SE1050980A1 - Säkerhetssystem för ett fordon och metod för ett säkerhetssystem - Google Patents

Abstract

Säkerhetssystem för ett fordon, där systemet omfattar en sensorenhet omfattande en eller flera sensorer anpassade att detektera hinder i fordonets omgivning, och specifikt anpassade att detektera hindrens hastighet och riktning i förhållande till fordonet, och att generera en eller flera omgivnings signaler representerande hindrens hastighet och riktning relativt fordonet. Vidare ingår en beräkningsenhet anpassad att beräkna fordonets resulterande trajektorie i längs- och sidled baserat på sensorsignaler från sensorenheten och en eller flera parametrar relaterade till fordonet och fordonets rörelse och generera en trajektoriesignal i beroende av sensorsignalerna och nämnda parametrar. Nämnda omgivnings signaler och trajektoriesignal påförs en utvärderingsenhet innefattande en minnesenhet innehållande en uppsättning omgivningskriterier med samhörande reglerstrategier relaterade till dessa kriterier, där reglerstrategierna prioriterar väjning framför inbromsning, varvid nämnda signaler jämförs med omgivningskriterierna och en styrsignal, innehållande information om motsvarande reglerstrategi, genereras i beroende av denna jämförelse. Styrsignalen är anpassad att påföras fordonets reglersystem för att ta kontroll, helt eller delvis, över styrningen, bromsarna, och/eller motorn för att navigera fordonet, i längs- och sidled, så att en olycka undviks eller mildras.

Description

15 20 25 30 US-7,55l,l03 avser ett varningssystem för fordon, som bland annat innefattar ett körfältsvaktsystem som förbättrats genom att anordna ett bildbehandlingssystem som mottar och behandlar bilder visande situationen runt fordonet för att bland annat öka säkerheten vid körfältsbyten. Informationen som systemet samlar in kan presenteras för föraren på ett flertal sätt, till exempel genom visuell visning. Det är även möjligt att anordna en vibrerande enhet i ratten för att överföra informationen taktilt till föraren om det föreligger risker vid till exempel omkörningar.

När ett körfältsvaktsystem används låter man vanligtvis endast systemet till en begränsad del få ta over den aktiva styrningen av fordonet eftersom föraren hela tiden ska ha möjlighet att kontrollera fordonet. Det kan dock finnas kurvor eller andra körsituationer där systemets styringrepp inte räcker för att hålla fordonet kvar på vägen och då måste föraren uppmärksammas på detta.

Det kan även finnas andra anledningar till att systemet inaktiveras under ingrepp, som t.ex. att sensorerna tappar signal eller mål, mm.

Ytterligare ett exempel på aktivstyrning visas i US-2007/0051547 som avser en metod för att assistera föraren vid olika manövrar, till exempel vid parkering. Ratten kan då påföras olika vridmoment i beroende av i vilken grad föraren följer en beräknad färdväg, till exempel påförs ett ökande moment om ratten inte förs åt ”rätt” håll.

J P-20090l2672 beskriver en metod för att kontrollera fordonets trajektorie, men bara i syfte att få fordonet att följa den trajektorie som föraren föreskriver genom styrnings-input i ratten. Detta system försöker alltså bara följa förarens instruktioner, men när föraren inte har koll på omgivande trafik eller vet det bästa beteendet för en given trafiksituation blir resultatet också mindre optimalt.

FR-28l24l3 beskriver en metod för att hålla fordonet i filen, följa en virtuell räls och agera på styrinrättningen för att förhindra en farlig manöver. Enligt denna metod görs ingen ansats att hjälpa föraren göra rätt val. 10 15 20 25 30 Ytterligare ett exempel på ett körfältsvaktssystem finns beskrivet i WO-2009/O22947 som avser en metod och ett system för att underlätta för föraren att hålla sitt fordon i ett körfält.

US-6,624,747 beskriver en metod för att förhindra en kollision mellan ett fordon och ett hinder beläget framför fordonet, varvid avståndet mellan fordonet och hindret, relativhastigheten hos fordonet med avseende på hindret och hastighet och acceleration/retardation hos fordonet detekteras och ett kollisionsmeddelande eller en inbromsningsoperation utlöses som en funktion av denna information. Metoden omfattar att beräkna en första distans mellan fordonet och hindret som är det minsta avstånd för att undvika en kollision av fordonet med hindret genom en inbromsning med maximal retardation; beräkna en andra distans som är det minsta avstånd som är nödvändigt för att undvika kollision av fordonet med hindret genom att styra fordonet förbi hindret, och initiera en automatisk bromsning bara när den upptäckta distansen är mindre än både den första och den andra beräknade distansen, och graden av överlappning överskrider ett förutbestämt gränsvärde.

Enligt ovan beskrivna metod måste man invänta att föraren varken hinner bromsa eller svänga för att undvika en kollision innan bromsarna automatiskt ansätts vilket innebär att en kollision ändå kommer att bli ganska kraftig om fordonets hastighet före ingreppet var hög. Detta för att distansen som krävs för att bromsa är mycket längre än distansen som krävs för att väja för att undvika ett hinder vid höga hastigheter.

Syftena med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förbättrat säkerhetssystem för ett fordon, och en förbättrad metod i säkerhetssystemet, som bland annat minskar risken för kollision med ett hinder och som förbättrar säkerheten för fordonet och underlättar kömingen för fordonsföraren.

Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syften åstadkommes med uppfinningen definierad av de oberoende patentkraven.

Föredragna utföringsformer definieras av de beroende patentkraven. 10 15 20 25 30 4 En grundläggande princip som uppfinningen bygger på är att om man i höga farter skall undvika kollision har man mycket längre tid på sig att ingripa om man kan väja, dvs. styra fordonet förbi ett hinder, än om man bara kan bromsa.

Föreliggande uppfinning bidrar till att öka den aktiva säkerheten för fordon genom att, efter en analys av hinder i omgivningen, utnyttja en reglerstrategi där automatisk väjning förbi ett hinder utvärderas och om möjligt prioriteras.

Uppfinningen omfattar ett system och en metod som medelst sensorer och/eller kommunikation håller koll på trafiken framför, sidan om, och bakom ett fordon, såväl i fordonets egen fil som i intilliggande filer. Utifrån denna information utarbetas en reglerstrategi för fordonets beteende och resulterande trajektorie i längs- och sidled som effektueras i händelse av en framförvarande trafiksituation som bedöms ha en sannolikhet för olycka som är högre än ett tröskelvärde. Målet med att tillämpa reglerstrategin är att undvika olyckor, särskilt att bakomvarnade fordon kolliderar med det egna fordonet, men om en olycka är oundviklig, minimera konsekvenserna av olyckan.

Med hjälp av sensorer, t.ex. radarsensorer, eller virtuella sensorer, t.ex. fordon till fordon kommunikation, hålls koll på den omgivande trafiken och genom att ta kontroll, helt eller delvis, över stymingen, bromsarna, motom mm. navigera fordonet, i längs- och sidled för att undvika eller mildra konsekvenserna av olyckor. Systemet ska bara ingripa då det med hjälp av den tillgängliga informationen bedöms att sannolikheten för en kollision överstiger ett gränsvärde som kan ligga mellan 0- 100%.

Metoden enligt uppfinningen har fördelen att systemet har full koll på trafiken bakom fordonet i alla situationer och när en kritisk situation uppkommer framför fordonet så är systemet redan medvetet om vilka manövrar som kan göras för att undvika en kollision utan att skapa en annan kritisk situation för den bakomvarande trafiken.

Säkerhetssystemet enligt uppfinningen omfattar en sensorenhet omfattande en eller flera sensorer anpassade att detektera objekt i fordonets omgivning, specifikt anpassade att detektera objektens position, hastighet och riktning i förhållande till fordonet. 10 15 20 25 30 En styrenhet innefattande en beräkningsenhet anpassad att beräkna framtida rörelser (trajektorier) för fordonet, både i längdled och i sidled baserat på nämnda sensorsignaler och en eller flera parametrar relaterade till fordonet (t.ex. vikt) och fordonets rörelse (t.ex. hastighet).

Säkerhetssystemet enligt uppfinningen kan möjliggöra en automatisk momentuppbyggnad som inte direkt härstammar från en förarbegäran, på samma sätt som elektroniska bromssystem som är en förutsättning för nödbroms. Säkerhetssystemet utvärderar en given trafiksituation och implementerar en reglerstrategi som innebär att väja för att undvika en kollision med ett hinder då det i trafiksituationen är fördelaktigt framför altemativet att bromsa. Systemet påverkar fordonets styrning och/eller bromsar för att få fordonet att väja och undvika eller mildra kollisionen med ett hinder.

Kort ritningsbeskrivning Figur l visar ett schematiskt blockdiagram illustrerande föreliggande uppfinning.

Figur 2 visar ett diagram som illustrerar en utföringsform där väjning i vissa fall prioriteras framför bromsning.

Figur 3 visar en situation där föreliggande uppfinning tillämpas.

Detalierad beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen Med hänvisning till de bifogade figurerna kommer nu uppfinningen att beskrivas i detalj.

Figur 1 visar ett schematiskt blockdiagram illustrerande ett säkerhetssystem för ett fordon enligt föreliggande uppfinning.

Säkerhetssystemet omfattar en sensorenhet omfattande en eller flera sensorer anpassade att detektera hinder, som kan vara fasta eller rörliga, i fordonets omgivning, och specifikt anpassade att detektera hindrens position, hastighet och riktning i förhållande till fordonet, och att generera en eller flera omgivningssignaler representerande hindrens position, hastighet och riktning relativt fordonet.

Sensorerna kan exempelvis utgöras av en eller flera radarenheter som monterats till exempel i anslutning till fordonets front för att kunna detektera hinder framför fordonet.

Naturligtvis kan radarenheter även placeras på fordonets sidor och baksida. Sensorema 10 15 20 25 30 kan även utgöras av en eller flera kameror anpassade att visuellt avsöka omgivningen. Det är också möjligt att sensorerna utgörs av en eller flera lasersensorer. Kombinationer av olika typer av de nämnda sensorerna kan ibland vara fördelaktigt.

Sensorenheten är, enligt en utföringsform, anpassad att generera omgivningssignaler i form av första, andra och tredje omgivningssignaler där den första omgivningssignalen indikerar hinder framför fordonet, den andra omgivningssignalen indikerar hinder i områdena sidan om fordonet, och den tredje omgivningssignalen indikerar hinder bakom fordonet.

Säkerhetssystemet omfattar vidare en beräkningsenhet anpassad att beräkna fordonets framtida trajektorie i längs- och sidled baserat på sensorsignaler från sensorenheten och en eller flera parametrar relaterade till fordonet, t.ex. vikt, och fordonets rörelse, t.ex. hastighet, och generera en trajektoriesignal i beroende av sensorsignalerna och nämnda parametrar.

Omgivningssignalema och trajektoriesignalen är anpassade att påföras en utvärderingsenhet innefattande en rninnesenhet innehållande en uppsättning omgivningskriterier med samhörande reglerstrategier relaterade till dessa kriterier.

Omgivningskriterierna innefattar företrädesvis information om relativa hastigheter mellan fordonet och hinder, och gränsvärden för hastigheter när väjning kan ske istället för inbromsning. Kriteriema kan vara uppställda som tabeller där exempelvis fordonshastighet, vägfriktion, relativ hastighet och avstånd till hindret ingår.

Reglerstrategiema är en uppsättning regler och avser vilken aktivitet de olika identifierade situationerna som omgivningskriteriema definierat till slut resulterar i; t.ex. väja; bromsa och väja; bromsa.

Figur 2 visar ett diagram som illustrerar ett enkelt exempel på hur omgivningskriteriema kan resultera i en reglerstrategi. 10 15 20 25 30 I diagrammet anges avståndet till ett hinder i meter på y-axeln, och den relativa hastigheten mellan det egna fordonet och ett hinder på X-axeln i km/h. I grafen har inritats kurvor som schematiskt illustrerar de minsta avstånd i meter till ett hinder som krävs vid en given hastighet för att fordonet skall undvika hindret. I fallet då fordonet vajer beror avståndet väsentligen linjärt på den relativa hastigheten. Detta illustreras med en rät linje. I fallet då fordonet istället bromsas är ökningen olinjär. Vid lägre relativa hastigheter är avståndet längre om fordonet väjer. Kurvoma skär varandra i en punkt P. För relativa hastigheter som är högre än i punkten P är avståndet vid bromsning längre än vid väjning.

Det innebär att för hastigheter lägre än vid punkten P är det mest fördelaktigt att bromsa och för hastigheter högre än i punkten P är det mest fördelaktigt att väj a.

Det är naturligtvis möjligt att även ytterligare parametrar, till exempel riktning till hinder, ingår i reglerstrategin. Vidare kan ytterligare reglerstrategier ingå, till exempel kan det under vissa omständigheter vara fördelaktigt att både bromsa och väj a, eller att inledningsvis väja och sedan bromsa.

Enligt uppfinningen prioriterar reglerstrategierna väjning framför inbromsning, och omgivningssignalerna och trajektoriesignalen jämförs med omgivningskriteriema och en styrsignal, innehållande information om motsvarande reglerstrategi, genereras i beroende av denna jämförelse.

Den genererade styrsignalen är sedan anpassad att påföras fordonets reglersystem för att ta kontroll, helt eller delvis, över styrningen, bromsarna, och/eller motorn för att navigera fordonet, i längs- och sidled, så att en olycka undviks eller mildras.

Således, om förutbestämda omgivningskriterier är uppfyllda, är styrsignalen anpassad att påverka fordonets styrning så att fordonet väjer för hindret.

Figur 3 illustrerar en tillämpning av föreliggande uppfinning.

Säkerhetssystemet enligt uppfinningen är anordnat i fordonet Ll. Fordonen L2 och L3 befinner sig i samma körfält medan fordonet L4 befinner sig i det motriktade körfältet.

Systemet avsöker ständigt omgivningen bland annat avseende på den relativa hastigheten i 10 15 20 25 30 förhållande till fordonen L2, L3 och L4 och bestämmer även avstånden till dessa fordon.

Avståndet till fordonet L2 har indikerats med A och hastigheten för Ll är V. Eftersom omgivningsmätningarna indikerar att Ll snabbt närmar sig L2 och riskerar att köra in i L2 bakifrån identifieras en reglerstrategi som kan hantera denna situation. I det här fallet visar det sig att väjning är att föredra. Innan väjningen sker görs även en kontroll av om det finns hinder i körfältet sidan om Ll. Fordonet L4 har redan passerat vilket medför att väjningen kan genomföras. Vid val av reglerstrategi tas även hänsyn till om ett bakomvarande fordon, i detta fall fordonet L3, riskerar att köra in i fordonet Ll, vilket skulle varit fallet om reglerstrategin hade prioriterat att bromsa fordonet Ll istället för att väja.

De ingående enheterna i säkerhetssystemet kommunicerar företrädesvis med varandra över fordonets CAN-buss. Detta gäller till exempel sensorenhetens kommunikation med de separata sensorema, och överföringen av styrsignalen till fordonets reglersystem.

Beräkningsenheten och utvärderingsenheten kan till stora delar implementeras i mjukvara i fordonets dator.

Uppfinningen avser också en metod i ett säkerhetssystem för ett fordon, där metoden omfattar att: A) detektera hinder i fordonets omgivning, och att detektera hindrens position, hastighet och riktning i förhållande till fordonet; B) generera en eller flera omgivningssignaler representerande hindrens position, hastighet och riktning relativt fordonet; C) beräkna fordonets framtida trajektorie i längs- och sidled baserat på sensorsignaler från en sensorenhet och en eller flera parametrar relaterade till fordonet och fordonets rörelse; D) generera en trajektoriesignal i beroende av sensorsignalema och nämnda parametrar; k ä n n e t e c k n a d a v att metoden vidare omfattar att: E) påföra nämnda omgivningssignaler och trajektoriesignal till en utvärderingsenhet innefattande en rninnesenhet innehållande en uppsättning omgivningskriterier med samhörande reglerstrategier relaterade till dessa kriterier, där 10 15 9 reglerstrategierna prioriterar väjning framför inbromsning; F) jämföra nämnda signaler med omgivningskriterierna; G) generera en styrsignal, innehållande information om motsvarande reglerstrategi, i beroende av denna jämförelse, och H) påföra styrsignalen till fordonets reglersystem för att ta kontroll, helt eller delvis, över stymingen, bromsama, och/eller motorn för att navigera fordonet, i längs- och sidled, så att en olycka undviks eller mildras.

De ingående metodstegen har berörts ovan i samband med beskrivningen av säkerhetssystemet och det hänvisas här till den delen av den detaljerade beskrivningen.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan-beskrivna föredragna utföringsformer.

Olika altemativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Ovan utföringsformer skall därför inte betraktas som begränsande uppfinningens skyddsomfång vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (13)

10 15 20 25 30 lO Patentkrav

1. Säkerhetssystem för ett fordon, systemet omfattar en sensorenhet omfattande en eller flera sensorer anpassade att detektera hinder i fordonets omgivning, och anpassade att detektera hindrens position, hastighet och riktning i förhållande till fordonet, och att generera en eller flera omgivningssignaler representerande hindrens position, hastighet och riktning relativt fordonet, en beräkningsenhet anpassad att beräkna fordonets framtida trajektorie i längs- och sidled baserat på sensorsignaler från sensorenheten och en eller flera parametrar relaterade till fordonet och fordonets rörelse och generera en trajektoriesignal i beroende av sensorsignalerna och nämnda parametrar, kännetecknad av att nämnda omgivningssignaler och trajektoriesignal påförs en utvärderingsenhet innefattande en rninnesenhet innehållande en uppsättning omgivningskriterier med samhörande reglerstrategier relaterade till dessa kriterier, där reglerstrategierna prioriterar väjning framför inbromsning, varvid nämnda signaler jämförs med omgivningskriteriema och en styrsignal, innehållande information om motsvarande reglerstrategi, genereras i beroende av denna jämförelse, varvid styrsignalen är anpassad att påföras fordonets reglersystem för att ta kontroll, helt eller delvis, över styrningen, bromsama, och/eller motorn för att navigera fordonet, i längs- och sidled, så att en olycka undviks eller mildras.

2. Säkerhetssystem enligt krav 1, varvid nämnda omgivningskriterier innefattar information om relativa hastigheter mellan fordonet och hinder och gränsvärden för hastigheter när väjning kan ske istället för inbromsning.

3. Säkerhetssystem enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda reglerstrategier avser vilken aktivitet de olika identifierade situationerna till slut resulterar i; tex. väj a; bromsa och väja; bromsa.

4. Säkerhetssystem enligt något föregående krav, varvid sensorenheten är anpassad att detektera hinder framför fordonet och att generera en första omgivningssignal i beroende av detekteringen. 10 15 20 25 30 ll

5. Säkerhetssystem enligt något föregående krav, varvid sensorenheten är anpassad att detektera hinder i ornrådena vid sidan om fordonet och att generera en andra omgivningssignal i beroende av detekteringen.

6. Säkerhetssystem enligt något föregående krav, varvid sensorenheten är anpassad att detektera hinder bakom fordonet och att generera en tredje omgivningssignal i beroende av detekteringen.

7. Säkerhetssystem enligt något av föregående krav, varvid om förutbestämda omgivningskriterier är uppfyllda är styrsignalen anpassad att påverka fordonets styrning så att fordonet väjer för hindret.

8. Säkerhetssystem enligt något föregående krav, varvid nämnda sensorer utgörs av en eller flera radarenheter.

9. Säkerhetssystem enligt något av föregående krav, varvid nämnda sensorer utgörs av en eller flera kameror anpassade att visuellt avsöka omgivningen.

10. Metod i ett säkerhetssystem för ett fordon, metoden omfattar att: A) detektera hinder i fordonets omgivning, och att detektera hindrens position, hastighet och riktning i förhållande till fordonet; B) generera en eller flera omgivningssignaler representerande hindrens position, hastighet och riktning relativt fordonet; C) beräkna fordonets framtida trajektorie i längs- och sidled baserat på sensorsignaler från en sensorenhet och en eller flera parametrar relaterade till fordonet och fordonets rörelse; D) generera en trajektoriesignal i beroende av sensorsignalema och nämnda parametrar; k ä n n e t e c k n a d a v att metoden vidare omfattar att: E) påföra nämnda omgivningssignaler och trajektoriesignal till en utvärderingsenhet innefattande en rninnesenhet innehållande en uppsättning 10 15 20 12 omgivningskriterier med samhörande reglerstrategier relaterade till dessa kriterier, där reglerstrategierna prioriterar väjning framför inbromsning; F) jämföra nämnda signaler med omgivningskriterierna; G) generera en styrsignal, innehållande information om motsvarande reglerstrategi, i beroende av denna jämförelse, och H) påföra styrsignalen till fordonets reglersystem för att ta kontroll, helt eller delvis, över stymingen, bromsama, och/eller motorn för att navigera fordonet, i längs- och sidled, så att en olycka undviks eller rnildras.

11. Metod enligt krav 10, varvid nämnda omgivningskriterier innefattar information om relativa hastigheter mellan fordonet och hinder och gränsvärden för hastigheter när väjning med fördel kan ske istället för inbromsning.

12. Metod enligt krav 10 eller 11, varvid nämnda reglerstrategier avser vilken aktivitet de olika identifierade situationerna till slut resulterar i; t.eX. väja; bromsa och väja; bromsa.

13. Metod enligt något av kraven 10-12, varvid om förutbestämda omgivningskriterier är uppfyllda är styrsignalen anpassad att påverka fordonets styrning så att fordonet väjer för hindret.