NotbremsSystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einleiten einer Notbremsung, bei dem das Umfeld eines Fahrzeugs zumindest teilweise erfasst wird, aufgrund der Informationen über die Umgebung eine Objekterkennung durchgeführt wird und bei Eintritt eines vorgegebenen Ereignisses eine Notbremsung ausgelöst wird.
Insbesondere auf automatisierten Speditionshöfen oder in Werksgeländen kann es wünschenswert sein, fahrerlose Fahrzeuge einzusetzen. Derartige Fahrzeuge werden auch autonom fahrende Fahrzeuge genannt. Bei derartigen Fahrzeugen ist es bekannt, die Fahrzeuge an ihrer Vorderseite und/oder Hinterseite mit Notausmatten zu versehen, die bei einer Berührung eine Notbremsung des Fahrzeugs auslösen. Dabei kann es dennoch zu Zusammenstößen kommen, da die Fahrzeuge bis zum vollständigen Stillstand einen gewissen Bremsweg zurücklegen müssen. Dadurch kann es zu Beschädigungen an Objekten bzw. am Fahrzeug selbst kommen.
Aus der EP 1 223 093 A2 ist ein BremskontrollSystem bekannt, das eine Kontrolleinheit aufweist, die mit wenigstens einer Objekterkennungseinrichtung verbunden ist. Weiterhin sind Erfassungseinrichtungen vorgesehen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit und die relative Entfernung zu einem vorausfahrenden
Fahrzeug und eine notwendige Bremskraft für eine automatische Bremsfunktion zu bestimmen. Wenn das Fahrzeug sich einem vorausfahrenden Objekt annähert, bestimmt die Kontrolleinrichtung, ob der Fahrer des Fahrzeugs die Intention hat, die Spu - zu wechseln oder nicht. Wenn der Fahrer die Intention hat, die Spur zu wechseln, wird keine automatische Bremsung ausgelöst. Wird vom Fahrer kein Lenkmanöver eingeleitet, erfolgt ein automatisches Abbremsen des Fahrzeugs .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Einleiten einer Notbremsung zu schaffen, mit dem eine Notbremsung schnell und zuverlässig ausgelöst werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem ein Referenzobjekt vorgegeben wird, die erkannten Objekte mit dem Referenzobjekt verglichen werden und nur Objekte für die Bewertung des Ereigniseintritts berücksichtigt werden, die größer sind als das Referenzobjekt. Als Referenzobjekt kann beispielsweise ein Quader mit Kantenlängen jeweils zwischen 20 und 50 cm vorgegeben werden, beispielsweise in etwa in der Größe einer Getränkekiste. Insbesondere wird das Referenzobjekt mit seiner Breite, Höhe und Länge definiert. Ein Objekt wird als relevant erachtet, wenn seine Breite, Höhe oder Länge größer ist als die Breite, Höhe oder Länge des Referenzobjekts. Die Größe des Referenzobjekts ist vorzugsweise so gewählt, dass das Referenzobjekt so klein ist, dass es bei einem Zusammenstoß mit einem Objekt, das kleiner oder gleich der Größe des Referenzobjekts ist, zu keiner Beschädigung des Fahrzeugs kommt. Das Vorsehen eines Referenzobjekts hat den Vorteil, dass nur relevante Objekte betrachtet werden müssen. Kleinere Objekte, wie z.B. Kieselsteine, werden nicht berücksichtigt. Dadurch, dass erfindungsgemäß nur festgestellt werden uss, ob ein erkanntes Objekt größer ist als das Referenzobjekt, und nicht
in einer detaillierten Objekterkennung festgestellt werden muss, um was für ein Objekt es sich handelt, kann die Entscheidung, ob eine Notbremsung ausgelöst werden soll, sehr viel schneller getroffen werden. Die Notbremsung kann zum einen als Software-Notbremsung ausgelegt sein, wobei über den CAN-Bus ein Befehl „Notbremsung einleiten" an das Bremssystem übergeben wird. Alternativ kann eine hardwaremäßige Notbremsung erfolgen, bei der an der normalen elektronischen Bremse vorbei ein Befehl an die Bremshydraulik gegeben wird. Als relevantes Ereignis zum Einleiten einer Notbremsung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Objekt erkannt wird, das größer ist als das Referenzobjekt. Da die erkannten Objekte in der Regel eine vom Referenzobjekt unterschiedliche Form aufweisen, kann vorgesehen sein, dass ein Objekt als relevant erachtet wird, wenn es in einer Dimension größer ist als das Referenzobjekt. Besonders vorteilhaft lässt sich das Verfahren bei autonom, d.h. fahrerlos fahrenden Fahrzeugen einsetzen.
Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante wird die erfasste Umgebung in Zonen aufgeteilt und wird jeder Zone eine Identi- fikationskennung zugeordnet. Diese Maßnahme erleichtert zum einen die Ortung eines Objekts und zum anderen kann auf diese Art und Weise erfasst werden, ob es sich um ein stehendes oder um ein bewegtes Objekt handelt. Wenn dasselbe Objekt in mehreren aneinandergrenzenden Zonen in kurzen zeitlichen Abständen hintereinander erkannt wird, handelt es sich um ein bewegtes Objekt. Außerdem kann ein sich bewegendes Objekt erkannt werden, wenn es teilweise in mehreren Zonen liegt. Ist ein Objekt beispielsweise in vier aneinander grenzenden Zonen vorhanden, wird zum Zeitpunkt tl jeder Zone ein Objekt zugeordnet. Ist zu einem späteren Zeitpunkt t2 das Objekt nur noch in beispielsweise drei Zonen vorhanden und wird das Objekt deshalb nur noch drei Zonen zugeordnet, kann daraus ge-
schlössen werden, dass es sich um ein bewegtes Objekt handelt. Die Objekterkennung kann kontinuierlich oder zu diskreten Zeitpunkten erfolgen.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass für jede Zone die Wahrscheinlichkeit ermittelt wird, dass ein erkanntes Objekt in der Zone vorhanden ist. Die Wahrscheinlichkeit kann in Werten zwischen 0 und 1 ausgedrückt werden, wobei der Wert 0 bedeutet, dass sicher kein Objekt in einer Zone vorhanden ist und der Wert 1 bedeutet, dass mit Sicherheit ein Objekt in der Zone vorhanden ist. Durch die Zuordnung von Wahrscheinlichkeiten kann eine prinzipielle Erkennung von Objekten durchgeführt werden, ohne eine detaillierte Auswertung vornehmen zu müssen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erfasste Bereich in rechteckige Zonen von im Wesentlichen gleicher Größe unterteilt wird. Durch ein Gitternetz kann der erfasste Bereich besonders einfach in gleichmäßige Zonen unterteilt werden.
Die Notbremsung kann besonders schnell eingeleitet werden, wenn eine Wahrscheinlichkeit vorgegeben wird und eine Notbremsung nur durchgeführt wird, wenn die Wahrscheinlichkeit für ein vorhandenes Objekt oberhalb der vorgegebenen Wahrscheinlichkeit liegt. In einem solchen Fall muss nicht bestimmt werden, wo genau im erfassten Bereich das Objekt vorhanden ist, sondern genügt es, aufgrund der Wahrscheinlichkeit eine Entscheidung zu treffen. Beispielsweise kann als relevantes Ereignis für das Einleiten einer Notbremsung vorgesehen sein, dass eine Wahrscheinlichkeit für ein Objekt in einer der Zonen 0,5 oder größer ist. Oberhalb einer Wahrscheinlichkeit von 0,5 wird dann immer eine Notbremsung eingeleitet. Für Wahrscheinlichkeitswerte unterhalb 0,5 wird dagegen keine Notbremsung eingeleitet.
Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass zusätzliche Fahrzeugdaten, insbesondere die Geschwindigkeit und der aktuelle Lenkwinkel, erfasst werden. Diese Daten können mit den Wahrscheinlichkeiten, dass ein Objekt in einer bestimmten Zone vorhanden ist, in Beziehung gesetzt werden. Insbesondere kann dadurch bestimmt werden, ob in der Zukunft ein erkanntes Objekt voraussichtlich relevant sein wird oder nicht. Insbesondere wenn erkannt wird, dass ein Objekt in einer äußeren Zone des Erfassungsbereichs vorhanden ist, besteht immer die Möglichkeit, an dem Objekt vorbeizufahren. Außerdem kann es sein, dass das Objekt aus dem Erfassungsbereich gelangt, ehe das Fahrzeug zu der erfassten Zone gelangt. In einem solchen Fall muss keine Notbremsung eingeleitet werden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Bahn des Fahrzeugs bestimmt wird. Eine Notbremsung muss insbesondere nur dann durchgeführt werden, wenn erkannt wird, dass ein Objekt auf der Bahn liegt, die das Fahrzeug ungebremst befahren würde. Es ist denkbar, dass ein Objekt im Erfassungsbereich liegt, aufgrund der berechneten Fahrtrichtung und Bahn jedoch klar ist, dass das Fahrzeug an dem Objekt vorbeifahren wird. In einem solchen Fall muss keine unnötige Notbremsung eingeleitet werden.
Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass eine Datenfusion von Fahrzeugdaten und Objektdaten erfolgt. Unter Datenfusion wird dabei eine Zusammenfassung von beliebigen Daten verstanden. Daten sind eine Ansammlung von Informationen. Die Fusion von mehreren Daten geht mit einem Informationsgewinn einher. Dies bedeutet, dass die Entscheidung, ob eine Notbremsung eingeleitet werden soll, auf einer besseren Grundlage getroffen werden kann. Objektdaten können In-
formationen sein, die aufgrund der Erfassung der Umgebung o- der der Objekterkennung erhalten werden. Auch die Wahrscheinlichkeiten, dass ein Objekt in einer Zone vorhanden ist, können als Objektdaten in Frage kommen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Erfassung von Informationen in einem ersten Modul und die Auswertung der Daten in einem zweiten Modul erfolgt. Die Module können dabei Hardware-Module oder Software-Module sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Modul einer Schicht in einem Software- Programm entspricht. Diese Funktionsaufteilung ermöglicht es, das erfindungsgemäße Verfahren besonders einfach zu implementieren. Außerdem können die in dem ersten Modul erfassten Daten über entsprechende Schnittstellen weiteren Modulen bzw. Regel- oder Steuereinheiten zur Verfügung gestellt werden.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass nur Informationen über die Zonen an das zweite Modul übermittelt werden, deren zugeordnete Wahrscheinlichkeit, dass ein Objekt vorhanden ist, größer als Null ist. Dies bedeutet eine Reduktion der Daten, die an das zweite Modul übertragen werden müssen. Durch diese Maßnahme kann eine schnellere Verarbeitung der Daten erfolgen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Informationen aller Zonen, insbesondere die Wahrscheinlichkeit, dass ein Objekt in einer Zone vorhanden ist, für alle Zonen übermittelt wird.
Besonders bevorzugt ist es, wenn aufgrund der Identifikati- onskennung der Zonen die Objekte geortet werden. Auf dieser Grundlage kann die Notbremsung zuverlässig eingeleitet werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Umgebung des Fahrzeugs durch mehrere Sensoren, insbesondere Kameras, erfasst wird und die erfassten Daten fusioniert werden. Dadurch wird, es möglich, nicht nur den Bereich in Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs zu überwachen, sondern beispielsweise auch den Bereich, der relevant ist, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt. Zusätzlich kann die seitliche Umgebung des Fahrzeugs er-fasst werden. Durch die Datenfusion kann ein vollständiges Bild der Umgebung des Fahrzeugs erzeugt werden und können Notbremsmanöver zuverlässig eingeleitet werden.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren in einem Computerprogramm implementiert, das programmtechnisch zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet is .
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein NotbremsSystem eines Fahrzeugs, umfassend mindestens eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung mindestens eines Teils der Umgebung des Fahrzeugs, eine Objekterkennungseinrichtung und eine Not- bremseinrichtung, die bei Eintritt eines vorgegebenen Ereignisses aktivierbar ist, und eine Evaluierungseinrichtung, die den Eintritt des Ereignisses bestimmt. Weiterhin ist eine Vergleichseinrichtung vorgesehen, die die erkannten Objekte mit einem vorgegebenen Objekt vergleicht und nur die Objekte, die größer als das vorgegebene Objekt sind, an die Evaluie- rungseinrichtung weiter leitet. Durch diese Maßnahme wird eine wesentlich schnellere Datenverarbeitung ermöglicht, so dass ein Notbremsmanöver schneller eingeleitet werden kann. Vorteilhafterweise sind als Erf ssungseinrichtung eine oder mehrere Kameras vorgesehen. Insbesondere durch mehrere Kameras kann die Umgebung des Fahrzeugs vollständig erfasst werden und können Kollisionen mit Hindernissen zuverlässig verhindert werden.
Vorteilhafterweise ist zumindest eine Kamera im vorderen und/oder hinteren Bereich des Fahrzeugs angeordnet . Dabei kann eine Kamera jeweils einen bestimmten Bereich vor dem Fahrzeug bzw. hinter dem Fahrzeug und etwa die Fahrzeugbreite bei geöffneten Türen erfassen. Durch eine derartige Karaeraan- ordnung können die meisten relevanten Objekte detektiert -werden.
Vorzugsweise ist mindestens eine weitere Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Fahrzeugdaten vorgesehen. Mit Hilfe der durch diese Erfassungseinrichtung erfassten Daten kann die Bahn des Fahrzeugs bestimmt werden und kann bestimmt werden, ob ein erfasstes Objekt voraussichtlich in der Bahn des Fahrzeugs liegen wird und es bei ungebremster Fahrt zu einem Zusammenstoß kommen wird. Ist dies der Fall, dann wird eine Notbremsung eingeleitet .
Bei einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass eine Datenfusionseinrichtung vorgesehen ist . Durch diese Maßnahme kann der Befehl zur Einleitung einer Notbremsung auf eine gesicherte Grundlage gestellt werden, da durch die Datenfusion ein erhöhter Informationsgehalt erhalten wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Fahrzeug mit einer Kamera, die das Vorfeld cles Fahrzeugs erfasst;
Fig. 2 eine Darstellung der Unterteilung des erfassten Bereichs;
Fig. 3 eine Darstellung eines Referenzobjekts;
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens ;
Fig. 5 eine Darstellung eines Fahrzeugs mit jeweils einem relevanten und einem nicht relevanten Objekt.
In der Fig. 1 ist ein als Lastkraftwagen ausgebildetes Fahrzeug 1 dargestellt, an dessen Frontseite mittig eine als Kamera ausgebildete Erfassungseinrichtung 2 installiert ist. Die Erfassungseinrichtung 2 erfasst eine Fläche im Abstand X von dem Fahrzeug 1 bis zu einem Abstand Y von dem Fahrzeug 1. Die Abstände X, Y sind abhängig von der Erfassungseinrichtung 2. Die Eigenschaften der Erfassungseinrichtung 2 müssen bekannt sein, um das System ordnungsgemäß kalibrieren zu können.
Im Erfassungsbereich 3, der beispielsweise einem Kamerablickwinkel entspricht, ist ein Objekt 4 angeordnet, das von einer Objekterkennung erkannt wird.
In der Fig. 2 ist der Erfassungsbereich 3 aus einer Draufsicht dargestellt. Der erfasste Bereich 3 wird mittels eines Gitternetzes 5 in n x identische als Rechtecke ausgebildete Zonen 6 unterteilt. Die Länge des überwachten Bereichs 3 ist Y - X. Die Breite entspricht in etwa der Breite des Fahrzeugs 1 mit beidseitig geöffneten Türen. Die Werte n, m können vom Benutzer eingestellt und verändert werden. Jede der so gene-
rierten Zonen 6 hat eine eigene zugeordnete Identifikationskennung. Mit dieser Kennung ist es möglich, die Position der Zone 6 zu bestimmen, an der sich ein Objekt 4 befindet. Durch die Objekterkennung wird untersucht, ob es ein Objekt 4 in irgendeiner Zone 6 gibt. Dabei wird jeder Zone 6 eine Wahrscheinlichkeit zugeordnet, dass ein Objekt 4 vorhanden ist. Eine Wahrscheinlichkeit von 0 bedeutet, dass mit Sicherheit kein Objekt 4 in der Zone 6 vorhanden ist, während eine Wahrscheinlichkeit von 1 bedeutet, dass mit Sicherheit ein Objekt 4 vorhanden ist.
Dabei ist vorgesehen, dass ein Objekt nur dann als relevant erachtet wird, wenn es größer als ein in der Fig. 3 dargestelltes Referenzobjekt 10 ist. Dabei kann ein erkanntes Objekt als relevant eingestuft werden, wenn es nur in einer o- der zwei Dimensionen größer ist als das Referenzobjekt 10. Insbesondere ist beim Vorliegenden Ausführungsbeispiel für das Referenzobjekt 10 eine minimale Höhe 11, eine minimale Tiefe 12 und eine minimale Breite 13 vorgegeben, die von einem relevanten Objekt überschritten werden müssen, so dass das Objekt in allen drei Dimensionen bzw. Raumrichtungen größer sein muss als das Referenzobjekt 10.
Die Erfassung der Objekte in den Zonen und die Zuordnung einer Wahrscheinlichkeit zu einer Zone erfolgt im Ausführungsbeispiel in einem ersten Modul. Die in dem ersten Modul ermittelten Informationen werden an ein zweites Modul weitergeleitet. Dort werden die Informationen in einer Liste abgelegt, wobei jeder Zone eine Identi ikationskennung und eine Wahrscheinlichkeit zugeordnet ist. Dabei kann die Identifikationskennung eine Spalten- und Zeileninformation enthalten, so dass über die Identifikationskennung die Zone einem Ort im Erfassungsbereich eindeutig zugeordnet werden kann. Bei-
spielsweise kann die Identifikationskennung im Format n x m dargestellt werden.
Ein Flussdiagramm des Verfahrensablaufs in dem ersten Modul ist in der Fig. 4 dargestellt. Zunächst wird im Block 20 durch eine Erfassungseinrichtung ein Bild zumindest eines Teils der Umgebung des Fahrzeugs erfasst. Das erfasste Bild wird in dem Block 21 in Zonen unterteilt, wobei über den Block 22 vorgegeben wird, in wie viele Zeilen und Spalten das erfasste Bild aufgeteilt werden soll. Anschließend erfolgt eine Suche nach bzw. eine Erkennung von Objekten in dem Block 23. Dabei werden nur Objekte als relevant betrachtet, die eine minimale Größe, die durch den Block 24 vorgegeben wird, überschreiten. Im Block 25 wird jeder Zone eine Wahrscheinlichkeit zugeordnet, dass ein Objekt in der Zone vorhanden ist. Besteht eine Wahrscheinlichkeit größer als 0, dass ein Objekt in einer Zone vorhanden ist, so wird die Identifikationskennung der relevanten Zone im Block 26 bestimmt und an das zweite Modul 27 weitergeleitet. Wird im Block 25 für eine Zone die Wahrscheinlichkeit 0 ermittelt, wird die Identifikationskennung dieser Zone nicht weitergeleitet, was durch den Block 28 angedeutet ist.
In dem zweiten Modul werden die Ergebnisse des ersten Moduls ausgewertet. Zudem wird der momentane Fahrzustand des Fahrzeugs, wie z.B. die Geschwindigkeit und der Lenkradwinkel , ausgewertet und mit den Ergebnissen des ersten Moduls kombiniert. Insbesondere kann in dem zweiten Modul eine Datenfusion durchgeführt werden. Aus der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs an dem Lenkradwinkel kann bestimmt werden, welche Fahrtroute das Fahrzeug einnehmen wird.
In der Fig. 5 ist das Fahrzeug 1 dargestellt, für das eine Fahrtrichtung in Form eines Bewegungsvektors 30 und eine zu
befahrende Bahn 30a ermittelt wurde. Für das Fahrzeug 1 ist nur das Objekt 31 relevant, da dies auf der Bahn 30a in Fahrtrichtung liegt. Bei Erkennung eines solchen Objekts 31 wird eine Notbremsung eingeleitet. Das Objekt 32 hingegen liegt außerhalb der Bahn 30a des Fahrzeugs 1, so dass aufgrund dieses Objekts 32 eine Verzögerung nicht erforderlich ist. Durch die Notbremsung wird das Fahrzeug 1 so stark abgebremst, dass es vor dem Objekt 31 zum Stillstand kommt. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Objekt nur nahe an der voraussichtlichen Bahn 30a eines Fahrzeugs 1 liegen muss, dass eine Notbremsung eingeleitet wird. Außerdem kann vorgesehen sein, dass bei einem weit entfernt liegenden erkannten Objekt bestimmt wird, dass anstatt eine Notbremsung einzuleiten, das Fahrzeug an dem Hindernis oder dem Objekt vorbeigelenkt wird. Das Aufteilen des Verfahrens in verschiedene Module hat den Vorteil, dass die Ergebnisse des ersten Moduls, in dem überwiegend die Messwerte erfasst werden, an weitere Einheiten übermittelt und dort verarbeitet werden können.