WO2007131801A1 - Verfahren und vorrichtung zur vermeidung von kollisionen von fahrzeugen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur vermeidung von kollisionen von fahrzeugen Download PDF

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WO2007131801A1
WO2007131801A1 PCT/EP2007/004415 EP2007004415W WO2007131801A1 WO 2007131801 A1 WO2007131801 A1 WO 2007131801A1 EP 2007004415 W EP2007004415 W EP 2007004415W WO 2007131801 A1 WO2007131801 A1 WO 2007131801A1
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Istvan ERDÖS
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Continental Teves Hungary Kft.
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    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems
    • G08G1/161—Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication
    • G08G1/163—Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication involving continuous checking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/08—Active safety systems predicting or avoiding probable or impending collision or attempting to minimise its consequences
    • B60W30/095—Predicting travel path or likelihood of collision
    • B60W30/0956—Predicting travel path or likelihood of collision the prediction being responsive to traffic or environmental parameters

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for collision avoidance, in particular for motor vehicles.
  • a method and a device is required by means of which the vehicle can signal, prepare and / or independently carry out the necessary steps such as avoidance or braking for the driver.
  • a collision avoidance system is known in which a sensor detects a plurality of potential collision objects and with the aid of the acquired data a possible collision is predicted.
  • braking means and / or steering means are activated by a vehicle control unit in order to avoid a collision. It is not stated how a control unit decides whether the steering means, the braking means or both must be used to avoid the collision.
  • the known methods and devices for collision avoidance use in the interpretation of a present driving situation individual driving situation typical information to perform a subsequent assessment.
  • the disadvantage here is that other information to improve the driving situation assessment can not be flexibly and easily evaluated.
  • the invention has for its object to provide a method and apparatus for preventing collision, with electronically controlled vehicle safety and Driver assistance systems, as well as positioning and communication systems interacts and thus allows the driver of the vehicle to avoid a collision on public roads, in a simple and robust way between different control means to collision avoidance under real-time conditions with or without the driver and regardless of the Type of necessary driving maneuvers is selected.
  • control means be present for influencing a vehicle movement, and that information about potential collision objects, for example, be detected by sensor means.
  • the applicability of the collision avoidance control means is judged from this information, and then an application of the control means is decided.
  • the control means may comprise means for automatic braking and / or means for automatic steering.
  • Another preferred embodiment is formed by subsequent expansion.
  • a synchronization of the position and dynamic information between the own vehicle and the neighboring vehicles is performed. This allows the use in difficult traffic situations, which are caused by complex roadway facilities, such. Junction of multiple roads, multi-lane roads in two directions, roundabout, etc. It is provided here, as in the previous embodiments, that the operation of the individual vehicle safety systems is constantly ensured, available and can be used.
  • Another preferred embodiment includes an extension for interpreting traffic signs.
  • the vehicles equipped with the device according to the invention can be controlled so as to observe the general traffic rules, such as, e.g. Top speeds, right of way and any other intention of the driver disregarded.
  • Another preferred embodiment allows special vehicles to give priority in certain traffic situations in order to assist them in fulfilling their particularly important task. For example, a corresponding safely drive over equipped intercrossing vehicles by instructing the intersecting traffic to stop.
  • Fig. 1 is a block diagram with the device according to the invention in the interaction of different vehicle systems
  • Fig. 3 is a flowchart for carrying out the receiving operation and the interplay with a database
  • vehicle 1 there are at least one communication, a position determination, vehicle safety, driver assistance system 11/12/13/14.
  • Fig. 1 represents a configuration of the device according to the invention in a vehicle 1.
  • other functional components may be used for e.g. the chassis control units, such as the active suspension or height adjustment systems, are addressed by the method according to the invention or the device according to the invention.
  • the communication system 110 supports different mobile Transmission methods that perform an information distribution in the so-called broadcast mode.
  • a broadcast or broadcast in a computer-based network is a message in which data packets are transmitted from one point to all subscribers of a network.
  • Positioning systems 12 serve to determine the own position. Positioning systems are GPS transmitters and receivers as well as navigation systems. According to the invention, integrated position determination systems that combine both functionalities in one device can also be used.
  • Vehicle safety systems may include electronic break system (EBS) 131, engine management system (EMS) 132, anti-lock braking system (ABS) 133, traction control (ASR), electronic stability program (ESP), electronic differential lock (ESC). EDS), transmission control unit (TCU), electronic brake force distribution (EBV) and / or engine drag torque control (MSR).
  • EBS electronic break system
  • EMS engine management system
  • ABS anti-lock braking system
  • ESP traction control
  • ESP electronic stability program
  • ESC electronic differential lock
  • EDS transmission control unit
  • TCU electronic brake force distribution
  • MSR engine drag torque control
  • Driver assistance systems 14 are electronic ancillary devices in vehicles to assist the driver in certain driving situations. Here are often safety aspects, but also the increase in ride comfort in the foreground. These systems partially or autonomously intervene in propulsion, control (e.g., gas, brake) or signaling devices of the vehicle, or warn by appropriate means
  • driver assistance systems are, for example, parking aid (sensor arrays obstacle and Distance Detection), Brake Assist (BAS), Cruise Control, Adaptive Cruise Control (ACC) 141, Distance Alert, Turn Assistant, Traffic Jam Assistant, Lane Detection System, Lane Departure Warning (Lane Depart- ure Warning (LDW)) 142, Lane Keeping Support )), Lane change assistant, lane change support, Intelligent Speed Adaptation (ISA), adaptive cornering light, tire pressure monitoring system, driver condition detection,
  • Receiving and updating the information from the neighboring vehicles takes place in the way that the neighboring ones Vehicles continuously transmit their position and dynamic information packets (PDP) 2 via the communication system located in the respective vehicle and responsible for the exchange of information between at least two vehicles.
  • PDP position and dynamic information packets
  • the position and dynamic information packages 2 representing and distributing the respective vehicle contain information, e.g. the vehicle identifier 21, the GPS data with accurate lane keeping information 22, the individual vehicle parameters 23, e.g. the vehicle geometry with length 231, width 232, turning circle, the vehicle type (car / off-road vehicle / small truck / truck / etc.) 233, the previously known information of the vehicle dynamics 24 with max. Longitudinal acceleration and deceleration 241, max. Transverse acceleration 242, max. Vehicle speed 23, the current vehicle speed 245, the longitudinal acceleration, the lateral acceleration, the current yaw rate, the current steering angle.
  • the position and dynamics information packages 2 contain information about the vehicle safety systems 25 currently active in the respective vehicle and driver assistance systems 25, as well as information about the roadway parameters 26, such as, for example, Slope angle and estimated friction. Further fields are provided in the position and dynamic information packages 2 for optional information 27.
  • the position and dynamic information of all neighboring vehicles, with which the own vehicle communicates, are stored in a dynamically updated, internal memory, which can be configured as a database. If the sending vehicle already has an active position and dynamic information package in the database, ie it is already "recognized" by the receiving own vehicle, the data is updated with the latest position and dynamic information packages.
  • the position and dynamic information packages 2 of a vehicle leaving the zone and no longer sending data after an active period of time are removed from the database.
  • the updating and transmission of one's own position and dynamic data of the own vehicle takes place in such a way that the same data as described are recorded and calculated in the own vehicle and the entire position and dynamic data packet is transmitted by the own communication system to the neighboring vehicles.
  • a particular subset of the measured data provided by the functional components listed is input directly into the position and dynamics data packet to be transmitted, such as the yaw rate from the EBS.
  • the remaining data are derived, such as the maximum torque, the gear ratio and the vehicle weight, which together define the acceleration capacity of the vehicle.
  • the method or the device thus calculates all data to be derived from the existing information sources and transmits the entire data packet.
  • the position and the dynamics The micro data of the own vehicle are processed by the neighboring vehicles in the same way.
  • the exact data of the vehicle position are of particular importance in the identification of dangerous situations.
  • the exact position data of each vehicle is calculated in the following manner.
  • the position data of the first positioning system which may be implemented as a GPS transceiver, is used as basic information. This data is transmitted to the map of the second positioning system, such as a navigation system. Finally, the information from the driver assistance systems is supplemented by the data of the navigation system, resulting in a precise map indicating the position of each vehicle located on the various lanes of the road. This high resolution position data is required for the identification of dangerous dynamic maneuvers at high speed.
  • An important factor in the prediction of collisions is the estimation of the trajectories for the own vehicle and the neighboring vehicles. This is based on the data of the second positioning system, the determined exact map, the position and dynamic information package about the vehicle dynamics and the detected potentially dangerous driving situation.
  • the dangerous driving situations such as Overtaking, changing lanes, crossing, etc. are determined by information stored in the database and dynamic hazards, such as a loss of vehicle stability due to skidding, which is detected by the individual driving safety systems.
  • the method according to the invention first of all reduces the number of observed vehicles by excluding relevant vehicles from relevant ones. All vehicles that are not considered relevant have no influence on the traffic situation in which the own vehicle is involved due to its physical distance, direction of travel or speed.
  • the system simply warns the driver and informs him of the most effective corrective action, via easy-to-interpret on-dash signs or via an electrical or electronic playback device.
  • the driver is left with vehicle control as long as it is possible and a collision is avoided.
  • the method according to the invention takes the control of the vehicle safety and vehicle assistance systems to initiate the direct intervention in the control of the own vehicle and to correct the trajectory of the own vehicle such as by braking and / or accelerating and / or steering.
  • the controls of the driver assistance and vehicle safety systems and the control means controlled by them directly carry out the required corrective measures or restore vehicle stability. By causing the corrective action to be taken by the vehicle assistance systems, it is ensured that no passive obstacles occur during the intervention or that vehicles appear unexpected.
  • the method according to the invention always specifies a higher priority of the vehicle safety systems having a passive obstacle detection during the intervention.
  • the data field (flag) 'Collision avoidance active' is set in the position and dynamic data packet of the own vehicle in order to inform the road users in the neighboring vehicles about their own corrective measures in a possible dangerous situation.
  • the other vehicles which are equipped with the device according to the invention are enabled to take no further corrective action which can lead to further dangerous situations, so that the decision about, for example, the action or the assumption of control synchronizing the corrective actions of the various vehicles involved / affected.
  • the device according to the invention immediately transfers the control back to the driver, so that the vehicle remains stable.
  • Steps 1-5 are carried out in each control loop of the device according to the invention.
  • This high-resolution control loop enables the corrective action to be performed correctly at high speed.
  • the intervention in the vehicle control requires a high degree of reliability for the entire device. This is ensured via the fail-safe concept of the installed vehicle safety systems, such as EBS, ESAS, and driver assistance system ACC, etc. and the concept of the decision to take over the control of the collision warning system.
  • the method according to the invention and the device according to the invention increase traffic safety, since it recognizes complex traffic situations in which numerous vehicles are involved, and not only solves individual dangerous situations during driving, such as driving. the loss of stability while driving.
  • a network of vehicles having the device according to the invention represents a distributed traffic control.
  • it forms a cost-effective alternative to the so-called intelligent traffic control systems, since no complex and expensive structures on the road and highway are required.

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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens übertragen mittels eines Kommunikationssystems Informationen zwischen verschieden Fahrzeugen. Die jeweils ermittelten und genauen Positions- und Dynamikinformation werden an eine lokale elektronische Karte übertragen, die die derzeitige Verkehrssituation darstellt. Mit den Daten über die Fahrzeugdynamik werden die eigenen Absichten und die Absichten der Fahrer in den benachbarten Fahrzeugen, sowie die sich daraus ergebenden Bewegungsbahnen vorausgesagt. Es werden gefährliche Situationen erkannt, wenn zwei oder mehr Bewegungsbahnen sich im gleichen Zeitfenster überschneiden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung von Kollisionen von Fahrzeugen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kollisionsvermeidung insbesondere für Kraftfahrzeuge .
In kritischen Verkehrssituationen wie z. B. drohenden Kollisionen mit anderen Fahrzeugen kann ein Fahrer häufig nicht schnell genug bzw. nicht situationsgerecht reagieren. Aus diesem Grund wird ein Verfahren und eine Vorrichtung benö- tigt, durch die das Fahrzeug die nötigen Schritte wie Ausweichen oder Bremsen dem Fahrer signalisieren, vorbereiten und/oder selbstständig durchführen kann. Aus EP 0 473 866 A2 ist ein Kollisionsvermeidungssystem bekannt, bei dem ein Sensor eine Vielzahl von potenziellen Kollisionsobjekten erfasst und mit Hilfe der erfassten Daten eine mögliche Kollision vorhergesagt wird. Zur Vermeidung der Kollision wird vorgeschlagen, dass von einer Fahrzeugsteuereinheit Bremsmittel und/oder Lenkmittel aktiviert werden, um eine Kollision zu vermeiden. Es wird nicht angegeben, auf welche Weise eine Steuereinheit entscheidet, ob die Lenkmittel, die Bremsmittel oder beides eingesetzt werden müssen, um die Kollision zu vermeiden.
Aus US 6,049 295 Al ist ein Verfahren bekannt, das Kollisionen zwischen Fahrzeugen verhindern soll, die eine Kreuzung ohne Verkehrszeichen oder einen schlecht einsehbaren Straßen- abschnitt befahren. Dieses Verfahren erfordert eine straßenfeste Einrichtung und fahrzeuggebundene Einrichtungen, die per Funk miteinander in Verbindung stehen.
Aus DE 198 30 547 Al ist weiter ein Kreuzungswarnsystem be- kannt, das ebenfalls auf straßenseitige und fahrzeugseitige Einrichtungen angewiesen ist.
Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Kollisionsvermeidung verwenden bei der Interpretation einer vorliegenden Fahrsituation einzelne fahrsituationstypische Informationen, um eine anschließenden Bewertung durchzuführen. Nachteilig hierbei ist, dass andere Informationen zur Verbesserung der Fahrsituationsbewertung nicht flexibel und einfach ausgewertet werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung von Kollision bereitzustellen, das mit elektronisch geregelten Fahrzeugsicherheits- und Fahrerassistenzsystemen, sowie Positionsbestimmungs- und Kom- munikationssystemen interagiert und somit dem Fahrer des Fahrzeugs die Vermeidung einer Kollision auf öffentlichen Straßen ermöglicht, wobei auf einfache und robuste Weise zwi- sehen verschiedenen Steuermitteln zur Kollisionsvermeidung unter Echtzeitbedingungen mit oder ohne Einflussnahme des Fahrers und unabhängig von der Art der notwendigen Fahrmanöver ausgewählt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. vorteilhaften Weiterbildungen dieses Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 11. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist die im Anspruch 12 angegebenen Merkmale auf und lässt sich durch Merkmale des Unteranspruchs 13 vorteilhaft weiter gestalten.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zur Beeinflussung einer Fahrzeugbewegung Steuermittel vorhanden sind und Infor- mationen über potenzielle Kollisionsobjekte, beispielsweise durch Sensormittel, erfasst werden. Die Einsetzbarkeit der Steuermittel zur Kollisionsvermeidung wird anhand dieser Informationen beurteilt und daraufhin wird über einen Einsatz der Steuermittel entschieden. Die Steuermittel können dabei Mittel zum automatischen Bremsen und/oder Mittel zum automatischen Lenken umfassen.
Durch die Integration von verschiedenen Systemen werden alle funktionellen Vorteile der einzelnen Subsysteme beibehalten und zusätzlich wird deren Gesamtleistung gesteigert. Während die einzelnen Subsysteme Unfälle reduzieren können, indem sie das Risiko bestimmter Gefahren minimieren, die nur für das eigene Fahrzeug gelten, können erfindungsgemäß komplexe Ge- fahrensituationen gelöst werden, an der insbesondere zahlreiche Fahrzeuge beteiligt sind. Ferner werden Risiken im Zusammenhang mit einer Fahrzeugkollision reduziert, weil es sich nicht nur auf bestimmte Fälle konzentriert, wie die Vermei- düng von Auffahrunfällen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform wird durch nachfolgende Erweiterung ausgebildet. Es erfolgt eine 360-Grad- Überwachung ohne Einschränkung der Sicht der Fahrzeugumgebung durch die Fahrerassistenzsysteme. Daraufhin wird eine Synchronisation der Positions- und Dynamikinformationen zwischen dem eigenen Fahrzeug und den benachbarten Fahrzeugen durchgeführt. Dies ermöglicht den Einsatz in schwierigen Verkehrssituationen, die durch komplexe Fahrbahneinrichtungen hervorge- rufen werden, wie z.B. Einmündung mehrerer Straßen, mehrspurige Straßen in zwei Richtungen, Kreisverkehr, usw. Hierbei ist vorgesehen, wie auch bei den vorangegangenen Ausführungsformen, dass die Funktionsausübung der einzelnen Fahrzeugsicherheitssysteme fortwährend sichergestellt, verfügbar ist und eingesetzt werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform umfasst eine Erweiterung zur Interpretation der Verkehrszeichen. Über diese können, die mit dem erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Fahrzeuge so gesteuert werden, dass sie die allgemeinen Verkehrsregeln beachten wie, z.B. Höchstgeschwindigkeiten, Vorfahrt und die eventuell gegenteilige Absicht des Fahrers unberücksichtigt lassen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform erlaubt Sonderfahrzeugen in bestimmten Verkehrssituationen Priorität einzuräumen, um ihnen bei der Erfüllung ihrer besonders wichtigen Aufgabe zu unterstützen. Beispielsweise kann ein entsprechend ausgestattetes Krankenfahrzeug sicher über Kreuzungen fahren, indem es den kreuzenden Verkehr anweist, anzuhalten.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbei- Spieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Zusammenwirken von verschieden Fahrzeugsystemen
Fig. 2 ein Beispiel für ein Datenmodell
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Ausführung des Empfangsvorgang und des Wechselspiels mit einer Datenbank
In dem Fahrzeug 1 befinden sich mindestens ein Kommunikati- ons-, ein Positionsbestimmungs-, Fahrzeugsicherheit-, Fahrerassistenzsystem 11/12/13/14.
Fig. 1 repräsentiert eine Konfiguration der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Fahrzeug 1. Es können beispielsweise an- dere Funktionskomponenten für z.B. die Fahrwerksregeleinhei- ten, wie die aktive Federung oder Höheneinsteilsysteme, durch das erfindungsgemäße Verfahren oder die erfindungsgemäße Vorrichtung angesprochen werden.
Als Kommunikationssystem 11 werden standardisierte, nicht optische, funkbasierte Informationsübertragungssysteme für die Kommunikation zwischen mehr als zwei Fahrzeugen benutzt. Das Kommunikationssystem 110 unterstützt unterschiedliche mobile Übertragungsverfahren, die eine Informationsverteilung im so genannten Broadcast-Mode durchführen. Ein Broadcast oder Rundruf in einem rechnergestützten Netzwerk ist eine Nachricht, bei der Datenpakete von einem Punkt aus an alle Teil- nehmer eines Netzes übertragen werden.
Positionsbestimmungssysteme 12 dienen zur Bestimmung der eigenen Position. Als Positionsbestimmungssysteme eignen sich GPS-Sender und Empfänger sowie Navigationssysteme. Erfin- dungsgemäß können auch integrierte Positionsbestimmungssysteme, die beide Funktionalitäten in einem Gerät vereinen eingesetzt werden.
Als Fahrzeugsicherheitssystemen 13 sind alle im Fahrzeug ver- fügbaren Bremssysteme mit elektronischer Regelung einsetzbar. Fahrzeugsicherheitssysteme können das Electronic Break System (EBS) 131, das Engine Management System (EMS) 132, Antiblo- ckiersystem (ABS) 133, Antriebs-Schlupf-Regelung (ASR) , E- lektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) , Elektronische Diffe- rentialsperre (EDS) , Transmission Control Unit (TCU) , Elektronische Bremskraftverteilung (EBV) und/oder Motor- Schleppmomenten-Regelung (MSR) sein.
Fahrerassistenzsysteme 14 sind elektronische Zusatzeinrich- tungen in Fahrzeugen zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen. Hierbei stehen oft Sicherheitsaspekte, aber auch die Steigerung des Fahrkomforts im Vordergrund. Diese Systeme greifen teilautonom oder autonom in Antrieb, Steuerung (z.B. Gas, Bremse) oder Signalisierungsein- richtungen des Fahrzeuges ein oder warnen durch geeignete
Mensch-Maschine-Schnittstellen den Fahrer kurz vor oder während kritischer Situationen. Solche Fahrassistenzsysteme sind beispielsweise Einparkhilfe (Sensorarrays zur Hinderniss- und Abstandserkennung) , Bremsassistent (BAS) , Tempomat, Adaptive Cruise Control oder Abstandsregeltempomat (ACC) 141, Abstandswarner, Abbiegeassistent, Stauassistent, Spurerkennungssystem, Spurhalteassistent/Spurassistent (Quer- führungsunterstützung, lane departure warning (LDW) ) 142, Spurhalteunterstützung (lane keeping support) ) , Spurwechselassistent (lane change assistance) , Spurwechselunterstützung (lane change support) , Intelligent Speed Adaption (ISA), Adaptives Kurvenlicht, Reifendruckkontrollsystem, Fahrerzustandserkennung,
Verkehrszeichenerkennung, Platooning, Automatische Notbremsung (ANB) , Auf- und Abblendassistent für das Fahrlicht, Nachtsichtsystem (Night Vision) .
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt sich aus folgenden Phasen zusammen:
1. Empfang und Aktualisierung der Informationen aus den benachbarten Fahrzeugen 2. Aktualisierung und Übertragung der Daten des eigenen Fahrzeugs
3. Genaue Kartenaktualisierung
4. Voraussage der Bewegungsbahn für das eigene Fahrzeug und die benachbarten Fahrzeuge 5. Entscheidung über die Steuerungsübernahme und die korrigierenden Maßnahmen und/oder Warnung des Fahrers
1. Empfang und Aktualisierung der Informationen aus den benachbarten Fahrzeugen
Empfang und Aktualisierung der Informationen aus den benachbarten Fahrzeugen erfolgt in der Art, das die benachbarten Fahrzeuge ihre Positions- und Dynamikinformationspakete (PDP) 2 über das im jeweiligen Fahrzeug befindliche und für den Informationsaustausch zwischen mindestens zwei Fahrzeugen zuständige Kommunikationssystem fortlaufend senden.
Die das jeweilige Fahrzeug repräsentierenden und verteilten Positions- und Dynamikinformationspakete 2 enthalten Informationen, z.B. die Fahrzeugkennung 21, die GPS-Daten mit genauen Informationen über das Spurhalten 22, die individuelle Fahrzeugparameter 23, wie z.B. die Fahrzeuggeometrie mit Länge 231, Breite 232, Wendekreis, den Fahrzeugtyp (PKW / Geländefahrzeug / Klein-Lastkraftwagen / LKW / usw.) 233, die vorab bekannten Informationen der Fahrzeugdynamik 24 mit max. Längsbeschleunigung und -Verzögerung 241, max. Querbeschleu- nigung 242, max. Fahrzeuggeschwindigkeit 23, die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit 245, die Längsbeschleunigung, die Querbeschleunigung, die aktuelle Gierrate, den aktuellen Lenkwinkel .
Des Weiteren beinhalten die Positions- und Dynamikinformationspakete 2 Informationen über die aktuell im jeweiligen Fahrzeug aktiven Fahrzeugsicherheitssysteme 25 und Fahrerassistenzsysteme 25, sowie Informationen über die Fahrbahnparameter 26, wie z.B. Böschungswinkel und geschätzte Reibung. Vorgesehen sind weitere Felder in den Positions- und Dynamikinformationspakete 2 für optionale Angaben 27.
Die Positions- und Dynamikinformationen aller benachbarten Fahrzeuge, mit denen das eigene Fahrzeug kommuniziert, werden in einem dynamisch aktualisierten, internen Speicher, der als Datenbank ausgestaltet sein kann, gespeichert. Wenn das sendende Fahrzeug bereits über ein aktives Positi- ons- und Dynamikinformationspaket in der Datenbank verfügt, d.h. es bereits vom empfangenden, eigenen Fahrzeug "erkannt" wird, werden die Daten mit dem neuesten Positions- und Dyna- mikinformationspakete aktualisiert.
Fährt das Fahrzeug gerade in den Kommunikationsbereich, wird es mit dem ursprünglichen Positions- und Dynamikinformationspakete in die Datenbank eingegeben. Die Positions- und Dyna- mikinformationspakete 2 eines Fahrzeugs, das die Zone ver- lässt und das nach einem aktiven Zeitraum keine Daten mehr sendet, werden aus der Datenbank entfernt.
2. Aktualisierung und Übertragung der Daten des eigenen Fahr- zeugs
Die Aktualisierung und Übertragung der eigenen Positions- und Dynamikdaten des eigenen Fahrzeugs erfolgt in der Art, dass im eigenen Fahrzeugs die gleichen Daten wie beschrieben er- fasst und berechnet und das gesamte Positions- und Dynamikdatenpaket durch das eigene Kommunikationssystem an die benachbarten Fahrzeuge übertragen werden.
Ein bestimmtes Teilpaket der gemessenen Daten, die von den in der aufgeführten Funktionskomponenten geliefert werden, wird direkt in die zu übertragenden Positions- und Dynamikdatenpaket eingegeben, wie z.B. die Gierrate vom EBS. Die restlichen Daten werden abgeleitet, wie z.B. das maximale Drehmoment, das Übersetzungsverhältnis und das Fahrzeuggewicht, die zu- sammen das Beschleunigungsvermögen des Fahrzeugs definieren. Das Verfahren bzw. die Vorrichtung berechnet somit alle von den vorhandenen Informationsquellen abzuleitenden Daten und überträgt das gesamte Datenpaket. Die Position und die Dyna- mikdaten des eigenen Fahrzeugs werden von den benachbarten Fahrzeugen in derselben Art und Weise verarbeitet.
Die genauen Daten der Fahrzeugposition sind bei der Feststel- lung von Gefahrensituationen von besonderer Bedeutung. Die genauen Positionsdaten eines jeden Fahrzeugs werden in der folgenden Art und Weise berechnet.
3. Genaue Kartenaktualisierung
Die Positionsdaten des ersten Positionsbestimmungssystems, der als ein GPS Sender/Empfänger ausgeführt sein kann, werden als Basisinformation verwendet. Diese Daten werden an die Karte des zweiten Positionsbestimmungssystems, wie beispiels- weise ein Navigationssystem, übertragen. Schließlich werden die Informationen von den Fahrerassistenzsystemen durch die Daten des Navigationssystems ergänzt, was zu einer genauen Karte führt, die die Position eines jeden Fahrzeugs angibt, das sich auf den verschiedenen Spuren der Straße befindet. Diese hoch auflösenden Positionsdaten sind für die Identifizierung von gefährlichen dynamischen Manövern mit hoher Geschwindigkeit erforderlich.
4. Voraussage der Bewegungsbahn für das eigene Fahrzeug und die benachbarten Fahrzeuge
Eine wichtige Größe bei der Prädiktion von Kollisionen, ist die Schätzung der Bewegungsbahnen für das eigene Fahrzeug und die benachbarten Fahrzeuge. Diese basiert auf den Daten des zweiten Positionsbestimmungssystems, der ermittelten genauen Karte, dem Positions- und Dynamikinformationspaket über die Fahrzeugdynamik und der festgestellten potenziell gefährlichen Fahrsituation. Die gefährlichen Fahrsituationen wie z.B. Überholen, Fahrbahnwechsel, Kreuzen usw., werden anhand von in der Datenbank ablegten Informationen und dynamische Gefahren, wie z.B. einem Verlust der Fahrzeugstabilität durch Schleudern, die von den einzelnen Fahrsicherheitssystemen er- fasst werden, festgestellt.
Während dieser Phase reduziert das erfindungsgemäße Verfahren zunächst die Anzahl der beobachteten Fahrzeuge durch Aus- schluss nicht relevanter Fahrzeuge von Relevanten. Alle Fahr- zeuge, die als nicht relevant angesehen werden, haben keinen Einfluss auf die Verkehrssituation, an der das eigene Fahrzeug auf Grund seines physikalischen Abstands, der Fahrtrichtung oder Geschwindigkeit beteiligt ist.
6. Entscheidung über die Steuerungsübernahme und die korrigierenden Maßnahmen und/oder Warnung des Fahrers
Im Weiteren wird geprüft, ob eine möglichen Bahnüberschneidungen eine potentielle Kollision bedeutet und es erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahrensablauf, die Entscheidung, ob der Fahrer nur gewarnt wird und/oder ob andere Maßnahmen ergriffen werden
Wenn genügend Reaktionszeit zur Verfügung steht, warnt ledig- lieh das System den Fahrer und informiert ihn über die effektivste korrigierende Maßnahme, und zwar über einfach zu interpretierende Zeichen auf dem Armaturenbrett oder über ein elektrisches oder elektronisches Wiedergabegerät. Im Allgemeinen wird dem Fahrer die Fahrzeugsteuerung überlassen, so lange dies möglich ist und eine Kollision vermieden wird.
Wenn aus der Situation eine Gefahrensituation und somit eine Kollissionssituation wird, d.h. die kleinste weitere reaktionslose Zeitverzug kann zu einem Zusammenstoß führen, über- nimmt das erfindungsgemäße Verfahren die Regelung von den Fahrzeugssicherheits- und Fahrzeugassistenzsystemen, um den unmittelbaren Eingriff in die Steuerung des eigenen Fahrzeugs einzuleiten und die Bewegungsbahn des eigenen Fahrzeugs zu korrigieren wie z.B. durch Bremsen und/oder Beschleunigen und/oder Lenken.
Die Steuerungen der Fahrerassistenz- und Fahrzeugsicherheitssysteme und die durch diese gesteuerten Steuermittel führen direkt die geforderten korrigierenden Maßnahmen durch oder stellen die Fahrzeugstabilität wieder her. Durch die Veranlassung der Ausführung der korrigierenden Maßnahme durch die Fahrzeugsassistenzsysteme wird sichergestellt, dass während des Eingriffs keine passiven Hindernisse auftreten oder Fahr- zeuge unerwartet erscheinen.
Das erfindungsgemäße Verfahren legt während des Eingriffs immer eine höhere Priorität der Fahrzeugsicherheitssysteme fest, die über eine passive Hinderniserkennung verfügen. In der Zwischenzeit wird das Datenfeld (Flag) 'Kollisionsvermeidung aktiv' im Positions- und Dynamikdatenpaket des eigenen Fahrzeugs gesetzt, um die Verkehrsteilnehmer in den benachbarten Fahrzeugen auf die eigenen korrigierenden Maßnahmen in einer möglichen Gefahrensituation hinzuweisen.
Dadurch werden die anderen Fahrzeuge, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet sind, in die Lage versetzt, keine weiteren korrigierende Maßnahme zu ergreifen, die zu weiteren Gefahrensituationen führen kann, so dass die Ent- scheidung z.B. über die Einwirkung oder die Übernahme der Steuerung, zu einer Synchronisierung der korrigierenden Maßnahmen der verschiedenen beteiligten/betroffenen Fahrzeuge führt. Wenn die Gefahrensituation beseitigt ist, übergibt die erfindungsgemäße Vorrichtung die Steuerung umgehend wieder an den Fahrer, so dass das Fahrzeug stabil bleibt.
Die Schritte 1-5 werden in jedem Regelkreis der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt. Dieser hoch auflösende Regelkreis ermöglicht die korrigierenden Maßnahmen, bei hoher Geschwindigkeit korrekt auszuführen.
Der Eingriff in die Fahrzeugsteuerung erfordert eine hohe Ausfallsicherheit für die gesamte Vorrichtung. Diese wird ü- ber das Ausfallsicherheitskonzept der eingebauten Fahrzeugsicherheitssysteme, wie EBS, ESAS, und Fahrerassistenzsystem ACC, usw. und das Konzept der Entscheidung über die Übernahme der Steuerung des Kollisionswarnsystems sichergestellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung erhöht die Verkehrssicherheit, da es komplexe Ver- kehrssituationen erkennt, an denen zahlreiche Fahrzeuge beteiligt sind, und nicht nur einzelne Gefahrensituationen beim Fahren löst, wie z.B. dem Stabilitätsverlust beim Fahren.
Ein Netzwerk aus Fahrzeugen, die über die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügen, stellt eine verteilte Verkehrsregelung dar. Somit bildet es eine kostengünstige Alternative zu den so genannten intelligenten Verkehrsregelungssystemen, da keine aufwendigen und teuren Strukturen auf der Straße und Autobahn erforderlich sind.
Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch eine andere Systemarchitektur verwendet werden als oben beschrieben und dargestellt. Grund dafür ist die Tatsache, dass die Regelungsfunktionen der eingebauten Fahrzeugdynamik- , Fahrerassistenz- und Fahrerinformationssysteme zusammenge- fasst und in einer anderen Art und Weise organisiert werden können, wie z.B. durch Zusammenführen oder Auftrennung der Funktionen innerhalb der eingebauten elektronischen Steuereinheiten. Die Gesamtfunktionsweise bleibt dieselbe.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Vermeidung von Fahrzeugkollisionen, wobei
Steuermittel, die über Fahrzeugsicherheitssysteme und/oder Fahrerassistenzsysteme angesprochen werden, zur Beeinflussung der Fahrzeugbewegungsbahn vorhanden sind, wobei Informationen über mögliche Kollisionsobjekte durch Fahrerassistenzsysteme erfasst und gesendet werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
Informationen aus den benachbarten Fahrzeugen empfangen werden, die relevanten Daten des eigenen Fahrzeugs permanent über die Steuermittel ermittelt, aktualisiert und an die benachbarten Fahrzeuge gesendet werden, wobei fortlaufend die eigene Position und die Position der benachbarten Fahrzeuge ermittelt und erfasst wer- den, und aus den empfangenen Informationen, den ermittelten Daten, der aktuellen eigenen Position und der Positionen der benachbarten Fahrzeuge sowie Daten, die in einen Speicher ablegt und Gefahrensituationen repräsen- tieren, eine Voraussage der Fahrzeugbewegungsbahn des eigenen Fahrzeugs und der benachbarten Fahrzeuge, sowie die Situationserfassung des Fahrzeugumfelds erfolgt, wobei bei Kollisionsgefahr eine Signalisierung an den Fahrer, die benachbarten Fahrzeuge oder ein selbststän- diges Eingreifen durch die Steuermittel zur Beeinflussung der Fahrzeugbewegung durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
bei Erkennung der Gefahrensituation, die Signalisierung an den Fahrer über leicht auszulesende Anzeige (16) im Armaturenfeld erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalisierung mittels eines elektrischen oder elektronischen Wiedergabegerätes erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die die ermittelten Daten ein einem Positions- und Dynamikdatenpaket (2) abgelegt werde, wobei als Elemente des Positions- und Dynamikdatenpakets mindesten die Fahrzeugkennung (21) , die GPS-Daten mit genauen
Informationen über das Spurhalten (22), die individuelle Fahrzeugparameter (23) mit Länge, Breite (232), Wendekreis (233) , den Fahrzeugtyp, die vorab bekannten Informationen der Fahrzeugdynamik (24) , die aktu- eile Fahrzeuggeschwindigkeit (241) , die Längsbeschleunigung (242) , die Querbeschleunigung (243) , die aktuelle Gierrate (244) und den aktuellen Lenkwinkel (245) , umfassen.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
kurz vor der Beeinflussung der Fahrzeugbewegung zur Vermeidung einer Kollision die Signalisierung an die benachbarten Fahrzeuge durch die Aktivierung eines Datenfeld erfolgt und diese Aktivierung allen benach- barten Fahrzeugen unter Echtzeitanforderungen mitgeteilt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
bei Beeinflussung der Fahrzeugbewegung, die Fahrzeugstabilität durch Nutzung der eingebauten Fahrzeugsicherheitssysteme beibehalten wird.
7. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beeinflussung der Fahrzeugbewegung durch die Fah- rerassistenzsysteme, die mit einer Hinderniserkennungstechnik zusammenwirken, eingeleitet wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet:, dass
nach einer Übernahme der Fahrzeugssteuerung, diese wieder sicher an den Fahrer übergeben wird, wobei während der Übergabe durch die Fahrzeugsicherheitssysteme die Fahrstabilität gewährleistet wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Situationserfassung durch eine permanente 360°
Überwachung der Fahrzeugumgebung mittels der Fahrerassistenzsysteme erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei Fahrsituationen mit Sonderfahrzeugen, diese eine Priorität für Einhaltung ihrer Fahrbahn erhalten.
11. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Auslegung von Verkehrzeichen zur Einhaltung von Verkehrsregeln erfolgt.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, umfassend mindestens einen Speicher, mindestens einer Rechnereinheit (15) und mindestens eine Schnittstelle für den Datenaustausch,
dadurch gekennzeichnet, dass
dass die Informationen aus den benachbarten Fahrzeugen über das Kommunikationssystem (11) und über die Schnittstelle (17) zu der Rechnereinheit (15) weitergeleitet werden, die Daten des eigenen Fahrzeugs durch die Fahrzeugsi- cherheits- und Fahrzeugassistenzsysteme (13/14) ermittelt, aktualisiert und über die Schnittstellen (17) in den Speicher abgelegt und an die benachbarten
Fahrzeuge über das Kommunikationssystem (11) gesendet werden, wobei unter Echtzeitbedingungen die eigene Position, das Umfeld und die Position der benachbarten Fahrzeu- ge über das Positionsbestimmungssystem (12) ermittelt und dem Rechner über die Schnittstelle (17) zugeführt wird, aus den empfangenen Informationen und den ermittelten Daten eine Voraussage der Bewegungsbahn des eigenen Fahrzeugs, des Fahrzeugumfelds und der be- nachbarten Fahrzeuge erfolgt, wobei bei Kollisionsgefahr eine Signalisierung über die Schnittstelle an eine Ausgabeeinheit (16) an den Fahrer erfolgt oder durch ein Eingreifen mittels der Fahrzeugsicherheitsund /oder Fahrzeugkomfortsysteme (13,14) in die Bewe- gungsbahn des eigenen Fahrzeugs oder Signalisieren des Eingriffs der Bewegungsbahn des eigenen Fahrzeuges an die benachbarten Fahrzeuge erfolgt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung als ein elektronisch geregeltes, in einem Fahrzeug eingebautes, System ausgelegt ist, das über die Schnittstelle (17) , eine bidirektionale Datenverbindung zu dem Kommunikationssystem (11) , eine unidirektionale Datenverbindung zu dem Positionsbe- Stimmungssystem (12) , eine unidirektionale Datenverbindung zu den Fahrzeugsicherheitssystemen (13) und eine bidirektionale Datenverbindung zu den Fahrerassistenzsystemen (14) aufweist.
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