DE102014018620A1

DE102014018620A1 - Verfahren, Steuereinrichtung und Notbremssystem zur Ausgabe eines Notbremssignals in einem Eigen-Fahrzeug

Info

Publication number: DE102014018620A1
Application number: DE102014018620.2A
Authority: DE
Inventors: Guido Hoffmann; Rüdiger Meyer; Christian Sulzbacher
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2014-12-13
Filing date: 2014-12-13
Publication date: 2016-06-16
Also published as: WO2016091363A1; WO2016091363A8

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausgabe eines Notbremssignals in einem Eigen-Fahrzeug (1), mit mindestens folgenden Schritten: Detektieren eines Fahrzeug-Umfeldes (19; 3a, 3b, 3c), Ermitteln von Objekten (5, 5a) in dem detektierten Fahrzeug-Umfeld (19; 3a, 3b, 3c), Ermitteln einer Eigen-Trajektorie einer voraussichtlichen oder zukünftigen Fahrtroute des Eigen-Fahrzeugs (1), Ermitteln eines Fahrer-Tauglichkeitsgrades, insbesondere eines Aufmerksamkeitsgrades des Fahrers, Ermitteln mindestens eines Sicherheits-Fahrschlauchs (26, 126) aus der Eigen-Trajektorie und dem Fahrer-Tauglichkeitsgrad des Fahrers, Ermitteln, ob ein detektiertes Objekt (5) in mindestens einem Sicherheits-Fahrschlauch (26, 126) erfasst wird, und Ausgabe eines Notbrems-Signals in Abhängigkeit der Ermittlung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Steuereinrichtung und ein Notbremssystem zur Ausgabe eines Notbremssignals. Das Notbremssignal kann insbesondere zur Einleitung einer Notbremsung des Eigen-Fahrzeugs ausgegeben werden; weiterhin kann es auch zur Anzeige an den Fahrer dienen.
Notbremssysteme sind im Allgemeinen als Fahrerassistenzsysteme vorgesehen, um bevorstehende Auffahrunfälle bzw. Frontal-Crashs detektieren zu können. Hierdurch ist es möglich, einen Frontalaufprall noch zu vermeiden oder bei einem bevorstehenden Frontal-Aufprall eine geringe Auffahrgeschwindigkeit zu erreichen, um die Schäden gering zu halten. Hierzu wird im Allgemeinen zunächst eine Bewegungsgleichung des Eigen-Fahrzeugs aufgestellt, z. B. als Bewegungsgleichung zweiter Ordnung in der Zeit mit aktuellen Werten der Beschleunigung und Geschwindigkeit. Weiterhin werden z. B. weitere Verkehrsteilnehmer und andere Objekte erfasst, z. B. durch ein Radarsystem oder ein anderes Umfeld-Erfassungssystem des Eigen-Fahrzeugs, und entsprechend Bewegungsgleichungen dieser Objekte aufgestellt. Somit kann eine Eigen-Trajektorie des Eigen-Fahrzeugs mit Objekt-Trajektorien der anderen Verkehrsteilnehmer verglichen werden, so dass mögliche Kollisionen und somit Notbremssituationen ermittelbar sind. Notbrems-Situationen können sich grundsätzlich auch mit Fahrzeugen einer benachbarten Fahrspur ergeben, wenn die anderen Fahrzeuge oder das eigene Fahrzeug die jeweilige Fahrspur überschreiten.
Falls jedoch eine Situation aufgrund z. B. entsprechender Grenzwerte bereits als Notbremssituation bewertet wird und eine Notbremsung eingeleitet wird, obwohl der Fahrer z. B. noch ausweichen konnte oder sich in der verbleibenden Zeit die Fahrdynamikeigenschaften der anderen Verkehrsteilnehmer deutlich ändern, kann ein erheblicher Schaden auftreten, der ohne die Erkennung der Notbremssituation nicht aufgetreten wäre.
Zur Ermittlung eines unbeabsichtigten Fahrspurwechsels sind LDW (Lane Departure Warning)-Systeme bekannt. Derartige Systeme sind jedoch im Allgemeinen nicht unproblematisch, da eine Annäherung an eine Fahrbahnbegrenzung aufgrund eines bewussten Fahrspurwechsels unnötiger Weise als ein unbeabsichtigter bevorstehender Fahrspurwechsel erkannt werden kann.
Weiterhin ist es bekannt, an den Fahrer Warnsignale in Abhängigkeit einer Bewertung der Fahreraufmerksamkeit auszugeben. Die DE 10 2010 048 273 A1 beschreibt ein Verfahren und ein Fahrassistenz-System zum aufmerksamkeitsabhängigen Initiieren einer Fahrzeugaktion, bei dem ein Ist-Fahrpfad des Fahrers mit einem Soll-Fahrpfad verglichen wird, und hieraus auf die Aufmerksamkeit des Fahrers geschlossen wird.
Die DE 10 2006 043 676 A1 schlägt vor, in Abhängigkeit der Ermittlung der Fahreraufmerksamkeit eine Warnfunktion für gefährliche Fahrsituationen zu unterdrücken. Hierbei werden Längs- und/oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs ermittelt, wobei bei stärkeren Längs- und/oder Querbeschleunigungen, die außerhalb eines Komfortbereichs liegen, auf eine erhöhte Fahreraufmerksamkeit geschlossen wird. Falls die ermittelte Querbeschleunigung unterhalb eines bestimmten Schwellwertes bleibt, der sich empirisch ermitteln lässt, wird auf eine höhere Unaufmerksamkeit des Fahrers geschlossen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Steuereinrichtung und ein Notbremssystem zur Ausgabe eines Notbremssignals zu schaffen, die mit relativ geringem Aufwand ausbildbar sind und eine hohe Sicherheit ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Steuereinrichtung nach Anspruch 14 und ein Notbremssystem nach Anspruch 15 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
Erfindungsgemäß wird somit eine Eigen-Trajektorie des Eigen-Fahrzeugs ermittelt. Dann wird aus der Eigen-Trajektorie mindestens ein Sicherheits-Fahrschlauch gebildet, der von einem Fahrer-Tauglichkeitsgrad des Fahrers abhängig ist. Hierzu wird vorteilhafterweise aus dem Fahrer-Tauglichkeitsgrad eine Sicherheits-Breite ermittelt, die die Dimensionierung des Sicherheits-Fahrschlauchs senkrecht zur Eigen-Trajektorie oder zur Fahrspur festlegt.
Der Fahrer-Tauglichkeitsgrad kann hierbei insbesondere durch den Fahrer-Aufmerksamkeitsgrad gebildet werden oder diesen umfassen. Weiterhin kann der Fahrer-Tauglichkeitsgrad aber auch andere Bewertungen umfassen, insbesondere einen Fahrer-Erfahrenheitsgrad, der das Fahrverhalten daraufhin bewertet, ob es einem erfahrenen Fahrer zuzuordnen ist.
Weiterhin werden mittels Umfeldsensoren, z. B. Radarsensor oder Kamerasystem, Objekte wie andere Verkehrsteilnehmer und/oder Straßenmarkierungen ermittelt.
Der Erfindung liegt hierbei der Gedanke zugrunde, dass ein unaufmerksamer Fahrer in seinem Fahrverhalten größere Seitwärtsbewegungen und/oder Gierbewegungen durchführen wird als ein aufmerksamer Fahrer und somit eher eine Kollision mit Fahrzeugen auf benachbarten Fahrspuren erfolgen kann. Somit wird die Breite eines Sicherheits-Fahrschlauchs bzw. auch mehrerer Sicherheits-Fahrschläuche in Abhängigkeit von dem Fahrer-Tauglichkeitsgrad, d. h. insbesondere dem Aufmerksamkeitsgrad des Fahrers gebildet.
Somit kann überprüft werden, ob ein Objekt von dem Sicherheits-Fahrschlauch erfasst wird. Als Objekte können insbesondere weitere Verkehrsteilnehmer herangezogen werden, deren Fahrverhalten durch Ansetzen von Bewegungsgleichungen in X-Richtung, gegebenenfalls auch X- und Y-Richtung, berücksichtigt werden kann. Hierbei können für die weiteren Verkehrsteilnehmer auch Fremd-Fahrschläuche angesetzt werden, so dass ein Überschneiden der verschiedenen Fahrschläuche ermittelt wird.
Falls eine derartige Überschneidung ermittelt wird, kann bei Vorliegen einer Notbremssituation ein Notbrems-Signal ausgegeben, das als Warnsignal und/oder Steuersignal für einen selbsttätigen Bremseingriff ausgegeben werden kann.
Die Sicherheits-Breite kann insbesondere bei hoher Unaufmerksamkeit gleich oder auch größer als die Eigen-Breite des Eigen-Fahrzeugs sein; bei hoher Unaufmerksamkeit kann der Sicherheits-Fahrschlauch sich auch auf benachbarte Fahrspuren erstrecken.
Bei hohem Fahrer-Tauglichkeitsgrad, d. h. insbesondere einem hohen Aufmerksamkeitsgrad des Fahrers kann die Sicherheits-Breite hingegen auch geringer als die Eigen-Breite des Eigen-Fahrzeugs sein; dieser Ausbildung liegt der Gedanke zugrunde, dass der Fahrer des Eigen-Fahrzeugs bei hoher Fahrer-Tauglichkeitsgrad gegebenenfalls dem ermittelten weiteren Objekt auch ausweichen kann; insbesondere bei lediglich teilweiser seitlicher Überlappung des Eigen-Fahrschlauchs mit der Fahrtrajektorie oder dem Fremd-Fahrschlauch des anderen Verkehrsteilnehmers ist ein Ausweichvorgang oftmals hilfreicher als eine reine Notbremsung. Diese Möglichkeit des Ausweichens kann durch Ansetzen einer geringen Sicherheits-Breite in die Berechnung der Fahrschläuche mit aufgenommen werden, ohne konkrete Ausweichmanöver und Ausweich-Lenkverhalten zu berücksichtigen.
Erfindungsgemäß wird erkannt, dass das Erkennen von Notbrems- oder Warn-relevanten Situationen berücksichtigen sollte, einerseits den Fahrer rechtzeitig zu warnen, andererseits aber auch nicht eine erhöhte Zahl an Fehlwarnungen zuzulassen. Auch sollte ein aktiver Notbremseingriff schon früh erfolgen, um eine Kollision zu vermeiden. Eine frühe Auslösung, bevor es zu dem eigentlichen Unfall oder Gefahrenereignis kommt, kann grundsätzlich aber dazu führen, dass die relevanten Objekte ihren Bewegungszustand nach Auslösen der Warnung oder Bremsung noch ändern können. So kann z. B. ein abbiegendes Auto in der eigenen Fahrspur vor dem Abbiegevorgang noch stark bremsen, bevor es dann eigentlich zur Seite aus dem eigenen Fahrschlauch herausfährt und es somit zu einer Warnung oder sogar zu einem Bremseingriff kommt, obwohl keine gefährliche Situation eingetreten ist. Zusätzlich kann es auch zu Messungenauigkeiten in den Objektdaten der Vorderfahrzeuge kommen, welche ebenfalls zu berücksichtigen sind. Ein breiter Sicherheitsschlauch bedeutet somit frühes Warnen und Bremsen, somit aber auch eine erhöhte Fehlerrate bei Brems- und Warnauslösungen. Ein schmaler Sicherheitsschlauch bedeutet eine geringe Fehlerrrate bei Brems- und Warnauslösungen und somit aber auch späte Warn- und Bremseingriffe.
Auch für einen erfahrenden Fahrer mit hohem Erfahrenheitsgrad und/oder hoher Aufmerksamkeit wird es hierbei als vorteilhaft angesehen, die Sicherheitsbreite schmaler als die Eigenbreite auszulegen, da der erfahrende Fahrer gegenüber eine unerfahrenen Fahrer deutlich besser in dem Ausführungen von Ausweichmanövern ist.
Sowohl der unerfahrener Fahrer, welcher nicht so kritische Ausweich- und Bremsmanöver durchführen kann, als auch der unaufmerksame Fahrer, welcher eine erhöhte Reaktionszeit besitzt, sollten früher gewarnt werden, um rechtzeitig auf die Gefahrensituation hinzuweisen, wobei auch eine frühere Einleitung der Notbremsung erfolgen kann.
Bei der Ermittlung einer Notbremsung können weiterhin auch besondere Fahr-Ereignisse wie ein Spurwechsel oder ein Abbiegevorgang detektiert und berücksichtigt werden. Hierzu können Kriterien zur Ermittlung derartiger Fahr-Ereignisse herangezogen werden, z. B. das Setzen eines Blinkersignals oder das Erkennen eines bewussten Spurwechsels, wenn der ermittelte Eigen-Fahrschlauch deutlich überschritten wird, ggf. unter Heranziehung von Kartendaten zur Ermittlung einer mehrspurigen Fahrbahn. Auch ein Abbiegemanöver kann als bewusstes Überschreiten bzw. deutliches Überschreiten des Eigen-Fahrschlauchs ermittelt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausbildung wird bei fehlenden Informationen über den Fahrer-Tauglichkeitsgrad des Fahrers, z. B. bei Beginn des Verfahrens, nach Anfahren an einer Ampel oder z. B. nach einem Abbiegevorgang oder Wechsel auf eine andere Fahrspur, zunächst immer von einem geringen Fahrer-Tauglichkeitsgrad des Fahrers ausgegangen. Erst bei positivem Feststellen eines höheren Fahrer-Tauglichkeitsgrades wird dann in Abhängigkeit des Fahrer-Tauglichkeitsgrades die Sicherheitsbreite reduziert und somit ein schmalerer Sicherheits-Fahrschlauch angesetzt.
Gemäß einer Ausführungsform können mehrere Sicherheits-Fahrschläuche angesetzt werden; so kann z. B. ein engerer Sicherheitsfahrschlauch, d. h. ein Sicherheitsfahrschlauch mit geringerer Sicherheitsbreite zur Ausgabe eines Notbremssignals zur Einleitung einer selbsttätigen Notbremsung, und ein breiterer Sicherheits-Fahrschlauch zur Ausgabe eines Notbrems-Warnsignals an den Fahrer ausgegeben werden. Somit wird bei Schneiden des breiteren Sicherheits-Fahrschlauchs zunächst ein Notbrems-Warnsignal ausgegeben, und bei Schneiden des engeren Sicherheits-Fahrschlauchs eine selbsttätige Notbremsung eingeleitet.
Die Ermittlung des Fahrer-Tauglichkeitsgrads kann grundsätzlich auf unterschiedliche Weisen erfolgen. Bevorzugt wird hierbei eine Ermittlung des Fahrer-Tauglichkeitsgrades auf Grundlage eines Gierraten-Signals herangezogen.
Hierdurch wird ein Verfahren mit geringer Sensorik ermöglicht, die insbesondere auch bei Fahrzeugen oftmals bereits vorhanden ist. Weiterhin wird erfindungsgemäß erkannt, dass ein Gierraten-Signal sich besonders gut für das erfindungsgemäße Verfahren eignet, mit Vorteilen gegenüber z. B. einem Querbeschleunigungs-Signal.
Es kann zum einen eine Gierrate ausgewertet werden, z. B. bezüglich der Frequenz bzw. zeitlichen Änderungen, oder auch der Amplitude, d. h. dem Betrag der Gierrate. Diese Werte können mit Schwellwerten bzw. Grenzwerten verglichen werden. Die Gierrate kann vorteilhafterweise um eine Kurven-Gierrate korrigiert werden, die der Kurvenfahrt der Fahrspur entspricht. Weiterhin kann als Gierverhalten auch das zeitliche Integral der Gierrate, d. h. ein Gierwinkel, verwendet werden, insbesondere auch als Differenzwinkel zur Geradeausfahrt. Der Gierwinkel kann z. B. statistisch ausgewertet werden, d. h. bezüglich der Varianz entsprechend einer Gauß-Verteilung.
Neben der Ermittlung des Fahrer-Tauglichkeitsgrades auf Grundlage des Gierverhaltens sind jedoch auch weitere Bestimmungen des Fahrer-Tauglichkeitsgrades möglich, z. B. gemäß den eingangs genannten Verfahren unter Detektion des Fahrers bzw. des Körpers des Fahrers, oder auch durch Auswertung des Fahrverhaltens unter Heranziehung anderer Fahrdynamikgrößen als der Gierrate, z. B. mit der Querbeschleunigung, dem Lenkwinkel, der Längsbeschleunigung.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert, bei der als Fahrer-Tauglichkeitsgrad z. B. ein Aufmerksamkeitsgrad ermittelt wird. Es zeigen:
1 eine Straßenszene mit einem Eigen-Fahrzeug und weiteren Verkehrsteilnehmern bei einem hohen Fahrer-Tauglichkeitsgrad des Fahrers;
2 eine Darstellung entsprechend 1 bei einem geringeren Fahrer-Tauglichkeitsgrad des Fahrers;
3 ein Blockschaltbild des Eigen-Fahrzeugs;
4 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
5 eine entsprechende Straßenszene zur Ermittlung des Fahrer-Tauglichkeitsgrades gemäß einer Ausführungsform; und
6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung des Fahrer-Tauglichkeitsgrades in 5.
Ein Eigen-Fahrzeug 1 fährt in einer Straßenszene 2 der 1 auf einer Straße 3 mit Fahrspuren 3a, 3b, 3c; das Eigen-Fahrzeug 1 fährt auf der mittleren Fahrspur 3b, an die somit die breiteren Fahrspuren 3a und 3c angrenzen. Die Fahrspuren 3a, 3b, 3c sind durch Fahrspur-Begrenzungslinien 4a abgegrenzt. Auf den benachbarten Fahrspuren 3a und 3c sind weitere Objekte 5 vorhanden; die Objekte 5 sind insbesondere weitere Verkehrsteilnehmer 5, die in gleicher Fahrtrichtung, d. h. in Längsrichtung X, fahren.
Das Eigen-Fahrzeug 1 in 3 weist einen Gierraten-Sensor 8 zur Detektion einer Gierrate ω und Ausgabe eines Gierraten-Signals S1, Bremsen 9 und eine Steuereinrichtung 10 auf, die das Gierraten-Signal S1 aufnimmt und Notbremssignale S3, S2 ausgibt, wobei als Notbremssignale zum einen Notbrems-Steuersignale S3 an den Bremsen 9 vorgeschaltete Bremsventile 16 und zum anderen Notbrems-Warnsignale S2 an eine Anzeigeeinrichtung 12 ausgegeben werden können.
Weiterhin weist das Fahrzeug 1 als Teile eines Umfeld-Sensors 20 z. B. zusätzlich zu einem Fahrbahnsensor 20a weiterhin einen Abstandssensor 20b auf, z. B. auf Radar-Basis, zur Ermittlung von Abständen, insbesondere vor und neben dem Eigen-Fahrzeug 1. Der Abstandssensor 20b kann auch mehrteilig ausgebildet sein, um ein Fahrzeug-Umfeld 19, z. B. die Fahrspuren 3a, 3b, 3c, zu mehreren Seiten hin zu erfassen und zu detektieren. Der Abstandssensor 20 gibt Umfeld-Messsignale S4, z. B. Abstandssignale S4, an die Steuereinrichtung 10 aus.
Weiterhin nimmt die Steuereinrichtung 10 über ihre Schnittstelle 10a Fahrzeug-interne Fahrdynamik-Signale S5 auf, z. B. über einen fahrzeuginternen Datenbus 22, die insbesondere die Fahrgeschwindigkeit v sowie – falls vorhanden – eine Längsbeschleunigung a enthalten, wobei a auch aus zeitlicher Ableitung von v ermittelt sein kann. Auch das Gierraten-Signal S1 kann über den fahrzeuginternen Datenbus 22 aufgenommen werden; entsprechend können auch die Abstandssignale S4 über den fahrzeuginternen Datenbus 22 aufgenommen werden, so dass die Darstellung in 3 lediglich schematisch und beispielhaft ist.
In der Straßenszene der 1, 2 kann das Eigen-Fahrzeug 1 somit als Eigentrajektorie 21 eine Eigenbewegungsgleichung in Längsrichtung bzw. X-Richtung aufstellen, z. B. x(t) = a/2·t² + v·t + x0. mit der Zeit t, der Geschwindigkeit v, der Beschleunigung a und einem Anfangswert x0.
Die Eigentrajektorie 21 kann auch die Bewegungen in Querrichtung y mit berücksichtigen, d. h. als x, y(t) ermittelt werden.
Die Steuereinrichtung 10 ermittelt weiterhin auch die Position und das zeitliche Verhalten der weiteren Verkehrsteilnehmer 5, so dass Objekt-Fahrtrajektorien 121 bzw. Bewegungsgleichungen für diese weiteren Verkehrsteilnehmer 5 in X-Richtung und gegebenenfalls auch in Y-Richtung aufgestellt werden können.
Die Steuereinrichtung 10 ermittelt nachfolgend aus der Eigentrajektorie 21, die somit als Funktion x(t) oder auch x, y(t) gebildet ist, zunächst einen Eigen-Fahrschlauch 25, der hier als gepunktete Linie gezeigt ist und etwa eine Eigen-Breite b25 aufweist, die z. B. der geometrischen Breite des Eigen-Fahrzeugs 1 entsprechen kann oder hiervon etwas abweicht. 1 zeigt somit den Eigen-Fahrschlauch 25 als eine ideale Geradeausfahrt des Eigen-Fahrzeugs 1 in X-Richtung.
Weiterhin ermittelt die Steuereinrichtung 10 mit z. B. ihre internen Recheneinrichtung 10b aus der Eigentrajektorie 21 einen Sicherheits-Fahrschlauch 26, der in 1 als strichpunktierte Linie gezeigt ist und in seiner Sicherheits-Breite b26 von einem Aufmerksamkeitsgrad AL abhängt, der wie weiter unten beschrieben ermittelt wird. Für einen aufmerksamen Fahrer, d. h. mit hohem Aufmerksamkeitsgrad AL von z. B. AL = 10, wird vorteilhafterweise eine Sicherheits-Breite b26 des Sicherheits-Fahrschlauchs 26 angesetzt, die kleiner als die Eigen-Breite b25 des Eigen-Fahrschlauchs 25 ist. Bei einem geringen Aufmerksamkeitsgrad AL können die Breiten b25 und b26 übereinstimmen, oder die Sicherheits-Breite b26 kann auch größer als die Eigen-Breite b25 sein.
Zu den weiteren Verkehrsteilnehmern 5 können vorteilhafterweise ebenfalls Fremd-Fahrschläuche 225 ermittelt werden, wie in 1 angedeutet.
Somit bildet die Steuereinrichtung 10 mit den Bremsen 9 und Bremsventilen 16 sowie dem Gierraten-Sensor 8 ein Notbremssystem 30 für das Eigen-Fahrzeug 1.
In der Fahrszene der 2 wird ein äußerer Sicherheits-Fahrschlauch 26 (entsprechend 1) mit der äußeren Sicherheits-Breite b26 und ein innerer Sicherheits-Fahrschlauch 126 mit einer geringeren inneren Sicherheits-Breite b126 ermittelt. Der äußere Sicherheits-Fahrschlauch 26 dient zur Ausgabe der Notbrems-Warnsignale S2 an die Anzeigeeinrichtung 12 und der innere Sicherheits-Fahrschlauch 126 zur Ausgabe der Notbrems-Steuersignale S3 an die Bremsventile 16.
Weiterhin ist in 2 das Eigen-Fahrzeug 1 in der eigenen Fahrspur 3b außermittig vorgesehen; aufgrund hoher Unaufmerksamkeit ist ein geringer Aufmerksamkeitsgrad AL, z. B. AL = 1, angesetzt, so dass der äußere Sicherheits-Fahrschlauch 26 eine größere äußere Sicherheits-Breite b26 als die Eigen-Breite b25 des Eigen-Fahrschlauchs aufweist und auf die benachbarte Spur 3c ragt und hierbei den Verkehrsteilnehmer 5a bzw. dessen Fremd-Fahrschlauch 225a zumindest teilweise erfasst.
Somit wird in 2 ein Notbrems-Warnsignal S2 ausgegeben, jedoch keine Notbremsung eingeleitet.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dieser Ausführungsformen kann somit gemäß dem Flussdiagramm der 4 wie folgt beschrieben werden:
In Schritt St0 wird das Verfahren gestartet. In Schritt St1 erfolgt das Detektieren des Fahrzeug-Umfeldes 19, d. h. im wesentlichen der Fahrspuren 3a, 3b, 3c, mit der Ausgabe der Umfeld-Messsignale, insbesondere Abstandssignale S4, an die Steuereinrichtung 10,
in Schritt St2 erfolgt das Ermitteln von Objekten 5, 5a in dem detektierten Fahrzeug-Umfeld 19, d. h. insbesondere auf den Fahrspuren 3a, 3b, 3c,
in Schritt St3 folgt dann das Ermitteln der Eigen-Trajektorie 21 als Funktion x(t) oder auch xy(t) einer voraussichtlichen oder zukünftigen Fahrtroute des Eigen-Fahrzeugs 1,
in Schritt St4 folgt vorteilhafterweise das Ermitteln des Eigen-Fahrschlauchs 25 aus der Eigen-Trajektorie 21, die auch als Funktion x(t) darstellbar ist, und der Eigen-Breite b25 des Eigen-Fahrzeugs 1,
in Schritt St5 folgt das Ermitteln eines Aufmerksamkeitsgrades AL des Fahrers, z. B. unter Heranziehung der Ermittlung des Gierverhaltens durch die Teilschritte St5-1, St5-2, St5-3 nach 6, wie weiter unten beschrieben wird,
in Schritt St6 wird in Abhängigkeit des Aufmerksamkeitsgrades AL mindestens eine Sicherheits-Breite b26, b126 ermittelt,
in Schritt St7 wird der mindestens eine Sicherheits-Fahrschlauch 26, 126 aus der Eigen-Trajektorie 21 und der Sicherheits-Breite b26, b126 gebildet,
in Schritt St8 folgt das Ermitteln, ob ein detektiertes Objekt, d. h. insbesondere ein weiterer Verkehrsteilnehmer 5a gemäß 3, in mindestens einem Sicherheits-Fahrschlauch 26, 126 erfasst wird,
wobei dann in Schritt St9 in Abhängigkeit der Ermittlung Notbrems-Signale, d. h. Notbrems-Steuersignal S3 an die Bremsventile 16 und zum anderen Notbrems-Warnsignale S2 an die Anzeigeeinrichtung 12 ausgegeben werden.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Verfahren zur Ermittlung des Aufmerksamkeitsgrads AL unter Bezug zu 5 und 6 beschrieben:
5 zeigt eine Fahrsituation des Fahrzeuges 1 zu einem Zeitpunkt t0 mit einer Fahrtrajektorie 7 des Fahrzeuges 1 in einem Messzeitraum von t0 bis zu einem späteren Zeitpunkt tf.
Das Fahrverhalten des Fahrzeuges 1 wird bei dieser Ermittlung des Aufmerksamkeitsgrades insbesondere durch seine Gierrate ω beschrieben, die eine Funktion der Zeit darstellt, d. h. ω = ω(t), und wie mit Bezug zu 3 beschrieben über den Gierratensensor 8 ermittelt und als Gierraten-Signal S1 an die Steuereinrichtung 10 ausgegeben wird. Die Steuereinrichtung 10 ermittelt aus dem Gierraten-Signal S1 eine Gierraten-Eigenschaftsfunktion G(t) und bewertet diese durch einen Vergleich. Hierbei sind verschiedene Gierraten-Eigenschaftsfunktionen G(t) und Bewertungs-Kriterien alternativ oder ergänzend vorgesehen:
Gemäß einem ersten Bewertungskriterium K1 wird als Gierraten-Eigenschaftsfunktion G(t) der Betrag |ω(t)| der Gierrate ω(t) gebildet und mit einem Gierraten-Grenzwerten tg1 oder zwei Gierraten-Grenzwerten tg1, tg2 verglichen, d. h. ω(t) > tg1 und ω(t) > tg2?
Hierbei können auch zunächst Amplituden-Werte als maximale Werte oder lokale Maxima der zeitlichen Funktion des Betrages |ω(t)| ermittelt werden, d. h. entsprechend der Amplitude einer Sinus-Schwingung, und diese Amplituden-Werte dann mit den Gierraten-Grenzwerten tg1, tg2 verglichen werden.
Es kann z. B. ermittelt werden, ob ein Gierraten-Grenzwert tg1, tg2 in dem Messzeitraum t0 bis tf ein oder mehrere Male überschritten wird, wobei für die verschiedenen Gierraten-Grenzwerte tg1, tg2 somit unterschiedliche Anzahlen n1 von Überschreitungen ermittelt werden können. Aus der Anzahl n1 der Überschreitungen der einzelnen Gierraten-Grenzwerte tg1, tg2 in dem Messzeitraum von t0 bis tf wird dann ein Aufmerksamkeitsgrad AL des Fahrers ermittelt, z. B. mittels einer tabellarischen Zuordnung.
Die Bewertung des Betrages |ω(t)| der Gierrate ω(t) kann auch durch statistische Auswertung erfolgen, d. h. durch Ermittlung eines Durchschnittswertes und z. B. einer statistischen Varianz σ, die somit die Gierraten-Eigenschaftsfunktion G(t) darstellt, und einem Vergleich mit Soll-Varianz-Werten bzw. Klassifizierung der Varianz als Aufmerksamkeitsgrad.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird ein zweites Bewertungskriterium K2 zugrunde gelegt, bei dem als Gierraten-Eigenschaftsfunktion G(t) ein zeitliches Verhalten, insbesondere die zeitliche Ableitung dω(t)/dt oder die Frequenz oder eine Anzahl der Änderungen der Gierrate ω(t) bewertet wird.
Bei der Bewertung der zeitlichen Ableitung dω(t)/dt kann z. B. gemäß üblichen Berechnungsweisen der analytischen Mathematik die erste Ableitung gleich Null gesetzt werden, um lokale Minima und Maxima zu ermitteln, d. h. dω(t)/dt = 0 und Vorzeichenwechsel der zweiten Ableitung d²ω(t)/dt².
In dem vereinfachten Fall einer sinus-artigen Fahrtrajektorie 6 ergibt sich – zumindest bei konstanter Fahrgeschwindigkeit v – auch eine zeitliche Sinus-Funktion der Gierrate ω(t), so dass hier eine Schwingung mit fester Frequenz angesetzt werden kann; tatsächlich wird das Fahrzeug 1 diese Änderungen jedoch unregelmäßig durchführen.
Vorteilhafterweise kann die Anzahl der Richtungsänderungen bzw. Anzahl n2 der Vorzeichen-Änderungen der Gierrate ω(t) in dem Messzeitraum t0 bis tf herangezogen und mit einem Schwellwert tf1 oder einem unteren Schwellwert tf1 und einem oberen Schwellwert tf2 verglichen werden.
Nachfolgend wird die Anzahl n2 der Vorzeichenänderungen der Gierrate ω (t) im Messzeitraum t0 bis tf, als „Änderungsfrequenz” fg der Gierrate ω(t) bezeichnet; diese Änderungsfrequenz fg kann mit Gierraten-Änderungs-Grenzwerten tf1, tf2 verglichen und hieraus der Aufmerksamkeitsgrad AL des Fahrers ermittelt werden.
Die Bewertungskriterien K1 und K2 sind zunächst bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs aussagekräftig, hingegen sind bei vom Fahrer initiierten Spurwechseln oder Kurvenfahrten die Ergebnisse der Bewertungskriterien gegebenenfalls zu korrigieren. Als Gierrate ω(t) kann anstatt der gemessenen absoluten Gierrate eine korrigierte Gierrate verwendet werden. So wird bei Fahrt in einer Kurve vorteilhafterweise eine der Kurven-Trajektorie entsprechende Kurven-Gierrate ωk heraus gerechnet; sie kann z. B. aus Kartendaten oder einer Detektion der Fahrspur-Begrenzungslinien 4a ermittelt werden und geht somit als Null-Linie bzw. Bezugsgröße für die Ermittlungen für die vorangegangenen Bewertungskriterien K1, K2 ein. Im einfachsten Fall kann somit die jeweils aktuelle absolute Gierrate ω(t) um diesen Wert verringert werden, d. h. es wird eine korrigierte Gierrate ωc(t) = ω(t) – ωk verwendet, wobei auch ωk zeitabhängig sein kann.
Weiterhin können auch Abbiegevorgänge und ein bewusster Spurwechsel der Fahrspur 3b detektiert werden, wozu dann entweder eine Kurven-Gierrate ωk für diese Vorgänge ermittelt wird oder während des Vorgangs keine Auswertung erfolgt. Zur Erkennung von Abbiegevorgängen und Spurwechseln können z. B. ein Blinkersignal und ggf. Kartendaten herangezogen werden.
Statt des Aufmerksamkeitsgrades AL kann in dieser Ausführungsform auch ein Fahrer-Tauglichkeitsgrad ermittelt werden, der anstelle von oder zusätzlich zu dem Aufmerksamkeitsgrad einen Erfahrenheitsgrad des Fahrers berücksichtigt, wobei insbesondere ein
Bezugszeichenliste

1: Eigen-Fahrzeug
2: Straßenszene
3: Straße
3a, 3b, 3c,: Fahrspuren
4a, 4b: Fahrspur-Begrenzungslinien
5: weitere Verkehrsteilnehmer
5a: Verkehrsteilnehmer
7: Fahrtrajektorie der 5 in Messzeitraum t0, tf.
8: Gierratensensor
9: Bremsen
10: Steuereinrichtung
10a: Schnittstelle der Steuereinrichtung
10b: Recheneinrichtung
12: Anzeigeeinrichtung
14: interne oder externe Speichereinrichtung
16: Bremsventil
19: Fahrzeug-Umfeld
20: Umfeldsensor für Fahrzeug-Umfeld 19, mehrteilig,
20a: Fahrbahnsensor als Teil des Umfeldsensors 20
20b: Abstandssensor für weitere Verkehrsteilnehmer 5, als Teil des Umfeldsensors 20
21: Eigentrajektorie
121: Objekt-Trajektorien
22: fahrzeuginterner Datenbus
25: Eigen-Fahrschlauch
b25: Eigen-Breite des Eigen-Fahrschlauchs 25
225: Fremd-Fahrschlauch
225a: Fremd-Fahrschlauch des Verkehrsteilnehmers 5a
26: (äußerer) Sicherheits-Fahrschlauch
b26: (äußere) Sicherheits-Breite
126: innerer Sicherheits-Fahrschlauch
b126: innere Sicherheits-Breite
30: Notbremssystem
a: Längsbeschleunigung
AL: Aufmerksamkeitsgrad des Fahrers
fg: Änderungsfrequenz der Gierrate ω(t)
G(t): Gierraten-Eigenschaftsfunktion
K1: erstes Bewertungskriterium
K2: zweites Bewertungskriterium
n1: Anzahl von Überschreitungen der Gierraten-Grenzwerte
n2: Anzahl von der Vorzeichenänderungen der Gierrate ω(t)
t: Zeit
t0, tf: Messzeitraum
tf1: unterer Gierraten-Änderungs-Grenzwert
tf2: oberer Gierraten-Änderungs-Grenzwert
tg1: unterer Gierraten-Grenzwert
tg2: oberer Gierraten-Grenzwert
v: Fahrgeschwindigkeit
X: Fahrtrichtung
Y: Querrichtung
x(t): Koordinate in Fahrtrichtung als Funktion der Zeit
x0: Anfangswert von x(t)
x, y(t): Koordinaten in Fahrtrichtung X und Querrichtung Y als Funktion der Zeit
ψ(t): Gierwinkel
σ: statistischen Varianz
ω = ω(t): Gierrate
ωk: Kurven-Gierrate
ωc(t) = ω(t)– ω: korrigierte Gierrate
dω(t)/dt: zeitliche Ableitung der Gierrate ω(t)
S1: Gierraten-Signal
S2, S3: Notbremssignale, dabei
S2: Notbrems-Warnsignale an die Anzeigeeinrichtung 12,
S3: Notbrems-Steuersignal an die Bremsventile 11,
S4: Umfeld-Messsignale, z. B. Abstandssignale
S5: Fahrdynamik-Signale, Fahrzeug-intern

Schritt St0	Start des Verfahrens
Schritt St1	Detektieren des Fahrzeug-Umfeldes 19
Schritt St2	Ermitteln von Objekten 5, 5a in dem Fahrzeug-Umfeld 19,
Schritt St3	Ermitteln der Eigen-Trajektorie x(t) oder auch xy(t) einer voraussichtlichen oder zukünftigen Fahrtroute des Eigen-Fahrzeugs 1,
Schritt St4	Ermitteln des Eigen-Fahrschlauchs 25 aus der Eigen-Trajektorie x(t) und der Eigen-Breite b25 des Eigen-Fahrzeugs 1,
Schritt St5	Ermitteln eines Aufmerksamkeitsgrades AL des Fahrers Teilschritte St5-1, St5-2, St5-3 nach Fig. 6
Schritt St6	Ermitteln einer Sicherheits-Breite b26, b126 in Abhängigkeit des Aufmerksamkeitsgrades AL,
Schritt St7	Bilden des mindestens einen Sicherheits-Fahrschlauchs 26, 126 aus der Eigen-Trajektorie und der Sicherheits-Breite b26, b126,
Schritt St8	Ermitteln, ob ein weiterer Verkehrsteilnehmer 5 in mindestens einem Sicherheits-Fahrschlauch 26, 126 erfasst wird,
Schritt St9	Ausgeben von Notbrems-Signalen S2, S3 in Abhängigkeit der Ermittlung von Schritt St8

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010048273 A1 [0005]
DE 102006043676 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Ausgabe eines Notbremssignals (S2, S3) in einem Eigen-Fahrzeug (1), mit mindestens folgenden Schritten: Detektieren eines Fahrzeug-Umfeldes (19; 3a, 3b, 3c) (St1), Ermitteln von Objekten (5, 5a) in dem detektierten Fahrzeug-Umfeld (19; 3a, 3b, 3c) (St2), Ermitteln einer Eigen-Trajektorie (21) einer voraussichtlichen oder zukünftigen Fahrtroute des Eigen-Fahrzeugs (1) (St3), Ermitteln eines Fahrer-Tauglichkeitsgrades (AL) des Fahrers (St5-1, St5-2, St5-3), Ermitteln mindestens eines Sicherheits-Fahrschlauchs (26, 126) aus der Eigen-Trajektorie (21) und dem Fahrer-Tauglichkeitsgrad (AL) des Fahrers (St6, St7), Ermitteln, ob ein detektiertes Objekt (5) in mindestens einem Sicherheits-Fahrschlauch (26, 126) erfasst wird (St8), und Ausgabe eines Notbrems-Signals (S2, S3) in Abhängigkeit der Ermittlung (St9).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des Fahrer-Tauglichkeitsgrades (AL) des Fahrers mindestens eine Sicherheits-Breite (b26, b126) ermittelt wird (St6) und der mindestens eine Sicherheits-Fahrschlauch (26, 126) aus der Eigen-Trajektorie (21) und der Sicherheits-Breite (b26, b126) gebildet wird (St7).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein äußerer Sicherheits-Fahrschlauch (26) mit einer größeren Sicherheitsbreite (b26) und ein innerer Sicherheits-Fahrschlauch (126) mit einer geringeren Sicherheitsbreite (b126) ermittelt werden, wobei bei Erfassen eines detektierten Objektes (5) in dem inneren und äußeren Sicherheits-Fahrschlauch (26, 126) unterschiedliche Ermittlungen von Notbrems-Signalen (S2, S3) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfassen eines detektierten Objektes (5) in dem inneren und äußeren Sicherheits-Fahrschlauch (26, 126) unterschiedliche Notbrems-Signale (S2, S3) ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfassen eines detektierten Objektes (5) in dem äußeren Sicherheits-Fahrschlauch (26) ein Notbrems-Warnsignal S2 an eine Anzeigeeinrichtung (12) und bei Erfassen eines detektierten Objektes (5) in dem inneren Sicherheits-Fahrschlauch (126) ein Notbrems-Steuersignal (S3) an mindestens ein Bremsventil (16) zur Einleitung einer Notbremsung ausgegeben wird.
Verfahren nach einem Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die größere und/oder geringere Sicherheitsbreite (b26, b126) bei einem höheren Fahrer-Tauglichkeitsgrad (AL) des Fahrers geringer angesetzt wird als bei einem geringeren Fahrer-Tauglichkeitsgrad (AL) des Fahrers.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die größere und/oder geringere Sicherheits-Breite (b26, b126) kleiner als eine Eigen-Breite (b25) des Eigen-Fahrzeugs (1) ansetzbar ist, insbesondere bei einem maximalen Fahrer-Tauglichkeitsgrad (AL) des Fahrers.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ermittlung des Fahrer-Tauglichkeitsgrades (AL) des Fahrers und/oder bei fehlenden Daten über das Fahrverhalten (7) des Fahrzeuges und Ausbleiben der Ermittlung des Fahrer-Tauglichkeitsgrades (AL) des Fahrers zunächst von einem geringen Fahrer-Tauglichkeitsgrad (AL) des Fahrers ausgegangen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fahrzeug-Umfeld (19) als Objekte (5) weitere Verkehrsteilnehmer (5) detektiert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Ermitteln, ob ein detektiertes Objekt (5) in mindestens einem äußeren und/oder inneren Sicherheits-Fahrschlauch (26, 126) erfasst wird, Objekt-Trajektorien (121) für die detektierten Objekte (5) aufgestellt werden und ermittelt wird, ob die Objekt-Trajektorien (121) und/oder aus den Objekt-Trajektorien (121) gebildete Objekt-Fahrschläuche (225) der weiteren Verkehrsteilnehmer (5) den mindestens einen äußeren und/oder inneren Sicherheits-Fahrschlauch (26, 126) schneiden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Notbrems-Signal (S3) als Notbrems-Steuersignal (S3) zur Einleitung einer Notbremsung (100) ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere und/oder innere Sicherheitsschlauch (26) auch auf benachbarte Fahrspuren (3c) erstreckbar ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrer-Tauglichkeitsgrades (AL) des Fahrers aus einem Gierverhalten (ω(t)) des Eigen-Fahrzeugs (1) ermittelt wird.
Steuereinrichtung (10) für ein Notbremssystem (30) eines Eigen-Fahrzeugs (1), wobei die Steuereinrichtung (10) mindestens eine Schnittstelle (10a) zur Aufnahme von Umfeld-Messsignalen (S4) zur Detektion eines Fahrzeug-Umfeldes (19; 3a, 3b, 3c) und zur Aufnahme von Fahrdynamik-Signalen (S5) aufweist und eine Recheneinrichtung (10b) aufweist, wobei die Recheneinrichtung (10b) ausgelegt ist zum: Ermitteln von Objekten (5, 5a) in dem detektierten Fahrzeug-Umfeld (19; 3a, 3b, 3c), Ermitteln einer Eigen-Trajektorie (x(t)) einer voraussichtlichen oder zukünftigen Fahrtroute des Eigen-Fahrzeugs (1), Ermitteln eines Fahrer-Tauglichkeitsgrades (AL) des Fahrers, Ermitteln mindestens eines äußeren und/oder inneren Sicherheits-Fahrschlauchs (26, 126) aus der Eigen-Trajektorie (21) und dem Fahrer-Tauglichkeitsgrad (AL) des Fahrers, Ermitteln, ob ein detektiertes Objekt (5, 5a) in mindestens einem äußeren und/oder inneren Sicherheits-Fahrschlauch (26, 126) erfasst wird, und wobei die Steuereinrichtung (10) zur Ausgabe eines Notbrems-Signals (S2, S3) in Abhängigkeit der Ermittlung, ob ein detektiertes Objekt (5, 5a) in mindestens einem äußeren und/oder inneren Sicherheits-Fahrschlauch (26, 126) erfasst wird, ausgelegt ist.
Notbremssystem (30) für ein Eigen-Fahrzeug (1), das eine Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 14, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, und Bremsen (9) mit Bremsventilen (16) aufweist.
Fahrzeug (1) enthaltend ein Notbremssystem nach Anspruch 15.