DE102005020731A1

DE102005020731A1 - Modelliervorrichtung und Verfahren zum Modellieren einer Umgebung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102005020731A1
Application number: DE102005020731A
Authority: DE
Inventors: Helmut Riedel; Wolfgang Zeitler; Marcel Brückner
Original assignee: 3SOFT GmbH; Audi AG
Current assignee: 3SOFT GmbH; Audi AG
Priority date: 2005-05-04
Filing date: 2005-05-04
Publication date: 2006-11-09

Abstract

Herkömmliche Modelliervorrichtungen (10) für Fahrzeuge ermitteln bei Erfassung eines Verkehrsobjekts (22) außerhalb des Fahrzeugs einen Typ, eine momentane Position (s(t)) und/oder eine momentane Geschwindigkeit (v(t)) des Verkehrsobjekts (22). Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Modelliervorrichtung (22) zu finden, die weitere Daten zur Modellierung einer Umgebung des Fahrzeugs ausgibt. DOLLAR A Erfindungsgemäß gelöst wird dies durch eine Modelliervorrichtung (22) zur Modellierung einer Umgebung eines Fahrzeugs, umfassend eine Sensoreinrichtung (12) zur Erfassung von mindestens einem Verkehrsobjekt (22) außerhalb des Fahrzeugs und zur Bereitstellung eines entsprechenden Sensorsignals (26) an ihrem Ausgang und eine Typerfassungseinrichtung (14), welche eingangsseitig an den Ausgang der Sensoreinrichtung (12) gekoppelt ist zur Bestimmung eines Typs des erfassten Verkehrsobjekts (22) in Abhängigkeit des Sensorsignals (26) und zur Bereitstellung eines entsprechenden Typinformationssignals (28) an ihrem Ausgang, sowie eine Speichereinrichtung (16), welche eingangsseitig an den Ausgang der Typerfassungseinrichtung (14) gekoppelt ist zur Bereitstellung mindestens eines Merkmals (v1 bis v2) eines Verhaltensmusters in Abhängigkeit des Typinformationssignals (28) an ihrem Ausgang.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Modelliervorrichtung zur Modellierung einer Umgebung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Modellieren einer Umgebung eines Fahrzeugs.
Um einen Fahrer während einer Fahrt arbeitsmäßig zu entlasten und um das Fahren mit einem Fahrzeug sicherer zu gestalten, können Fahrzeuge mit Sensoren zur Erfassung einer räumlichen Umgebung des Fahrzeugs ausgestattet werden. Sobald ein Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug oder ein Fußgänger, von einem dieser Sensoren detektiert wird, gibt der Sensor ein entsprechendes Signal an eine Fahrzeugkomponente aus. Beispielsweise kann ein Sensor dazu ausgelegt sein, bei Erfassung eines Verkehrsteilnehmers in einer näheren Umgebung des Fahrzeugs eine Warneinrichtung zu aktivieren, um den Fahrer vor einer möglichen Kollision mit dem Verkehrsteilnehmer zu warnen. Oder der Sensor gibt als Signal einen Abstand eines vorherfahrenden Fahrzeugs an eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung aus, welche die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs in Abhängigkeit des Abstands des vorherfahrenden Fahrzeugs steuert.

Nach dem Stand der Technik können Sensoren im Allgemeinen eine momentane Position und/oder eine momentane Geschwindigkeit eines Verkehrsobjekts erfassen. In der Druckschrift DE 199 26 559 A1 ist eine Vorrichtung zur Detektion von Objekten im Umfeld eines Straßenfahrzeugs beschrieben, welche zusätzlich zur momentanen Position und der momentanen Geschwindigkeit auch den Typ eines Verkehrsteilnehmers erfassen kann.

Beispielsweise kann die Vorrichtung erkennen, ob es sich bei einem Verkehrsteilnehmer um ein Fahrzeug oder um eine Person handelt. Die Vorrichtung aus Druckschrift DE 199 26 559 A1 verwendet diese Erkenntnis des Fahrzeugtyps dann zur genaueren Bestimmung der momentanen Position und der momentanen Geschwindigkeit des Verkehrsteilnehmers. Weitere Daten bezüglich des Verkehrsteilnehmers werden von der Sensorvorrichtung nicht bereitgestellt.

Verlässt sich ein Fahrer alleine auf eine Vorrichtung, wie sie in Druckschrift DE 199 26 559 A1 beschrieben ist, welche in Abhängigkeit der momentanen Positionen und der momentanen Geschwindigkeiten der umgebenden Verkehrsobjekte ein Fahrzeug steuert oder eine Risikosituation vorhersagt, kann dies dennoch zu wenig zuverlässigen Aktionen führen, da die Objekte unter Umständen ihre jeweilige Position und ihre jeweilige Geschwindigkeit schnell ändern können und die Steuerung daher nicht mehr zutreffend ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu finden, welche einen besseren Schutz vor Unfällen gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass man für einen erkannten Typ eines Verkehrsteilnehmers auch ein typspezifisches Verhaltensmuster ermitteln kann. Ein Merkmal oder mehrere Merkmale dieses ermittelten Verhaltensmusters lassen sich über eine Speichereinrichtung abspeichern und können dann bei Erfassung eines Verkehrsteilnehmers diesen Typs von der Speichereinrichtung bereitgestellt werden. Damit ist es möglich, Vorhersagen über das Verhalten des erfassten Verkehrsteilnehmers zu einem späteren Zeitpunkt zu machen. Eine Fahrzeugsteuereinrichtung kann dann früher auf auftretende Risikosituationen reagieren und damit einen möglichen Unfall verhindern.

Beispielsweise ist das Merkmal des Verhaltensmusters eine Minimalgeschwindigkeit, eine Maximalgeschwindigkeit, eine mittlere Geschwindigkeit, eine Wegrichtung, ein Gefahrenpotential und/oder ein Gefährdungspotential des Typs des Verkehrsobjekts. Damit lässt sich für ein einmal erfasstes Verkehrsobjekt vorhersagen, in welchem Positions- und Geschwindigkeitsbereicht es sich zu einem späteren Zeitpunkt befinden wird. Es ist somit möglich, das Umfeld des Fahrzeugs verbessert darzustellen, es zu modellieren. Des Weiteren kann die Fahrweise des Fahrzeugs über die von der Speichereinrichtung ausgegebene Information automatisch auf den Verkehrsteilnehmer abgestimmt werden. Wird beispielsweise ein Kind in einem vorgebbaren Winkelbereich in Fahrtrichtung des Fahrzeugs von der Modelliervorrichtung erfasst, so ist über die Speichereinrichtung ein Gefährdungssignal an das Fahrzeugs ausgebbar. Über dieses Gefährdungssignal kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs so gesteuert werden, dass eine vorgebbare Geschwindigkeit nicht überschritten wird, solange das Kind in dem vorgebbaren Winkelbereich in Fahrtrichtung von der Sensoreinrichtung erfassbar ist. Der Fahrer kann somit in dem hier geschilderten Fall bei Bedarf sein Fahrzeug schneller zum Stillstand bringen.

Zusätzlich kann die Typerfassungseinrichtung eine Kataloguntereinrichtung umfassen, die ausgelegt ist zur Bestimmung mindestens einer Größe, einer Farbe und/oder einer Ansichtsseite des Verkehrsobjekts. Wird beispielsweise ein Fußgänger von der Typerfassungseinrichtung als Verkehrsteilnehmertyp „Fußgänger" erfasst, so ist es vorteilhaft, wenn gleichzeitig auch erfassbar ist, ob es sich dabei um ein Kind oder um einen Erwachsenen handelt. Ebenso ist es von Vorteil, wenn bei einem Verkehrsobjekt die Ansichtsseite erfassbar ist, da von der Ansichtsseite auf die Fahrtrichtung des Verkehrsobjekts geschlossen werden kann. Als Ergänzung oder als Alternative dazu kann die Typerfassungseinrichtung auch dazu ausgelegt sein, zwischen Personen, Fahrzeugen und unbeweglichen Objekten wie Bäumen, Verkehrsschildern und parkenden Autos zu unterscheiden. Die Verkehrsteilnehmer vom erfassten Typ „Fahrzeug" können des Weiteren in unterschiedliche Typen wie Fahrräder, Motorräder, Lastwägen, Personenkraftfahrzeugen und landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge unterteilt sein.

Ebenso kann die Modelliervorrichtung zur Bestimmung einer Momentanposition und/oder einer Momentangeschwindigkeit des Verkehrsobjekts ausgelegt sein. Die Modelliervorrichtung kann eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich der Momentanposition und/oder der Momentangeschwindigkeit des erfassten Verkehrsobjekts mit dem Merkmal des Verhaltensmusters umfassen. Damit ist es möglich, bei einem Betreiben der Sensoreinrichtung diese auf ihre Funktionsweise hin zu überprüfen. Bei Überschreiten einer vorgebbaren Abweichung mit mindestens einer vorgebbaren Häufigkeit zwischen den von der Speichereinrichtung ausgegebenen Daten und der Momentanposition und/oder der Momentangeschwindigkeit ist dann ein Warnsignal an den Fahrer aktivierbar. Der Fahrer kann somit rechtzeitig über die Fehlfunktion der Sensoreinrichtung seines Fahrzeugs informiert werden, bevor es aufgrund dieser Fehlfunktion zu einem Unfall kommt.

Vorzugsweise kann die Modelliervorrichtung eine Modellerstelleinrichtung zur Berechnung mindestens einer Position und/oder einer Geschwindigkeit des Verkehrsobjekts zu einem späteren Zeitpunkt in Abhängigkeit der Momentanposition, der Momentangeschwindigkeit und/oder dem bereitgestellten Merkmal umfassen. Damit lässt sich auch das Verhalten des Verkehrsobjekts zu diesem späteren Zeitpunkt berechnen.

Insbesondere kann eine zu einem späteren Zeitpunkt erfasste Momentanposition und/oder Momentangeschwindigkeit des Verkehrsobjekts mit der bestimmten Position und/oder der bestimmten Geschwindigkeit verglichen werden. Somit bietet sich eine Möglichkeit, sowohl die Sensoreinrichtung als auch die Modellerstellvorrichtung während ihres Betreibens zu überprüfen.

Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren aus Anspruch 7. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den entsprechenden Unteransprüchen definiert. Soweit sich die dadurch gegebenen Vorteile mit den oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung schon genannten Vorteilen decken, werden sie hier nicht noch einmal beschrieben.

In einer besonderen Weiterbildung des Verfahrens ist zusätzlich ein Verfahren gekennzeichnet durch Erkennen einer Nichtfunktion und/oder einer Fehlfunktion einer Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Momentanposition und/oder Momentangeschwindigkeit und Bereitstellen der bestimmten Position und/oder der Bestimmten Geschwindigkeit als Momentanposition oder Momentangeschwindigkeit. Dadurch kann ein Ausfall der Sensoreinrichtung überbrückt werden.

Über die vorgestellte Erfindung ist das Wissen um die Umgebung des Fahrzeugs immer im Fahrzeug vorhanden. Aktuelle Sensormesswerte stützen und aktualisieren dabei das elektronische Umfeldmodell. Fällt die Sensoreinrichtung plötzlich aus, oder werden zu große Abweichungen zwischen den von der Sensoreinrichtung ermittelten Werten und den vorhersagbaren Werten festgestellt, so können, da die virtuellen Straßenobjekte in der Fahrzeugsoftware bekannt sind, Ausfälle der Sensorik kurz- und mittelfristig überbrückt werden. Die Modelliervorrichtung gibt dann anstelle der von der Sensoreinrichtung erfassten Werte die über die Modellerstelleinrichtung berechneten Werte an eine Steuereinrichtung aus.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der folgenden 1 näher beschrieben, in welcher eine erfindungsgemäße Modelliervorrichtung gezeigt ist.
Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt dabei eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Die erfindungsgemäße Modelliervorrichtung 10 aus 1 umfasst einen Radarsensor 12, eine Auswerteeinrichtung 14, eine Speichereinrichtung 16 und eine Ausgabeeinrichtung 18. Über diese Modelliervorrichtung 10 wird eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung 20 gesteuert.
Der Radarsensor 12 ist so an der Vorderseite des Fahrzeugs angebracht, dass er in der Lage ist, Verkehrsobjekte in einem vorgebbaren Winkelbereich vor dem Fahrzeug zu erfassen. Dazu sendet der Radarsensor 12 Radarwellen 24 aus. In dem Beispiel aus 1 treffen diese Radarwellen 24 auf einen Traktor 22 und werden von diesem reflektiert. Der Radarsensor 12 empfängt dann die reflektierten Radarwellen 24 und gibt ein entsprechendes Sensorsignal 26 an die Auswerteeinrichtung 14 aus.
Als Alternative zu dem Radarsensor 12 aus 1 ist auch eine Sensoreinrichtung realisierbar, welche statt des Umfeldes der Fahrzeugvorderseite die Fahrzeugumgebung an einer anderen Seite des Fahrzeugs erfasst. Dabei kann das gesamte Fahrzeugumfeld erfassbar sein. Die Reichweite hängt dabei lediglich von der verwendeten Sensoreinrichtung ab. Anstelle von Radar kann zur Erfassung eines Verkehrsobjekts auch Ultraschall verwendet werden. Ebenso ist es möglich, ein Verkehrsobjekt über eine Kamera und eine Bildauswertung zu erfassen.
Die Auswerteeinrichtung 14 umfasst einen Katalog von üblicherweise im Straßenverkehr vorkommenden Objekten, wie beispielsweise Fußgänger, Fahrräder, Motorräder, Personenkraftfahrzeuge, Lastwägen, landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge oder Verkehrsschilder. Dabei ist jedes der aufgezählten Objekte mit seinen spezifischen Reflektionseigenschaften aufgeführt. Auf diese Weise ist die Auswerteeinrichtung 14 in der Lage, zu erkennen, um welchen Typ eines Verkehrsobjektes es sich bei dem von dem Radarsensor 12 erfassten Objekt 22 handelt. Die Auswerteeinrichtung 14 erkennt deshalb auch in dem Beispiel von 1 den Fahrzeugtyp „Traktor". Zusätzlich ist die Auswerteeinrichtung 14 in der Lage zu erkennen, von welcher Seite der Traktor 22 von den Radarwellen 24 erfasst wurde. In dem Beispiel aus 1 erkennt die Auswerteeinrichtung, dass es sich bei dem Traktor 22 um einen „vorherfahrenden Traktor" handelt. Die Auswerteeinrichtung 14 stellt anschließend ein entsprechendes Typinformationssignal 28 an die Speichereinrichtung 16 zur Verfügung.
Darüber hinaus ist die Auswerteeinrichtung 14 in der Lage, den Abstand s(t) und die Geschwindigkeit v(t) des Traktors 22 zu bestimmen. Die Auswerte einrichtung 14 gibt dann ein entsprechendes Abstandssignal 30 und ein Geschwindigkeitssignal 32 an die Ausgabeeinrichtung 18 aus.
In der Speichereinrichtung 16 sind die Bewegungsmuster der im Straßenverkehr vorkommenden Objekte hinterlegt. Beispielsweise ist für den Verkehrsteilnehmertyp „Traktor" ein Geschwindigkeitsbereich v1 bis v2 abgespeichert, welcher einem Fahrzeug vom Typ „Traktor" normalerweise zur Verfügung steht. Für den Verkehrsteilnehmertyp „vorherfahrender Traktor" ist auch ein Winkelbereich für die Wegrichtung abgespeichert. Darüber hinaus sind aber auch noch weitere typische Verhaltensweisen wie beispielsweise häufiges Bremsen und mögliche herabfallende Gegenstände von einem Anhänger hinterlegt. Die Speichereinrichtung 16 ist dann dazu ausgelegt, bei Empfang eines Typinformationssignals 28 die abgespeicherten Daten als Datensignal 34 an die Ausgabeeinrichtung 18 bereitzustellen.
Die Ausgabeeinrichtung 18 erfasst das Abstandssignal 30, das Geschwindigkeitssignal 32 und das Datensignal 34. Sie leitet diese an eine Modellerstelleinrichtung 36 weiter, welche aus dem Abstandssignal 30, dem Geschwindigkeitssignal 32 und dem Datensignal 34 ein Modell für die weitere Verhaltensweise des Traktors 22 erstellt. Diesem Modell ist dann entnehmbar, in welchem Positionsbereich und in welchem Geschwindigkeitsbereich sich der Traktor 22 zu einem späteren Zeitpunkt befinden wird.
Über das Erfassen von Verkehrsschildern ist es aber auch möglich, weitere Vorhersagen bezüglich einer Verhaltensweise eines Verkehrsobjekts zu machen. Wird beispielsweise mit dem vorherfahrenden Traktor 22 auch eine Ampel auf Rot detektiert, so lässt sich vorhersagen, dass der Traktor 22 vor der Ampel stoppen und erst bei einem Umschalten der Ampel auf Grün wieder anfahren wird. Auch über die Position von mehreren beweglichen Verkehrsteilnehmern zueinander lassen sich Vorhersagen bezüglich ihrer weiteren Bewegungsweise treffen. Kreuzt beispielsweise ein Fahrrad den vorher bestimmbaren Weg des Traktors 22, so lässt sich ebenfalls vorhersagen, dass der Traktor 22 seine Geschwindigkeit abbremsen oder ganz zum Stillstand kommen wird.
Die Ausgabeeinrichtung 18 gibt anschließend ein Steuersignal 38 an die Geschwindigkeitssteuervorrichtung 20 in Abhängigkeit des Abstandssignals 30, des Geschwindigkeitssignals 32 und des Datensignals 34 aus. Dabei ist die Ausgabeeinrichtung 18 dazu ausgelegt, dass sie bei einem Ausfall des Radarsensors 12 auch bei einem Fehlen des Abstandssignals 30 und des Geschwindigkeitssignals 32 für einen bestimmten Zeitraum noch in Abhängigkeit des Datensignals 34 ein Steuersignal 38 an die Geschwindigkeitssteuervorrichtung 20 bereitstellen kann. Dieses Steuersignal 38 beruht dann auf dem von der Modellerstelleinrichtung 36 bereitgestellten Positionsbereich und Geschwindigkeitsbereich des Traktors 22. Dadurch ist es über die erfindungsgemäße Modelliervorrichtung 10 möglich, ein Ausfallen des Radarsensors 12 für einen bestimmten Zeitraum zu überbrücken. Die Ausgabeeinrichtung 18 ist zusätzlich dazu ausgelegt, bei Ausfall des Radarsensors 12 ein Warnsignal 40 auszugeben. Dadurch ist es möglich, bei einer auftretenden Fehlfunktion des Radarsensors 12 einen Fahrer rechtzeitig zu warnen.

Claims

Modelliervorrichtung (10) zur Modellierung einer Umgebung eines Fahrzeugs umfassend: – eine Sensoreinrichtung (12) zur Erfassung von mindestens einem Verkehrsobjekt (22) außerhalb des Fahrzeugs und zur Bereitstellung eines entsprechenden Sensorsignals (26) an ihrem Ausgang; und – eine Typerfassungseinrichtung (14), welche eingangsseitig an den Ausgang der Sensoreinrichtung (12) gekoppelt ist zur Bestimmung eines Typs des erfassten Verkehrsobjekts (22) in Abhängigkeit des Sensorsignals (26) und zur Bereitstellung eines entsprechenden Typinformationssignals (28) an ihrem Ausgang; gekennzeichnet durch – eine Speichereinrichtung (16), welche eingangsseitig an den Ausgang der Typerfassungseinrichtung (14) gekoppelt ist zur Bereitstellung mindestens eines Merkmals (v1 bis v2) eines Verhaltensmusters in Abhängigkeit des Typinformationssignals (28) an ihrem Ausgang.
Modelliervorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Merkmal (v1 bis v2) des Verhaltensmusters eine Minimalgeschwindigkeit (v1), eine Maximalgeschwindigkeit (v2), eine mittlere Geschwindigkeit, eine Wegrichtung, ein Gefahrenpotential und/oder ein Gefährdungspotential des Typs des Verkehrsobjekts (22) ist.
Modelliervorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Typerfassungseinrichtung (14) eine Kataloguntereinrichtung umfasst, die ausgelegt ist zur Bestimmung mindestens einer Größe, einer Farbe und/oder einer Ansichtsseite des Verkehrsobjekts (22).
Modelliervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Modelliervorrichtung (10) zur Bestimmung einer Momentanposition (s(t)) und/oder einer Momentangeschwindigkeit (v(t)) des Verkehrsobjekts (22) ausgelegt ist.
Modelliervorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei die Modelliervorrichtung (10) eine Vergleichseinrichtung (18) zum Vergleich der Momentanposition (s(t)) und/oder der Momentangeschwindigkeit (v(t)) des Verkehrsobjekts (22) mit dem Merkmal (v1 bis v2) des Verhaltensmusters umfasst.
Modelliervorrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Modelliervorrichtung (10) eine Modellerstelleinrichtung (36) zur Berechnung mindestens einer Position und/oder einer Geschwindigkeit des Verkehrsobjekts (22) zu einem späteren Zeitpunkt in Abhängigkeit der Momentanposition (s(t)), der Momentangeschwindigkeit (v(t)) und/oder dem bereitgestellten Merkmal (v1 bis v2) umfasst.
Verfahren zum Modellieren einer Umgebung eines Fahrzeugs folgende Schritte umfassend: – Erfassen von mindestens einem Verkehrsobjekt (22) außerhalb des Fahrzeugs; – Bereitstellen eines entsprechenden Sensorsignals (26); – Bestimmen eines Typs des erfassten Verkehrsobjekts (22) in Abhängigkeit des Sensorsignals (26); und – Bereitstellen eines entsprechenden Typinformationssignals (28); gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte: – Bereitstellen mindestens eines Merkmals (v1 bis v2) eines Verhaltensmusters in Abhängigkeit des Typinformationssignals (28).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei eine Momentanposition (s(t)) und/oder eine Momentangeschwindigkeit (v(t)) des Verkehrsobjekts (22) erfasst wird, und wobei mit der Momentanposition (s(t)) und/oder der Momentangeschwindigkeit (v(t)) und mit dem Merkmal (v1 bis v2) des Verhaltensmusters eine Position und/oder eine Geschwindigkeit des Verkehrsobjekts (22) zu einem späteren Zeitpunkt bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine zu dem späteren Zeitpunkt erfasste Momentanposition (s(t)) und/oder eine zu dem späteren Zeitpunkt erfasste Momentangeschwindigkeit (v(t)) des Verkehrsobjekts (22) mit der bestimmten Position und/oder der bestimmten Geschwindigkeit verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte: – Erkennen einer Nichtfunktion und/oder einer Fehlfunktion einer Sensoreinrichtung (12) zum Erfassen einer Momentanposition (s(t)) und/oder Momentangeschwindigkeit (v(t)); und – Bereitstellen der bestimmten Position und/oder der bestimmten Geschwindigkeit als Momentanposition (s(t)) oder Momentangeschwindigkeit (v(t)).