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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2004 008 895 A1 ist bereits ein System zum Steuern von Fahrassistenzsystemen für ein Fahrzeug bekannt. Insbesondere ist bereits in Überholassistent bekannt, der autonom in der Lage ist Überholvorgänge einzuschätzen und unter Umständen auch durchzuführen. Das System ist hierbei in der Lage, den Führer des Fortbewegungsmittels in einer solchen Situation zu unterstützen, indem es autonom in die unmittelbaren Fahrfunktionen, wie etwa das Beschleunigen, das Bremsen, das Lenken oder das Geben von Warnsignalen eingreift. Eine Unterstützung erfolgt hierbei ohne Einbeziehung des Fahrers.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass bei einem Überholvorgang ein Zustand des Fahrers berücksichtigt wird. Hierzu wird wenigstens eine Fahrereigenschaft erfasst und anhand dieser Fahrereigenschaft wird entschieden, ob ein automatisiert geplanter Überholvorgang tatsächlich auch automatisiert durchgeführt wird, oder ob ein solcher Überholvorgang - zumindest zunächst - nicht durchgeführt wird. Hierdurch wird erreicht, dass ein Fahrer des Fahrzeugs durch einen automatisierten Überholvorgang nicht überrascht und gegebenenfalls in seinem Fahrkomfort beeinträchtigt wird. Denn ein Überholvorgang erfordert zumindest einen Spurwechsel und damit erforderliche Lenkbewegungen, die zu einer auf den Fahrer wirkenden Querbeschleunigung führen. Darüber hinaus ist es im Regelfall auch erforderlich, dass für den Überholvorgang die Fahrt des Fahrzeugs beschleunigt wird, wodurch eine Längsbeschleunigung auf den Fahrer wirkt.
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Da zumindest bei derzeitigen Systemen der Fahrer in einem hochautomatisierten Fahrzeug wahrnehmungsbereit bleiben muss, so dass er seiner Pflicht, die Steuerung des Fahrzeugs für den Fall übernehmen muss, dass eine bestimmungsgemäße Verwendung der Hoch- oder vollautomatisierten Fahrtfunktionen nicht mehr vorliegt, führt eine entsprechend unerwartete Beschleunigungsaktion des Fahrzeugs für den Fahrer möglicherweise zu einer Irritation, so dass er möglicherweise von sich aus in das Fahrverhalten des Fahrzeugs eingreift, obwohl keine entsprechende Erforderlichkeit hierfür vorliegt. Ein solcher, unnötiger Eingriff kann erfindungsgemäß vermieden werden, indem wenigstens eine Fahrereigenschaft dahingehend ausgewertet wird, ob der Fahrer sich des anstehenden Überholvorgangs bewusst ist.
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Ein solches Bewusstsein beim Fahrer entsteht beispielsweise dadurch, dass der Fahrer seinen Blick auf die Fahrsituation vor dem Fahrzeug gerichtet hat und er erkennt, dass sich das eigene Fahrzeug an ein vorausfahrendes Fahrzeug annähert. In diesem Fall kann der Fahrer mit einem anstehenden Überholvorgang rechnen.
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Ferner kann dem Fahrer beispielsweise über ein Ausgabemittel, beispielsweise einer Anzeige, ein Hinweis auf einen geplanten Überholvorgang ausgegeben werden. Hat der Fahrer seinen Blick auf die Anzeige gerichtet und wird dies festgestellt, so ist davon auszugehen, dass er den Hinweis auch wahrnimmt und daher über den geplanten Überholvorgang auch informiert ist.
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Ist der Fahrer dagegen gerade abgelenkt, dreht er sich beispielsweise zu den Rücksitzen um oder hat er das Lenkrad losgelassen, so ist gegebenenfalls davon auszugehen, dass er auf einen geplanten Überholvorgang nicht vorbereitet ist. In einem solchen Fall wird erfindungsgemäß ein Überholvorgang nicht oder zumindest zunächst nicht durchgeführt. Gegebenenfalls kann zu einem späteren Zeitpunkt, wenn sich die erfasste Fahrereigenschaft wieder geändert hat, ein entsprechender Überholvorgang durchgeführt werden.
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Insgesamt wird hierdurch die Fahrsicherheit des autonomen bzw. teilautonomen Fahrzeugs erhöht, da ein Überraschungsmoment für den Fahrer durch einen unerwarteten Überholvorgang und damit eine möglicherweise vom Fahrer unvorbereitet durchgeführte und auch unnötige Eingriffsreaktion gegen das automatische Fahrverhalten des Fahrzeugs vermieden werden kann.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. So ist es weiterhin vorteilhaft, dass der Fahrer eine Entscheidung über ein Erlauben oder ein Unterbinden eines Überholvorgangs überstimmen kann. Einerseits ist es damit möglich, dass der Fahrer auf einfache Weise einen geplanten Überholvorgang abbrechen kann, wenn er dies nicht möchte. Andererseits ist es dem Fahrer auch möglich, für den Fall, dass die Steuereinrichtung der Auffassung ist, dass der Fahrer gerade abgelenkt ist und einen Überholvorgang nicht durchführen möchte, diese Entscheidung überstimmen kann und den Überholvorgang im Anschluss aktiv einleiten kann. Damit ist es möglich, dass z. B. für den Fall, dass ein Fahrer einen Hinweis auf einen geplanten Überholvorgang wahrgenommen hat, dieser Vorgang auch unmittelbar eingeleitet werden kann. Auch in diesem Fall bleibt eine Überraschung des Fahrers durch einen unerwarteten Überholvorgang aus. Wird jedoch eine Aufmerksamkeit des Fahrers auf einen erwarteten Überholvorgang festgestellt, so ist es nicht erforderlich, dass dieser Überholvorgang manuell eingeleitet wird, sondern der Überholvorgang wird in diesem Fall automatisch eingeleitet.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dem Fahrer über eine Ausgabeeinheit, insbesondere über eine optische oder akustische Ausgabeeinheit, einen Hinweis auf einen erlaubten oder unterbundenen Überholvorgang zu geben. Hierdurch ist der Fahrer besser über einen Überholvorgang informiert, so dass ein Überraschungsmoment vermieden wird. Ferner kann der Fahrer aber auch eine aus seiner Sicht nicht wünschenswerte Entscheidung gegebenenfalls überstimmen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass zur Erfassung einer Fahrereigenschaft eine Kamera vorgesehen ist, die eine Bildinformation des Fahrers erfasst und an die Steuereinrichtung zur Entscheidung über ein Einleiten eines geplanten Überholvorgangs überträgt. Über eine Bildauswertung des Fahrers ist es besonders leicht möglich, seine Kopfposition, seine Körperhaltung und/oder seine Blickrichtung zu bestimmen. Durch die computergestützte Auswertung dieser Körpermerkmale anhand der erfassten Bilddaten des Fahrers ist es besonders einfach festzustellen, ob ein Fahrer seinen Blick auf einen Fahrraum vor dem Fahrzeug gerichtet hat oder ob er seinen Blick von dem Fahrraum vor dem Fahrzeug, also von der Fahrszenerie, die die zukünftigen Fahrereignisse des Fahrzeugs insbesondere bestimmen, abgewendet hat. Hat der Fahrer seinen Blick auf den Fahrraum vor ihm gerichtet, so ist davon auszugehen, dass er Ereignisse in diesem Fahrraum, wie beispielsweise ein langsam vor dem Fahrzeug herfahrendes anderes Fahrzeug erkennt, so dass er auf einen möglichen Überholvorgang ohne Weiteres vorbereitet ist, während ansonsten davon auszugehen ist, sollte er ein solches Fahrzeug nicht sehen, dass ein plötzlich eingeleiteter Überholvorgang für den Fahrer überraschend wäre.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, ein Steuerelement für die Steuerung des Fahrzeugs, beispielsweise ein Lenkrad, dahingehend zu erfassen, ob das Lenkrad gerade berührt wird. Ergibt sich die Fahrereigenschaft, dass das Lenkrad von dem Fahrer berührt wird, so ist davon auszugehen, dass sich der Fahrer der Kontrolle des automatisierten bzw. teilautomatisierten Fahrvorgangs bewusst ist. Lässt der Fahrer das Lenkrad los, ist er sich möglicherweise dieser Kontrolle gerade nicht bewusst oder hat in voller Absicht die Kontrolle für den aktuellen Fahrvorgang dem Fahrzeug übergeben. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass der Fahrer nicht durch eine unerwartete Fahraktion überrascht wird.
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Entsprechende Vorteile ergeben sich auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren sowie für ein entsprechendes Computerprogramm und ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- Es zeigen 1 eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung in Verbindung mit Fahrzeugkomponenten in einem Kraftfahrzeug,
- 2 einen schematischen Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung kann in beliebige automatisiert fahrende Fahrzeuge eingesetzt werden. Insbesondere ist die Verwendung für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen vorteilhaft.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann für vollautomatisiert, hochautomatisiert, oder teilautomatisiert fahrende Fahrzeuge verwendet werden, bei denen es vorgesehen ist, dass sie abhängig von der Verkehrssituation selbstständig einen Überholvorgang eines vorausfahrenden Fahrzeugs einleiten. Bei einem solchen Überholvorgang kann es sich sowohl um einen Überholvorgang bei möglichem Gegenverkehr, aber auch um einen Überholvorgang auf einer mehrspurigen Straße handeln, bei der mehrere, parallele Fahrspuren in die gleiche Fahrtrichtung führen.
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Ein Beispiel für ein System zur Durchführung eines Überholvorgangs mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung ist in der 1 dargestellt. Eine Fahrregelung 10 dient dazu, eine Fahrsituation des Fahrzeugs festzustellen und abhängig von der erfassten Fahrsituation eine autonome Steuerung des Fahrzeugs durchzuführen. Hierzu greift die Fahrregelung 10 auf eine Lenkeinrichtung 11 zum Ansteuern einer lenkbaren Fahrzeugachse 12 ein und legt die Richtung fest, in die das Fahrzeug fährt. Ferner wird eine Betriebsstrangeinrichtung 13 angesteuert, die eine Beschleunigung und eine Verzögerung des Fahrzeugs durch einen Zugriff auf einen Fahrzeugantrieb und ein Fahrzeugbremssystem regelt.
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Zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung ist die Fahrregelung 10 beispielsweise mit einer Kamera 14 zur Erfassung eines Fahrraums 15 vor dem Fahrzeug ausgelegt, wobei in dem hier vorliegenden Beispiel ein vorausfahrendes Fahrzeug 16 erfasst wird. Ferner ist eine Kamera 17 vorgesehen, die einen rückwärtigen Fahrraum des Fahrzeugs beobachtet. Ferner können auch noch Abstandssensoren 18, z. B. zur Erfassung seitlich fahrender Fahrzeuge, vorhanden sein.
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Eine Recheneinheit 19 wertet die Fahrsituation aus und vergleicht die erfasste Fahrsituation mit in einem Speicher 20 abgelegten Fahrsituationen. Abhängig von der erfassten Fahrsituation und unter Berücksichtigung einer über einen Geschwindigkeitssensor 21 erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit, wird von der Recheneinheit 19 festgelegt, ob sich das Fahrzeug, in dem die Fahrregelung 10 angeordnet ist, an die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs 16 anpasst oder ob es das vorausfahrende Fahrzeug 16 überholen soll. Für einen solchen Überholvorgang ist ein Spurwechsel vorgesehen. Gegebenenfalls muss hierbei der rückwärtige Verkehr, der beispielsweise mit der Kamera 17 erfasst wird, berücksichtigt werden und/oder eventuell entgegenkommender Verkehr und ein Straßenverlauf, der über die Kamera 14 erfasst wird.
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Wird eine Überholsituation zum Überholen des vorausfahrenden Fahrzeugs 16 positiv festgestellt, so wird eine entsprechende Information über eine Schnittstelle 22 an eine Steuereinrichtung 30 weitergegeben. Die Steuereinrichtung 30 weist in einer ersten Ausführungsform eine Schnittstelle 29 zu einer als Fahrerüberwachungseinheit ausgeführten Kameraeinrichtung 31 auf, die einen Fahrer des Fahrzeugs beobachtet. Eine Bildinformation wird über die Schnittstelle 29 an eine als Auswerteeinheit dienende Recheneinrichtung 32 der Steuereinrichtung 30 weitergeleitet. Durch Vergleich mit in einem Speicher 33 abgelegten Bildinformationen und/oder in dem Speicher 33 ablegten Auswertevorschriften, wird eine Eigenschaft des Fahrers festgestellt. Mit der Auswertung der so festgestellten Fahrereigenschaft wird von der Steuereinheit 30 entschieden, ob der Fahrer gerade den Fahrraum 15 vor dem Fahrzeug beobachtet oder ob er eine fahrfremde Tätigkeit ausübt.
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In der einfachsten Ausführung verzichtet das hoch automatisierte Fahrzeug auf ein automatisches Überholmanöver, wenn eine Differenzgeschwindigkeit zum Vorderfahrzeug innerhalb eines definierten Toleranzbandes liegt und die Fahrerbeobachtung erkennt, dass der Fahrer den Blick von der Straße abgewendet hat. In einer weiteren Ausführung kann die Entscheidung von einer erkannten sonstigen Tätigkeit des Fahrers abhängig gemacht werden, z. B. wenn der Fahrer liest.
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Bei einer Bildauswertung kann eine Entscheidung darüber, ob der Fahrer die Fahrszene beobachtet oder nicht beobachtet von einzelnen oder einer Kombination von verschiedenen Eigenschaften abhängig ausgewertet werden. Hierbei kann insbesondere die Blickrichtung, die Kopforientierung und/oder Körperhaltung übriger Körperteile, wie beispielsweise Rumpf, Arme, Hände und/oder Beine ausgewertet werden. Wird beispielsweise eine Blickrichtung des Fahrers in Richtung des Fahrraums festgestellt, so ist davon auszugehen, dass er die Fahrsituation wahrnimmt. Wird eine abgewandte Haltung des Blickes, des Kopfes oder des Oberkörpers von dem Fahrraum festgestellt, so wird davon ausgegangen, dass der Fahrer die Fahrszene nicht beobachtet.
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Wird von der Steuereinheit 30 festgestellt, dass der Fahrer die Fahrszene beobachtet, so wird über die Schnittstelle 22 eine Information an die Fahrregelung 10 gegeben, dass der geplante, beabsichtigte Überholvorgang eingeleitet werden kann. Wird festgestellt, dass der Fahrer von der Fahrszene abgewendet ist, so wird über die Schnittstelle 22 an die Fahrreglung 10 eine Information übertragen, dass der Überholvorgang nicht durchgeführt werden soll. Indem der Überholvorgang in diesem Fall nicht durchgeführt wird, wird erreicht, dass der Fahrer bei der fahrfremden Tätigkeit nicht durch eine unerwartete Quer-/ bzw. Längsbeschleunigung durch einen unerwarteten Überholvorgang gestört wird. Eine solche Entscheidung kann nach einem vorgegebenen Zeitraum, beispielsweise 10 bis 20 Sekunden, erneut überprüft werden.
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In einer Ausführungsform ist eine Anzeige 34 vorgesehen, wobei in dem Fall, dass ein Überholvorgang nicht erfolgen soll, die Anzeige 34 über eine Schnittstelle 35 angesteuert wird. Einem Fahrer wird optisch eine Information darüber ausgegeben, dass aufgrund einer festgestellten mangelnden Aufmerksamkeit des Fahrers auf die Fahrszene ein geplanter Überholvorgang nicht erfolgt ist. Alternativ oder ergänzend kann eine solche Ausgabe auch über eine akustische Ausgabeeinheit 36 erfolgen. Ferner ist auch alternativ oder ergänzend eine haptische Warnung, beispielsweise durch eine Sitzvibration möglich. In einer alternativen Ausführungsform kann auch bereits durch eine Anzeige darauf hingewiesen werden, wenn eine Überholmöglichkeit besteht, ohne dass bereits eine Auswertung der Fahrereigenschaft getroffen wurde. Es kann dann z.B. mit einer Kamera überprüft werden, ob der Fahrer die Anzeige betrachtet und damit wohl wahrgenommen hat und aus diesem Grund durch einen im Anschluss eingeleiteten Überholvorgang nicht mehr überrascht werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 30 über eine Schnittstelle 37 mit einer Eingabeeinheit 38 verbunden. Über eine Betätigung eines Bedienelements 39 der Eingabeeinheit 38, beispielsweise ein Druckknopf oder ein Auswahlfenster in einer berührungsempfindlichen Anzeige, kann der Fahrer eine ihm über die Ausgabeeinheiten 34, 36 mitgeteilte Entscheidung, dass ein geplanter Überholvorgang aufgrund mangelnder Aufmerksamkeit nicht durchgeführt wird, überstimmen, so dass in diesem Fall eine entsprechende Information über die Schnittstelle 22 an die Fahrregelung 10 von der Steuereinrichtung 30 gegeben wird, dass nunmehr der Überholvorgang, wenn die Voraussetzungen für den Überholvorgang noch erfüllt sind, von der Fahrregelung 10 durchgeführt werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, dass dem Fahrer über die Ausgabeeinheiten 34, 36 ein geplanter Überholvorgang angezeigt wird. Wünscht der Fahrer einen derartigen Überholvorgang nicht, so kann er über eine Betätigung des Bedienelements 39 in der Eingabeeinheit 38 eine Durchführung des Überholvorgangs verhindern oder einen bereits angesetzten Überholvorgang abbrechen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, dass eine Differenzgeschwindigkeit zu einem erfassten, vorausfahrenden Fahrzeug und/oder die Eigengeschwindigkeit mitberücksichtigt wird. Wird beispielsweise festgestellt, dass das vorausfahrende Fahrzeug steht oder sich nur mit sehr langsamer Geschwindigkeit fortbewegt, beispielsweise mit weniger als 10 km/h, so kann eine Auswertung einer Fahrereigenschaft dahingehend, ob der Fahrer eine Fahrszene vor dem Fahrzeug wahrnimmt, unterbleiben. Hierdurch wird vermieden, dass das Fahrzeug, in dem sich der Fahrer befindet, zum Stehen bzw. nahezu zum Stehen abgebremst wird. Gleiches gilt für den Fall, dass die Differenzgeschwindigkeit zu dem vorausfahrenden Fahrzeug ein vorgegebenes Maß überschreitet. Ist beispielsweise das vorausfahrende Fahrzeug um mehr als 40 km/h langsamer als das eigene Fahrzeug, so wird, sofern dies möglich ist, der Überholvorgang in jedem Fall durchgeführt und eine Abfrage oder Auswertung der Fahrereigenschaft kann unterbleiben.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, über die Kamera festzustellen, dass der Fahrer einen Gegenstand, der sich nicht auf die Steuerung des Fahrzeugs bezieht, in seiner Hand hält, beispielsweise ein Buch, ein Mobiltelefon, ein Computer, eine Trinkflasche oder ein Taschentuch. In diesen Fällen ist davon auszugehen, dass der Fahrer seine Aufmerksamkeit auf den in seiner Hand befindlichen Gegenstand richtet. In diesem Fall wird ein Überholvorgang ebenfalls, auch wenn dieser möglich wäre, in entsprechender Weise nicht eingeleitet, wenn die Steuereinrichtung 30 über eine Auswertung des von der Kamera 31 erhaltenen Bildes einen solchen Gegenstand in der Hand des Fahrers feststellt.
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In einer weiteren Ausführungsform kann ein Überholvorgang auch dann unterbunden werden, wenn sich die Hände des Fahrers nicht am Lenkrad befinden. In einer ersten Ausführungsform kann dies über eine Bildauswertung der Kamera festgestellt werden. In einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform ist es auch möglich, dass die Steuereinrichtung 30 eine Schnittstelle zu einem Sensor 28, beispielsweise einen kapazitiv arbeitenden Berührungssensor, auszuwerten, der eine Berührung des Lenkrades erfasst. Somit kann entschieden werden, ob der Fahrer das Lenkrad berührt und bereit ist, in das Fahrverhalten einzugreifen oder ob er das Lenkrad nicht berührt und somit nicht unmittelbar ein Eingriff in das Fahrverhalten durchführen kann.
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In der 2 ist ein schematischer Verfahrensablauf dargestellt. In einem Umfelderfassungsschritt 40 erfassen Sensoren eine Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere Kameras und/oder Radarsensoren. In einem anschließenden Analyseschritt 41 werden diese von den Sensoren erfassten Informationen, beispielsweise auch unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und des Straßenverlaufs zusammengebracht und aufgrund der Gesamtanalyse des Umfeldmodelles wird entschieden, ob beispielsweise ein Spurwechsel oder ein Überholmanöver zum Überholen eines vorausfahrenden Fahrzeug gestartet werden soll, oder ob das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeitsanpassung dem Vorderfahrzeug folgen soll. In einem anschließenden ersten Entscheidungsschritt 42 wird dies zunächst festgelegt.
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Entweder unabhängig hiervon oder über ein Triggersignal 43 erfolgt eine Fahrerbeobachtung 44, bei der der Fahrer mittels Sensoren erfasst wird, beispielsweise über eine Kamera oder über Berührungssensoren. In einer Fahrerzustandserkennung 45 wird eine Fahrereigenschaft abgeleitet, beispielsweise eine Aufmerksamkeit des Fahrers auf den vor ihm liegenden Fahrraum, eine alternative Beschäftigung des Fahrers, eine abgewandte Pose des Fahrers und/oder ein Loslassen eines Steuerelements, wie beispielsweise des Lenkrads. In einem anschließenden zweiten Entscheidungsschritt 46 wird unter Berücksichtigung der in dem ersten Entscheidungsschritt 42 getroffenen Entscheidung zu einem Überholvorgang und der Fahrerzustandserkennung 45 entschieden, ob der geplante Überholvorgang in einem Überholschritt 47 umgesetzt werden soll, oder ob das Fahrzeug in einem Folgeschritt 48, obwohl prinzipiell gemäß der Umfeldanalyse des Fahrzeugs ein Überholvorgang möglich wäre, dem vorausfahrenden Fahrzeug mit angepasster Geschwindigkeit folgen soll. Die entsprechenden Analyseschritte können nach einer vorgegebenen Zeitspanne erneut durchlaufen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004008895 A1 [0001]
