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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung eines Kollisionsschadens insbesondere bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs mit einem Kollisionsobjekt. Bei einer derartigen Kollision kann eine Reduzierung des Kollisionsschadens am Kraftfahrzeug insbesondere die Verletzungsgefahr von Insassen des Kraftfahrzeugs verringern.
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Moderne Kraftfahrzeuge sind mit umfangreichen Sensoren und Überwachungseinrichtungen ausgestattet mit dem Ziel, die Sicherheit für die Fahrzeuginsassen und externe Verkehrsteilnehmer zu erhöhen. Auch im Zuge der Entwicklung von autonomen Fahrzeugen, die ohne Eingreifen eines Fahrers am Straßenverkehr teilnehmen, wurden und werden immer bessere Systeme zur Abtastung der Umgebung des Fahrzeugs entwickelt.
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Es ist auch bekannt, solche Systeme dazu einzusetzen, mögliche Kollisionen möglichst frühzeitig vorherzusehen, ihren Verlauf und ihre Schwere abzuschätzen und beim Unfallgeschehen rechtzeitig aktive Sicherheitssysteme des Fahrzeugs, wie beispielsweise Gurtstraffer, Sitzverstellungen und/oder Airbags auszulösen.
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Insbesondere sind Verfahren bekannt, nach denen Kraftfahrzeuge automatisiert Kollisionen mit Objekten vermeiden können. Bekannte Verfahren sind allerdings oft aufwendig in der Durchführung. Auch kann mit bekannten Verfahren in vielen Situationen ein Kollisionsschaden nur unzureichend vermieden werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Hier wird ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Reduzierung eines Kollisionsschadens vorgestellt. Die abhängigen Ansprüche geben besonders vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens an.
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Das Verfahren ist bevorzugt insbesondere dazu bestimmt und eingerichtet, eine Kollision mit dem Kollisionsobjekt vollständig zu vermeiden oder jedenfalls einen durch die Kollision zu erwartenden Schaden, insbesondere für Insassen des Kraftfahrzeugs, zu reduzieren. Bei dem Kollisionsobjekt kann es sich insbesondere um ein sich bewegendes Objekt handeln. Bevorzugt ist das Verfahren insbesondere dazu bestimmt und eingerichtet, eine bevorstehende Kollision mit einem Tier zu erkennen und einen dabei zu erwartenden Kollisionsschaden zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren. Bei dem Tier kann es sich insbesondere um ein großes Tier wie einen Elch, ein Pferd oder eine Kuh handeln.
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Die angegebenen Verfahrensschritte a) bis c) werden bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge durchlaufen.
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In Schritt a) wird bevorzugt erkannt, dass eine Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Kollisionsobjekt bevorsteht. Dazu werden mögliche Kollisionsobjekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs derart erkannt, dass jedem möglichen Kollisionsobjekt (insbesondere sofern es sich um ein sich bewegendes Objekt handelt) eine erwartete (zukünftige) Trajektorie zugeordnet wird. Dazu wird bevorzugt eine aktuelle Position, eine aktuelle (absolute oder relative) Geschwindigkeit und/oder eine aktuelle (absolute oder relative) Bewegungsrichtung des möglichen Kollisionsobjekts ermittelt. Mit einer relativen Geschwindigkeit und einer relativen Bewegungsrichtung ist hier jeweils eine Geschwindigkeit und eine Bewegungsrichtung relativ zum Kraftfahrzeug selbst gemeint. Mit einer absoluten Geschwindigkeit und einer absoluten Bewegungsrichtung ist hier jeweils eine Bewegungsrichtung im ruhenden Bezugsystem gemeint, in welchem sich auch das Kraftfahrzeug bewegt. Auch können zeitliche Ableitungen der Bewegung (wie z. B. eine Beschleunigung) ermittelt und berücksichtigt werden. Zur Bestimmung der erwarteten Trajektorie kann beispielsweise angenommen werden, dass das mögliche Kollisionsobjekt sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit in eine gleichbleibende Richtung weiter bewegen wird. Eine derartige Annahme kann insbesondere deshalb sinnvoll sein, weil das beschriebene Verfahren insbesondere während einer Reaktionszeit eines Fahrers des Kraftfahrzeugs eingreifen kann. Innerhalb einer entsprechenden Zeitspanne von beispielsweise einer Sekunde kann davon ausgegangen werden, dass das mögliche Kollisionsobjekt seine Geschwindigkeit und/oder seine Bewegungsrichtung nicht oder nur wenig ändert. Alternativ kann eine mögliche Änderung der Geschwindigkeit und/oder der Bewegungsrichtung des möglichen Kollisionsobjekts berücksichtigt werden. Dazu kann beispielsweise ein (räumlicher) Bereich bestimmt werden, innerhalb dessen sich die tatsächliche Trajektorie mit großer Wahrscheinlichkeit befinden wird. Weiter kann beispielsweise angenommen werden, dass sich die Geschwindigkeit des möglichen Kollisionsobjekts ausgehend von einem bekannten momentanen Wert verändert und mit großer Wahrscheinlichkeit innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen wird. Es kann dabei angenommen werden, dass der Bereich mit größerem Abstand zum momentanen Zeitpunkt größer wird. Das bedeutet, dass eine Vorhersage der Geschwindigkeit als umso ungenauer angenommen wird, je weiter entfernt der betrachtete Zeitpunkt liegt. Eine relative Geschwindigkeit und eine relative Bewegungsrichtung eines Kollisionsobjektes können auch aus absoluter Geschwindigkeit und absoluter Bewegungsrichtung des Kollisionsobjektes und der Geschwindigkeit und der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeuges ermittelt werden.
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Weiterhin wird gegebenenfalls eine erwartete (zukünftige) Trajektorie des Kraftfahrzeugs bestimmt. Dabei können insbesondere Informationen verwendet werden, die über Sensoren des Kraftfahrzeugs bestimmbar sind. Dabei kann es sich beispielsweise um einen bisherigen Verlauf der Geschwindigkeit, eine momentane Geschwindigkeit, einen bisherigen Verlauf der Bewegungsrichtung, eine momentane Bewegungsrichtung, einen Betriebszustand (z. B. eine Motordrehzahl oder einen aktuell eingelegten Gang eines Getriebes) und/oder eine Masse (insbesondere einschließlich einer Zuladung) des Kraftfahrzeugs und/oder um einen Zustand der Fahrbahn (insbesondere betreffend Glätte, Nässe, Haftung und/oder Gefälle) handeln. Durch die im Kraftfahrzeug vorhandenen Sensoren kann die erwartete Trajektorie des Kraftfahrzeugs besonders gut und insbesondere genauer bestimmt werden, als die erwartete Trajektorie eines möglichen Kollisionsobjekts. Zusätzlich oder alternativ kann die Trajektorie des Kraftfahrzeugs eine zuvor geplante Trajektorie sein, die geplant war vom Kraftfahrzeug abzufahren. Eine solche geplante Trajektorie existiert regelmäßig bei Fahrzeugen, die sich in einem Modus des automatisierten Fahrens befinden. Bevorzugt wird die erwartete Trajektorie zunächst ohne Berücksichtigung eines möglichen Eingriffs durch das hier beschriebene Verfahren (d. h. insbesondere ohne ein Ausweichmanöver) bestimmt. Auch für das Kraftfahrzeug kann angenommen werden, dass es sich beispielsweise mit gleichbleibender Geschwindigkeit in eine gleichbleibende Richtung weiter bewegen wird. Auch kann eine mögliche Änderung der Geschwindigkeit und/oder der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs wie für das mögliche Kollisionsobjekt berücksichtigt werden.
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Bevorzugt wird die erwartete Trajektorie des Kraftfahrzeugs mit den erwarteten Trajektorien aller erkannten möglichen Kollisionsobjekte (zumindest implizit) verglichen. Eine zumindest teilweise Überschneidung der erwarteten Trajektorie des Kraftfahrzeugs mit einer erwarteten Trajektorie eines möglichen Kollisionsobjekts deutet dabei auf eine bevorstehende Kollision hin. Im Falle von einer Unsicherheit hinsichtlich einer möglichen Kollision wird ggf. auch noch eine Wahrscheinlichkeit einer Kollision bestimmt. Liegt diese Wahrscheinlichkeit über einem festgelegten Mindestwert, so wird bevorzugt angenommen, dass eine Kollision bevorsteht.
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In Schritt b) wird das mindestens eine Kollisionsobjekt bevorzugt derart analysiert, dass erkannt werden kann, ob von der bevorstehenden Kollision der besonders sensible obere Bereich des Kraftfahrzeugs betroffen sein wird. Insbesondere bei einer Kollision mit einem großen Tier als das Kollisionsobjekt können Insassen des Kraftfahrzeugs zu Schaden kommen. Das kann insbesondere dann der Fall sein, wenn Beine des Tieres derart lang sind, dass sich der Torso des Tieres (insbesondere vor der Kollision) auf einer Höhe einer Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs befindet. Das kann beispielsweise bei einem Elch, einem Pferd oder einer Kuh so sein. In dem Fall kann das Tier (und insbesondere dessen Torso) nahezu ungebremst auf die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs auftreffen. Insbesondere die Windschutzscheibe, sowie die sich unmittelbar hinter der Windschutzscheibe und nur durch die Windschutzsscheibe geschützt befindlichen Fahrzeuginsassen sind bevorzugt Teil des besonders sensiblen oberen Bereichs des Kraftfahrzeugs, der bei einer derartigen Kollision mit einem großen Tier besonders gefährdet ist und der mit dem beschriebenen Verfahren besonders geschützt werden kann. Insbesondere umfasst der besonders sensible Bereich des Kraftfahrzeugs bevorzugt zudem A-Säulen (d. h. Karosseriestrukturen des Kraftfahrzeugs, die im Bereich der Windschutzscheibe ein Dach des Kraftfahrzeugs tragen). Im besonders sensiblen oberen Bereich des Kraftfahrzeugs können sich häufig beispielsweise Köpfe der Fahrzeuginsassen befinden, die beispielsweise bei Eindrücken der Windschutzscheibe verletzt werden können.
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Bei einem Kraftfahrzeug mit einer (im Wesentlichen) waagerecht angeordneten Motorhaube kann sich der Torso des Tieres nahezu ungebremst über die Motorhaube bewegen und auf die Windschutzscheibe auftreffen. Bei einem derartigen Kraftfahrzeug umfasst der besonders sensible obere Bereich daher bevorzugt zumindest den Bereich oberhalb der Motorhaube.
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Um insbesondere den besonders sensiblen oberen Bereich des Kraftfahrzeugs zu schützen, wird in Schritt b) bevorzugt insbesondere analysiert, wie groß das Kollisionsobjekt ist und/oder auf welcher Höhe sich ein Massenschwerpunkt des Kollisionsobjektes befindet. Darauf aufbauend wird bevorzugt analysiert, ob und inwieweit der besonders sensible Bereich des Kraftfahrzeugs von der Kollision betroffen sein kann. Eine entsprechende Analyse kann in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeuges durchgeführt werden.
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Grundsätzlich kann auf eine bevorstehende (insbesondere unvermeidliche) Kollision durch eine Notbremsung und/oder durch ein Ausweichmanöver reagiert werden. Eine Notbremsung wird bevorzugt unmittelbar nach Erkennen der bevorstehenden Kollision eingeleitet. Damit kann die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs reduziert und ein möglicher Schaden verringert werden. Wird zudem ein Ausweichmanöver durchgeführt, kann dies die erreichbare Verzögerung durch die Notbremsung verringern. Das kann insbesondere daran liegen, dass (insbesondere durch ein elektronisches Bremssystem) eine Lenkbarkeit des Kraftfahrzeugs trotz Notbremsung aufrechterhalten wird. Eine Notbremsung kann gegebenenfalls auch entfallen, wenn durch ein Ausweichmanöver ein effektiverer Schutz der Fahrzeuginsassen möglich ist und die Notbremsung die Möglichkeit ein Ausweichmanöver einzuleiten reduzieren würde. Insbesondere ist physikalisch bedingt die maximale Beschleunigung, vereinfacht dargestellt als Summe aus Querbeschleunigung (Lenken) und Längsbeschleunigung (Bremsen), beschränkt, wodurch sich die Möglichkeit eine Notbremsung durchzuführen und die Möglichkeit ein Ausweichmanöver durchzuführen gegenseitig begrenzen. Eine Grenze der maximalen Beschleunigung liegt beispielsweise im Bereich der Erdbeschleunigung. Auch kann ein Ausweichmanöver andere Verkehrsteilnehmer in Gefahr bringen und/oder eine Kollision mit einem anderen Kollisionsobjekt verursachen. Durch Abwägung der genannten Argumente wird bevorzugt entschieden, ob das Ausweichmanöver nach Schritt c) durchgeführt wird oder nicht. Wenn das Ausweichmanöver eingeleitet werden soll wird in Schritt c) ein entsprechendes (Auslöse-)signal abgegeben, welches von Komponenten zur Durchführung des Auseichmanövers empfangen wird. Das Signal kann beispielsweise auch Informationen beinhalten wie bzw. auf welche Art das Ausweichmanöver durchgeführt werden soll. Das bedeutet, dass gemäß Schritt c) ein Ausweichmanöver bevorzugt (nur) dann eingeleitet wird, wenn eine Kollision des Kraftfahrzeugs mit dem mindestens einen Kollisionsobjekt bevorsteht, von der der besonders sensible obere Bereich des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise betroffen sein würde.
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Wird in Schritt b) erkannt, dass eine Kollision mit einem kleinen Kollisionsobjekt bevorsteht, von der der besonders sensible obere Bereich des Kraftfahrzeugs nicht oder nur wenig betroffen sein wird, so wird bevorzugt nur eine Notbremsung und kein Ausweichmanöver nach Schritt c) durchgeführt. In diesem Fall überwiegen die Vorteile der reinen Notbremsung, weil insbesondere keine besondere Gefährdung der Insassen des Kraftfahrzeugs etwa dadurch zu befürchten ist, dass das Kollisionsobjekt die Windschutzscheibe durchschlägt.
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Wird in Schritt b) erkannt, dass eine Kollision mit einem großen Kollisionsobjekt bevorsteht, von der der besonders sensible obere Bereich des Kraftfahrzeugs betroffen sein würde, so wird bevorzugt weiter nach einer erwarteten Aufprallgeschwindigkeit differenziert. Bei der Aufprallgeschwindigkeit handelt es sich um die Geschwindigkeit, mit der das Kraftfahrzeug erwartungsgemäß auf das Kollisionsobjekt auftreffen würde, also um die relative Geschwindigkeit zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Kollisionsobjekt zum Zeitpunkt der Kollision. Ist die erwartete Aufprallgeschwindigkeit klein (insbesondere kleiner als ein festgelegter Grenzwert), so wird bevorzugt nur eine Notbremsung und kein Ausweichmanöver nach Schritt c) durchgeführt. Auch in diesem Fall überwiegen die Vorteile der reinen Notbremsung, weil aufgrund der geringen Aufprallgeschwindigkeit keine besondere Gefährdung der Insassen erwartet wird. Ist die erwartete Aufprallgeschwindigkeit allerdings groß (insbesondere größer als der festgelegte Grenzwert), so wird bevorzugt eine Notbremsung und zudem ein Ausweichmanöver nach Schritt c) durchgeführt. In diesem Fall überwiegen die Vorteile des Ausweichmanövers, weil insbesondere ohne z. B. ein Durchschlagen der Windschutzscheibe zu erwarten ist.
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Wird nach Schritt c) das Ausweichmanöver durchgeführt, so werden dabei bevorzugt insbesondere die erwarteten Trajektorien aller in Schritt a) erkannten möglichen Kollisionsobjekte berücksichtigt. Dadurch kann verhindert werden, dass das Ausweichen von einem Kollisionsobjekt zu einer Kollision mit einem anderen Kollisionsobjekt führt. Bevorzugt wird eine Vielzahl von möglichen Ausweichtrajektorien für das Kraftfahrzeug bestimmt. Dabei wird bevorzugt ausgehend von der weiter vorne beschriebenen erwarteten Trajektorie des Kraftfahrzeugs ermittelt, welchen Einfluss ein möglicher Eingriff durch das beschriebene Verfahren haben kann. Dazu werden bevorzugt die Informationen verwendet, die mit den Sensoren des Kraftfahrzeugs ermittelt werden können und aus denen die erwartete Trajektorie des Kraftfahrzeugs bestimmt werden kann.
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Aus der Vielzahl der möglichen Ausweichtrajektorien wird bevorzugt diejenige ausgewählt, bei der keine Kollision mit einem Kollisionsobjekt zu erwarten ist. Ist keine derartige Ausweichtrajektorie vorhanden, wird bevorzugt diejenige ausgewählt, bei der eine Überlappung des Kollisionsobjekts und des Kraftfahrzeugs möglichst klein ist. Auch können unterschiedliche Bereiche des Kraftfahrzeugs unterschiedlich gewichtet werden, so dass diejenige Ausweichtrajektorie gewählt wird, bei der besonders schützenswerte Bereiche des Kraftfahrzeugs besonders geschützt werden. Bevorzugt ist, dass der besonders sensible obere Bereich des Kraftfahrzeugs besonders hoch gewichtet wird. Ergeben eine Mehrzahl von möglichen Trajektorien gleiche Ergebnisse, so wird bevorzugt diejenige der betreffenden möglichen Trajektorien ausgewählt, die den geringsten Eingriff erfordert (d.h. die geringste Abweichung von der erwarteten Trajektorie).
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Der Eingriff durch das beschriebene Verfahren nach Schritt c) erfolgt bevorzugt über eine Eingriffsvorrichtung, die in die Lenkung des Kraftfahrzeugs eingreifen kann. Beispielsweise kann ein Elektromotor über ein Zahnrad an einer Lenksäule angreifen. Die Steuerung der Eingriffsvorrichtung erfolgt bevorzugt über eine Steuereinheit mit einer entsprechenden Software.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens kann der Fahrer den Eingriff durch das beschriebene Verfahren beenden oder jedenfalls reduzieren, was beispielsweise bei Fahrerassistenzsystemen sinnvoll eingesetzt werden kann. Bei solchen Systemen ist eine Übersteuerung üblicherweise möglich. Auch die im Rahmen des hier beschriebenen Verfahrens erfolgenden Eingriffe in den Betrieb des Kraftfahrzeugs können gegebenenfalls durch einen Fahrer übersteuerbar sein. Das kann beispielsweise sinnvoll sein, damit der Fahrer eine menschliche Wertung vornehmen kann. Ist beispielsweise eine Kollision mit zwei Kollisionsobjekten nicht vermeidbar, so wird durch das beschriebene Verfahren bevorzugt derart ausgewichen, dass insgesamt der geringste Schaden für die Insassen des Kraftfahrzeugs zu erwarten ist. Ist aber beispielsweise eines der Kollisionsobjekte ein Mensch und das andere ein Gegenstand, so wird bei menschlicher Wertung eine Ausweichtrajektorie bevorzugt, bei der das Kraftfahrzeug nicht mit dem Menschen kollidiert. Ein Beenden oder Reduzieren des Eingriffs durch das beschriebene Verfahren kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Fahrer einem Eingriff durch das beschriebene Verfahren entgegen lenkt, er also dem Ausweichmanöver entgegenwirkt. Ein derartiges Gegenlenken kann beispielsweise über einen Sensor erkannt werden, wodurch der Eingriff beendet oder jedenfalls verändert werden kann. Auch kann die Eingriffsvorrichtung derart ausgeführt sein, dass der Fahrer durch Festhalten des Lenkrads einen Eingriff unterbinden kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die im Rahmen des beschriebenen Verfahrens maximale stattfindende Eingriffsstärke in den Betrieb des Kraftfahrzeugs soweit begrenzt, dass der Fahrer den Eingriff übersteuern kann. Dadurch kann es ermöglicht werden schwache Eingriffsaktuatorik einzubauen. Mit dem Begriff „schwach“ ist hier gemeint, dass der Fahrer über die Bedienschnittstelle des Kraftfahrzeugs (insbesondere das Lenkrad) stärkere Eingriffe vornehmen kann. Außerdem kann ggf teilweise auf aufwändige Sensorik zum Erkennen des Eingriffs verzichtet werden, weil durch den Fahrer ggf. noch eine Korrektur des Eingriffs möglich ist.
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In einer besonders fahrerorientierten Ausführungsform wird dem Fahrer lediglich ein Hinweis für eine Ausweichrichtung, beispielsweise in Form eines leichten und/oder kurzen Lenkimpulses, gegeben. Dadurch kann der Fahrer den Lenkimpuls aufnehmen und beispielsweise als Empfehlung in sein Handeln einfließen lassen.
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Auch kann es vorgesehen sein, dass das Verfahren vom Fahrer (zumindest für eine gewisse Dauer) ausgeschaltet werden kann. Das kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn das Kraftfahrzeug (zumindest zeitweise) an einem Ort betrieben wird, an dem gesetzliche Bestimmungen den Einsatz des beschriebenen Systems nicht gestatten.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in Schritt a) zumindest mittels eines Umfeldsensors des Kraftfahrzeugs das Umfeld des Kraftfahrzeugs auf mögliche Kollisionsobjekte überwacht.
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Das Umfeld des Kraftfahrzeugs wird bevorzugt zumindest für die Dauer eines Betriebs des Kraftfahrzeugs überwacht. Der Umfeldsensor umfasst bevorzugt mindestens eine Außenkamera und/oder einen Infrarotsensor. Mit dem Umfeldsensor wird bevorzugt jedenfalls ein Bereich im Umkreis von 200 m, zumindest jedoch von 30 m [Metern] um das Kraftfahrzeug überwacht. Bevorzugt ist es, dass von einem derartigen Umkreis um das Kraftfahrzeug jedenfalls ein Winkelausschnitt von mindestens 90°, zumindest aber 40° überwacht wird, der sich in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vor dem Kraftfahrzeug befindet. Der Umfeldsensor ist bevorzugt mit einer Steuereinheit des Kraftfahrzeugs verbunden. Aus Signalen des Umfeldsensors kann durch die Steuereinheit bevorzugt mit einer Software ermittelt werden, ob sich mögliche Kollisionsobjekte im (überwachten) Umfeld des Kraftfahrzeugs befinden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Ausweichmanöver nach Schritt c) derart durchgeführt, dass ein möglichst kleiner Teil des Kraftfahrzeugs von einer Kollision betroffen sein wird.
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Nachdem in Schritt b) analysiert wurde, welche Bereiche des Kraftfahrzeugs von der Kollision (ohne Eingriff durch das beschriebene Verfahren) besonders betroffen sein würden, wird das Ausweichmanöver nach Schritt c) bevorzugt derart durchgeführt, dass der Schaden des Kraftfahrzeugs und insbesondere der Insassen möglichst gering ist. Ein Schaden der Insassen des Kraftfahrzeugs kann insbesondere dann besonders gering sein, wenn nur ein kleiner Teil des Kraftfahrzeugs von der Kollision betroffen sein wird (d.h. beschädigt werden wird). Auch kann ein Schaden besonders gering sein, wenn das mindestens eine Kollisionsobjekt und das Kraftfahrzeug nur besonders wenig überlappen. Dazu kann insbesondere beitragen, dass bei nur teilweisem Überlappen sich das Kraftfahrzeug und das Kollisionsobjekt nach der Kollision aneinander vorbei bewegen können, ohne dass sich die Geschwindigkeiten des Kollisionsobjekts und des Kraftfahrzeugs vollständig angleichen würden. Eine derartige Kollision kann einen erheblich geringeren Schaden verursachen als eine Kollision, bei der das Kollisionsobjekt vollständig mit dem Kraftfahrzeug überlappt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Ausweichmanöver nach Schritt c) derart durchgeführt, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs bestmöglich geschützt wird.
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Der Fahrer eines Kraftfahrzeugs ist besonders schützenswert, weil dieser das Kraftfahrzeug steuern und damit (weitere) Schäden vermeiden kann. Mit einem Verfahren gemäß dieser Ausführungsform kann dazu beigetragen werden, dass der Fahrer nach der Kollision das Kraftfahrzeug (zumindest eingeschränkt) weiter steuern und kontrollieren kann. Damit kann beispielsweise verhindert werden, dass das Kraftfahrzeug nach der Kollision unkontrolliert von der Straße abkommt oder in den Gegenverkehr gerät. Auch ist insbesondere der Fahrerbereich des Kraftfahrzeugs besonders schützenswert, weil sich während des Betriebs des Kraftfahrzeugs mindestens in diesem Bereich in jedem Fall ein Mensch befindet. Alle anderen Sitze des Kraftfahrzeugs können auch unbelegt sein. Darüber hinaus ist ein gegenüber dem Schutz von Insassen auf der Rückbank verstärkter Schutz des Fahrers sinnvoll, weil Insassen auf der Rückbank (hinterer Bereich des Kraftfahrzeuges) normalerweise schon durch die Tatsache eines längeren Weges eines Kollisionsobjektes bis zur Rückbank als bis zum Fahrersitz (vorderer Bereich des Kraftfahrzeugs) besser (passiv) geschützt sind.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird vor Schritt c) geprüft, welche Sitze des Kraftfahrzeugs belegt sind, wobei das Ausweichmanöver nach Schritt c) in Abhängigkeit von der Sitzbelegung angepasst wird.
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Ist bekannt, welche Sitze des Kraftfahrzeugs belegt sind, wird dies bei der Wahl der Ausweichtrajektorie bevorzugt mit berücksichtigt. Sind beispielsweise nur der Fahrersitz vorne links und der Sitz hinten rechts belegt, kann eine Ausweichtrajektorie gewählt werden, die zu einer Beschädigung vorne rechts am Kraftfahrzeug führt (und nicht etwa vorne links). Der Insasse auf dem hinteren Sitz ist durch die größere Entfernung zur Windschutzscheibe besser geschützt als der Fahrer. Die Wahrscheinlichkeit, dass das Kollisionsobjekt bis in den hinteren Bereich eintritt ist in der Regel geringer als die Wahrscheinlichkeit eines Eindringens des Kollisionsobjektes in den vorderen Bereich.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Art der Sitzbelegung ausgewertet. Beispielsweise kann eine Ausweichtrajektorie so gewählt werden, dass ein mit einem Mensch belegter Sitz nicht oder nur gering beschädigt wird, ein mit einem (Haus-)Tier oder Gegenstand belegter Sitz dafür jedoch stärker. Dadurch wird dem Rechnung getragen, dass ein Menschenleben als wertvoller angesehen werden kann als das Leben eines Tieres oder die Unversehrtheit eines Gegenstandes.
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In einer besonderes vorteilhaften Ausführungsform wird die Ausweichtrajektorie an Hand der (insbesondere passive) Schutzmöglichkeiten angepasst. So kann beispielsweise die Beschädigung auf einer Seite mit einer ungeschützten Person abgewandt werden, wenn auf der anderen Seite zumindest lokale Schutzmöglichkeiten vorhanden sind, die das Eindringen des Kollisionsobjektes zumindest lokal abwenden oder abmildern können. Beispiele für solche Schutzmöglichkeiten sind beispielsweise Überrollbügel, Schalensitze insbesondere mit besonders hoher Rückenlehne und/oder Seitenwangen, Babyschalen, Kindersitze und/oder zumindest teilweise geschlossene Sitzkapseln. Diesen Schutzmöglichkeiten ist insbesondere gemein, dass diese eine besonders gute Möglichkeit der Kraftableitung vom eindringenden Objekt auf das Kraftfahrzeug besitzen und/oder eine Abstützwirkung gegenüber insbesondere stumpf eindringenden Kollisionsobjekten haben.
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Zu eindringenden Kollisionsobjekten kann auch das Fahrzeugdach zählen, wenn ein Kollisionsobjekt durch eine hohe Masse bzw. mit einem großen Crash-Impuls die Windschutzscheibe und/oder das Fahrzeugdach eindrückt und dieses in den Innenraum gedrückt wird. Durch das Eindringen des Daches können die Insassen stark verletzt werden, auch wenn das eigentliche Kollisionsobjekt, das beispielsweise vom Umfeldsensor erkannt wurde, nicht direkt in den Innenraum eindringt. Sicherheitseinrichtungen, die das (temporäre) Eindrücken des Daches für einen Insassen abwenden oder abschwächen können, können die Gefahr der Verletzung des Insassen reduzieren oder verhindern. Dementsprechend kann eine Ausweichtrajektorie so gewählt werden, dass das Vorhandensein der zumindest lokalen Schutzmöglichkeit berücksichtigt wird, um beispielsweise die maximale Verletzungsschwere für alle Insassen zu minimieren.
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Die Prüfung, welche Sitze des Kraftfahrzeugs belegt sind, kann beispielsweise erfolgen über Gewichtssensoren in den Sitzen (wobei ein Sitz als belegt gilt, sofern auf diesem eine festgelegte Mindestmasse gemessen wird), über optische Sensoren und/oder durch Eingabe in einen Bordcomputer.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden vor Schritt c) Sitzpositionen von Insassen des Kraftfahrzeugs analysiert, wobei das Ausweichmanöver nach Schritt c) in Abhängigkeit der Sitzpositionen der Insassen angepasst wird.
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Die Sitzposition und insbesondere die Position des Kopfes eines Insassen kann einen Einfluss darauf haben, wie schwer dieser bei einer Kollision mit einem Kollisionsobjekt verletzt wird. Das gilt insbesondere für Kollisionen mit großen Tieren, die die Windschutzscheibe durchschlagen können. Ein Insasse, der nach vorn gebeugt ist und den Kopf nahe an der Windschutzscheibe hält, ist besonders gefährdet. Ein Insasse, der jedoch seinen Kopf an der Kopfstütze hält, ist weniger gefährdet. Insbesondere kann ein Insasse dadurch geschützt sein, dass dieser seinen Kopf möglichst tief (insbesondere unterhalb der Windschutzscheibe) hält, beispielsweise wenn er sich in einer Liegeposition befindet.
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In einer weiteren Ausführungsform werden angeschnallte Personen besonders geschützt, da Personen, die nicht angeschnallt sind, die Sitzposition schneller verändern können und sich so beispielsweise bei Eindringen des Kollisionsobjekts durch Ducken aus dem Gefahrenbereich bringen können.
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Die Sitzposition eines Insassen kann beispielsweise mit einer oder mehreren in einen Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs gerichteten Innenkameras erkannt werden. Durch eine Steuereinheit mit einer Software können derart aufgenommene Signale der Innenkamera(s) analysiert werden. Auch kann beispielsweise über Lichtschranken erkannt werden, ob sich ein Objekt (bei dem es sich insbesondere um einen Kopf eines Insassen handeln kann) in dem besonders sensiblen oberen Bereich des Kraftfahrzeugs befindet.
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Auch kann über die Innenkamera(s) analysiert werden, ob ein Sitz belegt ist. Dies erfolgt bevorzugt in Ergänzung zu einer Information, die über die Gewichtssensoren in den Sitzen erhalten wird. Wird beispielsweise die Mindestmasse bei einem Sitz überschritten, so kann über eine Innenkamera überprüft werden, ob sich auf diesem Sitz eine Person oder lediglich ein schwerer Gegenstand befindet.
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Wird erkannt, dass auf einem Sitz ein Insasse in einer besonders geschützten Position sitzt, so wird bevorzugt eine Ausweichtrajektorie gewählt, bei der andere, in weniger geschützter Position sitzende Insassen mehr geschützt werden. Als besonders geschützte Position kann beispielsweise eine Liegeposition angenommen werden, bei der sich der Kopf unterhalb der Motorhaube befindet.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird vor Schritt c) eine Bewegung des Kollisionsobjekts ausgewertet, wobei das
Ausweichmanöver nach Schritt c) derart durchgeführt wird, dass möglichst nur ein in Bewegungsrichtung des Kollisionsobjektes hinterer Bereich des Kollisionsobjekts von der Kollision betroffen sein wird.
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In dieser Ausführungsform wird bevorzugt eine Ausweichtrajektorie ausgewählt, bei der ausschließlich der in Bewegungsrichtung hintere Teil des Kollisionsobjekts von der Kollision betroffen sein wird. Das kann vorteilhaft sein, weil ein Tier eher schneller als langsamer wird, wenn es eine Gefahr erkennt und fliehen will. Wird das Tier schneller, kann bei einer Ausweichtrajektorie gemäß dieser Ausführungsform ein Schaden geringer als erwartet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform wird vor und/oder während dem Folgen der Ausweichtrajektorie durch aktustische Signale wie beispielsweise Hupen und/oder Lichtsignale wie beispielsweise kurzes Aufblenden versucht, das Tier auf die drohende Gefahr aufmerksam zu machen und so beispielsweise seine Bewegung anzupassen. Beispielsweise kann ein Tier durch Hupen dazu gebracht werden sich schneller zu bewegen und so beispielsweise bei Ausweichen in Richtung des hinteren Teils des Tieres den Schaden weiter zu verringern.
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Gegebenenfalls werden Lichtsignale und/oder Tonsignale nur abgegeben, wenn zuvor analysiert wurde, dass tatsächlich eine hinreichende Wahrscheinlichkeit besteht hierdurch die Unfallschwere zu reduzieren. Durch Lichtsignale und/oder Tonsignale kann gegebenenfalls die Trajektorie eines als Tier erkannten Kollisionsobjektes beeinflusst werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Art des Tieres klassifiziert und eingeschätzt, ob das Tier bevorzugt langsamer wird und auch stehenbleiben kann oder ob das Tier bevorzugt schneller als langsamer wird. Dies kann von der Tierart abhängen, beispielsweise ob es sich um ein Fluchttier handelt und/oder ob es natürliche Feinde gibt, die einen Fluchtreflex auslösen können. Handelt es sich um ein Tier, das bevorzugt stehenbleibt, kann dies in der Wahl der Ausweichtrajektorie berücksichtigt werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in Schritt b) analysiert, ob das Kollisionsobjekt die Form eines Tieres aufweist.
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Handelt es sich bei dem Kollisionsobjekt beispielsweise um ein anderes Kraftfahrzeug, so kann dessen Geschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung jedenfalls für die Dauer einer menschlichen Reaktionszeit mit großer Wahrscheinlichkeit als unverändert angesehen werden. Tiere hingegen bewegen sich oft auch außerhalb einer Gefahrensituation unregelmäßig. Daher wird bevorzugt bei der Bestimmung einer erwarten Trajektorie eines Tieres eine größere Unsicherheit für dessen erwartete Geschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung angenommen. Weiterhin wird bevorzugt erkannt, an welcher Stelle sich ein Kopf des Tieres befindet. Daraus kann beispielsweise eine erwartete Bewegungsrichtung des Tieres bestimmt werden. Das kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn das Tier bisher beispielsweise still stand und/oder eine klare Bewegungsrichtung nicht erkennbar ist. Insbesondere in einem solchen Fall kann angenommen werden, dass das Tier sich in Richtung seines Kopfes bewegen wird.
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Ob es sich bei dem Kollisionsobjekt um ein Tier handelt oder nicht, wird bevorzugt über eine Steuereinheit mit einer Software aus Daten des Umfeldsensors (insbesondere der Außenkamera) ermittelt. Beispielsweise kann ein Bewegungsverhalten und/oder eine Form des Kollisionsobjekts ausgewertet werden. Auch kann analysiert werden, wo der Massenschwerpunkt des Kollisionsobjekts liegt. Dazu kann beispielsweise aus der Form des Kollisionsobjekts ein Flächenschwerpunkt oder Volumenschwerpunkt bestimmt werden und angenommen werden, dass dieser mit dem Massenschwerpunkt jedenfalls näherungsweise übereinstimmt. Insbesondere bei solchen Kollisionsobjekten mit einem besonders hohen Massenschwerpunkt kann es sich um Tiere (mit langen Beinen) handeln.
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Bei Kollisionsobjekten mit einem besonders hohen Masseschwerpunkt kann es sich auch um beispielsweise Lastkraftwagen handeln, wobei beispielsweise die Ladekante als Masseschwerpunkt angenommen werden kann. Die Ladekante kann, wenn sie sich oberhalb der Motorhaube befindet, geometriebedingt bei einem Aufprall weit über die Motorhaube herausgehen und so die Insassen schwer verletzen. Daher kann ein LKW ähnlich wie ein Tier mit hohem Masseschwerpunkt behandelt werden.
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Bei trennbaren Kollisionsobjekten wie beispielsweise der Kollision mit Motorrädern (bei denen Fahrer und Motorrad bei der Kollision voneinander getrennt werden können) kann zur Masseschwerpunktsbetrachtung beispielsweise der Fahrer vom Motorrad getrennt betrachtet werden. Das Motorrad besitzt häufig eine höhere Masse als der Motorradfahrer, wodurch der Masseschwerpukt des kombinierten Kollisionsobjektes aus Fahrer und Motorrad niedrig ist. Bei Kollision kann sich allerdings der Fahrer vom Motorrad lösen und beispielsweise über die Motorhaube rutschen, da der Masseschwerpunkt des Motorradfahrers alleine meist oberhalb des Masseschwerpunkts des Motorrads liegt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Ausweichmanöver nach Schritt c) zumindest in dem Fall durchgeführt, dass das in Schritt b) analysierte Kollisionsobjekt, beispielsweise ein Tier, eine Mindestgröße überschreitet.
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Das Ausweichmanöver nach Schritt c) wird bevorzugt durchgeführt, wenn der besonders sensible obere Bereich des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise von der Kollision betroffen sein wird. Überschreitet das Kollisionsobjekt die Mindestgröße nicht, so wird bevorzugt angenommen, dass der besonders sensible obere Bereich des Kraftfahrzeugs nicht von der Kollision betroffen sein wird. In dem Fall wird bevorzugt kein Ausweichmanöver durchgeführt. Wird das Kollisionsobjekt als Tier erkannt, das die Mindestgröße überschreitet, wird bevorzugt angenommen, dass der besonders sensible obere Bereich des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise von der Kollision betroffen sein kann. In dem Fall wird bevorzugt ein Ausweichmanöver durchgeführt.
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Zusätzlich oder alternativ zur Mindestgröße kann ein ermittelter Körperschwerpunkt (Massenschwerpunkt und/oder Volumenschwerpunkt) genutzt werden, und mit einer Mindesthöhe verglichen werden. Wenn der ermittelte Körperschwerpunkt höher liegt als die Mindesthöhe liegt (beispielsweise höher als eine Höhe der Motorhaube), wird das Ausweichmanövere eingeleitet. Wenn der Körperschwerpunkt oberhalb der Mindesthöhe liegt, dann ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein sensibler Bereich getroffen wird, erhöht. Befindet sich der Körperschwerpunkt unterhalb der Mindesthöhe, dann kann insbesondere davon ausgegangen werden, dass das Kollisionsobjekt vor das Fahrzeug gestoßen wird und nicht über die Motorhaube rutscht.
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Neben dem weiter oben bereits eingeführten Steuergerät sollen hier auch ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem dieses Computerprogramm gespeichert ist, beschrieben werden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung und ein Ausführungsbeispiel, auf welches die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1: eine schematische Querschnittsansicht eines Kraftfahrzeugs und eines Kollisionsobjekts,
- 2: eine schematische Darstellung der erwarteten Trajektorien des Kraftfahrzeugs und des Kollisionsobjekts ohne Ausweichmanöver, und
- 3: eine schematische Darstellung der Situation aus 2 mit Ausweichmanöver nach dem beschriebenen Verfahren, und
- 4: ein Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1 und eines Kollisionsobjekts 2. Innerhalb des Kraftfahrzeugs 1 befinden sich Insassen 20, von denen beispielhaft nur ein Fahrer 3 gezeigt ist. Insbesondere ist ein Kopf 4 des Fahrers 3 zu erkennen. Der Kopf 4 des Fahrers 3 befindet sich in einem besonders sensiblen oberen Bereich 5 des Kraftfahrzeugs 1. Mit einer gestrichelten Linie ist angedeutet, wie weit sich der besonders sensible obere Bereich 5 nach unten erstreckt. Bei einer Kollision des Kraftfahrzeugs 1 mit dem Kollisionsobjekt 2 kann der besonders sensible obere Bereich 5 des Kraftfahrzeugs 1 besonders stark beschädigt werden. Das kann insbesondere deshalb der Fall sein, weil das Kollisionsobjekt 2 ein Tier 8 ist, das insbesondere aufgrund von entsprechend langen Beinen 10 einen Massenschwerpunkt 11 oberhalb einer Motorhaube 7 des Kraftfahrzeugs 1 aufweist. Im Falle einer Kollision kann sich ein Torso 9 des Tieres 8 über die Motorhaube 7 des Kraftfahrzeugs 1 bewegen und (insbesondere nahezu ungebremst) auf eine Windschutzscheibe 6 des Kraftfahrzeugs 1 auftreffen. Um insbesondere einen Schaden des besonders sensiblen oberen Bereichs 5 des Kraftfahrzeugs 1 möglichst gering zu halten und die Insassen 20 besonders gut zu schützen, wird das beschriebene Verfahren für das Kraftfahrzeug 1 durchgeführt. Dazu weist das Kraftfahrzeug 1 einen Umfeldsensor 13 auf, der eine Außenkamera 14 umfasst. Damit kann das Kollisionsobjekt 2 erkannt und analysiert werden. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 1 eine Innenkamera 12 auf, mit welcher eine Sitzposition des Fahrers 3 analysiert werden kann.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer erwarteten Trajektorie 16 des Kraftfahrzeugs 1 und einer erwarteten Trajektorie 17 des Kollisionsobjekts. Das Kollisionsobjekt ist hier ein Tier 8 mit einem Kopf 15 und einem (in Bewegungsrichtung des Tieres 8) hinteren Bereich 21. Das Kraftfahrzeug 1 und das Kollisionsobjekt bzw. das Tier 8 sind jeweils in zwei Positionen eingezeichnet. Mit durchgezogenen Linien ist dargestellt, wo sich das Kraftfahrzeug 1 und das Kollisionsobjekt zu einem Ausgangszeitpunkt befinden. Der Ausgangszeitpunkt ist der Zeitpunkt, in dem das Kollisionsobjekt 2 erkannt wird. Mit gepunkteten Linien ist dargestellt, wo sich das Kraftfahrzeug 1 und das Kollisionsobjekt 2 zum Zeitpunkt der Kollision befinden. Das Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 wird auf mögliche Kollisionsobjekte überwacht, wodurch erkannt wird, dass eine Kollision mit dem Kollisionsobjekt 2 bevorsteht. Weiter wird das Kollisionsobjekt 2 bevorzugt analysiert, so dass erkannt werden kann, ob der in 1 gezeigte besonders sensible obere Bereich 5 des Kraftfahrzeugs 1 von der Kollision zumindest teilweise betroffen sein wird. Ist dies der Fall, wird ein Ausweichmanöver durchgeführt.
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In dem Beispiel in 2 ist der Fall gezeigt, dass kein Ausweichmanöver durchgeführt wird. Zu erkennen ist, dass dadurch das Kraftfahrzeug 1 und das Tier 8, welches hier ein Kollisionsobjekt ist, bei einer Kollision vollständig überlappen.
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3 zeigt ein weiteres Beispiel, das sich von dem aus 2 dadurch unterscheidet, dass hier ein Ausweichmanöver durchgeführt wird. Dazu ist eine Ausweichtrajektorie 18 anstelle der erwarteten Trajektorie 16 des Kraftfahrzeugs 1 eingezeichnet. Die eingezeichnete Ausweichtrajektorie 18 ist diejenige, die aus einer Vielzahl von Ausweichtrajektorien ausgewählt wurde und bei der der geringste Schaden zu erwarten ist. In diesem Beispiel gibt es keine Ausweichtrajektorie, bei der eine Kollision vollständig verhindert werden könnte.
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Das Kraftfahrzeug 1 und das Tier 8, welches hier das Kollisionsobjekt ist, überlappen bei der Kollision nur gering, so dass nur ein möglichst kleiner Teil des Kraftfahrzeugs 1 von der Kollision betroffen sein wird. In diesem Beispiel erfolgt das Ausweichmanöver des Kraftfahrzeugs 1 zur linken Seite und damit entgegen einer Bewegungsrichtung des Tieres 8 und von dem Kopf 15 abgewendet. Dadurch wird insbesondere der hintere Bereich 21 des Tieres 8 von der Kollision betroffen sein. Damit wird insbesondere berücksichtigt, dass ein Tier eher schneller als langsamer wird, wenn es eine Gefahr erkennt. Auch kann mit der gewählten Ausweichtrajektorie 18 der auf der linken Seite des Kraftfahrzeugs 1 sitzende Fahrer 3 bestmöglich geschützt werden.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens. Hier zu sehen sind die Verfahrensschritte a) bis c), die bevorzugt kontinuierlich (ggf. nach Art einer Schleife wiederholt) während des gesamten Betriebs des Kraftfahrzeugs ausgeführt werden. Die Einleitung eines Ausweichmanövers wird nach Schritt c) nur durchgeführt, wenn eine Kollision des Kraftfahrzeugs mit dem mindestens einen Kollisionsobjekt bevorsteht.