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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitssteuerung eines Fahrzeugs.
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Verfahren und Vorrichtungen zur Geschwindigkeitssteuerung von Fahrzeugen sind in vielfältigen Ausprägungen aus dem Stand der Technik bekannt. Im Besonderen zeigt das deutsche Gebrauchsmuster
DE 296 19 863 U1 eine Einrichtung zur Geschwindigkeitsbegrenzung eines Fahrzeugs, bei welchem mittels eines Bildsensors oder mit Hilfe einer drahtlosen Übertragung ein am Fahrbahnrand stehendes, eine Geschwindigkeitsbegrenzung angebendes Verkehrsschild erkannt wird. Die vom Schild angezeigte Höchstgeschwindigkeit (erkannt aus der Bildinformation oder anhand eines übermittelten Signals) wird dann als Grenzgeschwindigkeit angenommen und der Motor des Fahrzeugs im Sinne einer Begrenzung der Geschwindigkeit auf den Grenzwert gesteuert. Nach Beendigung der Geschwindigkeitsbegrenzung wird dies wieder aufgehoben. Bei dieser bekannten Lösung wird also bei Erkennen eines Verkehrsschildes mit Geschwindigkeitsbegrenzung automatisch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf diesen Grenzwert gesteuert, ohne dass der Fahrer Einflussmöglichkeiten hat.
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Die
DE 199 38 266 A1 offenbart ein Verfahren zur elektronischen Erkennung von Verkehrszeichen und einer automatischen Geschwindigkeitsregelung, wobei hier eine logische Abwägung durchgeführt wird. Die
DE 197 12 722 A1 offenbart ein Verfahren zur Einstellung einer Geschwindigkeit für einen bestimmten Streckenabschnitt, wobei ein zulässiger Höchstgeschwindigkeitswert von einer externen Sendeeinrichtung gesendet und vom Fahrzeug empfangen wird.
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Vorteile der Erfindung
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Durch die Möglichkeit des Fahrers, mittels eines Bedienelements den Grenz- bzw. Sollwert eines solchen Geschwindigkeitsbegrenzers bzw. -reglers zu beeinflussen, bleibt die Einflussmöglichkeit des Fahrers auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs trotz einer im Wesentlichen automatischen Funktion erhalten. Insbesondere ist von Vorteil, dass die Eingriffe der Verkehrszeichenerkennung auf das Fahrzeug und sein Verhalten durch den Fahrer mittels Eingaben an wenigstens einem Bedienelement korrigierbar sind.
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Fehlerkennungen bzw. Nichterkennungen sind also durch den Fahrer korrigierbar.
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In besonders vorteilhafter Weise wird durch die gezeigten Maßnahmen die Akzeptanz eines solchen Systems erhöht.
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Vorteilhaft ist ferner, den Eingriff der Verkehrszeichenerkennung auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit nur geringem Einfluss zu realisieren. Besonders vorteilhaft ist ein sanfter Übergang von der aktuell gefahrenen Geschwindigkeit auf die Geschwindigkeit nach Erkennen eines neuen Verkehrszeichens.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Zeichnung
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Geschwindigkeitsbegrenzers bzw. -reglers mit Verkehrszeichenerkennung. In 2 ist ein Ablaufdiagramm zur Bildung des Sollwertes bzw. Begrenzungswertes dargestellt. In 3 schließlich ist anhand eines Zeitdiagramms eine bevorzugte Ausführung des Übergangs von einem ersten zu einem zweiten Sollwert skizziert.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt einen Geschwindigkeitsregler bzw. -begrenzer 10, der über eine erste Eingangsleitung 12 mit einem Sensor 14 zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit verbunden ist. Dabei handelt es sich je nach Ausführung um wenigstens einen Geschwindigkeitssensor oder wenigstens einen Raddrehzahlsensor oder um eine andere Steuereinheit im Fahrzeug, die einen Geschwindigkeitswert ermittelt. Eine zweite Eingangsleitung 16 verbindet den Regler bzw. Begrenzer 10 mit wenigstens einem Bedienelement 18, beispielsweise einem Schalthebel oder ähnliches, mit dem der Fahrer die Geschwindigkeitsregler- bzw. -begrenzerfunktion steuert. Eine weitere Eingangsleitung 20 wird dem Regler bzw. Begrenzer 10 von einer Auswerteeinheit 22 zugeführt, welche mit einer Videokamera 24 verknüpft ist. Über wenigstens eine Ausgangsleitung 26 steuert der Regler bzw. Begrenzer mittels wenigstens eines Stellglieds 28 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Das Stellglied 28 umfasst dabei Motorleistungsstellglieder und/oder Bremsenstellglieder.
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Der Regler bzw. Begrenzer 10 selbst besteht aus einem Sollwert- bzw. Begrenzungswertbildungsmodul 30, dem wenigstens Informationen aus den Bildsignalen über die Leitung 20, die Fahrerbediensignale über die Leitung 16 zugeführt werden. Der im Sollwertbildungsmodul 30 gebildete Sollwert wird in einem Vergleichselement 32 mit der Fahrzeugistgeschwindigkeit (zugeführt über Leitung 12) verglichen und die Abweichung zwischen den beiden Werten dem Regler 34 zugeführt. Dieser bildet in Abhängigkeit der Abweichung bzw. bei einem Begrenzer in Abweichung des Überschreitens des Grenzwertes durch den Istwert ein Ausgangssignal nach Maßgabe einer vorgegebenen Reglerstrategie, welches zur Einhaltung der Grenzgeschwindigkeit bzw. der Sollgeschwindigkeit die zur Verfügung stehenden Stellelemente ansteuert.
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Die Videokamera 24 nimmt die vor dem Fahrzeug liegende Szene auf, beispielsweise geschwindigkeitsbegrenzende Verkehrszeichen 36. Das aufgenommene Bild wird in der Auswerteeinheit 22 mit Hilfe von Bildanalysemethoden analysiert, die abgebildeten Objekte, insbesondere das geschwindigkeitsbegrenzende oder eine Geschwindigkeitsbegrenzung auflösende Verkehrsschild identifiziert und der Sollwertbildungseinheit 30 im Regler bzw. Begrenzer der ermittelte Geschwindigkeitsgrenzwert bzw. bei einem aufhebenden Schild ein entsprechendes Signal mitgeteilt.
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Anstelle eines Videokamera wird in einer anderen Ausführung eine drahtlos Übermittlung der genannten Information von einem Sender im Verkehrsschild zum Empfänger im Fahrzeug eingesetzt.
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Das Sollwertmodul 30 wählt aus den vorhandenen Sollwerten (vom Fahrer vorgegeben und von der Verkehrszeichenerkennung vorgegeben) beispielsweise im Rahmen einer Minimalwertauswahl den der Regelung bzw. Begrenzung zugrunde liegenden Wert aus. Bei erkannten Verkehrszeichen liegt dabei zum einen der daraus resultierende Grenz- bzw. Sollwert vor zum andern der vom Fahrer im Rahmen der normalen Tempomatfunktion eingestellte Grenzwert. Der vom Fahrer eingestellte Grenzwert wird dabei wie bei üblichen Fahrgeschwindigkeitsreglern bzw. -begrenzern vorgegeben. Der insgesamt resultierende Sollwert wird dann über das Vergleichselement 32 dem Regler bzw. Begrenzer 34 zur Verfügung gestellt.
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Wesentlich ist nun, dass der Fahrer durch das Bedienelement 18, welches im bevorzugten Ausführungsbeispiel einem schon vorhandenen Fahrgeschwindigkeitsreglerbedienelement entspricht, die Eingriffe der Verkehrszeichenerkennung auf die Fahrzeuggeschwindigkeit korrigieren kann. Darunter wird insbesondere verstanden, dass die dem Verkehrszeichen zugeordneten Sollwerte einzeln oder gruppenweise oder für alle Verkehrszeichen verändert werden können, beispielsweise um einen gewissen Betrag erhöht oder erniedrigt werden können. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass z. B. einem den Wert „70” anzeigenden Verkehrszeichen ein in vorgegebenen Grenzen abweichenden Grenzwert zugeordnet werden kann. Ferner besteht die Möglichkeit, auf einen älteren Sollwert der Verkehrszeichenerkennung zurückzuwechseln oder zum nächsthöheren bzw. nächstniederen Geschwindigkeitswert zu wechseln. Eine dritte Möglichkeit ist ferner ein Abschalten der Verkehrszeichenerkennung und eine Steuerung der Begrenzung bzw. des Reglers nach Maßgabe eines vom Fahrer vorgegebenen Sollwertes bzw. Grenzwertes.
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Diese Eingriffe werden durch entsprechende Bedienung des Bedienelements durch den Fahrer vorgenommen, der z. B. zur Abschaltung der Verkehrszeichenerkennung einen entsprechenden Schalter zur Verfügung hat, einen weiteres Schaltelement zum Aufrufen und Ändern der Grenzwerte, etc.
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Beim Übergang von einem ersten Geschwindigkeitsgrenzwert bzw. -sollwert zu einem zweiten, der von der Verkehrszeichenerkennung erkannt wurde, verändert das Sollwertbildungsmodul 30 den dem Regler zugrunde liegenden Sollwert nach Maßgabe einer zeitabhängigen Rampe.
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In 2 ist ein Ablaufdiagramm für das Sollwertbildungsmoduls 30 dargestellt. Zunächst wird die aus dem Videokamerabild (oder den empfangenen Signalen) ausgewertete Information bezüglich Art und Wert des Verkehrszeichens einem Speicher 200 zugeführt, in dem die dem jeweiligen Verkehrszeichen zugeordneten Geschwindigkeitssollwerte bzw. -grenzweite abgelegt sind. Über die Eingangsleitung 20 wird dem Sollwertbildungsmodul die Art (Geschwindigkeitsbegrenzung, Begrenzung aufhebend, Angabe einer Richtgeschwindigkeit, etc.) und ggf. der Wert des Verkehrszeichens mitgeteilt. Entsprechend dieser Information wird aus den Speicherzellen ein Sollwert bzw. Grenzwert ausgewählt bzw. die Funktion abgeschaltet oder ein Standardwert vorgegeben, wenn ein aufhebendes Verkehrszeichen erkannt wurde. Dieser Sollwert bzw. Grenzwert, der in dem Speicher 200 abgelegt sind, kann dabei über die Leitung 202 vom Bedienelement 18 einzeln für jedes Verkehrszeichen und/oder für eine Gruppe von Verkehrszeichen und/oder für alle Verkehrszeichen angepasst werden, beispielsweise in gewissen Grenzen um einen bestimmten Wert angehoben oder abgesenkt werden. Das aus dem Speicher 200 ausgelesene Soll- bzw. Grenzwertsignal wird einer Korrekturstufe 204 zugeführt. In dieser Korrekturstufe kann der aus dem Speicher 200 ausgelesene Soll- bzw. Grenzwert in Abhängigkeit von Signalen vom Bedienelement 18 korrigiert werden. Durch entsprechend kodierte Signale vom Bedienelement 18, die in der Umsetzeinheit 206 umgesetzt werden, wird beispielsweise der aktuelle Sollwert um einen bestimmten Wert, beispielsweise 10 km/h erhöht oder erniedrigt. Ferner ist es hier durch eine entsprechende Taste des Bedienelements möglich, auf den letzten oder einen anderen vorhergehenden Soll- bzw. Grenzwert der Verkehrszeichenerkennung zu wechseln, welcher im Korrekturelement 204 gespeichert ist. Dieser frühere Wert ersetzt dann den aktuellen, so dass die Funktion abhängig vom früheren Wert durchgeführt wird. Entsprechend wird der auf diese Weise ausgelesene und ggf. korrigierte Soll- bzw. Grenzwert der Verkehrszeichenerkennung vsollVZ einer Auswahl 208 zugeführt.
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Ferner ist vorgesehen, dass durch entsprechende Betätigung des Bedienelements 18, beispielsweise eines dort integrierten Schalters, das Schaltelement 210 geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Auf diese Weise wird die Beeinflussung der Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Verkehrszeichenerkennung ab- oder eingeschaltet.
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Darüber hinaus ist ferner noch die übliche Geschwindigkeitsregler- bzw. -begrenzerfunktion vorgesehen, wobei in Abhängigkeit von den Betätigungen des Bedienelements 18 im Betiebsmodus „Tempomat” in einem Speicher 212 eine Soll- bzw. Grenzgeschwindigkeit (vsollFGR) gespeichert wird, die dann der Auswahlstufe 208 zugeführt wird.
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Der Auswahlstufe liegen bei eingeschalteter Verkehrszeichenerkennung zwei Fahrgeschwindigkeitssollwerte bzw. -grenzweite vor, von denen einer, vorzugsweise der kleinere, dem Vergleichselement 32 zugeführt wird und damit der Regelung zugrunde gelegt wird.
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Bei abgeschalteter Verkehrszeichenerkennung wird lediglich der Soll- bzw. Grenzwert des Fahrgeschwindigkeitsreglers bzw. -begrenzers weitergeleitet.
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3 zeigt ein Zeitdiagramm für den Verlauf von Soll- bzw. Grenzgeschwindigkeit (vsoll, durchgezogene Linie) und Istgeschwindigkeit (vist, gestrichelte Linie) bei Änderung der Werte der Verkehrszeichenerkennung. Ziel dabei ist, einen Eingriff der Verkehrszeichenerkennung mit möglichst geringem Einfluss auf das Fahrzeug zu realisieren. Dabei ist ein vorgegebener zeitlicher Verlauf des Geschwindigkeitssoll- bzw. -grenzwerts vorgesehen, welcher nach Erkennen des neuen Verkehrszeichens (Zeitpunkt t0) einen konstanten oder mit der Zeit wachsenden Anstieg bzw. Abfall aufweist. Zum Zeitpunkt t1 ist dann der neue Sollwert erreicht. Der Istwert der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs verändert sich entsprechend dem Sollwert. Als Beispiel für eine solche Rampe sei folgende Gleichung angegeben: SW(t) = SW0 + (SW1 – SW0)·((t – t0)/K)2 wobei SW(t) der aktuelle Sollwert, SW0 der Sollwert zum Zeitpunkt t0, SW1 der Sollwert zum Zeitpunkt t1 darstellt, K einen Korrekturfaktor zur Kalibrierung der Zeitfunktion ist und t die Zeit darstellt. Bei Erreichen des neuen Sollwerts zum Zeitpunkt t1 wird der zeitabhängige Sollwert SW(t) auf den Wert des neuen Sollwerts SW1 gesetzt.
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Die vorstehend beschriebenen Möglichkeiten zur Beeinflussung der Verkehrszeichenerkennung und die Ausgestaltung ihres Einfluss auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs werden einzeln oder in beliebiger Kombination je nach Ausführungsform eingesetzt.
