DE102009026950A1

DE102009026950A1 - Verfahren zur Fahreridentifikation

Info

Publication number: DE102009026950A1
Application number: DE102009026950A
Authority: DE
Inventors: Roland Greul; Eman Mehrjerdian
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2010-12-23

Abstract

Bei einem Verfahren zur Fahreridentifikation wird eine definierte Fahrsituation identifiziert und mindestens eine Fahrzustandsgröße während dieser Fahrsituation ausgewertet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fahreridentifikation in einem Fahrzeug, bei dem eine das Verhalten des Fahrer charakterisierende Fahrzustandsgröße im Fahrzeug ermittelt und ausgewertet wird.
Aus der DE 44 19 317 A1 ist es bekannt, die Fahrerfahrung eines Fahrzeugführers zu bestimmen, indem die aktuelle Position des Fahrzeugs mit einer Sollbahn verglichen und die Abweichung als Maß für die Fahrerfahrung herangezogen wird. Voraussetzung hierfür ist ein Navigationssystem im Fahrzeug, mit dem zum einen die aktuelle Fahrzeugposition mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann und zum andern der Sollweg aus einer hinterlegten Straßenkarte bekannt ist. Der Querabstand zwischen Fahrzeugposition und Sollweg wird als maßgebend für die Fahrerfahrung angesehen.
Nachteilig hierbei ist, dass fahrerindividuelle Unterschiede, welche auf unterschiedlichen Fahrerfahrungen beruhen, mit zunehmender Dauer der Betrachtung der Differenz zwischen Soll- und Ist-Position des Fahrzeugs verwischen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine mit hoher Genauigkeit durchzuführende Fahrertyperfassung in Fahrzeugen durchzuführen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Fahreridentifikation kann der Fahrertyp bestimmt werden, worunter die Fahrerfahrung des Fahrzeugführers, aber auch der Fahrstil verstanden wird. Bei Kenntnis des Fahrertyps können beispielsweise einzelne Fahrzeugkomponenten oder Fahrerassistenzsysteme selbsttätig auf den aktuellen Fahrer angepasst werden. Dies erfolgt beispielsweise in der Weise, dass der Fahrertyp in bestimmte Klassen eingruppiert wird und jeder Klasse ein Parametersatz zur Parametrierung von Stellgliedern in den einzelnen Fahrzeugkomponenten oder einem Fahrerassistenzsystem zugeordnet ist. Anstelle einer diskreten Einordnung des Fahrers in eine Fahrerklasse ist auch die Bestimmung eines kontinuierlichen Fahrerkennwerts bzw. von kontinuierlichen Parametern möglich, die der Einstellung der Fahrzeugkomponenten zu Grunde gelegt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst in einem ersten Schritt eine vorab definierte Fahrsituation identifiziert, beispielsweise Geradeausfahrt, Kurvenfahrt bei konstanter Krümmung, querdynamische Fahrsituationen mit konstantem oder wechselndem Lenkwinkeleinschlag etc. Wenn eine der vordefinierten Fahrsituationen vorliegt, wird die Auswertung mindestens einer Fahrzustandsgröße während dieser Fahrsituation durchgeführt. Als Fahrzustandsgröße wird eine Größe gewählt, welche charakterisierend für das Verhalten des Fahrers ist.
Diese Vorgehensweise weist verschiedene Vorteile auf. Da mindestens eine, vorzugsweise aber mehrere standardisierte Fahrsituationen definiert werden und nur in diesen Fahrsituationen eine Auswertung der charakteristischen Fahrzustandsgröße erfolgt, findet quasi eine Normierung bzw. Standardisierung im Hinblick auf die Auswertung und Bewertung des Fahrverhaltens statt. Es können hierbei Fahrsituationen definiert werden, die auf die jeweils interessierende Fahrertypgröße angepasst sind. Auf diese Weise ist eine schärfere Trennung der verschiedenen Fahrertypen möglich, dementsprechend ist auch die Genauigkeit bei der Fahrertypbestimmung verbessert.
Vorteilhaft ist des Weiteren, dass die Betrachtungsdauer begrenzt ist, da eine Auswertung lediglich während der definierten Fahrsituation erfolgt, wobei mit Abschluss der Fahrsituation auch die Fahrertypidentifikation bzw. -klassifizierung zumindest im Hinblick auf eine charakteristische Fahrzustandsgröße beendet wird. Es handelt sich somit um einzelne, begrenzte Fahrsituationen bzw. -ereignisse, die betrachtet und ausgewertet werden. Diese spezifischen Fahrsituationen eignen sich sowohl im Hinblick auf eine Typisierung der Fahrerfahrung als auch des Fahrstils.
Zweckmäßigerweise werden für die Bestimmung der Fahrerfahrung Fahrsituationen betrachtet, in denen das Fahrzeug sich in einer querdynamisch relevanten Situation befindet, also zumindest einer Querbeschleunigung oder einer Gierrate oberhalb eines Grenzwertes unterliegt. Derartige querdynamische Fahrsituationen liegen beispielsweise bei eingeschlagenem Lenkwinkel vor.
Grundsätzlich kommen aber verschiedenartige Fahrsituationen in Betracht, bei denen eine Auswertung zumindest einer Fahrzustandsgröße zur Fahrertyperfassung durchgeführt werden kann. Dies betrifft sowohl stationäre Fahrsituationen, beispielsweise Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit oder Kurvenfahrt bei konstanter Krümmung und mit konstanter Geschwindigkeit, als auch instationäre Fahrsituationen, beispielsweise Beschleunigungs- oder Abbremsvorgänge oder Lenkvorgänge mit sich änderndem Lenkwinkel wie z. B. Spurwechsel, Autobahn-Auf- und Abfahrten oder Abbiegemanöver. Instationäre Fahrsituationen zeichnen sich durch eine höhere Dynamik in Längs- und/oder Querrichtung aus, was insbesondere für die Erfassung der Fahrerfahrung vorteilhaft ist, da unerfahrene Fahrer sich durch eine größere Anzahl von Korrekturbewegungen auszeichnen. Aber auch der Fahrstil kann bei instationären Fahrsituationen detektiert werden. Bei den Korrekturbewegungen handelt es sich beispielsweise um Lenkkorrekturen, die aus Richtungsänderungen des Lenkwinkels ermittelt werden können und die in ihrer Höhe, Dauer und Häufigkeit objektiv gegeneinander abgrenzbar sind. Besonders beim Eintritt und Austritt aus einer jeweiligen Fahrsituation ist bei unterschiedlichen Fahrern eine hohe Streuung zu beobachten.
Stationäre Fahrsituationen andererseits bieten den Vorteil, dass diese Situationen mit hoher Genauigkeit identifiziert werden können. So ist beispielsweise eine konstante Kreisfahrt mit konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit über die Messung des Lenkwinkeleinschlags sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit zu identifizieren.
Um insbesondere den Fahrstil mit hoher Genauigkeit zu identifizieren, kann es zweckmäßig sein, zusätzlich zu den singulären Fahrsituationen auch eine Betrachtung und Auswertung zumindest einer Fahrzustandsgröße über einen längeren Zeitraum durchzuführen. Diese langfristige Betrachtung der Fahrzustandsgröße wird der kurzfristigen Betrachtung während einer singulären Fahrsituation überlagert und kann ergänzend zu dieser herangezogen werden. Die längerfristige Erfassung bezieht sich hierbei vorteilhafterweise auf die gleiche Fahrzustandsgröße wie bei der Auswertung der singulären Fahrsituation; gleichwohl kommt aber auch eine unterschiedliche Betrachtung von Fahrzustandsgrößen für singuläre Fahrsituationen und für die langfristige Auswertung in Betracht.
Als Fahrzustandsgröße, die für die Fahreridentifikation untersucht wird, können verschiedene Zustandsgrößen im Fahrzeug betrachtet werden, beispielsweise der Lenkwinkel und die Lenkwinkelgeschwindigkeit, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Gierrate, die Längs- oder Querbeschleunigung, das Fahrerhandmoment und/oder der Bremsdruck. Grundsätzlich möglich ist sowohl die Betrachtung nur einer einzigen Fahrzustandsgröße als auch von mehreren Fahrzustandsgrößen.
Zur Auswertung der charakteristischen Fahrzustandsgröße können sowohl zeitliche Verfahren als auch statistische Verfahren eingesetzt werden. Zu den zeitlichen Auswerteverfahren zählen die Auswertung von Frequenz- und/oder Amplitudenverlauf, bei den statistischen Verfahren können Mittelwert, Varianz, Integral, Maximalwert und Minimalwert mehrerer Messungen bestimmt werden. Die ausgewerteten Daten werden vorzugweise nach einem festgelegten Zusammenhang verknüpft, wobei ein Fahrerkennwert ermittelt werden kann, der der Parametrierung einer oder mehrerer Fahrzeugkomponenten im Fahrzeug zu Grunde gelegt wird.
Das gesamte Verfahren läuft vorzugsweise in einem Regel- bzw. Steuergerät ab, welches mit einer oder mit mehreren Fahrzeugkomponenten kommuniziert und Stellsignale zur Einstellung aktiver Komponenten im Fahrzeug erzeugt. Das Regel- bzw. Steuergerät kann Bestandteil eines Lenksystems im Fahrzeug sein.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems in einem Fahrzeug, das ein Überlagerungslenkgetriebe zur Erzeugung eines Überlagerungslenkwinkels sowie eine elektrische Lenkkraftunterstützungseinrichtung aufweist,
2 ein Blockdiagramm, das dem Verfahren zur Fahreridentifikation zu Grunde liegt.
Das in 1 dargestellte Lenksystem 1 in einem Kraftfahrzeug umfasst ein Lenkrad 2, eine Lenkwelle 3, ein Überlagerungslenkgetriebe 4 mit zugeordnetem elektrischen Stellmotor 5, ein Lenkgetriebe 6, ein Lenkgestänge 7 sowie eine Lenkkraftunterstützungseinrichtung 9, über die ein Unterstützungsmoment generiert werden kann. Der Fahrer gibt über eine Betätigung des Lenkrades 2 einen Lenkwinkel δ_L in der Lenkwelle 3 vor, der über das Lenkgetriebe 6 und das Lenkgestänge 7 in einen Radlenkwinkel δ_V an den lenkbaren Vorderrädern des Fahrzeuges umgesetzt wird. Die Lenkkraftunterstützungseinrichtung 9, die insbesondere als elektrischer Stellmotor (Electric Power Steering – EPS) ausgebildet ist, speist das Unterstützungslenkmoment in das Lenkgetriebe 6 ein.
Über das Überlagerungslenkgetriebe 4 in der Lenkwelle 3 kann fahrerunabhängig ein Überlagerungslenkwinkel δ_M erzeugt werden, der dem vom Fahrer generierten Lenkwinkel δ_L überlagert wird. Hieraus resultiert ein Gesamtlenkwinkel δ_L', der dem Lenkgetriebe 6 als Eingangsgröße zugeführt wird. Das Überlagerungslenkgetriebe 4 wird durch Ansteuerung über den zugeordneten elektrischen Stellmotor 5 verstellt.
Dem Blockdiagramm nach 2 ist der Ablauf des Verfahrens zur Fahreridentifikation zu entnehmen. Dargestellt sind zwei Blöcke 10 und 11, die die Fahrsituationserfassung (Block 10) bzw. die Fahrertyperfassung (Block 11) repräsentieren. Die Fahrsituationserfassung gemäß Block 10 unterteilt sich in zwei Subblöcke 10.1 und 10.2, wobei der erste Subblock 10.1 für die Identifikation allgemeiner Fahrsituationen und der zweite Subblock 10.2 für die Identifikation spezifischer Fahrsituationen steht. Als Eingangsgrößen werden der Fahrsituationserfassung 10 aktuelle Fahrzustandsgrößen des Fahrzeugs zugeführt, die entweder gemessen oder rechnerisch ermittelt werden, beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit v_x, die Gierrate ψ ., der Lenkwinkel δ_L oder die Querbeschleunigung a_y. Des Weiteren können auch Parameter oder sonstige Kenngrößen, welche Teil einer Zustandsbeschreibung einer Fahrzeugkomponente sind, als Eingangsgrößen dem Block 10 zugeführt werden, beispielsweise Schaltzustände ein/aus eines Stellglieds oder dergleichen.
Bei den spezifischen Fahrsituationen gemäß Subblock 10.2 handelt es sich um innerhalb eines begrenzten, verhältnismäßig kurzen Zeitraumes durchzuführende Fahrmanöver, beispielsweise um einen Spurwechsel, um das Durchfahren einer Kurve, um einen Beschleunigungs- oder Bremsvorgang, um eine Autobahn-Auf- bzw. Abfahrt oder dergleichen. Bei den allgemeinen Fahrsituationen gemäß Subblock 10.1 handelt es sich dagegen um Fahrsituationen, die sich über längere Zeiträume erstrecken. Dies kann beispielsweise eine Geradeausfahrt bzw. eine Fahrt mit lediglich einem Lenkwinkel oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb eines Schwellenwertes sein, aber auch die allgemeine Fahrsituation ohne Beschränkung auf ein bestimmtes Fahrmanöver.
Nachdem die Fahrsituationserfassung gemäß Block 10 erfolgreich durchgeführt worden ist, erfolgt im nachfolgenden Block 11 die Fahrertyperfassung bzw. -klassifizierung. Unter Fahrertyp fallen sowohl die Fahrerfahrung als auch der Fahrstil, dementsprechend sind in dem Block 11 ein erster Subblock 11.1 zur Fahrstilbestimmung und einer zweiter Subblock 11.2 zur Fahrerfahrungsbestimmung enthalten.
Bei der Fahrstilbestimmung gemäß Subblock 11.1 können verschiedene Fahrstile differenziert werden, beispielsweise der Fahrstil in den singulären Fahrsituationen, der Fahrstil in allgemeinen Fahrsituationen sowie ein insbesondere durch gewichtete Mittelung berechneter Gesamtstil. In entsprechender Weise kann auch bei der Fahrerfahrungsbestimmung gemäß Subblock 11.2 eine Unterscheidung zwischen der Fahrerfahrung bezogen auf spezifische Fahrsituationen, der Fahrerfahrung bezogen auf allgemeine Fahrsituationen sowie eine Gesamterfahrung getroffen werden.
Ausgangsseitig der Fahrertyperfassung gemäß Block 11 liegen beispielsweise Fahrerkennwerte vor, die die verschiedenen Stilarten bzw. Erfahrungswerte des Fahrers charakterisieren und die der Parametrierung von Fahrzeugkomponenten bzw. Fahrerassistenzsystemen zu Grunde gelegt werden.

1: Lenksystem
2: Lenkrad
3: Lenkwelle
4: Überlagerungslenkgetriebe
5: Stellmotor
6: Lenkgetriebe
7: Lenkgestänge
8: Vorderrad
9: Lenkkraftunterstützungseinrichtung
10: Block
11: Block
δ_L: Lenkwinkel
δ_M: Überlagerungslenkwinkel
δ_V: Radlenkwinkel
ψ .: Gierrate
v_x: Fahrzeuggeschwindigkeit
a_y: Querbeschleunigung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4419317 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Fahreridentifikation, bei dem eine das Verhalten des Fahrers charakterisierende Fahrzustandsgröße des Fahrzeugs ermittelt und ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine definierte Fahrsituation identifiziert wird und dass die Auswertung der mindestens einen Fahrzustandsgröße während dieser Fahrsituation durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung und Auswertung der charakteristischen Fahrzustandsgröße Fahrsituationen gewählt werden, in denen sich das Fahrzeug in einem stationären Zustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung und Auswertung der charakteristischen Fahrzustandsgröße Fahrsituationen gewählt werden, in denen sich das Fahrzeug in einem instationären Zustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung bei Brems- oder Beschleunigungsvorgängen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung bei Lenkwinkeländerungen, insbesondere bei Spurwechseln, beim Auf- bzw. Abfahren von Autobahnen und/oder Abbiegevorgängen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung bei Geradeausfahrt durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung bei Kreis- und Kurvenfahrt mit konstanter Krümmung und/oder konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der fahrsituationsbezogenen Ermittlung und Auswertung der Fahrzustandsgröße eine längerfristige, nicht fahrsituationsbezogene Ermittlung und Auswertung mindestens einer Fahrzustandsgröße durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrsituationsbezogene und die nicht fahrsituationsbezogene Ermittlung und Auswertung sich auf die gleiche Fahrzustandsgröße beziehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als charakteristische Fahrzustandsgröße der Lenkwinkel (δ_L), die Fahrzeuggeschwindigkeit (v_x), die Gierrate (ψ .), die Querbeschleunigung (a_y), die Lenkwinkelgeschwindigkeit, der Bremsdruck und/oder das Fahrerhandmoment oder damit korrelierende Größen ermittelt und ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz- und/oder der Amplitudenverlauf der charakteristischen Fahrzustandsgröße über die Zeit ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine statistische Auswertung der charakteristischen Fahrzustandsgröße durchgeführt wird, insbesondere eine Auswertung von Mittelwert, Varianz, Integral, Maximalwert, Minimalwert.
Regel- bzw. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Fahrzeugkomponente, insbesondere Lenksystem, mit einem Regel- bzw. Steuergerät nach Anspruch 13.