DE19601831A1

DE19601831A1 - Verfahren zur Erkennung von relevanten Objekten

Info

Publication number: DE19601831A1
Application number: DE19601831A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Werner; Peter Dipl Ing Andreas
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1996-01-19
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2016-01-20
Also published as: DE19601831C5; DE19601831C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von relevanten Objekten für eine Abstandsregelung eines Fahrzeuges.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 00 694 A1 wird ein Verfahren zur Geschwindigkeits- und Abstandsregelung eines Fahrzeuges beschrieben, bei welchen der aktuelle Abstand zu einem auf der Fahrbahn befindlichen Objekt sowie die momentane Geschwindigkeit erfaßt werden. Aus diesen Werten werden die Sollwerte für den Abstand und die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges ermittelt und entsprechend ein gestellt. Die Einstellung kann dabei, wie allgemein bekannt, durch Einflußnahme auf die Drosselklappe des Motors und auf die Bremsanlage erfolgen.

Kritisch ist dabei die Verarbeitung der vom Abstandssensor ermittelten Abstandsdaten und die Erkennung der zu den Abstandsdaten gehörenden Objekte als für die Geschwindigkeits- und Abstandsregelung relevante Hindernisse. Dies liegt einmal darin, daß in bestimmten Fahrsituationen Abstandsdaten von Objekten, die für die Abstandsre gelung nicht relevant sind, vom Abstandssensor übermittelt werden. Eine solche Fahr situation liegt beispielsweise bei Kurvenfahrten vor. Aus diesem Grund wird in der deut schen Patentschrift DE 42 08 012 C2 vorgeschlagen, daß die Abstandsregelung wäh rend einer Kurvenfahrt und bei dem Verschwinden des vor Beginn der Kurvenfahrt erfaß ten Frontfahrzeuges ausgeblendet werden soll.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 07 757 ist außerdem eine Vorrichtung zum Erfassen von Hindernissen für ein Fahrzeug beschrieben, bei der basierend auf dem Lenkwinkel, der Gierrate und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges eine Voraussage für den Fahrweg abgeleitet und mit Hilfe einer CCD-Kamera auf den Fahrweg, auf dem sich das Fahrzeug befindet, geschlossen wird. Aufgrund beider Aussagen werden die vom Abstandssensor ankommenden Abstandswerte beurteilt.

Ein anderes Problem liegt in der Tatsache, daß vom Abstandssensor nicht nur die Abstandsdaten eines Objektes, sondern einer Vielzahl von Objekten der Abstandsrege lungseinrichtung zugeführt werden. Diese Abstandsdaten müssen entsprechenden Objek ten zugeordnet werden und fehlerbehaftete Abstandsdaten ignoriert werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zur Erkennung von rele vanten Objekten für eine Abstandsregelung eines Fahrzeuges zu schaffen, mit dem eine sichere Feststellung von Objekten aus den vom Abstandssensor kommenden Abstands daten möglich ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß der Erfindung werden die der Verarbeitungseinrichtung vom Abstandssensor zugeführten Abstandsdaten mit Abstandsdaten mindestens eines in der Verarbeitungs einrichtung gespeicherten, bereits erkannten Objektes verglichen. Bei Zugehörigkeit der Abstandsdaten des Abstandssensors zu einem bereits erkannten und gespeicherten Objekt werden die Abstandsdaten dieses Objektes entsprechend der Abstandsdaten des Abstandssensors aktualisiert. Wird kein zu den Abstandsdaten des Abstandssensors gehörendes gespeichertes Objekt gefunden, werden die Abstandsdaten des Abstands sensors objektbezogen abgespeichert, d. h. es wird ein neues Objekt in der Verarbei tungseinrichtung angelegt. Letzteres kann entweder zu Beginn der Abstandsregelung, wenn noch kein Objekt erfaßt wurde oder wenn vom Abstandssensor ein neues Objekt detektiert wurde, auftreten.

Da sich die Abstandsdaten eines Objektes während der Bewegung des Fahrzeuges ver ändern, erfolgt bei einer Weiterbildung der Erfindung der Vergleich zwischen den der Verarbeitungseinrichtung zugeführten Abstandsdaten des Abstandssensors und den Abstandsdaten der gespeicherten Objekte unter Berücksichtigung der Fahrgeschwindig keit des Fahrzeuges. Dazu werden vorteilhafterweise aus den Abstandsdaten der gespei cherten Objekte und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges Erwartungswerte für die Abstandsdaten des Abstandssensors gebildet.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß ein gespeichertes Objekt als nicht mehr für die Abstandsregelung vorhanden identifiziert wird, wenn über einen definierten Zeitraum keine für das Objekt relevanten Abstandsdaten vom Abstandssensor der Verar beitungseinrichtung zugeführt werden.

Wenn Abstandsdaten vom Abstandssensor übermittelt werden, die zu keinem abgespei cherten Objekt passen, werden diese Daten nach einer Ausbildung in der Verarbeitungs einrichtung abgelegt und ein konsolidiertes Objekt erst dann bestimmt und gespeichert, wenn über einen definierten Zeitraum das Objekt betreffende Abstandsdaten zugeführt werden.

Neben den Abstandsdaten ist auch die Relativgeschwindigkeit zwischen einem ermittel ten Objekt und dem den Abstandssensor aufweisenden Fahrzeug für die Abstandsrege lung von Bedeutung. Diese wird nach einer Ausbildung aus den jeweiligen Abstandsda ten der gespeicherten Objekte ermittelt.

Der Vergleich der der Verarbeitungseinrichtung zugeführten Abstandsdaten mit den Abstandsdaten der gespeicherten Objekte erfolgt iterativ, d. h. die ankommenden Abstandsdaten werden mit den Abstandsdaten des ersten gespeicherten Objektes ver glichen, betreffen die Abstandsdaten das Objekt, werden sie von diesem "verschluckt" und es findet nachfolgend ein Vergleich der restlichen Abstandsdaten mit den weiteren gespeicherten Objekten statt. Dies geschieht solange bis entweder alle Abstandsdaten des Abstandssensors verbraucht sind oder kein abgespeichertes Objekt mehr vorhanden ist.

Bei bestimmten Fahrzuständen, beispielsweise in Kurven, werden vom Abstandssensor Objekte erfaßt, die für die Abstandsregelung nicht relevant sind und auf welche die Abstandsregelung dementsprechend nicht reagieren darf. Aus diesem Grund werden gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Abstandsdaten in Abhängigkeit bestimmter Zustandsgrößen der befahrenen Strecke, beispielsweise der Kurvenradien oder des Lenkwinkels, validiert. Dies kann vor dem Vergleich der Abstandsdaten der gespeicher ten Objekte geschehen, damit wird erreicht, daß nicht relevante Objekte in der Verarbei tungseinrichtung nicht abgespeichert werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die vom Abstandssensor kommenden Abstandsdaten in die Verarbeitungseinrichtung unver ändert zu übernehmen und eine Klassifizierung der erkannten und abgespeicherten Objekte anhand der Zustandsgrößen der befahrenen Strecke oder anhand von Sensorpa rametern durchzuführen. Dies hat den Vorteil, daß keine Objektinformation verloren gehen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Geschwindigkeits- und Abstandsregelung und

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die in einem Fahrzeug integrierte und autark arbeitende Geschwindigkeits- und Abstandsregelung, deren Blockschaltbild in Fig. 1 dargestellt ist, weist einen Abstands sensor 1 auf, dessen Ausgangssignal Abstandsdaten a aller in seinem Erfassungsbereich befindlichen Objekte 3 sind. Die Abstandsdaten des Abstandssensors 1 werden einer Verarbeitungseinrichtung 2 zugeführt, die eine Zuordnung zu bereits bekannten Objekten vornimmt oder neue Objekte anlegt. Außerdem wird in der Verarbeitungseinrichtung 2 eine Klassifizierung der Objekte 3 als für die Abstands- und Geschwindigkeitsregelung relevante Hindernisse durchgeführt. Dazu stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. Einmal ist es möglich die Abstandsdaten a des Abstandssensors 1 über das Ausgangs signal R einer Einrichtung 4 zur Ermittlung des Kurvenradiuses zu filtern. Dabei kann der Kurvenradius sowohl über den Lenkwinkel als auch über digital abgespeicherte Daten sätze von Straßenverläufen ermittelt werden. Auch Parameter des Abstandssensors 1 selbst können für eine Validierung des Abstandes a eingesetzt werden. Beispielsweise ist bei einem Mehrstrahlsensor der Seitenversatz des Objektes zum mittleren Strahl ein Maß für die Relevanz des Objektes. Wird ein Objekt von mehr als von einem Strahl erfaßt, läßt sich eine Aussage über die Breite des Objektes treffen.

Eine andere Möglichkeit der Objektauswahl für die Abstands- und Geschwindigkeitsrege lung besteht darin, die Abstandsdaten a_i der in der Verarbeitungseinrichtung 2 gespei cherten Objekte hinsichtlich ihrer Relevanz zu überprüfen, d. h. in der Verarbeitungsein richtung 2 werden alle ankommenden Objektinformationen abgelegt, aber nur die für die Abstands- und Geschwindigkeitsregelung relevanten Abstandsdaten a_i an die Einrichtung 5 zur Ermittlung des abstandsabhängigen Geschwindigkeitssollwertes v_solla abgegeben.

Des weiteren berechnet die Verarbeitungseinrichtung 2 aus den Abstandsdaten der gespeicherten Objekte weitere Zustandsgrößen, beispielsweise die aktuelle Relativge schwindigkeit v_rel zwischen dem erfaßten Objekt und dem mit dem Abstandssensor ausgestatteten Fahrzeug. Auch diese Zustandsgrößen werden der Einrichtung 5 zur Ermittlung des abstandsabhängigen Geschwindigkeitssollwertes zugeführt.

Die Einrichtung 5 ermittelt aus den Abstandsdaten a_i der relevanten Objekte 3 und der Relativgeschwindigkeit v_rel zu diesen Objekten einen Geschwindigkeitssollwerte V_solla, der der Geschwindigkeitsregeleinrichtung 6 zugeführt wird. Neben diesem Geschwindig keitssollwert wird der Geschwindigkeitsregeleinrichtung 6 auch ein manuell vom Fahr zeugführer vorgebbaren Geschwindigkeitssollwert v_sollm als Fahrerwunsch übergeben. Die Geschwindigkeitsregeleinrichtung 6 führt ständig einen Vergleich beider Geschwin digkeitssollwerte v_solla und v_sollm durch und regelt den Geschwindigkeitsistwert v_F ständig in Abhängigkeit des kleineren der beiden Geschwindigkeitssollwerte durch Vor gabe einer Stellgröße S1, S2 an das Bremssystem 7 und/oder die Antriebsmaschine 8 ein. Außerdem kann eine Anzeigeeinrichtung 9 vorgesehen sein, die den Fahrzeugführer im Gefahrenfall warnt.

Im weiteren erfolgt die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand des in Fig. 2 dargestellten Ablaufdiagramms. Die Abstandsdaten a werden in einem ersten Verfahrensschritt 10 der Verarbeitungseinrichtung 2 zugeführt, in welcher im Schritt 11 geprüft wird, ob bereits erkannte Objekte vorhanden, d. h. abgespeichert sind. Ist dies beispielsweise wie beim Einschalten der Abstands- und Geschwindigkeitsregelung nicht der Fall, wird im Verfahrensschritt 12 geprüft, ob die Abstandsdaten a des Abstands sensors zu bereits abgespeicherten Abstandsdaten a_i passen, ist dies ebenfalls nicht der Fall, wird im Verfahrensschritt 13 ein neues Objekt in der Verarbeitungseinrichtung angelegt, jedoch an die Einrichtung 5 zur Bildung des Geschwindigkeitssollwertes im Schritt 22 keine das Objekt betreffenden Abstands- und Relativgeschwindigkeitsdaten gesendet.

Waren im Verfahrensschritt 12 bereits Abstandsdaten a_i abgespeichert, die die Konsi stenzbedingungen mit den Abstandsdaten a erfüllen, werden die Abstandsdaten a_i des konsistenten Objektes über die aktuellen Abstandsdaten a aktualisiert (Schritt 14). Dies geschieht über eine vorgegebene Anzahl n von Abtastschritten, deren Anzahl im Schritt 15 geprüft wird, solange diese Anzahl für das jeweilige Objekt nicht erreicht ist, werden ebenfalls keine dieses Objekt betreffenden Abstands- und Geschwindigkeitsdaten an die Einrichtung 5 gegeben. Erfolgte die Fortschreibung des Objektes über die vorgegebene Anzahl n von Abtastschritten, wird im Schritt 16 das konsistente Objekt als konsolidier tes Objekt übernommen und aus den Abstandsdaten a_i die entsprechenden Relativge schwindigkeitsdaten v_rel für dieses Objekt berechnet und neben den Abstandsdaten a_i der Einrichtung 5 zur Verfügung gestellt.

War im Schritt 11 bereits ein konsolidiertes Objekt vorhanden, wird im Schritt 17 geprüft, ob die Abstandsdaten a die Konsolidierungsbedingungen des gespeicherten Objektes erfüllen, d. h. es wird geprüft, ob die Abstandsdaten a mit einem aus den Abstandsdaten a_i eines gespeicherten Objektes ermittelten Erwartungswerten a_iv über einstimmen. Der Erwartungswert a_iv wird in den Schritten 16 und 18 jeweils aus den Abstandsdaten a_i des gespeicherten Objektes in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges gebildet. Gehören die Abstandsdaten a des Abstandssensors zu dem gespeicherten Objekt, wird dieses Objekt im Schritt 18 fortgeschrieben, ein neuer Erwar tungswert a_iv errechnet und aus den Abstandsdaten a_i ein Relativgeschwindigkeitswert v_rel gebildet. Sowohl die Abstandsdaten a_i als auch der Relativgeschwindigkeitswert v_rel werden nun der Einrichtung 5 zur Bildung des Geschwindigkeitssollwertes übergeben. Ist im Schritt 17 die Konsolidierungsbedingung nicht erfüllt, d. h. , die Erwartungswerte a_iv des gespeicherten Objektes stimmen nicht mit den Abstandsdaten a des Abstandssen sors überein, werden im Schritt 19 auf der Grundlage der Abstandsdaten a_i des gespei cherten Objektes und der Fahrgeschwindigkeit v_F neue Erwartungswerte gebildet. Dies geschieht über eine vorgeschriebene Anzahl von Abtastschritten m deren Überschreitung im Schritt 20 geprüft wird. Gehen während dieser Anzahl keine das Objekt betreffende Abstandsdaten a des Abstandssensors ein, wird im Schritt 21 festgestellt, daß das Objekt nicht mehr vorhanden ist. Während der Extrapolation des bereits abgespeicherten Objektes in den Schritten 19-21 werden die nicht den Erwartungswerten a_iv entspre chenden Abstandsdaten a dem Schritt 12 zugeführt, mit welchen die Abspeicherung neuer Objekte beginnt.

Der in Fig. 2 dargestellte Ablaufplan zeigt das erfindungsgemäße Verfahren, wenn nur ein bereits erkanntes Objekt abgespeichert ist. Existieren in der Verarbeitungseinrichtung 2 jedoch mehrere abgespeicherte Objekte, wird der Schritt 17 über alle gespeicherten Objekte durchgeführt bis entweder kein konsolidiertes Objekt mehr vorhanden ist, danach erfolgt Schritt 19, oder bis alle vom Abstandssensor kommenden Abstandsdaten a von den überprüften Objekten aufgebraucht sind.

Bezugszeichenliste

1 Abstandssensor
2 Verarbeitungseinrichtung
3 Objekt, Hindernis
4 Einrichtung zur Ermittlung des Kurvenradiuses
5 Einrichtung zur Ermittlung des Sollwertes
6 Geschwindigkeitsregeleinrichtung
7 Bremssystem
8 Antriebsmaschine
9 Anzeigeeinrichtung
10-22 Verfahrensschritte
a Abstandsdaten des Abstandssensors
a_i Abstandsdaten der Objekte
a_iv Erwartungswerte
v_rel Relativgeschwindigkeit
R Kurvenradius
v_solla Abstandsabhängiger Geschwindigkeitssollwert
v_sollm Manuell eingebbarer Geschwindigkeitssollwert
vF Fahrgeschwindigkeit, Geschwindigkeitsistwert
n, m Abtastschritt

Claims

1. Verfahren zur Erkennung von relevanten Objekten für eine Abstandsregelung eines Kraftfahrzeuges, bei dem Abstandsdaten (a) mindestens eines Abstandssensors (1) einer Verarbeitungseinrichtung (2) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verarbeitungseinrichtung (2) die Abstandsdaten (a) des Abstandssensors (1) mit Abstandsdaten (a_i) mindestens eines bereits gespeicherten (erkannten) Objektes (3) verglichen werden, daß bei Zugehörigkeit der Abstandsdaten (a) des Abstandssensors (1) zu einem der gespeicherten Objekte (3) die Abstandsdaten (a_i) des gespeicherten Objektes (3) entsprechend der Abstandsdaten (a) des Abstandssensors (1) aktualisiert werden und daß bei Nichtzugehörigkeit der Abstandsdaten des Abstandssensors zu einem der gespeicherten Objekte (3) ein neues Objekt erkannt und die Abstandsdaten (a) des Abstandssensors (1) objektbezogen abgespeichert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich zwischen den der Verarbeitungseinrichtung (2) zugeführten Abstandsdaten (a) des Abstandssensors und den Abstandsdaten (a_i) der gespeicherten Objekte (3) unter Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit (v_F) des den Abstandssensor (1) aufweisenden Fahrzeuges erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Abstandsdaten (a_i) der gespeicherten Objekte (3) entsprechend der Fahrgeschwindigkeit (v_F) des Kraft fahrzeuges Erwartungswerte (a_iv) für die Abstandsdaten (a) des Abstandssensors gebildet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein gespeichertes Objekt (3) als nicht mehr für die Abstandsregelung vorhanden identifi ziert wird, wenn über einen definierten Zeitraum (m) keine für das Objekt relevanten Abstandsdaten (a) der Verarbeitungseinrichtung (2) vom Abstandssensor zugeführt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein neues Objekt erst dann erkannt und als konsolidierendes Objekt (3) gespeichert wird, wenn Abstandsdaten (a) dieses Objektes über einen definierten Zeitraum (n) der Verarbei tungseinrichtung (2) zugeführt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß aus den Abstandsdaten (a_i) der gespeicherten Objekte (3) weitere Zustandsgrößen, insbeson dere die Relativgeschwindigkeit (v_rel) zwischen dem gespeicherten Objekt (3) und dem den Abstandssensor (1) aufweisenden Fahrzeug, gebildet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die der Verarbeitungseinrichtung (2) zugeführten Abstandsdaten (a) iterativ mit den Abstandsdaten (a_i) der gespeicherten Objekte (3) verglichen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsdaten (a) des Abstandssensors in Abhängigkeit von Zustandsgrößen (R) der befahrenen Strecke validiert werden und nach der Validierung mit den Abstandsdaten (a_i) mindestens eines in der Verarbeitungseinrichtung (2) gespeicherten Objektes verglichen werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsdaten (a_i) der gespeicherten Objekte in Abhängigkeit von Zustandsgrößen der befahrenen Strecke validiert werden und nur die Abstandsdaten (a_i) und Zustandsgrößen (v_rel) der nach der Validierung als auf der Fahrspur des Fahrzeug befindlichen erkannten Objekte (3) der Einrichtung (5) zur Ermittlung des abstandsab hängigen Sollwertes (v_solla) zugeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Zustandsgrößen der befahrenen Strecke die Kurvenradien (R) der befahrenen Strecke sind.