen Empfänger und eine Antenne 18 zum Erhalten von Echtzeit-Fahrzeugpositionsdaten von Satelliten eines globalen Positionsbestimmungssystems. Wie es gezeigt ist, sind das GPS 15 und die Kartendatenbank 17 mit der Steuereinheit 13 gekoppelt und stellen der Steuereinheit 13 einen Zugriff auf die Echtzeit-Fahrzeugpositionsdaten und die digitalen Kartendaten bereit. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff GPS-System das GPS 15 und eine Datenbank (z.B. die Datenbank 17).
Ein anderes Erfassungssystem umfasst ein Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssystem 19. Das Kommunikationssystem 19 kommuniziert mit anderen Fahrzeugen innerhalb einer begrenzten Entfernung oder eines begrenzten Felds, die auch als Objektfahrzeuge bezeichnet werden und ein ähnliches kompatibles Kommunikationssystem umfassen. Solche Systeme mögen Fachleuten besser als Dedicated Short Range Communications (DSRC) bekannt sein. Auf diese Weise können sowohl das Subjektfahrzeug als auch das Objektfahrzeug jeweilige Fahrzeugdaten, die Größe, Fahrzeugdynamikdaten (z.B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Gierrate, Lenkrad-/Reifenwinkel, Status des Bremspedalschalters etc.) und Positionsdaten umfassen, über ihr jeweiliges Kommunikationssystem zu- und voneinander senden und empfangen. Zusätzlich kann das Feld verfügba rer Fahrzeugdaten für eine effektive Bereichserweiterung derartiger Kommunikationen durch Daten erweitert werden, die konzeptionell auf eine "Eimerketten"-Weise weitergeleitet werden.
Das Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssystem 19 umfasst einen Sender, einen Empfänger und eine Kommunikationsantenne. Die Kommunikationsantenne ist vorzugsweise eine Antenne 20 vom Richttyp. Das Kommunikationssystem 19 ist mit der Steuereinheit 13 gekoppelt, um den Transfer von Subjektfahrzeugdynamikdaten und Subjektfahrzeuggröße, Typ und anderen Eigenschaftsdaten über das Kommunikationssystem 19 zu dem Objektfahrzeug zu ermöglichen. Außerdem ist das Kommunikationssystem 19 mit der Steuereinheit 13 gekoppelt, um den Transfer von Objektfahrzeugdynamikdaten und Objektfahrzeuggröße, Typ und anderen Eigenschaftsdaten zu der Steuereinheit 13 des Subjektfahrzeugs zu ermöglichen, wenn sie von dem Objektfahrzeug über das Kommunikationssystem 19 empfangen werden.
Die Anzeige 16 ist auch mit der Steuereinheit 13 gekoppelt und versorgt den Bediener des Subjektfahrzeugs mit einer visuellen Darstellung oder einer Ausgabe der Subjektfahrzeugumgebung. Die Anzeige 16 kann die Form einer herkömmlichen CRT oder eines Flachbildschirms annehmen, der vorzugsweise in das Armaturenbrett des Fahrzeugs integriert ist. Alternativ kann die Anzeige die Form einer Headup-Anzeige annehmen, die die Abbildung, die angezeigt werden soll, für eine reflektive Anzeige für den Fahrzeugbediener in einem Sichtfeld im Wesentlichen in Sichtlinie mit der Straße und vorzugsweise anpassbar an die Vorlieben des Fahrzeugbedieners auf die Windschutzscheibe des Fahrzeugs projiziert. Noch andere Realisierungen der Anzeige können Aufklappanordnungen oder Einbindungen in Dachverkleidungen, Sonnenblenden und dergleichen umfassen.
Ein minimal ausgestaltetes System gemäß der vorliegenden Erfindung würde mindestens ein Erfassungssystem umfassen, das Positionsdaten von Objekten in der Nähe des Fahrzeugs und innerhalb der Felderfassungsfähigkeiten bereitstellt, umfassend eine Umfangsrichtung (z.B. von Seite zu Seite) und eine Längsrichtung (z.B. Entfernung) relativ zu dem Sensorsystem. 2 stellt eine Simulation eines beispielhaften Fahrzeugumgebungsbeobachtungssystems dar, das vier diskrete Radarerfassungssysteme einsetzt, die über dem vorderen Bereich des Subjektfahrzeugs verteilt sind und sich durch im Allgemeinen nach vorne gerichtete Felder auszeichnen, die durch die sich überschneidenden peripher begrenzten Felder 21-27 dargestellt sind. Jedes der Radar-Systeme kann sich ferner durch eine effektive Reichweite in Längsrichtung auszeichnen, die allgemein als nah oder fern kategorisiert ist. Die Front des Fahrzeugs befindet sich im Wesentlichen am Ursprung der Darstellung (0.0). Das Fahrzeug ist in Längsrichtung entlang einer Achse 29 ausgerichtet, die den Ursprung schneidet. Die X-Y-Achsen der Darstellung sind in Meter unterteilt, wobei die Werte der Y-Achse eine seitliche Position relativ zu der Mittellinie in Längsrichtung des Subjektfahrzeugs darstellen und die Werte der X-Achse eine Position in Längsrichtung relativ zu dem vorderen Bereich des Subjektfahrzeugs darstellen. In der Darstellung von 2 sind verschiedene (X) gezeigt, die Positionen detektierter Objekte darstellen. Beispielsweise beträgt die Position (X) eines detektierten Objekts ganz links im Wesentlichen 10 Meter links der Mittellinie des Subjektfahrzeugs und 20 Meter vor dem Subjektfahrzeug. Solche Objektdetektionen sind das Ergebnis einzelner Sensordetektionen und kombinierter oder gesicherter Sensordetektionen. Ein Fachmann erkennt den Nutzen einer Datensicherung beim Validieren der Objektdetektionen von unabhängigen Erfassungssystemen. Natürlich stellt die Darstellung von 2 eine temporäre Momentaufnahme der detektierten Objekte dar, und die relativen Positionen (X) detektierter Objekte können sich über der Zeit ändern, wenn sich das Objekt be wegt, wenn sich das Subjektfahrzeug bewegt oder wenn sich beide bewegen. Daher können Objekttrajektoriedaten, sowohl Verlaufsdaten als auch vorhergesagte, relativ zu dem Subjektfahrzeug durch weithin bekannte zeitvariante Techniken ermittelt werden. Solche Daten sind beim Vorhersagen von Subjektfahrzeugkollisionen mit detektierten Objekten oder sogar von Kollisionen zwischen Objekten nützlich. In der Darstellung von 2 ist auch eine vorhergesagte Trajektorie 31 des Subjektfahrzeugs auf der Grundlage von weithin bekannten durch die Fahrzeugdynamik erfassten und gesteuerten Größen gezeigt, die unter anderem beispielsweise Längs- und Quergeschwindigkeit und -beschleunigung, Gier, Untersteuerung/Übersteuerung, Lenkradwinkel, Bremskraft, Raddrehmoment, einzelne Raddrehzahlen und Stabilitätssteuerungen umfassen. Diese Trajektorie ist auch beim Vorhersagen von Kollisionen des Subjektfahrzeugs mit detektierten Objekten nützlich.
Die vorliegende Erfindung stellt dem Fahrzeugbediener jedoch zusätzlich zu der Tatsache, dass sie die Vorteile eines Kollisionswarnsystems vollständig bereitstellen kann, eine virtuelle Ansicht von relativ zu dem Subjektfahrzeug detektierten Objekten bereit. Ferner stellt die vorliegende Erfindung dem Fahrzeugbediener im Gegensatz zu einem herkömmlichen kamerabasierten System, das im Wesentlichen unverarbeitete Videobilder für eine Anzeige für die Verwendung durch den Fahrzeugbediener bereitstellt, eine Ansicht des Umfelds oder der Umgebung des Fahrzeugs aus entfernter Perspektive bereit. In dem vorliegenden Beispiel und in Bezug auf 2 kann die Anzeige einfach eine Abbildung darstellen, die im Wesentlichen der Figur entspricht. Das heißt, ein Feld kann durch die äußeren Regionsgrenzen bei 33 und 35 abgegrenzt sein, und die darin detektierten Objekte können einfach in einer zweidimensionalen Visualisierung angezeigt werden. Bezeichnenderweise bezieht sich die dem Fahrzeugbediener bereitgestellte Perspektive jedoch auf einen freistehenden, entfernten Beobachtungspunkt, der sich bei dem Beispiel in 2 im Wesentlichen direkt über dem Fahrzeug und der Beobachtungsumgebung befindet. Verschiedene Abwandlungen der genauen Anzeigeart stellen eine verbesserte Wahrnehmung durch den Fahrzeugbediener bereit und können symbolische oder graphische Überlagerungen, die das Subjektfahrzeug und detektierte Objekte darstellen, oder Aufmerksamkeitssteigerungsmerkmale umfassen, wie beispielsweise blinkende Grafiken, Animationen, Farb-/Bedeutungskombinationen, etc. Den detektierten Objekten können beispielsweise Fahrzeugsymbole oder Grafiken überlagert werden, die Farben umfassen, die mit den tatsächlichen Farben von Objekten/Fahrzeugen übereinstimmen, wobei bei dem vorliegenden beispielhaften radarbasierten System solche schlussfolgernden Objektidentifikationen durchgeführt werden können. Zusätzlich kann ein Kollisionsgefahrniveau durch Aufblinken eines Symbols, periodisches Ändern der Farbe des Symbols etc. mitgeteilt werden. Es ist zu verstehen, dass das gerade beschriebene minimal ausgestaltete System beispielsweise mit einem videokamerabasierten System und einer gewissen Ebene von Objekterkennung realisiert sein kann. Es ist jedoch gleichermaßen zu verstehen, dass solche Realisierungen allgemein durch die Sichtlinieneigenschaften solcher Erfassungsmodelle beschränkt sind und somit ein relativ eingeschränktes erfasstes Umfeld oder relativ eingeschränkte erfasste Umgebungen bereitstellen.
Ferner sorgt die vorliegende Erfindung für variable perspektivische Blickwinkel und dreidimensionale Visualisierungen des Umfelds in analoger Weise zu der Sicht eines Dritten oder einer Perspektive, die in einigen Videospielen bereitgestellt wird. Dem Fahrzeugbediener wird die Möglichkeit bereitgestellt, die Sichtwinkel in einem dreidimensionalen Koordinatensystem zu ändern. In bestimmten Situationen, beispielsweise beim Überwachen der Umfangssicherheit, kann es vorteilhaft sein, eine Drauf sicht auf das Umfeld im Wesentlichen von oben nach unten aus der Vogelperspektive anzunehmen, im Wesentlichen gemäß der Perspektive, die in 2 gezeigt ist. In anderen Situationen, beispielsweise beim Überwachen des vorausfahrenden Verkehrs auf einer Schnellstraße, kann es vorteilhafter sein, eine genauere Ansicht des Umfelds von oben und hinter dem Subjektfahrzeug anzunehmen, die seitliche Verschiebungen (d.h. nach links oder rechts) umfasst, wenn dies gewünscht ist. Eine Ausgabe einer dreidimensionalen Graphik kann in minimal ausgestalteten Systemen mit Standardgraphikbibliothekelementen durchgeführt werden, beispielsweise mit Graphiken einer allgemeinen Fahrzeugdarstellung, die eine farbliche Übereinstimmung mit tatsächlichen Objekten umfassen. Es sei jedoch wieder angemerkt, dass Realisierung des Sichtlinienerfassungssystems ein relativ eingeschränktes erfasstes Umfeld oder relativ eingeschränkte erfasste Umgebungen bereitstellen.
Gemäß alternativ ausgestalteten Systemen können das Feld oder das erfasste Umfeld durch das Hinzufügen anderer Erfassungssysteme erheblich verbessert werden, die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssysteme und GPS einzeln oder in Kombination umfassen. Ferner ermöglichen GPS-Systeme mit Kartendatenbanken erhebliche Verbesserungen der Visualisierung, die dem Fahrzeugbediener bereitgestellt wird, wie es ferner hierin nachstehend beschrieben ist.
Zusätzlich wird nun auf 3 Bezug genommen, in der das Subjektfahrzeug mit dem Bezugszeichen 45 bezeichnet ist. In der vorliegenden 3 ist die beispielhafte Sicht im Wesentlichen von oben, auf die Hinterseite und mit seitlicher Verschiebung relativ zu dem Subjektfahrzeug 45. Zum Einen sorgen Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssysteme allein für Verbesserungen bezüglich einer Objektidentifikation. Die Bereitstellung einer Objektfahrzeugidentifikation durch Fahrzeug-Fahrzeug-Kommuni kationssysteme ermöglicht verbesserte graphische Darstellungen des Objektfahrzeugs, einschließlich Größe und Typ und eine realistische graphische Darstellung durch gespeicherte Bibliotheksdaten und dreidimensionale Ausgaben in einer dreidimensionalen Visualisierung. Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssysteme stellen auch Objektfahrzeugdynamikinformationen bereit, um beispielsweise Entfernungs- und Entfernungsänderungsinformationen zu ergänzen, die von Sichtlinienerfassungssystemen erhalten werden. Dies kann insbesondere in Situationen nützlich sein, in denen Sichtliniendaten temporär unterbrochen werden, wie beispielsweise während einer Fahrt durch hügeliges Gelände, oder wenn ein Objektfahrzeug 47 ein anderes Objektfahrzeug 41 verdrängt, wie beispielsweise bei einer Einschersituation. In Objektfahrzeugen, die auch Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssysteme aufweisen, eingesetzte GPS, verbessern das Umfeld erheblich, indem die Übermittlung von Echtzeit-Positionsdaten von Objektfahrzeugen zu dem Subjektfahrzeug ermöglicht wird, um die Umfeldvisualisierung aufzubauen. Ein in dem Subjektfahrzeug 45 eingesetztes GPS verbessert die Umfelddarstellung erheblich, indem Daten bereitgestellt werden, mit denen Fahrbahnüberlagerungen, Darstellungen und Ausgaben, die beispielsweise Spurabgrenzungen, Kreuzungen, Hindernisse am Straßenrand (z.B. einen Mobilfunkturm 51, ein Straßenschild 53, ein Gebäude 55) umfassen, in die graphische Darstellung oder die graphischen Visualisierungen umfasst werden können, die dem Fahrzeugbediener über die Anzeige bereitgestellt werden.
Es sei daher angemerkt, dass ein großzügiger ausgestaltetes Fahrzeug hinsichtlich peripherer Abdeckung aus einer Sensorpositionsvielfalt oder aus einer Erfassungssystemtopologievielfalt ein stabileres und leistungsfähigeres System liefert. Eine Datensicherung von topologisch unterschiedlichen Erfassungssystemen ermöglicht eine Redundanz und stabile Objektdetektionen und eine Validierung und Daten über im Wesentlichen 360 Grad, wodurch Visualisierungen von vollständigen Fahrzeugumfängen ermöglicht werden.
Die Erfindung wurde mit besonderer Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen und Abwandlungen hiervon beschrieben. Weitere Abwandlungen und Änderungen können für andere beim Lesen und Verstehen der Beschreibung ersichtlich werden. Es sollen alle solchen Abwandlungen und Änderungen umfasst sein, insofern sie innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen.
Zusammenfassung
Es werden ein System und ein Verfahren zum Verbessern des Situationsbewusstseins eines Fahrzeugbedieners offenbart. Objektdaten, die Objekten entsprechen, die innerhalb einer Region außerhalb des Fahrzeugs detektiert werden, werden von Radar-, Abbildungs-, GPS- und Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssystemen ermittelt. Eine dreidimensionale Visualisierung der Region wird an einer visuellen Anzeige auf der Grundlage der Objektdaten ausgegeben und umfasst Darstellungen von detektierten Objekten und dem Fahrzeug aus einer Blickwinkelperspektive, die von dem Fahrzeug entfernt ist.

Claims

Situationsbewusstseinsverbesserungssystem für ein Subjektfahrzeug, umfassend: ein Entfernungsmessungssystem, das geeignet ist, um Objekte in einer Region außerhalb des Subjektfahrzeugs zu detektieren und entsprechende Daten detektierter Objekte bereitzustellen; ein Abbildungssystem, das geeignet ist, um Objekte in der Region außerhalb des Subjektfahrzeugs zu detektieren und entsprechende Daten detektierter Objekte bereitzustellen; ein GPS-System, das geeignet ist, um Objekte in der Region außerhalb des Subjektfahrzeugs zu detektieren und entsprechende Daten detektierter Objekte bereitzustellen; eine visuelle Anzeige; und eine Steuereinheit, die geeignet ist, um Daten detektierter Objekte von Entfernungsmessungs-, Abbildungs- und GPS-Systemen zu empfangen und eine dreidimensionale Visualisierung der Region an der visuellen Anzeige auszugeben, die detektierte Objekte und das Subjektfahrzeug aus einer Blickwinkelperspektive umfasst, die von dem Subjektfahrzeug entfernt ist.
Situationsbewusstseinsverbesserungssystem für ein Subjektfahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssystem, das geeignet ist, um Daten detektierter Objekte von anderen Fahrzeugen in der Region außerhalb des Subjektfahrzeugs zu empfangen; wobei die Steuereinheit ferner geeignet ist, um Daten detektierter Objekte von dem Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssystem zur Verwendung beim Ausgeben der dreidimensionalen Visualisierung der Region zu empfangen.
Situationsbewusstseinsverbesserungssystem für ein Subjektfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Blickwinkelperspektive selektiv variiert werden kann.
Situationsbewusstseinsverbesserungssystem für ein Subjektfahrzeug nach Anspruch 1, wobei Daten detektierter Objekte, die dem Entfernungsmessungssystem entsprechen, Entfernungs- und/oder Entfernungsänderungs- und/oder Winkelpositionsdaten umfassen.
Situationsbewusstseinsverbesserungssystem für ein Subjektfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Abbildungssystem für eine Objekterkennung geeignet ist.
Situationsbewusstseinsverbesserungssystem für ein Subjektfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das GPS-System für eine Objektidentifikation geeignet ist.
Situationsbewusstseinsverbesserungssystem für ein Subjektfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die visuelle Anzeige eine Headup-Anzeige umfasst.
Situationsbewusstseinsverbesserungssystem für ein Subjektfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Entfernungsmessungssystem ein Radar-System und/oder ein Ladar-System und/oder ein Lidar-System und/oder ein Sonar-System und/oder ein Abbildungssystem umfasst.
Situationsbewusstseinsverbesserungssystem für ein Subjektfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die detektierten Objekte für eine Anzeige in Farben ausgegeben werden, die im Wesentlichen den tatsächlichen Farben der detektierten Objekte entsprechen.
Verfahren zum Verbessern des Situationsbewusstseins des Bedieners eines Subjektfahrzeugs, das umfasst, dass Objektdaten, die Objekten entsprechen, die innerhalb einer Region außerhalb des Subjektfahrzeugs detektiert werden, von einem Entfernungsmessungssystem, einem Abbildungssystem und einem GPS-System bereitgestellt werden; und eine dreidimensionale Visualisierung der Region an einer visuellen Anzeige auf der Grundlage der Objektdaten ausgegeben wird, die Darstellungen von detektierten Objekten und des Subjektfahrzeugs aus einer Blickwinkelperspektive, die von dem Subjektfahrzeug entfernt ist, möglicherweise mit einer farblichen Übereinstimmung mit der tatsächlichen Farbe des Objekts/Fahrzeugs, umfasst.
Verfahren zum Verbessern des Situationsbewusstseins des Bedieners eines Subjektfahrzeugs nach Anspruch 10, das ferner umfasst, dass Objektdaten, die Objekten entsprechen, die innerhalb der Region außerhalb des Subjektfahrzeugs detektiert werden, von einem Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssystem bereitgestellt werden.
Verfahren zum Verbessern des Situationsbewusstseins des Bedieners eines Subjektfahrzeugs nach Anspruch 10, das ferner umfasst, dass die Objektdaten, die detektierten Objekten entsprechen, gesichert werden; wobei das Ausgeben der dreidimensionalen Visualisierung der Region an einer visuellen Anzeige auf den gesicherten Objektdaten basiert.
Verfahren zum Verbessern des Situationsbewusstseins des Bedieners eines Subjektfahrzeugs nach Anspruch 10, wobei Objektdaten, die dem Entfernungsmessungssystem entsprechen, Entfernungs- und/oder Entfernungsänderungs- und/oder Winkelpositionsdaten umfassen.
Verfahren zum Verbessern des Situationsbewusstseins des Bedieners eines Subjektfahrzeugs nach Anspruch 10, wobei Objektdaten, die dem Abbildungssystem entsprechen, Objekterkennungsdaten umfassen.
Verfahren zum Verbessern des Situationsbewusstseins des Bedieners eines Subjektfahrzeugs nach Anspruch 10, wobei Objektdaten, die dem GPS-System entsprechen, Objektidentifikationsdaten umfassen.
Verfahren zum Verbessern des Situationsbewusstseins des Bedieners eines Subjektfahrzeugs nach Anspruch 10, wobei das Ausgeben einer dreidimensionalen Visualisierung der Region an einer visuellen Anzeige entsprechend einer von dem Bediener ausgewählten Blickwinkelperspektive durchgeführt wird.
Verfahren zum Verbessern des Situationsbewusstseins des Bedieners eines Subjektfahrzeugs nach Anspruch 10, wobei das Ausgeben einer dreidimensionalen Visualisierung der Region an einer visuellen Anzeige auf der Grundlage der Objektdaten umfasst, dass die detektierten Objekte in Farben ausgegeben werden, die im Wesentlichen den tatsächlichen Farben der detektierten Objekte entsprechen.