DE102005043496A1

DE102005043496A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit eines personengeführten Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102005043496A1
Application number: DE200510043496
Authority: DE
Inventors: Ottmar Dr.-Ing. Gehring; Frédéric Dipl.-Ing. Holzmann; Sascha Dr.-Ing. Paasche; Andreas Dr.-Ing. Schwarzhaupt; Gernot Prof. Dr.-Ing. Spiegelberg; Armin Dr.-Ing. Sulzmann
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2007-03-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit dem der Fahrerwunsch und das optimale Fahrverhalten vektoriell in einer Karte dargestellt werden. Der Fahrerwunsch wird zumindest durch eine der Komponenten Beschleunigung oder Verzögerung und Fahrtrichtung dargestellt. Die verschiedenen Fahrverhalten werden durch einen Vektor mit zumindest einer der Komponenten Beschleunigung oder Verzögerung und Fahrtrichtung in einer Karte angegeben. Die verschiedenen Fahrmanöver werden als Bahnen in der Karte dargestellt. Da die möglichen Fahrverhalten mit den Vektoren mit den gleichen Komponenten angegeben werden, ist eine intuitive und deshalb für den Fahrer verständliche Darstellung möglich. DOLLAR A Weiterhin ist vorteilhaft, dass Punkte des optimalen Fahrverhaltens in der Karte bestimmt werden und der Abstand zwischen den Punkten des optimalen Fahrverhaltens und des Fahrerwunsches berechnet werden und dass je nach Abstand vom optimalen Fahrverhalten der Fahrer unterschiedlich stimuliert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit eines personengeführten Fahrzeugs nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Ein Warnsystem für Fahrzeuge, mit dem unter Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit und der Umgebung des Fahrzeugs mittels eines Bildverarbeitungssystems Signale für Beschleunigungs- und Verzögerungsoperationen erzeugt werden, ist in der DE 196 02 772 C2 beschrieben. Mit diesem Warnsystem wird der Fahrer darauf aufmerksam gemacht, wenn er mit der momentanen Fahrgeschwindigkeit die Kurve nicht sicher durchfahren kann.

Aus der WO 02/17787 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, wobei über die Steuerung des Fahrzeugs der Fahrer vor Gefahrensituationen beim Fahren gewarnt wird. Durch ein optisches System wird der Unterschied zwischen dem vom Warnsystem abgegebenen Signal und dem Reaktionssignal des Fahrers angezeigt.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Verkehrssicherheit eines Fahrzeugs sind in der WO 92/03803 angegeben, wobei die Beschleunigung und die Steuerung des Fahrzeugs in einen Mikroprozessor eingegeben werden. Das Fahrerverhalten wird mittels geeigneter Verfahren im Mikroprozessor als negativ oder positiv für die Verkehrssicherheit bewertet. Die Information wird dem Fahrer direkt oder indirekt akustisch oder optisch übermittelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit eines personengeführten Fahrzeugs anzugeben, mit dem der Fahrer stimuliert werden kann, sein Fahrverhalten zu optimieren.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Günstige Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden der Fahrerwunsch und das optimale Fahrverhalten vektoriell in einer Karte dargestellt. Der Fahrerwunsch wird zumindest durch eine der Komponenten Geschwindigkeitsänderung, d.h. Beschleunigung oder Verzögerung, und/oder Fahrtrichtung dargestellt. Die verschiedenen Fahrverhalten werden durch einen Vektor mit zumindest einer der Komponenten Geschwindigkeitsänderung und/oder Fahrtrichtung in einer Karte angegeben. Die verschiedenen Fahrmanöver werden als Bahnen in der Karte dargestellt. Da die möglichen Fahrverhalten durch Vektoren mit den gleichen Komponenten angegeben werden, ist eine intuitive und deshalb für den Fahrer verständliche Darstellung möglich. Der Fahrerwunsch kann beispielsweise von der Pedalstellung, dem Lenkrad und/oder einem Sidestick übermittelt werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass Punkte des optimalen Fahrverhaltens in der Karte bestimmt werden und der Abstand zwischen den Punkten des optimalen Fahrverhaltens und des Fahrerwunsches berechnet werden, und dass je nach Abstand vom optimalen Fahrverhalten der Fahrer unterschiedlich stimuliert wird. Mit der Erfindung können Unfälle verhindert werden, indem der Fahrer rechtzeitig eine Warnung vor der Gefahrensituation erhält. Durch Berechnung der optimalen und der gefährlichen Bahnen ist es möglich, dem Fahrer während gefährlichen Fahrsituationen zu helfen. Der Fahrer kann durch haptische, optische oder visuelle Reize informiert und beeinflusst werden, z.B. einen besseren Weg zu fahren oder früher oder stärker zu bremsen.

Die physikalischen Grenzen der Karte werden durch die maximalen Werte zumindest der Geschwindigkeitsänderung, d.h. der Beschleunigung oder Verzögerung, und der Lenkung bestimmt. Innerhalb dieser Grenzen werden für jedes Fahrmanöver die Gefährlichkeit und die Güte der Berechnung angegeben. Vorteilhafterweise werden in der Karte die Bahnen für das optimale, das gefährliche und das tödliche Fahrmanöver dargestellt. Unter tödlichem Fahrmanöver ist eine Situation zu verstehen, bei der die physikalischen Grenzen des Fahrzeugs überschritten werden und mit einem Unfall zu rechnen ist.

Für den Fall, dass mehrere räumliche Fahroptima gegeben sind, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren bestimmt, welches Optimum dem Fahrerverhalten möglichst nahe kommt. Vorteilhafterweise wird durch Extrapolation der dem Fahrerwunsch entsprechenden Bahnen in der Karte und den Punkten des optimalen Fahrverhaltens festgestellt, ob der Fahrer die Absicht hat, ein optimales Fahrverhalten zu finden. Wenn ja, wird dieses Optimum gewählt. Andernfalls wird durch einen Regelkreis ein optimales Fahrverhalten bestimmt.

Weiterhin ist von Vorteil, dass die im Fahrzeug vorhandenen Sicherheitssysteme z.B. ein so genannter ACC (ACC = Active Cruise Control), ein Spurassistent, eine Notbremse oder ein virtuelle Beifahrer mit in die Überwachung des Fahrerwunsches einbezogen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass bei Überschreitung eines vorgegebenen Abstandes zwischen den Punkten des Fahrerwunsches und des optimalen Fahrverhaltens in der Karte eine Stimulation des Fahrers schrittweise erfolgt. Solange der Fahrer eine Aktion ausführt, die nicht weit vom optimalen Fahrverhalten entfernt ist, erfolgt keine Stimulation. Ist ein bestimmter Abstandswert überschritten, wird zunächst eine optische oder akustische Warnung abgegeben. Reicht dies nicht aus, erfolgt eine physische Stimulation durch Schwingungen des Lenkrads, Bewegungen der Pedale und/oder Vibrationen der Joysticks bzw. Sidesticks. Der Stimulationsgrad wird durch den Abstand zwischen den Punkten des Fahrerwunsches und des optimalen Fahrverhaltens in der Karte, sowie der Realisierung des Fahrerwunsches bestimmt, und die Richtung der Stimulation wird durch die Richtung des Vektors des optimalen Fahrverhaltens angegeben.

Die Karte für die Fahrmanöver ist vorteilhafter Weise auf einem für den Fahrer sichtbaren Display in der Fahrzeugkonsole dargestellt.

Weiterhin ist von Vorteil, dass eine Vorrichtung mit geeigneten Mitteln vorhanden ist, beispielsweise ein Sensor am Lenkrad, mit denen der Fahrer die Stimulation ausschalten und sein Fahrverhalten fortsetzen kann. Dabei handelt es sich um ein Komfortsystem, da der Fahrer die Wahl hat, sein Fahrverhalten fortzusetzen. Andererseits ist das erfindungsgemäße Verfahren in einem Sicherheitssystem anwendbar, bei dem nach Stimulation des Fahrers Mittel, beispielsweise ein Spurassistent oder eine Notbremse vorhanden sind, die bis zum Erreichen des optimalen Fahrverhaltens den Brems- oder Beschleunigungs- und/oder Lenkvorgang steuern.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in der Zeichnung beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt zu sein.

Dabei zeigt die einzige Figur eine Karte mit den Koordinaten Fahrtrichtung und Beschleunigung bzw. Verzögerung.
Der Fahrerwunsch ist eine Eingangsgröße für das erfindungsgemäße Verfahren. Dieser Fahrerwunsch wird mit den verschiedenen als optimal ermittelten Fahrverhalten verglichen. Der Fahrerwunsch wird beispielsweise von den Pedalen, vom Lenkrad und Sidestick ermittelt, derart, dass zumindest zwei Komponenten, beispielsweise die Geschwindigkeitsänderung und die Fahrtrichtung Φ, bekannt sind. Die Geschwindigkeitsänderung ist entweder eine Beschleunigung a oder eine Verzögerung -a. Es ist auch möglich, lediglich mit einer Komponente zu arbeiten. Weiterhin können auch mehr Komponenten angegeben werden, beispielsweise die Beschleunigung, die Geschwindigkeit oder die Position des Fahrzeugs.
Die verschiedenen Fahrverhalten werden durch einen Vektor mit zumindest einer der Komponenten Geschwindigkeitsänderung und Fahrtrichtung Φ in einer Karte angegeben. Gemäß der Figur werden die verschiedenen Fahrmanöver als Bahnen in der Karte dargestellt. Da die möglichen Fahrverhalten durch Vektoren mit den gleichen Komponenten angegeben werden, ist eine intuitive und deshalb für den Fahrer verständliche Darstellung möglich.
Die physikalischen Grenzen der Karte werden durch die maximalen Werte zumindest der Beschleunigung a_max oder Verzögerung –a_max und der Lenkung Φ_max bestimmt. Innerhalb dieser Grenzen werden für jedes Fahrmanöver die Gefährlichkeit und die Güte der Berechnung bestimmt. In der Karte gemäß der Figur sind die Punkte für das optimale Fahrmanöver Bahn 1 und die Bahn 2 für das gefährliche Fahrmanöver und die Bahn 3 für das tödliche Fahrmanöver angegeben. Der sichere Fahrbereich liegt innerhalb der Bahn 2.
In der Karte sind zwei räumliche Fahroptima angegeben. Durch Extrapolation der dem Fahrerwunsch entsprechenden Bahnen in der Karte und den Punkten des optimalen Fahrverhaltens wird festgestellt, ob der Fahrer die Absicht hat, ein optimales Fahrverhalten zu finden. Wenn ja, wird dieses Optimum gewählt. Andernfalls wird durch einen Regelkreis ein optimales Fahrverhalten bestimmt. Die Regeln für den Regelkreis sind beispielsweise der Mindestabstand zum Optimum, die zentralste Position oder das Optimum mit den geringsten Bewegungen.
Falls es kein optimales Fahrverhalten geben sollte, wird im sicheren Bereich innerhalb der Bahn 2 ein geometrisches Optimum bestimmt. Dieser Punkt wird beispielsweise nach der baryzentrischen Methode oder durch die Stabilitätseigenschaft im Zeitverlauf berechnet.
Bei Überschreitung eines vorgegebenen Abstandes zwischen den Punkten des Fahrerwunsches und des optimalen Fahrverhaltens in der Karte erfolgt eine schrittweise Stimulation des Fahrers. Solange der Fahrer eine Aktion ausführt, die nicht weit vom optimalen Fahrverhalten entfernt ist, erfolgt keine Stimulation. Ist ein bestimmter Abstandswert überschritten, wird zunächst eine optische und dann eine akustische Warnung abgegeben. Die Warnung soll für den Fahrer psychologisch geschickt aufgebaut sein, um verständlich zu machen, was er tun soll.
Bei der optischen Warnung wird etwa auf einem Display durch Farben und Pfeile die Warnung dargestellt. Bei der akustischen Warnung ist die Dringlichkeit der Warnung durch unterschiedliche Frequenzen und Geräuschpegel hörbar.
Reicht die optische und akustische Warnung nicht aus, erfolgt eine physische Stimulation des Fahrers. Dies sind beispielsweise Schwingungen des Lenkrads, Bewegungen der Pedale oder Vibrationen der Joysticks. Für die physische Stimulation sind der Stimulationsgrad und die Richtung der Stimulationsbewegung zu bestimmen. Der Stimulationsgrad wird durch den Abstand zwischen den Punkten des Fahrerwunsches und des optimalen Fahrverhaltens in der Karte, sowie der Realisierung des Fahrerwunsches bestimmt. Die Funktion, die diesen Stimulationsgrad festlegt, kann auch abhängig etwa vom Typus des Fahrers oder vom Fahrzeugtyp sein. Diese Funktion ist vorzugsweise variierbar und an geänderte Bedingungen anpassbar. Die Richtung der Stimulation wird durch die Richtung des Vektors des optimalen Fahrverhaltens geregelt. Diese Richtung ist für den Fahrer Anreiz gebend, hebt aber die Bewegungen, die der Fahrer ausführt, nicht auf.
Die Karte für die Fahrmanöver ist auf einem für den Fahrer sichtbaren Display in der Fahrzeugkonsole dargestellt. Bleibt der Fahrer trotz der Stimulation bei seinem Fahrverhalten, kann der Fahrtverlauf auf verschiedene Art gesteuert werden. Dem Fahrer steht eine Vorrichtung zur Verfügung, etwa ein Sensor am Lenkrad, mit dem er die Stimulation ausschalten und sein Fahrverhalten fortsetzen kann. Dabei handelt es sich um ein Komfortsystem, da der Fahrer die Wahl hat, sein Fahrverhalten fortzusetzen. Andererseits ist das erfindungsgemäße Verfahren in einem Sicherheitssystem anwendbar, bei dem nach Stimulation des Fahrers, der Fahrer ausgeschaltet wird und durch geeignete Mittel, beispielsweise Spurassistent oder Notbremse, bis zum Erreichen des optimalen Fahrverhaltens der Brems- oder Beschleunigungs- und/oder Lenkvorgang gesteuert wird. Es erfolgt dann eine Phase des schrittweisen Übergangs für den Fahrer, damit dieser wieder seine bestimmende Rolle bei der Fahrzeugführung übernehmen kann.

Claims

Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit eines personengeführten Fahrzeugs, mit dem ein Fahrerverhalten analysiert und ein Fahrerwunsch erkannt wird, der Fahrerwunsch mit einem optimalen Fahrverhalten verglichen wird und der Fahrer über den Vergleich informiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrerwunsch und das optimale Fahrverhalten vektoriell in einer Karte dargestellt werden und der Abstand zwischen den Punkten des Fahrerwunsches und des optimalen Fahrverhaltens als Stimulationsgröße für den Fahrer verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrerwunsch zumindest durch eine der Komponenten Beschleunigung oder Verzögerung und Fahrtrichtung dargestellt wird, dass die verschiedenen Fahrverhalten durch einen Vektor mit zumindest eine der Komponenten Beschleunigung oder Verzögerung und Fahrtrichtung in einer Karte angegeben wird, dass die verschiedenen Fahrmanöver als Bahnen in der Karte dargestellt werden, dass Punkte des optimalen Fahrverhalten in der Karte bestimmt werden und der Abstand zwischen den Punkten des optimalen Fahrverhaltens und des Fahrerwunsches berechnet werden, und dass je nach Abstand vom optimalen Fahrverhalten der Fahrer unterschiedlich stimuliert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalischen Grenzen der Karte durch die maximalen Werte zumindest der Beschleunigung oder Verzögerung und der Lenkung bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Karte die Bahnen für das optimale, das gefährliche und das tödliche Fahrmanöver angegeben werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Extrapolation der dem Fahrerwunsch entsprechenden Bahnen in der Karte und den Punkten des optimalen Fahrverhaltens ein optimales Fahrverhalten bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Regelkreis ein optimales Fahrverhalten bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Fahrzeug vorhandenen Sicherheitssysteme mit in die Überwachung des Fahrerwunsches einbezogen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung eines vorgegebenen Abstandes zwischen den Punkten des Fahrerwunsches und des optimalen Fahrverhaltens in der Karte eine optische oder akustische Warnung abgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine physische Stimulation durch Schwingungen des Lenkrads, Bewegungen der Pedale oder Vibrationen der Joysticks erfolgt, derart, dass der Stimulationsgrad durch den Abstand zwischen den Punkten des Fahrerwunsches und des optimalen Fahrverhaltens in der Karte, sowie der Realisierung des Fahrerwunsches und die Richtung der Stimulation durch die Richtung des Vektors des optimalen Fahrverhaltens geregelt wird.
Vorrichtung für ein Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit eines personengeführten Fahrzeugs, mit dem ein Fahrerverhalten analysierbar und ein Fahrerwunsch erkennbar ist, der Fahrerwunsch mit einem optimalen Fahrverhalten verglichen und der Fahrer über den Vergleich informiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Karte für die Fahrmanöver auf einem für den Fahrer sichtbaren Display in der Fahrzeugkonsole dargestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, mit denen der Fahrer zur Optimierung seines Fahrverhaltens stimulierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, mit denen der Fahrer eine Stimulation ausschaltet und sein Fahrverhalten fortsetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, die bis zum Erreichen des optimalen Fahrverhaltens den Brems- oder Beschleunigungs- und/oder Lenkvorgang steuern.