WO2007017476A1 - Verfahren zxjm stabilisieren eines kraftfahrzeugs aufgrund von bilddaten und fahrdynamikregelsystem - Google Patents

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WO2007017476A1
WO2007017476A1 PCT/EP2006/065085 EP2006065085W WO2007017476A1 WO 2007017476 A1 WO2007017476 A1 WO 2007017476A1 EP 2006065085 W EP2006065085 W EP 2006065085W WO 2007017476 A1 WO2007017476 A1 WO 2007017476A1
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determined
vehicle
lateral velocity
image
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PCT/EP2006/065085
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Peter Lauer
Stefan LÜKE
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Continental Teves Ag & Co Ohg
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    • B60W40/04—Traffic conditions

Definitions

  • the invention relates to a method for stabilizing a motor vehicle.
  • the invention also relates to a driving dynamics control system for stabilizing a motor vehicle, which is suitable for carrying out the method.
  • the sensors of the driving safety systems usually include in addition to the wheel speed sensors, acceleration sensors and a yaw rate sensor.
  • vehicles are increasingly equipped with driver assistance systems in which the environment of the vehicle is detected by means of optical sensors, for example, to automatically adapt the vehicle speed to the speed of a preceding vehicle or an imminent collision of the vehicle with an object in the vicinity of the vehicle early recognize and initiate measures to avoid the collision.
  • this object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a device having the features of patent claim 23.
  • a vehicle dynamics control system comprising the following devices:
  • An optical sensor connected in fixed alignment with the motor vehicle, with which image data of an image of an exterior space of the motor vehicle having at least one stationary object point can be detected at a first and at a second time
  • an evaluation device with which a lateral velocity and / or a yaw angle change of the motor vehicle can be determined on the basis of a comparison of the image data acquired in the first point in time and the image data acquired in the second point in time,
  • a control device in which an assessment of a driving state of the motor vehicle can be made on the basis of the lateral speed and / or the yaw angle change, wherein, depending on a result of the assessment, tion of the driving state at least one manipulated variable for driving an actuator can be determined, with which the driving behavior of the vehicle can be influenced.
  • an optical sensor is used, with which image data are acquired, from which a lateral velocity of the motor vehicle and / or a yaw angle change is determined. These quantities are then advantageously used to evaluate the driving condition of the motor vehicle. Depending on the result of this evaluation, the driving state of the motor vehicle is then influenced.
  • the invention thus enables the use of an optical sensor in a vehicle dynamics control system.
  • Optical sensors have increasing equipment shares in modern motor vehicles. Primarily, they are used in driver assistance systems that detect, for example, lane markings or street signs in order to realize warning functions.
  • Object recognition can also be used alone or in combination with distance sensors for automatically adapting the vehicle speed to detect an imminent collision of the vehicle with an object in the vicinity of the vehicle early and to initiate measures to avoid the collision.
  • the use of optical sensors within the framework of a driving dynamics control proposed in the context of the invention represents an added value of the optical sensors.
  • the lateral velocity of the vehicle determined on the basis of the image data and the yaw angle change can not be directly detected by the known sensor systems of vehicle dynamics control systems. Nevertheless, they can be used to assess the driving condition and in particular serve as indicators for a critical driving situation. Will be critical due to this review Driving situation can be a stabilizing influence on the driving behavior of the vehicle.
  • the invention leads to an improvement or expansion of the functionality of a vehicle dynamics control system.
  • a further advantage of the invention is that the transverse speed of the motor vehicle, which is not accessible to direct measurement by means of a corresponding sensor, can be determined from the image data independently of the model. In comparison with known model-based estimation methods, a more accurate determination of the lateral velocity and a more reliable assessment of the driving state based on the lateral velocity are thus possible.
  • image coordinates of the object point in the image acquired at the first time are compared with image coordinates of the object point in the image acquired at the second time and that the lateral velocity and / or the yaw angle change hand, changing the image coordinates of the object point is determined.
  • An object point is to be understood as meaning a point of an object detected by the optical sensor in the exterior of the vehicle.
  • the image coordinates of the object point indicate the position of the object point or the image of the object point within a captured image.
  • the image coordinates correspond to the coordinates of the pixel containing the object point.
  • the change of the image coordinates of an object point gives the movement of the object point through the image or the image plane which is also referred to as the optical flow of the object point.
  • the lateral velocity and / or the yaw angle change is determined from the optical flow of at least one object point. Since it is a stationary object point and the optical sensor is mounted in fixed alignment with the vehicle, the optical flow of the object point is caused only by the movement of the vehicle.
  • a further embodiment of the method and the vehicle dynamics control system provides that a distance between the object point and the motor vehicle is determined in at least one of the times and is used to determine the lateral velocity and / or the yaw angle change.
  • the lateral velocity and / or the yaw angle change can advantageously be determined quantitatively from the image data.
  • this distance is determined by an additional distance sensor.
  • a refinement of the method and of the vehicle dynamics control system is characterized in that the distance is determined from the image data of the image of the external space acquired in the first and / or in the second time.
  • the optical sensor will also be used for distance measurement, so that it is possible to dispense with additional sensors for distance measurement.
  • Optical sensors which are designed, for example, as stereo cameras or PMD sensors (photonic mixing device), enable a three-dimensional reconstruction of the exterior space from which distances between object points and the motor vehicle can be determined.
  • stereo cameras or PMD sensors photonic mixing device
  • the use of stereo cameras or PMD sensors is more expensive than using a single 2D camera.
  • the images comprise a plurality of image lines or image regions, each of which is assigned a distance value and the distance between an object point and the motor vehicle is determined on the basis of the image line or image regions in which the object point is shown.
  • the distance between the object point and the motor vehicle can also be estimated using an optical sensor with only one camera.
  • the assignment between the image lines or image regions and the distance values can, for example, be calculated using the angle between the optical axis of the optical sensor and the roadway and its installation height above the roadway.
  • an optical flow within the images is determined, that the optical flow serves as an input for a Kalman filter, wherein by means of the Kalman filter on the basis of optical flow, a movement state of the motor vehicle is estimated and wherein the lateral velocity and / or the yaw angle change is determined based on the estimated state of motion of the motor vehicle.
  • a three-dimensional representation of the exterior of the motor vehicle and the movement of the vehicle through the exterior space can be determined, whereby the determination of the state of motion of the motor vehicle is possible.
  • a Kalman filter is used for this purpose.
  • the movement state of at least one non-stationary object in the exterior of the vehicle is determined by means of the Kalman filter based on the optical flow whose object points are shown in the images.
  • the Kalman filter is also advantageously used, in addition to the state of motion of the motor vehicle, the states of motion of non-stationary objects. projects in the exterior of the vehicle.
  • motion states of other vehicles can be determined and evaluated within the scope of the primary use of the optical sensor.
  • An embodiment of the method and of the vehicle dynamics control system provides that a yaw rate of the motor vehicle is determined from the determined yaw angle change and the driving behavior of the motor vehicle is influenced as a function of the yaw rate.
  • a yaw rate is advantageously determined on the basis of the image data, which can be used in particular as a controlled variable for yaw rate control.
  • Known vehicle dynamics control systems which provide a yaw rate control, usually have a yaw rate sensor for determining the yaw rate, which can be dispensed with when using the optical sensor for determining the yaw rate.
  • a further development of the method and of the vehicle dynamics control system provides that the lateral velocity is determined from a deviation between the determined change in the image coordinates of the object point and a change in the image coordinates of the object point expected on the basis of a yaw rate of the motor vehicle.
  • the yaw rate of the motor vehicle is detected independently of the image data by means of a yaw rate sensor.
  • the signals of the yaw rate sensor are advantageously used to evaluate the image data in order to determine the lateral velocity of the motor vehicle. As a result, considerably less computing power is required for the evaluation of the image data.
  • understeer situations are usually recognized in particular on the basis of a deviation between the yaw rate of the motor vehicle and a reference yaw rate, which is calculated in particular as a function of the steering angle that the driver has set on the steerable wheels of the vehicle.
  • the yaw rate deviation is often not large enough to detect the unstable driving condition.
  • the driver has to turn very hard to create a sufficiently large deviation between the measured yaw rate and the reference yaw rate and to "show" understeer.
  • the transverse velocity determined from the image data can be used to detect a transverse drift of the motor vehicle when cornering and to initiate suitable measures for stabilizing the motor vehicle.
  • An embodiment of the method and the vehicle dynamics control system therefore provides that a reference lateral velocity is calculated for a cornering, that the reference lateral velocity is compared with the determined lateral velocity, and that the speed of the motor vehicle is reduced if the determined lateral velocity exceeds the reference lateral velocity in absolute terms.
  • reducing the vehicle speed which can be carried out for example by reducing the engine torque provided by the drive motor of the motor vehicle and / or by a brake intervention, the lateral drift of the vehicle is reduced and stabilizes the vehicle.
  • a further embodiment of the method and of the vehicle dynamics control system is characterized in that side slip of the motor vehicle is determined from the reference lateral velocity and the determined lateral velocity, and that the speed of the motor vehicle is reduced if the amount of side slip is greater than a predefined threshold value.
  • a transverse drift in this embodiment is determined on the basis of a comparison between a side slip of the motor vehicle and a threshold value.
  • An embodiment of the method and the vehicle dynamics control system includes that the side slip ⁇ ⁇ through
  • V y, ef is given, where v y is the determined transverse speed of the motor vehicle and v yref is the reference transverse speed.
  • the reference lateral velocity corresponds to the lateral velocity that occurs with stable behavior due to the vehicle speed during cornering with a certain radius.
  • the reference lateral velocity is calculated as a function of the speed of the motor vehicle and a curve radius, the curve radius being calculated in accordance with a steering angle set by the driver on steerable wheels of the motor vehicle.
  • the calculation of the curve radius is advantageously based on the desired radius of the driver.
  • Image data is detected a lane of the motor vehicle, and that the reference lateral velocity is determined in dependence on the speed of the motor vehicle and a determined on the basis of the image data curve radius of a traveled by the motor vehicle lane.
  • the calculation of the reference lateral velocity is advantageously based on a curve radius which corresponds to the curve radius of the lane traveled by the motor vehicle.
  • the lane is thereby advantageously detected and analyzed on the basis of the image data.
  • a refinement of the method and the vehicle dynamics control system includes that the determined lateral speed is used to determine a slip angle of the motor vehicle, and that the driving state of the motor vehicle depending on the slip angle is influenced.
  • a float angle is determined from the transverse speed, which is used as a controlled variable for a float angle control.
  • the slip angle is also determined here model-independent.
  • a development of the method and of the vehicle dynamics control system is characterized in that the slip angle is used to determine a slip angle of at least one wheel of the motor vehicle.
  • the slip angle of a wheel causes a cornering force acting on the wheel which keeps the motor vehicle on its path when cornering.
  • the wheels start to slip.
  • the cornering force can then no longer be increased, but decreases even with increasing skew angle slightly. As a result, the motor vehicle becomes unstable and possibly gets into skidding.
  • An embodiment of the method and of the vehicle dynamics control system therefore includes that the slip angle is compared with a maximum value, and that the speed of the motor vehicle is reduced when the slip angle is greater in magnitude than the maximum value.
  • the maximum buildable cornering force is significantly affected by the present road friction coefficient.
  • one embodiment of the method and the vehicle dynamics control system provides that the maximum value corresponds to a slip angle at which a cornering force of the wheel is almost maximum.
  • the maximum value in this embodiment is little smaller than the slip angle at which the maximum cornering force can be built up, so that the cornering force potential is not fully utilized and a safety reserve is available at all times.
  • a computer program product that defines an algorithm that includes a method of the type described above.
  • the invention includes the idea of using quantities for a vehicle dynamics control, which quantities are determined from image data which are acquired by means of an optical sensor.
  • quantities for a vehicle dynamics control which quantities are determined from image data which are acquired by means of an optical sensor.
  • the determination of a lateral velocity and a yaw rate change or a yaw rate of the motor vehicle is provided.
  • the yaw rate of the vehicle detected by means of a yaw rate sensor can also be used to determine the lateral velocity of the vehicle on the basis of the image data.
  • the invention makes it possible to use optical sensors which Show rate of motor vehicles, advantageously also be used in the context of a vehicle dynamics control.
  • the functions of the vehicle dynamics control can thereby be improved and expanded.
  • the lateral velocity is determined independently of model, which reduces possible errors in the determination.
  • the transverse speed can be used in particular to determine a lateral drift of a motor vehicle during cornering even when the yaw rate of the motor vehicle is constant.
  • Known vehicle dynamics regulations usually do not allow a reliable determination of the lateral drift in such situations.
  • the vehicle speed is reduced in order to stabilize the motor vehicle.
  • a float angle can be calculated from the lateral velocity independently of the model, which can be used in particular to determine a skew angle of at least one wheel. On the basis of the slip angle, it can be determined whether sufficient lateral force potential is available on the wheel. If this is not the case, the vehicle speed can be reduced.
  • 1 is a schematic representation of a motor vehicle with an optical sensor
  • 2a is a block diagram of a vehicle dynamics control system with an optical sensor in a first embodiment
  • FIG. 2b shows a block diagram of a vehicle dynamics control system with an optical sensor in a second embodiment
  • 3 is a diagram for illustrating the determination of the lateral velocity in a case where the vehicle is not yawing;
  • Fig. 4 is a sketch for illustrating the determination of the lateral velocity in a case where the
  • the vehicle 101 has an optical sensor 104 fixedly connected to the vehicle 101, which detects image data of an image of the part of the vehicle exterior that is within a detection range 105.
  • the optical sensor 104 is arranged, for example, such that the detection area 105 is directed forward in the vehicle longitudinal direction and includes a solid angle area which is symmetrical to the central longitudinal axis of the vehicle 101.
  • the recorded optical sensor 104 in particular the lying in front of the vehicle 101 driving lane.
  • other arrangements of the optical sensor 104 are possible.
  • the optical sensor 104 is embodied in a manner which is fundamentally known to the person skilled in the art and comprises, for example, one or two CCD cameras (CCD: Charged Coupled Device).
  • FIG. 2 a shows a schematic diagram of a vehicle dynamics control system comprising the optical sensor 104 in a first embodiment.
  • the image data acquired by the optical sensor 104 are transmitted within the system to an evaluation device 201 which determines from the image data a lateral velocity v y of the vehicle 101 and a yaw angle change ⁇ of the vehicle 101.
  • the course of a roadway lying in the detection area 105, on which the vehicle 101 moves is determined by means of a lane recognition software.
  • the curvature or the radius R of a curve traversed by the vehicle 101 or to be traversed is determined.
  • the data determined in the evaluation device 201 represent input signals of a control device 202, which carries out an evaluation of the driving state of the vehicle 101 on the basis of the data. If the evaluation indicates that the driving state of the vehicle 101 is unstable, manipulated variables for driving an actuator 203 of the vehicle 101 are determined in order to stabilize the driving state of the vehicle 101.
  • the control device 202 is also supplied with signals from a sensor system 204, which are also used for driving state control become.
  • the sensor system 204 includes, for example, wheel speed sensors, acceleration sensors and a steering angle sensor. Furthermore, a yaw rate sensor can additionally be used whose signals are also supplied to the control device 202.
  • the actuator system 203 comprises a brake actuator known to the person skilled in the art with which wheel-specific brake pressures in the wheel brakes of the vehicle 101 can be established. Furthermore, by means of an actuator, the motor control of a drive motor of the vehicle 101 can be used. In addition, other actuators, such as steering actuators and electronically controllable differential locks are known to those skilled in the art, with which the driving condition of the vehicle 101 can be stabilized and which can be controlled by the control device 202. In the embodiment of the vehicle dynamics control system, which is illustrated in FIG.
  • the yaw rate ⁇ of the vehicle 101 detected by means of a yaw rate sensor 205 is used to determine the lateral velocity v of the vehicle 101 in order to calculate the computational effort for the evaluation of the image data to reduce.
  • the yaw rate signals can also be supplied to the control device 202.
  • contour recognition and pattern recognition are performed in the image data acquired by the optical sensor 104.
  • the optical flow of resting object points within the images is determined. This is understood as meaning changes in the coordinates of the object points within the images, ie the movement of the object points in the image plane. Since the opti- When the sensor 104 is not moved relative to the vehicle 101, the optical flow is caused by the movement of the vehicle 101. Due to translational and rotational movements of the vehicle 101, the object points migrate in different ways from the image section captured by the optical sensor 104. Due to a transverse movement of the vehicle 101, the object points in the vicinity of the vehicle 101 travel laterally out of the picture at a higher speed than the object points in the long range.
  • the state of movement of the vehicle 101 can thus be determined, in particular with regard to transverse and yaw movements. Both types of movement must be considered in combination. An isolated determination of the yawing motion and the transverse movement is not possible.
  • the resting object points here are points belonging to a pattern associated with a rested object.
  • stationary objects such as lane markings, roadway cracks, structural roadway boundaries, trees, buildings or street signs can be distinguished from moving objects such as other vehicles or pedestrians.
  • a three-dimensional representation of the vehicle exterior space can be determined and the movement of the vehicle can be determined by the exterior space.
  • a model-based Kalman filter can be used, to which the optical flux is supplied as an input variable.
  • the lateral velocity and or yaw angle changes of the vehicle 101 can then be determined.
  • the optical flow of object points of non-resting objects can also be evaluated in order to determine their movement through the vehicle exterior. This can be done, for example, within a large cayman filter, in which both the movement of the vehicle 101 and the movement of non-stationary objects in the vehicle exterior are determined.
  • the movement of these objects which may in particular be further vehicles in the exterior of the vehicle 101, can be evaluated, for example, in the context of the primary use of the optical sensor.
  • a distance to the vehicle 101 must be determined for the object points whose optical flux is being investigated.
  • an optical sensor 104 in the form of a stereo camera or a PMD sensors (Photonic Mixing Device)
  • this is possible in a simple manner, since based on the image data, a three-dimensional image of the vehicle exterior space can be measured or reconstructed.
  • the combination or fusion with a distance sensor such as radar or lidar brings a similar result. If, on the other hand, an optical sensor 104 with a single camera is used without further distance, the distance must be estimated in another way.
  • each image line a distance value which is determined by calculation on the basis of the angle of the optical axis of the sensor 104 relative to the roadway plane and on the basis of the height of the optical sensor 104 above the roadway plane. From the image line or image region containing a specific object point is, so that the distance of lying in the road surface object points to the vehicle 101 can be determined. A prerequisite for this is that the vehicle 101 moves on a level road. In particular, when driving on highways or motorways, however, this condition is at least approximately fulfilled in most cases.
  • further methods for determining the distance of object points to the vehicle 101 can be used. For example, it may be provided to use the pattern recognition to identify objects within the images which have an at least approximately known real extent.
  • a distance value for a line area of the image can then be specified taking into account the properties of the camera optics.
  • objects arranged at regular, known intervals on or on the roadway such as, for example, elements of the interrupted center strip of a roadway, can be used for distance determination, these objects being identified on the basis of the pattern recognition.
  • both the lateral velocity v y and yaw angle of the vehicle changes ⁇ 101 telt ermit- based on the image data.
  • the optical flux is examined for object points in the near range and in the far range.
  • only the lateral speed v of the vehicle 101 is determined on the basis of the optical flow within the image data.
  • the yaw angle change ⁇ is determined in this embodiment on the basis of the signals of the yaw rate sensor 205 and in the case of the yaw rate sensor 205. averaging the lateral velocity v y , which considerably reduces the computational effort involved in the evaluation of the image data.
  • the embodiment provides, in particular, for comparing a yaw rate ⁇ expected due to the yaw rate ⁇ detected by the yaw rate sensor 205 with the actual change in the image coordinates of the object point. A deviation between the changes is attributed to a lateral movement of the vehicle 101.
  • Y is the lateral velocity v thereby of the object point are calculated ⁇ with respect to the vehicle 101 as well as from the detected yaw rate from the determined based on the image data change in the relative position.
  • FIG. 3 first of all, for the special case in which the vehicle 101 does not execute a yawing motion, the way in which the lateral velocity v of the vehicle 101 is determined is outlined.
  • a stationary object point 301 detected by the optical sensor 104 is shown, which at a first time t x lies at a distance / (Y 1 ) in front of the vehicle 101 on its central longitudinal axis.
  • the object point 301 has a distance l ⁇ t 2 ) from the vehicle 101.
  • the vehicle transverse axis and the connecting straight line between the object point 301 and the vehicle 101 include the angle ⁇ at the time t 2 .
  • the angle change ⁇ is determined on the basis of a comparison of the image coordinates of the object point 301 in an image acquired at time t x with the image coordinates of the same object point in an image acquired at time t 2 .
  • the determination also takes into account the speed of the vehicle 101 (in the longitudinal direction), which is determined on the basis of the signals from the wheel speed sensors.
  • the distance l (t 2 ) between the object point 301 and the vehicle 101 is determined on the basis of the image data acquired at the time t 2 .
  • FIG. 4 illustrates by means of a sketch how the lateral velocity v y of the vehicle 101 is determined when the translational movement of the vehicle 101 illustrated in FIG. 2 is superimposed by a yawing motion, during which the vehicle 101 intervenes between the times t x and t 2 rotates about its vertical axis by the angle ⁇ .
  • the angle ⁇ in this case includes a proportion that is not due to the transverse movement of the vehicle 101, but due to the yawing motion.
  • the proportion caused by the transverse movement is given by ⁇ - ⁇ .
  • c / (t 2 ) cos ( ⁇ - ⁇ ) applies to the path traveled in the transverse movement and applies to the lateral velocity
  • the lateral velocity v y thus depends on a deviation between the expected due to the yaw angle change ⁇ optical flux of the object point 301 and the actual optical flux of the object point 301, which shows in the previous equation at the angular difference in the argument of the cosine function.
  • the angle ⁇ is in turn determined from the image data based on the optical flow of the object point 301.
  • the yaw angle change ⁇ is also determined on the basis of the image data in the embodiment of the vehicle dynamics control system illustrated in FIG. 2a. In particular, the difference of the optical flow of object points in the near and far range is compared with each other. In the embodiment illustrated in FIG.
  • the yaw angle change ⁇ is determined on the basis of the signals of the yaw rate sensor 205. This is done, for example, by integrating the measured yaw rates ⁇ over the period At. In particular, can consist of the measured yaw rate ⁇ j at the time t x and the measured yaw rate ⁇ 2 at time t 2, a medium-re yaw rate
  • the lateral speed of the vehicle 101 can be determined from the image data when the object point 301 is located at a point in time on the vehicle longitudinal axis. If this is not the case, the lateral velocity can also be easily determined on the basis of geometric considerations. be determined.
  • the angle a go, the at the time t x between the vehicle transverse axis and the connecting straight line between the vehicle 101 and the object point 301 is, as well as the distance at time t x between the vehicle 101 and the object point 301 is ,
  • the yaw angle change ⁇ determined on the basis of the image data in one embodiment of the vehicle dynamics control system can be used within the control device 202 to determine the yaw rate ⁇ of the vehicle 101, for example, in order to carry out a yaw rate control in a manner known per se to a person skilled in the art.
  • a reference yaw rate is calculated on the basis of the steering angle set by the driver on the steerable wheels 102 and on the basis of the vehicle speed determined from the signals of the wheel speed sensors within a vehicle model. This is then compared with the determined yaw rate ⁇ of the vehicle 101.
  • the deviation between the reference yaw rate and the yaw rate ⁇ of the vehicle 101 exceeds a predetermined threshold value, the deviation is corrected by means of the control device 202 by triggering the actuator system 203. This can be done, for example, by wheel-specific brake interventions or by steering interventions.
  • a yaw rate sensor can basically be dispensed with in the embodiment of the vehicle dynamics control system shown in FIG. 2a.
  • a plausibility check of the yaw rate signal can be carried out by means of the sensor and with the aid of a redundant determination of the yaw rate .theta Errors in determining the yaw rate ⁇ by means of the yaw rate sensor or based on the image data can be determined.
  • the determined based on the image data lateral velocity v y can be used within the control device 202 in particular the float angle ß of the vehicle to calculate 101 by
  • V x denotes the longitudinal speed of the vehicle 101, which can be determined from the signals of the wheel speed sensors.
  • the slip angle ⁇ can be used to carry out a float angle control known to those skilled in the art, with which the yaw rate control is usually combined in vehicle dynamics control systems. In this case, control interventions are performed, for example, when the float angle ⁇ and / or the float angle change rate exceeds a predetermined threshold value.
  • An example of a combined yaw rate and slip angle control is described, for example, in German Offenlegungsschrift DE 195 15 051 A1, to which reference is made in this connection.
  • control device 202 further functional modules of the control device 202 are provided, which in particular use the lateral velocity v y determined on the basis of the image data in order to evaluate the driving state of the vehicle 101 and, if necessary, to make stabilizing interventions in the driving behavior.
  • the lateral velocity v y is used to detect and eliminate transverse drift of the vehicle 101 in a curve.
  • the vehicle 101 with a nearly constant yaw rate ⁇ and a small slip angle ß in the curve drifts outward, drifting is not reliably detected in the yaw rate and slip angle control.
  • a reference lateral velocity v yref is calculated in the function module .
  • the curve radius is calculated in one embodiment from the steering angle which the driver has set on the steerable wheels 102 of the vehicle 101 and which is measured by means of a steering angle sensor. In a further embodiment, it is provided to determine the radius based on the recorded image data from the lane course. The vehicle speed is determined on the basis of the signals from wheel speed sensors.
  • a side slip ⁇ 1 which passes through
  • the side slip ⁇ is compared with a predetermined threshold value. When the amount of side slip ⁇ exceeds the threshold value, the vehicle speed is reduced.
  • control commands are sent to the engine control and / or to the brake actuator.
  • the reduction of the vehicle speed is achieved by a reduction of the engine torque provided by the drive motor or by a brake intervention.
  • the driving Stuff speed reduced until side slip drops below a preset threshold.
  • a function module is provided in which the slip angle of the front and rear wheels of the vehicle 101 is calculated from the float angle ⁇ calculated on the basis of the determined lateral velocity v y .
  • ⁇ ⁇ ⁇ - ⁇ - / ⁇ - ⁇ - v
  • CL 11 is determined by the equation
  • the yaw rate ⁇ is also determined from the image data or detected by the yaw rate sensor 204.
  • Denoted by ⁇ is the steering angle set at the front wheels 102, which is detected by the steering angle sensor included in the sensor system 204.
  • the variables I r and I 11 are the distance measured in the vehicle longitudinal direction between the center points of the front wheels 102 and the rear wheels 103 and the vehicle center of gravity. These are essentially constant variables that can be stored in a memory of the controller 202.
  • a non-zero skew angle ⁇ on a wheel causes a cornering force F y to be built up on the wheel.
  • cornering force F The relationship between the cornering force F and the slip angle X is illustrated by a cornering force skew angle diagram in Figure 5.
  • the cornering force F first increases to a maximum with the slip angle OC Slip angle, the cornering force F y can not be increased further or decreases slightly at large slip angles OC again. This is due to the fact that the tire is sliding at large slip angles OC.
  • the relationship between the slip angle OC and the Soiva- force F y also heavily depends on the present Fahrreibreibwert ⁇ , wherein the cornering force F y at constant skew angle OC decreases with decreasing Fahrbahnreibwert ⁇ .
  • the determined slip angles QL r , CL 11 of the front wheels 102 and the rear wheels 103 are compared with a maximum value a Max , which is determined as a function of the road friction coefficient ⁇ , which is determined by means of a suitable estimation method.
  • the maximum value OL Max corresponds to a value of the slip angles Q L r , O L H at which almost the maximum cornering force F y is established.
  • the maximum value in this embodiment is little smaller than the slip angle at which the maximum cornering force can be built up so that the cornering force potential is not fully utilized and a safety reserve is available at all times.
  • the wheel contact forces and the condition of the tires also influence the relationship between the cornering force F y and the slip angle OC.
  • these data are assumed to be constant, with friction-dependent maximum values a max for the slip angles Q L r , O H being stored in the control device 202 for typical conditions with respect to the tire properties and the wheel contact forces.
  • altered tire properties may also be used in the determination of the maximum tire properties.
  • values a max are taken into account for the slip angles a v , a H , wherein the tire condition can be learned in via known methods or determined on the basis of stored tire identification data.
  • changes in the wheel contact forces can be determined, for example, by means of sensors and taken into account in the determination of the maximum values. If the slip angle a r at the front wheels 102 or the slip angle a H at the rear wheels 103 exceeds the maximum value a max.
  • the function module reduces the vehicle speed in order to increase the lateral guide force potential and thus to power the vehicle 101 stabilize.
  • the reduction of the vehicle speed can in turn be achieved by reducing the drive torque of the drive motor or by actuating the vehicle brake system.
  • the vehicle speed is reduced until the corresponding slip angle a r , QL 11 has fallen below the maximum value OL Max again.

Abstract

Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Stabilisieren eines Kraftfahrzeugs mit den folgenden Schritten vor: - Erfassen von Bilddaten eines Bildes eines wenigstens einen ruhenden Objektpunkt aufweisenden Außenraums des Kraftfahrzeugs mittels eines in fester Ausrichtung mit dem Kraftfahrzeug verbundenen optischen Sensors (104) in einem ersten Zeitpunkt und in wenigstens einem zweiten Zeitpunkt, - Ermitteln einer Quergeschwindigkeit ( νϜ ) und/oder einer Gierwinkeländerung ( Δψ ) des Kraftfahrzeugs anhand eines Vergleichs der in dem ersten Zeitpunkt erfassten Bilddaten und der in dem zweiten Zeitpunkt erfassten Bilddaten, - Bewerten eines Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs anhand der Quergeschwindigkeit (νϜ) und/oder der Gierwinkeländerung (Δψ ) und - Beeinflussen des Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Bewertung des Fahrzustands. Ferner schlägt die Erfindung ein Fahrdynamikregelsystem vor, das zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.

Description

VERFAHREN ZUM STABILISIEREN EINES KRAFTFAHRZEUGS AUFGRUND VON BILDDATEN UND FAHRDYNAMIKREGELSYSTEM
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft zudem ein Fahr- dynamikregelsystem zum Stabilisieren eines Kraftfahrzeugs, das zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.
Hintergrund und Stand der Technik
Moderne Kraftfahrzeuge verfügen bereits heutzutage über Fahrdynamikregelsysteme, die Fahrzeugbewegungen mithilfe von Sensoren erfassen und anhand von Modellen bewerten, um ein Ausbrechen des Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt oder Schleuderbewegungen des Fahrzeugs zu erkennen. Wenn eine derartige kritische Fahrsituation festgestellt worden ist, stabilisieren diese Systeme das Fahrzeug durch Bremsen- und/oder Lenkeingriffe. Die Sensorik der Fahrsicherheitssysteme umfasst in der Regel neben den Raddrehzahlsensoren, Beschleunigungssensoren und einen Gierratensensor. Darüber hinaus werden Fahrzeuge in zunehmendem Maße mit Fahrerassistenzsystemen ausgerüstet, bei denen das Umfeld des Fahrzeugs mithilfe von optischen Sensoren erfasst wird, um beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch an die Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs anzupassen oder eine drohende Kollision des Fahrzeugs mit einem Objekt im Umfeld des Fahrzeugs frühzeitig zu erkennen und Maßnahmen zur Vermeidung der Kollision einzuleiten.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen in einem Kraftfahrzeug vorhandenen optischen Sensor auch zur Durchführung einer Fahrdynamikregelung zu nutzen, um so Funktionen der Fahrdynamikregelung zu verbessern bzw. zu erweitern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrich- tung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23 gelöst.
Es ist vorgesehen, dass ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den folgenden Schritten durchgeführt wird:
- Erfassen von Bilddaten eines Bildes eines wenigstens einen ruhenden Objektpunkt aufweisenden Außenraums des Kraftfahrzeugs mittels eines in fester Ausrichtung mit dem Kraftfahrzeug verbundenen optischen Sensors in einem ersten Zeitpunkt und in wenigstens einem zweiten Zeit- punkt, - Ermitteln einer Quergeschwindigkeit und/oder einer Gierwinkeländerung des Kraftfahrzeugs anhand eines Vergleichs der in dem ersten Zeitpunkt erfassten Bilddaten und der in dem zweiten Zeitpunkt erfassten Bilddaten,
- Bewerten eines Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs anhand der Quergeschwindigkeit und/oder der Gierwinkeländerung und
- Beeinflussen des Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Bewertung des Fahrzustands .
Ferner wird ein Fahrdynamikregelsystem geschaffen, das fol- gende Einrichtungen umfasst:
- Einen in fester Ausrichtung mit dem Kraftfahrzeug verbundenen optischen Sensor, mit dem Bilddaten eines Bildes eines wenigstens einen ruhenden Objektpunkt aufweisenden Außenraums des Kraftfahrzeugs in einem ersten und in einem zweiten Zeitpunkt erfassbar sind,
- eine Auswerteeinrichtung, mit der aufgrund eines Vergleichs der in dem ersten Zeitpunkt erfassten Bilddaten und der in dem zweiten Zeitpunkt erfassten Bilddaten eine Quergeschwindigkeit und/oder eine Gierwinkeländerung des Kraftfahrzeugs ermittelbar ist,
- eine Regeleinrichtung, in der eine Bewertung eines Fahr- zustands des Kraftfahrzeugs anhand der Quergeschwindigkeit und/oder der Gierwinkeländerung vorgenommen werden kann, wobei in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Bewer- tung des Fahrzustands wenigstens eine Stellgröße zur Ansteuerung eines Aktuators ermittelbar ist, mit dem das Fahrverhalten des Fahrzeugs beeinflussbar ist.
Mit Vorteil ist es vorgesehen, dass ein optischer Sensor verwendet wird, mit dem Bilddaten erfasst werden, aus denen eine Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder eine Gierwinkeländerung ermittelt wird. Diese Größen werden dann vorteilhaft zur Bewertung des Fahrzustands des Kraftfahr- zeugs herangezogen. In Abhängigkeit des Ergebnisses dieser Bewertung wird dann der Fahrzustand des Kraftfahrzeugs be- einflusst. Die Erfindung ermöglicht damit die Nutzung eines optischen Sensors in einem Fahrdynamikregelsystem. Optische Sensoren haben steigende Ausrüstungsanteile bei modernen Kraftfahrzeugen. Primär werden sie in Fahrerassistenzsystemen genutzt, die beispielsweise Spurmarkierungen oder Straßenschilder erkennen um damit Warnfunktionen zu realisieren. Auch eine Objekterkennung kann alleine oder in Kombination mit Abstandssensorik zur automatischen Anpassung der Fahrzeuggeschwindigkeit dazu dienen, eine drohende Kollision des Fahrzeugs mit einem Objekt im Umfeld des Fahrzeugs frühzeitig zu erkennen und Maßnahmen zur Vermeidung der Kollision einzuleiten. Die im Rahmen der Erfindung vorgeschlagene Nutzung von optischen Sensoren im Rahmen einer Fahrdynamikregelung stellt einen Mehrwert der optischen Sensoren dar. Zudem können die anhand der Bilddaten ermittelte Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs sowie die Gierwinkeländerung mit der bekannten Sensorik von Fahrdynamikre- gelsystemen nicht direkt erfasst werden. Gleichwohl können sie zur Bewertung des Fahrzustands herangezogen werden und insbesondere als Indikatoren für eine kritische Fahrsituation dienen. Wird aufgrund dieser Bewertung eine kritische Fahrsituation kann eine stabilisierende Beeinflussung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs erfolgen. Damit führt die Erfindung zu einer Verbesserung bzw. Erweiterung der Funktionalität eines Fahrdynamikregelsystems . Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, die einer direkten Messung mittels eines entsprechenden Sensors nicht zugänglich ist, modellunabhängig aus den Bilddaten ermittelt werden kann. Im Vergleich mit bekannten modellbasierten Schätzverfahren ist damit eine genauere Bestimmung der Quergeschwindigkeit und eine zuverlässigere Bewertung des Fahrzustands anhand der Quergeschwindigkeit möglich.
In einer Ausführungsform des Verfahrens und des Fahrdyna- mikregelsystems ist es vorgesehen, dass Bildkoordinaten des Objektpunktes in dem im ersten Zeitpunkt erfassten Bild mit Bildkoordinaten des Objektpunktes in dem im zweiten Zeitpunkt erfassten Bild miteinander verglichen werden und dass die Quergeschwindigkeit und/oder die Gierwinkeländerung an- hand Veränderung der Bildkoordinaten des Objektpunktes ermittelt wird.
Unter einem Objektpunkt ist ein Punkt eines von dem optischen Sensor erfassten Objekts im Außenraum des Fahrzeugs zu verstehen. Die Bildkoordinaten des Objektpunktes geben die Position des Objektpunktes bzw. des Bildes des Objektpunktes innerhalb eines erfassten Bildes an. Bei einem gerasterten aus einer Vielzahl von Pixeln bestehenden Bild entsprechen die Bildkoordinaten beispielsweise den Koordi- naten des Pixel, das den Objektpunkt enthält. Die Veränderung der Bildkoordinaten eines Objektpunktes gibt die Bewegung des Objektpunktes durch das Bild bzw. die Bildebene an, die auch als optischer Fluss des Objektpunktes bezeichnet wird. Vorteilhaft wird die Quergeschwindigkeit und/oder die Gierwinkeländerung aus dem optischen Fluss wenigstens eines Objektpunktes ermittelt. Da es sich um einen ruhenden Objektpunkt handelt und der optische Sensor in fester Ausrichtung an dem Fahrzeug montiert ist, wird der optische Fluss des Objektpunktes nur durch die Bewegung des Fahrzeugs verursacht.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens und des Fahrdy- namikregelsystems sieht vor, dass ein Abstand zwischen dem Objektpunkt und dem Kraftfahrzeug in wenigstens einem der Zeitpunkte ermittelt wird und zur Ermittlung der Quergeschwindigkeit und/oder der Gierwinkeländerung herangezogen wird.
Anhand der Bestimmung des Abstands zwischen den Objektpunkten und dem Kraftfahrzeug lässt sich die Quergeschwindigkeit und/oder die Gierwinkeländerung vorteilhaft quantita- tiv aus den Bilddaten bestimmen.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens und des Fahrdynamik- regelsystems wird dieser Abstand durch eine zusätzliche Ab- standssensorik ermittelt.
Eine Weiterbildung des Verfahrens und des Fahrdynamikregel- systems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand aus den Bilddaten des in dem ersten und/oder in dem zweiten Zeitpunkt erfassten Bildes des Außenraums ermittelt wird. Bei dieser Weiterbildung wird der optische Sensor auch zur Abstandsmessung verwendet werden, so dass auf zusätzliche Sensoren zur Abstandsmessung verzichtet werden kann.
Optische Sensoren, die beispielsweise als Stereokameras o- der PMD-Sensoren (Photonic Mixing Device) ausgebildet sind, ermöglichen eine dreidimensionale Rekonstruktion des Außenraums, aus der Abstände zwischen Objektpunkten und dem Kraftfahrzeug ermittelt werden können. Die Verwendung von Stereokameras oder PMD-Sensoren ist jedoch gegenüber der Verwendung einer einzelnen 2D-Kamera mit einem höheren Aufwand verbunden.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens und des Fahrdynamik- regelsystems ist es daher vorgesehen, dass die Bilder mehrere Bildzeilen oder Bildregionen umfassen, denen jeweils ein Abstandswert zugeordnet ist und dass der Abstand zwischen einem Objektpunkt und dem Kraftfahrzeug anhand der Bildzeile oder Bildregionen ermittelt wird, in welcher der Objektpunkt abgebildet ist.
Hierdurch kann der Abstand zwischen dem Objektpunkt und dem Kraftfahrzeug auch bei Verwendung eines optischen Sensors mit nur einer Kamera geschätzt werden. Die Zuordnung zwi- sehen den Bildzeilen bzw. Bildregionen und den Abstandswerten kann beispielsweise anhand des Winkels zwischen der optischen Achse des optischen Sensors und der Fahrbahn sowie seiner Einbauhöhe über der Fahrbahn rechnerisch erfolgen.
Anstatt den Bewegungszustand aus einer Veränderung von Bildkoordinaten einzelner vordefinierter Objektpunkte zu berechnen, kann es auch vorgesehen sein, anhand einer Bild- Verarbeitung einen optischen Fluss innerhalb der gesamten Bilddaten zu ermitteln und zur Bestimmung eines Bewegungszustands des Kraftfahrzeugs heranzuziehen.
Daher ist es in einer Ausgestaltung des Verfahrens und Fahrdynamikregelsystems vorgesehen, dass anhand von Veränderungen von Bildkoordinaten mehrerer Objektpunkte ein optischer Fluss innerhalb der Bilder bestimmt wird, dass der optische Fluss als Eingangsgröße für ein Kaiman-Filter dient, wobei mittels des Kaiman-Filters anhand des optischen Flusses ein Bewegungszustand des Kraftfahrzeugs geschätzt wird und wobei die Quergeschwindigkeit und/oder die Gierwinkeländerung anhand des geschätzten Bewegungszustands des Kraftfahrzeugs ermittelt wird.
Anhand des optischen Flusses innerhalb der gesamten Bilddaten kann eine dreidimensionale Darstellung des Außenraums des Kraftfahrzeugs sowie die Bewegung des Fahrzeugs durch den Außenraum ermittelt werden, wodurch die Bestimmung des Bewegungszustands des Kraftfahrzeugs möglich ist. Vorteilhaft wird hierzu ein Kaiman-Filter eingesetzt.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens und des Fahrdynamikregelsystems ist es vorgesehen, dass mittels des Kaiman-Filters anhand des optischen Flusses zusätzlich der Bewegungszustand wenigstens eines nicht ruhenden Objekts im Außenraum des Fahrzeugs bestimmt wird, dessen Objektpunkte in den Bildern abgebildet sind.
In dieser Ausführungsform wird das Kaiman-Filter vorteilhaft auch dazu genutzt, neben dem Bewegungszustand des Kraftfahrzeugs die Bewegungszustände von nicht ruhenden Ob- jekten im Außenraum des Fahrzeugs zu ermitteln. Insbesondere können dabei Bewegungszustände anderer Fahrzeuge bestimmt und im Rahmen der Primärnutzung des optischen Sensors ausgewertet werden.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens und des Fahrdynamikregel- systems sieht vor, dass aus der ermittelten Gierwinkeländerung eine Gierrate des Kraftfahrzeugs ermittelt wird und die Beeinflussung des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der Gierrate erfolgt.
In dieser Ausgestaltung wird vorteilhaft eine Gierrate anhand der Bilddaten ermittelt, die insbesondere als Regelgröße für eine Gierratenregelung herangezogen werden kann. Bekannte Fahrdynamikregelsysteme, die eine Gierratenregelung vorsehen, verfügen zur Ermittlung der Gierrate üblicherweise über einen Gierratensensor, der bei Nutzung des optischen Sensors zur Ermittlung der Gierrate entfallen kann .
Darüber hinaus sieht eine Weiterbildung des Verfahrens und des Fahrdynamikregelsystems vor, dass die Quergeschwindigkeit aus einer Abweichung zwischen der ermittelten Veränderung der Bildkoordinaten des Objektpunktes und einer auf- grund einer Gierrate des Kraftfahrzeugs erwarteten Veränderung der Bildkoordinaten des Objektpunktes bestimmt wird.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens und des Fahrdynamikregelsystems wird die Gierrate des Kraftfahrzeugs unabhän- gig von den Bilddaten mittels eines Gierratensensors er- fasst . In dieser Ausgestaltung werden die Signale des Gierratensensors vorteilhaft zur Auswertung der Bilddaten herangezogen, um die Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Hierdurch wird für die Auswertung der Bilddaten erheblich weniger Rechenleistung benötigt.
Bei bekannten Fahrdynamikregelungen werden Untersteuersituationen üblicherweise insbesondere anhand einer Abweichung zwischen der Gierrate des Kraftfahrzeugs und einer Refe- renzgierrate erkannt, die insbesondere in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel berechnet wird, den der Fahrer an den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs eingestellt hat. Wenn das Kraftfahrzeug mit einer nahezu konstanten Gierrate in einer Kurve nach außen driftet, ist die Gierratenabweichung jedoch oftmals nicht groß genug, um den instabilen Fahrzustand zu erkennen. Der Fahrer muss sehr stark einlenken, um eine ausreichend große Abweichung zwischen der gemessenen Gierrate und der Referenzgierrate zu erzeugen und ein Untersteuern "anzuzeigen". Vorteilhaft kann jedoch die aus den Bilddaten ermittelte Quergeschwindigkeit herangezogen werden, um eine Querdrift des Kraftfahrzeugs bei einer Kurvenfahrt zu erkennen und geeignete Maßnahmen zur Stabilisierung des Kraftfahrzeugs einzuleiten.
Eine Ausführungsform des Verfahrens und des Fahrdynamikre- gelsystems sieht daher vor, dass eine Referenzquergeschwindigkeit für eine Kurvenfahrt berechnet wird, dass die Referenzquergeschwindigkeit mit der ermittelten Quergeschwindigkeit verglichen wird und dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs reduziert wird, wenn die ermittelte Quergeschwindigkeit die Referenzquergeschwindigkeit betragsmäßig übersteigt . Durch die Reduktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, die beispielsweise durch eine Reduktion des von dem Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs bereitgestellten Motormoments und/oder durch einen Bremseneingriff vorgenommen werden kann, wird die Querdrift des Fahrzeugs verringert und das Fahrzeug stabilisiert .
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens und des Fahrdy- namikregelsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass aus der Referenzquergeschwindigkeit und der ermittelten Quergeschwindigkeit ein Seitenschlupf des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, und dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs reduziert wird, wenn der Betrag des Seitenschlupfs größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist.
Vorteilhaft wird eine Querdrift in dieser Ausführungsform anhand eines Vergleichs zwischen einem Seitenschlupf des Kraftfahrzeugs und einem Schwellenwert ermittelt.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens und des Fahrdynamikregel- systems beinhaltet, dass der Seitenschlupf λ^ durch
T, _ y ystf
Vy,ef gegeben ist, wobei mit vy die ermittelte Quergeschwindig- keit des Kraftfahrzeugs und mit vyref die Referenzquergeschwindigkeit bezeichnet ist.
Die Referenzquergeschwindigkeit entspricht der Quergeschwindigkeit, die sich bei stabilem Fahrverhalten aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit während einer Kurvenfahrt mit einem bestimmten Radius einstellt. Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens und des Fahrdynamik- regelsystems ist es daher vorgesehen, dass die Referenzquergeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und einem Kurvenradius berechnet wird, wobei der Kurvenradius nach Maßgabe eines durch den Fahrer an lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeugs eingestellten Lenkwinkels berechnet wird.
In dieser Ausgestaltung wird der Berechnung des Kurvenradius vorteilhaft der von dem Fahrer gewünschte Radius zugrunde gelegt.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens und des Fahrdyna- mikregelsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass anhand der
Bilddaten eine Fahrspur des Kraftfahrzeugs erfasst wird, und dass die Referenzquergeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und einem anhand der Bilddaten ermittelten Kurvenradius einer von dem Kraft- fahrzeug befahrenen Fahrspur ermittelt wird.
In dieser Ausgestaltung wird der Berechnung der Referenzquergeschwindigkeit mit Vorteil ein Kurvenradius zugrunde gelegt, der dem Kurvenradius der von dem Kraftfahrzeug be- fahrenen Fahrspur entspricht. Die Fahrspur wird dabei vorteilhaft anhand der Bilddaten erkannt und analysiert.
Eine Weiterbildung des Verfahrens und des Fahrdynamikregel- systems beinhaltet, dass die ermittelte Quergeschwindigkeit zur Bestimmung eines Schwimmwinkels des Kraftfahrzeugs herangezogen wird, und dass der Fahrzustand des Kraftfahr- zeugs in Abhängigkeit von dem Schwimmwinkel beeinflusst wird.
Vorteilhaft wird bei dieser Weiterbildung aus der Querge- schwindigkeit ein Schwimmwinkel ermittelt, der als Regelgröße für eine Schwimmwinkelregelung herangezogen wird. Im Gegensatz zu dem Vorgehen bei bekannten Fahrdynamikregelungen, bei denen in der Regel modellbasierte Verfahren zum Schätzen des Schwimmwinkels vorgesehen sind, wird der Schwimmwinkel hier ebenfalls modellunabhängig ermittelt.
Weiterhin ist eine Weiterbildung des Verfahrens und des Fahrdynamikregelsystems dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmwinkel zur Bestimmung eines Schräglaufwinkels we- nigstens eines Rades des Kraftfahrzeugs herangezogen wird.
Bekanntermaßen bewirkt der Schräglaufwinkel eines Rades eine auf das Rad wirkende Seitenführungskraft, die das Kraftfahrzeug bei einer Kurvenfahrt auf seiner Bahn hält. Ab ei- nem bestimmten Maximumwert des Schräglaufwinkeis beginnen die Räder jedoch zu gleiten. Die Seitenführungskraft kann dann nicht mehr erhöht werden, sondern nimmt sogar mit weiter steigendem Schräglaufwinkel leicht ab. Dadurch wird das Kraftfahrzeug instabil und gerät möglicherweise ins Schleu- dem.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens und des Fahrdynamikregelsystems beinhaltet daher, dass der Schräglaufwinkel mit einem Maximumwert verglichen wird, und dass die Geschwindig- keit des Kraftfahrzeugs reduziert wird, wenn der Schräglaufwinkel betragsmäßig größer als der Maximumwert ist. Die maximale aufbaubare Seitenführungskraft wird wesentlich von dem vorliegenden Fahrbahnreibwert beeinflusst.
Daher ist es bei einer Ausführungsform des Verfahrens und des Fahrdynamikregelsystems vorgesehen, dass Maximumwert in
Abhängigkeit von einem Fahrbahnreibwert bestimmt wird.
Zudem sieht eine Ausführungsform des Verfahrens und des Fahrdynamikregelsystems vor, dass der Maximumwert einem Schräglaufwinkel entspricht, bei dem eine Seitenführungskraft des Rades nahezu maximal ist.
Vorteilhaft ist der Maximumwert in dieser Ausführungsform wenig kleiner als der Schräglaufwinkel, bei dem die maxima- Ie Seitenführungskraft aufgebaut werden kann, so dass das Seitenführungskraftpotenzial nicht voll ausgeschöpft wird und jederzeit eine Sicherheitsreserve zur Verfügung steht.
Darüber hinaus wird ein Computerprogrammprodukt bereitge- stellt, das einen Algorithmus definiert, der ein Verfahren der zuvor beschriebenen Art umfasst.
Die Erfindung beinhaltet die Idee, für eine Fahrdynamikregelung Größen heranzuziehen, welche aus Bilddaten ermittelt werden, die mittels eines optischen Sensors erfasst werden. Insbesondere ist dabei die Ermittlung einer Quergeschwindigkeit sowie einer Gierwinkeländerung bzw. einer Gierrate des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Ferner kann auch die mittels eines Gierratensensor erfasste Gierrate des Fahrzeugs he- rangezogen werden, um anhand der Bilddaten die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln. Die Erfindung ermöglicht es optische Sensoren, die eine wachsende Ausrüs- tungsrate bei Kraftfahrzeugen zeigen, vorteilhaft auch im Rahmen einer Fahrdynamikregelung verwendet werden. Die Funktionen der Fahrdynamikregelung können hierdurch verbessert und erweitert werden. Insbesondere wird die Querge- schwindigkeit modellunabhängig bestimmt, was mögliche Fehler bei der Bestimmung reduziert. Die Quergeschwindigkeit kann insbesondere dazu herangezogen werden, eine Querdrift eines Kraftfahrzeugs bei einer Kurvenfahrt auch dann zu ermitteln, wenn die Gierrate des Kraftfahrzeugs konstant ist. Bekannte Fahrdynamikregelungen erlauben in derartigen Situationen in der Regel keine zuverlässige Ermittlung der Querdrift. Bei einer erkannten Querdrift wird die Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert, um das Kraftfahrzeug zu stabilisieren. Ferner kann aus der Quergeschwindigkeit modellunab- hängig ein Schwimmwinkel berechnet werden, der insbesondere zur Ermittlung eines Schräglaufwinkels wenigstens eines Rades herangezogen werden kann. Anhand des Schräglaufwinkels kann ermittelt werden, ob an dem Rad ein ausreichendes Sei- tenführungskraftpotenzial zur Verfügung steht. Ist dies nicht der Fall, kann die Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert werden.
Diese und andere Gesichtspunkte der Erfindung werden anhand der Ausführungsbeispiele weiter verdeutlicht und im Hin- blick auf die Ausführungsbeispiele nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.
Kurze Beschreibung der Figuren
Von den Figuren zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem optischen Sensor, Fig. 2a ein Blockdiagramm eines Fahrdynamikregelsystems mit einem optischen Sensor in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2b ein Blockdiagramm eines Fahrdynamikregelsystems mit einem optischen Sensor in einer zweiten Aus- führungsform,
Fig. 3 eine Skizze zur Veranschaulichung der Ermittlung der Quergeschwindigkeit in einem Fall, in dem das Fahrzeug keine Gierbewegung ausführt,
Fig. 4 eine Skizze zur Veranschaulichung der Ermittlung der Quergeschwindigkeit in einem Fall, in dem das
Fahrzeug eine Gierbewegung ausführt,
Fig. 5 ein Seitenkraft-Schräglaufwinkel-Diagramm für verschiedene Fahrbahnreibwerte,
Darstellung von Ausführungsbeispielen
In Figur 1 ist in schematischer Darstellung ein vierrädriges Fahrzeug 101 mit zwei lenkbaren Vorderrädern 102 und zwei Hinterrädern 103 dargestellt. Das Fahrzeug 101 verfügt über einen in fester Ausrichtung mit dem Fahrzeug 101 verbundenen optischen Sensor 104, der Bilddaten eines Bildes des Teils des Fahrzeugaußenraums erfasst, der innerhalb eines Erfassungsbereichs 105 liegt. Der optische Sensor 104 ist beispielsweise so angeordnet, dass der Erfassungsbereich 105 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne gerichtet ist und einen Raumwinkelbereich umfasst, der symmetrisch zur Mittellängsachse des Fahrzeugs 101 ist. Somit erfasst der optische Sensor 104 insbesondere die bei Vorwärtsfahrt vor dem Fahrzeug 101 liegende Fahrbahn. Gleichfalls sind jedoch auch andere Anordnungen des optischen Sensors 104 möglich. Der optische Sensor 104 ist in einer dem Fachmann grund- sätzlich bekannten Art ausgeführt und umfasst beispielsweise eine oder zwei CCD-Kameras (CCD: Charged Coupled Device) .
In Figur 2a ist anhand eines schematischen Blockdiagramms ein den optischen Sensor 104 umfassendes Fahrdynamikregel- system in einer ersten Ausführungsform dargestellt. Die von dem optischen Sensor 104 erfassten Bilddaten werden innerhalb des Systems an eine Auswerteinrichtung 201 übermittelt, die aus den Bilddaten eine Quergeschwindigkeit vy des Fahrzeugs 101 sowie eine Gierwinkeländerung Δψ des Fahrzeugs 101 ermittelt. Darüber hinaus wird in einer Ausführungsform des Systems in der Auswerteinrichtung 201 mittels einer Spurerkennungssoftware der im Erfassungsbereich 105 liegende Verlauf einer Fahrbahn ermittelt, auf der sich das Fahrzeug 101 bewegt. Insbesondere wird dabei die Krümmung bzw. der Radius R einer von dem Fahrzeug 101 durchfahrenen oder zu durchfahrenden Kurve ermittelt. Die in der Auswerteeinrichtung 201 ermittelten Daten stellen Eingangssignale einer Regeleinrichtung 202 dar, die anhand der Daten eine Bewertung des Fahrzustands des Fahrzeugs 101 vornimmt. Ergibt die Bewertung, dass der Fahrzustand des Fahrzeugs 101 eine Instabilität aufweist, werden Stellgrößen zur Ansteuerung einer Aktuatorik 203 des Fahrzeugs 101 ermittelt, um den Fahrzustand des Fahrzeugs 101 zu stabilisieren. Neben den aus den Bilddaten gewonnenen Eingangsgrößen werden der Regeleinrichtung 202 zudem Signale einer Sensorik 204 zugeführt, die ebenfalls zur Fahrzustandsregelung herangezogen werden. Die Sensorik 204 umfasst beispielsweise Radrehzahlsensoren, Beschleunigungssensoren und einen Lenkwinkelsensor. Ferner kann zusätzlich ein Gierratensensor eingesetzt werden, dessen Signale der Regeleinrichtung 202 ebenfalls zugeführt werden. Die Aktuatorik 203 umfasst einen dem Fachmann bekannten Bremsenaktuator, mit dem radindividuelle Bremsdrücke in den Radbremsen des Fahrzeugs 101 aufgebaut werden können. Ferner kann mittels eines Aktuators in die Motorsteuerung eines Antriebsmotors des Fahrzeugs 101 ein- gegriffen werden. Darüber hinaus sind dem Fachmann weitere Aktuatoren, wie beispielsweise Lenkungsaktuatoren und e- lektronisch regelbare Differenzialsperren bekannt, mit denen der Fahrzustand des Fahrzeugs 101 stabilisiert werden kann und die von der Regeleinrichtung 202 angesteuert wer- den können. Bei der Ausführungsform des Fahrdynamikregel- systems, die in Figur 2b anhand eines schematischen Blockdiagramms dargestellt ist, wird bei der Ermittlung der Quergeschwindigkeit v des Fahrzeugs 101 eine mittels eines Gierratensensors 205 erfasste Gierrate ψ des Fahrzeugs 101 herangezogen, um den Rechenaufwand für die Auswertung der Bilddaten zu reduzieren. Die Gierratensignale können dabei ebenfalls der Regelungseinrichtung 202 zugeführt.
In der Auswerteeinrichtung 201 werden eine Konturenerken- nung und eine Mustererkennung in den von dem optischen Sensor 104 erfassten Bilddaten vorgenommen. Durch einen Vergleich von Bilddaten, die in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bzw. Zeitschritten erfasst worden sind, wird der optische Fluss von ruhenden Objektpunkten innerhalb der Bilder ermittelt. Hierunter werden Veränderungen der Koordinaten der Objektpunkte innerhalb der Bilder, d.h. die Bewegung der Objektpunkte in der Bildebene verstanden. Da der opti- sehe Sensor 104 relativ zu dem Fahrzeug 101 nicht bewegt wird, wird der optische Fluss durch die Bewegung des Fahrzeugs 101 bewirkt. Aufgrund translatorischer und rotatorischer Bewegungen des Fahrzeugs 101 wandern die Objektpunkte in unterschiedlicher Weise aus dem vom optischen Sensor 104 erfassten Bildausschnitt. Aufgrund einer Querbewegung des Fahrzeugs 101 wandern die Objektpunkte im Nahbereich des Fahrzeugs 101 mit einer höheren Geschwindigkeit seitlich aus dem Bild als die Objektpunkte im Fernbereich. Aufgrund einer Gierbewegung des Fahrzeugs 101 wandern hingegen Objektpunkte im Nahbereich und im Fernbereich mit gleichen Geschwindigkeiten seitlich aus dem Bild. Anhand des optischen Flusses von ruhenden Objektpunkten kann somit der Bewegungszustand des Fahrzeugs 101 insbesondere hinsichtlich von Quer- und Gierbewegungen ermittelt werden. Beide Bewegungsarten müssen dabei in Kombination betrachtet werden. Eine isolierte Ermittlung der Gierbewegung und der Querbewegung ist nicht möglich. Die ruhenden Objektpunkte sind hier Punkte, die zu einem Muster gehören, das einem ruhen- den Objekt zugeordnet ist. Anhand der Kontrast- und Mustererkennung können ruhende Objekte wie beispielsweise Fahrbahnmarkierungen, Fahrbahnrisse, bauliche Fahrbahnbegrenzungen, Bäume, Gebäude oder Straßenschilder von bewegten Objekten, wie beispielsweise weiteren Fahrzeugen oder Fuß- gängern unterschieden werden. Grundsätzlich kann anhand des optischen Flusses von ruhenden Objektpunkten mittels einer Bildverarbeitung eine dreidimensionale Darstellung des Fahrzeugaußenraums ermittelt werden und die Bewegung des Fahrzeugs durch den Außenraum bestimmt werden. Hierzu kann beispielsweise ein modellbasiertes Kaiman-Filter verwendet werden, dem der optische Fluss als Eingangsgröße zugeführt wird. Anhand des mittels des Filters bestimmten Bewegungs- zustands können dann insbesondere die Quergeschwindigkeit und oder Gierwinkeländerungen des Fahrzeugs 101 ermittelt werden. Zusätzlich kann auch der optische Fluss von Objektpunkten nicht ruhender Objekte ausgewertet werden, um deren Bewegung durch den Fahrzeugaußenraum zu ermitteln. Dies kann beispielsweise innerhalb eines großen Kaiman-Filters erfolgen, in dem sowohl die Bewegung des Fahrzeugs 101 als die Bewegung von nicht ruhenden Objekten im Fahrzeugaußenraum bestimmt wird. Die Bewegung dieser Objekte, bei denen es sich insbesondere um weitere Fahrzeuge im Außenraum des Fahrzeugs 101 handeln kann, kann beispielsweise im Rahmen der Primärnutzung des optischen Sensors ausgewertet werden.
Zur Ermittlung der Quergeschwindigkeit v des Fahrzeugs 101 und von Gierwinkeländerungen Δψ muss für die Objektpunkte, deren optischer Fluss untersucht wird, ein Abstand zu dem Fahrzeug 101 bestimmt werden. Bei Verwendung eines optischen Sensors 104 in Form einer Stereokamera oder eines PMD-Sensoren (Photonic Mixing Device) ist dies in einfacher Weise möglich, da anhand der Bilddaten ein dreidimensionales Bild des Fahrzeugaußenraums gemessen oder rekonstruiert werden kann. Auch die Kombination oder Fusion mit einem Abstandssensor wie Radar oder Lidar bringt ein ähnliches Ergebnis. Wird hingegen ein optischer Sensor 104 mit einer einzelnen Kamera ohne weitere Abstandssenorik genutzt, so muss der Abstand auf andere Weise geschätzt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass jeder Bildzeile ein Abstandswert zugeordnet wird, der anhand des Winkels der optischen Achse des Sensors 104 zur Fahrbahnebene und anhand der Höhe des optischen Sensors 104 über der Fahrbahnebene rechnerisch ermittelt wird. Aus der Bildzeile o- der Bildregion, in der ein bestimmter Objektpunkt enthalten ist, ist damit der Abstand von in der Fahrbahnebene liegenden Objektpunkten zu dem Fahrzeug 101 ermittelbar. Vorrau- setzung hierfür ist, dass sich das Fahrzeug 101 auf einer ebenen Fahrbahn bewegt. Insbesondere bei einer Fahrt auf Autobahnen bzw. Kraftfahrstraßen ist diese Bedingung jedoch in den meisten Fällen zumindest näherungsweise erfüllt. Alternativ oder zusätzlich können weitere Verfahren zur Bestimmung des Abstands von Objektpunkten zu dem Fahrzeug 101 genutzt werden. So kann es vorgesehen sein, anhand der Mus- tererkennung Objekte innerhalb der Bilder zu identifizieren, die eine zumindest näherungsweise bekannte reale Ausdehnung haben. Anhand ihrer Ausdehnung innerhalb der Bilder lässt sich dann unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Kameraoptik ein Abstandswert für einen Zeilenbereich des Bildes angeben. Ferner können in regelmäßigen, bekannten Abständen auf oder an der Fahrbahn angeordnete Objekte, wie beispielsweise Elemente des unterbrochenen Mittelstreifens einer Fahrbahn, zur Abstandsbestimmung herangezogen werden, wobei diese Objekte anhand der Mustererkennung i- dentifiziert werden.
Bei der in Figur 2a dargestellten Ausführungsform werden sowohl die Quergeschwindigkeit vy als auch Gierwinkeländerungen Δψ des Fahrzeugs 101 anhand der Bilddaten ermit- telt. Hierfür wird, wie vorangehend dargestellt, der optische Fluss für Objektpunkte im Nahbereich und im Fernbereich untersucht. Bei der in der Figur 2b gezeigten Ausführungsform des Fahrdynamikregelsystems wird anhand des optischen Flusses innerhalb der Bilddaten lediglich die Querge- schwindigkeit v des Fahrzeugs 101 ermittelt. Die Gierwinkeländerung Δψ wird in dieser Ausführungsform anhand der Signale des Gierratensensors 205 bestimmt und bei der Er- mittlung der Quergeschwindigkeit vy berücksichtigt, wodurch der Rechenaufwand bei der Auswertung der Bilddaten erheblich reduziert wird. Dies ergibt sich insbesondere dadurch, dass der optische Fluss nur für Objektpunkte im Nahbereich des Fahrzeugs 101 untersucht werden muss. Die Ausführungsform sieht insbesondere vor, eine aufgrund der mittels des Gierratensensors 205 erfassten Gierrate ψ erwartete Veränderung der Bildkoordinaten eines Objektpunktes mit der tatsächlichen Veränderung der Bildkoordinaten des Objektpunk- tes zu vergleichen. Eine Abweichung zwischen den Veränderungen wird auf eine Querbewegung des Fahrzeugs 101 zurückgeführt. Die Quergeschwindigkeit vy kann dabei aus der anhand der Bilddaten ermittelten Veränderung der relativen Position des Objektpunktes in Bezug auf das Fahrzeug 101 sowie aus der erfassten Gierrate ψ berechnet werden.
In Figur 3 ist zunächst für den Spezialfall, in dem das Fahrzeug 101 keine Gierbewegung ausführt, skizziert, in welcher Weise die Quergeschwindigkeit v des Fahrzeugs 101 bestimmt wird. In der Figur ist beispielhaft ein von dem optischen Sensor 104 erfasster ruhender Objektpunkt 301 gezeigt, der in einem ersten Zeitpunkt tx in einem Abstand /(Y1) vor dem Fahrzeug 101 auf dessen Mittellängsachse liegt. In einem späteren Zeitpunkt t2 hat der Objektpunkt 301 einen Abstand l{t2) von dem Fahrzeug 101. Die Fahrzeugquerachse und die Verbindungsgerade zwischen dem Objektpunkt 301 und dem Fahrzeug 101 schließen in dem Zeitpunkt t2 den Winkel θ ein. Der Weg, den das Fahrzeug 101 in der Zeitspanne Δt = t2-tx in Querrichtung zurückgelegt hat, kann mit c = /(t2) cos(θ) angegeben werden. Die mittlere Quergeschwindigkeit vy während des Zeitraums At ergibt sich hieraus zu
_/(f2)-COS(B)
At
Die Winkeländerung θ wird anhand eines Vergleichs der Bildkoordinaten des Objektpunktes 301 in einem im Zeitpunkt tx erfassten Bild mit den Bildkoordinaten desselben Objektpunktes in einem im Zeitpunkt t2 erfasst Bild ermittelt. Im Allgemeinen wobei bei der Ermittlung auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 101 (in Längsrichtung) berücksichtigt wird, die anhand der Signale der Raddrehzahlsensoren ermittelt wird. Der Abstand l(t2) zwischen dem Objektpunkt 301 und dem Fahrzeug 101 wird anhand der in dem Zeitpunkt t2 erfassten Bilddaten ermittelt.
In Figur 4 ist anhand einer Skizze veranschaulicht, wie die Quergeschwindigkeit vy des Fahrzeugs 101 ermittelt wird, wenn die in Figur 2 veranschaulichte translatorische Bewegung des Fahrzeugs 101 von einer Gierbewegung überlagert wird, bei der sich das Fahrzeug 101 zwischen den Zeitpunk- ten tx und t2um den Winkel Δψ um seine Hochachse dreht. Der Winkel θ enthält in diesem Fall einen Anteil, der nicht auf die Querbewegung des Fahrzeugs 101, sondern auf die Gierbewegung zurückzuführen ist. Der durch die Querbewegung bewirkte Anteil ist dabei durch Θ-Δψ gegeben. Wie aus der Skizze ersichtlich, gilt hier für den bei der Querbewegung zurückgelegten Weg c = /(t2) cos(θ -Δψ) und für die Quergeschwindigkeit gilt
_/(t,) cos(θ -Δψ)
Vy~ It Die Quergeschwindigkeit vy hängt somit von einer Abweichung zwischen dem aufgrund der Gierwinkeländerung Δψ erwarteten optischen Fluss des Objektpunktes 301 und dem tatsächlichen optischen Fluss des Objektpunktes 301 ab, was sich in der vorherigen Gleichung an der Winkeldifferenz im Argument der Kosinusfunktion zeigt. Der Winkel θ wird hier wiederum aus den Bilddaten anhand des optischen Flusses des Objektpunktes 301 ermittelt. Die Gierwinkeländerung Δψ wird bei der in Figur 2a dargestellten Ausführungsform des Fahrdynamikregelsystems ebenfalls anhand der Bilddaten ermittelt. Insbesondere wird hierzu der Unterschied des optischen Flusses von Objektpunkten im Nah- und Fernbereich miteinander verglichen. Bei der in der Figur 2b dargestellten Ausführungsform wird die Gierwinkeländerung Δψ anhand der Signale des Gierratensensors 205 ermittelt. Dies geschieht beispielsweise durch eine Integration der gemessenen Gierraten ψ über den Zeitraum At . Insbesondere kann dabei aus der gemessenen Gierrate ψj in dem Zeitpunkt tx und der gemessenen Gierrate ψ2 im Zeitpunkt t2 eine mittle- re Gierrate
Figure imgf000026_0001
gebildet werden. Die Gierwinkeländerung wird dann durch
Δψ =ψ At
aus der mittleren Gierrate ψ berechnet werden.
Anhand der Skizzen in den Figuren 3 und 4 wurde erläutert, wie die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs 101 aus den Bilddaten ermittelt werden kann, wenn der Objektpunkt 301 sich in einem Zeitpunkt auf der Fahrzeuglängsachse befindet. Ist dies nicht der Fall, kann die Quergeschwindigkeit gleichfalls in einfacher Weise anhand von geometrischen Überle- gungen bestimmt werden. Hierbei gehen dann auch der Winkel ein, der in dem Zeitpunkt tx zwischen der Fahrzeugquerachse und der Verbindungsgerade zwischen dem Fahrzeug 101 und dem Objektpunkt 301 besteht, sowie der Abstand, der im Zeit- punkt tx zwischen dem Fahrzeug 101 und dem Objektpunkt 301 besteht .
Die in einer Ausführungsform des Fahrdynamikregelsystems anhand der Bilddaten ermittelte Gierwinkeländerung Δψ kann innerhalb der Regeleinrichtung 202 beispielsweise zur Bestimmung der Gierrate ψ des Fahrzeugs 101 verwendet werden, um eine Gierratenregelung in einer dem Fachmann an sich bekannten Weise vorzunehmen. Üblicherweise wird dabei anhand des von dem Fahrer an den lenkbaren Rädern 102 ein- gestellten Lenkwinkels und anhand der aus den Signalen der Radrehzahlsensoren ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines Fahrzeugmodells eine Referenzgierrate berechnet. Diese wird dann mit der ermittelten Gierrate ψ des Fahrzeugs 101 verglichen. Überschreitet die Abweichung zwi- sehen der Referenzgierrate und der Gierrate ψ des Fahrzeugs 101 einen vorgegebenen Schwellenwert, so wird die Abweichung mittels der Regeleinrichtung 202 durch eine Ansteuerung der Aktuatorik 203 ausgeregelt. Dies kann beispielsweise durch radindividuelle Bremseneingriffe oder durch Lenkeingriffe geschehen. Ein Gierratensensor kann bei der in der Figur 2a dargestellten Ausführungsform des Fahrdynamikregelsystems grundsätzlich entfallen. Falls zusätzlich ein Gierratensensor vorgesehen ist, kann aufgrund einer redundanten Ermittlung der Gierrate ψ mittels des Sen- sors und anhand der Bilddaten eine Plausibilisierung des Gierratensignals vorgenommen werden, durch die insbesondere Fehler bei der Ermittlung der Gierrate ψ mittels des Gierratensensors oder anhand der Bilddaten feststellbar sind.
Die anhand der Bilddaten bestimmte Quergeschwindigkeit vy kann innerhalb der Regeleinrichtung 202 insbesondere verwendet werden um den Schwimmwinkel ß des Fahrzeugs 101 zu berechnen, der durch
Figure imgf000028_0001
gegeben ist. Hierbei bezeichnet Vx die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 101, die aus den Signalen der Raddrehzahlsensoren bestimmt werden kann. Der Schwimmwinkel ß kann zur Durchführung einer dem Fachmann bekannten Schwimmwinkelregelung herangezogen werden, mit der die Gierratenregelung in Fahrdynamikregelsystemen üblicherweise kombiniert wird. Dabei werden Regeleingriffe beispielsweise dann vorgenommen, wenn der Schwimmwinkel ß und/oder die Schwimmwinkel- änderungsrate betragsmäßig einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Ein Beispiel für eine kombinierte Gierraten- und Schwimmwinkelregelung ist etwa in der deutschen Offen- legungsschrift DE 195 15 051 Al beschrieben, auf die in diesem Zusammenhang Bezug genommen wird.
Darüber hinaus sind weitere Funktionsmodule der Regeleinrichtung 202 vorgesehen, die insbesondere die anhand der Bilddaten ermittelte Quergeschwindigkeit vy nutzen, um den Fahrzustand des Fahrzeugs 101 zu bewerten und gegebenenfalls stabilisierende Eingriffe in das Fahrverhalten vorzunehmen. In einem ersten derartigen Funktionsmodul wird die Quergeschwindigkeit vy dazu herangezogen, eine Querdrift des Fahrzeugs 101 in einer Kurve zu erkennen und auszure- geln. Insbesondere, wenn das Fahrzeug 101 mit einer nahezu konstanten Gierrate ψ und einem kleinem Schwimmwinkel ß in der Kurve nach außen driftet, wird das Driften im Rahmen der Gierraten- und Schwimmwinkelregelung nicht zuverlässig erkannt. In dem Funktionsmodul wird daher zur Erkennung ei- ner derartigen Situation in Abhängigkeit von dem Kurvenradius und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 101 eine Referenzquergeschwindigkeit vyref berechnet. Diese entspricht der Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs 101, die auftritt, wenn das Fahrzeug 101 die Kurve stabil durchfährt. Der Kur- venradius wird in einer Ausgestaltung aus dem Lenkwinkel berechnet, den der Fahrer an den lenkbaren Rädern 102 des Fahrzeugs 101 eingestellt hat und der mittels eines Lenkwinkelsensors gemessen wird. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, den Radius anhand der aufgenommenen Bilddaten aus dem Fahrspurverlauf zu bestimmen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird anhand der Signale von Raddrehzahlsensoren ermittelt. In Abhängigkeit von der anhand der Bilddaten ermittelten Quergeschwindigkeit vy und der berechneten Referenzquergeschwindigkeit vyref wird vorzugswei- se ein Seitenschlupf λ^ bestimmt, der durch
Figure imgf000029_0001
gegeben ist. Innerhalb des Funktionsmoduls wird der Seitenschlupf λ mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen. Wenn der Betrag des Seitenschlupfs λ den Schwellen- wert überschreitet, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert. Hierzu werden Steuerbefehle an die Motorsteuerung und/oder an den Bremsaktuator gesendet. Die Reduzierung der Fahrzeuggeschwindigkeit wird durch eine Reduzierung des von dem Antriebsmotor bereitgestellten Motormoments oder durch einen Bremseneingriff erreicht. Vorzugsweise wird die Fahr- Zeuggeschwindigkeit reduziert, bis der Seitenschlupf unter einen vorgegebenen Schwellenwert sinkt.
Ferner ist ein Funktionsmodul vorgesehen, in dem aus dem anhand der ermittelten Quergeschwindigkeit vy berechneten Schwimmwinkel ß die Schräglaufwinkel der Vorder- und Hinterräder des Fahrzeugs 101 berechnet. Für den Schräglaufwinkel QLr der Vorderräder gilt: ακ=δ-ß-/κ-^- v Der Schräglaufwinkel CL11 wird anhand der Gleichung
«iϊ = ß -^ •—v berechnet. Die Gierrate ψ wird ebenfalls aus den Bilddaten ermittelt oder durch den Gierratensensor 204 erfasst. Mit δ ist der an den Vorderrädern 102 eingestellte Lenkwinkel bezeichnet, der mit dem von der Sensorik 204 umfassten Lenkwinkelsensor erfasst wird. Bei den Größen lr bzw. I11 handelt es sich um den in Fahrzeuglängsrichtung gemessenen Abstand zwischen den Mittelpunkten der Vorderräder 102 bzw. der Hinterräder 103 und dem Fahrzeugschwerpunkt. Dies sind im Wesentlichen konstante Größen, die in einem Speicher der Regeleinrichtung 202 hinterlegt werden können. Ein von null verschiedener Schräglaufwinkel α an einem Rad führt dazu, dass an dem Rad eine Seitenführungskraft Fy aufgebaut wird. Der Zusammenhang zwischen der Seitenführungskraft F und dem Schräglaufwinkel (X ist in Figur 5 anhand eines Seitenführungskraft-Schräglaufwinkel-Diagramms dargestellt . Wie aus der dem Digramm ersichtlich ist, steigt die Seitenführungskraft F zunächst mit dem Schräglaufwinkel OC auf ein Maximum an. Bei sich weiter erhöhendem Schräglaufwinkel kann die Seitenführungskraft Fy nicht weiter erhöht werden bzw. sinkt bei großen Schräglaufwinkeln OC wieder leicht ab. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Reifen bei großen Schräglaufwinkeln OC ins Gleiten gerät. Der Zusammenhang zwischen dem Schräglaufwinkel OC und der Seitenfüh- rungskraft Fy hängt zudem stark von dem vorliegenden Fahrbahnreibwert μ ab, wobei die Seitenführungskraft Fy bei gleichbleibendem Schräglaufwinkel OC mit sinkendem Fahrbahnreibwert μ abnimmt.
In dem Funktionsmodul werden die ermittelten Schräglaufwinkel QLr , CL11 der Vorderräder 102 und der Hinterräder 103 mit einem Maximumwert aMax verglichen, der in Abhängigkeit von dem Fahrbahnreibwert μ bestimmt wird, der anhand eines geeigneten Schätzverfahrens ermittelt wird. Wie in Figur 5 dargestellt entspricht der Maximumwert OLMax einem Wert der Schräglaufwinkel QLr , ÖLH , bei dem nahezu die maximale Seitenführungskraft Fy aufgebaut ist. Vorteilhaft ist der Maximumwert in dieser Ausführungsform wenig kleiner als der Schräglaufwinkel, bei dem die maximale Seitenführungskraft aufgebaut werden kann, so dass das Seitenführungskraftpo- tenzial nicht voll ausgeschöpft wird und jederzeit eine Sicherheitsreserve zur Verfügung steht. Neben dem Fahrbahnreibwert μ beeinflussen ferner die RadaufStandskräfte sowie die Beschaffenheit der Reifen den Zusammenhang zwischen der Seitenführungskraft Fy und dem Schräglaufwinkel OC . Diese Daten werden in einer Ausführungsform als konstant angenommen, wobei in der Regeleinrichtung 202 reibwertab- hängige Maximumwerte aMax für die Schräglaufwinkel QLr , ÖLH für typische Gegebenheiten im Hinblick auf die Reifenbe- schaffenheit und die RadaufStandskräfte gespeichert werden. In einer weiteren Ausführungsform können jedoch auch veränderte Reifeneigenschaften bei der Bestimmung der Maximum- werte aMax für die Schräglaufwinkel av , aH berücksichtigt werden, wobei die Reifenbeschaffenheit über bekannte Verfahren eingelernt oder anhand von gespeicherten Reifenidentifikationsdaten bestimmt werden kann. Gleichfalls können Veränderungen der RadaufStandskräfte beispielsweise anhand von Sensoren ermittelt und bei der Bestimmung der Maximumwerte berücksichtigt werden. Falls der Schräglaufwinkel ar an den Vorderrädern 102 oder der Schräglaufwinkel aH an den Hinterrädern 103 betragsmäßig den Maximumwert aMax ü- berschreitet, wird von dem Funktionsmodul eine Reduzierung der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgenommen, um das Seitenfüh- rungskraftpotenzial zu erhöhen und das Fahrzeug 101 damit zu stabilisieren. Die Reduzierung der Fahrzeuggeschwindigkeit kann dabei wiederum durch eine Reduzierung des An- triebsmoments des Antriebsmotors oder durch eine Betätigung der Fahrzeugbremsanlage erreicht werden. Vorzugsweise wird die Fahrzeuggeschwindigkeit solange reduziert, bis der entsprechende Schräglaufwinkel ar , QL11 den Maximumwert OLMax wieder unterschritten hat.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Stabilisieren eines Kraftfahrzeugs mit den folgenden Schritten:
- Erfassen von Bilddaten eines Bildes eines wenigstens einen ruhenden Objektpunkt (301) aufweisenden Außenraums des Kraftfahrzeugs (101) mittels eines in fester Ausrichtung mit dem Kraftfahrzeug (101) verbundenen optischen Sensors (104) in einem ersten Zeitpunkt und in wenigstens einem zweiten Zeitpunkt,
-Ermitteln einer Quergeschwindigkeit ( vy ) und/oder einer Gierwinkeländerung ( Δψ ) des Kraftfahrzeugs (101) anhand eines Vergleichs der in dem ersten Zeitpunkt erfassten Bilddaten mit den in dem zweiten Zeitpunkt erfassten Bilddaten,
- Bewerten eines Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs (101) anhand der Quergeschwindigkeit ( vy ) und/oder der Gierwinkeländerung ( Δψ ) und
- Beeinflussen des Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs (101) in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Bewertung des Fahrzustands .
2 . Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Bildkoordinaten des Objektpunktes (301) in dem im ersten Zeitpunkt erfassten Bild mit Bildkoordinaten des Objektpunktes (301) in dem im zweiten Zeitpunkt erfassten Bild miteinander verglichen werden und dass die Querge- schwindigkeit ( vy ) und/oder die Gierwinkeländerung ( Δψ ) anhand Veränderung der Bildkoordinaten des Objektpunktes (301) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Abstand zwischen dem Objektpunkt (301) und dem Kraftfahrzeug (101) in wenigstens einem der Zeitpunkte ermittelt wird und zur Ermittlung der Quergeschwindigkeit (v^) und/oder der Gierwinkeländerung ( Δψ ) herangezogen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Abstand mittels einer zusätzlichen Abstandssenso- rik ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Abstand aus den Bilddaten des in dem ersten und/oder zweiten Zeitpunkt erfassten Bildes ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bilder mehrere Bildzeilen oder Bildregionen umfassen, denen jeweils ein Abstandswert zugeordnet ist und dass der Abstand zwischen einem Objektpunkt (301) und dem Kraftfahrzeug (101) anhand der Bildzeile oder Bildregionen ermittelt wird, in welcher der Objektpunkt (301) abgebildet ist .
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass anhand von Veränderungen von Bildkoordinaten mehrerer Objektpunkte (301) ein optischer Fluss innerhalb der Bilder bestimmt wird, dass der optische Fluss als Eingangsgröße für ein Kaiman-Filter dient, wobei mittels des Kaiman- Filters anhand des optischen Flusses ein Bewegungszustand des Kraftfahrzeugs (101) geschätzt wird und wobei die Quergeschwindigkeit (v^) und/oder die Gierwinkeländerung ( Δψ ) anhand des geschätzten Bewegungszustands des Kraftfahrzeugs (101) ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mittels des Kaiman-Filters anhand des optischen Flusses zusätzlich der Bewegungszustand wenigstens eines nicht ruhenden Objekts im Außenraum des Fahrzeugs bestimmt wird, dessen Objektpunkte in den Bildern abgebildet sind.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass aus der ermittelten Gierwinkeländerung ( Δψ ) eine Gierrate (ψ ) des Kraftfahrzeugs (101) ermittelt wird, und dass die Beeinflussung des Fahrverhaltens in Abhängigkeit von der Gierrate (ψ ) erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Quergeschwindigkeit ( vy ) aus einer Abweichung zwischen der ermittelten Veränderung der Bildkoordinaten des Objektpunktes (301) und einer aufgrund einer Gierrate des Kraftfahrzeugs (101) erwarteten Veränderung der Bildkoordi- naten des ruhenden Objektpunktes (301) bestimmt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Gierrate (ψ ) des Kraftfahrzeugs (101) unabhängig von Bilddaten mittels eines Gierratensensors (205) erfasst wird.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Referenzquergeschwindigkeit ( vyref ) für eine Kurvenfahrt berechnet wird, dass die Referenzquergeschwindigkeit {vyref) mit der ermittelten Quergeschwindigkeit ( vy ) verglichen wird und dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs reduziert wird, wenn die ermittelte Quergeschwindigkeit (v^) die Referenzquergeschwindigkeit (vyref) betragsmäßig übersteigt.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass aus der Referenzquergeschwindigkeit (vyref) und der ermittelten Quergeschwindigkeit ( vy ) ein Seitenschlupf des Kraftfahrzeugs (101) ermittelt wird, und dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (101) reduziert wird, wenn der Betrag des Seitenschlupfs größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Seitenschlupf λ^ durch
Figure imgf000036_0001
gegeben ist, wobei mit vy die ermittelte Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (101) und mit vyref die Referenzquergeschwindigkeit bezeichnet ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Referenzquergeschwindigkeit (vyref) in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (101) und einem Kurvenradius bestimmt wird, wobei der Kurvenradius nach Maßgabe eines von dem Fahrer an wenigstens einem lenkbaren Rad (102) des Kraftfahrzeugs (101) eingestellten Lenkwinkels berechnet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 12 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Referenzquergeschwindigkeit (vyref) in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (101) und einem anhand der Bilddaten ermittelten Kurvenradius (R) einer von dem Kraftfahrzeug (101) befahrenen Fahrspur ermittelt wird.
17. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die ermittelte Quergeschwindigkeit ( vy ) zur Bestimmung eines Schwimmwinkels des Kraftfahrzeugs (101) herangezogen wird, und dass der Fahrzustand des Kraftfahrzeugs (101) in Abhängigkeit von dem Schwimmwinkel beeinflusst wird.
18. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die ermittelte Quergeschwindigkeit ( vy ) zur Bestimmung eines Schräglaufwinkels (α ) wenigstens eines Rades (102; 103) des Kraftfahrzeugs (101) herangezogen wird.
19. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schräglaufwinkel (α ) mit einem Maximumwert (OLMax) verglichen wird, und dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (101) mittels eines Aktuators (203) reduziert wird, wenn der Schräglaufwinkel (α ) betragsmäßig größer als der Maximumwert (OLMax) ist.
20. Verfahren nach Anspruch 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Maximumwert (OLMax) in Abhängigkeit von einem Fahrbahnreibwert (μ) bestimmt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Maximumwert einem Schräglaufwinkel entspricht, bei dem eine Seitenführungskraft (F ) des Rades (102; 103) nahezu maximal ist.
22. Computerprogrammprodukt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass es einen Algorithmus definiert, der ein Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst.
23. Fahrdynamikregelsystem zum Stabilisieren eines Kraftfahrzeugs, umfassend
- einen in fester Ausrichtung mit dem Kraftfahrzeug (101) verbundenen optischen Sensor (104), mit dem Bilddaten eines Bildes eines wenigstens einen Objektpunkt aufweisen- den Außenraums des Kraftfahrzeugs (101) in einem ersten und in einem zweiten Zeitpunkt erfassbar sind,
- eine Auswerteeinrichtung (201) , mit der aufgrund eines Vergleichs der in dem ersten Zeitpunkt erfassten Bilddaten mit den in dem zweiten Zeitpunkt erfassten Bilddaten eine Quergeschwindigkeit (v ) und/oder eine Gierwinkeländerung ( Δψ ) des Kraftfahrzeugs (101) ermittelbar ist, und
- eine Regeleinrichtung (202), in der eine Bewertung eines Fahrzustands des Kraftfahrzeugs (101) anhand der Quergeschwindigkeit (v^) und/oder der Gierwinkeländerung ( Δψ ) vorgenommen werden kann, wobei in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Bewertung des Fahrzustands wenigstens eine Stellgröße zur Ansteuerung eines Aktuators (203) ermittelbar ist, mit dem das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs (101) beeinflussbar ist.
PCT/EP2006/065085 2005-08-05 2006-08-04 Verfahren zxjm stabilisieren eines kraftfahrzeugs aufgrund von bilddaten und fahrdynamikregelsystem WO2007017476A1 (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2008901A1 (de) * 2007-06-25 2008-12-31 Denso Corporation Beschleunigungssteuersystem
EP2390680A1 (de) * 2010-05-26 2011-11-30 Mitsubishi Electric Corporation Winkelgeschwindigkeitsschätzungsvorrichtung, Computerprogramm und Winkelgeschwindigkeitsschätzungsverfahren
US8606539B2 (en) 2010-05-26 2013-12-10 Mitsubishi Electric Corporation Road configuration estimation apparatus, computer program, and road configuration estimation method
US9811908B2 (en) 2013-06-11 2017-11-07 Sony Interactive Entertainment Europe Limited Head-mountable apparatus and systems

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8855848B2 (en) * 2007-06-05 2014-10-07 GM Global Technology Operations LLC Radar, lidar and camera enhanced methods for vehicle dynamics estimation
DE102008038642A1 (de) 2007-08-16 2009-02-19 Continental Teves Ag & Co. Ohg System und Verfahren zum Stabilisieren eines Kraftfahrzeugs
DE102007049706A1 (de) * 2007-10-17 2009-04-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Schätzung der Relativbewegung von Video-Objekten und Fahrerassistenzsystem für Kraftfahrzeuge
DE102008034316A1 (de) * 2008-07-23 2010-01-28 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Verfahren zum Abbremsen eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug
DE102009019399B4 (de) * 2009-04-29 2015-09-24 Audi Ag Verfahren zur automatischen Bestimmung wenigstens einer die Änderung der Lage eines Kraftfahrzeugs beschreibenden Zielgröße
KR101688675B1 (ko) 2009-05-07 2016-12-21 콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게 차량의 운전 안정성을 조절하거나 제어하는 방법 및 장치
EP2681092A1 (de) 2011-03-01 2014-01-08 Continental Teves AG & Co. oHG Sicherheitsvorrichtung für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betrieb eines kraftfahrzeugs
DE102012203187A1 (de) 2011-03-01 2012-09-06 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren und Vorrichtung zur Prädiktion und Adaption von Bewegungstrajektorien von Kraftfahrzeugen
DE102012203673A1 (de) 2011-03-09 2012-10-04 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sicherheitsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs
US9569968B2 (en) 2012-12-20 2017-02-14 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method and device for the automated braking and steering of a vehicle
DE102014208625A1 (de) 2014-05-08 2015-11-12 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zur Regelung der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs
DE102016001125A1 (de) * 2016-02-02 2017-08-03 Audi Ag Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems zum Unterstützen eines Fahrers bei einem Schleudervorgang und Kraftfahrzeug
WO2018025632A1 (ja) 2016-08-05 2018-02-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 撮像装置
DE102017205973A1 (de) 2017-04-07 2018-10-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Ermitteln eines in einem Gierratensignal eines Gierratensensors eines Kraftfahrzeugs enthaltenen Versatzes sowie Steuervorrichtung und Kraftfahrzeug
DE102018207779A1 (de) * 2018-05-17 2019-11-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum näherungsweisen Ermitteln des Schwimmwinkels oder der Schräglaufsteifigkeit an einer Achse eines Fahrzeugs

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2256885A1 (de) * 1972-11-20 1974-05-22 Leitz Ernst Gmbh Verfahren zum messen, regeln und/oder anzeigen der bewegung von landfahrzeugen
EP0945319A1 (de) * 1998-03-25 1999-09-29 Lucent Technologies Inc. Bestimmung der dynamischen Eigenschaften von Kraftfahrzeugen
WO2004041611A1 (de) * 2002-11-08 2004-05-21 Robert Bosch Gmbh Fahrdynamikregelung mit bildsensorsystem
EP1159638B1 (de) * 1999-12-30 2004-06-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zur dejustageerkennung bei einem kraftfahrzeug-radarsystem bzw. einem kraftfahrzeug-sensorsystem
DE102004013906A1 (de) * 2003-03-20 2004-10-07 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama Spurhalte-Steuervorrichtung und Verfahren für ein Kraftfahrzeug
US20040246463A1 (en) * 2003-01-29 2004-12-09 Milinusic Tomislav F. Method and apparatus for optical inertial measurement
DE10327695A1 (de) * 2003-06-20 2005-01-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Schwimmwinkels mittels Fahrzeugspurerkennung
EP1588910A1 (de) * 2004-04-23 2005-10-26 Audi Ag Verfahren zur Analyse und Regelung der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2256885A1 (de) * 1972-11-20 1974-05-22 Leitz Ernst Gmbh Verfahren zum messen, regeln und/oder anzeigen der bewegung von landfahrzeugen
EP0945319A1 (de) * 1998-03-25 1999-09-29 Lucent Technologies Inc. Bestimmung der dynamischen Eigenschaften von Kraftfahrzeugen
EP1159638B1 (de) * 1999-12-30 2004-06-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zur dejustageerkennung bei einem kraftfahrzeug-radarsystem bzw. einem kraftfahrzeug-sensorsystem
WO2004041611A1 (de) * 2002-11-08 2004-05-21 Robert Bosch Gmbh Fahrdynamikregelung mit bildsensorsystem
US20040246463A1 (en) * 2003-01-29 2004-12-09 Milinusic Tomislav F. Method and apparatus for optical inertial measurement
DE102004013906A1 (de) * 2003-03-20 2004-10-07 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama Spurhalte-Steuervorrichtung und Verfahren für ein Kraftfahrzeug
DE10327695A1 (de) * 2003-06-20 2005-01-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Schwimmwinkels mittels Fahrzeugspurerkennung
EP1588910A1 (de) * 2004-04-23 2005-10-26 Audi Ag Verfahren zur Analyse und Regelung der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2008901A1 (de) * 2007-06-25 2008-12-31 Denso Corporation Beschleunigungssteuersystem
US7853390B2 (en) 2007-06-25 2010-12-14 Denso Corporation Acceleration control system
CN101954866A (zh) * 2007-06-25 2011-01-26 株式会社电装 加速度控制系统
CN101332773B (zh) * 2007-06-25 2011-04-06 株式会社电装 加速度控制系统
US8229643B2 (en) 2007-06-25 2012-07-24 Denso Corporation Acceleration control system
EP2390680A1 (de) * 2010-05-26 2011-11-30 Mitsubishi Electric Corporation Winkelgeschwindigkeitsschätzungsvorrichtung, Computerprogramm und Winkelgeschwindigkeitsschätzungsverfahren
CN102288957A (zh) * 2010-05-26 2011-12-21 三菱电机株式会社 角速度推测装置以及角速度推测方法
US8606539B2 (en) 2010-05-26 2013-12-10 Mitsubishi Electric Corporation Road configuration estimation apparatus, computer program, and road configuration estimation method
US9811908B2 (en) 2013-06-11 2017-11-07 Sony Interactive Entertainment Europe Limited Head-mountable apparatus and systems

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DE102006036921A1 (de) 2007-04-12

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