DE69826793T2

DE69826793T2 - Fahrassistenzsystem für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE69826793T2
Application number: DE69826793T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Mitaka-shi Kinoshita; Atsushi Mitaka-shi Ikeda; Kazumasa Mitaka-shi Arai
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1997-08-11
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2018-08-01
Also published as: US6057754A; JPH1166494A; EP1466814A2; EP0896918A2; DE69826793D1; DE69833063D1; EP0896918B1; EP1466814A3; EP0896918A3; EP1466814B1; JP3358709B2; DE69833063T2

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrassistenzsystem zum Auslösen eines Alarms, wenn ein Fahrzeug aus der (Fahr-) Spur ausschert, und insbesondere ein Fahrassistenzsystem, das den Alarm in Übereinstimmung mit Situationen steuern kann.
Es existiert das Konzept der Verbesserung der Sicherheit eines Fahrzeugs durch positive Unterstützung des Fahrbetriebs eines Fahrers, und ein System zur Einführung dieses Gedankens ist das sogenannte aktive Fahrassistenz- (Active Drive Assist – ADA) System. Eine Hauptfunktion des ADA-Systems ist, Kollisionsgefahren mit vorausfahrenden Fahrzeugen, Berührungsgefahren mit Objekten, mögliches Ausscheren aus Spuren von Straßen u. ä. auf der Grundlage von Umgebungsinformationen oder Fahrbedingungen eines Fahrzeugs vorauszusehen und den Fahrer über diese möglichen Gefahren zu informieren oder verschiedene Steuervorrichtungen zu aktivieren.
Es gibt bekannte Vorrichtungen unter Einsatz eines Laserradars u. ä., um Umgebungsinformationen zu erfassen. Ferner schlägt der Erfinder der vorliegenden Erfindung in der JP-A-5-265547 eine Technik vor, bei der durch eine Kamera aufgenommene Bilder der Szenerie vor dem Fahrzeug verarbeitet werden, um Straßen- und Verkehrsinformationen in Form von dreidimensionalen Informationen zu erkennen.
Eine Technik zum Verhindern des Ausscherens aus der Spur, die eine der Funktionen des ADA-Systems ist, dient zum Informieren des Fahrers über diese Gefahr durch eine Warnvorrichtung u. ä., wenn sich das Fahrzeug der Spurmarkierung nähert oder aus ihr ausschert, weil der Fahrer unaufmerksam war, z. B. durch plötzliche Müdigkeit des Fahrers oder unaufmerksames Fahren. Entwickelt wurden verschiedene Technologien, um das Ausscheren aus der Spur unter diesen Umständen zu verhindern.
In der Realität gibt es aber Fälle, in denen Fahrer auf Straßen fahren müssen, die voller Fußgänger oder geparkter Fahrzeuge sind, weshalb Fahrer oft aus der Spur ausscheren, um Kontakt mit diesen Fußgängern oder geparkten Fahrzeugen zu vermeiden.
Um diese Art von ADA-System praktikabler zu machen, muß dieses bewußte Fahrerverhalten vom zuvor beschriebenen unbeabsichtigten unterschieden werden, um die Alarmausgabe zu steuern oder zu unterdrücken.
Für das ADA-System, das die Absichten von Fahrern widerspiegeln kann, offenbart die JP-A-7-65296 eine Technologie, bei der ein Alarm nur ausgelöst wird, wenn das Fahrzeug ohne Betätigen des Blinkerhebels aus der Spur ausschert.
Jedoch betätigen Fahrer nicht immer den Blinkerhebel, wenn sie aus der Spur ausscheren. Fährt das Fahrzeug z. B. auf normalen Straßen und taucht plötzlich ein anderes Fahrzeug oder ein Hindernis vor dem Fahrzeug auf, können Fahrer aus der Spur ausscheren, ohne die Gelegenheit zu haben, den Blinkerhebel zu betätigen. Gemäß der bekannten Technik wird in einem solchen Fall ein Alarm auf die gleiche Weise unabhängig von den Absichten der Fahrer ausgelöst.
Um also das ADA-System nutzbarer zu machen, ist es erforderlich, die Warnvorrichtung des ADA-Systems je nach Notwendigkeit der Warnung zu stoppen oder zu unterdrücken (z. B. bei einer schallbasierten Warnvorrichtung den Schallpegel zu reduzieren, die Tonhöhe des Schalls zu ändern, den Schall zu stoppen usw.).
Aus der DE-A-19507957 (Oberbegriff von Anspruch 1) ist ein Fahrzeug mit einer seitlich angeordneten optischen Abtastvorrichtung zum berührungsfreien Abtasten eines seitlichen Fahrbahnbereichs und einer damit verbundenen Auswertungseinheit bekannt. Die optische Abtastvorrichtung verfügt über eine lineare Anordnung aus Infrarotsendevorrichtungen, die nebeneinander liegen, und eine entsprechende CCD-Anordnung, und die angeschlossene Auswertungseinheit ist so programmiert, daß sie Zeitmessung, Kontrastmessung und Konturerkennung durchführt. Dieses optische Abtastsystem ermöglicht die Detektion von Fahrbedingungen des Fahrzeugs, der Position des Fahrzeugs, der Position einer ersten Spur, auf der das Fahrzeug fährt, und der Position einer Nachbarspur und zum Erkennen von Objekten, die auf der ersten Spur und der Nachbarspur in Beziehung zur Position des Fahrzeugs vorhanden sind. Zudem ermöglicht es die Bereitstellung einer Einrichtung zum Beurteilen des Ausscherens aus der Spur durch Vergleichen der Position des Fahrzeugs mit der Position der ersten Spur und Ausgeben eines entsprechenden Warnsignals.
Ein Merkmal der Erfindung ist, ein Fahrzeugassistenzsystem bereitzustellen, das einen Alarm bei beabsichtigtem Ausscheren aus der Spur stoppen oder unterdrücken kann.
Erfindungsgemäß bereitgestellt wird ein Fahrassistenzsystem zum Auslösen eines Alarms, wenn ein Fahrzeug aus einer ersten Spur ausschert, auf der es fährt, mit:
einer Detektionseinrichtung für die Fahrumgebung zum Detektieren von Fahrbedingungen eines Fahrzeugs, der Position des Fahrzeugs, der Position einer ersten Spur, auf der das Fahrzeug fährt, und der Position einer Nachbarspur und zum Erkennen von Objekten, die auf der ersten Spur und der Nachbarspur in Beziehung zur Position des Fahrzeugs vorhanden sind;
einer Beurteilungseinrichtung für das Ausscheren aus der Spur auf der Grundlage von Informationen, die von der Detektionseinrichtung für die Fahrumgebung erhalten werden, zum Vergleichen der Position des Fahrzeugs mit der Position der ersten Spur und zum Beurteilen eines Ausscherens aus der Spur aus der ersten Spur des Fahrzeugs;
einer Beurteilungseinrichtung für die Warnsignalerzeugung zum Ausgeben eines Signals, um einen Alarm zu stoppen oder zu unterdrücken, wenn das Fahrzeug aus der ersten Spur ausschert und wenn mindestens auf der Grundlage der von der Beurteilungseinrichtung für die Fahrumgebung erhaltenen Informationen beurteilt wird, daß die Breite der ersten Spur schmaler als ein vorbestimmter Wert ist; und
einer Warnsteuereinrichtung zum Betätigen einer Warnvorrichtung auf der Grundlage des Signals von der Beurteilungseinrichtung für die Warnsignalerzeugung.
Vorzugsweise gibt die Beurteilungseinrichtung für die Warnsignalerzeugung ein Signal aus, um einen Alarm auszulösen, wenn das Fahrzeug aus der ersten Spur in Richtung einer Nachbarspur der ersten Spur ausschert und wenn mindestens auf der Grundlage der von der Detektionseinrichtung für die Fahrumgebung erhaltenen Informationen beurteilt wird, daß ein Objekt auf der Nachbarspur vorhanden ist und daß das Objekt ein Hindernis für das Fahrzeug ist.
Vorzugsweise gibt die Beurteilungseinrichtung für die Warnsignalerzeugung ein Signal aus, um einen Alarm auszulösen, wenn das Fahrzeug aus der ersten Spur ausschert und wenn mindestens auf der Grundlage der von der Beurteilungseinrichtung für die Fahrumgebung erhaltenen Informationen beurteilt wird, daß die Nachbarspur in Ausscherrichtung nicht vorhanden ist.
Vorzugsweise gibt die Beurteilungseinrichtung für die Warnsignalerzeugung ein Signal aus, um einen Alarm zu stoppen oder zu unterdrücken, wenn das Fahrzeug aus der ersten Spur ausschert und wenn mindestens auf der Grundlage der von der Detektionseinrichtung für die Fahrumgebung erhaltenen Informationen beurteilt wird, daß ein Objekt auf der ersten Spur innerhalb eines vorab festgelegten Bereichs vorhanden ist und daß das Objekt ein Hindernis für das Fahrzeug ist.
Vorteilhaft weist der vorab festgelegte Bereich in der Beurteilungseinrichtung für die Warnsignalerzeugung die Breite der ersten Spur und eine festgelegte Breite eines Bereichs auf, der auf der linken bzw. rechten Seite der ersten Spur vorgesehen ist.
Im folgenden wird die Erfindung nur als Beispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Funktionsblockschaltbild eines erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystems;
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystems;
3 eine erläuternde Ansicht von Daten, die durch einen Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt detektiert werden;
4 eine Ansicht zum Erläutern einer Beurteilung eines Ausscherens aus der Spur;
5a eine erläuternde Ansicht einer Beziehung zwischen einem Fahrzeug und einem entgegenkommenden Fahrzeug;
5b eine erläuternde Ansicht einer Beziehung zwischen einem Fahrzeug, das mit einem erfindungsgemäßen System ausgerüstet ist (das "Fahrzeug des Fahrers") und einem vorausfahrendem Fahrzeug;
6a bis 6e Ansichten von Beispielen für verschiedene Fälle, in denen eine Möglichkeit zum Ausweichen von Hindernissen besteht;
7 eine erläuternde Ansicht eines Detektionsbereichs;
8 einen Ablaufplan einer Fahrassistenzsteuerung; und
9 einen von 8 fortgesetzten Ablaufplan.
Gemäß 2 bezeichnet die Bezugszahl 1 ein Fahrzeug (im folgenden als "Fahrzeug des Fahrers" bezeichnet), in dem ein erfindungsgemäßes Fahrassistenzsystem 2 angeordnet ist. Das Fahrassistenzsystem 2 hat die Funktion, das Ausscheren aus der Spur zu verhindern, wobei eine Warnung ausgelöst wird, wenn sich das Fahrzeug einer Spurmarkierung einer Straße nähert.
Das Fahrassistenzsystem 2 hat ein Paar CCD-Kameras 3, die im vorderen Teil des Fahrgastraums in einem festgelegten Querabstand auf der linken und rechten Seite des Fahrzeugs 1 angeordnet sind, um stereoskopische Aufnahmen der Szenerie vor dem Fahrzeug 1 aus unterschiedlichen Ansichten zu machen.
Die CCD-Kameras 3 sind mit einem Bildverarbeitungsabschnitt 4 verbunden, in dem dreidimensionale Entfernungsverteilungsdaten auf der Grundlage von Bildern der Szenerie erzeugt werden, die durch die CCD-Kameras 3 aufgenommen werden. Ferner ist der Bildverarbeitungsabschnitt 4 mit einer Steuervorrichtung 6 zum Ausgeben eines Warnsignals zu einer Warnvorrichtung 7 auf der Grundlage der Entfernungsverteilungsdaten und einer Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ des Fahrzeugs verbunden, wenn das Fahrzeug 1 aus der Spurmarkierung ausschert. Die Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ wird durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 detektiert und zur Steuervorrichtung 6 gesendet.
Der Bildverarbeitungsabschnitt 4 berechnet Entfernungsinformationen über einem Gesamtbild auf der Grundlage des Abweichungsbetrags einer entsprechenden Position im Hinblick auf ein Paar der durch die CCD-Kameras 3 aufgenommenen stereoskopischen Bilder gemäß dem Triangulationsprinzip und erzeugt Entfernungsbilder als Darstellung einer dreidimensionalen Verteilung auf der Grundlage der Entfernungsinformationen, um diese Entfernungsbilder zur Steuervorrichtung 6 auszugeben.
Die Steuervorrichtung 6 ist durch ein Multimikroprozessorsystem gebildet, in dem notwendige Informationen aus den im Bildverarbeitungsabschnitt 4 verarbeiteten Entfernungsbildern extrahiert werden und eine Steuerung zum Verhindern des Ausscherens aus der Spur auf der Grundlage der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ durchgeführt wird.
Ferner verfügt die Steuervorrichtung 6 gemäß 1 über einen Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11, einen Beurteilungsabschnitt 12 für das Ausscheren aus der Spur, einen Beurteilungsabschnitt 13 für die Warnsignalerzeugung und einen Warnsteuerabschnitt 14.
Der Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 detektiert separat Spurenmarkierungen, andere Fahrzeuge, andere Objekte als Fahrzeuge u. ä. anhand der vom Bildverarbeitungsabschnitt 4 eingegebenen Entfernungsbilder und erhält die Bilddaten der Straße und der Objekte. Bei einer Straße mit zwei Spuren gemäß 3 erhält er z. B. die Position und Konfiguration von Spurmarkierungen H₁, H₃, H₂ (linke und rechte bzw. mittlere), eines vorausfahrenden Fahrzeugs M₁, das auf der Spur des Fahrers fährt, d. h. die Fahrbahnspur, auf der das "Fahrzeug des Fahrers" fährt, eines geparkten Fahrzeugs M₂, eines entgegenkommenden Fahrzeugs M₃, das auf der Gegenspur fährt, eines Fahrzeugs M₄, das die Spur des Fahrers kreuzt, eines Fußgängers S₁, der die Straße überquert, eines Fußgängers S₂, der entlang der Spur läuft, und eines weiteren Hindernisses S₃ auf der Grundlage der Bilddaten in Koordinaten X, Y in einem Koordinatensystem, das sich zusammensetzt aus einer X-Koordinatenachse in Fahrtrichtung des Fahrzeugs und einer Y- Koordinatenachse, die senkrecht zur X-Koordinatenachse X ist. Ferner werden auch Daten zu Geschwindigkeitsvektoren für diese Objekte M₁, M₂, M₃, M₄, S₁, S₂, S₃ berechnet.
Somit ist eine Detektionseinrichtung für die Fahrumgebung durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5, ein Paar CCD-Kameras 3, den Bildprozessor 4 und den Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 gebildet.
Der Beurteilungsabschnitt 12 für das Ausscheren aus der Spur, der als Beurteilungseinrichtung für das Ausscheren aus der Spur dient, empfängt die Daten vom Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 und beurteilt, ob das Fahrzeug 1 aus der Spurmarkierung ausschert, indem er die Koordinaten (0, 0) als Darstellung der Referenzposition des Fahrzeugs 1 mit den Koordinaten (0, y_1(n)) der linken Spurmarkierung H₁ oder mit den Koordinaten (0, y_r(n)) der rechten Spurmarkierung H₂ vergleicht.
Ist also gemäß 4 die Breite des Fahrzeugs 1 z. B. T, so wird bei y_1(n) ≥ –T/2 beurteilt, daß das Fahrzeug aus der linken Spurmarkierung ausschert, und bei y_1(n) ≤ –T/2 wird beurteilt, daß das Fahrzeug aus der rechten Spurmarkierung ausschert. Das Ergebnis der Beurteilung wird zum Beurteilungsabschnitt 13 für die Warnsignalerzeugung ausgegeben.
Der Beurteilungsabschnitt 13 für die Warnsignalerzeugung empfängt Signale vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5, Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 und Beurteilungsabschnitt 12 für das Ausscheren aus der Spur, und zeigt das Signal vom Beurteilungsabschnitt 12 für das Ausscheren aus der Spur "kein Ausscheren des Fahrzeugs aus der Spur" an, wird ein Signal zum Stoppen der Warnung zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben. Zeigt andererseits das Signal vom Beurteilungsabschnitt 12 für das Ausscheren aus der Spur " Ausscheren des Fahrzeugs aus der Spur" an, wird ein Signal zum Auslösen der Warnung oder ein Signal zum Steuern (Stoppen oder Unterdrücken) zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben. Somit dient der Beurteilungsabschnitt 13 für die Warnsignalerzeugung als Beurteilungseinrichtung für die Warnsignalerzeugung.
Der Beurteilungsabschnitt 13 für die Warnsignalerzeugung verfügt über einen Beurteilungsabschnitt 13a für den Straßen rand, einen Beurteilungsabschnitt 13b für Hindernisse in Ausscherrichtung, einen Beurteilungsabschnitt 13c für die Spurbreite und einen Beurteilungsabschnitt 13d für Hindernisse in Vorausrichtung.
Der Beurteilungsabschnitt 13a für den Straßenrand beginnt seinen Betrieb als Reaktion auf das Signal "Ausscheren des Fahrzeugs aus der Spur" des Beurteilungsabschnitts 12 für das Ausscheren aus der Spur. Arbeitet dieser Beurteilungsabschnitt 13a für den Straßenrand, wird auf der Grundlage von Daten vom Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 beurteilt, ob eine Spur in "Ausscher"-Richtung vorhanden ist. Ist keine Spur vorhanden, wird ein Signal zum Auslösen eines Alarms zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben. Ist eine Spur vorhanden, wird der Beurteilungsabschnitt 13b für Hindernisse in Ausscherrichtung betrieben. Schert z. B. im Fall von 4 das Fahrzeug aus der Spur nach rechts aus, wird beurteilt, daß eine Spur vorhanden ist, und danach wird der Betrieb des Beurteilungsabschnitts 13b für Hindernisse in Ausscherrichtung begonnen. Schert dagegen das Fahrzeug aus der Spur nach links aus, wird beurteilt, daß keine Spur vorhanden ist, wonach ein Signal zum Auslösen eines Alarms zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben wird.
Der Beurteilungsabschnitt 13b für Hindernisse in Ausscherrichtung beginnt seinen Betrieb auf der Grundlage der Entscheidung "Spur vorhanden" im Beurteilungsabschnitt 13a für den Straßenrand. Arbeitet der Beurteilungsabschnitt 13b für Hindernisse in Ausscherrichtung, wird auf der Grundlage von Daten vom Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 und Daten vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 bei Vorhandensein eines Objekts auf einer Spur in "Ausscherrichtung" beurteilt, ob das Objekt ein Hindernis für das eigene Fahrzeug ist. Ist das Objekt ein Hindernis, wird ein Signal zum Auslösen eines Alarms zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben, und bildet das Objekt kein Hindernis, beginnt der Betrieb des Beurteilungsabschnitts 13c für die Spurbreite.
Die Beurteilung, ob das Objekt ein Hindernis darstellt, wird z. B. auf die nachfolgend beschriebene Weise durchgeführt.
In einem Fall gemäß 5a, in dem eine Entfernung l₁ zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug 1 des Fahrers kleiner als eine Hindernisbeurteilungsentfernung L₁ = f(v₁, v₂) ist, wird das Objekt als Hindernis beurteilt, und in einem Fall, in dem die Entfernung l₁ größer als L₁ ist, wird das Objekt nicht als Hindernis beurteilt. Hierbei ist v1 die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs 1, und v₂ ist die Geschwindigkeit des Objekts, d. h. eines entgegenkommenden Fahrzeugs oder eines in gleicher Richtung fahrenden Fahrzeugs. Die Hindernisbeurteilungsentfernung L₁ = f(v₁, v₂) wird auf der Grundlage eines Kennfelds oder einer Formel festgelegt, das (die) durch Experimente oder auf anderem Weg zustande kommt. Beispielsweise wird die Hindernisbeurteilungsentfernung L₁ = f(v₁, v₂) durch Multiplizieren der Relativgeschwindigkeit (v₁ – v₂) mit einer festgelegten Konstante t_c1 berechnet (L₁ = t_c1 (v₁ – v₂). Ferner kann die Hindernisbeurteilungsentfernung L₁ als sichere Entfernung festgelegt sein, die zum Vermeiden einer Kollision mit dem Hindernis unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit v₁ des Fahrzeugs des Fahrers und der Geschwindigkeit v₂ des Hindernisses notwendig ist.
Der Beurteilungsabschnitt 13c für die Spurbreite beginnt seinen Betrieb auf der Grundlage der Beurteilung "kein Hindernis auf Spur in Ausscherrichtung" im Beurteilungsabschnitt 13b für Hindernisse in Ausscherrichtung. Arbeitet der Beurteilungsabschnitt 13c für die Spurbreite, wird auf der Grundlage von Daten vom Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 beurteilt, ob die Breite "B" der Spur des Fahrers breiter als eine vorbestimmte Breite "B_c1" ist. Ist die Breite "B" der Spur des Fahrers schmaler als die vorbestimmte Breite "B_c1", wird das Ausscheren aus der Spur wegen der schmalen Breite der Spur als unvermeidbar beurteilt, und ein Signal zum Stoppen oder Unterdrücken eines Alarms wird zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben. Ist andererseits die Breite "B" der Spur des Fahrers breiter als die vorbestimmte Breite "B_c1", arbeitet der Beurteilungsabschnitt 13d für Hindernisse in Vorausrichtung. Diese vorbestimmte Breite "B_c1" ist ein Wert zur Beurteilung einer schmalen Straße, und in dieser Ausfüh rungsform ist der Wert so festgelegt, daß er z. B. 3,5 Meter beträgt.
Arbeitet der Beurteilungsabschnitt 13d für Hindernisse in Vorausrichtung wird auf der Grundlage von Daten vom Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 und Daten vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 bei Erfassung eines Objekts (von Objekten) innerhalb eines vorab festgelegten Überwachungsbereichs beurteilt, ob dieses Objekt (oder Objekte) ein Hindernis für das Fahrzeug des Fahrers ist. Wird beurteilt, daß das Objekt ein Hindernis darstellt, wird ein Signal zum Stoppen oder Unterdrücken eines Alarms zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben, und wird beurteilt, daß das Objekt kein Hindernis ist, wird ein Signal zum Auslösen eines Alarms zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben.
Situationen, in denen der Fahrer wahrscheinlich ausweichend reagiert, sind in 6a bis 6e gezeigt. 6a veranschaulicht eine Situation, in der das Fahrzeug ein vorausfahrendes Fahrzeug vor sich hat oder sich dem vorausfahrenden Fahrzeug nähert, 6b zeigt eine Situation, in der sich das Fahrzeug einem parkenden Fahrzeug nähert, 6c stellt eine Situation dar, in der das Fahrzeug auf ein herausschießendes Fahrzeug oder einen herausspringenden Fußgänger trifft, 6d zeigt eine Situation, in der sich das Fahrzeug einem Fußgänger nähert, und 6e veranschaulicht eine Situation, in der sich das Fahrzeug einem entgegenkommenden Fahrzeug oder einem in gleicher Richtung vorausfahrenden Fahrzeug nähert. Von diesen Situationen kann man mit Situationen gemäß 6a und 6b fertig werden, sofern die vorausliegende Szenerie der eigenen Spur überwacht wird. Um mit Situationen gemäß 6c bis 6e fertig zu werden, ist es notwendig, sowohl die Spur des Fahrers als auch die Nachbarspur zu überwachen. Daher muß der vorab festgelegte Überwachungsbereich gemäß 7 nicht nur die Spur des Fahrers (Breite B), sondern auch den Bereich links und rechts davon mit einer jeweiligen Breite "A" (z. B. 0,3 Meter) überwachen, der die linke und rechte Nachbarspur bedeckt. Die Breite "A" kann ein Festwert oder ein Wert sein, der durch ein Kennfeld oder eine Formel festgelegt ist, in dem (der) die Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ parametrisiert ist.
Die Beurteilung, ob ein vor dem Fahrzeug des Fahrers befindliches Objekt ein Hindernis bildet, wird z. B. auf die im folgenden beschriebene Weise durchgeführt.
Ist gemäß 5b und 7 eine Entfernung l₂ zwischen dem Objekt und dem eigenen Fahrzeug 1 kleiner als eine Hindernisbeurteilungsentfernung L₂ = f(v₁, v₃), wird das Objekt als Hindernis beurteilt, und ist die Entfernung l₂ größer als L₂, wird das Objekt nicht als Hindernis beurteilt. Hierbei ist v₁ die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 des Fahrers, und v₃ ist die Geschwindigkeit des vor dem Fahrzeug des Fahrers befindlichen Objekts. Die Hindernisbeurteilungsentfernung L₂ = f(v₁, v₃) wird auf der Grundlage eines Kennfelds oder einer Formel festgelegt, das (die) durch Experimente oder auf anderem Weg erstellt ist. Zum Beispiel wird die Hindernisbeurteilungsentfernung L₂ = f(v₁, v₃) proportional zur Relativgeschwindigkeit (v₁ – v₃) bestimmt. Ferner kann die Hindernisbeurteilungsentfernung L₂ als sichere Entfernung festgelegt werden, bei der eine Kollision mit diesem Objekt vermieden werden kann, wenn das Fahrzeug des Fahrers eine Notbremsung vollführt. In diesem Fall ist die Hindernisbeurteilungsentfernung L₂ z. B. als L₂ = (1/2)·v₃ ²/g₃ – (1/2)·v₁ ²/g₁ ausgedrückt, wobei g₁ eine Verlangsamung des Fahrzeugs 1 des Fahrers und g₃ die Verlangsamung des Objekts vor dem Fahrzeug ist.
Somit betätigt der Warnsteuerabschnitt 14, der als Warnsteuereinrichtung dient, einen Summer als Reaktion auf Signale vom Beurteilungsabschnitt 13 für die Warnsignalerzeugung.
Als nächstes wird die Steuerung des so aufgebauten Fahrassistenzsystems unter Verwendung von Ablaufplänen gemäß 8 und 9 beschrieben.
Bei Programmbeginn erfaßt zunächst in einem Schritt (im folgenden als "S" bezeichnet) 101 das optische CCD-Kamerasystem 3 Bilder vor dem Fahrzeug des Fahrers und erzeugt Entfernungsbilder als Darstellung einer dreidimensionalen Entfernungsverteilung im Bildverarbeitungsabschnitt 4. Ferner detektiert der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 die Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ des Fahrzeugs 1 des Fahrers.
Als nächstes geht das Programm zu S102 über, in dem der Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 der Steuervorrichtung 6 Spuren, Fahrzeuge, andere Objekte als Fahrzeuge u. ä. getrennt detektiert und Bilddaten von Straßen (Spuren) und Objekten in X-Y-Koordinaten bezogen auf das Fahrzeug 1 des Fahrers erhält.
Dann schreitet das Programm zu S103, in dem die Position und die Koordinaten der linken und rechten Spurmarkierung H1, H2 des Fahrzeugs des Fahrers auf der Grundlage der Bilddaten vom Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 im Hinblick auf eine Referenzkoordinate (0, 0) detektiert werden, die auf dem Fahrzeug 1 des Fahrers liegt. Danach geht das Programm zu S104 über, in dem beurteilt wird, ob das Fahrzeug des Fahrers aus der Spur ausschert. Befindet sich das Fahrzeug des Fahrers nicht im Ausscherzustand, springt das Programm zu S115, in dem ein Signal zum Stoppen oder Unterdrücken eines Alarms zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben wird. Diese Verfahren S103, S104 sind solche, die im Beurteilungsabschnitt 12 für das Ausscheren aus der Spur durchgeführt werden. Befindet sich dagegen das Fahrzeug des Fahrers im Ausscherzustand, geht das Programm zu S105 über, in dem der Beurteilungsabschnitt 13a für den Straßenrand des Beurteilungsabschnitts 13 für die Warnsignalerzeugung beurteilt, ob eine Spur in Ausscherrichtung vorhanden ist. Existiert keine Spur in Ausscherrichtung (bei einer Spur am Straßenrand), springt das Programm zu S116, in dem ein Signal zum Auslösen eines Alarms zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben wird.
Ist dagegen eine Spur in Ausscherrichtung vorhanden, fährt das Programm mit S106 fort, in dem auf der Grundlage der Daten vom Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 beurteilt wird, ob ein Objekt (oder Objekte) auf der Spur in Ausscherrichtung existiert. Wird kein Objekt ermittelt, d. h. da kein Hindernis vorhanden ist, springt das Programm zu S109, und wird ein Objekt (oder Objekte) ermittelt, fährt das Programm mit S107 fort.
Geht das Programm zu S107 über, werden die Geschwindigkeit v₂ des auf der Spur in Ausscherrichtung vorhandenen Objekts, eine Entfernung l₁ zwischen diesem Objekt und dem Fahrzeug des Fahrers sowie eine Objektbeurteilungsentfernung L₁ berechnet, wonach das Programm zu S108 übergeht.
Im Schritt S108 wird die Objektbeurteilungsentfernung L₁ mit der Entfernung l₁ verglichen, und ist die Entfernung l₁ kleiner als die Objektbeurteilungsentfernung L₁ (l₁ ≤ L₁), besteht im Fall des Eintritts des eigenen Fahrzeugs 1 in die Spur in Ausscherrichtung eine Möglichkeit der Kollision mit dem Objekt, weshalb das Programm zu S116 springt, in dem ein Signal zum Auslösen eines Alarms zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben wird.
Ist andererseits die Entfernung l1 größer als die Objektbeurteilungsentfernung L₁ (l₁ > L₁), geht das Programm zu S109 über. Diese Schritte S106, S107 sind solche, die im Beurteilungsabschnitt 13b für Hindernisse in Ausscherrichtung des Beurteilungsabschnitts 13 für die Warnsignalerzeugung durchgeführt werden.
Geht das Programm von S106 oder S108 zu S109 über, wird die Breite "B" der Spur des Fahrers auf der Grundlage von Daten vom Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 berechnet, wonach das Programm zu S110 übergeht, in dem die Breite "B" der Spur des Fahrers mit einer vorbestimmten Breite "B_c1" verglichen wird.
Ist in S110 die Breite "B" der Spur des Fahrers kleiner als die vorbestimmte Breite "B_c1" (B < B_c1), wird das Ausscheren aus der Spur infolge der schmalen Breite der Spur als unvermeidbar beurteilt, und das Programm springt zu S115, in dem ein Signal zum Stoppen oder Unterdrücken eines Alarms zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben wird. Ist dagegen in S110 die Breite "B" der Spur des Fahrers größer als die vorbestimmte Breite "B_c1" (B ≥ Bc1) , geht das Programm zu S111 über. Die Schritte S109, S110 sind solche, die im Beurteilungsabschnitt 13c für die Spurbreite des Beurteilungsabschnitts 13 für die Warnsignalerzeugung durchgeführt werden.
Geht das Programm zu S111 über, werden Detektionsbereiche "A" (jeweilige Detektionsbereiche entlang der linken und rechten Nachbarspur) auf der Grundlage von Daten vom Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 und Daten vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 festgelegt, und ein Gesamtdetektionsbereich "C" wird bestimmt, zu dem die Spurbreite "B" und der linke und rechte Detektionsbereich "A" gehören.
Danach fährt das Programm mit S112 fort, in dem auf der Grundlage der Daten vom Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 beurteilt wird, ob ein Objekt (oder Objekte) innerhalb des Gesamtdetektionsbereichs "C" vorhanden ist. Ist kein Objekt innerhalb des Bereichs "C" vorhanden, d. h., existiert kein Hindernis in Vorausrichtung des Fahrzeugs, springt aufgrund der Tatsache, daß das Fahrzeug lediglich versucht hat, aus der Spur auszuscheren, das Programm zu S116, in dem ein Signal zum Auslösen eines Alarms zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben wird.
Ist in S112 ein Objekt (Objekte) innerhalb des Bereichs "C" vorhanden, geht das Programm zu S113 über, in dem eine Geschwindigkeit v₃ des detektierten Objekts, eine Entfernung l₂ zwischen dem detektierten Objekt und dem Fahrzeug 1 des Fahrers und eine Hindernisbeurteilungsentfernung L₂ auf der Grundlage von Daten vom Straßen/Objekt-Detektionsabschnitt 11 und Daten vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 berechnet werden.
Danach geht das Programm zu S114 über, in dem die Hindernisbeurteilungsentfernung L₂ mit der Entfernung l₂ zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug verglichen wird. Ist die Entfernung l₂ kleiner als die Hindernisbeurteilungsentfernung L₂ (l₂ < L₂), geht aufgrund der Tatsache, daß beurteilt wird, daß dieses Ausscheren aus der Spur ein absichtliches Verhalten zum Umfahren des Hindernisses ist, das Programm zu S115 über, in dem ein Signal zum Stoppen oder Unterdrücken eines Alarms zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben wird.
Ist dagegen in S114 die Entfernung l₂ größer als die Hindernisbeurteilungsentfernung L₂ (l₂ > L₂), geht aufgrund der Tatsache, daß beurteilt wird, daß ein bloßes Ausscheren aus der Spur vorliegt, das Programm zu S116 über, in dem ein Signal zum Auslösen eines Alarms zum Warnsteuerabschnitt 14 ausgegeben wird. Das heißt, die Schritte S111, S112, S113, S114 sind solche, die im Beurteilungsabschnitt 13d für Hindernisse in Vorausrichtung des Beurteilungsabschnitts 13 für die Warnsignalerzeugung durchgeführt werden.
Nachdem ein Signal zum Stoppen oder Unterdrücken eines Alarms zum Warnsignalsteuerabschnitt 14 in S115 ausgegeben ist oder ein Signal zum Auslösen eines Alarms zum Warnsignalsteuerabschnitt 14 in S116 ausgegeben ist, fährt das Programm mit S117 fort, in dem der Warnsteuerabschnitt 14 die Warnvorrichtung 7 betätigt.
Somit kann das Fahrassistenzsystem gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung die Aufmerksamkeit eines Fahrers wecken, indem es einen Alarm auslöst, wenn das Fahrzeug des Fahrers aus der Spur in Richtung des Straßenrands ausschert. Versucht ferner das Fahrzeug, auf eine Nachbarspur zu fahren, kann das Fahrassistenzsystem die Aufmerksamkeit des Fahrers wecken, indem es einen Alarm auslöst, wenn eine Kollision mit einem Hindernis möglich ist, z. B. mit einem entgegenkommenden Fahrzeug. Schert außerdem das Fahrzeug aus der Spur unvermeidbar aus, weil die Spur eine schmale Breite hat, kann das Fahrassistenzsystem einen Alarm stoppen oder unterdrücken. Schert weiterhin das Fahrzeug aus der Spur aus, um einem vor dem Fahrzeug befindlichen Hindernis auszuweichen, kann das Fahrassistenzsystem einen Alarm stoppen oder unterdrücken.
Die Warnvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung kann jede Art von Warnvorrichtungen aufweisen, z. B. einen Summer, ein Warnlicht, eine Anzeige, eine Meldevorrichtung u. ä. Neben der Warnvorrichtung kann auch ein automatisches Bremssystem genutzt werden, das automatisch bremsen kann.
Da beschreibungsgemäß beim Auslösen eines Alarms für das Ausscheren aus der Spur ordnungsgemäß beurteilt wird, ob ein Alarm wirklich erforderlich ist oder ob ein Alarm zu stoppen oder zu unterdrücken ist, kann das Fahrassistenzsystem eine Warnfunktion für das Ausscheren aus der Spur haben, die ein natürliches Gefühl vermittelt und die Absicht des Fahrers widerspiegeln kann.
Während die derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, sollte klar sein, daß diese Offenbarung zur Veranschaulichung dient und daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung gemäß der Festlegung in den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.

Claims

Fahrassistenzsystem zum Auslösen eines Alarms, wenn ein Fahrzeug aus einer ersten Spur ausschert, auf der es fährt, mit: einer Detektionseinrichtung (11) für die Fahrumgebung zum Detektieren von Fahrbedingungen des Fahrzeugs, der Position des Fahrzeugs, der Position der ersten Spur, und der Position einer Nachbarspur und zum Erkennen von Objekten, die auf der ersten Spur und der Nachbarspur in Beziehung zur Position des Fahrzeugs vorhanden sind; und einer Beurteilungseinrichtung (12) für das Ausscheren aus der Spur auf der Grundlage von Informationen, die von der Detektionseinrichtung (11) für die Fahrumgebung erhalten werden, zum Vergleichen der Position des Fahrzeugs mit der Position der ersten Spur und zum Beurteilen eines Ausscherens aus einer Spur aus der ersten Spur des Fahrzeugs; gekennzeichnet durch: eine Beurteilungseinrichtung (13) für die Warnsignalerzeugung zum Ausgeben eines Signals, um einen Alarm zu stoppen oder zu unterdrücken, wenn das Fahrzeug aus der ersten Spur ausschert und wenn mindestens auf der Grundlage der von der Detektionseinrichtung für die Fahrumgebung erhaltenen Informationen beurteilt wird, daß die Breite der ersten Spur schmaler als ein vorbestimmter Wert ist; und eine Warnsteuereinrichtung (14) zum Betätigen einer Warnvorrichtung auf der Grundlage des Signals von der Beurteilungseinrichtung für die Warnsignalerzeugung.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 1, wobei die Beurteilungseinrichtung (13) für die Warnsignalerzeugung ein Signal ausgibt, um einen Alarm auszulösen, wenn das Fahrzeug aus der ersten Spur in Richtung einer Nachbarspur bezüglich der ersten Spur ausschert und wenn mindestens auf der Grundlage der von der Detektionseinrichtung (11) für die Fahrumgebung erhaltenen Informationen beurteilt wird, daß ein Objekt auf der Nachbarspur vorhanden ist und daß das Objekt ein Hindernis für das Fahrzeug ist.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beurteilungseinrichtung (13) für die Warnsignalerzeugung ein Signal ausgibt, um einen Alarm auszulösen, wenn das Fahrzeug aus der ersten Spur ausschert und wenn mindestens auf der Grundlage der von der Detektionseinrichtung für die Fahrumgebung erhaltenen Informationen beurteilt wird, daß die Nachbarspur in Ausscherrichtung nicht vorhanden ist.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Beurteilungseinrichtung (13) für die Warnsignalerzeugung ein Signal ausgibt, um einen Alarm zu stoppen oder zu unterdrücken, wenn das Fahrzeug aus der ersten Spur ausschert und wenn mindestens auf der Grundlage der von der Detektionseinrichtung für die Fahrumgebung erhaltenen Informationen beurteilt wird, daß ein Objekt auf der ersten Spur innerhalb eines vorab festgelegten Bereichs vorhanden ist und daß das Objekt ein Hindernis für das Fahrzeug ist.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 4, wobei der vorab festgelegte Bereich in der Beurteilungseinrichtung (13) für die Warnsignalerzeugung die Breite der ersten Spur und eine festgelegte Breite eines Bereichs aufweist, der auf der linken bzw. rechten Seite der ersten Spur vorgesehen ist.