DE102008059240A1

DE102008059240A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrzeuges

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Publication number: DE102008059240A1
Application number: DE102008059240A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl.-Ing. Bullinger (Fh); Fridtjof Dr.rer.nat. Stein
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2010-06-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges (1), wobei mittels einer oder mehrerer Erfassungseinheiten (3.1, 3.2) ein in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (1) befindliches Objekt (2) und ein Abstand des Fahrzeuges (1) zu dem Objekt (2) erfasst werden, wobei anhand des Objektes (2) und des Abstandes ein Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen gesteuert wird. Dabei wird das Objekt (2) dreidimensional vermessen und aus dieser Messung ermittelte Objektdaten (D) werden mit einer Kontur des Fahrzeuges (1) verglichen. Aus dem Vergleich wird ein Kollisionszeitpunkt des Fahrzeuges (1) mit dem Objekt (2) abgeleitet, wobei anhand des Kollisionszeitpunktes Auslöseparameter, insbesondere ein Auslösezeitpunkt und/oder eine Auslösecharakteristik, des Rückhaltesystems ermittelt und eingestellt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung (3) zum Betrieb eines Fahrzeuges (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges, wobei mittels einer oder mehrerer Erfassungseinheiten ein in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug befindliches Objekt und ein Abstand des Fahrzeuges zu dem Objekt erfasst werden, wobei anhand des Objektes und des Abstandes ein Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen gesteuert wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrzeuges, umfassend eine oder mehrere Erfassungseinheiten zur Erfassung eines in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug befindlichen Objektes und eines Abstandes des Fahrzeuges zu dem Objekt und umfassend eine Steuereinheit, mittels derer anhand des Objektes und des Abstandes ein Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen steuerbar ist.
Aus der DE 199 34 670 B4 ist ein Objektdetektionssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bekannt, wobei das Objektdetektionssystem aus einer Kombination von wenigstens drei Objektdetektoren besteht, die jeweils einen anderen Detektionsbereich und/oder eine andere Detektionsreichweite aufweisen. Die Detektionsbereiche liegen maßgeblich in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug, wobei sich die in Fahrtrichtung liegenden Detektionsbereiche überschneiden. Die von den Objektdetektoren aus den sich überschneidenden Detektionsbereichen gelieferten Messwerte werden zu gesonderten Auswertungen genutzt. Bei dem ersten Objektdetektor handelt es sich insbesondere um einen so genannten Short-Range-Radar-Sensor. Der zweite Objektdetektor ist ein Lidar-Sensor, eine stereoskopische Kamera und/oder eine CMOS-Kamera und der dritte Sensor ist ein Radarsensor. Das Objektdetektionssystem ist dabei unter anderem zu einer Pre-Crash-Erkennung vorgesehen.
Weiterhin ist aus der DE 10 2006 041 725 A1 ein Verfahren zum Betrieb einer Insassenrückhaltevorrichtung eines Fahrzeuges, welches eine Klassifizierung einer Kollision in eine Kollisionsklassifizierung, das Erzeugen eines Ausbringvorganges eines Kontaktsensors und das Auslösen der Insassenrückhaltevorrichtung gemäß dem Ausbringen des Kontaktsensors und der Ausgabeklassifizierung umfasst, bekannt. Zusätzlich kann auch ein Vor-Aufprall-Sensor mit oder ohne Klassifizierung vorgesehen sein, anhand dessen Signals und des Signals des Kontaktsensors die Insassenrückhaltevorrichtung ausgelöst wird. Der Vor-Aufprall-Sensor ist dabei aus einem oder mehreren Sensoren gebildet, bei welchen es sich um Radar-, Lidar- und/oder Bildsensoren handelt. Die Bildsensoren umfassen beispielsweise eine Stereokamera, anhand derer in einem Triangulationsverfahren eine Entfernung, eine Fläche, eine Höhe und/oder eine Breite eines vor dem Fahrzeug befindlichen Objektes oder Kombinationen aus diesen Werten ermittelbar sind.
Die US 006 956 469 B2 offenbart ein Fahrzeugsichtsystem zur Erfassung von Fußgängern mit einer Sensoranordnung. Die Sensoranordnung umfasst eine Stereokamera und optional einen zweiten Sensor, insbesondere einen Radar-, Lidar-, Sonar- oder Infrarotsensor, mittels welchem eine Schätzung einer Fußgängerposition und -entfernung ausführbar ist. Weiterhin ist ein mittels des Kamerapaares erfasstes Vorhandensein eines Fußgängers anhand des zweiten Sensors bestätigbar.
Auch ist aus der US 2007/0168128 A1 ein System zum Betrieb eines Fahrzeuges bekannt, welches eine erste Objekterfassungseinheit, insbesondere einen Radarsensor, eine zweite Objekterfassungseinheit, beispielsweise eine Stereokamera, und eine Betriebsunterstützungseinheit zur Unterstützung des Betriebes des Fahrzeuges umfasst. Anhand von mittels einer Objekterfassungseinheit oder beiden Objekterfassungseinheiten erfassten Objekten sind Fahrerassistenz- und/oder Pre-Crash-Systeme des Fahrzeuges steuerbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges und eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrzeuges anzugeben, welche eine erhöhte Sicherheit für Insassen des Fahrzeuges ermöglichen.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges werden mittels einer oder mehrerer Erfassungseinheiten ein in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug befindliches Objekt und ein Abstand des Fahrzeuges zu dem Objekt erfasst, wobei anhand des Objektes und des Abstandes ein Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen gesteuert wird. Erfindungsgemäß wird das Objekt dreidimensional vermessen, aus dieser Messung ermittelte Objektdaten werden mit einer Kontur des Fahrzeuges verglichen und aus dem Vergleich wird ein Kollisionszeitpunkt des Fahrzeuges mit dem Objekt abgeleitet, wobei anhand des Kollisionszeitpunktes Auslöseparameter, insbesondere ein Auslösezeitpunkt und/oder eine Auslösecharakteristik, des Rückhaltesystemes ermittelt und eingestellt werden. Aufgrund der dreidimensionalen Vermessung des Objektes und dem Vergleich mit der Kontur des Fahrzeuges ist eine sehr genaue Modellierung, d. h. eine sehr genaue Ermittlung des Kollisionszeitpunktes und in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens eines Kollisionsortes, realisierbar. Aus dieser sehr genauen Modellierung resultiert in besonders Gewinn bringender Weise die Möglichkeit, die Auslöseparameter des Rückhaltesystemes derart einzustellen, dass ein optimaler Schutz für die Insassen des Fahrzeuges sichergestellt ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrzeuges umfasst eine oder mehrere Erfassungseinheiten zur Erfassung eines in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug befindlichen Objektes und eines Abstandes des Fahrzeuges zu dem Objekt. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Steuereinheit, mittels derer anhand des Objektes und des Abstandes ein Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen steuerbar ist. Erfindungsgemäß sind die Erfassungseinheiten derart ausgebildet, dass das Objekt dreidimensional vermessbar ist. Es ist eine Verarbeitungseinheit vorgesehen, mittels der anhand dieser Messung ermittelte Objektdaten mit einer Kontur des Fahrzeuges vergleichbar sind. Aus dem Vergleich ist ein Kollisionszeitpunkt des Fahrzeuges mit dem Objekt ableitbar und anhand des Kollisionszeitpunktes sind Auslöseparameter, insbesondere ein Auslösezeitpunkt und/oder eine Auslösecharakteristik, des Rückhaltesystemes ermittelbar und einstellbar.
Die Erfassungseinheiten umfassen gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zumindest einen Radarsensor, zumindest einen Lidarsensor und/oder zumindest ein stereoskopisches Kamerasystem. Bei einer Kombination von zwei oder mehr Erfassungseinheiten, welche vorzugsweise verschiedene Erfassungsbereiche aufweisen, die sich zumindest teilweise überschneiden, ist eine sehr genaue Erfassung der Umgebung des Fahrzeuges realisierbar, welche die Voraussetzung für die oben genannte Modellierung darstellt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine erste Verkehrssituation mit einem Fahrzeug und einem in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug fahrenden weiteren Fahrzeug,
2 schematisch eine Vorrichtung zur Erfassung einer Verkehrssituation,
3 schematisch eine Heckansicht des weiteren Fahrzeuges gemäß 1, und
4 schematisch eine zweite Verkehrssituation mit dem Fahrzeug gemäß 1 und einem weiteren Fahrzeug, welches sich quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges befindet.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine erste Verkehrssituation dargestellt, in welcher sich ein Fahrzeug 1 und ein vor diesem befindliches Objekt 2, insbesondere ein dem Fahrzeug 1 vorausfahrendes Fahrzeug 2, befinden. Die 2 zeigt eine Vorrichtung 3 zur Erfassung der Verkehrssituation und des Objektes 2 und 3 stellt eine Heckansicht des Objektes 2, d. h. des dem Fahrzeug 1 vorausfahrenden Fahrzeuges dar.
Das Fahrzeug 1 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit v1, welche größer als die Geschwindigkeit v2 des Objektes 2 ist, derart auf das Objekt 2 zu, dass eine Kollision des Fahrzeuges 1 und des Objektes 2 unmittelbar bevorsteht.
Zur Erfassung der Verkehrssituation und des Objektes 2 umfasst das Fahrzeug 1 die Vorrichtung 3, welche eine erste Erfassungseinheit 3.1, bei der es sich um ein stereoskopisches Kamerasystem handelt, umfasst. Die Vorrichtung 3 umfasst weiterhin eine zweite Erfassungseinheit 3.2, welche aus einem oder mehreren Radarsensoren gebildet ist.
Mittels der zweiten Erfassungseinheit 3.2, d. h. mittels des Radarsensors oder der Radarsensoren, ist die Umgebung des Fahrzeuges 1 in einem relativ großen Erfassungsbereich B2 bzw. Fernbereich erfassbar, so dass ein Fahrer des Fahrzeuges 1 bereits frühzeitig mittels einer geeigneten Warnvorrichtung auf das vor ihm befindliche Objekt 2 hingewiesen wird. Dabei sind vor allem Entfernungswerte und Relativgeschwindigkeiten im Erfassungsbereich B2 und somit eine Bewegungstrajektorie des Objektes 2 genau erfassbar.
Mittels der ersten Erfassungseinheit 3.1 mit dem Erfassungsbereich B1, d. h. mittels des stereoskopischen Kamerasystemes, wird das vor dem Fahrzeug 1, insbesondere im Nahbereich befindliche Objekt 2 dreidimensional, d. h. in Richtung X, Richtung Y und Richtung Z, vermessen, so dass eine Kontur eines über das Objekt 2 hinausragenden Elementes 2.1 erfassbar ist. Bei dem Element 2.1 handelt es sich um einen an dem weiteren Fahrzeug befestigten Gabelstapler, insbesondere einen so genannten Mitnahmestapler.
Die erste Erfassungseinheit 3.1 umfasst alternativ oder zusätzlich einen Lidarsensor, mittels welchem der Heckbereich des Objektes 2 in Richtung X und Richtung Y zweidimensional abgetastet wird, wobei zu jedem Punkt in der zweidimensionalen Ebene eine Tiefeninformation ermittelt wird, so dass wiederum eine dreidimensionale Vermessung des Objektes 2 realisierbar ist.
Da das Element 2.1 über die Kontur des Objektes 2 in Richtung des Fahrzeuges 1 ragt, sich aber nicht bis zur Fahrbahnoberfläche erstreckt, unterfährt das Fahrzeug 1 das Element 2.1 bei einer Kollision mit dem Objekt 2 zunächst, so dass das Element 2.1 schon vor einer Berührung eines vorderen Stoßfängers des Fahrzeuges 1 mit dem Objekt 2 mit einem oberen Bereich des Fahrzeuges 1 kollidieren und/oder in einen Fahrzeuginnenraum eindringen und somit schwerwiegende Verletzungen von Fahrzeuginsassen hervorrufen kann.
Um einen Kollisionszeitpunkt zu ermitteln, werden aus der dreidimensionalen Vermessung des Objektes 2 mittels der Erfassungseinheit 3.1 gewonnene Objektdaten D einer Verarbeitungseinheit 3.3, welche die Objektdaten D mit der Kontur des Fahrzeuges 1 vergleicht und daraus den genauen Kollisionszeitpunkt des Aufpralls des Fahrzeuges 1 auf das Objekt 2 ermittelt.
Um einen besonders hohen Schutz der Fahrzeuginsassen sicherzustellen, ist die Verarbeitungseinheit 3 mit einer Steuereinheit 3.4 einer oder mehrerer nicht näher dargestellter Rückhaltesysteme, beispielsweise eines Airbags, eines Gurtstraffers und/oder aktiver Kopfstützen gekoppelt, deren Auslöseparameter in Abhängigkeit von dem ermittelten Kollisionszeitpunkt eingestellt werden. Die Auslöseparameter umfassen dabei insbesondere eine Auslösezeit und/oder eine Auslösecharakteristik, aber auch eine Auslöseschwelle.
Da die Schutzwirkung verschiedener Rückhaltesysteme, beispielsweise eines Airbags, nur dann optimal ist, wenn diese genau zum richtigen Zeitpunkt bezüglich des Aufpralls ausgelöst werden, ist aufgrund der sehr genauen Ermittlung des Kollisionszeitpunktes eine maximale Schutzwirkung mittels der Rückhaltesysteme erzielbar. Somit ist beispielsweise eine unzureichende Schutzwirkung des Airbags bei einer zu frühen oder zu späten Auslösung vermeidbar.
Auch ist es aufgrund der Erfindung möglich, den Airbag schon kurz vor dem Aufprall, beispielsweise 30 bis 70 ms vor dem Kollisionszeitpunkt, d. h. wenn sichergestellt ist, dass der Aufprall unvermeidbar ist, auszulösen, um eine langsamere und somit weniger aggressive Entfaltung des Airbags zu ermöglichen.
Aufgrund der erfassten Bewegungstrajektorie des Objektes 2 und einer erfassten und/oder prognostizierten Bewegungstrajektorie des Fahrzeuges 1 wird zusätzlich zu dem Kollisionszeitpunkt auch ein Kollisionsort ermittelt.
Da die dreidimensionale Ausbildung des Objektes 2 bzw. des an diesem angeordneten Elementes 2.1 sehr unterschiedlich ausgeprägt sein kann, führt die Ermittlung des Kollisionsortes zu einer weiteren Verbesserung, insbesondere zu einer genaueren Bestimmung des Kollisionszeitpunktes.
Weiterhin ist die Steuereinheit 3.4 neben der Steuerung der Rückhaltesysteme auch zur Steuerung eines oder mehrerer Fahrerassistenzsysteme, beispielsweise einem automatischen Notbremssystem, einem System zum automatischen Lenkeingriff und/oder ähnlichen Systemen vorgesehen, wobei mittels der Steuereinheit 3.4 in Abhängigkeit von den ermittelten Objektdaten D, des Kollisionszeitpunktes und/oder des Kollisionsortes die Bewegungstrajektorie des Fahrzeuges, insbesondere eine Geschwindigkeit und eine Richtung desselben, geändert werden.
Die Bewegungstrajektorie wird dabei derart geändert, dass ein Aufprall des Fahrzeuges auf das Objekt und dessen Folgen gemindert werden. Somit ist es z. B. möglich, das Fahrzeug 1 derart zu steuern, dass ein Aufprallwinkel möglichst minimiert wird und der Aufprall auf das Objekt 2 vermindert wird.
Insbesondere in einer Verkehrssituation gemäß 4 ist es besonders vorteilhaft, wenn die Bewegungstrajektorie des Fahrzeuges 1 automatisch geändert wird.
Das Objekt 2 in der Darstellung gemäß 4 ist ein weiteres Fahrzeug mit einem Anhänger, welches sich quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges 1 in einem Wendemanöver befindet.
Der Kollisionszeitpunkt wird wiederum sehr genau aus den mittels der Erfassungseinheiten 3.1, 3.2 erfassten dreidimensionalen Objektdaten D ermittelt. Der Kollisionsort wird aus den Bewegungstrajektorien des Fahrzeuges 1 und des Objektes 2 abgeleitet.
Zusätzlich zur zeitlich genauen Auslösung eines oder mehrerer Rückhaltesysteme vermindert ein automatisches Ausweichen des Fahrzeuges nach links oder nach rechts die Schwere der Kollision und somit auch deren Folgen für die Insassen des Fahrzeuges.

1: Fahrzeug
2: Objekt
2.1: Element
3: Vorrichtung
3.1: Erfassungseinheit
3.2: Erfassungseinheit
3.3: Verarbeitungseinheit
3.4: Steuereinheit
B1: Erfassungsbereich
B2: Erfassungsbereich
D: Objektdaten
v1: Geschwindigkeit
v2: Geschwindigkeit
X: Richtung
Y: Richtung
Z: Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19934670 B4 [0003]
- DE 102006041725 A1 [0004]
- US 006956469 B2 [0005]
- US 2007/0168128 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges (1), wobei mittels einer oder mehrerer Erfassungseinheiten (3.1, 3.2) ein in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (1) befindliches Objekt (2) und ein Abstand des Fahrzeuges (1) zu dem Objekt (2) erfasst werden, wobei anhand des Objektes (2) und des Abstandes ein Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (2) dreidimensional vermessen wird, aus dieser Messung ermittelte Objektdaten (D) mit einer Kontur des Fahrzeuges (1) verglichen werden und aus dem Vergleich ein Kollisionszeitpunkt des Fahrzeuges (1) mit dem Objekt (2) abgeleitet wird, wobei anhand des Kollisionszeitpunktes Auslöseparameter, insbesondere ein Auslösezeitpunkt und/oder eine Auslösecharakteristik, des Rückhaltesystemes ermittelt und eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegungstrajektorie des Fahrzeuges (1) und/oder eine Bewegungstrajektorie des Objektes (2) erfasst werden, wobei aus den Bewegungstrajektorien der Kollisionszeitpunkt und/oder ein Kollisionsort ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Objektdaten (D), des Kollisionszeitpunktes und/oder des Kollisionsortes die Bewegungstrajektorie des Fahrzeuges (1) automatisch geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Objektdaten (D), des Kollisionszeitpunktes, und/oder des Kollisionsortes das Rückhaltesystem bei einer unvermeidbaren Kollision des Fahrzeuges (1) mit dem Objekt (2) vor der Kollision ausgelöst wird.
Vorrichtung (3) zum Betrieb eines Fahrzeuges (1), umfassend eine oder mehrere Erfassungseinheiten (3.1, 3.2) zur Erfassung eines in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (1) befindlichen Objektes (2) und eines Abstandes des Fahrzeuges (1) zu dem Objekt (2) und umfassend eine Steuereinheit (3.4), mittels derer anhand des Objektes (2) und des Abstandes ein Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheiten (3.1, 3.2) derart ausgebildet sind, dass das Objekt (2) dreidimensional vermessbar ist, und dass eine Verarbeitungseinheit (3.3) vorgesehen ist, mittels der aus der Messung ermittelte Objektdaten (D) mit einer Kontur des Fahrzeuges (1) vergleichbar sind, wobei aus dem Vergleich ein Kollisionszeitpunkt des Fahrzeuges (1) mit dem Objekt (2) ableitbar ist und anhand des Kollisionszeitpunktes Auslöseparameter, insbesondere ein Auslösezeitpunkt und/oder eine Auslösecharakteristik, des Rückhaltesystemes ermittelbar und einstellbar sind.
Vorrichtung (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheiten (3.1, 3.2) zumindest einen Radarsensor, zumindest einen Lidarsensor und/oder zumindest ein stereoskopisches Kamerasystem umfassen.
Vorrichtung (3) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere Fahrerassistenzsysteme vorgesehen sind, anhand derer in Abhängigkeit der Objektdaten (D), des Kollisionszeitpunktes und/oder eines Kollisionsortes eine Bewegungstrajektorie des Fahrzeuges (1) automatisch änderbar ist.