DE60318153T2

DE60318153T2 - System zur Kollisionserkennung und Verfahren zur Schätzung des fehlenden Abstandes mittels Kurvenannäherung

Info

Publication number: DE60318153T2
Application number: DE60318153T
Authority: DE
Inventors: Jan K. Newbury Park Schiffmann; Sandeep D. Dayton Punater
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2023-05-07
Also published as: EP1367410B1; EP1367410A3; EP1367410A2; US6615138B1; DE60318153D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Objekt-Kollisionserkennungssystem und im Spezielleren ein Fahrzeug-Kollisionserkennungssystem und ein Verfahren zum Schätzen des Punktes größter Annäherung (Verfehlweite) eines Objekts.
In der US 5 566 074 ist ein horizontales Verfehlweiten-Filtersystem zur Verwendung in einem Flugzeug offenbart, um Auflösungswarnmeldungen von einem Luftverkehrs-Warn- und Kollisionsvermeidungssystem zu sperren.
Hintergrund der Erfindung
Kraftfahrzeuge werden zunehmend mit Kollisionsvermeidungs- und -warnsystemen zur Voraussage einer potentiellen Kollision mit einem äußeren Objekt, wie beispielsweise einem Fahrzeug oder einem Fußgänger, ausgestattet. Bei der Erkennung einer potentiellen Kollision leiten solche Systeme typischerweise eine Aktion ein, um die Kollision zu vermeiden und/oder eine Warnung an den Fahrzeugbediener auszugeben. Es sind adaptive Fahrtreglersysteme vorgeschlagen worden, um ein voranfahrendes Fahrzeug zu überwachen und die Geschwindigkeit des nachkommenden Fahrzeugs automatisch zu regeln. Die Fähigkeit, eine sich abzeichnende Kollision präzise vorauszusagen, ermöglicht es einem Fahrzeugbediener auch, sicherheitsrelevante Vorrichtungen in dem Fahrzeug zu steuern und auszulösen. Beispielsweise könnte bei Voraussage einer zu erwartenden Kollision oder Beinahe-Kollision mit einem Objekt der Sicherheitsgurt-Vorstraffer des Fahrzeugs rechtzeitig aktiviert werden, um den Sicherheitsgurt vorzuspannen und dadurch die Kraftaufwendung der Sicherheitseinrichtung zu verstärken. Der Controller könnte auch ein Warn signal zur Benachrichtigung des Fahrzeuglenkers über eine vorausgesagte Kollision mit einem Objekt ausgeben.
In herkömmlichen Fahrzeug-Zielverfolgungssystemen ist das Host-Fahrzeug im Allgemeinen mit einer Sensoranordnung ausgestattet, welche für jedes verfolgte Ziel innerhalb eines Sichtfelds Messungen der Entfernung, der Radialgeschwindigkeit und des Seitenwinkels (d. h. der Richtung zu dem Ziel) vornimmt. Die in zahlreichen, herkömmlichen Kollisionserkennungssystemen verwendete Sensoranordnung ist im Allgemeinen komplex und kostspielig und umfasst eine Mehrzahl von Radarstrahlen oder Laserstrahlen, welche ein Sichtfeld abdecken. Um eine zu erwartende Fahrzeugkollision mit einem Objekt zu erkennen, erfasst ein herkömmliches Kollisionserkennungssystem im Allgemeinen das Vorhandensein eines Objekts, verfolgt die Bewegung des erfassten Objekts und misst den Seitenwinkel des Objekts, die Entfernung des Objekts und die Radialgeschwindigkeit des Objekts, und zwar jeweils relativ zu dem Host-Fahrzeug.
Die oben erwähnten, bereits zuvor bekannten Kollisionserkennungssysteme machen im Allgemeinen relativ komplexe und kostenaufwändige Sensoranordnungen erforderlich, welche mehrere Sensoren verwenden, die zusätzlich zu dem Erhalten der Entfernungs- und der Radialgeschwindigkeitsmessung auch den Seitenwinkel des Objekts relativ zu dem Host-Fahrzeug messen müssen. Es ist im Allgemeinen wünschenswert, die Komplexität und die Kosten von in Kraftfahrzeugen verwendeten Systemen und Komponenten zu verringern. Es ist daher wünschenswert, ein Fahrzeug-Kollisionserkennungssystem mit reduzierter Komplexität und geringerem Kostenaufwand bereitzustellen, welches in der Lage ist, die Verfehlweite für ein Objekt zu schätzen und eine potentielle Kollision mit einem herannahenden Objekt vorauszusagen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung wird ein Kollisionserkennungssystem und ein Verfahren zur Schätzung einer Verfehlweite eines Objekts nach den Ansprüchen 1 und 8 geschaffen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Kollisionserkennungssystem einen Sensor zum Erfassen eines Objekts innerhalb eines Sichtfelds. Der Sensor misst die Entfernung und die Radialgeschwindigkeit des erfassten Objekts. Das Kollisionserkennungssystem umfasst weiterhin einen Controller zum Berechnen des Produkts aus Entfernung und Radialgeschwindigkeit und zum Schätzen einer Verfehlweite des Objekts als eine Funktion der Entfernung und des Produkts aus Entfernung und Radialgeschwindigkeit. Gemäß der gezeigten Ausführungsform berechnet der Controller für eine jede aus einer Mehrzahl von Messungen ein mathematisches Quadrat der Entfernung, berechnet ein mathematisches Quadrat des Produkts aus Entfernung und Radialgeschwindigkeit, und schätzt die Verfehlweite des Objekts als eine Funktion der berechneten, quadrierten Entfernung und des quadrierten Produkts aus Entfernung und Radialgeschwindigkeit.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Schätzung einer Verfehlweite eines Objekts bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Erfassen des Vorhandenseins eines Objekts; Verfolgen des erfassten Objekts; Messen der Entfernung zu dem Objekt für eine jede aus einer Mehrzahl von Messungen; und Bestimmen der Radialgeschwindigkeit des Objekts für eine jede aus der Mehrzahl von Messungen. Das Verfahren umfasst außerdem die folgenden Schritte: Berechnen des Produkts aus Entfernung und Radialgeschwindigkeit und Schätzen einer Verfehlweite des Objekts als eine Funktion der Entfernung und des Produkts aus Entfernung und Radialgeschwindigkeit. Gemäß der gezeigten Ausführungsform berechnet das Verfahren für eine jede aus einer Mehrzahl von Messungen ein mathematisches Quadrat der Entfer nung und berechnet ein mathematisches Quadrat des Produkts aus Entfernung und Radialgeschwindigkeit und schätzt die Verfehlweite des Objekts als eine Funktion der berechneten, quadrierten Entfernung und des berechneten, quadrierten Produkts aus Entfernung und Radialgeschwindigkeit.
Demgemäß schätzt das erfindungsgemäße Kollisionserkennungssystem und Verfehlweitenschätzungsverfahren der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise eine Verfehlweite eines Objekts, ohne dazu eine komplexe und kostenaufwändige Sensoranordnung, wie beispielsweise solche, die eine Seitenwinkelmessung des Objekts bestimmen, zu benötigen.
Diese und andere Merkmale, Vorteile und Zielsetzungen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung, die Patentansprüche und die beigefügten Zeichnungen für den Fachmann besser verständlich und ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nun in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine Draufsicht ist, welche die Geometrie eines Kollisionserkennungssystems veranschaulicht, das erfindungsgemäß an einem Fahrzeug zum Einsatz kommt;
2 ein Blockdiagramm ist, welches das Kollisionserkennungssystem veranschaulicht;
3 ein Blockdiagramm ist, das die Verfehlweitenschätzvorrichtung des Kollisionserkennungssystems veranschaulicht;
4 ein Flussdiagramm ist, welches eine erfindungsgemäße Routine für das Schätzen und Verwenden der Verfehlweite bei der Kollisionserkennung veranschaulicht; und
5 ein Graph ist, welcher die Schätzung der Verfehlweite unter Verwendung einer Kurve in einer Ebene veranschaulicht, die durch die quadrierte Entfernung und das quadrierte Produkt aus Entfernung und Radialgeschwindigkeit definiert ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In 1, auf welche nun Bezug genommen wird, ist allgemein ein Kraftfahrzeug 10 veranschaulicht, das ein Kollisionserkennungssystem mit einem Radarsensor 12 umfasst, der darauf montiert ist, um ein gewünschtes Sichtfeld 14 vor dem Fahrzeug 10 abzudecken. Das Fahrzeug-Kollisionserkennungssystem erfasst und verfolgt ein oder mehrere Objekte, wie beispielsweise ein sich bewegendes Ziel 16, und nimmt für jedes erfasste Objekt die Schätzung einer Verfehlweite M vor. Die Verfehlweite M ist der geringste, zu erwartende Abstand zwischen dem Ziel 16 und dem Fahrzeug 10. Unter Verwendung der geschätzten Verfehlweite M ist das Kollisionserkennungssystem in der Lage, eine zu erwartende Kollision zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Ziel 16 zu erkennen, um in Reaktion darauf das Ergreifen entsprechender Maßnahmen zu ermöglichen.
Der Sensor 12 kann einen einzelnen Sensor oder eine Mehrzahl von Sensoren umfassen, die entsprechend angeordnet sind, um das Sichtfeld 14 abzudecken und dadurch das Vorhandensein eines oder mehrerer Objekte zu erfassen. Der Sensor 12 verfolgt auch die relative Bewegung eines jeden erfassten Objekts innerhalb des Sichtfelds 14. Der Sensor 12 misst weiterhin die Entfernung (den Radialabstand) R zu dem Zielobjekt 16 und misst weiterhin die Radialgeschwindigkeit (zeitbezogene Änderungsrate des Radialabstands) R . des Zielobjekts 16. Die Entfernung R ist der gemessene Radialabstand zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Objekt 16, welcher von dem Sensor 12 ausgegeben wird und ein Sensorrauschen umfassen kann. Die Radialgeschwindigkeit R . ist die gemessene Änderungsrate der Entfernung R des Objekts 16 als eine zeitbezogene Funktion relativ zu dem Fahrzeug 10, welche von dem Sensor 12 ausgegeben werden kann und auch ein Rauschen umfassen kann. Bei dem Sensor 12 kann es sich um einen Dopplerradar-Sensor handeln, welcher die Radialgeschwindigkeit R . basierend auf dem Radar-Dopplereffekt bestimmt. Alternativ dazu kann die Radialgeschwindigkeit R . durch Berechnen der zeitbezogenen Änderungsrate (d. h. der Ableitung) der erfassten Entfernung R bestimmt werden. Der Sensor 12 kann einen im Handel erhältlichen, gebrauchsfertigen, starren Breitstrahl-Mikrowellen-Dopplerradar-Sensor umfassen. Es ist jedoch festzustellen, dass andere Objekterkennungssensoren, einschließlich anderer Radarsensor-Typen, Videobildkameras, und Lasersensoren verwendet werden können, um das Vorhandensein eines Objekts zu erkennen, die relative Bewegung des erkannten Objekts zu verfolgen, und die Messungen der Entfernung und Radialgeschwindigkeit R bzw. R . zu bestimmen, welche verarbeitet werden, um die Verfehlweite M zu schätzen.
Das erfindungsgemäße System und Verfahren zur Kollisionserkennung bestimmt in vorteilhafter Weise die Verfehlweite M als eine Funktion der Entfernungs- und der Radialgeschwindigkeitsmessungen R und R ., und zwar ohne dass es dazu erforderlich ist, eine Seitenwinkelmessung des Objekts durchzuführen. Somit ist das erfindungsgemäße Kollisionserkennungssystem in der Lage, mit einer verringerten Komplexität auszukommen und eine weniger kostenintensive Sensoranordnung zu verwenden.
In 2, auf welche nun Bezug genommen wird, ist das Kollisionserkennungssystem 18 mit einem Radarsensor 12 und einem Controller 20 gezeigt. Der Controller 20 umfasst vorzugsweise einen mikroprozessorgestützten Controller mit einem Mikroprozessor 20 und einem Speicher 24. Der Speicher 24 kann einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM) und einen elektrisch löschbaren programmierbaren Lesespeicher (EEPROM) umfassen. Bei dem Controller 20 kann es sich um einen im Handel erhältlichen, gebrauchsfertigen Controller handeln, der ausschließlich der Verarbeitung im Vorfeld eines Zusammenstoßes zugeordnet ist oder dessen Verarbeitungskapazität von anderen Fahrzeugfunktionen gemeinsam genutzt werden kann.
Der Controller 20 empfängt die Entfernungsmessung R und die Radialgeschwindigkeitsmessung R . von dem Radarsensor 12 und verarbeitet die empfangenen Entfernungs- und Radialgeschwindigkeitsmessungen R und R . mit einer Verfehlweitenschätzungs- und Kollisionserkennungsroutine, um die Verfehlweite M des Zielobjekts 16 relativ zu dem Host-Fahrzeug 10 zu bestimmen. Die Kollisionserkennungsroutine kann weiterhin die geschätzte Verfehlweite M verarbeiten, um zu bestimmten, ob es zu einer potentiellen Kollision des Objekts 16 mit dem Fahrzeug 10 kommen kann. Der Controller 20 generiert für den Fall, dass eine zu erwartende Fahrzeugkollision ermittelt worden ist, ein Ausgangssignal 26. Das Ausgangssignal 26 kann einer oder mehreren Vorrichtungen in dem Fahrzeug, wie etwa einem Sicherheitsgurt-Vorstraffer 28, als Eingangssignal bereitgestellt werden, um die Vorrichtung(en) in Vorwegnahme einer zu erwartenden, sich abzeichnenden Kollision zu aktivieren. Gemäß dem gezeigten Beispiel kann der Sicherheitsgurt-Vorstraffer 28 entsprechend gesteuert werden, um den Sicherheitsgurt unmittelbar vor der zu erwartenden Fahrzeugkollision vorzustraffen und dadurch ein Spiel in der Rückhalte vorrichtung zu vermeiden. Das Ausgangssignal 26 kann an eine oder mehrere Warnvorrichtungen 30 ausgegeben werden, um den Fahrzeugbediener und die Insassen vor einer zu erwartenden Fahrzeugkollision zu warnen. Es ist weiterhin festzustellen, dass andere Vorrichtungen, wie etwa Fahrzeug-Airbags, hochschnellende Überrollbügel und andere sicherheitsbezogene Vorrichtungen eingesetzt werden können.
In 3, auf welche nun Bezug genommen wird, ist allgemein eine Verfehlweitenschätzvorrichtung 32 gezeigt, welche die Entfernungsmessung R und die Radialgeschwindigkeitsmessung R . empfängt, welche beide von dem Sensor 12 erzeugt werden. Die Entfernungs- und Radialgeschwindigkeitsmessungen R und R . werden von der Schätzvorrichtung 32 verarbeitet, welche, wie in 4 gezeigt und weiter unten beschrieben, eine programmierte Routine umfasst, um die Verfehlweite M zu schätzen. Außerdem kann die Verfehlweitenschätzvorrichtung 32 auch die Geschwindigkeit S des Ziels (Objekts) schätzen.
Die erfindungsgemäße Verfehlweitenschätzung geht davon aus, dass das Zielobjekt sich geradlinig und mit konstanter Geschwindigkeit relativ zu dem Host-Fahrzeug bewegt. Der Steuerkurs des Zielobjekts (d. h. die Richtung der Geschwindigkeit S) wird als konstant angenommen, wenn jedoch das Zielobjekt 16 nicht direkt auf das Host-Fahrzeug 10 zukommt bzw. sich nicht direkt von diesem weg bewegt, erfährt der Radialwinkel eine Veränderung. Somit erfahren der Verfehlwinkel γ und die Radialgeschwindigkeit R . eine Veränderung. Der Verfehlwinkel γ ist der Winkel zwischen einer von dem Fahrzeug 10 zu dem Objekt 16 radial verlaufenden Linie und einer Linie 17 in der Bewegungsrichtung des Objekts 16. Wenn genaue Messungen der Entfernung R und der Radialgeschwindigkeit R . zu dem Zeitpunkt k und k + 1 verfügbar sind, kann die Geschwindigkeit des Objekts erhalten werden.
In 4, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine Routine 40 zum Schätzen der Verfehlweite M eines Zielobjekts und zum Bestimmen eines Kollisionserkennungssignals 26 veranschaulicht. Die Routine 40 beginnt bei Schritt 42 und schreitet zu Schritt 44 voran, um die Sensor-Messdaten, einschließlich der Entfernungsmessung R und der Radialgeschwindigkeitsmessung R ., für jedes innerhalb des Sichtfelds des Sensors erfasste Objekt zu empfangen. Als Nächstes ordnet die Routine 40 in Schritt 46 mittels einer Objektverfolgungseinrichtung die Daten dem jeweiligen Zielobjekt zu. Die Objektverfolgungseinrichtung verfolgt jedes Objekt basierend auf der Kombination aus Entfernungs- und Radialgeschwindigkeitsmessung R und R .. Wenn die aktuellen Entfernungs- und Radialgeschwindigkeitsmessungen R und R . dem Wert nach ausreichend nahe bei den vorausgesagten Entfernungs- und Radialgeschwindigkeitswerten liegen, ist davon auszugehen, dass die Objektmessung sich auf dasselbe Objekt bezieht. Die Verfolgung eines jeden erkannten Objekts ermöglicht in inkrementellen Zeitabschnitten k, k + 1, k + 2, etc. für jedes erfasste Objekt einen konsistenten Strom von Messdaten.
Die Routine 40 schreitet zu Schritt 48 voran und berechnet für eine jede aus einer Anzahl X jüngster Messungen für ein verfolgtes Objekt ein durch R² dargestelltes, mathematisches Quadrat der Entfernung R, und berechnet außerdem ein durch (R·R .)² dargestelltes, mathematisches Quadrat des Produkts aus Entfernung und Radialgeschwindigkeit. Die Werte R² bzw. (R·R .)² für die quadrierte Entfernung bzw. das quadrierte Produkt aus Entfernung und Radialgeschwindigkeit werden vorzugsweise für eine jede von X Messungen in einem Speicher abgespeichert und von dem Controller 20 verarbeitet, wie hier erklärt. Es ist festzustellen, dass gemäß einem Beispiel die Anzahl (X) von Messungen dreißig (30) umfassen kann oder eine geringere bzw. eine größere Anzahl von Messungen umfassen kann. Die Verarbeitung einer größeren Anzahl von Messungen kann zu einer Rauschverminderung führen, kann jedoch auch zu einem weniger guten Ansprechen auf Manöver zwischen dem Objekt und dem Host-Fahrzeug führen. Demgemäß stellt die ausgewählte Anzahl (X) von Messungen einen Kompromiss dar und kann je nach Anwendung variieren.
Die Routine 40 schreitet zu dem Schritt 50 voran und erzeugt für das verfolgte Objekt in einer Ebene, die hier als W-Ebene bezeichnet ist, für ein Fenster jüngster Daten eine mit Hilfe der Fehlerquadratmethode angenäherte Linie (Kurve). Die W-Ebene ist als eine Ebene mit auf Koordinaten der X-Achse und der Y-Achse aufgetragenen Daten definiert, wie in 5 gezeigt ist. Die Koordinate der Y-Achse stellt die quadrierten Entfernungswerte R² dar, während die Koordinate der X-Achse die Werte für das quadrierte Produkt aus Entfernung und Radialgeschwindigkeit (R·R .)² darstellt. Die Paare von berechneten Werten für jede Datenmessung können in der W-Ebene aufgetragen werden, wie durch die Punkte 64 für eine Anzahl X von Messungen gezeigt ist. Basierend auf einer engen Annäherung an die Mehrzahl von aufgetragenen Messungen 64 wird eine mit Hilfe der Fehlerquadratmethode angenäherte Linie 66 erzeugt. Es ist zwar hier eine mit Hilfe der Fehlerquadratmethode angenäherte Linie gezeigt und beschrieben, es ist jedoch festzustellen, dass auch andere Kurven, und zwar gleichermaßen lineare und nichtlineare, basierend auf den Datenpaaren für X Messungen 64 definiert sein können, ohne dass dadurch von den Lehren der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Es ist zwar hier ein Diagramm in einer W-Ebene gezeigt, es ist jedoch festzustellen, dass der Controller 20 in der Lage ist, die Daten auch ohne Bereitstellung eines betrachtbaren Diagramms zu verarbeiten, da das Diagramm lediglich zur Veranschaulichung der Verarbeitung der bereitgestellten Daten durch einen mikroprozessorbasierten Controller 20 dient.
In Schritt 52 extrahiert die Routine 40 Schätzungen der Verfehlweite M und der Geschwindigkeit S des Objekts aus der in der W-Ebene gezeigten, angenäherten Linie 66. Wie in 5 ersichtlich, kreuzt die Kurve 66 die durch die quadrierte Entfernung R² definierte vertikale Achse an einem Punkt 68, wenn das quadrierte Produkt aus Entfernung und Radialgeschwindigkeit (R·R .)² gleich Null ist. Bei Punkt 68 ist, wenn das quadrierte Produkt aus Entfernung und Radialgeschwindigkeit gleich Null ist, die Verfehlweite M als die Quadratwurzel des quadrierten Entfernungswertes
definiert. Somit ist der Punkt 68 der gemessene Punkt, an welchem das Objekt den zu erwartenden Punkt größter Annäherung an das Host-Fahrzeug erreicht. Für den Fall, dass der Punkt 68 die Achse der quadrierten Entfernung R² bei einem negativen Wert kreuzt, wird R² auf den Wert Null gesetzt.
Die Verfehlweite M und die Geschwindigkeit S können ausgehend von einer Interpretation der angenäherten Kurve 66 geschätzt werden. Dieses Verhältnis ist gemäß einer Ausführungsform in der folgenden Gleichung gezeigt:
wobei
die durch das horizontale Segment 70 und das vertikale Segment 72 definierte Steigung der Kurve 66 darstellt. Demgemäß kann die Geschwindigkeit S des Objekts relativ zu dem Fahrzeug basierend auf der Steigung der Kurve 66 geschätzt werden. Es ist festzustellen, dass die Verfehlweite M jene Distanz darstellt, bis auf welche das Zielobjekt sich an seinem Punkt größter Annäherung dem Fahrzeug 10 angenähert hätte, wenn das Objekt sich entlang der aktuellen Kurve weiterbewegen würde. Für ein Zielobjekt, welches sich geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, bilden die in der W-Ebene aufgetragenen Punkte eine Gerade, die einen Achsenabschnitt auf der R²-Achse mit einem Wert M² und mit einer Steigung von
aufweist. Zwar ist hier eine geradlinige Kurve 66 gezeigt, es ist jedoch festzustellen, dass auch eine Kurve höherer Ordnung verwendet werden kann, um die Beziehung zwischen den Abtastpunkten zu definieren.
In 4, auf welche nun erneut Bezug genommen wird, schreitet die Routine 40 zu dem Schritt 52 voran und berechnet für das Zielobjekt die Zeit bis zu dem Punkt größter Annäherung T_CPA. Die Zeit bis zu dem Punkt größter Annäherung T_CPA kann basierend auf der Entfernung, der Radialgeschwindigkeit und einer berechneten Beschleunigung des Objekts in der radialen Richtung berechnet werden. Als Nächstes bestimmt die Routine 40 in Schritt 56, ob die folgenden beiden Bedingungen zutreffen, d. h.: (1) ob die geschätzte Verfehlweite geringer als der Schwellenwert 1 ist; und (2) ob T_CPA geringer als der Schwellenwert 2 ist. Falls beide Bedingungen in Schritt 56 erfüllt sind, erzeugt die Routine 40 ein entsprechendes Ausgangssignal, um in Schritt 58 ein Warnsignal bereitzustellen oder Gegenmaßnahmen zu setzen. Die Gegenmaßnahmen können das Vorspannen eines Sicherheitsgurt-Vorstraffers, das Ausgeben einer Warnung oder das Einleiten einer anderen, angemessenen Aktion umfassen. Es ist festzustellen, dass die geschätzte Verfehlweite M dazu verwendet werden kann, zu bestimmen, ob eine sich abzeichnende Kollision zu erwarten ist, oder dazu herangezogen werden kann, zu bestimmen, ob eine Beinahe-Kollision zu erwarten ist. Durch Schätzen der Zeit bis zu dem Punkt größter Annäherung T_CPA kann der Zeitpunkt eines zu erwartenden Kollisions- oder Beinahe-Kollisionsereignisses überwacht werden und die verbleibende Zeit dazu verwendet werden, um rechtzeitig allfällige Sicherheitsvorrichtungen, wie beispielsweise Sicherheitsgurt-Vorstraffer zum Einsatz zu bringen. Wenn eine der obigen Bedingungen in Schritt 56 nicht erfüllt ist, endet die Routine 40 bei Schritt 60.
Die erfindungsgemäße Verfehlweitenschätzung geht davon aus, dass das Zielobjekt 16 sich geradlinig und mit konstanter Geschwindigkeit relativ zu dem Host-Fahrzeug 10 bewegt. Falls Veränderungen bei der Geschwindigkeit und/oder der Bewegungsrichtung des Objekts 16 relativ zu dem Host-Fahrzeug 10 auftreten, werden diese Richtungs- oder Geschwindigkeitsveränderungen durch die aufeinanderfolgenden Momentanmessungen berücksichtigt. Die Verfehlweitenschätzung wurde zwar hier in Verbindung mit einer linearen Kurve 66 beschrieben, es ist jedoch festzustellen, dass auch Kurven höherer Ordnung (z. B. Parabeln) zum Einsatz kommen können. Es ist weiterhin festzustellen, dass auch die Verwendung einer Gewichtungsmatrix bei dem Kurvenannäherungsverfahren (z. B. basierend auf dem Umkehrwert der quadrierten Entfernung) zur Erklärung von Fehlern bei den beiden W-Ebenen-Mengen bei dem Kurvenannäherungsverfahren vorgesehen sein kann.
Demgemäß schätzt das Kollisionserkennungssystem 18 und das Verfehlweitenschätzungsverfahren 40 gemäß der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise die Verfehlweite M eines Zielobjekts, ohne die Messung eines Seitenwinkels des Objekts zu erfordern. Folglich ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, weniger komplexe und weniger kostspielige Sensorkomponenten zu verwenden, wodurch Kosteneinsparungen geschaffen werden. Durch Verarbeitung der geschätzten Verfehlweite M nimmt das Kollisionserkennungssystem 18 in vorteilhafter Weise die Schätzung einer zu erwartenden Kollision vor und erlaubt es, in Reaktion darauf zeitgerecht entsprechende Schritte zu setzen.

Claims

Fahrzeug-Kollisionserkennungssystem (18), umfassend: einen an einem Fahrzeug befindlichen Sensor (12) zum Erfassen eines Objekts (16) in einem Sichtfeld (14) und zum Messen einer Entfernung (R) zu dem Objekt (16) relativ zu dem Fahrzeug und weiterhin zum Bestimmen einer Radialgeschwindigkeit (R .) des Objekts (16) relativ zu dem Fahrzeug; und einen Controller (20), der angepasst ist, um für eine jede aus einer Mehrzahl von Messungen ein mathematisches Quadrat der Entfernung (R) und ein mathematisches Quadrat des Produkts aus Entfernung (R) und Radialgeschwindigkeit (R .) zu berechnen, und um die Verfehlweite (M) des Objekts (16) als eine Funktion der berechneten, quadrierten Entfernung (R) und des quadrierten Produkts aus Entfernung (R) und Radialgeschwindigkeit (R .) zu schätzen, und zwar auf der Basis einer Kurve, im Spezielleren einer Linie (66), welche an eine Menge von Punkten angenähert ist, die der Mehrzahl von Messungen entsprechen, wobei es sich bei der Kurve um eine Kurve in einem Koordinatensystem handelt, in welchem die Abszisse das berechnete, quadrierte Produkt aus Entfernung (R) und Radialgeschwindigkeit (R .) darstellt und die Ordinate die berechnete, quadrierte Entfernung (R) darstellt.
Kollisionserkennungssystem nach Anspruch 1, wobei die geschätzte Verfehlweite (M) basierend auf der Kurve (66) bestimmt wird, wenn das quadrierte Produkt aus Entfernung (R) und Radialgeschwindigkeit (R .) gleich Null ist.
Kollisionserkennungssystem nach Anspruch 1, wobei der Controller (20) die Verfehlweite (M) unter Verzicht auf eine Seitenwinkelmessung des Objekts (16) schätzt.
Kollisionserkennungssystem nach Anspruch 1, wobei der Sensor (12) einen Radarsensor umfasst, wobei die Radialgeschwindigkeit (R .) basierend auf einem Radar-Dopplereffekt bestimmt wird.
Kollisionserkennungssystem nach Anspruch 1, wobei der Sensor (12) eine Mehrzahl von Sensoren umfasst.
Kollisionserkennungssystem nach Anspruch 1, wobei es sich bei der geschätzten Verfehlweite (M) um die erwartete Distanz zu dem Objekt (16) an dem Punkt größter Annäherung handelt.
Kollisionserkennungssystem nach Anspruch 1, wobei der Controller (20) die Verfehlweite (M) mit einem Schwellenwert vergleicht und als eine Funktion des Vergleichs ein Kollisions-Ausgangssignal (26) erzeugt.
Verfahren (40) zum Schätzen einer Verfehlweite (M) eines Objekts (16), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen des Vorhandenseins eines Objekts (16) in der Nähe eines Fahrzeugs; Verfolgen (46) des Objekts (16); Messen (44) einer Entfernung (R) zu dem Objekt (16) relativ zu dem Fahrzeug für eine jede aus einer Mehrzahl von Messungen; Bestimmen (44) einer Radialgeschwindigkeit (R .) des Objekts (16) relativ zu dem Fahrzeug für eine jede aus der Mehrzahl von Messungen; Berechnen (48) eines mathematischen Quadrats der Entfernung (R) für eine jede aus der Mehrzahl von Messungen; und Berechnen (48) eines mathematischen Quadrats des Produkts aus Entfernung (R) und Radialgeschwindigkeit (R .) für eine jede aus der Mehrzahl von Messungen, wobei die Verfehlweite (M) als eine Funktion der berechneten, quadrierten Entfernung (R) und des quadrierten Produkts aus Entfernung (R) und Radialgeschwindigkeit (R .) geschätzt wird, und zwar auf der Basis einer Kurve, im Spezielleren einer Linie (66), welche an eine Menge von Punkten angenähert wird, die der Mehrzahl von Messungen entsprechen, wobei es sich bei der Kurve um eine Kurve in einem Koordinatensystem handelt, in welchem die Abszisse das berechnete, quadrierte Produkt aus Entfernung (R) und Radialgeschwindigkeit (R .) darstellt und die Ordinate die berechnete, quadrierte Entfernung (R) darstellt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Schätzens der Verfehlweite (M) das Schätzen der Verfehlweite (M) basierend auf der Kurve (66) umfasst, wenn das quadrierte Produkt aus Entfernung (R) und Radialgeschwindigkeit (R .) gleich Null ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, welches weiterhin den Schritt des Schätzens (52) der Geschwindigkeit (S) des Objekts (16) als eine Funktion der Steigung der Kurve (66) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei die Kurve (66) basierend auf einer Annäherung der Linie an die aufgetragenen Messungen mit Hilfe der Fehlerquadratmethode erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Schritt des Schätzens der Verfehlweite (M) unter Verzicht auf eine Seitenwinkelmessung des Objekts erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei es sich bei der geschätzten Verfehlweite (M) um die erwartete Distanz zu dem Objekt (16) an dem Punkt größter Annäherung an das Fahrzeug (10) handelt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, welches weiterhin den Schritt des Vergleichens (56) der Verfehlweite (M) mit einem Schwellenwert und das Erzeugen eines Kollisions-Ausgangssignals (26) als eine Funktion des Vergleichs umfasst.