DE102005003178A1

DE102005003178A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Querführungsassistenz eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102005003178A1
Application number: DE200510003178
Authority: DE
Inventors: Sven Chlosta; Simon Karrenberg; Jörg KREFT
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Querführungsassistenz von Fahrzeugen (1), umfassend mindestens eine Sensorik zur Erfassung einer dem Fahrzeug (1) vorausliegenden freien Fahrspur (2), mindestens eine Recheneinheit zur Ermittlung einer Sollfahrspur und mindestens einer zukünftigen und/oder gegenwärtigen Position des Fahrzeugs relativ zur Sollfahrspur und mindestens eine Aktorik, wobei die Aktorik bei einer einen Grenzwert übersteigenden Abweichung der Position des Fahrzeugs (1) von der Sollspur aktivierbar ist, mindestens ein variabler seitlicher Sicherheitsabstand (22, 24) zur Begrenzung der freien Fahrspur (2) bestimmbar ist und die Sollfahrspur aus der erfassten freien Fahrspur (2) und dem Sicherheitsabstand (22, 24) ermittelbar ist, wobei die freie Fahrspur (2) um den Sicherheitsabstand reduziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Querführungsassistenz eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und 7.

Eine Vorrichtung zur Querführungsassistenz umfasst eine Sensorik, welche eine dem Fahrzeug vorausliegende zur Verfügung stehende Fahrspur (freie Fahrspur) erkennt. Die Sensorik ist beispielsweise als Kamera, Radar oder Laser ausgebildet. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Recheneinheit, durch welche eine zukünftige Position des Fahrzeugs relativ zur freien Fahrspur ermittelbar ist. Wird ein gegenwärtiges und/oder zukünftiges Verlassen der freien Fahrspur erkannt, so wird eine geeignete Aktorik aktiviert. Ein derartiges System ist beispielsweise aus der WO 02/47945 A2 bekannt.

Die Aktorik ist dabei beispielsweise als Warnsystem ausgebildet. Der Fahrer wird dabei akustisch, optisch und/oder haptisch auf das Verlassen der Fahrbahn aufmerksam gemacht und kann selbst durch geeignete Lenkeingriffe das Fahrzeug wieder auf die Spur bringen.

Alternativ oder ergänzend kann die Aktorik auch als System zur Aufbringung eines Zusatzlenkmoments ausgebildet sein, wobei ein Fahrer dabei unterstützbar ist, auf die freie Fahrspur zurückzukehren und/oder ein Verlassen der Fahrspur zu verhindern. Daneben ist es auch denkbar, den Fahrer für die Dauer des Eingriffs zu ersetzen.

Je nach Fahrbahnbeschaffenheit kann bereits ein geringes Verlassen der Fahrbahn große Konsequenzen nach sich ziehen. Insbesondere in Alleen können jedoch bereits geringe Abweichungen von der Fahrspur fatale Folgen haben.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, durch welche eine Querführungsassistenz verbessert wird.

Die Lösung des Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Hierfür wird mindestens ein variabler seitlicher Sicherheitsabstand zur Begrenzung der freien Fahrspur bestimmt und die freie Fahrspur um den Sicherheitsabstand reduziert. Dadurch ergibt sich eine so genannte Sollfahrspur. Die Sollfahrspur kann in bestimmten Fahrsituationen mit der freien Fahrspur übereinstimmen. Der Sicherheitsabstand beträgt dann auf beiden Seiten der Fahrspur Null. Im Regelfall ist jedoch der Sicherheitsabstand an mindestens einer der beiden Seiten größer Null. Der Sicherheitsabstand kann dabei für beide Seiten gemeinsam oder getrennt ermittelt werden. Durch die reduzierte Fahrspur wird die Aktorik zu einem früheren Zeitpunkt aktiviert. Ein zu früher Eingriff kann sich jedoch negativ auf den Fahrkomfort auswirken. Durch die variable Bestimmung des Sicherheitsabstands ist eine Anpassung an ein Fahrverhalten des Fahrers und/oder andere Parameter möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sicherheitsabstand von mindestens einem Parameter der Fahrzeugdynamik abhängig. Parameter der Fahrdynamik sind beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Querbeschleunigung, eine Längsbeschleunigung oder ein Giermoment. Insbesondere in Kurven hat die Fahrdynamik einen großen Einfluss auf ein Spurhaltevermögen des Fahrzeugs. Durch die Berücksichtigung der Fahrzeugdynamik bei der Ermittlung der Sollfahrspur ist es beispielsweise möglich, bei hohen Geschwindigkeiten schon früh auf Abweichungen zu reagieren, während bei geringeren Geschwindigkeiten bei gleicher Position des Fahrzeugs relativ zur Fahrspur noch kein Eingriff notwendig ist. Die Daten der Fahrzeugdynamik sind durch geeignete Sensorik erfassbar und/oder ermittelbar. Sie sind der Querführungsassistenz beispielsweise mittels CAN-Bus übermittelbar.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Sicherheitsabstand mindestens von einem Parameter der Fahrzeugumgebung abhängig. Parameter der Fahrzeugumgebung sind beispielsweise ein Fahrverhalten anderer relevanter Fahrzeuge, die Art einer Fahrbahnbegrenzung, wie Baum, Leitpfosten, Markierungslinie oder ähnliche, eine Fahrbahnbeschaffenheit der freien Fahrspur, eine Fahrbahnbeschaffenheit neben der freien Fahrspur, eine Verkehrsdichte neben der freien Fahrspur, Witterungsbedingungen etc. Die Sensorik zur Erkennung der freien Fahrbahn ist als Kamera, Laser und/oder Radar ausbildbar. Bei einer Ausbildung als Kamera ist für eine Erkennung der Art der Fahrbahnbegrenzung oder ähnlicher Parameter ein Bildverarbeitungsverfahren einsetzbar.

In einer weiteren Ausführungsform ist durch die Aktorik ein Zusatzlenkmoment aufbringbar, wobei der Betrag des Zusatzlenkmoments begrenzt ist. Das Zusatzlenkmoment dient der Unterstützung des Fahrers beim Einhalten der Fahrspur. In Abhängigkeit der Fahrsituation ist das Zusatzlenkmoment positiv oder negativ. Durch die Begrenzung des Zusatzlenkmoments wird erreicht, dass der Fahrer das Zusatzlenkmoment übersteuern kann. Zusätzlich oder alternativ kann eine Begrenzung des resultierenden Lenkmoments und/oder des resultierenden Lenkwinkels vorgesehen werden, welche eine Steuerung durch den Fahrer und/oder Übersteuerung des Zusatzlenkmoments durch den Fahrer begrenzt. Der maximale Lenkwinkel und/oder das maximale Lenkmoment gewährleisten ein störungsfreies Wiedereinfahren in die Fahrbahn, verhindert jedoch ein Überschwingen des Fahrzeugs in eine benachbarte Fahrspur. Bei Überschreiten des maximalen Lenkwinkels wird durch die Aktorik ein Gegenlenkmoment aufgebracht. Dadurch wird verhindert, dass der Fahrer versehentlich einen zu großen Lenkwinkel vorgibt. Das Gegenlenkmoment ist dabei vorzugsweise derart ausgelegt, dass es durch den Fahrer mit erhöhter Lenkkraft übersteuerbar ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Begrenzung des Zusatzlenkmoments variabel ist. Die Begrenzung ist dabei in Abhängigkeit verschiedener Parameter wie beispielsweise Fahrsituation, aktuelles Handmoment, Fahrerphysiologie anpassbar.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein Gradient des Zusatzlenkmoments begrenzt. Durch die Begrenzung des Gradienten wird ein rampenförmiger Auf- oder Abbau des Zusatzlenkmoments erzielt. Der Eingriff ist dadurch sanft gestaltbar, so dass die Gefahr verringert wird, dass der Fahrer sich durch das Zusatzlenkmoment gestört fühlt.

Neben dem Zusatzlenkmoment können weitere akustische, optische und/oder haptische Warnungen erfolgen. So kann beispielsweise eine Vibration auf das Lenkrad gegeben werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeug, für welches ein unbeabsichtigtes Verlassen einer freien Fahrspur prognostiziert wird, und
2 schematisch den Verlauf eines Zusatzlenkmoments.
1 zeigt ein Fahrzeug 1 auf einer freien Fahrspur 2. Das Fahrzeug 1 ist mit einer nicht dargestellten Kamera ausgebildet, durch welche die freie Fahrspur 2 innerhalb des Blickkegels 3 erfassbar ist. Mittels der Kameradaten sowie aufgrund von Informationen über die Fahrdynamik ist eine Fahrzeugtrajektorie 4 der Fahrzeugmittelachse und/oder eine Trajektorie 4' der Fahrzeugräder relativ zur freien Fahrspur 2 prognostizierbar. Damit ist ein Punkt B prognostizierbar, an welchem das Fahrzeug 1 die freie Fahrspur 2 verlassen wird.
Wird ein Verlassen der freien Fahrspur 2 durch das Fahrzeug 1 detektiert, so kann ein Fahrer optisch, akustisch und/oder haptisch gewarnt werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch das Fahrzeug ein Zusatzlenkmoment aufgebracht werden, durch welches der Fahrer beim Einhalten der Fahrspur 2 unterstützt wird.
Eine zu frühe Warnung und/oder ein zu früher Eingriff schränken den Fahrkomfort deutlich ein, und es besteht die Gefahr, dass der Fahrer langfristig Warnsignale ignoriert. Erfolgt die Warnung dagegen sehr spät, so besteht die Gefahr einer Überreaktion des Fahrers. Der optimale Zeitpunkt für eine Warnung und/oder einen Eingriff hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Erfindungsgemäß ist der Zeitpunkt für einen Eingriff daher variabel. Dies wird erreicht durch eine Einführung von Sicherheitsanständen 22, 24.
Die Sicherheitsabstände 22, 24 werden in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1, eines Fahrverhaltens anderer, nicht dargestellter, relevanter Fahrzeuge, einem Kurvenradius der Fahrbahn, einer Art der Fahrbahnbegrenzung, einer Beschaffenheit der Fahrspur 2 und/oder der angrenzenden Fahrbahn, Witterungsbedingungen und/oder individueller Fahrereigenschaften eingestellt. Weitere Faktoren sind denkbar und können ebenfalls zur Ermittlung der Sicherheitsabstände herangezogen werden.
Eine Sollfahrspur des Fahrzeugs 1 ergibt sich dabei aus der freien Fahrspur 2 reduziert um die Sicherheitsabstände 22, 24.
Wird eine Abweichung der Sollfahrspur detektiert so wird durch eine nicht dargestellte Aktorik der Fahrer gewarnt und/oder ein Zusatzlenkmoment aufgebracht. Die korrigierte Trajektorie des Fahrzeugs 1 ist mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnet.
2 zeigt schematisch einen Verlauf eines Betrags |M| des Zusatzlenkmoments über die Zeit t. Der Betrag |M| des Zusatzlenkmoments ist begrenzt auf einen Wert M_Max. Dadurch wird erreicht, dass der Fahrer das Zusatzlenkmoment bei Bedarf übersteuern kann. Weiter ist der Gradient des Zusatzmomentes sowohl im positiven als auch im negativen begrenzt. Dadurch ergibt sich der dargestellte rampenförmige Verlauf. Durch den rampenförmigen Verlauf wird ein weicher Eingriff erzielt und so ein Erschrecken des Fahrers durch eine ruckartige Lenkbewegung verhindert.

Claims

Vorrichtung zur Querführungsassistenz von Fahrzeugen umfassend mindestens eine Sensorik zur Erfassung einer dem Fahrzeug vorausliegenden freien Fahrspur, mindestens eine Recheneinheit zur Ermittlung einer Sollfahrspur und mindestens einer zukünftigen und/oder gegenwärtigen Position des Fahrzeugs relativ zur Sollfahrspur und mindestens eine Aktorik, wobei die Aktorik bei einer einen Grenzwert übersteigenden Abweichung der Position des Fahrzeugs von der Sollspur aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein variabler seitlicher Sicherheitsabstand (22, 24) zur Begrenzung der freien Fahrspur (2) bestimmbar ist und die Sollfahrspur aus der erfassten freien Fahrspur (2) und dem Sicherheitsabstand (22, 24) ermittelbar ist, wobei die freie Fahrspur (2) um den Sicherheitsabstand reduziert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsabstand (22, 24) mindestens von einem Parameter der Fahrdynamik abhängig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsabstand (22, 24) mindestens von einem Parameter der Fahrzeugumgebung abhängig ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Aktorik ein Zusatzlenkmoment aufbringbar ist, wobei der Betrag (|M|) des Zusatzlenkmoments begrenzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung (M_MAX) des Zusatzlenkmoments variabel ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gradient des Zusatzlenkmoments begrenzt ist.
Verfahren zur Querführungsassistenz von Fahrzeugen, wobei mittels mindestens einer Sensorik eine dem Fahrzeug vorausliegenden freie Fahrspur erfasst wird, mittels mindestens einer Recheneinheit eine Sollfahrspur und mindestens eine zukünftige und/oder gegenwärtige Position des Fahrzeugs relativ zur Sollfahrspur erfasst wird und mindestens eine Aktorik bei einer einen Grenzwert übersteigenden Abweichung der Position des Fahrzeugs von der Sollspur aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein variabler seitlicher Sicherheitsabstand (22, 24) zur Begrenzung der freien Fahrspur (2) bestimmt wird und die Sollfahrspur aus der erfassten freien Fahrspur (2) und dem Sicherheitsabstand (22, 24) ermittelt wird, wobei die freie Fahrspur (2) um den Sicherheitsabstand reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsabstand (22, 24) mindestens von einem Parameter der Fahrdynamik abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsabstand (22, 24) mindestens von einem Parameter der Fahrzeugumgebung abhängig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Aktorik ein Zusatzlenkmoment aufgebracht wird, wobei der Betrag (|M|) des Zusatzlenkmoments begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung (M_MAX) des Zusatzlenkmoments variabel ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gradient des Zusatzlenkmoments begrenzt ist.