WO2022033785A1 - Kollisionsvermeidung für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2022033785A1
WO2022033785A1 PCT/EP2021/069247 EP2021069247W WO2022033785A1 WO 2022033785 A1 WO2022033785 A1 WO 2022033785A1 EP 2021069247 W EP2021069247 W EP 2021069247W WO 2022033785 A1 WO2022033785 A1 WO 2022033785A1
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vehicle
sensor
collision
waves
imminent
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PCT/EP2021/069247
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Armin Lauer
Michael Hupfauer
Lars Hoffmann
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • B60W2555/60—Traffic rules, e.g. speed limits or right of way

Definitions

  • the present invention relates to collision avoidance for a vehicle.
  • the invention relates to the detection of an object in the area surrounding the vehicle.
  • a vehicle driving along a road on public roads runs the risk of colliding with another vehicle approaching it from the side if visibility between the vehicles is restricted.
  • urban areas for example, an information sign or a fence in the area of a street crossing can make it difficult to detect the other vehicle at an early stage.
  • rural areas trees, bushes, animals or other objects can be in the field of vision between the vehicles.
  • a driver of the vehicle may be late in noticing the other vehicle, so that he cannot control his own vehicle to surely avoid a collision.
  • a method for avoiding a collision of a vehicle comprises the steps of scanning a lateral environment of the vehicle; detecting a first object moving relative to the environment, which is at least partially covered by a second object; determining a prospective trajectory equation of the first object; determining an anticipated trajectory of the vehicle; and determining, based on the trajectories, whether the vehicle is about to collide with the first object.
  • the vehicle can be better protected against a particular side impact on the first object by the first object is detected and its movement is predicted.
  • the detection and determination of the first object can take place in particular by machine, in which case a sensitive sensor can be used which can be more sensitive than the eye of a driver, in particular in the area surrounding the vehicle.
  • the detection of the first object or the prediction of its probable trajectory can take place automatically, for example using methods of pattern recognition, which can be implemented using an artificial neural network, for example.
  • the first object can be at a predetermined minimum distance from the anticipated trajectory of the vehicle, in particular in the lateral direction of the trajectory. This can secure an area of the vehicle that is not well covered by a driver's main field of vision or a forward-facing only sensor. Improved protection against a collision, in particular from the side, can thus be achieved.
  • a section of the first object is covered by the second object.
  • a top, bottom, front, or back portion of the first object may be obscured by the second object.
  • the first object can preferably be perceived by the second object in a large number of sections, it being possible for a further large number of sections to be covered.
  • the second object can include a bush, a fence, a tree or a shrub that covers individual sections of the first object in a patterned manner. Due to the movement of the first object relative to the second object, a section that is covered at a first point in time can be detected at a second point in time. By scanning the first object covered in sections as many times as possible at different points in time, the object can nevertheless be recognized and its trajectory can be determined.
  • the second object is stationary in relation to the environment, but it can also be moving, for example in the case of fog, smoke, falling leaves or a crowd.
  • the first object can be detected over a predetermined period, it being covered by the second object for part of the period.
  • temporally offset sampling of the first object are provided, from which information about the first object can be combined.
  • a probability is determined on the basis of the two trajectories with which a collision of the vehicle with the first object is imminent.
  • the probability can take into account a certainty of determination, which usually decreases with an increasing time interval from a current point in time. As the reliability of the determination decreases, the probability determined can also decrease. A quantitative indication of the risk of an impending collision can thus be determined.
  • the probable trajectory of the vehicle information available in particular on board the vehicle can be used, such as a geographic position, the course of a traveled road, an acceleration or an applicable right of way regulation in the vicinity of the vehicle.
  • the probable trajectory of the first object can be determined depending on the recorded information. In addition, it can be determined, for example, what type of road user the first object is, for example a pedestrian, a cyclist, a motor vehicle or an animal, and its probable trajectory can be determined in an improved manner on this basis.
  • map information in the area of the first object can be used for this purpose, which can include an indication of a traffic route of the specific road user.
  • a signal can be issued on board the vehicle.
  • the signal may be directed to a driver of the vehicle or to a controller for the vehicle.
  • a signal which indicates a time interval before an imminent collision.
  • an acoustic signal can be provided, the pitch, volume or Intensity depends on the time interval up to the determined impending collision. For example, depending on the time interval, the pitch can rise or the volume can increase.
  • the signal is dependent on the determined likelihood of an imminent collision.
  • the signal can also be directed to an automatic system on board the vehicle instead of to a driver.
  • the vehicle is controlled to avoid the determined impending collision.
  • it is possible in particular to intervene in a longitudinal control of the vehicle, preferably by braking the vehicle.
  • an intervention in a lateral control is also possible, in particular by actuating a steering device.
  • a device for avoiding collision of a vehicle comprises a first sensor for scanning a lateral environment of the vehicle; an output device for providing a signal; and a processing device.
  • the processing device is set up to detect a first object that is moving relative to the surroundings and is at least partially covered by a second object; determine an expected trajectory of the first object; determine an anticipated trajectory of the vehicle; determine whether the vehicle is about to collide with the first object based on the trajectories; and in this case to provide a signal.
  • the processing device can be set up to carry out a method described herein in whole or in part.
  • the processing device can include a programmable microcomputer or microcontroller, and the method can be in the form of a computer program product Program code means are available.
  • the computer program product can also be stored on a computer-readable data carrier. Additional features or advantages of the method can be transferred to the device or vice versa.
  • the device can be used in particular on board a vehicle.
  • the vehicle can in particular include a motor vehicle, for example a passenger car, a truck, a bus or a motorcycle.
  • the first object can include another road user, in particular another vehicle.
  • the second object is usually firmly connected to the environment, but can be movable, for example in the form of a tree or bush, which can be moved by the wind, but its position cannot be changed.
  • the first sensor can emit waves and receive reflected waves, with the second object being at least partially transparent to the emitted waves. Partial transparency is when a wave is able to penetrate the second object, losing some of its energy in the process. The energy loss can be due to reflection or absorption at the second object. Part of a wave passing through the second object cannot reach the first sensor, so the energy determined by it is reduced.
  • a sensor that provides a measurement signal itself is also referred to as an active sensor.
  • the waves can in particular be electromagnetic waves which can be emitted in a predetermined frequency range which can be selected in particular as a function of the first and/or second object.
  • the frequency range is preferably selected in such a way that the waves are reflected as well as possible on the first object and at the same time can pass through the second object as well as possible.
  • the first object is a vehicle, for example, then waves can be used in a frequency range that is well reflected by steel, glass or plastic.
  • the second object includes, for example, organic material, in particular plants or animals, the frequency of the waves can be tuned to penetrate this well.
  • waves from the X-band can be used.
  • the first sensor is set up to emit waves of different frequencies in order to at least partially penetrate different materials.
  • the frequency can be changed in steps or continuously.
  • dedicated waves of different frequencies can be used to penetrate a bush or a billboard.
  • a material of the second object can be determined on the basis of its transparency with respect to waves of different frequencies.
  • the first sensor comprises a radar sensor.
  • Radar sensors for vehicles are well known and are commonly used to detect objects lying in the direction of travel.
  • a side lobe of a directional characteristic of the radar sensor can be used to detect a first object located to the side of the vehicle.
  • the side lobe encloses an angle with the intended main lobe of the radar sensor, which points in the main scanning direction, ie usually in the direction of travel.
  • Radar signals in a sidelobe direction are usually less strong than in the main direction and the radar sensor may be less sensitive to radar waves coming from a sidelobe direction.
  • the device also includes a second sensor for scanning the lateral surroundings, the second sensor including an infrared sensor.
  • the first object is preferably detected on the basis of scans from both sensors.
  • the infrared sensor can comprise a forward-looking infrared (FLIR) sensor, as opposed to a side-scanning infrared sensor.
  • FLIR forward-looking infrared
  • the infrared sensor is preferably sensitive in the near IR range and more preferably not cryogenically cooled.
  • the second object can be non-transparent (opaque) for the second sensor.
  • Sensor signals from the two sensors can be merged with one another in order to obtain a particularly revealing picture of the provide lateral environment of the vehicle.
  • the first object can be recognized better on this image, especially if it moves in relation to the environment.
  • a combination of radar sensor and infrared sensor could be called thermographic radar.
  • a display device for providing a graphical representation of the first object.
  • the representation can be determined on the basis of signals from the first and/or the second sensor.
  • the display device is preferably directed at a driver of the vehicle.
  • a head-up display or a monitor mounted in the driver's peripheral field of vision can be used for this purpose.
  • a monitor is used, which is attached essentially where the driver can usually see an outside mirror.
  • the exterior mirror can be replaced by a camera, the output of which can be displayed on the monitor.
  • the information of the device described herein can be displayed exclusively on the monitor or overlay or supplement an image generated in some other way.
  • the first object can be detected.
  • it can be recognized what type of road user the first object is.
  • Information about the size, shape and movement of the first object can be used for this.
  • An indication of the identified road user can be output on the display device, for example in textual or symbolic form.
  • a vehicle includes an apparatus as described herein.
  • FIG. 1 shows a vehicle with a device for avoiding collisions
  • Figure 2 shows a system
  • FIG. 3 shows a flow chart of a method for collision avoidance of a vehicle.
  • FIG. 1 shows a system 100, which includes a vehicle 105 and a device 110 for avoiding a collision of the vehicle 105 with an object in its surroundings 115.
  • the vehicle 105 is preferably designed as a motor vehicle and can in particular include a passenger car.
  • the vehicle 105 is controlled by a human driver 120; if necessary, however, a driving function can also be carried out by an automatic controller.
  • the device 110 comprises a processing device 125 which is connected to a first sensor 130, an optional second sensor 135 and preferably an output device 140.
  • Output devices 140 illustrated by way of example include an acoustic output device 145 and a display device 150.
  • the output devices 140 are usually configured to provide a signal to the driver 120 which indicates a possible or probable collision of the vehicle 105 with another object.
  • the signal can be provided acoustically, optically and/or haptically by means of suitable output devices 140 .
  • an interface is provided in order to provide a signal to a control device of the vehicle 105 .
  • the control device can be set up to change a trajectory of the vehicle 105 in order to avoid an impending collision with an external object.
  • Sensors 130 and 135 are preferably set up to scan a lateral area of vehicle 105 in particular.
  • the first sensor 130 preferably includes a radar sensor that is set up to emit radar waves in the area 115 and to receive reflected radar waves.
  • a frequency of the radar waves can be predetermined or variable. Usually, radar waves are used in the frequency range between a few and several hundred gigahertz.
  • the radar sensor 130 can be set up to use one of several predetermined frequencies or to freely control the frequency used within a predetermined range.
  • the second sensor 135 preferably includes an infrared sensor, which is further preferably set up to scan the surroundings 115 in the near infrared range. It is usually a passive sensor that does not illuminate the area 115 with infrared light.
  • device 110 be set up to use sensors 130, 135 to detect an at least partially concealed object moving in surroundings 115 of vehicle 105 and to determine its probable trajectory. This is to be compared with an expected trajectory of the vehicle 105 in order to determine whether there is a risk of the vehicle 105 colliding with the object. Corresponding information should be provided by means of an output device 140 so that the driver 120 or a control device on board the vehicle 105 intervenes appropriately in order to avert the risk of collision.
  • Figure 2 shows the system 100 in an exemplary situation.
  • the vehicle 105 is on a first road 205 and is driving along a probable trajectory 210 that follows the first road 205, for example.
  • a first object 220 which in the present case is formed by another vehicle, is moving on a second road 215, which leads in from the right in a T-shape.
  • the other vehicle 220 follows an expected trajectory 225, which can lead, for example, along the second road 215.
  • the additional vehicle 220 can only be recognized with difficulty or not at all because the second object 230 is obstructed. If both vehicles 105, 220 follow their probable trajectories 210, 225, then a collision at a collision location 235 drawn in as an example is to be feared.
  • Device 110 scans surroundings 115 of vehicle 105 using first sensor 130, which emits radar waves in different, predetermined directions and receives reflected radar waves.
  • a number of radar lobes 240 are shown symbolically in FIG.
  • a main lobe is directed in the direction of travel of the vehicle 105, side lobes are directed more laterally.
  • the second object 230 can be less opaque or not at all opaque for the radar signals used, so that the radar waves can penetrate the second object 230 .
  • Samples of the first sensor 130 can be supported by those of the second sensor 135 .
  • the sensor signals can be merged with one another in order to be able to distinguish the first object 220 from the surroundings 115 as clearly as possible.
  • FIG. 3 shows a flow chart of a method 300 for avoiding a collision of a vehicle 105 with an external object 220.
  • Method 300 can be carried out in particular by means of a device 110 in a system 100.
  • a step 305 the surroundings 115 of the vehicle 105 can be scanned by means of the first sensor 130 .
  • the first sensor 130 can be driven to work in different directions, with different intensities and using radar waves of different frequencies. Respectively received, reflected radar waves can be received and evaluated.
  • a step 310 the surroundings 115 can be scanned by means of the second sensor 135 .
  • Information from the sensors 130 and 135 can be merged with one another in a step 315 .
  • Weaknesses of one of the Sensors 130, 135 are compensated by strengths of the other sensor 130, 135.
  • An incorrect measurement can be suppressed in an improved manner.
  • Different types of information can complement each other.
  • the first object 220 can be determined, which can be hidden at least partially and/or at least for the second sensor 135 behind the second object 230.
  • the object 220 can be determined more precisely, for example in terms of size, speed, direction of travel or material.
  • the expected trajectory 225 of the first object 220 can be determined.
  • the anticipated trajectory 210 of the vehicle 105 can also be determined.
  • a step 330 it can be determined on the basis of the probable trajectories 210, 225 whether a collision of the vehicle 105 with the first object 220 is imminent. This can be the case in particular when trajectories 210, 225 run in such a way that the distance between vehicle 105 and first object 220 falls below a predetermined minimum. A location where this occurs can be designated as a collision location 235 .
  • a signal can be output on board vehicle 105 that indicates the impending collision.
  • the quality or intensity of the signal can reflect the impending danger.
  • an automatic intervention in a control of the vehicle 105 can also take place.
  • the intervention can relate to a longitudinal and/or lateral control of the vehicle 105 .
  • the vehicle 105 can be controlled to brake, accelerate, or evade.
  • an attempt can be made to avoid collision location 235. reference sign
  • Processing device first sensor radar sensor second sensor, infrared sensor
  • Display device first route anticipated trajectory of the vehicle second route first object, further vehicle anticipated trajectory of the first object or further vehicle second object, tree

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Ein Verfahren (300) zur Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs (105) umfasst Schritte des Abtastens eines seitlichen Umfelds (115) des Fahrzeugs (105); des Erfassens eines sich gegenüber dem Umfeld (115) bewegenden ersten Objekts (220), das zumindest teilweise durch ein zweites Objekt (230) verdeckt ist; des Bestimmens einer voraussichtlichen Trajektorie (225) des ersten Objekts (220); des Bestimmens einer voraussichtlichen Trajektorie (210) des Fahrzeugs (105); und des Bestimmens, auf der Basis der Trajektorien (210, 225), ob eine Kollision des Fahrzeugs (105) mit dem ersten Objekt (220) bevorsteht.

Description

Kollisionsvermeidunq für ein Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft die Kollisionsvermeidung für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung die Erfassung eines Objekts im Umfeld des Fahrzeugs.
Ein Fahrzeug, das beispielsweise im öffentlichen Straßenverkehr entlang einer Straße fährt, läuft Gefahr, mit einem anderen Fahrzeug zu kollidieren, welches sich ihm seitlich nähert, wenn Sichtverhältnisse zwischen den Fahrzeugen eingeschränkt sind. Im urbanen Bereich können beispielsweise ein Hinweisschild oder ein Zaun im Bereich einer Straßenkreuzung das frühzeitige Erfassen des anderen Fahrzeugs erschweren. Im ländlichen Bereich können Bäume, Sträucher, Tiere oder andere Objekte im Sichtbereich zwischen den Fahrzeugen liegen. Ein Fahrer des Fahrzeugs kann das andere Fahrzeug erst spät wahrnehmen, sodass er sein eigenes Fahrzeug nicht so steuern kann, dass eine Kollision sicher vermieden wird.
Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der verbesserten Vermeidung einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Objekt, das sich in dessen Umfeld bewegt. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs Schritte des Abtastens eines seitlichen Umfelds des Fahrzeugs; des Erfassens eines sich gegenüber dem Umfeld bewegenden ersten Objekts, das zumindest teilweise durch ein zweites Objekt verdeckt ist; des Bestimmens einer voraussichtlichen Bahngleichung des ersten Objekts; des Bestimmens einer voraussichtlichen Trajektorie des Fahrzeugs; und des Bestimmens, auf der Basis der Trajektorien, ob eine Kollision des Fahrzeugs mit dem ersten Objekt bevorsteht.
Es wurde erkannt, dass das Fahrzeug verbessert gegenüber einem insbesondere seitlichen Aufprall auf das erste Objekt geschützt werden kann, indem das erste Objekt erfasst und seine Bewegung vorhergesagt wird. Die Erfassung und Bestimmung des ersten Objekts kann insbesondere maschinell erfolgen, wobei ein sensibler Sensor verwendet werden kann, der insbesondere im seitlichen Umfeld des Fahrzeugs empfindlicher als das Auge eines Fahrers sein kann. Die Erkennung des ersten Objekts bzw. die Vorhersage seiner voraussichtlichen Trajektorie kann automatisiert erfolgen, beispielsweise mit Methoden der Mustererkennung, die etwa mittels eines künstlichen neuronalen Netzwerks umgesetzt werden können.
Das erste Objekt kann einen vorbestimmten Mindestabstand von der voraussichtlichen Trajektorie des Fahrzeugs aufweisen, insbesondere in seitlicher Richtung der Trajektorie. Dadurch kann ein Bereich des Fahrzeugs gesichert werden, der nicht gut durch ein Hauptgesichtsfeld eines Fahrers oder einen nur nach vorn gerichteten Sensor abgedeckt ist. So kann ein verbesserter Schutz vor einer Kollision insbesondere aus seitlicher Richtung erzielt werden.
In einer ersten Variante ist ein Abschnitt des ersten Objekts durch das zweite Objekt verdeckt. Beispielsweise können ein oberer, unterer, vorderer oder hinterer Abschnitt des ersten Objekts durch das zweite Objekt verdeckt sein. Bevorzugt ist das erste Objekt durch das zweite Objekt auf einer Vielzahl Abschnitte wahrnehmbar, wobei eine weitere Vielzahl von Abschnitten verdeckt sein kann. Beispielsweise kann das zweite Objekt ein Gebüsch, einen Zaun, einen Baum oder einen Strauch umfassen, der musterartig einzelne Abschnitte des ersten Objekts verdeckt. Aufgrund der Bewegung des ersten Objekts gegenüber dem zweiten Objekt kann ein Abschnitt, der zu einem ersten Zeitpunkt verdeckt ist, zu einem zweiten Zeitpunkt erfassbar sein. Durch Abtastung des abschnittweise verdeckten ersten Objekts möglichst mehrfach zu unterschiedlichen Zeitpunkten kann das Objekt trotzdem erkannt werden, seine Trajektorie kann bestimmt werden. Üblicherweise steht das zweite Objekt gegenüber dem Umfeld still, kann aber auch beweglich sein, beispielsweise im Fall von Nebel, Rauch, fallendem Laub oder einer Menschenmenge.
In einer zweiten Variante kann das erste Objekt über eine vorbestimmte Dauer erfasst werden, wobei es für einen Teil der Dauer durch das zweite Objekt verdeckt ist. Anders ausgedrückt können zeitlich versetzte Abtastungen des ersten Objekts bereitgestellt werden, aus denen Informationen über das erste Objekt kombiniert werden können.
In einer weiteren Ausführungsform wird auf der Basis der beiden Trajektorien eine Wahrscheinlichkeit bestimmt, mit der eine Kollision des Fahrzeugs mit dem ersten Objekt bevorsteht. Die Wahrscheinlichkeit kann eine Bestimmungssicherheit berücksichtigen, die üblicherweise mit einem zunehmenden zeitlichen Abstand zu einem aktuellen Zeitpunkt abnimmt. Mit abnehmender Bestimmungssicherheit kann auch die bestimmte Wahrscheinlichkeit abnehmen. So kann ein quantitativer Hinweis auf die Gefahr einer drohenden Kollision bestimmt werden.
Zur Bestimmung der voraussichtlichen Trajektorie des Fahrzeugs können insbesondere an Bord des Fahrzeugs verfügbare Informationen verwendet werden, wie beispielsweise eine geographische Position, ein Verlauf einer befahrenen Fahrstraße, eine Beschleunigung oder eine geltende Vorfahrtsregelung im Umfeld des Fahrzeugs. Die voraussichtliche Trajektorie des ersten Objekts kann in Abhängigkeit der erfassten Informationen bestimmt werden. Zusätzlich kann beispielsweise bestimmt werden, um welche Art von Verkehrsteilnehmer es sich bei dem ersten Objekt handelt, etwa einen Fußgänger, einen Radfahrer, ein Kraftfahrzeug oder ein Tier, und seine voraussichtliche Trajektorie kann auf dieser Basis verbessert bestimmt werden. Dazu können insbesondere Karteninformationen im Bereich des ersten Objekts verwendet werden, die einen Hinweis auf einen Verkehrsweg des bestimmten Verkehrsteilnehmers umfassen können.
Übersteigt die bestimmte Wahrscheinlichkeit einen vorbestimmten Schwellenwert, so kann bestimmt werden, dass eine Kollision bevorsteht. Im Fall einer bevorstehenden Kollision kann ein Signal an Bord des Fahrzeugs ausgegeben werden. Das Signal kann an einen Fahrer des Fahrzeugs oder an eine Steuereinrichtung für das Fahrzeug gerichtet sein.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Signal bereitgestellt, das auf einen zeitlichen Abstand bis zu einer bevorstehenden Kollision hinweist. Beispielsweise kann ein akustisches Signal bereitgestellt werden, dessen Tonhöhe, Lautstärke oder Intensität vom zeitlichen Abstand bis zur bestimmten bevorstehenden Kollision abhängig ist. Beispielsweise kann in Abhängigkeit des zeitlichen Abstands die Tonhöhe ansteigen oder die Lautstärke zunehmen. In einer weiteren Ausführungsform ist das Signal von der bestimmten Wahrscheinlichkeit der bevorstehenden Kollision abhängig. Durch diese in der Frequenz und Amplitude entfernungsproportionalen Signale ist der Fahrer intuitiv in der Lage die mögliche Gefahrensituation einzuschätzen. Beide Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden. Das Signal kann außer akustisch auch anders gegeben werden, beispielsweise optisch oder haptisch.
Das Signal kann statt an einen Fahrer auch an ein automatisches System an Bord des Fahrzeugs gerichtet sein. In einer Ausführungsform wird das Fahrzeug gesteuert, um die bestimmte, bevorstehende Kollision zu vermeiden. Dazu kann insbesondere in eine Längssteuerung des Fahrzeugs eingegriffen werden, vorzugsweise durch Abbremsen des Fahrzeugs. In einer weiteren Ausführungsform ist auch ein Eingriff in eine Quersteuerung möglich, insbesondere durch Betätigen einer Lenkeinrichtung.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs einen ersten Sensor zur Abtastung eines seitlichen Umfelds des Fahrzeugs; eine Ausgabevorrichtung zur Bereitstellung eines Signals; und eine Verarbeitungseinrichtung. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, ein sich gegenüber dem Umfeld bewegendes erstes Objekt zu erfassen, das zumindest teilweise durch ein zweites Objekt verdeckt ist; eine voraussichtliche Trajektorie des ersten Objekts zu bestimmen; eine voraussichtliche Trajektorie des Fahrzeugs zu bestimmen; auf der Basis der Trajektorien zu bestimmen, ob eine Kollision des Fahrzeugs mit dem ersten Objekt bevorsteht; und in diesem Fall ein Signal bereitzustellen.
Die Verarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein hierin beschriebenes Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.
Die Vorrichtung kann insbesondere an Bord eines Fahrzeugs eingesetzt werden. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Kraftfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Bus oder ein Kraftrad, umfassen. Das erste Objekt kann einen anderen Verkehrsteilnehmer, insbesondere ein anderes Fahrzeug umfassen. Das zweite Objekt ist üblicherweise fest mit dem Umfeld verbunden, kann aber beweglich sein, beispielsweise in Form eines Baums oder Buschs, der etwa durch Wind bewegt werden, aber nicht in seiner Position verändert werden kann.
Der erste Sensor kann Wellen aussenden und reflektierte Wellen empfangen, wobei das zweite Objekt für die ausgesandten Wellen zumindest teilweise transparent ist. Teilweise Transparenz liegt vor, wenn eine Welle das zweite Objekt durchdringen kann, und dabei einen Teil ihrer Energie verliert. Der Energieverlust kann durch Reflexion oder Absorption am zweiten Objekt bedingt sein. Ein Teil einer das zweite Objekt passierenden Welle kann den ersten Sensor nicht erreichen, sodass die durch ihn bestimmte Energie verringert ist.
Ein Sensor, der ein Messsignal selbst bereitstellt, wird auch als aktiver Sensor bezeichnet. Die Wellen können insbesondere elektromagnetische Wellen sein, die in einem vorbestimmten Frequenzbereich ausgesandt können, der insbesondere in Abhängigkeit des ersten und/oder zweiten Objekts gewählt sein kann. Bevorzugt ist der Frequenzbereich so gewählt, dass die Wellen am ersten Objekt möglichst gut reflektiert werden, und gleichzeitig das zweite Objekt möglichst gut passieren können. Handelt es sich beim ersten Objekt beispielsweise um ein Fahrzeug, so können Wellen in einem Frequenzbereich verwendet werden, die von Stahl, Glas oder Kunststoff gut reflektiert werden. Umfasst das zweite Objekt beispielsweise organisches Material, insbesondere Pflanzen oder Tiere, so kann die Frequenz der Wellen darauf abgestimmt werden, dieses gut zu durchdringen. In der beispielhaft genannten Kombination können beispielsweise Wellen aus dem X-Band verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Sensor dazu eingerichtet, Wellen unterschiedlicher Frequenzen auszusenden, um unterschiedliche Materialien wenigstens teilweise zu durchdringen. Die Frequenz kann in Stufen oder stufenlos geändert werden. So können beispielsweise dediziert Wellen unterschiedlicher Frequenzen verwendet werden, um einen Busch oder eine Plakatwand zu durchdringen. In einer Weiterführung der genannten Ausführungsform kann ein Material des zweiten Objekts auf der Basis seiner Transparenz gegenüber Wellen der unterschiedlichen Frequenzen bestimmt werden.
Es ist besonders bevorzugt, dass der erste Sensor einen Radarsensor umfasst. Radarsensoren für Fahrzeuge sind wohlbekannt und werden üblicherweise verwendet, um in Fahrtrichtung liegende Objekte zu erfassen. Zur Erfassung eines seitlich des Fahrzeugs befindlichen ersten Objekts kann eine Nebenkeule einer Richtcharakteristik des Radarsensors ausgenutzt werden. Die Nebenkeule schließt einen Winkel mit der beabsichtigten Hauptkeule des Radarsensors ein, die in die Hauptabtastrichtung, also üblicherweise in Fahrtrichtung weist. Radarsignale in Richtung einer Nebenkeule sind üblicherweise weniger stark als in Hauptrichtung und der Radarsensor kann weniger empfindlich gegenüber Radarwellen sein, die aus Richtung einer Nebenkeule einfallen.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner einen zweiten Sensor zur Abtastung des seitlichen Umfelds, wobei der zweite Sensor einen Infrarot-Sensor umfasst. Dabei wird das erste Objekt bevorzugt auf der Basis von Abtastungen beider Sensoren erfasst. Der Infrarot-Sensor kann insbesondere einen vorwärts gerichteten Infrarot-Sensor (Forward Looking Infrared, FLIR, im Gegensatz einem seitlich abtastenden Infrarot-Sensor) umfassen. Der Infrarot-Sensor ist bevorzugt empflindlich im nahen IR-Bereich und weiter bevorzugt nicht kryogenisch gekühlt. Für die Erfassung des ersten Objekts kann das zweite Objekt für den zweiten Sensor intransparent (opak) sein. Sensorsignale der beiden Sensoren können miteinander fusioniert werden, um ein besonders aufschlussreiches Bild des seitlichen Umfelds des Fahrzeugs bereitzustellen. Das erste Objekt kann auf diesem Bild verbessert erkannt werden, insbesondere wenn es sich gegenüber dem Umfeld bewegt. Eine Kombination aus Radarsensor und Infrarotsensor könnte als thermographisches Radar bezeichnet werden.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Anzeigevorrichtung zur Bereitstellung einer graphischen Repräsentation des ersten Objekts vorgesehen. Die Repräsentation kann auf der Basis von Signalen des ersten und/oder des zweiten Sensors bestimmt werden. Die Anzeigevorrichtung ist bevorzugt an einen Fahrer des Fahrzeugs gerichtet. Beispielsweise kann hierfür ein Head-up-Display oder ein im peripheren Sichtbereich des Fahrers angebrachter Monitor verwendet werden. In einer Ausführungsform wird ein Monitor verwendet, der im Wesentlichen dort angebracht ist, wo für den Fahrer üblicherweise ein Außenspiegel einsehbar ist. Der Außenspiegel kann durch eine Kamera ersetzt sein, deren Ausgabe auf dem Monitor dargestellt werden kann. Die Informationen der hierin beschriebenen Vorrichtung können exklusiv auf dem Monitor dargestellt werden oder ein anderweitig erzeugtes Bild überlagern oder ergänzen.
In noch einer weiteren Ausführungsform kann das erste Objekt erkannt werden. Insbesondere kann erkannt werden, um welche Art von Verkehrsteilnehmer es sich beim ersten Objekt handelt. Dazu können Informationen über Größe, Form und Bewegung des ersten Objekts verwendet werden. Auf der Anzeigevorrichtung kann ein Hinweis auf den erkannten Verkehrsteilnehmer ausgegeben werden, beispielsweise in textueller oder symbolischer Form.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine hierin beschriebene Vorrichtung.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
Figur 1 ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Kollisionsvermeidung; Figur 2 ein System; und
Figur 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs darstellt.
Figur 1 zeigt ein System 100, das ein Fahrzeug 105 und eine Vorrichtung 110 zur Vermeidung einer Kollision des Fahrzeugs 105 mit einem Objekt in dessen Umfeld 115 umfasst. Das Fahrzeug 105 ist bevorzugt als Kraftfahrzeug ausgebildet und kann insbesondere einen Personenkraftwagen umfassen. Üblicherweise wird das Fahrzeug 105 durch einen menschlichen Fahrer 120 gesteuert; gegebenenfalls kann eine Fahrfunktion jedoch auch durch eine automatische Steuerung durchgeführt werden.
Die Vorrichtung 110 umfasst in der dargestellten Ausführungsform eine Verarbeitungseinrichtung 125, die mit einem ersten Sensor 130, einem optionalen zweiten Sensor 135, sowie bevorzugt einer Ausgabevorrichtung 140 verbunden ist. Beispielhaft dargestellte Ausgabevorrichtungen 140 umfassen eine akustische Ausgabevorrichtung 145 und eine Anzeigevorrichtung 150. Die Ausgabevorrichtungen 140 sind üblicherweise dazu eingerichtet, ein Signal an den Fahrer 120 bereitzustellen, das auf eine mögliche oder wahrscheinliche Kollision des Fahrzeugs 105 mit einem anderen Objekt hinweist. Das Signal kann mittels geeigneter Ausgabevorrichtungen 140 akustisch, optisch und/oder haptisch bereitgestellt werden. In einer weiteren Ausführungsform ist eine Schnittstelle vorgesehen, um ein Signal an eine Steuervorrichtung des Fahrzeugs 105 bereitzustellen. Die Steuervorrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Trajektorie des Fahrzeugs 105 zu verändern, um eine bevorstehende Kollision mit einem externen Objekt zu vermeiden.
Die Sensoren 130 und 135 sind bevorzugt dazu eingerichtet, insbesondere einen seitlichen Bereich des Fahrzeugs 105 abzutasten. Ein im Wesentlichen vor oder hinter dem Fahrzeug 105 befindlicher Bereich, insbesondere entlang einer Trajektorie des Fahrzeugs 105, kann hingegen nicht beachtet werden. Der erste Sensor 130 umfasst bevorzugt einen Radarsensor, der dazu eingerichtet ist, Radarwellen im Umfeld 115 auszusenden und reflektierte Radarwellen zu empfangen. Eine Frequenz der Radarwellen kann vorbestimmt oder variabel sein. Üblicherweise werden Radarwellen im Frequenzbereich zwischen wenigen und mehreren hundert Gigahertz verwendet. Der Radarsensor 130 kann dazu eingerichtet sein, eine von mehreren vorbestimmten Frequenzen zu verwenden oder die verwendete Frequenz in einem vorbestimmten Bereich frei zu steuern.
Der zweite Sensor 135 umfasst bevorzugt einen Infrarot-Sensor, der weiter bevorzugt dazu eingerichtet ist, das Umfeld 115 im nahen Infrarotbereich abzutasten. Üblicherweise handelt es sich um einen passiven Sensor, der das Umfeld 115 nicht mit Infrarotlicht erhellt.
Es wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung 110 dazu eingerichtet ist, ein zumindest teilweise verdecktes Objekt, das sich im Umfeld 115 des Fahrzeugs 105 bewegt, mittels der Sensoren 130, 135 zu erfassen und seine voraussichtliche Trajektorie zu bestimmen. Diese soll mit einer voraussichtlichen Trajektorie des Fahrzeugs 105 verglichen werden, um zu bestimmen, ob die Gefahr einer Kollision des Fahrzeugs 105 mit dem Objekt besteht. Entsprechende Informationen sollen mittels einer Ausgabevorrichtung 140 bereitgestellt werden, damit der Fahrer 120 oder eine Steuervorrichtung an Bord des Fahrzeugs 105 passend interveniert, um die Kollisionsgefahr abzuwenden.
Figur 2 zeigt das System 100 in einer beispielhaften Situation. Das Fahrzeug 105 befindet sich auf einer ersten Fahrstraße 205 und fährt entlang einer voraussichtlichen Trajektorie 210, die beispielsweise der ersten Fahrstraße 205 folgt. Auf einer T-förmig von rechts einmündenden zweiten Fahrstraße 215 bewegt sich ein erstes Objekt 220, das vorliegend durch ein weiteres Fahrzeug gebildet ist. Das weitere Fahrzeug 220 folgt einer voraussichtlichen Trajektorie 225, die beispielsweise entlang der zweiten Fahrstraße 215 führen kann. Auf einer direkten Verbindung zwischen dem Fahrzeug 105 und dem weiteren Fahrzeug 220 befindet sich ein zweites Objekt 230, das vorliegend als Vegetation, insbesondere als Baum oder Strauch, ausgebildet ist. Für den Fahrer 120 des Fahrzeugs 105 ist das weitere Fahrzeug 220 durch das Sichthindernis des zweiten Objekts 230 nur schwer oder gar nicht zu erkennen. Folgen beide Fahrzeuge 105, 220 ihren voraussichtlichen Trajektorien 210, 225, so ist ein Zusammenstoß an einem beispielhaft eingezeichneten Kollisionsort 235 zu befürchten.
Die Vorrichtung 110 tastet das Umfeld 115 des Fahrzeugs 105 mittels des ersten Sensors 130 ab, der Radarwellen in unterschiedliche, vorbestimmte Richtungen aussendet und reflektierte Radarwellen empfängt. Symbolisch dargestellt in Figur 2 sind mehrere Radarkeulen 240, die Richtungen und Sende- bzw. Empfangsstärken der Radarwellen beispielhaft anzeigen. Eine Hauptkeule ist in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 105 gerichtet, Nebenkeulen sind eher seitlich gerichtet.
Für die verwendeten Radarsignale kann das zweite Objekt 230 weniger oder gar nicht opak sein, sodass die Radarwellen das zweite Objekt 230 durchdringen können. Abtastungen des ersten Sensors 130 können durch solche des zweiten Sensors 135 unterstützt werden. Die Sensorsignale können miteinander fusioniert werden, um das erste Objekt 220 möglichst klar vom Umfeld 115 unterscheiden zu können.
Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zur Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs 105 mit einem externen Objekt 220. Das Verfahren 300 kann insbesondere mittels einer Vorrichtung 110 in einem System 100 ausgeführt werden.
In einem Schritt 305 kann das Umfeld 115 des Fahrzeugs 105 mittels des ersten Sensors 130 abgetastet werden. Der erste Sensor 130 kann dazu angesteuert werden, in unterschiedliche Richtungen, mit unterschiedlichen Intensitäten und unter Verwendung von Radarwellen unterschiedlicher Frequenzen zu arbeiten. Jeweils empfangene, reflektierte Radarwellen können empfangen und ausgewertet werden.
Nebenläufig dazu kann in einem Schritt 310 das Umfeld 115 mittels des zweiten Sensors 135 abgetastet werden. Informationen der Sensoren 130 und 135 können in einem Schritt 315 miteinander fusioniert werden. Dabei können Schwächen eines der Sensoren 130, 135 durch Stärken des jeweils anderen Sensors 130, 135 kompensiert werden. Eine Fehlmessung kann verbessert unterdrückt werden. Unterschiedliche Arten von Informationen können einander ergänzen.
In einem Schritt 320 kann das erste Objekt 220 bestimmt werden, das zumindest teilweise und/oder zumindest für den zweiten Sensor 135 hinter dem zweiten Objekt 230 verborgen sein kann. Das Objekt 220 kann genauer bestimmt werden, beispielsweise bezüglich Größe, Geschwindigkeit, Fahrtrichtung oder Material. In einem Schritt 325 kann die voraussichtliche Trajektorie 225 des ersten Objekts 220 bestimmt werden. Die voraussichtliche Trajektorie 210 des Fahrzeugs 105 kann ebenfalls bestimmt werden.
In einem Schritt 330 kann auf der Basis der voraussichtlichen Trajektorien 210, 225 bestimmt werden, ob eine Kollision des Fahrzeugs 105 mit dem ersten Objekt 220 bevorsteht. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Trajektorien 210, 225 derart verlaufen, dass ein vorbestimmter Mindestabstand zwischen dem Fahrzeug 105 und dem ersten Objekt 220 unterschritten wird. Ein Ort, an dem dies stattfindet, kann als Kollisionsort 235 bestimmt werden.
Ist eine Kollision zu befürchten, so kann in einem Schritt 335 ein Signal an Bord des Fahrzeugs 105 ausgegeben werden, das auf die drohende Kollision hinweist. Das Signal kann in Qualität oder Intensität die drohende Gefahr reflektieren.
Beispielsweise kann das Signal umso eindringlicher sein, je näher sich das Fahrzeug 105 am Kollisionsort 235 befindet oder je weniger Zeit zum Erreichen des Kollisionsorts 235 durch das Fahrzeug 105 verbleibt.
In einem Schritt 340 kann auch ein automatischer Eingriff in eine Steuerung des Fahrzeugs 105 erfolgen. Der Eingriff kann eine Längs- und/oder Quersteuerung des Fahrzeugs 105 betreffen. Beispielsweise kann das Fahrzeug 105 dazu angesteuert werden, abzubremsen, zu beschleunigen oder auszuweichen. Insbesondere kann versucht werden, den Kollisionsort 235 zu vermeiden. Bezuqszeichen
System
Fahrzeug
Vorrichtung
Umfeld
Fahrer
Verarbeitungseinrichtung erster Sensor, Radarsensor zweiter Sensor, Infrarot-Sensor
Ausgabevorrichtung akustische Ausgabevorrichtung
Anzeigevorrichtung erste Fahrstraße voraussichtliche Trajektorie des Fahrzeugs zweite Fahrstraße erstes Objekt, weiteres Fahrzeug voraussichtliche Trajektorie des ersten Objekts oder weiteren Fahrzeugs zweites Objekt, Baum
Kollisionsort
Radarkeule
Verfahren
Umfeld mittels Radarsensor abtasten
Umfeld mittels Infrarot-Sensor abtasten
Informationen fusionieren
Objekt bestimmen
Trajektorien bestimmen bevorstehende Kollision?
Ausgabe Warnung
Eingriff in Fahrzeugsteuerung

Claims

Patentansprüche Verfahren (300) zur Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs (105), folgende Schritte umfassend: (305, 310) Abtasten eines seitlichen Umfelds (115) des Fahrzeugs (105); (320) Erfassen eines sich gegenüber dem Umfeld (115) bewegenden ersten Objekts (220), das zumindest teilweise durch ein zweites Objekt (230) verdeckt ist; (325) Bestimmen einer voraussichtlichen Trajektorie (225) des ersten Objekts (220); Bestimmen (325) einer voraussichtlichen Trajektorie (210) des Fahrzeugs (105); und Bestimmen (330), auf der Basis der Trajektorien (210, 225), ob eine Kollision des Fahrzeugs (105) mit dem ersten Objekt (220) bevorsteht. Verfahren (300) nach Anspruch 1 , wobei das erste Objekt (220) einen vorbestimmten Mindestabstand von der voraussichtlichen Trajektorie (210) des Fahrzeugs (105) aufweist. Verfahren (300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Abschnitt des ersten Objekts (220) durch das zweite Objekt (230) verdeckt ist. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Objekt (220) über eine vorbestimmte Dauer erfasst wird, und es für einen Teil der Dauer durch das zweite Objekt (230) verdeckt ist. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf der Basis der Trajektorien (210, 225) eine Wahrscheinlichkeit bestimmt wird, mit der eine Kollision des Fahrzeugs (105) mit dem ersten Objekt (220) bevorsteht. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Signal bereitgestellt (335) wird, das auf einen zeitlichen Abstand bis zu einer bevorstehenden Kollision hinweist. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug (105) gesteuert (340) wird, um die Kollision zu vermeiden. Vorrichtung (1 10) zur Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs (105), wobei die Vorrichtung (1 10) folgende Elemente umfasst: einen ersten Sensor (130) zur Abtastung eines seitlichen Umfelds (1 15) des Fahrzeugs (105); eine Ausgabevorrichtung (140) zur Bereitstellung eines Signals; und eine Verarbeitungseinrichtung (125), die dazu eingerichtet ist, ein sich gegenüber dem Umfeld (1 15) bewegendes erstes Objekt (220) zu erfassen, das zumindest teilweise durch ein zweites Objekt (230) verdeckt ist; eine voraussichtliche Trajektorie (225) des ersten Objekts (220) zu bestimmen; eine voraussichtliche Trajektorie (210) des Fahrzeugs (105) zu bestimmen; auf der Basis der Trajektorien (210, 225) zu bestimmen, ob eine Kollision des Fahrzeugs (105) mit dem ersten Objekt (220) bevorsteht; und in diesem Fall ein Signal bereitzustellen. Vorrichtung (1 10) nach Anspruch 8, wobei der erste Sensor (130) Wellen aussendet und reflektierte Wellen empfängt, wobei das zweite Objekt (230) für die ausgesandten Wellen zumindest teilweise transparent ist. Vorrichtung (1 10) nach Anspruch 9, wobei der erste Sensor (130) dazu eingerichtet ist, Wellen unterschiedlicher Frequenzen auszusenden, um unterschiedliche Materialien wenigstens teilweise zu durchdringen. Vorrichtung (1 10) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der erste Sensor (130) einen Radarsensor umfasst. Vorrichtung (1 10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , ferner umfassend einen zweiten Sensor (135) zur Abtastung des seitlichen Umfelds (1 15), wobei der zweite Sensor (135) einen Infrarot-Sensor umfasst; wobei das erste Objekt (220) auf der Basis von Abtastungen beider Sensoren (130, 135) erfasst wird. Vorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, ferner umfassend eine Anzeigevorrichtung (150) zur Bereitstellung einer graphischen Repräsentation des ersten Objekts (220). Fahrzeug (105), umfassend eine Vorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 8 bis 13.
15
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