WO2005123440A1 - Verfahren zur erkennung einer ausrichtungsänderung eines umgebungsfahrzeugs - Google Patents

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WO2005123440A1
WO2005123440A1 PCT/EP2005/005872 EP2005005872W WO2005123440A1 WO 2005123440 A1 WO2005123440 A1 WO 2005123440A1 EP 2005005872 W EP2005005872 W EP 2005005872W WO 2005123440 A1 WO2005123440 A1 WO 2005123440A1
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WO
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vehicle
angle
change
orientation
evaluation criterion
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PCT/EP2005/005872
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Inventor
Alexander Von Reyher
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K31/00—Vehicle fittings, acting on a single sub-unit only, for automatically controlling vehicle speed, i.e. preventing speed from exceeding an arbitrarily established velocity or maintaining speed at a particular velocity, as selected by the vehicle operator
    • B60K31/0008—Vehicle fittings, acting on a single sub-unit only, for automatically controlling vehicle speed, i.e. preventing speed from exceeding an arbitrarily established velocity or maintaining speed at a particular velocity, as selected by the vehicle operator including means for detecting potential obstacles in vehicle path
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/14—Yaw
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2554/00—Input parameters relating to objects
    • B60W2554/40—Dynamic objects, e.g. animals, windblown objects
    • B60W2554/404—Characteristics
    • B60W2554/4041—Position

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting a change in orientation of a surrounding vehicle, in which the angle between the bow or rear of the surrounding vehicle and the direction of the road is determined and used as a decision criterion for the existence of a change in orientation.
  • Driver assistance systems support a driver in driving the vehicle by offering him additional information about the current traffic situation and helping him to evaluate it. To do this, they record the current, possibly dangerous, traffic situation and warn the driver in good time, which means that the driver can react faster and better. In an emergency, some driver assistance systems also intervene actively, for example by triggering automatic full braking. This can prevent or at least mitigate accidents.
  • Driver assistance systems are known which help, for example, when changing lanes, keeping lanes, turning and turning, or keeping a distance, or which simply monitor the distance to a vehicle in front, to name just a few.
  • a driver assistance system which controls a vehicle equipped with it (in short: assisted vehicle) in such a way that a predetermined distance from the vehicle in front is maintained.
  • assisted vehicle a vehicle equipped with it
  • an adaptive laser system is provided for monitoring the inter-vehicle distance.
  • the driver assistance system is designed in such a way that when vehicles maneuver in front of the assisted vehicle or when the assisted vehicle maneuvers behind a vehicle in front, there are no massive braking reactions by the assisted vehicle that are triggered by the suddenly decreasing inter-vehicle distance, but rather one moderate delay adapted to the situation.
  • the cut-in process is recognized as such based on unusual changes in the inter-vehicle distance.
  • the present invention relates to a method for detecting a change in the orientation of a vehicle (short: surrounding vehicle) that leads or follows a vehicle with a driver assistance system (short: assisted vehicle), the method being carried out on board the assisted vehicle.
  • the method according to the invention has the following steps: a) performing a method for recognizing the rear of the preceding vehicle or the bow of the following vehicle; b) measuring the distance to at least two measuring points at the rear of the preceding vehicle or at the bow of the following vehicle; c) calculating a straight line through the measuring points on the basis of the measured distance data; d) estimate the direction of the lane at the location of the measuring points; e) calculating the angle ⁇ between the calculated straight line and the estimated direction of the road; f) evaluate the calculated angle ⁇ using a stored evaluation criterion B; g) determining a change in orientation when the angle ⁇ fulfills the evaluation criterion B and initiating an action by the driver assistance system; h) repeat steps a) to
  • a change in orientation is understood to mean a change in the direction of the longitudinal axis of a vehicle with respect to the direction of the roadway. This is understood to mean, preferably, shear and maneuver maneuvers of vehicles which lead or follow the vehicle on whose board the method according to the invention is carried out (assisted vehicle). In principle, however, this can also involve skidding or rolling of surrounding vehicles, as well as vehicles standing transverse to the road. However, this does not mean minor changes in orientation, such as always occur when driving a vehicle straight ahead in real driving situations and can hardly be prevented.
  • Suitable methods for recognizing the rear of a vehicle in front or the bow of a vehicle behind are known in principle to the person skilled in the art.
  • One method consists, for example, of a) capturing the contours of the surrounding vehicle using first distance measurements; b) classify the detected surrounding vehicle into an object type on the basis of the first distance measurement data; and c) carry out second distance measurements to measuring points which are assigned to the classified object type.
  • step c With regard to the method step of calculating a compensating line, step c), it should be expressly pointed out that a straight line is calculated and not a line, since a compensating line is unsuitable for the method according to the invention. Suitable methods for calculating a best-fit line are not dealt with in the context of the present invention, since they are sufficiently known to the person skilled in the art. In principle, several methods can be used to estimate the direction of the road at the location of the measuring points, method step d). One possible method is to evaluate GPS data using information from digital road maps from a navigation system on board. Another option is to use an on-board visual tracking system (lane assistant) accordingly.
  • la assistant on-board visual tracking system
  • An action of the lowest escalation level can be simply informing the driver, e.g. with the help of a display or a spoken message from a navigation system on board.
  • An action at a higher escalation level can be the issuing of a warning signal, for example a warning tone (acoustic) or a warning (flashing) light (optical).
  • a warning signal for example a warning tone (acoustic) or a warning (flashing) light (optical).
  • An action of the highest escalation level can finally be the active intervention in the driving systems of the assisted vehicle, for example in the braking system, the engine control and / or the steering system, for example at the last moment
  • the method according to the invention is repeated continuously during the operation of the assisted vehicle, unless it is actively switched off (by an automatic system or by the driver).
  • the ongoing repetition is ensured by method step h), which resets the method to the beginning after one run.
  • Individual process steps, such as e.g. Step a) are left out.
  • the repetition rate of the method essentially depends on the available hardware. Suitable repetition rates are in the range from 1 to 100 repetitions per second (Hz), preferably in the range from 10 to 50 Hz.
  • the method according to the invention makes it possible to detect changes in the orientation of vehicles in the vicinity of an assisted vehicle with better reliability.
  • the suitability or suitability of the actions of a driver assistance system and thus driving safety can thus be further improved by a driver assistance system.
  • the method according to the invention is simple to carry out and requires, e.g. compared to processes such as the evaluation of visual 3D images, the processing of only a few data. This results in relatively short response times.
  • the angle ⁇ depends on the speed.
  • a development of the method according to the invention therefore provides that the evaluation criterion B used for the evaluation of the calculated angle ⁇ depends on the current one Speed of the surrounding vehicle is selected. This requires that a method for determining the speed of the surrounding vehicle is carried out. In the event that this is not possible, the speed of the assisted vehicle can be approximately used, which can be determined in a simple manner with the aid of the speedometer of the assisted vehicle.
  • Another development of the method according to the invention therefore consists in that the evaluation criterion B is selected depending on the speed currently driven by the assisted vehicle. This enables an improved interpretation of the angle ⁇ and thus a more reliable detection of a change in the orientation of a surrounding vehicle.
  • the amount of the angle ⁇ is used as the evaluation criterion B, a change in orientation being determined when the amount of the angle ⁇ exceeds a stored threshold value S.
  • an alignment change is only determined when the amount of the angle ⁇ exceeds the stored threshold value S for a predetermined minimum time period t.
  • the minimum time period t is at least 0.5 s, preferably at least 2 s, in particular at least 3 s.
  • Change in the amount of the angle ⁇ is used, a change in orientation being determined if the change over time in the amount of the angle ⁇ corresponds to a stored characteristic curve K.
  • characteristic curves describe typical courses of changes in the angle ⁇ at a specific speed. They can be determined experimentally and e.g. be stored in a characteristic curve memory. This makes it possible to detect changes in the orientation of surrounding vehicles with even more improved reliability.
  • the two above embodiments are combined with one another, so that a change in orientation is determined if both the amount of the angle ⁇ exceeds the stored threshold value S and the change over time of the angle ⁇ with a stored one Characteristic curve K coincides.
  • a change in orientation is determined if both the amount of the angle ⁇ exceeds the stored threshold value S and the change over time of the angle ⁇ with a stored one Characteristic curve K coincides.
  • the measuring points lie in one or more planes which are arranged parallel to the road surface, with straight lines being calculated only by measuring points which lie in a common plane parallel to the road surface. So it is e.g. it is conceivable that measurement points are taken in two mutually parallel planes parallel to the road surface and two compensation lines are calculated, each lying in a measurement point plane. This allows two angles ⁇ to be calculated, from which an average can be formed using known methods. This further increases the reliability of the method according to the invention.
  • the measuring points are as far apart and evenly distributed as possible.
  • the distance measurements are carried out opto-electronically. Suitable opto-electronic means can be purchased. Such optoelectronic measurement methods provide reliable data that can be processed in a simple manner.
  • all opto-electronic means are suitable, e.g. RADAR and LIDAR sensors.
  • the optoelectronic measurement is carried out with the aid of at least one LIDAR sensor.
  • Such measurement methods with LIDAR sensors enable the reliable detection of the surroundings of an assisted vehicle in a large angular range with high-precision angular and distance resolution. As a result, the reliability of the method according to the invention can be particularly improved.
  • the method according to the invention is particularly suitable for stop-and-go traffic.
  • 1 shows a current traffic situation in which a change in orientation is recognized according to the invention
  • 2 shows a characteristic curve which indicates the time course of the change in the alignment of the longitudinal axis of the vehicle or the angle ⁇ during a maneuver of a surrounding vehicle
  • 3 shows a characteristic curve which indicates the course over time of the change in the alignment of the longitudinal axis of the vehicle or the angle .alpha
  • 4 shows a characteristic curve which indicates the time course of the change in the alignment of the longitudinal axis of the vehicle or the angle ⁇ when a surrounding vehicle is skidding.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a current traffic situation with an assisted vehicle (1) and a preceding vehicle (2).
  • the assisted vehicle (1) is equipped with a LIDAR sensor (3), a driver assistance system (not shown) and a navigation system (not shown).
  • the rear (4) of the surrounding vehicle (2) has already been recognized by a corresponding method.
  • the LIDAR sensor (3) With the help of the LIDAR sensor (3), the distances to three measuring points (5, 5 ⁇ , 5) at the rear (4) of the surrounding vehicle (2) are measured.
  • the measuring points (5, 5 ⁇ , 5 ⁇ ) lie in one plane parallel to the roadway (6).
  • the direction (8) of the lane (6) which corresponds to the direction of the lane at the location of the measurement points, was estimated using a visual tracking system and the angle ⁇ between the calculated best-fit line (7) and the estimated direction (8) of the roadway (6).
  • the angle ⁇ can now be evaluated using a stored evaluation criterion B.
  • evaluation criterion B is a threshold value S and is 100 ° (the current The speed of the assisted vehicle is, for example, 40 km / h).
  • the calculated angle ⁇ is in the present case
  • Fig. 1 illustrates the orientation of the vehicle longitudinal axis of the surrounding vehicle (2).
  • Fig. 2 shows schematically the time course (10) of the change in the orientation (9) of the longitudinal axis of the vehicle during a maneuver as shown in Fig. 1. Since the orientation (9) of the vehicle longitudinal axis is essentially perpendicular to the best-fit line (7), the calculated angle ⁇ can be used to easily infer the orientation (9) of the vehicle longitudinal axis. Conversely, the time course (10) of the change in the orientation (9) of the vehicle longitudinal axis also represents the time course of the change in the angle ⁇ .
  • Fig. 10 shows schematically the time course of the change in the orientation (9) of the vehicle during a maneuver as shown in Fig. 1. Since the orientation (9) of the vehicle longitudinal axis is essentially perpendicular to the best-fit line (7), the calculated angle ⁇ can be used to easily infer the orientation (9) of the vehicle longitudinal axis. Conversely, the time course (10) of the change in the orientation (9)
  • FIG. 2 shows schematically how the surrounding vehicle (not shown) first moves in the right lane (11), the angle ⁇ being approximately 90 ° (section (13)). Then the surrounding vehicle swerves to change lanes, the angle ⁇ rising to over 90 ° and more than the threshold value S (section (14)). Finally, the surrounding vehicle has reached the left lane (12) and shears there, the angle ⁇ again increasing to 90 ° reduced (section (15)).
  • Characteristic curve K which is characteristic of a maneuver at a certain speed. Characteristic curves K of this type can be determined experimentally (and not only for maneuvers as shown in FIG. 2, but also for maneuvers) and stored in a characteristic curve memory as a characteristic field. You can then as
  • Evaluation criteria B can be used for the evaluation of the calculated angle ⁇ .
  • characteristic curves K e.g. can also be used for the detection of roll trips (as shown schematically in FIG. 3) and spin trips (as shown schematically in FIG. 4).
  • roll trips as shown schematically in FIG. 3
  • spin trips as shown schematically in FIG. 4
  • Alignment (9) of the longitudinal axis of the vehicle or of the angle ⁇ in the case of a change in orientation is shown schematically.

Abstract

Ein Verfahren zur Erkennung einer Ausrichtungsänderung (vorzugsweise ein Ausscher- oder Einschermanöver) eines Umgebungsfahrzeugs, das einem assistierten Fahrzeug vorausfährt oder nachfolgt, wird an Bord des assistierten Fahrzeugs durchgeführt. Dabei wird fortlaufend der Winkel zwischen Längsachse des Umgebungsfahrzeugs und der geschätzten Richtung der Fahrbahn ermittelt und anhand eines hinterlegten Bewertungskriteriums bewertet. Erfüllt der Winkel das Bewertungskriterium, wird eine Aktion des Fahrerassistenzsystems des assistierten Fahrzeugs eingeleitet. Mit dem Verfahren können Ausrichtungsänderungen von Fahrzeugen in der Umgebung eines assistierten Fahrzeugs mit verbesserter Zuverlässigkeit erkannt werden.

Description

Verfahren zur Erkennung einer Ausrichtungsänderung eines Umgebungsfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Ausrichtungsänderung eines Umgebungsfahrzeugs bei dem der Winkel zwischen dem Bug oder Heck des Umgebungsfahrzeugs und der Fahrbahnrichtung ermittelt und als Entscheidungskriterium für das Vorliegen einer Ausrichtungsänderung herangezogen wird.
Fahrerassistenzsysteme unterstützen einen Fahrer bei der Fahrzeugführung, indem sie ihm zusätzliche Informationen über die aktuell vorliegende Verkehrssituation bieten und helfen, diese zu bewerten. Dazu erfassen sie die aktuelle, ggf. gefährliche Verkehrssituation und warnen den Fahrer rechtzeitig, wodurch dieser schneller und besser reagieren kann. Im Notfall greifen einige Fahrerassistenzsysteme auch aktiv ein, indem sie z.B. eine automatische Vollbremsung auslösen. Dadurch können Unfälle vermieden oder zumindest abgeschwächt werden. Es sind Fahrerassistenzsysteme bekannt, die z.B. beim Spurwechsel, beim Spurhalten, beim Abbiegen und Einbiegen oder beim Abstandhalten helfen, oder die einfach nur den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug überwachen, um nur einige zu nennen. Aus der deutschen Patentanmeldung DE 198 23 303 AI (General Motors) ist beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem (dort Fahrtregelungssystem genannt) bekannt, das ein damit ausgerüstetes Fahrzeug (kurz: assistiertes Fahrzeug) so regelt, dass ein vorbestimmter Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug aufrechterhalten wird. Dazu ist z.B. ein adaptives Lasersystem zur Überwachung des Zwischenfahrzeugabstands vorgesehen. Das Fahrerassistenzsystem ist dabei so ausgelegt, dass es bei Einschermanövern von Fahrzeugen vor dem assistierten Fahrzeug oder bei einem Einschermanöver des assistierten Fahrzeugs hinter ein vorausfahrendes Fahrzeug nicht zu massiven Bremsreaktionen des assistierten Fahrzeugs kommt, die durch den sich plötzlich verringernden Zwischenfahrzeugabstand ausgelöst werden, sondern zu einer der Situation angepassten, moderaten Verzögerung. Dabei wird der Einschervorgang anhand ungewöhnlicher Veränderungen des Zwischenfahrzeugabstands als solcher erkannt. Dabei ist es wünschenswert, derartige Einscher- und auch Ausschermanöver oder andere Ausrichtungsänderungen von Fahrzeugen in der Umgebung eines assistierten Fahrzeugs (kurz: Umgebungsfahrzeug) mit größerer Zuverlässigkeit erkennen zu können, um die Sicherheit von Fahrerassistenzsystemen und die Fahrsicherheit durch Fahrerassistenzsysteme weiter zu verbessern.
Aus dem amerikanischen Patent US 6,636,148 B2 (Fujitsu Ten) ist ein Verfahren zur Erkennung eines Einschermanövers eines Umgebungsfahrzeugs, welches einem assistierten Fahrzeug vorausfährt, bekannt. Dabei wird eine mit dem Einschermanöver verbundene Ausrichtungsänderung anhand von zwei an der Seite des Umgebungsfahrzeugs liegenden Messpunkten erkannt. Das Verfahren ermöglicht die frühzeitige Erfassung eines von der Nachbarspur auf die Fahrspur des assistierten Fahrzeugs einscherenden Umgebungsfahrzeugs und verbessert somit die Sicherheit des assistierten Fahrzeugs.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem Ausrichtungsänderungen von Fahrzeugen in der Umgebung eines assistierten Fahrzeugs mit weiter verbesserter Zuverlässigkeit erkannt werden können.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur Erkennung einer Ausrichtungsänderung eines Fahrzeugs (kurz: Umgebungsfahrzeug), das einem Fahrzeug mit Fahrerassistenzsystem (kurz: assistiertes Fahrzeug) vorausfährt oder nachfolgt, wobei das Verfahren an Bord des assistierten Fahrzeugs durchgeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) durchführen eines Verfahrens zum Erkennen des Hecks des vorausfahrenden Fahrzeugs oder des Bugs des nachfolgenden Fahrzeugs; b) messen des Abstands zu wenigstens zwei Messpunkten am Heck des vorausfahrenden Fahrzeugs oder am Bug des nachfolgenden Fahrzeugs; c) berechnen einer Ausgleichsgeraden durch die Messpunkte anhand der gemessenen Abstandsdaten; d) schätzen der Richtung der Fahrbahn am Ort der Messpunkte; e) berechnen des Winkels α zwischen der berechneten Geraden und der geschätzten Richtung der Fahrbahn; f) bewerten des berechneten Winkels α anhand eines hinterlegten Bewertungskriteriums B; g) feststellen einer Ausrichtungsänderung, wenn der Winkel α das Bewertungskriterium B erfüllt und einleiten einer Aktion des Fahrerassistenzsystems; h) wiederholen der Schritte a) bis h) . Unter einer Ausrichtungsänderung wird eine Änderung der Richtung der Längsachse eines Fahrzeugs bezüglich der Richtung der Fahrbahn verstanden. Darunter werden vorzugsweise Ausscher- und Einschermanöver von Fahrzeugen verstanden, die dem Fahrzeug, an dessen Bord das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird (assistiertes Fahrzeug), vorausfahren oder nachfolgen. Dabei kann es sich aber prinzipiell auch um Schleuder- oder Schlingerfahrten von Umgebungsfahrzeugen handeln, sowie um quer zur Fahrbahn stehende Fahrzeuge. Darunter werden jedoch nicht geringfügige Ausrichtungsänderungen verstanden, wie sie bei der Geradeausfahrt eines Fahrzeugs in realen Fahrsituationen immer auftreten und kaum zu verhindern sind.
Geeignete Verfahren zum Erkennen des Hecks eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder des Bugs eines nachfolgenden Fahrzeugs sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. Ein Verfahren besteht beispielsweise darin, a) die Konturen des Umgebungsfahrzeugs durch erste Abstandsmessungen zu erfassen; b) das erfasste Umgebungsfahrzeug anhand der ersten Abstandsmessdaten in einen Objekttyp zu klassifizieren; und c) zweite Abstandsmessungen zu Messpunkten durchzuführen, die dem klassifizierten Objekttyp zugeordnet sind.
Hinsichtlich des Verfahrensschritts der Berechnung einer Ausgleichsgeraden, Schritt c) , sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass eine Gerade berechnet wird und nicht etwa eine Linie, da eine Ausgleichslinie für das erfindungsgemäße Verfahren ungeeignet ist. Auf geeignete Verfahren zur Berechnung einer Ausgleichsgeraden wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht eingegangen, da sie dem Fachmann hinlänglich bekannt sind. Zum Schätzen der Richtung der Fahrbahn am Ort der Messpunkte, Verfahrensschritt d) , kommen mehrere Verfahren prinzipiell in Frage. Ein mögliches Verfahren besteht darin, GPS-Daten mit Hilfe von Informationen digitaler Straßenkarten aus einer an Bord befindlichen Navigationsanlage auszuwerten. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ein an Bord befindliches, visuelles System zur Spurhaltung (Spurassistent) entsprechend einzusetzen. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf das deutsche Patent DE 43 32 836 Cl (Daimler-Benz) und die deutsche Patentanmeldung DE 103 11 518 AI (Bosch) hingewiesen. Noch eine Möglichkeit besteht darin, ein an Bord befindliches elektro-optisches System entsprechend einzusetzen. So ist es beispielsweise bekannt, dass mit LIDAR-Sensoren Fahrbahnmarkierungen erkannt werden können, anhand derer auf die Fahrbahnrichtung zurück geschlossen werden kann. In diesem Zusammenhang sei z.B. auf die nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 102004008866.7 (DaimlerChrysler) verwiesen. Natürlich ist es auch denkbar, Kombinationen der o.g. Verfahren einzusetzen.
Für geeignete Aktionen eines Fahrerassistenzsystems, Verfahrensschritt g) , kommen mehrere Eskalationsstufen in Frage.
Eine Aktion der geringsten Eskalationsstufe kann dabei das einfache Informieren des Fahrers sein, z.B. mit Hilfe einer Display-Anzeige oder einem gesprochenen Hinweis eines an Bord befindlichen Navigationssystems.
Eine Aktion einer höheren Eskalationsstufe kann das Abgeben eines Warnsignals sein, beispielsweise ein Warnton (akustisch) oder ein Warn (blink-) licht (optisch). Eine Aktion der höchsten Eskalationsstufe kann schließlich der aktive Eingriff in die Fahrtsysteme des assistierten Fahrzeugs sein, z.B. in das Bremssystem, die Motorsteuerung und/oder das Lenksystem, um z.B. im letzten Moment einen
Unfall zu verhindern.
Natürlich sind auch Kombinationen dieser Aktionen denkbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird während des Betriebs des assistierten Fahrzeugs laufend wiederholt, es sei denn, es wird (durch eine Automatik oder den Fahrer) aktiv abgeschaltet. Die laufende Wiederholung wird durch den Verfahrensschritt h) sichergestellt, der das Verfahren nach einem Durchlauf wieder auf den Anfang zurücksetzt. Dabei können ggf. einzelne Verfahrensschritte, wie z.B. Schritt a) , ausgelassen werden. Die Wiederholrate des Verfahrens ist dabei im Wesentlichen von der verfügbaren Hardware abhängig. Geeignete Wiederholraten liegen dabei im Bereich von 1 bis 100 Wiederholungen pro Sekunde (Hz) , vorzugsweise im Bereich von 10 bis 50 Hz.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Ausrichtungsänderungen von Fahrzeugen in der Umgebung eines assistierten Fahrzeugs mit besserer Zuverlässigkeit erkennen zu können. Damit kann die Tauglichkeit bzw. Eignung der Aktionen eines Fahrerassistenzsystems und damit die Fahrsicherheit durch ein Fahrerassistenzsystem weiter verbessert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach durchzuführen und erfordert, z.B. im Vergleich zu Verfahren wie der Auswertung von visuellen 3D-Bildern, das Prozessieren von nur wenigen Daten. Dadurch ergeben sich verhältnismäßig kurze Reaktionszeiten.
Der Winkel α ist abhängig von der Geschwindigkeit. Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht daher vor, dass das für die Bewertung des berechneten Winkels α eingesetzte Bewertungskriterium B abhängig von der aktuellen Geschwindigkeit des Umgebungsfahrzeugs gewählt wird. Dazu ist es erforderlich, dass ein Verfahren zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Umgebungsfahrzeugs durchgeführt wird. Für den Fall, dass dies nicht möglich ist, kann näherungsweise die Geschwindigkeit des assistierten Fahrzeugs herangezogen werden, die mit Hilfe des Geschwindigkeitsmessers des assistierten Fahrzeugs in einfacher Weise ermittelt werden kann. Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht daher darin, dass das Bewertungskriterium B abhängig von der aktuell von dem assistierten Fahrzeug gefahrenen Geschwindigkeit gewählt wird. Dadurch ist eine verbesserte Interpretation des Winkels α möglich und damit eine zuverlässigere Erkennung einer Ausrichtungsänderung eines Umgebungsfahrzeugs.
Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Bewertungskriterium B der Betrag des Winkels α herangezogen, wobei eine Ausrichtungsänderung festgestellt wird, wenn der Betrag des Winkels α einen hinterlegten Schwellenwert S überschreitet.
Zum genauen Betrag des Schwellenwerts S können keine definitiven Aussagen gemacht werden. Dieser ist, wie oben erwähnt, zum einen von der aktuell gefahrenen Geschwindigkeit abhängig. Zum anderen sollte der Schwellenwert S auch flexibel an die jeweilige Verkehrssituation angepasst werden können, z.B. durch den Fahrer des assistierten Fahrzeugs. Dabei sind jedoch sehr kleine und sehr große Schwellenwerte S nicht sinnvoll. So ist beispielsweise ein Schwellenwert von S = 90° nicht sinnvoll, da das bedeuten würde, dass selbst eine exakte Geradeausfahrt eines Umgebungsfahrzeugs nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Aktion eines Assistenzfahrzeugs auslösen würde. Ebenso sind sehr kleine Schwellenwerte S nahe 90° nicht sinnvoll, da sehr kleine, zufällige Ausrichtungsänderungen auch bei der Geradeausfahrt von Umgebungsfahrzeugen ständig vorkommen, ohne dass eine Ausrichtungsänderung im Sinne der Erfindung vorliegt.
Um derartige zufällige Ausrichtungsänderungen von Ausrichtungsänderungen im Sinne der Erfindung mit größerer Zuverlässigkeit unterscheiden zu können, kann es von Vorteil sein, wenn eine Ausrichtungsänderung nur dann festgestellt wird, wenn der Betrag des Winkels α den hinterlegten Schwellenwert S für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer t überschreitet. Die Mindestzeitdauer t beträgt dabei zumindest 0,5 s, vorzugsweise zumindest 2 s, insbesondere zumindest 3 s .
Bei einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Bewertungskriterium B die zeitliche
Änderung des Betrags des Winkels α herangezogen, wobei eine Ausrichtungsänderung festgestellt wird, wenn die zeitliche Änderung des Betrags des Winkels α mit einer hinterlegten Kennlinie K übereinstimmt. Derartige Kennlinien beschreiben typische Verläufe von Änderungen des Winkels α bei einer bestimmten Geschwindigkeit. Sie können experimentell bestimmt und z.B. in einem Kennlinienspeicher hinterlegt werden. Dadurch lassen sich Ausrichtungsänderungen von Umgebungsfahrzeugen mit noch weiter verbesserter Zuverlässigkeit erkennen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die beiden vorstehenden Ausgestaltungen miteinander kombiniert, sodass eine Ausrichtungsänderung festgestellt wird, wenn sowohl der Betrag des Winkels α den hinterlegten Schwellenwert S überschreitet, als auch die zeitliche Änderung des Winkels α mit einer hinterlegten Kennlinie K übereinstimmt. Durch eine derartige Kombination lassen sich Ausrichtungsänderungen von Umgebungsfahrzeugen noch besser erkennen.
Gute Ergebnisse lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere dann erzielen, wenn die Messpunkte in einer oder mehreren Ebenen liegen, die parallel zur Fahrbahnoberfläche angeordnet sind, wobei Ausgleichsgeraden nur durch Messpunkte berechnet werden, die in einer gemeinsamen Ebene parallel zur Fahrbahnoberfläche liegen. So ist es z.B. denkbar, dass Messpunkte in zwei zueinander parallelen Ebenen parallel zur Fahrbahnoberfläche genommen werden und zwei Ausgleichsgeraden berechnet werden, die jeweils in einer Messpunkteebene liegen. Dadurch lassen sich zwei Winkel α berechnen, aus denen nach bekannten Verfahren ein Mittelwert gebildet werden kann. Dadurch lässt sich die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter erhöhen.
Dabei kann es, in Abhängigkeit von der Auflösung des Sensors, vorteilhaft sein, wenn die Messpunkte möglichst weit und gleichmäßig verteilt auseinander liegen.
Für das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich auf besonders einfache Weise besonders gute Ergebnisse erzielen, wenn zumindest ein erster Messpunkt im Bereich der linken Begrenzung und ein zweiter Messpunkt im Bereich der rechten Begrenzung des Hecks oder Bugs des Umgebungsfahrzeugs zur Berechnung einer Ausgleichsgeraden herangezogen wird, und wenn vorzugsweise zumindest ein dritter Messpunkt im Bereich der Mitte zwischen dem ersten und dem zweiten Messpunkt herangezogen wird. Zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Messung ist es einerseits wünschenswert, wenn möglichst viele Messpunkte zur Berechnung der Ausgleichsgeraden herangezogen werden. Um die zu prozessierende Datenmenge gering zu halten und damit auch den Zeitbedarf des Verfahrens, sollten andererseits nicht zu viele Messpunkte herangezogen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Abstandsmessungen opto-elektronisch durchgeführt. Geeignete opto-elektronische Mittel sind käuflich erwerbbar. Derartige opto-elektronische Messverfahren liefern zuverlässige Daten, die auf einfache Art verarbeitet werden können.
Prinzipiell sind alle opto-elektronischen Mittel geeignet, wie z.B. RADAR- und LIDAR-Sensoren. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die opto-elektronische Messung mit Hilfe zumindest eines LIDAR-Sensors durchgeführt wird. Derartige Messverfahren mit LIDAR-Sensoren ermöglichen die zuverlässige Erfassung der Umgebung eines assistierten Fahrzeugs in einem großen Winkelbereich mit hochgenauer Winkel- und Abstandsauflösung. Dadurch kann die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens in besonderem Maße verbessert werden .
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für den Stop- and-go-Verkehr geeignet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine aktuelle Verkehrssituation, in der eine Ausrichtungsänderung erfindungsgemäß erkannt wird; Fig. 2 eine Kennlinie, die den zeitlichen Verlauf der Änderung der Ausrichtung der Fahrzeuglängsachse bzw. des Winkels α bei einem Ausschermanöver eines Umgebungsfahrzeugs angibt; Fig. 3 eine Kennlinie, die den zeitlichen Verlauf der Änderung der Ausrichtung der Fahrzeuglängsachse bzw. des Winkels α bei einer Schlingerfahrt eines Umgebungsfahrzeugs angibt; Fig. 4 eine Kennlinie, die den zeitlichen Verlauf der Änderung der Ausrichtung der Fahrzeuglängsachse bzw. des Winkels α bei einer Schleuderfahrt eines Umgebungsfahrzeugs angibt.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer aktuellen Verkehrssituation mit einem assistierten Fahrzeug (1) und einem vorausfahrenden Umgebungsfahrzeug (2). Das assistierte Fahrzeug (1) ist mit einem LIDAR-Sensor (3) , einem Fahrerassistenzsystem (nicht dargestellt) und einer Navigationsanlage (nicht dargestellt) ausgerüstet. Das Heck (4) des Umgebungsfahrzeugs (2) wurde durch ein entsprechendes Verfahren bereits erkannt. Mit Hilfe des LIDAR-Sensors (3) werden die Abstände zu drei Messpunkten (5, 5λ, 5 ) am Heck (4) des Umgebungsfahrzeugs (2) gemessen. Die Messpunkte (5, 5λ, 5λλ) liegen in einer Ebene parallel zur Fahrbahn (6). Dabei liegt ein Messpunkt (5) im Bereich der linken Begrenzung, ein Messpunkt (5 V im Bereich der rechten Begrenzung und ein Messpunkt (5λ) im Bereich der Mitte des Hecks (4) . Aus den gemessenen Abstandsdaten wird eine Ausgleichsgerade (7) durch die Messpunkte (5, 5λ, 5ΛΛ) berechnet. Die Richtung (8) der Fahrbahn (6), die mit der Richtung der Fahrbahn am Ort der Messpunkte übereinstimmt, wurde mit Hilfe eines visuellen Systems zur Spurhaltung geschätzt und der Winkel α zwischen der berechneten Ausgleichsgeraden (7) und der geschätzten Richtung (8) der Fahrbahn (6) berechnet. Der Winkel α kann nun anhand eines hinterlegten Bewertungskriteriums B bewertet werden. Im vorliegenden Fall sei das Bewertungskriterium B ein Schwellenwert S und betrage 100° (die aktuelle Geschwindigkeit des assistierten Fahrzeugs beträgt dabei z.B. 40 km/h) . Der berechnete Winkel α beträgt im vorliegenden
Fall etwa 110°, sodass der Winkel α den Schwellenwert S überschritten hat. Dadurch wird eine Aktion des Fahrerassistenzsystems des assistierten Fahrzeugs (1) ausgelöst, im vorliegenden Fall z.B. ein gesprochener Hinweis des Navigationssystems, in dem der Fahrer des assistierten Fahrzeugs (1) darauf hingewiesen wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug voraussichtlich in Kürze ausscheren wird. In Fig. 1 ist zwar nur ein Ausschermanöver dargestellt; das vorstehend Erläuterte lässt sich jedoch analog auch auf Einschermanöver übertragen.
Der Pfeil (9) in Fig. 1 verdeutlicht die Ausrichtung der Fahrzeuglängsachse des Umgebungsfahrzeugs (2) . Fig. 2 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf (10) der Änderung der Ausrichtung (9) der Fahrzeuglängsachse bei einem Ausschermanöver wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Da die Ausrichtung (9) der Fahrzeuglängsachse im Wesentlichen senkrecht zur Ausgleichsgeraden (7) ist, kann mit Hilfe des berechneten Winkels α in einfacher Weise auf die Ausrichtung (9) der Fahrzeuglängsachse zurückgeschlossen werden. Umgekehrt repräsentiert damit der zeitliche Verlauf (10) der Änderung der Ausrichtung (9) der Fahrzeuglängsachse auch den zeitlichen Verlauf der Änderung des Winkels α. Fig. 2 zeigt schematisch, wie sich das Umgebungsfahrzeug (nicht dargestellt) zunächst auf der rechten Fahrspur (11) bewegt, wobei der Winkel α etwa 90° beträgt (Abschnitt (13)). Dann schert das Umgebungsfahrzeug aus, um die Spur zu wechseln, wobei der Winkel α auf über 90° und mehr als den Schwellenwert S ansteigt (Abschnitt (14)). Schließlich hat das Umgebungsfahrzeug die linke Fahrspur (12) erreicht und schert dort ein, wobei sich der Winkel α wieder auf 90° verkleinert (Abschnitt (15) ) . Der zeitliche Verlauf (10) der Änderung der Ausrichtung (9) der Fahrzeuglängsachse bzw. des
Winkels α entspricht somit einer Kennlinie K, die charakteristisch für ein Ausschermanöver bei einer bestimmten gefahrenen Geschwindigkeit ist. Derartige Kennlinien K können experimentell bestimmt werden (und zwar nicht nur für Ausschermanöver, wie in Fig. 2 dargestellt, sondern auch für Einschermanöver) und als Kennlinienfeld in einem Kennlinienspeicher hinterlegt werden. Sie können dann als
Bewertungskriterien B für die Bewertung berechneter Winkel α herangezogen werden.
Ferner können derartige Kennlinien K z.B. auch für die Erkennung von Schlingerfahrten (wie in Fig. 3 schematisch dargestellt) und Schleuderfahrten (wie in Fig. 4 schematisch dargestellt) herangezogen werden. Wie in Fig. 2 ist in den Fig. 3 und 4 der zeitlichen Verlauf (10) der Änderung der
Ausrichtung (9) der Fahrzeuglängsachse bzw. des Winkels α bei einer Ausrichtungsänderung (hier Schlinger- bzw. Schleuderfahrt) schematisch dargestellt.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Erkennung einer Ausrichtungsänderung eines Fahrzeugs (Umgebungsfahrzeug) , das einem Fahrzeug mit Fahrerassistenzsystem (assistiertes Fahrzeug) vorausfährt oder nachfolgt, wobei das Verfahren an Bord des assistierten Fahrzeugs durchgeführt wird, gekennzeichnet durch die Schritte a) durchführen eines Verfahrens zum Erkennen des Hecks des vorausfahrenden Fahrzeugs oder des Bugs des nachfolgenden Fahrzeugs; b) messen des Abstands zu wenigstens zwei Messpunkten am Heck des vorausfahrenden Fahrzeugs oder am Bug des nachfolgenden Fahrzeugs; c) berechnen einer Ausgleichsgeraden durch die Messpunkte anhand der gemessenen Abstandsdaten; d) schätzen der Richtung der Fahrbahn am Ort der Messpunkte; e) berechnen des Winkels α zwischen der berechneten Geraden und der geschätzten Richtung der Fahrbahn; f) bewerten des berechneten Winkels α anhand eines hinterlegten Bewertungskriteriums B; g) feststellen einer Ausrichtungsänderung, wenn der
Winkel α das Bewertungskriterium B erfüllt und einleiten einer Aktion des Fahrerassistenzsystems; h) wiederholen der Schritte a) bis h) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewertungskriterium B von der aktuell von dem Umgebungsfahrzeug gefahrenen Geschwindigkeit abhängig gewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewertungskriterium B von der aktuell von dem assistierten Fahrzeug gefahrenen Geschwindigkeit abhängig gewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewertungskriterium B der Betrag des Winkels α gewählt wird, wobei eine Ausrichtungsänderung festgestellt wird, wenn der Betrag des Winkels α einen hinterlegten Schwellenwert S überschreitet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausrichtungsänderung festgestellt wird, wenn der Betrag des Winkels α den hinterlegten Schwellenwert S für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer t überschreitet.
6. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Mindestzeitdauer t zumindest 0,5 s beträgt, bevorzugt zumindest 2 s, besonders bevorzugt zumindest 3 s .
7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewertungskriterium B die zeitliche Änderung des Betrags des Winkels α gewählt wird, wobei eine Ausrichtungsänderung festgestellt wird, wenn die zeitliche Änderung des Betrags des Winkels α mit einer hinterlegten Kennlinie K übereinstimmt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausrichtungsänderung festgestellt wird, wenn der Betrag des Winkels den hinterlegten Schwellenwert S überschreitet und die zeitliche Änderung des Winkels α mit einer hinterlegten Kennlinie K übereinstimmt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messpunkte in einer oder mehreren Ebenen liegen, die parallel zur Fahrbahnoberfläche angeordnet sind, wobei Ausgleichsgeraden nur durch Messpunkte berechnet werden, die in einer gemeinsamen Ebene parallel zur Fahrbahnoberfläche liegen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Messpunkt im Bereich der linken Begrenzung und ein zweiter Messpunkt im Bereich der rechten Begrenzung des Hecks oder Bugs des Umgebungsfahrzeugs zur Berechnung einer Ausgleichsgeraden herangezogen wird, und dass bevorzugt zumindest ein dritter Messpunkt im Bereich der Mitte zwischen dem ersten und dem zweiten Messpunkt herangezogen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessungen opto-elektronisch durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die opto-elektronische Messung mit Hilfe zumindest eines LIDAR-Sensors durchgeführt wird.
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