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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung und/oder Durchführung eines den Fahrer eines Fahrzeuges unterstützenden Lenkeingriffes und eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
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Die sogenannten LSS (Lane Support System) Funktionen sind Bestandteile von Euro NCAP 2018. Diese Funktionen sorgen für eine erhöhte Fahrsicherheit hinsichtlich der Fahrzeug Querführung. Ein Beispiel davon ist die Emergency Lane Keeping On-Coming Funktion, die bei ungewolltem Spurverlassen in Richtung Nachbarspur dann eingreift, wenn ein entgegenkommendes Fahrzeug auf der Nachbarspur detektiert wird.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2005 036 219 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem bekannt. Hierbei veranlasst eine Spurhalteüberwachungsvorrichtung zur Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeuges bei einem unfreiwilligen Verlassen einer vorgegebenen Fahrspur bei Berühren oder Annähern des Fahrzeugs an den Rand der eigenen Fahrspur eine haptische Warnung in Form einer Lenkradvibration und stets gleichzeitig mit dieser Warnung als fahrerunterstützende Reaktion ein automatisches Gegenlenken zurück zur Fahrspurmitte.
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Der Hintergrund der Erfindung ist, dass bei den LSS Funktionen es einerseits wichtig ist, dass die Funktionen so früh wie möglich reagiert, damit eine gefährliche Situation vermieden werden kann, da das gesamte System insbesondere die Aktuatoren nicht unendlich schnell reagieren können. Andererseits ist es auch wichtig, dass die LSS Funktionen so spät wie möglich getriggert werden, damit der Fahrer nicht unnötig gestört wird, falls er doch rechtzeitig reagiert hätte.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem ein den Fahrer eines Fahrzeuges unterstützender Lenkeingriffes spät durchführbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Vorbereitung und/oder Durchführung eines den Fahrer eines Fahrzeuges unterstützenden Lenkeingriffes mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Anspruch 5 gibt eine Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens an. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Vorbereitung und/oder Durchführung eines den Fahrer eines Fahrzeuges unterstützenden Lenkeingriffes. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte des Detektierens eines verkehrsbeeinflussenden Objektes und des kontinuierlichen Erfassens von Objektinformationen, des Bestimmens anhand der Objektinformationen, ob das Objekt eine aktuelle Trajektorie des Fahrzeuges tangiert, des Überwachens eines lateralen Abstandes zum Objekt oder einer prognostizierten zur Verfügung stehenden Zeit bis zu einem notwendigen gegensteuernden Lenkeingriffes vor Erreichen des Objektes, falls das Objekt die aktuelle Trajektorie des Fahrzeuges tangiert.
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Das Verfahren umfasst zusätzlich die Schritte des Überprüfens, ob der Fahrer einen gegensteuernden Lenkeingriff durchführt, für den Fall, dass der laterale Abstand oder die zu Verfügung stehende Zeit einen ersten Schwellwert unterschreitet, des Vorsteuerns wenigstens eines die Trajektorie beeinflussenden Aktuators, so dass ein Lenkvormoment aufgebracht wird, mit welchem eine weitere Verringerung des lateralen Abstandes oder der zur Verfügung stehenden Zeit erschwert wird, für den Fall, dass ein Lenkeingriff des Fahrers unterbleibt, und des Ansteuerns des wenigstens einen Aktuators, so dass ein Lenkmoment aufgebracht wird, mit dem der laterale Abstand oder die zur Verfügung stehende Zeit vergrößert wird, falls der laterale Abstand oder die zur Verfügung stehende Zeit zusätzlich einen zweiten Schwellwert unterschreitet.
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Als Trajektorie wird eine aktuelle Bahn oder ein Bewegungspfad eines Fahrzeuges verstanden. Die Trajektorie weist dabei eine vorgegebene laterale Breite auf, welche bevorzugt der Breite des Fahrzeuges entspricht. Zusätzlich kann in die Breite der Trajektorie noch ein Sicherheitsabstand eingebracht sein. Die Trajektorie hängt dabei z.B. von einer aktuellen Fahrtrichtung des Fahrzeuges sowie von einem Lenkeinschlag ab. Als verkehrsbeeinflussendes Objekt im Sinne der Erfindung wird ein Objekt verstanden, welches sich in der Trajektorie des Fahrzeuges liegt bzw. diese tangiert oder diese beeinflussen kann. Zu diesem verkehrsbeeinflussenden Objekt werden Objektinformationen ermittelt, mit welchen eine Aussage über das Objekt an sich und eine Bewegungsrichtung des Objektes möglich ist. Dementsprechend kann durch die Objektinformationen ermittelt werden, ob das Objekt die Trajektorie tangiert.
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Als lateraler Abstand im Sinne der Erfindung wird dabei der quer zum Fahrzeug verlaufende Abstand zum Objekt verstanden. Dieser Abstand ist dabei zusätzlich von der Trajektorie abhängig und wird orthogonal zu der Trajektorie bestimmt. Die prognostizierte zur Verfügung stehende Zeit bis zu einem notwendigen gegensteuernden Lenkeingriffes ist dabei die Zeit, welche noch verbleibt, bis ein Lenkeingriff spätestens erfolgen muss, um noch sicher ein Zusammentreffen von Fahrzeug und dem Objekt zu vermeiden. Diese Zeit ist dabei von verschiedenen Objektinformationen abhängig.
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Unter dem die Trajektorie beeinflussenden Aktuators wird jeder Aktuator verstanden, welcher durch eine Ansteuerung die Fahrtrichtung des Fahrzeuges ändern kann. Dies kann beispielsweise ein Lenkaktuator, ein ESP-Aktuator, ein Aktuator eines Torque Vectoring Systems und/oder ein Aktuator eines aktiven Fahrwerkssystems sein. Somit können auch Aktuatoren verschiedener Systeme gleichzeitig eingesetzt werden, um die Trajektorie zu beeinflussen.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch das Vorsteuern des wenigstens einen die Trajektorie beeinflussenden Aktuators, dieser vorgespannt wird. Die Zeit zum Vorspannen des Aktuators wird dabei bereits in einer noch unkritischen Phase durchgeführt. In der kritischen Phase wird diese Zeit eingespart. Zudem kann der Aktuator durch das Vorspannen in der kritischen Phase mit einer minimalen Latenzzeit reagieren. Damit kann die Zeit bis zu einer Reaktion des den Fahrer unterstützenden Lenkeingriffes weiter verringert und damit sehr spät durchgeführt werden. Es kann somit noch eine späte Reaktion des Fahrers abgewartet werden, bevor ein starker/großer Lenkeingriff durchgeführt wird.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird als verkehrsbeeinflussendes Objekt eine laterale Fahrbahnmarkierung, ein entgegenkommendes Fremdfahrzeug, ein überholendes Fremdfahrzeug und/oder ein Fahrbahnrand detektiert. Das Fremdfahrzeug kann dabei eine Kraftfahrzeug als auch ein Fahrradfahrer sein. Dadurch können die auf die Trajektorie einflussnehmenden wesentlichen Objekte detektiert werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die zur Verfügung stehende Zeit in Abhängigkeit einer Relativgeschwindigkeit zu dem Objekt bestimmt. Die Relativgeschwindigkeit ist dabei ein wesentlicher Wert, um eine zur Verfügung stehende Zeit bis zu einem notwendigen gegensteuernden Lenkeingriff vor Erreichen des Objektes zu prognostizieren. Dadurch lässt sich eine präzisere Aussage hinsichtlich der kritischen Situation geben, so dass der Lenkeingriff spät durchführbar ist.
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Vorzugsweise wird als Lenkvormoment ein Moment von 0,5 bis 3 Nm aufgebracht. Besonders bevorzugt wird ein Lenkvormoment von 1 bis 2 Nm aufgebracht. Damit lässt sich ein ausreichendes Moment aufbringen, um den wenigstens einen Aktuator vorzusteuern. Darüber hinaus ist dieses Moment ausreichend klein, so dass es in der Regel von dem Fahrer als nicht störend angesehen wird und der Fahrer das Fahrzeug weiterhin vollständig lenken kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird zusätzlich durch eine Einrichtung, welche eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen gelöst. Die Einrichtung umfasst dabei ein Detektionsmittel zum Detektieren eines verkehrsbeeinflussenden Objektes und zum kontinuierlichen Erfassen von Objektinformationen, ein Analysemittel zum Bestimmen, ob das Objekt eine aktuelle Trajektorie des Fahrzeuges tangiert und zum Überwachen, ob ein lateraler Abstand zum Objekt oder eine prognostizierte zur Verfügung stehende Zeit bis zu einem notwendigen gegensteuernden Lenkeingriff vor Erreichen des Objektes einen Schwellwert unterschreitet, und ein Steuermittel zum Vorsteuern wenigstens eines Aktuators, so dass ein Lenkvormoment aufbringbar ist, und zum Ansteuern des wenigstens einen Aktuators, so dass ein Lenkmoment aufbringbar ist.
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Unter einem Detektionsmittel wird dabei jedes Mittel verstanden, mit welchem ein verkehrsbeeinflussendes Objekt detektierbar ist und über dies Objektinformationen über das Objekt messbar sind. Das Analysemittel kann dabei ein Mittel sein, welches aufgrund der Objektinformationen Werte berechnet und einschätzt, inwieweit die aktuelle Fahrsituation kritisch ist. Das Analysemittel kann dabei auf eine Datenbank zugreifen, in welcher verschiedene Werte abgelegt sind. Ebenso kann das Analysemittel auf ein trainiertes neuronales Netz zugreifen oder auch andere Classifier Gewichte.
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Mit einer solcher Einrichtung können die zum Verfahren genannten Vorteile erzielt werden.
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Vorzugsweise ist der Aktuator ein Lenkaktuator, ein ESP-Aktuator, ein Aktuator eines Torque Vectoring Systems und/oder ein Aktuator eines aktiven Fahrwerkssystems. Mit solchen Aktuatoren kann die Trajektorie des Fahrzeuges beeinflusst werden und damit ein Lenkvormoment beziehungsweise ein Lenkmoment aufgebracht werden. Der Lenkaktuator ist dabei ein Aktuator, welcher direkt auf die Lenkung des Fahrzeuges wirkt. Diese Aktuatoren können dabei auch in Kombination miteinander wirken.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist das Detektionsmittel als Sensoreinheit ausgebildet. Die Sensoreinheit umfasst dabei bevorzugt eine Mehrzahl an Sensoren, mit denen eine Detektion des verkehrsbeeinflussenden Objektes möglich ist.
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Vorzugsweise weist die Sensoreinheit eine Kamera, ein Radar und/oder ein Lidar auf. Eine Kamera hat den Vorteil, dass mit dieser aufgrund der Bildinformationen auf einfache Weise eine Identifikation des verkehrsbeeinflussenden Objektes möglich ist. Zudem ist mit der Kamera eine gute Detektierung der in der Regel zweidimensionalen lateralen Fahrbahnmarkierung möglich. Radar und Lidar haben dagegen den Vorteil, dass diese eine hohe Reichweite haben, so dass ein verkehrsbeeinflussendes Objekt bereits in großer Entfernung detektierbar ist. Zudem kann mit diesen Systemen eine bessere Einschätzungen von Entfernungen sowie Geschwindigkeiten abgegeben werden. Vorteilhafterweise werden die Systeme zusammen in einem Fahrzeug verwendet, um die Vorteile der verschiedenen Techniken zu kombinieren.
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Die Aufgabe wird zusätzlich durch ein Fahrzeug gelöst, welche eine Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst. Mit einem solchen Fahrzeug können die zu dem Verfahren und zu der Einrichtung genannten Vorteile erzielt werden.
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Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 Erstes Beispiel, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist,
- 2 Zweites Beispiel, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist,
- 3 Drittes Beispiel, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist,
- 4 Erfindungsgemäßes Verfahren zur Vorbereitung und/oder Durchführung eines den Fahrer eines Fahrzeuges unterstützenden Lenkeingriffes, und
- 5 Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt ein erstes Beispiel, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren 10 (siehe 4) durchführbar ist. Bei diesem Beispiel kommt einem Fahrer eines Fahrzeuges 14 ein verkehrsbeeinflussendes Objekt 18 entgegen. In diesem Beispiel ist das verkehrsbeeinflussende Objekt 18 ein Fremdfahrzeug, welches auf einer gegenüberliegenden Fahrspur 22 entgegenkommt. Das Fahrzeug 14 weist in dem Ausführungsbeispiel eine Detektionsmittel 26 auf, welches in Form einer Sensoreinheit ausgebildet ist. Mit der Sensoreinheit 26 sind Objektinformationen, wie beispielsweise ein lateralen Abstand Dy und ein longitudinaler Abstand Dx zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Fremdfahrzeug 18, eine longitudinale Relativgeschwindigkeit ΔvX und eine laterale Relativgeschwindigkeit ΔvY zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Fremdfahrzeug 18, messbar.
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In 2 ist ein zweites Beispiel gezeigt, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren 10 durchführbar ist. In diesem Beispiel ist das verkehrsbeeinflussende Objekt 18 ein überholendes Fremdfahrzeug. In Bezug auf dieses Fremdfahrzeug 18 werden die gleichen bereits zu 1 genannten Bezugszeichen verwendet. In der 2 überholt das Fremdfahrzeug 18 auf der gegenüberliegenden Fahrspur 22. Obwohl in diesem Beispiel das Fremdfahrzeug 18 das Fahrzeug 14 auf einer in einer Fahrtrichtung 28 des Fahrzeuges 14 links angeordneten Fahrspur 22 überholt, so ist zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens 10 ebenso ein Überholen auf einer rechten Fahrspur 22 möglich.
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3 zeigt ein drittes Beispiel, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren 10 durchführbar ist. Bei diesem Beispiel ist das verkehrsbeeinflussende Objekt 18 ein Fahrbahnrand. Dementsprechend wird zu dem Fahrbahnrand 18 der lateralen Abstand Dy und die laterale Relativgeschwindigkeit ΔvY über die Sensoreinheit 26 gemessen. 3 zeigt, dass das verkehrsbeeinflussende Objekt 18 ebenso eine Fahrbahnmarkierung 30 sein kann. Zu dieser Fahrbahnmarkierung 30 kann somit ebenso der lateralen Abstand Dy und die laterale Relativgeschwindigkeit ΔvY gemessen werden.
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4 zeigt das erfindungsgemäßes Verfahren 10 zur Vorbereitung und/oder Durchführung eines den Fahrer des Fahrzeuges 14 unterstützenden Lenkeingriffes. In einem ersten Schritt 40 wird das verkehrsbeeinflussende Objekte 18 detektiert. Dies bedeutet, dass das verkehrsbeeinflussende Objekt 18 in einen Messbereich der Sensoreinheit 26 kommt. Ab diesem Zeitpunkt werden in dem ersten Schritt 40 zusätzlich kontinuierlich die Objektinformationen erfasst. Aus diesen Objektinformationen wird zudem klassifiziert, um was für ein verkehrsbeeinflussendes Objekt 18 es sich handelt. Dies bedeutet, dass bestimmt wird, ob es sich bei dem Objekt 18 beispielsweise um ein entgegenkommendes Fremdfahrzeug oder einen Fahrbahnrand handelt.
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In einem zweiten Schritt 50 wird anhand der Objektinformationen bestimmt, ob das Objekt 18 eine aktuelle Trajektorie des Fahrzeuges 14 tangiert. Es wird somit geprüft, ob die sich aufgrund der aktuellen Fahrtrichtung 28 ergebende Trajektorie des Fahrzeuges 14 mit dem verkehrsbeeinflussenden Objekt 18 zusammentreffen könnte.
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Falls ein solches Zusammentreffen ermittelt wird, wird in einem dritten Schritt 55 der laterale Abstandes Dy zum Objekt 18 oder eine prognostizierte zur Verfügung stehenden Zeit bis zu einem notwendigen gegensteuernden Lenkeingriffes vor Erreichen des Objektes 18 überwacht. Nach dem dritten Schritt 55 wird überprüft, ob ein Wert S für den laterale Abstand Dy zum Objekt 18 oder die prognostizierte zur Verfügung stehenden Zeit einen ersten Schwellwert S1 unterschreitet. Der erste Schwellwert S1 ist dabei ein Wert S, bei welchem der laterale Abstand Dy oder die zur Verfügung stehenden Zeit noch nicht kritisch ist.
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Wenn der Wert S für den lateralen Abstand oder die prognostizierte zur Verfügung stehenden Zeit oberhalb des Schwellwert S1 liegt, wird wieder mit dem zweiten Schritt 50 begonnen. Falls der Wert S für den lateralen Abstand oder die prognostizierte zur Verfügung stehenden Zeit unter den Schwellwert S1 verringert wurde, wird in einem vierten Schritt 58 überprüft, ob der Fahrer einen gegensteuernden Lenkeingriff durchführt. Falls der Fahrer des Fahrzeuges 14 einen solchen Lenkeingriff durchführt, wird wieder mit dem zweiten Schritt 50 begonnen und damit nachgeprüft, ob damit die Trajektorie des Fahrzeuges 14 weiterhin das Objekt 18 tangiert. Für den Fall, dass keine Fahreraktivität, beispielweise durch Registrieren eines gegensteuernden Lenkeingriffes, feststellbar ist wird ein fünfter Schritt 60 durchgeführt.
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In diesem fünften Schritt 60 wird ein die Trajektorie des Fahrzeuges 14 beeinflussender Aktuator vorgesteuert. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Aktuator ein Lenkaktuator. Der Lenkaktuator wird dabei derart vorgesteuert, so dass ein Vormoment auf die Lenkung des Fahrzeuges 14 aufgebracht wird, mit welchem eine weitere Verringerung des lateralen Abstandes Dy oder der zur Verfügung stehenden Zeit erschwert wird. Durch das Vorsteuern des Lenkaktuators wird dieser bereits vorgespannt. Nach dem Aufbringen des Vormomentes bleibt das Fahrzeug 14 weiterhin vollständig lenkbar. Bei einer Lenkbewegung in Richtung des Objektes 18 wäre jedoch eine Verhärtung der Lenkung spürbar. Nach dem fünften Schritt 60 wird weiterhin überprüft, ob der Wert S für den lateralen Abstand Dy oder die prognostizierte zur Verfügung stehenden Zeit unterhalb des ersten Schwellwertes S1 liegt. Falls der Wert S oberhalb des ersten Schwellwertes S1 liegen sollte, wird wieder in dem zweiten Schritt 50 bestimmt, ob das Objekt 18 anhand der Objektinformationen weiterhin eine aktuelle Trajektorie des Fahrzeuges 14 tangiert.
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Falls der Wert S nach dem Vorsteuern weiterhin unterhalb des ersten Schwellwertes S1 liegt, wird darüber hinaus geprüft, ob der Wert S zusätzlich unterhalb eines zweiten Schwellwertes S2 liegt. Der zweite Schwellwert S2 sollte dabei ein Wert S für den lateralen Abstand Dy oder die zur Verfügung stehenden Zeit sein, bei welchem ein notwendiger Lenkeingriff vorgenommen werden muss, um das Fahrzeug 14 noch sicher vor Erreichen des Objektes 18 gegenzulenken.
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Falls der Wert S den zweiten Schwellwert S2 unterschreiten sollte, wird in einem sechsten Schritt 65 der Lenkaktuators derart angesteuert, so dass ein Lenkmoment auf die Lenkung aufgebracht wird, mit dem der laterale Abstand Dy oder die zur Verfügung stehende Zeit vergrößert wird. Dies bedeutet, dass der Lenkaktuator einen Lenkausschlag erzeugt, bei welchem das Fahrzeug 14 in eine zum Objekt 18 entgegengesetzte laterale Richtung gelenkt wird. Durch den bereits vor dem sechsten Schritt 65 vorgespannten Lenkaktuator kann dieser kurzzeitig das Lenkmoment aufbringen, so dass die Zeit zum Eingreifen mittels eines Lenkeingriffes reduziert werden kann. Nach dem sechsten Schritt 65 wird wieder in dem zweiten Schritt 50 anhand der Objektinformationen bestimmt, ob das Objekt 18 die aktuelle Trajektorie des Fahrzeuges 14 tangiert.
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Die 5 zeigt eine Einrichtung 80 zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens 10. Die Einrichtung 80 umfasst dabei das Detektionsmittel 26 zum Detektieren des verkehrsbeeinflussenden Objektes 18 und zum kontinuierlichen Erfassen der Objektinformationen. Das Detektionsmittel 26 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Sensoreinheit ausgebildet, welche eine Kombination aus Radar, Kamera und Lidar aufweist. Diese Sensoreinheit 26 misst dabei den lateralen und longitudinalen Abstand Dy, Dx, die laterale und longitudinale Relativgeschwindigkeit ΔvY , ΔvX und Bildinformationen.
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Die Objektinformationen werden dann an ein Analysemittel 88 der Einrichtung 80 weitergegeben. Anhand dieser Objektinformationen bestimmt das Analysemittel 88 ob das Objekt 18 eine aktuelle Trajektorie des Fahrzeuges 14 tangiert. Zusätzlich überwacht das Analysemittel 88, ob der laterale Abstand Dy zum Objekt 18 oder eine prognostizierte zur Verfügung stehende Zeit bis zu einem notwendigen gegensteuernden Lenkeingriff vor Erreichen des Objektes 18 den ersten und/oder den zweiten Schwellwert S1 , S2 unterschreitet.
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Aufgrund einer Unterschreitung des ersten und/oder des zweiten Schwellwertes S1 , S2 gibt das Analysemittel 88 ein entsprechendes Signal zum Vorsteuern oder Ansteuern des Aktuator an ein Steuermittel 92 der Einrichtung 80 weiter. Das Steuermittel 92 gibt dabei entsprechend des Signales des Analysemittels 88 an den Lenkaktuator (nicht gezeigt) ein Vorsteuersignal 94 oder ein Ansteuersignal 96 ab, so dass ein Vormoment oder ein Lenkmoment auf die Lenkung aufbringbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005036219 A1 [0003]
