WO2006128502A1 - Verfahren zur erkennung eines bevorstehenden unfalls bei einem vorausfahrenden fahrzeug - Google Patents

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WO2006128502A1
WO2006128502A1 PCT/EP2006/001329 EP2006001329W WO2006128502A1 WO 2006128502 A1 WO2006128502 A1 WO 2006128502A1 EP 2006001329 W EP2006001329 W EP 2006001329W WO 2006128502 A1 WO2006128502 A1 WO 2006128502A1
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vehicle
accident
lane
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imminent
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PCT/EP2006/001329
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Ottmar Gehring
Frédéric HOLZMANN
Sascha Paasche
Andreas Schwarzhaupt
Gernot Spiegelberg
Armin Sulzmann
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Daimlerchrysler Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method for detecting an imminent accident in a preceding vehicle.
  • Methods are known for detecting an imminent collision of a road user with the vehicle of an observer.
  • the area in front of the vehicle is visually recorded and evaluated for potential collision opponents. This improves both occupant protection and protection of the collision opponent.
  • occupant protection systems are triggered in several stages (eg a soft ignition of the airbag) or switchable crash structures are used to protect the collision opponent (eg raising the engine hood in the event of a pedestrian collision).
  • so-called precrash sensors are used, which usually work by means of infrared laser or ultrasound. Such sensors usually have a short range and are therefore only suitable for short-range use. Due to modern image sensors, however, it is also possible to detect road users and their driving dynamics from greater distances.
  • JP 06229759 A1 describes a method for estimating the distance to a preceding vehicle and its speed from image information.
  • rear views of different vehicle types and their vehicle width are stored in the form of image data in a memory.
  • a vehicle width detection unit segments vehicle rear views of preceding vehicles taken by a camera and compares them with the stored image information on the pixel plane to determine the vehicle width. Based on the vehicle width, the distance and speed of a preceding vehicle is then determined, taking into account the number of pixels obscured by the preceding vehicle in the image and the horizontal angle of the camera.
  • JP2001202497A1 shows a method and apparatus for detecting preceding vehicles.
  • the distance and the relative angle between the own vehicle and a vehicle ahead are determined.
  • at least 3 markers are arranged such that they are not on a line at the back of the vehicle ahead.
  • DE 102004005104 A1 describes a vehicle radar system.
  • the vehicle radar system is installed in a reference vehicle and detects the distance and the direction to a preceding vehicle. Based on the distance, a relative position of the width center of the preceding vehicle is calculated. Based on the calculated relative position and a detected curve radius Then a relative angle of rotation of the vehicle ahead is determined. To determine the lane course and thus the curve radius either an environment detection using a CCD camera or map information of a navigation system is used. The calculated relative position of the width center of the preceding vehicle is then corrected using the relative rotation angle.
  • the transmission radio waves of the vehicle radar system are radiated to a rear side, a side and a corner of the preceding vehicle.
  • the invention is based on the object to provide a method for detecting an imminent accident in a preceding vehicle according to the preamble of claim 1, so that impending accidents are detected early and reliably.
  • a method for detecting an imminent accident in a preceding vehicle.
  • the position of the vehicle in front is detected, wherein on the basis of the detected position, an evaluation then takes place to detect the imminent accident.
  • the position of the vehicle ahead is set in relation to the course of the lane traveled by this. In this case, it is concluded that an accident has been detected if the position of the vehicle in front deviates by a certain value from a normal position relative to the course of the traffic lane. Due to the provision of Deviation between the actual position of the vehicle ahead and the course of the lane can be closed early and reliably to an imminent accident with the inventive method.
  • the vehicle angle is determined directly in the context of the invention using a suitable sensor.
  • the vehicle angle can also be determined on the basis of image information taking into account model information of the vehicle.
  • the vehicle angle is determined based on model information about the vehicle width and length and the camera parameters based on geometric relationships. An example of this will be described below in detail in an embodiment with reference to a figure.
  • the vehicle transverse distance is either directly determined using suitable sensors or determined based on image information taking into account the sensor parameters based on geometric relationships.
  • the vehicle transverse distance is then determined on the basis of the focal length.
  • a reference pixel with respect to the vehicle in this case preferably the lowest point is selected, which usually corresponds to the vehicle tires.
  • the vertical connection between the vehicle tire and the roadway edge is determined, the roadway edge being determined, for example, by means of a peripheral track marking, The transition between asphalt and the green strip or by a structural boundary may be characterized.
  • the speed of the preceding vehicle is additionally taken into account in the evaluation.
  • a suitable sensor for example a radar sensor, with which the speed of the vehicle ahead can be detected directly.
  • image information for example, two consecutive image recordings are evaluated, wherein the distance traveled in the time between the two image recordings is determined and this is then set in relation to the own vehicle speed.
  • Lane / lane can be maintained or whether, for example, due to a spin process the
  • Lane / lane is left and therefore an accident is imminent.
  • the maximum wheel steering angle and the maximum steering wheel rotational speed are additionally taken into account in the evaluation.
  • the vehicle In order to detect an imminent accident, in the case of a vehicle in front, it is checked in this context whether the vehicle can correct its position in the event of imminent departure from the lane / lane with a maximum wheel steering angle such that the vehicle does not leave the lane / lane. Leaving the lane is inevitable if the vehicle is no longer sufficient space available to correct the course despite maximum Radeinschlagwinkel at the existing speed such that the vehicle remains on the lane / lane. In this case, the vehicle angle and the transverse position of the vehicle in front are continuously set in relation to the lane course and recorded its speed.
  • the maximum wheel turning angle ( ⁇ R ⁇ ⁇ ) for the vehicle is about 45 °.
  • the maximum Radeinschlagwinkel is not constant, but varies with the road condition. For example, before a vehicle skidding on a grippy surface, a larger wheel angle is possible than on a very smooth surface.
  • the vehicle type of the preceding vehicle is taken into account in the evaluation.
  • the recognition of the vehicle type is carried out, for example, by determining the vehicle shape on the basis of the acquired image information. Vertical and horizontal edges on the vehicle are evaluated. For example, by means of edge detection (e.g., Sobel operator), the horizontal and vertical lines of the trunk and the taillights in the image are detected. Based on this geometry information, the set width of the respective vehicle type is then determined on the basis of stored vehicle information. Using the desired width, the distance to the vehicle can then be determined and, in the event of an imminent accident, a suitable braking force for timely stopping of the vehicle can be determined.
  • edge detection e.g., Sobel operator
  • image information of at least one environment-sensing sensor and / or a navigation system is taken into account when detecting the position of preceding vehicles.
  • the environment capture Sensor can be both 2D and 3D image sensors.
  • increasingly used in vehicles cameras for environmental detection which may be sensitive both in the infrared and in the visible wavelength range.
  • radars and laser sensors are also used, for example.
  • These image sensors are essentially aligned with the environment ahead of the vehicle and can be arranged at any positions inside and / or outside the vehicle. As part of a calibration, the angle of the image sensor is corrected, but for reasons of simplicity the image sensor is preferably aligned straight ahead.
  • several image sensors can also be used for • environmental detection.
  • image sensors can be detected while driving vehicles, the lane course and any other objects in the vehicle environment and their location.
  • a spatial derivation of the image information is preferably carried out, for example, methods for edge detection (eg, Sobel operator) or else template matching are used.
  • the shape of a preceding vehicle is determined by a shape search or a temporal variation of the image data. After a preceding vehicle has been detected, it will be tracked as long as it is on the same lane as your own vehicle. For tracking, for example, a Kalmann filter is suitable, which is placed on the basis of the vehicle position and the vehicle angle. If the preceding vehicle changes the lane, a search for a preceding vehicle is performed again.
  • the search is carried out even if another vehicle suddenly engages between the own and the preceding vehicle.
  • a warning is issued to the driver in a profitable manner.
  • the warning signals to the driver that an accident is imminent in the preceding vehicle and therefore braking must be initiated so that the own vehicle is stopped in time in front of the vehicle ahead.
  • the warning may be, for example, a visual, audible or haptic warning.
  • Such warning means are already widely used in vehicles.
  • an automatic intervention in the driving dynamics advantageously takes place.
  • the automatic intervention may include both a braking and a steering movement or a combination thereof. It is also known that only individual vehicle wheels are braked. Due to an automatic intervention in the driving dynamics, an additional delay due to the reaction time of the driver can be prevented and thus be reacted as quickly as possible to the impending accident.
  • the method is active only above a certain speed of the own vehicle and / or the preceding vehicle. For example, false warnings would result if the own vehicle is moving in a traffic jam or in a car park or parking garage during low-speed parking search and a preceding vehicle moves next to the lane / lane. Likewise, it is only sensible to carry out an evaluation and warning if the vehicle in front moves at a certain minimum speed City Traffic Situations on which preceding vehicles at low speed deliberately leave the lane / lane, eg driving vehicles for loading and unloading to or over the lane boundary, otherwise causing unnecessary warnings.
  • Fig. 1 shows the geometric relationships in the determination of the distance and speed to vehicles in front
  • Fig. 2 shows the geometric relationships in the determination of the position of preceding vehicles
  • FIG. 1 shows, by way of example, the geometric relationships in determining the distance and speed to preceding vehicles.
  • the speed based on image information, two consecutive image recordings are evaluated.
  • the distance ( ⁇ s) traveled in the time (At) between the two image recordings is set in relation to the own vehicle speed (v e ).
  • the speed is set in relation to the own vehicle speed (v e ).
  • the distance traveled (As) is determined preferably based on the change in the distance of the vehicle ahead in relation to the own vehicle.
  • the Changing the distance results from the difference between the individual distances of the vehicle ahead in relation to the own vehicle to the two image acquisition times, the individual distances are detected, for example, directly by means of a stereo camera system. As shown by the example of FIG. 1, an indirect determination of the distance is also possible
  • FIG. 2 shows, by way of example, the geometric relationships in determining the position of preceding vehicles (1), the position being described by the vehicle position and the vehicle angle ( ⁇ ).
  • the vehicle angle ( ⁇ ) is determined by the standard vehicle length (Z,) and the standard vehicle width (W).
  • Z standard vehicle length
  • W standard vehicle width
  • a default value which is 2.3 and varies only slightly depending on the vehicle type. This default value applies to both cars and trucks.
  • An error resulting from the use of this default value results in the vehicle angle to an angle deviation of 2 °.
  • deviations in this order of magnitude are tolerated since an error resulting from a deviation of one pixel in the image results in a larger angular deviation.
  • the two values for the vehicle length ( ⁇ l) and vehicle width ( ⁇ w) are first determined on the basis of the image recording, which contains a rear view of the preceding vehicle. Furthermore, in profitable 'manner vehicle symmetries are taken into account in the determination of the vehicle angle ( ⁇ ).
  • a vertical derivation of the image information is carried out as part of the image evaluation in a first step, for example by means of a Sobel operator.
  • a bar chart is calculated in a second step. The bars are defined due to variations in the edges of the image. For each bar, the Intensity values of the pixel associated with this bar are added up.
  • the intensity profile over the entire vehicle width is plotted in a diagram, with each maximum in the diagram corresponding to a vertical relevant for the evaluation in the image.
  • the graph finally cross-correlates and displays the result in a new graph.
  • Each maximum in this figure indicates a possible symmetry axis of the preceding vehicle in the image.
  • an estimate for the position of the symmetry axis of the vehicle rear side can then be determined on the basis of the correlation in the image. If the position of the symmetry axis at the vehicle rear side is known, the exact position of the rear of the vehicle ( ⁇ w) can be determined in the image.
  • the width of the vehicle rear side (Sw) in the image leads on the vehicle rear side in the image of the one vehicle outer edge to the symmetry axis and extended again by the same value to the right vehicle outer edge.
  • the distance ⁇ 51) thus forms the remainder of the image covered by the vehicle and corresponds to the vehicle length.

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Abstract

Verkehrsunfälle bei hohen Geschwindigkeiten verursachen häufig Massenkarambolagen, da die Abstände zwischen den Fahrzeugen zu gering sind und der Fahrer eine relativ lange Reaktionszeit besitzt. Zur Vermeidung derartiger Verkehrsunfälle wird daher ein Verfahren zur frühzeitigen Erkennung eines bevorstehenden Unfalls bei einem vorausfahrenden Fahrzeug vorgeschlagen. Dabei wird die Lage des vorausfahrenden Fahrzeugs erfasst, anhand der anschließend eine Auswertung zur Erkennung des bevorstehenden Unfalls stattfindet . Im Rahmen der Auswertung wird dabei die Lage des voraus fahrenden Fahrzeugs in Bezug zum Verlauf der von diesem befahrenen Fahrspur gesetzt. Es wird hierbei auf die Erkennung eines Unfalls geschlossen, falls die Lage des voraus fahrenden Fahrzeugs . gegenüber einer üblichen Lage bezüglich des Verlaufs der Fahrspur, um einen bestimmten Wert abweicht. Aufgrund der Bestimmung der Abweichung zwischen der atsächlichen Lage des voraus fahrenden Fahrzeugs und dem Verlauf der Fahrspur kann frühzeitig und auf zuverlässige Weise auf einen bevorstehenden Unfall eines voraus fahrenden Fahrzeugs geschlossen werden.

Description

Verfahren zur Erkennung eines bevorstehenden Unfalls bei einem vorausfahrenden Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines bevorstehenden Unfalls bei einem vorausfahrenden Fahrzeug.
Es sind Verfahren zur Erkennung eines bevorstehenden Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers auf das Fahrzeug eines Beobachters bekannt . Hierbei wird der Bereich vor dem Fahrzeug visuell erfasst und auf potentielle Kollisionsgegner hin ausgewertet. Damit wird sowohl der Insassenschutz als auch der Schutz des Kollisionsgegners verbessert. Beispielsweise werden auf der Grundlage der Auswertung Insassenschutzsysteme in mehreren Stufen ausgelöst (z.B. eine sanfte Zündung des Airbags) oder schaltbare Crash-Strukturen zum Schutz des Kollisionsgegners eingesetzt (z.B. Anhebung der Motorhaube im Falle einer Fußgängerkollision) . Hierbei kommen sogenannte Precrash-Sensoren zum Einsatz, welche meistens mittels Infrarot-Laser oder Ultraschall arbeiten. Derartige Sensoren besitzen üblicherweise eine kurze Reichweite und sind daher nur für den Nahbereich einsetzbar. Aufgrund moderner Bildsensoren ist es jedoch auch möglich, Verkehrsteilnehmer und deren Fahrdynamik aus größeren Entfernungen zur erfassen. Es wird daher unter Verwendung moderner Bildsensoren eine Vorhersage eines bevorstehenden Unfalls möglich, womit der Fahrer rechtzeitig gewarnt werden kann. In der JP 06229759 Al werden ein Verfahren zur Abschätzung der Distanz zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und dessen Geschwindigkeit anhand von Bildinformationen beschrieben. Hierzu sind Rückansichten unterschiedlicher Fahrzeugtypen sowie deren Fahrzeugbreite in der Form von Bilddaten in einem Speicher hinterlegt . Eine Einheit zur Erfassung von Fahrzeugbreiten segmentiert die mittels einer Kamera aufgenommenen Fahrzeugrückansichten vorausfahrender Fahrzeuge und vergleicht diese mit den hinterlegten Bildinformationen auf der Pixelebene, um daraus die Fahrzeugbreite zu bestimmen. Anhand der Fahrzeugbreite wird sodann die Entfernung und Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs bestimmt, wobei die Anzahl der durch das vorausfahrende Fahrzeug verdeckten Pixel im Bild sowie der horizontale Winkel der Kamera berücksichtigt werden.
JP2001202497A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung vorausfahrender Fahrzeuge. Anhand von Bildaufnahmen werden der Abstand und der relative Winkel zwischen dem eigenen Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug bestimmt . Dabei sind an der Rückseite des vorausfahrenden Fahrzeugs wenigstens 3 Marker derart angeordnet, dass diese sich nicht auf einer Linie befinden. Damit wird die Auswertung hinsichtlich des Abstands und des relativen Winkels anhand von Bildaufnahmen einer CCD-Kamera möglich.
In der DE 102004005104 Al wird ein Fahrzeug-Radarsystem beschrieben. Das Fahrzeug-Radarsystem ist in ein Bezugsfahrzeug eingebaut und erfasst den Abstand und die Richtung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug. Anhand des Abstands wird eine relative Position der Breitenmitte des vorausfahrenden Fahrzeugs berechnet . Auf Grundlage der berechneten relativ Position und eines erfassten Kurvenradius wird sodann ein relativer Drehwinkel des vorausfahrenden Fahrzeugs ermittelt . Zur Ermittlung des Fahrspurverlaufs und damit des Kurvenradius wird entweder eine Umgebungserfassung mittels CCD-Kamera oder Karteninformationen eines NavigationsSystems herangezogen. Die berechnete relative Position der Breitenmitte des vorausfahrenden Fahrzeugs wird sodann unter Verwendung des relativen Drehwinkels korrigiert . Die Sendefunkwellen des Fahrzeug-RadarSystems werden dabei auf eine Hinterseite, eine Seite und eine Ecke des vorausfahrenden Fahrzeugs abgestrahlt .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Erkennung eines bevorstehenden Unfalls bei einem vorausfahrenden Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 bereitzustellen, womit bevorstehende Unfälle frühzeitig und auf zuverlässige Weise erkannt werden.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen aufgezeigt.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Erkennung eines bevorstehenden Unfalls bei einem vorausfahrenden Fahrzeug eingesetzt. In einer erfinderischen Weise wird dabei die Lage des vorausfahrenden Fahrzeugs erfasst, wobei anhand der erfassten Lage sodann eine Auswertung zur Erkennung des bevorstehenden Unfalls stattfindet. Im Rahmen der Auswertung wird dabei die Lage des vorausfahrenden Fahrzeugs in Bezug zum Verlauf der von diesem befahrenen Fahrspur gesetzt. Es wird hierbei auf die Erkennung eines Unfalls geschlossen, falls die Lage des vorausfahrenden Fahrzeugs gegenüber einer üblichen Lage bezüglich des Verlaufs der Fahrspur um einen bestimmten Wert abweicht. Aufgrund der Bestimmung der Abweichung zwischen der tatsächlichen Lage des vorausfahrenden Fahrzeugs und dem Verlauf der Fahrspur kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren frühzeitig und auf zuverlässige Weise auf einen bevorstehenden Unfall geschlossen werden.
In einer besonders vorteilhaften Weise wird bei der Erfassung der Lage eines vorausfahrenden Fahrzeugs dessen Fahrzeugwinkel und/oder dessen Fahrzeugquerabstand in Bezug zum Fahrspurverlauf gesetzt werden. Der Fahrzeugwinkel wird im Zusammenhang mit der Erfindung unter Verwendung eines geeigneten Sensors direkt bestimmt . In vorteilhafter Weise kann der Fahrzeugwinkel aber auch anhand von Bildinformationen unter Berücksichtigung von Modellinformationen des Fahrzeugs bestimmt werden. Insbesondere wird der Fahrzeugwinkel anhand von ModellInformationen über die Fahrzeugbreite und -länge sowie der Kameraparameter auf Basis geometrischer Beziehungen bestimmt. Ein Beispiel hierzu wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Figur detailliert beschrieben. Der Fahrzeugquerabstand wird dabei entweder unter Verwendung geeigneter Sensoren direkt bestimmt oder aber anhand von Bildinformationen unter Berücksichtigung der Sensorparameter anhand von geometrischen Beziehungen bestimmt. Im Falle eines Kamerabildes wird insbesondere die Anzahl der Pixel zwischen dem Fahrzeug und dem Fahrbahnrand gezählt und bei bekannter Pixelbreite anhand der Brennweite sodann der Fahrzeugquerabstand bestimmt. Als Referenzpixel in Bezug auf das Fahrzeug wird hierbei vorzugsweise der tiefste Punkt gewählt, welcher üblicherweise den Fahrzeugreifen entspricht. Zur Ermittlung des Referenzpixels für den Fahrbahnrand wird die senkrechte Verbindung zwischen dem Fahrzeugreifen und dem Fahrbahnrand bestimmt, wobei der Fahrbahnrand beispielsweise anhand einer Randspurmarkierung, dem Übergang zwischen Asphalt und dem Grünstreifen oder durch eine bauliche Berandung gekennzeichnet sein kann. Aufgrund des Fahrzeugwinkels und des Fahrzeugquerabstands des vorausfahrenden Fahrzeugs wird in gewinnbringender Weise eine Abschätzung durchgeführt, ob das vorausfahrende Fahrzeug seine Lage noch korrigieren kann und die Fahrspur nicht verlassen wird, oder ob sich aufgrund der Abweichung der Lage gegenüber einer üblichen Lage bezüglich des Verlaufs der Fahrspur ein Abkommen von der Fahrbahn/Fahrspur nicht mehr vermeiden lässt und ein Unfall bevorsteht .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird bei der Auswertung zusätzlich die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs berücksichtigt. Zur Bestimmung der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs wird ein geeigneter Sensor eingesetzt, z.B. ein Radarsensor, womit die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs direkt erfassbar ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Geschwindigkeit indirekt anhand von Bildinformationen zu bestimmen. Hierzu werden beispielsweise zwei aufeinander folgende Bildaufnahmen ausgewertet, wobei die in der Zeit zwischen den beiden Bildaufnahmen zurückgelegte Wegstrecke bestimmt wird und diese sodann in Bezug zur eigenen Fahrzeuggeschwindigkeit gesetzt wird. Es besteht auch die Möglichkeit mehr als zwei Bildaufnahmen zur Bestimmung der Geschwindigkeit heranzuziehen und anschließend eine Fehlerausgleichsrechnung durchzuführen. Anstelle einer Fehlerausgleichsrechnung wird jedoch vorzugsweise eine Glättung der Geschwindigkeitsmessung vorgenommen, um stabile Messergebnisse zu erzielen. Anhand der Information über die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs ist in vorteilhafter Weise eine genauere Erkennung eines bevorstehenden Unfalls möglich. Beispielsweise kann für das vorausfahrende Fahrzeug aufgrund dessen aktuellen Fahrzeugquerabstands in Bezug zum Fahrspurverlauf sowie dessen Fahrzeugwinkel unter Beachtung der Geschwindigkeit eine Vorhersage darüber getroffen werden, ob das vorausfahrende Fahrzeug überhaupt noch in der
Fahrbahn/Fahrspur gehalten werden kann oder ob es beispielsweise aufgrund eines Schleudervorgangs die
Fahrbahn/Fahrspur verlassen wird und daher ein Unfall bevorsteht .
Auch besteht in einer gewinnbringenden Weise die Möglichkeit, dass bei der Auswertung zusätzlich der maximale Radeinschlagwinkel und die maximale Lenkraddreh- geschwindigkeit berücksichtigt werden. Zur Erkennung eines bevorstehenden Unfalls, bei einem vorausfahrenden Fahrzeug wird in diesem Zusammenhang überprüft, ob das Fahrzeug bei einem drohenden Verlassen der Fahrbahn/Fahrspur mit einem maximalen Radeinschlagwinkel seine Lage derart korrigieren kann, sodass das Fahrzeug die Fahrbahn/Fahrspur nicht verlässt . Ein Verlassen der Fahrspur ist dabei unvermeidbar, falls dem Fahrzeug nicht mehr ausreichend Platz zur Verfügung steht, um den Kurs trotz maximalem Radeinschlagwinkel bei der vorhandenen Geschwindigkeit derart zu korrigieren, dass das Fahrzeug auf der Fahrbahn/Fahrspur verbleibt. Dabei wird fortlaufend der Fahrzeugwinkel und die Querposition des vorausfahrenden Fahrzeugs in Bezug zum Fahrspurverlauf gesetzt sowie dessen Geschwindigkeit erfasst. Im Rahmen der Auswertung wird " eine Überschneidung der Fahrzeugseitenwände mit den Fahrspurrändern betrachtet . Hierzu wird die zukünftige Lage der Fahrzeugseitenwände bestimmt, wobei ein maximaler Lenkeinschlag zugrunde gelegt wird. Falls bei der Auswertung eine Überschneidung der zukünftigen Lage der Fahrzeugseitenwände mit den Fahrspurrändern gefunden wird, ist von einem bevorstehenden Unfall auszugehen, wobei das Fahrzeug die Fahrspur verlassen wird. Der Radeinschlagwinkel iφR) wird anhand folgender Gleichung bestimmt: <PR = A - φL(t) für φL < φRtn
wobei (vi) der Lenkübersetzungskoeffizient der Lenksäule ist, (φL) der Lenkraddrehwinkel, (t) die Zeitdauer für den Lenkradeinschlag und ([^Jmax) die maximale Lenkraddrehgeschwindigkeit . Der Fahrer führt dabei Lenkbewegungen mit einer maximalen " Lenkraddrehbeschleunigung von etwa 80°/s2 aus. Der Radeinschlagwinkel ( φR ) wird für Ψi-ΨRmax alternativ aufgrund des maximalen Radeinschlagwinkels ( φRimκ ) festgelegt, wobei
Figure imgf000009_0001
und der maximale Radeinschlagwinkel ( φRπα^ ) für das Fahrzeug etwa 45° beträgt. Der maximale Radeinschlagwinkel ist hierbei nicht konstant, sondern variiert mit dem Fahrbahnzustand. Beispielsweise ist bevor ein Fahrzeug ins Schleudern gerät auf einem griffigen- Untergrund ein größerer Radeinschlagwinkel möglich als auf einem sehr glatten Untergrund.
Von großem Vorteil ist es, falls die Lage des vorausfahrenden Fahrzeugs wenigstens über eine bestimmte Zeitdauer ausgewertet wird, wobei auf die Erkennung eines Unfalls geschlossen wird, falls die Lage des vorausfahrenden Fahrzeugs gegenüber einer üblichen Lage bezüglich des Verlaufs der Fahrspur über eine bestimmte Zeitdauer um einen bestimmten Wert abweicht. Hierdurch können unnötige Warnungen vermieden werden, wobei insbesondere bei einem kurzzeitigen Abkommen des vorausfahrenden Fahrzeugs von der Fahrbahn/Fahrspur, z.B. aufgrund einer Unachtsamkeit oder eines kurzzeitigen Schleudervorgangs, sonst unnötige Warnungen erfolgen würden.
In einer weiteren gewinnbringenden Weise wird bei der Auswertung der Fahrzeugtyp des vorausfahrenden Fahrzeugs berücksichtigt. Die Erkennung des Fahrzeugtyps erfolgt beispielsweise indem die Fahrzeugform anhand der erfassten Bildinformationen bestimmt wird. Dabei werden vertikale und horizontale Kanten am Fahrzeug ausgewertet. Beispielsweise werden mittels einer Kantendetektion (z.B. Sobel-Operator) die horizontalen und vertikalen Linien des Kofferraums und der Rücklichter im Bild detektiert. Aufgrund dieser Geometrieinformationen wird sodann anhand hinterlegter Fahrzeuginformationen die Sollbreite des jeweiligen Fahrzeugtyps bestimmt. Unter Verwendung der Sollbreite lässt sich anschließend der Abstand zum Fahrzeug bestimmen und bei einem bevorstehenden Unfall eine geeignete Bremskraft zum rechtzeitigen Anhalten des Fahrzeugs ermitteln. Falls keine Sollbreite bestimmt werden kann, ist es alternativ auch möglich, Standardbreiten zu verwenden, da die Bremskraft zur Verzögerung des Fahrzeugs ohnehin stärker gewählt wird al_s dies unbedingt nötig ist. Damit- wird eine zusätzliche Sicherheitstoleranz eingehalten. Die Standardbreite für Pkws beträgt insbesondere 1,70 Meter und für Lkws 2,50 Meter. Auch besteht die Möglichkeit, dass neben der Fahrzeugbreite weitere Daten zu unterschiedlichen Fahrzeugtypen hinterlegt sind, dazu gehören beispielsweise die Fahrzeuglänge oder Informationen über den maximal möglichen Radeinschlagwinkel .
In vorteilhafter Weise werden bei der Erfassung der Lage von vorausfahrenden Fahrzeugen Bildinformationen wenigstens eines Umgebungserfassenden Sensors und/oder eines Navigationssystems berücksichtigt. Bei dem Umgebungserfassen Sensor kann es sich hierbei sowohl um 2D- als auch um 3D- Bildsensoren handeln. Beispielsweise werden in Fahrzeugen vermehrt Kameras zur Umgebungserfassung eingesetzt, welche sowohl im Infraroten als auch im sichtbaren Wellenlängenbereich empfindlich sein können. Es werden aber z.B. auch Radare und Lasersensoren eingesetzt. Diese Bildsensoren sind im Wesentlichen auf die dem Fahrzeug vorausliegende Umgebung ausgerichtet und können dabei an beliebigen Positionen innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein. Im Rahmen einer Kalibrierung wird der Winkel des Bildsensors korrigiert, aus Gründen der Einfachheit ist der Bildsensor vorzugsweise jedoch geradeaus nach vorne ausgerichtet . Es können aber auch mehrere Bildsensoren bei • der Umgebungserfassung zum Einsatz kommen. Mittels derartiger Bildsensoren können dabei vorausfahrende Fahrzeuge, der Fahrspurverlauf und beliebige andere Objekte in der Fahrzeugumgebung sowie deren Lage erfasst werden. Bei der Erfassung von vorausfahrenden Fahrzeugen wird vorzugsweise eine räumliche Ableitung der Bildinformationen durchgeführt, beispielsweise kommen dabei Verfahren zur Kantendetektion (z.B. Sobel-Operator) oder aber auch Template-Matching zum Einsatz. Die Form eines vorausfahrenden Fahrzeugs wird durch eine Formensuche oder eine zeitliche Variation der Bilddaten bestimmt. Nachdem ein vorausfahrendes Fahrzeug erfasst wurde, wird dieses solange es sich auf derselben Fahrspur wie das eigene Fahrzeug befindet nachverfolgt. Zur Nachverfolgung eignet sich beispielsweise ein Kalmann-Filter, welcher anhand der Fahrzeugposition und des Fahrzeugwinkels aufgesetzt wird. Falls das vorausfahrende Fahrzeug die Fahrspur wechselt, wird erneut eine Suche nach einem vorausfahrenden Fahrzeug durchgeführt . Die Suche wird auch dann durchgeführt, falls ein anderes Fahrzeug zwischen dem eigenen und dem vorausfahrenden Fahrzeug plötzlich einschert . Im Falle eines bevorstehenden Unfalls wird in gewinnbringender Weise eine Warnung an den Fahrer ausgegeben. Die Warnung signalisiert dem Fahrer, dass bei dem vorausfahrenden Fahrzeug ein Unfall unmittelbar bevorsteht und daher eine Bremsung einzuleiten ist, damit das eigene Fahrzeug rechtzeitig vor dem voraus befindlichen Fahrzeug gestoppt wird. Bei der Warnung kann es sich beispielsweise um eine optische, akustische oder haptische Warnung handeln. Derartige Warnmittel kommen in Fahrzeugen bereits vielfach zum Einsatz.
In vorteilhafter Weise erfolgt im Falle eines bevorstehenden Unfalls ein automatischer Eingriff in die Fahrdynamik. Der automatische Eingriff kann dabei sowohl eine Bremsung als auch eine Lenkbewegung oder eine Kombination davon umfassen. Dabei ist es auch bekannt, dass lediglich einzelne Fahrzeugräder abgebremst werden. Aufgrund eines automatischen Eingriffs in die Fahrdynamik kann eine zusätzliche Verzögerung aufgrund der Reaktionszeit des Fahrers verhindert werden und somit schnellstmöglich auf den bevorstehenden Unfall reagiert werden.
Auch besteht die Möglichkeit, dass das Verfahren erst oberhalb einer bestimmten Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs und/oder des vorausfahrenden Fahrzeugs aktiv ist . Dadurch können " unnötige Fehlwarnungen verhindert werden. Beispielsweise würde es zu Fehlwarnungen kommen, falls sich das eigene Fahrzeug in einem Stau oder auf einem Parkplatz oder einem Parkhaus bei der Parkplatzsuche mit geringer Geschwindigkeit bewegt und dabei ein vorausfahrendes Fahrzeug sich neben der Fahrbahn/Fahrspur bewegt. Gleichsam ist es nur dann sinnvoll eine Auswertung und Warnung durchzuführen falls das vorausfahrende Fahrzeuge sich mit einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit bewegt. Beispielsweise treten im Stadtverkehr Situationen auf wobei vorausfahrende Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit absichtlich die Fahrbahn/Fahrspur verlassen, z.B. Fahren Fahrzeuge zum Be- und Entladen an oder über den Fahrspurrand, wobei sonst unnötige Warnungen ausgelöst werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungs- beispielen anhand der Figuren. Dabei zeigen:
Fig. 1 die geometrischen Verhältnisse bei der Bestimmung der Distanz und Geschwindigkeit zu vorausfahrenden Fahrzeugen
Fig. 2 die geometrischen Verhältnisse bei der Bestimmung der Lage von vorausfahrenden Fahrzeugen
Figur 1 zeigt beispielhaft die geometrischen Verhältnisse bei der Bestimmung der Distanz und Geschwindigkeit zu vorausfahrenden Fahrzeugen. Zur Bestimmung der Geschwindigkeit anhand von Bildinformationen werden zwei aufeinander folgende Bildaufnahmen ausgewertet . Hierzu wird die in der Zeit (At) zwischen den beiden Bildaufnahmen zurückgelegte Wegstrecke ( Δs ) in Bezug zur eigenen Fahrzeuggeschwindigkeit (ve) gesetzt. Die Geschwindigkeit
(vv) des vorausfahrenden Fahrzeugs wird anhand folgender Gleichung bestimmt:
- _ As
Die zurückgelegte Wegstrecke (As) wird dabei vorzugsweise anhand der Änderung des Abstandes des vorausfahrenden Fahrzeugs in Bezug auf das eigene Fahrzeug ermittelt. Die Änderung des Abstandes ergibt sich dabei aus der Differenz aus den einzelnen Abständen des vorausfahrenden Fahrzeugs in Bezug auf das eigene Fahrzeug zu den beiden Bildaufnahmezeitpunkten, wobei die einzelnen Abstände beispielsweise direkt mittels eines Stereokamerasystems erfasst werden. Wie am Beispiel der Figur 1 gezeigt wird, ist darüber hinaus auch eine indirekte Bestimmung des Abstandes
(d) zum vorausfahrenden Fahrzeugs (1), z.B. mittels einer Monokamera möglich, wofür die standardmäßige Fahrzeugbreite
(W) herangezogen wird. Der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug (1) wird dabei anhand folgender Gleichung bestimmt:
U = W-f n-δ
dabei beschreiben (/) die Brennweite der Kameraoptik, (δ) die Pixelbreite und (n) die Anzahl der Pixel im Bild, die durch die Breite des vorausfahrenden Fahrzeugs (1) belegt sind. Unter Verwendung einer Standardkamera hat sich dabei gezeigt, dass eine Ungenauigkeit von einem Pixel einen Abstandsfehler von in etwa einem Zentimeter zur Folge hat, was im Rahmen der Erfindung als tolerierbar angesehen wird. -
Figur 2 zeigt beispielhaft die geometrischen Verhältnisse bei der Bestimmung der Lage von vorausfahrenden Fahrzeugen (1) , wobei die Lage durch die Fahrzeugposition und den Fahrzeugwinkel (θ) beschrieben wird. Der Fahrzeugwinkel (θ) wird anhand der standardmäßigen Fahrzeuglänge (Z,) und der standardmäßigen Fahrzeugbreite (W) bestimmt. Für das Verhältnis von Fahrzeuglänge (Z-) zu Fahrzeugbreite (W) existiert hierbei ein Standardwert, welcher 2,3 beträgt und in Abhängigkeit vom Fahrzeugtyp nur leicht variiert. Dieser Standardwert gilt dabei sowohl für Pkws als auch für Lkws . Ein Fehler, der sich aus der Verwendung dieses Standardwerts ergibt, führt beim Fahrzeugwinkel zu einer Winkelabweichung von 2°. Im Rahmen der Erfindung werden Abweichungen in dieser Größenordnung toleriert, da ein Fehler der sich aufgrund einer Abweichung von einem Pixel im Bild ergibt, eine größere Winkelabweichung zur Folge hat. Ausgehend von den trigonometrischen Beziehungen:
Figure imgf000015_0001
^ = CO8(O).
W
und da :
Aw _ δw
kann der Fahrzeugwinkel ( Θ ) anhand folgender Gleichung bestimmt werden: δl-W θ = arctan- δw-L
zur Bestimmung des Fahrzeugwinkel ( θ ) und der Fahrzeugposition werden dabei zunächst die beiden Werte für die Fahrzeuglänge ( δl ) und Fahrzeugbreite ( δw ) anhand der Bildaufnahme, welche eine Rückansicht das vorausfahrenden Fahrzeug enthält, bestimmt. Weiterhin werden in gewinnbringender' Weise Fahrzeugsymmetrien bei der Bestimmung des Fahrzeugwinkels (θ) berücksichtigt. Zum Auffinden von Fahrzeugsymmetrien wird im Rahmen der Bildauswertung in einem ersten Schritt eine vertikale Ableitung der Bildinformation vorgenommen, beispielsweise mittels eines Sobel-Operators . Anhand des abgeleiteten Bildes wird in einem zweiten Schritt ein Balkendiagramm berechnet. Die Balken werden dabei aufgrund von Schwankungsunterschieden bei den Kanten im Bild festgelegt. Für jeden Balken werden danach die Intensitätswerte der diesem Balken zugeordneten Pixel aufaddiert. Anschließend wird der Intensitätsverlauf über die gesamte Pahrzeugbreite in einem Diagramm aufgetragen, wobei jedes Maximum im Diagramm einer für die Auswertung relevanten Senkrechten im Bild entspricht. Anhand des Diagramms wird schließlich eine Kreuzkorrelation durchgeführt und das Ergebnis in einem neuen Diagramm dargestellt. Jedes Maximum in dieser Abbildung kennzeichnet eine mögliche Symmetrieachse des vorausfahrenden Fahrzeugs im Bild. Anhand der standardmäßig bekannten Fahrzeugbreite kann sodann eine Abschätzung für die Position der Symmetrieachse der Fahrzeugrückseite anhand der Korrelation im Bild bestimmt werden. Bei bekannter Position der Symmetrieachse an der Fahrzeugrückseite kann die genaue Position der Fahrzeugrückseite (δw) im Bild bestimmt werden. Die Breite der Fahrzeugrückseite (Sw) im Bild führt dabei auf der Fahrzeugrückseite im Bild von der einen Fahrzeugaußenkante bis zur Symmetrieachse und verlängert sich nochmals um denselben Wert bis zur rechten Fahrzeugaußenkante. Die Strecke {51) bildet somit den verbleibenden Rest im Bild, der durch das Fahrzeug abgedeckt wird und entspricht der Fahrzeuglänge .

Claims

DaimlerChrysler AG BöpplePatentansprüche
1. Verfahren zur Erkennung eines bevorstehenden Unfalls bei einem vorausfahrenden Fahrzeug, bei welchem die Lage des vorausfahrenden Fahrzeugs erfasst wird und anhand der erfassten Lage eine Auswertung zur Erkennung des bevorstehenden Unfalls stattfindet, wobei bei der Auswertung die Lage des vorausfahrenden Fahrzeugs in Bezug zum Verlauf der von diesem befahrenen Fahrspur gesetzt wird, und wobei auf die Erkennung eines Unfalls geschlossen ' wird, falls die Lage des vorausfahrenden Fahrzeugs gegenüber einer üblichen Lage bezüglich des Verlaufs der Fahrspur um einen bestimmten Wert abweicht.
2. Verfahren zur Unfaϊlvermeidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfassung der Lage eines vorausfahrenden Fahrzeugs dessen Fahrzeugwinkel und/oder dessen Fahrzeugquerabstand in Bezug zum Fahrspurverlauf gesetzt werden .
3. Verfahren zur Unfallvermeidung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung zusätzlich die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs berücksichtigt wird.
4. Verfahren zur UnfallVermeidung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung zusätzlich der maximale Radeinschlagwinkel und die maximale Lenkraddrehgeschwindigkeit berücksichtigt werden.
5. Verfahren zur UnfallVermeidung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung eine Überschneidung der
Fahrzeugseitenwände mit den Fahrspurrändern betrachtet wird.
6. Verfahren zur Unfallvermeidung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des vorausfahrenden Fahrzeugs wenigstens über eine bestimmte Zeitdauer ausgewertet wird, wobei auf die Erkennung eines Unfalls geschlossen wird, falls die Lage des vorausfahrenden Fahrzeugs gegenüber einer üblichen Lage bezüglich des Verlaufs der Fahrspur über eine bestimmte Zeitdauer um einen bestimmten Wert abweicht .
7. Verfahren zur Unfallvermeidung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der Fahrzeugtyp des vorausfahrenden Fahrzeugs berücksichtigt wird.
8. Verfahren zur UnfallVermeidung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfassung der Lage von vorausfahrenden Fahrzeugen Bildinformationen wenigstens eines umgebungserfassenden Sensors und/oder eines NavigationsSystems berücksichtigt werden.
9. Verfahren zur Unfallvermeidung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines bevorstehenden Unfalls eine Warnung an den Fahrer ausgegeben wird.
10. Verfahren zur Unfallvermeidung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines bevorstehenden Unfalls ein automatischer Eingriff in die Fahrdynamik erfolgt.
11. Verfahren zur Unfallvermeidung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren erst oberhalb einer bestimmten Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs und/oder des vorausfahrenden Fahrzeugs aktiv ist.
PCT/EP2006/001329 2005-05-31 2006-02-14 Verfahren zur erkennung eines bevorstehenden unfalls bei einem vorausfahrenden fahrzeug WO2006128502A1 (de)

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