DE19949499A1 - Fahrzeugsteuerungseinrichtung und Verfahren für eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung - Google Patents

Fahrzeugsteuerungseinrichtung und Verfahren für eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung und ein Verfahren zum automatischen oder halbautomatischen Führen eines Kraftfahrzeugs. Um im Falle eines Staus oder eines Unfalls automatisch eine Steuerung mit spezieller "Staustrategie" einsetzen zu können und hierdurch die Fahrsicherheit weiter zu erhöhen, ist vorgesehen, daß zunächst Objekte und deren Geschwindigkeit im Umfeld des Kraftfahrzeugs erkannt werden und daß ebenso der Streckenverlauf unter Einteilung der Fahrzeugumgebung in Bereiche, von denen eine die Fahrspur des Kraftfahrzeugs darstellt, erkannt wird. Anschließend werden die erkannten Objekte zu den erkannten Bereichen der Fahrzeugumgebung zugeordnet, und es erfolgt eine Auswahl einer von mindestens zwei Strategien zur automatischen oder halbautomatischen Führung des Kraftfahrzeugs, wobei eine der Strategien eine Bremsstrategie für Stauenden/Unfälle darstellt, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der erkannten Objekte und von deren Zuordnung zu einem Bereich der Fahrzeugumgebung. Die ausgewählte Strategie kommt in der Folge zum Einsatz.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung zum automatischen oder halbautomatischen Führen eines Kraftfahrzeuges sowie ein Verfahren für eine solche Fahrzeugsteuerungseinrichtung.
Fahrzeugsteuerungseinrichtung zur bedarfsweisen Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeuges durch eine automatische oder halbautomatische Steuerung sind aus der Praxis bekannt.
So wird in der DE 197 29 613 A1 ein Fahrtunterstützungssystem für ein Fahrzeug vorgeschlagen, bei dem der Fahrer durch ein Warnsignal darauf aufmerksam gemacht wird, daß ein festgelegter Sicherheitsabstand zu einem vorausfahrendes Fahrzeug unterschritten wird. Der Sicherheitsabstand wird dabei bei hoher Verkehrsdichte automatisch kleiner festgelegt als bei geringer Verkehrsdichte, um eine häufige Ausgabe des Warnsignals zu vermeiden. Zur Kollisionsvermeidung wird bei Unterschreiten eines weiteren festgelegten Abstands ferner ein Signal an eine Bremssteuereinrichtung ausgegeben.
Ein Verfahren zum automatischen Erkennen der Hauptrichtungsfahrbahn bei einer mehrspurigen Strecke, das im Rahmen eines halbautomatischen Führens eines Kraftfahrzeugs einsetzbar ist, wird in einer nachveröffentlichten Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben. Danach wird zunächst die Geschwindigkeit des Fahrzeugs sowie der Abstand des Fahrzeugs von einem Hindernis erfaßt. Anschließend werden die Vektorkomponenten der Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs gegenüber dem Hindernis in einem Bezugssystem ermittelt, und aus einer der erfaßten Vektorkomponenten der Geschwindigkeit wird die Hauptrichtungsfahrbahn ermittelt.
Bei den bekannten Einrichtungen und Verfahren wird jedoch nicht berücksichtigt, daß es beim Zufahren auf ein Stauende oder bei einem Unfall auf der Fahrspur eines Kraftfahrzeugs sinnvoll sein kann, für das automatische oder halbautomatische Führen des Kraftfahrzeugs eine spezielle, auf derartige Situationen abgestimmte Strategie einzusetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung sowie ein Verfahren zum automatischen oder halbautomatischen Führen eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen, die es ermöglichen, im Falle eines Staus oder eines Unfalls automatisch eine Steuerung mit spezieller "Staustrategie" einzusetzen und hierdurch die Sicherheit im Verkehr weiter zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zum einen gelöst durch eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung zum automatischen oder halbautomatischen Führen eines Kraftfahrzeuges, mit
  • - Detektionsmitteln zum Erkennen von Objekten in der Fahrzeugumgebung und zum Feststellen, ob sich die erkannten Objekte bewegen oder ob sie stillstehen,
  • - Detektionsmitteln zum Erkennen des Streckenverlaufs durch Einteilung der Fahrzeugumgebung in verschiedene Bereiche, von denen ein Bereich die Fahrspur des Kraftfahrzeuges ist,
  • - Verarbeitungsmittel zum Zuordnen der erkannten Objekte in die verschiedenen Bereiche der Fahrzeugumgebung und
  • - Steuermittel zur Steuerung des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit vom Stillstehen oder Bewegen erkannter Objekte und von deren Zuordnung zu einem Bereich der Fahrzeugumgebung.
Zum anderen wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum automatischen oder halbautomatischen Führen eines Kraftfahrzeugs, das die folgenden Schritte aufweist:
  • a) Erkennen von Objekten und deren Geschwindigkeit im Umfeld des Kraftfahrzeugs,
  • b) Erkennen des Streckenverlaufs unter Einteilung der Fahrzeugumgebung in Bereiche, von denen eine die Fahrspur des Kraftfahrzeugs darstellt,
  • c) Zuordnen der erkannten Objekte zu den Bereichen der Fahrzeugumgebung, sowie
  • d) Auswählen und Einsetzen einer von mindestens zwei Strategien zur automatischen oder halbautomatischen Steuerung des Kraftfahrzeugs, wobei eine der Strategien eine Bremsstrategie für Stauenden/Unfälle darstellt, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der erkannten Objekte und von deren Zuordnung zu einem Bereich der Fahrzeugumgebung.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuerungseinrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugsteuerungseinrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen eine sichere Erkennung eines Stauendes oder eines Unfalls auf der Fahrspur des Kraftfahrzeugs, in dem die Fahrzeugsteuerungseinrichtung integriert ist, bzw. für das das Verfahren eingesetzt wird. Durch die Zuordnung von erkannten Objekten zu den verschiedenen Bereichen der analysierten Fahrzeugumgebung ist nämlich ein zuverlässiges Feststellen von Staus oder Unfällen auf der eigenen Fahrbahn gewährleistet, während gleichzeitig Fehlerkennungen aufgrund stehender Objekte auf anderen Fahrspuren oder außerhalb der Fahrbahn verhindert werden.
Sowohl für die Erkennung von Objekten in der Fahrzeugumgebung als auch für die Bestimmung des Streckenverlaufs stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung.
Bei einem Einsatz von Abstandssensoren, wie beispielsweise von scannenden Lasersensoren oder Radarsensoren, werden Objekte durch diese Sensoren erkannt und der Streckenverlauf kann dann durch Auswertung der relativen Geschwindigkeit zwischen den erkannten Objekten untereinander und/oder zu dem Kraftfahrzeug erkannt werden. Hierbei kommen nicht nur andere Fahrzeuge, sondern beispielsweise auch der Fahrbahnrand als Objekt für die Auswertung in Frage. Für die Bestimmung des Streckenverlaufs kann in diesem Fall in einer bevorzugten Ausführung das oben aufgeführte Verfahren zum automatischen Erkennen der Hauptrichtungsfahrbahn zugrunde gelegt werden.
Ebenso denkbar ist für das Erkennen von Objekten und für das Erkennen des Streckenverlaufs der Einsatz von an dem Kraftfahrzeug angebrachten Kameras, deren Bilder für den Streckenverlauf ausgewertet werden, eventuell in Kombination mit Geschwindigkeitssensoren.
Von Vorteil ist aber auch die Nutzung digitaler Daten eines GPS-gestützten Navigationssystems für die Erkennung des Streckenverlaufs. Die Objekte in der Fahrzeugumgebung werden dann separat erfaßt.
Bei der Auswahlstrategie für das automatische oder halbautomatische Führen des Kraftfahrzeugs sollte die Bremsstrategie für Stauenden/Unfälle ausgewählt und eingesetzt wird, wenn ein stehendes Objekt erkannt und dieses der Fahrspur des Kraftfahrzeuges zugeordnet wurde. In allen anderen Fällen kann eine andere Strategie, wie eine "normale" Fahrstrategie ausgewählt und eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugsteuerungseinrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind vor allem dazu geeignet, mit einer weiteren in das Kraftfahrzeug integrierten Fahrzeugsteuerungseinrichtung bzw. mit einem weiteren in dem Kraftfahrzeug vorgesehenen Verfahrens zum automatischen oder halbautomatischen Führen eines Kraftfahrzeugs, wie einer automatischen Distanzregelung (ADR), zusammen zu wirken.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung der erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuerungseinrichtung und
Fig. 2 einen beispielhaften Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Fahrzeugsteuerungseinrichtung schematisch dargestellt. Die Fahrzeugsteuerungseinrichtung ist dabei in ein (nicht dargestelltes) Kraftfahrzeug eingebaut, das zur Unterstützung des Fahrers insbesondere in kritischen Situationen halbautomatisch gesteuert werden soll.
In der Fahrzeugsteuerungseinrichtung sind einerseits Detektionsmittel 1 zum Erkennen von Objekten und andererseits Detektionsmittel 2 zum Erkennen des Streckenverlaufs für das Kraftfahrzeug mit Verarbeitungsmitteln 3 verbunden, die ihrerseits mit Steuermitteln 4 verbunden sind. Die Steuermittel 4 sollen hier Teil einer in das Kraftfahrzeug integrierten automatischen Distanzregelung (ADR) sein und haben in diesem Rahmen Zugang zu den Aktionsmitteln 5 für die zu regelnden Fahrzeugfunktionen, wie beispielsweise zu den Bremsen.
Die Funktionsweise der Fahrzeugsteuerungseinrichtung wird nun im Zusammenhang mit dem in Fig. 2 dargestellten Ablaufdiagramm beschrieben.
Die Detektionsmittel 1 zum Erkennen von Objekten weisen scannende Lasersensoren, Radarsensoren oder andere Sensoren als Abstandssensoren auf. Anhand der von den Sensoren empfangenen Signale werden in den Detektionsmitteln 1 Objekte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erkannt, und ihre Geschwindigkeit wird bestimmt.
Die Detektionsmittel 2 zum Erkennen des Streckenverlaufs erhalten von einem ebenfalls im Fahrzeug integrierten GPS-gestützten Navigationssystem digitale Daten, aus der die Detektionsmittel 2 den aktuellen Streckenverlauf bestimmen. Hierzu wird die erkannte Fahrzeugumgebung von den Detektionsmitteln 2 eingeteilt in einen Bereich, der der Fahrspur des Kraftfahrzeugs entspricht, bei einer mehrspurigen Fahrbahn in Bereiche, die den weiteren Fahrspuren entsprechen, und in einen Bereich der außerhalb der Fahrbahn liegt.
Als Alternative zu der Nutzung von Daten eines GPS-Navigationssystems kann der Streckenverlauf auch auf bekannte Weise durch Auswerten der Bilder von am Fahrzeug angebrachten Kameras oder durch Auswerten der Signale von am Fahrzeug angebrachten Abstandssensoren ermittelt werden. In letzterem Fall kann vorteilhaft auf die Signale der Abstandssensoren der Detektionsmittel 1 und eventuell auch auf Teile der Auswerteergebnisse der Detektionsmittel 1 zum Erkennen von Objekten zurückgegriffen werden.
Die Ergebnisse der Detektionsmittel 1 und 2 werden nun den Verarbeitungsmitteln 3 zugeführt. Die Verarbeitungsmittel 3 führen anhand der erhaltenen Daten eine Zuordnung der erkannten Objekte zu den verschiedenen Bereichen der Fahrzeugumgebung durch. Dabei kommen folgende Zuordnungen in Frage: Ein erkanntes Objekt befindet sich in der Fahrspur des Kraftfahrzeugs, ein erkanntes Objekt befindet sich auf einer bestimmten Nachbarfahrspur, oder aber ein erkanntes Objekt befindet sich komplett außerhalb der Fahrbahn.
Anschließend wird in den Verarbeitungsmitteln 3 eine für das Führen des Kraftfahrzeugs zugrunde zu legende Strategie bestimmt. Als Strategie kommt dabei zum einen eine normale ADR Fahrstrategie und zum anderen eine ADR Bremsstrategie für Stauenden in Frage. Wenn ein erkanntes Objekt nicht steht und sich in der Fahrspruch des Kraftfahrzeugs befindet, dann wird die normale ADR Fahrstrategie festgelegt. Wenn ein erkanntes Objekt aber steht und sich in der Fahrspruch des Kraftfahrzeugs befindet, so kann auf einen Stau bzw. auf einen Unfall geschlossen werden. Dementsprechend wird eine ADR Bremsstrategie für Stauenden festgelegt. Schließlich kann sich ein erkanntes Objekt noch außerhalb der Fahrspur des Kraftfahrzeugs befinden. In dem Fall wird wiederum die normale ADR Fahrstrategie festgelegt.
Die von den Verarbeitungsmitteln 3 zur Anwendung bestimmte Strategie wird an die Steuereinheit 4 der automatischen Distanzregelung ADR weitergeleitet. Je nach übermittelter Strategie kann nun die (halb-)automatische Steuerung des Fahrzeugs erfolgen.

Claims (11)

1. Fahrzeugsteuerungseinrichtung zum automatischen oder halbautomatischen Führen eines Kraftfahrzeuges
  • - mit Detektionsmitteln (1) zum Erkennen von Objekten in der Fahrzeugumgebung und zum Feststellen, ob sich die erkannten Objekte bewegen oder ob sie stillstehen,
  • - mit Detektionsmitteln (2) zum Erkennen des Streckenverlaufs unter Einteilung der Fahrzeugumgebung in verschiedene Bereiche von denen ein Bereich die Fahrspur des Kraftfahrzeuges ist,
  • - mit Verarbeitungsmitteln (3) zum Zuordnen der erkannten Objekte in die verschiedenen Bereiche der Fahrzeugumgebung und
  • - mit Steuermitteln (4) zum Steuern des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit vom Stillstehen oder Bewegen erkannter Objekte und von deren Zuordnung zu einem Bereich der Fahrzeugumgebung.
2. Fahrzeugsteuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsmittel (2) zum Erkennen des Streckenverlaufs digitale Daten eines GPS-gestützten Navigationssystems nutzen.
3. Fahrzeugsteuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsmittel (2) zum Erkennen des Streckenverlaufs und/oder die Detektionsmitteln (1) zum Erkennen von Objekten in der Fahrzeugumgebung Kameras zur Erfassung von Bildern der Fahrzeugumgebung umfassen.
4. Fahrzeugsteuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsmittel (2) zum Erkennen des Streckenverlaufs und/oder die Detektionsmittel (1) zum Erkennen von Objekten in der Fahrzeugumgebung mindestens einen Abstandssensor umfassen.
5. Fahrzeugsteuerungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor mindestens einen scannenden Lasersensor oder mindestens einen Radarsensor umfaßt.
6. Fahrzeugsteuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Detektionsmittel (2) zum Erkennen des Streckenverlaufs und für die Detektionsmittel (1) zum Erkennen von Objekten in der Fahrzeugumgebung gemeinsam nutzbare Erfassungsmittel vorhanden sind.
7. Verfahren zum automatischen oder halbautomatischen Führen eines Kraftfahrzeugs, das die folgenden Schritte aufweist:
  • a) Erkennen von Objekten und deren Geschwindigkeit im Umfeld des Kraftfahrzeugs,
  • b) Erkennen des Streckenverlaufs unter Einteilung der Fahrzeugumgebung in Bereiche, von denen eine die Fahrspur des Kraftfahrzeugs darstellt,
  • c) Zuordnen der erkannten Objekte zu den Bereichen der Fahrzeugumgebung, sowie
  • d) Auswählen und Einsetzen einer von mindestens zwei Strategien zur automatischen oder halbautomatischen Steuerung des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der erkannten Objekte und von deren Zuordnung zu einem Bereich der Fahrzeugumgebung, wobei eine der Strategien eine Bremsstrategie für Stauenden/Unfälle darstellt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt b) die Fahrzeugumgebung eingeteilt wird in die Fahrspur des Kraftfahrzeugs, in Nebenfahrspuren und in Bereiche außerhalb der Fahrbahn.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c) die erkannten Objekte der Fahrspur, einer bestimmten Nebenfahrspuren oder dem Bereich außerhalb der Fahrbahn zugeordnet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsstrategie für Stauenden/Unfälle ausgewählt und eingesetzt wird, wenn ein stehendes Objekt erkannt und wenn das stehende Objekt der Fahrspur des Kraftfahrzeuges zugeordnet wurde, und daß in allen anderen Fällen eine andere Strategie ausgewählt und eingesetzt wird.
11. Einsatz eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 10 im Rahmen eines weiteren Verfahrens zum automatischen oder halbautomatischen Führen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere im Rahmen einer automatischen Distanzregelung (ADR).
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