DE102011018159A1

DE102011018159A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Fahrerunterstützung

Info

Publication number: DE102011018159A1
Application number: DE102011018159A
Authority: DE
Inventors: Heiko Bald; Aiko Böhme
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2012-10-25
Also published as: CN102768808A; US20120271539A1; CN102768808B; US8831867B2; GB2490204A; GB201205928D0

Abstract

Eine Fahrerassistenzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Umgebungssensor (12, 13, 14) zum Überwachen eines seitlich vom Kraftfahrzeug gelegenen Überwachungsraums (7) auf das Vorhandensein eines Objekts (3) und eine ein Erfassungssignal des Umgebungssensors (12, 13, 14) empfangende Auswertungseinheit (10) zum Einschätzen einer möglichen Gefährdung des Kraftfahrzeugs (1) durch ein in dem Überwachungsraum (7) vorhandenes Objekt (3) und zum Liefern wenigstens eines für die Gefährdung repräsentativen Ergebnissignals. Die Auswertungseinheit (10) ist eingerichtet, anhand des Erfassungssignals zu beurteilen, ob ein in dem Überwachungsraum (7) vorhandenes Objekt (3) sich einer zu einer von dem Kraftfahrzeug (1) befahrenen Fahrspur (4) benachbarten Fahrspur (5) nähert, und das das Ergebnis der Beurteilung im Ergebnissignal zu signalisieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Wechsel zwischen Fahrspuren einer mehrspurigen Straße.
Eine Fahrerassistenzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine zu der von dem Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur benachbarte Spur auf das Vorhandensein von anderen Fahrzeugen überwacht und ein Warnsignal an den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgibt, wenn ein Wechsel auf diese benachbarte Spur zu einem Konflikt mit einem bereits auf der Spur befindlichen Fahrzeug führen würde, ist z. B. aus DE 199 21 449 C1 bekannt.
Diese bekannte Fahrerassistenzvorrichtung überwacht einen sogenannten Totwinkelabschnitt, d. h. einen seitlich hinter dem die Fahrerassistenzvorrichtung mit sich führenden Fahrzeug gelegenen Bereich, der für den Fahrer des Fahrzeugs mittels Rückspiegeln nur schwer zu überwachen ist und in dem sich von hinten nähernde Fahrzeuge leicht übersehen werden.
Auf ein Fahrzeug, das sich parallel zu dem die Fahrerassistenzvorrichtung mit sich führenden Fahrzeug auf einer übernächstbenachbarten Spur bewegt, darf diese herkömmliche Fahrerassistenzvorrichtung nicht ansprechen, da sie anderenfalls den Fahrer von einem Wechsel auf die nächstbenachbarte Spur auch dann abhalten würde, wenn diese Spur tatsächlich frei ist.
Eine Gefahrensituation, die herkömmliche Spurwechsel-Fahrerassistenzvorrichtungen nicht abzufangen vermögen, tritt dann auf, wenn zwei Fahrzeuge aus entgegengesetzten Richtungen versuchen, auf eine zwischen ihnen liegende Fahrspur einzuscheren. Eine solche Situation kann insbesondere dann auftreten, wenn, wie in 1 schematisch dargestellt, ein erstes Kraftfahrzeug 1 auf einer Überholspur 4 einer Autobahn ein sich auf der rechten Spur 5 bewegendes Kraftfahrzeug 2 in Höhe einer Einfahrt 6 überholt und gleichzeitig ein drittes Kraftfahrzeug 3 versucht, von der Einfahrt 6 auf die rechte Spur 5 zu gelangen. Insbesondere wenn es sich bei dem zweiten Kraftfahrzeug 2 um einen LKW handelt, kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs 1, während er den LKW 2 überholt, im Allgemeinen den Verkehr auf der Einfahrt 6 nicht sehen, und auch der Fahrer des Fahrzeugs 3 hat keine Möglichkeit, das Fahrzeug 1 zu sehen, bevor dieses den LKW 2 passiert hat. Wenn beide beim Einscheren nur auf den LKW 2 achten, kann es daher leicht zu einem Unfall kommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, Mittel bereitzustellen, die dem Fahrer eines Kraftfahrzeugs helfen, eine solche Gefahrensituation zu vermeiden.
Die Aufgabe wird zum einen dadurch gelöst, dass bei einer Fahrerassistenzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Umgebungssensor zum Überwachen eines sich seitlich vom Kraftfahrzeug erstreckenden Überwachungsraums auf das Vorhandensein eines Objekts darin und einer ein Erfassungssignal des Umgebungssensors empfangenden Auswertungseinheit zum Einschätzen einer möglichen Gefährdung des Kraftfahrzeugs durch ein in dem Überwachungsraum vorhandenes Objekt und zum Liefern wenigstens eines für die Gefährdung repräsentativen Ergebnissignals die Auswertungseinheit eingerichtet ist, anhand des Erfassungssignals zu beurteilen, ob ein in dem Überwachungsraum vorhandenes Objekt sich einer zu einer von dem Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur benachbarten Fahrspur nähert, und das Ergebnis der Beurteilung im Ergebnissignal zu signalisieren.
Einer ersten Ausgestaltung zufolge kann der Umgebungssensor einen Empfänger für ein von einem in dem Beobachtungsraum vorhandenen Fremdfahrzeug emittiertes, einen bevorstehenden oder stattfinden Spurwechsel des Fremdfahrzeugs anzeigendes Signal umfassen. Ein solches Signal kann beispielsweise ein Funksignal sein, das von dem Fremdfahrzeug emittiert wird, wenn der Fahrer des Fremdfahrzeugs einen Blinker an der der benachbarten Fahrspur zugewandten Seite des Fremdfahrzeugs betätigt, oder es kann von dem Fremdfahrzeug automatisch erzeugt werden, wenn ein Spurverlass-Warnsystem des Fremdfahrzeugs eine Annäherung des Fremdfahrzeugs an die benachbarte Fahrspur oder einen beginnenden Wechsel auf diese Fahrspur registriert.
Alternativ oder ergänzend kann der Empfänger des Umgebungssensors auch einen optischen Sensor umfassen, der unmittelbar auf Licht des Blinkers des Fremdfahrzeugs anspricht.
Weiterhin alternativ oder ergänzend kann der Umgebungssensor auch einen ein Abtastsignal in dem Überwachungsraum emittierenden Sender und einen Empfänger zum Empfangen eines von einem Objekt im Überwachungsraum reflektierten Echos des Abtastsignals umfassen. Eine solche Sender-Empfänger-Anordnung ermöglicht die Erkennung einer Annäherung des Fremdfahrzeugs an die benachbarte Spur insbesondere dann, wenn das Fremdfahrzeug weder ein Funksignal liefert noch seine Spurwechselabsicht durch Betätigung eines Blinkers anzeigt.
Der Umgebungssensor sollte zweckmäßigerweise ferner eingerichtet sein, eine Begrenzung der benachbarten Fahrspur zu erfassen. Wenn der Umgebungssensor zu diesem Zweck eine Kamera umfasst, kann diese auch genutzt werden, um wie oben erläutert ein Blinksignal eines Fremdfahrzeugs zu erfassen.
Basierend auf der Erfassung der Fahrspurbegrenzung kann die Auswertungseinheit den quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs gemessenen Abstand des Kraftfahrzeugs vom Objekt mit dem Abstand des Kraftfahrzeugs von der Begrenzung vergleichen und in dem Ergebnissignal anzeigen, wenn der Abstand des Kraftfahrzeugs vom Objekt schneller abnimmt als der Abstand des Kraftfahrzeugs von der Begrenzung. Wenn dies der Fall ist, weist dies darauf hin, dass das Objekt bzw. Fremdfahrzeug im Begriff ist, auf die benachbarte Fahrspur vorzudringen und dass folglich die Gefahr einer Berührung besteht.
Die Erfassung der Fahrspurbegrenzung kann aber auch dazu dienen, die Absicht des Fahrers des Kraftfahrzeugs, auf die benachbarte Spur zu wechseln, automatisch zu erfassen. Solange sich das Kraftfahrzeug der Begrenzung nicht nähert, besteht keine Gefahr eines Zusammenstoßes mit einem eventuell auf die benachbarte Spur vorrückenden Fremdfahrzeug, so dass der Fahrer auch nicht durch eine Warnung vor dem Fremdfahrzeug irritiert zu werden braucht. Wenn sich allerdings aus der Überwachung des Abstands zur Begrenzung die Absicht des Fahrers zum Spurwechsel erkennen lässt, dann sollte das Beurteilungsergebnis signalisiert werden, um den Fahrer ggf. auf eine Gefährdung durch das Fremdfahrzeug hinweisen zu können.
In analoger Weise kann die erfindungsgemäße Fahrerassistenzvorrichtung die Absicht des Fahrers zum Spurwechsel in Abhängigkeit davon erkennen, ob dieser einen Blinker in Richtung des Überwachungsraums gesetzt hat oder nicht. Wenn der Blinker nicht gesetzt ist und auch sonst kein Hinweis auf eine Spurwechselabsicht des Fahrers erkennbar ist, braucht das Ergebnis der Beurteilung nicht signalisiert zu werden; ist der Blinker jedoch gesetzt, dann sollte das Ergebnis signalisiert werden.
Als alternativer oder ergänzender Ansatz zur Erkennung einer möglichen Gefährdung kommt in Betracht, eine Geschwindigkeitskomponente des Kraftfahrzeugs quer zu seiner Längsrichtung abzuschätzen und im Ergebnissignal anzuzeigen, wenn der quer zur Längsrichtung gemessene Abstand des Kraftfahrzeugs vom Objekt schneller abnimmt, als anhand der abgeschätzten Geschwindigkeitskomponente zu erwarten ist. Auf diese Weise kann ohne Bezugnahme auf eine Fahrspurmarkierung entschieden werden, ob eine Annäherung zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt alleine durch die Bewegung des Kraftfahrzeugs bedingt ist, oder ob eine Eigenbewegung des Objekts dazu beiträgt.
Die besagte quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs orientierte Geschwindigkeitskomponente kann insbesondere anhand eines am Kraftfahrzeug eingestellten Lenkwinkels abgeschätzt werden.
Zweckmäßig ist ferner, wenn die Auswertungseinheit eingerichtet ist, die Krümmung einer der Fahrspuren anhand von Kartendaten, die z. B. von einem Fahrzeugnavigationssystem bereitgestellt werden können, abzuleiten, und die abgeschätzte Geschwindigkeitskomponente um einen krümmungsbedingten Anteil zu bereinigen und auf diese Weise zu berücksichtigen, dass, wenn das im Überwachungsraum erfasste Objekt ein Fremdfahrzeug ist, dieses ebenfalls der Krümmung seiner Fahrspur folgen muss, auch wenn es nicht die Fahrspur wechselt.
Das Ergebnissignal wird vorzugsweise genutzt, um damit einen für den Fahrer wahrnehmbaren, vorzugsweise optischen, akustischen oder haptischen Signalgeber anzusteuern; unter Umständen kann es auch für einen automatischen Eingriff in die Lenkung des Kraftfahrzeugs herangezogen werden. Optische oder akustische Signalgeber sind vorzugsweise jeweils paarweise vorhanden, jeweils in räumlicher Zuordnung zu Überwachungsräumen an verschiedenen Seiten des Kraftfahrzeugs. Als haptischer Signalgeber kommt insbesondere ein Stellglied in Betracht, das einer Lenkbewegung des Fahrers zur Seite eines Überwachungsraums, in dem eine Gefährdung festgestellt wurde, eine Gegenkraft entgegensetzt.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs mit den Schritten:

– Überwachen eines seitlich vom Kraftfahrzeug gelegenen Überwachungsraums auf das Vorhandensein eines Objekts;
– Beurteilen, ob ein in dem Überwachungsraum vorhandenes Objekt sich einer zu einer vom Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur benachbarten Fahrspur nähert; und
– Signalisieren des Ergebnisses der Beurteilung in einem Erfassungssignal.

Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist ein Computerprogramm-Produkt mit Programmcode-Mitteln, die einen Computer befähigen, als Auswertungseinheit in einer Fahrerassistenzvorrichtung wie oben beschrieben zu arbeiten oder das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Ein solches Computerprogamm-Produkt kann in auf einem computerlesbaren Datenträger gespeicherter Form oder auch in nicht an einen Datenträger gebundener Form vorliegen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
1, bereits teilweise diskutiert, eine typische Anwendungssituation der vorliegenden Erfindung; und
2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung diverser Ausgestaltungen von Fahrerassistenzvorrichtungen gemäß der Erfindung.
In der weiteren Beschreibung wird nun angenommen, dass das Kraftfahrzeug 1 mit einer erfindungsgemäßen Fahrerassistenzvorrichtung ausgestattet ist. Umgebungssensoren der Fahrerassistenzvorrichtung sind an beiden Seiten des Kraftfahrzeugs 1, hier beispielsweise an dessen Außenspiegeln, angeordnet, um Überwachungsräume 7 links und rechts vom Fahrzeug 1 zu überwachen. Die Grenzen jedes Überwachungsraums 7 können, z. B. wenn es sich bei dem Umgebungssensor um eine Kamera oder einen Empfänger von anderen als optischen Strahlen, insbesondere von Funkwellen handelt, durch den Raumwinkel definiert sein, aus dem der Sensor Strahlung empfangen kann, in der Figur jeweils durch am Ort der Außenspiegel aufeinandertreffende strichpunktierte Linien definiert. Darüber hinaus kann, beispielsweise auf der Grundlage von Triangulations- oder Laufzeitmessungen eine Einschränkung des Überwachungsraums auf einen vorgegebenen Abstand vom Fahrzeug 1, wie in der Figur jeweils durch schraffierte Flächen symbolisiert, stattfinden.
In der in 1 gezeigten Verkehrssituation ist der bezogen auf die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 1 rechte Erfassungsraum 7 durch den LKW 2 vollständig blockiert, dieser ist, da er sich auf der zur Spur 4 des Kraftfahrzeugs 1 unmittelbar benachbarten Spur 5 befindet, zu nahe, um als Objekt im – im Wesentlichen auf die übernächstbenachbarte Spur 6 beschränkten – Erfassungsraum 7 erfasst zu werden, er verhindert aber die Erfassung des sich tatsächlich im Überwachungsraum 7 befindenden Fremdfahrzeugs 3. Erst wenn der LKW 2 gegenüber den Fahrzeugen 1, 3 weiter als in der Fig. gezeigt zurückgefallen ist, ist der Weg frei, damit die Fahrerassistenzvorrichtung des Kraftfahrzeugs 1 das Fremdfahrzeug 3 wahrnehmen kann.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrerassistenzvorrichtung. Von der Vielzahl der Komponenten dieser Assistenzvorrichtung tragen zwar alle zum Nutzen der Erfindung bei, viele von ihnen können jedoch weggelassen werden, ohne die Funktionsfähigkeit der Fahrerassistenzvorrichtung in Frage zu stellen.
Kernbestandteil der Fahrerassistenzvorrichtung ist ein Mikrocomputer 10. Dieser Mikrocomputer 10 kann ausschließlich zur Implementierung der Fahrerassistenzvorrichtung dienen; es kann sich aber auch um einen mit einem Teil seiner Rechenkapazität für andere Steuerungs- und Überwachungsaufgaben im Kraftfahrzeug 1 eingesetzten Mikrocomputer handeln, der lediglich durch ein geeignetes in seinem Arbeitsspeicher 11 abgelegtes Programm befähigt ist, als Auswertungseinheit im Rahmen der erfindungsgemäßen Fahrerassistenzvorrichtung zu arbeiten.
Der Mikrocomputer 10 ist in der Darstellung der 2 mit mehreren Umgebungssensoren wie etwa einem Radar- oder Lidar-Sender/Empfänger 12, einer Kamera 13 und einem Funk-Sender/Empfänger 14 verbunden. Alternative Ausgestaltungen können jeweils nur einen oder zwei dieser Typen von Umgebungssensoren oder auch andere Typen von Umgebungssensoren aufweisen.
Sender/Empfänger 12 und Kamera 13 sind jeweils paarweise, je einer für jeden Überwachungsraum 7, am Fahrzeug 1 vorgesehen. Da die Überwachung beider Überwachungsräume 7 gleichartig funktioniert, wird in der folgenden Beschreibung jeweils nur von einem dieser Umgebungssensoren die Rede sein.
Der Sender/Empfänger 12 emittiert ein Funk- oder Licht-(insbesondere IR-)Abtastsignal in Richtung des zugeordneten Überwachungsraums 7 und fängt zurückgeworfene Echos dieses Abtastsignals auf. Durch Triangulation, Laufzeitauswertung oder dergleichen kann erreicht werden, dass Echos von Objekten, deren Abstand vom Kraftfahrzeug 1 quer zu dessen Längsrichtung weniger als eine oder deutlich mehr als zwei Fahrspuren beträgt, unberücksichtigt bleiben und der Erfassungsraum 7 so effektiv auf die in 7 schraffierte Fläche beschränkt wird.
Die Kamera 13 kann ebenfalls an einem der Außenspiegel positioniert und von dort auf den Überwachungsraum 7 ausgerichtet sein. Die Abschätzung der Entfernung zu einem Fremdfahrzeug 3 im Überwachungsraum 7 kann erfolgen, indem der Mikrocomputer 10 das Abbild eines Fremdfahrzeugs in den von der Kamera 13 gelieferten Bildern erkennt und die Größe des Abbilds mit einer Referenz in Beziehung setzt. Natürlich kann auch eine stereoskopische Kamera als Kamera 13 verwendet werden, oder es können Signale der Kamera 13 und des Sender/Empfängers 12 im Mikrocomputer 10 verknüpft werden, um zu einer Abstandseinschätzung zu gelangen.
Im Blickfeld der Kamera 13 liegen – soweit sie nicht durch Fremdfahrzeuge oder andere Objekte verdeckt sind – auch Fahrspurbegrenzungsmarkierungen 8, 9, die die Grenzen zwischen den Fahrspuren 4, 5, 6 bzw. den Rand der befahrbaren Fläche markieren. Die Bilder der Kamera 13 werden daher einem an sich bekannten Spurverlass-Warnsystem 15 zugeführt, welches anhand der Bilder den Abstand des Kraftfahrzeugs 1 zur nächstbenachbarten Fahrbahnbegrenzungsmarkierung 8 überwacht und ein Warnsignal an einen Lautsprecher 16 liefert, um den Fahrer des Fahrzeugs 1 zu warnen, wenn dieser Abstand kritisch gering wird oder das Kraftfahrzeug 1 die Markierung 8 überquert. Das Spurverlasswarnsystem 15 ist in 2 zwar als eine vom Mikrocomputer 10 getrennte Einheit dargestellt, wird in der Praxis aber meist in Form von Software auf dem Mikrocomputer 10 selbst implementiert sein, so dass wenigstens teilweise gleiche Bildverarbeitungsroutinen eingesetzt werden können, um in den Bildern der Kamera 13 Spurbegrenzungsmarkierungen 8 und Fremdfahrzeuge 3 zu identifizieren.
Ein von dem Spurverlasswarnsystem 15 erzeugtes Warnsignal wird nicht nur dem Lautsprecher 16, sondern auch dem Funk-Sender/Empfänger 14 zugeführt, um eine entsprechende Warnung an benachbarte Fahrzeuge 2, 3 auszustrahlen. Der Funk-Sender/Empfänger 14 verfügt über eine Richtantenne 17. Diese kann genutzt werden, um die Spurwechsel-Warnmeldung ungerichtet auszustrahlen, oder, vorzugsweise, um sie nur auf der Seite derjenigen Fahrspur auszustrahlen, der sich das Fahrzeug 1 kritisch genähert hat. Umgekehrt dient die Richtantenne 17 auch zum Empfang entsprechender Spurwechsel-Warnmeldungen anderer Fahrzeuge, wobei hier die Richtcharakteristik der Antenne 17 genutzt werden kann, um den Empfang solcher Warnmeldungen auf Fremdfahrzeuge im Überwachungsraum 7 einzuschränken, d. h. auf Fahrzeuge, die, da sie hinter dem Kraftfahrzeug 1 zurückliegen, für dessen Fahrer nicht gut wahrnehmbar sind.
Eine von einem Fremdfahrzeug 3 im Überwachungsraum 7 empfangene Spurwechselwarnmeldung wird vom Funk-Sender/Empfänger 14 unmittelbar an den Mikrocomputer 10 weitergegeben. Wenn der Mikrocomputer 10 eine solche Spurwechselwarnmeldung eines Drittfahrzeugs von dem Funk-Sender/Empfänger 14 zusammen mit einem Warnsignal des Spurverlass-Warnsystems 15 empfängt, dann bedeutet dies, dass das Kraftfahrzeug 1 und das Fremdfahrzeug 3 gleichzeitig im Begriff sind, auf dieselbe Fahrspur 5 zu wechseln, und dass folglich die Gefahr eines Zusammenstosses besteht. Der Mikrocomputer 10 reagiert durch Ansteuern eines Warnsignalgebers 19, z. B. eines Lautsprechers oder einer Leuchtanzeige, die in der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs 1 auf der Seite derjenigen Fahrspur 5 angeordnet sind, zu der das Kraftfahrzeug 1 zu wechseln im Begriff ist. Alternativ oder ergänzend kann als Signalgeber 19 auch ein am Lenkrad des Kraftfahrzeugs 1 angreifendes Stellglied vorgesehen sein, das einer Drehung des Lenkrades in Richtung der Spur 5 eine vom Fahrer deutlich spürbare Gegenkraft entgegensetzt.
Der Mikrocomputer 10 und das Spurverlass-Warnsystem 15 sind beide mit einem Blinkerschalter 18 verbunden, mit dem der Fahrer einen Blinker an der Kraftfahrzeugkarosserie setzt, um seine Spurwechselabsicht für die Fahrer anderer Fahrzeuge sichtbar anzuzeigen. Wenn das Signal des Blinkerschalters 18 anzeigt, dass der Blinker auf Seite der Fahrspur 5 gesetzt ist, dann hat dies zur Folge, dass eine von dem Spurverlass-Warnsystem 15 erfasste kritische Annäherung des Kraftfahrzeugs 1 an die Spur 5 als vom Fahrer gewollt beurteilt wird und nicht zur Ausgabe eines Warnsignals über den Lautsprecher 16 führt. Über den Funk-Sender/Empfänger 14 wird eine entsprechende Warnmeldung jedoch dennoch an den umgebenden Verkehr ausgestrahlt. Der Mikrocomputer 10 reagiert auf das Signal des Blinkerschalters 18 genauso wie auf eine Spurwechselwarnung des Spurverlasswarnsystems 15: wenn eine vom Funk-Sender/Empfänger 14 empfangene Spurwechselwarnung eines Fremdfahrzeugs 3 mit einem Signal eines Blinkerschalters 18 zusammenfällt, dass einen zur Seite des Fremdfahrzeugs 3 hin gesetzten Blinker anzeigt, dann gibt der Mikrocomputer 10 das Warnsignal an den Signalgeber 19 aus.
Es liegt auf der Hand, dass mit Hilfe des Funk-Sender/Empfängers 14 nur solche Fremdfahrzeuge 3 erfasst und berücksichtigt werden können, die selber Spurwechsel-Warnmeldungen wie oben beschrieben ausstrahlen. Um eine Kollision mit dem Fremdfahrzeug 3 auch dann vermeiden zu können, wenn letzteres keine Spurwechsel-Warnmeldungen ausstrahlt, ist es notwendig, den Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem Fremdfahrzeug 3 quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs 1 abzuschätzen und zu überwachen. Für eine solche Abschätzung können, wie oben bereits erwähnt, Messsignale des Sender/Empfängers 12 und/oder der Kamera 13 vom Mikrocomputer 10 ausgewertet werden. Basierend auf einer solchen Abstandsabschätzung können mehrere Auswertungsstrategien alternativ oder kumulativ eingesetzt werden.
Eine erste solche Strategie basiert auf der ebenfalls oben erwähnten Möglichkeit, mit Hilfe der Kamera 13 auch den Abstand des Kraftfahrzeugs 1 von einer der Spurbegrenzungsmarkierungen 8 zu überwachen. Wenn der quer zur Längrichtung des Kraftfahrzeugs 1 gemessene Abstand D zum Fremdfahrzeug 3 schneller abnimmt als der Abstand d des Kraftfahrzeugs 1 von der Markierung 8, dann bedeutet dies, dass sich die Fahrzeuge 1 und 3 von verschiedenen Seiten her auf die zwischen ihnen liegende Spur 5 zu bewegen. Es besteht die Gefahr einer Kollision, und der Mikrocomputer 10 gibt das Warnsignal an den Signalgeber 19 aus.
Eine zweite Strategie erfordert, dass der Mikrocomputer 10 Messdaten auch von einem Lenkwinkelsensor 20 und einem Tachometer 21 des Fahrzeugs 1 empfängt. Anhand der Daten dieser beiden Sensoren 20, 21 ist der Mikrocomputer 10 in der Lage, eine Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeugs 1 quer zu dessen Längsrichtung auch ohne Bezugnahme auf einen externen Referenzgegenstand wie etwa die Spurbegrenzungsmarkierung 8 abzuschätzen. Wenn der Abstand D zum Fremdfahrzeug 3 schneller abnimmt, als anhand dieser Quergeschwindigkeitskomponente zu erwarten wäre, dann besteht ebenfalls Kollisionsgefahr, und der Mikrocomputer 10 liefert ein Warnsignal an den Signalgeber 19.
Im einfachsten Fall, wenn die Straße, auf der sich die Fahrzeuge 1, 3 bewegen, geradeaus verläuft, dann sollte jeder von null verschiedene Lenkradeinschlag dazuführen, dass sich das Kraftfahrzeug 1 mit einer zu dem Lenkradeinschlag proportionalen Quergeschwindigkeit einer Nachbarspur nähert. Daher kann einer einfachen Ausgestaltung zufolge die Rate dD/dt, mit der sich die Entfernung D zum Fremdfahrzeug 3 ändern sollte, sofern dieses auf seiner Spur bleibt, gleich der Quergeschwindigkeit angenommen werden.
Diese Annahme gilt jedoch nicht, wenn die Fahrbahn eine Kurve beschreibt. Dieser Kurve müssen beide Fahrzeuge 1, 3 folgen, so dass in diesem Fall zwar der Mikrocomputer 10 eine nicht verschwindende Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 aus den Messwerten des Lenkwinkelsensors 20 und des Tachometers 21 berechnet, der Abstand D zwischen den Fahrzeugen 1, 3 aber dennoch gleich bleiben kann. Bewegen sich hingegen beide Fahrzeuge 1, 3 gleichzeitig auf eine zwischen ihnen liegende Spur zu, so kann die Abnahme |dD/dt| des Abstands D kleiner sein, als die Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1. Bei der Festlegung, welche Änderungsrate des Abstands D zu erwarten ist, wenn das Kraftfahrzeug 1 seine Fahrspur wechselt, das Fremdfahrzeug 3 die seine jedoch beibehält, muss folglich bei Kurvenfahrt der Krümmungsradius der Fahrspur berücksichtigt werden. Um diesen Krümmungsradius r abzuschätzen, kann, sofern ihr Sichtfeld groß genug ist, die Kamera 13 herangezogen werden, vorzugsweise ist jedoch hierfür eine weitere, in Fahrzeuglängsrichtung orientierte Kamera 22 vorgesehen. Indem diese Kamera 22 Bilder der vor oder hinter dem Kraftfahrzeug 1 liegenden Teile der Fahrspur 4 aufnimmt, kann der Mikrocomputer 10 anhand des in diesen Bildern sichtbaren Verlaufs der Spurbegrenzungsmarkierungen 8 den Krümmungsradius r der Fahrspur 4 abschätzen und die Quergeschwindigkeit berechnen, die das Kraftfahrzeug 1 haben muss, damit sich sein Abstand von den Rändern der von ihm befahrenen Spur 4 im Lauf seiner Bewegung nicht ändert. Die Differenz zwischen dieser Geschwindigkeit und der anhand der Daten des Lenkwinkelsensors 20 und des Tachometers 21 berechneten Quergeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich der Abstand D verringern sollte, wenn das Fremdfahrzeug 3 seine Spur nicht wechselt. Wenn die Abnahme des Abstandes D deutlich schneller ist, dann bedeutet dies, dass beide Fahrzeuge 1, 3 sich auf dieselbe Spur zubewegen und Kollisionsgefahr besteht.
Zur Bestimmung des Krümmungsradius r der Fahrspuren können anstelle von Kamerabildern, wie oben beschrieben, auch Daten zum Verlauf der vom Kraftfahrzeug 1 befahrenen Straße herangezogen werden, die von einem an sich bekannten Fahrzeugnavigationssystem 23 bereitgestellt werden. Diese Daten können z. B. Koordinaten der gegenwärtig befahrenen Straße sein, anhand derer der Mikrocomputer 10 den Krümmungsradius der Straße am Ort des Kraftfahrzeugs 1 berechnet, oder das Navigationssystem 23 kann eingerichtet sein, direkt solche Krümmungsradien an den Mikrocomputer 10 zu liefern.
Die Berechnung einer erwarteten Änderungsrate des Abstandes D basierend auf diesem Krümmungsradius r kann in derselben Weise erfolgen wie oben für den aus Kamerabilddaten abgeschätzten Krümmungsradius r beschrieben.
Das Navigationssystem 23 kann für die erfindungsgemäße Fahrerassistenzvorrichtung einen weiteren Nutzen haben, wenn es an den Mikrocomputer 10 nicht nur Daten über den Verlauf der befahrenen Straße liefert, sondern auch über die Orte, an denen Spuren dieser Straße enden. Es liegt auf der Hand, dass Fremdfahrzeuge, die auf einer solchen Spur unterwegs sind, diese vor ihrem Ende verlassen müssen, und gezwungen sind, auf eine Nachbarspur zu wechseln. Der Mikrocomputer 10 kann Angaben des Navigationssystems 23 über das bevorstehende Ende z. B. der Spur 6 von 1 nutzen, indem bereits in der in 1 dargestellten Verkehrssituation ein Warnsignal an den Signalgeber 19 ausgegeben wird, um den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 von einem möglichen Wechsel auf die Spur 5 abzuhalten, obwohl (oder gerade weil) der LKW 2 die Assistenzvorrichtung daran hindert, eventuelle Fremdfahrzeuge auf der Einfahrt 6 zu erfassen.
Eine andere mögliche Anwendung ist, dass Entscheidungsschwellen, deren Überschreitung Voraussetzung für die Ausgabe eines Warnsignals an den Signalgeber 19 ist, einige Zeit vor dem Ende der Spur 6 herabgesetzt werden, um die Bereitschaft der Vorrichtung, ein Einscheren eines Fremdfahrzeugs von der Spur 6 auf die Spur 5 anzunehmen, zeitweilig zu erhöhen.
Eine andere sinnvolle Möglichkeit ist, innerhalb eines vorgegebenen Abstandes vor dem Ende der Spur 6 jedem sich auf dieser Spur bewegenden Fremdfahrzeug die Absicht zum Wechsel auf die Spur 5 zu unterstellen, auch wenn noch keine Bewegung des Fremdfahrzeugs 3 quer zu seiner Spur darauf hindeutet. Mit anderen Worten genügt in einem vorgegebenen Abstand vor dem Ende der Spur 6 die reine Gegenwart eines Fremdfahrzeugs 3 auf dieser Spur, damit der Mikrocomputer 10 ein Warnsignal an den Signalgeber 19 liefert.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: LKW
3: Fremdfahrzeug
4: Überholspur
5: Rechte Spur
6: Einfahrt
7: Überwachungsraum
8: Spurbegrenzungsmarkierung
9: Spurbegrenzungsmarkierung
10: Mikrocomputer
11: Arbeitsspeicher
12: Sender/Empfänger
13: Kamera
14: Funk-Sender/Empfänger
15: Spurverlass-Warnsystem
16: Lautsprecher
17: Richtantenne
18: Blinkerschalter
19: Signalgeber
20: Lenkwinkelsensor
21: Tachometer
22: Kamera
23: Navigationssystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19921449 C1 [0002]

Claims

Fahrerassistenzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Umgebungssensor (12, 13, 14) zum Überwachen eines seitlich vom Kraftfahrzeug gelegenen Überwachungsraums (7) auf das Vorhandensein eines Objekts (3) und einer ein Erfassungssignal des Umgebungssensors (12, 13, 14) empfangenden Auswertungseinheit (10) zum Einschätzen einer möglichen Gefährdung des Kraftfahrzeugs (1) durch ein in dem Überwachungsraum (7) vorhandenes Objekt (3) und zum Liefern wenigstens eines für die Gefährdung repräsentativen Ergebnissignals, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (10) eingerichtet ist, anhand des Erfassungssignals zu beurteilen, ob ein in dem Überwachungsraum (7) vorhandenes Objekt (3) sich einer zu einer von dem Kraftfahrzeug (1) befahrenen Fahrspur (4) benachbarten Fahrspur (5) nähert, und das das Ergebnis der Beurteilung im Ergebnissignal zu signalisieren.
Fahrerassistenzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungssensor einen Empfänger (13, 14) für ein von einem in dem Beobachtungsraum (7) vorhandenen Fremdfahrzeug (3) emittiertes, einen bevorstehenden oder stattfindenden Spurwechsel des Fremdfahrzeugs (3) anzeigendes Signal umfasst.
Fahrerassistenzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungssensor einen ein Abtastsignal in den Überwachungsraum (7) emittierenden Sender (12) und einen Empfänger (12) zum Empfangen eines von einem Objekt (3) im Überwachungsraum (7) reflektierten Echos des Abtastsignals umfasst.
Fahrerassistenzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungssensor eingerichtet ist, eine Begrenzung (8) der benachbarten Fahrspur (5) zu erfassen.
Fahrerassistenzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (10) eingerichtet ist, im Ergebnissignal anzuzeigen, wenn der quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs (1) gemessene Abstand (D) des Kraftfahrzeugs (1) vom Objekt (3) schneller abnimmt als der Abstand (d) des Kraftfahrzeugs (1) von der Begrenzung (8).
Fahrerassistenzvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (10) eingerichtet ist, in Abhängigkeit davon, ob sich das Fahrzeug (1) der Begrenzung (8) nähert oder nicht nähert, das Ergebnis der Beurteilung im Ergebnissignal zu signalisieren oder nicht zu signalisieren.
Fahrerassistenzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (10) eingerichtet ist, in Abhängigkeit davon, ob ein Blinker (18) in Richtung des Überwachungsraums (7) gesetzt oder nicht gesetzt ist, das Ergebnis der Beurteilung im Ergebnissignal zu signalisieren oder nicht zu signalisieren.
Fahrerassistenzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (10) eingerichtet ist, eine Geschwindigkeitskomponente des Kraftfahrzeugs (1) quer zur Längsrichtung abzuschätzen und im Ergebnissignal anzuzeigen, wenn der quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs (1) gemessene Abstand (D) des Kraftfahrzeugs (1) vom Objekt (3) schneller abnimmt, als anhand der abgeschätzten Geschwindigkeitskomponente zu erwarten ist.
Fahrerassistenzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (10) eingerichtet ist, die Geschwindigkeitskomponente anhand eines am Kraftfahrzeug (1) eingestellten Lenkwinkels abzuschätzen.
Fahrerassistenzvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (10) eingerichtet ist, die Krümmung einer der Fahrspuren (4, 5, 6) anhand von Kartendaten abzuleiten und die abgeschätzte Geschwindigkeitskomponente um einen krümmungsbedingten Anteil zu bereinigen.
Fahrerassistenzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (10) eingerichtet ist, ein bevorstehendes Ende einer Fahrspur (6) zu erkennen, vorzugsweise anhand von Kartendaten zu erkennen.
Fahrerassistenzvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (10) eingerichtet ist, im Ergebnissignal zu signalisieren, ob sich ein Fremdfahrzeug (3) im Erfassungsraum befindet und/oder ob ein Hindernis (2) die Überwachung des Erfassungsraums blockiert.
Fahrerassistenzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen mit dem Ergebnissignal angesteuerten optischen, akustischen oder haptischen Signalgeber (19).
Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs mit den Schritten – Überwachen eines seitlich vom Kraftfahrzeug (1) gelegenen Überwachungsraums (7) auf das Vorhandensein eines Objekts (3); – Beurteilen, ob ein in dem Überwachungsraum (7) vorhandenes Objekt (3) sich einer zu einer von dem Kraftfahrzeug (1) befahrenen Fahrspur (4) benachbarten Fahrspur (5) nähert; und – Signalisieren des Ergebnisses der Beurteilung in einem Erfassungssignal.
Computerprogramm-Produkt mit Programmcode-Mitteln, die einen Computer befähigen, als Auswertungseinheit (10) in einer Assistenzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zu arbeiten und/oder das Verfahren nach Anspruch 13 auszuführen.