Beschreibung
Fahrerassistenzsystem zur lokalen und zeitlichen Bewertung und Prädiktion der Fahrdynamik eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem zur lokalen und zeitlichen Bewertung und Prädiktion der Fahrdynamik eines Fahrzeugs innerhalb eines Verkehrssystems sowie zur Übertra¬ gung der sich daraus ergebenden Information an benachbarte Fahrzeuge.
Im dichten Straßenverkehr kann eine Aktion eines Fahrzeugs zu unbeabsichtigten Reaktionen anderer Verkehrsteilnehmer führen. Diese Reaktion kann insbesondere dann, wenn die ursäch- liehe Aktion durch andere Fahrzeugführer nicht rechtzeitig erkannt wird, zu kritischen Situationen führen. Solche Aktionen sind insbesondere, aber nicht beschränkt auf Manöver wie Spurwechsel, plötzliches Abbiegen, heftiges Bremsen. Der Wunsch zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr Informa- tionen von Fahrzeug zu Fahrzeug zu senden, besteht bereits seit langem und wird bei zunehmender Verkehrsdichte immer dringender .
Aus der DE 199 15 935 C2 ist dazu eine Sendeeinrichtung zur Übertragung von Datensignalen in einem Verkehrssystem bekannt, wobei die Sendeeinrichtung mindestens eine Lichtquelle zum Abstrahlen eines Lichtsignals aufweist, das ein Datensig¬ nal enthält. Bei der Lichtquelle handelt es sich um einen Be¬ leuchtungskörper eines Fahrzeugs, insbesondere um einen Scheinwerfer und/oder eine Bremsleuchte.
Des Weiteren ist aus der DE 196 25 960 C2 eine Einrichtung zur Übertragung von Informationen von einem vorausfahrenden Fahrzeug auf ein nachfolgendes Fahrzeug bekannt, mit einem Sender im vorausfahrenden Fahrzeug, der gepulste Lichtsignale vom menschlichen Auge nicht wahrnehmbar aussendet, mit einem Empfänger im nachfolgenden Fahrzeug, der die vom Sender ausgesandten Lichtsignale empfängt und auswertet sowie mit min-
destens einer Leuchtdiode als Sender. Dabei sendet die Leuchtdiode die gepulsten Lichtsignale in einer vom menschlichen Auge nicht wahrnehmbaren Frequenz und im sichtbaren Wellenbereich, die vom Empfänger erkennbar sind, wobei das Lichtsignal in Abhängigkeit von der tatsächlichen Verzögerung oder Beschleunigung gebildet ist und eine Schalteinrichtung die Stärke und/oder Frequenz des Senders in Abhängigkeit von der Größe der Verzögerung oder Beschleunigung regelt.
Weiterhin sind lokale Systeme bekannt, die eine vorausschau¬ ende Wirkung haben. Dazu gehört insbesondere die Spurschät¬ zung für abstandsgeregelte Tempomaten (ACC-Systeme) . In auto¬ matischen Geschwindigkeits- und Abstandsregelungssystemen zur Erfassung der Verkehrssituation ist es üblich, mit Hilfe von Signalen von Gierraten-Sensoren bzw. Querbeschleunigungssen- soren einen Fahrkorridor vorauszusagen. Das heißt, es wird festgestellt, an welcher Stelle sich das Fahrzeug nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraumes aufhalten wird und welche vo¬ rausfahrenden Fahrzeuge sich im Fahrkorridor des eigenen Fahrzeuges aufhalten.
Der Fahrkorridor wird dabei aus dem Kurvenradius des Kraft¬ fahrzeuges bestimmt, welcher wiederum aus der Fahrzeugge¬ schwindigkeit und dem Signal des Gierraten-Sensors hergelei- tet wird. Die Verwendung des Gierraten-Sensors liefert keine ausreichenden Informationen zur Fahrdynamik des Kraftfahrzeuges. Diese muss durch zusätzliche Sensoren detektiert werden.
Dazu ist aus der DE 197 49 306 Al ein Verfahren zur voraus- schauenden Bestimmung des Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges für ein automatisches Abstandsregelungssystem bekannt, bei welchem ein der Geschwindigkeit entsprechendes Signal zur Be¬ stimmung eines Kurvenradius des Kraftfahrzeuges verwendet wird, wobei aus dem Kurvenradius der Fahrkorridor ermittelt wird. Zur genauen Bestimmung des Fahrkorridors des Kraftfahrzeuges wird, um die Fahrdynamik des Kraftfahrzeuges ausrei¬ chend zu berücksichtigen, die Radgeschwindigkeit von mindes¬ tens zwei Fahrzeugrädern gemessen und aus der Differenz der
beiden Radgeschwindigkeiten die Gierrate des Fahrzeuges be¬ stimmt .
Nachteilig an diesen Systemen ist, dass sie nur wenige Daten- quellen auswerten und zwar nur im jeweiligen Gesamtsystem (z. B. ACC), aber nicht darüber hinaus und nicht ohne spezifische Kenntnisse der Signalaufbereitung einsetzbar sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fahrerassistenzsystem zu schaffen, das als Auswerteeinheit von fahrzeugimmanenten Daten ausgebildet ist und aus diesen Daten eine Vorhersage bezüglich einer zu erwartenden Verkehrssituation trifft und diese Information an Fahrzeuge in der näheren Umgebung weiterleitet.
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhän- gigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem zur lokalen und zeitlichen Bewertung und Prädiktion der Fahrdynamik eines Fahrzeugs innerhalb eines Verkehrssystems sowie zur Übertra- gung der sich daraus ergebenden Information an benachbarte Fahrzeuge zeichnet sich dadurch aus, dass im zu bewertenden Fahrzeug unabhängig voneinander erzeugte Daten in einer Auswerteeinheit gesammelt und ausgewertet werden und eine sich daraus ergebende Vorhersage hinsichtlich einer bevorstehenden Fahrsituation generiert wird, die an an dieser Fahrsituation beteiligte Fahrzeuge in der Umgebung weitergegeben wird. Aus den ermittelten Daten kann die Fahr- bzw. die Umfeldsituation geschätzt werden, beispielsweise für eine Baustelleneinfahrt. Zudem können die Daten aus den Sensoren zur Plausibilisierung anderer Sensoren genutzt werden.
Ziel der Erfindung ist es, den umliegenden Verkehr über die eigenen Absichten oder Beobachtungen in Kenntnis zu setzen,
um diesen, wenn er mit Einrichtungen zum Empfangen der ausgesandten Daten ausgerichtet ist, die Möglichkeit zu geben, auf eine Situation früher als bei bisherigen Systemen reagieren zu können. Durch die Fusion von Fahrdynamik-Daten, Navigati- onsdaten, Umweltdaten sowie weitere Daten, die die Fahrsitua¬ tion beschreiben, können sich abzeichnende Fahrsituationen in ihrer Entstehung mit hoher Genauigkeit erkannt und bewertet werden. Durch die Fusion mehrerer Datenquellen können sowohl die Vorhersagequalität als auch die Vorhersagesicherheit be- züglich Fahrerabsichten gesteigert werden. Dadurch erst wird es möglich, diese mit hoher Präzision ermittelten Daten an weitere Verkehrsteilnehmer weiterzugeben, um eine Verbesserung der Fahrsituation zu erreichen, ohne unkomfortable Reaktionen in Kauf nehmen zu müssen. Demgemäß handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine zentrale Auswerteeinheit aller im Fahrzeug vorhandenen Datenquellen bezüglich Fahrdynamik, Umfeldsensorik, Navigation sowie weitere den Zustand beeinflussende bzw. bezeichnende Datenquellen, die aus diesen Daten eine Vorhersage bezüglich der Fahrdynamik des Fahrzeu- ges generieren. Beispiele für Datenquellen, die die Fahrdyna¬ mik betreffen, können die Raddrehzahl, Federwege, Reifenluftdruck, Brems- bzw. Motordaten, Trägheitsdaten, die die Beschleunigung bzw. die Drehraten betreffen oder die Routenplanung sein, wobei es sich hierbei nicht um eine abschließende Aufzählung handelt. Datenquellen für die Umfeldsensorik sind beispielsweise Regen- bzw. Temperatursensoren, Türsensoren und Schiebedachsensoren oder Sensoren, die den Ort oder die Relativgeschwindigkeit von Objekten außerhalb des Fahrzeugs bestimmen. Als Datenquelle für das Navigationssystem dienen Positionssensoren, die die Position des Fahrzeugs im dreidimensionalen Raum definieren. Des Weiteren sind Sensoren denkbar, die ein aggressives oder defensives Fahrerverhalten oder einen wachen oder schläfrigen Fahrerzustand ermitteln oder wahrnehmen, ob ein Anhänger am Fahrzeug mitgeführt wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die vorhergesagte Fahr¬ situation an die sich in unmittelbarer Nähe befindlichen Fahrzeuge weitergeleitet wird. Da die Ermittlung der Fahrzu-
stände bzw. der Fahrabsichten vorausschauend erfolgt, können die als Empfänger beteiligten Fahrzeuge über den Zustand des sendenden Fahrzeugs informiert werden, bevor ein Fahrer oder in den benachbarten Fahrzeugen angebrachte Sensoren diese er- kennen können. Durch die Vorhersage können umliegende, mit einer Einrichtung zum Empfang und zur Verarbeitung ausgerüstete Fahrzeuge frühzeitig auf eine sich aufbauende Situation reagieren und so eine eventuelle Beeinträchtigung oder Gefährdung des eigenen Fahrzeugs verhindern, wodurch der Fahr- komfort erhöht wird. Weitere Vorteile bestehen darin, dass die Unfallrisiken bzw. unumgängliche Unfälle in ihren Folgen minimiert werden, der Kraftstoffverbrauch durch vorausschauende Fahrweise gesenkt wird und die Anzahl an benötigten Sen¬ soren durch Plausibilisierung gering gehalten wird.
Es ist bevorzugt, dass die Übertragung der Informationen an benachbarte Fahrzeuge auf optischen Weg erfolgt. Werden in einer Übertragungseinrichtung Leuchtdioden verwendet, so lassen sich codierte Leuchtsignale auch mit einer Frequenz über- mittein, die vom Auge nicht mehr wahrnehmbar ist. Insofern können hier auch weitere Informationen wie z. B. Brems-, Geschwindigkeits- oder Abstandsinformationen an das nachfol¬ gende Fahrzeug übermittelt werden. Ohne dass der Fahrzeugfüh¬ rer abgelenkt wird, ermittelt das Fahrzeug für die Sicherheit relevante Informationen, die es an den Fahrer bedarfsweise weitergibt. Dabei kann im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenbereich mit dem bereits in der Fahrzeugindustrie einge¬ setzten Leuchtdioden in Bremsleuchten gearbeitet werden, so dass eine kostengünstige Einführung dieses Systems erfolgen kann, obwohl diese Leuchtdioden kein Infrarotanteil haben.
Eine weitere vorteilhafte Übertragungsmöglichkeit besteht darin, dass die Übertragung der Informationen an benachbarte Fahrzeuge durch Mikrowellen erfolgt. Dabei wird von Sendeein- richtungen zur Übertragung von Datensignalen in einem Verkehrssystem ausgegangen, bei welchem die Sendeeinrichtung mindestens eine Lichtquelle zum Abstrahlen eines Lichtsignals aufweist, das ein Datensignal enthält. Das Lichtsignal be-
steht aus einem Infrarotsignal, so dass die Lichtquelle die¬ ser bekannten Sendeeinrichtung eine Infrarotlichtquelle ist. Vorteilhaft ist es, wenn die Lichtquelle zum Abstrahlen des Datensignals einen Beleuchtungskörper des Fahrzeugs, insbe- sondere ein Scheinwerfer und/oder eine Bremsleuchte ist. Dies ermöglicht eine direkte Kommunikation seitens der Fahrzeuge sowie zwischen den Fahrzeugen, nutzt aber in geschickter Weise vorhandene Beleuchtungskörper am Fahrzeug, so dass eine zusätzliche gesonderte Signalquelle nicht erforderlich ist.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Übertragung der Informa¬ tionen an benachbarte Fahrzeuge durch Nutzung lokaler Einrichtungen insbesondere der GSM-Netze erfolgt.
Vorteilhafterweise kann die Übertragung der Informationen auf benachbarte Fahrzeuge auch auf akustischem Wege erfolgen. Dies kann beispielsweise durch Ultraschall erfolgen, wie es aus Fernbedienungen für Fernsehgeräte bekannt ist oder durch Mitbenutzung vorhandener Systeme wie z. B. der Einpark- Entfernungsmessung. Denkbar ist auch, einen Piezosender als Lautsprecher in der Heckstoßstange und einen Empfänger (Mikrophon) in der Frontstoßstange zu verwenden. Der Datentrans¬ fer kann über Frequenz- oder Amplitudenmodulation erfolgen.
Die vorliegende Erfindung schafft erstmals vorteilhaft, ein Fahrerassistenzsystem zur lokalen und zeitlichen Bewertung und Prädiktion der Fahrdynamik eines Fahrzeugs innerhalb ei¬ nes Verkehrssystems sowie zur Übertragung der sich daraus er¬ gebenden Information an benachbarte Fahrzeug, das den Kraft- stoffverbrauch senkt, den Fahrkomfort erhöht und zusätzlich die Gefahr von Unfällen vermeidet bzw. deren Folgen verringert .
Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nach- folgend anhand von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung erläutert.
Dabei zeigen schematisch:
Fig. 1 eine Fahrsituation, die für ein Abbiegemanöver kennzeichnend ist;
Fig. 2 eine Fahrsituation, die für einen Spurwechsel kennzeichnend ist;
Fig. 3 eine Fahrsituation, die für einen plötzlich durchgeführten Bremsvorgang kennzeichnend ist und
Fig. 4 eine Fahrsituation, die für einen instabilen Fahrzustand kennzeichnend ist.
Fig. 1 zeigt eine Fahrsituation, die für ein Abbiegemanöver kennzeichnend ist. Ein vorausfahrendes Fahrzeug 1, dem ein nachfolgendes Fahrzeug 2 folgt, und das demnächst ein Abbie¬ gemanöver einleitet, kann, bevor der Fahrer des vorausfahrenden Fahrzeugs 1 den Fahrtrichtungsänderungsanzeiger setzt, erfindungsgemäß über einen satellitengestütztes Navigations- System 3 den Fahrzeugen in der näheren Umgebung, die auch an dieser Verkehrssituation beteiligt sind, signalisieren, dass das Fahrzeug 1 demnächst seine Geschwindigkeit verringert. Erfindungsimmanent ist ebenfalls, dass für den Fall eines Fahrspurwechsels Umweltsensoren dies dem umliegenden Verkehr signalisieren. Es ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die unabhängig voneinander mittels Sensoren ermittelten Daten in einer Auswerteeinheit 4 gesammelt und ausgewertet werden und eine sich daraus ergebende Vorhersage hinsichtlich einer bevorstehenden Fahrsituation generiert wird, die an an dieser Fahrsituation beteiligte Fahrzeuge in der Umgebung weiterge¬ geben wird. Demgemäß wird ein Abbiegevorgang nicht erst durch optische Signale wie z. B. durch einen Fahrtrichtungsände- rungsanzeiger vom Fahrer des nachfolgenden Fahrzeugs hinter dem abbiegenden erkannt. Daraus resultiert eine frühzeitige Verminderung der Geschwindigkeit des Folgefahrzeugs, wodurch das Unfallrisiko minimiert und zusätzlich der Kraftstoff¬ verbrauch herabgesetzt wird.
Fig. 2 zeigt eine Fahrsituation, die für einen Spurwechsel kennzeichnend ist. Auf einer zumindest zweispurigen Fahrbahn befinden sich drei Fahrzeuge, wobei das den Spurwechsel durchführende Fahrzeug 1 hinter einem vorausfahrenden Fahr- zeug 2 auf der gleichen Spur und vor einem nachfolgenden
Fahrzeug 3 der anderen Spur positioniert ist. Ein Spurwechsel kann z. B. dadurch erkannt werden, dass bei Beibehalten der bisherigen Fahrspur eine starke Bremsung durchgeführt werden muss. Des Weiteren kann aufgrund der Auswertung von Fahrdyna- mikdaten wie z. B. der Gierrate auf einen einsetzenden Fahrspurwechsel geschlossen werden, wobei ein satellitengesteuertes Navigationssystem hierbei zur Plausibilisierung herangezogen werden kann. Die Erfindung sieht vor, dass Fahrzeuge auf der Zielfahrbahn vom Spurwechselvorgang frühzeitig in Kenntnis gesetzt werden und ihr Verhalten dementsprechend an¬ passen können, wodurch das Unfallrisiko vermindert wird und der Kraftstoffverbrauch herabgesetzt wird, da ein spätes Bremsen vermieden werden kann.
Fig. 3 zeigt eine Fahrsituation, die für einen plötzlich durchgeführten Bremsvorgang kennzeichnend ist. Innerhalb ei¬ ner Fahrspur bewegen sich drei Fahrzeuge in einer Richtung, wobei das mittig positionierte Fahrzeug 1 über Umfeldsensoren im Vorfeld eines starken Bremsvorgangs die Situation erfassen kann, was dazu führt, dass ein mögliches Unfallrisiko mini¬ miert wird. Diese Information wird an ein nachfolgendes Fahr¬ zeug 2 übermittelt, das seinerseits den Bremsvorgang früher einleiten kann oder einen möglichen Spurwechsel früher vornehmen kann. Die Unfallwahrscheinlichkeit wird dadurch mini- miert, dass der Bremsweg verkürzt wird.
Fig. 4 zeigt eine Fahrsituation, die für einen instabilen Fahrzustand kennzeichnend ist. Ausgangspunkt für diese Fahr¬ situation ist, dass die bordautonomen Systeme eines Fahrzeugs 1 einen instabilen Fahrzustand erkennen. Hierfür können bordautonome Verarbeitungseinheiten, wie zum Beispiel Fahrzeugzu- standsermittler herangezogen werden. Es kann dabei unterschieden werden, ob der instabile Fahrzustand aufgrund loka-
ler Umstände wie z. B. einem Defekt am Fahrzeug oder äußerer Einflüsse wie z. B. ein lokal verringerter Reibwert vorliegt. Durch das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem können die Fahrzeuge 2, 3 in der Umgebung gewarnt werden.
Die vorliegende Erfindung schafft erstmals vorteilhaft, ein Fahrerassistenzsystem zur lokalen und zeitlichen Bewertung und Prädiktion der Fahrdynamik eines Fahrzeugs innerhalb ei¬ nes Verkehrssystems sowie zur Übertragung der sich daraus er- gebenden Information an benachbarte Fahrzeug, das den Kraft¬ stoffverbrauch senkt, den Fahrkomfort erhöht und zusätzlich die Gefahr von Unfällen vermeidet bzw. deren Folgen verringert