DE69213196T2 - Warneinrichtung für ein Fahrzeug - Google Patents

Warneinrichtung für ein Fahrzeug

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Warnvorrichtung für ein Fahrzeug, wie ein Automobil, welche den Bediener des Fahrzeugs warnen kann, wenn die Möglichkeit einer Kollision mit einem vor dem Fahrzeug befindlichen Hindernis besteht. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Warnvorrichtung, welche die Bedingungen verändert, welche für die Erzeugung einer Warnung erfüllt sein müssen, in Übereinstimmung mit dem körperlichen oder geistigen Zustand des Fahrers, der Fahrcharakteristik des Fahrers, den Umweltbedingungen, oder anderer Faktoren.
  • In der Vergangenheit sind verschiedene Kollisionswarnvorrichtungen für Passagierfahrzeuge vorgeschlagen worden. In diesen Vorrichtungen wird eine Form von Strahlung, wie ein Laserstrahl oder Radar, verwendet, zur Bestimmung des Abstandes zwischen einem Fahrzeug, in welchem sich die Warnvorrichtung befindet, und einem vor dem Fahrzeug befindlichen Hindernis, wie einem weiteren Fahrzeug oder einem Fußgänger. Auf der Grundlage der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Veränderungsgeschwindigkeit des Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis bestimmt die Warnvorrichtung, wann die Gefahr einer Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis besteht, und erzeugt eine Warnung, um den Fahrer zu alarmieren, ein Ausweichmanöver einzuleiten.
  • In einer konventionellen Warnvorrichtung wird eine Warnung erzeugt, wenn vorbestimmte Bedingungen erfüllt sind. Die Reaktionszeit des Fahrers eines Fahrzeugs und die Fähigkeit des Fahrzeugs zur Vermeidung eines Unfalls anzuhalten, verändern sich jedoch stark in Abhängigkeit von den Umständen. Wenn der Fahrer beispielsweise müde ist, braucht er länger, um auf eine Warnung zu reagieren, als wenn er aufmerksam ist. Ähnlich braucht ein Fahrzeug viel länger zum Anhalten auf einer nassen Straßenoberfläche als auf einer trockenen. Wenn die für die Erzeugung einer Warnung zu erfüllenden Bedingungen vorsichtig gewählt sind, um den Fahrer ausreichende Zeit zum Anhalten des Fahrzeugs zu geben, sogar wenn der Fahrer müde ist oder wenn die Straßenbedingungen schlecht sind, wird die Warnung auch in einer Situation erzeugt, in welcher sie unnötig ist, und wird daher für den Fahrer störend. Andererseits, wenn die zu erfüllenden Bedingungen mit einer kleineren Sicherheitsspanne ausgewählt werden, so daß die Warnung weniger häufig erzeugt wird, kann es zu Situationen kommen, in welchen die Warnung dem Fahrer nicht ausreichend Zeit läßt, um das Fahrzeug sicher anzuhalten und einen Unfall zu vermeiden.
  • US-A-3 689 882 offenbart ein Zusammenstoßverhinderungs- Funkerfassungssystem für Kraftfahrzeuge, welches dafür ausgelegt ist, alle Verkehrsbedingungen ausreichend zu berücksichtigen und effizient zur Verhinderung eines Unfalls zu arbeiten, wenn vorn ein Hindernis erfaßt wird. Es umfaßt einen funkelektrischen Detektor oder einen Radar-Detektor, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Information über die Annäherungsgeschwindigkeit des ausgerüsteten Fahrzeugs aus der von dem Detektor gelieferten Information, einen elektronischen Computer zur Bestimmung erster und zweiter Sicherheitsabstände und eine Alarmvorrichtung, um den Fahrer auf eine gefährliche Situation aufmerksam zu machen. Die offenbarte Vorrichtung erhält Information, welche der mittleren oder selbstgetesteten Reaktionszeit des Fahrers entspricht, wobei diese Reaktionszeit von einem Fahrer zum nächsten unterschiedlich ist.
  • EP-A-0 443 644 offenbart ein adaptives Tempomatsteuersystem für ein Fahrzeug, welches eine gewünschte, vom Fahrer eingestellte Geschwindigkeit aufrechterhält bei Nichtvorhandensein eines erfaßten, vorausfahrenden, behindernden Fahrzeug, und welches die Fahrzeuggeschwindigkeit anpaßt, wenn ein behinderndes Fahrzeug erfaßt wird, um dadurch einen Folgeabstand aufrechtzuerhalten, welcher von dem Fahrzeugbediener eingestellt wird. Ein Alarmabstand wird berechnet, welcher eine vorbestimmte Funktion eines Abstands ist, auf der Grundlage der Fahrerreaktionszeit. Um den vom Fahrer auswählbaren Nachfahrabstand zu schaffen, wird die Fahrerreaktionszeit des Alarmabstands von dem Fahrzeugbediener eingestellt.
  • US-A-4 075 892 bezieht sich auf ein Abstandswarnsystem in Kraftfahrzeugen, welches mit Meß- und Auswertevorrichtungen ausgerüstet ist, zur Bestimmung des Abstands des Fahrzeugs bezüglich eines davor angeordneten Hindernisses und zur Bestimmung der Annäherungsgeschwindigkeit dieses Hindernisses. Die offenbarte Vorrichtung ist insbesondere mit der Aufgabe beschäftigt, eine Anzeigeanordnung zu schaffen, mittels derer Information über die anzuwendende Bremsstärke dem Fahrer mitgeteilt wird. Die Größe der Reaktionszeit, welche notwendig ist für die Berechnung der notwendigen Bremsstärke, wird eingegeben oder auf der Grundlage von Erfahrungswerten abgeschätzt.
  • DE 38 22 119 A1 offenbart ein Verfahren zur Optimierung des Fahrverhaltens eines Fahrers. Gemäß dieses Verfahrens wird die momentane Reaktionszeit und der psychosomatische Zustand eines Fahrers gemessen, die erfaßte Reaktionszeit und relevante Fahrerparameter werden in einem Computer gespeichert und mit Parametern korreliert, welche von der Fahrzeugumgebung abhängen, und mit vorbestimmten Schwellwerten verglichen, und die Ergebnisse der Korrelation und der Vergleiche werden einer Alarmvorrichtung zugeführt, zur Erzeugung eines Alarms für den Fahrer, wenn eine kritische Fahrbedingung bestimmt wird.
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Warnvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Warnverfahren zu schaffen, welche sich an Veränderungen in dem körperlichen oder geistigen Zustand des Fahrers des Fahrzeugs anpassen können.
  • Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtungen gelöst, welche die in Anspruch 1 und 8 aufgeführten Merkmale haben, und durch die in den Ansprüchen 9 und 10 beschriebenen Verfahren. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Eine Warnvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt eine Warnung für einen Fahrer des Fahrzeugs, wenn der Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis vor dem Fahrzeug unter einen vorbestimmten Wert fällt. Der vorbestimmte Wert wird in Übereinstimmung mit Veränderungen in einer Bedingung, welche die Fähigkeit des Fahrzeugs zum Anhalten beeinflußt, verändert.
  • In einer Form der vorliegenden Erfindung wird der vorbestimmte Wert für den Fahrzeugabstand in Übereinstimmung mit Veränderungen in dem körperlichen oder geistigen Zustand des Fahrers verändert. Beispielsweise kann der vorbestimmte Wert vergrößert werden, wenn bestimmt wird, daß der Fahrer müde ist, schläft oder den Blick von der Straße abgewendet hat.
  • In einer weiteren Form der vorliegenden Erfindung wird der vorbestimmte Wert für den Fahrzeugabstand in Übereinstimmung mit Anderungen in der Fahrcharakteristik des Fahrers verändert. Wenn die Fahrcharakteristik beispielsweise anzeigt, daß der Fahrer müde ist, kann der vorbestimmte Wert für den Fahrzeugabstand erhöht werden.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführung einer Warnvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, welches den Betrieb der Ausführung der Fig. 1 veranschaulicht.
  • Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführung einer Warnvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches den Betrieb der Ausführung der Fig. 3 veranschaulicht.
  • Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführung einer Warnvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Figuren 6 und 7 sind Flußdiagramme, welche den Betrieb der Ausführung der Fig. 5 veranschaulichen.
    • BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGEN
  • Eine Anzahl bevorzugter Ausführungen einer Warnvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In diesen Ausführungen wird die vorliegende Erfindung auf ein Fahrzeug in Form eines Automobils angewendet, aber sie könnte auch auf andere Fahrzeugarten angewendet werden, wie beispielsweise Motorräder.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführung einer Warnvorrichtung, welche in einem ersten Fahrzeug 1 eingebaut ist, welches ein Fahrzeug ist, das in Richtung des Pfeils mit einer Geschwindigkeit V&sub0; fährt. Auf der vor dem ersten Fahrzeug 1 liegenden Straße befindet sich ein Hindernis in Form eines zweiten Fahrzeugs 20, welches mit einer Geschwindigkeit VF in die gleiche Richtung wie das erste Fahrzeug 1 fährt. Das Hindernis muß sich jedoch nicht bewegen, und es kann ein anderes Objekt als ein Fahrzeug sein, wie beispielsweise ein Fußgänger oder ein die Straße überquerendes Tier. Obwohl das erste Fahrzeug 1 größer dargestellt ist als das zweite Fahrzeug 20, dient dies nur der einfacheren Veranschaulichung, und die relativen Größen des ersten und zweiten Fahrzeugs sind unwichtig.
  • Die Warnvorrichtung enthält einen Hindernissensor 2, welcher eine beliebige Vorrichtung sein kann, die in der Lage ist, den Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem zweiten Fahrzeug 20 zu erfassen. Sie kann beispielsweise eine Vorrichtung sein, welche einen Strahl erzeugt, wie einen Lichtstrahl, Radarstrahlen, Funkwellen, oder Ultraschallwellen, welche von dem zweiten Fahrzeug 20 reflektiert werden und zu dem Hindernissensor 2 zurückkehren. Alternativ kann sie eine Bildgebervorrichtung sein, welche ein Bild des zweiten Fahrzeugs 20 bildet und den Abstand auf der Grundlage des Bildes mißt. Der Hindernissensor 2 erzeugt ein Ausgabesignal, welches den gemessenen Abstand vom zweiten Fahrzeug 20 anzeigt, und stellt das Ausgabesignal einer steuervorrichtung (Controller) zur Verfügung, welche in Form eines Computers 10 dargestellt ist.
  • Beispiele für Verfahren, welche von dem Hindernissensor 2 zur Messung des Abstands von dem zweiten Fahrzeug 20 verwendet werden können, umfassen die Triangulierung und die Stereoverarbeitung einer Vielzahl von Videobildern. Auf der Grundlage der Veränderungsgeschwindigkeit des Abstands kann sowohl die Relativgeschwindigkeit des ersten und zweiten Fahrzeugs, als auch die Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 20 bestimmt werden.
  • Der Hindernissensor 2 könnte auch eine Vorrichtung sein, welche Information empfängt, die von einem auf oder entlang der Straße angebrachten Sensor übertragen wird, und welche den Abstand zwischen den Fahrzeugen und ihre Relativgeschwindigkeit auf der Grundlage der übertragenen Information berechnet.
  • Ein Fahrzeugbedingungssensor 3 erfaßt eine oder mehrere Betriebsbedingungen des ersten Fahrzeugs 1, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motorumdrehungszahl, das Motordrehmonent, die Fahrzeugbeschleunigung, den Einschlagwinkel des Lenkrads, oder die Giergeschwindigkeit des Geschwindigkeitsveränderungsverhältnisses. Sensoren zur Erfassung solcher Parameter sind dem Fachmann geläufig, und einer oder mehrere solcher konventioneller Sensoren können als Fahrzeugbedingungssensor 3 eingesetzt werden. Ein Ausgabesignal, welche die Bedingung bzw. die Bedingungen anzeigt, die von dem Fahrzeugbedingungssensor 3 erfaßt werden, wird dem Computer 10 durch den Fahrzeugbedingungssensor 3 eingegeben.
  • Ein Fahrerbedingungssensor 4 erfaßt eine oder mehrere Bedingungen, welche den körperlichen oder geistigen Zustand des Fahrers des ersten Fahrzeugs 1 anzeigen, und erzeugt ein entsprechendes Ausgabesignal, welches dem Computer 10 eingegeben wird. Der Fahrerbedingungssensor 4 kann eine Vorrichtung sein, welche erfaßt, ob der Fahrer müde ist, schläft oder seinen Blick von der Straße abgewendet hat, oder er kann jede beliebige andere Bedingung erfassen, bei welcher angenommen werden kann, daß die Reaktionszeit des Fahrers eingeschränkt ist. Diese Bedingungen können entweder direkt oder indirekt erfaßt werden. Wenn der Fahrer beispielsweise eines der Zusatzgeräte des Fahrzeugs bedient, wie die Klimaanlage, das Radio, den Zigarettenanzünder oder ein Autotelefon, kann darauf geschlossen werden, daß der Fahrer seinen Blick von der Straße abgewendet hat und daher länger braucht, um auf eine Warnung zu reagieren.
  • Auf der Grundlage der Eingabesignale der Sensoren 2 - 4, bestimmt der Computer 10, wann eine gefährliche Bedingung besteht, d.h. eine Bedingung, in welcher der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeug zu klein ist bei den gegebenen gegenwärtigen Geschwindigkeiten der zwei Fahrzeuge, und darauf ansprechend steuert er einen Alarm 5, um eine Warnung zu erzeugen. Jede beliebige Art von Warnvorrichtung kann als Alarm 5 verwendet werden, wie ein Summer, eine Glocke, eine computerzeugte Stimme, oder ein blinkendes Licht. Der Alarm 5 warnt den Fahrer des ersten Fahrzeugs, die Geschwindigkeit zu vermindern oder ein Ausweichmanöver durchzuführen, um nicht mit dem zweiten Fahrzeug 20 zusammenzustoßen.
  • Fig. 2 veranschaulicht ein Beispiel einer von dem Computer 10 durchgeführten Routine zur Steuerung des Betriebs der in Fig. 1 gezeigten Ausführung. In Schritt S1 liest der Computer Daten von jedem der Sensoren 2 - 4 ein. In Schritt S2 bestimmt der Computer 10, ob die Relativgeschwindigkeit VF - V&sub0; des ersten und zweiten Fahrzeugs größer als 0 ist, wobei VF die Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 20 und V&sub0; die Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 1 ist. Die Relativgeschwindigkeit kann von dem Computer 10 auf der Grundlage der zeitlichen Veränderungsgeschwindigkeit (Veränderungsrate) des Fahrzeugabstands R berechnet werden, welcher von dem Hindernissensor 2 bestimmt wird. Wenn die Relativgeschwindigkeit positiv ist, d.h. der Abstand zwischen den zwei Fahrzeugen zunimmt, dann wird in Schritt S3 bestimmt, ob der Fahrzeugabstand R größer als kV&sub0; ist, wobei k ein von dem Computer 10 bestimmter Koeffizient ist. k kann eine Konstante sein oder kann von dem Computer 10 verändert werden, wie unten beschrieben. Wenn der Abstand R kleiner oder gleich kV&sub0; ist, dann steuert in Schritt S4 der Computer 10 den Alarm 5 zur Erzeugung einer ersten Warnung, um den Fahrer zur Vorsicht zu mahnen.
  • Wenn in Schritt S2 die Relativgeschwindigkeit negativ ist, so bedeutet dies, daß das erste Fahrzeug 1 sich dem zweiten Fahrzeug 20 nähert, so daß der Computer 10 in Schritt S5 den erforderlichen Mindestfahrzeugabstand RF berechnet, welchen das erste Fahrzeug 1 benötigt, um von seiner gegenwärtigen Geschwindigkeit von V&sub0; auf die gleiche Geschwindigkeit VF wie das zweite Fahrzeug 20 abzubremsen, ohne dabei mit dem zweiten Fahrzeug 20 zusammenzustoßen, wenn dem Fahrer des ersten Fahrzeugs 1 von dem Alarm 5 eine Warnung zur Verminderung der Geschwindigkeit gegeben wird. RF kann aus der folgenden Gleichung berechnet werden:
  • RF = (v&sub0; - VF)² + (V&sub0; - VF)t&sub0; / 2 α ... (1)
  • wobei t&sub0; die Reaktionszeit des Fahrers ist, d.h. die Zeit zwischen der Erzeugung der Warnung durch den Alarm 5 und dem Zeitpunkt, in welchem der Fahrer tatsächlich das Bremspedal niederdrückt, und α die angenommene Verzögerungsgeschwindigkeit (Verzögerungsrate) des ersten Fahrzeugs 1 ist, wenn der Fahrer das Bremspedal niederdrückt.
  • In Schritt S6 bestimmt der Computer 10, ob der tatsächliche Abstand R zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeug größer als RF + R&sub0; ist, wobei R&sub0; ein vorbestimmter Sicherheitsfaktor ist, wie der Wert kV&sub0;, welcher in Schritt S3 verwendet wurde. Wenn der Fahrzeugabstand R kleiner oder gleich dieser Summe ist, dann wird in Schritt S7 bestimmt, ob der Fahrzeugabstand R geringer als RF ist. Wenn R größer oder gleich RF ist, dann kann der Fahrer die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 sicher mit einer normalen Verzögerung α verringern, so daß in Schritt S4 der Alarm 5 dazu angetrieben wird, eine erste Warnung zu erzeugen. Ist in Schritt S7 jedoch der Fahrzeugabstand R kleiner als RF, dann besteht eine gefährliche Situation, denn wenn das zweite Fahrzeug 20 mit seiner gegenwärtigen Geschwindigkeit weiterfährt, kann das Abbremsen des ersten Fahrzeugs mit der normalen Verzögerung α einen Zusammenstoß nicht abwenden. Daher wird im Schritt 8 der Alarm 5 dazu angetrieben, eine zweite Warnung zu erzeugen, welche den Fahrer alarmiert, ein sofortiges Ausweichmanöver einzuleiten, wie dem festeren Niederdrücken der Bremsen oder dem Drehen des Steuerrads, um den zweiten Fahrzeug 20 auszuweichen.
  • Wenn in Schritt S3 der Fahrzeugabstand R größer als kV&sub0; ist, oder wenn in Schritt S6 der Fahrzeugabstand größer als RF + R&sub0; ist, dann besteht keine unmittelbare Zusammenstoßgefahr, so daß keine Warnung erzeugt wird und die Routine beendet wird.
  • Wenn der Fahrer des Fahrzeugs müde ist, schläft, oder seinen Blick von der Straße abgewendet hat, wird seine Reaktionszeit im allgemeinen langsamer sein als wenn er aufmerksam ist und sich auf die Straße konzentriert. Daher ist es aus Sicherheitsgründen wünschenswert, einen größeren Abstand zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeug zu halten, wenn die Reaktionszeit des Fahrers eingeschränkt ist.
  • Daher wird in der vorliegenden Ausführung der Wert des Fahrzeugabstands R, bei welchem die erste und zweite Warnung erzeugt wird, von dem Computer 10 in Übereinstimmung mit dem Zustand des Fahrers verändert, wie er von dem Fahrerbedingungssensor 4 angezeigt wird. Wenn beispielsweise erfaßt wird, daß der Fahrer müde oder schläfrig ist, oder seinen Blick von der Straße abgewendet hat, dann kann der Computer 10 eine oder mehrere der Variablen R&sub0;, k oder t&sub0; vergrößern. Das Vergrößern irgendeiner dieser Variablen wird den Wert des Abstands R vergrößern, bei welchem eine Warnung erzeugt wird, und daher sicherstellen, daß der Fahrer nach dem Erzeugen einer Warnung ausreichend Zeit hat, das erste Fahrzeug 1 abzubremsen, ohne mit dem zweiten Fahrzeug 20 zusammenzustoßen.
  • Fig. 3 veranschaulicht eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung, welche in einem ersten Fahrzeug 1 eingebaut ist. Die Gesamtstruktur dieser Ausführung ist ähnlich jener der vorhergehenden Ausführung, und die Elemente 2 - 5 können die gleiche Struktur haben wie oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. Diese Ausführung enthält ferner einen Umgebungssensor 6, welcher eine oder mehrere Bedingungen der Umgebung erfaßt, in welcher das erste Fahrzeug 1 fährt, und ein entsprechendes Ausgabesignal erzeugt, welches dem Computer 10 zugeführt wird. Vorzugsweise erfaßt der Umgebungssensor 6 eine Umgebungsbedingung, welche den Abstand beeinflußt, den der Fahrer zum Anhalten des ersten Fahrzeugs 1 benötigt, wie das Vorliegen von Regen oder Wind, oder er kann eine Umgebungsbedingung erfassen, welche die Reaktionsgeschwindigkeit des Fahrers beeinflußt, wie Nebel. Diese Bedingungen können entweder direkt oder indirekt erfaßt werden. Um direkt Regen zu erfassen, kann beispielsweise ein Regen- oder Nebelsensor auf der Straße installiert sein, und der Umgebungssensor 6 könnte eine Vorrichtung sein, welche Signale empfängt, die von dem Regen- oder Nebelsensor übertragen werden. Alternativ könnte das Auftreten von Regen oder Nebel indirekt erfaßt werden durch das Erfassen des Einschaltens der Scheibenwischer oder Nebelscheinwerfer durch den Fahrer des Fahrzeugs 1.
  • Der Computer 10 empfängt die von den Sensoren 2 - 4 und 6 erzeugten Signale und bestimmt, wann eine gefährliche Bedingung vorliegt, worauf er den Alarm 5 zur Erzeugung einer Warnung betätigt.
  • Der Betrieb der Ausführung der Fig. 3 wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 erklärt, welche ein Flußdiagramm einer Routine ist, welche von dem Computer 10 ausgeführt werden kann, um diese Ausführung zu steuern. In Schritt S11 liest der Computer 10 Daten von jedem der Sensoren 2 - 4 und 6 ein. In Schritt S12 bestimmt der Computer 10, ob die Relativgeschwindigkeit VF - V&sub0; des ersten und zweiten Fahrzeugs größer als 0 ist. Wenn die Relativgeschwindigkeit größer als 0 ist, dann wird in Schritt S13 bestimmt, ob der Fahrzeugabstand R größer als kV&sub0; ist. Wenn der Abstand R weniger oder gleich kV&sub0; ist, dann betätigt der Computer 10 in Schritt S14 den Alarm 5 und es wird eine erste Warnung erzeugt, um den Fahrer zur Vorsicht zu mahnen.
  • Wenn in Schritt S12 die Relativgeschwindigkeit negativ ist, dann bedeutet dies, daß das erste Fahrzeug 1 sich dem zweiten Fahrzeug 20 nähert, so daß der Computer 10 in Schritt S15 mit Hilfe von Gleichung (1) den erforderlichen Mindestfahrzeugabstand RF berechnet, welcher erforderlich ist, damit der Fahrer von der gegenwärtigen Geschwindigkeit V&sub0; auf die Geschwindigkeit VF des zweiten Fahrzeugs 20 abbremsen kann, ohne Zusammenstoß mit dem zweiten Fahrzeug 20, unter der Annahme einer durch das Bremsen erzeugten Verzögerungsgeschwindigkeit von α.
  • In Schritt S16 bestimmt der Computer 10, ob der tatsächliche Abstand R zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeug größer als RF + R&sub0; ist. Wenn der Fahrzeugabstand R kleiner oder gleich dieser Summe ist, dann wird in Schritt S17 bestimmt, ob der Fahrzeugabstand R kleiner als RF ist. Wenn R größer oder gleich RF ist, dann kann der Fahrer das Fahrzeug 1 mit einer normalen Verzögerung α sicher abbremsen, so daß in Schritt S14 der Alarm 5 zur Erzeugung einer ersten Warnung betätigt wird. Hat der Fahrer jedoch auf die erste Warnung nicht reagiert und ist in Schritt S17 der Fahrzeugabstand R kleiner als RF, dann besteht eine gefährliche Situation, so daß in Schritt S18 der Alarm 5 zur Erzeugung einer zweiten Warnung betätigt wird, welche den Fahrer alarmiert, ein sofortiges Ausweichmanöver zu unternehmen, wie dem festeren Niederdrücken der Bremse oder dem Drehen des Steuerrads, um dem zweiten Fahrzeug 20 auszuweichen.
  • Wenn in Schritt S13 der Fahrzeugabstand R größer als kV&sub0; ist, oder wenn in Schritt S16 der Fahrzeugabstand größer als RF + R&sub0; ist, dann besteht keine unmittelbare Zusammenstoßgefahr, so daß keine Warnung erzeugt wird, und die Routine beendet wird.
  • Wie bei der vorherigen Ausführung kann der Wert von einem oder mehreren Parametern R&sub0;, k und t&sub0; in Übereinstimmung mit dem körperlichen oder geistigen Zustand des Fahrers variiert werden, wie er von dem Fahrerbedingungssensor 4 erfaßt wird, so daß die erste und zweite Warnung früher erzeugt werden, d.h. bei einem größeren Fahrzeugabstand R, wenn der Fahrer müde ist oder seinen Blick von der Straße abgewendet hat.
  • Ferner werden die ersten und zweiten Warnungen früher erzeugt, wenn die Umgebungsbedingungen so sind, daß der Anhalteabstand des ersten Fahrzeugs 1 erhöht ist oder die Reaktionszeit des Fahrers vermindert ist. Beispielsweise, wenn die Straße, auf welcher das Fahrzeug 1 fährt, naß ist, wird die Verzögerungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 beim Betätigen der Bremsen durch den Fahrer niedriger sein als auf einer trockenen Straßenoberfläche. Um dies zu kompensieren, kann der Computer 10 den Wert α in Gleichung (1) verändern, um so größer zu werden, wenn der Umgebungssensor 6 starken Regen erfaßt. Durch Vermindern von α wird der Wert von RF vergrößert, so daß die Warnungen früher erzeugt werden.
  • Alternativ kann einer oder mehrere der Parameter R&sub0;, k und t&sub0; in Übereinstimmung mit dem Umgebungsbedingungssensor durch den Umgebungssensor 6 angepaßt werden. Beispielsweise können R&sub0;, k oder t&sub0; vergrößert werden, wenn der Umgebungssensor 6 Regen erfaßt.
  • Somit werden in dieser Ausführung die Bedingungen für die Erzeugung einer Warnung durch den Alarm 6 verändert, in Übereinstimmung sowohl mit dem körperlichen oder geistigen Zustand des Fahrers als auch mit Umgebungsbedingungen, so daß die Sicherheit des ersten Fahrzeugs 1 stark verbessert werden kann.
  • Obwohl diese Ausführung sowohl einen Fahrerbedingungssensor 4 als auch einen Umgebungssensor 6 verwendet, ist es möglich, daß ein Wamgerät gemäß der vorliegenden Erfindung nur mit dem Umgebungssensor 6 ohne den Fahrerbedingungssensor 4 ausgerüstet ist, und daß die Bedingungen zur Erzeugung einer Warnung in Übereinstimmung mit den Umgebungsbedingungen verändert werden.
  • Fig. 5 veranschaulicht eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung, welche in ein erstes Fahrzeug 1 eingebaut ist. Die Struktur dieser Ausführung ist ähnlich jener der Ausführung der Fig. 3, sie enthält jedoch ferner einen Betätigungsstärkesensor 7 und eine Lernvorrichtung 8.
  • Der Betätigungsstärkesensor 7 erfaßt einen oder mehrere Parameter, welche sich auf die Betätigung von Geräten bezieht, welche von dem Fahrer gehandhabt werden, während er das Fahrzeug 1 führt, und er erzeugt ein entsprechendes Ausgabesignal, welches dem Computer 10 zugeführt wird. Einige Beispiele für den Betätigungsstärkesensor 7 sind ein Sensor zur Erfassung der Geschwindigkeit des Niederdrückens des Gaspedals, ein Sensor zur Erfassung der von dem Fahrer auf das Bremspedal ausgeübten Kraft, oder ein Sensor, welcher den Einschlagwinkel des Lenkrads des ersten Fahrzeugs 1 erfaßt.
  • Die Lernvorrichtung 8 empfängt die Ausgabesignale von dem Fahrzeugbedingungssensor 3 und dem Betätigungsstärkesensor 7 und führt eine statistische Verarbeitung durch, um numerisch die Fahrcharakteristik des Fahrers auszuwerten, auf der Grundlage der erfaßten Betätigungscharakteristik, wie der Geschwindigkeit und Kraft, mit welcher der Fahrer die Bremse, das Gaspedal oder das Lenkrad betätigt, und der Geschwindigkeit, mit welcher er das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert.
  • Im allgemeinen verändert sich die Fahrcharakteristik in Übereinstimmung mit dem körperlichen und geistigen Zustand des Fahrers. Wenn der Fahrer ausgeruht und aufmerksam ist, dann sind seine Reaktionen schnell, so daß die Geschwindigkeit oder das Niederdrücken des Gaspedals schnell ist, das Niederdrücken des Bremspedals stark ist, die Verzögerungsgeschwindigkeit (Verzögerungsrate) schnell ist, und im ganzen die Bewegungen des Fahrzeugs dazu neigen, verhältnismäßig stark oder heftig zu sein. Umgekehrt, wenn der Fahrer ermüdet ist, dann ist das Niederdrücken des Gaspedals langsam, das Niederdrücken des Bremspedals schwach, und die Verzögerungsgeschwindigkeit (Verzögerungsrate) ist langsamer, so daß die Bewegungen des Fahrzeugs dazu neigen, glatter zu sein als wenn der Fahrer ausgeruht ist. Daher bestimmt die Lernvorrichtung 8 aus der Art des Betreibens des ersten Fahrzeugs 1, wann der Fahrer aufmerksam ist und wann der Fahrer müde ist. Wenn die Lernvorrichtung 8 bestimmt, daß der Fahrer aufmerksam ist, dann verzögert der Computer 10 die Erzeugung der Warnungen durch den Alarm 5, d.h. vermindert den Fahrzeugabstand R, bei welchem eine Warnung erzeugt wird, auf einen vorbestimmten Grenzwert, um so die schnelle Reaktionszeit des Fahrers in seinem gegenwärtigen Zustand wiederzugeben. Wenn die Lernvorrichtung 8 bestimmt, daß der Fahrer ermüdet ist, dann bewirkt der Computer 10, daß die Warnungen durch den Alarm 5 früher erzeugt werden, d.h. bei einem größeren Wert von R, um die durch Müdigkeit verzögerte Reaktionszeit des Fahrers zu kompensieren.
  • Der Betrieb der Ausführung der Fig. 5 wird unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 beschrieben, welche Flußdiagramme einer Routine sind, die zur Steuerung dieser Ausführung von dem Computer 10 durchgeführt werden kann. In Schritt S21 liest der Computer 10 Daten von jedem der Sensoren 2 - 4 und 6 - 8 ein. In Schritt S22 bestimmt der Computer 10, ob die gegenwärtigen Betriebsbedingungen des ersten Fahrzeugs 1 zur Durchführung des Lernens geeignet sind. Geeignete Bedingungen können beispielsweise sein, daß eine vorbestimmte Zeitspanne vergangen ist seit dem Starten des Fahrzeugs 1, oder wenn eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht worden ist. Herrschen keine geeigneten Bedingungen für ein Lernen, dann werden in Schritt S23 die gegenwärtigen Betriebsbedingungen entweder mit Bedingungen verglichen, welche in einer anfänglichen Stufe eingestellt werden (wenn dies der erste Durchgang durch die Routine ist), oder mit von der Lernvorrichtung 8 erlernten Betriebsbedingungen (wenn dies der zweite oder dritte Durchgang durch die Routine ist). Auf der Grundlage dieses Vergleichs werden die Werte von k, R&sub0; und t&sub0; in Schritt S24 eingestellt.
  • Wenn in Schritt 22 bestimmt wird, daß Bedingungen für das Durchführen des Lernens herrschen, dann führt die Lernvorrichtung 8 in Schritt S25 eine statistische Auswertung der Daten des Fahrzeugbedingungssensors 3 und des Betätigungsstärkesensors 7 durch und bestimmt die Fahrcharakteristik des Fahrers des ersten Fahrzeugs 1. In Schritt S26 wird die in Schritt S25 bestimmte Charakteristik in einem nicht-abgebildeten Speicher gespeichert. In Schritt 524 werden auf der Grundlage der durch die Lernvorrichtung 8 bestimmten Fahrcharakteristik die Werte von k, R&sub0; und t&sub0; angepaßt.
  • In Schritt S27 bestimmt der Computer 10, ob die Relativgeschwindigkeit VF - V&sub0; des ersten und zweiten Fahrzeugs größer als 0 ist. Wenn die Relativgeschwindigkeit größer als 0 ist, dann wird in Schritt S28 bestimmt, ob der Fahrzeugabstand R größer als kV&sub0; ist. Wenn der Abstand R kleiner oder gleich kV&sub0; ist, dann betätigt der Computer 10 in Schritt S29 den Alarm 5 und eine erste Warnung wird erzeugt, um den Fahrer zur Vorsicht zu mahnen.
  • Wenn in Schritt S27 die Relativgeschwindigkeit kleiner oder gleich 0 ist, dann berechnet der Computer 10 in Schritt S30 mit Hilfe der Gleichung (1) den erforderlichen Mindestabstand RF, welchen der Fahrer benötigt, um von der gegenwärtigen Geschwindigkeit V&sub0; auf die Geschwindigkeit VF des zweiten Fahrzeugs 20 abzubremsen, ohne mit dem zweiten Fahrzeug 20 zusammenzustoßen, unter der Annahme einer Verzögerungsgeschwindigkeit (Verzögerungsrate) von α.
  • In Schritt S31 bestimmt der Computer 10, ob der tatsächliche Abstand R zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeug größer als RF + R&sub0; ist. Wenn der Fahrzeugabstand R kleiner oder gleich dieser Summe ist, dann wird in Schritt S32 bestimmt, ob der Fahrzeugabstand R geringer als RF ist. Wenn R größer oder gleich RF ist, dann kann der Fahrer das erste Fahrzeug 1 mit einer normalen Verzögerung α sicher abbremsen, so daß in Schritt S29 der Alarm 5 zur Erzeugung der ersten Warnung betätigt wird. Wenn der Fahrer des ersten Fahrzeugs 1 jedoch nicht auf die erste Warnung reagiert hat und in Schritt S32 festgestellt wird, daß der Fahrzeugabstand R kleiner als RF ist, dann besteht eine gefährliche Situation, so daß in Schritt S33 der Alarm 5 zur Erzeugung einer zweiten Warnung betätigt wird, welche den Fahrer alarmiert, ein sofortiges Ausweichmanöver zu unternehmen, wie dem festeren Niederdrücken der Bremse oder dem Drehen des Steuerrads, um dem zweiten Fahrzeug 20 auszuweichen.
  • Wenn in Schritt S28 der Fahrzeugabstand R größer als kV&sub0; ist, oder wenn in Schritt S31 der Fahrzeugabstand größer als RF + R&sub0; ist, dann besteht keine unmittelbare Zusammenstoßgefahr, so daß keine Warnung erzeugt wird, und die Routine beendet wird.
  • Wie in der vorhergehenden Ausführung werden die Werte von einem oder mehreren der Parameter R&sub0;, k und t&sub0; verändert, in Übereinstimmung mit dem körperlichen oder geistigen Zustand des Fahrers, wie er von dem Fahrerbedingungssensor 4 erfaßt wird, und den Umgebungsbedingungen, wie sie von dem Umgebungssensor 6 erfaßt werden, so daß die Bedingungen, die für die Erzeugung einer Warnung erfüllt sein müssen, d.h. der Fahrzeugabstand R, an welchem eine Warnung erzeugt wird, so eingestellt sind, daß der Fahrer immer genug Zeit haben wird, um auf eine von dem Alarm 5 erzeugte Warnung zu reagieren, um einen Zusammenstoß zu verhindern.
  • In der Ausführung der Fig. 5 paßt der Computer 10 die Bedingungen zur Erzeugung einer Warnung an, auf der Grundlage von Eingabesignalen des Fahrerbedingungssensors 4, des Umgebungssensors 6 und der Lernvorrichtung 8. Es ist dem Computer 10 jedoch auch möglich, die Bedingungen für die Erzeugung einer Warnung nur auf der Grundlage von Eingabesignalen der Lernvorrichtung 8 anzupassen, oder auf der Grundlage von Eingabesignalen der Lernvorrichtung 8 und nur dem Fahrerbedingungssensor 4 oder dem Umgebungssensor 6. Es ist daher möglich, einen der Sensoren 4 oder 6 oder beide wegzulassen.
  • Da in der vorliegenden Erfindung die Bedingungen zur Erzeugung einer Warnung in Übereinstimmung mit erfaßten Bedingungen des Fahrers oder der Umgebung verändert werden, werden die Zeitpunkte der Warnungen für die bestehenden Umstände zu jeder Zeit passend sein. Daher wird der Fahrer des mit der vorliegenden Erfindung ausgerüsteten Fahrzeugs nicht durch die unnötige Erzeugung von Warnungen gestört, und das Fahrzeug ist sowohl sicher als auch angenehm zu fahren.

Claims (10)

1. Warnvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend:
eine Hinderniserfassungsvorrichtung zur Erfassung des Abstands zwischen einem Fahrzeug und einem vor dem Fahrzeug befindlichen Hindernis;
einen Alarm;
eine Steuervorrichtung zur Einstellung eines Werts für den Fahrzeugabstand; und
eine Warnungserzeugungsvorrichtung zur Steuerung des Alarms, um eine Warnung für den Fahrer zu erzeugen, wenn der von der Hinderniserfassungsvorrichtung erfaßte Abstand unterhalb des für den Fahrzeugabstand eingestellten Werts ist;
gekennzeichnet durch
eine Fahrerbedingungs-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines körperlichen oder geistigen Zustands eines Fahrers des Fahrzeugs, welche eine Vorrichtung umfaßt zur Erfassung, ob der Fahrer eine Zusatzvorrichtung des Fahrzeugs bedient;
wobei die Steuervorrichtung eine Bedingungseinstelleinrichtung umfaßt, welche auf die Fahrerbedingung-Erfassungsvorrichtung anspricht, um einen Wert für den Fahrzeugabstand einzustellen, welcher sich in Übereinstimmung mit der erfaßten Bedingung des Fahrers verändert, und den eingestellten Wert für den Fahrzeugabstand erhöht, wenn die Fahrerbedingung- Erfassungsvorrichtung erfaßt, daß der Fahrer eine Zusatzvorrichtung bedient.
2. Warnvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Umgebungserfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Umgebungsbedingung einer das Fahrzeug enthaltenden Umgebung, wobei die Bedingungseinstelleinrichtung eine Einrichtung umfaßt zur Veränderung des eingestellten Werts für den Fahrzeugabstand in Übereinstimmung mit Veränderungen in der erfaßten Umgebungsbedingung.
3. Warnvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungserfassungsvorrichtung eine Vorrichtung umfaßt zur Erfassung von Regen, und die Bedingungseinstelleinrichtung den eingestellten Wert für den Fahrzeugabstand erhöht, wenn der Umgebungssensor Regen erfaßt.
4. Warnvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Fahrcharakteristik des Fahrers, wobei die Bedingungseinstelleinrichtung den Wert für den Fahrzeugabstand in Übereinstimmung mit der erfaßten Fahrcharakteristik verändert.
5. Warnvorichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Fahrcharakteristik des Fahrers, welche einen Betätigungsstärkesensor (7) und eine Lernvorrichtung (8) enthält, wobei der Betätigungsstärkesensor (7) einen oder mehrere Parameter erfaßt, welche mit der Bedienung von Geräten in Beziehung stehen, welche von dem Fahrer zum Führen des Fahrzeugs betätigt werden, und die Lernvorrichtung (8) die Fahrcharakteristik aus der Art des Bedienens des Fahrzeugs bestimmt.
6. Warnvorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Geschwindigkeitserfassungsvorrichtung zur Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (V&sub0;), dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuervorrichtung eine Einrichtung enthält zur Erfassung der Relativgeschwindigkeit (V&sub0; - VF) des Fahrzeugs und des Hindernisses, auf der Grundlage des von dem Hindernissensor erfaßten Abstands, wobei VF die Geschwindigkeit des Hindernisses ist;
die Bedingungseinstelleinrichtung den Wert des Fahrzeugabstands auf kV&sub0; einstellt, wobei k ein Wert ist, welcher von der Bedingungseinstelleinrichtung in Übereinstimmung mit Veränderungen in der erfaßten Bedingung des Fahrers verändert wird; und
die Warnungserzeugungsvorrichtung den Alarm steuert zur Erzeugung einer Warnung, wenn die Relativgeschwindigkeit abnimmt und der Fahrzeugabstand weniger als kV&sub0; ist.
7. Warnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung eine Einrichtung enthält zur Erfassung der Relativgeschwindigkeit (V&sub0; - VF) des Fahrzeugs und des Hindernisses auf der Grundlage des von dem Hindernissensor erfaßten Abstands, wobei V&sub0; die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und VF die Geschwindigkeit des Hindernisses ist; und
die Bedingungseinstelleinrichtung den Wert des Fahrzeugabstands einstellt auf
(V&sub0; - VF)² + (V&sub0; - VF)t&sub0; + R&sub0; / α
und den Wert von t&sub0; und/oder R&sub0; in Übereinstimmung mit Veränderungen in der erfaßten Bedingung des Fahrers verändert, wobei t&sub0; eine angenommene Reaktionszeit des Fahrers zwischen einer Warnungserzeugung durch den Alarm und dem Beginn eines Abbremsens des Fahrzeugs durch den Fahrer ist, R&sub0; ein Sicherheitsfaktor ist, und α eine angenommene Verzögerung des Fahrzeugs ist, welche durch Abbremsen erzeugt wird.
8. Warnvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend:
eine Hinderniserfassungsvorrichtung zur Erfassung des Abstands zwischen einem Fahrzeug und einem Hindernis;
einen Alarm;
eine Steuervorrichtung zur Einstellung eines Werts für den Fahrzeugabstand; und
eine Warnungserzeugungsvorrichtung zur Steuerung des Alarms, um eine Warnung für den Fahrer zu erzeugen, wenn der von der Hinderniserfassungsvorrichtung erfaßte Abstand unterhalb des eingestellten Werts für den Fahrzeugabstand ist;
gekennzeichnet durch
eine Fahrcharakteristik-Bestimmungsvorrichtung zur Bestimmung einer Fahrcharakteristik des Fahrers des Fahrzeugs auf der Grundlage von einem oder mehreren Parametern, welche mit der Bedienung von Geräten in Beziehung stehen, welche von dem Fahrer betätigt werden, wobei die Fahrcharakteristik-Bestimmungsvorrichtung einen Betätigungsstärkesensor (7) und eine Lernvorrichtung (8) enthält, wobei der Betätigungsstärkesensor (7) einen oder mehrere Parameter erfaßt, welche mit der Bedienung von Geräten in Beziehung stehen, die von dem Fahrer betätigt werden, und die Lernvorrichtung (8) die Fahrcharakteristik aus der Art des Bedienens des Fahrzeugs bestimmt;
wobei die Steuervorrichtung eine Bedingungseinstelleinrichtung umfaßt, zur Einstellung eines Werts für den Fahrzeugabstand, welcher sich in Übereinstimmung mit Veränderungen in der bestimmten Fahrcharakteristik verändert.
9. Verfahren zur Erzeugung einer Warnung für einen Fahrer eines Fahrzeugs, umfassend:
Erfassen eines Abstands zwischen einem Fahrzeug und einem vor dem Fahrzeug befindlichen Hindernis;
Einstellen eines Werts für den Fahrzeugabstand zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis; und Erzeugen einer Warnung für den Fahrer, wenn der erfaßte Abstand unterhalb des eingestellten Werts für den Fahrzeugabstand ist;
gekennzeichnet durch
Erfassen eines körperlichen oder geistigen Zustands eines Fahrers des Fahrzeugs, was das Erfassen, ob der Fahrer ein Zusatzgerät des Fahrzeugs bedient, umfaßt;
Einstellen des Werts für den Fahrzeugabstand in Übereinstimmung mit der erfaßten Fahrerbedingung und Erhöhen des eingestellten Werts für den Fahrzeugabstand, wenn erfaßt wird, daß der Fahrer ein Zusatzgerät bedient.
10. Verfahren zur Erzeugung einer Warnung für einen Fahrer eines Fahrzeugs, umfassend:
Erfassen eines Abstands zwischen einem Fahrzeug und einem vor dem Fahrzeug befindlichen Hindernis;
Einstellen eines Werts für den Fahrzeugabstands zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis; und
Erzeugen einer Warnung für den Fahrer, wenn der erfaßte Abstand unterhalb des eingestellten Werts für den Fahrzeugabstand ist;
gekennzeichnet durch
die Bestimmung einer Fahrcharakteristik eines Fahrers des Fahrzeugs auf der Grundlage der Art des Bedienens des Fahrzeugs, durch Erfassen der Betätigungsstärke, welche mit einem oder mehreren Parametern zusammenhängt, welche sich auf die Bedienung von Geräten beziehen, die von dem Fahrer betätigt werden; und
Einstellen des Werts für den Fahrzeugabstand in Übereinstimmung mit der erfaßten Fahrcharakteristik.
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