DE102011110214A1

DE102011110214A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Wenden eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011110214A1
Application number: DE102011110214A
Authority: DE
Inventors: Marc-Michael Meinecke; Marian Andrzej Obojski; Raimond Holze; Frank Kruse
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2010-08-21
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2031-08-17
Also published as: DE102011110214B4

Abstract

Ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Wenden eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug eine Umfeldsensorik zum Bestimmen des Umfeldes des Kraftfahrzeugs (1) aufweist, umfasst die Schritte: – Ermitteln einer Kontur der befahrbaren Bereiche des Umfeldes des Kraftfahrzeugs mittels der Umfeldsensorik, und – Erzeugen eines Wendesignal, wenn anhand der ermittelten Kontur ein für ein Wendemanöver ausreichend großer Wendebereich erfasst ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zum Wenden eines Kraftfahrzeugs, wobei das Umfeld des Kraftfahrzeugs mittels einer Umfeldsensorik vermessen wird gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 sowie eine Navigationssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Moderne Kraftfahrzeuge sind in zunehmendem Maße mit Assistenzsystemen ausgerüstet, die den Fahrer unterstützen und teilweise Fahrerfunktionen übernehmen können. Dabei dienen derartige Fahrerassistenzsysteme einerseits zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr indem sie den Fahrer vor Gefahren warnen und entsprechende Maßnahmen ergreifen oder andererseits indem sie den Fahrer unterstützen und Fahrertätigkeiten übernehmen. Ein Beispiel für die Übernahme von Fahrertätigkeiten sind die Parkassistenten, die zumindest teilweise ein Kraftfahrzeug in eine Parklücke ein- oder ausparken. Dazu wird mittels einer Umfeldsensorik das Umfeld des Kraftfahrzeugs vermessen und auf mögliche Parklücken untersucht. Ist eine mögliche und ausreichend große Parklücke gefunden, so wird dies dem Fahrer angezeigt, der dann den Einparkvorgang ausgehend von einer entsprechend günstigen Position initiieren kann. Üblicherweise. berechnet der Parkassistent eine Parktrajektorie und übernimmt die elektromechanische Lenkung, während der Fahrer für die Fahrgeschwindigkeit und Fahrtrichtung weiterhin zuständig ist.
Eine wesentliche Voraussetzung für derartige Fahrerassistenzsysteme wie den erläuterten Parkassistenten ist die Bestimmung des Umfeldes des Kraftfahrzeugs, da ein Fahrmanöver wie ein Einparken oder Ausparken ohne eine genaue Kenntnis des Umfeldes nicht möglich ist.
Aus der DE 10 2007 045 562 A1 ist eine Einrichtung zur Darstellung einer Parklücke bekannt, wobei eine erste Erfassungseinrichtung die Parklücke bei einer seitlichen Vorbeifahrt erfasst und eine zweite Erfassungseinrichtung vordere und hintere Begrenzungen der Parklücke ermittelt, so dass eine Darstellung der Parklücke mit ihren Ausmaßen auf einer Anzeigeeinheit im Kraftfahrzeug erfolgen kann.
In der DE 10 2009 009 815 A1 wird die Umgebung eines Fahrzeugs durch die Analyse der Bilddaten der seitlichen Umgebung des Fahrzeugs eines Kamerasystems mittels eines Motion-Stereo-Verfahrens ermittelt and analysiert.
Ferner ist aus der DE 10 2006 026 092 A1 ein Verfahren zur Steuerung eines zumindest teilautomatisch durchführbaren Fahrmanövers eines Kraftfahrzeugs bekannt, durch welches ein Kraftfahrzeug von einer Istposition in eine Zielposition verbracht werden soll. Dabei wird die Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmt und dieses durch eine Anzeigeeinheit im Innern des Fahrzeugs dargestellt. In dem Umgebungsbild wird ein virtuelles Zielobjekt eingeblendet, so dass der Fahrer die Zielposition des Fahrzeugs während des Fahrmanövers erkennen kann.
Die bekannten Assistenzsysteme können zwar den Fahrer bei Fahrmanöver wie dem Ein- oder Ausparken unterstützten, jedoch findet keine Unterstützung des Fahrers bei komplexen Fahrmanövern wie beispielsweise das Wenden eines Fahrzeugs statt. Gerade bei engen baulichen Begebenheiten und unübersichtlichen Fahrsituationen kann sich ein Wendemanöver für einen Fahrer oft als sehr mühsam und zeitraubend darstellen, so dass manche Fahrer schnell überfordert sein können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterstützen des Fahrers bei komplexen Fahrmanövern in unübersichtlichen Fahrsituationen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum unterstützten Wenden eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen entsprechenden Wendeassistent mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie durch ein Navigationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Wenden eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug eine Umfeldsensorik zum Bestimmen des Umfeldes des Kraftfahrzeugs (1) aufweist, umfasst die folgenden Schritte:

– Ermitteln einer Kontur der befahrbaren Bereiche des Umfeldes des Kraftfahrzeugs mittels der Umfeldsensorik, und
– Erzeugen eines Wendesignal, wenn die Kontur einen für ein Wendemanöver ausreichend großen Wendebereich erfasst hat.

Vorzugsweise wird ausgehend von der aktuellen Fahrzeugposition eine Wendetrajektorie berechnet, wenn aufgrund des generierten Wendesignals ein Wendemanöver des Fahrzeugs eingeleitet werden soll. Der Fahrer aktiviert als Folge des Wendesignals, welches ihm akustisch und/oder visuell übermittelt wird, das Wendemanöver und es wird eine entsprechende Trajektorie als Funktion der Fahrzeugposition ermittelt. Dazu muss das Fahrzeug natürlich vor der Einleitung des Wendemanövers zum Stillstand gebrachte sein.
Ferner kann als Funktion des Wendebereichs eine einzügige oder mehrzügige Wendetrajektorie berechnet werden.
Insbesondere kann das Wendemanöver unterstützt oder automatisch durchgeführt werden. Mit anderen Worten, bei einem Fahrzeug mit einer ansteuerbaren Lenkung, beispielsweise einer elektromotorischen Lenkung, kann die Lenkung für das Wendemanöver übernommen werden und der Fahrer betätigt Gas und ändert die Fahrtrichtung. Dabei werden ihm entsprechende Hinweise als Funktion der aktuellen Position auf der Wendetrajektorie übermittelt.
Dabei kann die Umfelderfassung der Umfeldsensorik auf Ultraschall, Laser, Radar und/oder Videobilderfassung beruhen. Mit anderen Worten, zur Konturbestimmung können alle derzeit im Kraftfahrzeug eingesetzten Umfeldsensoriken verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Wendeassistent zum Wenden eines Kraftfahrzeugs mit einer ansteuerbaren Lenkung gemäß dem im Vorangegangenen beschriebenen Verfahren umfasst:

– eine Sensorik zur Erfassung des Umfeldes des Kraftfahrzeugs,
– eine Einrichtung zur Bestimmung einer Kontur befahrbarer Bereiche während der Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeug,
– eine Einrichtung zur Bestimmung eines Wendebereichs innerhalb der befahrbaren Kontur, und
– eine Einrichtung zur Erzeugung eines Wendesignals, wenn ein zur Durchführung eines Wendemanövers ausreichender Wendebereich detektiert wird.

Vorzugsweise berechnet eine Berechnungseinrichtung eine Wendetrajektorie, um zu bestimmen, ob der potentielle Wendebereich eine ausreichende Größe zur Durchführung des Wendemanövers aufweist. Dabei kann das Wendemanöver einzügig oder mehrzügig sein. Ist ein ausreichend großer Wendebereich ermittelt, so kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs aufgrund des Wendesignals die Durchführung eines Wendemanöver veranlassen.
Weiter bevorzugt weist der Wendeassistent eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der ansteuerbaren Lenkung auf, um die Lenkung während des Wendemanövers zu übernehmen.
Eine ansteuerbare Lenkung ist beispielsweise eine elektromotorische Lenkung, die der Wendeassistent ansteuern kann. Im Fall eines unterstützten Wendemanövers übernimmt der Wendeassistent die Lenkung und der Fahrer betätigt Gaspedal und Gangwahl. Dabei erhält der Fahrer Anweisungen des Wendeassistenten bezüglich Richtungswechsel und bei überhöhter Geschwindigkeit. Weiter bevorzugt kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beim Wendemanöver durch den Wendeassistenten auf eine Maximalgeschwindigkeit begrenzt werden.
Zusätzlich zu dem reinen Wendevorgang kann vorzugsweise während der Zeit des Wendemanövers automatisch die Warnblinkanlage des Kraftfahrzeugs aktiviert werden, um so den übrigen Verkehr zu warnen.
Viele Navigationssysteme geben bei verschiedenen Gelegenheiten eine Aufforderung zum Wenden an den Fahrer ab. Im Fall einer derartigen Meldung kann vorzugsweise das Navigationssystem einen Wendeassistenten zum Vermessen des Umfeldes veranlassen.
Ein erfindungsgemäßes Navigationssystem umfasst einen Wendeassistenten wie im Vorangegangenen beschrieben, wobei das Navigationssystem als Folge einer ermittelten Fahrzeugposition den Wendeassistenten zur Vermessung des Umfeldes des Kraftfahrzeugs veranlasst und eine Wendemöglichkeit dem Fahrer anzeigt. Wenn der Fahrer dies dann wünscht, kann das Wendemanöver unterstützt oder vollautomatisch durchgeführt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt
1 ein Fahrzeug bei der Einfahrt in eine enge Fahrsituation,
2 das Fahrzeug in der engen Fahrsituation,
3 das Fahrzeug beim Wenden in der engen Fahrsituation, und
4 das Fahrzeug beim Verlassen der engen Fahrsituation.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, welches in Fahrtrichtung 2 in eine enge Fahrtsituation einfahrt, die hier beispielhaft durch eine Randbegrenzung 3 gebildet wird, in der sich eine Mehrzahl von Hindernissen befinden, nämlich hier im Beispiel ein erstes Haus 4, ein erster Baum 5, ein zweites Haus 6 und ein zweiter Baum 7. Eine derartige enge Fahrsituation kann beispielsweise bei verkehrsberuhigten, als Sackgasse ausgelegten Anliegerstrassen auftreten.
2 zeigt das Kraftfahrzeug 1 mit Fahrtrichtung 2 zu einem späteren Zeitpunkt innerhalb der engen Fahrtsituation. Das Kraftfahrzeug ist, hier schematisch dargestellt, mit linken und rechten Umfeldsensoriken 8, 9 ausgerüstet, die das seitliche Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 vermessen. Es ist klar, dass das Fahrzeug 1 über weitere, nicht dargestellte Umfeldsensoriken verfügen kann, so dass eine Vermessung des gesamten Umfeldes des Kraftfahrzeugs erfolgen kann. Hier wird zur Erläuterung des Verfahrens der Einfachheit halber nur seitlich linke und rechte Sensoren 8, 9 dargestellt. Mittels der Sensoren 8, 9 ist ein entsprechendes Steuergerät in der Lage eine Kontur 10 der befahrbaren Fläche entlang des Fahrwegs des Kraftfahrzeugs 1 zu erstellen. Es ist offensichtlich, dass die Kontur 10 zum Fahrtzeitpunkt der 2 durch die als Hindernisse wirkende Randbegrenzung 3, das erste Haus 4 und den ersten Baum 5 gebildet wird.
In 3 hat sich das Kraftfahrzeug 1 weiter in Fahrtrichtung 2 in die enge Fahrtsituation hineinbewegt, so dass die Sensoren 8, 9 nunmehr auch das zweite Haus 6 sowie weitere Teile der Randbegrenzung 3 erfasst haben und sich die erfasste Kontur 10 vergrößert hat. In der Kontur 10, die die potentiell befahrbare Fläche umschließt, hat dich eine Wendemöglichkeit 11 ergeben. Dies Wendemöglichkeit 11 wird dem Fahrer mitgeteilt, so dass er eine unterstützte Wendung des Kraftfahrzeugs 1 bewirken kann. Als Funktion der Einfahrtrajektorie 12 und der Kontur 10, d. h. der Wendemöglichkeit 11, wird eine Rückfahrtrajektorie 13 und eine Ausfahrtrajektorie 14 bestimmt, entlang deren das Fahrzeug 1 durch eine Wende die enge Fahrtsituation wieder verlassen kann. Will der Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 wenden, so teilt er dies dem Wendeassistenten des Fahrzeugs 1 mit, der daraufhin die Lenkung übernimmt, so dass der Fahrer mittels des Gaspedals und der Richtungswahl die Kontrolle über das Fahrzeug 1 behält. Als Funktion der detektierten Kontur 10 ist natürlich auch ein Wenden mit mehreren Zügen möglich, falls dies nicht anders geht.
4 zeigt die Ausfahrt des Fahrzeugs 1 in Fahrtrichtung 2 aus der engen Fahrtsituation gebildet aus der Randbegrenzung 3 sowie den Hindernissen 4, 5, 6 und 7, nachdem das Fahrzeug 1 die in 3 beschriebene Wende durchgeführt hat. Nach erfolgtem und gegebenenfalls mehrzügigem Rangieren steht das Kraftfahrzeug 1 nun um 180° gedreht auf der Fahrbahn und der Fahrer kann die Fahrt selbstständig fortsetzen.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Fahrtrichtung
3: Randbegrenzung
4: Haus
5: Baum
6: Haus
7: Baum
8: Umfeldsensarik links
9: Umfeldsensorik rechts
10: Kontur
11: Wendemöglichkeit
12: Einfahrtrajektorie
13: Rücktrajektorie
14: Ausfahrtrajektorie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007045562 A1 [0004]
DE 102009009815 A1 [0005]
DE 102006026092 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Wenden eines Kraftfahrzeugs (1), wobei das Kraftfahrzeug eine Umfeldsensorik (8, 9) zum Bestimmen des Umfeldes des Kraftfahrzeugs (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Umfeldsensorik eine Kontur (10) der befahrbaren Bereiche des Umfeldes des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, und ein Wendesignal erzeugt wird, wenn anhand der ermittelten Kontur 10 ein für ein Wendemanöver ausreichend großer Wendebereich (11) erfasst ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wendetrajektorie (13, 14) in einem potentiellen Wendebereich gelegt wird, um die Größe des Wendebereichs zu beurteilen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Funktion des Wendebereichs eine einzügige oder mehrzügige Wendetrajektorie (13, 14) berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wendemanöver unterstützt oder automatisch durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass während des Wendemanövers die Warnblinkanlage des Kraftfahrzeugs (1) aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfelderfassung der Umfeldsensorik auf Ultraschall, Laser, Radar und/oder Videobilderfassung beruht.
Wendeassistent zum Wenden eines Kraftfahrzeugs ausgelegt zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Kraftfahrzeug eine ansteuerbare Lenkung aufweist, aufweisend eine Sensorik zur Erfassung des Umfeldes des Kraftfahrzeugs, eine Einrichtung zur Bestimmung einer Kontur befahrbarer Bereiche während der Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeug, eine Einrichtung zur Bestimmung eines Wendebereichs innerhalb der befahrbaren Kontur, und einer Einrichtung zur Erzeugung eines Wendesignals, wenn ein zur Durchführung eines Wendemanövers ausreichend großer Wendebereich detektiert wurde.
Wendeassistent nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Berechnungseinrichtung mittels der Berechnung einer Wendetrajektorie bestimmt, ob der Wendebereich zur Durchführung eines Wendemanöver ausreichend groß ist.
Wendeassistent nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wendeassistent eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der ansteuerbaren Lenkung aufweist, um die Lenkung während des Wendemanövers zu übernehmen.
Navigationssystem mit einem Wendeassistenten nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Navigationssystem als Folge der ermittelten Position den Wendeassistenten zur Vermessung des Umfeldes des Kraftfahrzeugs veranlasst und eine Wendemöglichkeit dem Fahrer anzeigt.