DE102010006215A1 - Method for automatic braking of a vehicle for collision avoidance or collision following reduction - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum automatischen Abbremsen eines Fahrzeugs zur Kollisionsvermeidung oder Kollisionsfolgenminderung mit einem detektierten Kollisionsobjekt, wobei zu einem ermittelten Eingriffszeitpunkt ein Bremssystem des Fahrzeugs automatisch derart angesteuert wird, dass eine Kollision mit dem detektierten Kollisionsobjekt vermieden oder zumindest die Kollisionsfolgen gemindert werden können, wobei der Eingriffszeitpunkt in Abhängigkeit vom Erkennen oder Vermuten eines vom Fahrer vorgenommenen Ausweich- oder Überholvorgangs festgelegt wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Ausweich- oder Überholvorgang in Abhängigkeit von einem Maß für die Relativbewegung des Fahrzeugs zum detektierten Kollisionsobjekt in Längsrichtung und einem Maß für die Relativbewegung in Querrichtung und Vergleich der beiden Maße erkannt oder vermutet wird.The invention relates to a method for automatically braking a vehicle in order to avoid a collision or reduce a collision sequence with a detected collision object, a braking system of the vehicle being automatically activated at a determined point in time of the intervention such that a collision with the detected collision object can be avoided or at least the collision consequences can be reduced , the time of intervention being determined as a function of the detection or presumption of an evasive or overtaking process carried out by the driver. The invention is characterized in that an evasive or overtaking process is recognized or suspected as a function of a measure for the relative movement of the vehicle to the detected collision object in the longitudinal direction and a measure for the relative movement in the transverse direction and comparison of the two measures.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum automatischen Abbremsen eines Fahrzeugs zur Kollisionsvermeidung oder Kollisionsfolgenminderung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for the automatic braking of a vehicle for collision avoidance or Kollisionsfolgenmeidung according to the preamble of claim 1.
Moderne Fahrerassistenzsysteme sind in der Lage, eine unmittelbar bevorstehende Kollision durch eine autonom initiierte Vollbremsung vollständig zu vermeiden oder zumindest die Kollisionsfolgen zu minimieren. Diese Systeme erfassen mit geeigneter Sensorik (Radar, Lidar, Bildverarbeitung) oder durch Auswertung von Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation das Fahrzeugumfeld und ermitteln mögliche Kollisionsobjekte. Steht eine Kollision bevor, wird zu einem bestimmten Eingriffszeitpunkt eine Vollverzögerung eingeleitet.Modern driver assistance systems are able to completely avoid an imminent collision by an autonomously initiated full braking or at least to minimize the collision consequences. These systems detect the vehicle environment using suitable sensors (radar, lidar, image processing) or by evaluating vehicle-vehicle communication and determine possible collision objects. If a collision is imminent, a full deceleration is initiated at a certain intervention time.
Mit zunehmender Relativgeschwindigkeit zwischen dem Egofahrzeug und dem potentiellen Kollisionspartner steigt der für diese Bremsung notwendige Weg quadratisch an. Da im Vergleich dazu der Abstand für ein knappes Überholmanöver oder Ausweichmanöver nur linear mit der Geschwindigkeit wächst, ist bei höheren Differenzgeschwindigkeiten ein Überholen oder Ausweichen noch möglich, nachdem der Zeitpunkt für eine kollisionsvermeidende Bremsung bereits überschritten wurde. Dieses so genannte Eingriffsdilemma führt zu einem Zielkonflikt bei der Auslegung des Notbremsassistenten. Greift der Assistent bei Erreichen des letztmöglichen Bremszeitpunkts mit einer Vollverzögerung ein, wird die Kollision vermieden – ein Fahrer, der ein knappes Überhol- oder Ausweichmanöver plante, wird durch den Eingriff jedoch überrascht. Um diese subjektiv als fehlerhaft empfundenen Bremsungen zu vermeiden und den Produkthaftungsanforderungen gerecht zu werden, sind die aktuell auf dem Markt befindlichen Systeme so ausgelegt, dass eine Bremsung erst zu dem Zeitpunkt erfolgt, zu dem der Fahrer die Kollision weder durch Bremsen noch durch Überholen oder Ausweichen noch selbständig vermeiden kann („point of no return”). Bei hohen Differenzgeschwindigkeiten führt dies jedoch dazu, dass auch durch die autonome Notbremsung keine Kollisionsvermeidung mehr möglich ist – lediglich die Kollisionsfolgen werden gemindert.As the relative speed between the ego vehicle and the potential collision partner increases, the path required for this braking increases quadratically. By comparison, as the gap for a close-out maneuver or evasive maneuver only increases linearly with speed, at higher differential speeds overtaking or overtaking is still possible after the time for collision-avoiding braking has already been exceeded. This so-called intervention dilemma leads to a conflict of objectives in the design of the emergency brake assistant. If the assistant engages with a full deceleration on reaching the last possible braking time, the collision is avoided - however, a driver who was planning a close overtaking or avoidance maneuver will be surprised by the intervention. In order to avoid these subjective perceived as defective braking and to meet the product liability requirements, the currently marketed systems are designed so that braking takes place only at the time when the driver collision neither by braking nor by overtaking or dodging can still independently avoid ("point of no return"). At high differential speeds, however, this means that even with autonomous emergency braking, collision avoidance is no longer possible - only the collision sequences are reduced.
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum automatischen Abbremsen eines Fahrzeugs zur Kollisionsvermeidung oder Kollisionsfolgenminderung unter Berücksichtigung eines Überhol- oder Ausweichvorgangs des Fahrers anzugeben, wobei der Überhol- oder Ausweichvorgang schnell und eindeutig erkannt werden soll.The object of the invention is to specify an improved method for automatic braking of a vehicle for collision avoidance or collision sequence reduction taking into account a driver overtaking or avoidance procedure, wherein the overtaking or avoidance procedure is to be recognized quickly and clearly.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a method according to claim 1. Advantageous developments emerge from the dependent claims.
Die Erfindung geht von einem herkömmlichen Verfahren zum automatischen Abbremsen eines Fahrzeugs zur Kollisionsvermeidung oder Kollisionsfolgenminderung mit einem detektierten Kollisionsobjekt aus, wobei zu einem ermittelten Eingriffszeitpunkt ein Bremssystem des Fahrzeugs automatisch derart angesteuert wird, dass eine Kollision mit dem detektierten Kollisionsobjekt vermieden oder zumindest die Kollisionsfolgen gemindert werden können. Um insbesondere bei hohen Differenzgeschwindigkeiten das Problem zu umgehen, dass ein Bremseingriff bereits erfolgt, obwohl der Fahrer beabsichtigt, dem Kollisionsobjekt auszuweichen bzw. das Kollisionsobjekt zu überholen, wird der Eingriffszeitpunkt unter Berücksichtigung des Erkennens oder Vermutens eines vom Fahrer vorgenommenen Ausweich- oder Überholvorgangs festgelegt.The invention is based on a conventional method for automatic braking of a vehicle for collision avoidance or collision sequence reduction with a detected collision object, wherein at a determined intervention time, a braking system of the vehicle is automatically controlled such that a collision with the detected collision object avoided or at least the collision sequences are reduced can. In order to avoid the problem in particular at high differential speeds that a braking intervention already takes place, even though the driver intends to avoid the collision object or to overtake the collision object, the intervention time is determined taking into account the recognition or presumption of a driver's avoidance or passing process.
Um also den Eingriffszeitpunkt situationsadaptiv festlegen zu können ist wiederum notwendig, einen (wahrscheinlichen) Ausweich- oder Überholvorgang zu erkennen.In order to be able to determine the intervention time in a situation-adaptive manner, it is again necessary to recognize a (probable) avoidance or overtaking procedure.
Für die Ausweich- bzw. Überholerkennung werden die Bewegung des Fahrzeugs in Längsrichtung und die Bewegung des Fahrzeugs in Querrichtung miteinander verglichen, d. h. ein Ausweich- oder Überholvorgang wird in Abhängigkeit von einem Maß für die (Relativ-)bewegung des Fahrzeugs zum detektierten Kollisionsobjekts in Längsrichtung und einem Maß für die (Relativ-)bewegung in Querrichtung und einem Vergleich der beiden Maße erkannt oder vermutet.For the avoidance or overtaking detection, the movement of the vehicle in the longitudinal direction and the movement of the vehicle in the transverse direction are compared with each other, d. H. an evasive or overtaking operation is detected or suspected as a function of a measure of the (relative) movement of the vehicle to the detected collision object in the longitudinal direction and a measure of the (relative) movement in the transverse direction and a comparison of the two dimensions.
Vorteilhafterweise werden beide Maße für die Relativbewegung in Längsrichtung und in Querrichtung jeweils geschwindigkeitsnormiert in Zahlenwerten ausgedrückt. Dadurch lässt sich ein einfacher und schneller Vergleich der beiden Werte ermöglichen.Advantageously, both measures for the relative movement in the longitudinal direction and in the transverse direction are each expressed in terms of normalized numbers. This allows a simple and quick comparison of the two values.
Vorteilhafterweise wird als Maß für die Relativbewegung in Längsrichtung die Dauer bis zum Eintreten der Kollision mit dem Kollisionsobjekt – die sog. „time-to-collision (TTC)” – ermittelt, welche einen geschwindigkeitsnormierten Zahlenwert darstellt. Die Dauer bestimmt in longitudinaler Richtung des Fahrzeugs die Zeitdauer, bis – unter Beibehaltung der momentanen Geschwindigkeit und Beschleunigung – eine Kollision mit dem vorausfahrenden Fahrzeug erfolgt. Zur Berechnung der Zeitdauer kann neben der Relativgeschwindigkeit und dem Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen in Längsrichtung auch die Relativbeschleunigung ausgewertet werden.Advantageously, as a measure of the relative movement in the longitudinal direction, the duration until the collision with the collision object - the so-called "time-to-collision (TTC)" - is determined, which represents a speed-normalized numerical value. The duration determines in the longitudinal direction of the vehicle, the time until, while maintaining the current speed and acceleration - a collision with the preceding vehicle takes place. To calculate the duration of time, in addition to the relative speed and the distance between the two vehicles in the longitudinal direction and the relative acceleration are evaluated.
Hochauflösende Sensoren erlauben eine analoge Betrachtung in Querrichtung. Als Maß für die Relativbewegung in Querrichtung wird die Dauer bis zum Eintreten einer Null-Überlappung in Querrichtung des Fahrzeugs mit dem Kollisionsobjekt, also die Zeitdauer, bis die beiden Fahrzeuge keine Querüberlappung mehr aufweisen, ermittelt. Diese Dauer kann analog zu oben durch eine Auswertung der relativen Quergeschwindigkeit sowie des Abstands zum vorausfahrenden Kollisionsobjekts in Querrichtung berechnet werden. Diese Zeitdauer kann auch als sog. „time-to-no-overlap (TNO)” bezeichnet werden. Auch hierbei gilt die Annahme, dass zum Zeitpunkt der Berechnung die momentane Quergeschwindigkeit als konstant angenommen wird.High-resolution sensors allow analog viewing in the transverse direction. As a measure of the relative movement in the transverse direction is the duration until the occurrence of a zero overlap in the transverse direction of the vehicle with the collision object, ie the time until the two vehicles have no cross overlap, determined. This duration can be calculated analogously to the above by an evaluation of the relative lateral velocity and the distance to the preceding colliding object in the transverse direction. This time period can also be referred to as a so-called "time-to-no-overlap (TNO)". Again, the assumption is that at the time of calculation, the current lateral velocity is assumed to be constant.
Wie bereits oben erwähnt, kann ein Ausweich- bzw. Überholvorgang durch Vergleich der beiden ermittelten geschwindigkeitsnormierten Zeitdauern TTC und TNO festgestellt werden. Ist die TNO kleiner als die TTC, ist ein Überholmanöver wahrscheinlicher als die drohende Kollision, d. h. ein Ausweich- oder Überholvorgang wird erkannt oder vermutet, wenn die ermittelte Zeitdauer bis zum Eintreten der Kollision zumindest nicht kleiner als die ermittelte Zeitdauer bis zum Eintreten einer Null-Überlappung zwischen dem Fahrzeug und dem Kollisionsobjekt in Querrichtung ist. In diesem Fall sollte der – ggf. doch notwendige – Eingriff in das Bremssystem erst zu einem Zeitpunkt erfolgen, zu dem auch kein Ausweichmanöver mehr möglich ist, da prinzipiell vermutet wird, dass der Fahrer am Kollisionsobjekt vorbeifahren möchte und somit ein zu frühes Eingreifen des Bremssystems störend wirken würde. Ist die ermittelte Zeitdauer bis zum Eintreten der Kollision jedoch kleiner als die ermittelte Zeitdauer bis zum Eintreten einer Null-Überlappung, scheint kein Ausweich- oder Überholmanöver geplant zu sein. Ein kollisionsvermeidender Bremseingriff zum letztmöglichen Bremszeitpunkt ist notwendig.As already mentioned above, an avoidance or overtaking operation can be established by comparing the two determined speed-normalized time periods TTC and TNO. If the TNO is smaller than the TTC, an overtaking maneuver is more likely than the impending collision, i. H. an evasive or overtaking operation is detected or suspected if the determined time period until the onset of the collision is at least not less than the determined time duration until a zero overlap occurs between the vehicle and the colliding object in the transverse direction. In this case, the intervention in the brake system - if necessary anyway - should take place only at a time, to which no evasive maneuver is possible because it is assumed in principle that the driver wants to pass the collision object and thus an early intervention of the brake system would be disturbing. If, however, the determined time duration until the occurrence of the collision is less than the determined time duration until a zero overlap occurs, no avoidance or overtaking maneuver appears to be planned. A collision-avoiding braking intervention at the last possible braking time is necessary.
Unter Umständen kann auch dann von einem Ausweich- oder Überholvorgang ausgegangen werden, wenn die TTC kleiner als die TNO ist. Dies ist bspw. dann der Fall, wenn die TNO zwar noch größer als die TTC ist, jedoch tendenziell abnimmt oder einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. In diesem Fall schert das Fahrzeug zwar mit bislang unzureichender Quergeschwindigkeit hinter dem Kollisionsobjekt aus, es ist jedoch zu erwarten, dass der Fahrer weiter ausschert und einen Ausweich- bzw. Überholvorgang beabsichtigt. Somit kann ein Ausweich- oder Überholvorgang auch dann vermutet werden, wenn die Dauer bis zum Eintreten der Kollision um nicht mehr als einen vorgegebenen Grenzwert kleiner als die Dauer bis zum Eintreten der Null-Überlappung in Querrichtung ist und/oder der Gradient der Dauer bis zum Eintreten der Null-Überlappung stark negativ ist. Sobald der Fahrer dagegen die Ausscherbewegung zurücknimmt, steigt die TNO wieder an und ein Ausweichmanöver ist unwahrscheinlich.Under certain circumstances, an avoidance or overtaking procedure can be assumed even if the TTC is smaller than the TNO. This is the case, for example, when the TNO is still larger than the TTC, but tends to decrease or falls below a predetermined threshold. In this case, the vehicle shears with previously insufficient lateral velocity behind the collision object, but it is expected that the driver continues to break and intends to avoid or overtake. Thus, an avoidance or overtaking maneuver may be suspected even if the time to onset of the collision is not more than a predetermined limit less than the duration until the zero overlap occurs in the transverse direction and / or the gradient of the duration is Occurrence of the zero overlap is strongly negative. On the other hand, as soon as the driver withdraws the deceleration movement, the TNO rises again and an evasive maneuver is unlikely.
Wird nun, wie bereits oben erwähnt, zur Ermittlung der Quer- und Längsbewegung eine hochauflösende Sensorik verwendet, ist eine Gegenüberstellung von longitudinaler und lateraler Bewegung gut möglich und ein Überholmanöver lässt sich aufgrund des vorgeschlagenen Verfahrens gut erkennen.If, as already mentioned above, a high-resolution sensor system is used to determine the transverse and longitudinal movement, a comparison of longitudinal and lateral movement is very well possible and an overtaking maneuver can be well recognized on the basis of the proposed method.
Nachfolgend wird nun noch die konkrete Ermittlung des Eingriffszeitpunkts zum automatischen Abbremsen des Fahrzeugs detailliert erläutert. Neben der Berücksichtigung eines vom Fahrer vorzunehmenden Ausweich- bzw. Überholvorgangs sind bei der Ermittlung des Eingriffszeitpunkts auch die Fahrerreaktionszeit bzw. der Endzeitpunkt der Fahrerreaktionszeit und ein ermittelter letztmöglicher Bremszeitpunkt zu berücksichtigen.Subsequently, the concrete determination of the intervention time for automatic braking of the vehicle will now be explained in detail. In addition to the consideration of an alternative or overtaking procedure to be carried out by the driver, the driver reaction time or the end time of the driver reaction time and a determined last possible braking time must also be taken into account when determining the intervention time.
Im realen Straßenverkehr erlebt der Fahrer ständig Ereignisse, auf die er zur Vermeidung einer Kollision reagieren muss – darunter auch die für eine autonome Notbremsung relevanten Anwendungsfälle:
- • Eine kontinuierliche Annäherung an ein Vorderfahrzeug,
- • ein plötzliches Bremsmanöver eines Vorderfahrzeugs sowie
- • ein in die eigene Spur einscherendes Nachbarfahrzeug.
- • A continuous approach to a front vehicle,
- • a sudden braking maneuver of a vehicle in front as well
- • a neighboring vehicle shattering into its own lane.
Obwohl keine Informationen zum subjektiven Fahrerempfinden zur Verfügung stehen, kann mithilfe der Fahrzeugsensorik ein Modell dieser Reaktionsauslöser geschaffen werden. Dazu werden fahrpsychologische Schwellwerte verwendet, die den Übergang von einer als sicher empfundenen Folgefahrt hin zu einer reaktionsbedürftigen Annäherung beschreiben.Although there is no information on subjective driver perception, the vehicle sensors can be used to create a model of these reaction triggers. For this purpose, driving psychological threshold values are used which describe the transition from a perceived safe driving to a reaction-requiring approximation.
Die kontinuierliche Annäherung an ein Fahrzeug innerhalb der Eigentrajektorie, die in vielen Situationen auch mit hoher Relativgeschwindigkeit erfolgt, lässt sich abstandsunabhängig durch die Zeitdauer bis zur Kollision (time to collision (TTC)) beschreiben. Dabei wird im Stand der Technik ein TTC-Wert von 5 s als Schwelle angesehen, unterhalb derer der Fahrer einen akuten Handlungsbedarf empfindet, die Lücke zwischen Ego- und Fremdfahrzeug wieder zu vergrößern bzw. dem Hindernis durch ein Überholmanöver auszuweichen.The continuous approach to a vehicle within the self-trajectory, which in many situations also takes place at high relative speed, can be described independently of distance by the time to collision (TTC). In the state of the art, a TTC value of 5 s is regarded as a threshold below which the driver feels an acute need for action, to increase the gap between the first and the foreign vehicle again or to avoid the obstacle by means of an overtaking maneuver.
Dieser Schwellwert lässt sich in einem begrenzten Differenzgeschwindigkeitsbereich auch als Abstandswert angeben. Er setzt sich aus einem konstanten Sicherheitsabstand beim Stillstand sowie einem geschwindigkeitsabhängigen Wert zusammen. Mit diesem minimalen Folgeabstand können nun die verbleibenden Anwendungsfälle „plötzliche Bremsung” und „Einscheren” detektiert werden. Verzögert ein vorausfahrendes Fahrzeug im Folgeverkehr so stark, dass der Fahrer des Egofahrzeugs unter Beibehaltung seines Bewegungszustandes den Sicherheitsabstand unterschreiten würde, ergibt sich ein Handlungsbedarf zur Wiederherstellung des sicheren Fahrzustandes. Dieser Handlungsbedarf ergibt sich ebenfalls, wenn ein Fahrzeug auf der Nachbarspur innerhalb des minimalen Folgeabstandes ein Einschermanöver beginnt.This threshold value can also be specified as a distance value in a limited differential speed range. It is composed of a constant safety distance at standstill as well a speed-dependent value together. With this minimum following distance, the remaining applications "sudden braking" and "shearing" can now be detected. Delays a preceding vehicle in follow-up traffic so strong that the driver of the ego vehicle would be below the safe distance while maintaining his state of motion, there is a need for action to restore the safe driving condition. This need for action also arises when a vehicle on the adjacent lane within the minimum following distance starts a Einschermanöver.
Die Reaktionszeit, die nach dem Auftreten des entsprechenden Reaktionsauslösers einsetzt und bis zu dem Zeitpunkt reicht, zu dem die Fahrerreaktion auf dem Fahrzeugbussystem gemessen werden kann, lässt sich mithilfe des so genannten OODA-Wirkkreises modellieren. Dieser repräsentiert die einzelnen Komponenten der menschlichen Entscheidungsfindung: O(bserve, Beobachten), O(rient, Einordnen), D(ecide, Entscheiden) und A(ct, Handeln).The reaction time, which begins after the occurrence of the corresponding reaction trigger and extends to the time at which the driver reaction can be measured on the vehicle bus system, can be modeled using the so-called OODA feedback loop. This represents the individual components of human decision making: O (bserve, Observe), O (rient, Arrange), D (ecide, Decide) and A (ct, Act).
Sowohl beim Beobachtungs- als auch beim Handlungsprozess kann man im Durchschnitt aller Fahrer von annähernd konstanten Werten ausgehen. Die Dauer für die reine Wahrnehmung der Situation liegt bei circa 0,2 s, die Ausführung der Handlung – also die Fußbewegung bis zur Pedalbetätigung – aufgrund der häufigen Übung bei circa 0,3 s.In both the observation and the action process, on average, all drivers can assume approximately constant values. The duration for the pure perception of the situation is about 0.2 s, the execution of the action - ie the foot movement to the pedal operation - due to the frequent exercise at about 0.3 s.
Im Gegensatz dazu sind die verbleibenden Prozessschritte zum Einordnen sowie zur Entscheidungsbildung abhängig vom auslösenden Ereignis, d. h. die Fahrerreaktionszeit ist in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeugumgebung und/oder von der Art des Auftretens des Kollisionsobjekts ermittelbar. Unerwartete Auslöser (beispielsweise eine unvorhersehbare starke Bremsung des vorausfahrenden Fahrzeugs) oder Ereignisse mit geringer Eintrittswahrscheinlichkeit führen zu einer längeren Phase der Entscheidungsfindung als erwartete oder häufig auftretende Ereignisse. Zusammen lassen sich diese beiden Prozessschritte als gammaverteilt modellieren.In contrast, the remaining process steps for ranking and decision-making are dependent on the initiating event, i. H. the driver reaction time can be determined as a function of the current vehicle environment and / or the type of occurrence of the collision object. Unexpected triggers (for example, unpredictable heavy braking of the vehicle ahead) or low-probability events lead to a longer decision-making phase than expected or frequent events. Together, these two process steps can be modeled as gamma-distributed.
Um aus der Gammaverteilung eine Reaktionszeit ableiten zu können, wird das Risiko betrachtet, eine bestimmte Dauer zu überschreiten. Dazu wird die kumulierte Gammaverteilung von eins abgezogen. Ein Risiko von 20% bedeutet dementsprechend, dass in der betrachteten Untersuchung 80% der Fahrer weniger oder genau die resultierende Dauer zur Reaktion auf das auslösende Ereignis benötigten.In order to be able to derive a reaction time from the gamma distribution, the risk is considered to exceed a certain duration. For this purpose, the cumulative gamma distribution of one is deducted. Accordingly, a risk of 20% means that in the study considered, 80% of drivers needed less or exactly the resulting time to respond to the triggering event.
Zusätzlich zur Abhängigkeit vom auslösenden Ereignis bzw. von der Art des Auftretens des Kollisionsobjekts verlängert sich die aus dem OODA-Wirkkreis resultierende Reaktionszeit, sofern dem Fahrer mehrere Handlungsalternativen zur Verfügung stehen. Da die einzelnen Eintrittswahrscheinlichkeiten der Handlungsalternativen a priori unbekannt sind, werden sie als gleichverteilt angenommen.In addition to the dependence on the triggering event or on the type of occurrence of the collision object, the reaction time resulting from the OODA effective cycle is extended, provided the driver has several alternative courses of action. Since the individual occurrence probabilities of the action alternatives are a priori unknown, they are assumed to be equally distributed.
Für den Anwendungsfall der aktiven Gefahrenbremsung bedeutet dies, dass neben der Möglichkeit des Bremsens auch die Durchführbarkeit eines Ausweich- bzw. Überholmanövers überprüft werden muss. Dazu wird bspw. der Bereich neben dem Fahrzeug in jeweils drei Teilbereiche aufgeteilt: hinter dem Egofahrzeug, seitlich auf Höhe des Egofahrzeugs sowie vor dem Egofahrzeug. Für alle Bereiche wird ein Spurwechsel-relevanter Wert berechnet und in einer Vergleichsfunktion auf einen Faktor zwischen 0 (Spurwechsel nicht durchführbar) und 1 (Spurwechsel sicher durchführbar) normiert. Das Minimum der drei Faktoren bestimmt die globale Spurwechseldurchführbarkeit. Wird ein definierter Schwellwert für das Minimum überschritten, wird von der Realisierbarkeit eines Spurwechsels in die entsprechende Richtung ausgegangen.For the application of active emergency braking, this means that in addition to the possibility of braking and the feasibility of an evasive or overtaking maneuver must be checked. For this purpose, for example, the area next to the vehicle is divided into three sub-areas: behind the ego vehicle, laterally at the level of the ego vehicle and in front of the ego vehicle. For all areas, a lane change-relevant value is calculated and standardized in a comparison function to a factor between 0 (lane change not feasible) and 1 (lane change safely feasible). The minimum of the three factors determines the global lane change feasibility. If a defined threshold for the minimum is exceeded, the feasibility of a lane change in the corresponding direction is assumed.
Im Heckbereich wird die notwendige Verzögerung für ein sich annäherndes Fahrzeug im Falle eines Spurwechsels des Egofahrzeugs als Spurwechselrelevanter Wert berechnet. Im Frontbereich wird die notwendige Verzögerung für das Egofahrzeug analysiert, sollte es einen Spurwechsel durchführen und die Zielspur bereits durch ein Fremdfahrzeug belegt sein. Im Seitenbereich wird der zur Durchführung des Spurwechsels benötigte Platz ausgewertet. Die Spurwechseldurchführbarkeit ergibt sich dann aus dem Verhältnis zwischen der notwendigen und der zumutbaren Verzögerung (Heck- und Frontbereich) beziehungsweise zwischen dem benötigten und dem zur Verfügung stehenden Platz im Seitenbereich.In the rear area, the necessary deceleration for an approaching vehicle in the event of a lane change of the ego vehicle is calculated as a lane change relevant value. In the front area the necessary delay for the ego vehicle is analyzed, it should carry out a lane change and the destination lane already be occupied by another vehicle. In the page area, the space required to carry out the lane change is evaluated. The lane change feasibility then results from the ratio between the necessary and the reasonable delay (rear and front area) or between the required and the available space in the side area.
Da insbesondere unter der Voraussetzung, dass bei einem detektierten Kollisionsobjekt der Fahrer ggf. noch überholen oder ausweichen kann, der letztmögliche Ausweichzeitpunkt bei der Ermittlung des Eingriffszeitpunkts berücksichtigt werden muss, ist auch dieser zu bei der Ermittlung des Eingriffszeitpunkts zu berücksichtigen.Since, in particular, under the condition that the driver may still be able to overtake or avoid a detected collision object, the last possible avoidance time must be taken into account when determining the engagement time, this too must be taken into account when determining the engagement time.
Zur Ermittlung des letztmöglichen Ausweichzeitpunkts bzw. des notwendigen Abstands für ein knappes Überholmanöver wird bspw. eine Überholparabel mit einer angenommenen Querbeschleunigung in den freien Bereich zwischen Egofahrzeug und dem potentiellen Kollisionsobjekt gelegt. Der für das Überhol- oder Ausweichmanöver notwendige Abstand in Längsrichtung ergibt sich dann in Abhängigkeit der momentanen Relativgeschwindigkeit, sowie des zu überwindenden lateralen Abstands. Dieser besteht aus den Objektbreiten von Ego- und Fremdfahrzeug sowie der aktuellen Objektposition. Da bei geringen Geschwindigkeiten nicht von einer maximalen Querbeschleunigung ausgegangen werden kann, wird die Querbeschleunigung geschwindigkeitsabhängig adaptiert.To determine the last possible escape time or the necessary distance for a close overtaking maneuver, for example, an overtaking parabola with an assumed lateral acceleration is placed in the free area between the emergency vehicle and the potential collision object. The necessary for the overtaking or evasive maneuver distance in the longitudinal direction then results in dependence on the instantaneous relative speed, as well as the lateral distance to be overcome. This consists of the object widths of ego and Foreign vehicle as well as the current object position. Since a maximum lateral acceleration can not be assumed at low speeds, the lateral acceleration is adapted as a function of the speed.
Unter Berücksichtigung des Endzeitpunkts der ermittelten Fahrerreaktion, einem ermittelten letztmöglichen Bremszeitpunkt und dem ermittelten letztmöglichen Ausweichzeitpunkt lässt sich die Situation zum Ende der Reaktionszeit bewerten und somit zumindest ein vorläufiger Eingriffszeitpunkt für einen autonomen Bremseingriff ermitteln. Dazu wird zunächst den drei möglichen Reaktionsauslösern die entsprechende Reaktionszeit zugeordnet. Eine kontinuierliche Annäherung an ein Vorderfahrzeug wird dabei als erwartetes, eine plötzliche Bremsung beziehungsweise ein einscherendes Fahrzeug als unerwartetes Ereignis gewertet. Zieht man zum Zeitpunkt des Eintretens des Reaktionsbedarfs die entsprechende Reaktionsdauer von der Zeit bis zur Kollision (TTC) ab, lässt sich der ermittelte Wert – also die zur Kollisionsvermeidung verbleibende Zeit nach der Reaktion – mit den Schwellwerten für eine Bremsung beziehungsweise ein Überhol- oder Ausweichmanöver vergleichen.Taking into account the end time of the determined driver reaction, a determined last possible braking time and the determined last possible avoidance time, the situation can be evaluated at the end of the reaction time and thus at least determine a provisional intervention time for an autonomous braking intervention. For this purpose, the corresponding reaction time is first assigned to the three possible reaction triggers. A continuous approach to a front vehicle is considered as expected, a sudden braking or a collapsing vehicle as an unexpected event. If one subtracts the corresponding response time from the time to the collision (TTC) at the time of the occurrence of the reaction requirement, the determined value-that is, the time remaining after the reaction for collision avoidance-can be set with the threshold values for braking or an overtaking maneuver or avoidance maneuver to compare.
Im Falle von niedrigen Differenzgeschwindigkeiten (d. h. hier liegt der letztmögliche Ausweichzeitpunkt zeitlich gesehen vor dem letztmöglichen Bremszeitpunkt) kann stets der letztmögliche Bremszeitpunkt als Eingriffszeitpunkt verwendet werden, da dem Fahrer keine andere Alternative zur Kollisionsvermeidung bleibt.In the case of low differential speeds (i.e., the last possible avoidance time in terms of time before the last possible braking time), the last possible braking time can always be used as the intervention time since the driver does not have any other alternative to collision avoidance.
Im Falle von hohen Differenzgeschwindigkeiten, bei denen ein Überholen oder Ausweichen noch nach Erreichen des letztmöglichen Bremszeitpunkts möglich ist, ergeben sich jedoch drei mögliche Situationen.However, in the case of high differential speeds where overtaking or dodging is still possible after the last possible braking time has been reached, there are three possible situations.
Für den Fall, dass der ermittelte Endzeitpunkt der Fahrerreaktionszeit zeitlich gesehen vor dem ermittelten letztmöglichen Bremszeitpunkt liegt, kann als vorläufiger Eingriffszeitpunkt demzufolge der letztmögliche Bremszeitpunkt gewählt werden, da im Falle einer selbständigen Kollisionsvermeidung durch den Fahrer eine entsprechende Reaktion bereits vorher vorliegt. Für diesen Fall ist die Unfallvermeidung also stets möglich.In the event that the determined end time of the driver reaction time in terms of time before the determined last possible braking time, therefore, the last possible braking time can be selected as the provisional intervention time, as in the case of an independent collision avoidance by the driver, a corresponding reaction is already present. In this case, accident prevention is always possible.
Beim zweiten Fall wird davon ausgegangen, dass der ermittelte Endzeitpunkt der Fahrerreaktionszeit vor dem ermittelten letztmöglichen Ausweichzeitpunkt und nach dem ermittelten letztmöglichen Bremszeitpunkt eintritt. Da die Wahrscheinlichkeit einer selbständigen Beherrschung der Situation durch den Fahrer sehr viel höher ist als die einer Heckkollision, wird ein Bremseingriff ggf. (d. h. wenn notwendig) erst zum Ende der Reaktionszeit initiiert. Im ungünstigsten Fall kann dies jedoch bedeuten, dass die Notbremsung nicht mehr zur vollständigen Kollisionsvermeidung ausreicht. Um diesen Konflikt teilweise aufzulösen, wird der normierte Wert zur Beurteilung der Spurwechselmöglichkeit aus der Reaktionszeitabschätzung herangezogen, d. h. der vorläufige Eingriffszeitpunkt wird in diesem Fall in Abhängigkeit von der Durchführbarkeit eines Ausweichmanövers festgelegt. Dabei wird als vorläufiger Eingriffszeitpunkt der letztmögliche Bremszeitpunkt festgelegt, wenn ein Ausweichmanöver nicht durchführbar ist, und nur dann der Endpunkt der Fahrerreaktionszeit, wenn ein Ausweichmanöver sicher durchführbar ist. Ist kein Spurwechsel möglich, erfolgt also eine vollständig kollisionsvermeidende Bremsung.In the second case, it is assumed that the determined end time of the driver reaction time occurs before the determined last possible avoidance time and after the determined last possible braking time. Since the driver's likelihood of autonomous command of the situation is much higher than that of a rear-end collision, braking intervention may be initiated (i.e., if necessary) only at the end of the reaction time. In the worst case, however, this may mean that the emergency braking is no longer sufficient for complete collision avoidance. In order to partially resolve this conflict, the normalized value is used to evaluate the lane change possibility from the reaction time estimation, i. H. the provisional intervention time is determined in this case depending on the feasibility of an evasive maneuver. In this case, the last possible braking time is determined as a provisional intervention time when an evasive maneuver is not feasible, and only the endpoint of the driver reaction time when an evasive maneuver is safely feasible. If no lane change is possible, a complete collision avoiding braking takes place.
Im dritten Fall wird davon ausgegangen, dass der ermittelte Endzeitpunkt der Fahrerreaktionszeit nach dem ermittelten letztmöglichen Bremszeitpunkt und nach dem ermittelten letztmöglichen Ausweichzeitpunkt liegt, wobei der ermittelte letztmögliche Ausweichzeitpunkt nach dem ermittelten letztmöglichen Bremszeitpunkt eintritt. In diesem Fall kann der automatische Bremseingriff bereits zum letztmöglichen Bremszeitpunkt vorgenommen werden, da eine rechtzeitige Reaktion des Fahrers sehr unwahrscheinlich ist.In the third case, it is assumed that the determined end time of the driver reaction time is after the determined last possible braking time and after the determined last possible avoidance time, with the determined last possible avoidance time occurring after the determined last possible braking time. In this case, the automatic brake intervention can be made already at the last possible braking time, since a timely response of the driver is very unlikely.
Für eine noch bessere Festlegung des Eingriffszeitpunkts des Notbremsassistenten ist neben dem oben Genannten auch wichtig, die tatsächliche Fahrerreaktion zu überprüfen und zu berücksichtigen. Insbesondere sollte dabei die eintretende Fahrerreaktion (z. B. Bremsen oder Überholen) während und/oder nach der ermittelten Fahrerreaktionszeit berücksichtigt werden. Liegt eine Reaktion vor (oder wird sie zumindest vermutet) und ist sie zur selbständigen Kollisionsvermeidung ausreichend bzw. ist das Ausweich- oder Überholmanöver durchführbar, wird der in der Fallunterscheidung ermittelte vorläufige Eingriffszeitpunkt bis zum sog. „point of no return”, also dem ermittelten letztmöglichen Ausweichzeitpunkt hinausgezögert. Obwohl dieser aufgrund der als adäquat erkannten Fahrerreaktion nie erreicht werden sollte, kann er dennoch als Rückfallebene aufrecht erhalten bleiben. Andernfalls wird als Eingriffszeitpunkt der ermittelte vorläufige Eingriffszeitpunkt festgelegt.For an even better definition of the intervention time of the emergency brake assistants, it is also important, in addition to the above, to check and take into account the actual driver reaction. In particular, the incoming driver reaction (eg braking or overtaking) during and / or after the determined driver response time should be taken into account. If a reaction is present (or at least suspected) and is sufficient for independent collision avoidance or if the avoidance or overtaking maneuver is feasible, the provisional engagement time determined in the case distinction is determined until the so-called "point of no return" delayed the last possible alternative time. Although this should never be achieved due to the adequately recognized driver response, it can still be maintained as a fallback level. Otherwise, the intervention date determined is the provisional intervention time determined.
Für die beiden Handlungsoptionen „Bremsen” und „Überholen” können jeweils Indikatoren ermittelt werden. Eine Bremswirkung kann sowohl durch das originäre Betätigen des Bremspedals als auch durch den Aufbau von Schleppmoment durch Loslassen des Gaspedals aufgebracht werden. Die Überholreaktion kann durch das Verfahren nach Patentanspruch 1 oder beispielsweise durch Erkennen einer abnehmenden Überlappung zum Frontfahrzeug beziehungsweise durch einen entsprechenden Lenkwinkelverlauf detektiert werden. Um den Ausweich- bzw. Überholwunsch frühzeitig miteinbeziehen zu können, liegt die Verwendung von Spurwechselmotivationsmodellen nahe. Ein vereinfachter Ansatz dafür stellt die Erkennung der Blinkerbetätigung zum Spurwechsel dar.Indicators can be determined for the two action options "braking" and "overtaking". A braking effect can be applied both by the original actuation of the brake pedal and by the construction of drag torque by releasing the accelerator pedal. The overtaking reaction can be detected by the method according to claim 1 or for example by detecting a decreasing overlap to the front vehicle or by a corresponding steering angle course. To avoid the or to be able to include overtaking at an early stage, the use of lane change motivational models suggests itself. A simplified approach for this is the detection of the turn signal operation for lane change.
Zur Überprüfung, ob die erkannte Reaktion auch rechtzeitig und adäquat vorliegt, wird im Falle der Bremsung die aufgebrachte Verzögerung mit der zur Vermeidung der Kollision notwendigen Verzögerung verglichen. Diese ist abhängig von der momentanen Relativgeschwindigkeit zwischen Egofahrzeug und Kollisionsobjekt, dem momentanen Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen sowie der Verzögerung des Fremdfahrzeugs.In order to check whether the detected reaction is also timely and adequate, in the case of braking the applied deceleration is compared with the deceleration necessary to avoid the collision. This is dependent on the instantaneous relative speed between ego vehicle and collision object, the instantaneous distance between the two vehicles and the delay of the other vehicle.
Im Falle einer vorliegenden Überholintention beziehungsweise -reaktion muss – wie bereits oben erwähnt – auch überprüft werden, ob der Spurwechsel bzw. das Ausweichmanöver durchführbar ist. Dazu kann auf die im Rahmen der Reaktionszeitabschätzung berechnete Beurteilung der Spurwechselmöglichkeit zurückgegriffen werden.In the case of a present overtaking intention or reaction, it must also be checked, as already mentioned above, whether the lane change or the avoidance maneuver can be carried out. For this purpose, it is possible to make use of the assessment of the lane change possibility calculated within the framework of the reaction time estimation.
Unter Berücksichtigung aller Aspekte ist somit eine schnelle und eindeutige Ermittlung des Eingriffszeitpunkts für eine automatische Notbremsung möglich.Taking into account all aspects, a quick and unambiguous determination of the intervention time for an automatic emergency braking is thus possible.
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| R163 | Identified publications notified | ||
| R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |