DE202017107397U1 - Vorrichtung zur Warnung eines Zweiradfahrers vor einer Kollision mit einem anderen Fahrzeug - Google Patents

Vorrichtung zur Warnung eines Zweiradfahrers vor einer Kollision mit einem anderen Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Vorrichtung (1) zur Warnung eines Zweiradfahrers, insbesondere eines Motorrad- oder Fahrradfahrers, vor einer Kollision mit einem sich aus einem rückwärtigen Raum (19, 20; 19a, 20a) an das Zweirad (12; 12a) annähernden Fahrzeug (18; 18a), die eine Sensoreinrichtung (2; 2a) zur Erfassung von Objekten (15, 16, 18; 15a, 16a, 18a) in dem rückwärtigen Raum umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (2; 2a) mindestens zwei Sensoren (3, 4; 3a, 4a) aufweist, die zur Erfassung von Objekten (15, 16, 18; 15a, 16a, 18a) in unterschiedlichen Bereichen (19, 20; 19a, 20a) des rückwärtigen Raums eingerichtet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Warnung eines Zweiradfahrers, insbesondere eines Motorrad- oder Fahrradfahrers, vor einer Kollision mit einem sich aus einem rückwärtigen Raum an das Zweirad annähernden Fahrzeug, die eine Sensoreinrichtung zur Erfassung von Objekten in dem rückwärtigen Raum umfasst.
  • Spurwechselassistenten sind aus dem Stand der Technik bekannt. An einem Motorrad ortsfest angebrachte Sensoren beobachten einen für einen Fahrer mit einem Rückspiegel nicht einsehbaren Bereich („toter Winkel“). Befindet sich ein anderes Fahrzeug bei einer Einleitung eines Spurwechsels im toten Winkel, wird ein optisches oder haptisches Warnsignal ausgegeben, das dem Fahrer eine Kollisionsgefahr signalisiert. Nachteilig ist, dass ein rückwärtiger Bereich nicht ausreichend überwacht wird, so dass vor sich schnell nähernden Fahrzeugen nicht rechtzeitig gewarnt werden kann. Dadurch besteht beispielsweise bei einer Fahrt auf einer Autobahn ein hohes Unfallrisiko.
  • Ferner versagen die aus dem Stand der Technik bekannten Spurwechselassistenten für Motorräder insbesondere bei Kurvenfahrten. Ein vertikaler Sichtwinkel bekannter Sensoren beträgt maximal 60 Grad. Bei einer Kurvenfahrt, in der eine Neigung des Motorrads in Richtung einer Fahrbahn um den sogenannten Rollwinkel erfolgt, wird ein Blindbereich des Sensors vergrößert, so dass keine ausreichende Erfassung von sich im toten Winkel nähernden Fahrzeugen erfolgen kann. Dadurch ist keine zuverlässige Kollisionswarnung möglich.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine zuverlässigere Kollisionswarnung insbesondere beim Spurwechsel ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Sensoreinrichtung mindestens zwei Sensoren aufweist, die zur Erfassung von Objekten in unterschiedlichen Bereichen des rückwärtigen Raums eingerichtet sind.
  • Zu erfassende Objekte werden dazu von Sensoren detektiert, die zu deren Erfassung in dem jeweiligen Bereich des rückwärtigen Raums besonders geeignet ist. Vorteilhaft werden ausbleibende oder fehlerhafte Objekterfassungen, die zu einer fehlerhaften oder ausbleibenden Warnung des Fahrers führen, vermieden.
  • Zweckmäßigerweise sind mindestens zwei baugleiche Sensoren oder voneinander verschiedene Sensoren vorgesehen, die insbesondere zur Erfassung von Fahrbahnmarkierungen, Fahrbahnbegrenzungen und/oder einem sich dem Zweirad nähernden Fahrzeug eingerichtet sind. Die Sensoren können als Radar-, Lidar-, Ultraschallsensoren, Laserscanner und/oder Kameras, vorzugsweise Digitalkameras, ausgebildet sein.
  • In einer Ausführungsform ist einer der Sensoren zur Erfassung von Objekten in einem rückwärtigen Nahbereich, der sich für den Zweiradfahrer insbesondere im toten Winkel befindet, vorgesehen und ein weiterer der Sensoren zur Erfassung von Objekten in einem rückwärtigen Fernbereich, der sich insbesondere bis zu 50 m von dem Zweirad weg erstreckt, eingerichtet. Vorteilhaft können sowohl weit entfernte Objekte als auch sehr nahe Objekte erfasst werden. Ein Erfassungsbereich von bis zu 50 m hinter dem Zweirad hat sich als vorteilhaft erwiesen, da damit insbesondere auf Autobahnen schnell fahrende und sich von hinten annähernde Fahrzeuge ausreichend früh erkannt werden können.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens einer der Sensoren, vorzugsweise sind zwei der Sensoren, als digitale Kamera ausgebildet, und ein erster Sensor ist vorzugsweise als Monokamera und ein zweiter Sensor vorzugsweise als Kamera mit einem Weitwinkel- und/oder Fischaugenobjektiv ausgebildet, die Monokamera weist ferner einen horizontalen und/oder vertikalen Bildwinkel von mindestens 90 Grad, vorzugsweise 110 Grad, auf, und die Kamera mit dem Weitwinkel- und/oder Fischaugenobjektiv weist einen horizontalen und/oder vertikalen Bildwinkel von mindestens 170 Grad, vorzugsweise 190 Grad, auf. Vorteilhaft können mit Kameras fortlaufend Bilder aufgenommen werden, die sich digital bearbeiten lassen und aus denen mit bekannten Methoden der digitalen Bildbearbeitung Informationen gewonnen werden können.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Monokamera zur Erfassung von Objekten in dem rückwärtigen Fernbereich, insbesondere bis zu einer Tiefe von mindestens 30 m, vorzugsweise mindestens 40 m, besonders bevorzugt 50 m hinter dem Zweirad vorgesehen und die Kamera mit dem Weitwinkel- und/oder Fischaugenobjektiv zur Erfassung von Objekten in dem rückwärtigen Nahbereich eingerichtet. Vorteilhaft kann die Kamera mit einem Fischaugen- und/oder Weitwinkelobjektiv einen Bereich erfassen, den der Zweiradfahrer mit Hilfsmitteln wie einem Rückspiegel nicht einsehen kann („toter Winkel“), während die Monokamera für einen Weitblick in einem Rückraum hinter dem Zweirad besonders geeignet ist. Die Kombination dieser beiden Kameras hat sich insbesondere für die Rückraumüberwachung eines Zweirads als vorteilhaft erwiesen, da keine andere Kombination von Sensoren eine vergleichbar umfangreiche Rückraumüberwachung zulässt. Selbst in einer Kurvenfahrt, in der das Zweirad um den sogenannten Rollwinkel geneigt geführt wird, ermöglicht diese Kombination eine ausreichend zuverlässige Rückraumüberwachung und weist keine Blindbereiche auf, die die Sensoren nicht erfassen können. Außerdem ermöglichen diese beiden Kameras eine sehr kompakte Bauweise der Vorrichtung, so dass auch bereits vorhandene Zweiräder problemlos nachgerüstet werden können.
  • Zweckmäßigerweise ist mindestens eine inertiale Messeinheit, insbesondere ein Drehratensensor, vorgesehen, die vorzugsweise kontinuierlich einen Rollwinkel und/oder einen Nickwinkel des Zweirads ermittelt. Vorteilhaft kann jedem Sensorsignal, insbesondere jedem von einer digitalen Kamera aufgezeichneten Bild, ein zum Zeitpunkt der Aufnahme ermittelter Rollwinkel und/oder Nickwinkel zugeordnet werden. Diese Information ist für eine Auswertung der Sensorsignale notwendig.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Bildbearbeitungseinheit dazu eingerichtet, aus zwei zu einem gleichen Zeitpunkt aufgenommenen Bildern der Kameras durch Ermittlung eines Überlappungsbereichs ein einziges Bild zu erstellen oder aus zwei zu einem gleichen Zeitpunkt aufgenommenen Bildern der Kameras ein Bild des Nahbereichs sowie ein Bild des Fernbereichs zu erstellen, wobei ein Überlappungsbereich dem Bild des Fernbereichs zugeordnet ist. Der Überlappungsbereich ist der Bereich, der von jeder Kamera aufgenommen wird und auf jedem der Bilder sichtbar ist. Zur Vermeidung einer doppelten Bearbeitung bei einer Objekterkennung, die einen Rechenaufwand signifikant erhöht, muss der Überlappungsbereich nur einmal überprüft werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Einheit zur Bearbeitung von Sensorsignalen vorgesehen, die insbesondere zur Echtzeitbearbeitung von digitalen Bildern eingerichtet ist, wobei in oberen und unteren Abschnitten von Bildern des rückwärtigen Raums oberhalb und unterhalb einer Horizontlinie Objekte, insbesondere Fahrbahnmarkierungen, Fahrbahnbegrenzungen und/oder hinter dem Zweirad befindliche Fahrzeuge, erkannt werden und eine Transformation des bearbeiteten Bildes mittels Homographie in eine Abbildung, die eine orthogonale Draufsicht auf einen rückwärtigen Straßenabschnitt zeigt, erfolgt. Eine Bearbeitung von Bildern erfolgt vorzugsweise digital. Zur Erkennung von Fahrzeugen oder Fahrbahnmarkierungen können sogenannte Haar-Like Features, die von Gesichtserkennungsalgorithmen bekannt sind, angewendet werden. Homographie ist ein aus der digitalen Bildbearbeitung bekanntes Verfahren, bei dem ein Bild aus einer Ansicht in eine andere Ansicht transformiert wird. Zur Reduzierung einer Rechenzeit bei der Transformation des Bildes mittels Homographie ist denkbar, dass in einem bearbeiteten Bild alle Bildbereiche, in denen keine Objekte erkannt wurden, geschwärzt werden, das heißt mit einem Farbcode (0, 0, 0) versehen werden. Erfindungsgemäß wird eine orthogonale Draufsicht auf einen rückwärtigen Straßenabschnitt, auf dem sich das Zweirad bewegt, kontinuierlich berechnet.
  • Zweckmäßigerweise ist die Bearbeitungseinheit dazu eingerichtet, bei der Transformation des bearbeiteten Bildes mittels Homographie eine Korrekturmatrix zu verwenden, die zur Korrektur einer schiefen Horizontlinie, die insbesondere bei einer Neigung des Zweirads um den Rollwinkel und/oder den Nickwinkel auftritt, vorgesehen ist, wobei für jeden Roll- und Nickwinkel eine dem von einer inertialen Messeinheit zum Zeitpunkt einer Aufnahme eines Bildes ermittelten Roll- und Nickwinkel zugehörige Korrekturmatrix in der Bearbeitungseinheit hinterlegt ist. Durch den Bezug auf eine einheitliche Ansicht, das heißt eine Ansicht mit horizontaler Horizontlinie, kann eine höhere Genauigkeit bei der Objekterfassung bewirkt werden. Eine fehlerhafte Erfassung, die durch den Roll- und/oder Nickwinkel hervorgerufen wird, kann vorteilhaft vermieden werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, vorzugsweise kontinuierlich einen Abstand von mindestens einem Fahrzeug zu dem Zweirad und/oder eine Geschwindigkeit des mindestens einen Fahrzeugs zu ermitteln, wobei der Abstand insbesondere in einer Abbildung, die eine orthogonale Draufsicht auf einen rückwärtigen Straßenabschnitt zeigt, bestimmt wird, indem ein Abstand des Zweirads von einem Kontaktpunkt berechnet wird. Die Auswerteeinheit ermittelt für jede Abbildung, die eine orthogonale Draufsicht zeigt, einen Abstand eines erfassten Fahrzeugs von dem Motorrad, indem deren Abstand in Pixeln bestimmt und in einem Abstand in Metern umgerechnet wird. Der Kontaktpunkt ist derjenige Punkt, an dem bei der Objekterfassung in dem rückwärtigen Raum ein Übergang des Fahrzeugs zu einer Fahrbahn erfolgt. Wird beispielsweise ein digitales Bild des Rückraums mit einem Kraftfahrzeug erstellt, befindet sich der Kontaktpunkt am Übergang einer Farbe des Fahrzeugs zu einer Farbe eines Fahrbahnbelags. Dadurch kann ein Abstand des Fahrzeugs zu dem Zweirad bei einer Auswertung besonders genau ermittelt werden.
  • Zweckmäßigerweise ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die zur Ermittlung einer Kollisionszeit eingerichtet ist. Vorteilhaft kann abgeschätzt werden, wann eine mögliche Kollision bei einem Spurwechsel bevorsteht. Dadurch kann dem Zweiradfahrer ein einer Gefahrensituation entsprechender Warnhinweis angezeigt werden.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Einheit vorgesehen, die zur Ansteuerung eines vorzugsweise akustischen, optischen und/oder haptischen Warnsignalmittels eingerichtet ist. Die Ansteuerung wird von einem Signal ausgelöst, welches eine Auswerteeinheit erzeugt, die zur Bestimmung eines Abstands eines Fahrzeugs von dem Zweirad und/oder zur Ermittlung einer Kollisionszeit vorgesehen ist. Vorteilhaft kann ein Zweiradfahrer rechtzeitig gewarnt werden, wenn Kollisionsgefahr droht. Denkbar sind mehrere Warnstufen, deren Auslösung von einer geschätzten Kollisionszeit abhängig ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das optische Warnsignalmittel ein Warnlämpchen, bei dem eine Farbe und/oder eine Blinkfrequenz veränderbar ist bzw. sind und das haptische oder akustische Signalmittel mindestens ein Vibrationselement umfasst, das insbesondere in Lenkergriffe des Zweirads, in ein Kleidungsstück des Zweiradfahrers, insbesondere in einen Handschuh, in einen Helm des Zweiradfahrers und/oder in einen Sattel des Zweirads eingebracht ist. Je nach Abstand eines Fahrzeuges von dem Zweirad können einem Zweiradfahrer unterschiedlich starke Warnhinweise angezeigt werden. Während bei einem relativ großen Abstand von beispielsweise 50 m und einer großen Kollisionszeit eine Warnlampe in einer Instrumententafel aufblinken könnte, sollte bei einem kleineren Abstand von weniger als 30 m und einer geringen Kollisionszeit ein vom Fahrer besser wahrnehmbares Vibrieren ausgelöst werden. Denkbar wäre auch eine Kombination eines optischen Signals mit einem haptischen Signal, beispielsweise ein rotes Blinken oder ein dauerhaft rotes Leuchten des Warnlämpchens sowie ein dauerhaftes oder pulsierendes Vibrieren der Lenkergriffe. Außerdem könnte insbesondere das optische Warnsignal auf einer Innenseite eines Visiers eines Helms des Zweiradfahrers und/oder in einem sogenannten Head-Down-Display des Zweirads angezeigt werden.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein durch die Ansteuereinheit steuerbarer Aktor vorgesehen, der vorzugsweise in einen Lenkkopf des Motorrads integriert ist, und der eine Richtungsänderung eines Vorderrades des Zweirads, die der Lenkbewegung des Zweiradfahrers entgegengesetzt ist, bewirken kann, wobei eine durch den Aktor bewirkte Winkeländerung zwischen 1 und 20 Grad beträgt. Durch die Richtungsänderung des Vorderrades kann eine letzte Warnstufe ausgelöst werden, da ein sogenanntes Aufstellmoment erzeugt wird, welches den Zweiradfahrer durch ein minimales Aufstellen des Zweirads vor einer Kollision warnt. Außerdem kann die Ansteuereinheit den Aktor derart ansteuern, dass ein Spurwechsel abgebrochen wird und das Zweirad auf seine ursprüngliche Fahrspur zurückkehrt. Es versteht sich, dass der Fahrer die Warnsignale sowie den Lenkeingriff jederzeit übergehen oder übersteuern kann.
  • Zweckmäßigerweise ist die Sensoreinrichtung, insbesondere sind die mindestens zwei Sensoren, in einen Sattel eines Motorrads oder Fahrrads eingebracht oder an einen Sattel, an eine Kettenstrebe eines Fahrrads, an eine Schwinge eines Motorrads oder oberhalb eines Kennzeichens an einer Kennzeichenhalterung angebracht.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensoreinrichtung dazu eingerichtet, die unterschiedlichen Bereiche des rückwärtigen Raums voneinander abgegrenzt zu erfassen, so dass keine Überlappungen der Bereiche auftreten. Die Sensoreinrichtung kann derart an dem Zweirad angeordnet sein, dass jeder Sensor einen bestimmten Bereich erfasst und für einen anderen Bereich blind ist. Vorteilhaft wird eine Auswertung der Sensorsignale, insbesondere eine Bearbeitung digitaler Bilder, vereinfacht.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten, sich auf die Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen, näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 2a eine Draufsicht auf eine zweispurige, gerade Straße mit einem von der erfindungsgemäßen Vorrichtung überwachten, rückwärtigen Bereich,
  • 2b eine schematische Darstellung eines von einer Bildbearbeitungseinheit ermittelten Bildes des rückwärtigen Raums beim Fahren auf einer geraden Straße,
  • 2c eine berechnete, orthogonale Draufsicht auf einen rückwärtigen in 2a gezeigten Straßenabschnitt,
  • 3a eine Draufsicht auf eine Kurve einer zweispurigen Straße mit einem von der erfindungsgemäßen Vorrichtung überwachten, rückwärtigen Bereich,
  • 3b eine schematische Darstellung eines von einer Bildbearbeitungseinheit ermittelten Bildes des rückwärtigen Raums beim Fahren in einer Kurve,
  • 3c eine berechnete, orthogonale Draufsicht auf einen rückwärtigen in 3a gezeigten Straßenabschnitt.
  • Eine in 1 gezeigte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (1), die an einem Motorrad angebracht ist, umfasst eine Sensoreinrichtung (2), die eine Monokamera (3) und eine Kamera mit einem Fischaugenobjektiv (4) mit digitalen Bildsensoren aufweist sowie eine Bildbearbeitungseinheit (5), die einen Computer zur digitalen Bildbearbeitung umfasst, und die von den Kameras (3, 4) aufgenommene Bilder in Echtzeit bearbeiten sowie Fahrbahnbegrenzungen, -markierungen, Fahrzeuge und Mittellinien einer Fahrbahn erkennen kann. Dabei ist die Bildbearbeitungseinheit (5) eingerichtet, entweder aus jeweils einem Bild der Monokamera (3) und einem Bild der Kamera (4) mit dem Fischaugenobjektiv durch Ermittlung eines Überlappungsbereichs, das heißt eines Bereichs, der auf beiden Bildern sichtbar ist, ein einziges Bild zu erstellen oder aus diesen beiden Bildern zwei neue Bilder zu erstellen, von denen eines einen Fernbereich und eines einen Nahbereich zeigt, wobei der Überlappungsbereich dem Bild des Fernbereichs zugeordnet wird. Informationen zu einem Nickwinkel oder zu einem Rollwinkel, um den das Motorrad bei einer Kurvenfahrt in Richtung einer Straße geneigt ist, sind durch eine inertiale Messeinheit (6), die als Drehratensensor ausgebildet ist, ermittelbar. Eine Auswerteeinheit (7) ist dazu eingerichtet, anhand der bearbeiteten Bilder der Bildbearbeitungseinheit (5) einen Abstand eines sich von hinten an das Motorrad annähernden Fahrzeugs und dessen absolute sowie relative Geschwindigkeit zum Motorrad zu bestimmen, um eine Kollisionszeit („time-to-collision“) zu ermitteln. Eine Einheit (8) zum Ansteuern eines Aktors (9) ist dazu vorgesehen, einen in einen Lenkkopf eines Motorrads eingebrachten Aktor (9) anzusteuern, so dass in einer Gefahrensituation eine Richtungsänderung eines Vorderrades des Motorrads (12) bewirkt werden kann. Jede Ansteuerung des Aktors (9) wird von einem Signal der Auswerteeinheit (7) ausgelöst. Ferner sind ein in einer Farbe und einer Blinkfrequenz veränderbares Warnlämpchen (10) sowie Vibrationselemente (11) vorgesehen, die von der Ansteuereinheit (7) ansteuerbar sind.
  • Ein in 2a gezeigtes Motorrad (12) wird geradeaus, das heißt in aufrechter Position, auf einer rechten Spur (13) einer zweispurigen Straße (14), auf die Fahrbahnbegrenzungslinien (15) sowie Mittellinien (16) aufgebracht sind, bewegt. Auf einer linken Spur (17) befinden sich ein weiteres Fahrzeug (18). Ein rückwärtiger Raum (19, 20), in dem Objekte (15, 16, 18) von einer in 2a nicht gezeigten Sensoreinrichtung (2) einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) erfasst werden, ist in einen Fernbereich (19) sowie einen Nahbereich (20) unterteilt. Der Fernbereich (19) wird von einer Monokamera (3) mit einem horizontalen Bildwinkel (Field of View, FoV) von 110 Grad erfasst, der Nahbereich (20) von einer Kamera (4) mit einem Fischaugenobjektiv und einem horizontalen Bildwinkel von 190 Grad. Der Fernbereich (19) erstreckt sich bis zu 50 m hinter das Motorrad (12), während der Nahbereich (20) den toten Winkel abdeckt. Dadurch können sowohl Fahrzeuge (18), die sich schnell von hinten an das Motorrad (12) annähern, als auch Fahrzeuge, die sich in unmittelbarer Nähe des Motorrads (12) befinden, von der Sensoreinrichtung (2) erfasst werden.
  • In 2b ist schematisch ein Bild (21) gezeigt, welches eine Bearbeitungseinrichtung (5) anhand von digitalen Aufnahmen von Kameras (3, 4) der Sensoreinrichtung (2) von dem rückwärtigen Raum (19, 20) mittels bekannter Verfahren der digitalen Bildbearbeitung ermittelt. Ein oberer Bereich (22) des Bildes (21) ist durch eine in 2b horizontal verlaufende Horizontlinie (23) von einem unteren Bereich (24) des Bildes (21), in dem sich die Straße (14), die Fahrbahnbegrenzungslinien (15), die Mittellinie (16) sowie ein anderes Fahrzeug (18) befinden, getrennt. An einer Stelle des Bildes, an der sich ein Übergang des Fahrzeugs (18) zur Straße (14) befindet, ist ein für eine Abstandberechnung des Fahrzeugs (18) zu dem Motorrad (12) notwendiger Kontaktpunkt (25).
  • Von den Kameras (3, 4) kontinuierlich aufgenommene Bilder werden von der Bildbearbeitungseinheit (5) unter anderem zur Reduzierung eines Rechenaufwandes bei einer Objekterkennung in Echtzeit bearbeitet, wobei das Bild (21) des rückwärtigen Raums (19, 20) erstellt wird, auf dem mittels eines neuronalen Netzwerks, insbesondere eines Deep Reinforcement Algorithmus, sowie der Verwendung von bekannten Haar-Like Features Objekte (15, 16, 18) erkannt werden. Dabei wird das Fahrzeug (18) bei der Objekterkennung um einen Kontaktpunkt (25) ergänzt. Mittels Homographie erfolgt eine Transformation in eine in 2c gezeigte Abbildung (26), die eine orthogonale Draufsicht auf einen rückwärtigen Abschnitt (27) der Straße (14) zeigt. In der Abbildung (26) wird ein mit einem Pfeil (28) gekennzeichneter Abstand des Fahrzeugs (18) von dem Motorrad (12) anhand eines Abstands (28) des Motorrads (12) von dem Kontaktpunkt (25) mit dem Fachmann bekannten Verfahren von einer Auswerteeinheit (7) ermittelt.
  • Es wird nun auf 3a, 3b und 3c Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in 1, 2a, 2b und 2c bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe a beigefügt ist.
  • Ein in 3a gezeigtes Motorrad (12a) unterscheidet sich von dem in 2a gezeigten dadurch, dass es in einer Kurve auf einer linken Spur (17a) einer zweispurigen Straße (14a) fährt und von einem Motorradfahrer aus einer aufrechten Position um den sogenannten Rollwinkel in Richtung der Straße (14a) in eine Kurvenfahrposition geneigt ist. Dadurch wird eine stabile Kurvenlage bewirkt. Auf einer rechten Spur (13a) befindet sich ein weiteres Fahrzeug (18a). Zum Abschluss eines Überholvorganges ist ein Spurwechsel auf die rechte Spur (13a) erforderlich.
  • Ein in 3b gezeigtes Bild (21a) unterscheidet sich von dem in 2b gezeigten dadurch, dass eine Horizontlinie (23a) um den Rollwinkel des Motorrads geneigt ist.
  • Eine in 3c gezeigte Abbildung (26a) ist eine berechnete, orthogonale Draufsicht auf das in 3a gezeigte Szenario. Die Berechnung der Abbildung (26a) durch eine dafür eingerichtete Bearbeitungseinheit (5a) erfolgt unter Berücksichtigung des von einer inertialen Messeinheit (6a) bestimmten Roll- und Nickwinkels des Motorrads. Dazu wird je eine dem ermittelten Roll- und Nickwinkel zugehörige Korrekturmatrix, die in der Bearbeitungseinheit (5a) hinterlegt ist, zur Durchführung der Homographie verwendet. Für jeden möglichen Roll- und Nickwinkel ist eine eigene Korrekturmatrix hinterlegt, um eine Neigung der Horizontlinie (23a) bei der Berechnung der Abbildung (26a) zu korrigieren.
  • Dadurch, dass bei einer Bewegung des Motorrads, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) ausgestattet ist, kontinuierlich Bilder (21; 21a) erstellt werden, kann durch eine Zeitdifferenz zwischen einzelnen Abbildungen (26; 26a) und dem sich ändernden Abstand (28; 28a) des Kontaktpunkts (25; 25a) zu dem Motorrad (12; 12a) von der Auswerteeinheit (7; 7a) eine absolute sowie eine relative Geschwindigkeit eines Fahrzeugs (18; 18a) zu dem Motorrad (12; 12a) ermittelt und daraus eine Kollisionszeit („time-to-collision“) berechnet werden. Wird ein kritischer Abstand, bei dem eine Kollision drohen kann, erreicht, wird von der Ansteuereinheit (8) ein Warnlämpchen (10) oder ein Vibrationselement (11) betätigt. Unterschiedliche Warnstufen können beispielsweise durch unterschiedliche Farben des Warnlämpchens angezeigt werden. Befindet sich das Fahrzeug (18; 18a) im Fernbereich (19; 19a), könnte das Lämpchen bei einer ausreichend hohen Kollisionszeit gelb und bei einer niedrigen Kollisionszeit rot aufleuchten. Befindet es sich hingegen schon im Nahbereich (20; 20a), könnte es rot blinkend aufleuchten. Denkbar wäre auch ein ggf. zusätzliches, beispielsweise durch eine Betätigung eines Blinkers ausgelöstes, haptisches Warnsignal, vorzugsweise ein pulsierendes oder dauerhaftes Vibrieren der Vibrationselemente (11), die in einen Sattel des Motorrads, in einen Helm des Fahrers und/oder in einen Handschuh des Fahrers integriert sein können.
  • Ferner kann von der Ansteuereinheit (8) eine weitere Warnstufe, die höchste Kollisionsgefahr signalisiert, ausgegeben werden. Leitet der Fahrer beispielsweise trotz Warnung vor einem im Nahbereich (20; 20a) befindlichen Fahrzeug (18; 18a) oder vor einem im Fernbereich (19, 19a) bei einer niedrigen Kollisionszeit befindlichen Fahrzeug (18; 18a) einen Spurwechsel ein, ist die Ansteuereinheit (9) ferner dazu vorgesehen, den im Lenkkopf des Motorrads angebrachten Aktor (9) derart anzusteuern, dass eine Richtungsänderung des Vorderrades, die einer Lenkbewegung des Fahrers oder einer Rollbewegung des Motorrads (12; 12a) in Richtung einer Straße (14; 14a) entgegengesetzt ist, zu bewirken. Dieses Eingreifen führt zu einem Aufstellmoment, das eine minimale, vom Fahrer wahrnehmbare Aufrichtung des Motorrads (12; 12a) bewirkt. Diese wird als letzte Warnung vor einer Kollision wahrgenommen.
  • Die Sensoreinrichtung (2; 2a) kann an oder auf einer Rückseite eines Motorrads (12; 12a), beispielsweise an einem Sattel oder einer Kennzeichenhalterung befestigt sein. Ein Warnlämpchen (10; 10a) ist in einer nicht gezeigten Instrumententafel des Motorrads (12; 12a) angebracht oder befindet sich an einer anderen Position, an der es für einen Motorradfahrer erkennbar ist, beispielsweise auf einer Innenseite eines Visiers eines Motorradhelms. Die Vibrationselemente (11) können in Lenkergriffe, in einen Sattel oder in Kleidung des Motorradfahrers, beispielsweise in Handschuhe, eingebracht sein.
  • Es versteht sich, dass die Abstände des Fahrzeugs (18; 18a) von dem Motorrad (12; 12a), bei denen ein Warnhinweis (10, 11; 10a, 11a) ausgelöst wird, nicht konstant, sondern geschwindigkeitsabhängig sind. Je schneller sich ein Fahrzeug (18; 18a) dem Motorrad (12; 12a) nähert, desto früher wird der Warnhinweis (10, 11; 10a, 11a) ausgegeben.
  • Außerdem können die signalisierten Warnhinweise (10, 11; 10a, 11a) von dem Fahrer ignoriert und übersteuert werden.
  • Es ist auch denkbar, dass ein Fern- (19; 19a) und ein Nahbereich (20; 20a) derart von einer Sensoreinrichtung (2) erfasst werden, dass sie voneinander abgegrenzt sind und sich nicht überlappen. Dadurch kann ein Rechenaufwand bei der Ermittlung eines Bildes (21; 21a) verringert werden.
  • Außerdem ist denkbar, dass eine Abbildung (26; 26a), die die orthogonale Draufsicht auf einen Straßenabschnitt des rückwärtigen Raums zeigt, in einem Display angezeigt wird.

Claims (16)

  1. Vorrichtung (1) zur Warnung eines Zweiradfahrers, insbesondere eines Motorrad- oder Fahrradfahrers, vor einer Kollision mit einem sich aus einem rückwärtigen Raum (19, 20; 19a, 20a) an das Zweirad (12; 12a) annähernden Fahrzeug (18; 18a), die eine Sensoreinrichtung (2; 2a) zur Erfassung von Objekten (15, 16, 18; 15a, 16a, 18a) in dem rückwärtigen Raum umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (2; 2a) mindestens zwei Sensoren (3, 4; 3a, 4a) aufweist, die zur Erfassung von Objekten (15, 16, 18; 15a, 16a, 18a) in unterschiedlichen Bereichen (19, 20; 19a, 20a) des rückwärtigen Raums eingerichtet sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei baugleiche Sensoren (3, 4; 3a, 4a) oder voneinander verschiedene Sensoren (3, 4; 3a, 4a) vorgesehen sind, die insbesondere zur Erfassung von Fahrbahnmarkierungen (16; 16a), Fahrbahnbegrenzungen (15; 15a) und/oder einem sich dem Zweirad nähernden Fahrzeug (18; 18a) eingerichtet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Sensoren (4; 4a) zur Erfassung von Objekten (15, 16, 18; 15a, 16a, 18a) in einem rückwärtigen Nahbereich (20; 20a), der sich für den Zweiradfahrer insbesondere im toten Winkel befindet, vorgesehen ist und ein weiterer der Sensoren (3; 3a) zur Erfassung von Objekten in einem rückwärtigen Fernbereich (19; 19a), der sich insbesondere bis zu 50 m von dem Zweirad (12; 12a) weg erstreckt, eingerichtet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Sensoren, vorzugsweise zwei der Sensoren, als digitale Kamera (3, 3a; 4, 4a) ausgebildet ist bzw. sind, und ein erster Sensor (3; 3a) insbesondere als Monokamera und ein zweiter Sensor (4; 4a) insbesondere als Kamera mit einem Weitwinkel- und/oder Fischaugenobjektiv ausgebildet ist, die Monokamera (3; 3a) ferner einen horizontalen und/oder vertikalen Bildwinkel von mindestens 90 Grad, vorzugsweise 110 Grad, aufweist, und die Kamera (4; 4a) mit dem Weitwinkel- und/oder Fischaugenobjektiv einen horizontalen und/oder vertikalen Bildwinkel von mindestens 170 Grad, vorzugsweise 190 Grad, aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Monokamera (3; 3a) zur Erfassung von Objekten (15, 16, 18; 15a, 16a, 18a) in dem rückwärtigen Fernbereich (19; 19a), insbesondere bis zu einer Tiefe von mindestens 30 m, vorzugsweise mindestens 40 m, besonders bevorzugt 50 m hinter dem Zweirad (12; 12a) vorgesehen ist und die Kamera (4; 4a) mit dem Weitwinkel- und/oder Fischaugenobjektiv zur Erfassung von Objekten (15, 16, 18; 15a, 16a, 18a) in dem rückwärtigen Nahbereich (20; 20a) eingerichtet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine inertiale Messeinheit (6), insbesondere ein Drehratensensor, vorgesehen ist, die vorzugsweise kontinuierlich einen Rollwinkel und/oder einen Nickwinkel des Zweirads (12; 12a) ermittelt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bildbearbeitungseinheit (5) dazu eingerichtet ist, aus zwei zu einem gleichen Zeitpunkt aufgenommenen Bildern der Kameras (3, 4; 3a; 4a) durch Ermittlung eines Überlappungsbereichs ein einziges Bild (21; 21a) zu erstellen oder aus zwei zu einem gleichen Zeitpunkt aufgenommenen Bildern der Kameras (3, 4; 3a; 4a) ein Bild des Nahbereichs (20; 20a) sowie ein Bild des Fernbereichs (19; 19a) zu erstellen, wobei ein Überlappungsbereich wenigstens teilweise dem Bild des Fernbereichs (19; 19a) zugeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einheit (5) zur Bearbeitung von Sensorsignalen vorgesehen ist, die insbesondere zur Echtzeitbearbeitung von digitalen Bildern eingerichtet ist, wobei in oberen (22; 22a) und in unteren Abschnitten (24; 24a) von Bildern (21; 21a) des rückwärtigen Raums oberhalb und unterhalb einer Horizontlinie (23; 23a) Objekte (15, 16, 18; 15a, 16a, 18a), insbesondere Fahrbahnmarkierungen (16; 16a), Fahrbahnbegrenzungen (15; 15a) und/oder hinter dem Zweirad (12; 12a) befindliche Fahrzeuge (18; 18a), erkannt werden und eine Transformation des bearbeiteten Bildes mittels Homographie in eine Abbildung (26; 26a), die eine orthogonale Draufsicht auf einen rückwärtigen Straßenabschnitt (27; 27a) zeigt, erfolgt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit (5) dazu eingerichtet ist, bei der Transformation des bearbeiteten Bildes mittels Homographie eine Korrekturmatrix zu verwenden, die zur Korrektur einer schiefen Horizontlinie (23; 23a), die insbesondere bei einer Neigung des Zweirads (12; 12a) um den Rollwinkel und/oder den Nickwinkel auftritt, vorgesehen ist, wobei für jeden Roll- und Nickwinkel eine dem von einer inertialen Messeinheit (6) zum Zeitpunkt einer Aufnahme eines Bildes ermittelten Roll- und Nickwinkel zugehörige Korrekturmatrix in der Bearbeitungseinheit (5) hinterlegt ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit (7) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, vorzugsweise kontinuierlich einen Abstand (28; 28a) von mindestens einem Fahrzeug (18; 18a) zu dem Zweirad (12; 12a) und/oder eine Geschwindigkeit des mindestens einen Fahrzeugs (18; 18a) zu ermitteln, wobei der Abstand (28; 28a) insbesondere in einer Abbildung (26; 26a), die eine orthogonale Draufsicht (26; 26a) auf einen rückwärtigen Straßenabschnitt (27; 27a) zeigt, bestimmt wird, indem ein Abstand des Zweirads (12; 12a) von einem Kontaktpunkt (25; 25a) berechnet wird.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit (7) vorgesehen ist, die zur Ermittlung einer Kollisionszeit eingerichtet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einheit (8) vorgesehen ist, die zur Ansteuerung eines vorzugsweise akustischen, optischen und/oder haptischen Warnsignalmittels eingerichtet ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Warnsignalmittel ein Warnlämpchen (10) umfasst, bei dem eine Farbe und/oder eine Blinkfrequenz veränderbar ist bzw. sind und das haptische oder akustische Signalmittel mindestens ein Vibrationselement (11) umfasst, das insbesondere in Lenkergriffe des Zweirads (12; 12a), in ein Kleidungsstück des Zweiradfahrers, insbesondere in einen Handschuh, in einen Helm des Zweiradfahrers und/oder in einen Sattel des Zweirads (12; 12a) eingebracht ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch die Ansteuereinheit (8) steuerbarer Aktor (9) vorgesehen ist, der vorzugsweise in einen Lenkkopf des Zweirads (12; 12a) integriert ist, und der eine Richtungsänderung eines Vorderrades des Zweirads (12; 12a), die einer Lenkbewegung des Zweiradfahrers entgegengesetzt ist, bewirken kann, wobei eine durch den Aktor (9) bewirkte Winkeländerung zwischen 1 und 20 Grad beträgt.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (2; 2a), insbesondere die mindestens zwei Sensoren (3, 3a; 4, 4a), in einen Sattel eines Motorrads (12; 12a) oder Fahrrads eingebracht ist oder an einen Sattel, an eine Kettenstrebe eines Fahrrads, an eine Schwinge eines Motorrads (12; 12a) oder oberhalb eines Kennzeichens an einer Kennzeichenhalterung angebracht ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (2; 2a) dazu eingerichtet ist, die unterschiedlichen Bereiche (19, 20; 19a, 20a) des rückwärtigen Raums voneinander abgegrenzt zu erfassen, so dass keine Überlappungen der Bereiche (19, 20; 19a, 20a) auftreten.
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