WO2015188904A1 - Verfahren und vorrichtung zumindest zur minderung der folgen einer kollision eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zumindest zur minderung der folgen einer kollision eines fahrzeugs Download PDF

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Daimler AG
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    • B60W2554/80—Spatial relation or speed relative to objects

Definitions

  • the invention relates to a method at least for reducing the consequences of a collision of a vehicle. Furthermore, the invention relates to a device at least for
  • DE 10 2005 003 274 A1 proposes a method and a device for avoiding and / or reducing the consequences of collisions when avoiding a vehicle in front of obstacles, wherein by means of at least one
  • Environment sensor at least one obstacle is detected and data of the obstacle are determined. Further, on the basis of the data of the obstacle as well as the data of the vehicle, one favorable in support of an avoidance operation
  • Vehicle deceleration determined and delayed the vehicle accordingly.
  • DE 10 2011 106 520 A1 discloses a method for preventing a collision of a vehicle. This is an ongoing operation of a
  • Collision hazard results in that a collision can be prevented by an evasive maneuver, but not by a braking maneuver.
  • the invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved method and an improved device at least to reduce the consequences of a collision of a vehicle.
  • the object is achieved according to the invention with the features specified in claim 1 and with respect to the device with the features specified in claim 10.
  • Collision avoidance mode is activated, wherein upon activation of a first collision avoidance mode, a braking maneuver is performed, when activating a second collision avoidance mode, an evasive maneuver is performed, and wherein upon activation of a third collision avoidance mode simultaneously a braking maneuver and an evasive maneuver is performed.
  • the respective collision avoidance operating mode is activated as a function of an own driving speed of the vehicle, a traffic situation and an available free space in a vehicle environment.
  • the method enables a collision avoidance or at least a reduction of consequences of an impending collision for a partially or highly automated driving.
  • an impending collision can no longer be prevented by a sole braking maneuver, the collision may possibly be prevented by the avoidance maneuver, provided that a collision-free clearance is available in a neighboring lane.
  • the first collision avoidance mode i. H. the initiation of a braking maneuver is activated when the own driving speed of the vehicle is below a predefinable limit speed, so that an imminent collision by means of a braking maneuver is considered to be avoidable.
  • For the first collision avoidance mode is a Bremstrajektorie with a minimum allowed negative longitudinal acceleration or with a maximum approved longitudinal deceleration determined by means of which by the braking maneuver a collision is still avoidable.
  • Collision avoidance mode or the third collision avoidance mode is activated.
  • an imminent collision may possibly be prevented by an alternative or additional evasive maneuver.
  • the third collision avoidance mode i. H. the initiation of a braking and avoidance maneuver is activated when, by means of the first collision avoidance mode, a collision is unavoidable and an available free space exists. This can be prevented by means of braking and avoiding an imminent collision without other vehicles may be damaged.
  • the first collision avoidance mode is activated, so that the vehicle comes to a stop in the available free space and thus remains there.
  • the vehicle environment is divided into surrounding areas, wherein an object recognition and a detection of available free spaces is carried out within each surrounding area.
  • the detection of the surrounding areas by means of an environment detection unit, which, for example, on and / or arranged in the vehicle sensors, for. As a camera based.
  • the method carries out a collision check for each free space, by means of which free space status information is determined.
  • the free-space status information indicates whether or not the particular free space considered is collision-free due to a constantly performed movement prediction.
  • the collision check is carried out taking into account a movement prediction, wherein in the movement prediction movements of further vehicles and obstacle objects on a current lane of the own vehicle as well as on at least one adjacent lane are preconditioned. This allows a precise, Determined on the current traffic situation determination of the corresponding collision avoidance mode.
  • the invention further provides a device at least for reducing the consequences of a collision of a vehicle, wherein according to the invention from a set of at least three different collision avoidance modes at least one collision avoidance mode can be activated, wherein upon activation of a first collision avoidance mode, a braking maneuver is feasible , in the activation of a second collision avoidance mode, an evasive maneuver is feasible and at the same time a braking maneuver and an evasive maneuver is feasible when activating a third collision avoidance mode.
  • the device improves the safety of the vehicle over the prior art, since a collision avoidable and / or at least following a collision can be reduced by means of the device.
  • Fig. 1 shows schematically a device at least for the reduction of consequences of a
  • FIG. 3 schematically shows a first exemplary driving situation with four vehicles and three lanes of a roadway
  • FIG. 4 shows a path-time diagram for predicted vehicle movements of the first exemplary driving situation shown in FIG. 3
  • 5 schematically shows a second exemplary driving situation with four vehicles and two lanes of a roadway
  • FIG. 6 shows a path-time diagram for predicted vehicle movements of the second exemplary driving situation illustrated in FIG. 5,
  • FIG. 8 shows a path-time diagram for predicted vehicle movements of the third exemplary driving situation illustrated in FIG. 7, FIG.
  • FIG. 9 schematically shows a fourth exemplary driving situation with further vehicles and three lanes of a lane, whereby no collision-free clearance is available
  • Fig. 10 shows schematically a fifth exemplary driving situation with other vehicles and three lanes of a road and
  • FIG. 11 schematically shows a flowchart for a search strategy for determining a comfortable lateral acceleration.
  • FIG. 1 shows a device V, at least for the reduction of consequences of a collision of a vehicle F shown in FIGS. 3, 5, 7, 9 and 10, in a schematic representation.
  • the device V comprises a plurality of components, which are described in more detail below.
  • a bordautonomome localization device 1 For detecting a position of a current lane and a position of the vehicle F, a bordautonomome localization device 1 is provided.
  • the Localization device 1 is, for example, a video-based localization system, which searches for roadway markings on the roadway and / or landmarks by means of cameras mounted in vehicle F.
  • Localization device 1 is a first output vector Y_L.
  • the device V further comprises a localization and navigation device 2 with detailed map information for determining an intrinsic position of the vehicle F and for determining location positions and a type of traffic sign,
  • Positioning system short: GPS, and a high-precision electronic map with detailed information about traffic signs, traffic lights, stop lines, etc. possible.
  • An output signal of the localization and navigation device 2 is a second output vector Y_N.
  • the device V comprises a road vehicle and vehicle vehicle communication device 3 for determining a road condition, for. B. on the road, in a pre-distance on the planned route, to determine the location positions of traffic obstructions, eg. B. stagnant vehicles or a congestion end location position, which are in a pre-distance on the planned route in front of the current own position of the vehicle F.
  • Communication device 3 is a third output vector Y_K.
  • the device 1 includes a traffic sign and
  • Stereo video camera system with downstream image analysis based and which at least the location positions and the type of traffic signs, the location positions of holding and waiting lines and the location positions and the current state of
  • Light signal state detection unit 4 is a fourth output vector Y_S. Furthermore, an environment detection unit 5 is arranged, which is based on a detection of a reflection of emitted electromagnetic radiation, for. As radar, lidar, for detecting a drivable space around the own vehicle F based.
  • the environment detection unit 5 is arranged, which is based on a detection of a reflection of emitted electromagnetic radiation, for. As radar, lidar, for detecting a drivable space around the own vehicle F based.
  • Output signal of the environment detection unit 5 is a fifth output vector Y_U.
  • the device V comprises an object recognition unit 6 which is connected to radar systems and / or stereo video camera systems downstream
  • Image evaluation based, which determines at least one longitudinal and one lateral position of the obstacle objects and persons surrounding the vehicle F relative to the own vehicle F and / or lane.
  • Object recognition unit 6 is a sixth output vector Y_0.
  • a driving condition detection unit 7 is arranged, which is an actual driving condition consisting of driving dynamics variables, such. B. own
  • Driving speed v_ego an acceleration a, a lateral acceleration a_y, a yaw rate psip, a steering angle delta, and a coefficient of friction mue determined.
  • the output signal of the driving state recognition unit 7 is a seventh output vector Y_F-
  • a situation evaluation and decision unit 8 which includes a longitudinal collision evaluation unit 8.1, a lateral collision evaluation unit 8.2, a traffic situation determination unit 8.3 and a collision avoidance mode determination unit 8.4
  • the situation evaluation and decision unit 8 evaluates, depending on the output signals transmitted thereto, based on the information about the position and location of the own vehicle F on the road, the location positions or distances, and the type of road signs, the location positions, or distances, of hold and waiting lines as well as the location positions or distances, and the current states of
  • the situation evaluation and decision unit 8 for a longitudinal dynamics trajectory planning unit 9 determines the input variables required for braking or acceleration of the own vehicle F, ie the limit values characterizing the driving dynamic behavior, eg. B. during a driving maneuver when driving a maximum permitted positive longitudinal acceleration ax_max and braking the vehicle F a negligible negative longitudinal acceleration ax_min or a maximum permissible longitudinal deceleration and depending on the traffic obstacle the target driving speed v_z ie i, which is equal to zero for stationary traffic obstructions and with moving traffic obstruction objects equal to one
  • the situation evaluation and decision unit 8 optionally determines the input variables necessary for avoiding a transverse dynamics trajectory planning unit 10, ie. H. the driving dynamic behavior characteristic limit values, z. B. a maximum allowed lateral acceleration ay_max or a maximum
  • the longitudinal dynamics trajectory planning unit 9 generates state variables, such. B. a trajectory longitudinal acceleration a_trj, a trajectory driving speed v_trj and optionally a Trajektorien-Wegposition or a trajectory longitudinal distance s_trj as set values for a longitudinal control unit 11th
  • the transverse dynamics trajectory planning unit 10 generates state variables, such.
  • the longitudinal control unit 11 regulates the longitudinal dynamics trajectory prescribed by the longitudinal dynamics trajectory planning unit 9 and outputs as output signals a drive control signal u_m and a brake control signal u_br to a driver safety device 13.
  • the transverse control unit 12 regulates the transverse dynamics trajectory predetermined by the transverse dynamics trajectory planning unit 10 and outputs as an output signal a steering control signal ujenk to the driving safety device 13.
  • the driving safety device 13 serves for driving stabilization and is, for example, an anti-lock braking system, in short ABS, an electronic stabilization program, ESP for short, anti-slip control, in short ASR, and / or a pre-safe brake.
  • Driving safety device 13 performs three actuators 14 to 16 of the device V depending on the driving situation driving dynamics secured actuation signals and transmitted in a full braking with ABS a minimum possible negative
  • the control signals of the driving safety device 13 are another drive control signal u_m_ABS, another brake control signal u_br_ABS and another
  • Steering position signal u_lenk_ESP Steering position signal u_lenk_ESP.
  • Return variables to the situation evaluation and decision unit 8 are the minimum permitted negative longitudinal acceleration during full braking with ABS ax_min_ABS, the maximum possible lateral acceleration during full braking with ABS ay_max_ABS and the maximum possible longitudinal acceleration at full acceleration with ASR ax_max_ASR.
  • the device V comprises three actuators 14 to 16, in particular a first actuator 14, which serves to drive a drive of the vehicle F, a second actuator 15, which serves to control a brake of the vehicle F, and a third actuator 16, which Control of a steering of the vehicle F
  • the device V comprises an operating and display unit 17, which informs the driver of an imminent collision and which for the driver
  • the output signal of the operating and display unit 17 is an operating signal x_b, which is transmitted to the situation evaluation and decision unit 8.
  • the input signal of the operating and display unit 17 is a
  • Display signal x_a which is transmitted from the situation evaluation and decision unit 8 to the control and display unit 17.
  • the situation assessment includes and
  • Cross collision assessment unit 8.2 the traffic situation determination unit 8.3 and the collision avoidance mode determination unit 8.4.
  • the longitudinal collision evaluation unit 8.1 evaluates and checks for freedom from collision in the vehicle longitudinal direction by means of prediction of the vehicle movements, in particular for obstacle objects, for B. slower moving, retarding or standing
  • the lateral collision assessment unit 8.2 monitors, evaluates and checks the environment around the own vehicle F for collision freedom, in particular for
  • the traffic situation determination unit 8.3 evaluates those of the location and navigation device 2, of the environment detection unit 5 and of the
  • Object detection unit 6 as well as the roadway vehicle and vehicle-vehicle communication device 3 provided information and assigns the current driving situation of a predetermined class or a type of
  • Traffic situations For example, a jam end on a highway, a following trip on a highway, a following trip on a country road, an intersection on a country road, a subsequent trip in a village and / or a crossroads in a village, etc.
  • FIG. 2 shows a flowchart for carrying out a method for reducing consequences of a collision of a vehicle F realized in the collision avoidance mode determining unit 8.4.
  • the flowchart is a state machine in which three
  • Collision avoidance mode K1 as a second collision avoidance mode K2 and as a third collision avoidance mode K3 and with an additional one
  • Collision avoidance mode K3 is simultaneously initiated a braking and evasive maneuver.
  • the first collision avoidance mode K1 is always assumed.
  • the transition from one of the collision avoidance modes K1 to K3 to another of the collision avoidance modes K1 to K3 is dependent on a number of transition conditions A, B, C, D.
  • Transition conditions A, B, C, D are dependent on the current own
  • Transition condition A and a third transition condition C must therefore be met in principle the condition that own driving speed greater than the
  • the following condition can be defined for the transition to the third collision avoidance mode K3:
  • FR_V is a front clearance, i. H. a free space located in front of the own vehicle
  • FR_ziel describes a target clearance to be traveled to avoid a collision
  • Collision avoidance mode K2 be set, for example, the following condition:
  • type_trip situation follow-on on motorway
  • the first and third transition conditions A, C can thus be new for everyone
  • Figure 3 shows schematically an exemplary driving situation with the vehicle F and three other vehicles F1 to F3 and three lanes.
  • the own vehicle F is on a middle lane, which is a current lane of the own vehicle F.
  • a first further vehicle F1 In front of the own vehicle F there are on the middle lane a first further vehicle F1, on a left lane a second further vehicle F2 and on a right lane a third further vehicle F3.
  • the driving situation shown is dependent on either the traffic situation type "traffic jam on highway” or the traffic situation type "follow-on drive on motorway".
  • Environment detection unit 5 detected areas in the present embodiment as surrounding areas according to in front environment areas UB_V, UB_VJi, UB_V_re and in the back environment areas UB_H, UB_H_li, UB_H_re divided, which the
  • an environment status information hereinafter also abbreviated as StatusJJB, is determined whose content indicates whether objects are within this range.
  • UB_V is constantly checked whether there are objects and if there are free spaces. The free spaces are correspondingly divided into front free spaces FR_V, FR_V_li, FR_V_re and into back free spaces FR_H, FR_H_li, FR_H_re.
  • the free space in the longitudinal direction is the same as the surrounding area.
  • the size of a clearance in the transverse direction should at least include the size of the width of the own vehicle B_ego. If lanes with lane widths are present in the surrounding area that are greater than or equal to the width of the driver's own vehicle F, the free space in the transverse direction can be limited by the respective neighboring lane width.
  • the rear clearances FR_H, FR_H_li, FR_H_re are the same length as the rear surrounding areas UB_H, UB_H_li, UB_H_re.
  • this driving situation illustrated by way of example three front clearances FR_V, FR_V_li, FR_V_re are present, wherein the own vehicle F in the current lane the front clearance FR_V, located on the left lane second further vehicle F2 the left front clearance FR_V_li and on the right third lane third vehicle F3 limit the right front clearance FR_V_re.
  • the collision freedom is checked in the longitudinal collision assessment unit 8.1.
  • Traffic situation determination unit 8.3 depending on the driving speeds of the other three vehicles F1 to F3, the own driving speed v_ego and possibly information of the road vehicle and vehicle-vehicle communication device 3 the traffic situation type either to "traffic jams on the highway” or to "follow on highway”.
  • the longitudinal collision evaluation unit 8.1 assesses and checks for collision freedom in the vehicle longitudinal direction in principle by means of prediction of the vehicle movements. In this case, the movements of the other vehicles F1 to F3 and obstacle objects in the current lane and in at least two neighboring lanes are predicted, for example slower moving, decelerating or standing vehicles ahead and faster driving
  • the collision assessment depends on a specific time horizon
  • one's own vehicle F may be the following vehicle depending on the object situation) or also the preceding vehicle (i).
  • the own initial driving speed v0_ eg o vO_eg 0 (t k )
  • the following exemplary model equations form the basis for the motion prediction performed in the longitudinal collision evaluation unit 8.1.
  • the vehicle in question (i) either moves at a constant driving speed or brakes with a constant negative acceleration or is already stationary at detection.
  • a constant negative longitudinal acceleration a_ego is assumed to be constant.
  • the predicted relative braking distance of the braked vehicle F to a moving, z. B. braking or slow moving, vehicle ahead (i) results for the prediction interval [0, T ssj ], ie as long as the vehicle ahead (i) in the prediction has not come to a standstill yet
  • the relative braking distance also corresponds to the absolute
  • the predicted standstill time interval is for the delayed with time delay T R own vehicle F:
  • the predicted standstill interval is:
  • the predicted relative braking distance of the braked own vehicle F to a braked vehicle ahead (i) at standstill of the vehicle F, also called relative stoppage braking distance, is:
  • the relative standstill braking distance also corresponds to the absolute standstill braking distance.
  • the predicted standstill distance from the vehicle in front (i) to the vehicle F is
  • Vehicle in front (i) is reached at the critical time (t kr ) or at the critical time interval T kr .
  • the dynamic-critical time interval corresponds to the standstill time interval for the vehicle F, d. H. the follower vehicle.
  • the predicted relative braking distance of the braked vehicle F to a moving vehicle ahead (i) at the dynamic critical time also called dynamic critical braking distance, in which the moving vehicle ahead (i) and the moved vehicle F in the prediction have not come to a standstill, it follows:
  • the dynamic critical braking distance is equal to the relative
  • the predicted dynamic-critical distance results with the initial distance dO j from the vehicle in front (i) to the vehicle F
  • Prediction start stationary vehicle ahead (i) results in the event that the initial distance is smaller than the relative standstill braking distance, d. H.
  • Vehicle F to a moving, in particular braking or slower moving, preceding vehicle (i) results in the event that the initial distance is smaller than the dynamic-critical braking distance, ie for dO_ L ego (tk) ⁇ Sb r _kr_ego_i (k ), to:
  • the maximum value of the predicted relative braking distance results from the maximum of standstill braking distance and dynamic-critical braking distance to:
  • Driving situation-dependent parameters from the equations (1) to (12) are also determined by prediction by means of numerical pre-simulation. This may be advantageous in more complicated braking trajectories because an analytical solution for determining the relevant characteristics is more difficult than a numerical one
  • the negative acceleration from the vehicle ahead (i) considered constant may also be considered from a best-case and worst-case consideration Type of vehicle, eg passenger cars or trucks, and thus the maximum braking capacity of the considered
  • the method further provides that upon first safe detection of a
  • Collision avoidance mode K1 can be prevented.
  • the avoidance procedure In order to avoid a collision with the first further vehicle F1 in the current lane during an evasion into a collision-free free space FR of a destination lane, the avoidance procedure must be completed before the first further vehicle F1 is reached. This is particularly in driving situations in which the first further vehicle 1, in particular a vehicle in front (i), in the instantaneous Track can be detected very late, z. B. weather conditions,
  • Tc_ego_l (tk) T C _ .kr_ego. (Tk).
  • Vehicle F1 from the minimum of the two time intervals to:
  • Tc go W MIN (T c ss _ eg 0 _MT c .
  • the method also provides that upon first safe detection of a
  • the avoidance time T AW _ziei required for evasion into a potential target lane is dependent on the required evasion target lateral offset y A w_ziei and dependent on one during the evasion maximum allowed lateral acceleration ay max too
  • T AW 7Jel (tk) K lri ⁇ . YAW - 7 D + TR + TAw determined.
  • K t (j denotes a weighting factor determining the path shape of the avoidance trajectory
  • T R _ Le nk a time delay with which one's own vehicle F steers or avoids
  • T AW _ sav a safety time interval, eg to take into account measurement inaccuracies.
  • the evasive lateral offset y A w required for avoidance can be:
  • yi_ AK (tk) of the distance of an outer edge of the vehicle ahead (i) at the time t k in the direction of escape relative to the central position M of the driver's own vehicle F and y sav is a lateral safety distance .
  • the available relevant contact time interval (T c _ eg o_i (t k )) may be greater than the evasion time required for avoidance (T AW _ Zie i (tk)).
  • the procedure envisages that upon first safe detection of a
  • Collision avoidance mode K1 with ABS full braking can not be prevented, be prevented with the third collision avoidance mode K3.
  • both the left and right neighbor lanes are a potential target lane.
  • Vehicles F2, F3 are located in the front surrounding areas UB_V_li, UB_V_re. Since there are no objects in the rear surrounding areas UB_H, UB_H_li, UB_H_re, in this case it is sufficient to check whether there is a longitudinal collision with a preceding vehicle already present in the destination lane after the avoidance procedure in a destination lane (i) comes.
  • Initial distance d0_re performed and set a target track depending on the result of the evaluations.
  • FR_ziel FR_V_re when (d kr re _ e go> d krJLe go i) and it is the left front
  • the method provides that even after the first detection of a
  • Dodge longitudinal collision freedom is checked with a preceding vehicle (i) in order to prevent an imminent collision, which may arise due to changed driving behavior of the vehicle in front (i) or due to newly occurred events.
  • FIG. 4 shows a path-time diagram for the predicted vehicle movements of the driving situation presented in FIG. 3 for the specific case that the first further one
  • Vehicle F1 in the current lane of the own vehicle F, the second further vehicle F2 in the left neighbor lane and the third further vehicle F3 in the right lane lane already at the detection time t k t Det stand still and the own vehicle F with a travel speed v_ ego above the limit travel speed (v_ego> _ e g 0 _g r enz) approaches the stationary first further vehicle F1 in the current lane.
  • the abscissa of the path-time diagram is the prediction time ⁇ and the ordinate is the path X.
  • the paths traveled by vehicles F, F1 to F3 are designated X F , Xi, X 2 and X 3 .
  • the braking trajectory according to equation (1c) is used.
  • Travel position X S S_EGO is the position at which own vehicle F has come to a standstill. It results from the absolute standstill braking distance. With the initial travel speed vO_ego and the ABS full braking, this results in approximately a parabolic course of the eigenlCodesterrorism. The dashed unbalanced longitudinal movement for comparison also has an approximate linear course. At the beginning of a path-time consideration, the distance traveled X n of the first further vehicle F1 in the current track results from the initial distance dO_m.
  • the distance traveled X 2 of the second further vehicle F2 in the left-hand lane results from the measured initial distance dOJi and the distance traveled by the third third vehicle F3 in the right-hand lane X 3 results from the measured initial distance dO_re.
  • Traffic situation determination unit 8.3 delivers evaluation as
  • Traffic situation type "traffic jams on motorway", since the other vehicles F1 to F3 are already stopped during the detection.
  • Vehicle F which in this case represents a follower vehicle, in the illustrated
  • the predicted collision times or time intervals up to the collision are T c _ eg O_i (t k) and T "c_ego_2 (t k) - the parallel to the time axis motion lines Xi (), X 2 (r) intersect the line of movement X F ( ⁇ ) of the own vehicle F to the respective ones
  • the evaluation for the right potential target lane provides that the condition (13) for longitudinal collision freedom with the third further vehicle F3 in the right neighbor lane and also the condition (19) for avoidance longitudinal collision freedom with the first further Vehicle F1 are met in the current lane when dodging in the right neighbor lane.
  • the right front clearance FR_V_re in the right neighbor lane is therefore
  • Dodge process results from the difference of the contact time interval T c _ eg o_i (toet) and the required time T A w_ziei (tDet) -
  • the triggering of the avoidance process at a time (t) after the detection time must therefore in the time interval in the - t Del )> 0, ie at the latest to a real one
  • FIG. 5 shows a further driving situation by way of example with four vehicles F, F1 to F3 and two lanes
  • FIG. 6 shows the associated travel-time diagram.
  • Border speed (v_ ego > v_e g0 _ gr enz) approaches the stationary first further vehicle F1 in the current lane.
  • the evaluation carried out in the traffic situation determination unit 8.3 results in the traffic situation type "traffic jams on the highway", since the further vehicles F1 to F3 are already stationary during the detection, between the first further vehicle F1 in the current lane and the leading edge (VK) of the near third Vehicle F3 is a spatial gap of length (d0_ 1 _ ego - dO_ 3V K_ego) -
  • Vehicle F1 in the current lane is T c - eg o_i (t k ) -
  • the movement line Xi (r) running parallel to the time axis crosses the movement line X F (r) of the own vehicle F at this collision time at a first point P1.
  • Vehicle F "The only free space in the left neighbor lane, particularly the left front lane FR_V_li, is forward through the farther second vehicle F2 and rearward through the forward edge of the near third
  • the condition (19) for avoidance longitudinal collision freedom with the first further vehicle F1 in the current lane when dodging in the left neighbor lane is extended due to this local restriction.
  • the condition for the avoidance time arises
  • Collision avoidance mode K1 with ABS full braking can not be prevented, be prevented with the third collision avoidance mode K3.
  • the predicted collision time until the collision with the leading edge of the third further vehicle F3 in the target lane is T c - eg o_3VK (t k ) -
  • the triggering of the avoidance process at a point in time (t j ) after the detection time must therefore take place in the time interval in FIG
  • FIG. 7 shows a further driving situation of the traffic situation type "traffic jam on
  • Instantaneous trace represents.
  • a first further vehicle F1 In the left lane is a farther second, moving at a slower speed
  • the own vehicle F approaches with a driving speed v_ego above the limit driving speed (v_ ego > v_ e go_grenz) to the stationary first further vehicle F1 in the current lane and performs an evasive action, the course of which is hinted over the times t1 to t4 ,
  • a first time t1 and a second time t2 are times before the triggering of the avoidance process
  • a third Time t3 is a time during the dodge
  • a fourth time t4 represents a time after dodge.
  • FIG. 8 shows a path-time diagram for the predicted vehicle movements of the driving situation illustrated in FIG. 7, hereinafter also referred to as case 1 and case 2, and also for two further driving situations, also referred to below as case 3 and case 4, which differ by various measured initial distances, initial travel speeds and initial delays of the third additional vehicle F3 present on the destination lane.
  • the third further vehicle F3 respectively comes from behind and is thus a follower vehicle for the own vehicle F.
  • the third further vehicle F3 is in front of the own vehicle F and thus a preceding vehicle.
  • Free space status information Status_FR_V "Not collision free with full braking with own vehicle F (NKF)”.
  • the prediction yields that the third further vehicle is initially behind its own vehicle F and at a standstill in front of its own vehicle F.
  • Movement line X 3 (r) crosses the movement line X F (r) of the own vehicle F at the predicted collision time T c - eg o_3 (tDet) at a second point P2. To determine this collision time, the measured distance from the leading edge of your own
  • the left front clearance FR_V_li in the left neighbor lane is collision free and usable as a target clearance.
  • the prediction yields that the third further vehicle F3 is at the beginning in front of the own vehicle F and behind the own vehicle F at standstill.
  • the movement line ⁇ 3 ( ⁇ ) intersects the movement line X f (T) of the own vehicle F for the predicted collision time T c _ 3 e go (tDet) in a third point P3.
  • the impending collision can not be prevented in this case by additional evasion, since the time remaining to dodge is smaller than the required evasion time [(T c _ ego _i (toet) - c _3_ego (tDet)] ⁇ T AW _ziei (t D et)), ie the time gap for avoidance is too small.
  • the prediction yields that the third further vehicle F3 is located in front of the own vehicle F at the beginning of the prediction consideration and behind the own vehicle F at standstill.
  • the predicted movement line ⁇ 3 ( ⁇ ) of the third further vehicle F 3 crosses the movement line X F ( ⁇ ) of the own vehicle F Collision time T c _3_ego (tDet) at a fourth point P4.
  • T c _3_ego tDet
  • the driving situation illustrated in FIG. 9 shows the case in which no collision-free free space is available both in the left and in the right neighbor lane and, at the same time, the own vehicle F with negative relative speed is the first further vehicle F1 in the current lane approaches.
  • the first collision avoidance mode K1 remains activated.
  • a_ ego ax_min_Comfort is searched within the limits [ax_min_ABS, ax_min_OG].
  • ax_min_OG with (ax_min_OG> ax_min_ABS) represents an upper limit for the negative acceleration sought.
  • the driving situation illustrated in FIG. 10 shows the case in which a collision-free free space is available in the left-hand neighbor lane and no collision-free free space in the right-hand neighbor lane, and at the same time the vehicle F is at a vehicle speed V_ego above the limit driving speed (FIG. v_ eg o> v_ e rence go_ g) which slowly, with approximately constant speed, driving the first further F1 vehicle approaches in the instantaneous track.
  • the evaluation carried out in the traffic situation determination unit 8.3 results in the traffic situation type "follow-on drive on motorway", since the own vehicle approaches the first further vehicle F1 in the current lane with a low negative
  • Avoiding trajectory for collision avoidance determined, with the avoidance is as comfortable as possible, ie the evasion is feasible with the least possible lateral acceleration ay_max_Komfort.
  • the determination of the most comfortable avoidance trajectory f AW can be
  • a query (AF1) for the validity of the objects is first performed.
  • the time reserve until the last possible activation of the comfort avoidance process results from the difference of the contact time interval T c _FF_ eg o_i (tDet) and the required time T AW _ziei (toet, ay_max_ Komfort).
  • the triggering of the avoidance process at a time (tj) after the detection time must therefore in the time interval in the
  • the behavior of the first one is constantly in the time until the triggering of the comfort avoidance process, ie for each time point (t j > t Det )
  • a prediction of the movements is performed and checked for collision freedom with the first further vehicle F1 in the current lane.
  • An avoidance procedure is triggered at the latest when the collision can no longer be prevented by ABS emergency braking.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zumindest zur Minderung der Folgen einer Kollision eines Fahrzeugs (F). Erfindungsgemäß wird aus einer Menge von zumindest drei verschiedenen Kollisionsvermeidungs-Betriebsarten (K1 bis K3) zumindest eine Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K1 bis K3) aktiviert, wobei bei Aktivierung einer ersten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K1) ein Bremsmanöver durchgeführt wird, wobei bei Aktivierung einer zweiten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K2) ein Ausweichmanöver durchgeführt wird, und wobei bei Aktivierung einer dritten Kollisionsvermeidungs- Betriebsart (K3) gleichzeitig ein Bremsmanöver und ein Ausweichmanöver durchgeführt werden, und wobei die jeweilige Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K1 bis K3) in Abhängigkeit einer eigenen Fahrgeschwindigkeit (v_ego) des Fahrzeugs (F), einer Verkehrssituation und/oder eines verfügbaren Freiraums in einer Fahrzeugumgebung aktiviert wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (V) zumindest zur Minderung der Folgen einer Kollision eines Fahrzeugs (F).

Description

Verfahren und Vorrichtung zumindest zur Minderung der Folgen einer Kollision eines
Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zumindest zur Minderung der Folgen einer Kollision eines Fahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zumindest zur
Minderung der Folgen einer Kollision eines Fahrzeugs.
In der DE 10 2012 001 405 A1 ist ein Verfahren zur Durchführung eines
Fahrspurwechsels eines Fahrzeugs von einer Momentanfahrspur auf eine benachbarte Zielfahrspur beschrieben. Dabei wird eine Übergangstrajektorie von der
Momentanfahrspur in die Zielfahrspur unter Berücksichtigung von vorgegebenen
Grenzwerten für Fahrdynamikparameter ermittelt.
Weiterhin sind in der DE 10 2005 003 274 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung und/oder Minderung der Folgen von Kollisionen beim Ausweichen eines Fahrzeugs vor Hindernissen vorgeschlagen, wobei mittels wenigstens eines
Umfeldsensors wenigstens ein Hindernis erkannt wird und Daten des Hindernisses ermittelt werden. Ferner wird auf der Basis der Daten des Hindernisses sowie der Daten des Fahrzeugs eine zur Unterstützung eines Ausweichvorgangs günstige
Fahrzeugverzögerung ermittelt und das Fahrzeug entsprechend verzögert.
Darüber hinaus ist aus der DE 10 2011 106 520 A1 ein Verfahren zur Verhinderung einer Kollision eines Fahrzeuges bekannt. Dabei wird laufend eine Betätigung eines
Bremspedals des Fahrzeugs erfasst und es wird auf eine Kollisionsgefahr geschlossen, wenn das Bremspedal schnell betätigt wird. Ferner werden eine Lage und eine Bewegung von Objekten in einem Fahrzeugumfeld relativ zum Fahrzeug erfasst und hinsichtlich der Kollisionsgefahr bewertet. Bei erkannter Kollisionsgefahr wird automatisch ein
Ausweichmanöver des Fahrzeuges durchgeführt, wenn die Bewertung der
Kollisionsgefahr ergibt, dass eine Kollision durch ein Ausweichmanöver, aber nicht durch ein Bremsmanöver verhindert werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zumindest zur Minderung der Folgen einer Kollision eines Fahrzeugs anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und hinsichtlich der Vorrichtung mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Verfahren zumindest zur Minderung der Folgen einer Kollision eines Fahrzeugs ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass aus einer Menge von zumindest drei
verschiedenen Kollisionsvermeidungs-Betriebsarten zumindest eine
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart aktiviert wird, wobei bei Aktivierung einer ersten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart ein Bremsmanöver durchgeführt wird, wobei bei Aktivierung einer zweiten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart ein Ausweichmanöver durchgeführt wird, und wobei bei Aktivierung einer dritten Kollisionsvermeidungs- Betriebsart gleichzeitig ein Bremsmanöver und ein Ausweichmanöver durchgeführt wird. Die jeweilige Kollisionsvermeidungs-Betriebsart wird dabei in Abhängigkeit einer eigenen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einer Verkehrssituation und eines verfügbaren Freiraums in einer Fahrzeugumgebung aktiviert.
Das Verfahren ermöglicht eine Kollisionsvermeidung oder zumindest eine Minderung von Folgen einer drohenden Kollision für ein teil- oder hochautomatisiertes Fahren. Damit kann die Kollision, falls durch ein alleiniges Bremsmanöver eine drohende Kollision nicht mehr verhindert werden kann, gegebenenfalls durch das Ausweichmanöver verhindert werden, sofern ein kollisionsfreier Freiraum in einer Nachbarspur zur Verfügung steht.
Die erste Kollisionsvermeidungs-Betriebsart, d. h. die Einleitung eines Bremsmanövers, wird dabei dann aktiviert, wenn die eigene Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb einer vorgebbaren Grenzgeschwindigkeit ist, so dass eine drohende Kollision mittels eines Bremsmanövers als noch vermeidbar gilt.
Für die erste Kollisionsvermeidungs-Betriebsart wird eine Bremstrajektorie mit einer minimal zugelassenen negativen Längsbeschleunigung bzw. mit einer maximal zugelassenen Längsverzögerung bestimmt, mittels welcher durch das Bremsmanöver eine Kollision noch vermeidbar ist.
Übersteigt die eigene Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs die Grenzgeschwindigkeit, wird in Abhängigkeit der Verkehrssituation und des Freiraums die zweite
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart oder die dritte Kollisionsvermeidungs-Betriebsart aktiviert. Damit kann eine drohende Kollision möglicherweise durch ein alternatives oder zusätzliches Ausweichmanöver verhindert werden.
Die dritte Kollisionsvermeidungs-Betriebsart, d. h. die Einleitung eines Brems- und Ausweichmanövers, wird dann aktiviert, wenn mittels der ersten Kollisionsvermeidungs- Betriebsart eine Kollision unvermeidbar ist und ein verfügbarer Freiraum vorhanden ist. Damit kann mittels Bremsen und Ausweichen eine drohende Kollision möglicherweise verhindert werden, ohne dass dabei andere Fahrzeuge möglicherweise beschädigt werden.
Nach Beendigung des Ausweichmanövers wird die erste Kollisionsvermeidungs- Betriebsart aktiviert, so dass das Fahrzeug in dem verfügbaren Freiraum zum Stehen kommt und somit in diesem verbleibt.
Bei dem Verfahren wird die Fahrzeugumgebung in Umfeldbereiche eingeteilt, wobei innerhalb jedes Umfeldbereichs eine Objekterkennung und einer Erfassung verfügbarer Freiräume durchgeführt wird. Die Detektion der Umfeldbereiche erfolgt mittels einer Umgebungserfassungseinheit, welche beispielsweise auf an und/oder in dem Fahrzeug angeordneten Sensoren, z. B. einer Kamera, basiert.
Des Weiteren wird bei dem Verfahren für jeden Freiraum eine Kollisionsprüfung durchgeführt, mittels welcher eine Freiraum-Status-Information bestimmt wird. Die Freiraum-Status-Information gibt dabei an, ob der jeweils betrachtete Freiraum aufgrund einer ständig durchgeführten Bewegungsprädiktion kollisionsfrei ist oder nicht.
Die Kollisionsprüfung wird hierbei unter Berücksichtigung einer Bewegungsprädiktion durchgeführt, wobei bei der Bewegungsprädiktion Bewegungen von weiteren Fahrzeugen und Hindernisobjekten auf einer Momentan-Spur des eigenen Fahrzeugs sowie auf mindestens einer benachbarten Fahrspur präzidiert werden. Dies ermöglicht eine präzise, auf die momentane Verkehrssituation abgestimmte Ermittlung der entsprechenden Kollisionsvermeidungs-Betriebsart.
Die Erfindung sieht weiterhin eine Vorrichtung zumindest zur Minderung der Folgen einer Kollision eines Fahrzeugs vor, bei welcher erfindungsgemäß aus einer Menge von zumindest drei verschiedenen Kollisionsvermeidungs-Betriebsarten zumindest eine Kollisionsvermeidungs-Betriebsart aktivierbar ist, wobei bei Aktivierung einer ersten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart ein Bremsmanöver durchführbar ist, bei Aktivierung einer zweiten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart ein Ausweichmanöver durchführbar ist und bei Aktivierung einer dritten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart gleichzeitig ein Bremsmanöver und ein Ausweichmanöver durchführbar ist. Die jeweilige
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart ist dabei in Abhängigkeit einer eigenen
Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einer Verkehrssituation und eines verfügbaren Freiraums in einer Fahrzeugumgebung aktivierbar.
Die Vorrichtung verbessert die Sicherheit des Fahrzeugs gegenüber dem Stand der Technik, da mittels der Vorrichtung eine Kollision vermeidbar und/oder zumindest Folgen einer Kollision verminderbar sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zumindest zur Minderung von Folgen einer
Kollision eines Fahrzeugs,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zur Durchführung eines Verfahrens zur Minderung von
Folgen einer Kollision eines Fahrzeugs,
Fig. 3 schematisch eine erste beispielhafte Fahrsituation mit vier Fahrzeugen und drei Fahrspuren einer Fahrbahn,
Fig. 4 ein Weg-Zeit-Diagramm für prädizierte Fahrzeugbewegungen der in Figur 3 dargestellten ersten beispielhaften Fahrsituation, Fig. 5 schematisch eine zweite beispielhafte Fahrsituation mit vier Fahrzeugen und zwei Fahrspuren einer Fahrbahn,
Fig. 6 ein Weg-Zeit-Diagramm für prädizierte Fahrzeugbewegungen der in Figur 5 dargestellten zweiten beispielhaften Fahrsituation,
Fig. 7 schematisch eine dritte beispielhafte Fahrsituation mit vier Fahrzeugen und zwei Fahrspuren einer Fahrbahn,
Fig. 8 ein Weg-Zeit-Diagramm für prädizierte Fahrzeugbewegungen der in Figur 7 dargestellten dritten beispielhaften Fahrsituation,
Fig. 9 schematisch eine vierte beispielhafte Fahrsituation mit weiteren Fahrzeugen und drei Fahrspuren einer Fahrbahn, wobei kein kollisionsfreier Freiraum zur Verfügung steht,
Fig. 10 schematisch eine fünfte beispielhafte Fahrsituation mit weiteren Fahrzeugen und drei Fahrspuren einer Fahrbahn und
Fig. 11 schematisch ein Ablaufdiagramm für eine Suchstrategie zur Ermittlung einer komfortablen Querbeschleunigung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung V zumindest zur Minderung von Folgen einer Kollision eines in den Figuren 3, 5, 7 9, und 10 dargestellten Fahrzeugs F in schematischer Darstellung.
Die Vorrichtung V umfasst eine Vielzahl von Komponenten, die im Folgenden näher beschrieben werden.
Zur Erfassung einer Lage einer aktuellen Fahrspur und einer Position des Fahrzeugs F ist eine bordautonome Lokalisierungseinrichtung 1 vorgesehen. Die Lokalisierungseinrichtung 1 ist beispielsweise ein videobasiertes Lokalisierungssystem, bei dem mittels im Fahrzeug F angebrachter Kameras einer Fahrbahnmarkierungen auf der Fahrbahn und/oder Landmarken gesucht werden. Ein Ausgangssignal der
Lokalisierungseinrichtung 1 ist ein erster Ausgangsvektor Y_L.
Die Vorrichtung V umfasst weiterhin eine Lokalisierungs-und Navigationseinrichtung 2 mit detaillierter Karteninformation zur Bestimmung einer Eigenposition des Fahrzeugs F sowie zur Bestimmung von Ortspositionen und einer Art von Verkehrszeichen,
Lichtsignalanlagen, Haltelinien, Kreisverkehre, welche sich in einer vorgebbaren
Vorausentfernung auf einer geplanten Fahrstrecke vor der aktuellen eigenen Position des Fahrzeugs F befinden. Dies ist z. B. mittels eines globalen
Positionsbestimmungssystems, kurz: GPS, und einer hochgenauen elektronischen Karte mit detaillierten Informationen über Verkehrszeichen, Lichtsignalanlagen, Haltelinien etc. möglich. Ein Ausgangssignal der Lokalisierungs-und Navigationseinrichtung 2 ist ein zweiter Ausgangsvektor Y_N.
Des Weiteren umfasst die Vorrichtung V eine Fahrbahn-Fahrzeug und Fahrzeug- Fahrzeug Kommunikationseinrichtung 3 zur Bestimmung eines Fahrbahnzustandes, z. B. Glatteis auf der Fahrbahn, in einer Vorausentfernung auf der geplanten Fahrstrecke, zur Bestimmung der Ortspositionen von Verkehrshindernissen, z. B. liegengebliebene Fahrzeuge oder einer Stauende-Ortsposition, welche sich in einer Vorausentfernung auf der geplanten Fahrstrecke vor der aktuellen eigenen Position des Fahrzeugs F befinden. Ein Ausgangssignal der Fahrbahn-Fahrzeug und Fahrzeug-Fahrzeug
Kommunikationseinrichtung 3 ist ein dritter Ausgangsvektor Y_K.
Zudem umfasst die Vorrichtung 1 eine Verkehrszeichen- und
Lichtsignalanlagenzustandserkennungseinheit 4, welche auf einem
Stereovideokamerasystem mit nachgeschalteter Bildauswertung basiert und welche mindestens die Ortspositionen und die Art von Verkehrszeichen, die Ortspositionen von Halte- und Wartelinien sowie die Ortspositionen und den aktuellen Zustand von
Lichtsignalanlagen in einer Vorausentfernung auf der geplanten Fahrstrecke vor dem eigenen Fahrzeug F bestimmt. Das Ausgangssignal der Verkehrszeichen- und
Lichtsignalanlagenzustandserkennungseinheit 4 ist ein vierter Ausgangsvektor Y_S. Des Weiteren ist eine Umgebungserfassungseinheit 5 angeordnet, die auf einer Detektion einer Reflexion ausgesandter elektromagnetischer Strahlen, z. B. Radar, Lidar, zur Erfassung eines befahrbaren Freiraums um das eigene Fahrzeug F basiert. Das
Ausgangssignal der Umgebungserfassungseinheit 5 ist ein fünfter Ausgangsvektor Y_U.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung V eine Objekterkennungseinheit 6, die auf Radarsystemen und/oder Stereovideokamerasystemen mit nachgeschalteter
Bildauswertung basiert, welche mindestens eine longitudinale und eine laterale Position von das Fahrzeug F umgebenden Hindernisobjekten und Personen relativ zum eigenen Fahrzeug F und/oder zur Fahrspur bestimmt. Das Ausgangssignal der
Objekterkennungseinheit 6 ist ein sechster Ausgangsvektor Y_0.
Weiterhin ist eine Fahrzustandserkennungseinheit 7 angeordnet, welche einen Ist- Fahrzustand bestehend aus fahrdynamischen Größen, wie z. B. eigene
Fahrgeschwindigkeit v_ego, eine Beschleunigung a, eine Querbeschleunigung a_y, eine Giergeschwindigkeit psip, einen Lenkwinkel delta, sowie einen Reibwert mue, ermittelt. Das Ausgangssignal der Fahrzustandserkennungseinheit 7 ist ein siebter Ausgangsvektor Y_F-
Die Ausgangssignale der zuvor beschriebenen Komponenten der Vorrichtung V werden an eine Situationsbewertung- und Entscheidungseinheit 8 übermittelt, welche eine Längskollisionsbewertungseinheit 8.1 , eine Querkollisionsbewertungseinheit 8.2, eine Verkehrssituationsbestimmungseinheit 8.3 sowie eine Kollisionsvermeidungs- Betriebsartbestimmungseinheit 8.4 beinhaltet
Die Situationsbewertung- und Entscheidungseinheit 8 bewertet in Abhängigkeit der ihr übermittelten Ausgangssignale aufgrund der Information über Lage und Ortsposition des eigenen Fahrzeugs F auf der Fahrbahn, der Ortspositionen, bzw. Abstände, und der Art von Verkehrszeichen, der Ortspositionen, bzw. Abstände, von Halte-und Wartelinien sowie der Ortspositionen, bzw. Abstände, und der aktuellen Zustände von
Lichtsignalanlagen, der Umgebungsinformation über den freien Verkehrsraum um das eigene Fahrzeug F herum und der Information des Fahrzustands sowie der Information über die das eigene Fahrzeug F umgebende Verkehrshindernisse und der Information des Fahrzustands. Weiterhin bestimmt die Situationsbewertung- und Entscheidungseinheit 8 für eine Längsdynamik-Trajektorienplanungseinheit 9 die zum Bremsen oder Beschleunigen des eigenen Fahrzeugs F erforderlichen Eingangsgrößen, d. h. die das fahrdynamische Verhalten kennzeichnenden Grenzwerte, z. B. während eines Fahrmanövers beim Antrieb eine maximal zugelassene positive Längsbeschleunigung ax_max und beim Bremsen des Fahrzeugs F eine minimal zugelassene negative Längsbeschleunigung ax_min bzw. eine maximal zugelassene Längsverzögerung und abhängig vom Verkehrshindernis die Zielfahrgeschwindigkeit v_ziei, welche beispielsweise bei stehenden Verkehrshindernissen gleich Null ist und bei bewegten Verkehrshindernisobjekten gleich einer
Hindernisobjektgeschwindigkeit vobj.
Zudem bestimmt die Situationsbewertung- und Entscheidungseinheit 8 gegebenenfalls die zum Ausweichen für eine Querdynamik-Trajektorienplanungseinheit 10 notwendigen Eingangsgrößen, d. h. das fahrdynamische Verhalten kennzeichnende Grenzwerte, z. B. eine maximal zugelassene Querbeschleunigung ay_max oder eine maximal
zugelassenen Gierwinkelgeschwindigkeit und einen Ausweich-Zielquerversatz yAW_^ie|.
Die Längsdynamik-Trajektorienplanungseinheit 9 generiert Zustandsgrößen, wie z. B. eine Trajektorien-Längsbeschleunigung a_trj, eine Trajektorien-Fahrgeschwindigkeit v_trj und gegebenenfalls eine Trajektorien-Wegposition bzw. ein Trajektorien- Längsabstand s_trj als Sollgrößen für eine Längsregelungseinheit 11.
Die Querdynamik-Trajektorienplanungseinheit 10 generiert Zustandsgrößen, wie z. B. eine Trajektorien-Krümmung c_trj, einen Trajektorien-Kurswinkel psi_trj und eine
Trajektorien-Lateralposition y_trj zum Erreichen des Ausweich-Zielquerversatzes
Figure imgf000010_0001
als Sollgrößen für eine Querregelungseinheit 12.
Die Längsregelungseinheit 11 regelt die von der Längsdynamik- Trajektorienplanungseinheit 9 vorgegebene Längsdynamiktrajektorie ein und gibt als Ausgangssignale ein Antriebsstellsignal u_m und ein Bremsstellsignal u_br an eine Fahrsicherheitseinrichtung 13 aus.
Die Querregelungseinheit 12 regelt die von der Querdynamik- Trajektorienplanungseinheit 10 vorgegebene Querdynamiktrajektorie ein und gibt als Ausgangssignal ein Lenkstellsignal ujenk an die Fahrsicherheitseinrichtung 13 aus. Die Fahrsicherheitseinrichtung 13 dient einer Fahrstabilisierung und ist beispielsweise ein Antiblockiersystem, kurz: ABS, ein elektronisches Stabilisierungsprogramm, kurz: ESP, eine Antischlupfregelung, kurz: ASR, und/oder eine Pre-Safe-Bremse. Die
Fahrsicherheitseinrichtung 13 führt drei Stellglieder 14 bis 16 der Vorrichtung V abhängig von der Fahrsituation fahrdynamisch abgesicherte Stellsignale zu und übermittelt bei einer Vollbremsung mit ABS eine minimal mögliche negative
Längsbeschleunigung ax_min_ABS, eine bei einer Vollbremsung mit ABS maximal mögliche Querbeschleunigung ay_max_ABS sowie eine bei vollem Antrieb mit ASR maximal mögliche Längsbeschleunigung ax_max_ASR an die Situationsbewertung- und Entscheidungseinheit 8.
Die Stellsignale der Fahrsicherheitseinrichtung 13 sind ein weiteres Antriebsstellsignal u_m_ABS, ein weiteres Bremsstellsignal u_br_ABS und ein weiteres
Lenkstellsignal u_lenk_ESP. Rückführungsgrößen an die Situationsbewertung- und Entscheidungseinheit 8 sind die minimal zugelassene negative Längsbeschleunigung bei Vollbremsung mit ABS ax_min_ABS, die maximal mögliche Querbeschleunigung bei Vollbremsung mit ABS ay_max_ABS und die maximal mögliche Längsbeschleunigung bei voller Beschleunigung mit ASR ax_max_ASR.
Zudem umfasst die Vorrichtung V drei Stellglieder 14 bis 16, insbesondere ein erstes Stellglied 14, welches der Ansteuerung eines Antriebs des Fahrzeugs F dient, ein zweites Stellglied 15, welches der Ansteuerung einer Bremse des Fahrzeugs F dient, und ein drittes Stellglied 16, welches zur Ansteuerung einer Lenkung des Fahrzeugs F
vorgesehen ist.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung V eine Bedien- und Anzeigeeinheit 17, welche den Fahrer bei einer drohenden Kollision informiert und welche für den Fahrer
Bedieninstrumente zum Ein- und Ausschalten einer teil- oder hochautomatisierten
Fahrfunktion vorsieht. Das Ausgangssignal der Bedien- und Anzeigeeinheit 17 ist ein Bediensignal x_b, welches an die Situationsbewertung- und Entscheidungseinheit 8 übermittelt wird. Das Eingangssignal der Bedien- und Anzeigeeinheit 17 ist ein
Anzeigesignal x_a, welches von der Situationsbewertung- und Entscheidungseinheit 8 an die Bedien- und Anzeigeeinheit 17 übermittelt wird. Wie bereits zuvor beschrieben, umfasst die Situationsbewertung- und
Entscheidungseinheit 8 die Längskollisionsbewertungseinheit 8.1 , die
Querkollisionsbewertungseinheit 8.2, die Verkehrssituationsbestimmungseinheit 8.3 sowie die Kollisionsvermeidungs-Betriebsartbestimmungseinheit 8.4.
Die Längskollisionsbewertungseinheit 8.1 bewertet und überprüft auf Kollisionsfreiheit in Fahrzeuglängsrichtung mittels Prädiktion der Fahrzeugbewegungen insbesondere für Hindernisobjekte, z. B. langsamer fahrende, verzögernde oder stehende
Vorausfahrzeuge, in der aktuellen Fahrspur, z. B. in Fahrsituationen mit einem Stauende.
Die Querkollisionsbewertungseinheit 8.2 überwacht, bewertet und überprüft das Umfeld um das eigene Fahrzeug F herum auf Kollisionsfreiheit, insbesondere für
Hindernisobjekte bzw. langsamer fahrende, verzögernde oder stehende Vorausfahrzeuge und schneller fahrende Folgefahrzeuge auf einer linken und rechten Nachbar-Spur und wählt bei Kollisionsfreiheit die zur Kollisionsvermeidung geeignete Ziel-Spur aus, wie es später näher beschrieben wird.
Die Verkehrssituationsbestimmungseinheit 8.3 wertet die von der Lokalisierungs- und Navigationseinrichtung 2, von der Umgebungserfassungseinheit 5 und von der
Objekterkennungseinheit 6 sowie von der Fahrbahn-Fahrzeug und Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikationseinrichtung 3 zur Verfügung gestellten Informationen aus und ordnet die die aktuelle Fahrsituation einer vorbestimmte Klasse bzw. einem Typ von
Verkehrssituationen, z. B. ein Stauende auf einer Autobahn, eine Folgefahrt auf einer Autobahn, eine Folgefahrt auf einer Landstraße, eine Kreuzung auf einer Landstraße, eine Folgefahrt in einer Ortschaft und/oder eine Kreuzung in einer Ortschaft, etc. zu.
In der Kollisionsvermeidungs-Betriebsartbestimmungseinheit 8.4 wird abhängig von der eigenen Fahrgeschwindigkeit und abhängig von den Ergebnissen der
Kollisionsfreiheitüberprüfungen der Längskollisionsbewertungseinheit 8.1 und der Querkollisionsbewertungseinheit 8.2 sowie abhängig von dem in der
Verkehrssituationsbestimmungseinheit 8.3 bestimmten Verkehrssituationstyp die
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart bestimmt, wie es später näher beschrieben wird. Die Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Durchführung eines Verfahrens zür Minderung von Folgen einer Kollision eines Fahrzeugs F, welches in der Kollisionsvermeidungs- Betriebsartbestimmungseinheit 8.4 realisiert ist.
Das Ablaufdiagramm ist dabei ein Zustands-Automat, bei dem drei
Kollisionsvermeidungs-Betriebsarten zur Kollisionsvermeidung als erste
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K1 , als zweite Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K2 und als dritte Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K3 und mit einem zusätzlichen
Initialisierungszustand„Start" dargestellt sind. Bei der ersten Kollisionsvermeidungs- Betriebsart K1 wird ein Bremsmanöver eingeleitet. Bei der zweiten Kollisionsvermeidungs- Betriebsart K2 wird ein Ausweichmanöver eingeleitet und bei der dritten
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K3 wird gleichzeitig ein Brems- und Ausweichmanöver eingeleitet.
Nach dem Start bzw. der Initialisierung wird stets die erste Kollisionsvermeidungs- Betriebsart K1 eingenommen. Der Übergang von einer der Kollisionsvermeidungs- Betriebsarten K1 bis K3 in eine andere der Kollisionsvermeidungs-Betriebsarten K1 bis K3 erfolgt abhängig von einer Anzahl von Transitionsbedingungen A, B, C, D. Die
Transitionsbedingungen A, B, C, D sind abhängig von der aktuellen eigenen
Fahrgeschwindigkeit v_ego, vom Typ der aktuellen Verkehrssituation, vom
Vorhandensein von Freiräumen und davon, ob vorhandene Freiräume aufgrund der in der Längskollisionsbewertungseinheit 8.1 und in der Querkollisionsbewertungseinheit 8.2 durchgeführten Bewegungsprädiktion kollisionsfrei sind. Insbesondere wird unterhalb einer Grenzfahrgeschwindigkeit zur Kollisionsvermeidung nur die erste
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K1 festgelegt.
Oberhalb dieser Grenzfahrgeschwindigkeit wird abhängig von der Fahrsituation nur in die zweite oder dritte Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K2, K3 gewechselt, wenn ein kollisionsfreier Freiraum zum Ausweichen vorhanden ist. Für eine erste
Transitionsbedingung A und eine dritte Transitionsbedingung C muss somit prinzipiell die Bedingung erfüllt sein, dass die eigene Fahrgeschwindigkeit größer als die
Grenzgeschwindigkeit ist. Daher gilt: v_ego > v_ego_grenz wobei v_ego die eigene Fahrgeschwindigkeit und v_ego_grenz die Grenzgeschwindigkeit beschreibt.
Für eine zweite Transitionsbedingung B und eine vierte Transitionsbedingung D, d. h. für Übergänge zurück in die erste Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K1 , muss ein bereits aktivierter Ausweichvorgang in eine Ziel-Spur bzw. in einen Ziel-Korridor
abgeschlossenen sein. Dies ist der Fall, wenn sich nach einem Ausweichvorgang das eigene Fahrzeug F vollständig in der Ziel-Spur bzw. in einem Ziel-Korridor befindet. Dann wird die ursprüngliche Ziel-Spur zur aktuellen Momentan-Spur.
Für die in Figur 2 dargestellte erste Transitionsbedingung A kann für den Übergang in die dritte Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K3 beispielweise folgende Bedingung festgelegt werden:
(v_ego > v_ego_grenz)
UND (Status_FR_V = Nicht Kollisionsfrei bei EGO-Vollbremsung (NKF))
UND ((FR_ziel = FR_V_re) ODER (FR_ziel = FR_V_re) )
UND (Status_FR_ziel = Kollisionsfrei KF)
UND (Typ_Verkehrssituation = Stauende auf Autobahn), wobei FR_V einen vorderen Freiraum, d. h. einen vor dem eigenen Fahrzeug befindlichen Freiraum, und FR_ziel einen zu befahrenden Zielfreiraum zur Vermeidung einer Kollision beschreibt.
Für die dritte Transitionsbedingung C kann für den Übergang in die die zweite
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K2 beispielweise folgende Bedingung festgelegt werden:
(v_ego > v_ego_grenz)
UND (Status_FR_V = Kollisionsfrei bei EGO-Vollbremsung (KF))
UND ((FR_ziel = FR_V_re) ODER (FR_ziel = FR_V_re) )
UND Status_FR_ziel = Kollisionsfrei KF)
UND (Typ_Verkehrssituation = Folgefahrt auf Autobahn), wobei Typ_Verkehrssituation einen Typ einer aktuellen Verkehrssituation beschreibt.
Die erste und dritte Transitionsbedingung A, C können somit für jeden neu
hinzukommenden Typ von Verkehrssituation bzw. für Elemente der Klasse von
Verkehrssituationen in einfacher Weise erweitert werden.
Figur 3 zeigt schematisch eine beispielhafte Fahrsituation mit dem Fahrzeug F und drei weiteren Fahrzeugen F1 bis F3 und drei Fahrspuren.
Hierbei befindet sich das eigene Fahrzeug F auf einer mittleren Fahrspur, die eine aktuelle Fahrspur des eigenen Fahrzeugs F ist. Vor dem eigenen Fahrzeug F befinden sich auf der mittleren Fahrspur ein erstes weiteres Fahrzeug F1 , auf einer linken Fahrspur ein zweites weiteres Fahrzeug F2 und auf einer rechten Fahrspur ein drittes weiteres Fahrzeug F3.
Abhängig von den Fahrgeschwindigkeiten der drei weiteren Fahrzeuge F1 bis F3 sowie der eigenen Fahrgeschwindigkeit v_ego ist die dargestellte Fahrsituation entweder vom Verkehrssituationstyp„Stauende auf Autobahn" oder vom Verkehrssituationstyp „Folgefahrt auf Autobahn" abhängig.
Zur Situationsbewertung und Entscheidung werden die von der
Umgebungserfassungseinheit 5 erfassten Bereiche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Umfeld-Bereiche entsprechend in vordere Umfeld-Bereiche UB_V, UB_VJi, UB_V_re und in hintere Umfeld-Bereiche UB_H, UB_H_li, UB_H_re eingeteilt, welche der
Einfachheit halber rechteckförmig dargestellt sind.
Zu jedem dieser Umfeld-Bereiche UB_H, UB_V wird aufgrund der Informationen der Umgebungserfassungseinheit 5 eine Umfeld Status-Information, im Folgenden auch als StatusJJB abgekürzt, bestimmt, dessen Inhalt angibt, ob sich Objekte innerhalb dieses Bereiches befinden. Somit gibt es als Information entweder StatusJJB = Objektfrei, kurz: OF, oder StatusJJB = Nicht Objektfrei, kurz: NOF. Innerhalb jedes Umfeld- Bereiches UB_H, UB_V wird ständig überprüft, ob Objekte vorhanden sind und ob es Freiräume gibt. Die Freiräume werden entsprechend in vordere Freiräume FR_V, FR_V_li, FR_V_re und in hintere Freiräume FR_H, FR_H_li, FR_H_re eingeteilt. Sofern sich in einem Umfeld- Bereich kein Objekt befindet ist der Freiraum in Längsrichtung gleich lang wie der Umfeld- Bereich. Die Größe eines Freiraumes in Querrichtung sollte mindestens die Größe der Breite des eigenen Fahrzeugs B_ego umfassen. Sofern im Umfeld-Bereich Fahrspuren mit Fahrspurbreiten vorhanden sind, die größer oder gleich der Breite des eigenen Fahrzeugs F sind, kann der Freiraum in Querrichtung durch die jeweilige Nachbar- Fahrspurbreite begrenzt werden.
Für jeden der vorderen Freiräume FR_V, FR_V_li, FR_V_re und der hinteren Freiräume FR_H, FR_H_li, FR_H_re wird unter Berücksichtigung der in der
Längskollisionsbewertungseinheit 8.1 und in der Querkollisionsbewertungseinheit 8.2 ständig durchgeführten Bewegungsprädiktion eine Kollisionsprüfung gemacht und dabei eine Freiraum-Status-Information, kurz: Status_FR, bestimmt, dessen Inhalt angibt, ob der jeweils betrachtete Freiraum aufgrund der ständig durchgeführten Bewegungsprädiktion kollisionsfrei ist oder nicht. Somit gibt es zu jedem Freiraum eine Freiraum-Status- Information, welche entweder den Status„Status_FR = Kollisionsfrei, kurz: KF" oder den Status„Status_FR = Nicht Kollisionsfrei, kurz: NKF" zur Verfügung stellt.
Bei der in Figur 3 gezeigten Fahrsituation sind die hinteren Freiräume FR_H, FR_H_li, FR_H_re gleich lang wie die hinteren Umfeld- Bereiche UB_H, UB_H_li, UB_H_re. In dieser beispielhaft dargestellten Fahrsituation sind drei vordere Freiräume FR_V, FR_V_li, FR_V_re vorhanden, wobei das eigene Fahrzeug F in der Momentan-Spur den vorderen Freiraum FR_V, das auf der linken Fahrspur befindliche zweite weitere Fahrzeug F2 den linken vorderen Freiraum FR_V_li und das auf der rechten Fahrspur befindliche dritte weitere Fahrzeug F3 den rechten vorderen Freiraum FR_V_re begrenzen. Für jeden der begrenzten Freiräume, hierbei die vorderen Freiräume FR_V, FR_V_li, FR_V_re, wird in der Längskollisionsbewertungseinheit 8.1 auf Kollisionsfreiheit geprüft.
Für die in Figur 3 beispielhaft dargestellte Fahrsituation ermittelt die
Verkehrssituationsbestimmungseinheit 8.3 abhängig von den Fahrgeschwindigkeiten der drei weiteren Fahrzeuge F1 bis F3, der eigenen Fahrgeschwindigkeit v_ego sowie gegebenenfalls von Informationen der Fahrbahn-Fahrzeug und Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikationseinrichtung 3 den Verkehrssituationstyp entweder zu„Stauende auf Autobahn" oder zu„Folgefahrt auf Autobahn". Die Längskollisionsbewertungseinheit 8.1 bewertet und überprüft auf Kollisionsfreiheit in Fahrzeuglängsrichtung prinzipiell mittels Prädiktion der Fahrzeugbewegungen. Hierbei werden die Bewegungen der weiteren Fahrzeuge F1 bis F3 und Hindernisobjekte in der Momentan-Spur und in mindestens beiden Nachbar-Spuren prädiziert, z.B. langsamer fahrende, verzögernde oder stehende Vorausfahrzeuge sowie schneller fahrende
Nachfolgefahrzeuge insbesondere in Fahrsituationen mit Stauende.
Für die Längsdynamik-Prädiktion der Bewegungen bzw. Relativbewegungen eines Vorausfahrzeuges (i) und eines nachfolgenden Fahrzeuges (j) werden im Folgenden die Bezeichnungen für die zurückgelegte Wegstrecken s_, , Sj und für den Abstand vom Vorausfahrzeug (i) zu Folgefahrzeug (j) d_u eingeführt . Mit dem Anfangsabstand d0_u ergibt sich somit für den Abstand d_u = d0_u + s_f - Sj.
Die Kollisionsbewertung ist abhängig vom für einen bestimmten Zeithorizont
prognostizierten Fahrverhalten von Folgefahrzeug (j) und vom Vorausfahrzeug (i).
Für ein ungebremstes, mit konstanter Fahrgeschwindigkeit Vj fahrendes Folgefahrzeug 0) ergeben sich bekannter maßen bei der Fahrzeugfolgeaufgabe folgende Fälle:
Für den Fall eines ungebremst langsamer mit konstanter Fahrgeschwindigkeit (v_f < vj) fahrendes Vorausfahrzeug (i) ergeben sich ein Berühr-Zeitabstand bzw. Kollisions- Zeitabstand, auch Time to Collision, kurz: TC, genannt, zu
Figure imgf000017_0001
und der für eine Folgefahrt üblicherweise zugrunde gelegte Folge-Zeitabstand zu
Figure imgf000017_0002
Für den Fall, dass das ungebremste Vorausfahrzeug (i) mit stationär gleicher konstanter Fahrgeschwindigkeit wie das Folgefahrzeug (j), d. h. ( j = j), fährt, droht keine
Kollisionsgefahr und der Kollisions-Zeitabstand TCJJ geht gegen unendlich. Der für eine Folgefahrt üblicherweise zugrunde gelegte Folge-Zeitabstand ergibt sich dann zu "du" "du"
_ V
Für den Fall eines stillstehenden Vorausfahrzeugs (i) ergeben sich der Berühr- Zeitabstand bzw. Kollisions-Zeitabstand und auch der für eine Folgefahrt üblicherweise zugrunde gelegte Folge-Zeitabstand zu
Figure imgf000018_0001
Nachfolgend werden für ein gebremstes Folgefahrzeug ( ) unterschiedliche
Fahrverhaltensfälle vom Vorausfahrzeug (i) betrachtet, wie sie insbesondere bei
Stauende-Fahrsituationen auftreten können.
Für die zu einem realen Zeitpunkt t= tk durchgeführte Längsdynamik-Prädiktion eines Vorausfahrzeuges (i) und eines nachfolgenden Fahrzeuges (j) werden als Anfangswerte der Anfangsabstand d0_u = d0_u (tk) und die Anfangs-Fahrgeschwindigkeiten vOj, vOj zugrunde gelegt. Hierbei kann das eigene Fahrzeug F je nach Objektsituation das Folgefahrzeug ) oder auch das Vorausfahrzeug (i) sein.
Bei der nachfolgend aufgeführten Bewegungsprädiktion zur Bestimmung der für die Längskollision relevanten Kenngrößen, z. B. Kollisions-Zeitabstand, Stillstands- Bremswegstrecken, werden die Modellgleichungen beispielhaft für den Fall vorgestellt, dass das eigene Fahrzeug F das Folgefahrzeug (j) ist.
Hierbei werden die eigene Anfangs-Fahrgeschwindigkeit v0_ego = vO_eg0(tk), die eigene negative Längsbeschleunigung mit der gebremst werden soll ist a_ego = a_ego(tk), der Zeitverzug TR mit dem das eigene Fahrzeug F bremst, die Anfangs- Fahrgeschwindigkeit vOj = v0j(tk) und die negative Längsbeschleunigung mit der das betrachtete Vorausfahrzeug (i) bremst a_, verwendet.
Für einen beliebigen realen Zeitpunkt t= tk werden die Bewegungen der
Fahrzeuge F, F1 bis F3 mit einer Prädiktionszeit τ für einen Prädiktionshorizont [0, rmax ] prädiziert. Allgemein ergibt sich für einen beliebigen realen Zeitpunkt t= tk mit einer Bremstrajektorie fbr g0 für das eigene Fahrzeug F und einer angenommenen Bremstrajektorie fbrJ für das betrachtete Vorausfahrzeug (i) die prädizierte Wegstrecken bzw. Bremswegstrecken zu s_ega (tk > Ό = sbr_ega (tk, r) =fhr_eg0 (r, v( . a_ , TR) und s_, (tk, r) = shr i(h, τ) =fhr_, (r, v0_, ■) .
Die folgenden beispielhaft aufgeführten Modellgleichungen bilden die Grundlage für die in der Längskollisionsbewertungseinheit 8.1 durchgeführte Bewegungsprädiktion. Hierbei wird angenommen, dass sich das betrachtete Vorausfahrzeug (i) entweder mit konstanter Fahrgeschwindigkeit bewegt oder mit konstanter negativer Beschleunigung bremst oder bei Detektion bereits still steht. Des Weiteren wird als Bremstrajektorie für das eigene Fahrzeug F vereinfachend eine konstante negative Längsbeschleunigung a_ego =konstant angenommen.
Die prädizierte relative Bremswegstrecke des gebremsten Fahrzeugs F zu einem bewegten, z. B. bremsenden oder langsamer fahrenden, Vorausfahrzeug (i) ergibt sich für das Prädiktionsintervall [0, Tssj], d. h. solange das Vorausfahrzeug (i) in der Prädiktion noch nicht zum Stillstand gekommen ist, zu
(1a)
Sbr_ go_l
Figure imgf000019_0001
T + j[a»-fllj]- f + |α_„· 7*2 } und für das Prädiktionsintervall [Tssj , Tss_ego], d. h. nachdem das Vorausfahrzeug (i) in der Prädiktion bereits zum Stillstand gekommen ist, zu
(1b)
sf,r_eg _, (tk, T) = shr ega (tk, r) - 5Är_, (tk, r) + -« < r2 +γ . ■TR
Figure imgf000019_0002
Die prädizierte relative Bremswegstrecke des gebremsten Fahrzeugs F, hierbei das Folgefahrzeug, zu einem bereits zu Prädiktionsbeginn stillstehenden Vorausfahrzeug (i) ergibt sich für das Prädiktionsintervall [0, Tss_eg0], d.h. solange das eigene Fahrzeug F in der Prädiktion noch nicht zum Stillstand gekommen ist, zu (1c) shr_ego i (h, T)
Figure imgf000020_0001
τ2 +}ö,, «2 j.
In diesem Fall entspricht die relative Bremswegstrecke auch der absoluten
Bremswegstrecke bzw. der sich aus der Bremstrajektorie des eigenen Fahrzeugs F ergebenden absoluten Bremswegstrecke shr eg0 =fhr_eg0 .
Der prädizierte dynamische Ist-Abstand ergibt sich mit dem Anfangsabstand dOJ ego = d0j_egO (tk) vom Vorausfahrzeug (i) zum eigenen Fahrzeug F zu
(2) dj_ego(tk, T ) = d0j_ego(tk) - Sbr_ego(tk, Γ )+ Sbrj(tk, 7 ) = d0j_ego(tk) " Sbr_egoj(tk, Γ )·
Der prädizierte Stillstands-Zeitabstand beträgt für das mit Zeitverzug TR gebremste eigene Fahrzeug F:
Figure imgf000020_0002
Figure imgf000020_0005
Für ein gebremstes Vorausfahrzeug (i) ergibt sich der der prädizierter Stillstands- Zeitabstand zu:
Figure imgf000020_0003
Die prädizierte relative Bremswegstrecke des gebremsten eigenen Fahrzeugs F zu einem gebremsten Vorausfahrzeug (i) bei Stillstand des Fahrzeugs F, auch relative Stillstands- Bremswegstrecke genannt, ist:
(5a) Sbr „ ego i (tk) = S r cgo 10*, * =
Figure imgf000020_0004
Figure imgf000020_0006
Die prädizierte relative Bremswegstrecke des gebremsten Fahrzeugs F zu einem bereits zu Prädiktionsbeginn stillstehenden Vorausfahrzeug (i) bei Stillstand des Fahrzeugs F ist: vO .«
(5b) shr _ m_ego (tk) = shr eg„j(tk, τ = Ts, _ = v0.e8„ · TR +
In diesem Fall entspricht die relative Stillstands-Bremswegstrecke auch der absoluten Stillstands-Bremswegstrecke.
Der prädizierte Stillstands-Abstand vom Vorausfahrzeug (i) zum Fahrzeug F ist
(6) dSs_i_ego(tk) _ dj_eg0(tk, Γ - Tss_ego) = dOj ego(tk) " St, ',r_ss_ego_i'
Dabei ist zu beachten, dass der Stillstands-Abstand dss_i_ego nicht immer der geringste Abstand ist, der während eines Bremsmanövers auftritt. Aus der Ableitung des prädizierten dynamischen Ist-Abstands d(r ) = dj_ego(tk> r ) wird das Abstandsminimum ermittelt. Das Abstandsminimum bzw. der kritische Abstand zum bewegten
Vorausfahrzeug (i) wird zum kritischen Zeitpunkt (tkr) bzw. beim kritischen-Zeitabstand Tkr erreicht.
Der prädizierte Dynamisch-Kritische-Zeitabstand des gebremsten Fahrzeugs F zu einem bewegten Vorausfahrzeug (i) ergibt sich zu
Figure imgf000021_0001
Der prädizierte Dynamisch-Kritische-Zeitabstand des gebremsten Fahrzeugs F zu einem bereits zu Prädiktionsbeginn stillstehenden Vorausfahrzeug (i) ergibt sich zu
Figure imgf000021_0002
In diesem Fall entspricht der Dynamisch-Kritische-Zeitabstand dem Stillstands- Zeitabstand für das Fahrzeug F, d. h. das Folgefahrzeug.
Die prädizierte relative Bremswegstrecke des gebremsten Fahrzeugs F zu einem bewegten Vorausfahrzeug (i) zum dynamisch kritischen Zeitpunkt, auch Dynamisch- Kritische-Bremswegstrecke genannt, bei dem das bewegte Vorausfahrzeug (i) und das bewegte Fahrzeug F in der Prädiktion noch nicht zum Stillstand gekommen sind, ergibt sich zu:
Figure imgf000022_0001
Die prädizierte relative Bremswegstrecke des Fahrzeugs F zu einem bereits zu
Prädiktionsbeginn stillstehenden Vorausfahrzeug (i) zum dynamisch kritischen Zeitpunkt, d. h. die Dynamisch-Kritische-Bremswegstrecke, ergibt sich zu:
(8b) Sbr kr ego , (tk) = ^, ego , (tk, T = Tkr) = Shr ego (· (tk, T = Tss _ ego) = Shr „ s_ego . , (tk) .
In diesem Fall ist die Dynamisch-Kritische-Bremswegstrecke gleich der relativen
Sti I Ista nd s-B remsweg strecke .
Der prädizierter Dynamisch-Kritische Abstand ergibt sich mit dem Anfangsabstand dOj vom Vorausfahrzeug (i) zum Fahrzeug F zu
(9) ukr_i_ego (tk) = dj_ego(tk,r =Tkr) = dOj_ego(tk) - sbr_ kr_ego. j(tk) ·
Der prädizierter Berühr-Zeitabstand bzw. Kollisions-Zeitabstand des gebremsten
Fahrzeugs F zu einem gebremsten Vorausfahrzeug (i) bzw. zu einem bereits zu
Prädiktionsbeginn stillstehenden Vorausfahrzeug (i) ergibt sich, für den Fall, dass der Anfangsabstand kleiner als die relative Stillstands-Bremswegstrecke ist, d. h. für
dO_Lego(tk) < sbr_ ss_ego _i(tk), ZU
Figure imgf000022_0002
vO ,
(10) mit dO = dOj bei einem gebremsten Voraus - Fahrzeug (i)
- Oj
und dO = dt bei einem zum Prädiktionsbeginn stillstehenden Fahrzeug (i) Der prädizierte Berühr-Zeitabstand bzw. Kollisions-Zeitabstand des gebremsten
Fahrzeugs F zu einem bewegten, insbesondere bremsenden oder langsamer fahrenden, Vorausfahrzeug (i) ergibt sich, für den Fall, dass der Anfangsabstand kleiner als die Dynamisch-Kritische-Bremswegstrecke ist, d. h. für dO_Lego(tk) < Sbr_kr_ego_i( k), zu:
Figure imgf000023_0001
mit a_,c = a_, - bei einem gebremsten Voraus - Fahrzeug (i)
mit a = - bei einem ungebremsten langsameren Voraus - Fahrzeug (i)
Der Maximalwert der prädizierten relativen Bremswegstrecke ergibt sich aus dem Maximum von Stillstands-Bremswegstrecke und Dynamisch-Kritischer-Bremswegstrecke zu:
(12) sir_nl_tM!l(tk) = MAX(shr_nl_„, sbr_nl_lr) .
In ähnlicher Weise ergeben sich die entsprechenden prädizierten relativen
Bremswegstrecken und die für die Längskollision relevanten Kenngrößen für den Fall, dass das für die Kollision betrachtete Fahrzeug ein von hinten kommendes gebremsten Folgefahrzeug (j) und das eigene Fahrzeug F ein gebremstes Vorausfahrzeug (i) ist.
Prinzipiell können die für die Längskollisionsbewertung relevanten
fahrsituationsabhängigen Kenngrößen aus den Gleichungen (1) bis (12) auch durch Prädiktion mittels numerischer Voraussimulation bestimmt werden. Dies kann bei komplizierteren Bremstrajektorien vorteilhaft sein, da eine analytische Lösung für die Bestimmung der relevanten Kenngrößen schwieriger als eine numerische
Voraussimulation sein kann.
Das Verfahren sieht vor, dass bei erstmaliger sicherer Detektion eines Vorausfahrzeuges (i) zum Zeitpunkt tk = tDet, wobei tDet der Detektionszeitpunkt ist, die Anfangswerte aus den Messgrößen wie folgt festgelegt werden:
Für den Anfangsabstand d0j_ego wird der gemessene Ist-Abstand (dO_Lego(tk) = dmessj(tk = tDet)), für die eigene Anfangs-Fahrgeschwindigkeit wird die gemessene Ist- Fahrgeschwindigkeit (v0_ego= vego_mess(tk = tDet)), für die eigene negative Beschleunigung wird die bei ABS-Vollbremsung realisierbare negative Beschleunigung (a_ego=
ax_min_ABS), für die Anfangs-Fahrgeschwindigkeit vom betrachteten Vorausfahrzeug (i) wird die Summe aus der gemessenen Relativgeschwindigkeit und der gemessenen Ist- Fahrgeschwindigkeit (vO_i= vreLmessJ(tk = tDet) + vego_mess(tk = tDet) ) und für die negative Beschleunigung vom betrachteten Vorausfahrzeug (i) wird die Summe aus der gemessenen Relativbeschleunigung und der gemessenen Ist-Beschleunigung (a_i = arei_messj(tk = tDet) + aego_mess(tk = tDet) ) verwendet.
Falls des betrachtete Vorausfahrzeug (i) nicht bereits bei zum betrachteten Zeitpunkt tk stillsteht, kann sofern keine Messgrößen verfügbar sind, alternativ die als konstant angesetzte negative Beschleunigung vom Vorausfahrzeug (i) auch aus einer best-case und worst-case Betrachtung, welche die Art des Fahrzeuges, z.B. Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, und somit das maximale Bremsvermögen des betrachteten
Vorausfahrzeugs (i) berücksichtigt, festgelegt werden.
Außerdem kann prinzipiell bei der Festlegung des Anfangsabstandes dfJj ego ein zusätzlicher Sicherheits- bzw. Reserveabstand dres berücksichtigt werden. Damit ergibt sich ein reduzierter Abstand. Der reduzierte Anfangsabstand bzw. Detektionsabstand ergibt sich dann zu dO_Lego(tk = tDet ) = dmes.j(tk = W - dres.
Die Bewegungsprädiktion und die Bestimmung der für die Längskollisionsbewertung relevanten Kenngrößen werden für alle in den Umfeld-Bereichen vorhandenen Fahrzeuge durchgeführt. Die Auswertung der Modellgleichungen und die Überprüfung auf
Kollisionsfreiheit erfolgt zuerst für den vorderen Freiraum FR_V, welcher durch das in der Momentan-Spur vorhandene erste weitere Fahrzeug F1 nach vorne begrenzt wird, um zu klären, ob eine drohende Kollision mit der ersten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K1 verhindert werden kann. Ob eine drohende Kollision durch sofortige Vollbremsung mit der bei ABS-Vollbremsung realisierbaren negativen Beschleunigung (a_ego= ax_min_ABS) verhindert werden kann ist abhängig vom Anfangsabstand bzw. vom reduzierten
Anfangsabstand und der während der ABS-Vollbremsung relativ zum Vorausfahrzeug (i), hierbei das erste weitere Fahrzeug F1 , benötigten Bremswegstrecke.
Damit es nach dem zum Zeitpunkt tk erfolgten Start einer Bremsung sowohl am Ende der Bremsung als auch zu keinem prädizierten Zeitpunkt während der Bremsung keine Kollision gibt, darf der prädizierte dynamische Ist-Abstand d_ ego(tk, τ ) vom Fahrzeug F zum ersten weiteren Fahrzeug F1 nicht negativ werden. Dies bedeutet für den Fall, bei dem sich das erste weitere Fahrzeug F1 noch bewegt, dass der Anfangsabstand bei der Bremsung dO_i_ego (tk) größer als die prädizierte relative Stillstands-Bremswegstrecke Sbr_ss_eg0_i(tk) und gleichzeitig auch größer als die prädizierte Dynamisch-Kritische- Bremswegstrecke sbr_kr_ego_i(tk) sein muss.
Das Verfahren sieht weiterhin vor, dass bei erstmaliger sicherer Detektion eines
Vorausfahrzeuges (i), hierbei das erste weitere Fahrzeug F1 , zum Zeitpunkt tk = tDet die Bewegungsprädiktion des eigenen Fahrzeuges F mit ABS-Vollbremsung (a_ego = ax_min_ABS) durchgeführt wird und folgende Bedingung für eine Längs-Kollisionsfreiheit.
(13) (d0_i_ego(tk) > Sbr_M_ego_i(tk)) UND (d0_1 ego(tk) > sbr kr_ego_i(tk)) ausgewertet wird.
Fazit: Liefert die Auswertung der Bewegungsprädiktion mit ABS-Vollbremsung des eigenen Fahrzeuges F, hierbei ein Folgefahrzeug, dass die Bedingung (13) für eine Längs-Kollisionsfreiheit mit dem weiteren ersten Fahrzeug F1 erfüllt ist, kann eine drohende Kollision mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 mit der ersten
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K1 verhindert werden.
Wenn hingegen die Auswertung der Prädiktion ergibt, dass die Bedingung (13) für eine Längs-Kollisionsfreiheit mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 nicht erfüllt ist, kann eine drohende Kollision mit der ersten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K1 auch mit ABS- Vollbremsung nicht verhindert werden. Für diesen Fall ergibt sich für den betrachteten vorderen Freiraum FR_V in der Momentan-Spur als Freiraum-Status-Information „Status_FR_V - Nicht Kollisionsfrei bei EGO-Vollbremsung (NKF)". Es wird augenblicklich mit der ABS-Vollbremsung gestartet um Kollisionsschäden zu mindern und es wird zusätzlich überprüft, ob es eine Ziel-Spur bzw. einen Ziel-Korridor gibt, in die bzw. in den ein Ausweichen bei gleichzeitiger Vollbremsung kollisionsfrei möglich ist.
Damit es während eines Ausweichens in einen kollisionsfreien Freiraum FR einer Ziel- Spur nicht doch noch zu einer Kollision mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur kommt, muss der Ausweichvorgang vor Erreichen des ersten weiteren Fahrzeugs F1 abgeschlossen sein. Dies ist insbesondere bei Fahrsituationen, in denen das erste weitere Fahrzeug 1 , insbesondere ein Vorausfahrzeug (i), in der Momentan- Spur erst sehr spät erkannt werden kann, z. B. witterungsbedingt,
straßengeometriebedingt, begrenzte Sensorreichweite, usw., nicht immer gegeben.
Die verbleibende Zeit bzw. der Zeitabstand bis das eigene mit negativer Beschleunigung (a_ego) bremsende Fahrzeug F während einer Bremsung das erste weitere Fahrzeug F1 gemäß den Gleichungen (10) und (11) berührt, hängt vom Anfangsabstand, der prädizierten relativen Stillstands-Bremswegstrecke und der prädizierten Dynamisch- Kritischen-Bremswegstrecke ab.
Zur Überprüfung, ob es nach dem zum Zeitpunkt tk erfolgten Start einer ABS- Vollbremsung bei zusätzlichem Ausweichen noch zu einer Ausweich-Kollision mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur kommt, wird im Folgenden der sogenannte relevante Berühr-Zeitabstand bzw. Kollisions-Zeitabstand (Tc_ego_i(tk) ) bestimmt und mit der benötigten Ausweichzeit verglichen. Der fürs Ausweichen prädizierte relevante Berühr-Zeitabstand ist vom Ergebnis der Auswertung der
Bewegungsprädiktion abhängig und wird für jede Fahrsituation bestimmt.
Für den Fall, dass bei der Auswertung der Bewegungsprädiktion die beiden
Ungleichungen:
(14)
Figure imgf000026_0001
< sbr_ ss_ego. UND (d0_1 ego(tk) > sbr_ kr_ego. _l(tk)) erfüllt sind, d. h. dass der zum betrachteten Zeitpunkt tk = tDet vorhandene Anfangsabstand kleiner als die relative Stillstands-Bremswegstrecke ist, ergibt sich der relevante Berühr- Zeitabstand zum betrachteten Vorausfahrzeug aus dem Stillstands-Bremswegbedingten Zeitabstand zu: Tc_ego_i(tk) = Tc_Ss_ego_i(tk).
Für den Fall, dass sich bei der Auswertung der Bewegungsprädiktion für die beiden Ungleichungen:
(15) (d0j_ego(tk) > sbr_ ss_ego. j(tk)) UND (dO_1_eg0(tk)< sbr_ kr_ego_1 (tk)) ergibt, d. h. dass der Anfangsabstand kleiner als die Dynamisch-Kritische- Bremswegstrecke ist, ergibt sich der relevante Berühr-Zeitabstand zum betrachteten Vorausfahrzeug aus dem Dynamisch-Kritischen Bremswegbedingten Zeitabstand zu:
Tc_ego_l(tk) = TC_ .kr_ego. (tk).
Für den Fall, dass sich bei der Auswertung der Bewegungsprädiktion für die beiden Ungleichungen:
(16) (d0_1_ego(tk) < sbr_ ss_ego. j(tk)) UND (d0_1_egO(tk)< sbr_ kr_ego. _l(t ) ergibt, d. h. dass der Anfangsabstand sowohl kleiner als die relative Stillstands- Bremswegstrecke als auch kleiner als die Dynamisch-Kritische-Bremswegstrecke ist, ergibt sich der relevante Berühr-Zeitabstand zum betrachteten ersten weiteren
Fahrzeug F1 aus dem Minimum der beiden Zeitabstände zu:
Tc go W =MIN(TC ss_eg0_MTc .
Das Verfahren sieht zudem vor, dass bei erstmaliger sicherer Detektion eines
Vorausfahrzeuges (i), hierbei das erste weitere Fahrzeug F1 , zum Zeitpunkt tk = tDet die Bewegungsprädiktion des eigenen Fahrzeuges F mit ABS- Vollbremsung durchgeführt wird und für den Fall, dass die Auswertung der Bewegungsprädiktion ergibt, dass die Bedingung (13) für Längs-Kollisionsfreiheit mit dem Vorausfahrzeug (i) nicht erfüllt ist und somit eine drohende Kollision mit der ersten Kollisionsvermeidungsbetriebsart K1 mit ABS- Vollbremsung des eigenen Fahrzeugs F nicht verhindert werden kann, der relevante Kollisions-Zeitabstand Tc_ego_i(tDet) zum betrachteten Vorausfahrzeug (i) in der Momentan- Spur durch Auswertung der Ungleichungen (14), (15) und (16) mit dem Anfangsabstand (d0_1 ego(tk = dmess_i(tk = tDet) - dres) bestimmt wird.
In der Querkollisionsbewertungseinheit 8.2 wird für einen betrachteten Zeitpunkt tk entsprechend der vorgesehenen Ausweich-Trajektorie fAW die für das Ausweichen in eine potentielle Ziel-Spur erforderliche Ausweichzeit TAW_ziei abhängig vom erforderlichen Ausweich-Zielquerversatz yAw_ziei und abhängig von einer während des Ausweichens maximal zugelassenen Querbeschleunigung aymax zu
(1 7) TAW 7Jel (tk) = Klri ■ . YAW-7 D + TR + TAw bestimmt. Hierbei bezeichnet Kt(j einen die Bahnform der Ausweich-Trajektorie bestimmenden Bewertungsfaktor, TR_Lenk einen Zeitverzug mit dem das eigene Fahrzeug F lenkt bzw. ausweicht und TAW_sav einen Sicherheits-Zeitabstand, z.B. zur Berücksichtigung von Messungenauigkeiten.
Der für das Ausweichen notwendige Ausweichquerversatz yAw kann zu:
(18) yAw &) = 0.5-Bt:GO + y,_AK ( ) + ysav festgelegt werden.
Hierbei ist yi_AK(tk) der zum Zeitpunkt tk vorhandene Abstand einer Außenkante des Vorausfahrzeuges (i) in Ausweichrichtung bezogen zur Mittelposition M des eigenen Fahrzeugs F und ysav ein lateraler Sicherheitsabstand.
Mit dem zum Zeitpunkt tk gemessenen lateralen Abstand yi_AKji_mess(tk) zur linken Außenkante des ersten weiteren Fahrzeugs F1 ergibt sich mit (yi_AK = yi_A _ii_mess(tk)) aus Gleichung (18) ein notwendiger linker Ausweichquerversatz yAWji für das Ausweichen in den linken vorderen Freiraum FR_V_li und aus Gleichung (17) eine hierfür erforderliche linke Ausweichzeit TAWJj.
Entsprechend ergibt sich mit dem gemessenen lateralen Abstand (yi_AK_re_mesS(tk)) zur rechten Außenkante des ersten weiteren Fahrzeugs F1 aus Gleichung (18) ein notwendiger rechter Ausweichquerversatz yAw_re für das Ausweichen in den vorderen rechten Freiraum FR_V_re und aus Gleichung (17) eine hierfür erforderliche rechte Ausweichzeit TAw_re- Es wird für jede potentielle Ziel-Spur der erforderliche Ausweich- Zielquerversatz yAw_ziei bestimmt. Die Festlegung der Ausweichrichtung und des endgültigen Ziel-Ausweichquerversatzes yAw_ziei erfolgt fahrsituationsabhängig vom Vorhandensein kollisionsfreier Freiräume FR.
Für den Fall, dass bereits zum Detektionszeitpunkt tk = tDet eine drohende Kollision mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der ersten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K1 auch mit ABS- Vollbremsung des eigenen Fahrzeugs F nicht verhindert werden kann, wird zur Bestimmung der Ausweichzeit die bei ABS-Vollbremsung noch physikalisch realisierbar die Querbeschleunigung (aymax = ay_max_ABS), welche entweder vom Fahrsicherheitssystem, insbesondere vom ABS, von der Fahrsicherheitseinrichtung 13 zur Verfügung gestellt wird oder in der Querkollisionsbewertungseinheit 8.2 selbst ermittelt wird, verwendet.
Damit es nach dem zum Zeitpunkt tk erfolgten Start des Ausweichvorganges in einen kollisionsfreien Freiraum FR einer Ziel-Spur nicht noch zu einer Ausweich-Kollision mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur kommt, muss der verfügbare relevante Berühr-Zeitabstand (Tc_ego_i (tk)) größer als die zum Ausweichen erforderliche Ausweichzeit (TAW_Ziei (tk) ) sein.
Das Verfahren sieht vor, dass bei erstmaliger sicherer Detektion eines
Vorausfahrzeuges (i) zum Zeitpunkt tk = tDet die Bewegungsprädiktion des eigenen Fahrzeuges F mit ABS-Vollbremsung
Figure imgf000029_0001
ax_min_ABS) durchgeführt wird, die
Ausweichzeit TAW_ziei abhängig vom erforderlichen Ziel-Ausweichquerversatz yAw_ziei und abhängig von der bei einer Vollbremsung mit ABS maximal möglichen
Querbeschleunigung (aymax = ay_max_ABS) für jede potentielle Ziel-Spur bestimmt wird und für den Fall, dass die Auswertung der Bewegungsprädiktion ergibt, dass die
Bedingung (13) für Längs-Kollisionsfreiheit mit einem Vorausfahrzeug (i) nicht erfüllt ist und somit eine drohende Kollision mit einem Vorausfahrzeug (i) mit der ersten
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K1 mit ABS-Vollbremsung nicht verhindert werden kann, folgende Bedingung für die Ausweichzeit:
( 9) (Tc_ego_i (tk) > TAW Ziel (tk)) ausgewertet wird.
D. h.: Liefert die Auswertung des relevanten Berühr-Zeitabstandes und der Ausweichzeit, dass die Bedingung (19) für Ausweich-Längs-Kollisionsfreiheit mit dem Vorausfahrzeug (i) in der Momentan-Spur bei ABS-Vollbremsung und Ausweichen in eine Ziel-Spur erfüllt ist, kann eine drohende Kollision mit dem Vorausfahrzeug (i), die mit der ersten
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K1 mit ABS-Vollbremsung nicht mehr verhindert werden kann, mit der dritten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K3 verhindert werden.
Bevor ein Ausweichvorgahg zum betrachteten Zeitpunkt tk gestartet wird, wird jedoch prinzipiell überprüft, ob es während und nach dem Ausweichvorgang in eine Ziel-Spur zu einer Kollision mit einem bereits in der Ziel-Spur vorhanden oder in die Ziel-Spur eindringenden Fahrzeug kommen kann. Das Verfahren sieht vor, dass bei erstmaliger sicherer Detektion eines Vorausfahrzeuges (i) in der Momentan-Spur und weiterer Vorausfahrzeuge (p) in potentiellen Ziel-Spuren zum Zeitpunkt tk = tDet Bewegungsprädiktionen für das eigene Fahrzeug F mit ABS- Vollbremsung
Figure imgf000030_0001
ax_min_ABS) und für jedes der Vorausfahrzeuge (p) in potentiellen Ziel-Spuren durchgeführt werden und jeweils die Bedingungen für Längs-Kollisionsfreiheit mit Vorausfahrzeugen gemäß Gleichung (13) (d0_p_ego(tk) < sbr ss_ego_p(tk)) und (d0_p_ego(tk)< Sbr_kr_ego_p(tk)) ausgewertet werden.
Die Überprüfung einer potentiellen Ziel-Spur und die Entscheidung, ob in die potentielle linke oder potentielle rechte Ziel-Spur ausgewichen wird, wird an dem in Figur 3 dargestellten Beispiel erläutert.
In der gezeigten Fahrsituation ist sowohl die linke als auch die rechte Nachbar-Spur eine potentielle Ziel-Spur. Die in den potentiellen Ziel-Spuren vorhandenen weiteren
Fahrzeuge F2, F3 befinden sich in den vorderen Umfeld-Bereichen UB_V_li, UB_V_re. Da in den hinteren Umfeld-Bereichen UB_H, UB_H_li, UB_H_re keine Objekte vorhanden sind, reicht es in diesem Fall aus zu überprüfen, ob es nach dem Ausweichvorgang in eine Ziel-Spur eine Längs-Kollision mit einem bereits in der Ziel-Spur vorhandenen Vorausfahrzeug (i) kommt.
Es werden in der Längskollisionsbewertungseinheit 8.1 zusätzlich zu den
Bewegungsprädiktionen für das eigene Fahrzeug F mit ABS Vollbremsung und für das Vorausfahrzeug (i) in der Momentan-Spur, hierbei das erste weitere Fahrzeug F1 , auch Bewegungsprädiktionen für das zweite weitere Fahrzeug F2 mit dem
Anfangsabstand dOJi und für das dritte weitere Fahrzeug F3 mit dem rechten
Anfangsabstand d0_re durchgeführt und abhängig vom Ergebnis der Auswertungen eine Ziel-Spur festgelegt. Die Anfangsabstände ergeben sich mit gemessenen Abständen für das erste weitere Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur zu dO(tDet) = dmess_l (tk = tDet) " dres_1 und für das zweite und dritte weitere Fahrzeug F2, F3 zu dO li(tDet) = dmess_2(tk = Det) " dres_2 und dO_re(tDet) = dmess_3(tk = tDet) - dres_3-
Liefert die Auswertung für die betrachtete linke bzw. rechte potentielle Ziel-Spur, dass die Bedingung (13) für Längs-Kollisionsfreiheit mit dem zweiten weiteren Fahrzeug F2 bzw. dem dritten weiteren Fahrzeug F3 und auch die Bedingung (19) für Ausweich-Längs- Kollisionsfreiheit mit dem Vorausfahrzeug (1) in der Momentan-Spur bei ABS- Vollbremsung des eigenen Fahrzeuges F und ausweichen in die betrachtete linke bzw. rechte potentielle Ziel-Spur erfüllt sind, ergibt sich für den betrachteten linken bzw.
rechten Freiraum FR_V_ziel der potentiellen Ziel-Spur als Freiraum-Status-Information „Status_FR_V_ziel = Kollisionsfrei (KF)".
Liefern die Auswertungen der Bedingungen für Kollisionsfreiheit (13) und ( 9), dass nur der linke vordere Freiraum FR_V_li alleine kollisionsfrei ist, d. h. Status_FR_V_li = Kollisionsfrei (KF), so wird als Ziel-Freiraum der linke vordere Freiraum FR_V_li festgelegt (FR_ziel = FR_V_li, Status_FR_ziel = Kollisionsfrei (KF)).
Liefern die Auswertungen der Bedingungen (13) und (19), dass nur der rechte vordere Freiraum FR_V_re alleine kollisionsfrei ist, d. h. Status_FR_V_re = Kollisionsfrei (KF), so wird als Ziel-Freiraum der rechte vordere Freiraum FR_V_re festgelegt (FR_ziel =
FR_V_re, Status_FR_ziel = Kollisionsfrei (KF)).
Liefern die Auswertungen der Bedingungen (13) und (19), dass sowohl der linke vordere Freiraum FR_V_li als auch der rechte vordere Freiraum F_V_re kollisionsfrei ist (d. h. Status_FR_V_li = Kollisionsfrei (KF) UND Status_FR_V_re = Kollisionsfrei (KF)), so wird als Ziel-Freiraum derjenige Freiraum ausgewählt, bei dem der relevante Berühr- Zeitabstand bzw. Kollisions-Zeitabstand: (Tc_egoji, TC ego_re) bzw. der dynamisch kleinste Abstand (dkrJLego, dkr_re_ego) am größten ist.
Somit wird der rechte vordere Freiraum FR_V_re als Ziel-Freiraum gewählt, wobei gilt: FR_ziel = FR_V_re, wenn (dkr re_ego > dkrJLego i) ist und es wird der linke vordere
Freiraum FR_V_li als Ziel-Freiraum gewählt, wobei gilt: FR_ziel = FR_V_li, wenn (dkr_re_ego
Figure imgf000031_0001
Liefern die Auswertungen der Bedingungen (13) und (19), dass sowohl der linke vordere Freiraum FR_V_li als auch der rechte vordere Freiraum FR_V_re nicht kollisionsfrei ist (d. h. Status_FR_V_li = Nicht Kollisionsfrei (NKF) UND Status_FR_V_re = Nicht
Kollisionsfrei (NKF)), so gibt es keinen kollisionsfreien Ziel-Freiraum (FR_ziel = 0, Status_FR_ziel = Nicht Kollisionsfrei (NKF)).
Nur wenn die die Auswertungen der Bedingungen für Kollisionsfreiheit nach den
Bedingungen (13) und (19) einen kollisionsfreien Freiraum liefern, erfolgt zur Verhinderung einer drohenden Kollision ein Wechsel von der ersten
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K1 in die dritte Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K3.
Das Verfahren sieht vor, dass auch nach der erstmaligen Detektion eines
Vorausfahrzeugs (i) ständig zu jedem realen Zeitpunkt tk > tDet eine Bewegungsprädiktion des eigenen Fahrzeuges F mit ABS-Vollbremsung (a ego= ax_min_ABS) durchgeführt wird und die Bedingung (13) für Längs-Kollisionsfreiheit sowie die Bedingung (19) für
Ausweich-Längs-Kollisionsfreiheit mit einem Vorausfahrzeug (i) überprüft wird, um eine drohende Kollision, welche durch verändertes Fahrverhalten des Vorausfahrzeugs (i) oder durch neu eingetretene Ereignisse entstehen können, zu verhindern.
Figur 4 zeigt ein Weg-Zeitdiagramm für die prädizierten Fahrzeugbewegungen der in Figur 3 vorgestellten Fahrsituation für den speziellen Fall, dass das erste weitere
Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur des eigenen Fahrzeugs F, das zweite weitere Fahrzeug F2 in der linken Nachbar-Spur und das dritte weitere Fahrzeug F3 in der rechten Nachbar-Spur bereits zum Detektionszeitpunkt tk = tDet stillstehen und das eigene Fahrzeug F mit einer Fahrgeschwindigkeit v_ego oberhalb der Grenzfahrgeschwindigkeit (v_ego > _eg0_grenz) sich dem stehenden ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan- Spur nähert.
Die Abszisse des Weg-Zeit-Diagramms ist die Prädiktionszeit τ und die Ordinate ist der Weg X.
Zum Detektionszeitpunkt (tk = tDet) ergeben sich mit den gemessenen Abständen dmeSs_i(tk = tüet). dmess _2(tk = tDet) und dMESS_3(tk = tDet) der Anfangsabstand zum ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur d0_m und die Spurbezogenen Anfangsabstände zu dem zweiten und dritten weiteren Fahrzeugen F2, F3 in den Nachbar-Spuren d0_re und dOJi mit der Relation d0_re > dOJi > d0_m.
Die von Fahrzeugen F, F1 bis F3 zurückgelegten Wege sind mit XF, Xi , X2 und X3 bezeichnet. Bei dem in Figur 4 gezeigten Beispiel wird die Bremstrajektorie gemäß der Gleichung (1c) verwendet. Die Wegposition des eigenen Fahrzeugs F ergibt sich aus der in der Prädiktionszeit τ zurückgelegten Wegstrecke zu XF ( r ) = sbr_ego(tk, T )■ Die
Wegposition XSS_EGO ist die Position an dem das eigene Fahrzeuges F zum Stillstand gekommen ist. Sie ergibt sich aus der absoluten Stillstands-Bremswegstrecke. Mit der Anfangsfahrgeschwindigkeit vO_ego und der ABS-Vollbremsung ergibt sich hier näherungsweise ein parabelförmiger Verlauf der Eigenlängsbewegung. Die zum Vergleich ebenfalls gestrichelt dargestellte ungebremste Eigenlängsbewegung besitzt einen annähernden linearen Verlauf. Zu Beginn einer Weg-Zeit Betrachtung ergibt sich der zurückgelegte Weg Xn des ersten weiteren Fahrzeugs F1 in der Momentan-Spur aus dem Anfangsabstand dO_m. Der zurückgelegte Weg X2 des zweiten weiteren Fahrzeugs F2 in der linken-Spur ergibt sich aus dem gemessenen Anfangsabstand dOJi und der zurückgelegte Weg X3 des dritten weiteren Fahrzeugs F3 in der rechten-Spur ergibt sich aus dem gemessenen Anfangsabstand dO_re. Die in der
Verkehrssituationsbestimmungseinheit 8.3 durchgeführte Auswertung liefert als
Verkehrssituationstyp„Stauende auf Autobahn", da die weiteren Fahrzeuge F1 bis F3 bereits bei der Detektion stillstehen.
Die Auswertung der Bewegungsprädiktion mit ABS-Vollbremsung des eigenen
Fahrzeuges F, welches hierbei ein Folgefahrzeug darstellt, in der dargestellten
Fahrsituation ergibt, dass sowohl die Bedingung (13) für Längs-Kollisionsfreiheit mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur und auch die Bedingung (13) für Längs-Kollisionsfreiheit mit dem zweiten weiteren Fahrzeug F2 in der linken Nachbar- Spur nicht erfüllt sind, da (d0_m(tk) < sbr_ss_ego_i(tk)) und auch (dO_N(tk) < sbr_ss_ego_2(tk)) ist.
Die prädizierten Kollisionszeiten bzw. Zeitabstände bis zur Kollision sind Tc_ego_i(tk) und T"c_ego_2(tk)- Die parallel zur Zeitachse verlaufenden Bewegungslinien Xi ( ), X2 (r ) kreuzen die Bewegungslinie XF ( τ ) des eigenen Fahrzeugs F zu den jeweiligen
Kollisionszeiten.
Für den vorderen Freiraum FR_V in der Momentan-Spur ergibt sich als Freiraum-Status- Information Status_FR_V =„Nicht Kollisionsfrei bei Vollbremsung des eigenen
Fahrzeugs F (NKF)". Für den linken vorderen Freiraum FR_V_li in der linken Nachbar- Spur ergibt sich als Freiraum-Status-Information„Nicht Kollisionsfrei (NKF)".
Die Auswertung für die rechte potentielle Ziel-Spur liefert, dass die Bedingung (13) für Längs-Kollisionsfreiheit mit dem dritten weiteren Fahrzeug F3 in der rechten Nachbar- Spur und auch die Bedingung (19) für Ausweich-Längs-Kollisionsfreiheit mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur bei Ausweichen in die rechte Nachbar-Spur erfüllt sind. Der rechte vordere Freiraum FR_V_re in der rechten Nachbar-Spur ist daher
Kollisionsfrei. Somit ergibt sich als Ziel-Freiraum der rechte Freiraum (FR_ziel = FR_V_re, Status_FR_ziel = Kollisionsfrei (KF)). Da die erste Transitionsbedingung A erfüllt ist, erfolgt zur Kollisionsvermeidung ein Übergang von der ersten Kollisionsvermeidungs- Betnebsart K1 in die dritte Kollisionsvermeidung-Betriebsart K3.
Die Auslösung des Ausweichvorganges kann sofort zum Detektionszeitpunkt (tk = tDet) erfolgen, da nach Gleichung (10) der Berühr-Zeitabstand Tc_ego_i (tDet) zum ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur größer als die zum Ausweichen benötigte Zeit TAw_ziei (tüet) ist. Die Zeitreserve bis zur zuletzt möglichen Aktivierung des
Ausweichvorganges ergibt sich aus der Differenz des Berühr-Zeitabstands Tc_ego_i (toet) und der benötigten Zeit TAw_ziei (tDet)- Die Auslösung des Ausweichvorganges zu einem Zeitpunkt (t) nach dem Detektionszeitpunkt muss also im Zeitintervall in der
Figure imgf000034_0001
- tDel )> 0 erfolgen, also spätestens zu einem realen
Zeitpunkt, bei dem nach Gleichung (10) der ständig berechnete Berühr-Zeitabstand c_ego_i (tj) zum ersten weiteren Fahrzeug F1 die zum Ausweichen benötigte Zeit TAw_ziei (tj) erreicht hat bzw. zu unterschreiten beginnt d.h. bei (Tc_ego_i (tj) = TAw_ziei (tj)) ist.
In Figur 5 ist eine weitere Fahrsituation beispielhaft mit 4 Fahrzeugen F, F1 bis F3 und 2 Fahrspuren und in Figur 6 das zugehörige Weg-Zeit-Diagramm dargestellt.
Hierbei befindet sich das eigene Fahrzeug F in der rechten Fahrspur, welche hierbei die Momentan-Spur darstellt. Das erste weitere Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur und auch das weiter entfernte zweite weitere Fahrzeug F2 und das nähere dritte weitere
Fahrzeug F3 in der linken Nachbar-Spur stehen bereits zum Detektionszeitpunkt tk = tDet still. Das eigene Fahrzeug F mit einer Fahrgeschwindigkeit v_ego oberhalb der
Grenzfahrgeschwindigkeit (v_ego > v_eg0_grenz) nähert sich dem stehenden ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur.
Mit den zum Detektionszeitpunkt (tk = tDet) gemessenen Abständen dmeSs_i(tk = tDet), dmess_2(tk = tDet). dmess_3(tk = tDet) zu den weiteren Fahrzeugen F1 bis F3 und dem Abstand zur Vorderkante des nahen dritten weiteren Fahrzeugs F3 dmess_3vK(tk = tDet) ergeben sich die Anfangsabstände mit der Relation d0_2_ego> d0_1 ego > d0_3_ego > d0_ _3v«_ego- Die von allen Fahrzeugen F, F1 bis F3 zurückgelegten Wege sind mit XF, Xi , X2 und X3 und der von der Vorderkante des nahen dritten weiteren Fahrzeugs F3 zurückgelegte Weg ist mit Χ3νκ bezeichnet.
Die in der Verkehrssituationsbestimmungseinheit 8.3 durchgeführte Auswertung ergibt als Verkehrssituationstyp„Stauende auf Autobahn", da die weiteren Fahrzeuge F1 bis F3 bereits bei der Detektion stillstehen. Zwischen dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur und der Vorderkante (VK) des nahen dritten weiteren Fahrzeugs F3 ist eine Ortslücke der Länge (d0_1_ego - dO_3VK_ego)-
Die Auswertung der Bewegungsprädiktion des eigenen Fahrzeuges F, hierbei das Folgefahrzeug, mit ABS-Vollbremsung ergibt, dass die Bedingung (13) für Längs- Kollisionsfreiheit mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur Spur nicht erfüllt ist. Die prädizierte Kollisionszeit bis zur Kollision mit dem ersten weiteren
Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur ist Tc_ego_i(tk)- Die parallel zur Zeitachse verlaufende Bewegungslinie Xi (r ) kreuzt die Bewegungslinie XF (r ) des eigenen Fahrzeugs F zu dieser Kollisionszeit in einem ersten Punkt P1.
Für den vorderen Freiraum FR_V in der Momentan-Spur ergibt sich als Freiraum-Status- Information Status_FR_V =„Nicht Kollisionsfrei bei Vollbremsung des eigenen
Fahrzeugs F (NKF)". Der einzige Freiraum in der linken Nachbar-Spur, insbesondere der linke vordere Freiraum FR_V_li ist nach vorne durch das weiter entfernte zweite weitere Fahrzeug F2 und nach hinten durch die Vorderkante des nahen dritten weiteren
Fahrzeugs F3 eingeschränkt. Die Bedingung (19) für Ausweich-Längs-Kollisionsfreiheit mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur bei ausweichen in die linke Nachbar-Spur wird aufgrund dieser örtlichen Einschränkung erweitert. Für die Ausweich- Längs-Kollisionsfreiheit mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur und dem den Ausweichraum einschränkenden dritten weiteren Fahrzeug F3 in der Ziel-Spur ergibt sich die Bedingung für die Ausweichzeit zu
(20) (Tc_eg0_l (tüet) "Tc_ego_3VK (tDet)] > TAW_Ziel (tDet))-
Da im vorliegenden Beispiel die Bedingung nach Gleichung (20) erfüllt ist, kann eine drohende Kollision mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 , die mit der ersten
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K1 mit ABS-Vollbremsung nicht mehr verhindert werden kann, mit der dritten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K3 verhindert werden. Allerdings darf der Ausweichvorgang nicht sofort zum Detektionszeitpunkt (tk = tDet) ausgelöst werden, da es eine Kollision mit dem nahen dritten weiteren Fahrzeug F3 auf der linken Ziel-Spur geben würde.
Die prädizierte Kollisionszeit bis zur Kollision mit der Vorderkante des dritten weiteren Fahrzeugs F3 in der Ziel-Spur ist Tc_ego_3VK(tk)- Die Auslösung des Ausweichvorganges zu einem Zeitpunkt (tj) nach dem Detektionszeitpunkt muss also im Zeitintervall in der
[ Tc_ego (tM) ~ TAW Zicl (tDet)] > (t . - tDel ) > Tc_egojyK (tD«) erfolgen, also frühestens zum realen Zeitpunkt, bei dem der nach Gleichung (10) ständig berechnete Berühr-Zeitabstand zur Vorderkante des dritten weiteren Fahrzeugs F3 in der linken Ziel- Spur TC ego_3VK(tj) den Wert Null erreicht hat und spätestens zu einem realen Zeitpunkt, bei dem nach Gleichung (10) der ständig berechnete Berühr-Zeitabstand Tc_ego_i (tj) zum ersten weiteren Fahrzeug F1 die zum Ausweichen benötigte Zeit TAw_zi_i (tj) erreicht hat bzw. zu unterschreiten beginnt d.h. bei (Tc_ego_i (tj) = TAW_ziei (tj)) ist. Unter diesen einschränkenden Bedingungen ist der linke vordere Freiraum FR_V_li in der linken Nachbar-Spur Kollisionsfrei.
In Figur 7 ist eine weitere Fahrsituation vom Verkehrssituationstyp„Stauende auf
Autobahn" beispielhaft mit 4 Fahrzeugen und 2 Fahrspuren dargestellt.
Hierbei befindet sich das eigene Fahrzeug F in der rechten Fahrspur, welche die
Momentan-Spur darstellt. Vor dem eigenen Fahrzeug F befindet sich in der Momentan- Spur ein erstes weiteres Fahrzeug F1. In der linken Spur befindet sich ein weiter entferntes, sich mit langsamerer Geschwindigkeit bewegendes zweites weiteres
Fahrzeug F2 sowie ein von hinten kommendes drittes weiteres Fahrzeug F3, welches ein Folgefahrzeug darstellt.
Das eigene Fahrzeug F nähert mit sich einer Fahrgeschwindigkeit v_ego oberhalb der Grenzfahrgeschwindigkeit (v_ego > v_ego_grenz) dem stehenden ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur und führt einen Ausweichvorgang durch, dessen Verlauf über die Zeitpunkte t1 bis t4 andeutungsweise dargestellt sind ist. Ein erster Zeitpunkt t1 und ein zweiter Zeitpunkt t2 sind Zeitpunkte vor dem Auslösen des Ausweichvorganges, ein dritter Zeitpunkt t3 ist ein Zeitpunkt während des Ausweichens und ein vierter Zeitpunkt t4 stellt einen Zeitpunkt nach dem Ausweichen dar.
In Figur 8 ist ein Weg-Zeitdiagramm für die prädizierten Fahrzeugbewegungen der in Figur 7 dargestellten Fahrsituation, im Folgenden auch als Fall 1 und Fall 2 bezeichnet, und auch für zwei weitere Fahrsituationen, im Folgenden auch als Fall 3 und Fall 4 bezeichnet, dargestellt, welche sich durch verschiedene gemessene Anfangsabstände, Anfangsfahrgeschwindigkeiten und Anfangsverzögerungen des auf dem Ziel-Spur vorhandenen dritten weiteren Fahrzeug F3 unterscheiden.
Im Fall 1 und Fall 2 kommt das dritte weitere Fahrzeug F3 jeweils von hinten und ist somit ein Folgefahrzeug für das eigene Fahrzeug F. Im Fall 3 und Fall 4 ist das dritte weitere Fahrzeug F3 jeweils vor dem eigenen Fahrzeug F und damit ein Vorausfahrzeug.
Die Auswertung der Bewegungsprädiktion des eigenen Fahrzeugs F, hierbei als
Folgefahrzeug, mit ABS-Vollbremsung ergibt, dass die Bedingung (13) für Längs- Kollisionsfreiheit mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur Spur nicht erfüllt ist. Für den vorderen Freiraum FR_V in der Momentan-Spur ergibt sich als
Freiraum-Status-Information Status_FR_V =„Nicht Kollisionsfrei bei Vollbremsung mit dem eigenen Fahrzeug F (NKF)".
Im Fall 1 ergibt die Prädiktion, dass sich das dritte weitere Fahrzeug F3 während der Abbremsung und des Ausweichens sowie beim Stillstand stets hinter dem eigenen Fahrzeug F befindet und es für die Auslösung des Ausweichvorganges keine
Einschränkungen gibt (Tc_ego_3(tk) > Tc_ego_i (tk) >TAW_Ziei (tk)). Somit droht in diesem Fall keine Kollision.
Im Fall 2 ergibt die Prädiktion, dass sich das dritte weitere Fahrzeug zu Beginn hinter dem eigenen Fahrzeug F und bei Stillstand vor dem eigenen Fahrzeug F befindet. Die
Bewegungslinie X3 (r ) kreuzt die Bewegungslinie XF (r ) des eigenen Fahrzeugs F zur prädizierten Kollisionszeit Tc_ego_3(tDet) in einem zweiten Punkt P2. Zur Bestimmung dieser Kollisionszeit wird der gemessene Abstand von der Vorderkante des eigenen
Fahrzeugs F zum Heck des von hinten auf der Ziel-Spur nahenden dritten weiteren Fahrzeugs F3 dmess_3HK(tk = tDet) zugrunde gelegt. Für die Ausweich-Längs-Kollisionsfreiheit mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur und dem den Ausweichraum einschränkenden dritten weiteren
Fahrzeug F3 in der Ziel-Spur ergibt sich die Bedingung für die Ausweichzeit zum betrachteten Detektionszeitpunkt (tk = tDet) zu
(21) [(Tc_ego_1 (tDet) _Tc_ego_3( Det)] > TAw_Ziel (tüet))-
Da im vorliegenden Beispiel die Bedingung nach Gleichung (21) erfüllt ist, kann eine drohende Kollision mit dem dritten weiteren Fahrzeug F1 , die mit der ersten
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K1 mit ABS-Vollbremsung nicht mehr verhindert werden kann, mit der dritten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K3 verhindert werden, sofern der Ausweichvorganges nicht sofort zum betrachteten Detektionszeitpunkt (tk = tDet) ausgelöst wird, sondern zu einem Zeitpunkt (tj) nach dem Detektionszeitpunkt im
Zeitintervall [ Tc _eg„ _, (toet) - TAW _z e/ (tDM)] > (f, - tDel )> TC egn 3(tD*) .
Unter dieser einschränkenden Bedingung ist der linke vordere Freiraum FR_V_li in der linken Nachbar-Spur Kollisionsfrei und als Ziel-Freiraum verwendbar.
Im Fall 3 ergibt die Prädiktion, dass sich das dritte weitere Fahrzeug F3 zu Beginn vor dem eigenen Fahrzeug F und bei Stillstand hinter dem eigenen Fahrzeug F befindet. Die Bewegungslinie Χ3(τ) kreuzt die Bewegungslinie Xf(T) des eigenen Fahrzeugs F zur prädizierten Kollisionszeit Tc_3_ego(tDet) in einem dritten Punkt P3. Die drohende Kollision kann in diesem Fall auch durch zusätzliches Ausweichen nicht verhindert werden, da die zum Ausweichen verbleibende Zeit kleiner als die benötigte Ausweichzeit ist [(Tc_ego_i (toet) - c_3_ego(tDet)] < TAW_ziei (tDet)), d. h. die Zeit-Lücke fürs Ausweichen ist zu klein.
Ein früheres Ausweichen auf die linke Ziel-Spur wäre möglich, führt aber nach dem Ausweichvorgang zu einem Auffahrunfall, bei dem das eigene Fahrzeug F dann in die Ziel-Spur zur prädizierten Kollisionszeit Tc_3_ego(tDet) im dritten Punkt P3 auf das ebenfalls bremsende dritte weitere Fahrzeug F3 auffährt.
Im Fall 4 ergibt die Prädiktion, dass sich das dritte weitere Fahrzeug F3 zu Beginn der Prädiktionsbetrachtung vor dem eigenen Fahrzeug F und bei Stillstand hinter dem eigenen Fahrzeug F befindet. Die prädizierte Bewegungslinie Χ3(τ) des dritten weiteren Fahrzeugs F3 kreuzt die Bewegungslinie XF (τ) des eigenen Fahrzeugs F zur Kollisionszeit Tc_3_ego(tDet) in einem vierten Punkt P4. Eine Kollision vor und während des potentiell möglichen Ausweichens ist nicht zu befürchten, aber es kommt nach dem Ausweichen in die linke Ziel-Spur zu einer Kollision, bei der das eigene Fahrzeug F auf das dritte weitere Fahrzeug F3 auffährt.
Die in Figur 9 dargestellte Fahrsituation zeigt den Fall, bei dem sowohl in der linken als auch in der rechten Nachbar-Spur kein kollisionsfreier Freiraum zur Verfügung steht und gleichzeitig sich das eigene Fahrzeug F mit negativer Relativgeschwindigkeit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur nähert.
Die Freiraumüberprüfung der Nachbar-Spuren liefert mit den Auswertungen der
Bedingungen (13) und (19), dass sowohl der linke vordere Freiraum FR_V_li als auch der rechte vordere Freiraum FR_V_re nicht kollisionsfrei sind, d. h. Status_FR_VJi = Nicht Kollisionsfrei (NKF) UND Status_FR_V_re = Nicht Kollisionsfrei (NKF), so gibt es keinen kollisionsfreien Ziel-Freiraum, d. h.: FR_ziel = 0, Status_FR_ziel = Nicht Kollisionsfrei (NKF)).
Da in dieser Fahrsituation keine kollisionsfreien Freiräume vorhanden sind, bleibt die erste Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K1 aktiviert. Für den Fall, dass die Auswertung der Bedingungen (13) zum Detektionszeitpunkt tk = tDet ergibt, dass zumindest eine Kollision auf mit einer ABS-Vollbremsung verhindert werden kann, ergibt sich aus der Überprüfung auf Längs-Kollisionsfreiheit für den vorderen Freiraum FR_V in der Momentan-Spur als Freiraum-Status-Information Status_FR_V = Kollisionsfrei (KF).
Es wird diejenige Bremstrajektorie bzw. negative Beschleunigung ax_min_Komfort zur Kollisionsvermeidung ermittelt, mit der die Bremsung möglichst komfortabel durchgeführt werden kann. Die Bestimmung einer möglichst komfortablen Bremsung kann
beispielweise mittels einer geeigneten Suchstrategie durchgeführt werden. Die
komfortable negative Beschleunigung a_ego=ax_min_Komfort wird innerhalb der Grenzen [ax_min_ABS, ax_min_OG] gesucht. Hierbei stellt ax_min_OG mit (ax_min_OG > ax_min_ABS) eine obere Grenze für die gesuchte negative Beschleunigung dar.
Auch nach erstmaliger Detektion (tk > tDet) erfolgt zu jeden zum Zeitpunkt tk eine ständige Überprüfung auf Längskollision, wobei als Anfangswerte für die Bewegungsprädiktion die jeweils zum Zeitpunkt tk gemessenen Werte für den Ist-Abstand dmess(tk) und die Fahrgeschwindigkeiten ( ego_mess(tk), vO_i= vrei_meSs(tk) + eg0_mess(tk ) ) verwendet werden, so dass bei veränderter Fahrsituation, z. B. bei einscherenden Fahrzeugen, in
angemessener Weise reagiert werden kann und gegebenenfalls auf eine andere
Bremstrajektorie gewechselt wird.
Die in Figur 10 dargestellte Fahrsituation zeigt den Fall, bei dem in der linken Nachbar- Spur ein kollisionsfreier Freiraum und in der rechten Nachbar-Spur kein kollisionsfreier Freiraum zur Verfügung steht und gleichzeitig sich das eigene Fahrzeug F mit sich einer Fahrgeschwindigkeit V_ego oberhalb der Grenzfahrgeschwindigkeit (v_ego > v_ego_grenz) dem langsamer, mit näherungsweise konstanter Fahrgeschwindigkeit, fahrenden ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur nähert.
Die Auswertung der Bewegungsprädiktion des eigenen Fahrzeuges F, hierbei ein Folgefahrzeug, mit ABS-Vollbremsung ergibt, dass die Bedingung (13) für Längs- Kollisionsfreiheit mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur Spur erfüllt ist.
Für den vorderen Freiraum FR_V in der Momentan-Spur ergibt sich als Freiraum-Status- Information Status_FR_V =„Kollisionsfrei bei ABS-Vollbremsung (KF)". Die
Freiraumüberprüfung der Nachbar-Spuren liefert mit den Auswertungen der Bedingungen (13) und sowie der Bedingung (19) für Ausweich-Längs-Kollisionsfreiheit, dass nur der linke vordere Freiraum FR_V_li der einzige kollisionsfreie Ziel-Freiraum ist (FR_ziel = FR_V_li, Status_FR_ziel = Kollisionsfrei (KF)).
Die in der Verkehrssituationsbestimmungseinheit 8.3 durchgeführte Auswertung ergibt als Verkehrssituationstyp„Folgefahrt auf Autobahn", da das eigene Fahrzeug sich dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur mit geringer negativer
Relativgeschwindigkeit nähert. Da die dritte Transitionsbedingung C erfüllt ist, erfolgt zur Kollisionsvermeidung ein Übergang von der ersten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K1 in die zweite Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K2.
In der zweiten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart K2 wird nun diejenige
Ausweichtrajektorie zur Kollisionsvermeidung bestimmt, mit der das Ausweichen möglichst komfortabel ist, d. h. das Ausweichen ist mit einer möglichst geringsten Querbeschleunigung ay_max_Komfort durchführbar. Die Bestimmung einer möglichst komfortablen Ausweichtrajektorie fAW kann
beispielweise mittels einer geeigneten Suchstrategie durchgeführt werden, wie es Figur 1 1 zeigt.
Figur 11 zeigt dabei ein Ablaufdiagramm für einen Suchalgorithmus für die komfortable Querbeschleunigung ay_max = ay_max_Komfort. Nach dem Start wird zuerst eine Abfrage (AF1) zur Validität der Objekte durchgeführt. Anschließend erfolgt eine Abfrage (AF2), ob der aktuelle Zeitpunkt ein Detektionszeitpunkt tDet ist, d. h: tk = tDet-
Die komfortable Querbeschleunigung ay_max = ay_max_Komfort wird innerhalb der Grenzen [ay_max_UG, ay_max_OG] gesucht, (ay_max_OG > ay_max_UG ) stellen hierbei ay_max_UG eine untere und ay_max_OG eine obere Grenze für die gesuchte komfortable Querbeschleunigung ay_max_Komfort dar, wobei beispielsweise als obere Grenze auf einen Wert kleiner oder gleich der bei einer Vollbremsung mit ABS maximal möglichen Querbeschleunigung gelegt werden kann (ay_max_OG <= ay_max_ABS).
Eine mögliche Suchstrategie besteht beispielsweise darin, zum Detektionszeitpunkt (tk = tDet) ausgehend von der oberen Grenze für die maximale Querbeschleunigung ayjnaxQ) = ay_max_OG die maximale Querbeschleunigung iterativ in jedem Suchschritt (j) um eine Querbeschleunigungsdifferenz (Aoy ), d. h. ay_max(j) = ay_max(j-1) - a , solange zu verringern, bis entweder die für eine vorgesehene Ausweich-Trajektorie fAW zum
Ausweichen erforderliche Ausweichzeit TAW Ziei (tDet, ay_max(j)) den Berühr-Zeitabstand bzw. Kollisions-Zeitabstand bei ungebremster Folgefahrt zum ersten weiteren
Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur T FF , (tk = tDet) unterschreitet. D. h.:
{TAw_ziei (tDet, ay_i7iax(j)) < Tc_FF_ego_i (toet)} oder, dass die untere Grenze für die maximale Querbeschleunigung (ay_max(j) <=ay_max_UG) erreicht wird. Diese Abfrage ist in Fig.11 mit AF3 bezeichnet.
Als zu verwendende komfortable maximale Querbeschleunigung ergibt sich (ay_max = ay_max_Komfort = ay_max(j-1)). Die Auslösung des komfortablen Ausweichvorganges kann frühestens sofort zum Detektionszeitpunkt (tk = tDet) erfolgen. Die Zeitreserve bis zur zuletzt möglichen Aktivierung des Komfort-Ausweichvorganges ergibt sich aus der Differenz des Berühr-Zeitabstands Tc_FF_ego_i (tDet) und der benötigten Zeit TAW_ziei (toet, ay_max_Komfort). Die Auslösung des Ausweichvorganges zu einem Zeitpunkt (tj) nach dem Detektionszeitpunkt muss also im Zeitintervall in der
c_FF_ego j ( - TAW _Z,CI (tDet- ay_max_ komfort )] > (t, - tDel ) > 0 erfolgen, also spätestens zu einem realen Zeitpunkt, bei dem der ständig berechnete Berühr- Zeitabstand C FF_ego_ (tj) zum ersten weiteren Fahrzeug F1 die zum Komfort- Ausweichen benötigte Zeit TAW_ziei (tj, ay_max_Komfort) erreicht hat bzw. zu
unterschreiten beginnt, d. h. bei (Tc_FF_ego_i (tj) = TAW Ziei (tj, ay_max_Komfort)).
Nach der Detektion wird in der Zeit bis zur Auslösung des Komfort-Ausweichvorganges ständig, d. h. für jeden Zeitpunkt (tj> tDet), das Verhalten des ersten weiteren
Fahrzeugs F1 in der Momentan-Spur überwacht und mit aktuellen Messungen der Anfangsabstand dO_i_ego(tj) = dmess_i(tj), der Fahrgeschwindigkeiten
Figure imgf000042_0001
eg0_mess(tj) und rei_mess_i(tj) + vego_mess(tj) sowie der Ist-Beschleunigung des ersten weiteren Fahrzeugs F1 a_-, = arei_mess 1(tj) + aego_mess(tj) für die Prädiktion bestimmt. Dabei wird eine Prädiktion der Bewegungen durchgeführt und auf Kollisionsfreiheit mit dem ersten weiteren Fahrzeug F1 in der Momentan-Spur überprüft.
Des Weiteren wird sowohl die linke Nachbarspur (Ziel-Spur) als auch die rechte
Nachbarspur zu jedem Zeitpunkt hinsichtlich neu auftretender Fahrzeuge, insbesondere einscherender Fahrzeuge, und Hindernisse überwacht.
Ein Ausweichvorgang wird spätestens dann ausgelöst, wenn die Kollision durch ABS- Vollbremsung nicht mehr verhindert werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zumindest zur Minderung der Folgen einer Kollision eines Fahrzeugs (F), dadurch gekennzeichnet, dass
aus einer Menge von zumindest drei verschiedenen Kollisionsvermeidungs- Betriebsarten (K1 bis K3) zumindest eine Kollisionsvermeidungs- Betriebsart (K1 bis K3) aktiviert wird, wobei
- bei Aktivierung einer ersten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K1) ein
Bremsmanöver durchgeführt wird, wobei
- bei Aktivierung einer zweiten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K2) ein
Ausweichmanöver durchgeführt wird, und wobei
- bei Aktivierung einer dritten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K3) gleichzeitig ein Bremsmanöver und ein Ausweichmanöver durchgeführt werden, und wobei
- die jeweilige Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K1 bis K3) in Abhängigkeit einer eigenen Fahrgeschwindigkeit (v_ego) des Fahrzeugs (F), einer Verkehrssituation und/oder eines verfügbaren Freiraums in einer Fahrzeugumgebung aktiviert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K1) aktiviert wird, wenn die eigene Fahrgeschwindigkeit (v_ego) des Fahrzeugs (F) unterhalb einer vorgebbaren Grenzgeschwindigkeit ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
in Abhängigkeit der Verkehrssituation und des Freiraums die zweite
Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K2) oder die dritte Kollisionsvermeidungs- Betriebsart (K3) aktiviert wird, wenn die eigene Fahrgeschwindigkeit (v_ego) des Fahrzeugs (F) eine Grenzgeschwindigkeit übersteigt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die dritte Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K3) aktiviert wird, wenn mittels der ersten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K1) eine Kollision unvermeidbar und ein verfügbarer Freiraum vorhanden sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach Beendigung des Ausweichmanövers die erste Kollisionsvermeidungs- Betriebsart (K1) aktiviert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fahrzeugumgebung in Umfeldbereiche eingeteilt wird, wobei innerhalb jedes Umfeldbereiches eine Objekterkennung und eine Erfassung verfügbarer Freiräume durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der ersten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K1) eine Bremstrajektorie mit einer minimal zugelassenen negativen Längsbeschleunigung (ax_min) bestimmt wird, mittels welcher durch das Bremsmanöver eine Kollision vermeidbar ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
für jeden Freiraum eine Kollisionsprüfung durchgeführt wird, mittels welcher eine Freiraum-Status-Information bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kollisionsprüfung unter Berücksichtigung einer Bewegungsprädiktion
durchgeführt wird, wobei bei der Bewegungsprädiktion Bewegungen von weiteren Fahrzeugen (F1 bis F3) und Hindemisobjekten auf einer Momentan-Spur des eigenen Fahrzeugs (F) sowie auf mindestens einer benachbarten Fahrspur präzidiert werden. Vorrichtung (V) zumindest zur Minderung der Folgen einer Kollision eines
Fahrzeugs (F),
dadurch gekennzeichnet, dass
aus einer Menge von zumindest drei verschiedenen Kollisionsvermeidungs- Betriebsarten (K1 bis K3) zumindest eine Kollisionsvermeidungs- Betriebsart (K1 bis K3) aktivierbar ist, wobei
- bei Aktivierung einer ersten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K1) ein
Bremsmanöver durchführbar ist, wobei
- bei Aktivierung einer zweiten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K2) ein
Ausweichmanöver durchführbar ist, und wobei
- bei Aktivierung einer dritten Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K3) gleichzeitig ein Bremsmanöver und ein Ausweichmanöver durchführbar ist, und wobei
- die jeweilige Kollisionsvermeidungs-Betriebsart (K1 bis K3) in Abhängigkeit einer eigenen Fahrgeschwindigkeit (v_ego) des Fahrzeugs (F), einer Verkehrssituation und eines verfügbaren Freiraums in einer Fahrzeugumgebung aktivierbar ist.
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