WO2022073882A1 - VERFAHREN UND STEUEREINRICHTUNG ZUM ERMITTELN EINER KOLLISIONSRELEVANTEN ZEITGRÖßE FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG - Google Patents

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WO2022073882A1 PCT/EP2021/077146 EP2021077146W WO2022073882A1 WO 2022073882 A1 WO2022073882 A1 WO 2022073882A1 EP 2021077146 W EP2021077146 W EP 2021077146W WO 2022073882 A1 WO2022073882 A1 WO 2022073882A1
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host vehicle
determined
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vehicle
time
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Marcel AGUIRRE MEHLHORN
Hendrik Decke
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a control device and a method for determining a time variable, the time variable describing a possible collision of a host vehicle with at least one other object.
  • ego vehicle is understood to mean a vehicle (in particular a motor vehicle and also in particular a passenger car or a truck) to which the measures described herein are applied or for which the collision-relevant time variable is determined. This is to be distinguished from other vehicles in the vicinity of the ego vehicle, with which collisions and, in particular, rear-end collisions are to be avoided. These vehicles are examples of objects depicted herein.
  • the host vehicle can, for example, comprise the control device described herein.
  • calculation methods are analytical and/or numerical and can also require integral calculations or iterative solution approaches, which correspondingly increases the complexity of the calculation.
  • two-dimensional (and/or geometric) considerations should preferably be used as a basis or that possible collisions should be evaluated on the basis of corresponding two-dimensional considerations.
  • whereabouts of the host vehicle for example, a current whereabouts or also a future whereabouts, which can be modeled as a two-dimensional driving corridor or braking corridor, for example
  • environment model or environmental model
  • the variables required for collision considerations are at least partially obtained from an environment model containing potentially more suitable information derived.
  • the environment model can contain content and/or information that goes beyond pure (individual) sensor measurement values due to numerous underlying data sources.
  • two-dimensional residence areas these can be defined by a plurality of locations that lie in the residence area and/or delimit it. It is therefore not absolutely necessary to calculate or define complete areas. Instead, a plurality of individual points and, in particular, their two-dimensional coordinates can also be used, which are distributed two-dimensionally and, for example, delimit or span the location area.
  • a preferred variant provides for the location area to be described by at least two points or locations, for which at least two-dimensional coordinates are determined in each case. In principle, however, the present solution can also be used for three-dimensional observations, for example by determining corresponding three-dimensional residence areas.
  • a method for determining a time variable (in particular a TTX time variable and/or a behavioral safety metric) is proposed, the time variable describing a possible collision of a host vehicle with at least one other object.
  • the method preferably has:
  • the location area is preferably determined using an environment model of the host vehicle or, in other words, derived from the environment model and/or is in the environment model defined.
  • environment model of the host vehicle or, in other words, derived from the environment model and/or is in the environment model defined.
  • all other considerations, calculations and determinations described herein can also be carried out taking into account and/or on the basis of the environment model. This applies in particular to the determination of movement variables, in particular for vehicles other than the ego vehicle, and/or the extent or extent of expected residence areas, in particular braking or driving corridors. All distances or other variables required for assessing the risk of collision can also be derived from the environment model and correspondingly not necessarily direct (individual) sensor measurement values.
  • the movement quantity can in particular be a relative speed between the host vehicle and the object. It can be determined using sensors of the host vehicle. For example, this can be used to determine the speed of objects in the area and in particular of other vehicles located therein by means of surroundings sensors and in particular distance sensors.
  • the host vehicle can, for example, determine its own location coordinates in the (preferably at least two-dimensional) environment model. For example, knowing the dimensions of the host vehicle, its outlines can be at least roughly approximated, for example its outline in a horizontal plane. In general, any two-dimensional variables and/or areas described herein can be determined in a corresponding horizontal plane, which runs parallel to a (plane) vehicle underground, for example.
  • the possible location area can in particular be a possible future location area, which is determined, for example, based on an expected trajectory, an expected braking behavior or an expected driving behavior of the host vehicle.
  • a movement variable of the object can be detected by environment sensors of the host vehicle as a possible future location area for the object.
  • an expected driving corridor of the object can be calculated and/or modeled preferably two-dimensionally as a possible location area, for example if the driving direction and/or speed of the object have been recorded.
  • the object can also transmit relevant variables to the host vehicle by means of a communication link.
  • the host vehicle can have its own dimensions (in particular to define its current area of residence) or at least one motion variable (e.g. to define a possible future location area) to the host vehicle.
  • V2X Vehicle-to-X
  • the time variable is determined on the basis of a distance and in particular a minimum distance between the location area and the corresponding other of the host vehicle and the object. For example, based on the distance, the amount of time can be determined until the corresponding other of the ego vehicle and the object enters the location area. In general, provision can also be made for preferably two-dimensional location areas to be determined both for the host vehicle and for the object. It can then also be determined when the residence areas overlap or what time remains until a corresponding overlapping, which can mean a collision. This can also be done on the basis of the environment model or information modeled thereby.
  • the time variable is determined on the basis of a quotient of the preferably minimum distance and the movement variable (more precisely, the minimum distance divided by the movement variable).
  • the movement variable is preferably the already mentioned relative speed between the host vehicle and the object.
  • any of the variants mentioned below which are known per se from the prior art but are determined there by means of disadvantageous and complex calculation methods, can generally be determined as the time variable. It goes without saying that, according to the invention, a plurality of different time variables can also be determined using the determined movement variable and/or the at least one location area. In general, any time variables mentioned herein can be used to control and/or selectively trigger driver assistance functions (in particular an emergency braking function).
  • TTC Time To Collision
  • TTB Time To Break
  • TTS Time To Steer
  • TTK Time To Kickdown
  • TTD Time To Disappear
  • the current location area of the host vehicle is determined as the location area, taking into account the dimensions of the host vehicle (for example on the basis of or in the environment model).
  • the distance and preferably minimum distance of this location area which preferably corresponds to a geometric shape and/or a geometric and at least two-dimensional extension of the host vehicle (eg includes its base area), can then be determined from the object.
  • the current location area is preferably also determined for the object (for example using dimensions communicated by the object and/or dimensions detected by sensors). It goes without saying that any distance considerations explained herein are also based on the environment model and/or can be derived from it.
  • a braking corridor of the host vehicle is determined as a possible location area (preferably again in or on the basis of the environment model), with the braking corridor preferably being determined on the basis of an (expected) Braking distance of the host vehicle is determined.
  • the braking corridor can be that area and/or include that area through which the vehicle travels, for example, until it comes to a complete standstill and/or until the braking process is completed. It can therefore be an area extending in the direction of travel of the vehicle, the size of which (in particular the extent in the direction of travel) is determined on the basis of the expected braking behavior of the host vehicle. This braking behavior can be described, for example, by the expected braking distance. This can be determined as the resulting braking distance from a current speed of the host vehicle and a maximum possible deceleration.
  • the time quantity can be zero if an object is located directly within the braking corridor (i.e. braking is then required immediately and/or already too late). Accordingly, it can be continuously checked whether an object enters the braking corridor (e.g. using distance sensors of the host vehicle) and an emergency braking function can then preferably be activated automatically due to a too small time value (e.g. with the value zero).
  • the variant below relates in particular to determining the time variable as a time-to-steer:
  • at least one turning circle of the Ego vehicle determined.
  • Two turning circles of the host vehicle are preferably determined. These can result from the ego vehicle being steered to the left or steered to the right, since the vehicle can turn in both steering directions or steering angles.
  • These areas can in turn be modeled in the environment model and, for example, be compared with an expected movement behavior and/or area of other vehicles that is also modeled there.
  • a movement corridor of the object is determined as a possible location area (for example in or on the basis of the environment model).
  • the above-mentioned time-to-collision can first be determined as a time variable, in particular on the basis of the procedure described here. It can then be determined which position the host vehicle can reach within this time-to-collision if it carries out a predetermined evasive maneuver (in particular the kickdown described). This position can then be used to determine a distance to the described location of the object. All of these considerations can also be modeled in the environment model and/or derived from it.
  • the two-dimensional area that encompasses an expected route or an expected movement of the object can generally be defined as a movement corridor.
  • a movement corridor For this purpose, for example, a current driving direction and/or driving speed of the object can be used and/or the movement corridor can be determined on the basis of an extrapolation of the current location area of the object in its driving direction.
  • a movement corridor (or driving corridor) of the host vehicle is determined as a possible location area and a current location area of the object is also determined and the The amount of time is determined as a function of a distance between the two residence areas. All of these sizes can derived from the environment model and/or modeled therein. In this case, either a minimum distance until the object enters the movement corridor (for time-to-enter) or a maximum distance that the object has to cover to exit is determined based on the distance between the occupied areas and preferably a relative speed as a movement variable step out of the movement corridor (for time-to-disappear). For this purpose, assumptions about the driving direction of the object can be made and/or this can be detected by sensors or by vehicle communication. This respective distance can then in turn be offset against the movement variable (preferably by forming a quotient) in order to determine the respective time variable.
  • the invention thus also relates to a control device for a motor vehicle (in particular any ego vehicle described herein), the control device being set up to carry out a method according to any of the aspects described herein.
  • control device can have at least one processor device and/or one memory device.
  • Program instructions can be stored in the memory device which, when executed by the processor device, cause the control device to carry out and/or provide any method measures or method steps described herein.
  • the control device can be set up via communication links for communicating with any of the sensors described herein or with a vehicle in the vicinity. Communications with the traffic infrastructure are also possible, for example if this is set up to transmit information about vehicles in the vicinity of the host vehicle.
  • the control device can generally be a control unit.
  • the control device can generally be set up to check whether any time variable determined therein meets a predetermined collision criterion, and if this is the case, the control device is preferably set up to take a predetermined countermeasure. This can, for example, include activating and/or executing a driver assistance function, in particular an emergency braking function. Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the following figures. The same reference symbols can be used across the figures for features that are of the same type or have the same effect.
  • 1 shows a schematic method principle for determining a time-to-collision.
  • FIG. 2 shows a schematic method principle for determining a time-to-break.
  • FIG. 3 shows a schematic method principle for determining a time to steer.
  • FIG. 4 shows a schematic method principle for determining a time-to-kickdown.
  • Fig. 5 shows a schematic method principle for determining a time-to-enter
  • the views each correspond to top views of the host vehicle 10 and also an object 18 in its vicinity. Accordingly, the roadway is viewed from above onto a horizontal spatial plane, in which the residence areas 20 considered here and/or general movement variables and positions are also determined. Furthermore, these views reproduce information that is stored in an environment model of the host vehicle 10 and/or can be derived therefrom.
  • This environment model can generally be created from a total of available information, which can only partially be detected by sensors or at least by means of various types of sensor devices. Known approaches from the prior art can be used for this purpose.
  • sensor readings can first be fed into an environment model, in order to create and/or update this, any quantities, areas and/or distances considered herein can then be derived from the environment model.
  • FIG. 1 shows a host vehicle 10 which includes a control device 12 indicated schematically.
  • the control device 12 is connected to at least one environment sensor 14 and to at least one communication device 16 .
  • any properties of objects in the environment described herein can be detected, for example their dimensions and/or directions of movement or speeds of movement.
  • such information can be sent from the objects 18 (in particular if they are vehicles themselves) to the communication device 16 .
  • other units eg an intelligent traffic infrastructure
  • the control unit 12 is generally set up to carry out any of the calculations or determinations described below, for example using an environment model of the host vehicle 10 generated from various data sources (in particular various sensor devices) and/or sensor measurements. It is also set up to determine using the time variables whether a driver assistance function and in particular an emergency braking function is to be activated.
  • the ego vehicles 10 shown there can be designed in the same way as the variant from FIG. 1 and preferably have a control unit 12 with an analog range of functions.
  • the current location areas 20 represent outlines of the vehicles 10, 18, these being schematically simplified (i.e. only roughly approximating an actual outer contour of the vehicles 10, 18).
  • the residence areas 20 are defined or spanned by a number of points marked 1 to 8. Two-dimensional coordinates are determined for each of these points.
  • the residence areas 20 are therefore a data set or a set of two-dimensional coordinate values of the points 1 to 8, the number of which is merely an example.
  • the coordinate values and thus location areas 20 can be derived from the environment model of the host vehicle 10 and cannot be directly measured by sensors.
  • the point coordinates are determined in a coordinate system of an environment model of host vehicle 10, which is not shown separately.
  • the host vehicle 10 in particular its control unit 12
  • the coordinates of points 1 to 8 in the environment model can be determined by vehicle 18 driving ahead on the basis of information transmitted to communication device 16 of host vehicle 10 or using measured values from environment sensors of host vehicle 10 (for example at least the coordinates of points 4 to 8).
  • a distance, and more precisely a minimum distance, is then determined between these residence areas 20, whereupon the environment model or the coordinate values defined therein are in turn accessed. More precisely, for each of points 1 to 8 of host vehicle 10, the distances to points 1 to 8 or generally any known points of location area 20 of preceding vehicle 18 are determined. From the plurality of distance values determined in this way, the minimum distance value is selected, which corresponds, for example, to the distance from point 1 of host vehicle 10 (or its location area 20) to point 7 of vehicle 18 driving ahead (or its location area 20).
  • This minimum distance is then divided by a relative speed of the host vehicle 10 and the vehicle 18 driving ahead.
  • This relative speed represents an example of a movement variable considered here.
  • the control unit 12 can determine the speed of the host vehicle 10 e.g.
  • Equation 1 The described quotient of minimum distance and relative speed results in the time-to-collision as a determined time variable. This can be expressed by Equation 1 below, the two objects mentioned therein being the host vehicle 10 and the vehicle 18 driving ahead:
  • the location area 20 again shows the host vehicle 10 and its possible braking corridor 23 is shown as the location area 20 .
  • the control unit 12 can also determine a current speed of the host vehicle 10 and its direction of travel. Based on previously determined braking parameters (in particular a maximum possible deceleration) and knowing, for example, a width dimension B of the host vehicle 10, the two-dimensional braking corridor 23 shown can then be determined as a corresponding possible future location area 20. This definition can in turn be made in or on the basis of an environment model, with the location area 20 being able to contain a corresponding set of coordinates of the environment model.
  • This location area 20 is described purely by way of example by three individual points at its front border, which are distributed along the width dimension B of the host vehicle 10 or the analogous dimension of the location area 20 .
  • Two-dimensional coordinates can in turn be determined for these points marked 1 to 3.
  • the minimum distance is again preferably determined in this case.
  • the time-to-break is obtained by forming the quotient for the relative speed of ego vehicle 10 and the corresponding object 18 in the environment.
  • Equations 2 and 3 the maximum braking acceleration a of a vehicle results from the product of a coefficient of static friction p and the gravitational acceleration G.
  • the braking corridor described is therefore 23 as
  • the determination of the time-to-steer variable is described with reference to FIG. 3 .
  • This generally indicates the maximum period of time or the last point in time in which a vehicle can avoid a collision by evading, preferably with the maximum steering angle.
  • it is proposed to determine turning circles (at least one) 22 as possible two-dimensional locations 20 of the host vehicle 10 in and/or on the basis of the environment model. These turning circles are entered in FIG.
  • the upper relates to a turning circle 22 when steering in the left direction.
  • the lower one is a turning circle 22 when steering in the right direction.
  • the turning circles 22 and more precisely their radius are preferably determined as a function of the speed and/or as a function of an existing static friction.
  • any approach known in the prior art and, in particular, an estimation method can be selected for determining the static friction, or a constant value can be stored for this purpose.
  • the turning circles 22 are positioned relative to the host vehicle 10 depending on the axle geometry or the chassis construction.
  • the coordinates of the centers M of the tropics 22 are determined, for example in the environment model. As explained above, these are fixed in a defined manner relative to host vehicle 10 for structural reasons (e.g. along its front axle and at a distance dependent on radius r m , for example from a curve-outside wheel of host vehicle 10 on the front axle). The minimum distance between each of the circle centers M and an object 18 in the vicinity, not shown in FIG. 2, is then determined.
  • a location area 20 can be defined around a vehicle 18 driving ahead, and the distances of a respective center point M of a circle to the individual locations 1 to 8 of this location area 20 can be calculated. From this distance, the circle radius r m in is subtracted to obtain the distance between the outer circumference of each turning circle 22 and the object 18.
  • the object 18 is already in one of the turning circles 22 and avoidance is no longer possible or only by steering in the other direction or according to the turning circle 22 without object 18. If two turning circles 22 are considered, corresponding minimum distances are determined for both of the turning circles 22 and the larger of these minimum distances is then used for the TTS time variable.
  • the background is that the evasive maneuver that is more suitable from the driver's point of view (because of the even longer remaining time) should be preferred.
  • the explained distances between a current location area 20 of a vehicle, which is usually modeled as a rectangle, and a turning circle (i.e. generally between a rectangle and a circle) can be determined particularly precisely using so-called clamping methods or max-min functions.
  • Equation 5 For calculating the TTS time magnitude, the following Equation 5 can be used:
  • a third-party vehicle 18 is shown, for which a two-dimensional location area 20 is determined in the sense of a movement or driving corridor 21, preferably as a set of coordinates in an environment model. For this purpose, dimensions, driving direction and/or driving speed of the vehicle 18 can be communicated again and/or recorded.
  • the host vehicle 10 is shown in a left starting position as well as in a future right position 10′, which it can reach with abrupt maximum acceleration (kickdown by the driver).
  • the TTC time is available for this evasive maneuver, which can be determined analogously to the variant of FIG. 1 . From this time and the maximum possible acceleration of the host vehicle 10, which is e.g. constructively specified and known, the maximum future position 10' that can be reached within the framework of the TTC can be determined. More precisely, the maximum travel distance S that can be covered within the TTC can be determined at maximum acceleration.
  • a distance A' can be determined, which is present between the movement corridor 21 and the host vehicle 10 at its future position 10'.
  • This distance A' represents the minimum distance between the movement corridor 21 and the host vehicle 10 at the future position 10'.
  • the TTK time variable can be determined according to Equation 6 below:
  • An ego vehicle 10 and its possible movement corridor 21 are shown as its possible two-dimensional location area 20 , which in turn is defined as a set of coordinates in an environment model of the ego vehicle 10 .
  • Two different scenarios are also shown, namely another vehicle 18 that is driving in the direction of movement corridor 21 (see travel direction arrow F).
  • a vehicle 18 is shown on the right, which is still in the movement corridor 21 but is in the process of leaving it.
  • Current residence areas 20 are determined for both of these vehicles 18 analogously to the variant from FIG. 1 . Distances between these residence areas 20 and the movement corridor 21 are then also determined again, it being possible to fall back on point coordinates of the residence areas 20 analogously to FIG. 1 .
  • the relevant time variables can then be determined as follows:
  • the ego travel corridor corresponds to the movement corridor 21.
  • the speed of this ego travel corridor relative to the obstacle vehicle is to be understood as meaning a relative speed at which the ego travel corridor moves towards or away from the intruding or exiting vehicle 18.
  • the ego driving corridor can also be regarded as infinite in the direction of travel. This emphasizes that the relative speed changes relative to the vehicles 18 only in the case of corresponding cornering or deflections.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung 12 und ein Verfahren zum Ermitteln einer Zeitgröße (TTC, TTB, TTS, TTK, TTD, TTE), die eine Zeitgröße (TTC, TTB, TTS, TTK, TTD, TTE) zum Beschreiben einer möglichen Kollision eines Egofahrzeugs (10) mit wenigstens einem weiteren Objekt (18) ist, mit: Ermitteln einer Bewegungsgröße, die von einer Bewegung von wenigstens einem von dem Egofahrzeug (10) und dem Objekt (18) abhängig ist; Ermitteln eines aktuellen und/oder möglichen Aufenthaltsbereichs (20) für wenigstens eines von dem Egofahrzeug (10) und dem Objekt (18); Ermitteln der Zeitgröße (TTC, TTB, TTS, TTK, TTD, TTE) basierend auf der Bewegungsgröße und dem Aufenthaltsbereich (20), wobei der Aufenthaltsbereich (20) anhand eines Umfeldmodells des Egofahrzeugs (10) ermittelt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Steuereinrichtung zum Ermitteln einer kollisionsrelevanten Zeitgröße für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät und ein Verfahren zum Ermitteln einer Zeitgröße, wobei die Zeitgröße eine mögliche Kollision eines Egofahrzeugs mit wenigstens einem weiteren Objekt beschreibt.
Unter dem Begriff Egofahrzeug wird ein Fahrzeug (insbesondere ein Kraftfahrzeug und ferner insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen) verstanden, auf das die hierin geschilderten Maßnahmen angewandt werden bzw. für das die kollisionsrelevante Zeitgröße bestimmt wird. Hiervon zu unterscheiden sind weitere Fahrzeuge im Umfeld des Egofahrzeugs, mit denen Kollisionen und insbesondere Auffahrunfälle vermieden werden sollen. Diese Fahrzeuge sind Beispiele für hierin geschilderte Objekte. Das Egofahrzeug kann beispielsweise die hierin geschilderte Steuereinrichtung umfassen.
Es ist bekannt, das Fahrzeugumfeld eines Egofahrzeugs sensorisch zu überwachen und darauf basierend beispielsweise auch Umfeldmodelle zu erzeugen. Werden im Fahrzeugumfeld kollisionsrelevante Objekte erkannt (insbesondere andere Fahrzeuge, aber auch statische Objekte, wie z.B. eine Verkehrsinfrastruktur), können verschiedene Zeitgrößen bestimmt werden, die mögliche Kollisionsszenarien beschreiben. Insbesondere handelt es sich hierbei um Zeitgrößen, die einzuhalten sind, um eine tatsächliche Kollision zu vermeiden. Diese werden auch als TTX (Time-To-X) bezeichnet, wobei „X“ ein Platzhalter für ein aktuell betrachtetes Kollisionsszenario ist. Diese Zeitgrößen können auch als Verhaltenssicherheitsmetriken (oder kurz Metriken) bezeichnet werden. Es wird auf den folgenden Stand der Technik verwiesen, der weitere Hintergründe hierzu offenbart:
Spieker A. M. u. Kroschel K, Hillenbrand J. A: “multilevel collision mitigation approach - Its situation assessment, decision making, and performance tradeoffs”, IEEE
Transactions on intelligent transportation systems, 2006;
Kristian Kroschel, Jörg Hillenbrand und Volker Schmid, „Situation Assessment Algorithm for a Collision Prevention Assistant”, 2005;
M. M. Minderhoud und P. H. L. Bovy, „Extended time-tocollision measures for road traffic safety assessment", Accident Analysis and Prevention, 2001.
Bisher werden die Verhaltenssicherheitsmetriken deterministisch berechnet, wofür in dem o.g. Stand der Technik verschiedene Berechnungsansätze genannt sind. Diesen ist gemein, dass meist komplexe Fallunterscheidungen zu treffen sind, was im realen Fährbetrieb nicht immer mit einer ausreichenden Zuverlässigkeit gelingt. Insgesamt werden hierdurch hohe Anforderungen an Rechenressoucen und an den erforderlichen Programmieraufwand verursacht.
Beispielsweise sind die Rechenverfahren analytisch und/oder numerisch und können auch Integralrechnungen oder iterative Lösungsansätze erfordern, was die Komplexität der Berechnung entsprechend erhöht.
Auch werden diesen Verfahren meist unmittelbar Sensormesswerte zugrunde gelegt, beispielsweise von einer Abstandsmessung. Dies kann bei Fehlerfassungen der Sensoren und/oder aufgrund von Übertragungsverzögerungen zu fehlerhaften Ermittlungen der Kollisionsgefahr führen.
Es besteht somit ein Bedarf, mögliche Kollisionen von einem Egofahrzeug mit Objekten in der Umgebung zuverlässig, aber aufwandsarm zu bewerten, insbesondere mittels hierfür bestimmter, die Kollision beschreibender Zeitgrößen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Steuereinrichtung gemäß dem nebengeordneten unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Allgemein wird vorgeschlagen, bevorzugt zweidimensionale (und/oder geometrische) Betrachtungen zugrunde zu legen bzw. mögliche Kollisionen anhand entsprechend zweidimensionaler Betrachtungen zu bewerten. Insbesondere werden Aufenthaltsbereiche des Egofahrzeugs (beispielsweise ein aktueller Aufenthaltsbereich oder auch ein zukünftiger Aufenthaltsbereich, der z.B. als zweidimensionaler Fahrkorridor oder Bremskorridor modelliert werden kann) betrachtet. Diese sind vorzugsweise in einem Umfeldmodell (oder auch Umweltmodell) des Fahrzeugs definiert und somit vorteilhafterweise nicht zwingend unmittelbar, sondern lediglich mittelbar von direkten sensorischen Auffassungen der Umgebung abhängig.
Statt zwingend direkt mit Sensormesswerten zu arbeiten und insbesondere auf solche beschränkt sein, werden vorliegend die für Kollisionsbetrachtungen benötigten Größen zumindest teilweise aus einem potentiell geeignetere Informationen enthaltenden Umfeldmodell abgeleitet. Dabei versteht es sich, dass das Umfeldmodell aufgrund zahlreicher diesem zugrunde liegender Datenquellen über reine (Einzel-) Sensormesswerte hinausgehende Inhalte und/oder Informationen enthalten kann.
Es hat sich gezeigt, dass dann das Berechnen von die mögliche Kollision beschreibenden Zeitgrößen signifikant vereinfacht wird. Insbesondere sind die bisher komplex berechneten und teils nur iterativ bestimmbaren Verhaltenssicherheitsmetriken des Standes der Technik (also insbesondere die entsprechenden TTX-Zeitgrößen) aufwandsarm, aber zuverlässig bestimmbar. Auch können hierfür sämtliche Informationen des Umfeldmodells verwendet werden, muss aber nicht direkt mit unmittelbar erfassten Sensordaten gearbeitet werden.
Sofern hierin von zweidimensionalen Aufenthaltsbereichen gesprochen wird, können diese durch eine Mehrzahl von Orten definiert sein, die im Aufenthaltsbereich liegen und/oder diesen eingrenzen. Es ist also nicht zwingend erforderlich, vollständige Flächen zu berechnen oder zu definieren. Stattdessen können auch eine Mehrzahl von Einzelpunkten und insbesondere deren zweidimensionale Koordinaten herangezogen werden, die zweidimensional verteilt sind und beispielsweise den Aufenthaltsbereich eingrenzen oder aufspannen. Eine bevorzugte Variante sieht vor, dass der Aufenthaltsbereich durch wenigstens zwei Punkte oder Orte beschrieben wird, für die jeweils zumindest zweidimensionale Koordinaten bestimmt werden. Prinzipiell ist die vorliegende Lösung aber auch für dreidimensionale Betrachtungen anwendbar, beispielsweise durch Bestimmen entsprechend dreidimensionaler Aufenthaltsbereiche.
Insbesondere wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Zeitgröße (insbesondere einer TTX- Zeitgröße und/oder einer Verhaltenssicherheitsmetrik) vorgeschlagen, wobei die Zeitgröße eine mögliche Kollision eines Egofahrzeugs mit wenigstens einem weiteren Objekt beschreibt. Das Verfahren weist dabei bevorzugt auf:
Ermitteln einer Bewegungsgröße, die von einer Bewegung von wenigstens einem von Egofahrzeug und Objekt abhängig ist;
Ermitteln eines (bevorzugt zumindest zweidimensionalen) aktuellen und/oder (z.B. zukünftig) möglichen Aufenthaltsbereichs für wenigstens eines von Egofahrzeug und Objekt;
Ermitteln der Zeitgröße basierend auf der Bewegungsgröße und dem Aufenthaltsbereich.
Dabei wird der Aufenthaltsbereich vorzugsweise anhand eines Umfeldmodell des Egofahrzeugs ermittelt oder, mit anderen Worten, aus dem Umfeldmodell abgeleitet und/oder ist in dem Umfeldmodell definiert. Allgemein können auch sämtliche weiteren hierin geschilderten Betrachtungen, Berechnungen und Ermittlungen unter Berücksichtigung und/oder auf Basis des Umfeldmodells erfolgen. Dies gilt insbesondere für das Bestimmen von Bewegungsgrößen, insbesondere für andere Fahrzeuge als das Egofahrzeug, und/oder das Ausmaß oder die Erstreckung erwarteter Aufenthaltsbereiche, insbesondere Brems- oder Fahrkorridore. Auch sämtliche Distanzen oder andere zum beurteile Kollisionsgefahr benötigten Größen können aus dem Umfeldmodell abgeleitet werden und entsprechend nicht zwingend direkten (Einzel-) Sensormesswerten.
Die Bewegungsgröße kann insbesondere eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Egofahrzeug und dem Objekt sein. Sie kann anhand von Sensoren des Egofahrzeugs bestimmt werden. Beispielsweise kann dieses hierfür mittels Umfeldsensoren und insbesondere Abstandssensoren die Geschwindigkeit von Objekten in der Umgebung bestimmen und insbesondere von darin befindlichen weiteren Fahrzeugen.
Zum Ermitteln des Aufenthaltsbereiches kann das Egofahrzeug z.B. in dem (bevorzugt zumindest zweidimensionalen) Umfeldmodell seine eigenen Ortskoordinaten bestimmen. Beispielsweise können in Kenntnis der Abmessungen des Egofahrzeugs dessen Umrisse zumindest grob angenähert werden, beispielsweise dessen Umriss in einer horizontalen Ebene. Allgemein können jegliche hierin geschilderten zweidimensionalen Größen und/oder Bereiche in einer entsprechend horizontalen Ebene bestimmt werden, die beispielsweise parallel zu einem (ebenen) Fahrzeuguntergrund verläuft.
Der mögliche Aufenthaltsbereich kann insbesondere ein zukünftig möglicher Aufenthaltsbereich sein, der z.B. basierend auf einer erwarteten Trajektorie, eines erwarteten Bremsverhaltens oder eines erwarteten Fahrverhaltens des Egofahrzeugs bestimmt wird. Für das Objekt kann als zukünftig möglicher Aufenthaltsbereich beispielsweise eine Bewegungsgröße des Objekts mittels Umfeldsensoren des Egofahrzeugs erfasst werden. Dann kann z.B. ein erwarteter Fahrkorridor des Objekts als möglicher Aufenthaltsbereich bevorzugt zweidimensional berechnet und/oder modelliert werden, beispielsweise wenn die Fahrrichtung und/oder Geschwindigkeit des Objekts erfasst wurden.
Alternativ oder zusätzlich zum sensorischen Erfassen des Objekts durch das Egofahrzeug kann das Objekt auch relevante Größen mittels einer Kommunikationsverbindung zu dem Egofahrzeug übermitteln. Beispielsweise kann es seine eigenen Abmessungen (insbesondere zur Definition seines aktuellen Aufenthaltsbereichs) oder wenigstens eine Bewegungsgröße (beispielsweise zur Definition eines zukünftig möglichen Aufenthaltsbereichs) an das Egofahrzeug übermitteln. Auch eine sogenannte V2X (Vehicle-to-X) Kommunikation des Egofahrzeugs z.B. mit einer intelligenten Verkehrsinfrastruktur zur Gewinnung derartiger Größen ist möglich.
Gemäß einer bevorzugten Variante wird die Zeitgröße auf Basis einer Distanz und insbesondere einer minimalen Distanz zwischen dem Aufenthaltsbereich und dem entsprechend anderen von Egofahrzeug und Objekt ermittelt. Beispielsweise kann anhand der Distanz die Zeitgröße bestimmt werden, bis das entsprechend andere von Egofahrzeug und Objekt in den Aufenthaltsbereich eintritt. Allgemein kann auch vorgesehen sein, dass sowohl für das Egofahrzeug als auch für das Objekt bevorzugt zweidimensionale Aufenthaltsbereiche bestimmt werden. Es kann dann auch ermittelt werden, wann sich die Aufenthaltsbereiche überlagern bzw. welche Zeit bis zu einer entsprechenden Überlagerung, die eine Kollision bedeuten kann, verbleibt. Auch dies kann wiederum auf Basis des Umfeldmodells bzw. hierdurch modellierter Informationen erfolgen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Zeitgröße auf Basis eines Quotienten der bevorzugt minimalen Distanz und der Bewegungsgröße (genauer gesagt der minimalen Distanz dividiert durch die Bewegungsgröße) bestimmt wird. Dabei ist die Bewegungsgröße bevorzugt die bereits erwähnte Relativgeschwindigkeit zwischen dem Egofahrzeug und dem Objekt.
Allgemein können als Zeitgröße jegliche der nachstehend erwähnten Varianten bestimmt werden, die an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind, dort aber mittels nachteiliger und aufwendiger Berechnungsmethoden bestimmt werden. Es versteht sich, dass erfindungsgemäß auch eine Mehrzahl verschiedenartiger Zeitgrößen anhand der ermittelten Bewegungsgröße und/oder des wenigstens einen Aufenthaltsbereichs bestimmt werden kann. Allgemein können jegliche hierin erwähnten Zeitgrößen verwendet werden, um Fahrerassistenzfunktionen (insbesondere eine Notbremsfunktion) zu steuern und/oder selektiv auszulösen.
Beispiele möglicher Zeitgrößen sind:
Time-To-Collision (TTC);
Time-To-Break (TTB);
Time-To-Steer (TTS);
Time-To-Kickdown (TTK);
Time-To-Disappear (TTD);
Time-To-Enter (TTE). Die nachstehende Ausführungsform betrifft insbesondere das Ermitteln der Time-To-Collision als Zeitgröße: Gemäß einer bevorzugten Variante wird als Aufenthaltsbereich der aktuelle Aufenthaltsbereich des Egofahrzeugs unter Berücksichtigung von Abmessungen des Egofahrzeugs ermittelt (zum Beispiel auf Basis von oder in dem Umfeldmodell). Es kann dann die Distanz und bevorzugt minimale Distanz dieses Aufenthaltsbereichs, der bevorzugt einer geometrischen Form und/oder einer geometrischen und zumindest zweidimensionalen Erstreckung des Egofahrzeugs entspricht (z.B. dessen Grundfläche umfasst), zu dem Objekt bestimmt werden. Bevorzugt wird für das Objekt ebenfalls der aktuelle Aufenthaltsbereich bestimmt (beispielsweise anhand von von dem Objekt kommunizierten Abmessungen und/oder sensorisch erfassten Abmessungen). Es versteht sich, dass auch jegliche hierin erläuterte Distanzbetrachtungen auf dem Umfeldmodell basieren und/oder daraus abgeleitet werden können.
Die nachstehende Ausführungsform betrifft insbesondere das Ermitteln der Zeitgröße als Time- To-Break: Gemäß einem Aspekt wird als möglicher Aufenthaltsbereich ein Bremskorridor des Egofahrzeugs ermittelt (bevorzugt erneut in dem oder auf Basis des Umfeldmodells), wobei der Bremskorridor bevorzugt auf Basis eines (erwarteten) Bremswegs des Egofahrzeugs ermittelt wird. Der Bremskorridor kann derjenige Bereich sein und/oder denjenigen Bereich umfassen, den das Fahrzeug beispielsweise bis zu einem vollständigen Stillstand und/oder bis zum Abschluss des Bremsvorgangs durchfährt. Es kann sich also um einen in Fahrtrichtung des Fahrzeugs erstreckenden Bereich handeln, dessen Größe (insbesondere Erstreckung in Fahrtrichtung) anhand des erwarteten Bremsverhaltens des Egofahrzeugs bestimmt wird. Dieses Bremsverhalten kann beispielsweise durch den erwarteten Bremsweg beschrieben werden. Dieser kann als resultierender Bremsweg aus einer aktuellen Geschwindigkeit des Egofahrzeugs und einer maximal möglichen Verzögerung bestimmt werden.
Die Zeitgröße kann null betragen, wenn sich ein Objekt unmittelbar innerhalb des Bremskorridors befindet (d.h. dann ist eine Bremsung unmittelbar erforderlich und/oder bereits zu spät). Entsprechend kann laufend überprüft werden, ob ein Objekt in den Bremskorridor eintritt (beispielsweise mittels Abstandssensoren des Egofahrzeugs) und kann dann bevorzugt eine Notbremsfunktion aufgrund einer zu geringen Zeitgröße (z.B. mit dem Wert Null) automatisch aktiviert werden.
Die nachstehende Variante betrifft insbesondere das Ermitteln der Zeitgröße als Time-To-Steer: Gemäß einem Aspekt wird als möglicher Aufenthaltsbereich wenigstens ein Wendekreis des Egofahrzeugs ermittelt. Bevorzugt werden zwei Wendekreise des Egofahrzeugs ermittelt. Diese können aus einem Lenken des Egofahrzeugs nach links bzw. einem Lenken nach rechts resultieren, da das Fahrzeug bei beiden Lenkrichtungen bzw. Lenkeischlägen wenden kann.
Diese Aufenthaltsbereiche können wiederum in dem Umfeldmodell modelliert werden und zum Beispiel einem dort ebenfalls modellierten erwarteten Bewegungsverhalten und/oder Aufenthaltsbereich anderer Fahrzeuge gegenübergestellt werden.
Die nachstehende Variante betrifft insbesondere das Ermitteln der Zeitgröße als Time-To- Kickdown: Gemäß einem Aspekt wird als möglicher Aufenthaltsbereich ein Bewegungskorridor des Objekts ermittelt (zum Beispiel in dem oder auf Basis des Umfeldmodells). In diesem Zusammenhang ist ferner bevorzugt vorgesehen, dass die Zeitgröße auf Basis einer (bevorzugt minimalen) Distanz zwischen dem Aufenthaltsbereich des Objekts und dem Egofahrzeug ermittelt wird, wenn das Egofahrzeug eine bei Durchführen eines (vorbestimmten) Ausweichmanövers (insbesondere eines sogenannten Kickdowns, d.h. einer maximal möglichen Beschleunigungsvorgabe durch den Fahrer) erreichbare Position einnimmt.
Insbesondere kann in diesem Zusammenhang zunächst als Zeitgröße die vorstehend erwähnte Time-To-Collision bestimmt werden, insbesondere auf Basis des hierin geschilderten Vorgehens. Es kann dann ermittelt werden, welche Position das Egofahrzeug innerhalb dieser Time-To-Collision erreichen kann, wenn es ein vorbestimmtes Ausweichmanöver ausführt (insbesondere den geschilderten Kickdown). Diese Position kann dann verwendet werden, um eine Distanz zu dem geschilderten Aufenthaltsbereich des Objekts zu bestimmen. Auch sämtliche dieser Überlegungen können in dem Umfeldmodell modelliert und/oder daraus abgeleitet werden.
Als Bewegungskorridor kann allgemein der zweidimensionale Bereich definiert sein, der einen erwarteten Fahrweg bzw. eine erwartete Bewegung des Objekts (insbesondere wenn dieses selbst ein Fahrzeug ist) umfasst. Hierfür kann beispielsweise eine aktuelle Fahrrichtung und/oder Fahrgeschwindigkeit des Objekts verwendet werden und/oder der Bewegungskorridor kann auf Basis einer Extrapolation des aktuellen Aufenthaltsbereichs des Objekts in dessen Fahrrichtung bestimmt werden.
Die nachstehende Variante betrifft insbesondere das Ermitteln der Zeitgröße als Time-To- Disappear oder als Time-To-Enter: Gemäß einem Aspekt wird als möglicher Aufenthaltsbereich ein Bewegungskorridor (oder auch Fahrkorridor) des Egofahrzeugs ermittelt und ferner ein aktueller Aufenthaltsbereich des Objekts ermittelt und die Zeitgröße wird in Abhängigkeit einer Distanz zwischen den beiden Aufenthaltsbereichen bestimmt. Sämtliche dieser Größen können aus dem Umfeldmodell abgeleitet und/oder darin modelliert werden. In diesem Fall wird anhand der Distanz zwischen den Aufenthaltsbereichen und bevorzugt einer Relativgeschwindigkeit als Bewegungsgröße entweder eine minimale Distanz bis zum Eintreten des Objekts in den Bewegungskorridor bestimmt (für Time-To-Enter) oder eine maximale Distanz, die das Objekt zurückzulegen hat, um aus dem Bewegungskorridor herauszutreten (für Time-To-Disappear). Hierfür können Annahmen zur Fahrrichtung des Objekts getätigt werden und/oder kann diese sensorisch oder per Fahrzeugkommunikation erfasst werden. Diese jeweilige Distanz kann dann wiederum mit der Bewegungsgröße verrechnet werden (bevorzugt per Quotientenbildung), um die jeweilige Zeitgröße zu ermitteln.
Es versteht sich, dass das vorstehend geschilderte Verfahren allgemein computerimplementiert sein kann und durch eine Steuereinrichtung der nachstehend geschilderten Art ausführbar ist.
So betrifft die Erfindung auch eine Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug (insbesondere jegliches hierin geschilderte Egofahrzeug), wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach jeglichen der hierin geschilderten Aspekte auszuführen.
Hierfür kann die Steuereinrichtung wenigstens eine Prozessoreinrichtung und/oder eine Speichereinrichtung aufweisen. In der Speichereinrichtung können Programmanweisungen hinterlegt sein, die bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Steuereinrichtung zum Ausführen und/oder Bereitstellen jeglicher hierin geschilderten Verfahrensmaßnahmen oder Verfahrensschritte veranlassen. Die Steuereinrichtung kann über Kommunikationsverbindungen zum Kommunizieren mit jeglichen hierin geschilderten Sensoren oder aber auch mit einem Fahrzeug im Umfeld eingerichtet sein. Auch Kommunikationen mit der Verkehrsinfrastruktur sind möglich, beispielsweise wenn diese eingerichtet ist, Informationen zu Fahrzeugen im Umfeld des Egofahrzeugs zu übermitteln. Bei der Steuereinrichtung kann es sich allgemein um ein Steuergerät handeln.
Die Steuereinrichtung kann allgemein dazu eingerichtet sein zu überprüfen, ob jegliche hierin ermittelte Zeitgröße ein vorbestimmtes Kollisionskriterium erfüllt, und wenn dies der Fall ist, ist die Steuereinrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, eine vorbestimmte Gegenmaßnahme zu ergreifen. Dies kann z.B. das Aktivieren und/oder Ausführen einer Fahrerassistenzfunktion umfassen, insbesondere einer Notbremsfunktion. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der nachstehenden Figuren erläutert. Figurenübergreifend können für gleichartige oder gleichwirkende Merkmale dabei die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Verfahrensprinzip zum Ermitteln einer Time-To-Collision.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Verfahrensprinzip zum Ermitteln einer Time-To-Break.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Verfahrensprinzip zum Ermitteln einer Time-To-Steer.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Verfahrensprinzip zum Ermitteln einer Time-To-Kickdown.
Fig. 5 zeigt ein schematisches Verfahrensprinzip zum Ermitteln einer Time-To-Enter und
Time-To-Dissapear.
Anhand der nachstehenden Figuren werden jeweils beispielhafte Zeitgrößen und deren Ermittlungsverfahren erläutert. Die Ansichten entsprechen dabei jeweils Draufsichten auf das Egofahrzeug 10 und auch ein Objekt 18 in dessen Umgebung. Man blickt also entsprechend von oben auf die Fahrbahn auf eine horizontale Raumebene, in der auch die hierin betrachteten Aufenthaltsbereiche 20 und/oder allgemeine Bewegungsgrößen und Positionen ermittelt werden. Weiter geben diese Ansichten Informationen wieder, die in einem Umfeldmodell des Egofahrzeugs 10 hinterlegt und/oder daraus ableitbar sind. Dieses Umfeldmodell kann allgemein aus einer Gesamtheit von verfügbaren Informationen, die nur teilweise sensorisch oder aber zumindest mittels verschiedenartiger Sensoreinrichtungen erfasst sein können, erstellt werden. Hierfür kann auf bekannte Ansätze aus dem Stand der Technik zurückgegriffen werden. Die nachstehenden Betrachtungen und Ermittlungen basieren somit bevorzugt auf diesem Umfeldmodell und nicht oder zumindest nicht ausschließlich auf direkten sensorischen Messungen oder zumindest nicht auf dem direkten Verwenden einzelner Sensormesswerte. Stattdessen können Sensormesswerte zunächst in ein Umfeldmodell gespeist werden, um dieses zu erstellen und/oder zu aktualisieren, können jegliche hierin betrachteten Größen, Bereiche und/oder Distanzen dann aus dem Umfeld Modell abgeleitet werden.
In Fig. 1 ist ein Egofahrzeug 10 gezeigt, das eine schematisch angedeutete Steuereinrichtung 12 umfasst. Die Steuereinrichtung 12 ist mit wenigstens einem Umfeldsensor 14 und mit wenigstens einer Kommunikationseinrichtung 16 verbunden. Mit dem Umfeldsensor 14 können jegliche hierin geschilderten Eigenschaften von Objekten in der Umgebung erfasst werden, beispielsweise deren Abmessungen und/oder Bewegungsrichtungen oder Bewegungsgeschwindigkeiten. Alternativ oder zusätzlich können derartige Informationen von den Objekten 18 (insbesondere wenn diese selbst Fahrzeuge sind) an die Kommunikationseinrichtung 16 gesendet werden. Es ist ebenso möglich, dass auch andere Einheiten (z.B. eine intelligente Verkehrsinfrastruktur) entsprechende Informationen an die Kommunikationseinheit 16 übermittelt.
Die Steuereinheit 12 ist allgemein dazu eingerichtet, jegliche nachstehend geschilderten Berechnungen bzw. Ermittlungen durchzuführen, zum Beispiel anhand eines aus verschiedenen Datenquellen (insbesondere verschiedenen Sensoreinrichtungen) und/oder Sensormessungen erzeugten Umfeldmodells des Egofahrzeugs 10. Ferner ist sie dazu eingerichtet, anhand der Zeitgrößen zu bestimmen, ob eine Fahrerassistenzfunktion und insbesondere eine Notbremsfunktion zu aktivieren ist.
Auch wenn dies in Bezug auf die nachstehenden Figuren 2 bis 5 nicht wiederholt wird, versteht es sich, dass die dort gezeigten Egofahrzeuge 10 gleichartig zur Variante aus Fig. 1 ausgebildet sein können und bevorzugt eine Steuereinheit 12 mit analogem Funktionsumfang aufweisen.
In Fig. 1 ist gezeigt, dass sowohl für das Egofahrzeug 10 als auch für ein vorausfahrendes Fahrzeug 18 (das ein Beispiel für ein hierin betrachtetes Objekt ist) aktuelle zweidimensionale Aufenthaltsbereiche 20 ermittelt werden. Lediglich beispielhaft ist hierfür eine rechteckige Form gewählt. Die aktuellen Aufenthaltsbereiche 20 stellen Umrisse der Fahrzeuge 10, 18 dar, wobei diese schematisch vereinfacht sind (d.h. eine tatsächliche Außenkontur der Fahrzeuge 10, 18 nur grob annähern). Die Aufenthaltsbereiche 20 werden durch mehrere mit 1 bis 8 markierte Punkte definiert bzw. aufgespannt. Für diese Punkte werden jeweils zweidimensionale Koordinaten ermittelt. Die Aufenthaltsbereiche 20 sind also ein Datensatz bzw. eine Menge aus zweidimensionalen Koordinatenwerten der Punkte 1 bis 8, deren Anzahl aber lediglich beispielhaft ist. Die Koordinatenwerte und somit Aufenthaltsbereiche 20 können aus dem Umfeldmodell des Egofahrzeug 10 abgeleitet und nicht unmittelbar sensorisch gemessen werden.
Genauer gesagt werden im Fall des Egofahrzeugs 10 die Punktkoordinaten in einem Koordinatensystem eines nicht gesondert dargestellten Umfeldmodells des Egofahrzeugs 10 bestimmt. Hierfür muss das Egofahrzeug 10 (insbesondere dessen Steuereinheit 12) lediglich seine eigene Position und seine Abmessungen kennen. Von dem vorausfahrenden Fahrzeug 18 können die Koordinaten der Punkte 1 bis 8 im Umfeldmodell auf Basis von an die Kommunikationseinrichtung 16 des Egofahrzeugs 10 übermittelten Informationen bestimmt werden oder anhand von Messwerten von Umfeldsensoren des Egofahrzeugs 10 (beispielsweise zumindest die Koordinaten der Punkte 4 bis 8).
Zwischen diesen Aufenthaltsbereichen 20 wird anschließend eine Distanz und genauer gesagt eine minimale Distanz bestimmt, worauf wiederum auf das Umfeldmodell bzw. die darin definierten Koordinatenwerte zurückgegriffen wird. Genauer gesagt werden für jeden der Punkte 1 bis 8 des Egofahrzeugs 10 die Distanzen zu jeweils den Punkten 1 bis 8 oder allgemein jeglichen bekannten Punkten des Aufenthaltsbereichs 20 des vorausfahrenden Fahrzeugs 18 ermittelt. Aus der auf diese Weise ermittelten Vielzahl von Distanzwerten wird der minimale Distanzwert ausgewählt, der beispielsweise der Distanz von Punkt 1 des Egofahrzeugs 10 (bzw. dessen Aufenthaltsbereich 20) zu Punkt 7 des vorausfahrenden Fahrzeugs 18 (bzw. dessen Aufenthaltsbereich20) entspricht.
Diese minimale Distanz wird anschließend durch eine Relativgeschwindigkeit des Egofahrzeugs 10 und des vorausfahrenden Fahrzeugs 18 dividiert. Diese Relativgeschwindigkeit stellt ein Beispiel für eine hierin betrachtete Bewegungsgröße dar. Die Steuereinheit 12 kann hierfür die Geschwindigkeit des Egofahrzeugs 10 z.B. über nicht gezeigte Geschwindigkeitssensoren ermitteln und die Umfeldsensoren 14 des Egofahrzeugs 10 können die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs 18 bestimmen.
Der geschilderte Quotient aus minimaler Distanz und Relativgeschwindigkeit ergibt die Time-To- Collision als ermittelte Zeitgröße. Ausgedrückt werden kann dies durch die nachstehende Gleichung 1, wobei die darin genannten beiden Objekte das Egofahrzeug 10 und das vorausfahrende Fahrzeug 18 sind:
Figure imgf000013_0001
In Fig. 2 ist wiederum das Egofahrzeug 10 gezeigt und ist als Aufenthaltsbereich 20 dessen möglicher Bremskorridor 23 gezeigt. Dieser umfasst die Orte bzw. den Bereich, in denen sich das Egofahrzeug 10 bei Ausführen einer Bremsung bis bevorzugt zum vollständigen Stillstand aufhalten wird (d.h. den das Egofahrzeug 10 bis zu dessen Stillstand durchfahren wird). Vorzugsweise wird dabei von einer Vollbremsung mit maximaler negativer Beschleunigung ausgegangen.
Die Steuereinheit 12 (in Fig. 2 nicht gezeigt) kann ferner eine aktuelle Geschwindigkeit des Egofahrzeugs 10 ermitteln sowie dessen Fahrtrichtung. Aufgrund vorab bestimmter Bremsparameter (insbesondere einer maximal möglichen Verzögerung) und in Kenntnis von z.B. einer Breitenabmessung B des Egofahrzeugs 10 kann daraufhin der zweidimensionale gezeigte Bremskorridor 23 als entsprechender möglicher zukünftiger Aufenthaltsbereich 20 bestimmt werden. Diese Definition kann wiederum in bzw. auf Basis eines Umfeldmodells erfolgen, wobei der Aufenthaltsbereich 20 eine entsprechende Koordinatenmenge des Umfeldmodells enthalten kann.
Lediglich beispielhaft wird dieser Aufenthaltsbereich 20 durch drei einzelne Punkte an dessen Vordergrenze beschrieben, die entlang der Breitenabmessung B des Egofahrzeugs 10 bzw. der analogen Abmessung des Aufenthaltsbereichs 20 verteilt sind. Für diese mit 1 bis 3 markierten Punkte können wiederum zweidimensionale Koordinaten ermittelt werden. Analog wie bei der Berechnung zur Time-To-Collision in Fig. 1 können dann Distanzen dieser Punkte 1 bis 3 des Aufenthaltsbereichs 20 zu einem nicht dargestellten Objekt 18 im Umfeld und insbesondere zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und bevorzugt dessen aktuellen Aufenthaltsbereich 20 (siehe Fig. 1) bestimmt werden. Ferner bevorzugt wird dabei wiederum die minimale Distanz ermittelt. Durch Bilden des Quotienten zur relativen Geschwindigkeit von Egofahrzeug 10 und dem entsprechenden Objekt 18 im Umfeld erhält man die Time-To-Break.
Das vorstehend erläuterte Vorgehen wird anhand der nachstehenden Gleichungen 2 und 3 erläutert. In bekannter Weise ergibt sich die maximale Bremsbeschleunigung a eines Fahrzeugs aus dem Produkt eines Haftreibungskoeffizienten p und der Gravitationsbeschleunigung G. Der zurückgelegte Bremsweg d des Egofahrzeugs 10 kann unter Berücksichtigung von dessen Geschwindigkeit v mittels nachstehender Gleichung 2 bestimmt werden: v2 v2 d = - = -
2 ■ a 2 ■ z ■ g
Für die Time-To-Break ergibt sich daher mit dem geschilderten Bremskorridor 23 als
Aufenthaltsbereich 20 des Egofahrzeugs 10 Folgendes (Gleichung 3):
Figure imgf000015_0001
Anhand von Fig. 3 wird das Ermitteln der Time-To-Steer-Zeitgröße geschildert. Diese gibt allgemein die maximale Zeitspanne oder den letzten Zeitpunkt an, in der/dem ein Fahrzeug durch Ausweichen mit bevorzugt maximalem Lenkeinschlag eine Kollision verhindern kann. Es wird vorgeschlagen, hierfür Wendekreise (wenigstens einen) 22 als mögliche zweidimensionale Aufenthaltsbereiche 20 des Egofahrzeugs 10 im und/oder auf Basis des Umfeldmodells zu bestimmen. Diese Wendekreise sind in Fig. 3 eingetragen. Der obere betrifft dabei einen Wendekreis 22 bei einem Lenken in linker Richtung. Der untere ist ein Wendekreis 22 bei einem Lenken in rechter Richtung. Die Wendekreise 22 und genauer gesagt deren Radius werden bevorzugt geschwindigkeitsabhängig und/oder in Abhängigkeit einer vorliegenden Haftreibung bestimmt. Allgemein können zum Bestimmen der Haftreibung jegliche im Stand der Technik bekannten Ansätze und insbesondere Schätzverfahren gewählt werden oder kann ein konstanter Wert hierfür hinterlegt sein. Die Positionierung der Wendekreise 22 relativ zum Egofahrzeug 10 erfolgt dabei in Abhängigkeit der Achsgeometrie bzw. der Fahrwerkskonstruktion.
Bei maximalem Lenkeinschlag kann der kleinstmögliche Wenderadius rmin bei gegebener Fahrzeuggeschwindigkeit v, Gravitationsbeschleunigung g und Haftreibung p wie folgt bestimmt werden (Gleichung 4):
Figure imgf000015_0002
Darin bezeichnet a einen Straßenneigungswinkel, der jedoch bei einer reinen zweidimensionalen Betrachtung vernachlässigt werden kann. Es versteht sich, dass konstruktive Grenzen für den Wenderadius rmin existieren, sodass dieser nicht beliebig klein gewählt sein kann. Beispielsweise kann ein mittels Gleichung 4 bestimmter Wert als ungültig bewertet werden, wenn dieser unterhalb der konstruktiven Grenze liegt.
Allgemein gilt, dass eine Kollision nicht mehr verhindert werden kann, wenn sich ein Objekt 18 innerhalb eines der Wendekreise 22 befindet. Hingegen kann z.B. ein Objekt 18, das lediglich in einem der Wendekreise 22 vorliegt, durch Lenken in bzw. Abfahren des entsprechend anderen Wendekreises 22 möglicherweise umlenkt werden. Zur Bestimmung der TTS-Zeitgröße werden die Koordinaten der Mittelpunkte M der Wendekreise 22 zum Beispiel im Umfeldmodell bestimmt. Diese sind, wie vorstehend erläutert, aus konstruktiven Gründen relativ zum Egofahrzeug 10 definiert festgelegt (beispielsweise entlang von dessen Vorderachse sowie in einem vom Radius rmin abhängigen Abstand beispielsweise zu einem kurvenäußeren Rad des Egofahrzeugs 10 an der Vorderachse). Es wird dann die minimale Distanz zwischen jedem der Kreismittelpunkte M und einem in Fig. 2 nicht dargestellten Objekt 18 in der Umgebung ermittelt. Hierfür kann beispielsweise analog zu Fig. 1 ein Aufenthaltsbereich 20 um ein vorausfahrendes Fahrzeug 18 definiert werden und können die Distanzen eines jeweiligen Kreismittelpunkts M zu den einzelnen Orten 1 bis 8 dieses Aufenthaltsbereichs 20 berechnet werden. Von dieser Distanz wird der Kreisradius rmin subtrahiert, um die Distanz zwischen dem äußeren Umfang eines jeden Wendekreises 22 und dem Objekt 18 zu erhalten.
Wenn die Distanz null oder weniger beträgt, befindet sich das Objekt 18 bereits in einem der Wendekreise 22 und ein Ausweichen ist nicht mehr möglich oder nur durch Lenken in die andere Richtung bzw. gemäß dem Wendekreis 22 ohne Objekt 18. Werden zwei Wendekreise 22 betrachtet, werden für beide der Wendekreise 22 entsprechende minimale Distanzen bestimmt und wird dann die größere dieser minimalen Distanzen für die TTS-Zeitgröße herangezogen. Hintergrund ist, dass das aus Fahrersicht geeignetere Ausweichmanöver (aufgrund der noch größeren verbleibenden Zeit) bevorzugt werden soll.
Die erläuterten Distanzen zwischen einem in der Regel als Rechteck modellierten aktuellen Aufenthaltsbereich 20 eines Fahrzeugs und einem Wendekreis (also allgemein zwischen einem Rechteck und einem Kreis) können besonders präzise mittels sogenannter clamping-Methoden oder Max-Min-Funktionen bestimmt werden.
Für das Berechnen der TTS-Zeitgröße kann die folgende Gleichung 5 verwendet werden:
Figure imgf000016_0001
Anhand von Fig. 4 wird nachstehend eine Möglichkeit zur Berechnung der TTK-Zeitgröße (Time-To-Kickdown) beschrieben. Gezeigt ist ein fremdes Fahrzeug 18, für das ein zweidimensionaler Aufenthaltsbereich 20 im Sinne eines Bewegungs- bzw. Fahrkorridors 21 bestimmt wird, bevorzugt als Koordinatenmenge in einem Umfeldmodell. Hierfür können erneut Abmessungen, Fahrrichtung und/oder Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 18 kommuniziert und/oder erfasst werden. Das Egofahrzeug 10 ist dabei in einer linken Ausgangsstellung als auch in einer rechten zukünftigen Stellung 10‘ gezeigt, die es bei sprunghaftem maximalem Beschleunigen (Kickdown durch den Fahrer) erreichen kann.
Für dieses Ausweichmanöver steht die TTC-Zeit zur Verfügung, die analog zur Variante von Fig. 1 bestimmt werden kann. Aus dieser Zeit und der maximal möglichen Beschleunigung des Egofahrzeugs 10, die z.B. konstruktiv vorgegeben und bekannt ist, kann die im Rahmen der TTC maximal erreichbare zukünftige Position 10‘ bestimmt werden. Genauer gesagt kann der maximal zurücklegbare Fahrweg S innerhalb der TTC bei maximaler Beschleunig bestimmt werden.
Anschließend ist bei bekannter zukünftiger Position 10‘ ein Abstand A‘ ermittelbar, der zwischen dem Bewegungskorridor 21 und dem Egofahrzeug 10 an seiner zukünftigen Position 10‘ vorliegt. Dieser Abstand A‘ stellt die minimale Distanz zwischen dem Bewegungskorridor 21 und dem Egofahrzeug 10 an der zukünftigen Position 10‘ dar. Entsprechend kann die TTK- Zeitgröße gemäß der nachstehenden Gleichung 6 bestimmt werden:
Figure imgf000017_0001
Anhand von Fig. 5 werden im Folgenden Möglichkeiten zum Bestimmen einer TTD- und einer TTE-Zeitgröße geschildert (Time-To-Disappear, Time-To-Enter). Dabei ist ein Egofahrzeug 10 und dessen möglicher Bewegungskorridor 21 (oder auch Egofahrkorridor) als dessen möglicher zweidimensionaler Aufenthaltsbereich 20 gezeigt, der wiederum als Koordinatenmenge in einem Umfeldmodell des Egofahrzeugs 10 definiert ist. Es sind ferner zwei verschiedene Szenarien gezeigt, nämlich ein weiteres Fahrzeug 18, das in Richtung des Bewegungskorridors 21 fährt (siehe Fahrtrichtungspfeil F). Ferner ist rechts ein Fahrzeug 18 gezeigt, das sich noch in dem Bewegungskorridor 21 befindet, allerdings dabei ist, diesen zu verlassen. Für beide dieser Fahrzeuge 18 werden aktuelle Aufenthaltsbereiche 20 analog zur Variante aus Fig. 1 bestimmt. Es werden dann auch wieder Distanzen zwischen diesen Aufenthaltsbereichen 20 und dem Bewegungskorridor 21 bestimmt, wobei wiederum auf Punktkoordinaten der Aufenthaltsbereiche 20 analog zu Fig. 1 zurückgegriffen werden kann.
Im Fall des linken Fahrzeugs 18 wird die minimale Distanz MD zwischen dem Aufenthaltsbereich 20 und Bewegungskorridor 21 bestimmt. Im Fall des rechten Fahrzeugs 18 wird die maximale Distanz MM bestimmt, die das Fahrzeug 18 zurücklegen muss, um aus dem Bewegungskorridor 21 auszutreten (d.h. wird das maximale Überlappungsausmaß von dessen Aufenthaltsbereich 20 und dem Bewegungskorridor 21 bestimmt). Anhand der nachstehenden Gleichungen 7 und 8 können die relevanten Zeitgrößen dann wie folgt bestimmt werden:
7:
Figure imgf000018_0001
8: minimale Distanz Egofahrkorridor und Hindernis fahr zeug dmin
TTE = - = - relative Geschwindigkeit Egofahrkorridor und Hindernisfahrzeug vrei
Der Egofahrkorridor entspricht dabei dem Bewegungskorridor 21. Unter der Geschwindigkeit dieses Egofahrkorridors relativ zum Hindernisfahrzeug ist dabei eine Relativgeschwindigkeit zu verstehen, mit der sich Egofahrkorridor auf das eindringende oder herausfahrende Fahrzeug 18 zu oder von diesem wegbewegt. In dem gezeigten Fall wäre hierfür eine Kurvenfahrt des Egofahrzeug 10 erforderlich, sodass der Egofahrkorridor (beziehungsweise der Bewegungskorridor 21) in Richtung der Fahrzeuge 18 oder von diesen weg verschwenkt wird. Dies hat entsprechende Auswirkungen auf die vorstehend diskutierten Zeitgrößen, was die Gleichungen 7 und 8 berücksichtigen. Der Egofahrkorridor kann auch in Fahrtrichtung als unendlich betrachtet werden. Dies unterstreicht, dass sich die Relativgeschwindigkeit nur bei entsprechenden Kurvenfahrten oder Auslenkungen relativ zu den Fahrzeugen 18 ändert.
Bezugszeichenliste
10 Egofahrzeug
10‘ Egofahrzeug an zukünftiger Position nach Kickdown
12 Steuereinrichtung
14 Umfeldsensor
16 Kommunikationseinrichtung
18 Objekt/vorausfahrendes Fahrzeug
20 Aufenthaltsbereich
21 Bewegungskorridor
22 Wendekreis
23 Bremskorridor
B Breitenabmessung
M Mittelpunkt
S Fahrstrecke
F Fahrtrichtung
A‘ Abstand nach Kickdown
MD minimale Distanz
MM maximale Distanz

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln einer Zeitgröße (TTC, TTB, TTS, TTK, TTD, TTE), die eine Zeitgröße (TTC, TTB, TTS, TTK, TTD, TTE) zum Beschreiben einer möglichen Kollision eines Egofahrzeugs (10) mit wenigstens einem weiteren Objekt (18) ist, mit:
Ermitteln einer Bewegungsgröße, die von einer Bewegung von wenigstens einem von Egofahrzeug (10) und Objekt (18) abhängig ist;
Ermitteln eines aktuellen und/oder möglichen Aufenthaltsbereichs (20) für wenigstens eines von Egofahrzeug (10) und Objekt (18);
Ermitteln der Zeitgröße (TTC, TTB, TTS, TTK, TTD, TTE) basierend auf der Bewegungsgröße und dem Aufenthaltsbereich (20), wobei der Aufenthaltsbereich (20) anhand eines Umfeldmodells des Egofahrzeugs (10) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgröße (TTC, TTB, TTS, TTK, TTD, TTE) auf Basis einer Distanz zwischen dem Aufenthaltsbereich (20) und dem entsprechend anderen von Egofahrzeug (10) und Objekt (18) ermittelt wird, insbesondere wobei die Zeitgröße (TTC, TTB, TTS, TTK, TTD, TTE) auf Basis eines Quotienten der Distanz dividiert durch die Bewegungsgröße bestimmt wird, wobei die Bewegungsgröße eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Egofahrzeug (10) und dem Objekt (18) ist.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufenthaltsbereich (20) der aktuelle Aufenthaltsbereich (20) des Egofahrzeugs (10) unter Berücksichtigung von Abmessungen des Egofahrzeugs (10) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass als möglicher Aufenthaltsbereich (20) ein Bremskorridor (23) des Egofahrzeugs (10) ermittelt wird, wobei der Bremskorridor (23) auf Basis eines Bremswegs des Egofahrzeugs (10) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass als möglicher Aufenthaltsbereich (20) wenigstens ein Wendekreis (22) des Egofahrzeugs (10) ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass als möglicher Aufenthaltsbereich (20) ein Bewegungskorridor (21) des Objekts (18) ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgröße (TTC, TTB, TTS, TTK, TTD, TTE) auf Basis einer Distanz zwischen dem Aufenthaltsbereich (20) des Objekts (18) und dem Egofahrzeug (10) ermittelt wird, wenn das Egofahrzeug (10) eine bei Durchführen eines Ausweichmanövers erreichbare Position einnimmt.
8. Verfahren nach einem der Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als möglicher Aufenthaltsbereich (20) ein Bewegungskorridor (21) des Egofahrzeugs (10) und ferner ein aktueller Aufenthaltsbereich (20) des Objekts (18) ermittelt wird und wobei die Zeitgröße (TTC, TTB, TTS, TTK, TTD, TTE) in Abhängigkeit einer Distanz (MD, MM) zwischen den beiden Aufenthaltsbereichen (21 , 20) ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufenthaltsbereich (20) zumindest zweidimensional ist.
10. Steuereinrichtung (12) für ein Kraftfahrzeug, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche auszuführen.
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