DE102004062504A1 - Method and system for operating a motor vehicle - Google Patents

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Ottmar Dr. Gehring
Frederic Dipl.-Ing. Holzmann
Sascha Dr. Paasche
Andreas Dr. Schwarzhaupt
Gernot Dr. Spiegelberg
Armin Dr. Sulzmann
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (10) mit Erkennungsmitteln zum Erkennen von Objekten (12, 12a...12e) in der Umgebung des Fahrzeugs (10), wobei bedarfsweise in einen Lenkbetrieb des Fahrzeugs (10) eingegriffen werden kann. Abhängig vom jeweiligen Objekt (12, 12a...12e, 14a, 14b) und von einer Entfernung zwischen Fahrzeug (10) und Objekt (12, 12a...12e, 14a, 14b) wird eine regulierende Beschleunigung DOLLAR I1 bestimmt, die von einer Abstoßungskraft zwischen Fahrzeug (10) und Objekt (12, 12a...12e, 14a, 14b) abhängig ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein System zum Betreiben eines Fahrzeugs (10).The invention relates to a method for operating a vehicle (10) with recognition means for recognizing objects (12, 12a ... 12e) in the surroundings of the vehicle (10), where necessary intervening in a steering operation of the vehicle (10). Depending on the respective object (12, 12a ... 12e, 14a, 14b) and a distance between vehicle (10) and object (12, 12a ... 12e, 14a, 14b), a regulating acceleration DOLLAR I1 is determined of a repulsive force between the vehicle (10) and object (12, 12a ... 12e, 14a, 14b) is dependent. The invention further relates to a system for operating a vehicle (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The The invention relates to a method and a system for operating a Motor vehicle according to the preambles of the independent claims.

Heutige Kraftfahrzeuge beinhalten Komfortsysteme, die wie das so genannte „Adaptive Cruise Control"-System (ADC) eine Steuerung der Sicherheitsabstände erlauben. Außerdem sind derzeit auch Sicherheitssysteme zur Straßenerkennung und dergleichen in Entwicklung. Derartige Systeme beruhen auf Sensoren, mit denen die beobachtungsrelevanten Objekte, wie etwa Fahrzeuge und/oder Straßenmarkierungen, der Fahrzeugumgebung identifiziert werden.today Motor vehicles include comfort systems that, like the so-called "Adaptive Cruise Control System (ADC) allow a control of the safety distances. Besides, they are currently also security systems for street detection and the like in development. Such systems are based on sensors with which the observation-relevant objects, such as vehicles and / or Road markings, the vehicle environment are identified.

Aus der US-A-5,485,892 ist ein automatisches Fahrsteuerungssystem bekannt, das einen Fahrweg automatisch erkennt und das Fahrzeug sicher auf dem Fahrweg führt. Eine Mehrzahl von Steuerungsprogrammen wird abhängig von der jeweiligen Fahrsituation ausgewählt, um das Fahrzeug situationsangepasst zu führen.Out US-A-5,485,892 discloses an automatic driving control system, which automatically detects a roadway and the vehicle safely on leads the driveway. A plurality of control programs will depend on the particular driving situation selected, to guide the vehicle according to the situation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, bei dem bedarfsweise in den Fahrbetrieb des Fahrzeugs eingegriffen werden kann, weiter zu entwickeln.Of the Invention is based on the object, a method and a system for operating a motor vehicle, when needed in the Driving operation of the vehicle can be intervened to develop further.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.The The object is achieved by the Characteristics of the independent claims solved.

Erfindungsgemäß wird abhängig vom jeweiligen beobachtungsrelevanten Objekt und von der Entfernung zwischen Fahrzeug und Objekt eine regulierende Beschleunigung bestimmt, die von einer Abstoßungskraft abhängig zwischen Fahrzeug und Objekt ist. Damit ist es möglich, sowohl eine Kursüberwachung des Fahrzeugs als auch Ausweichmanöver zu steuern. Unter beobachtungsrelevant ist ein Objekt zu verstehen, mit dem eine Berührung bzw. Kollision vermieden werden soll. Dies kann ein Hindernis wie etwa ein Fußgänger oder ein Fahrzeug sein oder auch eine Fahrbahnmarkierung. Das erfindungsgemäße System, mit dem das Verfahren durchgeführt werden kann, kann vorteilhaft an ein Straßenerkennungssystem und/oder an ein Hinderniserkennungssystem angeschlossen sein. Die Beschleunigung wird vorzugsweise durch Addition von zur Fahrzeugbewegung erforderlichen Kräften verändert. Es können zweckmäßigerweise zwei Arten von Kräften definiert werden, nämlich eine Kraft zur Kursüberwachung und eine Kraft für Ausweichmanöver. Eine Berechnung der Beschleunigung und/oder der Kräfte kann schnell erfolgen, so dass eine ausreichend hohe Dynamik möglich ist.According to the invention depends on respective observation-relevant object and distance determines a regulating acceleration between the vehicle and the object those of a repulsive force dependent between the vehicle and the object. This makes it possible to both a course monitoring control the vehicle as well as evasive maneuvers. Under observation relevant is to be understood as an object with which a touch or collision is avoided shall be. This can be an obstacle such as a pedestrian or be a vehicle or a road marking. The system according to the invention, with which the procedure is carried out can be beneficial to a street detection system and / or be connected to an obstacle detection system. The acceleration is preferably by addition of required for vehicle movement forces changed. It can expediently two types of forces be defined, namely a force for price monitoring and a force for Evasive maneuvers. A Calculation of acceleration and / or forces can be done quickly, so that a sufficiently high dynamics is possible.

Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.Cheap designs and advantages of the invention are the description and the other claims remove.

Wird eine Abstoßungskraft in der Art eines Gravitationspotentials abgeleitet, die notwendig ist, um einen Kontakt des Fahrzeugs mit dem Objekt zu vermeiden, steht eine einfache Formel für eine entsprechende Modellierung zur Verfügung. Unter dem Begriff „in der Art eines Gravitationspotentials" ist zu verstehen, dass die Kraft umso größer ist, je näher das Fahrzeug dem beobachtungsrelevanten Objekt kommt. In diesem Falle ist die Kraft die Abstoßungskraft zwischen Fahrzeug und Objekt.Becomes a repulsive force derived in the manner of a gravitational potential, necessary is to avoid contact of the vehicle with the object, stands for a simple formula for a corresponding modeling available. Under the term "in the Type of gravitational potential " to understand that the closer the force is, the greater the power Vehicle comes to the observation object. In this case the force is the repulsive force between vehicle and object.

Vorzugsweise wird zwischen dem Fahrzeug und wenigstens einem Fahrtziel eine Anziehungskraft modelliert, die das Fahrzeug zu dem Fahrtziel scheinbar beschleunigt. Dies wird im Modell erkennbar, indem das Fahrzeug sich auf das Fahrtziel zubewegt.Preferably becomes an attraction between the vehicle and at least one destination modeled, which apparently accelerates the vehicle to the destination. This is recognizable in the model by the vehicle being on the destination moved.

Eine zuverlässige Einhaltung von Sicherheitsstandards ist möglich, wenn für ein dynamisches, in einer Bewegungsrichtung bewegliches Objekt ein minimaler Sicherheitsabstand definiert wird. Dabei können zwei Objekttypen, nämlich dynamische Objekte sowie statische Objekte unterschieden werden. Als dynamische Objekte werden Fußgänger und andere Fahrzeuge klassifiziert. Ihre Positionen werden erfasst. Zweckmäßig ist eine Erfassung der dynamischen Objekte durch Kamera- und/oder Radar- und/oder Lidar-Sensoren. Statische Objekte werden vorteilhaft mittels einer Kamera, die auch GPS-unterstützt sein kann, erfasst. Zweckmäßigerweise werden die Objekte dem Verfahren bzw. dem System in Form einer Auflistung zur Verfügung gestellt, so dass zur Erfassung grundsätzlich auch andere jeweils geeignete Methoden möglich sind. Falls verschiedene Funktionen derartige Daten benötigen, von denen nur einige erfasst werden, können diejenigen Funktionen abgeschaltet werden, für die keine Daten verfügbar sind. Statt einer Auflistung der erfassten bzw. entdeckten Objekte kann auch eine Karte mit den Eigenschaften der erfassten, beobachtungsrelevanten Objekte dargestellt werden.A reliable Compliance with safety standards is possible if for a dynamic, in a moving direction moving object a minimum safety distance is defined. It can two types of objects, namely distinguished dynamic objects as well as static objects. As dynamic objects, pedestrians and other vehicles are classified. Your positions are recorded. It is useful to capture the dynamic Objects through camera and / or radar and / or lidar sensors. static Objects are advantageously using a camera that also GPS-supported can, recorded. Conveniently, the objects become the procedure or the system in the form of a listing to disposal so that in principle also others can be entered suitable methods possible are. If different functions require such data, from only a few can be detected, those functions be turned off, for no data available are. Instead of a list of detected or discovered objects can also create a map with the properties of the captured, observation relevant Objects are displayed.

Sind Geschwindigkeit und Richtung eines dynamischen Objekts bekannt, kann optional eine Berechnung der Beschleunigung und/oder der Kräfte verfeinert werden, was eine Berechnung unter Berücksichtigung möglicher zeitlicher Veränderungen er laubt. Als statische Objekte werden solche Objekte angesehen, die einen Streckenverlauf definieren, wie etwa Markierungslinien, Markierungseinrichtungen, Verkehrsschilder und dergleichen. Besonders bevorzugte Eigenschaften sind dabei Breite und Position im Verhältnis zum Fahrzeug. Optional können vorteilhaft weitere Eigenschaften wie Anzahl der Fahrspuren, deren Anordnung sowie ein Kurvenverlauf sein.If the velocity and direction of a dynamic object are known, optionally a calculation of the acceleration and / or of the forces can be refined, which allows a calculation taking into account possible temporal changes. Static objects are considered to be objects which define a route, such as marking lines, marking devices, traffic signs and the like. Particularly preferred properties are width and position in relation to the vehicle. Optionally, further properties such as the number of lanes, their arrangement and a curve can be advantageous.

Bei dynamischen Objekten wird zwischen Fußgängern und Fahrzeugen unterschieden. Fußgängern wird eine kreisförmige Sicherheitszone mit entsprechendem Sicherheitsabstand zugewiesen. Im Gegensatz dazu weisen Fahrzeuge eine komplexere Sicherheitszone in Form eines Rechtecks auf. Unabhängig davon, was geschieht, ist immer ein Sicherheitsabstand definiert.at Dynamic objects are differentiated between pedestrians and vehicles. Pedestrians will a circular one Safety zone assigned with appropriate safety distance. In contrast, vehicles have a more complex safety zone in the form of a rectangle. Regardless of what happens there is always a safety distance defined.

Ist die Ausrichtung des erfassten Fahrzeugs bekannt, kann der Sicherheitsabstand optimiert werden, indem der Sicherheitsabstand von dynamischen Objekten situationsabhängig angepasst wird. Bei parallelen Fahrzeugen kann ein seitlicher Sicherheitsabstand minimiert werden. Dadurch können sich Fahrzeuge überholen. Sofern die Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs bekannt ist, kann der Sicherheitsabstand geschwindigkeitsabhängig eingestellt werden. Sonst kann ein Mindestabstand vorgegeben werden. Droht ein seitlicher oder Frontalaufprall, können die Sicherheitsabstände situationsangepasst größer gewählt werden.is the orientation of the detected vehicle known, the safety margin be optimized by the safety margin of dynamic objects depending on the situation is adjusted. In parallel vehicles, a lateral safety distance be minimized. Thereby can to overtake vehicles. Unless the speed of a preceding vehicle is known is, the safety distance can be speed-dependent become. Otherwise, a minimum distance can be specified. Threatens lateral or frontal impact, the safety distances can be adapted to the situation be chosen larger.

Der Sicherheitsabstand kann abhängig von einem Winkel zwischen dem Fahrzeug und der Bewegungsrichtung des Objekts eingestellt werden. Ist der Winkel zwischen den Fahrzeugen bekannt oder definiert, kann ein, vorzugsweise winkelabhängiger, Korrekturfaktor für die Abstoßungskraft zwischen eigenem Fahrzeug und dem das Objekt bildende erfasste Fahrzeug eingestellt werden. Ist eine Ausrichtung des erfassten Fahrzeugs bekannt, kann eine Überholseite, beispielsweise links, erzwungen werden.Of the Safety distance may be dependent from an angle between the vehicle and the direction of movement of the object. Is the angle between the vehicles known or defined, may be a, preferably angle-dependent, correction factor for the repulsive force between own vehicle and the detected vehicle forming the object be set. If an orientation of the detected vehicle is known, can be a passing side, For example, on the left, be forced.

In einer Weiterbildung kann eine Anziehungskraft zur Kursüberwachung bestimmt werden. Dies ist dann vorteilhaft, wenn lediglich davor gewarnt werden muss, dass das eigene Fahrzeug von der Fahrbahn abkommen könnte. Zweckmäßigerweise kann die Fahrbahn als Potentialtopf modelliert werden, in dem sich das Fahrzeug bewegt, wobei eine Abstoßungskraft auf das Fahrzeug sich bei Annäherung an einen Fahrbahnrand progressiv erhöht. Die Ränder der Fahrbahn können als Hindernisse bewertet werden, denen auszuweichen ist.In Further education can be an attraction for course monitoring be determined. This is advantageous if only in front of it must be warned that your own vehicle will be off the road could. Conveniently, The roadway can be modeled as potential well in which the vehicle moves, with a repulsive force on the vehicle on approach progressively increased to a roadside. The edges of the roadway can as Obstacles to be avoided.

Bevorzugt wird bei einem Überholmanöver der Potentialtopf auf der Überholseite aufgehoben. Das Fahrzeug wird dann durch die andere Seite der Route verschoben und nicht durch den Rand des Streckenverlaufs behindert.Prefers is used in an overtaking maneuver Potential well on the overtaking side canceled. The vehicle will then go through the other side of the route shifted and not obstructed by the edge of the route.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden durch die Abstoßungskraft des Potentialtopfs verursachte Schwingungen durch einen nach geschalteten Regler kompensiert. Alternativ können durch die Abstoßungskraft des Potentialtopfs verursachte Schwingungen eliminiert werden, indem ein Fahrtziel in die Mitte einer Fahrspur gelegt wird, welches das Fahrzeug anzieht und verhindert, dass es sich wieder zurück an den Rand des Potentialtopfs verschiebt.In an advantageous embodiment are by the repulsive force of the potential well caused vibrations by a downstream Regulator compensated. Alternatively you can by the repulsive power of the potential well oscillations are eliminated by a destination is placed in the middle of a lane, which is the vehicle attracts and prevents it from getting back to the edge of the potential well shifts.

Das erfindungsgemäße System sieht vor, dass abhängig vom jeweiligen Objekt und von der Entfernung zwischen Fahrzeug und Objekt eine regulierende Beschleunigung bestimmbar ist, die von einer Abstoßungskraft abhängig ist. Die Beschleunigung kann zu einer Geschwindigkeitszunahme oder zu einer Geschwindigkeitsabnahme führen. Vorzugsweise weist das System eine wahlweise automatische oder halbautomatische Bedienungsein richtung auf. Im halbautomatischen Betrieb wirkt dieses wie ein Assistenzsystem, bei dem der Fahrer die Gesamtkontrolle über das Fahrzeug innehat. Das System ändert nicht die Fahreranforderungen, sofern keine Gefahr vorliegt. Sobald eine Gefahr vorliegt, kann zunächst eine Warnung ausgegeben werden und dann eingegriffen werden, um beispielsweise eine Notbremsung einzuleiten. Befindet sich das Fahrzeug auf einer Straße und kommt dem Straßenrand ohne Grund bei höherer Geschwindigkeit gefährlich nahe, wird der Fahrer gewarnt und das Lenkrad dann in der einen Richtung so blockiert, dass das Fahrzeug nicht von der Fahrbahn abkommen kann und anschließend zur Fahrbahnmitte bzw. zur Fahrspurmitte gelenkt werden kann. Beim automatischen Betrieb übernimmt das System die Kontrolle über das Fahrzeug.The inventive system that looks dependent of the respective object and the distance between the vehicle and Object is a regulatory acceleration determinable by a repulsive force dependent is. The acceleration can lead to a speed increase or too lead to a decrease in speed. Preferably, the system has an optional automatic or semi-automatic Bediensein direction on. In semi-automatic mode, this works like an assistance system, where the driver has total control over the Vehicle holds. The system changes not the driver requirements, if there is no danger. As soon as there may be a danger, first a warning will be issued and then intervened to for example, to initiate emergency braking. Is the vehicle located on a street and comes the roadside without reason at higher Speed dangerous close, the driver is warned and then the steering wheel in one Directed so blocked that the vehicle is not off the road and then can be directed to the center of the lane or lane center. At the automatic operation takes over the system over control the vehicle.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird.in the Below, the invention will be described with reference to the drawing embodiments explained in more detail. The The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination, which the skilled person expediently consider individually and sum up to meaningful further combinations.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 einen Streckenverlauf mit einem Fahrzeug und einem erfassten dynamischen Objekt, 1 a route with a vehicle and a detected dynamic object,

2 eine Ansicht einer Bedienoberfläche eines bevorzugten Systems, 2 a view of a user interface of a preferred system,

3a, b, c; ein Fahrzeug und erfasste Objekte mit kreisförmiger Sicherheitszone (a), mit komplexerer Sicherheitszone bei Parallelfahrt (b) und bei Kollisionsgefahr (c), 3a , b, c; a vehicle and objects with a circular safety zone (a), with a more complex safety zone during parallel travel (b) and in case of collision (c),

4 ein Weg eines Fahrzeugs zwischen Startpunkt und Fahrtziel mit dazwischen angeordneten Objekten und 4 a path of a vehicle between starting point and destination with interposed objects and

5a, b; ein Fahrbahnverlauf als Draufsicht (a) und als Potentialtopf dargestellt (b). 5a , b; a road course as a plan view (a) and shown as potential well (b).

Aus 1 ist eine Darstellung eines Steckenverlaufs einer Fahrbahn 14 mit einem darin befindlichen Fahrzeug 10 und einem dynamischen, beobachtungsrelevanten Objekt 12 ersichtlich. Das Fahrzeug 10 bewegt sich in einer Richtung 11, während das Objekt 12 sich quer dazu in einer Richtung 13 bewegt. Das Objekt 12 könnte ein Fußgänger sein, der die Fahrbahn 14 überquert, oder ein anderes Fahrzeug, welches in die Fahrbahn 14 einfährt. Die Position des Objekts 12 wird von geeigneten, nicht dargestellten Erkennungsmitteln, wie Videokamera, Radar- und/oder Lidar-Sensoren im Fahrzeug 10 erfasst. Auch die Art des Objekts 12 wird erfasst und bewertet, ob es sich um ein dynamisches oder statisches Objekt und ein Fahrzeug oder einen Fußgänger handelt. Dies kann zweckmäßigerweise mittels Bildverarbeitung erfolgen. Modellhaft wird angenommen, dass sich das Fahrzeug 10 aufgrund einer Anziehungskraft auf ein nicht näher dargestelltes Fahrtziel zu bewegt und aufgrund einer Abstoßungskraft vom Objekt 12 fernhält. Dabei bewegt sich das Fahrzeug 10 so in einem Modell-Potentialfeld, dass sich die notwendigen Bewegungen des Fahrzeugs 10 leicht berechnen lassen.Out 1 is a representation of a Steckenverlaufs a roadway 14 with a vehicle inside 10 and a dynamic, observation-relevant object 12 seen. The vehicle 10 moves in one direction 11 while the object 12 across to it in one direction 13 emotional. The object 12 could be a pedestrian, the roadway 14 crosses, or another vehicle, which is in the carriageway 14 retracts. The position of the object 12 is by suitable, not shown detection means, such as video camera, radar and / or Lidar sensors in the vehicle 10 detected. Also the type of object 12 is detected and evaluated whether it is a dynamic or static object and a vehicle or a pedestrian. This can conveniently be done by means of image processing. Model is believed to be the vehicle 10 moved due to an attraction to a destination not shown in detail and due to a repulsive force from the object 12 keeps. The vehicle is moving 10 so in a model potential field, that the necessary movements of the vehicle 10 easy to calculate.

2 illustriert ein Schema eines bevorzugten Systems, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Das System kann sowohl halbautomatisch als Assistent als auch vollautomatisch für ein Gesamtmanagement des Fahrzeugs eingesetzt werden. 2 illustrates a schematic of a preferred system with which the method of the invention can be carried out. The system can be used semi-automatically as an assistant as well as fully automatically for the overall management of the vehicle.

Soll das System halbautomatisch eingesetzt werden, wird der Modus 30 für die manuelle Bedienung („manual") betätigt. Diese umfasst die Modii 31 („disable") und 32 („emergency brake"). Im halbautomatischen Betrieb hat der Fahrer die Gesamtkontrolle über sein Fahrzeug. Das Steuerungssystem verändert nicht die Fahreranforderungen, sofern keine Gefahr vorliegt. Sobald eine Gefahr auftritt, die entsprechend erkannt und bewertet wird, hat das System zunächst die Möglichkeit einer akustischen und/oder optischen und/oder haptischen Warnung und kann dann eingreifen, um eine Notbremsung einzuleiten (Modus 32). Wenn sich das Fahrzeug auf einer Straße befindet und dem Fahrbahnrand übermäßig gefährlich nahe kommt, wird der Fahrer gewarnt und das Lenkrad dann in der einen Richtung blockiert, so dass das Fahrzeug nicht von der Straße abkommen kann und anschließend in Richtung Fahrbahnmittel gelenkt wird.If the system is to be used semi-automatically, the mode becomes 30 operated for manual operation, which includes the modes 31 ("Disable") and 32 In semi-automatic operation, the driver has total control of his vehicle, the control system does not change the driver's requirements unless there is a risk, and as soon as a hazard occurs that is appropriately detected and evaluated, the system will have the option of audible and / or visual and / or haptic warning and may then intervene to initiate emergency braking (mode 32 ). If the vehicle is on a road and comes excessively dangerously close to the lane, the driver is warned and the steering wheel is then blocked in one direction, so that the vehicle can not get off the road and then steered towards the lane means.

Wenn das System vollautomatisch entsprechend des Modus 40 („enable") eingesetzt wird, hat der Fahrer nicht mehr die Kontrolle über sein Fahrzeug. Er kann hier nur noch das anzufahrende Ziel eingeben, und das System übernimmt an seiner Stelle die Aufgabe. Das Ziel kann beispielsweise durch eine Information definiert werden, die von einem Telematiksystem oder auf irgendeine andere geeignete Weise bereitgestellt wird. Es gibt dabei zwei unterschiedliche Möglichkeiten.If the system fully automatic according to the mode 40 ("Enable") is used, the driver no longer has control of his vehicle, he can only enter the destination to be approached, and the system takes over the task in its place provided by a telematics system or in any other suitable way There are two different possibilities.

Wenn der Straßenverlauf nicht definiert ist, wird der Modus 41 („off road") angegeben. Das System muss hierbei das Umfahren von Hindernissen, d.h. erfassten Objekten, steuern. Dies erfolgt vorzugsweise so, dass das Fahrzeug möglichst wenig bewegt wird, einerseits aus Stabilitätsgründen und andererseits um zu verhindern, dass man von einer vorhandenen Route abkommt, die nicht definiert ist.If the road is not defined, the mode becomes 41 The system must thereby control the avoidance of obstacles, ie objects detected, preferably in such a way that the vehicle is moved as little as possible, on the one hand for stability reasons and on the other hand in order to prevent one from having an existing one Route departs, which is not defined.

Bei einem definierten Straßenverlauf (Modul 42, „on road") ist die Steuerung etwas komplizierter, um das Fahrzeug in der Straßenmitte bzw. der Fahrbahnmitte zu halten. Dies wird mit Modul 43 („lane following") bewirkt. Das System kann hier entweder nur die seitliche Steuerung zur Kursüberwachung ü bernehmen oder sich außerdem auch um das Umfahren von Hindernissen kümmern. Im ersten Modus 43 handelt es sich um ein Komfortsystem, bei dem der Fahrer bei Problemen noch selbst bremsen muss. Im zweiten Fall (Modus 44) steuert das System auch die Längsdynamik des Fahrzeugs und bremst bei Bedarf (Modus 45, „way keeping"). Wenn nicht genug Platz zum Bremsen vorhanden ist und die Fahrspur gewechselt werden kann, schaltet das System automatisch in einen Notmodus 46 („way changing") und wechselt die Fahrspur, um mehr Platz zur Verfügugn zu haben.For a defined road course (Modul 42 "On road"), the steering is slightly more complicated to keep the vehicle in the middle of the road or the center of the road 43 In this case, the system can either only perform the lateral control for course monitoring or it can also take care of avoiding obstacles in the first mode 43 it is a comfort system where the driver still has to brake himself in case of problems. In the second case (mode 44 ), the system also controls the longitudinal dynamics of the vehicle and brakes when needed (mode 45 "Way keeping".) If there is not enough room to brake and the lane can be changed, the system automatically switches to an emergency mode 46 ("Way changing") and changes the lane to have more space available.

In allen Fällen geht es darum, eine regulierende Beschleunigung y → zu bestimmen. Diese Beschleunigung y → hängt nach der folgenden Grundgleichung von einem einzigen Faktor ab, nämlich der Kraft F, die bekannt ist:

Figure 00090001
wobei m die Masse des Fahrzeugs ist.In all cases it is a question of determining a regulating acceleration y →. This acceleration y → depends on the following basic equation of a single factor, namely the force F, which is known:
Figure 00090001
where m is the mass of the vehicle.

Es wird erfindungsgemäß eine Abstoßungskraft F →i abhängig vom jeweiligen erfassten Objekt und insbesondere von der Entfernung d zum eigenen Fahrzeug definiert, wobei der Index i für jeweils ein Objekt steht:According to the invention, a repulsive force F → i is defined as a function of the respective detected object and in particular of the distance d to the own vehicle, the index i standing for one object each:

Figure 00090002
Figure 00090002

Diese Kraft F →i(d) variiert somit auf folgende Weise:

Figure 00090003
das heißt, F → ist gleich dem Minimum von A/dn oder B, wobei A, B (zulässiges Maximum) und n Funktionen darstellen, die von der Art des Objekts und seinen Eigenschaften abhängig sind. Je näher ein Objekt am Fahrzeug ist, desto höher ist die Kraft F →i(d), um das Fahrzeug zu bremsen und es von seinem Kurs abzulenken.This force F → i (d) thus varies in the following way:
Figure 00090003
that is, F → is equal to the minimum of A / d n or B, where A, B (allowable maximum) and n represent functions that depend on the nature of the object and its properties. The closer an object is to the vehicle, the higher the force F → i (d) to brake the vehicle and distract it from its course.

Weiterhin kann eine Anziehungskraft bestimmt werden, die durch das Fahrtziel definiert ist, auf das sich das Fahrzeug zu bewegt. Außerdem kann eine Kraft zur Kursüberwachung definiert werden. Diese Kräfte sind nicht immer alle notwendig, je nachdem, welche Funktionalität genutzt werden soll. Ihre Berechnung kann daher bei Bedarf gestoppt oder durchgeführt werden.Farther An attraction can be determined by the destination is defined, to which the vehicle is moving. In addition, can a force for price monitoring To be defined. These forces are not always necessary, depending on what functionality used shall be. Your calculation can therefore be stopped if necessary or carried out become.

Das Fahrtziel zieht das Fahrzeug an, so dass es sich darauf zu bewegt. Um zu verhindern, dass die Anziehungskraft analog zur obigen Gleichung in dem Maße ansteigt, in dem sich das Fahrzeug seinem Fahrtziel nähert, wird für jede derartige Berechnung ein fiktives Ziel errechnet, so dass sich eine Richtung parallel zum Streckenverlauf sowie eine Entfernung ergibt, mit der gerade die Kräfte kompensiert werden können, die durch den Kontakt zur Straße entstehen.The Destination attracts the vehicle so that it moves towards it. To prevent the attraction analogous to the above equation in this scale increases as the vehicle approaches its destination for every Such calculation calculates a fictitious target, so that a Direction parallel to the route as well as a distance, with just the forces can be compensated, by the contact to the street arise.

Es besteht ein grundlegender Unterschied zwischen solchen dynamischen Objekten, die Fußgänger darstellen und solchen, die Fahrzeuge darstellen. Dies ist in den 3a–3c skizziert. Eine Abstoßungskraft 21 ist durch einen Pfeil am Fahrzeug 10 symbolisiert. Ein Fußgänger muss eine kreisförmige Sicherheitszone mit einem Sicherheitsabstand 20 um sich haben. Ein günstiger Sicherheitsabstand beträgt mindestens 1 m (3a). Das Fahrzeug 10 bewegt sich, um eine Objektberührung zu vermeiden, vom Objekt 12 weg, was durch eine strichlierte Linie angedeutet ist. Im Gegensatz dazu ist die Si cherheitszone mit einem Sicherheitsabstand 20 für Fahrzeuge komplexer. Die Sicherheitszone ist rechteckig ausgebildet (3b, 3c). Bewegen sich das eigene Fahrzeug 10 und das als Fahrzeug ausgebildete Objekt 12 parallel zueinander, ist der erforderliche seitliche Sicherheitsabstand 20 minimal. Dadurch können sich Fahrzeug 10 und Objekt 12 überholen (3b). Der Abstand zu einem vorausfahrenden als Fahrzeug ausgebildeten Objekt 12 und dem eigenen Fahrzeug 10 hängt hingegen von der Geschwindigkeit des Objekts 12 ab, sofern diese bekannt ist, andernfalls kann ein fester Wert, vorzugsweise einige Meter, insbesondere 5 m festgelegt werden. Damit können gesetzlich vorgeschriebene Sicherheitsabstände sicher eingehalten werden. Wenn jedoch bei den Fahrzeugen 10, 12 ein seitlicher oder Frontalaufprall möglich ist (3c), müssen die Sicherheitsabstände 20 größer werden und vorzugsweise mindestens 3 m betragen. Es kann ein Korrekturfaktor für die Abstoßungskraft definiert werden, der von einem Winkel zwischen den Fahrzeugen 10, 12 abhängig ist, sofern ein solcher Winkel definiert ist.There is a fundamental difference between such dynamic objects that represent pedestrians and those that represent vehicles. This is in the 3a - 3c outlined. A repulsive force 21 is by an arrow on the vehicle 10 symbolizes. A pedestrian needs a circular safety zone with a safe distance 20 to have yourself. A favorable safety distance is at least 1 m ( 3a ). The vehicle 10 moves to avoid object touching, from the object 12 away, which is indicated by a dashed line. In contrast, the safety zone is at a safe distance 20 more complex for vehicles. The safety zone is rectangular ( 3b . 3c ). Move your own vehicle 10 and the object formed as a vehicle 12 parallel to each other, is the required lateral safety distance 20 minimal. This will allow vehicle 10 and object 12 to overtake ( 3b ). The distance to a preceding vehicle designed as an object 12 and your own vehicle 10 depends on the speed of the object 12 if this is known, otherwise a fixed value, preferably a few meters, in particular 5 m can be set. Thus legally prescribed safety distances can be safely adhered to. If, however, with the vehicles 10 . 12 a lateral or frontal impact is possible ( 3c ), have the safety distances 20 grow larger and preferably at least 3 m. A repulsion force correction factor can be defined, which is an angle between the vehicles 10 . 12 dependent, if such an angle is defined.

Wie aus 4 ersichtlich, können lokale Potentialminima auftreten, wenn sich ein Objekt 12 gänzlich zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Fahrtziel 26 befindet. In diesem Fall wird das Potential des Objekts 12 bzw. mehrerer solcher Objekte 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, die sich zwischen einem Startpunkt 25 und dem Fahrtziel 26 befinden, soweit verschoben, dass es das Fahrzeug 10 auf seinem Weg 27 zwischen Startpunkt 25 und Fahrziel 26 in eine bestimmte Richtung schiebt. Ist die Ausrichtung des Objekts 12 bekannt, kann eine Überholseite erzwungen werden. Die Seite wird so gewählt dass das als Fahrzeug ausgebildete Objekt 12 links überholt wird. Das System kann für eine Verwendung im angelsächsischen Raum so abgeändert werden, dass das Objekt 12 rechts überholt werden kann.How out 4 As can be seen, local potential minima can occur when there is an object 12 entirely between the vehicle 10 and the destination 26 located. In this case, the potential of the object 12 or more such objects 12a . 12b . 12c . 12d . 12e that is between a starting point 25 and the destination 26 located, so far postponed that it is the vehicle 10 on his way 27 between starting point 25 and destination 26 pushes in a certain direction. Is the orientation of the object 12 known, a passing side can be forced. The page is chosen so that the trained as a vehicle object 12 on the left is overtaken. The system can be modified for use in the Anglo-Saxon area so that the object 12 can be overhauled right.

Soll lediglich, bevorzugt bei einer Kursüberwachung, davor gewarnt werden, dass ein Fahrzeug 10 von seiner Fahrbahn 14 abkommt, können Ränder der Fahrbahn 14 als Hindernisse bildende Objekte 14a, 14b angesehen werden, denen auszuweichen ist. Diese Objekte 14a, 14b verschieben demnach das Fahrzeug 10 zurück auf die Fahrbahn 14 in Richtung Fahrbahnmitte.Should only be warned, preferably in a course monitoring, that a vehicle 10 from its lane 14 can depart, edges of the roadway 14 as obstacles forming objects 14a . 14b be avoided. These objects 14a . 14b move accordingly the vehicle 10 back to the road 14 towards the center of the road.

Soll das Fahrzeug 10 zur Fahrbahnmitte eingeregelt werden, ist es zweckmäßig, die Fahrbahn 14 als Potentialtopf 18 anzusehen, wie in den 5a, 5b skizziert ist.Should the vehicle 10 adjusted to the center of the road, it is appropriate to the roadway 14 as potential well 18 to look at, like in the 5a . 5b outlined.

Die als Fahrbahnränder ausgebildeten statischen Objekte 14a, 14b werden als Flanken 17, 18 des Potentialtopfs dargestellt; die Breite 15 der Fahrbahn 14 entspricht der Breite 15 des Potentialtopfs. In der Mitte des Potentialtopfs 16 ist die Kraft gleich Null. Durch eine progressive Steigerung der Abstoßungskraft der Flanken 17, 18 bei Annäherung wird das Fahrzeug 10 langsam nach innen zum Potentialminimum geschoben.The trained as road edges static objects 14a . 14b be as flanks 17 . 18 the potential well represented; the width 15 the roadway 14 corresponds to the width 15 of the potential well. In the middle of the potential well 16 the force is zero. By a progressive increase in the repulsive force of the flanks 17 . 18 when approaching the vehicle 10 slowly pushed inwards to the potential minimum.

Wenn das Fahrzeug 10 seine Spur wechseln muss, wird der Potentialtopf 16 auf der entsprechenden Seite aufgehoben. Das Fahrzeug 10 wird dann durch die andere Seite der Route, also etwa einen gegenüberliegenden Fahrbahnrand auf der Seite des Gegenverkehrs verschoben und nicht durch den Rand 14a oder 14b behindert. Zweckmäßigerweise wird ein günstiger Radius für ein Ausscheren und ein Einscheren des Fahrzeugs 10 vorgegeben.If the vehicle 10 his lane must change, becomes the potential well 16 on the corresponding page. The vehicle 10 is then moved through the other side of the route, so about an opposite roadside on the side of the oncoming traffic and not by the edge 14a or 14b with special needs. Conveniently, a favorable radius for a Ausscheren and a collapse of the vehicle 10 specified.

Ein durch den Potentialtopf 16 verursachter Schwingungseffekt des Fahrzeugs 10 von einer Flanke 17, 18 des Potentialtopfs 16 zur anderen kann durch einen nachfolgend angeordneten Regler verhindert werden, der eine Kompensation der Schwingungen ermöglicht. Eine alternative Methode besteht darin, ein künstliches Fahrtziel in der Mitte der die Fahrspur 14c bildenden Fahrbahn 14 zu verwenden, welches das Fahrzeug 10 anzieht und verhindert, dass es sich wieder zum Fahrbahnrand zurück verschiebt.One through the potential well 16 caused vibration effect of the vehicle 10 from a flank 17 . 18 of the potential well 16 on the other hand can be prevented by a subsequently arranged controller, which allows compensation of the vibrations. An alternative method exists in it, an artificial destination in the middle of the lane 14c forming roadway 14 to use which the vehicle 10 attracts and prevents it from shifting back to the roadside.

Claims (13)

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (10) mit Erkennungsmitteln zum Erkennen von beobachtungsrelevanten Objekten (12, 12a...12e) in der Umgebung des Fahrzeugs (10), wobei bedarfsweise in einen Lenkbetrieb des Fahrzeugs (10) eingegriffen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom jeweiligen Objekt (12, 12a...12e, 14a, 14b) und von einer Entfernung zwischen Fahrzeug (10) und Objekt (12, 12a...12e, 14a, 14b) eine regulierende Beschleunigung (y →) bestimmt wird, die von einer modellierten Abstoßungskraft zwischen Fahrzeug (10) und Objekt (12, 12a...12e, 14a, 14b) abhängig ist.Method for operating a vehicle ( 10 ) with recognition means for recognizing observation-relevant objects ( 12 . 12a ... 12e ) in the vicinity of the vehicle ( 10 ), where necessary in a steering operation of the vehicle ( 10 ) can be intervened, characterized in that depending on the respective object ( 12 . 12a ... 12e . 14a . 14b ) and from a distance between vehicle ( 10 ) and object ( 12 . 12a ... 12e . 14a . 14b ) a regulating acceleration (y →) determined by a modeled repulsive force between the vehicle ( 10 ) and object ( 12 . 12a ... 12e . 14a . 14b ) is dependent. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstoßungskraft in der Art eines Gravitationspotentials abgeleitet wird, die notwendig ist, um einen Kontakt des Fahrzeugs (10) mit dem Objekt (12, 12a...12e, 14a, 14b) zu vermeiden.A method according to claim 1, characterized in that the repulsive force is derived in the manner of a gravitational potential necessary to prevent contact of the vehicle ( 10 ) with the object ( 12 . 12a ... 12e . 14a . 14b ) to avoid. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Fahrzeug (10) und wenigstens einem Fahrtziel (26) eine Anziehungskraft modelliert wird, die das Fahrzeug (10) zu dem Fahrtziel (26) scheinbar beschleunigt.Method according to claim 1 or 2, characterized in that between the vehicle ( 10 ) and at least one destination ( 26 ) an attraction is modeled that the vehicle ( 10 ) to the destination ( 26 ) seemingly accelerated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für ein dynamisches, in einer Bewegungsrichtung bewegliches Objekt (12, 12a...12e) ein minimaler Sicherheitsabstand (20) definiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for a dynamic, in a direction of movement movable object ( 12 . 12a ... 12e ) a minimum safety distance ( 20 ) is defined. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsabstand (20) situationsabhängig angepasst wird.Method according to claim 4, characterized in that the safety distance ( 20 ) is adjusted depending on the situation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsabstand (20) abhängig von einem Winkel zwischen dem Fahrzeug (10) und der Bewegungsrichtung des Objekts (12, 12a...12e) eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the safety distance ( 20 ) depending on an angle between the vehicle ( 10 ) and the direction of movement of the object ( 12 . 12a ... 12e ) is set. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anziehungskraft zur Kursüberwachung bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized as an attraction for price monitoring is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrbahn (14) mit Fahrbahnrändern (14a, 14b) als Potentialtopf (16) modelliert wird, in dem sich das Fahrzeug (10) bewegt, wobei eine Abstoßungskraft auf das Fahrzeug (10) sich bei Annäherung an einen Fahrbahnrand (14a, 14b) progressiv erhöht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a roadway ( 14 ) with lane edges ( 14a . 14b ) as potential well ( 16 ) in which the vehicle ( 10 ), whereby a repulsive force on the vehicle ( 10 ) approaching a lane edge ( 14a . 14b ) progressively increased. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Überholmanöver der Potentialtopf (16) auf der Überholseite aufgehoben wird.A method according to claim 8, characterized in that during an overtaking maneuver the potential well ( 16 ) is lifted on the passing side. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Abstoßungskraft des Potentialtopfs (16) verursachte Schwingungen durch einen nach geschalteten Regler kompensiert werden.A method according to claim 8 or 9, characterized in that by the repulsive force of the potential well ( 16 ) oscillations caused by a downstream regulator can be compensated. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Abstoßungskraft des Potentialtopfs (16) verursachte Schwingungen eliminiert werden, indem ein Fahrtziel (26) in die Mitte einer Fahrspur (14c) gelegt wird.A method according to claim 8 or 9, characterized in that by the repulsive force of the potential well ( 16 ) vibrations are eliminated by a destination ( 26 ) in the middle of a lane ( 14c ) is placed. System zum Betreiben eines Fahrzeugs (10) mit Erkennungsmitteln zum Erkennen von beobachtungsrelevanten Objekten (12, 12a...12e) in der Umgebung des Fahrzeugs (10), wobei bedarfsweise in einen Lenkbetrieb des Fahrzeugs (10) eingreifbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom jeweiligen Objekt (12, 12a...12e, 14a, 14b) und von der Entfernung zwischen Fahrzeug (10) und Objekt (12, 12a...12e, 14a, 14b) eine regulierende Beschleunigung (y →) bestimmbar ist, die von einer Abstoßungskraft abhängig ist.System for operating a vehicle ( 10 ) with recognition means for recognizing observation-relevant objects ( 12 . 12a ... 12e ) in the vicinity of the vehicle ( 10 ), where necessary in a steering operation of the vehicle ( 10 ) is engageable, characterized in that depending on the respective object ( 12 . 12a ... 12e . 14a . 14b ) and the distance between the vehicle ( 10 ) and object ( 12 . 12a ... 12e . 14a . 14b ) a regulating acceleration (y →) is determined, which depends on a repulsive force. System nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine wahlweise automatische oder halbautomatische Bedienungseinrichtung.System according to claim 12, characterized by a optional automatic or semi-automatic operating device.
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