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Gebiet der Eifindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Anordnungen zum Bestimmen einer Verkehrsumgebungssituation für
ein Fahrzeug während der Fahrt, und insbesondere eine Vorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Bestimmen
einer Umgebungssituation während der Fahrt mit einem Fahrzeug.
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Hintergrund der Erfindung
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Während
der Fahrt mit Fahrzeugen, insbesondere mit Lastfahrzeugen, wie beispielsweise Lastkraftwägen,
Bussen und dergleichen, verwendet der Fahrzeugfahrer oftmals eine
Fahrtregelung zu dem Zweck, eine statische Langzeitbelastung zu
vermeiden, wie beispielsweise das Beschleunigungspedal mittels des
Fußes in einer bestimmten Stellung gedrückt zu
halten, die zu einer gewünschten Geschwindigkeit führt.
Bei Autobahnstrecken beispielsweise kann die Geographie oftmals
dergestalt sein, dass das Beschleunigungspedal während
einer beträchtlichen Zeitspanne in der im wesentlichen
selben Stellung gehalten wird. Wenn stattdessen eine Fahrtregelung
verwendet wird, kann diese statische Belastung zu einem großen
Teil vermieden werden. Diese Fahrtregelungen haben sich frühzeitig
von Fahrtregelungsanordnungen, die lediglich verhältnismäßig
einfache Funktionalitäten umfassen, wie beispielsweise
eine gleichbleibende Geschwindigkeit oder eine konstante Drosselung,
zu zunehmend intelligenteren Fahrtregelungsanordnungen entwickelt, die
bis zu einem gewissen Grad die Umgebung des Fahrzeugs berücksichtigen
können. Ein Beispiel einer Fahrtregelung, die eine solche
Funktionalität hat, wird aus Fahrtregelungen gebildet,
die nicht nur geeignet sind, eine gleichbleibende Fahrzeuggeschwindigkeit
zu halten, sondern auch, einen gleichbleibenden Abstand zu einem
vorderen Fahrzeug zu halten. Dies bedeutet, dass im Falle eines
Fahrzeugs mit einer aktivierten Fahrtregelung des vorstehend genannten
Typs, das sowohl bei einer bestimmten Geschwindigkeit betrieben
wird als auch ein langsameres Fahrzeug einholt, die Konstantgeschwindigkeits-Fahrtregelung
des aufholenden Fahrzeugs stattdessen zu einer Konstantabstands-Fahrtregelung
wechseln kann, bei der der Abstand zu dem vorderen Fahrzeug konstant
gehalten wird, unabhängig davon, ob das vordere Fahrzeug
eine konstante Geschwindigkeit aufrechterhält, beschleunigt
oder abbremst. Diese Konstantabstands-Fahrtregelung wird üblicherweise
durch ein Radar ermöglicht, das an der Vorderseite des
Fahrzeugs angeordnet ist, wobei Signale von dem Radar verwendet
werden, um die Präsenz eines vorderen Fahrzeugs zu ermitteln
und um eine relative Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Fahrzeugen
zu berechnen. Basierend auf diesen Werten kann die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs, das auf ein vorderes Fahrzeug aufholt, an die Geschwindigkeit
des vorderen Fahrzeugs angepasst werden, während gleichzeitig
ein konstanter und gewünschter Abstand zu dem vorderen
Fahrzeug beibehalten wird.
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Diese
Konstantabstands-Fahrtregelung stellt eine sehr komfortable Funktion
für den Fahrzeugfahrer dar, da der Fahrer keinerlei Maßnahme
ergreifen muss, selbst wenn er auf andere Fahrzeuge aufholt, zumindest
solange nicht, wie ein Überholen solcher Fahrzeuge nicht
in Frage kommt.
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Dieser
Typ einer adaptiven Fahrtregelung hat jedoch den Nachteil, dass
selbst dann, wenn sie in vielen Fahrzeugumgebungssituationen als
intuitiv wahrgenommen wird, es Situationen gibt, in denen dies nicht
der Fall ist, wie zum Beispiel wenn man in Kolonnen fährt.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an einer verbesserten Vorrichtung
zum Bestimmen einer Fahrzeugumgebungssituation, die es beispielsweise
ermöglicht, dass eine Konstantabstands-Fahrtregelung gut
in verschiedenartigen Verkehrssituationen funktioniert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
bereitzustellen, um eine Fahrzeugumgebungssituation während
der Fahrt mit einem Fahrzeug entlang einer Straße zu ermitteln,
die das oben genannte Problem löst.
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Dieses
und andere Ziele werden gemäß der vorliegenden
Erfindung durch eine Vorrichtung erreicht, wie sie in Anspruch 1
definiert ist.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Bestimmen einer
Fahrzeugumgebungssituation während der Fahrt mit einem
ersten Fahrzeug entlang einer Straße bereitgestellt. Diese Vorrichtung
umfasst Mittel zum Bestimmen wenigstens einer Richtung des ersten
Fahrzeugs relativ zu wenigstens einem zweiten Fahrzeug, Mittel zum
Bestimmen, dass ein bezüglich des ersten Fahrzeugs in der
Nähe befindliches Fahrzeug einen Spurwechsel durchführt,
wobei das Bestimmen auf einem Richtungswechsel des ersten Fahrzeugs
relativ zu dem zweiten Fahrzeug basiert, Mittel zum Durchführen der
Bestimmung für eine Vielzahl von Fahrzeugen, die sich in
der Nähe des ersten Fahrzeugs befinden, Mittel zum Bestimmen
eines Parameterwerts für die Spurwechsel basierend auf
der Vielzahl von bestimmten Spurwechseln, und Mittel zum Festsetzen von
wenigstens einem Parameter einer Fahrzeugfunktion basierend auf
dem bestimmten Spurwechselparameterwert, wobei die Fahrzeugfunktion
eine automatische Geschwindigkeits- und/oder Abstands-Fahrtregelfunktion
ist, wobei basierend auf dem Parameterwert eine Zeitspanne und/oder
ein Abstand des ersten Fahrzeugs zu einem vorderen Fahrzeug festgesetzt
wird.
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Dies
hat den Vorteil, dass das Verhalten der sich in der Nähe
des ersten Fahrzeugs befindlichen Fahrzeuge berücksichtigt
wird, wenn die automatische Geschwindigkeits- und/oder Abstands-Fahrtregelungsfunktion
eingestellt wird. Wenn beispielsweise die Anzahl von Spurwechseln
pro Zeit- und/oder Längeneinheit hoch ist, kann dies eine
bestimmte Einstellung der automatischen Geschwindigkeits- und/oder
Abstands-Fahrtregelungsfunktion erfordern, während eine
davon abweichende Einstellung der automatischen Geschwindigkeits-
und/oder Abstands-Fahrtregelungsfunktion ein gewünschtes
Verhalten der Funktion ergeben kann, wenn die Anzahl von Spurwechseln
niedrig ist. Dies hat den Vorteil, dass eine solche automatische
Geschwindigkeits- und/oder Abstands-Fahrtregelungsfunktion dazu ausgebildet
sein kann, sich automatisch für einen Fahrer intuitiv zu
verhalten, unabhängig von der Verkehrsumgebungssituation.
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Die
Bestimmung der Fahrzeugwechsel kann für eine Vielzahl von
Fahrzeugen zur gleichen Zeit durchgeführt werden, da die
Vorrichtung Mittel aufweisen kann, um zeitgleich die Bestimmung
der Richtung relativ zu einer Vielzahl von Fahrzeugen durchzuführen,
die sich in der Nähe des ersten Fahrzeug befinden. Dies
hat den Vorteil, dass eine genauere Bestimmung der Anzahl tatsächlich
durchgeführter Spurwechsel erhalten werden kann. Ferner
kann die Straße wenigstens eine erste und eine zweite existierende
Spur in der Richtung des Fahrzeugs aufweisen, wobei Richtungen relativ
zu Fahrzeugen auf mehr als einer Spur bestimmt werden können.
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Ferner
kann eine Dichte der umgebenden Fahrzeuge, d. h. die Anzahl der
Fahrzeuge, die sich in der Nähe des ersten Fahrzeug befinden,
beim Einstellen der Fahrzeugfunktion verwendet werden. Dies hat
den Vorteil, dass das Verkehrsaufkommen einen direkten Einfluss
auf die Einstellung der Fahrzeugfunktion haben kann.
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Die
Vorrichtung kann ferner Mittel zum Bestimmen einer Spurwechselfrequenz
pro Fahrzeug für sich in der Nähe des ersten Fahrzeug
befindliche Fahrzeuge aufweisen, wobei die bestimmte Spurwechselfrequenz
beim Einstellen der Fahrzeugfunktion verwendet werden kann. Dies
hat den Vorteil, dass das Verhalten des umgebenden Verkehrs beim Einstellen
der Fahrzeugfunktion verwendet werden kann. So kann zum Beispiel
eine große Anzahl von Spurwechseln pro Fahrzeug auf eine
aggressive Verkehrsumgebung hindeuten, während eine geringere Anzahl
von Spurwechseln pro Fahrzeug eine entspannte Umgebung anzeigen
kann, selbst wenn die Dichte hoch ist.
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Die
ermittelten Spurwechsel können durch Spurwechsel auf/von
der Spur gebildet sein, auf der das erste Fahrzeug fährt
und/oder auf/von einer Spur, die benachbart zu der Spur ist, auf
der das Fahrzeug fährt. Alternativ können die
ermittelten Spurwechsel aus Einschervorgängen bestehen.
Dies hat den Vorteil, dass die Einstellung der Fahrzeugfunktion
an die Art der Spurwechsel angepasst werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Fahrzeug.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 stellt
schematisch eine Steuerungsanordnung für ein Fahrzeug dar,
bei dem die vorliegende Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann.
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2 stellt
ein Beispiel für eine Verkehrssituation dar, bei der die
vorliegende Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann.
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3a–b
stellen schematisch eine Steuerungsanordnung für ein Fahrzeug
dar, bei dem die vorliegende Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann.
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4 stellt
ein weiteres Beispiel für eine Verkehrssituation dar, bei
der die vorliegende Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann.
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Detaillierte Beschreibung
der beispielhaften Ausführungsformen
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In
dieser Beschreibung und den nachfolgenden Ansprüchen entspricht
der Begriff von Einschervorgängen einem Spurwechsel eines
sich in der Nähe befindlichen Fahrzeugs, wobei der Spurwechsel
bedeutet, dass das Fahrzeug sich unmittelbar vor dem Fahrzeug platziert,
in dem die vorliegende Erfindung bereitgestellt ist (d. h. ohne
dass Fahrzeuge zwischen dem Fahrzeug sind, das das Einscheren durchführt,
und dem Fahrzeug, in dem die vorliegende Erfindung bereitgestellt
ist).
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In 1 ist
schematisch ein Fahrzeug 100 dargestellt, das von oben
betrachtet wird und mit dem die vorliegende Erfindung vorteilhaft
verwendet werden kann. Das Fahrzeug 100 weist eine Vorderachse 101 mit
lenkenden Rädern 102, 103 auf, eine hintere Antriebsachse 104 mit
Antriebsrädern 105 bis 108, und eine
hintere Druckentlastungsachse 109 mit Rädern 110, 111.
Das Fahrzeug 100 weist ferner einen Motor 113 auf,
der mit einem Getriebe 112 verbunden ist, das die Antriebsachse 104 über
eine Welle 114 antreibt, die sich von dem Getriebe erstreckt.
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Ein
Fahrzeug der dargestellten Art weist üblicherweise eine
interne Fahrzeugsteuerungsanordnung auf, die aus einer Anzahl von
Steuereinheiten bestehen kann. So kann beispielsweise das Getriebe 112 bzw.
der Motor 113 von Steuereinheiten 115, 116 gesteuert
werden, die in diesem Falle von einer Hauptsteuereinheit 117 gesteuert
werden. Die Motormanagementsystem-(EMS, Engine Management System)-Steuereinheit 116 steuert
die Motorfunktionen des Fahrzeugs, die beispielsweise durch Kraftstoffeinspritzung
und Motor-Bremse gebildet sein können. Die Steuerung basiert
auf einer Anzahl von Eingangssignalen, die durch Signale von Steuerungen
gebildet werden können, die von dem Fahrer betätigt
werden, wie beispielsweise Beschleunigungssteuerungen, oder durch
Signale von anderen Steuereinheiten, zum Beispiel Signale von der
Hauptsteuerungseinheit 117, die ihrerseits Steuersignale
auf der Basis der Signale von beispielsweise Geschwindigkeitssensoren
oder von einer Bremsmanagementsystem-Steuereinheit erzeugen kann.
Die Getriebemanagementsystem-(GMS)-Steuereinheit 115 steuert
Gangwechselfunktionen, wobei der Gangwechsel bei Verwendung eines
Automatikgetriebes basierend auf einem Eingangssignal von Geschwindigkeitssensoren
gesteuert werden kann, und wobei der Gangwechsel bei manuellem Gangwechseln
von einem Eingangssignal von einem Gangwähler (Gangwahlhebel)
gesteuert werden kann, der durch den Fahrer betätigt wird.
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Das
Fahrzeug 100 weist ebenfalls ein Bremsmanagementsystem
(BMS) 120 auf, das die Bremsfunktionen des Fahrzeugs handhabt,
wie beispielsweise die automatische Berechnung der Last, so dass
eine gegebene Pedalstellung unabhängig von der Last immer
zu derselben Bremswirkung führen kann. Die Bremsmanagementeinheit
sendet Steuersignale zu Anordnungsmodulen, die an dem Rahmen (nicht
dargestellt) verteilt sind, wo zum Beispiel elektrische Steuersignale
verwendet werden, um den Bremsdruck zu regulieren.
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Die
Getriebesteuereinheit
115 und die Bremsmanagementeinheit
120 können
ebenfalls angeordnet sein, um wenigstens teilweise von der Hauptsteuereinheit
170 ge steuert
zu werden. Ein Fahrzeug der in
1 gezeigten
Art kann, abgesehen von den vorstehenden Steuereinheiten, typischerweise
eine Anzahl von weiteren Steuereinheiten aufweisen, siehe zum Beispiel
die
WO 01/86459 A1 .
Wie ein Fachmann erkennt, können zwei oder mehr der vorstehend
beschriebenen Steuereinheiten selbstverständlich in einer
einzigen Steuereinheit integriert sein.
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Das
gezeigte Fahrzeug 100 weist auch eine Steuereinheit 121 auf,
die die automatischen Fahrtregelungsfunktionen des Fahrzeugs handhabt.
Die Steuereinheit 121 überträgt Steuersignale
zu der Motormanagementeinheit 116 und an die Bremsmanagementeinheit 120,
wo diese Steuersignale bei einer Konstantgeschwindigkeits-Fahrtregelung
eine Geschwindigkeit angeben können, die durch den Fahrzeugfahrer
vorgegeben wird. Wie vorstehend erwähnt, weisen die Fahrtregelungsfunktionen
in modernen Fahrzeugen auch fortschrittlichere Funktionen auf, und
eine solche Funktion wird durch die Fähigkeit gebildet,
auch einen konstanten Abstand zu einem vorderen Fahrzeug aufrechtzuerhalten.
Um dies zu erreichen, weist das Fahrzeug 100 ein Radar, einen
Laser, eine fotografische Kamera oder einen anderen Sensortyp auf,
der eine Ortsbestimmung von und einen Abstand zu anderen Fahrzeugen
oder Objekten bestimmen kann, die sich in der Nähe des Fahrzeugs 100 befinden,
der an der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet ist. In dieser beispielhaften Ausführungsform
wird der Sensor durch ein Laserradar gebildet, wie beispielsweise
ein LIDAR (Lichtermittlung und Entfernungsmessung, LIght Detection And
Ranging) 122, dessen Funktion einem Fachmann bekannt ist
und das in derselben Art und Weise funktioniert wie ein Radar. LIDAR 122 sendet
Licht in Richtung auf ein Ziel, wie ein vorderes Fahrzeug, und das
ausgesandte Licht interagiert mit und wird durch das Ziel verändert.
Ein Teil des ausgesandten Lichts wird zum LIDAR 122 zurück
reflektiert, wo das reflektierte Licht oder eine Verkörperung
des reflektierten Lichts in dem LIDAR 122 oder der Steuereinheit 121 analysiert
wird. Durch Messen der Zeit, die das Licht benötigt, um
das Ziel zu erreichen und zurück reflektiert zu werden,
kann der Abstand zu dem Ziel (Fahrzeug) bestimmt werden. Infolgedessen
kann die Steuereinheit 121 durch kontinuierliche Analyse
der Signale des LIDAR 122 bestimmen, ob sich davor ein Fahrzeug
befindet, und auch den Abstand zu diesem vorderen Fahrzeug. Durch
kontinuierliche Berechnung des Abstandes zu dem vorderen Fahrzeug kann
die Steuereinheit 121 mittels der Steuersignale an die
Motormanagementeinheit 116 und die Bremsmanagementeinheit 120 die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 derart steuern, dass
ein bestimmter Abstand zu dem vorderen Fahrzeug gleichbleibend aufrechterhalten
wird. Diese Berechnung kann auch mittels einer Analyse der Veränderungen,
denen das Licht ausgesetzt ist, wenn es durch das Ziel reflektiert wird,
verfeinert und schneller gemacht werden. Das reflektierte Licht
wird aufgrund des Dopplereffekts eine längere Wellenlänge
haben als das ausgesandte Licht, wenn das vordere Fahrzeug sich
schneller bewegt als das Fahrzeug 100, und wird im umgekehrten
Falle eine kürzere Wellenlänge haben, wenn das
vordere Fahrzeug sich langsamer als das Fahrzeug 100 bewegt.
Infolgedessen können Tendenzen bezüglich einer
relativen Geschwindigkeitsveränderung schnell mittels einer
Analyse des reflektierten Lichts gesehen werden.
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Selbst
wenn eine Konstantabstands-Fahrtregelung des gezeigten Typs in vielen
Situationen gut arbeiten kann, wie beispielsweise auf einer Landstraße
oder einer Autobahn mit spärlichem Verkehr, so gibt es
Situationen, in denen die konstante Abstands-Fahrtregelung sich
in einer solchen Weise verhält, dass der Fahrer sie schlussendlich
abschalten wird. Solch eine Situation kann auftreten, wenn man in
einer Kolonne mit einer Vielzahl von parallelen Spuren in derselben
Fahrtrichtung fährt; ein Beispiel dafür ist in 2 gezeigt.
In der Figur ist eine Straße mit drei Spuren 201 bis 203 gezeigt,
bei der die Fahrtrichtung auf allen drei Spuren die gleiche ist, was
durch Pfeile angezeigt ist. Wie man sehen kann, sind die Spuren 201 bis 202 geradeaus
gerichtet, während die dritte 203 am Anfang parallel
mit den anderen Spuren ist, um dann nach rechts in der Figur abzubiegen.
Die Spur 203 kann beispielsweise aus einer Autobahn-Ausfahrt
bestehen. Wie gezeigt ist, ist der Verkehr an der Ausfahrt 203 sehr
dicht, mit einer Anzahl von Fahrzeugen 204 bis 206 in
einer Kolonne vor dem Fahrzeug 100 gemäß 1.
Das Fahrzeug 100 hält gegenwärtig einen
konstanten vorbestimmten Abstand (oder eine vorbestimmte Zeitspanne,
die hier durch den Abstand α repräsentiert wird,
so dass das Fahrzeug Zeit hat, um während dieser Zeitspanne
zu fahren) α zu dem Fahrzeug 206. Da jedoch dieser
Abstand verhältnismäßig groß ist,
gibt es Fahrzeuge, die von der Spur 202 kommen und sich
vor dem Fahrzeug 100 "hineindrängeln". Wenn das
Fahrzeug 207 sich selbst vor das Fahrzeug 100 gesetzt
hat, verringert sich der Abstand auf β, wodurch die Steuereinheit 121 das
Bremssystem 120 zum Abbremsen des Fahrzeugs auffordern
wird, so dass der Abstand sich wieder auf den vorbestimmten Abstand α erhöht.
Dies hat jedoch zur Folge, dass weitere Fahrzeuge sich in die Lücke
vor dem Fahrzeug 100 hineindrängeln, das in der
Folge eine Bremsung zugunsten einscherender Fahrzeuge durchführen
muss. Wenn diese Situationen auftreten, ist es üblich,
dass der Fahrer des Fahrzeugs 100 entweder die Fahrtregelung
(Konstantabstands-Fahrtregelung) vollkommen deaktiviert, oder, wenn
es eine Möglichkeit hierfür gibt, den Abstand (oder
die Zeitspanne) zu dem vorderen Fahrzeug von Hand verringert, um
andere Fahrer nicht dadurch dazu zu "ermutigen", vor dem Fahrzeug 100 einzuscheren,
dass er einen großen Abstand beibehält, sondern
die Freuquenz einscherender Fahrzeuge dadurch zu senken, dass er
den Abstand verringert. Obwohl heutige Fahrtregelungs anordnungen
es schaffen können, ein Fahrzeug abzubremsen, wenn das
Fahrzeug beispielsweise eine Ausfahrt gemäß der 2 erreicht,
so bewerkstelligen diese Systeme in der Folge nicht, die Situation
in einer zufriedenstellenden Art und Weise zu handhaben.
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In 3 ist ein Fahrzeug 300 gemäß der
vorliegenden Erfindung gezeigt, das auch in der Lage ist, automatisch
Situationen der Art, wie sie in 2 gezeigt
ist, zu handhaben. Das Fahrzeug 300 weist Elemente auf,
die denen in 1 gezeigten entsprechen, jedoch
anstelle eines LIDARs weist das Fahrzeug in diesem Falle zwei Sensoren 322a, 322b,
beispielsweise des LIDAR-Typs auf, die an den zwei Vorderecken des
Fahrzeugs (siehe 4) angeordnet sind. Die Verwendung
der zwei Sensoren ermöglicht es, einen größeren
Winkelbereich abzudecken und in der Folge eine größere
Oberfläche um das Fahrzeug 300 herum. Ferner unterscheidet
sich die Funktion des Fahrzeugs, das in 3 gezeigt
ist, im Vergleich zu dem Fahrzeug in 1 in Hinblick
auf das Folgende. Die Fahrtregelungseinheit 321 weist auch
Mittel 323 zum Berechnen einer Spurwechselfrequenz, d.
h. wie oft ein Fahrzeug innerhalb des Ermittlungsbereichs der Sensoren
die Spur wechselt, auf. Diese Berechnung kann von der Anordnung durchgeführt
werden, die außer dem vorstehend genannten, nämlich
auch geeignet ist, um eine Richtung zu einem oder einer Vielzahl
von in der Nähe befindlichen Fahrzeugen zu ermitteln. Diese
Funktionalität ist heutzutage in Radarsystemen des genannten Typs
gegenwärtig und kann oftmals mit einem Winkel und einem
Abstand bis zu 5 bis 10 oder mehr unterschiedlichen Fahrzeugen aufzeigen
und aufzählen und diese ebenfalls zur gleichen Zeit verfolgen.
Ferner gibt es Systeme des vorstehenden Typs, die ein vorderes Fahrzeug
auf derselben Spur verfolgen können, jedoch auch dort,
wo sich ein weiteres Fahrzeug dazwischen befindet. Infolgedessen
können eine Vielzahl von Fahrzeugen auf derselben Spur auch
zu der gleichen Zeit verfolgt werden. Ferner können solche
Systeme oftmals auch den Abstand zwischen Fahrzeugen auf einer benachbarten
Spur bestimmen. Diese Systeme werden aus diesem Grunde hierin nicht
detaillierter beschrieben, da das Kennzeichen der vorliegenden Erfindung
darin besteht, dass die Information solcher Systeme in einer erfinderischen
Weise genutzt wird. Dies wird durch die 4 ersichtlich
gemacht, in der das Fahrzeug 300 in einer Verkehrsumgebung
gezeigt ist, die aus drei Spuren 410 bis 412 besteht,
die in die gleiche Richtung gerichtet sind. Fahrzeuge 401 bis 408,
die sich in der Nähe des Fahrzeugs 300 befinden,
sind ebenfalls gezeigt. Die Steuereinheit 321 der Fahrtregelung
bestimmt, basierend auf Signalen von den Sensoren 322a, 322b Richtung
und Abstand zu Fahrzeugen innerhalb der Reichweite der Sensoren
(angezeigt mit gestrichelten Linien), in diesem Falle zu den Fahrzeugen 401, 403, 404, 408.
Die Richtung ist bestimmt als der Winkel des jeweiligen Fahr zeugs (φ1, φ3, φ4, φ8)
in Bezug auf die Längsachse A des Fahrzeugs, und der Abstand
ist gemäß dem vorstehend genannten bestimmt. Durch
kontinuierliches Verfolgen der Fahrzeuge 401, 403, 404, 408 (d.
h. Berechnen der Richtung (oder einer Änderung der Richtung
dφ/dt und des Abstands (oder einer Änderung des
Abstands dr/dt) und möglicherweise der relativen Geschwindigkeitsdifferenz
bezüglich der in der Nähe befindlichen Fahrzeuge)
kann die Steuereinheit durch einfache geometrische Berechnungen bestimmen,
ob eines der Fahrzeuge die Spur wechselt. Bei dieser Bestimmung
wird die relative Änderung betreffend den Winkel φ zu
dem jeweiligen Fahrzeug verwendet. Durch Vergleichen einer Abstandsänderung
mit einer Winkeländerung kann auch bestimmt werden, ob
die Winkeländerung durch eine Abstandsänderung
oder einen Spurwechsel bedingt ist. Ferner können die relativen
Winkeländerungen für die unterschiedlichen Fahrzeuge
miteinander verglichen werden. Wenn die Winkeländerung
zeitgleich ähnlich für die unterschiedlichen Fahrzeuge
ist, kann bestimmt werden, dass die Fahrzeuge in eine Kurve hineinfahren,
und infolgedessen keine Spurwechsel durchführen. Somit
kann ein Spurwechsel für ein einzelnes Fahrzeug auch als
ein Richtungswechsel relativ zu dem Richtungswechsel für
die anderen Fahrzeuge als "Kollektiv" definiert werden. Auf diese
Weise kann ein Spurwechsel, der von dem erfindungsgemäßen
Fahrzeug durchgeführt wird, in diesem Fall auch dadurch
ermittelt werden, dass die Richtung des gesamten "Kollektivs" sich ändert.
Durch Bestimmen eines Parameterwerts für durchgeführte
Spurwechsel, beispielsweise in der Form einer Anzahl der Spurwechsel
pro Zeiteinheit, beispielsweise pro 30 s, oder einer Anzahl von
Spurwechseln pro Abstandseinheit, wie zum Beispiel einer Anzahl
von Spurwechseln pro 200 m zurückgelegter Strecke, kann
die Steuereinheit 321 einen geeigneten Abstand α bestimmen,
den es zu dem unmittelbar vorderen Fahrzeug (in diesem Fall 401)
zu halten gilt. Beispielsweise wenn die Anzahl von Spurwechseln
gering ist, darf der Abstand größer sein, da die
Wahrscheinlichkeit für Fahrzeuge, die die ganze Zeit vor
dem Fahrzeug 300 einscheren und dadurch die Konstantabstands-Fahrtregelung
"durcheinanderbringen" dann geringer ist. Im umgekehrten Fall, wenn
die Spurwechselfrequenz hoch ist, wird der Abstand α verringert,
um zu einem Einscheren nicht zu ermutigen, und dadurch die Frequenz
an Einschervorgängen zu verringern. Die Steuereinheit 321 kann
beispielsweise eine Tabelle verwenden, die in einem Computerspeicher
abgelegt ist, um basierend auf einer ermittelten Spurwechselfrequenz
einen geeigneten Abstand zu dem vorderen Fahrzeug zu bestimmen.
In der Tabelle können geeignete Abstände für
unterschiedliche Spurwechselfrequenzen gespeichert sein. Ferner
kann die Tabelle eine Geschwindigkeitsspalte aufweisen, d. h. neben
der Spurwechselfrequenz kann der Abstand auch auf der Fahrzeuggeschwindigkeit
basieren. Beispielsweise kann es einen minimalen Abstand für
jede Geschwindigkeit geben, der aus Sicherheitsgrün den
nicht unterschritten wird, unabhängig davon, wie hoch die
Spurwechselfrequenz ist. Als eine Alternative kann die Tabelle stattdessen
ein Zeitintervall zu dem vorderen Fahrzeug beinhalten, wobei das
Zeitintervall sich verringert, wenn die Spurwechselfrequenz steigt.
Wenn ein Zeitintervall eingestellt wurde, variiert der tatsächliche
Abstand α mit der Fahrzeuggeschwindigkeit. Als eine weitere
Alternative kann der Abstand gemäß irgendeines
Algorithmus bestimmt werden, bei dem die Spurwechselfrequenz und
vorzugsweise auch die Fahrzeuggeschwindigkeit als ein Parameter
einbezogen sind. Ferner kann die Anordnung angeordnet sein, um bei
der Bestimmung des Abstands die Bestimmung auch auf die Anzahl von
in der Nähe befindlichen Fahrzeugen zu stützen.
Wenn die Verkehrsdichte hoch ist, jedoch die Anzahl der Spurwechsel
weiterhin gering ist, kann ein größerer Abstand
beibehalten werden, während im umgekehrten Falle ein geringerer
Abstand eingestellt werden kann, wenn die Verkehrsdichte hoch ist
und die Anzahl der Spurwechsel hoch ist. Da die Anordnung eine Vielzahl
von Fahrzeugen zur gleichen Zeit verfolgen und den Abstand zwischen
ihnen und ihre Spurwechsel bestimmen kann, kann auch die Art der
Spurwechsel berücksichtigt werden, d. h. ob diese „gut"
durchgeführt wurden oder ob die Fahrzeuge in der unmittelbaren
Nähe vor anderen Fahrzeugen einscheren. Die Anzahl von
Spurwechseln pro Fahrzeug, d. h. eine Messart der üblichen
Fahrweise der Straßen-Mitbenutzer, bei der häufige
Spurwechsel eine „stressige" Verkehrsumgebung angeben können, kann
ebenfalls berechnet und beim Einstellen des Abstandes verwendet
werden. Infolgedessen hat die vorliegende Erfindung den Vorteil,
dass ein Fahrzeug, das mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung ausgestattet ist, als „intuitiv" angesehen
wird, unabhängig von der Verkehrsdichte oder der generellen Fahrweise
und dadurch unabhängig davon, wo in der Welt sich das Fahrzeug
befindet.
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Die
vorstehende Berechnung kann in einer solchen Weise durchgeführt
werden, dass sie fortwährend für aufeinanderfolgende
Zeitintervalle/abstände durchgeführt wird oder
kontinuierlich, so dass fortwährend ein Wert für
beispielsweise die letzten 30 sek/200 m berechnet wird. Wenn ein
zu kleines Zeitintervall oder ein zu kleiner Abstand bei der Berechnung
verwendet wird, kann die Abstandsregelung jedoch als ruckartig empfunden
werden, weshalb insbesondere dann, wenn man mit höheren
Geschwindigkeiten fährt, ein größeres
Zeitintervall (Abstand) vorzugsweise verwendet werden kann, um eine
weichere Regelung zu erzeugen. Zum Beispiel kann ein Wert für
die letzten 2 oder 5 Minuten bestimmt werden.
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Vorstehend
wurde die Spurwechselfrequenz basierend auf einer Anzahl von Spurwechseln
bestimmt, unabhängig davon, ob diese auf oder von der Spur
des Fahrzeugs 300 erfolgt sind. Dies ist insbesondere dann
anwendbar, wenn man entlang einer Straße mit einer Vielzahl
von parallelen Spuren in derselben Richtung fährt. In einer
alternativen Ausführungsform, die insbesondere für
den in 2 gezeigten Fall geeignet ist, wird nur die Frequenz
der Anzahl der Einschervorgänge anstelle der willkürlichen
Spurwechsel bestimmt, d. h. die Anzahl der Spurwechsel, bei denen
das spurwechselnde Fahrzeug sich selbst unmittelbar vor das Fahrzeug
setzt, in dem die vorliegende Erfindung bereitgestellt ist. Wenn
nur die Anzahl der Einschervorgänge berücksichtigt
wird, muss das Fahrzeug 300 nicht den Abstand und die Richtung
zu einer Vielzahl von Fahrzeugen zur selben Zeit bestimmen, sondern
es reicht prinzipiell, dass dies für das Fahrzeug durchgeführt wird,
das als nächstes „an der Reihe" ist, um einen Spurwechsel
vorzunehmen. Da es jedoch eine Vielzahl von Fahrzeugen zur gleichen
Zeit geben kann, die möglicherweise ein Einscheren durchführen
können, weist das Fahrzeug vorzugsweise die vorstehend
genannte Funktionalität auf.
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Ferner
wurde gezeigt, dass das Fahrzeug 300 zwei Sensoren umfasst.
Wie erkannt wird, können die Platzierungen der verschiedenen
Sensoren an dem Fahrzeug berücksichtigt werden, da die
lateralen Stellungen der Sensoren den berechneten Winkel beeinflussen.
Wie ebenfalls erkannt wird, können selbstverständliche
weitere Sensoren verwendet werden. Beispielsweise können
nach hinten gerichtete Sensoren verwendet werden, entweder um in
einer frühen Phase potenzielle Fahrzeuge zu ermitteln,
die möglicherweise ein Einschweren durchführen
werden, oder um Spurwechsel für weitere Fahrzeuge zu verfolgen.
Alternativ kann ein einziger nach vorne gerichteter Sensor verwendet
werden, der dann vorzugsweise in der Mitte der Fahrzeugvorderseite
angeordnet ist.
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Die
erfindungsgemäße Steuereinheit 321 ist detaillierter
in 3b gezeigt und weist Mittel 330 zum Erhalten
eines Signals von den Sensoren 322a, b auf und konvertiert,
wenn erforderlich, diese Signale in ein Format, das für
eine Datenverarbeitungseinheit 331 geeignet ist. Die besagten
Mittel 330 können beispielsweise durch einen jeweiligen
Verbindungspunkt für jeden gewünschten Sensor
gebildet sein und können demnach Mittel zum Konvertieren
von Signalen in diesen verschiedenen Formaten in ein gemeinsames
Format, das für die Datenverarbeitungseinheit 331 geeignet
ist, aufweisen, wie einen A/D-Wandler oder einen Empfänger
zum Empfangen von kabellos übermittelten Sensorsignalen.
Alternativ können die Mittel 330 eine Datenbusverbindung
zum Empfangen der Sensorsignale über einen Datenbus bilden,
wie zum Beispiel auf einem der Datenbusformate CAN (Steuerbereichnetzwerk,
Controller Area Network), TTCAN oder FlexRay, bei denen die Sensorsignale
in ein übliches Datenübertragungsformat umgewandelt
werden können. In diesem Falle können die Sensorsignale
beispielsweise durch die Sensormittel 322a, 322b auf
einem ge wünschten Datenbusformat bereitgestellt werden
und kontinuierlich oder mit bestimmten oder vordefinierten Intervallen übertragen
werden. Wenn die Datenverarbeitungseinheit 331 Sensorsignale
von den Sensormittel 322a, 322b erhalten hat,
kann die Verarbeitungseinheit basierend auf Signalen, die sie von
anderen Sensormitteln erhalten hat, wie Signale zum Berechnen der
Fahrzeuggeschwindigkeit, beispielsweise von Radgeschwindigkeitssensoren 324, 325 oder
von einer weiteren Steuereinheit, beispielsweise der Hauptsteuereinheit 317,
mittels einer geeigneten Berechnung einen geeigneten Abstand oder
eine geeignete Zeitspanne bestimmen, die zu dem vorderen Fahrzeug
eingehalten werden soll. Die besagte Datenverarbeitungseinheit 331 kann
beispielsweise aus einem Prozessor bestehen, der mittels Betriebsanweisungen
gesteuert wird, wie einem Computerprogramm, das mittels einer geeigneten
Programmiersprache erzeugt wurde, das in einem Speichermittel abgelegt
ist, wobei das Speichermittel in den Prozessor eingebaut oder mit
diesem verbunden ist, wobei das Mittel 323 wenigstens teilweise
aus diesem Computerprogramm bestehen kann. Das Speichermittel kann
beispielsweise aus einem oder mehreren der nachfolgenden Speicher
bestehen: ROM (Nur-Lese-Speicher, Read-Only-Memory), PROM (programmierbarer
Nur-Lese-Speicher, Programmable Read-Only-Memory), EPROM (löschbarer
PROM, Erasable PROM), Flash-Speicher, EEPROM (elektrisch löschbarer
PROM, Electrically Erasable PROM). Die Vorrichtung 321 kann
aus einer Datenverarbeitungseinheit mit sowohl einem eingebauten Speicher
als auch einer eingebauten Busoberfläche für einen
Datenbus des vorstehend genannten Typs bestehen und dementsprechend
in einer sehr kompakten Weise ausgebildet sein. Die Vorrichtung 321 weist
ferner Ausgabemittel 332 zum Ausgeben von Anweisungen auf,
die den gewünschten Abstand/die gewünschte Geschwindigkeit
an die Motormanagementeinheit und/oder die Bremsmanagementeinheit umfassen
(alternativ können die Anweisungen an die Hauptsteuereinheit 317 übertragen
werden, die ihrerseits die Motormanagementeinheit und/oder die Bremsmanagementeinheit
in einer geeigneten Weise steuert). Die Übertragung von
Anweisungen kann vorzugsweise mittels eines Datenbusses erfolgen.
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Die
Steuereinheit 321 kann ebenfalls angeordnet sein, um Anweisungen
an eine Anzeige zu übertragen, die für den Fahrer
sichtbar ist, auf der momentane Einstellungen des Abstandes/Zeit
zu dem vorderen Fahrzeug für den Fahrer angezeigt werden
können. Alternativ kann die Anzeige angeordnet sein, um
dem Fahrer anzuzeigen, dass ständig ein aktiver Abstandswechsel
vorgenommen wird, ohne den eingestellten Abstand/Zeit im speziellen auszuweisen.
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Die
Steuereinheit 321 kann ferner angeordnet sein, um zum Beispiel über
den Datenbus Zeit- und Ortungssignale von beispielsweise einem (nicht gezeigten)
Satellitenempfänger zu empfangen. Diese Zeit- und Ortungssignale
können verwendet werden, um die Abstandeinstellung „vor-einzustellen". Beispielsweise
kann die Steuereinheit 321, wenn sie basierend auf den
empfangenen Ortungsinformationen bestimmt, dass das Fahrzeug sich
zum Beispiel einer bekannten Autobahnausfahrt nähert, an
der zum gegenwärtigen Zeitpunkt oder an einem Wochentag üblicherweise
eine Kolonnensituation auftritt, den Abstand verringern, bevor es
die Abfahrt erreicht, und dadurch den Ablauf zu beschleunigen. Alternativ
kann das Regelungszeitintervall verringert werden, beispielsweise
von 5 min auf 30 sek, um dadurch die Trägheit der Anordnung
zu verringern, wenn das Fahrzeug sich der Ausfahrt nähert.
Dies kann auch mit einer gleichzeitig ablaufenden Verringerung der
Geschwindigkeit des Fahrzeugs verbunden werden, um eine plötzliche
Bremsung zu vermeiden, wenn die Ausfahrt erreicht ist.
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Vorstehend
wurde die Erfindung für eine Straße mit einer
Vielzahl von bestehenden Spuren in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs
beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch dann anwendbar,
wenn die Straße nur eine einzige Spur in der Fahrtrichtung
hat. In diesem Falle stellt ein Überholen einen Spurwechsel
dar und die Anzahl von Spurwechseln kann somit als die Anzahl von Überholvorgängen
definiert sind. Wenn das überholende Fahrzeug sich unmittelbar
vor das erfindungsgemäße Fahrzeug setzt, stellt
der Überholvorgang ebenfalls ein Einscheren dar. Entsprechend
kann die Erfindung beispielsweise bei einer Kolonnenfahrt entlang
einer Straße angewendet werden, mit einer Spur in der Fahrtrichtung,
um dadurch den Abstand zu dem vorderen Fahrzeug zu verringern, um
die hinteren Fahrzeuge nicht zu Überholvorgängen
zu „ermutigen", und um den Abstand im umgekehrten Fall
zu erhöhen, wenn sich zum Beispiel kein Fahrzeug hinter dem
Fahrzeug befindet.
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Zusammenfassung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen einer
Fahrzeugumgebungssituation eines ersten Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung
Mittel zum Ermitteln einer Richtung zu wenigstens einem zweiten
Fahrzeug ausgehend von dem ersten Fahrzeug aufweist. Die Vorrichtung
weist Mittel zum Bestimmen, dass ein in der Nähe befindliches
Fahrzeug einen Spurwechsel durchführt, wobei die Bestimrung
auf einem Richtungswechsel des ersten Fahrzeugs relativ zu dem zweiten
Fahrzeug basiert, Mittel zum Durchführen der Bestimmung
für eine Vielzahl von Fahrzeugen, die sich in der Nähe des
ersten Fahrzeugs befinden, Mittel zum Bestimmen eines Spurwechsel-Parameterwerts
basierend auf der Vielzahl von bestimmten Spurwechseln, und Mittel
zum Festsetzen eines Parameter einer Fahrtregelung basierend auf
dem bestimmten Spurwechselparameterwert, wobei eine Zeitspanne und/oder ein
Abstand zu einem vorderen Fahrzeug des ersten Fahrzeugs basierend
auf dem Parameterwert festgesetzt wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls
ein Fahrzeug.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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