DE602004001922T2

DE602004001922T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung des Front/Heck-Kollisionsrisikos zwischen Fahrzeugen

Info

Publication number: DE602004001922T2
Application number: DE602004001922T
Authority: DE
Inventors: Philippe Flegel
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2024-06-15
Also published as: EP1486934B1; EP1486934A1; DE602004001922D1; FR2856016B1; FR2856016A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das darin besteht, die Front/Heck-Kollisionsgefahr zwischen zwei hintereinander fahrenden Fahrzeugen ausgehend von der wahrscheinlichen Entwicklung der Folgeabstandszeit eines der Fahrzeuge bezüglich des vor ihm fahrenden Zielfahrzeugs gemäß mehreren Szenarien von Verkehrssituationen, insbesondere des Einscherens, gefolgt von der Beobachtung eines Zielfahrzeugs, das schneller ist als das Folgefahrzeug, oder auch der möglicherweise gefährlichen Annäherung an ein langsameres Zielfahrzeug, oder auch der Verfolgung eines Zielfahrzeugs mit Iso-Geschwindigkeit, das vor dem Folgefahrzeug zu bremsen beginnt, einzuschätzen. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine an Bord des Fahrzeugs befindliche Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens.
Es gibt derzeit Vorrichtungen zur Berechnung der Folgeabstandszeit zwischen zwei Fahrzeugen, um insbesondere das Einhalten der französischen Vorschrift zu ermöglichen, die diese Mindestzeit auf zwei Sekunden festlegt. Die erste Sekunde entspricht der Reaktionszeit des mit einer Änderung der Verkehrssituation konfrontierten Fahrers, und die zweite Sekunde stellt einen Spielraum dar, der die möglichen Unterschiede zwischen den dynamischen Fähigkeiten der beiden Fahrzeuge abdeckt. Diese Folgeabstandszeit T_s(t) wird als im gegebenen Zeitpunkt t gleich dem Quotient aus der relativen Entfernung D_r(t) zwischen zwei Fahrzeugen und der Geschwindigkeit V_p(t) des mit der Vorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs definiert: Ts(t) = Dr(t)/Vp(t)
Das im Namen von R. Graham angemeldete Patent US 6 388 580 betrifft eine Vorrichtung zur Warnung des Fahrers in dem Fall, in dem sein Fahrzeug zu nahe am vor ihm fahrenden Fahrzeug fährt. Die Vorrichtung misst die relative augenblickliche Entfernung zwischen den beiden Fahrzeugen mit Hilfe eines Telemeters sowie die augenblickliche Geschwindigkeit des ausgestatteten Fahrzeugs. Wenn die Entfernung unter Berücksichtigung der augenblicklichen Geschwindigkeit kein Sicherheitsabstand ist, wird ein Alarm ausgelöst, um den Fahrer zu warnen. Das für die Einschätzung der Kollisionsgefahr verwendete Kriterium ist die aktuelle Folgeabstandszeit, d.h. der Quotient aus der relativen Entfernung und der Geschwindigkeit, ohne Voraussicht einer zukünftigen Entwicklung dieses Parameters, also einer dynamischen Entwicklung der Verkehrssituation. Die Nachteile kommen einerseits von der Gefahr des Auftretens von späten Warnungen im Fall einer schnellen Annäherung oder von unerwünschten Warnungen im Fall von Einschervorgängen, und andererseits von der Gefahrenstufe, die dem Fahrer nicht kontinuierlich angezeigt wird. Der Fahrer kann also seine Entfernungen zu den vor ihm fahrenden Fahrzeugen nicht fein einstellen, indem er sich nur auf die binären Informationen – Gefahr/keine Gefahr – verlässt, über die er verfügt.
Im Rahmen einer Entfernungsregelung "Adaptative Cruise Control ACC", die es dem so regulierten Folgefahrzeug ermöglicht, mit Hilfe einer automatischen Steuerung der Beschleunigung und des Bremsens seinem Zielfahrzeug in einem vorbestimmten Sollabstand zu folgen, kann der Fahrer eines mit einer ACC-Vorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs ggf. die Soll-Folgeabstandszeit bezüglich des vor ihm fahrenden Zielfahrzeugs wählen.
Die Vorrichtung zur Berechnung der Folgeabstandszeit bestimmt in jedem Zeitpunkt ausgehend von der Geschwindigkeit V_p des ausgestatteten Fahrzeugs und der relativen Geschwindigkeit V_r und der relativen Entfernung D_r zwischen den beiden Fahrzeugen, in welchem Szenario sich das ausgestattete Fahrzeug befindet, wobei fünf Szenarien in der im Namen von RENAULT angemeldeten französischen Patentanmeldung FR 2770016 definiert wurden. Ihre Lokalisierung im Phasendiagramm der relativen Entfernungen und Geschwindigkeiten ist in 1 dargestellt, in der man fünf Phasen erkennt: eine Folgeabstandsphase, in der die Geschwindigkeit V des ausgestatteten Fahrzeugs gleich der Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs V_Ziel ist; eine Einscherphase, in der die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs geringer ist als diejenige V_Ziel des Zielfahrzeugs und die Folgeabstandszeit T_s geringer ist als ein Sollwert T_Soll; eine Beobachtungsphase, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit V geringer ist als diejenige des Zielfahrzeugs V_Ziel, aber die Folgeabstandszeit größer ist als der Sollwert T_Soll; eine Annäherungsphase, in der die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs größer ist als diejenige des Zielfahrzeugs V_Ziel und die Folgezeit T_s größer ist als der Sollwert T_Soll; schließlich eine Gefahrenphase, in der das ausgestattete Fahrzeug eine Geschwindigkeit V hat, die größer ist als diejenige des Zielfahrzeugs V_Ziel mit einer Folgeabstandszeit T_s geringer als der Sollwert T_Soll.
Wenn man dieses Phasendiagramm an das Problem der Entwicklung der Folgeabstandszeit zwischen zwei Fahrzeugen anpasst, unterscheidet man drei Typen von Verkehrssituationen:

– ein erster Typ entsprechend dem Folgeabstand auf ein Zielfahrzeug mit der gleichen Geschwindigkeit wie dieses;
– ein zweiter Typ entsprechend einer Einschersituation und dann der Beobachtung eines schnelleren Zielfahrzeugs;
– ein dritter Typ entsprechend einer möglicherweise gefährlichen Annäherungssituation an ein langsameres Zielfahrzeug.

Wenn man beim ersten Folgeabstandstyp mit Iso-Geschwindigkeit weiß, dass die Folgeabstandszeit konstant bleibt, so lange die beiden betrachteten Fahrzeuge ihre Geschwindigkeiten nicht ändern, so ändert sich aber die Folgeabstandszeit bei den beiden anderen Typen von Situationen.
Im Fall der Einscherphase eines Zielfahrzeugs vor das mit der Vorrichtung ausgestattete Fahrzeug, gefolgt von einer Beobachtungsphase, erhöht sich die Folgeabstandszeit, da das Zielfahrzeug schneller fährt als das ausgestattete Fahrzeug. Im Fall der Annäherung an ein langsameres Zielfahrzeug nimmt dagegen die Folgeabstandszeit ab, um ggf. einen kritischen Wert zu erreichen, wenn man annimmt, dass die Geschwindigkeiten der beiden Fahrzeuge nicht verändert werden. Daher scheint es interessant, um die Leistung sicherheitsorientierter und bequemer für den Fahrer zu gestalten, ihm die wahrscheinliche kurzfristige Entwicklung dieser Folgeabstandszeit in Abhängigkeit von den verschiedenen Verkehrssituationen anzuzeigen, auf die er beim Folgen auf das Zielfahrzeug treffen wird.
Ziel der Erfindung ist es also, die Front/Heck-Kollisionsgefahrenstufe zwischen zwei aufeinander folgenden Fahrzeugen einzuschätzen, indem eine voraussichtliche Folgeabstandszeit, die für die reale Gefahrenstufe repräsentativer ist als die einfache aktuelle Folgeabstandszeit zwischen den beiden Fahrzeugen, gemäß verschiedener möglicher Entwicklungen der Verkehrssituationen geschätzt wird.
Hierzu ist ein erster Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Einschätzung der Front/Heck-Kollisionsgefahrenstufe zwischen zwei hintereinander fahrenden Fahrzeugen, wobei das erste als Zielfahrzeug für das zweite bezeichnet wird, das mit dem Verfahren ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mehrere Szenarien von Verkehrssituationen zwischen den beiden Fahrzeugen bestimmt und für jedes Szenario eine voraussichtliche Folgeabstandszeit ausgehend von den kinematischen Gleichungen, die die Verkehrssituation und ihre kurzfristige Entwicklung beschreiben, berechnet, während der die beiden Fahrzeuge nur ein einziges elementares Manöver ausführen, das eine seine Geschwindigkeit konstant hält und das andere mit konstanter Verlangsamung bremst, insbesondere in Abhängigkeit von der relativen Entfernung und der relativen Geschwindigkeit zwischen den beiden Fahrzeugen, von der Geschwindigkeit des ausgestatteten Fahrzeugs, und von ihren jeweiligen Beschleunigungen, wobei die Gefahrenstufe eine Funktion der voraussichtlichen Folgeabstandszeit ist.
Ein zweiter Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens zur Einschätzung der Gefahrenstufe durch Einschätzung der voraussichtlichen Folgeabstandszeit zwischen zwei hintereinander fahrenden Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:

– einen ersten Messmodul M_m, der selbst erste Mittel zur Messung der relativen Entfernung D_r und der relativen Geschwindigkeit V_r zwischen zwei Fahrzeugen, zweite Mittel m₂ zur Messung der Geschwindigkeit V_p des ausgestatteten Fahrzeugs, wie zum Beispiel ein an Bord befindlicher wegstreckensensor, der die Geschwindigkeit der Räder misst, und weitere Sensoren m₃ aufweist, die es ermöglichen, die Kollisionsgefahr durch Einschätzung der Haftung oder durch Kommunikation zwischen den Fahrzeugen, die anzeigt, dass der Fahrer des vorausfahrenden Fahrzeugs abrupt bremsen wird, zu präzisieren;
– einen zweiten Entscheidungsmodul M_d, der erste wie oben beschriebene Mittel zur Berechnung der voraussichtlichen Folgeabstandszeit und zweite Alarm- und/oder Kontroll-Strategiemittel aufweist, die sich insbesondere auf den Vergleich des Risikofaktors mit mindestens einem bestimmten Schwellwert stützen;
– einen dritten Aktionsmodul M_a, der einerseits die visuellen, akustischen oder haptischen IHM-Mensch-Maschine-Schnittstellen m₁, die dazu bestimmt sind, kontinuierlich die mit der Folgeabstandszeit verbundene Gefahrenstufe anzuzeigen und/oder im Fall einer Überschreitung bestimmter Schwellwerte einen Alarm auszulösen, und andererseits Stellantriebe m_A zusammenfasst, die dazu bestimmt sind, mehr oder weniger zwingend auf die Dynamik des Fahrzeugs einzuwirken, zum Beispiel durch ein leichtes Bremsen, wenn die Folgeabstandszeit Gefahr läuft, unter zwei Sekunden zu sinken.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die durch die Figuren dargestellt wird, die abgesehen von der bereits beschriebenen 1 zeigen:
die 2a und 2b: die Entwicklung der Folgeabstandszeit bei einem Einscheren mit Bremsvorgang des Zielfahrzeugs gemäß einem ersten Szenario;
die 3a und 3b: die Entwicklung der Folgeabstandszeiten bei einer Annäherung mit Bremsen des ausgestatteten Fahrzeugs gemäß einem zweiten Szenario;
4: die Pegelkurven der voraussichtlichen Folgeabstandszeit gemäß diesen beiden ersten Szenarien;
5: die Pegelkurven der voraussichtlichen Folgeabstandszeit gemäß zwei anderen Szenarien;
6: eine Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einer Verkehrssituation, die dem Einscheren eines Zielfahrzeugs vor dem mit einer Vorrichtung zur Einschätzung der Kollisionsgefahrenstufe ausgestatteten Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit V_c entspricht, die höher ist als seine eigene V_p, steigt die Folgeabstandszeit intuitiv bis zu einem unendlichen Wert an.
Um eine Kollisionsgefahr zwischen ihnen realistischer einzuschätzen, muss eher ein erstes Szenario in Betracht gezogen werden, gemäß dem das Geschwindigkeitsverhältnis sich umkehrt, d.h., dass das Zielfahrzeug, das schneller ist als das ausgestattete Fahrzeug, vor ihm einschert und in einem gegebenen Zeitpunkt t₀ mit einer konstanten Verlangsamung γ_c bremst, während das Folgefahrzeug seine Geschwindigkeit konstant hält, wie es 2a zeigt.
Intuitiv nimmt die Folgeabstandszeit T_s, die gleich dem Quotient aus der relativen Entfernung D_r und der Geschwindigkeit des ausgestatteten Fahrzeugs V_p ist, zu, solange die Geschwindigkeit V_c des Zielfahrzeugs größer als diejenige V_p des ausgestatteten Fahrzeugs bleibt, bis zu einem Maximum T_smax entsprechend dem Zeitpunkt t_e, in dem die Geschwindigkeiten V_c und V_p der beiden Fahrzeuge gleich sind, und nimmt dann ab, wenn das ausgestattete Fahrzeug kein Manöver durchführt, d.h. eine konstante Geschwindigkeit beibehält, während die Geschwindigkeit V_c des Zielfahrzeugs weiter abnimmt (2b).
Da die Geschwindigkeit des ausgestatteten Fahrzeugs konstant ist: Vp(t) = Vp (t0) und diejenige des Zielfahrzeugs ausgehend von t₀ langsamer wird, was sich folgendermaßen ausdrückt: Vc(t) = Vc(t0) + γc·twird daraus abgeleitet, dass die relative Geschwindigkeit V_r(t) zwischen den beiden Fahrzeugen folgendermaßen ausgedrückt wird: Vr(t) = Vc(t) – Vp(t) = Vr(t0) + γc·t
Da die relative Entfernung zwischen zwei Fahrzeugen durch Integration der relativen Geschwindigkeit erhalten wird:
ist die Folgeabstandszeit also gleich:
und nimmt bis zu einem Maximum zu, das erhalten wird, wenn ihr Differentialquotient sich annulliert.
Die maximale Folgeabstandszeit wird also gemäß der folgenden Gleichung (e₁) ausgedrückt:
In einer solchen Verkehrssituation verfügt man über einen positiven Spielraum, da γ_c negativ ist und eine Verlangsamung darstellt, also der Wert von T_smax höher ist als die Folgeabstandszeit T_s(t₀), im Zeitpunkt t₀, wenn das Zielfahrzeug beginnt, zu verlangsamen. Dieses Verfahren der Einschätzung der Kollisionsgefahr, die eine Funktion der voraussichtlichen Folgeabstandszeit ist, ermöglicht eine deutliche Verringerung der Fehlalarmrate, die oft in dieser Art Situation von den Systemen erzeugt werden, die nur auf der aktuellen Folgeabstandszeit beruhen, was den Fahrkomfort verbessert.
In einer Verkehrssituation, die der Annäherung eines Zielfahrzeugs durch das ausgestattete Fahrzeug entspricht, das schneller ist als es selbst, nimmt die Folgeabstandszeit zwischen diesen beiden Fahrzeugen intuitiv bis auf einen Wert Null ab, was einer Kollision entspricht, wenn der Fahrer des Folgefahrzeugs nicht reagiert.
Um eine realistischere Kollisionsgefahr einzuschätzen, muss ein zweites Szenario in Betracht gezogen werden, gemäß dem das ausgestattete Fahrzeug sich einem langsameren Zielfahrzeug nähert, also seine Geschwindigkeit V_p höher ist als diejenige V_c des Zielfahrzeugs, V_p > V_c, und dann in einem Zeitpunkt t₀ mit einer konstanten Verlangsamung γ_p bremst, während das Zielfahrzeug eine konstante Geschwindigkeit beibehält, wie es 3a zeigt. Tatsächlich ist es nämlich wahrscheinlicher, dass der Fahrer absichtlich verlangsamt, wenn er sich dem Zielfahrzeug nähert, um zu vermeiden, von hinten auf es aufzufahren.
Intuitiv nimmt die Folgeabstandszeit T_s bis auf einen minimalen Wert T_smin im Zeitpunkt t_p ab und nimmt dann zu, während die Geschwindigkeit V_p weiter abnimmt, während das Zielfahrzeug gar kein Manöver durchführt (3b) und eine konstante Geschwindigkeit V_c beibehält.
Da die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs konstant ist: und diejenige des ausgestatteten Fahrzeugs, das ausgehend von t₀ verlangsamt, beträgt: Vp(t) = Vp(t0) + γp·twird daraus abgeleitet, dass die relative Geschwindigkeit V_r(t) zwischen den beiden Fahrzeugen folgendermaßen ausgedrückt wird: Vr(t) = Vc(t) – Vp(t) = Vr(t0) – γp·t
Da die relative Entfernung zwischen den beiden Fahrzeugen durch Integration der relativen Geschwindigkeit:
erhalten wird, ist die Folgeabstandszeit also gleich:
und nimmt bis auf einen minimalen Wert ab, der erhalten wird, wenn ihr Differentialquotient sich annulliert. Also gilt:
Da t_p > t₀, wird daraus abgeleitet, dass die folgende Gleichung (E₁)
existiert, wenn und nur wenn:
Wenn diese durch die Gleichung (E₁) ausgedrückte Bedingung wahr ist, entspricht der Ausdruck (E₀) der minimalen Folgeabstandszeit T_smin(t_p) im Zeitpunkt t_p, in der t_p durch die Gleichung (E₁) ersetzt wird, der folgenden Gleichung zweiten Grads (E₃): γ2 p·T2 s(tp) – 2[Vp(t0) + Vr(t0)]·γp·Ts(tp) + 2Dr(t0)·γp + V2 r(t0) = 0 (E3)die als Lösung die Gleichung (E₄) zulässt:
unter der Bedingung, dass
Bei dieser Art Szenario ist das Verhalten der Kurven T_smin(t_p), voraussichtliche Folgeabstandszeit genannt, im Skalenabschnitt II der 4 dargestellt. Diese Voraussicht der Folgeabstandszeit zwischen den beiden Fahrzeugen ermöglicht eine frühere Reaktion des Fahrers, sogar des Fahrzeugs selbst, wenn es mit einem automatischen Bremsen-Steuersystem versehen ist, was die Sicherheit des Fahrzeugs erhöht.
In dieser 4 ist durch vier Pegelkurven die der voraussichtlichen Folgeabstandszeit entsprechende Fläche in Abhängigkeit von der relativen Geschwindigkeit V_r zwischen dem Folgefahrzeug und dem Zielfahrzeug einerseits und der tatsächlich im Zeitpunkt t gemessenen Folgeabstandszeit T_s dargestellt.
Der Skalenabschnitt I entspricht dem Fall des Einscherens, gefolgt von der Beobachtung eines schnelleren Zielfahrzeugs vor dem ausgestatteten Fahrzeug, mit einer maximalen Folgeabstandszeit, die der Gleichung (e₁) entspricht:
Die Kurven C₀, C₁, C₂ und C₃ entsprechen je einer voraussichtlichen Folgeabstandszeit entsprechend 0, 1, 2 bzw. 3 Sekunden, mit konstanter Geschwindigkeit V_p des Fahrzeugs und konstanter Verlangsamung γ_c des Zielfahrzeugs. Die Krümmung dieser Kurven ist eine Funktion der Verlangsamung γ_c und der Geschwindigkeit V_p des Fahrzeugs.
Der Skalenabschnitt II entspricht dem Fall der Annäherung, ggf. gefolgt von einer Gefahr, eines ausgestatteten Fahrzeugs an ein langsameres Zielfahrzeug, mit einer wahren Bedingung der relativen Geschwindigkeit, deren minimale Folgeabstandszeit der Gleichung (E₄) entspricht:
unter der Bedingung, dass:
wobei die dieser Bedingung entsprechende Gerade mit d_c bezeichnet ist und den Skalenabschnitt II vom Skalenabschnitt III trennt.
Wenn dagegen die relative Geschwindigkeit der beiden Fahrzeuge eine zur vorhergehenden umgekehrte Bedingung erfüllt, nämlich:
entsprechen die Fälle der Annäherung/Gefährdung eines langsameren Zielfahrzeugs durch ein ausgestattetes Fahrzeug dem Skalenabschnitt III der 4, mit einer minimalen Folgeabstandszeit, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:
Diese Fläche kann genutzt werden, um dem Fahrer in Anbetracht der aktuellen Fahrsituation die Gefahrenstufe anzuzeigen. Einerseits in Abhängigkeit von den Messungen der relativen Entfernung Dr, der relativen Geschwindigkeit V_r und der Geschwindigkeit V_p des Folgefahrzeugs, die die augenblickliche kinematische Situation des Fahrzeugs beschreiben, und andererseits in Abhängigkeit von den bestimmten Parametern γ_c und γ_p der Verlangsamung des Folgefahrzeugs und seines Zielfahrzeugs, schätzt das erfindungsgemäße Verfahren den Risikofaktor Fr ein, der mit der möglichen Entwicklung der Folgeabstandszeit gemäß verschiedenen vorstellbaren Verkehrssituationen verbunden ist.
In der Verkehrssituation entsprechend dem Einscheren eines Zielfahrzeugs vor dem mit einer Vorrichtung zur Einschätzung der Kollisionsgefahrenstufe ausgestatteten Fahrzeug mit einer relativen Geschwindigkeit V_r sieht ein drittes Szenario vor, dass das Geschwindigkeitsverhältnis sich umkehrt, d.h. dass das Zielfahrzeug vor dem Fahrzeug einschert, das seine Geschwindigkeit konstant hält, und dann in einem gegebenen Moment t₀ mit einer konstanten Verlangsamung γ_c bremst, und das Verfahren berechnet die voraussichtliche Folgeabstandszeit eine Sekunde nach dem Beginn des Bremsvorgangs des Zielfahrzeugs, wobei diese Sekunde der Reaktionszeit des Fahrers entspricht.
Da die Geschwindigkeit des ausgestatteten Fahrzeugs konstant ist: Vp(t) = Vp(t0)und diejenige des Zielfahrzeugs sich ausgehend von t₀ verlangsamt: Vc(t) = Vc(t0) + γc·twird daraus abgeleitet, dass die relative Geschwindigkeit V_r(t) zwischen den zwei Fahrzeugen folgendermaßen ausgedrückt wird: Vr(t) = Vc(t) – Vp(t) = Vr(t0) + γc·t
Die Integration der relativen Geschwindigkeit ergibt die relative Entfernung zwischen zwei Fahrzeugen, die erhalten wird durch:
Der Wert dieser Entfernung D_r(1) nach einer Sekunde entspricht also:
und die Folgeabstandszeit T_s(1) nach einer Sekunde entspricht:
In einer Verkehrssituation entsprechend der Verfolgung eines Zielfahrzeugs durch das mit einer Vorrichtung zur Einschätzung der Kollisionsgefahrenstufe ausgestattete Fahrzeug mit der gleichen Geschwindigkeit V_c = V_p, und mit einer Entfernung D₀, sieht ein viertes Szenario vor, dass das Zielfahrzeug in einem Zeitpunkt t_t mit einer konstanten Verlangsamung γ_c bremst, während das Folgefahrzeug eine konstante Geschwindigkeit beibehält. Das erfindungsgemäße Verfahren berechnet die Folgeabstandszeit nach einer Dauer von einer Sekunde nach dem Beginn des Bremsens.
Da die Geschwindigkeit des ausgestatteten Fahrzeugs konstant ist: Vp(t) = Vp(t0)und diejenige des Zielfahrzeugs sich ausgehend von t₀ verlangsamt: Vc(t) = Vc(t0) + γc·twird daraus abgeleitet, dass die relative Geschwindigkeit V_r(t) zwischen den beiden Fahrzeugen folgendermaßen ausgedrückt wird: Vr(t) = Vc(t) – Vp(t) = γc·t
Die Integration der relativen Geschwindigkeit ergibt die relative Entfernung zwischen zwei Fahrzeugen, die erhalten wird durch:
Daraus wird der Wert der Entfernung D_r(1) nach einer Sekunde abgeleitet:
und derjenige der Folgeabstandszeit T'_s(1) nach einer Sekunde abgeleitet:
Man stellt fest, dass:
Die Tatsache, dass im dritten Szenario das Zielfahrzeug vor dem ausgestatteten Fahrzeug mit einer relativen Geschwindigkeit V_r einschert, setzt einen Spielraum voraus, der bezüglich der Folgeabstandszeit positiv ist, wenn die Geschwindigkeit V_r positiv ist, und im gegenteiligen Fall negativ. Die Kurven c₀, c₁, c₂ und c₃ der 5 entsprechen je einer voraussichtlichen Folgeabstandszeit von 0, 1, 2 bzw. 3 Sekunden, bei einer konstanten Geschwindigkeit V_p des ausgestatteten Fahrzeugs. Die Steigung dieser Kurven ist eine Funktion der Geschwindigkeit V_p des ausgestatteten Fahrzeugs. Wie oben bezüglich der Kurven der 4 kann die Oberflächengleichung verwendet werden, um dem Fahrer die Kollisionsgefahrenstufe in der augenblicklichen Fahrsituation anzeigen.
Wie 6 zeigt, weist die an Bord befindliche Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens zur Einschätzung der Gefahrenstufe durch Einschätzung des Sicherheitsabstands zwischen zwei aufeinander folgenden Fahrzeugen einen ersten Messmodul M_m auf, der selbst zunächst Mittel m₁ zur Messung der relativen Entfernung D_r und der relativen Geschwindigkeit V_r zwischen zwei Fahrzeugen aufweist. Diese Messmittel sind zum Beispiel ein telemetrischer Sensor vom Typ Radar, Lidar, Lasermesser oder andere, der an der Vorderseite des Fahrzeugs angebracht ist.
Dieser erste Modul weist ebenfalls zweite Mittel m₂ zur Messung der Geschwindigkeit V_p des ausgestatteten Fahrzeugs auf, wie zum Beispiel einen an Bord befindlichen Wegstreckensensor, der die Geschwindigkeit der Räder misst.
Er kann schließlich weitere Sensoren m₃ aufweisen, die es ermöglichen, die Kollisionsgefahr durch Einschätzung der Haftung oder durch Kommunikation zwischen Fahrzeugen zu präzisieren, die anzeigt, dass der Fahrer des vorausfahrenden Fahrzeugs Anstalten trifft, abrupt zu bremsen.
Die Vorrichtung weist einen zweiten Entscheidungsmodul M_d auf, der in den elektronischen Rechner der Entfernungsregelung ACC integriert sein kann, wenn das Fahrzeug damit ausgestattet ist, der erste wie oben beschriebene Mittel m_c zur Berechnung der voraussichtlichen Folgeabstandszeit und zweite Mittel m_a mit Warn- und/oder Kontrollstrategien aufweist, die sich insbesondere auf den Vergleich des Risikofaktors mit mindestens einer bestimmten Schwelle stützen, zum Beispiel die zwei Sekunden der französischen Vorschrift in dem Fall, in dem der Risikofaktor gleich der voraussichtlichen Folgeabstandszeit ist.
Schließlich weist die Vorrichtung einen dritten Reaktionsmodul M_a auf, der einerseits die visuellen, akustischen oder haptischen Mensch-Maschine-Schnittstellen m_i, die dazu bestimmt sind, dem Fahrer kontinuierlich die mit der Folgeabstandszeit verbundene Gefahrenstufe anzuzeigen und/oder ihn beim Überschreiten gewisser Schwellen zu warnen, und andererseits Stellantriebe m_A zusammenfasst, die dazu bestimmt sind, auf die Dynamik des Fahrzeugs mehr oder weniger koerzitiv einzuwirken, zum Beispiel durch ein leichtes Bremsen, wenn die Folgeabstandszeit Gefahr läuft, unter zwei Sekunden zu liegen.
Die Erfindung ermöglicht so die Einschätzung der Front/Heck-Kollisionsgefahrenstufe durch pessimistische Voraussicht der Entwicklung der Verkehrssituation zwischen den beiden aufeinander folgenden Fahrzeugen. Die Berechnung der Kollisionsgefahrenstufe, die eine Funktion der voraussichtlichen Folgeabstandszeit ist, zum Beispiel das Gegenteil der voraussichtlichen Folgeabstandszeit in einem bestimmten Fall, wird in Echtzeit durchgeführt, was es dem Fahrer ermöglicht, vorsichtiger und bequemer zu fahren.

Claims

Verfahren zur Einschätzung der Front/Heck-Kollisionsgefahrenstufe zwischen zwei hintereinander fahrenden Fahrzeugen, wobei das erste als Zielfahrzeug für das zweite bezeichnet wird, das mit dem Verfahren ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mehrere Szenarien von Verkehrssituationen zwischen den beiden Fahrzeugen bestimmt und für jedes Szenario eine voraussichtliche Folgeabstandszeit berechnet, die gleich dem Quotient der relativen Entfernung (D_r) durch die Geschwindigkeit des ausgestatteten Fahrzeugs (V_p) ist, ausgehend von den kinematischen Gleichungen, die die Verkehrssituation und ihre kurzfristige Entwicklung beschreiben, während der die beiden Fahrzeuge nur ein einziges elementares Manöver ausführen, das eine seine Geschwindigkeit konstant hält und das andere mit konstanter Verlangsamung bremst, insbesondere in Abhängigkeit von der relativen Entfernung und der relativen Geschwindigkeit zwischen den beiden Fahrzeugen, von der Geschwindigkeit des ausgestatteten Fahrzeugs, und von ihren jeweiligen Beschleunigungen, wobei die Gefahrenstufe eine Funktion der voraussichtlichen Folgeabstandszeit ist.
Einschätzungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Verkehrssituation, die dem Einordnen eines Zielfahrzeugs vor dem mit einer Vorrichtung zur Einschätzung der Kollisionsgefahrenstufe ausgestatteten Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit (V_c), die höher ist als seine eigene (V_p), entspricht, ein erstes Szenario in Betracht zieht, gemäß dem das Verhältnis der Geschwindigkeiten sich umkehrt, d.h., dass das Zielfahrzeug, das schneller ist als das ausgestattete Fahrzeug, sich vor diesem einordnet und dann in einem gegebenen Zeitpunkt (t₀) mit einer konstanten Verlangsamung gleich (γ_c) bremst, während das Folgefahrzeug seine Geschwindigkeit konstant hält, so dass die Folgeabstandszeit (T_s) zunimmt, so lange die Geschwindigkeit (V_c) des Zielfahrzeugs höher bleibt als diejenige (V_p) des ausgestatteten Fahrzeugs, bis zu einem Maximum (T_smax), das dem Zeitpunkt (t_e) entspricht, in dem die Geschwindigkeiten (V_c und V_p) der beiden Fahrzeuge gleich sind, und dann abnimmt, wenn das ausgestattete Fahrzeug eine konstante Geschwindigkeit beibehält, während die Geschwindigkeit (V_c) des Zielfahrzeugs weiter abnimmt, und dass es die Folgeabstandszeit berechnet, die gleich
ist, und bis zu einem Maximum zunimmt, das erhalten wird, wenn sein Differentialquotient sich annulliert:
wobei der Wert von (T_smax) höher ist als die Folgeabstandszeit [T_s (t₀)], auf (t₀), wenn das Zielfahrzeug beginnt, sich zu verlangsamen.
Einschätzungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Verkehrssituation, die der Annäherung an ein Zielfahrzeug durch das ausgestattete Fahrzeug entspricht, das schneller ist als das Zielfahrzeug, ein zweites Szenario in Betracht zieht, gemäß dem das ausgestattete Fahrzeug sich dem langsameren Zielfahrzeug nähert und dann in einem Zeitpunkt (t₀) mit einer konstanten Verlangsamung gleich (γ_p) bremst, während das Zielfahrzeug eine konstante Geschwindigkeit beibehält, und dass es die Folgeabstandszeit (T_s) berechnet, die gleich
ist, und die bis auf einen minimalen Wert [T_smin (d_p)] abnimmt
der dem Zeitpunkt (t_p) entspricht, in dem die Geschwindigkeiten (V_c und V_p) der beiden Fahrzeuge gleich sind, und dann zunimmt, während die Geschwindigkeit (V_p) weiter abnimmt, während das Zielfahrzeug eine konstante Geschwindigkeit (V_c) beibehält.
Einschätzungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in der Verkehrssituation, die dem Einordnen eines Zielfahrzeugs vor dem mit einer Vorrichtung zur Einschätzung der Kollisionsgefahrenstufe ausgestatteten Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit (V_c), die größer ist als seine eigene (V_p), entspricht, ein drittes Szenario in Betracht zieht, bei dem das Verhältnis der Geschwindigkeiten sich umkehrt, d.h., dass das Zielfahrzeug sich vor dem Fahrzeug einordnet, das seine Geschwindigkeit konstant hält, und dann in einem gegebenen Zeitpunkt (t₀) mit einer konstanten Verlangsamung gleich (γ_c) bremst, und dass es die voraussichtliche Folgeabstandszeit [T_s(1)] eine Sekunde nach dem Beginn des Bremsvorgangs des Zielfahrzeugs berechnet:
Einschätzungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Verkehrssituation, die dem Fahren des mit einer Vorrichtung zur Einschätzung der Kollisionsgefahrenstufe ausgestatteten Fahrzeugs hinter einem Zielfahrzeug mit gleicher Geschwindigkeit und mit einer Entfernung (D₀) entspricht, ein viertes Szenario in Betracht zieht, gemäß dem das Zielfahrzeug in einem Zeitpunkt (t₁) mit einer konstanten Verlangsamung gleich (γ_c) bremst, während das nachfolgende Fahrzeug eine konstante Geschwindigkeit beibehält, und dass es die Folgeabstandszeit [T'_s(1)] nach einer Dauer von einer Sekunde nach dem Beginn des Bremsvorgangs berechnet:
Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens zur Einschätzung der Gefahrenstufe durch Einschätzung der voraussichtlichen Folgeabstandszeit zwischen zwei hintereinander fahrenden Fahrzeugen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: – einen ersten Messmodul (M_m), der selbst erste Mittel (m₁) zur Messung der relativen Entfernung und der relativen Geschwindigkeit (D_r und V_r) zwischen zwei Fahrzeugen, zweite Mittel (m₂) zur Messung der Geschwindigkeit (V_p) des ausgestatteten Fahrzeugs, wie zum Beispiel ein an Bord befindlicher Wegstreckensensor, der die Geschwindigkeit der Räder misst, und weitere Sensoren (m₃) aufweist, die es ermöglichen, die Kollisionsgefahr durch Einschätzung der Haftung oder durch Kommunikation zwischen den Fahrzeugen, die anzeigt, dass der Fahrer des vorausfahrenden Fahrzeugs abrupt bremsen wird, zu präzisieren; – einen zweiten Entscheidungsmodul (M_d), der erste wie oben beschriebene Mittel zur Berechnung der voraussichtlichen Folgeabstandszeit und zweite Alarm- und/oder Kontroll-Strategiemittel des Risikofaktors durch Vergleich mit mindestens einem bestimmten Schwellwert aufweist; – einen dritten Aktionsmodul (M_a), der einerseits die visuellen, akustischen oder haptischen Mensch-Maschine-Schnittstellen IHM (m₁), die dazu bestimmt sind, kontinuierlich die mit der Folgeabstandszeit verbundene Gefahrenstufe anzuzeigen und/oder im Fall einer Überschreitung bestimmter Schwellwerte einen Alarm auszulösen, und andererseits Stellantriebe (m_A) zusammenfasst, die dazu bestimmt sind, mehr oder weniger zwingend auf die Dynamik des Fahrzeugs einzuwirken, zum Beispiel durch ein leichtes Bremsen, wenn die Folgeabstandszeit Gefahr läuft, unter zwei Sekunden zu sinken.
Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (m₁) zur Messung der relativen Entfernung und der relativen Geschwindigkeit (D_r und V_r) zwischen zwei Fahrzeugen zum Beispiel eine Telemetersonde, vom Typ Radar, Lidar, Lasermesser oder andere sind, die vorne am Fahrzeug angebracht sind.
Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Alarm- und/oder Kontroll-Strategiemittel des Risikofaktors die voraussichtliche Folgeabstandszeit mit einem Schwellwert von zwei Sekunden vergleichen.