DE112017006397B4

DE112017006397B4 - System für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE112017006397B4
Application number: DE112017006397.3T
Authority: DE
Inventors: Hagen Stübing; Oliver Fochler
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2022-06-15
Anticipated expiration: 2037-12-20
Also published as: CN110087965A; DE112017006397A5; CN110087965B; WO2018113857A1; US20190299996A1; US11273835B2

Abstract

System für ein Fahrzeug (1), das System umfassend eine Fahrerüberwachungseinrichtung mit einer Sensoreinrichtung (2) und mit einer ersten Kamera (4), eine Umgebungsdetektionseinrichtung mit Sensoren (5, 6) zur Umfelderfassung, eine Steuerungseinheit (7) und einen Klassifikator (8), wobei- die Sensoreinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, zu detektieren, ob zumindest eine Hand eines Fahrers (10) des Fahrzeugs (1) ein Lenkrad (3) des Fahrzeugs (1) berührt und entsprechende Berührungsdaten zu generieren,- die erste Kamera (4) dazu eingerichtet ist, zu detektieren, ob eine Blickrichtung des Fahrers (10) auf eine Verkehrssituation gerichtet ist, innerhalb welcher sich das Fahrzeug (1) befindet, und entsprechende Blickrichtungsdaten zu generieren,- die die Sensoren (5, 6) zur Umfelderfassung zum Detektieren von Spurinformationen und Objektinformationen in einer äußeren Umgebung des Fahrzeugs (1) und zum Detektieren von Objekten in einem Frontbereich des Fahrzeugs (1) eingerichtet sind,- die Sensoren (5, 6) zur Umfelderfassung dazu eingerichtet sind, aus den detektierten Objekten, Spurinformationen und Objektinformationen ein Verkehrsszenario zu erfassen und an den Klassifikator (8) zu übermitteln,- der Klassifikator (8) dazu eingerichtet ist, basierend auf dem Verkehrsszenario zu erkennen, ob eine Systemgrenze innerhalb einer Reaktionszeit (tL) erreicht wird, und bei erkannter Systemgrenze das Verkehrsszenario in ein Verkehrsszenario A und in ein Verkehrsszenario B zu klassifizieren, wobei der Fahrer (10) des Fahrzeugs (1) das Verkehrsszenario A besser auflösen kann, wenn die Blickrichtung des Fahrers (10) auf die Verkehrssituation gerichtet ist, innerhalb welcher sich das Fahrzeug (1) befindet, und wobei der Fahrer (10) des Fahrzeugs (1) das Verkehrsszenario B besser auflösen kann, wenn wenigstens eine Hand des Fahrers (10) das Lenkrad (3) berührt, und- die Steuerungseinheit (7) dazu eingerichtet ist, bei einer erkannten Systemgrenze und einem klassifizierten Verkehrsszenario A oder B basierend auf den Berührungsdaten oder den Blickrichtungsdaten zu evaluieren, ob der Fahrer (10) in der Lage ist, das Verkehrsszenario A oder B innerhalb der Reaktionszeit (tL) aufzulösen, wobei die Steuerungseinheit (7) dazu eingerichtet ist, eine voraussichtliche Reaktionszeit (t1A, t1B, t2Aoder t2B) des Fahrers (10) mit der Reaktionszeit (tL) bis zum Erreichen der Systemgrenze zu vergleichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein System, insbesondere ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug. Ein weiterer Anspruch ist auf das Fahrzeug mit dem System gerichtet.
Für Systeme mit automatisierten Fahrfunktionen, z.B. auf einem SAE 3 Level oder höher, ist es dem Fahrer gestattet, für eine gewisse Zeit seine Aufmerksamkeit vom Straßenverkehr abzuwenden. Im Vergleich zu weniger automatisierten Fahrfunktionen, z.B. auf einem SAE 2 Level oder niedriger, kann der Fahrer währenddessen nicht als Rückfallebene angenommen werden. Jede automatisierte Fahrfunktionen hat gewisse Systemgrenzen, die bei bestimmten Verkehrsszenarien (Baustellen etc.) dazu führen, dass der Fahrer die Kontrolle des Fahrzeugs wieder übernehmen muss. Bei automatisierten Fahrfunktionen wird dabei dem Fahrer eine längere Vorlaufzeit eingeräumt als bei weniger automatisierten Fahrfunktionen. Übernimmt der Fahrer nach einem sogenannten Take-Over-Request (Übernahmeaufforderung) nicht die Kontrolle über das Fahrzeug, muss ein Minimum-Risk-Maneuver eingeleitet werden, welches eine Unfallsituation vermeiden soll.
Je nach Verkehrssituation kann eine Systemgrenze jedoch sehr schnell erreicht werden, sodass dem Fahrer nicht mehr die geplante Vorlaufzeit zur Reaktion eingeräumt werden kann. Mögliche Verkehrsszenarien sind hierbei z.B. plötzlich verlorene Ladung oder plötzliche Kurven mit einer großen Krümmung. Die Übergabe an den Fahrer in solchen Verkehrsszenarien stellt eine kritische Phase dar, da der Fahrer die Situation nur durch sein Eingreifen entschärfen kann, wenn er das Verkehrsszenario auch rechtzeitig erfasst hat und interpretieren kann. Je nach Situation kann es vorteilhafter sein, dass anstelle einer Fahrerübergabe das System die Kontrolle beibehält und gegebenenfalls ein Minimum-Risk-Maneuver einleitet.
Die richtige Entscheidung in den jeweiligen Szenarien zu treffen, ist sicherheitskritisch und muss von jedem hochautomatisierten System getroffen werden.
Aus der US 2016/0068103 A1 ist ein Verfahren bekannt, dass darauf ausgerichtet ist, angesichts von Gefahren adäquate Maßnahmen für den Fahrer einzuleiten. Im Fall einer ausbleibenden Fahrerreaktion werden geeignete Maßnahmen eingeleitet (bspw. Geschwindigkeitsänderungen oder laterale Bewegungen), um die Fahrerreaktion zu erzwingen. Ferner kann im Falle eines erkannten Missbrauchs des Systems durch den Fahrer eine unmittelbare Abschaltung stattfinden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System für ein Fahrzeug bereitzustellen, wobei das System die Bewertung ermöglicht, ob ein Fahrer des Fahrzeugs in der Lage ist, in einer bestimmten Verkehrssituation die Kontrolle über das Fahrzeug zu übernehmen, oder ob es vorteilhafter ist, wenn das System die Kontrolle beibehält.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein System für ein Fahrzeug bereitgestellt, insbesondere ein Fahrerassistenzsystem für das Fahrzeug. Das System umfasst eine Fahrerüberwachungseinrichtung mit einer Sensoreinrichtung und mit einer ersten Kamera, eine Umgebungsdetektionseinrichtung mit Sensoren zur Umfelderfassung, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe einer zweiten Kamera, einer LiDAR-Vorrichtung und einer Radareinrichtung. Weiterhin umfasst das System eine Steuerungseinheit und einen Klassifikator.
Die Sensoreinrichtung ist dazu eingerichtet, zu detektieren, ob zumindest eine Hand eines Fahrers des Fahrzeugs ein Lenkrad des Fahrzeugs berührt, und entsprechende Berührungsdaten zu generieren. Dazu kann die Sensoreinrichtung beispielsweise einen Kapazitätssensor aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoreinrichtung dazu eingerichtet sein, ein auf das Lenkrad wirkendes Moment der Hand des Fahrers zu messen.
Die erste Kamera ist dazu eingerichtet, zu detektieren, ob eine Blickrichtung des Fahrers auf eine Verkehrssituation gerichtet ist, innerhalb welcher sich das Fahrzeug befindet und entsprechende Blickrichtungsdaten zu generieren. Bei der Detektion kann insbesondere festgestellt werden, ob die Blickrichtung des Fahrers auf die Straße gerichtet ist, auf welcher sich das Fahrzeug bewegt. Weiterhin kann die Detektion auch umfassen, ob die Blickrichtung des Fahrers auf Objekte gerichtet ist, welche sich auf oder neben der Straße befinden oder bewegen, auf welcher sich das Fahrzeug bewegt. Beispielsweise können dabei Kameras eingesetzt werden, welche in der Lage sind, zu bestimmen, ob die Blickrichtung des Fahrers des Fahrzeugs auf eine Straße, auf welcher sich das Fahrzeug bewegt, zu bestimmen („Eyes-On-Road“) , oder sogar zu bestimmen, auf welche einzelnen Objekte die Blickrichtung des Fahrers des Fahrzeugs gerichtet ist („Eyes-On-Object“) .
Ein erster der Sensoren zur Umfelderfassung, insbesondere die zweite Kamera, ist zum Detektieren von Spurinformationen und Objektinformationen in einer äußeren Umgebung des Fahrzeugs eingerichtet, und ein zweiter der Sensoren zur Umfelderfassung, insbesondere die Radareinrichtung, ist zum Detektieren von Objekten in einem Frontbereich des Fahrzeugs eingerichtet. Die Sensoren zur Umfelderfassung, insbesondere die zweite Kamera und die Radareinrichtung, sind weiterhin dazu eingerichtet, aus den detektierten Objekten, Spurinformationen und Objektinformationen ein Verkehrsszenario zu erfassen und an den Klassifikator zu übermitteln.
Der Klassifikator ist dazu eingerichtet, basierend auf dem Verkehrsszenario zu erkennen, ob eine Systemgrenze nach Ablauf einer Reaktionszeit erreicht wird, und bei erkannter Systemgrenze das Verkehrsszenario in ein Verkehrsszenario A und in ein Verkehrsszenario B zu klassifizieren, wobei der Fahrer des Fahrzeugs das Verkehrsszenario A besser auflösen kann, wenn die Blickrichtung des Fahrers auf die Verkehrssituation gerichtet ist, innerhalb welcher sich das Fahrzeug befindet, und wobei der Fahrer des Fahrzeugs das Verkehrsszenario B besser auflösen kann, wenn wenigstens eine Hand des Fahrers das Lenkrad berührt. Die Reaktionszeit ist dabei eine maximal mögliche Reaktionszeit vor Erreichen der Systemgrenze. Bei der Reaktionszeit handelt es sich mit anderen Worten um einen Zeitraum, innerhalb welchem entweder der Fahrer auf das erfasste Verkehrsszenario entsprechend reagieren muss, um es aufzulösen, oder durch das Fahrsystem ein sogenanntes Minimum-Risk-Maneuver eingeleitet werden muss, um das Verkehrsszenario aufzulösen.
Das Verkehrsszenario A kann beispielsweise ein Einfädeln eines weiteren Fahrzeugs im Vorausbereich des Fahrzeugs oder eine Zusammenlegung zweier unmittelbar benachbarter Fahrspuren der gleichen Fahrtrichtung im Vorausbereich des Fahrzeugs beinhalten. Diese Verkehrsszenarien A sind besser durch den Fahrer des Fahrzeugs auflösbar, wenn der Fahrer das Verkehrsgeschehen beobachtet, was dadurch detektiert werden kann, indem durch die Fahrüberwachungseinrichtung erkannt wird, ob die Blickrichtung des Fahrers auf die Verkehrssituation gerichtet ist, innerhalb welcher sich das Fahrzeug befindet. Dagegen könnte in den vorliegenden Verkehrsszenarien A ein Fahrer, der zwar die Hände am Lenkrad hat, den Blick jedoch vom Verkehrsgeschehen abwendet, das Verkehrsszenario weniger gut erfassen.
Das Verkehrsszenario B kann beispielsweise eine enge Kurve, eine Diskrepanz zwischen einem Kurvenverlauf und einem Lenkwinkel des Fahrzeugs oder eine extreme plötzliche Änderung der Straßenverhältnisse beinhalten. Diese Verkehrsszenarien B sind besser durch den Fahrer des Fahrzeugs auflösbar, wenn der Fahrer zumindest eine seiner Hände am Lenkrad hat, was durch die Sensoreinrichtung detektiert werden kann. Dagegen könnte in den vorliegenden Verkehrsszenarien B ein Fahrer, der zwar den Blick auf das Verkehrsgeschehen hat, jedoch die Hände nicht am Lenkrad hat, das Verkehrsszenario B und damit die Systemgrenzen weniger gut erfassen.
Die Steuerungseinheit kann dazu eingerichtet sein, bei einer erkannten Systemgrenze und einem klassifizierten Verkehrsszenario A oder B basierend auf den Berührungsdaten oder den Blickrichtungsdaten zu evaluieren, ob der Fahrer in der Lage ist, das Verkehrsszenario A oder B innerhalb der Reaktionszeit aufzulösen, wobei die Steuerungseinheit dazu eingerichtet sein kann, eine voraussichtliche Reaktionszeit des Fahrers mit der Reaktionszeit bis zum Erreichen der Systemgrenze zu vergleichen. Bei der Steuerungseinheit kann es sich beispielsweise um eine zentrale Steuerungseinheit handeln, welche die klassifizierten Verkehrsszenarien A oder B mit Systemgrenzen sowie Reaktionszeiten, die Berührungsdaten und die Blickrichtungsdaten empfängt und basierend auf diesen Daten die Entscheidung trifft, ob der Fahrer oder das System das Verkehrsszenario A oder B besser lösen kann. Sofern eine Systemgrenze mit einer Reaktionszeit und ein Verkehrsszenario A erkannt worden ist, kann die Steuerungseinheit basierend auf den Blickrichtungsdaten schlussfolgern, ob der Fahrer des Fahrzeugs innerhalb der maximal möglichen Reaktionszeit vor Erreichen der Systemgrenze das Verkehrsszenario A entschärfen oder auflösen kann, d.h. insbesondere eine Unfallsituation vermeiden kann. Werden beispielsweise eine Systemgrenze mit einer Reaktionszeit und ein Einfädeln eines weiteren Fahrzeugs im Vorausbereich des Fahrzeugs erkannt, so kann die Steuerungseinheit eine voraussichtliche Reaktionszeit des Fahrers mit der maximal möglichen Reaktionszeit vor Erreichen der Systemgrenze vergleichen. Sofern die Reaktionszeit des Fahrers geringer ist als die maximal mögliche Reaktionszeit vor Erreichen der Systemgrenze, kann eine Übernahmeaufforderung („Take-Over-Request“) an den Fahrer eingeleitet werden, z.B. in Form einer optischen Anzeige auf einem Display oder in Form einer akustischen Ansage über ein Audiosystem. Sofern die Reaktionszeit des Fahrers jedoch höher ist als die maximal mögliche Reaktionszeit vor Erreichen der Systemgrenze, kann die Steuerungseinheit ein Minimum-Risk-Maneuver einleiten.
Gemäß einer Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass die Steuerungseinheit bei einer erkannten Systemgrenze und einem klassifizierten Verkehrsszenario A dazu eingerichtet ist, erstens den Schluss zu ziehen, dass der Fahrer in der Lage ist, das Verkehrsszenario A innerhalb der Reaktionszeit aufzulösen, sofern die Blickrichtungsdaten beinhalten, dass die Blickrichtung des Fahrers auf die Verkehrssituation gerichtet ist, innerhalb welcher sich das Fahrzeug befindet, und zweitens eine Übernahmeaufforderung an den Fahrer zu generieren. Weiterhin ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, erstens den Schluss zu ziehen, dass der Fahrer nicht in der Lage ist, das Verkehrsszenario A innerhalb der Reaktionszeit aufzulösen, sofern die Blickrichtungsdaten beinhalten, dass die Blickrichtung des Fahrers nicht auf die Verkehrssituation gerichtet ist, innerhalb welcher sich das Fahrzeug befindet, und zweitens ein Minimum-Risk-Maneuver des Fahrzeugs einzuleiten.
Sofern eine Systemgrenze mit einer Reaktionszeit und ein Verkehrsszenario B erkannt worden ist, kann die Steuerungseinheit basierend auf den Berührungsdaten schlussfolgern, ob der Fahrer des Fahrzeugs innerhalb der maximal möglichen Reaktionszeit vor Erreichen der Systemgrenze das Verkehrsszenario B entschärfen oder auflösen kann, d.h. insbesondere eine Unfallsituation vermeiden kann. Werden beispielsweise eine Systemgrenze mit einer Reaktionszeit und eine besonders scharfe Kurve im Vorausbereich des Fahrzeugs erkannt, so kann die Steuerungseinheit eine voraussichtliche Reaktionszeit des Fahrers mit der maximal möglichen Reaktionszeit vor Erreichen der Systemgrenze vergleichen. Sofern die Reaktionszeit des Fahrers geringer ist als die maximal mögliche Reaktionszeit vor Erreichen der Systemgrenze, kann eine Übernahmeaufforderung („Take-Over-Request“) an den Fahrer eingeleitet werden, z.B. in Form einer optischen Anzeige auf einem Display oder in Form einer akustischen Ansage über ein Audiosystem. Sofern die Reaktionszeit des Fahrers jedoch höher ist als die maximal mögliche Reaktionszeit vor Erreichen der Systemgrenze, kann die Steuerungseinheit ein Minimum-Risk-Maneuver einleiten.
Gemäß einer Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass die Steuerungseinheit bei einer erkannten Systemgrenze und einem klassifizierten Verkehrsszenario B dazu eingerichtet ist, erstens den Schluss zu ziehen, dass der Fahrer in der Lage ist, das Verkehrsszenario B innerhalb der Reaktionszeit aufzulösen, sofern die Berührungsdaten beinhalten, dass zumindest eine Hand des Fahrers des Fahrzeugs das Lenkrad des Fahrzeugs berührt, und zweitens eine Übernahmeaufforderung an den Fahrer zu generieren. Weiterhin ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, erstens den Schluss zu ziehen, dass der Fahrer nicht in der Lage ist, das Verkehrsszenario B innerhalb der Reaktionszeit aufzulösen, sofern die Berührungsdaten beinhalten, dass keine Hand des Fahrers des Fahrzeugs das Lenkrad des Fahrzeugs berührt, und zweitens ein Minimum-Risk-Maneuver des Fahrzeugs einzuleiten.
Die voraussichtliche Reaktionszeit des Fahrers kann als Konstante hinterlegt sein, wobei die Steuerungseinheit auf die Konstante zugreifen kann. Alternativ kann die Steuerungseinheit dazu eingerichtet sein, die voraussichtliche Reaktionszeit des Fahrers kontinuierlich basierend auf dem klassifizierten Verkehrsszenario A und den Blickrichtungsdaten oder basierend auf dem klassifizierten Verkehrsszenario B und den Berührungsdaten zu ermitteln. Auf diese Weise kann kontinuierlich anhand des Fahrerzustands eine Vorauswertung der aktuell möglichen Reaktionszeit erfolgen. In diesem Fall ist die Reaktionszeit also nicht konstant, sondern von einer Kombination aus einer Situationsklasse und dem Fahrerzustand abhängig.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt. Bei dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug wie Auto, Bus oder Lastkraftwagen. Das Fahrzeug umfasst ein System gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei die Sensoreinrichtung, die erste Kamera, die zweite Kamera und die Radareinrichtung an geeigneten Stellen an dem Fahrzeug angebracht sind, um die Funktionen innerhalb des Systems gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erfüllen zu können.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

1 eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems,
2 eine Draufsicht auf ein erstes Verkehrsszenario A,
3 eine Draufsicht auf ein zweites Verkehrsszenario A,
4 eine Draufsicht auf ein erstes Verkehrsszenario B,
5 eine Draufsicht auf ein zweites Verkehrsszenario B,
6 eine funktionelle Darstellung des Systems nach 1 und
7 einen Ablaufplan einer Berechnung von Reaktionszeiten des Fahrers für eine Funktion nach 7.

1 zeigt ein Fahrzeug 1 in Form eines Automobils. Das Fahrzeug 1 umfasst ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems mit einer Fahrerüberwachungseinrichtung und mit einer Umgebungsdetektionseinrichtung. Die Fahrerüberwachungseinrichtung umfasst eine Sensoreinrichtung 2 innerhalb eines Lenkrads 3 und eine erste Kamera 4. Die Umgebungsdetektionseinrichtung umfasst eine zweite Kamera 5 und eine Radareinrichtung 6. Weiterhin umfasst das System eine Steuerungseinheit 7 und einen Klassifikator 8. Ferner kann eine Fahrfunktion 9, z.B. ein Antriebs- ein Lenk- oder ein Bremssystem des Fahrzeugs 1, von der Steuerungseinheit 7 gesteuert werden.
Die Fahrfunktion 9 kann, z.B. auf einem SAE 3 Level oder höher, automatisiert betrieben werden, wodurch es einem Fahrer 10 des Fahrzeugs 1 für eine gewisse Zeit gestattet ist, seine Aufmerksamkeit vom Straßenverkehr abzuwenden. Dabei kann es vorkommen, dass sich das Fahrzeug 1 in einer Verkehrssituation befindet, welche als ein Verkehrsszenario A oder B klassifiziert werden kann. 2 und 3 zeigen jeweils ein Beispiel für einen Verkehrsszenario A, und 4 und 5 zeigen jeweils ein Beispiel für ein Verkehrsszenario B.
In 2 fährt das stark vereinfacht von oben dargestellte Fahrzeug 1 auf einer Fahrspur 11 hinter einem zweiten Fahrzeug 12. Ein drittes Fahrzeug 13 fädelt sich plötzlich zwischen dem Fahrzeug 1 und dem zweiten Fahrzeug 12 ein. In dieser Verkehrssituation ist eine Systemgrenze nach Ablauf einer Reaktionszeit erreicht. Eine zu hohe Verzögerung des Systems kann in diesem Fall erfordern, dass der Fahrer 10 des Fahrzeugs 1 innerhalb der Reaktionszeit bremsen oder das System ein entsprechendes Minimum-Risk-Maneuver einleiten müsste, um eine Kollision mit dem dritten Fahrzeug 13 zu vermeiden. Dieses Verkehrsszenario A kann optisch bzw. visuell durch den Fahrer 10 des Fahrzeugs 1 erkannt und gelöst werden, sofern eine Blickrichtung des Fahrers 10 auf die Verkehrssituation gerichtet ist, innerhalb welcher sich das Fahrzeug 1 gemäß 2 befindet. Dagegen erfährt der Fahrer 10 des Fahrzeugs 1 in der durch 2 gezeigten Verkehrssituation kein Feedback über das Lenkrad 3, wodurch ein rechtzeitiges Eingreifen des Fahrers 10 nur sehr schwer gewährleistet werden kann, sofern die Blickrichtung des Fahrers 10 nicht auf die Verkehrssituation gerichtet ist.
In 3 fährt das stark vereinfacht von oben dargestellte Fahrzeug 1 auf einer ersten Fahrspur 14, welche sich verengt und mit einer zweiten Fahrspur 15 mit der gleichen Fahrtrichtung zusammengelegt wird. Vor dem Fahrzeug 1 (noch) auf der ersten Fahrspur 14 befindet sich ein zweites Fahrzeug 16, welches sich zwischen einem dritten Fahrzeug 17 und einem vierten Fahrzeug 18 auf der zweiten Fahrspur 15 einfädelt. Auch das Fahrzeug 1 muss sich bei weiterer Vorausfahrt aufgrund der Verengung der ersten Fahrspur 14 auf der zweiten Fahrspur 15 einfädeln. Würde das Fahrzeug 1 automatisiert dem zweiten Fahrzeug 16 folgen, könnte dies zu einer lateralen Kollision beispielsweise mit dem vierten Fahrzeug 18 führen. In dieser Verkehrssituation ist eine Systemgrenze nach Ablauf einer Reaktionszeit erreicht. Um die laterale Kollision mit dem vierten Fahrzeug 18 zu vermeiden, müsste der Fahrer 10 des Fahrzeugs 1 innerhalb der Reaktionszeit das Einfädeln selbst vornehmen oder das System müsste ein entsprechendes Minimum-Risk-Maneuver einleiten. Dieses Verkehrsszenario kann durch einen vorausschauend fahrenden Fahrer 10 mit Blickrichtung auf das Verkehrsgeschehen gut aufgelöst werden. Sofern der Fahrer 10 des Fahrzeugs 1 wenigstens eine Hand auf dem Lenkrad 3 hat, ist eine seitliche Bewegung des Fahrzeugs 1 bzw. des Lenkrads 3 über die wenigstens eine Hand des Fahrers 10 am Lenkrad 3 spürbar, wodurch eine Funktion erforderlich ist, welche die laterale Kollision vermeidet.
Diese Verkehrsszenarien A gemäß 2 und 3 sind besser durch den Fahrer 10 des Fahrzeugs 1 auflösbar, wenn der Fahrer 10 das Verkehrsgeschehen beobachtet, was dadurch detektiert werden kann, in dem durch die die erste Kamera 4 erkannt wird, ob die Blickrichtung des Fahrers 10 auf die Verkehrssituation gerichtet ist, innerhalb welcher sich das Fahrzeug 1 gemäß 2 oder 3 befindet. Dagegen könnte in den vorliegenden Verkehrsszenarien A der Fahrer 10, der zwar die Hände am Lenkrad 3 hat, den Blick jedoch vom Verkehrsgeschehen abwendet, das Verkehrsszenario weniger gut erfassen und lösen.
In 4 fährt das stark vereinfacht von oben dargestellte Fahrzeug 1 auf einer Fahrspur 19 mit einer scharfen Kurve 20. Sofern ein maximales Drehmoment der Lenkung des Fahrzeugs 1 nicht ausreicht, um die scharfe Kurve 20 zu nehmen, kann das Fahrzeug 1 von der Fahrspur 19 abdriften. In dieser Verkehrssituation ist eine Systemgrenze nach Ablauf einer Reaktionszeit erreicht. Um das Abdriften des Fahrzeugs 1 von der Fahrspur 19 zu vermeiden, muss der Fahrer 10 des Fahrzeugs 1 innerhalb der Reaktionszeit in die Lenkung des Fahrzeugs 1 aktiv eingreifen oder das System muss ein entsprechendes Minimum-Risk-Maneuver einleiten. In diesem Fall ist die Begrenzung des Drehmoments der Lenkung über das Lenkrad 3 sehr früh durch den Fahrer 10 des Fahrzeugs 1 erkennbar und eine rechtzeitige Intervention des Fahrers 10 ist möglich, sofern der Fahrer 10 wenigstens eine seiner Hände an dem Lenkrad 3 hat. Dagegen ist eine Assoziation der Krümmung der scharfen Kurve 20 mit einem entsprechend erforderlichen Drehmoment optisch bzw. visuell kaum durch den Fahrer 10 des Fahrzeugs 1 auflösbar, wodurch eine rechtzeitige Intervention des Fahrers 10 nur schwerlich möglich ist.
In 5 fährt das stark vereinfacht von oben dargestellte Fahrzeug 1 (links dargestellte Position des Fahrzeugs 1) auf einer Fahrspur 21 mit einer Kurve 22, welche nicht so stark gekrümmt sein muss wie die Kurve nach 4. das Nehmen der Kurve 22 erfordert eine Lenkbewegung des Fahrzeugs 1 nach rechts. Sofern ein Sensor (nicht gezeigt) des Systems in dem Bereich der Kurve 22 eine Lenkbewegung des Fahrzeugs 1 nach links feststellt (Diskrepanz zwischen notwendiger und tatsächlicher Lenkbewegung), hat dies zur Folge, dass das Fahrzeug 1 sofort einer falschen Spur folgt und sich beispielsweise in die durch 5 rechts gezeigten Position des Fahrzeugs 1 bewegen kann. In dieser Verkehrssituation ist eine Systemgrenze nach Ablauf einer Reaktionszeit erreicht.
In dieser Situation ist es erforderlich, dass der Fahrer 10 des Fahrzeugs 1 innerhalb der Reaktionszeit aktiv in die Lenkbewegung des Fahrzeugs 1 eingreift, in dem er das Lenkrad 3 nach rechts verdreht, oder das System ein entsprechendes Minimum-Risk-Maneuver einleitet. In diesem Fall ist eine plötzliche nicht plausible Lenkbewegung des Fahrzeugs 1 über das Lenkrad 3 des Fahrzeugs in dem Moment wahrnehmbar, in welchem die nicht plausible Lenkbewegung vollzogen wird. Eine rechtzeitige Intervention des Fahrers 10 ist in diesem Fall möglich, sofern der Fahrer 10 wenigstens eine seiner Hände auf dem Lenkrad 3 hat. Dagegen sind plötzliche nicht plausible Lenkbewegungen optisch bzw. visuell erst dann wahrnehmbar, wenn die Lenkbewegung des Fahrzeugs 1 vollzogen ist. Eine rechtzeitige Intervention des Fahrers 10 kann daher kaum ermöglicht werden, wenn der Fahrer 10 nicht wenigstens eine Hand am Lenkrad 3 hat.
Weiterhin kann es vorkommen, dass die Fahrspur 21 Spurrillen (nicht gezeigt) aufweist, die Fahrspur 21 verreist ist (Glatteis) oder das heftige Seitenwinde auf das Fahrzeug 1 einwirken, während es auf der Fahrspur 21 fährt. In derartigen Verkehrssituationen ist eine Systemgrenze nach Ablauf einer Reaktionszeit erreicht, wobei die Systemgrenze gegebenenfalls bereits vorher erreicht worden sein kann. Der Fahrer muss das Fahrverhalten des Fahrzeugs 1 entsprechend anpassen oder das System muss ein entsprechendes Minimum-Risk-Maneuver einleiten, um eine Unfallsituation zu vermeiden. Die Verhältnisse auf der Fahrspur 21 sind über das Lenkrad 3 für den Fahrer 10 des Fahrzeugs 1 spürbar. Dadurch wird dem Fahrer 10 ermöglicht, das Fahrverhalten des Fahrzeugs 1 anzupassen oder in kritischen Situationen einzugreifen. Dagegen sind die vorstehend beschriebenen Verhältnisse auf der Fahrspur 21 optisch bzw. visuell nur schwerlich wahrzunehmen.
Diese Verkehrsszenarien B gemäß 4 und 5 sind besser durch den Fahrer 10 des Fahrzeugs 1 auflösbar, wenn der Fahrer 10 zumindest eine seiner Hände am Lenkrad 3 hat, was durch die Sensoreinrichtung 2 detektiert werden kann. Dagegen könnte in den vorliegenden Verkehrsszenarien B der Fahrer 10, der zwar den Blick auf das Verkehrsgeschehen hat, jedoch die Hand oder die Hände nicht am Lenkrad 3 hat, das Verkehrsszenario B und damit die Systemgrenzen weniger gut erfassen und lösen.
Funktionen des Systems des Fahrzeugs 1 nach 1 werden im Folgenden im Zusammenhang mit 6 und 7 näher erläutert.
Mittels der zweiten Kamera 5 und der Radareinrichtung 6 kann in einem ersten Schritt 100 eine Umgebung, in welcher sich das Fahrzeug 1 momentan befindet, analysiert werden. Mittels des Klassifikators 8 kann anschließend in einem Klassifikationsschritt 200 die zuvor analysierte Umgebung in die Verkehrsszenarien A (Ergebnis 201) und B (Ergebnis 202) klassifiziert werden.
Dazu kann die zweite Kamera 5 Spurinformationen und Objektinformationen in einer äußeren Umgebung des Fahrzeugs 1 detektieren. Weiterhin kann die Radareinrichtung 6 Objekte in einem Frontbereich des Fahrzeugs 1 detektieren. Entsprechende Daten von der zweiten Kamera 5 und der Radareinrichtung 6 (Objekte, Spurverlauf und Krümmung etc.) können aufbereitet dem Klassifikator 8 zugeführt werden. Der Klassifikator 8 kann basierend auf den Umgebungsdaten klassifizieren, ob eine Systemgrenze nach Ablauf einer Reaktionszeit t_L erreicht wird.
Die Reaktionszeit t_L ist dabei eine maximal mögliche Reaktionszeit vor Erreichen der Systemgrenze. Sofern eine Systemgrenze detektiert wird, klassifiziert das System, ob es sich um ein Verkehrsszenario A (Ergebnis 201) oder ein Verkehrsszenario B (Ergebnis 202) handelt.
In Kombination mit den Ergebnissen 201 bzw. 202 der Klassifikation 200 kann die Steuerungseinheit 7 mithilfe der ersten Kamera 4 und der Sensoreinrichtung 3 in einem weiteren Schritt 300 einen Fahrerzustand ermitteln, was detailliert in 7 dargestellt ist.
Die erste Kamera 4 kann dabei detektieren, wenn eine Blickrichtung des Fahrers 10 auf eine Verkehrssituation gerichtet ist (Ergebnis 301), innerhalb welcher sich das Fahrzeug 1 befindet, und entsprechende Blickrichtungsdaten generieren. Die Sensoreinrichtung 2 kann beispielsweise mittels eines Kapazitätssensors oder eines Momentsensors (beides nicht gezeigt) detektieren, wenn zumindest eine Hand des Fahrers 10 des Fahrzeugs 1 das Lenkrad 3 des Fahrzeugs 1 berührt (Ergebnis 302) , und entsprechende Berührungsdaten generieren.
Basierend auf den Ergebnissen 301 und 302 der Fahrerzustandsanalyse 300 und den Ergebnissen 201 und 202 der Klassifikation 200 kann eine jeweilige voraussichtliche Reaktionszeit des Fahrers 10 kontinuierlich ermittelt werden. Es ergeben sich somit folgende vier verschiedene Reaktionszeiten:

- eine erste Reaktionszeit t_1A bei einer auf die Verkehrssituation gerichteten Blickrichtung des Fahrers 10 (Ergebnis 301) und bei einem klassifizierten Verkehrsszenario A (Ergebnis 201),
- eine zweite Reaktionszeit t_1B bei einer auf die Verkehrssituation gerichteten Blickrichtung des Fahrers 10 (Ergebnis 301) und bei einem klassifizierten Verkehrsszenario B (Ergebnis 202),
- eine dritte Reaktionszeit t_2A bei mindestens einer auf dem Lenkrad 3 detektierten Hand des Fahrers 10 (Ergebnis 302) und bei einem klassifizierten Verkehrsszenario A (Ergebnis 201), und
- eine vierte Reaktionszeit t_2B bei mindestens einer auf dem Lenkrad 3 detektierten Hand des Fahrers 10 (Ergebnis 302) und bei einem klassifizierten Verkehrsszenario B (Ergebnis 202).

Alternativ zu der vorstehend beschriebenen kontinuierlichen Auswertung (welche die Erweiterung auf mehrere Klassen und dynamische Anpassung erlaubt) können die Reaktionszeiten auch vordefiniert als Konstanten abgelegt sein.
In nachfolgenden Vergleichsschritten 401, 402, 403 bzw. 404 wird mittels der Steuerungseinheit 7 die jeweils ermittelte Reaktionszeit t_1A, t_1B, t_2A bzw. t_2B mit der maximal möglichen Reaktionszeit t_L vor Erreichen der Systemgrenze verglichen. Sowohl bei den ermittelten Reaktionszeiten t_1A, t_1B, t_2A bzw. t_2B als auch bei der Reaktionszeit t_L vor Erreichen der Systemgrenze handelt es sich dabei um Zeiträume.
Sofern in den Vergleichsschritten 401, 402, 403 bzw. 404 festgestellt wird, dass die ermittelte Reaktionszeit t_1A, t_1B, t_2A bzw. t_2B kürzer ist als die Reaktionszeit t_L bis zum Erreichen der Systemgrenze (Ergebnis 402), zieht die Steuerungseinheit 7 den Schluss, dass der Fahrer 10 in der Lage ist, das jeweilige Verkehrsszenario A bzw. B innerhalb der Reaktionszeit t_L aufzulösen und generiert eine Übernahmeaufforderung an den Fahrer 10. In diesem Fall leitet die Steuerungseinheit kein Minimum-Risk-Maneuver ein.
Sofern in den Vergleichsschritten 401, 402, 403 bzw. 404 jedoch festgestellt wird, dass die ermittelte Reaktionszeit t_1A, t_1B, t_2A bzw. t_2B länger ist als die Reaktionszeit t_L bis zum Erreichen der Systemgrenze oder zumindest gleich lang ist wie die Reaktionszeit t_L bis zum Erreichen der Systemgrenze (Ergebnis 403), zieht die Steuerungseinheit 7 den Schluss, dass der Fahrer 10 nicht in der Lage ist, das jeweilige Verkehrsszenario A bzw. B innerhalb der Reaktionszeit t₁ aufzulösen und leitet ein Minimum-Risk-Maneuver ein. In diesem Fall generiert die Steuerungseinheit 7 keine Übernahmeaufforderung an den Fahrer 10.

Claims

System für ein Fahrzeug (1), das System umfassend eine Fahrerüberwachungseinrichtung mit einer Sensoreinrichtung (2) und mit einer ersten Kamera (4), eine Umgebungsdetektionseinrichtung mit Sensoren (5, 6) zur Umfelderfassung, eine Steuerungseinheit (7) und einen Klassifikator (8), wobei - die Sensoreinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, zu detektieren, ob zumindest eine Hand eines Fahrers (10) des Fahrzeugs (1) ein Lenkrad (3) des Fahrzeugs (1) berührt und entsprechende Berührungsdaten zu generieren, - die erste Kamera (4) dazu eingerichtet ist, zu detektieren, ob eine Blickrichtung des Fahrers (10) auf eine Verkehrssituation gerichtet ist, innerhalb welcher sich das Fahrzeug (1) befindet, und entsprechende Blickrichtungsdaten zu generieren, - die die Sensoren (5, 6) zur Umfelderfassung zum Detektieren von Spurinformationen und Objektinformationen in einer äußeren Umgebung des Fahrzeugs (1) und zum Detektieren von Objekten in einem Frontbereich des Fahrzeugs (1) eingerichtet sind, - die Sensoren (5, 6) zur Umfelderfassung dazu eingerichtet sind, aus den detektierten Objekten, Spurinformationen und Objektinformationen ein Verkehrsszenario zu erfassen und an den Klassifikator (8) zu übermitteln, - der Klassifikator (8) dazu eingerichtet ist, basierend auf dem Verkehrsszenario zu erkennen, ob eine Systemgrenze innerhalb einer Reaktionszeit (t_L) erreicht wird, und bei erkannter Systemgrenze das Verkehrsszenario in ein Verkehrsszenario A und in ein Verkehrsszenario B zu klassifizieren, wobei der Fahrer (10) des Fahrzeugs (1) das Verkehrsszenario A besser auflösen kann, wenn die Blickrichtung des Fahrers (10) auf die Verkehrssituation gerichtet ist, innerhalb welcher sich das Fahrzeug (1) befindet, und wobei der Fahrer (10) des Fahrzeugs (1) das Verkehrsszenario B besser auflösen kann, wenn wenigstens eine Hand des Fahrers (10) das Lenkrad (3) berührt, und - die Steuerungseinheit (7) dazu eingerichtet ist, bei einer erkannten Systemgrenze und einem klassifizierten Verkehrsszenario A oder B basierend auf den Berührungsdaten oder den Blickrichtungsdaten zu evaluieren, ob der Fahrer (10) in der Lage ist, das Verkehrsszenario A oder B innerhalb der Reaktionszeit (t_L) aufzulösen, wobei die Steuerungseinheit (7) dazu eingerichtet ist, eine voraussichtliche Reaktionszeit (t_1A, t_1B, t_2A oder t_2B) des Fahrers (10) mit der Reaktionszeit (t_L) bis zum Erreichen der Systemgrenze zu vergleichen.
System nach Anspruch 1, wobei die voraussichtliche Reaktionszeit des Fahrers (10) als Konstante hinterlegt ist und die Steuerungseinheit (7) auf die Konstante zugreifen kann.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinheit (7) dazu eingerichtet ist, die voraussichtliche Reaktionszeit (t_1A, t_1B, t_2A oder t_2B) des Fahrers (10) kontinuierlich basierend auf dem klassifizierten Verkehrsszenario A und den Blickrichtungsdaten oder basierend auf dem klassifizierten Verkehrsszenario B und den Berührungsdaten zu ermitteln.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinheit (7) bei einer erkannten Systemgrenze und einem klassifizierten Verkehrsszenario A dazu eingerichtet ist, - den Schluss zu ziehen, dass der Fahrer (10) in der Lage ist, das Verkehrsszenario A innerhalb der Reaktionszeit (t_L) aufzulösen, sofern die Blickrichtungsdaten beinhalten, dass die Blickrichtung des Fahrers (10) auf die Verkehrssituation gerichtet ist, innerhalb welcher sich das Fahrzeug (1) befindet, und - eine Übernahmeaufforderung an den Fahrer (10) zu generieren, sowie - den Schluss zu ziehen, dass der Fahrer (10) nicht in der Lage ist, das Verkehrsszenario A innerhalb der Reaktionszeit (t_L) aufzulösen, sofern die Blickrichtungsdaten beinhalten, dass die Blickrichtung des Fahrers (10) nicht auf die Verkehrssituation gerichtet ist, innerhalb welcher sich das Fahrzeug befindet, und - ein Minimum-Risk-Maneuver des Fahrzeugs (1) einzuleiten.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinheit (7) bei einer erkannten Systemgrenze und einem klassifizierten Verkehrsszenario B dazu eingerichtet ist, - den Schluss zu ziehen, dass der Fahrer (10) in der Lage ist, das Verkehrsszenario B innerhalb der Reaktionszeit (t_L) aufzulösen, sofern die Berührungsdaten beinhalten, dass zumindest eine Hand des Fahrers (10) des Fahrzeugs (1) das Lenkrad (3) des Fahrzeugs (1) berührt, und - eine Übernahmeaufforderung an den Fahrer (10) zu generieren, sowie - den Schluss zu ziehen, dass der Fahrer (10) nicht in der Lage ist, das Verkehrsszenario B innerhalb der Reaktionszeit (t_L) aufzulösen, sofern die Berührungsdaten beinhalten, dass keine Hand des Fahrers (10) des Fahrzeugs (1) das Lenkrad (3) des Fahrzeugs (1) berührt, und - ein Minimum-Risk-Maneuver des Fahrzeugs (1) einzuleiten.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensoreinrichtung (2) einen Kapazitätssensor umfasst.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensoreinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, ein auf das Lenkrad (3) wirkendes Moment der Hand des Fahrers (10) zu messen.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verkehrsszenario A ein Einfädeln eines weiteren Fahrzeugs (13) im Vorausbereich des Fahrzeugs (1) oder eine Zusammenlegung zweier unmittelbar benachbarter Fahrspuren (14, 15) der gleichen Fahrtrichtung im Vorausbereich des Fahrzeugs (1) beinhaltet.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verkehrsszenario B eine enge Kurve (20), eine Diskrepanz zwischen einem Kurvenverlauf und einem Lenkwinkel des Fahrzeugs (1) oder eine extreme plötzliche Änderung der Straßenverhältnisse beinhaltet.
Fahrzeug (1) umfassend ein System nach einem der vorstehenden Ansprüche.