-
Die
Erfindung betrifft eine Gefahrenwarneinrichtung für ein
Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Fahrerassistenzsystem nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
-
Fahrerassistenzsysteme
zur Entlastung des Fahrers bei der Bedienung eines Kraftfahrzeuges sind
Stand der Technik. Die Unterstützung des Fahrers durch
die Fahrerassistenzsysteme hängt letztlich von deren Automatisierungsgrad
ab und reicht von der Bereitstellung eines reinen Informationsangebotes
an den Fahrer bis zu einem vollautomatischen, fahrerunabhängigen
Steuern des Kraftfahrzeuges.
-
Insbesondere
während des vollautomatischen Steuerns des Fahrzeuges ist
mit verminderter Wachsamkeit des Fahrers zu rechnen, da dieser zuweilen
durch Nebenaufgaben, wie zum Beispiel der Konversation mit einem
Mitfahrer oder dem Navigieren vom Fahrgeschehen abgelenkt ist. Daher
ist es vorteilhaft, einen Warnhinweis an den Fahrer auszugeben,
der den Fahrer alarmiert, aktiv in den Fahrablauf einzugreifen.
-
Die
EP 1 486 933 A1 beschreibt
ein Verfahren zum Assistieren eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs,
in dem eine Vorhersage der aktuellen Situation des Umfelds eines
Kraftfahrzeugs aus erfassten Informationen über die äußere
Umgebung des Kraftfahrzeugs abgeleitet werden. Es wird eine Vorhersage
der Fahrerreaktion getroffen. Ferner werden die Fahrerreaktionsvorhersage
und die Situationsvorhersage miteinander verknüpft, um
zu einer Entscheidung über Gegenmaßnahmen zu gelangen.
Als Gegenmaßnahme wird eine Überwindung des Bremsluftspiels
und anderer Totzeiten in die Wege geleitet. Zusätzlich
oder alternativ zu den zuvor genannten Gegenmaßnahmen erfolgt
eine Fahrerwarnung, die im Veranlassen eines Bremsdrucks und/oder
einer Bremskraftmodulation besteht. Es werden ferner das Ergreifen
optischer, akustischer und/oder haptischer Maßnahmen als
weitere Gegenmaßnahmen vorgeschlagen.
-
Die
DE 10 2005 043 496
A1 2007.03.15 offenbart ein Verfahren zur Erhöhung
der Sicherheit eines personengeführten Fahrzeugs, mit dem
ein Fahrerverhalten analysiert und ein Fahrerwunsch erkannt wird.
Der Fahrerwunsch wird mit einem optimalen Fahrverhalten verglichen
und der Fahrer wird über den Vergleich informiert. Der
Fahrerwunsch und das optimale Fahrverhalten werden vektoriell in
einer Karte dargestellt und der Abstand zwischen den Punkten des
Fah rerwunsches und des optimalen Fahrverhaltens wird als Stimulationsgröße
für den Fahrer verwendet.
-
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. Bei der akustischen Warnung ist die Dringlichkeit der
Warnung durch unterschiedliche Frequenzen und Geräuschpegel
hörbar.
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Gefahrenwarneinrichtung
für ein Kraftfahrzeug und ein Fahrerassistenzsystem bereitzustellen,
um die Fahrsicherheit zu erhöhen.
-
Diese
Aufgabe wir durch eine Gefahrenwarneinrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 und durch ein Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen
des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
-
Die
Gefahrenwarneinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine
Umfelderfassungseinrichtung zur Erfassung der Umfeldsituation des
Kraftfahrzeugs. Die Gefahrenwarneinrichtung ermittelt aus von der
Umfelderfassungseinrichtung gelieferten Informationen ein Gefahrenpotential
und gibt bei Ermittlung eines Gefahrenpotentials durch eine Schallausgabeeinrichtung
ein akustisches Signal zur Warnung des Fahrers aus. Die Gefahrenwarneinrichtung ermittelt
eine erste Richtung des Gefahrenpotentials und das akustische Signal
wird in Abhängigkeit der ersten Richtung räumlich
orientiert ausgegeben. Die orientierte räumliche Ausgabe
des akustischen Signals ist ein wesentlicher Vorteil.
-
Es
ist besonders vorteilhaft, wenn die vom Fahrer wahrgenommene zweite
Richtung, aus der das akustische Signal stammt, annähernd
mit der ersten Richtung zusammenfällt, in der sich vom
Fahrer aus das Gefahrenpotential befindet.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung
ermittelt die Gefahrenwarneinrichtung den Gefährdungsgrad
des Gefahrenpotentiales. Dabei hängt die Lautstärke
des akustischen Signals vom Gefährdungsgrad ab.
-
Mittels
einer etwa als Lidarsystem und/oder Radarsystem ausgeführten
Detektierungseinrichtung wird zwischen Gefährdungsobjekten
und sonstigen Objekten unterschieden. Die Detektie rungseinrichtung
erfasst dabei beispielsweise die Größe, die Kontur,
die Position, die Geschwindigkeit oder die Bewegungsrichtung von
im erfassten Umfeld vorhandenen Objekten. Insbesondere aufgrund
der Größe, der Position, der Geschwindigkeit und
der Bewegungsrichtung der jeweiligen Objekte kann die Kollisionswahrscheinlichkeit,
und damit der Gefährdungsgrad, ermittelt werden. So beurteilt
die Detektierungseinrichtung etwa, dass von stationären,
außerhalb des vom Fahrzeug befahrenen Verkehrsweges positionierten Objekten
keine Gefährdung ausgeht. Hingegen sind Objekte, die im
Verkehrsweg detektiert werden, in der Regel Gefährdungsobjekte.
Bei detektierten Objekten, die sich außerhalb des Verkehrswegs
auf den Verkehrsweg zu bewegen werden, handelt es sich mit einer
gewissen Wahrscheinlichkeit um Gefährdungsobjekte. Der
Verlauf des Verkehrswegs selbst kann mit bekannten Spurerkennungssystemen
bestimmt werden.
-
Bei
einer speziellen Ausführungsform erzeugt eine Schallausgabeeinrichtung
ein dreidimensionales Klangbild. Durch die Fähigkeit der
räumlichen, dreidimensionalen Schallwahrnehmung kann der
Mensch die Position einer Schallquelle exakt orten.
-
Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung ist eine von der Schallausgabeeinrichtung
erzeugte virtuelle Schallquelle vom Fahrer aus in einer ersten Richtung
und/oder in einer mit der tatsächlichen ersten Entfernung
des Gefahrenpotentials korrespondierenden zweiten Entfernung lokalisiert.
Dadurch werden dem Fahrer akustisch die Bewegungsinformationen des
Gefährdungspotentials suggeriert, was wiederum dazu beiträgt,
die vom Fahrer vorzunehmenden Eingriffe oder Steuereingaben zeitlich
zu beschleunigen oder mit andern Worten die Antwortzeit zu verkürzen.
-
Um
das reale Klangbild bzw. die Geräuschkulisse zu unterstützen
und damit die Verkürzung der Antwortzeit weiter zu steigern,
umfasst die Gefahrenwarneinrichtung bei einer Ausführungsvariante
der Erfindung eine Simulationseinrichtung zur Simulation wenigstens
eines bewegungsabhängigen akustischen Effektes, beispielsweise
des Dopplereffektes.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden
Außengeräusche des Gefahrenpotentiales in den
Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs übertragen und insbesondere
zeitgleich wiedergegeben.
-
Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung wird bei Ermittlung eines
Gefahrenpotentials automatisch ein Aktuator zum Eingriff in das
Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges angesteuert. Der Aktuator wirkt
beispielsweise auf den Antriebsstrang, die Bremse oder die Lenkung.
-
Die
Gefahrenwarneinrichtung erzeugt beispielsweise typische Geräusche,
die bei realen Gefahrenpotentialen auftreten, was bewirkt, dass
die vom Fahrer vorzunehmenden Eingriffe in den Fahrablauf oder Steuereingaben
zeitlich beschleunigt werden.
-
Die
Erfindung setzt die menschlichen Kapazitäten der Informationsaufnahme
und -verarbeitung optimal ein, wodurch die zuvor genannte Antwortzeit deutlich
verringert und damit die Fahrsicherheit erhöht wird.
-
Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
-
1 ein
Blockschaltbild einer erfindungsgemäß ausgestalteten
Gefahrenwarneinrichtung; und
-
2 eine
schematische Skizze einer Verkehrssituation mit einem eigenen und
einem fremden Fahrzeug.
-
1 zeigt
als Blockschaltbild eine erfindungsgemäß ausgestaltete
Gefahrenwarneinrichtung 1 für ein in 2 dargestelltes
Fahrzeug 4, das im Folgenden zur Unterscheidung eines ebenfalls
in 2 dargestellten fremden Fahrzeuges als „eigenes
Fahrzeug” bezeichnet wird. Die Gefahrenwarneinrichtung 1 umfasst
eine Steuereinrichtung 2, die eingangsseitig mit einer
Umfelderfassungseinrichtung 3 verbunden ist. Die Umfelderfassungseinrichtung 3 umfasst
eine Mehrzahl von Sensoren, mittels denen fahrzeugexterne und fahrzeuginterne
Parameter erfasst werden, die die situativen Randbedingungen des
eigenen Fahrzeuges 4 kennzeichnen. Die Umfelderfassungseinrichtung 3 umfasst
ferner eine Kamera, die Objekte im Umfeld des eigenen Fahrzeuges 4 erfasst
und mit einer Bildverarbeitungseinrichtung verbunden ist, die die
von der Kamera erfassten Bilder auswertet, um zwischen Gefährdungsobjekten
und sonstigen Objekten zu unterscheiden.
-
Die
fahrzeuginternen Parameter umfassen fahrzustandsspezifische Parameter,
die den Fahrzustand des eigenen Fahrzeuges 4 betreffen
bzw. charakterisieren und/oder fahrzeugzustandsspezifische Parameter,
die den Zustand des eigenen Fahrzeuges 4 als solches betreffen
bzw. charakterisieren.
-
Zu
den fahrzustandsspezifischen Parametern zählen die Geschwindigkeit
des eigenen Fahrzeuges 4, die Beschleunigung des eigenen
Fahrzeuges 4 oder der Lenkwinkel des eigenen Fahrzeuges 4,
um nur eine kleine Auswahl zu nennen.
-
Zu
den fahrzeugzustandsspezifischen Parametern zählen das
Gewicht und die räumlichen Abmessungen des eigenen Fahrzeuges 4 oder
Parameter, die die physikalischen Eigenschaften der Reifen des eigenen
Fahrzeuges 4 kennzeichnen, um nur eine kleine Auswahl zu
nennen.
-
Der
Begriff „fahrzeugexterne Parameter” umfasst alle übrigen
nur denkbaren Parameter, die sich weder den fahrzustandsspezifischen
noch den fahrzeugzustandsspezifischen Parametern zuordnen lassen
und aus welchem Grund auch immer für die sichere und ordentliche
Funktionsweise der Gefahrenwarneinrichtung 1 relevant sind.
Zu den fahrzeugexternen Parametern zählen Objektparameter, die
die Kontur, die Abmessungen, die aktuelle Position, die Geschwindigkeit
von im erfassten Umfeld vorhandenen Objekte kennzeichnen, Verkehrsinfrastrukturparameter,
die die Verkehrsinfrastruktur in der Umgebung des Fahrzeuges (etwa
vorausliegende Kreuzungen oder Einmündungen, die Fahrbahnkrümmung)
kennzeichnen, Straßenbelags-Zustandsparameter (etwa der
Reibungskoeffizient des Straßenbelags), die die physikalischen
Eigenschaften des Straßenbelages kennzeichnen, Witterungsparameter,
die Informationen über die augenblickliche Witterung beinhalten.
-
Die
Steuereinrichtung 2 wertet die fahrzeugexternen Parameter
und fahrzeuginternen Parameter aus, um die relative Lage eines Gefährdungsobjektes,
etwa eines sich auf Kollisionskurs mit dem eigenen Fahrzeug 4 befindlichen
Fremdfahrzeuges 7, bezüglich des eigenen Fahrzeugs 4 zu
ermitteln.
-
Die
Steuereinrichtung 2 ist ausgangsseitig mit einem mehrkanaligen
Audiosystem 5 verbunden, das zur Wiedergabe eines dreidimensionalen
Klangbildes ausgelegt ist. Das beispielsweise stereophone Audiosystem 5 strahlt
den von einem Schallereignis stammenden Schall über mehrere
von Steuereinrichtung 2 angesteuerte separate in 2 dargestellte Lautsprecher
L1, L2, L3, L4, L5, L6 ab, wobei der Fahrer nur eine Schallquelle
wahrnimmt, die im Folgenden als virtuelle Schallquelle bezeichnet
wird. Durch gezielte Veränderung bestimmter akustischer Parameter,
wie etwa der Lautstärke, des Pegels oder des Frequenzgangs
der von den einzelnen Lautsprechern L1, L2, L3, L4, L5, L6 abgestrahlten
Tonsignalanteile wird die vom Fahrer empfunden Richtung und/oder
die vom Fahrer empfunden Entfernung der virtuellen Schallquelle
räumlich bewegt.
-
Die
Gefahrenwarneinrichtung 1 umfasst ferner eine Tonspeichereinheit 6,
auf dem Toninformationen hinterlegt sind, die typischen, bei bestimmten Fahrsituationen
auftretenden Geräuschen, wie etwa dem Geräusch
eines überholenden Fahrzeuges, oder auch anderen Ereignissen
entsprechen, wie Reifenquietschen oder Aufpralllärm.
-
Die
Gefahrenwarneinrichtung 1 umfasst schließlich
eine Spektralanalyseeinrichtung 8 zur Analyse des Frequenzspektrums
der im Bereich des eigenen Fahrzeuges 4 auftretenden Geräusche.
Die Spektralanalyseeinrichtung 8 weist einen Analog-Digitalwandler
auf, dessen Analog-Eingänge mit Schallsensoren der Umfelderfassungseinrichtung 3 und
dessen Ausgänge mit der Steuereinrichtung 2 verbunden
ist.
-
2 zeigt
eine schematische Skizze einer Verkehrssituation mit dem eigenen
Fahrzeug 4, das mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten
Gefahrenwarneinrichtung 1 ausgestattet ist, und einem fremden
Fahrzeug 7. Das eigene Fahrzeug 4 wird zunächst
noch mittels verschiedener Fahrerassistenzsysteme, auf die weiter
unten näher eingegangen wird, vollautomatisch gesteuert
und fährt mit einer vom Fahrer gewünschten Geschwindigkeit
auf der rechten Fahrspur einer Autobahn. Rechts neben dem eigenen
Fahrzeug 4 fährt im Erfassungsbereich der Umfelderfassungseinrichtung 3 das
fremde Fahrzeug 7, das gerade im Begriff ist, einen Einfädelvorgang
zu beenden und von der Auffahrtspur in die vom eigenen Fahrzeug
befahrene Fahrspur nach links abbiegen will.
-
Die
Steuereinrichtung 2 der Gefahrenwarneinrichtung 1 wertet
die von Sensoren der Umfelderfassungseinrichtung 3 gelieferten
Signale aus, um daraus die Richtung und die Entfernung des fremden Fahrzeuges 7 relativ
zum eigenen Fahrzeug 4 zu bestimmen.
-
Unter
Berücksichtigung der mittels der Umfelderfassungseinrichtung 3 erfassten
Größe, der Position, der Geschwindigkeit und der
Bewegungsrichtung des fremden Fahrzeuges 7 ermittelt die
Steuereinrichtung 2 eine Kollisionswahrscheinlichkeit,
und damit den Gefährdungsgrad.
-
Die
Steuereinrichtung 2 steuert, sobald es eine kritische Fahrsituation
bzw. die Notwendigkeit der Übernahme der Kontrolle über
das Fahrzeug durch den Fahrer „erkannt” hat, in
Abhängigkeit der ermittelten Richtung des fremden Fahrzeuges 7 relativ
zum eigenen Fahrzeug die einzelnen Lautsprecher L1, L2, L3, L4,
L5, L6 des Audiosystems 5 derart an, dass der Fahrer zu
jeder Zeit die vom Audiosystem 5 erzeugte virtuelle Schallquelle
in der selben Richtung lokalisiert, in der sich das fremde Fahrzeug 7 tatsächlich
befindet, d. h. das akustische Signal wird durch das Audiosystem 5 räumlich
orientiert ausgegeben. Darüber hinaus steuert die Steuereinrichtung 2 in
Abhängigkeit der ermittelten Entfernung des fremden Fahrzeuges 7 relativ
zum eigenen Fahrzeug 4 die einzelnen Lautsprecher L1, L2,
L3, L4, L5, L6 des Audiosystems 5 derart an, dass der Fahrer
zu jeder Zeit die vom Audiosystem 5 erzeugte virtuelle Schallquelle
in einer Entfernung lokalisiert, die mit dem Abstand zwischen dem
eigenen Fahrzeug 4 und dem fremden Fahrzeug 7 korrespondiert
oder übereinstimmt.
-
Durch
eine mittels der Spektralanalyseeinrichtung 8 durchgeführte
spektrale Analyse der im Bereich des eigenen Fahrzeuges 4 auftretenden
Geräusche wird die vorliegende Fahrsituation automatisch
identifiziert und die der identifizierten Fahrsituation zugeordneten,
in der Tonspeichereinheit 6 hinterlegten Toninformation
(die im vorliegenden Fall Reifenquietschen und das Geräusch
eines rechts überholenden Fahrzeuges betreffen) durch das
Audiosystem 5 abgespielt und über die Lautsprecher
L1, L2, L3, L4, L5, L6 als akustisches Signal wiedergegeben, wodurch
eine besonders realistische, dreidimensionale akustische Reproduktion
des realen Schallereignisses erzeugt wird. Dabei werden die Toninformationen
umso lauter wiedergegeben, je höher der ermittelte Gefährdungsgrad
ist.
-
Die
im Folgenden rein exemplarisch aufgeführten Fahrerassistenzsysteme
stellen eine kleine Auswahl von technisch möglichen Fahrerassistenzsystemen
dar, und schließen weitere am Fahrzeug vorhandene Varianten
nicht aus.
-
Ein
Fahrerassistenzsystem kann zum Beispiel als eine Kurvensicherheitseinrichtung
ausgeführt sein (im englischen Sprachraum mit ”Intelligent Predictive
System” bezeichnet), die vorausliegende Kurven mittels
GPS (Global Positioning System) erkennt und erforderlichenfalls
die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs mittels eines Bremseingriffs vor
der Kurve reduziert.
-
Ein
Fahrerassistenzsystem kann als Brems-Lenk-Assistenzeinrichtung (im
englischen mit ”Advanced Brake Assisst” bezeichnet)
ausgestaltet sein, die automatisch Brems- bzw. Lenkeingriffe ausführt,
um eine Kollision von erkannten Hindernissen zu vermeiden.
-
Ein
Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise als Abstandsregeleinrichtung
ausgebildet sein, die abhängig vom Abstand zu einem vorausfahrenden
Fahrzeug Bremseingriffe vornimmt, um einen vorgegebenen Sicherheitsabstand
einzuhalten und das autonome Fahren des eigenen Fahrzeugs 4 im Stau
zu ermöglichen.
-
Ein
Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise eine Gefahrenstellenwarneinrichtung
sein, die den Fahrer unter Verwendung der GPS-Funktionalität
vor Kurven, unübersichtlichen Kreuzungen oder dergleichen
warnt, wenn die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs 4 einer
Gefahrenstelle nicht angepasst ist.
-
Beim
vollautomatischen Steuern, also vollautomatischem Operieren und
Führen des eigenen Fahrzeuges, greifen die Fahrassistenzsysteme
direkt in die Fahrzeugführung ein. Diese Eingriffe wirken
im Wesentlichen auf den Antriebsstrang, die Bremse und die Lenkung.
-
- 1
- Gefahrenwarneinrichtung
- 2
- Steuereinrichtung
- 3
- Umfelderfassungseinrichtung
- 4
- eigenes
Fahrzeug
- 5
- Audiosystem
- 6
- Tonspeichereinheit
- 7
- fremdes
Fahrzeug
- 8
- Spektralanalyseeinrichtung
- L1,
L2 ..., L6
- Lautsprecher
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1486933
A1 [0004]
- - DE 102005043496 A1 [0005]