WO2019243162A1 - Verfahren und fahrassistenzsystem zum vermeiden einer kollision eines fahrzeugs mit einem hindernis - Google Patents

Verfahren und fahrassistenzsystem zum vermeiden einer kollision eines fahrzeugs mit einem hindernis Download PDF

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WO2019243162A1
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collision
obstacle
wall section
reflection points
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Werner Urban
Tom Reimann
Juergen Schmidt
Jianda Wang
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01S2013/9324—Alternative operation using ultrasonic waves

Definitions

  • the invention relates to a method for avoiding a collision
  • the invention further relates to a driver assistance system for avoiding a collision of a vehicle, which has at least one
  • Ultrasonic sensor for determining a distance between the vehicle and an obstacle in the vicinity of the vehicle comprises and is designed to carry out the method.
  • driver assistance systems are used in the automotive sector to help the driver perform various driving maneuvers. These include, for example, parking assistance systems that use the sensors assigned to the vehicle to detect the surroundings, determine possible parking spaces in the vicinity and support the driver when parking. Other driver assistance systems warn the driver, for example, of objects that are in the blind spot. Some driver assistance systems include a braking function that brakes the vehicle before a collision occurs.
  • DE10 2014 111 951 A1 discloses a method for warning a driver of a motor vehicle of the presence of an object in the area. In the process, a minimum distance between the
  • a collision distance is continuously determined, which is a distance between describes the motor vehicle and the object when the motor vehicle is moving within the determined travel tube.
  • DE10 2013 021 827 A1 discloses a method for warning a driver of a motor vehicle of a risk of collision.
  • the method also uses objects that lie outside the driving tube in a warning area.
  • a warning area can be defined in the area of the left front corner of the motor vehicle. In this way, for example, a collision with an elongated object which is located to the left of the vehicle, the parts of which protrude into the travel tube are outside the field of view of the sensors of the motor vehicle.
  • a disadvantage of the prior art is that a collision with objects protruding into the driving tube of a vehicle is often only detected very late, so that avoiding a collision by braking is often no longer possible.
  • a method for avoiding a collision of a vehicle with an obstacle wherein a distance between the vehicle and an obstacle in the vicinity of the vehicle is determined via at least one ultrasound sensor, in that the at least one ultrasound sensor emits signals and echoes of the reflected from the obstacle Signal received again.
  • the method provides that in a step a) of the method, reflection points are determined during a movement of the vehicle, the reflection points representing locations at which a signal from an ultrasound sensor was reflected.
  • the specific reflection points are assigned to objects.
  • reflection points are combined to form coherent, linear wall sections, one wall section having two ends.
  • Wall section is considered closed if the reflection points adjoining the respective end follow a non-linear course or if no further reflection points are brought together with the respective end of a wall section when the vehicle moves further.
  • one end of a wall section is considered open.
  • a subsequent step d) of the method the course that follows an open end is extrapolated for wall objects that have at least one open end.
  • a subsequent step e) of the method virtual collision points between the vehicle and the extrapolated course of the wall sections are determined.
  • a brake intervention is initiated if the vehicle threatens to collide with a virtual collision point.
  • step a) of the method signals are emitted, for example, by an ultrasound sensor and ultrasound echoes reflected by objects in the environment are received again by this sensor.
  • the distance between the object and the vehicle is determined for each received ultrasound echo based on the transit time between sending the signal and receiving the echo.
  • a time and / or a reference to a distance covered by the vehicle is assigned to the determined distance for forming reflection points in addition to the determined distance or distance value. In this way, a course of reflection points can be generated, at which one
  • At least two ultrasound sensors are used whose viewing areas, within which these echoes of objects can at least partially overlap, not only the distance can be measured by measuring the distance to an object by means of both ultrasound sensors and subsequent lateration can be determined between the vehicle and the reflecting object, but it can also the relative position of the object or
  • Reflection point can be determined in relation to the vehicle. In this case, it is preferred to assign the time at which the echo was received and the position of the reflection point with respect to the vehicle to the reflection point in order to form the course of reflection points.
  • step b) of the method the reflection points determined are combined to form objects.
  • the course of the reflection points can be analyzed, for example, using a tracking filter, whereby closely spaced reflection points are combined to form an object.
  • a tracking filter For the merging of the reflection points, it can be provided, for example, to create a virtual map of the surroundings.
  • a location map is entered for each reflection point. To create the map of the surroundings, in particular the distance or position recorded in relation to the given reflection points is used
  • the method in particular provides for the reflection points to form coherent, linear wall sections
  • Each wall section has a first end and a second end.
  • a wall section comprises at least three
  • Reflection points preferably a wall section has at least four and particularly preferably at least five reflection points.
  • the wall sections determined each belong to an obstacle or object in the vicinity of the vehicle, a wall section always representing a linearly running part of a contour of this object.
  • the object can be an elongated object, such as one
  • Guardrail wall or hedge. Or it can be part of the outline of a Act object that is linear.
  • the contours of vehicles contain sections that appear linear and elongated when scanned with ultrasonic sensors.
  • the object or obstacle is preferably stationary.
  • the method can be applied to dynamic, i.e. moving objects.
  • a non-linear course which represents a curved curve which is curved away from a direction of movement of the vehicle, indicates such an edge of an object which is an end of the linear
  • Wall section represents.
  • the method now determines whether a collision between the vehicle and one of the Wall sections threaten.
  • the open ends of the wall sections are extended by extrapolation and virtual collision points between these extended wall sections and a driving tube that represent the expected movement of the vehicle are checked.
  • the driving hose is formed by two lines running parallel to each other
  • the driving tube depends on the speed, the viewing angle and the dimensions of the vehicle. If one of the extrapolated ends of a wall section intersects a line delimiting the travel tube, a virtual collision point is generated at this intersection point.
  • a brake intervention is initiated if a collision with the virtual collision point threatens.
  • a collision threatens in particular if a distance between the virtual collision point and the vehicle is below a warning distance.
  • This warning distance can vary depending on the speed of the vehicle and is preferably selected such that even with a slight deceleration of the vehicle in the event of a braking intervention, the vehicle is braked before the virtual collision point is reached.
  • step f In the brake intervention according to step f), one is preferably provided
  • the deceleration selected for comfortable braking is preferably selected such that the vehicle is braked to a standstill shortly before the virtual collision point is reached.
  • An initiated comfortable braking is preferably ended and thus also an actuated brake is released again when the virtual collision point responsible for the deceleration of the vehicle has disappeared.
  • the method with its steps a) to f) is preferably repeated during a movement of the vehicle, so that continuous monitoring of the surroundings takes place, new collision points are determined, if necessary, and virtual collision points which have already been determined are eliminated again.
  • Another aspect of the invention is to provide a driver assistance system
  • the driver assistance system comprises at least one ultrasonic sensor Determining a distance between the vehicle and an obstacle in the vicinity of the vehicle and configured to perform one of the methods described herein.
  • the driver assistance system preferably comprises a control unit which is connected to the at least one ultrasonic sensor and has a connection to a braking system of a vehicle.
  • the control device preferably implements one of the methods described herein.
  • the driver assistance system has a plurality of ultrasonic sensors, with at least two being particularly preferred
  • Ultrasonic sensors are arranged so that their viewing areas, within which these objects can perceive in the surroundings of the vehicle, overlap at least partially. In this overlapping area, not only can a distance between the object and the vehicle be determined using the two ultrasonic sensors, but the position of this object or the reflection point on this object with respect to the vehicle can also be determined using lateration.
  • the invention further relates to a vehicle which comprises one of the driver assistance systems described here.
  • Vehicle with an object can already be determined in many cases, although the sensors of the vehicle have not yet recognized an obstacle protruding into the driving tube of the vehicle.
  • This early detection of a possible collision is preferably used to first brake the vehicle gently and comfortably for the passengers, since the early detection of an impending collision means that braking can begin at an early stage. Full braking or emergency braking is only required if, for example, the wrong one
  • the driver's steering movement reduces the distance to the obstacle faster than initially expected. Furthermore, a brake intervention that was initially initiated gently and comfortably can also be ended again if
  • Figure 1 parallel driving past a stationary obstacle
  • Figure 2 shows an impending collision with a stationary obstacle.
  • FIG 1 is a vehicle 10 with an inventive
  • Reference number 36 marked direction moves. Based on the direction of movement 36, speed and the dimensions of the vehicle 10, a
  • the vehicle 10 has six ultrasound sensors 12 for monitoring the surroundings of the vehicle 10.
  • the ultrasound sensors 12 each send out ultrasound pulses and receive ultrasound echoes reflected from objects.
  • 1 shows an obstacle 11 in the form of a stationary vehicle. This obstacle 11 represents an object which reflects signals emitted by the ultrasonic sensors 12. Each reflected echo is generated by the vehicle 10 or by the vehicle 10
  • Driver assistance system determines a distance 18. If the fields of view in which the ultrasonic sensors 12 can detect objects, at least partially overlap, the exact position of the point reflecting the ultrasound with respect to the vehicle 10 can also be determined by means of lateration. For this purpose, the distances 18 measured by the two ultrasound sensors 12 involved and the known distance between the two ultrasound sensors 12 are required.
  • an environment map is created, in which reflection points 14 are entered, each representing the locations at which the respective ultrasonic signal was reflected by the obstacle 11.
  • An exact orientation is one
  • Reflection point 14 is not possible because, for example, only one
  • Ultrasonic sensor 12 has received a corresponding echo, a course of reflection points 14 can be created, at which the determined distances 18 are plotted as a function of the measurement time and / or the distance traveled by the vehicle 10.
  • reflection points 14 are now combined into objects, the reflection points 14 being brought together in particular to form coherent, linear wall sections 20.
  • reflection points 14 lying close to one another are combined in the area map or in the course to form a wall section 20.
  • Two reflection points 14 can be regarded as being close to one another if a distance between the two reflection points 14 is below a predetermined limit value.
  • the coherent, linear wall sections 20 formed by the merging of the reflection points 14 have two ends. In the example shown in Figure 1, both ends are
  • FIG. 1 A situation similar to that in FIG. 1 is shown in FIG.
  • the vehicle 10 moves along the direction marked with the reference number 36, the driving tube of the vehicle 10 again through the two
  • Boundary lines 30 is limited. In contrast to that in Figure 1
  • the vehicle 10 no longer moves parallel to the obstacle 11, but moves at an angle to it.
  • Ultrasonic sensors 12 emit signals and receive echoes again, a distance 18 being assigned to an echo in each case and
  • Reflection points 14 are determined.
  • the reflection points 14 determined were combined to form a wall section 20 which has a closed end 26.
  • the closed end 26 is again characterized in that the distance 18 of the reflection point 14 following the closed end 26 has increased in relation to the vehicle 10, so that the position of the reflection point 14, which adjoins the closed end 26, does not have a linear course follows.
  • the reflection point 14 adjoining the closed end 26 does not lie on a straight line which runs through the reflection points 14 which have been assigned to the wall section 20.
  • the other end of the wall section 20 is an open end 24, since all the previously determined reflection points 14 lie on the straight line in the vicinity of the open end 24, through which all reflection points 14 of the
  • Wall section 20 is defined. An extrapolation is therefore carried out, the further course of the wall section 20 being estimated by an extrapolated straight line 28.
  • the extrapolated straight line 28 intersects one of the boundary lines 30 which delimit the travel tube of the vehicle 10.
  • a virtual collision point is created at the intersection 32.
  • the distance between the vehicle 10 and the virtual collision point 32 is designated by the reference symbol 34.
  • the vehicle 10 preferably being braked gently and comfortably.
  • the deceleration is selected such that the vehicle 10 comes to a stop shortly before the virtual collision point 32. If the driver of the vehicle 10 changes the direction of movement 36 of the vehicle 10 by means of a steering movement such that the virtual collision point 32 is eliminated, the brake intervention is ended, so that the journey of the vehicle 10 can continue undisturbed.
  • the virtual collision point 32 is already recognized before using the ultrasonic sensors 12, a reflection point 14 has been determined, which lies within the travel tube of the vehicle 10. Through this early detection of virtual collision points 32, one can earlier
  • Brake intervention can be started, and therefore braking with less, comfortable deceleration take place.
  • the vehicle 10 would determine further reflection points 14 using its ultrasonic sensors 12 and would further combine them into wall sections 20 during comfortable braking. If the end of the obstacle 11 were then reached in the further course, a non-linear course of the reflection points 14 would be determined with reference to a straight line which runs through the reflection points 14 assigned to the wall section 20. This would then be understood as the closed end 26 of the wall section 20, so that no extrapolated straight line 28 is determined and thus the virtual collision point 32 would also be omitted. This means that in such a case the vehicle 10 would first brake carefully until the ultrasonic sensors 12 recognize the end of the wall section 20 as closed, and thus the end of the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung einer Kollision eines Fahrzeugs (10) mit einem Hindernis (11) unter Verwendung mindestens eines Ultraschallsensors (12). Bei dem Verfahren werden Reflexionspunkte (14) während einer Bewegung des Fahrzeugs (10) bestimmt, wobei die Reflexionspunkte (14) Orte repräsentieren, an denen ein Signal eines Ultraschallsensors (12) reflektiert wurde. Die Reflexionspunkte (14) werden zu zusammenhängenden, linear verlaufenden Wandabschnitten (20) zusammengeführt, wobei ein Wandabschnitt (20) zwei Enden aufweist. Ferner wird bestimmt, ob ein Ende eines Wandabschnitts (20) offen oder geschlossen ist. Der an ein offenes Ende (24) eines Wandabschnitts (20) angrenzende Verlauf wird extrapoliert und es werden virtuelle Kollisionspunkte (32) zwischen dem Fahrzeug (10) und dem extrapolierten Verlauf der Wandabschnitte (20) ermittelt. Es folgt das Einleiten eines Bremseingriffs, falls eine Kollision mit einem virtuellen Kollisionspunkt (32) droht. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Fahrassistenzsystem mit mindestens einem Ultraschallsensor (12), welches zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist, und ein Fahrzeug (10) mit einem solchen Fahrassistenzsystem.

Description

Verfahren und Fahrassistenzsystem zum Vermeiden einer Kollision eines
Fahrzeugs mit einem Hindernis
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermeiden einer Kollision eines
Fahrzeugs mit einem Hindernis, wobei über mindestens ein Ultraschallsensor ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis in der Umgebung des Fahrzeugs bestimmt wird, indem der mindestens eine Ultraschallsensor Signale aussendet und an dem Hindernis reflektierte Echos des Signals wieder empfängt. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fahrassistenzsystem zum Vermeiden einer Kollision eines Fahrzeugs, welches mindestens einen
Ultraschallsensor zum Bestimmen eines Abstands zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis in der Umgebung des Fahrzeugs umfasst und ausgebildet ist, das Verfahren auszuführen.
Stand der Technik
Im Automobilbereich werden verschiedene Fahrassistenzsysteme eingesetzt, die den Fahrer beim Ausführen verschiedener Fahrmanöver unterstützen sollen. Dazu gehören beispielsweise Parkassistenzsysteme, die mit Hilfe von den dem Fahrzeug zugeordneten Sensoren die Umgebung erfassen, in der Umgebung mögliche Parkplätze ermitteln und den Fahrer beim Einparken unterstützen. Andere Fahrassistenzsysteme warnen den Fahrer beispielsweise vor Objekten, die sich im toten Winkel befinden. Einige Fahrassistenzsysteme umfassen eine Bremsfunktion, welche das Fahrzeug vor dem Auftreten einer Kollision abbremst.
Aus DE10 2014 111 951 Al ist ein Verfahren zum Warnen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs vor der Anwesenheit eines Objektes in der Umgebung bekannt. Bei dem Verfahren wird fortlaufend ein Mindestabstand zwischen dem
Kraftfahrzeug und einem Objekt ermittelt, wobei eine Warnung bei
Unterschreitung eines vorbestimmten Grenzwertes ausgegeben wird. Zusätzlich wird fortlaufend ein Kollisionsabstand ermittelt, welcher einen Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt beim Bewegen des Kraftfahrzeugs innerhalb des ermittelten Fahrschlauches beschreibt.
Aus DE10 2013 021 827 Al ist ein Verfahren zum Warnen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs vor einer Kollisiongefahr bekannt. Bei dem Verfahren werden zusätzlich zu Objekten im Fahrschlauch des Fahrzeugs auch Objekte herangezogen, die in einem Warnbereich außerhalb des Fahrschlauches liegen. Beispielsweise kann bei einer Rückwärtsfahrt ein Warnbereich im Bereich der linken vorderen Ecke des Kraftfahrzeugs definiert werden. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Kollision mit einem länglichen Objekt vermieden werden, welches sich links vom Fahrzeug befindet, dessen in den Fahrschlauch hineinragende Teile jedoch außerhalb der Sichtbereiche der Sensoren des Kraftfahrzeugs liegen.
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass eine Kollision mit in den Fahrschlauch eines Fahrzeugs hineinragenden Objekten oft erst sehr spät detektiert wird, sodass ein Vermeiden einer Kollision durch Bremsen oft nicht mehr möglich ist.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zum Vermeiden einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Hindernis vorgeschlagen, wobei über mindestens einen Ultraschallsensor ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis in der Umgebung des Fahrzeugs bestimmt wird, indem der mindestens eine Ultraschallsensor Signale aussendet und an dem Hindernis reflektierte Echos des Signals wieder empfängt.
Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass in einem Schritt a) des Verfahrens Reflexionspunkte während einer Bewegung des Fahrzeugs bestimmt werden, wobei die Reflexionspunkte Orte repräsentieren, an denen ein Signal eines Ultraschallsensors reflektiert wurde. In einem nachfolgenden Schritt b) des Verfahrens werden die bestimmten Reflexionspunkte Objekten zugeordnet. Dabei werden insbesondere Reflexionspunkte zu zusammenhängenden, linear verlaufenden Wandabschnitten zusammengefasst, wobei ein Wandabschnitt zwei Enden aufweist. In einem sich anschließenden Schritt c) des Verfahrens wird bestimmt, ob ein Ende eines Wandabschnitts offen oder geschlossen ist. Ein Ende eines
Wandabschnitts wird als geschlossen angesehen, wenn die an das jeweilige Ende angrenzenden Reflexionspunkte einem nicht-linearen Verlauf folgen oder wenn bei weiterer Bewegung des Fahrzeugs keine weiteren Reflexionspunkte mit dem jeweiligen Ende eines Wandabschnitts zusammengeführt werden.
Andernfalls wird ein Ende eines Wandabschnitts als offen angesehen.
In einem nachfolgenden Schritt d) des Verfahrens wird für Wandobjekte, die zumindest ein offenes Ende aufweisen, der Verlauf, der auf ein offenes Ende folgt, extrapoliert. In einem anschließenden Schritt e) des Verfahrens werden virtuelle Kollisionspunkte zwischen dem Fahrzeug und dem extrapolierten Verlauf der Wandabschnitte ermittelt. In einem nachfolgenden Schritt f) des Verfahrens wird ein Bremseingriff eingeleitet, falls eine Kollision des Fahrzeugs mit einem virtuellen Kollisionspunkt droht.
Fürs Bestimmen der Reflexionspunkte gemäß Schritt a) des Verfahrens werden beispielsweise von einem Ultraschallsensor Signale ausgesendet und von Objekten der Umgebung reflektierte Ultraschallechos von diesem Sensor wieder empfangen. Dabei wird für jedes empfangene Ultraschallecho anhand der Laufzeit zwischen Aussenden des Signals und Empfangen des Echos, der Abstand des Objektes zum Fahrzeug bestimmt. Des Weiteren wird dem ermittelten Abstand für das Bilden von Reflexionspunkten neben dem ermittelten Abstand bzw. Entfernungswert ein Zeitpunkt zugeordnet und/oder ein Bezug zu einer vom Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke zugeordnet. Auf diese Weise kann ein Verlauf von Reflexionspunkten erzeugt werden, bei dem eine
Abhängigkeit zwischen einem gemessenen Abstand und der Zeit, an der der Abstand gemessen wurde und/oder eine Abhängigkeit zu der vom Fahrzeug zurückgelegten Strecke hergestellt wird.
Werden mindestens zwei Ultraschallsensoren verwendet, deren Sichtbereiche, innerhalb denen diese Echos von Objekten wahrnehmen können, sich zumindest teilweise überlappen, kann mittels Messen des Abstands zu einem Objekt durch beide Ultraschallsensoren und anschließender Lateration nicht nur der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem reflektierenden Objekt ermittelt werden, sondern es kann auch die relative Lage des Objektes bzw. des
Reflexionspunktes in Bezug auf das Fahrzeug bestimmt werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, zur Bildung des Verlaufs von Reflexionspunkten die Zeit, an dem das Echo empfangen wurde, sowie die Lage des Reflexionspunktes mit Bezug zum Fahrzeug dem Reflexionspunkt zuzuordnen.
In dem Schritt b) des Verfahrens werden die ermittelten Reflexionspunkte zu Objekten zusammengefasst. Dazu kann der Verlauf der Reflexionspunkte beispielsweise unter Verwendung eines Trackingfilters analysiert werden, wobei dicht beieinanderliegende Reflexionspunkte zu einem Objekt zusammengefasst werden. Für das Zusammenführen der Reflexionspunkte kann beispielsweise vorgesehen sein, eine virtuelle Umgebungskarte zu erstellen. In dieser
Umgebungskarte wird für jeden Reflexionspunkt ein Ort eingetragen. Für das Erstellen der Umfeldkarte werden dabei insbesondere die zu den gegebenen Reflexionspunkten aufgezeichnete Entfernung bzw. Lage in Bezug zum
Fahrzeug sowie die jeweilige Fahrzeugposition zum Zeitpunkt der Messung verwendet.
Bei dem Verfahren ist insbesondere vorgesehen, die Reflexionspunkte zu zusammenhängenden, linear verlaufenden Wandabschnitten
zusammenzuführen. Bei Verwendung eines Tracking Filters, welcher
Reflexionspunkte bzw. die Orte, die diese repräsentieren zu Objekten zusammenfasst, werden Objekte, die eine längliche Form aufweisen bzw. bei denen die zusammengeführten Reflexionspunkte auf einer Linie liegen, als ein solcher Wandabschnitt angesehen. Jeder Wandabschnitt weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Ein Wandabschnitt umfasst mindestens drei
Reflexionspunkte, bevorzugt weist ein Wandabschnitt mindestens vier und besonders bevorzugt mindestens fünf Reflexionspunkte auf.
Die ermittelten Wandabschnitte gehören jeweils zu einem Hindernis bzw. Objekt in der Umgebung des Fahrzeugs, wobei ein Wandabschnitt immer einen linearverlaufenden Teil einer Kontur dieses Objektes darstellt. Beim Objekt kann es sich um ein langgezogenes Objekt handeln, wie beispielsweise eine
Leitplanke, Mauer oder Hecke. Oder es kann sich um einen Teil der Kontur eines Objektes handeln, welcher linear ist. Beispielsweise enthalten die Konturen von Fahrzeugen Abschnitte, die linear und länglich erscheinen, wenn diese mit Ultraschallsensoren abgetastet werden. Das Objekt bzw. Hindernis ist bevorzugt stationär. Das Verfahren kann jedoch auf dynamische, also sich bewegende Objekte angewendet werden.
Im weiteren Verlauf des Verfahrens wird zwischen offenen und geschlossenen Enden von Wandabschnitten unterschieden. Bei geschlossenen Enden eines Wandabschnitts wurde das Ende der Wand bzw. des Objekts bereits detektiert und eine weitere Ausdehnung des Objektes in dieser Richtung ist nicht möglich. Bei offenen Enden eines Wandabschnitts wurde zunächst nur ein Teil der Wand bzw. des Objektes gesehen, die komplette Ausdehnung dieses Objektes bzw. der Wand ist noch nicht bekannt. Für die Unterscheidung zwischen einem offenen und geschlossenen Ende wird bestimmt, ob im Bereich des Endes des Wandabschnitts die an das jeweilige Ende folgenden bzw. angrenzenden Reflexionspunkte einem nicht-linearen Verlauf folgen. Ein solcher nicht-linearer Verlauf deutet darauf hin, dass ein Ende des linear verlaufenden Wandabschnitts des Objektes erreicht wurde und die Kontur dieses Objektes abknickt.
Insbesondere ein nicht-linearer Verlauf, der eine gekrümmte Kurve darstellt, welche von einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs weggekrümmt ist, deutet auf eine solche Kante eines Objektes hin, welche ein Ende des linearen
Wandabschnitts darstellt.
Bei länglichen Objekten wie Leitplanken, Mauern oder Hecken kann ein solcher nicht-linearer Verlauf unter Umständen nicht beobachtet werden. In einem solchen Fall wird stattdessen festgestellt, dass auch bei weiterer Bewegung des Fahrzeugs entlang seiner Fahrtrichtung keine weiteren Reflexionspunkte mehr ermittelt werden, welche mit dem jeweiligen Ende des Wandabschnitts zusammengeführt werden können.
In allen anderen Fällen wird davon ausgegangen, dass das jeweilige Ende des Wandabschnitts offen ist.
Weist ein Wandabschnitt ein offenes Ende auf, so wird nun im Verfahren ermittelt, ob eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und einem der Wandabschnite droht. Dazu werden die offenen Enden der Wandabschnite mitels Extrapolation verlängert und es werden virtuelle Kollisionspunkte zwischen diesen verlängerten Wandabschniten und einem Fahrschlauch geprüft, der die voraussichtliche Bewegung des Fahrzeugs repräsentiert. Der Fahrschlauch wird durch zwei parallel zueinander verlaufende Linien
repräsentiert, welche den Bereich begrenzen, der von dem Fahrzeug
voraussichtlich befahren werden wird, sofern die aktuelle Geschwindigkeit und Richtung beibehalten wird. Der Fahrschlauch ist von der Geschwindigkeit dem Blickwinkel und den Abmessungen des Fahrzeugs abhängig. Schneidet eines der extrapolierten Enden eines Wandabschnits eine den Fahrschlauch begrenzende Linie, so wird ein virtueller Kollisionspunkt an diesem Schnitpunkt erzeugt.
Sofern ein virtueller Kollisionspunkt ermitelt wurde, wird ein Bremseingriff eingeleitet, falls eine Kollision mit dem virtuellen Kollisionspunkt droht. Eine Kollision droht insbesondere dann, wenn ein Abstand zwischen dem virtuellen Kollisionspunkt und dem Fahrzeug unterhalb eines Warnabstands liegt. Dieser Warnabstand kann in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs variieren und ist bevorzugt so gewählt, dass auch mit einer geringen Verzögerung des Fahrzeugs bei einem Bremseingriff ein Abbremsen des Fahrzeugs vor Erreichen des virtuellen Kollisionspunkts sichergestellt ist.
Selbstverständlich können auch weitere Bedingungen für das Einleiten eines Bremseingriffs zusätzlich zu den virtuellen Kollisionspunkten definiert werden. So ist bevorzugt vorgesehen, bei Erkennen eines im Fahrschlauch liegenden Reflexionspunktes und damit bei einer direkten Erfahrung eines Hindernisses im Fahrschlauch einen Bremseingriff einzuleiten.
Bei dem Bremseingriff gemäß Schrit f) ist bevorzugt vorgesehen, eine
Notbremsung mit maximaler Verzögerung einzuleiten, wenn dies erforderlich ist, um diese Kollision mit einem virtuellen Kollisionspunkt zu vermeiden oder einen Schaden zu reduzieren, welcher bei einer Kollision auftreten würde. Falls noch keine Notbremsung erforderlich ist, ist es bevorzugt, beim Einleiten des
Bremseingriffs ein komfortables Abbremsen des Fahrzeugs mit einer
Verzögerung durchzuführen, welche kleiner ist als die maximale Verzögerung des Fahrzeugs. Durch eine solche Verzögerung, die kleiner ist als die maximal mögliche Verzögerung des Fahrzeugs wird ein besonders komfortables
Abbremsen erreicht, wobei bereits der Abstand bis zu dem Punkt, an dem eine Notbremsung unbedingt eingeleitet werden muss, verringert wird und damit mehr Zeit geschaffen wird, um ein potenzielles geschlossenes Ende des
Wandabschnitts zu finden.
Die für das komfortable Bremsen gewählte Verzögerung ist bevorzugt derart gewählt, dass das Fahrzeug kurz vor Erreichen des virtuellen Kollisionspunkts bis zum Stillstand gebremst wird.
Bevorzugt ist bei dem Verfahren vorgesehen, auch nach Einleiten des
Bremseingriffs weiter das Umfeld des Fahrzeugs zu beobachten,
Reflexionspunkte zu bestimmen und diese zu Wandabschnitten
zusammenzuführen. Dabei ist es möglich, dass zu einem Wandabschnitt, der bisher ein offenes Ende aufgewiesen hat, das Ende erkannt wird und somit nun ein geschlossenes Ende vorliegt. In einem solchen Fall fällt gegebenenfalls ein zuvor ermittelter virtueller Kollisionspunkt weg. Des Weiteren werden die virtuellen Kollisionspunkte insbesondere bei einer erfolgten Lenkbewegung des Fahrzeugs neu berechnet, wodurch gegebenenfalls Kollisionspunkte wegfallen können und neue Kollisionspunkte entstehen können.
Bevorzugt wird ein eingeleitetes komfortables Abbremsen beendet und somit auch eine betätigte Bremse wieder gelöst, wenn der für die Verzögerung des Fahrzeugs verantwortliche virtuelle Kollisionspunkt weggefallen ist.
Bevorzugt wird das Verfahren mit seinen Schritten a) bis f) während einer Bewegung des Fahrzeugs wiederholt durchlaufen, sodass eine fortlaufende Überwachung der Umgebung stattfindet, gegebenenfalls neue Kollisionspunkte ermittelt werden und gegebenenfalls bereits ermittelte virtuelle Kollisionspunkte wieder wegfallen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, ein Fahrassistenzsystem zur
Vermeidung einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Hindernis bereitzustellen. Das Fahrassistenzsystem umfasst mindestens einen Ultraschallsensor zum Bestimmen eines Abstands zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis in der Umgebung des Fahrzeugs und ist ausgebildet, eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.
Das Fahrassistenzsystem umfasst bevorzugt ein Steuergerät, welches mit dem mindestens einen Ultraschallsensor in Verbindung steht und eine Verbindung zu einem Bremssystem eines Fahrzeugs aufweist. Das Steuergerät implementiert bevorzugt eines der hierin beschriebenen Verfahren.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Fahrassistenzsystem mehrere Ultraschallsensoren auf, wobei besonders bevorzugt mindestens zwei
Ultraschallsensoren so angeordnet sind, dass deren Sichtbereiche, innerhalb denen diese Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs wahrnehmen können, sich zumindest teilweise überlappen. In diesem überlappenden Bereich kann unter Verwendung der beiden Ultraschallsensoren nicht nur ein Abstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug ermittelt werden, sondern unter Verwendung von Lateration auch die Lage dieses Objektes, bzw. des Reflexionspunkts auf diesem Objekt in Bezug auf das Fahrzeug bestimmt werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fahrzeug, welches eines der hier beschriebenen Fahrassistenzsysteme umfasst.
Vorteile der Erfindung
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann eine mögliche Kollision eines
Fahrzeugs mit einem Objekt in vielen Fällen bereits ermittelt werden, obwohl die Sensoren des Fahrzeugs noch kein in den Fahrschlauch des Fahrzeugs hineinragendes Hindernis erkannt haben. Dieses frühzeitige Erkennen einer möglichen Kollision wird bevorzugt dazu verwendet, das Fahrzeug zunächst sanft und für die Fahrgäste komfortabel abzubremsen, da auf Grund des frühzeitigen Erkennens einer drohenden Kollision bereits frühzeitig mit dem Abbremsen begonnen werden kann. Eine Vollbremsung oder Notbremsung ist nur dann erforderlich, wenn sich beispielsweise durch eine falsche
Lenkbewegung des Fahrers die Distanz zum Hindernis schneller verringert als zunächst erwartet. Des Weiteren kann vorteilhafter Weise ein zunächst sanft und komfortabel eingeleiteter Bremseingriff auch wieder beendet werden, wenn sich
beispielsweise heraussteilen sollte, dass durch das Erkennen eines Endes eines Wandabschnitts gar keine Kollision droht, oder eine drohende Kollision durch eine geeignete Lenkbewegung des Fahrers vermieden wird.
Kurze Beschreibung der Figuren
Es zeigen:
Figur 1 das parallele Vorbeifahren an einem stationären Hindernis und
Figur 2 eine drohende Kollision mit einem stationären Hindernis.
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei für eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
In Figur 1 ist ein Fahrzeug 10 mit einem erfindungsgemäßen
Fahrassistenzsystem dargestellt, welches sich entlang der mit dem
Bezugszeichen 36 markierten Richtung bewegt. Anhand der Bewegungsrichtung 36, Geschwindigkeit und den Abmessungen des Fahrzeugs 10 wird ein
Fahrschlauch bestimmt, der durch zwei Begrenzungslinien 30 begrenzt wird.
In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt das Fahrzeug 10 über sechs Ultraschallsensoren 12 zur Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs 10. Die Ultraschallsensoren 12 senden dazu jeweils Ultraschallpulse aus und empfangen an Objekten reflektierte Ultraschallechos. In der Figur 1 ist ein Hindernis 11 in Form eines stehenden Fahrzeugs dargestellt. Dieses Hindernis 11 stellt ein Objekt dar, welches von den Ultraschallsensoren 12 ausgesandte Signale reflektiert. Zu jedem reflektierten Echo wird durch das Fahrzeug 10 bzw. durch das dem Fahrzeug 10 zugeordnete
Fahrassistenzsystem ein Abstand 18 bestimmt. Falls sich die Sichtfelder, in denen die Ultraschallsensoren 12 Objekte detektieren können, zumindest teilweise überlappen, kann auch mittels Lateration die genaue Lage des den Ultraschall reflektierenden Punktes mit Bezug zum Fahrzeug 10 bestimmt werden. Dazu werden die von den beiden beteiligten Ultraschallsensoren 12 gemessenen Abstände 18 sowie der bekannte Abstand zwischen den beiden Ultraschallsensoren 12 benötigt.
Anhand der ermittelten Sensordaten der Ultraschallsensoren 12 wird eine Umgebungskarte erstellt, in der Reflexionspunkte 14 eingetragen werden, die jeweils die Orte repräsentieren, an denen das jeweilige Ultraschallsignal von dem Hindernis 11 reflektiert wurde. Ist eine genaue Lagebestimmung eines
Reflexionspunkts 14 nicht möglich, weil beispielsweise nur ein einziger
Ultraschallsensor 12 ein entsprechendes Echo empfangen hat, kann ein Verlauf von Reflexionspunkten 14 erstellt werden, bei denen die ermittelten Abstände 18 in Abhängigkeit von dem Messzeitpunkt und/oder der vom Fahrzeug 10 zurückgelegten Wegstrecke aufgetragen werden.
Anhand des Verlaufs bzw. anhand der erstellten Umgebungskarte werden nun Reflexionspunkte 14 zu Objekten zusammengefasst, wobei die Reflexionspunkte 14 insbesondere zu zusammenhängenden, linear verlaufenden Wandabschnitten 20 zusammengeführt werden. Dabei werden in der Umgebungskarte bzw. in dem Verlauf dicht beieinander liegende Reflexionspunkte 14 zu einem Wandabschnitt 20 zusammengefasst. Dabei können zwei Reflexionspunkte 14 als dicht zueinander liegend angesehen werden, wenn ein Abstand zwischen den beiden Reflexionspunkten 14 unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt.
Die durch das Zusammenführen der Reflexionspunkte 14 entstehenden zusammenhängenden, linear verlaufenden Wandabschnitte 20 weisen zwei Enden auf. In dem in Figur 1 dargestellten Beispiel sind beide Enden
geschlossene Enden 26, da die auf das geschlossene Ende 26 jeweils folgenden Reflexionspunkte 14 den geraden, linearen Verlauf der übrigen Reflexionspunkte 14 des Wandabschnitts 20 nicht weiter folgen, sondern sich von dem Fahrzeug 10 weiter entfernen.
Da beide Enden des Wandabschnitts 20 geschlossen sind, erfolgt keine
Extrapolation des weiteren Verlaufs der Wandabschnitte 20. Da die beiden Begrenzungslinien 30, die den Fahrschlauch des Fahrzeugs 10 begrenzen, den Wandabschnitt 20 auch nicht schneiden, kann kein Kollisionspunkt ermittelt werden. Er droht keine Kollision zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Hindernis 11.
In der Figur 2 ist eine ähnliche Situation wie in Figur 1 dargestellt. Das Fahrzeug 10 bewegt sich entlang der mit dem Bezugszeichen 36 markierten Richtung, wobei der Fahrschlauch des Fahrzeugs 10 wieder durch die beiden
Begrenzungslinien 30 begrenzt wird. Im Gegensatz zu der in Figur 1
dargestellten Situation bewegt sich das Fahrzeug 10 nicht mehr parallel zu dem Hindernis 11, sondern bewegt sich in einem Winkel dazu.
Während der Bewegung des Fahrzeugs 10 werden fortlaufend mit den
Ultraschallsensoren 12 Signale ausgesendet und Echos wieder empfangen, wobei jeweils wieder einem Echo ein Abstand 18 zugeordnet wird und
Reflexionspunkte 14 bestimmt werden.
Wie der Darstellung der Figur 2 entnommen werden kann, wurden die ermittelten Reflexionspunkte 14 zu einem Wandabschnitt 20 zusammengefasst, welcher ein geschlossenes Ende 26 aufweist. Das geschlossene Ende 26 ist wieder dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand 18 des auf das geschlossene Ende 26 folgenden Reflexionspunkts 14 in Bezug zum Fahrzeug 10 vergrößert hat, so dass die Lage des Reflexionspunkts 14, der an das geschlossene Ende 26 angrenzt, keinem linearen Verlauf folgt. Der an das geschlossene Ende 26 angrenzende Reflexionspunkt 14 liegt nicht auf einer Geraden, die durch die Reflexionspunkte 14 verläuft, die dem Wandabschnitt 20 zugeordnet wurden.
Bei dem anderen Ende des Wandabschnitts 20 handelt es sich um ein offenes Ende 24, da alle bisher ermittelten Reflexionspunkte 14 in der Nähe des offenen Endes 24 auf der Gerade liegen die, durch alle Reflexionspunkte 14 des
Wandabschnitts 20 definiert ist. Es wird daher eine Extrapolation durchgeführt, wobei der weitere Verlauf des Wandabschnitts 20 durch eine extrapolierte Gerade 28 abgeschätzt wird. Die extrapolierte Gerade 28 schneidet in der Darstellung der Figur 2 eine der Begrenzungslinien 30, die den Fahrschlauch des Fahrzeugs 10 begrenzen. Am Schnittpunkt entsteht ein virtueller Kollisionspunkt 32. Der Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und dem virtuellen Kollisionspunkt 32 ist mit dem Bezugszeichen 34 bezeichnet.
Auf Grund des Erkennens des virtuellen Kollisionspunktes 32 erfolgt ein
Bremseingriff, wobei das Fahrzeug 10 bevorzugt sanft und komfortabel abgebremst wird. Für das komfortable Abbremsen wird die Verzögerung derart gewählt, dass das Fahrzeug 10 kurz vor dem virtuellen Kollisionspunkt 32 zum Stehen kommt. Sollte der Fahrer des Fahrzeugs 10 durch eine Lenkbewegung, die Bewegungsrichtung 36 des Fahrzeugs 10 derart ändern, dass der virtuelle Kollisionspunkt 32 wegfällt, wird der Bremseingriff beendet, sodass die Fahrt des Fahrzeugs 10 ungestört fortgesetzt werden kann.
Vorteilhafter Weise wird der virtuelle Kollisionspunkt 32 bereits erkannt, bevor unter Verwendung der Ultraschallsensoren 12 ein Reflexionspunkt 14 ermittelt wurde, der innerhalb des Fahrschlauchs des Fahrzeugs 10 liegt. Durch dieses frühzeitige Erkennen virtueller Kollisionspunkte 32 kann früher mit einem
Bremseingriff begonnen werden, und daher ein Abbremsen mit geringerer, komfortabler Verzögerung erfolgen.
Wäre der Winkel zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Hindernis 11 flacher, sodass der virtuelle Kollisionspunkt 32 weiter weg und außerhalb des
Hindernisses 11 liegt, würde während des komfortablen Bremsens das Fahrzeug 10 unter Verwendung seiner Ultraschallsensoren 12 weiter Reflexionspunkte 14 bestimmen und weiter zu Wandabschnitten 20 zusammenfassen. Würde dann im weiteren Verlauf das Ende des Hindernisses 11 erreicht werden, so würde ein nicht-linearer Verlauf der Reflexionspunkte 14 mit Bezug auf eine Gerade ermittelt werden, welche durch die dem Wandabschnitt 20 zugeordneten Reflexionspunkte 14 verläuft. Dies würde dann als geschlossenes Ende 26 des Wandabschnitts 20 aufgefasst werden, sodass kein Bestimmen einer extrapolierten Geraden 28 erfolgt und damit auch der virtuelle Kollisionspunkt 32 wegfiele. Das bedeutet, dass in solch einem Fall das Fahrzeug 10 zunächst vorsichtig abbremsen würde, bis die Ultraschallsensoren 12 das Ende des Wandabschnitts 20 als geschlossen erkennen, und damit das Ende des
Hindernisses 11 erkannt haben. Da dann eine drohende Kollision ausgeschlossen werden kann, kann das Fahrzeug 10 in diesem Fall seine Fahrt ungehindert fortsetzen und das komfortable Bremsen beendet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin vorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die
Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Vermeiden einer Kollisionen eines Fahrzeugs (10) mit einem Hindernis (11), wobei über mindestens einen Ultraschallsensor (12) ein Abstand (18) zwischen dem Fahrzeug (10) und einem Hindernis (11) in der Umgebung des Fahrzeugs (10) bestimmt wird, indem der mindestens eine Ultraschallsensor (12) Signale aussendet und an dem Hindernis (11) reflektierte Echos des Signals wieder empfängt, umfassend die Schritte:
a) Bestimmen von Reflexionspunkten (14) während einer Bewegung des Fahrzeugs (10), wobei die Reflexionspunkte (14) Orte repräsentieren, an denen ein Signal eines Ultraschallsensors (12) reflektiert wurde, b) Zusammenführen der Reflexionspunkte (14) zu zusammenhängenden linear verlaufenden Wandabschnitten (20), wobei ein Wandabschnitt (20) zwei Enden aufweist,
c) Bestimmen, ob ein Ende eines Wandabschnitts (20) offen oder
geschlossen ist, wobei ein Ende eines Wandabschnitts (20) als geschlossen angesehen wird, wenn die an das jeweilige Ende angrenzenden Reflexionspunkte (14) einem nicht-linearen Verlauf folgen oder wenn bei weiterer Bewegung des Fahrzeugs (10) keine weiteren Reflexionspunkte (14) mit dem jeweiligen Ende eines Wandabschnitts (20) zusammengeführt werden und ein Ende andernfalls als offen angesehen wird,
d) Extrapolieren des an ein offenes Ende (24) folgenden Verlaufs der Wandabschnitte (20),
e) Ermitteln von virtuellen Kollisionspunkten (32) zwischen dem
Fahrzeug (10) und einem extrapolierten Verlauf der Wandabschnitte (20) und
f) Einleiten eines Bremseingriffs, falls eine Kollision mit einem virtuellen Kollisionspunkt (32) droht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt†) eine Notbremsung mit maximaler Verzögerung eingeleitet wird, wenn dies erforderlich ist, um eine Kollision mit einem virtuellen
Kollisionspunkt (32) zu vermeiden oder einen Schaden zu reduzieren oder, falls noch keine Notbremsung erforderlich ist, Einleiten eines komfortablen Abbremsens des Fahrzeugs (10) mit einer Verzögerung, welche kleiner ist als die maximale Verzögerung des Fahrzeugs (10).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verzögerung für das komfortable Bremsen so gewählt wird, dass das Fahrzeug (10) vor Erreichen des virtuellen Kollisionspunkts (32) bis zum Stillstand gebremst wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das komfortable Abbremsen beendet wird und eine Bremse wieder gelöst wird, wenn der für die Verzögerung verantwortliche virtuelle
Kollisionspunkt (32) weggefallen ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht-lineare Verlauf gemäß Schritt c) eine gekrümmte Kurve ist, welche von einer Bewegungsrichtung (36) des Fahrzeugs (10) weg gekrümmt ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein virtueller Kollisionspunkt (32) als ein Schnittpunkt zwischen einer durch die Extrapolation eines Wandabschnitts (20) gegebenen Gerade (28) mit Begrenzungslinien (30) eines Fahrschlauchs des Fahrzeugs (10) gegeben ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der
Fahrschlauch durch die momentane Fahrtrichtung, dem momentanen Lenkwinkel und die Abmessungen des Fahrzeugs (10) gegeben ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüchl bis 7, dadurch gekennzeichnet, das die Schritte a) bis f) während einer Bewegung des Fahrzeugs (10) wiederholt durchlaufen werden.
9. Fahrassistenzsystem zum Vermeiden einer Kollisionen eines Fahrzeugs (10) mit einem Hindernis (11), wobei das Fahrassistenzsystem mindestens einen Ultraschallsensor (12) zum Bestimmen eines
Abstands (18) zwischen dem Fahrzeug (10) und einem Hindernis (11) in der Umgebung des Fahrzeugs (10) umfasst und ausgebildet ist, eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
10. Fahrzeug (10) umfassend ein Fahrassistenzsystem nach Anspruch 9.
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