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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, um ein kollisionsfreies Manövrieren des Kraftfahrzeugs in einem Engstellenbereich zu unterstützen. Beispiele für einen Engstellenbereich sind eine verengte Fahrspur in einem Baustellenbereich, eine Parklücke, ein Parkhaus, eine Garageneinfahrt, eine Waschanlage. Zu der Erfindung gehört auch ein entsprechend ausgestaltetes Kraftfahrzeug.
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Aus der
DE 10 2010 043 033 B4 ist hierzu bekannt, bei einem Kraftfahrzeug dessen aktuellen seitlichen Abstand zu einem Fahrbahnrand zu messen und diesen Abstand visuell codiert durch ein räumlich beabstandetes Paar von Lichtstrukturen vor dem Fahrzeug anzuzeigen. Durch Beobachten eines Abstand der Lichtstrukturen vor sich, kann ein Fahrer den Abstand zum Fahrbahnrand neben sich abschätzen. Nachteilig bei diesem Kraftfahrzeug ist, dass die nötige Abstandsmessung einen verhältnismäßig hohen schaltungstechnischen Aufwand erfordert, der das Kraftfahrzeug in der Herstellung teuer macht. Außerdem können Messfehler bei der Abstandmessung zu unfallkritischen Situationen führen.
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Aus der
DE 10 2005 062 151 B1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, in dessen Fahrgastraum auf einem Bildschirm Kamerabilder einer Kamera angezeigt werden, die das Fahrgeschehen vor dem Kraftfahrzeug filmt. In die Bildschirmdarstellung wird ein Verlauf eines Fahrstreifens oder Fahrkorridors eingeblendet, der aus einer Summe von durch das Kraftfahrzeug voraussichtlich zukünftig eingenommen Positionen gebildet ist. Der Fahrkorridor definiert also einen zukünftigen Platzbedarf des Kraftfahrzeugs. In einem Engstellenbereich kann der Fahrer an der überlagerten Bildschirmdarstellung erkennen, ob sein Kraftfahrzeug überhaupt durch den Engstellenbereich passt. Nachteilig dabei ist der nötige Blickwechsel, um während der Fahrt den Bildschirm beobachten zu können. Dies birgt ein zusätzliches Unfallpotential.
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Im Zusammenhang mit der Parkplatzsuche ist das Problem bekannt, dass sich mit einem Blick vom Fahrersitz aus nur schlecht abschätzen lässt, ob das eigene Kraftfahrzeug in eine Parklücke passt, an welcher das Kraftfahrzeug gerade vorbeifährt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Kraftfahrzeug einem Fahrer beim Manövrieren in einem Engstellenbereich eine technische Hilfestellung zu geben.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Die Erfindung beruht auf der Idee, vor dem Kraftfahrzeug eine Lichtprojektion auf dem Fahruntergrund zu erzeugen, die eine Referenz zum Abschätzen der Größenverhältnisse in dem vorausliegenden Engstellenbereich darstellt. Die Lichtprojektion weist hierzu in zumindest eine Raumrichtung eine Abmessung auf, die mit einer für das Manövrieren in dem Engstellenbereich wichtigen Abmessung des Kraftfahrzeugs übereinstimmt, also z.B. mit dessen Breite oder Länge.
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Beispielsweise kann also vor das Kraftfahrzeug ein Balken auf die Straße projiziert werden, der genauso breit ist wie das Kraftfahrzeug oder der allgemein eine sicherzustellende Fahrkorridormindestbreit aufweist. Fährt der Fahrer dann z.B. in einem Baustellenbereich auf einer verengten Fahrspur, kann er an dem Balken vor ihm erkennen, ob er sich auf Kollisionskurs z.B. mit einer Fahrbahnbegrenzung befindet.
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Genauso kann z.B. ein Balken vor das Kraftfahrzeug auf die Straße projiziert werden, der genauso lang ist wie das Kraftfahrzeug oder der allgemein eine Parklückemindestlänge aufweist. Fährt der Fahrer dann z.B. an einer Reihe parkender Fremdfahrzeuge entlang und entdeckt zwischen den Fremdfahrzeugen eine Parklücke, kann er durch einen Vergleich der Balkenlänge mit der Parklückenlänge erkennen, ob sein Kraftfahrzeug in die Parklücke passt.
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Allgemein ausgedrückt unterstützt das erfindungsgemäße Verfahren ein kollisionsfreies Manövrieren des Kraftfahrzeugs in einem Engstellenbereich, indem durch eine Projektionseinrichtung des Kraftfahrzeugs in einer bestimmungsgemäßen Vorwärtsfahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug auf einem Fahrgrund oder Fahruntergrund mit Licht eine Lichtprojektion erzeugt wird, die in Fahrzeuglängsrichtung eine vorbestimmte Parklückenmindestlänge und/oder in Fahrzeugquerrichtung eine vorbestimmte Fahrkorridormindestbreite aufweist. Die Lichtprojektion kann z.B. die Form eines Balkens oder zweier paralleler Balken oder eines Doppelpfeils oder eines Rechtecks oder eines Kreuzes aufweisen.
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Die Erfindung weist dabei den Vorteil auf, dass keine Abstandsmessung zu fahrzeugfremden Objekten nötig ist, da nur fahrzeugeigene und während des Fahrbetriebs unveränderliche Maße angezeigt werden. So kann die Erfindung sehr kostengünstig und ohne das Risiko eines Messfehlers realisiert werden.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Für das Kraftfahrzeug ist hierzu eine Fahrkorridormindestbreite definiert, die der Fahrzeugbreite zuzüglich eines Zusatzseitenabstands je Fahrzeugseite rechts und links entspricht. Die Fahrzeugbreite selbst schließt dabei insbesondere die Breite der Seitenspiegel mit ein. Der Zusatzseitenabstand kann zum Sicherstellen eines Sicherheitsabstandes definiert werden. Der Zusatzseitenabstand kann aber auch Null betragen.
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Zusätzlich oder alternativ zur Fahrkorridormindestbreite ist eine Parklückenmindestlänge definiert, die der Fahrzeuglänge zuzüglich eines Zusatzlängsabstands je Fahrzeugende vorn und hinten entspricht. Mit den Fahrzeugenden sind also die Fahrzeugfront und das Fahrzeugheck gemeint. Der Zusatzlängsabstand kann zum Sicherstellen eines Manövrierraums beim Einparken definiert werden. Der Zusatzlängsabstand kann aber ebenfalls auch Null betragen.
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Eine zumindest eine Lichtquelle aufweisende Projektionseinrichtung ist dazu ausgelegt ist, vor dem Kraftfahrzeug in einem vom Fahrer des Kraftfahrzeugs einsehbaren Bereich auf dem Fahruntergrund die Fahrkorridorbreite und/oder die Parklückenlänge zu veranschaulichen. Hierzu wird mittels der zumindest einen Lichtquelle auf dem Fahruntergrund eine räumlich abgegrenzte Lichtprojektion erzeugt, die in Fahrzeugquerrichtung eine Gesamtabmessung oder Quererstreckung aufweist, welche der Fahrkorridormindestbreite entspricht, und/oder die in Fahrzeuglängsrichtung eine Längserstreckung aufweist, welche der Parklückenmindestlänge entspricht.
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Die Lichtprojektion, also z.B. der beschriebene Balken, sollte bevorzugt auf dem Fahruntergrund, also z.B. einer Straße, räumlich klar abgegrenzt erscheinen, damit der Fahrer ihre Struktur zuverlässig erkennt. Mit anderen Worten sollte eine Leuchtintensität an einem Rand der Lichtprojektion einen ausreichend starken Kontrast aufweisen. Bevorzugt weist die Lichtprojektion in Fahrzeugquerrichtung und/oder Fahrzeuglängsrichtung am Rand einen Übergangsbereich auf, in welchem eine Leuchtintensität der Lichtprojektion auf einer Strecke von weniger als 30 cm, insbesondere weniger als 20 cm, von 90 Prozent auf weniger als 30 Prozent der maximalen Leuchtintensität abfällt. Um eine Lichtprojektion mit einem derart kontrastreichen oder scharfen Rand zu erzeugen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die zumindest eine Lichtquelle eine Leuchtdiodenanordnung mit zumindest einer Leuchtdiode und einer Blende und/oder wenn sie zumindest eine Laserlichtquelle umfasst.
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Bevorzugt sind die Fahrkorridormindestbreite und die Parklückenmindestlänge im Betrieb der Projektionseinrichtung konstant, damit der Fahrer sein Führungsverhalten beim Führen des Kraftfahrzeugs an die konstante Referenz anpassen und hierdurch die Fahrsituation in Engstellenbereichen zuverlässiger einschätzen kann.
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Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sieht allerdings eine Stelleinrichtung vor, die dazu ausgelegt ist, einen Wert des Zusatzseitenabstands und/oder des Zusatzlängsabstands z.B. vor einer Fahrt in Abhängigkeit von einer Benutzereingabe einzustellen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Fahrer die entsprechende Abmessung der Lichtprojektion anpassen kann, wenn er z.B. einen Anhänger an das Kraftfahrzeug angekuppelt hat. Eine andere Weiterbildung des Kraftfahrzeugs sieht sogar vor, den Wert des Zusatzseitenabstands und/oder des Zusatzlängsabstands in Abhängigkeit von einem Detektionssignal einer Detektionseinrichtung für ein an dem Kraftfahrzeug temporär anzubringendes Zubehör einzustellen. Dann kann ohne ein Zutun des Fahrers z.B. ein Anhängermodus der Projektionseinrichtung aktiviert werden, in welchem bei der Lichtprojektion die Abmessungen des gesamten Gespanns und/oder eine Nickwinkel des Kraftfahrzeugs berücksichtigt sind. Detektionseinrichtungen für Anhänger, am Fahrzeugheck anzubringende Fahrrad-Transportträger, Seilwinden und anderes Zubehör sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt.
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Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs betrifft das Positionieren der Lichtprojektion auf dem Fahruntergrund. Die Position wird nämlich bevorzugt an eine aktuelle oder bevorstehende Fahrsituation angepasst. Hierzu ist gemäß der Weiterbildung eine Verschwenkeinrichtung dazu ausgelegt, im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs eine relative Lage der Lichtprojektion bezüglich des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einem Stellsignal einzustellen. Das Einstellen der Position kann z.B. durch mechanisches Verschwenken der zumindest einen Lichtquelle und/oder durch Umlenken des Lichtscheins z.B. mittels eines Spiegels oder einer beweglichen Linse oder durch Verlagern der erwähnten Blende realisiert werden. Mittels der Verschwenkeinrichtung kann die Lichtprojektion dort positioniert werden, wo sie dem Fahrer voraussichtlich den größten Nutzen bringt.
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So sieht eine Weiterbildung des Kraftfahrzeugs vor, dass das genannte Stellsignal von einen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs abhängig ist. Insbesondere kann so während einer Kurvenfahrt die Lichtprojektion in Fahrzeugquerrichtung gemäß einem Kurvenverlauf ausgerichtet werden. Der Fahrer bekommt die Lichtprojektion dann auf seinem voraussichtlich befahrenen Fahrkorridor angezeigt.
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Durch die Position der Lichtprojektion kann dem Fahrer aber auch eine zusätzliche Information vermittelt werden. So sieht eine Weiterbildung des Kraftfahrzeugs vor, dass eine Fahrerassistenzeinrichtung dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einer Fahrspurerkennung und/oder einer Fahrtrichtungsprädiktion eine Sollfahrtrajektorie zu ermitteln und das Stellsignal in Abhängigkeit von der ermittelt Sollfahrtrajektorie zu erzeugen. Durch die an sich bekannte Fahrspurerkennung kann z.B. erkannt und signalisiert werden, dass das Kraftfahrzeug zu nahe am einem Fahrspurrand fährt und deshalb zurück zur Fahrspurmitte geführt werden muss. Entsprechend kann mittels des Stellsignals die Lichtprojektion zur Fahrspurmitte hin gelenkt werden, um die zur Fahrspurmitte weisende Solltrajektorie anzugeben. Durch die an sich bekannte Fahrtrichtungsprädiktion kann in Abhängigkeit von Fahrdynamikparametern wie z.B. der Fahrgeschwindigkeit, dem Lenkwinkel und der Fahrwerkseinstellung eine zukünftige Fahrtrajektorie ermittelt und daraufhin überprüft werden, ob das Kraftfahrzeug sicher und/oder ökonomisch gefahren wird. Eine bezüglich der Fahrtrajektorie entsprechend optimierte Solltrajektorie kann ermittelt und dem Fahrer mittels des Stellsignals durch entsprechendes Positionieren der Lichtprojektion angegeben werden.
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Falls der Fahrer anhand der Lichtprojektion erkennt, dass sein Kraftfahrzeug im Engstellenbereich voraussichtlich mit einem fahrzeugsexternen Objekt kollidiert, wenn er den aktuellen Fahrkurs beibehält, sollte der Fahrer genug Zeit zum Reagieren haben. Hierzu sieht eine Weiterbildung des Kraftfahrzeugs vor, dass das Stellsignal von einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängig ist. Der Abstand der Lichtprojektion vom Fahrzeug kann dann mit größer werdender Fahrgeschwindigkeit vergrößert und mit kleiner werdender Fahrgeschwindigkeit verkleinert werden. Damit die Lichtprojektion nicht auf ein vorausfahrendes Fremdfahrzeug fällt, sieht eine Weiterbildung des Kraftfahrzeugs vor, dass das Stellsignal von einem von einer Abstandsmesseinrichtung des Kraftfahrzeugs ermittelten Abstand zu einem vorausfahrenden Fremdfahrzeug abhängig ist. Eine solche Abstandsmesseinrichtung kann z.B. ein an sich bekanntes Abstandsradar umfassen, wie es Bestandteil einer ACC (Automatic Cruising Control) sein kann.
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Das Einschalten und/oder Ausschalten der Projektionseinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform des Kraftwagens manuell durch einen Benutzer über ein dafür im Kraftfahrzeug vorgesehenes Bedienelement erfolgen. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Kraftfahrzeugs ist eine Detektionseinrichtung dazu ausgelegt, die Projektionseinrichtung in Abhängigkeit einer Baustellendetektion und/oder Engstellendetektion einzuschalten. Eine solche Detektion kann z.B. mittels einer Bildverarbeitung erreicht werden. Hierbei kann eine computergestützte Objekterkennung in Kamerabildern einer Kamera durchgeführt werden. So können z.B. Straßenschilder und Baustellenschilder anhand ihrer typischen Farben und/oder der von ihnen gezeigten Symbole erkannt werden. Eine Stereokamera bietet hierbei den zusätzlichen Vorteil, dass auch ein Abstand eines erkannten, voraus liegenden Engstellenbereichs ermittelt werden kann und der Einschaltzeitpunkt in Abhängigkeit von dem Abstand festgelegt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, die mit Merkmalen der Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs übereinstimmen. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden ist die Erfindung noch einmal anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs aus einer Vogelperspektive.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich z.B. um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln kann. Das Kraftfahrzeug 10 fährt auf einem Fahruntergrund, z.B. einer Straße 12. Eine Fahrspur 14 der Straße 12 ist durch einen Fahrspurrand 16 zum Straßenrand hin und durch eine Spurmittellinie 18 zur einer Nachbarspur hin abgegrenzt.
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Das Kraftfahrzeug 10 weist entlang einer eine Fahrzeuglängsrichtung definierenden Fahrzeuglängsachse 20 eine Fahrzeuglänge 22 und entlang einer eine Fahrzeugquerrichtung definierenden Fahrzeugquerachse 24 eine Fahrzeugbreite 26 auf. In dem gezeigten Bespiel wird einem (nicht dargestellten) Fahrer die Fahrzeugbreite 26 in Vorwärtsfahrtrichtung 28 in einem Bereich 30 vor dem Kraftfahrzeug 10 visualisiert. Hierzu erzeugt eine Projektionseinrichtung 32 aus für den Fahrer sichtbarem Licht eine Lichtprojektion 34. Die Projektionseinrichtung 32 kann hierzu zumindest eine Lichtquelle aufweisen, die jeweils in einen der Frontscheinwerfer des Kraftfahrzeugs 10 integriert sein kann. Die Lichtprojektion 34 ist aber insbesondere schmaler als ein von Scheinwerferlichtkegeln der Frontscheinwerfer in deren Betrieb insgesamt ausgeleuchteter Bereich des Fahruntergrundes. Die zumindest eine Lichtquelle kann jeweils auch baulich von den Frontscheinwerfern des Kraftfahrzeugs 10 getrennt bereitgestellt sein.
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Beispielsweise kann durch zwei mit einer Fahrkorridormindestbreite 36 projizierte Lichtstreifen 38, 40 dem Fahrer ein direktes, optisches Feedback über die eigene Fahrzeugbreite 26 und die Fahrzeugposition z.B. relativ zum Fahrspurrand 16 und zur Spurmittellinie 18 gegeben werden. Die Fahrkorridormindestbreite 36 kann der Fahrzeugbreite 26 entsprechen oder um zwei Zusatzseitenabstände 42, 44 breiter als die Fahrzeugbreite 26 sein. Insbesondere kann allgemein erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Zusatzseitenabstand 42, 44 höchstens ein Fünftel, insbesondere ein Zehntel, der Fahrzeugbreite 26 und/oder ein Zusatzlängsabstand höchstens ein Fünftel, insbesondere ein Zehntel, der Fahrzeuglänge 22 beträgt.
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Fährt der Fahrer in eine Baustelle oder Engstelle, kann er die Projektionseinrichtung 32 z.B. per Knopfdruck aktivieren. Da die Fahrzeugbreite 26 des Kraftfahrzeugs 10 bekannt ist, kann die Fahrzeugbreite 26 unmittelbar nach Aktivierung des Systems durch Projizieren auf die Fahrbahn oder Fahrspur 14 angezeigt werden.
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Die Fahrzeugbreite 26 versteht sich inklusive der Außenspiegel. Bei Anhängerbetrieb kann der Fahrer zudem die Fahrkorridormindestbreite 36 beispielsweise im Fahrzeugmenü eines Bediensystems, z.B. einem Infotainmentsystem, entsprechend durch Verändern der Werte der Zusatzseitenabstände 42, 44 anpassen.
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Es kann auch eine entsprechende Sensorik im Kraftfahrzeug 10 integriert sein, welche die Projektionseinrichtung 32 außerdem automatisch – z.B. bei Erkennen einer Baustelle – aktivieren kann.
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Bei Geradeausfahrten verlaufen bei der Erfindung bevorzugt äußere, gerade Ränder 46, 48 der Lichtprojektion 34, welche die Lichtprojektion 34 in Fahrzeugquerrichtung begrenzen, parallel zu Fahrzeugflanken 50, 52 des Kraftfahrzeugs 10. Um aber in Kurvenfahrten die Lichtstreifen 38, 40 anzupassen, ist das System bevorzugt lenkwinkelgesteuert. Je nach Lenkwinkel werden die Lichtstreifen 38, 40 entsprechend mitgeschwenkt.
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Bei dem Kraftfahrzeug 10 wird insbesondere lediglich die Fahrzeugbreite 26 angezeigt und nicht der Abstand zur Fahrbahnbegrenzung 16, 18. Deshalb ist keine kontinuierliche Messung des Abstands notwendig. Lediglich die Registrierung (bspw. eine periodische Erfassung des Umfelds), dass man sich in einer Engstelle befindet, muss erfolgen, falls eine automatische Aktivierung der Projektionsvorrichtung 32 erwünscht ist. Auch eine manuelle Zuschaltung des optischen Assistenten ist möglich.
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Das System funktioniert bei manueller Aktivierung auch ohne spezielle Fahrzeugsensorik und ist demnach bereits serientauglich, d.h. z.B. auch für bereits fertiggestellte Kraftfahrzeuge einfach nachrüstbar. Es ist zudem einfach verständlich und bedienbar und lässt den Fahrer in der Fahraufgabe. Der Blick bleibt außerdem auf der Straße. Der Fahrer erhält insgesamt eine sichere, optische Fahrerunterstützung in Baustellen und anderen Engstellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010043033 B4 [0002]
- DE 102005062151 B1 [0003]
