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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Notbremssituation eines Fahrzeuges, insbesondere Nutzfahrzeuges, sowie ein Notbremssystem zur Durchführung des Verfahrens.
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In Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, mit einem Notbremssystem wird von einem Umgebungserfassungs-System ein insbesondere vor dem Fahrzeug liegendes Umfeld abgescannt, um in diesem Umfeld vorhandene Objekte zu erfassen. Anhand der Relativbewegung des eigenen Fahrzeuges relativ zu den erfassten Objekten wird eine Wahrscheinlichkeit für einen Unfall des eigenen Fahrzeugs mit den Objekten abgeschätzt und anschließend ein Warnsignal an den Fahrer ausgegeben bzw. autonom eine Bremsung des Fahrzeuges eingeleitet, wenn davon ausgegangen werden kann, dass der Fahrer nicht mehr selbstständig in der Lage ist, dem erfassten Objekt auszuweichen oder das Fahrzeug rechtzeitig abzubremsen. Die Kollisionswahrscheinlichkeit wird hierbei in Abhängigkeit davon ermittelt, ob das eigene Fahrzeug mit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit dem erfassten Objekt ausweichen kann oder ob das Fahrzeug noch abgebremst werden kann, ohne dass es zu einer Kollision mit diesem Objekt kommt bzw. derartig dass die Unfallfolgen minimiert werden können.
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Die Ansteuerung von Bremsen des Fahrzeuges erfolgt derartig, dass die ISO-Norm ISO 26262 erfüllt ist, wobei die ISO-Norm besagt, dass in dem betreffenden Bremssystem des Fahrzeuges vorab eine Risikoabschätzung sowie eine Gefährdungsanalyse für den Fall stattzufinden hat, das eine Fehlfunktion vorliegt, d. h. fälschlicherweise eine autonome Bremsung eingeleitet wird. Diese sogenannte „funktionale Sicherheit” soll gewährleisten, dass bei einer Fehlfunktion des autonomen Bremssystems die Unfallfolgen, die beispielsweise aufgrund eines Auffahrunfalls bei einer fälschlicherweise durchgeführten Notbremsung auftreten können, minimiert werden. Demnach werden Notbrems-Parameter, beispielsweise eine eine Fahrzeugverzögerung definierende Bremskraft, ein Bremszeitpunkt sowie eine Bremsdauer oder eine Warndauer, derartig vorab im Bremssystem eingestellt, dass bei einer autonomen Bremsung mit diesen Notbrems-Parametern die ISO-Norm erfüllt ist, d. h. eine Notbremsung auf ein fälschlicherweise erkanntes Objekt für den nachfolgenden Verkehr ein geringes Gefährdungspotential darstellt.
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Die Bremskraft, der Bremszeitpunkt sowie die Bremsdauer oder die Warndauer werden herkömmlicherweise derartig festgelegt, dass die ISO-Norm für den Worst-Case – die ungünstigste Fahrsituation bzw. Verkehrssituation – erfüllt ist, was normalerweise auf der Autobahn bei hohen Geschwindigkeiten, z. B. 100 km/h, der Fall ist. D. h. auch für eine weniger gefährliche Fahrsituation werden Notbrems-Parameter verwendet, die für eine gefährlichere Fahrsituation gelten. Das hat den Nachteil, dass das Bremssystem für Fahrsituationen, in denen es nicht nötig ist, sehr sensitiv parametriert ist und dadurch fälschlicherweise Warnsignale ausgegeben oder autonome Notbremsungen veranlasst werden, die zu einer Verunsicherung des Fahrers und zu unnötigen Gefährdungen insbesondere für den nachfolgenden Verkehr führen können.
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Beispielsweise kann es während einer Stadtfahrt bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit dazu führen, dass eine autonome Notbremsung zu einem Bremszeitpunkt eingeleitet wird, zu dem eine Unfallvermeidung durch den Fahrer noch möglich ist, da der Bremszeitpunkt für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten festgelegt wurde. Somit ergibt sich nachteiliger Weise ein unerwünschtes Notbremsverhalten, das der Fahrer als störend wahrnimmt und in Folge dessen zukünftige, relevante Warnmeldungen ignoriert; die Akzeptanz für das Notbremssystem sinkt und somit auch die Fahrsicherheit.
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In
DE 10 2008 023 381 A1 ist ein als Notbremssystem ausgeführtes Fahrassistenzsystem beschrieben, das in Abhängigkeit von variablen Auslöseschwellen in den Fahrtbetrieb eingreift und dazu insbesondere eine autonome Bremsung veranlasst und ein Warnsignal ausgibt. Die variablen Auslöseschwellen werden hierbei in Abhängigkeit von äußeren Umständen festgelegt, wobei die äußeren Umstände alle Einflussgrößen umfassen, die einen Einfluss auf das Fahrverhalten, den Bremsweg und beispielsweise die Schleudersicherheit haben. Dabei kommen insbesondere ein Haftreibwert zwischen den Rädern des Kraftfahrzeuges und der Fahrbahnoberfläche infrage. Weiterhin werden auch Sichtverhältnisse oder eine Verkehrsdichte oder ein Verkehrsaufkommen berücksichtigt, wobei dazu Abstände zu vorausfahrenden und nachfolgenden anderen Verkehrsteilnehmern ermittelt oder Verkehrsnachrichten berücksichtigt werden. Bei Feststellen einer erhöhten Verkehrsdichte wird die Auslöseschwelle derartig angepasst, dass in Notbrems-Situationen ein früheres autonomes Abbremsen stattfindet.
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Die
DE 10 2011 014 083 A1 beschreibt weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrassistenzsystems, das insbesondere eine Bremsvorrichtung auslösen oder ein Warnsignal ausgeben kann, wenn ein Schwellenwert überschritten ist, d. h. eine hohe Kollisionswahrscheinlichkeit vorliegt. Der Schwellenwert sowie ein Betätigungsgrad der Bremsvorrichtung, d. h. eine ausgesteuerte Bremskraft, werden hierbei insbesondere in Abhängigkeit der Verkehrsdichte und der ermittelten Kategorie der Straße festgelegt, so dass das Bremsverhalten daran angepasst werden kann. Bei Vorliegen einer hohen Verkehrsdichte oder bei einer Stadtfahrt wird der Schwellenwert derartig angepasst, dass die Bremsen des Fahrzeuges erst zu einem späteren Zeitpunkt betätigt werden, da die Abstände zu den benachbarten Fahrzeugen geringer sind und ein zu niedriger Schwellenwert eine erhöhte Anzahl an Warnmeldungen zur Folge haben würde.
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Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Ermitteln einer Notbrems-Situation eines Fahrzeuges, insbesondere Nutzfahrzeuges, sowie ein Notbremssystem bereitzustellen, das zuverlässig und ohne großen Aufwand unter Berücksichtigung der einschlägigen Normen eine Notbrems-Situation erkennen kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Ermitteln einer Notbremssituation eines Fahrzeuges nach Anspruch 1 sowie ein Notbremssystem nach Anspruch 11 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, zur Bewertung einer Kollisionswahrscheinlichkeit eines eigenen Fahrzeuges mit einem vorausliegenden Objekt, insbesondere ein vorausliegendes Fahrzeug, eine aktuelle Verkehrssituation einzubeziehen, wobei dazu ein dynamisches Fahrverhalten des eigenen Fahrzeuges und/oder der vorausliegenden Objekte analysiert wird. Als dynamisches Fahrverhalten wird eine tatsächliche und/oder eine prädizierte Bewegung der Fahrzeuge untereinander verstanden, die insbesondere durch eine Fahrzeuggeschwindigkeit des eigenen Fahrzeuges und/oder Objekt-Geschwindigkeiten der vorausliegenden Objekte und/oder prädizierte Bewegungspfade des eigenen Fahrzeuges und/oder der vorausliegenden Objekte charakterisiert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird hierbei erkannt, dass in Abhängigkeit des dynamischen Fahrverhaltens, das zu einem aktuellen Zeitpunkt erkannt und analysiert wird, zunächst eine dynamische Umgebung bzw. die Verkehrssituation, in der sich das eigene Fahrzeug befindet, zuverlässig ermittelt werden kann. Denn aus der Bewegung der Fahrzeuge über die Zeit können Bewegungsprofile erstellt werden, die mit wenig Aufwand und sicher in eine bestimmte Verkehrssituation eingeordnet werden können, wobei als Verkehrssituation beispielsweise eine Stadtfahrt, eine Überlandfahrt oder eine Autobahnfahrt in Frage kommt.
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Die Verkehrssituation kann somit beispielsweise zunächst aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Objektgeschwindigkeit ermittelt werden, wobei bei durchschnittlichen Geschwindigkeiten betrachtet über einen bestimmten Zeitraum von beispielsweise 50 km/h oder weniger auf eine Stadtfahrt, bei durchschnittlichen Geschwindigkeiten zwischen 50 km/h und 80 km/h auf eine Überlandfahrt und bei durchschnittlichen Geschwindigkeiten von mehr als 80 km/h auf eine Autobahnfahrt geschlossen werden kann. Hierbei kann beispielsweise auch eine Anzahl an als stehend erkannten Objekten in Abhängigkeit der durchschnittlichen Geschwindigkeit berücksichtigt werden. Daraus kann beispielsweise auf eine Autobahnfahrt geschlossen werden, wenn bei hoher Geschwindigkeit keine oder nur sehr wenige stehende Objekte – z. B. Warnschilder – erkannt werden. Im Stadtverkehr bei niedriger Geschwindigkeit hingegen ist die Anzahl der stehenden Objekte – z. B. parkende Autos, Ampeln, etc. – höher.
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In einem alternativen oder ergänzenden Schritt kann eine Analyse der prädizierten Bewegungspfade des eigenen Fahrzeugs sowie der vorausliegenden Objekte stattfinden, wobei in der Stadt eine höhere Dynamik vorliegt, d. h. sowohl das eigene als auch die vorausliegenden Objekte verändern ihre Position in Längs- und in Querrichtung beispielsweise an Ampeln oder Kreuzungen häufiger, als auf der Autobahn. Dadurch kann die Bestimmung der Verkehrssituation vorteilhafterweise auf alternative Weise erfolgen oder aber die aus der durchschnittlichen Geschwindigkeit ermittelte Verkehrssituation plausibilisiert werden, so dass die Verkehrssituation sicherer bestimmt werden kann.
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Die Kollisionswahrscheinlichkeit wird in Abhängigkeit der aktuellen Verkehrssituation ermittelt, indem je nach vorliegender Verkehrssituation unterschiedliche Notbrems-Parameter festgelegt werden. Die Notbrems-Parameter definieren hierbei eine Bremsperformance bei einer autonom durchgeführten Notbremsung. Durch die Notbrems-Parameter wird vorgegeben, wie, d. h. beispielsweise mit welcher Bremskraft und/oder mit welcher Bremsdauer und/oder zu welchem Bremszeitpunkt das Bremssystem bei einer autonom eingeleiteten Bremsung beispielsweise durch ein Notbremssystem angesteuert wird bzw. mit welcher Warndauer der Fahrer in einer drohenden Notbremssituation vorab gewarnt wird.
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Dadurch kann in vorteilhafter Weise auch die ISO-Norm ISO 26262 eingehalten werden. Die in der ISO-Norm ISO 26262 geregelte „funktionale Sicherheit fordert, dass Bremssysteme derartig abzustimmen sind, dass im Falle einer Fehlfunktion, beispielsweise einer Fehlerfassung eines Objektes und einer daraufhin fälschlicherweise eingeleiteten Notbremsung, einem sogenannten „false-positive event”, eine Risiko sowie ein Gefährdungspotential insbesondere für einen Auffahrunfall zu minimieren sind. Dazu ist vorab eine Risikoabschätzung und eine Gefährdungsanalyse durchzuführen und in Abhängigkeit davon sind Notbrems-Parameter, mit denen die autonome Notbremsung durchgeführt und/oder mit denen vor einer Notbremsung gewarnt wird, festzulegen. Da das Risiko und das Gefährdungspotential für die verschiedenen Verkehrssituationen unterschiedlich sind, werden die Notbrems-Parameter entsprechend der ISO-Norm an die aktuell vorliegende Verkehrssituation angepasst.
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Dadurch kann vorteilhafterweise die Anzahl der Fehlwarnungen und/oder der Fehlbremsungen verringert werden, da beispielsweise für eine Fahrt auf der Autobahn geltende Notbrems-Parameter insbesondere nach der ISO-Norm nicht für eine Fahrt in der Stadt verwendet werden und umgekehrt. Demnach kann beispielsweise die Bremskraft und eine daraus resultierende Fahrzeugverzögerung in der Stadt bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten des eigenen Fahrzeuges und auch des umliegenden Verkehrs höher gewählt werden als bei einer Autobahnfahrt, da ein Bremsweg eines nachfolgenden Fahrzeuges aufgrund der niedrigeren Geschwindigkeit geringer ist und somit das Risiko für einen Auffahrunfall kleiner ist. Zudem ist die Reaktionszeit im Stadtverkehr aufgrund der höheren Aufmerksamkeit niedriger als bei einer Autobahnfahrt, wodurch sich der Bremsweg weiter verkürzt.
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Vorteilhafterweise wird somit erkannt, dass die Kollisionswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit der an die Verkehrssituation angepassten Notbrems-Parameter zu ermitteln ist, da bei einer Risikoabschätzung und einer Gefährdungsanalyse für eine Autobahnfahrt, eine Überlandfahrt und einer Stadtfahrt jeweils unterschiedliche Ergebnisse vorliegen.
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Da weniger Fehlwarnungen und Fehlbremsungen stattfinden, wächst auch die Akzeptanz des Fahrers für das Notbremssystem. Insbesondere bei stationär erfassten Objekten, die von Notbremssystemen häufiger falsch erkannt werden, beispielsweise Straßenschilder, Warnschilder oberhalb der Fahrbahn oder Kanaldeckel, kann somit die Wahrscheinlichkeit einer Fehlwarnung oder Fehlbremsung reduziert werden.
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Vorteilhafterweise werden zur Ermittlung der Kollisionswahrscheinlichkeit über den prädizierten Bewegungspfad mögliche Ausweichrouten für das eigene Fahrzeug berücksichtigt. Dadurch kann vorteilhafterweise einbezogen werden, ob ein vorausliegendes Objekt noch passiert werden kann anstatt eine Bremsung einzuleiten oder es aufgrund fehlender Ausweichmöglichkeiten mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Kollision kommt. Dies kann beispielsweise in der Stadt bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit auftreten, wenn ein stehendes Fahrzeug langsam überholt und somit eine drohende Kollision vermieden werden kann.
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Das dynamische Fahrverhalten der vorausliegenden Objekte in einem Umfeld vor dem eigenen Fahrzeug wird hierbei vorteilhafterweise von einem Umgebungserfassungs-System, das beispielsweise einen Radarsensor oder einen LIDAR-Sensor aufweist, erkannt. Dazu wird elektromagnetische Strahlung vom Umgebungserfassungs-System in Fahrtrichtung des Fahrzeuges emittiert und vom Radarsensor bzw. vom LIDAR-Sensor elektromagnetische Strahlung detektiert, die von den Objekten im Umfeld reflektiert wurde. Das Umgebungserfassungs-System sendet die elektromagnetische Strahlung hierbei vorzugsweise in einem Winkelbereich aus, so dass auch mehrere Objekte gleichzeitig erfasst werden können, die sich ggf. auch auf einer benachbarten Fahrspur oder neben oder über der Fahrbahn befinden. Das Umgebungserfassungs-System kann hierbei im Notbremssystem integriert sein oder das Notbremssystem greift auf vorhandene Umgebungserfassungs-Systeme im eigenen Fahrzeug zurück.
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Anhand der reflektierten elektromagnetischen Strahlung kann das Notbremssystem beispielsweise in der Notbrems-Steuereinheit insbesondere auf einen Abstand, eine Relativgeschwindigkeit und einen Winkel zu dem jeweils erkannten Objekt schließen und beispielsweise jedem erkannten Objekt eine Identifikation zuordnen, so dass das Objekt mit der jeweiligen Identifikation in eindeutiger Weise über die Zeit beobachtet werden kann. Dadurch kann eine Relativbewegung zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem erfassten Objekt und in Abhängigkeit davon beispielsweise die prädizierten Bewegungspfade oder auch die Objekt-Geschwindigkeiten ermittelt werden, die zur Bewertung der Verkehrssituation und somit der Kollisionswahrscheinlichkeit herangezogen werden.
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Somit sind vorteilhafterweise keine hardwaremäßigen Anpassungen nötig, da ein Umgebungserfassungs-System mit den entsprechenden Sensoren ohnehin Teil eines herkömmlichen Fahrzeuges, insbesondere Nutzfahrzeuges, sind und somit allenfalls eine Anpassung der Software nötig ist, um das erfindungsgemäß Verfahren ausführen zu können. Dadurch können der Montage- und der Kostenaufwand minimiert werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Nutzfahrzeug mit einem Notbremssystem;
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2 eine Fahrsituation des Nutzfahrzeuges gemäß 1; und
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3 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Gemäß 1 ist ein Fahrzeug 1, insbesondere ein Nutzfahrzeug, dargestellt, das ein Bremssystem 2, insbesondere ein elektrisch gesteuertes pneumatisches, elektrisches oder hydraulisches Bremssystem, aufweist. Im Bremssystem 2 sind Betriebsbremsen 4 vorgesehen, die gesteuert von einer Brems-Steuereinheit 3 die Räder 5 des Fahrzeuges 1 abbremsen können, um das Fahrzeug 1 zu verzögern. Als Teil des Bremssystems 2 ist weiterhin ein Notbremssystem 6 mit einer Notbrems-Steuereinheit 7 vorgesehen, wobei die Notbrems-Steuereinheit 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel als externe Notbrems-Steuereinheit 7 mit der Brems-Steuereinheit 3 verbunden ist und Notbrems-Signale S1 austauschen kann.
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Die Notbrems-Steuereinheit 7 ist ausgebildet, in Abhängigkeit eine Kollisionswahrscheinlichkeit P eine Notbremsung zu veranlassen, indem sie bei Erkennen einer drohenden Notbremssituation ein entsprechendes Notbrems-Signal S1 an die Brems-Steuereinheit 3 ausgibt, die daraufhin eine Bremsung veranlasst, so dass das Fahrzeug 1 abgebremst wird. Die Notbremsung wird hierbei autonom, d. h. ohne dass der Fahrer eingreifen muss, herbeigeführt. Ergänzend wird in Abhängigkeit des von der Notbrems-Steuereinheit 7 ausgegebenen Notbrems-Signals S1 ein Warnsignal S3 an eine Warneinrichtung 15 ausgegeben, um den Fahrer des Fahrzeuges 1 vorab vor einer drohenden Notbremssituation zu warnen. Der Fahrer kann dann ggf. noch selbst eine Bremsung des Fahrzeuges 1 veranlassen und/oder eine Lenkung einleiten.
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Zum Erkennen der Notbremssituation in Abhängigkeit der Kollisionswahrscheinlichkeit P nimmt die Notbrems-Steuereinheit 7 Sensor-Signale S2 eines Umgebungserfassungs-Systems 8 auf und verarbeitet diese. Das Umgebungserfassungs-System 8 weist gemäß dieser Ausführungsform einen Sensor 8.1, beispielsweise einen Radarsensor oder einen LIDAR-Sensor, auf und strahlt elektromagnetische Strahlung 9 in ein vor dem Fahrzeug 1 bzw. in einer Fahrtrichtung F liegendes Umfeld U ab, wobei die elektromagnetische Strahlung 9 in einem Winkelbereich B abgestrahlt wird, so dass das Umfeld U in einem Winkelbereich B überwacht werden kann.
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Die elektromagnetische Strahlung 9 wird an sich bewegenden Objekten 16.i (Bewegt-Objekte) als auch an stehenden Objekten 10.i (Stationär-Objekte) – mit jeweils i = 1, 2, 3 – vor dem Fahrzeug 1 derartig reflektiert, dass ein Teil der von den Objekten 10.i, 16.i reflektierten elektromagnetische Strahlung 9a wieder zum Umgebungserfassungs-System 8 zurückgeworfen wird. Das Umgebungserfassungs-System 8 detektiert diesen Teil der reflektierten elektromagnetischen Strahlung 9a und wertet diesen aus, beispielsweise durch einen Vergleich der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung 9 im Winkelbereich B mit der reflektierten elektromagnetischen Strahlung 9a. Aus der Auswertung kann insbesondere auf einen Abstand A.j zum jeweiligen Objekt 10.i, 16.i einen Winkel ω.j zum jeweiligen Objekt 10.i, 16.i bezüglich der Fahrtrichtung F des eigenen Fahrzeuges 1 sowie aus einer Dopplereffektmessung auf eine Relativgeschwindigkeit vr.j des jeweiligen Objektes 10.i, 16.i relativ zum eigenen Fahrzeug 1 geschlossen werden. Aus der Relativgeschwindigkeit vr.j zum jeweiligen Objekt 10.i, 16.i kann über eine Fahrzeuggeschwindigkeit vFzg des eigenen Fahrzeuges 1 eine entsprechende Objekt-Geschwindigkeit vO.j des jeweiligen Objektes 10.i, 16.i hergeleitet werden.
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Der Index „i” sowie der Index „j” verlaufen hierbei über unterschiedliche Wertebereiche, wobei der Abstand A.j, der Winkel ω.j und die Relativgeschwindigkeit vr.j jeweils in Bezug zu einem der Objekte 10.i, 16.i stehen, d. h. der Abstand A.1 gibt den Abstand zum Stationär-Objekt 10.1, ..., und der Abstand A.4 den Abstand zum Bewegt-Objekt 16.1 an, usw.. D. h. „j” läuft gemäß diesem Ausführungsbeispiel von 1 bis 6 und i jeweils von 1 bis 3.
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Somit kann durch das Umgebungserfassungs-System 8 das Umfeld U in dem Winkelbereich B vor dem Fahrzeug 1 über die elektromagnetische Strahlung 9 abgescannt und der Abstand A.j, der Winkel ω.j sowie die Relativgeschwindigkeit vr.j für jedes erkannte Objekt 10.i, 16.i bestimmt und dem jeweiligen Objekt 10.i, 16.i zugeordnet in der Notbrems-Steuereinheit 7 abgespeichert werden. Diese Informationen A.j, ω.j, vr.j können für das jeweilige Objekt 10.i, 16.i abgespeichert werden, so dass in einfacher Weise die Bewegung des jeweiligen Objektes 10.i, 16.i über die Zeit beobachtet werden kann.
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Mit diesen Informationen zu den einzelnen Objekten 10.i, 16.i kann die Notbrems-Steuereinheit 7 eine Kollisionswahrscheinlichkeit P für das eigene Fahrzeug 1 mit dem jeweilig erkannten Objekt 10.i, 16.i berechnen und entscheiden, ob eine Notbremssituation vorliegt. Zur Berechnung der Kollisionswahrscheinlichkeit P wird beispielsweise berücksichtigt, ob das eigene Fahrzeug 1 mit der aktuellen Relativgeschwindigkeit vr.j und dem aktuellen Abstand A.j noch rechtzeitig bremsen kann, ohne dass es zu einer Kollision mit Personenschäden mit dem jeweiligen Objekt 10.i, 16.i kommt. Weiterhin wird in Betracht gezogen, ob für das eigene Fahrzeug 1 eine Ausweichmöglichkeit um ein erkanntes Objekt 10.i, 16.i gegeben ist, wobei dazu auch ein prädizierter Bewegungspfad 13 des eigenen Fahrzeuges 1 ermittelt wird, d. h. es wird ein möglicher Bewegungspfad 13 vorausgesagt, auf dem das Fahrzeug 1 das erfasste Objekt 10.i, 16.i passieren könnte (s. 2). Diese Überprüfung wird für jedes erkannte Objekt 10.i, 16.i im Winkelbereich B durchgeführt.
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Die Notbrems-Steuereinheit 7 zieht bei ihrer Bewertung der Kollisionswahrscheinlichkeit P sowohl sich bewegende Objekte 10.i (Bewegt-Objekte) als auch stehende Objekte 16.i (Stationär-Objekte) in Betracht, die in der Fahrtrichtung F des eigenen Fahrzeuges 1 liegen. Ob ein sich bewegendes Objekt 10.i oder ein stehendes Objekt 16.i vorliegt, kann beispielsweise anhand der Relativgeschwindigkeit vr.j des eigenen Fahrzeuges 1 relativ zum jeweiligen Objekt 10.i, 16.i ermittelt werden, wobei die Relativgeschwindigkeit vr.j bei einem stehenden Objekt 10.i dem Negativen der eigenen Fahrzeuggeschwindigkeit vFzg entspricht, d. h. vr.j = – vFzg für j = 4, 5, 6.
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Als sich bewegende Objekte 10.i kommen gemäß der Fahrsituation in 2 insbesondere andere Fahrzeuge, die sich ebenfalls auf der Fahrbahn 11, d. h. auf derselben Fahrspur 11a, auf einer der benachbarten Fahrspuren 11b oder einer entgegenkommenden Fahrspur 11c, bewegen, in Betracht. Als stationäre Objekte können stehende Fahrzeuge 16.1, 16.2 auf der Fahrbahn 11, insbesondere der eigenen Fahrbahn 11a, berücksichtigt werden aber auch Objekte 16.3, z. B. ein Verkehrsschild, neben der Fahrbahn 11.
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Um eine Kollisionswahrscheinlichkeit P mit einem stehenden oder einem sich bewegenden Objekt 10.i, 16.i bewerten zu können, werden im Hinblick auf die „funktionale Sicherheit” gemäß der ISO-Norm ISO 26262 Notbrems-Parameter BK, BT, BD, WD, die ein Bremsverhalten des eigenen Fahrzeuges 1 während einer Notbremssituation vorgeben, einbezogen, wobei eine mit diesen Notbrems-Parametern BK, BT, BD, WD durchgeführte autonome Notbremsung die ISO-Norm erfüllt. Dadurch soll gemäß der Vorgabe in der ISO-Norm ein Risiko für Auffahrunfälle und somit eine Gefährdung für den nachfolgenden Verkehr – beispielsweise ein nachfolgendes Fahrzeug 12 – insbesondere im Fall einer Fehlfunktion des Notbremssystems 6 minimiert werden. Die Notbrems-Parameter, mit denen dies erreicht werden soll, sind hierbei insbesondere eine Bremsstärke bzw. eine Bremskraft BK, ein Bremszeitpunkt BT sowie eine Bremsdauer BD, die bei einer autonom durchgeführten Bremsung im Bremssystem 2 eingestellt werden, bzw. eine Warndauer WD für die Warneinrichtung 15 an den Fahrer kurz vor einer drohenden Notbremsung.
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Um gleichzeitig die Anzahl an fälschlicherweise ausgegebenen Warnsignalen S3 (Fehlwarnungen) und die Anzahl an autonom ausgeführten Fehlbremsungen zu minimieren, wird bei der Ermittlung der Kollisionswahrscheinlichkeit P ein dynamisches Fahrverhalten des eigenen Fahrzeuges 1 sowie der erfassten Objekte 10.i, 16.i berücksichtigt, wobei daraus eine aktuelle Verkehrssituation VS hergeleitet wird. Demnach wird ermittelt, ob eine Stadtfahrt, eine Überlandfahrt oder eine Autobahnfahrt vorliegt, indem die Fahrzeuggeschwindigkeit vFzg des eigenen Fahrzeuges 1 sowie die Objekt-Geschwindigkeiten vO.j des umliegenden Verkehrs, d. h. insbesondere der vorausliegenden Bewegt-Objekte 10.i über einen Zeitraum dt betrachtet werden. Liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit vFzg sowie die Objekt-Geschwindigkeit vO.j über einen längeren Zeitraum dt im Bereich von z. B. 50 km/h oder weniger, kann auf eine Stadtfahrt geschlossen werden. Bei Geschwindigkeiten vFzg, vO.j im Bereich von ca. 50 km/h bis ca. 80 km/h liegt eine Überlandfahrt und im Bereich von ca. 100 km/h oder mehr eine Autobahnfahrt vor.
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Zusätzlich werden auch der prädizierte Bewegungspfad 13 des eigenen Fahrzeuges 1 sowie prädizierte Bewegungspfade 14.j der vorausliegenden Objekte 10.i, 16.i berücksichtigt. Demnach liegt in der Stadt eine höhere Dynamik und somit dynamischere Bewegungspfade 13, 14.j sowohl entlang der Fahrtrichtung F als auch quer zur Fahrtrichtung F vor, da die Fahrspur 11a, 11b häufiger gewechselt oder vor Ampeln und Kreuzungen mit einer Fahrerbremsung reagiert wird. Auf der Autobahn hingegen ist die Dynamik, insbesondere für Nutzfahrzeuge, schwächer ausgeprägt. Darüber kann die Ermittlung der aktuellen Verkehrssituation VS genauer erfolgen.
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Die Notbrems-Parameter BK, BT, BD, WD für die autonom durchzuführende Notbremsung werden wie folgt an die aktuelle Verkehrssituation VS angepasst, um das Bremsverhalten des Fahrzeuges 1 an die aktuelle Verkehrssituation VS angleichen zu können:
Während einer Stadtfahrt wird beispielsweise die Bremskraft BK für eine autonom durchgeführte Notbremsung hoch eingestellt, d. h. es kann auch ein abruptes Abbremsen stattfinden, da aufgrund der geringen Geschwindigkeiten vFzg, vO.j im Stadtverkehr die Gefährdung für den nachfolgenden Verkehr 12 geringer ist. Weiterhin ist die Aufmerksamkeit im Stadtverkehr höher, so dass eine Reaktionszeit und somit ein Bremsweg für den nachfolgenden Verkehr 12 niedriger ist. Das Risiko für einen Auffahrunfall und die Gefährdung für ein nachfolgendes Fahrzeug 12 sind also geringer als beispielsweise auf der Autobahn, so dass die Notbremsung mit einer hohen Bremskraft BK durchgeführt werden kann.
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Auf der Autobahn hingegen sind die vorliegenden Geschwindigkeiten vFzg, vO.j (ohne Stau) höher und die Aufmerksamkeit bei einer längeren Geradeausfahrt niedriger, so dass sich insgesamt längere Bremswege ergeben. Demnach wird während einer Autobahnfahrt zur Minimierung des Risikos und der Gefährdung bei einem Auffahrunfall entsprechend eine geringere Bremskraft BK für eine autonome Notbremsung eingestellt.
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Der Bremszeitpunkt BT für eine autonome Notbremsung wird im Stadtverkehr später gewählt, da der Bremsweg sowohl des eigenen Fahrzeuges 1 als auch des nachfolgenden Fahrzeuges 12 kürzer ist. Dadurch können Fehlwarnungen oder autonome Fehlbremsungen vermieden werden, da der Fahrer ggf. noch selbst reagiert oder das erkannte Objekt 10.i, 16.i für eine Kollision nicht mehr in Frage kommt, weil es beispielsweise schneller geworden oder abgebogen ist, und somit ein Eingreifen nicht mehr nötig ist. Entsprechend wird bei einer Autobahnfahrt ein früherer Bremszeitpunkt BT gewählt.
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Die Bremsdauer BD für eine autonome Notbremsung wird im Stadtverkehr kürzer gewählt als für eine Autobahnfahrt, da der nachfolgenden Verkehr weniger gefährdet ist, wobei die Warndauer WD dann ebenfalls kürzer gewählt wird.
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Für eine Fahrt auf der Landstraße liegen die Notbrems-Parameter BK, BT, BD, WD entsprechend zwischen denen für eine Stadtfahrt und einer Autobahnfahrt.
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Daher wird die ISO-Norm bei einer autonomen Notbremsung eingehalten und auch die Anzahl der Fehlwarnungen gering gehalten:
Denn die Bestimmung der Kollisionswahrscheinlichkeit P erfolgt für die aktuell vorliegende Verkehrssituation VS, d. h. es wird die Möglichkeit berücksichtigt, mit den die ISO-Norm einhaltenden Notbrems-Parametern BK, BT, BD, WD z. B. während einer Stadtfahrt auf ein vorausliegendes stehendes Fahrzeug 16.1, 16.2 mit einer autonomen Notbremsung zu reagieren und dabei das Risiko eines schweren Unfalls als auch die Gefährdung der nachfolgenden Fahrzeuge 12 zu minimieren. Da im Stadtverkehr andere Risikoabschätzungen und andere Gefährdungspotentiale vorliegen als bei einer Autobahnfahrt, kann eine falsche Abstimmung der Notbrems-Parameter BK, BT, BD, WD zu Fehlwarnungen oder Fehlbremsungen führen, da Notbrems-Parameter BK, BT, BD, WD angenommen werden, die nicht der aktuellen Verkehrssituation VS entsprechen, beispielsweise zu niedrige Bremskräfte BK, die zu unnötig langen Bremswegen im Stadtverkehr führen.
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Die Bestimmung der Verkehrssituation VS sowie die Festlegung der Notbrems-Parameter BK, BT, BD, WD findet in der Notbrems-Steuereinheit 7 statt, wobei zur Ermittlung der Verkehrssituation VS auf die Sensor-Signale S2 des Umgebungserfassungs-Systems 8 zurückgegriffen wird. Die Notbrems-Steuereinheit 7 bewertet dann anhand dessen, wie hoch die Kollisionswahrscheinlichkeit P ist, um dann ggf. ein entsprechendes Notbrems-Signal S1 auszugeben.
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Die Notbrems-Parameter BK, BT, BD, WD sind in Abhängigkeit der Verkehrssituation VS auch derartig gewählt, dass eine Typprüfung nach 347/2012/EC eingehalten wird, d. h. es wird zunächst ein Warnsignal S3 ausgegeben und daran schließt eine Bremsphase an, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit vFzg reduziert wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise wie folgt ablaufen:
In einem anfänglichen Schritt St0 wird das Notbremssystem 6 initialisiert, beispielsweise beim Starten des Fahrzeuges 1. In einem ersten Schritt St1 werden vom Umgebungserfassungs-System 8 Objekte 10.i, 16.i im Winkelbereich B erfasst und deren relative Lage, d. h. deren Abstand A.j, Winkel ω.j und Relativgeschwindigkeit vr.j relativ zum eigenen Fahrzeug 1 über das Sensor-Signal S2 an die Notbrems-Steuereinheit 7 übermittelt.
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Im Folgenden wird die Kollisionswahrscheinlichkeit P zwischen dem eigenen Fahrzeug 1 und den erfassten Objekten 10.i, 16.i ermittelt. Dazu wird in einem zweiten Schritt St2 zunächst die Verkehrssituation VS analysiert, indem das dynamische Fahrverhalten des eigenen Fahrzeuges 1 und der erfassten Objekte 10.i, 16.i aus den Sensor-Signalen S2 hergeleitet wird. Je nach vorliegender Geschwindigkeit vFzg, vO.j des eigenen Fahrzeuges 1 und der erfassten Objekte 10.i, 16.i sowie ggf. der prädizierten Bewegungspfade 13, 14.j wird die Verkehrssituation VS in beispielsweise eine Stadtfahrt, Überlandfahrt oder Autobahnfahrt eingeteilt.
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In einem dritten Schritt St3 werden die das Bremsverhalten des eigenen Fahrzeuges 1 während einer autonomen Notbremsung vorgebenden Notbrems-Parameter BK, BT, BD, WD in Abhängigkeit der Verkehrssituation VS festgelegt. Die Notbrems-Parameter BK, BT, BD, WD können sich hierbei während einer Fahrt mehrfach verändern, beispielsweise bei einem Übergang von einer Autobahnfahrt in eine Stadtfahrt.
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In einem vierten Schritt St4 wird die Kollisionswahrscheinlichkeit P bewertet, wobei in einem optionalen Schritt St4.1 zusätzlich ein prädizierter Bewegungspfad 13 des eigenen Fahrzeuges 1 berücksichtigt werden kann, um abzuschätzen, ob das Fahrzeug 1 einem erfassten Objekt 10.i, 16.i noch ausweichen kann. In einem abschließenden fünften Schritt St5 wird je nach Kollisionswahrscheinlichkeit P ein Notbrems-Signal S1 ausgegeben, das in der Brems-Steuereinheit 3 in ein Warnsignal S3 oder in eine autonom ausgeführte Bremsung umgesetzt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Bremssystem
- 3
- Brems-Steuereinheit
- 4
- Betriebsbremsen
- 5
- Räder
- 6
- Notbremssystem
- 7
- Notbrems-Steuereinheit
- 8
- Umgebungserfassungs-System
- 8.1
- Sensor, Radars-Sensor, LIDAR-Sensor
- 9
- elektromagnetische Strahlung
- 9a
- reflektierte elektromagnetische Strahlung
- 10.i
- sich bewegende Objekte (Bewegt-Objekt)
- 11
- Fahrbahn
- 11a
- eigene Fahrspur
- 11b
- benachbarte Fahrspur
- 11c
- entgegenkommende Fahrspur
- 12
- nachfolgendes Fahrzeug
- 13
- prädizierter Bewegungspfad Fahrzeug 1
- 14.j
- prädizierter Bewegungspfad Objekt 10.i, 16.i
- 15
- Warneinrichtung
- 16.i
- stehende Objekte (Stationär-Objekt)
- A.j
- Abstand
- B
- Winkelbereich
- BK
- Bremskraft
- BT
- Bremszeitpunkt
- BD
- Bremsdauer
- F
- Fahrtrichtung
- P
- Kollisionswahrscheinlichkeit
- S1
- Notbrems-Signale
- S2
- Sensor-Signale
- S3
- Warnsignal
- tR
- Reaktionszeit
- U
- Umfeld
- vFzg
- Fahrzeuggeschwindigkeit
- vO.j
- Objekt-Geschwindigkeit
- vr.j
- Relativgeschwindigkeit
- VS
- Verkehrssituation
- ω.j
- Winkel
- WD
- Warndauer
- St1, St2, St3, St4, St4.1, St5
- Schritte des Verfahrens
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008023381 A1 [0006]
- DE 102011014083 A1 [0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO-Norm ISO 26262 [0003]
- ISO-Norm ISO 26262 [0015]
- ISO-Norm ISO 26262 [0036]
- 347/2012/EC [0046]