DE19937489A1 - Verfahren zur Überwachung eines Fahrspurwechsels eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Verfahren zur Überwachung eines Fahrspurwechsels eines Kraftfahrzeuges

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Fahrspurwechsels eines Kraftfahrzeuges mit Hilfe einer elektronischen Erfassung von Fahrspurmarkierungen, bei welchem in kritischen Situationen ein akustisches und/oder optisches Warnsignal generiert wird, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Um hierbei zu erreichen, daß zum einen ein differenziertes Erkennen von Situationen möglich ist und zum anderen Warnschwellwerte an individuelle Wahrnehmungsgegebenheiten einstellbar sind, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Fahrspurüberwachung kombiniert wird mit einer kameragestützten elektronischen Bildauswertung des Halbraumes vor und/oder hinter dem Kraftfahrzeug, daß mit Hilfe der Bilddaten von Abstandssensoren ebenfalls zum Halbraum vor und hinter dem Kraftfahrzeug überwacht wird, ob sich auf anderen Fahrspuren Fahrzeuge oder Hindernisse mit kritischer Relativgeschwindigkeit befinden bzw. nähern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Fahrspurwechsels eines Kraftfahrzeuges mit Hilfe einer elektronischen Erfassung von Fahrspurmarkierungen, bei welchem in kritischen Situationen ein akustisches und/oder optisches Warnsignal generiert wird, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Auf dem Weg zur automatischen Verkehrsführung der Zukunft sind einige Entwicklungsstufen dorthin notwendig. Dies zeichnet auch den bereits bekannten Stand der Technik aus. Hierzu sind automatische Verkehrszeichenerkennungen mit beispielsweise signalaussendenden Verkehrszeichen bekannt, die im Kraftfahrzeug erfaßt werden, und wonach sich eine gewisse Fahrerassistenz dahingehend ergibt, daß die Verkehrszeichen währen des Fahrbetriebes im Kraftfahrzeug angezeigt werden. Diese und ähnliche Verfahrensweisen sind vielfach bekannt.
Überdies sind vielfach Navigationssysteme bekannt, die verbunden sind mit einer satellitengestützten Ortung des betreffenden Fahrzeuges. D. h., elektronisch abgespeicherte Streckenkarten werden in Computersysteme im Fahrzeug generiert, und in diese Karten hinein wird die aktuelle eigene Position mittels satellitengestützter Ortung hineinprojiziert. Aufgrund dieser projizierten Standortbestimmung kann eine Routenführung elektronisch vorgenommen werden, die dem Fahrzeugführer die entsprechenden Strecken und Straßen mit entsprechenden Abzweigungen elektrisch unterstützend über ein Display angezeigt.
Hier können auch Verkehrsmitteilungen miteinbezogen werden, wie Stauwarnungen, Baustellen etc. Im Hinblick auf eine intelligente Verkehrsführung führen solche Informationsverarbeitungen dazu, daß der Verkehrsfluß deutlich flüssiger und an kritischen Stellen erheblich entzerrt wird.
Doch diese Systeme sind noch weit ab von Systemen, die Autopilotcharakter haben. Dies aus dem Grund, da Strecken oder Straßenführungen nicht immer idealisiert dargestellt werden können und die Individualitäten vor Ort notwendigerweise erkannt werden müssen. So können, abweichend von gespeicherten Streckendaten Straßenführungen temporär verengt sein, beispielsweise an neu aufgerichteten Baustellen, oder aber es können lokale Ereignisse, wie Unfälle oder andere Ereignisse stattgefunden haben, die das elektronische System natürlich nicht weiß. Insofern müssen solche Verkehrsleitsysteme kombiniert werden mit örtlichen Ereignisdaten. Hierzu bedarf es einer elektronischen Beobachtung, beispielsweise der Fahrbahnmarkierung.
Ein Beispiel für die Spurabtastung mit entsprechender Warneinrichtung ist die DE 195 07 957 C1. Hierbei werden vom Fahrzeug aus mit einer seitlich eingebrachten optischen Tasteinrichtung berührungslos der jeweils seitliche Fahrbahnbereich abgetastet und nachfolgend ausgewertet. Dabei werden optische Abtasteinrichtungen, bestehend aus mehreren angereihten Infrarotsendeelementen und einem entsprechenden CCD-Array benutzt, wobei die nachgeschaltete Auswerteeinheit zur Laufzeitmessung und zur Kontrastmessung sowie zur Konturenerkennung eingerichtet ist. Mit diesen optischen Abtastsystemen können dann Einschlafwarnungen oder automatische Spurhaltungsfunktionen generiert werden.
Aus der DE 296 20 357 U1 ist eine Einrichtung bekannt, welche sich mit der Totwinkelgefahr befaßt. Hierzu sind Seitensensoren vorgesehen, die Gegenstände und Fahrzeuge erfassen, die sich seitlich in Höhe des Fahrzeuges bewegen können und ggfs. im toten Winkel der Rückspiegel liegen.
Aus der DE 198 18 259 A1 ist eine Spurwechselwarneinrichtung bekannt. Hierbei wird eine erste und eine zweite Überwachungseinrichtung vorgeschlagen, zur Erfassung des Vor- und Rückraumes und dort befindlicher Fahrzeuge, und daraus werden deren Sicherheitsabstände berechnet. Ein beginnender Spurwechsel wird dabei erfaßt und ein Aktivierungssignal erzeugt.
Aus der DE 40 03 057 C2 ist eine Totewinkelüberwachung mit Radarsensoren bekannt. Hierzu werden in den Außenspiegeln integrierte Millimeterwellenradare verwendet, für die der optische Spiegel im Millimeterwellenbereich durchstrahlbar eingerichtet ist.
Aus der DE 197 25 656 A1 ist ein Sicherheitsüberholsystem bekannt. Hierbei wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Unterstützung von Überholvorgängen im Straßenverkehr für den Einsatz in Kraftfahrzeugen vorgeschlagen. Dabei werden mittels Sensoren verschiedene Entfernungen und Relativgeschwindigkeiten von Objekten vor dem überholenden Fahrzeug, insbesondere vom Gegenverkehr, erfaßt und Überholdaten von einer Berechnungsvorrichtung berechnet, die einen Rückschluß darauf zulassen, ob ein Überholvorgang unter den gegenwärtigen Bedingungen oder durch Leistungszuführung durch das Antriebsaggregat oder überhaupt nicht möglich ist. Warnsignaleinrichtungen informieren den Fahrer dabei über die entsprechenden Bedingungen.
Allen bekannten Verfahren und Einrichtungen ist gemein, daß zur Abtastung der Fahrspuren und/oder anderer Fahrzeuge Radar oder optische Sensoren verwendet werden, die jedoch keine Bildauswertung zulassen. Insofern ist ihre Erfassung von kritischen Situationen ausschließlich auf die Ermittlung von Distanzen und Relativgeschwindigkeiten beschränkt.
Eine undifferenzierte und stets bei kleinsten Anlässen auslösende Warneinrichtung führt jedoch eher zu einer Reizüberflutung und damit zu einer Abstumpfung des Fahrers, anstatt zur Unterstützung der Sicherheit.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, daß zum einen ein differenziertes Erkennen von Situationen möglich ist und zum anderen Warnschwellwerte an individuelle Warnehmungsgegebenheiten einstellbar sind.
Die gestellte Aufgabe ist bei dem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Kern der Erfindung ist hierbei, daß die Fahrspurüberwachung kombiniert wird mit einer kamerageschützten elektronischen Bildauswertung des Halbraumes vor und/oder hinter dem Kraftfahrzeug, und daß aus den Daten von Abstandssensoren, ebenfalls gerichtet zum Halbraum vor und/hinter dem Fahrzeug derselbe überwacht wird, ob sich auf anderen Fahr­ spuren Fahrzeuge oder Hindernisse mit kritischer Relativgeschwindigkeit befinden oder nähern.
Hierdurch wird erreicht, daß die Daten aus den Abstandssensoren durch die kamerageschützte elektronische Bildauswertung zusätzlich auf Plausibilität überprüft werden. Darüber hinausgehend können Fahrsituationen erfaßt werden und sind nicht abhängig von den Daten der Abstandssensoren. Hiermit können Situationen wesentlich differenzierter erfaßt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist angegeben, daß mit dem Verfahren zusätzlich eine elektronische Verkehrszeichenerkennung kombiniert wird. Damit verknüpft ist, daß bei Erkennen eines Überholverbotes sowohl bei eigenem Wechsel der Fahrspur, als auch bei widerrechtlichem Benutzen durch andere, eine Warnung generiert wird. Eine solche Situation ist beispielsweise mit den genannten Verfahren aus dem Stand der Technik nicht elektronisch erkennbar.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Kombination des erfindungsgemäßen Verfahrens mit verfügbaren GPS-Daten aus einer Navigationseinrichtung. Hierdurch können Situationserfassungen auch mitnavigiert werden bzw. in den navigierten Fahrbetrieb miteinbezogen werden.
Als weiterhin vorteilhaft ist vorgeschlagen, daß die Warnschwelle, bei welcher situationsbedingt eine akustische und/oder optische Warnung generiert wird beeinflußbar/einstellbar ist. Hierdurch kann eine rein sensorische Warnhinweisüberflutung, die überdies unter Umständen nicht situationsgerecht ist, hinsichtlich der Stelle, ab welcher eine Warnung generiert wird, beeinflußt bzw. eingestellt werden. Dabei kann sich die Warnschwelle auch automatisch aus einer Bewertung der Gesamtsituation ergeben, indem auch die besagten Bilddaten ausgewertet werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden hierzu die Warnschwellenbedingungen als Muster abgespeichert. Durch eine entsprechende Musterbe­ wertung können die tatsächlichen Situationen unter eine elektronische Bewertung subsummiert werden, und die tatsächlichen Schwellen können bei deren Überschreitung automatisch eine Warnung generieren, immer dann, wenn Situationen tatsächlich kritisch werden.
Vorteilhaft ist weiterhin auch, daß das System adaptiv angelegt sein kann, was zum einen die besagten Muster betrifft, und zum anderen die auf die Muster hin erzeugten Verhaltensweisen oder Reaktionen des Fahrers. Diese können derart adaptiv in das System eingehen, daß sie zukünftig bei ähnlichen Situationen einen automatischen Eingriff in einer Weise vornehmen, wie auch der Fahrer in einer bereits ähnlichen Situation vorreagiert hat.
Weiterhin vorteilhaft ist, daß spezifische prägnante Situationen bzw. Schwellwertdaten mit Hilfe von Navigationsdaten ortsbezogen gespeichert werden und bei Wiederbefahrung zur Verfügung stehen.
Insgesamt ist bei einer adaptiven Auslegung des Systems das Fahrerverhalten elektronisch für das System erlernbar.
Durch die gezielte Differenzierung einzelner Situationen und der Hinzunahme von Bildauswertedaten ist die elektronische Verkehrszeichenerkennung nur ein Aspekt zur Anreicherung bekannter Verfahren. Ein anderer Aspekt ist, daß das Fahrerverhalten elektronisch erlernbar und nachbildbar ist. Dies ist ein weiterer deutlicher Aspekt zur sicherheitsbetonten Autopilotbetriebsweise von Kraftfahrzeugen.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1: Kamera und Sensoranordnung am Kraftfahrzeug;
Fig. 2: Logische Verschaltung der einzelnen Elemente.
Fig. 1 zeigt in der Draufsicht ein Fahrzeug, bei welchem sowohl im Frontalbereich als auch im Heckbereich Kameras 1 vorgesehen sind. Weiterhin sind nach vorne und nach hinten gerichtete Distanzsensoren 10 vorgesehen. Weitere Distanzsensoren können auch seitlich am Fahrzeug angebracht sein. Mit Hilfe des Kamerabildes können sowohl Umgebungsdaten, als auch direkte Spurüberwachungen, orientiert an Fahrbahnmarkierungen, Fahrbahnbegrenzungen und dergleichen mehr, erfasst und gedeutet werden. Überdies kann über die Kamera eine Verkehrszeichenerkennung von am Rand aufgestellten Verkehrszeichen vorgenommen werden, wobei hierbei Mustervergleichsverfahren eingesetzt werden. Ebenso können für Umgebungsdatenerfassungen Mustervergleichsverfahren eingesetzt werden. Über die Kameras 1 sind nach vorne und hinten die Halbräume vor und hinter dem Fahrzeug überwachbar und damit in Gänze erfaßbar. Die elektronische Erfassung bezieht, wie bereits ausgeführt, die Verkehrszeichenerkennung mit ein, aber auch beispielsweise die direkte Auswertung von Bewegungsabläufen über das Kamerabild. Insofern werden die von den Abstandssensoren 10 gelieferten reinen Abstandsdaten erheblich ergänzt. Es kann somit eine weitaus differenziertere automatische Fahrweise, nach Art eines Autopilotsystems, eingeführt werden. Straßenführungen entsprechen nicht immer den möglicherweise zentral oder auf Datenträgern abgespeicherten Streckendaten. Abweichungen können sich durch Baustellen, durch Staus, durch Verkehrsunfälle und dergleichen mehr ergeben. Hier bedarf es einer lokalen Erfassung der Situation, was durch die Kamera und Abstandssensordaten in geeigneter Weise erfolgen kann. Bei einem Spurwechsel erfaßt dies das Kamerabild als solches und kann den Fahrzeugführer immer dann warnen, wenn über die Verkehrszeichenerkennung gleichzeitig eine Überholverbotszone elektronisch erkannt worden ist. Fernerhin können die Bilddaten zu weitergehenden Plausibilitätsprüfungen über den Fahrablauf herangezogen werden.
Die Kameradaten der Kameras 1 beziehen sich auf den Halbraum nach vorne und nach hinten. Nicht nur die Verkehrszeichenerkennung steht hier im Vordergrund sondern auch die visuelle elektronische Auswertung des Verkehrsablaufes, des Verkehrsgeschehens. Auf diese Weise ist mit Hilfe der elektronischen Mittel auch eine vorausschauende Betriebsweise im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges möglich.
Fig. 2 zeigt die logische Verschaltung und die Betriebsweise im erfindungsgemäßen Verfahren. Eine Kamera 1 ist zur Auswertung der Bilddaten mit einer Auswerteeinheit 2 verschaltet. Innerhalb der Bildauswerteeinheit erfolgt auch die logische Beurteilung der bilddatenmäßig erfaßten Umgebung. Hier nachgeordnet ist eine Logikeinheit 3, der auch die Abstandssensordaten der Abstandssensoren 10 zugeführt werden. In Summe aller erfaßten, und für das System erfaßbaren Daten, wird in der Logikeinheit die Situation als solches bewertet, d. h., logisch ausgewertet. Am Ausgang dieser Logikeinheit 3 ist dieselbe zum einen mit einer Warneinrichtung 4 verschaltet, die entweder optische oder akustische Warnsignale bei schwierigen oder widrigen Verkehrssituationen gibt. Desweiteren ist eine Verschaltung mit einer Eingriffermittlung 5 vorgesehen, welche auf die erfaßten Bild- und Sensordaten mit der Betätigung des elektrischen Gaspedals 6 und/oder der Lenkstellung 7 und/oder der elektrischen Bremse 8 reagiert. Auf diese Weise können die erfaßten Daten in ein Autopilotsystem mit eingebunden werden. Weitere Unterstützung liefert hier ein nicht weiter dargestelltes Navigationssystem. Das Navigationssystem reichert die erfaßten faktischen Daten mit prädiktiven Daten an, um zuzüglich zur taktischen Situationserkennung auch ein strategisches Einflußnehmen auf den Fahrbetrieb, insbesondere bei aktiven Autopilotsystemen, zu gewährleisten.

Claims (10)

1. Verfahren zur Überwachung eines Fahrspurwechsels eines Kraftfahrzeuges mit Hilfe einer elektronischen Erfassung von Fahrspurmarkierungen, bei welchem in kritischen Situationen ein akustisches und/oder optisches Warnsignal generiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrspurüberwachung kombiniert wird mit einer kameragestützten elektronischen Bildauswertung des Halbraumes vor und/oder hinter dem Kraftfahrzeug, daß mit Hilfe der Bilddaten von Abstandssensoren ebenfalls zum Halbraum vor und hinter dem Kraftfahrzeug überwacht wird, ob sich auf anderen Fahrspuren Fahrzeuge oder Hindernisse mit kritischer Relativgeschwindigkeit befinden bzw. nähern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verfahren eine elektronische Verkehrszeichenerkennung kombiniert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennen eines Überholverbotes sowohl bei eigenem Wechsel der Fahrspur als auch bei widerrechtlicher Benutzung durch andere, eine Warnung generiert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren kombiniert wird mit einer satellitengestützten Navigationseinrichtung.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Warnschwelle, bei welcher situationsbedingt eine Warnung generiert wird, beeinflußbar bzw. einstellbar ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Warnschwelle automatisch aus einer elektronischen Bewertung der Gesamtsituation ergibt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Warnschwellenbedingungen als Muster abgespeichert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die tatsächlichen Schwellwerte, bei deren Überschreitung eine Warnung generiert wird, durch Mustervergleichsverfahren erzeugt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das System adaptiv angelegt ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß spezifische prägnante Situationen bzw. Schwellwertdaten mit Hilfe von Navigationsdaten ortsbezogen gespeichert werden und bei Wiederbefahrung der selben Strecke zur Verfügung stehen.
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