DE102012112802A1

DE102012112802A1 - Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einem ein automatisiertes, teilautomatisiertes und ein manuelles Fahren ermöglichenden Fahrerassistenzsystem

Info

Publication number: DE102012112802A1
Application number: DE201210112802
Authority: DE
Inventors: Stefan Hegemann; Tobias Stephan; Marc Fischer
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-06-26
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: DE102012112802B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs, welches ein autonomes, teilautonomes und ein manuelles Fahren ermöglichendes Fahrerassistenzsystem, eine Umfelderfassungseinheit (1), eine die von der Umfelderfassungseinheit erzeugten Umfelddaten auswertenden Auswerteeinheit (4) zur Bewertung der Umfeldsituation des Fahrzeugs, und eine von dem Fahrerassistenzsystem während eines autonomen oder teilautonomen Fahrens ansteuerbare Gefahrenwarneinrichtung (8) zur Ausgabe eines Warnsignals als Übernahmeaufforderung an den Fahrer in Abhängigkeit der Bewertung der Umfeldsituation des Fahrzeugs umfasst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mittels einer Risikoschätzeinheit (5) auf der Basis der Umfelddaten und von fahrdynamischen Daten des Fahrzeugs während des autonomen oder teilautonomen Fahrens die Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt wird, mit der voraussichtlich demnächst ein Fahrereingriff erforderlich sein wird, ferner mittels einer Aufmerksamkeitsschätzeinheit (7) das Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers geschätzt wird, und schließlich aus der Übernahmewahrscheinlichkeit in Abhängigkeit des Aufmerksamkeitsniveaus des Fahrers eine Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einem ein automatisiertes, teilautomatisiertes und ein manuelles Fahren ermöglichenden Fahrerassistenzsystem gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Seit längerer Zeit sind Forschungen und Entwicklungen auf dem Gebiet von autonomen Fahrzeugen zum automatischen bzw. autonomen Fahren zu beobachten, wobei unter einem autonomen Fahrzeug ein Fahrzeug verstanden wird, das sich mit oder ohne menschliche Passagiere selbständig von einem Ausgangspunkt zu einem Zielpunkt bewegt.
Fahrerassistenzsysteme zum teilautonomen Fahren, die dem Fahrer beim Führen des Fahrzeugs unterstützen sind mittlerweile in modernen Fahrzeugen weit verbreitet und werden ständig weiter entwickelt. So sind bspw. Adaptive Cruise Control (ACC), Blind Spot Detection (BSD), also die Überwachung des toten Winkels, Emergency Brake Assistent (EBA) als Notfallbremssystem oder Lane Departure Warning (LDW) als Fahrspurassistent bekannt. Auch gibt es bereits halbautomatische oder vollautomatische Einparksysteme.
Solche Fahrerassistenzsysteme stellen bereits erste Schritte in Richtung eines automatisierten Fahrens dar, da sie bereits Aufgaben vom Fahrer übernehmen bzw. ihn sehr stark bei diesen Aufgaben unterstützen.
Automatisierungsstufen beim autonomen Fahren oder Assistenzfunktionen werden in der Regel über das Lenkrad und/oder über das Bremspedal und/oder das Fahrpedal(auch Gaspedal genannt) als Fahrzeugsteuerungselemente ein- und ausgeschaltet und stellen damit eine HMI-Schnittstelle zwischen dem Fahrer und dem Fahrzeug bzw. dem Fahrerassistenzsystem dar. Die Erkennung von Lenkrad- oder Bremspedal- oder Fahrpedalbetätigungen seitens des Fahrers werden von dem Fahrerassistenzsystem über fest eingestellte oder situationsangepasste Erkennungsschwellen erkannt.
Da voll- oder teilautomatische Fahrerassistenzsysteme dem Fahrer die komplette Fahraufgabe hinsichtlich der Längs- und Querführung des Fahrzeugs über einen längeren Zeitraum vollständig übernehmen können, ist mit einer verminderten Aufmerksamkeit des Fahrers zu rechnen, da nicht ausschließbar ist, dass er sich von seiner Fahraufgabe zurückziehen und Nebenbeschäftigungen nachgehen wird. Dies hat zur Folge, dass er im Falle einer sogenannten Fahrerübernahmeaufforderung, wenn also bestimmte Systemgrenzen erreicht sind und der Fahrer selbst wieder die Kontrolle über das Kraftfahrzeug erhalten soll, nicht oder nicht schnell genug in adäquater Weise reagieren kann. Daher sollte ein Warnhinweis an den Fahrer ausgegeben werden, der diesen dazu anregt, aktiv in den Fahrablauf einzugreifen und die Fahraufgabe wieder zu übernehmen.
So ist aus der Die EP 1 486 933 A1 ein Verfahren zum Assistieren eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem eine Vorhersage der aktuellen Situation des Umfelds eines Fahrzeugs aus erfassten Informationen über die äußere Umgebung des Kraftfahrzeugs abgeleitet und eine Vorhersage der Fahrerreaktion getroffen wird. 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, wobei zusätzlich eine Fahrerwarnung erzeugt werden kann, die im Veranlassen eines Bremsdrucks und/oder einer Bremskraftmodulation besteht. Schließlich werden als weitere Gegenmaßnahmen das Ergreifen optischer, akustischer und/oder haptischer Maßnahmen vorgeschlagen. Durch die Verknüpfung der Fahrerreaktionsvorhersage mit der Situationsvorhersage soll es möglich sein, in Abhängigkeit vom Verhalten des Fahrers auf die aktuelle Situation zu reagieren. Bspw. könne bei einer Vorhersage einer langsamen Fahrerreaktion eine automatische Notbremsung früher aktiviert werden. Damit soll der Zeitpunkt derartiger Vorwarnungen flexibel unter Berücksichtigung der Fahrereigenschaften gewählt werden können.
Bei diesem Verfahren werden in Abhängigkeit der Situationsvorhersage und der hiermit verknüpften Fahrerreaktionsvorhersage über einen mittleren bis längeren Vorausschauhorizont über mögliche Systemmaßnahmen als aktive Eingriffe oder als passive Warnungen entschieden. Eine Eingriffsmöglichkeit seitens des Fahrers ist bei diesem bekannten Verfahren nicht vorgesehen, die Ausgabe einer passiven Warnung dient lediglich als Vorwarnung hinsichtlich eines bevorstehenden Systemeingriffs.
Desweiteren beschreibt die DE 10 2008 021 068 A1 ein Verfahren zum Steuerung eines Fahrzeugs mit einem Fahrerassistenzsystem, welches eine Gefahrenwarneinrichtung ansteuert, um den Fahrer zum aktiven Eingreifen in den Fahrablauf zu alarmieren. Diese Gefahrenwarneinrichtung weist eine Umfelderfassungseinrichtung zur Erfassung der Umfeldsituation des Fahrzeugs auf, wobei aus von der Umfelderfassungseinrichtung gelieferten Informationen ein Gefahrenpotential ermittelt und bei Ermittlung eines Gefahrenpotentials durch eine Schallausgabeeinrichtung eines akustischen Signals zur Warnung des Fahrers aus ausgegeben wird. Hierzu wird eine Richtung des Gefahrenpotentials ermittelt und das akustische Signal in Abhängigkeit dieser ermittelten Richtung räumlich orientiert ausgegeben.
Bei diesem bekannten Verfahren ist jedoch nicht auszuschließen, dass die gerichtet ausgegebenen akustischen Signale den Fahrer unvorbereitet treffen, bspw. weil diese für diesen speziellen Fahrer zu früh oder auch zu spät erzeugt werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Kommunikation zwischen dem Fahrerassistenzsystem und dem Fahrer verbessert wird, um dadurch die Fahrzeugsicherheit zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Bei diesem Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs, welches

– ein autonomes, teilautonomes und ein manuelles Fahren ermöglichendes Fahrerassistenzsystem,
– eine Umfelderfassungseinheit,
– eine die von der Umfelderfassungseinheit erzeugten Umfelddaten auswertenden Auswerteeinheit zur Bewertung der Umfeldsituation des Fahrzeugs, und
– eine von dem Fahrerassistenzsystem während eines autonomen oder teilautonomen Fahrens ansteuerbare Gefahrenwarneinrichtung zur Ausgabe eines Warnsignals als Übernahmeaufforderung an den Fahrer in Abhängigkeit der Bewertung der Umfeldsituation des Fahrzeugs umfasst, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
– mittels einer Risikoschätzeinheit auf der Basis der Umfelddaten und von fahrdynamischen Daten des Fahrzeugs während des autonomen oder teilautonomen Fahrens die Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt wird, mit der voraussichtlich demnächst ein Fahrereingriff erforderlich sein wird,
– mittels einer Aufmerksamkeitsschätzeinheit das Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers geschätzt wird, und
– aus der Übernahmewahrscheinlichkeit in Abhängigkeit des Aufmerksamkeitsniveaus des Fahrers eine Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals bestimmt wird.

Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbesserte Warn- und Übernahmestrategie geschaffen, die insbesondere beim autonomen oder teilautonomen Fahren zu einem an dessen Aufmerksamkeitsniveau angepasstes Systemverhalten des Fahrerassistenzsystems führt, d. h. einen optimalen Warnzeitpunkt zur Ausgabe eines Warnsignals als Übernahmeaufforderung ermittelt, wodurch der Fahrer weder überforder noch unterforder wird und die Fahrzeugsicherheit somit wesentlich erhöht wird.
Die Risikoschätzeinheit bewertet auf der Basis der Umfelddaten und der fahrdynamischen Daten des Fahrzeugs die aktuelle Verkehrssituation des Fahrzeugs hinsichtlich aktuellen und zukünftigen Situationen, die von dem Fahrerassistenzsystem nicht mehr bewältigt werden können und daher den Eingriff, also die Übernahme der Fahrzeugführung erforderlich machen könnte. Es wird also eine Abschätzung vorgenommen, ob mit der aktuellen oder der vorausschauend erkannten Verkehrssituation die Systemgrenzen des Fahrerassistenzsystems erreicht werden, wobei der Abstand des aktuellen Fahrzustandes des Fahrzeugs zu dieser Systemgrenze die Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt wird, mit der voraussichtlich demnächst ein Fahrereingriff erforderlich sein wird.
Der Wert dieser Übernahmewahrscheinlichkeit wird mittels des Wertes des ermittelten Aufmerksamkeitsniveaus gewichtet, so dass bei der Bestimmung des Warnzeitpunkts zur Übernahme der Fahraufgabe auch der Zustand des Fahrers berücksichtigt wird. Wird bspw. ein unaufmerksamer Fahrer detektiert, muss die Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals kürzer gewählt werden, als bei einem aufmerksamen Fahrer.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer von der Auswerteeinheit auf der Basis der Umfelddaten erkannten Gefahrensituation deren Gefährdungsrisiko geschätzt wird und in Abhängigkeit des Gefährdungsrisikos von der Risikoschätzeinheit die Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt wird. Mit solchen Gefahrensituationen werden sowohl kritische Verkehrssituationen als auch fahrdynamisch kritische Fahrzustände des Fahrzeugs erfasst, die möglicherweise zu Unfällen führen können.
Besonders vorteilhaft ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung, wenn in Abhängigkeit der erkannten Gefahrensituation die Art des voraussichtlichen Fahrereingriffs bestimmt und die Zeitdauer bis zur Ausgabe des Warnsignals in Abhängigkeit der Art des voraussichtlichen Fahrereingriffs ermittelt wird. Damit wird bei der Bestimmung der Zeitdauer auch berücksichtigt, ob bspw. lediglich eine Bremsbetätigung erforderlich sein wird oder eine komplizierte Lenkbewegung.
Vorzugsweise kann mit der Kenntnis der Art des voraussichtlichen Fahrereingriffs dessen Dauer zur Durchführung dieses Fahrereingriffs ermittelt werden und in Abhängigkeit dieser Fahrereingriffsdauer die Zeitdauer bis zur Ausgabe des Warnsignals bestimmt werden.
Bei der Bestimmung der voraussichtlichen Dauer des Fahrereingriffs wird nicht nur die eigentliche Tätigkeit der Bedienung eines Fahrzeugsteuerungselementes, wie bspw. des Brems- oder Fahrpedals oder des Lenkrads berücksichtigt, sondern ebenso die Erfassung, also Wahrnehmung und Verarbeitung der Umfeldsituation seines Fahrzeugs, insbesondere der Gefahrensituation. Denn erst nachdem der Fahrer die Situation erfasst hat, können Handlungskonzepte beim Fahrer entstehen, so dass diese Handlungskonzepte umgesetzt werden können, also ein Fahrereingriff erfolgen kann. Jeder dieser Schritte erfordert Zeit, die bei der Ermittlung der Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals zu berücksichtigen ist. Ferner wird diese Fahrereingriffszeitdauer auch von dem Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers beeinflusst, ob bspw. der Fahrer gerade eine Nebentätigkeit, bspw. ein Audio- oder Navigationsgerät bedient, ausführt oder aufgrund seiner Blickrichtung als abgelenkt bewertet wird. Die voraussichtliche Zeitdauer des Fahrereingriffs hängt natürlich auch von der Komplexität der von dem Fahrer zu erfassenden Umfeldsituation ab, ob also bspw. dichter Verkehr herrscht oder eine Landstraße mit wenig Verkehr befahren wird.
Desweiteren kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers mit wenigstens einem Parameter hinsichtlich des Lenkverhaltens und/oder der Pedalbetätigung und/oder des Tastendruckverhaltens und/oder des Spurverhalten und/oder der Blickrichtung des Fahrers und/oder der Lidschlagfrequenz und/oder der Kopfhaltung des Fahrers und/oder physiologischer Fahrermesswerte und/oder der Fahrdauer und/oder der Pausendauer erfasst und ausgewertet werden.
Ferner kann auch die Reaktionszeit zur Durchführung des voraussichtlichen Fahrereingriffs aus der Art des voraussichtlichen Fahrereingriffs und dem Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers bestimmt wird, so dass vorzugsweise die Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals in Abhängigkeit der Reaktionszeit des Fahrers bestimmbar ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein räumlich orientiertes akustisches und/oder optisches Warnsignals entsprechend der Richtung der im Umfeld des Fahrzeugs erkannten Gefahrensituation zur Lenkung der Aufmerksamkeit des Fahrers auf diese Gefahrensituation mittels der Gefahrenwarneinrichtung erzeugt wird. Damit lokalisiert der Fahrer ein solches virtuelles Warnsignal in der gleichen Richtung, in der auch die Gefahrensituation von dem Fahrerassistenzsystem erkannt wird. Die Aufmerksamkeit des Fahrers wird damit auf diese Gefahrensituation gelenkt.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn weiterbildungsgemäß die Richtung der detektierten Gefahrenquelle ermittelt und mittels der Warneinrichtung das akustische Warnsignal in Richtung der detektierten Gefahrenquelle räumlich orientiert erzeugt wird.
Ferner ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mittels einer Anzeigeeinheit als Gefahrenwarneinrichtung ein auf die Gefahrensituation und/oder die voraussichtliche Fahrerübernahme hinweisende Textinformation und/oder hinweisendes Piktogramm als optisches Warnsignal erzeugt wird. Auch damit soll die Aufmerksamkeit des Fahrers auf die Gefahrensituation, die Übernahmeaufforderung oder auf die Gefahrensituation und die Übernahmeaufforderung hinweisenden Meldung und Informationen gelenkt werden.
Mit einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass mittels einer Anregungseinrichtung haptisch wahrnehmbare Anregungen an demjenigen Fahrzeugsteuerungselement als haptisches Warnsignal erzeugt werden, welches zur Durchführung des voraussichtlichen Fahrereingriffs erforderlich ist. So kann bspw. das Bremspedal moduliert oder das Lenkrad mit einem gerichteten Lenkmoment beaufschlagt werden, um dem Fahrer zum einen zu warnen und zum anderen zur Betätigung des Bremspedals oder des Lenkrads und damit zur Fahrerübernahme zu aktivieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die einzige beigefügte Figur ausführlich beschrieben. Diese 1 zeigt ein Strukturdiagramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1 sind die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Komponenten bei einem Fahrzeug mit einem ein autonomes, teilautonomes und ein manuelles Fahren ermöglichendes Fahrerassistenzsystem dargestellt.
Dieses Fahrzeug umfasst eine Umfelderfassungseinheit 1 mit Umfeldsensoren, bspw. Kamera- und Radarsensoren, wobei die Kamerasensoren auch den rückwärtigen als auch den seitlichen Bereich des Fahrzeugs erfassen können. Die von dieser Umfelderfassungseinheit 1 erzeugten Umfelddaten werden einer Auswerteeinheit 4 zur Auswertung dieser Umfelddaten zugeführt.
Auch die Fahrzeugdaten, also fahrdynamische Daten des Fahrzeugs, werden bspw. über den CAN-Bus als Fahrzeugdatenerfassungseinheit 2 des Fahrzeugs ebenso der Auswerteeinheit 4 zugeführt. Schließlich kann das Fahrzeug auch ein Navigationssystem 3 aufweisen, dessen Daten in gleicher Weise der Auswerteeinheit 4 zur Verfügung gestellt werden. Anstelle des Navigationssystems 4 kann auch eine digitale Karte vorgesehen sein, deren Kartendaten von der Auswerteeinheit 4 verwendet werden.
Mit der Auswerteeinheit 4 werden die Umfelddaten mit den Fahrzeugdaten der Fahrzeugdatenerfassungseinheit 2 und ggf. mit den Daten des Navigationssystems 3 fusioniert und mittels einer Gefahrenerkennungseinheit 4a hinsichtlich der Erkennung von Gefahrensituationen ausgewertet. Erkannte Gefahrensituationen betreffen sowohl kritische Verkehrssituation, also bspw. Kollisionen mit anderen Verkehrsteilnehmern, als auch kritische Zustände des Fahrzeugs. Bei einer erkannten Gefahrensituation wird mittels einer Gefährdungsschätzeinrichtung 4b dessen Gefährdungsrisiko geschätzt und als Parameter einer Risikoschätzeinheit 5 zugeführt.
Mit dieser Risikoschätzeinheit 5 wird die Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt, mit der voraussichtlich demnächst ein Fahrereingriff erforderlich sein wird. Diese Übernahmewahrscheinlichkeit wird ständig auf der Basis der von der Auswerteeinheit 4 erkannten Gefahrensituationen und deren Gefährdungsrisiken bestimmt bzw. geschätzt.
Fährt bspw. das Fahrzeug autonom auf einer Fahrspur, benötigt das zugehörige Fahrerassistenzsystem Spurinformationen, die von der Umfelderfassungseinheit 1 geliefert werden. Kann eine solche Spurinformation nicht vollständig, nur mangelhaft oder überhaupt nicht mehr detektiert werden, liegt eine Gefahrensituation vor. In Abhängigkeit der Güte der Fahrspurinformationen bestimmt sich auch das Gefährdungsrisiko, so dass mit zunehmend schlechter werdender Güte der Fahrspurinformationen die Übernahmewahrscheinlichkeit ansteigt.
Weist das Fahrzeug ein ABS-System und ein Fahrdynamiksystem (ESC, ESP) auf und zeigen die Fahrzeugdaten der Fahrzeugdatenerfassungseinheit 2, dass sich das Fahrzeug in einer kritischen Situation befindet, wird dieser Fahrzeugzustand als Gefahrensituation interpretiert und auch hierfür das Gefährdungspotential und hiervon abhängig die Übernahmewahrscheinlichkeit geschätzt.
Wenn sich bei einem Fahrzeug mit einem ACC-System als Fahrerassistenzsystem bei einer Folgefahrt zu einem vorausfahrenden Fahrzeug der Abstand reduziert, ist eine Verzögerung, also ein Bremseingriff seitens des Systems erforderlich. Diese Situation wird ebenso als Gefahrensituation interpretiert, wobei das Gefährdungspotential von der Höhe der Verzögerungsleistung bzw. von der Höhe der erforderlichen Bremskraft abhängt. Die Übernahmewahrscheinlichkeit wird wieder in Abhängigkeit von dem Gefährdungspotential geschätzt.
Desweiteren können die auf der Basis der Umfelddaten bestimmte Verkehrsdichte als Gefahrensituationen erfasst und in Abhängigkeit der bestimmten Verkehrsdichte deren Gefährdungspotential bestimmt werden, um hieraus eine Übernahmewahrscheinlichkeit zu bestimmen, die mit ansteigender Verkehrsdichte zunimmt.
Ferner können Umfeldszenarien ebenso als Gefahrensituationen interpretiert werden, und zwar solche mit komplexen Strukturen, also bspw. Straßen mit vielen Einmündungen oder Kreuzungen, an denen viele Straßen beteiligt sind. Auch eine dichte Randbebauung oder Sichthindernisse, bspw. durch parkende Fahrzeuge oder plötzlich auftauchende Hindernisse stellen ebenso Gefahrensituationen dar, deren Gefährdungsrisiko bestimmt und hiervon abhängig eine Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt wird.
Neben der Übernahmewahrscheinlichkeit wird von der Risikoschätzeinheit 5 auch die Art des erforderlichen Fahrereingriffs und dessen Dauer zur Durchführung dieses Fahrereingriffs geschätzt und als entsprechende Parameter einer Warnzeitpunktermittlungseinheit 8 zugeführt, die zusammen mit dem von einer Aufmerksamkeitsschätzeinheit 7 ermittelten Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers als weiteren Parameter die Zeitdauer bis zur Ausgabe eines Warnsignals als Übernahmeaufforderung an den Fahrer, also den Warnzeitpunkt ermittelt.
Die Art des Fahrereingriffs kann bspw. eine Bremspedal- und/oder eine Fahrpedalbetätigung und/oder eine Lenkradbetätigung darstellen. Die Dauer zur Durchführung des Fahrereingriffs bezieht sich dabei nicht nur auf die Betätigung einer oder mehrerer dieser Fahrzeugsteuerungseinheit(en), sondern wird als komplexe Fahraufgabe verstanden, bei der der Fahrer zunächst die Umfeldsituation, insbesondere komplexe Gefahrensituationen seines Fahrzeugs erfassen, also wahrnehmen und verarbeiten muss. Denn erst nachdem der Fahrer die Situation erfasst hat, können Handlungskonzepte beim Fahrer entstehen, so dass diese Handlungskonzepte umgesetzt werden können, also ein Fahrereingriff erfolgen kann. Jeder dieser Schritte erfordert Zeit, die bei der Ermittlung der Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals zu berücksichtigen ist. Die voraussichtliche Zeitdauer des Fahrereingriffs hängt natürlich auch von der Komplexität der von dem Fahrer zu erfassenden Umfeldsituation ab, ob also bspw. dichter Verkehr herrscht oder eine Landstraße mit wenig Verkehr befahren wird, ob eine uneinsehbare Kreuzung als Gefahrensituation detektiert wird, oder ob nur das eigene Fahrzeug oder mehrere andere Verkehrsteilnehmer berücksichtigt werden müssen.
Schließlich hängt die tatsächliche Fahrereingriffszeitdauer von dem Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers ab, ob bspw. der Fahrer gerade eine Nebentätigkeit, bspw. ein Audio- oder Navigationsgerät bedient, ausführt oder aufgrund seiner Blickrichtung als abgelenkt bewertet wird. Daher wird die Art des erforderlichen Fahrereingriffs und dessen von der Risikoschätzeinheit 5 geschätzten Fahrereingriffszeitdauer mittels der Warnzeitpunktermittlungseinheit 8 mit dem von der Aufmerksamkeitsschätzeinheit 7 ermittelten Parameter des Aufmerksamkeitsniveaus fusioniert, um hieraus die Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals als Übernahmeaufforderung zu ermitteln.
Zur Ermittlung des Aufmerksamkeitsniveaus des Fahrers werden der Aufmerksamkeitsschätzeinheit 7 von einer bspw. eine Innenraumkamera umfassende Innenraumsensoreinheit 6 des Fahrzeugs Fahrerdaten übermittelt. Diese Innenraumsensoren erfassen bspw. nicht nur die Position des Fahrers, dessen Blickrichtung, dessen Lidschlagfrequenz, dessen Kopfhaltung, dessen physiologischer Fahrermesswerte, dessen Fahrdauer und/oder dessen Pausendauer, sondern auch das Lenkverhalten, die Pedalbetätigungen, das Tastendruckverhalten und/oder das Spurverhalten des Fahrers. Hieraus wird ein das Aufmerksamkeitsniveau anzeigender Parameter ermittelt und der Warnzeitpunktermittlungseinheit 8 zugeführt. Somit kann detektiert werden, ob der Fahrer bspw. durch eine Betätigung verschiedener Schalter, oder Betätigung eines Mobiltelefons oder anderer Geräte abgelenkt ist oder ob der Fahrer müde und unaufmerksam ist.
Diese Warnzeitpunktermittlungseinheit 8 bestimmt aus den Parametern des Aufmerksamkeitsniveaus, der Übernahmewahrscheinlichkeit, der Art des Fahrereingriffs und der Fahrereingriffszeitdauer eine Zeitdauer bis zur Ausgabe des Warnsignals als Übernahmeaufforderung für den Fahrer. Ferner kann auch die Reaktionszeit zur Durchführung des voraussichtlichen Fahrereingriffs aus der Art des voraussichtlichen Fahrereingriffs und dem Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers bestimmt werden, so dass die Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals auch in Abhängigkeit dieser Reaktionszeit des Fahrers bestimmt werden kann.
Diese Warnzeitpunktermittlungseinheit 8 erzeugt ein Steuersignal zur Steuerung einer Gefahrenwarneinrichtung 9 des Fahrzeugs entsprechend der ermittelten Zeitdauer. Zur Erzeugung dieses Steuersignals werden der Warnzeitpunktermittlungseinheit 8 auch die Informationen über die erkannte Gefahrensituation von der Auswerteeinheit 4 übermittelt. Diese Informationen enthalten die Richtung in Bezug auf das Fahrzeug, in welcher die Gefahrensituation erkannt wird.
Mit dieser Richtungsinformation kann ein räumlich orientiertes akustisches und/oder optisches Warnsignals mit Ablauf der ermittelten Zeitdauer entsprechend der Richtung der im Umfeld des Fahrzeugs erkannten Gefahrensituation zur Lenkung der Aufmerksamkeit des Fahrers auf diese Gefahrensituation mittels der Gefahrenwarneinrichtung 9 erzeugt werden. Damit lokalisiert der Fahrer ein solches virtuelles Warnsignal in der gleichen Richtung, in der auch die Gefahrensituation von dem Fahrerassistenzsystem erkannt wird. Die Aufmerksamkeit des Fahrers wird damit auf diese Gefahrensituation gelenkt. Zur Erzeugung des Warnsignals mit Ablauf der ermittelten Zeitdauer werden im Fahrzeug angeordnete Signalquellen 10a, 10b und 10c durch die Gefahrenwarneinrichtung 9 angesteuert.
So können diese an unterschiedlichen Orten des Fahrzeugs platzierten Signalquellen 10a, 10b oder 10c als Schallgeber ausgebildet sein, so dass ein akustisches Warnsignal in Richtung der detektierten Gefahrenquelle räumlich orientiert von einem oder mehreren dieser Schallgeber 10a, 10b oder 10c erzeugt werden.
Ferner kann auch ein Lautsprechersystem des Fahrzeugs so angesteuert werden, dass unter Ausnutzung des binauralen Hörens ein Klang generiert wird, der aus der Richtung zu kommen scheint, in der auch die Gefahrensituation erkannt wurde.
Auch können die Signalquellen 10a, 10b und 10c teilweise als optische Signalquellen ausgebildet sein, so dass auch hierüber die Richtungsinformation angezeigt werden kann, um die Aufmerksamkeit des Fahrers in die Richtung der erkannten Gefahrensituation zu lenken.
Desweiteren kann mittels einer Anzeigeeinheit als optische Signalquelle 10a, 10b oder 10c als Gefahrenwarneinrichtung ein auf die Gefahrensituation und/oder die voraussichtliche Fahrerübernahme hinweisende Textinformation und/oder hinweisendes Piktogramm als optisches Warnsignal erzeugt werden. Auch damit soll die Aufmerksamkeit des Fahrers auf die Gefahrensituation, die Übernahmeaufforderung oder auf die Gefahrensituation und die Übernahmeaufforderung hinweisenden Meldung und Informationen gelenkt werden.
Schließlich können mit einer Anregungseinrichtung haptisch wahrnehmbare Anregungen an demjenigen Fahrzeugsteuerungselement als haptisches Warnsignal erzeugt werden, welches zur Durchführung des voraussichtlichen Fahrereingriffs erforderlich ist. So kann bspw. das Bremspedal moduliert oder das Lenkrad mit einem gerichteten Lenkmoment beaufschlagt werden, um dem Fahrer zum einen zu warnen und zum anderen zur Betätigung des Bremspedals oder des Lenkrads und damit zur Fahrerübernahme zu aktivieren.
Mit einer solchen zielgerichteten Warnung wird die Aufmerksamkeit auf die Gefahrensituation gelenkt, bzw. dorthin gelenkt, wo zusätzliche Informationen angezeigt werden bzw. dorthin, wo der Fahrer eingreifen muss.
Mit einem solchen erfindungsgemäß erzeugten Warnsignal wird eine zielgerichtete Warnung als Übernahmeaufforderung erzeugt, wodurch die Reaktionszeit des Fahrers durch die entsprechende Lenkung seiner Aufmerksamkeit optimiert wird.
Die erfindungsgemäße Ermittlung der Dauer bis zur Erzeugung des Warnsignals, also der dadurch bestimmte optimale Warnzeitpunkt führt zu einer rechtzeitigen Warnung, ohne dass der Fahrer überfordert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1486933 A1 [0007]
DE 102008021068 A1 [0009]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs, umfassend: – ein autonomes, teilautonomes und ein manuelles Fahren ermöglichendes Fahrerassistenzsystem, – eine Umfelderfassungseinheit (1), – eine die von der Umfelderfassungseinheit erzeugten Umfelddaten auswertenden Auswerteeinheit (4) zur Bewertung der Umfeldsituation des Fahrzeugs, und – eine von dem Fahrerassistenzsystem während eines autonomen oder teilautonomen Fahrens ansteuerbare Gefahrenwarneinrichtung (8) zur Ausgabe eines Warnsignals als Übernahmeaufforderung an den Fahrer in Abhängigkeit der Bewertung der Umfeldsituation des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass – mittels einer Risikoschätzeinheit (5) auf der Basis der Umfelddaten und von fahrdynamischen Daten des Fahrzeugs während des autonomen oder teilautonomen Fahrens die Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt wird, mit der voraussichtlich demnächst ein Fahrereingriff erforderlich sein wird, – mittels einer Aufmerksamkeitsschätzeinheit (7) das Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers geschätzt wird, und – aus der Übernahmewahrscheinlichkeit in Abhängigkeit des Aufmerksamkeitsniveaus des Fahrers eine Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer von der Auswerteeinheit (4) auf der Basis der Umfelddaten erkannten Gefahrensituation deren Gefährdungsrisiko geschätzt wird und in Abhängigkeit des Gefährdungsrisikos von der Risikoschätzeinheit (5) die Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der erkannten Gefahrensituation die Art des voraussichtlichen Fahrereingriffs bestimmt wird und die Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals in Abhängigkeit der Art des voraussichtlichen Fahrereingriffs ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des voraussichtlichen Fahrereingriffs ermittelt wird und in Abhängigkeit dieser Fahrereingriffsdauer die Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers mit wenigstens einem Parameter hinsichtlich des Lenkverhaltens und/oder der Pedalbetätigung und/oder des Tastendruckverhaltens und/oder des Spurverhalten und/oder der Blickrichtung des Fahrers und/oder der Lidschlagfrequenz und/oder der Kopfhaltung des Fahrers und/oder physiologischer Fahrermesswerte und/oder der Fahrdauer und/oder der Pausendauer erfasst und ausgewertet wird/werden.
Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionszeit zur Durchführung des voraussichtlichen Fahrereingriffs aus der Art des voraussichtlichen Fahrereingriffs und dem Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer bis zur Erzeugung des Warnsignals in Abhängigkeit der Reaktionszeit des Fahrers bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein räumlich orientiertes akustisches und/oder optisches Warnsignals entsprechend der Richtung der im Umfeld des Fahrzeugs erkannten Gefahrensituation zur Lenkung der Aufmerksamkeit des Fahrers auf diese Gefahrensituation mittels der Gefahrenwarneinrichtung erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Anzeigeeinheit als Gefahrenwarneinrichtung ein auf die Gefahrensituation und/oder die voraussichtliche Fahrerübernahme hinweisende Textinformation und/oder hinweisendes Piktogramm als ein optisches Warnsignal erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Anregungseinrichtung haptisch wahrnehmbare Anregungen an demjenigen Fahrzeugsteuerungselement als haptisches Warnsignal erzeugt werden, welches zur Durchführung des voraussichtlichen Fahrereingriffs erforderlich ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Richtung der detektierten Gefahrenquelle ermittelt wird und mittels der Warneinrichtung das akustische Warnsignal in Richtung der detektierten Gefahrenquelle räumlich orientiert erzeugt wird.