DE4437365C2 - Verfahren zur Erfassung des Verkehrsraums vor einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zur Erfassung des Verkehrsraums vor einem Kraftfahrzeug

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung des Verkehrsraums vor einem Kraftfahrzeug, wie es aus der DE 42 14 817 A1 bekannt ist.
Wie bsp. in der DE 43 35 801 A1 beschrieben, werden im Straßenverkehr in zuneh­ mendem Maße Verfahren zur Erfassung des Verkehrsraums vor Kraftfahrzeugen eingesetzt, insbesondere zur Detektion von Objekten oder anderen Kraftfahrzeugen bzw. Verkehrsteilnehmern, die sich in der Fahrspur des eigenen Kraftfahrzeugs be­ finden (im folgenden wird hierfür die Bezeichnung "Hindernis" verwendet). Hierbei werden zumindest der Abstand zum Hindernis und die Relativgeschwindigkeit be­ züglich des Hindernisses erfaßt und diese Informationen verarbeitet bzw. ausgewer­ tet:
Gemäß dem aus der DE 36 37 165 A1 bekannten Verfahren zur Kollisionsverhinde­ rung kann zusätzlich zur optischen oder akustischen Warnung des Fahrers das Bremssystem aktiviert werden (beispielsweise zur Verhinderung eines Auffahrun­ falls).
In der gattungsgemäßen Druckschrift DE 42 14 817 A1 wird ein unter Berücksichti­ gung des Abstands zum Hindernis und der Relativgeschwindigkeit bezüglich des Hindernisses ermitteltes "Gefahrenpotential" als Maß für die Gefährlichkeit der Fahr­ situation bzw. die Gefährdung auf einer Anzeigevorrichtung dem Fahrer optisch dar­ gestellt.
Aus der DE 39 12 398 A1 ist eine Objekt-Erkennungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der der Entfernungsbereich, innerhalb dessen ein Objekt berücksichtigt wird, manuell gewählt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, dessen Leistungsumfang unter Berücksichtigung der Gefährlichkeit einer Fahrsituation erweitert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Beim vorgeschlagenen Verfahren wird das die Gefährlichkeit einer Fahrsituation charakterisierende Gefahrenpotential in ein Abstandsregelungssystem mit manueller Aktivierung durch den Fahrer implementiert. Die Aktivierung der Abstandsregelung (diese wird vom Fahrer selbst, abhängig von der aktuellen Verkehrssituation, vorge­ nommen) ist jedoch unter vielen Umständen nicht sinnvoll. Eine Aktivierung der Abstandsregelung ist deshalb nur dann gestattet, wenn sich das Gefahrenpotential innerhalb eines bestimmten Aktivierungsbereichs befindet; dieser Aktivierungsbe­ reich entspricht beispielsweise einem anhand des Gefahrenpotentials als "sicher" bewerteten "Normalbereich". Die Aktivierungsmöglichkeit der Abstandsregelung (das Erreichen des Aktivierungsbereichs) kann beispielsweise optisch oder/und akustisch angezeigt werden; des weiteren kann ein Verlassen dieses Aktivierungsbe­ reichs und/oder der Versuch der Aktivierung der Abstandsregelung außerhalb die­ ses Aktivierungsbereichs optisch oder/und akustisch signalisiert werden. Auf der Anzeigevorrichtung für das Gefahrenpotential kann der Aktivierungsbereich hervor­ gehoben werden, beispielsweise durch unterschiedliche Farbgebung oder durch Darstellung der Bereichsgrenzen.
Das Gefahrenpotential wird als Funktion der Meßgrößen Abstand des Kraftfahrzeugs zum Hindernis und Differenzgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bzgl. des Hindernis­ ses definiert, wobei weitere Meßgrößen (beispielsweise die Beschleunigung des eigenen Kraftfahrzeugs oder die Differenzbeschleunigung bzgl. des Hindernisses) zusätzlich berücksichtigt werden können. Dieses Gefahrenpotential wird mittels einer aus drei verschiedenen Anzeigebereichen bestehenden Anzeigevorrichtung optisch dargestellt, deren Bereichsgrenzen bestimmten vorgebbaren Schwellwerten für das Gefahrenpotential entsprechen: in einem ersten Anzeigebereich (dem "Nor­ malbereich" oder "sicheren" Bereich) entsprechen die Meßgrößen (Abstand, Diffe­ renzgeschwindigkeit und evtl. weitere) in gewissen Grenzen den der eigenen Fahr­ geschwindigkeit angemessenen Werten, in einem zweiten Anzeigebereich (dem "gefährlichen" Bereich) ist entweder die negative Differenzgeschwindigkeit (Annähe­ rungsgeschwindigkeit) zu groß oder der Abstand zum Hindernis zu klein, in einem dritten Anzeigebereich (dem "ungefährlichen" Bereich) ist das Gefahrenpotential minimal, d. h. es bestehen große Sicherheitsreserven, da der Abstand zum Hindernis größer als der Sicherheitsabstand und/oder die positive Differenzgeschwindigkeit groß ist (das vorausfahrende Fahrzeug fährt schneller als das eigene Kraftfahrzeug). Die verschiedenen Anzeigebereiche können durch Vorgabe von Grenzwerten für das Gefahrenpotential in Unterbereiche unterteilt werden; insbesondere ist es denkbar, den zweiten Anzeigebereich (den gefährlichen Bereich) in einen "weniger gefährli­ chen" Unterbereich und einen "sehr gefährlichen" Unterbereich zu unterteilen. Die Bereichsgrenzen für die Anzeigebereiche und/oder für die Unterbereiche können variabel vorgegeben werden - beispielsweise abhängig von den äußeren Witterungs­ bedingungen (bei schlechten Sichtbedingungen, beispielsweise infolge von Schneefall, Regen oder Nebel, ist die Gefährdung und damit das Gefahrenpotential größer als bei guten Sichtbedingungen), abhängig vom Fahrbahnzustand (bei nasser Fahrbahn ist die Gefährdung und damit das Gefahrenpotential größer als bei trocke­ ner Fahrbahn) oder abhängig von den individuellen Fahrereigenschaften (ein "sport­ licher" Fahrer empfindet die Gefährlichkeit einer Fahrsituation anders als ein zu­ rückhaltender Fahrer); die Schwellwerte und/oder ggf. die Grenzwerte für die Be­ reichsgrenzen der Anzeigebereiche bzw. Unterbereiche können bei Auswertung der Meßsignale geeigneter Detektoren oder Sensoren (beispielsweise Regensensoren, Fahrbahnzustandsdetektoren etc.) automatisch an die momentanen Gegebenheiten angepaßt werden.
Die Meßgrößen zur Bestimmung des Gefahrenpotentials werden durch eine Meßein­ richtung erfaßt, wobei hierfür beispielsweise Lasersysteme oder Radarsysteme ein­ gesetzt werden können; durch eine Auswerteeinheit werden die Meßgrößen ausge­ wertet und hieraus das jeweilige momentane Gefahrenpotential ermittelt. Die Anzei­ gevorrichtung zur optischen Darstellung des Gefahrenpotentials kann beispielsweise als Zeigerinstrument, Balkenanzeige oder Head-up-Display ausgebildet sein; bei der Anzeigevorrichtung können die verschiedenen Anzeigebereiche und/oder Unterbe­ reiche (beispielsweise mittels einer Segmentierung) farblich unterschiedlich darge­ stellt werden. Neben der Anzeigevorrichtung zur optischen Darstellung des Gefah­ renpotentials können noch optische oder akustische Signale mittels geeigneter Vor­ richtungen erzeugt werden, die beispielsweise dem Fahrer das Erreichen oder das Überschreiten von Bereichsgrenzen der Anzeigebereiche und/oder Unterbereiche signalisieren; hierbei können den verschiedenen Bereichsgrenzen unterschiedliche Signale zugeordnet werden - insbesondere kann die Intensität der Signale mit an­ steigendem Gefahrenpotential zunehmen.
Das Verfahren vereinigt mehrere Vorteile in sich:
  • - die Gefährlichkeit einer Fahrsituation bzw. die Gefährdung kann genau be­ wertet und dem Fahrer visuell (und ggf. zusätzlich akustisch) angezeigt wer­ den; dies ist insbesondere bei schlechten Sichtbedingungen (Nachtfahrten, Nebel, Regen) von Bedeutung, da hier die Einschätzung von Hindernissen (beispielsweise der Geschwindigkeit vorausfahrender Fahrzeuge) schwierig ist,
  • - dient das Gefahrenpotential als Grundlage eines Verfahrens zur Abstands­ warnung, kann die Abstands- und die Gefahreninformation für den Fahrer auf einer gemeinsamen Anzeigevorrichtung dargestellt werden, was die System­ kosten senkt und die Bedienung für den Fahrer erleichtert (dieser muß im modernen Fahrzeugcockpit ohnehin bereits sehr viele Informationen auf­ nehmen und verarbeiten),
  • - die Kriterien für eine sinnvolle Aktivierung der Abstandsregelung werden entsprechend der Fahrsituation vorgeben, wobei insbesondere die Meßgröße Differenzgeschwindigkeit berücksichtigt wird: bei einer großen Differenzge­ schwindigkeit (entweder fährt der Vordermann sehr viel schneller als das ei­ gene Fahrzeug, so daß beim Einschalten auf den Folgebetrieb eine sehr star­ ke Beschleunigung des eigenen Fahrzeugs notwendig wäre, oder die Ge­ schwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs ist sehr viel kleiner als die ei­ gene, so daß eine große Bremsverzögerung erforderlich wäre) ist eine Akti­ vierung des Folgebetriebs nicht sinnvoll.
Im folgenden wird das Verfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem System zur Ab­ standsregelung näher beschrieben, wobei als Hindernis ein vorausfahrendes Fahr­ zeug betrachtet wird. Anhand der Fig. 1 werden die Aktivierungskriterien für die Abstandsregelung und anhand der Fig. 2 an einem Ausführungsbeispiel einer An­ zeigevorrichtung die verschiedenen Anzeigebereiche für das Gefahrenpotential er­ läutert.
Mit den Meßgrößen Abstand s und Differenzgeschwindigkeit dv zum vorausfahren­ den Fahrzeug kann das Gefahrenpotential Φ bestimmt werden:
Φ = αs + βdv;
im einfachsten Fall sind die Koeffizienten α und β konstant, sie können aber auch nicht-linear (funktional abhängig von s und dv) und/oder zeitvariant gewählt werden, um beispielsweise die Empfindlichkeit der Anzeigevorrichtung zu verändern, den Einfluß von Witterung und/oder Straßenzustand zu berücksichtigen und/oder dem Fahrertyp Rechnung zu tragen.
Eine Aktivierung des Abstandsregelverfahrens soll nur innerhalb eines bestimmten Aktivierungsbereichs des Gefahrenpotentials Φ erfolgen (und ist auch nur dann sinnvoll), d. h. nur dann wenn die Differenzgeschwindigkeit dv und der Abstand s (und ggf. andere Parameter wie die Differenzbeschleunigung) in einem bestimmten Wertebereich liegen. In der Fig. 1 ist hierzu die Differenzgeschwindigkeit dv über der Differenz ds aus Abstand s und Sicherheitsabstand sa dargestellt. Der ideale Aktivierungspunkt ist bei der Differenzgeschwindigkeit dv = 0 gegeben, wenn gleich­ zeitig der Abstand s dem Sicherheitsabstand sa entspricht (ds = 0), d. h. am Null­ punkt des dargestellten Koordinatensystems. Eine Aktivierung kann jedoch auch im schraffierten Wertebereich zwischen den Schwellwerten dv1 und dv2 sowie den Schwellwerten ds1 und ds2 erfolgen.
Gemäß der Fig. 2 werden das Gefahrenpotential Φ und die Aktivierungsmöglichkeit (der Aktivierungsbereich) für die Abstandsregelung durch ein Zeigerinstrument ANZ mit den drei Anzeigebereichen G, N und U gleichzeitig dargestellt:
  • - im Anzeigebereich N, dem Normalbereich oder "sicheren" Bereich (das Ge­ fahrenpotential Φ befindet sich im Intervall zwischen den beiden Werten Φ1 und Φ2), entspricht der Abstand zum Vordermann in etwa dem Sicherheits­ abstand und die eigene Fahrzeuggeschwindigkeit ungefähr derjenigen des vorausfahrenden Fahrzeugs; im Beispielsfall entspricht der Anzeigebereich N auch dem Aktivierungsbereich A für die Abstandsregelung, d. h. die Be­ reichsgrenzen für den Aktivierungsbereich A sind ebenfalls durch Φ1 und Φ2 gegeben.
  • - im Anzeigebereich G, dem "gefährlichen" Bereich (das Gefahrenpotential Φ unterschreitet den Wert Φ1), ist entweder der Abstand zum Vordermann zu klein oder die eigene Annäherungsgeschwindigkeit zu groß, d. h. die Ge­ schwindigkeit des Vordermanns kleiner als die eigene Fahrgeschwindigkeit; der Fahrer muß seine Geschwindigkeit verringern, um in den "sicheren" An­ zeigebereich N bzw. Aktivierungsbereich A zu gelangen. Der gefährliche Be­ reich G wird durch Einführung eines Grenzwerts Φ3 für das Gefahrenpoten­ tial in zwei Unterbereiche G1 und G2 unterteilt: einen "weniger gefährlichen" Bereich G2 und einen "sehr gefährlichen" Bereich G1 (unterschreitet das Gefahrenpotential Φ den Wert Φ3, werden beispielsweise externe Eingriffe auf Gas oder Bremse des Fahrzeugs vorgenommen).
  • - im Anzeigebereich U, dem "ungefährlichen" Bereich (das Gefahrenpotential Φ überschreitet den Wert Φ2 und ist somit minimal), ist der Abstand zum Vordermann sehr groß und/oder die eigene Annäherungsgeschwindigkeit sehr gering bzw. die Geschwindigkeit des Vordermanns größer als die eigene Fahrgeschwindigkeit; falls der Fahrer eine Aktivierung der Abstandsregelung wünscht, muß er näher auf seinen Vordermann aufschließen oder seine Ge­ schwindigkeit der (höheren) Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahr­ zeugs anpassen, um in den Aktivierungsbereich A zu gelangen.
Die Meßgrößen Abstand s zum Vordermann, Differenzgeschwindigkeit dv und ggf. Differenzbeschleunigung werden beispielsweise mittels eines Radarsystems be­ stimmt und ausgewertet. Aufgebaut sind derartige Radarsysteme aus einer Sen­ soreinheit mit einem Sendemodul, einem Empfangsmodul und einer Antenne oder mehreren Antennen zur Signalformung von Sendesignal und Empfangssignal sowie aus einer Steuereinheit zur Weiterverarbeitung und Auswertung des Empfangs­ signals. Die Sensoreinheit ist an der Fahrzeugvorderseite beispielsweise in der Fahr­ zeugmitte angebracht; eine oder mehrere vom Sendemodul abgestrahlte Radarkeu­ len tasten den Verkehrsraum vor dem Fahrzeug mit einer definierten Keulenbreite ab, wobei das Empfangssignal vom Empfangsmodul detektiert und von der Steuer­ einheit ausgewertet wird. Der Abstand s zum Vordermann wird dabei beispielsweise über die Laufzeit des Radarsignals bestimmt, die Differenzgeschwindigkeit dv aus der Dopplerverschiebung des Empfangssignals bzgl. des Sendesignals und ggf. die Differenzbeschleunigung durch Differenzieren der Geschwindigkeitswerte.

Claims (14)

1. Verfahren zur Erfassung des Verkehrsraums vor einem Kraftfahrzeug, wobei ein mindestens vom Abstand (a) bezüglich eines sich im Verkehrs­ raum vor dem Kraftfahrzeug befindlichen Hindernisses und von der Dif­ ferenzgeschwindigkeit (dv) bezüglich des Hindernisses abhängiges Gefah­ renpotential (Φ) als Maß für die Gefährlichkeit einer Fahrsituation defi­ niert und während der Fahrt des Kraftfahrzeugs kontinuierlich mittels ei­ ner optischen Anzeigevorrichtung (ANZ) mit drei Anzeigebereichen (G, N, U) dargestellt wird, deren Bereichsgrenzen bestimmten Schwellwerten (Φ1, Φ2) des Gefahrenpotentials (Φ) entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß eine automatische Abstandsregelung durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs nur innerhalb eines vorgegebenen, mittleren Werten des Gefahrenpo­ tentials (Φ) entsprechenden Aktivierungsbereichs (A) manuelle aktiviert werden kann, daß ein durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs vorgenommener Aktivierungsversuch der automatischen Ab­ standsregelung außerhalb des vorgegebenen Aktivierungsbereichs (A) optisch und/oder akustisch angezeigt wird, und daß die Bereichsgrenzen für den Aktivierungsbereich optisch und/oder akustisch angezeigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als An­ zeigebereiche (G, N, U) der optischen Anzeigevorrichtung (ANZ) ein ge­ fährlicher Bereich (G) mit hohem Gefahrenpotential (Φ), ein Normalbe­ reich (N) mit geringem Gefahrenpotential (Φ) und ein ungefährlicher Be­ reich (U) mit sehr geringem Gefahrenpotential (Φ) vorgegeben werden, und daß die Bereichsgrenzen für den Aktivierungsbereich (A) der Ab­ standsregelung wie die Bereichsgrenzen für den Normalbereich (N) ge­ wählt werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Anzeigebereiche (G, N, U) durch Vorgabe von Grenzwerten (Φ3) für das Gefahrenpotential (Φ) in Unterbereiche (G1, G2) unterteilt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereichsgrenzen für die Anzeigebereiche (G, N, U) und/oder für die Unterbereiche (G1, G2) optisch und/oder akustisch angezeigt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereichs­ grenzen für die Anzeigebereiche (G, N, U) und/oder für die Unterbereiche (G1, G2) und/oder für den Aktivierungsbereich (A) der Abstandsregelung unterschiedlich angezeigt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwerte (Φ1, Φ2) für die Anzeigebereiche (G, N, U) und/oder die Grenzwerte (Φ3) für die Unterbereiche (G1, G2) variabel vorgegeben werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwell­ werte (Φ1, Φ2) und/oder die Grenzwerte (Φ3) zeitlich abhängig vorgegeben werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwerte (Φ1, Φ2) und/oder die Grenzwerte (Φ3) abhängig von den Wit­ terungsbedingungen und/oder den Straßenzustandsverhältnissen vorge­ geben werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwerte (Φ1, Φ2) und/oder die Grenzwerte (Φ3) fahrerspezi­ fisch vorgegeben werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefahren­ potential (Φ) zusätzlich abhängig von der Differenzbeschleunigung bezüg­ lich des Hindernisses definiert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefahrenpotential (Φ) mittels eines Zeigerinstruments dargestellt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefahrenpotential (Φ) mittels einer Balkkenanzeige dargestellt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefahrenpotential (Φ) mittels eines Head-up-Displays dargestellt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößen für das Gefahrenpotential (Φ) mittels eines Radarsy­ stems bestimmt werden.
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