WO2005118372A1 - Verfahren zur spurhaltung eines fahrzeugs - Google Patents

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WO2005118372A1
WO2005118372A1 PCT/EP2005/005641 EP2005005641W WO2005118372A1 WO 2005118372 A1 WO2005118372 A1 WO 2005118372A1 EP 2005005641 W EP2005005641 W EP 2005005641W WO 2005118372 A1 WO2005118372 A1 WO 2005118372A1
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WO
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driver
vehicle
warning
hazard potential
lane
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/005641
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Dudeck
Axel Gern
Rainer Möbus
Volker Oltmann
Uwe Regensburger
Reinhold Schöb
Bernd Woltermann
Zoltan Zomotor
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by Daimlerchrysler Ag filed Critical Daimlerchrysler Ag
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/025—Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q9/00—Arrangement or adaptation of signal devices not provided for in one of main groups B60Q1/00 - B60Q7/00, e.g. haptic signalling
    • B60Q9/008—Arrangement or adaptation of signal devices not provided for in one of main groups B60Q1/00 - B60Q7/00, e.g. haptic signalling for anti-collision purposes
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
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    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1755—Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve
    • B60T8/17557—Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve specially adapted for lane departure prevention
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/029—Steering assistants using warnings or proposing actions to the driver without influencing the steering system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2201/00—Particular use of vehicle brake systems; Special systems using also the brakes; Special software modules within the brake system controller
    • B60T2201/08—Lane monitoring; Lane Keeping Systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2201/00—Particular use of vehicle brake systems; Special systems using also the brakes; Special software modules within the brake system controller
    • B60T2201/08—Lane monitoring; Lane Keeping Systems
    • B60T2201/086—Lane monitoring; Lane Keeping Systems using driver related features

Definitions

  • the invention relates to a method for tracking a vehicle according to the preamble of claim 1.
  • LWS latitude and latitude
  • warning is often no longer sufficient, e.g. if the driver is completely tired or, given the current speed of the vehicle, the time left for the driver to react after the warning has been given is not long enough to take the necessary countermeasures. took initiate.
  • active intervention measures such as, for example, an active steering intervention or active brake intervention.
  • a steering control device which, depending on the deviation of the vehicle from predetermined reference lines, exerts a corresponding steering torque in order to support the driver, who may be suffering from fatigue, and to bring the vehicle back to the predefined one Lead lane.
  • German published patent application DE 103 11 518 AI to allow the driver's behavior, in particular the previous behavior, in particular his steering behavior, to be included in the assessment of the actual risk potential in the event of such a deviation before the vehicle threatens to deviate.
  • All systems combine object detection systems well known from the prior art, which visually detect the surroundings of the vehicle, in particular the front area, and in-vehicle sensors, which parameters for the current driving situation of the vehicle, such as Includes speed, lateral acceleration, turning speeds etc. as well as parameters for the behavior of the driver.
  • the situation is to be mentioned in which, when the vehicle begins to deviate without having already crossed the sideline, the driver is only briefly inattentive because he e.g. is currently operating the radio, compared to a situation in which the driver obviously goes into a second sleep phase.
  • the warning must be given much earlier, since it is to be expected that the driver's responsiveness will be reduced due to his tiredness and thus his reaction time will be considerably longer compared to the first example.
  • the hazard potential is significantly higher in the last example, although in both cases the vehicle has not actually strayed critically from the specified lane.
  • the invention is characterized in that the driver and the vehicle are influenced in different clear forms which are graduated from one another.
  • the forms or stages of influencing essentially include informing the driver, warning the driver and, if ultimately necessary, also intervening in the control of the vehicle.
  • the point in time, the duration, the level and the extent of the respective influence is determined as a function of a hazard potential determined at a particular point in time, this hazard potential combining the behavior of the driver and the driving situation of the driver Vehicle can be calculated.
  • the extent of influence further gradual gradations of the clarity of the influence, ie its perceptibility by the driver, are possible within the three stages - information, warning, intervention. With such a gradation of the influence with regard to its clarity, it is achieved that the driver does not become dull against too many similar indications of a lane monitoring system.
  • the driver can accept the method if, in a current dangerous situation in which one or more influences have already occurred, to which the driver does not respond adequately, the influences can be continued step by step with increased clarity.
  • the clarity can be regulated by choosing the next higher level from the sequence - informing, warning, intervening - and / or by a combination of the levels and / or the extent of the measures chosen
  • the driving situation of the vehicle is detected by well-known object detection systems, such as radar, lidar, camera systems or systems based on digital maps (digital horizon and map attributes), possibly coupled with blind spot systems.
  • object detection systems such as radar, lidar, camera systems or systems based on digital maps (digital horizon and map attributes), possibly coupled with blind spot systems.
  • the object detection systems then relate the vehicle to the detected lane.
  • these systems can recognize objects, such as oncoming vehicles and other vehicles located to the side or behind the vehicle.
  • a detection and Calculation of the course of the lane can also include an object recognition for recognizing vehicles driving ahead or for recognizing stationary objects.
  • An important parameter is, for example, the type of road on which the vehicle is traveling.
  • different strategies can be defined when assessing the hazard potential, depending on whether the vehicle is moving on a motorway, a federal road or a country road. For example, it can be considered to switch off the procedure on country roads if the corresponding road layout can be classified as sufficiently varied and therefore not dangerous for the driver.
  • Another criterion is the lane width.
  • Another criterion is the degree or extent of the curvature of the lane or a curve.
  • the driver has to be warned more quickly when coming into tight bends than with long bends, since the risk of deviating from the lane at the same speed is considerably higher.
  • the system can actively intervene in the control of the vehicle.
  • the curve can be cut explicitly.
  • a warning when cutting a curve is only issued if the vehicle-side object detection system detects that a vehicle is in the neighboring lane. This can be done for both the front and a blind spot system for the rear vehicle area.
  • Another parameter that is included in the assessment of the hazard potential is the type of lines that are on the road. In this way, it can be set that the driver is informed or warned only when crossing single or double solid lines. If, for example, solid lines are at a construction site, the environment and thus the lines are detected based on the vehicle-based object detection system, and it is determined that this is a construction site.
  • the hazard potential when crossing a solid line can vary so that it is determined differently for different widths of the hard shoulder or hard shoulder, if there is one. With a wider hard shoulder, the hazard potential is lower than with a less hard shoulder because the driver has less space and therefore time to react. Accordingly, the hazard potential is very high if there is no hard shoulder or if an object, such as a vehicle that has broken down, is detected on the hard shoulder. The presence and the width of the hard shoulder as well as a vehicle on the hard shoulder can in turn take place via the known object detection systems in the vehicle.
  • the time can accordingly be set such that the driver is warned or the control of the vehicle intervenes before the vehicle is actually driven over lateral lane marking takes place so that a sufficient safety distance to the vehicle or to the guardrail remains depending on the time still available.
  • the “internal” parameter of the driver's behavior also flows into the assessment of the potential hazard. Both the current behavior and the behavior of the driver preceding the dangerous event are of interest here.
  • the behavior of the driver is particularly important when the driver's fatigue or alertness is to be assessed.
  • the warning threshold is significantly reduced when the driver is tired, so that the response time in the event of a warning if the vehicle leaves the lane can take effect more quickly.
  • Fatigue can be determined, for example, by the steering activity and / or guidance of the vehicle in the lane. For example, if the driver performs only minimal steering and pedal movements that no longer meet the current driving situation, this indicates a tired state. With high steering activity, on the other hand, a warning threshold can be set higher because this behavior suggests active participation in traffic. The number of false warnings can be advantageous by means of such measures reduce, since a warning of leaving the lane is only triggered if the driver actually lacks a certain amount of attention or is tired.
  • Another criterion for the level of driver attention is whether the driver's hands are in contact with the steering wheel. This can be detected via pressure sensors integrated in the steering wheel or via capacitive sensors. If the hands are not on the steering wheel, early information is given to the driver and, if there is a risk of lane departure, an early warning is given to the driver. The same applies if the electronics in the vehicle recognize that the driver is operating other units at the acute time, for example the radio, the air conditioning system and so on, since this suggests that the driver is distracted from the road at least for a short time. If the vehicle threatens to deviate, the warning threshold is reduced accordingly under such conditions.
  • the system which implements the method according to the invention can be coupled to one of the well-known navigation systems. In this way, all data relating to the type of road, curvature, type of lines and so on for the current location and a preview of a larger area can also be obtained from a map stored in the navigation system.
  • warnings and intervention in the steering of the vehicle are not carried out if the route guidance of the navigation system can be demonstrated to have been followed or the driver has given instructions from this navigation system, for example when changing lanes to a motorway exit, even though he has forgotten the direction indicator to activate.
  • the parameters and mechanisms described above, which influence the time of the warning or of the intervention are used in principle according to the invention for the evaluation of the hazard potential.
  • the individual forms or stages of influencing - informing, warning and, if necessary, intervening - are selected and carried out.
  • the exact shape, duration and variability of the individual stages are determined by the prevailing hazard potential, which can change quickly within the short period of time that is available at the speeds of vehicles that usually occur.
  • the method according to the invention begins with a pure information to inform the driver that there is a hazard potential. If the risk potential rises, for example if there is a clear deviation from the lane, but there is still enough space for the driver to react, the method according to the invention opens up the possibility of specifically warning the driver. However, should the risk potential increase significantly because the driver neither reacts to the information nor to the warning, for example if the driver should actually have fallen asleep, the method according to the invention provides for active control of the vehicle, possibly supporting a delayed reaction of the driver tired driver to intervene.
  • the driver can be warned and the vehicle's control system intervened at the same time.
  • it always depends on the hazard potential ascertained whether a graduated influence of the form: informing - warning - intervening is observed, or whether a warning or an intervention in the control takes place immediately.
  • the information and / or warning can be carried out in a visual, acoustic, haptic or other way.
  • Optical information and / or warnings can take place by means of a flashing indicator, it being provided according to the invention that the flashing frequency and / or possibly the color of the flashing indicator changes depending on a hazard potential, that is to say the flashing frequency increases with increasing hazard potential and, for example the color changes from orange to red.
  • the frequency of a tone sequence and / or the volume of this tone may increase.
  • the steering wheel and / or the driver's seat is set to vibrations, the frequency of the vibrations being able to change as a function of the hazard potential.
  • Another possibility, which indicates to the driver of an impending abnormal driving course, can be accomplished by briefly tightening the belt using reversible belt tensioners in order to exert a force on the driver that is intended to draw his attention to the driving situation.
  • a brief braking intervention can also be carried out in order to draw the driver's attention to the current driving situation.
  • all the measures and means described above can be adequately combined with each other.
  • the vehicle-side detection system detects that the driver is no longer able to react, for example because he is now completely asleep, the entire vehicle can be braked according to the invention, possibly until the vehicle comes to a standstill, the hazard warning system also being used Warning of other road users can be activated. If the vehicle is on an outer lane and a hard shoulder is recognized, the vehicle can be actively steered to avoid collisions. Alternatively, it is possible to bring the vehicle to a stop at the edge of its own lane.
  • the method according to the invention which can be implemented electronically and with software support, can be used to adapt the individual information levels to the driver in a manner that is adaptable to the situation up to an active intervention in the control, so that critical states are avoided and Number of false warnings on the one hand and the number of actual warnings perceived as false warnings can be reduced.
  • An exemplary embodiment is given below to illustrate the method according to the invention.
  • a monotonous drive on a road-like, that is to say essentially straight-ahead route with large curve radii is assumed, the driver either being distracted or tired.
  • the vehicle begins to leave the intended lane or the lane given by the course of the road.
  • the vehicle-side optical lane detection system recognizes that the vehicle is about to deviate from the road due to the lateral speed / acceleration of the vehicle and the changed distances to the solid lines on the side.
  • the system which implements the method according to the invention outputs a first haptic signal to the driver by vibrating the steering wheel. The driver should feel this if his hands are on the steering wheel and initiate appropriate corrective steering movements (warning level 1).
  • a corresponding warning signal is output, which can be of an acoustic and optical type, for example, by flashing with a corresponding tone repetition frequency and / or a corresponding tone (warning level 2).
  • a belt tensioner is briefly activated in order to "wake up" the driver (warning level 3).
  • the vehicle is finally braked until it comes to a standstill, whereby the other road users can be warned by activators of the hazard warning lights (warning level 6 ).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spurhal­tung eines Fahrzeugs und zur Warnung des Fahrers. Hierbei wird die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs im Vergleich zur Umgebung ermittelt und das Verhalten des Fahrers detek­tiert. Wird ein mögliches Abweichen von der vorgegebenen Fahrspur erkannt, erfolgt eine Einflussnahme sowohl auf den Fahrer als auch auf das Fahrzeug in unterschiedlich deutlichen Stufen, wobei sich der Zeitpunkt, die Zeitdauer, die Art und die Deutlichkeit der jeweiligen Stufe in Abhängigkeit ei­nes Gefahrenpotentials einstellen lassen, welches sich aus dem Verhalten des Fahrers und aus der Fahrsituation des Fahr­zeugs zu dem aktuellen, akuten Zeitpunkt ergibt.

Description

Verfahren zur Spurhaltung eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spurhaltung eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Verfahren und Systemen bekannt, welche dazu dienen, ein Fahrzeug, beispielsweise einen Lastkraftwagen, auf einer vorgegebenen Fahrspur zu halten und gegebenenfalls den Fahrer des Fahrzeugs zu warnen, wenn das Fahrzeug droht, diese gewünschte Fahrspur unplanmäßig zu verlassen. Derartige Systeme und Verfahren werden im Allgemeinen unter dem Oberbegriff „LDW" (La- ne Departure Warning) beziehungsweise „LKS" (Lane Keeping System) zusam engefasst und kommen vermehrt in Fahrzeugen zum Einsatz .
Die einfachste Variante derartiger Systeme beinhaltet ausschließlich das Informieren bzw. Warnen des Fahrers. Das System macht den nachlässigen Fahrer hierbei auf die Tatsache aufmerksam, dass das Fahrzeug demnächst die Fahrspur verlassen wird bzw. bereits verlassen hat. Davon in Kenntnis gesetzt, soll der Fahrer dann das Fahrzeug wieder in die vorgesehene Fahrspur lenken. Oftmals ist ein Warnen jedoch nicht mehr ausreichend, z.B. wenn der Fahrer vollkommen ermüdet ist oder bei der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs die für den Fahrer zum Reagieren verbleibende Zeit nach erfolgter Warnung nicht lang genug ist, um die erforderlichen Gegenmaß- nahmen einzuleiten. Zu diesem Zweck sind aus dem Stand der Technik Systeme bekannt, bei denen ein Warnmechanismus mit aktiven Eingriffsmaßnahmen gekoppelt ist, wie beispielsweise einem aktiven Lenkeingriff oder aktiven Bremseingriffen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 30 548 AI ist beispielsweise eine Lenksteuervorrichtung bekannt, welche in Abhängigkeit des Abweichens des Fahrzeugs von vorgegebenen Bezugslinien ein entsprechendes Rücklenkdrehmoment ausübt, um den Fahrer, der unter Umständen an Müdigkeitserscheinungen leidet, zu unterstützen und das Fahrzeug zurück auf die vorgegebene Fahrspur zu führen.
Des Weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 11 518 AI bekannt, das Verhalten des Fahrers, insbesondere das vorausgegangene Verhalten, insbesondere sein Lenkverhalten, vor einem drohenden Abweichen des Fahrzeugs in die Beurteilung des tatsächlichen Gefahrenpotentials bei einem solchen Abweichen mit einfließen zu lassen.
Sämtliche Systeme kombinieren aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannte Objekterkennungssysteme, welche die Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere den vorderen Bereich visuell erfassen, und fahrzeuginterne Sensorik, welche Parameter für die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs, wie z.B. Geschwindigkeit, Querbeschleunigung, Drehgeschwindigkeiten etc. wie auch Parameter für das Verhalten des Fahrers aufnimmt .
Allen Verfahren beziehungsweise Systemen ist der Nachteil gemeinsam, dass sich diese nicht adaptiv auf den Fahrer einerseits und auf die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs andererseits einstellen lassen. Unter Umständen kann dies zu Fehlwarnungen führen, auf die der Fahrer nicht reagiert, beziehungsweise zu Fehleinschätzungen solcher sensorbedingten Fehlwarnungen, was die Akzeptanz solcher Systeme bei den Fahrern erheblich herabsetzt. So kann es Situationen geben, bei welchen der Zeitpunkt zum Informieren bzw. Warnen des Fahrers und/oder des aktiven Eingreifens nicht zu demjenigen Zeitpunkt auftritt, zu welchem die gefährliche Situation außerhalb des Fahrzeugs tatsächlich detektiert wird.
Zu nennen ist beispielsweise die Situation, bei welcher bei einem beginnenden Abweichen des Fahrzeugs, ohne dass dieses die Seitenlinie bereits überfahren hat, der Fahrer lediglich kurzzeitig unaufmerksam ist, weil er z.B. gerade das Radio bedient, im Vergleich zu einer Situation, bei welcher der Fahrer offensichtlich in eine Sekundenschlafphase übergeht. Bei letzterem Fall muss die Warnung wesentlich früher erfolgen, da zu erwarten ist, dass die Reaktionsfähigkeit des Fahrers aufgrund seiner Müdigkeit herabgesetzt und damit seine Reaktionszeit im Vergleich zu dem erstgenannten Beispiel erheblich länger ausfallen wird. Mit anderen Worten, das Gefahrenpotential ist im letzten Beispiel wesentlich hδher, obwohl in beiden Fällen das Fahrzeug tatsächlich noch nicht kritisch von der vorgegebenen Fahrspur abgekommen ist .
Ausgehend davon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches eine situations- adaptive Information bzw. Warnung des Fahrers vor dem ungewollten Verlassen der Fahrspur einerseits und gegebenenfalls entsprechende Eingriffsmaßnahmen andererseits ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Einflussnahme auf den Fahrer und das Fahrzeug in verschieden deutlichen Formen, die untereinander abgestuft sind, erfolgt. Die Formen oder Stufen der Einflussnahme umfassen dabei im Wesentlichen das Informieren des Fahrers, das Warnen des Fahrers und, falls letztendlich erforderlich, auch das Eingreifen in die Steuerung des Fahrzeugs. Hierbei ist es gemäß der Erfindung vorgesehen, dass sich der Zeitpunkt, die Zeitdauer, die Stufe und das Ausmaß der jeweiligen Einflussnahme in Abhängigkeit eines zu einem jeweiligen Zeitpunkt ermittelten Gefahrenpotentials bestimmt, wobei sich dieses Gefahrenpotential kombiniert aus dem Verhalten des Fahrers und aus der Fahrsituation des Fahrzeugs berechnen lässt . Durch die Regelung des Ausmaßes einer Einflussnahme sind innerhalb der drei Stufen - Informieren, Warnen, Eingreifen - weitere graduelle Abstufungen der Deutlichkeit der Einflussnahme, d.h. ihrer Wahrnehmbarkeit durch den Fahrer, möglich. Mit einer solchen Abstufung der Einflussnahme hinsichtlich ihrer Deutlichkeit wird erreicht, dass der Fahrer nicht gegen zu viele gleichartige Hinweise eines Fahrspur- Überwachungssystems abstumpft .
Dabei ist es für die Akzeptanz des Verfahrens durch den Fahrer weiterhin von Vorteil, wenn in einer aktuellen Gefahrensituation, in der bereits eine oder mehrere Einflussnahmen erfolgt sind, auf die der Fahrer nicht angemessen reagiert, die Einflussnahmen mit schrittweise erhöhter Deutlichkeit fortzusetzen. Die Deutlichkeit kann dabei durch die Wahl der nächsthöheren Stufe aus der Folge - Informieren, Warnen, Eingreifen - und/oder durch eine Kombination der Stufen und/oder das Ausmaß der gewählten Maßnahmen geregelt werden
Die Fahrsituation des Fahrzeugs wird durch hinlänglich bekannte Objekterkennungssysteme detektiert, wie beispielsweise Radar, Lidar, Kamerasysteme oder Systeme basierend auf digitalen Karten (digitaler Horizont und Kartenattribute) , gegebenenfalls gekoppelt mit TotwinkelSystemen. Mit derartigen Systemen lässt sich der Spurverlauf aufgrund der detektierten Fahrbahn und auf Basis der auf dieser Fahrbahn verlaufenden Linien ermitteln. Die Objekterkennungssysteme setzen dann das Fahrzeug in Bezug zu der detektierten Fahrspur. Darüber hinaus können diese Systeme Objekte, wie beispielsweise entgegenkommende sowie seitlich oder hinter dem Fahrzeug sich befindende andere Fahrzeuge, erkennen. In eine Erkennung und Berechnung des Fahrbahnverlaufs kann auch eine Objekterkennung zur Erkennung vorausfahrender Fahrzeuge bzw. zur Erkennung von stationären Objekten integriert sein.
Alle Daten aus „externen" Erkennungssystemen werden mit „internen" sensorischen Messungen verrechnet, wie beispielsweise der Geschwindigkeit, Querbeschleunigung und so weiter, wobei bekanntermaßen Momentensensoren, Momentensteller, Gierratenmesser und so weiter zum Einsatz kommen können.
In die Ermittlung des Gefahrenpotentials und seine Beurteilung fließt gemäß der Erfindung eine Vielzahl von Parametern ein.
Ein wichtiger Parameter ist beispielsweise der Straßentyp, auf welchem sich das Fahrzeug fortbewegt . So können unterschiedliche Strategien bei der Beurteilung des Gefahrenpotentials festgelegt werden, je nach dem, ob sich das Fahrzeug auf einer Autobahn, einer Bundesstraße oder einer Landstraße bewegt. So kann beispielsweise in Erwägung gezogen werden, das Verfahren auf Landstraßen abzuschalten, wenn die entsprechende Straßenführung als genügend abwechslungsreich und daher für den Fahrer als nicht ermüdungsgefährdend eingestuft werden kann.
Ein weiteres Kriterium stellt die Spurbreite dar. Je kleiner die Spurbreite, umso kürzer der Zeitpunkt, zu welchem das Fahrzeug die seitliche Fahrspurmarkierung überfahren kann. Dementsprechend muss hier das Gefahrenpotential hδher eingestuft werden und beispielsweise ein Warnzeitpunkt früher festgelegt werden.
Ein weiteres Kriterium ist der Grad beziehungsweise das Ausmaß der Krümmung der Fahrspur beziehungsweise einer Kurve. So muss bei kommenden engen Kurven der Fahrer schneller gewarnt werden als bei langgestreckten Kurven, da die Gefahr eines Abweichens von der Fahrspur bei gleicher Geschwindigkeit we- sentlich höher ist. Je nach Höhe der Geschwindigkeit kann bereits hier systemseitig ein aktiver Eingriff in die Steuerung des Fahrzeugs erfolgen. Unter Umständen soll es möglich sein, dass ein Schneiden der Kurve explizit möglich ist. Hierbei wird eine Warnung beim Schneiden einer Kurve jedoch nur ausgegeben, wenn das fahrzeugseitige Objekterkennungssystem detektiert, dass sich auf der Nachbarspur ein Fahrzeug befindet. Hierbei kann dies sowohl für den vorderen als auch mittels eines Totwinkelsystems für den hinteren Fahrzeugbereich bewerkstelligt werden.
Ein weiterer Parameter, der in die Beurteilung des Gefahrenpotentials mit einfließt, ist die Art der Linien, welche sich auf der Fahrbahn befinden. So lässt sich einstellen, dass grundsätzlich ein Informieren beziehungsweise Warnen des Fahrers nur bei Überfahren von einfach oder doppelt durchgezogenen Linien auftritt. Handelt es sich aber beispielsweise um durchgezogene Linien bei einer Baustelle, wird aufgrund des fahrzeugseitigen Objekterkennungssystems die Umgebung und damit die Linien erfasst und bestimmt, dass es sich hierbei um eine Baustelle handelt.
Des Weiteren kann das Gefahrenpotential beim Überfahren einer durchgezogenen Linie dahingehend variieren, dass es sich für unterschiedliche Breiten des Seiten- beziehungsweise Standstreifens, sofern ein solcher vorhanden ist, unterschiedlich bestimmt. Bei einem breiteren Standstreifen ist das Gefahrenpotential niedriger als bei einem weniger breiten Standstreifen, da dem Fahrer weniger Raum und daher Zeit zum Reagieren verbleibt. Dementsprechend ist das Gefahrenpotential sehr hoch, wenn kein Standstreifen vorhanden ist oder wenn ein Objekt, wie beispielsweise ein liegen gebliebenes Fahrzeug, auf dem Standstreifen detektiert wird. Das Vorhandensein und die Breite des Standstreifens ebenso wie ein Fahrzeug auf dem Standstreifen kann wiederum über die bekannten Objekterfassungssysteme im Fahrzeug erfolgen. Befindet sich beispielsweise auf dem Standstreifen ein anderes Fahrzeug oder schließt die Straße ohne Standstreifen mit einer Leitplanke ab, kann gemäß der Erfindung dementsprechend der Zeitpunkt so festgelegt werden, dass ein Warnen des Fahrers oder ein Eingreifen in die Steuerung des Fahrzeugs bereits vor einem tatsächlichen Überfahren der seitlichen Fahrbahnmarkierung erfolgt, so dass genügend Sicherheitsabstand zu dem Fahrzeug beziehungsweise zu der Leitplanke in Abhängigkeit der noch zur Verfügung stehenden Zeit verbleibt.
Gemäß der Erfindung fließt neben diesen "externen" Parametern auch der "interne" Parameter des Verhaltens des Fahrers in die Beurteilung des Gefahrenpotentials mit ein. Hierbei ist sowohl das aktuelle als auch das dem gefährlichen Ereignis vorausgehende Verhalten des Fahrers von Interesse .
Das Verhalten des Fahrers kommt insbesondere zum Tragen, wenn die Müdigkeit beziehungsweise der Aufmerksamkeitszustand des Fahrers beurteilt werden soll . Auch hier gibt es im Stand der Technik bereits mehrere Vorschläge, die sich auf eine Detek- tion der Augen- bzw. Augenliderbewegung des Fahrers konzentrieren.
In Kombination mit den anderen Parametern wird die Warnschwelle erheblich herabgesetzt, wenn der Fahrer ermüdet ist, so dass die Reaktionszeit bei Warnung im Falle eines Spurver- lassens des Fahrzeugs schneller zum Tragen kommen kann.
Die Müdigkeit lässt sich beispielsweise durch die Lenkaktivität und/oder Führung des Fahrzeugs in der Fahrspur ermitteln. Führt der Fahrer beispielsweise nur minimale Lenk- und Pedal- bewegungen aus, die der aktuellen Fahrsituation nicht mehr gerecht werden, lässt dies auf einen ermüdeten Zustand schließen. Bei hoher Lenkaktivität hingegen kann eine Warnschwelle höher angesetzt werden, da dieses Verhalten auf eine aktive Teilnahme am Verkehr schließen lässt. Durch solche Maßnahmen lässt sich die Anzahl von Fehlwarnungen vorteilhaft verringern, da eine Warnung vor einem Spurverlassen nur ausgelöst wird, wenn der Fahrer tatsächlich bis zu einem gewissen Grad an Aufmerksamkeit vermissen lässt oder ermüdet ist.
Ein weiteres Kriterium für den Grad der Aufmerksamkeit des Fahrers ist darin zu sehen, ob sich die Hände des Fahrers in Kontakt mit dem Lenkrad befinden. Dies kann über im Lenkrad integrierte Drucksensoren beziehungsweise über kapazitive Sensoren detektiert werden. Befinden sich die Hände nicht am Lenkrad, wird dementsprechend eine frühe Information und bei drohender Spurverlassung eine frühe Warnung an den Fahrer herausgegeben. Gleiches gilt, wenn die Elektronik im Fahrzeug erkennt, dass vom Fahrer andere Aggregate zum akuten Zeitpunkt bedient werden, beispielsweise das Radio, die Klimaanlage und so weiter, da dies darauf schließen lässt, dass der Fahrer zumindest kurzzeitig von der Straße abgelenkt ist. Bei einem drohenden Abweichen des Fahrzeugs erfolgt unter solchen Bedingungen dementsprechend eine Herabsetzung der Warnschwelle.
Das System, welche das erfindungsgemäße Verfahren implementiert, kann mit einem der hinlänglich bekannten Navigationssysteme gekoppelt sein. So lassen sich sämtliche Daten hinsichtlich des Straßentyps, Krümmung, Art der Linien und so weiter für den jeweils aktuellen Ort und eine Vorausschau ü- ber einen größeren Bereich auch aus einer im Navigationssystem abgelegten Karte entnehmen.
In diesem Zusammenhang werden Warnungen und ein Eingreifen in die Lenkung des Fahrzeugs nicht durchgeführt, wenn nachweislich der Routenführung des NavigationsSystems gefolgt wird bzw. der Fahrer eine Weisung dieses NavigationsSystems ausführt, beispielsweise bei einem Spurwechsel auf eine Autobahnausfahrt, obwohl er dabei vergessen hat, den Fahrtrichtungsanzeiger zu aktivieren. Die vorgehend geschilderten Parameter und Mechanismen, die Einfluss auf den Zeitpunkt der Warnung bzw. des Eingriffs nehmen, werden gemäß der Erfindung grundsätzlich für die Evaluierung des Gefahrenpotentials herangezogen. In Abhängigkeit des im jeweiligen Zustand aufgrund dieser Parameter festgelegten Gefahrenpotentials werden die einzelnen Formen oder Stufen der Einflussnahme - Informieren, Warnen und , falls erforderlich, Eingreifen - ausgewählt und durchgeführt. Dabei bestimmt sich gemäß der Erfindung die genaue Form, die Dauer und die Variabilität der einzelnen Stufen durch das jeweils vorherrschende Gefahrenpotential, wobei sich dieses innerhalb des kurzen Zeitraums, der bei den üblicherweise auftretenden Geschwindigkeiten von Fahrzeugen zur Verfügung steht, schnell ändern kann.
Dementsprechend beginnt bei einem geringen Gefahrenpotential das Verfahren gemäß der Erfindung mit einer reinen Information, um dem Fahrer kundzutun, dass ein Gefahrenpotential vorliegt. Bei ansteigendem Gefahrenpotential, beispielsweise bei deutlichem Abweichen von der Fahrspur, wobei jedoch noch genügend Raum für eine Reaktion des Fahrers zur Verfügung steht, eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, den Fahrer konkret zu warnen. Sollte das Gefahrenpotential jedoch erheblich ansteigen, weil der Fahrer weder auf das Informieren noch auf das Warnen reagiert, beispielsweise wenn dieser tatsächlich eingeschlafen sein sollte, sieht das Verfahren gemäß der Erfindung vor, aktiv in die Steuerung des Fahrzeugs, gegebenenfalls unterstützend zu einer verzögerten Reaktion des ermüdeten Fahrers, einzugreifen.
Bei einem hohen Gefahrenpotential kann ein Warnen des Fahrers und ein Eingreifen in die Steuerung das Fahrzeugs sogar gleichzeitig erfolgen. Mit anderen Worten hängt es gemäß der Erfindung stets von dem ermittelten Gefahrenpotential ab, ob eine abgestufte Einflussnahme der Form: Informieren - Warnen - Eingreifen eingehalten wird, oder ob gleich eine Warnung oder ein Eingreifen in die Steuerung erfolgt. Gemäß der Erfindung kann das Informieren und/oder Warnen auf optische, akustische, haptische oder auf andere Weise fühlbar durchgeführt werden.
Ein optisches Informieren und/oder Warnen kann mittels einer Blinkanzeige erfolgen, wobei es gemäß der Erfindung vorgesehen ist, dass sich die Blinkfrequenz und/oder gegebenenfalls die Farbe der Blinkanzeige in Abhängigkeit eines Gefahrenpotentials ändert, das heißt bei wachsendem Gefahrenpotential erhöht sich die Blinkfrequenz und beispielsweise die Farbe geht von orange in rot über.
Auf ähnliche Weise verhält es sich mit einem akustischen Hinweis an den Fahrer. Bei einem erhöhten Gefahrenpotential steigt die Frequenz einer Tonfolge und/oder gegebenenfalls die Lautstärke dieses Tones an.
Bei einem haptischen System wird beispielsweise das Lenkrad und/oder der Fahrersitz unter Schwingungen gesetzt, wobei sich die Frequenz der Schwingungen in Abhängigkeit des Gefahrenpotentials ändern kann. Je größer das Gefahrenpotential, umso heftiger das Vibrieren des Lenkrades und/oder des Sitzes .
Eine weitere Möglichkeit, die den Fahrer auf einen drohenden abnormalen Fahrverlauf hinweist, kann dadurch bewerkstelligt werden, dass kurzzeitig der Gurt durch reversible Gurtstraffer gestrafft wird, um auf den Fahrer eine Kraft auszuüben, die ihn auf die Fahrsituation aufmerksam machen soll. Gemäß der Erfindung ist es möglich, das Ausmaß der Gurtstraffung und auch die Schnelligkeit der Gurtstraffung bei steigendem Gefahrenpotential entsprechend umzusetzen. Ebenfalls kann ein kurzzeitiger Bremseingriff durchgeführt werden, um die Aufmerksamkeit des Fahrers auf die aktuelle Fahrsituation zu lenken. Selbstverständlich lassen sich alle vorhergehend geschilderten Maßnahmen und Mittel miteinander in adäquater Weise kombinieren.
Wenn weder das Informieren und schließlich das Warnen des Fahrers nicht fruchtet, weil dieser nicht in angemessener Weise und in angemessener Zeit zu reagieren vermag, wird aktiv in die Steuerung des Fahrzeugs als abschließende Maßnahme eingegriffen. Diese Maßnahmen können umfassen, dass mit entsprechend im Fahrzeug angeordneter Aktuatoren eine aktive rückführende Lenkbewegung durchgeführt wird oder eine Bremsung einzelner Räder kurzzeitig so erfolgt, dass das Fahrzeug zurück in die Spur geführt wird.
Wird durch das fahrzeugseitige Erkennungssystem jedoch detektiert, dass der Fahrer nicht mehr reaktionsfähig ist, beispielsweise weil dieser nunmehr vollständig eingeschlafen ist, kann gemäß der Erfindung ein Abbremsen des gesamten Fahrzeugs, gegebenenfalls bis zum Stillstand des Fahrzeugs, durchgeführt werden, wobei hierbei auch die Warnblinkanlage zur Warnung anderer Verkehrsteilnehmer aktiviert werden kann. Befindet sich das Fahrzeug auf einer äußeren Spur, und wird ein Seitenstreifen erkannt, kann das Fahrzeug zur Vermeidung von Kollisionen aktiv diesen gelenkt werden. Alternativ ist es möglich, das Fahrzeug am Rand der eigenen Fahrspur zum Stillstand zu bringen.
Es wird deutlich, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren, welches elektronisch und software-unterstützt umgesetzt werden kann, ein situationsadaptives Ansprechen der einzelnen Hinweisstufen an den Fahrer bis hin zu einem aktiven Eingriff in die Steuerung realisiert werden kann, so dass kritische Zustände vermieden werden und die Anzahl der Fehlwarnungen einerseits sowie die Anzahl der als Fehlwarnungen wahrgenommenen tatsächlichen Warnungen reduziert werden kann. Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben.
Es wird von einer monotonen Fahrt auf einer autobahnähnlichen, das heißt im Wesentlichen geradeaus geführten Strecke mit großen Kurvenradien ausgegangen, wobei der Fahrer entweder abgelenkt oder ermüdet ist .
Das Fahrzeug beginnt die vorgesehene beziehungsweise durch den Straßenverlauf vorgegebene Spur zu verlassen. Das fahrzeugseitige optische Spurerkennungssystem erkennt aufgrund der Quergeschwindigkeit/-beschleunigung des Fahrzeugs und der sich veränderten Abstände zu den seitlichen durchgezogenen Linien, dass ein Abweichen von der Fahrbahn droht. Das System, welche das erfindungsgemäße Verfahren umsetzt, gibt ein erstes haptisches Signal an den Fahrer aus, indem das Lenkrad unter Vibration gesetzt wird. Der Fahrer sollte dies spüren, sofern sich seine Hände am Lenkrad befinden und entsprechende korrigierende Lenkbewegungen einleiten (Warnstufe 1) .
Reagiert der Fahrer nicht, wird ein entsprechendes Warnsignal ausgegeben, welches beispielsweise akustischer und optischer Art sein kann, indem ein Blinken mit korrespondierender Tonfolgefrequenz und/oder ein entsprechender Ton ausgegeben wird (Warnstufe 2) .
Wird im fahrzeugseitigen Müdigkeitserkennungssystem erkannt, dass der Fahrer die für ein Führen eines Fahrzeugs notwendige Aufmerksamkeit nicht mehr zeigt beziehungsweise nicht mehr aufrecht erhalten kann, wird kurzzeitig ein Gurtstraffer aktiviert, um den Fahrer "aufzuwecken" (Warnstufe 3) .
Falls keine oder nur eine unzureichende Fahrerreaktion nach der Gurtstraffung erfolgt, erfolgt ein aktives Eingreifen in die Lenkung über einen im Fahrzeug vorgesehenen Lenkungssteiler. Dadurch wird die Fahrzeugrichtung systemseitig in begrenztem Umfang aktiv korrigiert (Warnstufe 4) . Liegt immer noch keine oder nur eine unzureichende Reaktion seitens des Fahrers vor, wird zusätzlich eine Einzelradbremsung eingeleitet, um das Fahrzeug auf der Spur zu halten (Warnstufe 5) .
Sollte aus irgendwelchen Gründen der Fahrer trotz der bereits aktiven Einflussnahme des fahrzeugseitigen Systems nicht in der Lage sein, entsprechend zu reagieren, wird das Fahrzeug letztendlich abgebremst, bis es zum Stillstand kommt, wobei die übrigen Verkehrsteilnehmer durch Aktiveren der Warnblinkanlage gewarnt werden können (Warnstufe 6) .

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Halten eines Fahrzeugs auf einer vorgegebenen Fahrspur, bei welchem die Fahrsituation des Fahrzeugs detektiert und das Verhalten des Fahrers überwacht wird, und bei einem drohenden Abweichen von der Fahrspur auf das Verhalten des Fahrers und die Fahrsituation des Fahrzeugs Einfluss genommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einflussnahme in unterschiedlich deutlichen Stufen, als ein Informieren des Fahrers und/oder ein Warnen des Fahrers und/oder ein Eingreifen in die Steuerung des Fahrzeugs erfolgt, wobei Zeitpunkt, Zeitdauer, Ausmaß und die Stufe der Einflussnahme in Abhängigkeit von einem Gefahrenpotential gewählt werden, welches aus dem Verhalten des Fahrers und aus der Fahrsituation des Fahrzeugs ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine innerhalb einer Gefahrensituation wiederholt erforderliche Einflussnahme abhängig vom Gefahrenpotential und von der Reaktion des Fahrers auf eine bereits erfolgte Einflussnahme in einer deutlicheren Stufe als zuvor aktiviert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Informieren und/oder Warnen für den Fahrer optisch, akustisch, haptisch und/oder auf andere Weise wahrnehmbar erfolgt .
4. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das optische Informieren und/oder Warnen mittels einer Anzeige oder Blinkanzeige erfolgt, wobei sich die Farbe der Anzeige und/oder die Blinkfrequenz in Abhängigkeit vom Gefahrenpotential ändern.
5. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das akustische Informieren und/oder Warnen mittels einer Tonanzeige erfolgt, wobei sich die Tonfrequenz und/oder Tonfolgefrequenz und/oder Lautstärke in Abhängigkeit vom Gefahrenpotential ändern.
6. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das haptische Informieren und/oder Warnen mittels eines Vibrierens des Lenkrads und/oder des Fahrersitzes folgt, wobei sich die Frequenz der Vibration in Abhängigkeit vom Gefahrenpotential ändert .
7. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das haptische Informieren und/oder Warnen mittels einer reversiblen Gurtstraffung erfolgt, wobei sich die Kraft und/oder die Beschleunigung und/oder die Häufigkeit der Gurtstraffung in Abhängigkeit vom Gefahrenpotential ändern.
8. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das haptische Informieren und/oder Warnen durch kurzzeitiges Bremsen und/oder Wegnehmen von Gas erfolgt, wobei sich Stärke und Dauer dieser Maßnahme in Abhängigkeit vom Gefahrenpotential ändern.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingreifen mittels einer unterstützenden oder aktiven Lenkbewegung und/oder einer Spur korrigierenden Bremsung einzelner Räder erfolgt .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingreifen mittels Abbremsen des Fahrzeugs, auch bis zum Stillstand, erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Warnblinkanlage aktiviert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abbremsen das Fahrzeug an den Seitenrand der Fahrspur oder auf den Standstreifen oder in eine Nothaltebucht oder auf einen Parkplatz oder auf eine schraffierte Fläche gelenkt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter für die Bestimmung des Gefahrenpotentials Straßentyp und/oder Straßenbreite und/ oder Typ und Breite der Linienmarkierungen und/oder das Ausmaß der Krümmung der Straße, auf welcher sich das Fahrzeug bewegt, herangezogen werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter aus einer Detektion der Straße und der Umgebung des Fahrzeugs und/oder aus einer in einem Navigationssystem abgelegten Karte entnommen werden.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefahrenpotential in Abhängigkeit eines aktuellen und/oder eines vorausgegangenen Verhaltens des Fahrers ermittelt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das vorausgegangene Verhalten des Fahrers über eine Erkennung der Lenkwinkel beim Lenken im Vergleich zu der durchfahrenen Fahrspur ermittelt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das aktuelle Verhalten des Fahrers über eine Erkennung seiner Blickrichtung, eine Erkennung der Aktivität seiner Augenlider, eine Erkennung, ob der Fahrer seine Hände in Kontakt mit dem Lenkrad hält, eine Erkennung, ob der Fahrer Bedienelemente im Fahrzeug bedient und/oder eine Erkennung eines Ausmaßes seiner Lenk- und/oder Pedalaktivität ermittelt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Müdigkeitserkennung zur Erkennung des aktuellen Verhaltens des Fahrers genutzt wird.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Gefahrenpotential in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung des Fahrzeugs ermittelt wird.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefahrenpotential in Abhängigkeit von einer Annäherungsgeschwindigkeit an den Fahrspurrand ermittelt wird.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefahrenpotential in Abhängigkeit von einer Annäherungsgeschwindigkeit an Fahrzeuge und/oder Objekte auf Nachbarspuren oder am Fahrbahnrand ermittelt wird.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefahrenpotential in Abhängigkeit von eine Annäherungsgeschwindigkeit an Fahrzeuge auf der eigenen Fahrspur ermittelt wird.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefahrenpotential in Abhängigkeit von einer Erkennung einer Baustellendurchfahrt ermittelt wird.
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