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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems zur Unterstützung bei der Wahl einer Fahrspur einer mehrspurigen Straße in einem Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Fahrerassistenzsystem.
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Es existieren Straßen, die mehrere Fahrspuren, die derselben Fahrtrichtung zugeordnet sind, aufweisen. Gerade im dichten Verkehr auf solchen mehrspurigen Straßen, beispielsweise Schnellstraßen oder Autobahnen, stellen sich Fahrer von Kraftfahrzeugen häufig die Frage, welche der Fahrspuren die beste Wahl zum Erreichen seiner persönlichen Ziele ist. Die Kriterien, nach denen Fahrer diese Wahl vornehmen wollen, können dabei sehr vielschichtig sein. Beispielsweise möchten manche Fahrer den Fahrstreifen wählen, der sie am schnellsten zum Ziel bringt, während ein anderer Fahrer oder derselbe Fahrer zu einem anderen Zeitpunkt möglichst komfortabel und energieeffizient sein Ziel erreichen möchte. Denkbar ist zudem, dass Fahrer eine Fahrspur aufsuchen möchten, die eine erhöhte Sicherheit vor Auffahrunfällen bietet.
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Es wurden bereits Fahrerassistenzsysteme vorgeschlagen, die wenigstens teilweise die Fahrzeugführung automatisieren können, beispielsweise die Längs- und/oder Querführung zumindest innerhalb eines definierten Rahmens übernehmen können. Auch für solche Fahrerassistenzsysteme stellt sich häufig die Frage, welche Fahrspur idealerweise zu wählen ist, insbesondere bei dichtem Verkehr.
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Aktuell sind keine Fahrerassistenzsysteme bekannt, durch die ein Fahrer oder ein zur wenigstens teilweise automatischen Fahrzeugführung ausgebildetes Fahrzeugsystem unterstützt werden kann. Zwar sind Systeme bekannt, insbesondere Navigationssysteme, die eine Routenplanung durchführen und dabei aktuelle Verkehrsdaten entlang der Strecke nutzen, um eine bezüglich des Verbrauchs und/oder der Zeit effizienteste Methode zu wählen, dennoch wird hierbei die konkrete Wahl der Fahrspuren nicht vorgenommen, da insbesondere der aktuelle Verkehrsfluss auf den Fahrspuren innerhalb der lokalen Umgebung des eigenen Kraftfahrzeugs nicht berücksichtigt werden kann.
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Bezüglich eines Spurwechsels sind bereits Fahrerassistenzsysteme bekannt, die den Fahrer hierbei unterstützen. Ein Beispiel hierfür sind die sogenannten Spurwechselassistenten, die eine Warninformation an den Fahrer ausgeben, wenn die Lücke zwischen Fahrzeugen in der relevanten Nebenfahrspur zu klein für einen Spurwechsel ist. Beschrieben im Stand der Technik wurden zudem Spurwechselempfehlungssysteme, die aufgrund einer vorgegebenen Wunschgeschwindigkeit und durch Überwachung des Freiraums in der relevanten Nachbarfahrspur eine Spurwechselempfehlung ausgeben können.
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Die im Stand der Technik bekannten Fahrerassistenzsysteme zur Spurwechselempfehlung sind für flüssigen Verkehr ausgelegt und überprüfen, ob die relevante Nachbarfahrspur für die Durchführung eines Spurwechsels eine ausreichend große Lücke aufweist und die Wunschgeschwindigkeit auf der Zielfahrspur gefahren werden kann. Dies erweist sich immer dann als problematisch, wenn dichterer Verkehr oder gar Stau herrscht, da dann die üblichen Beurteilungskriterien nicht gegeben sind. Ferner beziehen sich die bekannten Fahrerassistenzsysteme allenfalls auf eine Wunschgeschwindigkeit und können den komplexen Kriterien, die an die Wahl der Fahrspur gestellt werden, nicht gerecht werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrerassistenzsystem anzugeben, welches durch eine fundierte Analyse der Verkehrssituation auch unter Berücksichtigung komplexerer Kriterien eine optimale Fahrspur ermitteln kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass für wenigstens zwei, insbesondere alle, Fahrspuren der Straße jeweils eine das Verhalten der dortigen Fahrzeuge beschreibende Kolonneninformation aus die Umgebung des Kraftfahrzeugs beschreibenden Umfelddaten ermittelt wird, wobei jeder Fahrspur in Abhängigkeit wenigstens eines die zugehörige Kolonneninformation auswertenden Auswahlkriteriums ein Bewertungswert zugeordnet wird, wonach die am besten bewertete Fahrspur dem Fahrer als Empfehlung zur Anzeige gebracht wird und/oder bei automatischer Querführung des Kraftfahrzeugs als zu befahrende Fahrspur gewählt wird.
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Die Erfindung schlägt mithin vor, basierend auf Umfelddaten, insbesondere Sensordaten der Umfeldsensoren, beispielsweise Radarsensoren, Lasersensoren, Kameras und dergleichen, bzw. die Umfelddaten fusionierenden Umfeldmodellen und/oder Objektlisten rund um das Kraftfahrzeug für die einzelnen Fahrspuren, auf denen sich üblicherweise Kolonnen von Fahrzeugen bewegen, entscheidungsrelevante Eigenschaften dieser Kolonnen zu extrahieren, so dass letztlich Kolonneninformation entsteht, die für die Nutzung von Auswahlkriterien bezüglich einer Fahrspur geeignete Kolonnendaten enthält. Bevorzugt werden bei der Ableitung der Kolonneninformation aus den Umfelddaten, also der Akkumulation von Kolonnendaten, übliche statistische Vorgehensweisen, beispielsweise statistische Modelle, verwendet, die insbesondere auch den einzelnen Umfelddaten zugeordnete Unsicherheiten berücksichtigen und mithin Kolonneninformation hoher Qualität liefern. Besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, wenn bezüglich bestimmten Fahrzeugen zugeordneter Umfelddaten auch deren Verlauf, beispielsweise ein Positionsverlauf und/oder ein Geschwindigkeitsverlauf und/oder ein Beschleunigungsverlauf, berücksichtigt werden, da dann für bestimmte Positionen auf den Fahrspuren bzw. Kolonnenspuren Kolonnendaten statistisch akkumuliert werden können.
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Die Kolonneninformation wird durch Auswahlkriterien ausgewertet, so dass jeder Fahrspur letztlich ein Bewertungswert zugeordnet ist, der es erlaubt, die am besten bewertete Fahrspur zu bestimmen und dem Fahrer zu empfehlen bzw. an ein zur wenigstens teilweise automatischen Fahrzeugführung, konkret zur Querführung, ausgebildetes Fahrzeugsystem weiterzugeben.
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Die Auswahlkriterien bieten dabei die Möglichkeit, insbesondere bei einer Kombination mehrerer Auswahlkriterien, Fahrspurempfehlungen zu generieren, die an seitens des Fahrers vorhandene Erwartungen anknüpfen. Somit steigt der empfundene Fahrkomfort und der Fahrvorgang kann auf die individuellen Mobilitätswünsche angepasst werden. Ferner können die Auswahlkriterien sowohl bei manueller als auch bei wenigstens teilweise automatisierter Fahrt dazu beitragen, die Systemakzeptanz und das Wohlempfinden durch den Fahrer und die Insassen zu optimieren.
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Konkret kann als Kolonneninformation eine Durchschnittsgeschwindigkeit der Fahrzeuge und/oder eine Standardabweichung der Durchschnittsgeschwindigkeit und/oder ein mittlerer Positionsverlauf und/oder Geschwindigkeitsverlauf und/oder Beschleunigungsverlauf innerhalb der Kolonne und/oder wenigstens einen festgestellten Stillstand innerhalb der Kolonne beschreibende Stillstandsinformationen und/oder Abstände und/oder Zeitlücken zwischen den Fahrzeugen der Kolonne und/oder eine Zeit bis zu einer Kollision zwischen zwei Fahrzeugen der Kolonne ermittelt werden. Derartige Kolonneninformationen sind insbesondere auf im Folgenden noch näher beschriebene Auswahlkriterien abgestimmt, die auf die Sicherheit, den Komfort, die Energieeffizienz und/oder ein schnelles Reisen abgestimmt sind. Stillstandsinformationen können sich dabei beispielsweise auf eine mittlere Stillstandsdauer der Fahrzeuge der Kolonne beziehen, insbesondere bei einem Stau, aber auch auf eine Zahl der auf der Fahrspur durchschnittlich vorgenommenen Stop-and-Go-Manöver und dergleichen.
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Wie bereits angedeutet wurde, ist es zweckmäßig, wenn die Kolonneninformation unter Nutzung eines in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erkannte Objekte mit Attributen enthaltenden Umfeldmodells ermittelt werden. Solche Umfeldmodelle sind im Stand der Technik bereits bekannt und sollen hier nicht im Detail näher dargelegt werden. Sie bieten den Vorteil einer kompakten, fusionierten Repräsentation der Umfelddaten und eignen sich daher besonders als Ausgangspunkt zur Ermittlung der Kolonneninformation. Dabei sei an dieser Stelle noch darauf hingewiesen, dass die Zuordnung von Fahrzeugen zu Kolonnen beispielsweise aufgrund eines bekannten Verlaufs der Fahrspuren, der beispielsweise durch Kameras detektiert und/oder digitalen Kartendaten eines Navigationssystems des Kraftfahrzeugs entnommen werden kann, möglich ist; denkbar ist es jedoch auch, Fahrzeuge mit vergleichbaren Positionsverläufen gemeinsamen Kolonnen zuzuordnen und dergleichen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Kolonneninformation in Abhängigkeit von Sensordaten wenigstens eines Radarsensors ermittelt wird. Dabei ist der Radarsensor zweckmäßigerweise zur Erfassung von durch ein unmittelbar voranfahrendes Fahrzeug verdeckten weiteren voranfahrenden Fahrzeugen angeordnet, was entsprechend auch für eine seitliche oder hintere Anordnung von Radarsensoren gelten kann. Das Fahrerassistenzsystem kann also von der Fähigkeit der Radarsensoren profitieren, auch verdeckte vorausfahrende Fahrzeuge zu detektieren. Untersuchungen haben gezeigt, dass es bestimmte Anordnungen von Radarsensoren hervorragend erlauben, auch dem unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeug vorausfahrende oder anderweitig verdeckte Fahrzeuge zu erfassen. Werden beispielsweise bei einer Frequenz von 77 GHz arbeitende Radarsensoren verwendet, konnte gezeigt werden, dass durch Mehrfachreflektionen, insbesondere am Boden, Fahrzeuge detektiert werden können, auf die die Sicht grundsätzlich verdeckt ist. In bislang bekannten Systemen werden derartige Sensordaten verworfen, nicht jedoch in einer derartigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, nachdem der Radarsensor so optimiert ist, dass eine Kolonne auch dann möglichst komplett vermessen werden kann, wenn einzelne Fahrzeuge der Kolonnen verdeckt sind. Konkret kann vorgesehen sein, dass die Anordnung des Radarsensors in einem Optimierungsverfahren derart gewählt wird, dass er möglichst tief an der Karosserie unter Einhaltung einer maximal zulässigen Störung durch Nahbereichsbodenreflektion angeordnet ist. Neben entsprechend angeordneten Radarsensoren können verdeckte Objekte auch durch Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikation erfasst werden, wenn diese beispielsweise ihre Position und/oder Geschwindigkeit und/oder weitere Informationen an andere Kraftfahrzeuge übersenden.
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Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es im Rahmen der Erfindung bevorzugt ist, alle einer Fahrtrichtung zugeordneten Fahrspuren einer Straße zu erfassen und zu bewerten. Denkbar sind jedoch auch Ausgestaltungen, in denen nur die aktuelle vom Kraftfahrzeug befahrene Fahrspur und die unmittelbar benachbarten Fahrspuren ausgewertet werden.
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Wie bereits dargelegt wurde, sind eine Vielzahl von Auswahlkriterien denkbar, die bevorzugt auch kumulativ eingesetzt werden können. So sieht eine erste Ausgestaltung eines Auswahlkriteriums vor, dass als ein Auswahlkriterium die Fahrspuren nach ihrer dort gefahrenen Durchschnittsgeschwindigkeit bewertet werden, wobei höhere Geschwindigkeiten zu einer höheren Bewertung führen. Auf diese Weise kann ein Auswahlkriterium für den schnellsten Fahrstreifen geschaffen werden, so dass eine diesbezügliche Empfehlung gegeben werden kann.
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Als eine zweite Art von Auswahlkriterium kann vorgesehen sein, dass die Fahrspuren nach der Energieeffizienz des Kraftfahrzeugs auf der Fahrspur bewertet werden, wobei höhere Energieeffizienzen zu einer höheren Bewertung führen. Verfolgt also der Fahrer das Ziel, die Fahrspur zu wählen, in der er sich möglichst energieeffizient bewegen kann, kann ein entsprechendes Auswahlkriterium benutzt werden. Dabei kann konkret vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der Energieeffizienzen ein den Verbrauch des Kraftfahrzeugs beschreibendes Rechenmodell für durch die Kolonneninformation abgebildete Fahrmanöver verwendet wird. Es kann mithin vorgesehen sein, dass fahrzeugspezifische Modelle über den Verbrauch bei Beschleunigungs-, Verzögerungs- und Stop-and-Go-Manövern verwendet werden, wobei die entsprechend akkumulierten Größen in der Kolonneninformation herangezogen werden, um das Auftreten entsprechender Fahrmanöver auf einer Fahrspur feststellen zu können. Weist beispielsweise die Kolonneninformation einen Beschleunigungsverlauf und/oder einen Geschwindigkeitsverlauf entlang der Fahrspuren auf, ergeben sich hierdurch typische Fahrmanöver, die entsprechend unter Verwendung des Rechenmodells zur Ermittlung einer Energieeffizienz ausgewertet werden können.
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In bevorzugter weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass im Rahmen einer dritten Art von Auswahlkriterium für jede Fahrspur aus der Kolonneninformation eine den Fahrkomfort auf der Fahrspur beschreibende Komfortgröße bestimmt wird, die insbesondere bei häufigen und/oder starken Beschleunigungs- und Bremsvorgängen und/oder häufigen Stop-and-Go-Vorgängen auf der Fahrspur erniedrigt wird, wobei die Fahrspuren nach ihrer Komfortgröße bewertet werden. Die Komfortgröße entspricht mithin einer Art „Stressfaktor”, der dann zur Auswahl der Fahrspur dienen kann, die die entspannteste und damit komfortabelste Fahrzeugführung erlaubt. Indikatoren hierfür sind häufige und/oder starke Beschleunigungs- und/oder Verzögerungsvorgänge sowie häufiges Stop-and-Go. Entsprechend kann wiederum ein Geschwindigkeitsverlauf und/oder Beschleunigungsverlauf entlang der Fahrspur ausgewertet werden, doch auch die genannten Stillstandsinformationen und/oder eine Standardabweichung der Durchschnittsgeschwindigkeit können als Kolonneninformation relevant sein.
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Eine vierte, im Rahmen der vorliegenden Erfindung nutzbare Art von Auswahlkriterium sieht vor, dass die Fahrspuren nach ihrer Fahrsicherheit bewertet werden, wobei sicherere Fahrspuren höher bewertet werden. Dabei sieht eine konkrete Ausgestaltung vor, dass ein auf die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen zwischen Fahrzeugen der Kolonne bezogener Sicherheitswert ermittelt wird, insbesondere unter Berücksichtigung von in der Kolonneninformation enthaltenen Abständen und/oder Zeitlücken und/oder Geschwindigkeiten und/oder Zeiten bis zu einer Kollision und/oder einer aktuellen Witterungsbedingung. So kann beispielsweise aus den Abständen bzw. Zeitlücken in Abhängigkeit der gefahrenen Geschwindigkeiten und eventuell einer Berücksichtigung der aktuellen Witterung ein Sicherheitswert, beispielsweise die Wahrscheinlichkeit eines Auffahrunfalls, berechnet werden, so dass eine Fahrspurempfehlung für die wahrscheinlich sicherste Kolonne generiert werden kann.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass bei mehreren Auswahlkriterien diese gewichtet berücksichtigt werden. Durch Regeln und eine gewichtete Kombination der verschiedenen Auswahlkriterien kann eine Fahrspurempfehlung generiert werden, welche insbesondere auf den Fahrer individualisiert den besten Kompromiss darstellt.
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Mithin sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vor, dass wenigstens ein Auswahlkriterium und/oder wenigstens eine Gewichtung eines Auswahlkriteriums abhängig von einer Fahrereingabe und/oder einem den Fahrer beschreibenden Fahrerdatum gewählt wird. Es ist mithin zum einen denkbar, dass einem Fahrer eine Eingabe ermöglicht wird, die die anzuwendenden Auswahlkriterien und/oder deren Gewichtung bestimmt. Möchte der Fahrer beispielsweise aktuell möglichst komfortabel und sicher fahren, können die entsprechenden Auswahlkriterien höher gewichtet und/oder ausschließlich herangezogen werden, während andere Kriterien ausgeschlossen und/oder geringer gewichtet werden, beispielsweise ein auf ein möglichst schnelles Erreichen des Ziel bezogenes Auswahlkriterium. Auf diese Weise wird eine individuelle Fahrer-Vorgabe der Auswahlkriterien realisiert, welche sich auch als äußerst zweckmäßig erweist, wenn ein das Kraftfahrzeug bezüglich der Querführung automatisch steuerndes Fahrzeugsystem vorliegt, da die Akzeptanz solcher wenigstens teilweise automatisch das Kraftfahrzeug führender Fahrzeugsysteme somit erhöht werden kann, da das Fahrverhalten die individuellen Vorstellungen zur Fahrspurwahl des Fahrers widerspiegelt. Zur Fahrereingabe können Bedienelement und/oder Anzeigevorrichtungen des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden, wobei sich insbesondere eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (Bordcomputer) anbietet. Beispielsweise kann es darauf über Regler möglich sein, Gewichtungen von Auswahlkriterien festzulegen und dergleichen.
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Neben einer fahrerseitigen Wahl von Auswahlkriterien bzw. deren Gewichtung kann eine Individualisierung der Fahrspurwahl auch aus anderen vorliegenden Fahrerdaten abgeleitet werden. Wählt der Fahrer beispielsweise einen sportlichen Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs, ist davon auszugehen, dass er eher schnell zum Ziel kommen möchte; wählt der Fahrer einen Komfortbetriebsmodus des Kraftfahrzeugs, ist eher ein Wert auf komfortable Auswahlkriterien zu legen. Zweckmäßigerweise ist es auch denkbar, die Nutzung von Auswahlkriterien und/oder deren Gewichtung abhängig von einer Analyse des Fahrverhaltens des Fahrers zu wählen. Solche Analysen bezüglich des Fahrers sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt und können auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung gewinnbringend eingesetzt werden. Hält beispielsweise ein Fahrer einen äußerst großen Abstand zu voranfahrenden Fahrzeugen, kann von einem hohen Sicherheitsbedürfnis ausgegangen werden; fährt ein Fahrer häufig hohe Geschwindigkeiten, kann gefolgert werden, dass er schnell zum Ziel gelangen möchte und dergleichen. Selbstverständlich kann auch bei Nutzung solcher Fahrerdaten zusätzlich die Möglichkeit einer individuellen Einstellung durch den Fahrer anhand einer Fahrereingabe bereitgestellt werden, nachdem teilweise Fahrer von ihrer aktuellen Stimmung abhängige Wünsche haben. Diesbezüglich kann als Fahrerdatum im Übrigen auch eine die Müdigkeit und/oder Aufmerksamkeit des Fahrers beschreibende Information genutzt werden, so dass die Fahrspurwahl und somit die Fahrbelastung auch an die momentane Fitness/Konstitution des Fahrers angepasst werden kann. Systeme zur Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitserkennung sind im Stand der Technik bereits bekannt.
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Die Erfindung ermöglicht auch die Nutzung weiterer Regeln und/oder Kriterien, was die Auswahl der zu empfehlenden bzw. nutzenden Fahrspur angeht. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei der Bewertung der Fahrspuren ferner ein Navigationskriterium berücksichtigt wird, wobei eine zur weiteren Routenführung des Kraftfahrzeugs besser geeignete Fahrspur höher bewertet wird. Steht beispielsweise aufgrund der geplanten Routenführung, wie sie durch ein Navigationssystem vorgenommen wird, ein Fahrspurwechsel an, kann dies über Regeln bei der Fahrspurempfehlung berücksichtigt werden, damit die Routenführung bestmöglich durch die Fahrspurempfehlung unterstützt wird. Wird das Kraftfahrzeug in einem Beispiel auf einer Autobahn betrieben und sieht die Routenführung vor, dass in kürze eine Ausfahrt genommen werden soll, kann eine möglichst rechte Fahrspur besonders hoch bewertet werden, wobei es gegebenenfalls auch möglich ist, zu einem bestimmten Zeitpunkt sicherzustellen, dass zwangsläufig diese Fahrspur gewählt wird.
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Weitere zusätzliche Regeln oder Kriterien bei der Fahrspurempfehlung können sich auch auf geltende Gesetze beziehen, beispielsweise ein Rechtsfahrgebot und dergleichen. Legt mithin keine Stausituation vor, was ebenso detektiert werden kann, ist es denkbar, bei Rechtsverkehr mehr nach rechts gelegene Fahrspuren grundsätzlich höher zu bewerten und dergleichen.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung bei der Wahl einer Fahrspur einer mehrspurigen Straße mit einem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildeten Steuergerät. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchem mithin auch die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 eine beispielhafte Verkehrssituation, und
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3 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
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1 zeigt einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dort wird davon ausgegangen, dass im Kraftfahrzeug vorliegende Umfelddaten, beispielsweise also Sensordaten von Umfeldsensoren, digitale Kartendaten eines Navigationssystems und Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsdaten, bereits in einem Umfeldmodel fusioniert sind. Das Umfeldmodell enthält vorliegend Daten zu anderen Fahrzeugen auf der befahrenen Straße als Objekte, die diese Fahrzeuge repräsentieren, zugeordnete Attribute, beispielsweise deren Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und dergleichen, wobei zu jedem Objekt für zumindest einen Teil der Attribute zeitliche Verläufe der Vergangenheit mit abgespeichert sind, insbesondere ein Positionsverlauf, ein Geschwindigkeitsverlauf und ein Beschleunigungsverlauf. Unter den Umfeldsensoren befindet sich wenigstens ein Radarsensor, der so verbaut ist, dass auch verdeckte Fahrzeuge durch Mehrfachreflektionen am Boden detektiert werden können. Weitere denkbare Umfeldsensoren sind beispielsweise Laserscanner und/oder Kameras.
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In einem Schritt S1 werden die im Umfeldmodell abgelegten Umfelddaten nun genutzt, um für jede der aktuellen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs zugeordnete Fahrspur der aktuell befahrenen Straße eine Kolonneninformation zu ermitteln, die das Verhalten der dortigen Fahrzeuge beschreibt. Das bedeutet, andere, in derselben Richtung wie das eigene Kraftfahrzeug bewegte Fahrzeuge werden, beispielsweise anhand eines aus digitalen Kartendaten bekannten Fahrspurverlaufs und/oder durch Vergleich ihrer Positionsverläufe, Fahrspuren und somit Kolonnen auf diesen Fahrspuren zugeordnet. Die somit erhaltenen Daten werden statistisch ausgewertet, um Kenngrößen der jeweiligen Kolonnen, die Kolonneninformation, abzuleiten. Vorliegend wird beispielsweise eine Durchschnittsgeschwindigkeit sowie die Standardabweichung dieser Durchschnittsgeschwindigkeit bestimmt. Weitere Kolonnendaten der Kolonneninformation, die vorliegend in Schritt S1 bestimmt werden, sind ein mittlerer Positionsverlauf, ein mittlerer Geschwindigkeitsverlauf und ein mittlerer Beschleunigungsverlauf innerhalb der Kolonne.
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In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass aufgrund der vorhandenen zeitlichen Verläufe dieser Orts- und Dynamikdaten im Umfeldmodell eine Akkumulation von Daten einzelner Fahrzeuge stattfindet, nachdem bestimmte Abschnitte der Fahrspur durch mehrere oder gar alle Fahrzeuge der Kolonne bereits überfahren wurden und mithin ein mittlerer räumlicher Kolonnenverlauf schlussgefolgert werden kann, dem örtlich zugeordnet auch mittlere Geschwindigkeiten und mittlere Beschleunigungen zugeordnet werden können, so dass ein Geschwindigkeitsverlauf und ein Beschleunigungsverlauf entlang der Kolonnenspur entstehen.
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Einen weiteren Anteil der Kolonneninformation bilden Stillstandsinformationen, vorliegend die durchschnittliche Dauer von Stillstandsphasen, in denen sich ein Fahrzeug der Kolonne nicht bewegt, und eine Zahl von Stillstandsphasen, mithin Stop-and-Go-Vorgängen, die jedes Fahrzeug der Kolonne im Durchschnitt entlang der Fahrspur bzw. dem erfassten Bereich durchführt. Diese Informationen folgen aus den zeitlichen Verläufen für die einzelnen Fahrzeuge.
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Schließlich enthält die Kolonneninformation als Kolonnendaten auch Abstände und/oder Zeitlücken zwischen den Fahrzeugen der Kolonne sowie eine Zeit bis zu einer Kollision (Time-To-Collision – TTC) zwischen zwei Fahrzeugen der Kolonne. Auch hier können durch Verwendung statistischer Methoden akkumulierte Werte ermittelt werden.
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Nachdem auf diese Weise die Kolonneninformation erhalten wurde, werden in einem Schritt S2 Auswahlkriterien 1, 2, 3 und 4, die die Kolonneninformation auswerten, aufgerufen.
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Das Auswahlkriterium 1 bewertet die Fahrspuren (selbstverständlich wird die Kolonneninformation für jede Fahrspur ermittelt) nach ihrer dort gefahrenen Durchschnittsgeschwindigkeit, wobei höhere Geschwindigkeiten zu einer höheren Bewertung führen. Das Auswahlkriterium 2 bewertet die Fahrspuren nach der Energieeffizienz des Kraftfahrzeugs, wenn es auf der Fahrspur bewegt wird. Dabei führen höhere Energieeffizienzen zu einer höheren Bewertung. Konkret wird hierzu ein den Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs beschreibendes Rechenmodell verwendet, mit welchem in der Kolonne der Fahrspur häufig auftretende Fahrmanöver ausgewertet werden, beispielsweise häufig durchgeführte Stop-and-Go-Manöver, Beschleunigungs- und Bremsmanöver, die sich aus den Stillstandsinformationen, den Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverläufen und gegebenenfalls aus der Standardabweichung von der Durchschnittsgeschwindigkeit ergeben.
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Das Auswahlkriterium 3 betrifft den Fahrkomfort auf der jeweiligen Fahrspur, wobei bei höherem Komfort eine bessere Bewertung erfolgt. Dabei wird eine Komfortgröße bestimmt, die auch als ein Stressfaktor beschrieben werden kann. Häufige und/oder starke Beschleunigungs- und Bremsvorgänge sowie häufige Stop-and-Go-Vorgänge auf der Fahrspur sprechen dafür, dass der Fahrkomfort dort zu niedrig ist, um ein entspanntes Fahren zu gewährleisten. Beispielsweise können Klassifikatoren eingesetzt werden, die die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverläufe nach bestimmten Manövern durchsuchen und diesen Komfortzahlen zuordnen, so dass sich eine entsprechende Beschreibung in Form der Komfortgröße ergibt.
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Das Auswahlkriterium 4 schließlich betrifft die Bewertung der Fahrspuren nach ihrer Fahrsicherheit, wobei sicherere Fahrspuren höher bewertet werden. Hierbei wird ein auf die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen zwischen Fahrzeugen der Kolonne bezogener Sicherheitswert ermittelt, wie dies auch beispielsweise in ähnlicher Form bei Sicherheitssystemen, insbesondere Kollisionsvermeidungs- und/oder Kollisionsminderungssystemen, erfolgt. Typische Kolonnendaten, die hierbei ausgewertet werden, sind die Abstände und/oder Zeitlücken gemeinsam mit den Geschwindigkeiten sowie die Zeiten bis zu einer Kollision (TTC). Zweckmäßigerweise werden auch die aktuellen Witterungsbedingungen, welche in einer Zusatzinformation enthalten sein können, berücksichtigt. 1 zeigt ferner ein Navigationskriterium 5, welches nur ausgewertet wird, wenn eine automatische Routenführung des Kraftfahrzeugs, insbesondere über das Navigationssystem, durchgeführt wird. Das Navigationskriterium 5 wertet nicht (zwangsläufig) die Kolonneninformation aus, sondern überprüft, ob die Routenführung in der aktuellen Situation eine bestimmte Fahrspur favorisieren würde. Soll beispielsweise demnächst von einer Autobahn abgefahren werden, kann die rechte Fahrspur favorisiert sein. Entsprechend wird die favorisierte Fahrspur höher bewertet, wobei auch vorgesehen sein kann, dass in bestimmten Situationen (unmittelbares Abfahren/Abbiegen erforderlich) die favorisierte Fahrspur zwangsläufig ausgewählt wird.
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Im Schritt S2 sind auch weitere Kriterien/Regeln denkbar, beispielsweise, um die Bewertung der Fahrspuren von einer Gesetzeslage oder dergleichen abhängig zu machen.
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In einem Schritt S3 werden die Ergebnisse der Kriterien 1 bis 5 dann gewichtet kombiniert. Die Gewichtungen der einzelnen Kriterien 1 bis 5 bzw. die Möglichkeit, dass diese gar nicht ausgewertet werden, kann sich aus einer Fahrereingabe und/oder Fahrerdaten ergeben. Bei einer Fahrereingabe kann ein Fahrer, beispielsweise über ein Mensch-Maschine-Interface, seine aktuellen Präferenzen eingeben, beispielsweise, ob er zurzeit ein entspanntes Fahren einem schnellen Erreichen des Ziels vorzieht und dergleichen. Durch die Auswertung von Fahrerdaten lässt sich auch eine automatische Adaption der Gewichtung/Berücksichtigung von Auswahlkriterien 1 bis 4 und Navigationskriterium 5 erzielen, beispielsweise durch eine Analyse des Fahrerverhaltens oder abgeleitet aus anderen, vom Fahrer vorgenommenen Einstellungen.
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Ergebnis des Schrittes S3 ist dann eine am besten bewertete Fahrspur, die den besten Kompromiss zwischen den gewollten Kriterien darstellt. Nachdem die individuellen Vorstellungen des Fahrers in den Auswahlkriterien 1 bis 4 sowie ihrer Gewichtung berücksichtigt werden, lässt sich die in Schritt S3 getroffene Entscheidung vom Fahrer akzeptieren und verstehen.
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Die am besten bewertete Fahrspur kann in einem Schritt S4 an einer Anzeigevorrichtung des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden, beispielsweise an einem Mensch-Maschine-Interface, einem Head-Up-Display, einer Instrumententafel oder dergleichen. Wird das Kraftfahrzeug im Hinblick auf die Querführung automatisch betrieben, ist es in einem Schritt S5 auch möglich, dass das zur automatischen Querführung des Kraftfahrzeugs ausgebildete Fahrzeugsystem die Spurempfehlung übermittelt bekommt und entsprechend die am besten bewertete Fahrspur auswählt.
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Die Ausgabe der am besten bewerteten Fahrspur in Schritt S4 kann im Übrigen auch weitere Informationen enthalten, die die Entscheidung für den Fahrer motivieren, insbesondere dann, wenn die Entscheidung stark durch das Navigationskriterium 5 oder sonstige außerhalb der Fahrervorlieben liegende Kriterien bestimmt ist.
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2 zeigt zur näheren Erläuterung eine Verkehrssituation, in der ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 6 auf einer Straße 7 mit drei Fahrspuren 8, 9, 10 unterwegs ist. Das Kraftfahrzeug 6 fährt auf der mittleren Fahrspur 9. Vor dem Kraftfahrzeug 6 sind weitere Fahrzeuge 11 zu erkennen, die eine Kolonne bilden, zu der eine Kolonneninformation wie beschrieben bestimmt werden kann. Die Fahrzeuge 11 bewegen sich mit einer relativ gleichmäßigen Geschwindigkeit und relativ festen Abständen zwischen den Fahrzeugen 11.
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Auf der linken Fahrspur 8 sind ebenfalls Fahrzeuge 12 zu erkennen, die eine Kolonne bilden. Die Fahrzeuge 12 fahren meist schneller als die Fahrzeuge 11 der Fahrspur 9, jedoch sind ihre Abstände zueinander häufig kürzer und es kommt zu relativ häufigen Brems- und Beschleunigungsvorgängen.
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Auf der rechten Fahrspur 10 befinden sich vorliegend die Fahrzeuge 13 und 14, wobei es sich bei dem Fahrzeug 14 um einen Lastkraftwagen handeln kann. Die Fahrzeuge 13, 14 halten große Sicherheitsabstände und sind eher langsam unterwegs.
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Abhängig von den individuellen Vorliegen des Fahrers sind nun verschiedene Ergebnisse für die am besten bewerteste Fahrspur möglich. Möchte der Fahrer energieeffizient und entspannt, das heißt komfortabel, fahren, sind also beispielsweise die Kriterien 2 und 3 am höchsten bewertet, wird die am besten bewertete Fahrspur die Fahrspur 9 sein. Dort herrscht ein relativ gleichmäßiger Verkehr bei mittlerer, also nicht verbrauchsintensiver Geschwindigkeit ohne zu starke Brems- und Beschleunigungsvorgänge.
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Möchte der Fahrer des Kraftfahrzeugs 6 sein Ziel jedoch äußerst schnell erreichen, legt er also besonderen Wert auf das Auswahlkriterium 1, wird trotz der eher geringeren Sicherheitsabstände und den häufigen Brems- und Beschleunigungsvorgängen aufgrund der höheren Durchschnittsgeschwindigkeit die Fahrspur 8 die am besten bewertete Fahrspur sein.
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Ist der Fahrer (gegebenenfalls neben einer komfortablen Fahrweise) sehr auf die Sicherheit bedacht, bietet sich vorliegend nach dem Kriterium 4 die Fahrspur 10 als am besten bewertete Fahrspur an, da dort sehr große Lücken zwischen den Fahrzeugen 13, 14 existieren und somit eine hohe Sicherheit gegeben ist, wenn auch Komfort und Effizienz erniedrigt sein mögen, da gegebenenfalls Überholvorgänge oder ein Abbremsen auf Lastkraftwagen und dergleichen anstehen könnte.
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3 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 6. Dieses weist ein Fahrerassistenzsystem 15 zur Unterstützung bei der Wahl einer Fahrspur auf, das ein Steuergerät 16, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, aufweist. Über ein Bussystem des Kraftfahrzeugs 6, beispielsweise einen CAN-Bus oder einen Flexray-Bus, erhält das Steuergerät 16 Umfelddaten beispielsweise von Umfeldsensoren 17, 18, wobei es sich bei den Umfeldsensoren 17 beispielsweise um Radarsensoren handeln kann, bei dem Umfeldsensor 18 um eine Kamera. Als weitere Quellen für Umfelddaten kann eine Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationseinrichtung (nicht näher gezeigt) und/oder ein Navigationssystem 19 dienen. Denkbar ist im Übrigen auch, dass die Umfelddaten bereits im Steuergerät 16 selber oder in einem anderen Steuergerät zu einem Umfeldmodell fusioniert vorliegen.
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Das Steuergerät 16 ermittelt die Kolonneninformation gemäß Schritt S1 und wertet die Auswahlkriterien 1 bis 4 und sonstigen Kriterien, beispielsweise das Navigationskriterium 5, gemäß der Schritte S2 und S3 aus, um eine Empfehlung für die geeignetste Fahrspur zu erhalten. Die Ausgabe in Schritt S4 kann über eine Anzeigevorrichtung 20 erfolgen; ferner kann das Kraftfahrzeug 6 auch ein zur automatischen Querführung ausgebildetes Fahrzeugsystem 21 aufweisen, welches die Fahrspurempfehlung entgegennehmen und umsetzen kann.