DE10258756A1

DE10258756A1 - Method for avoiding a motor vehicle collision uses sensors to feed data to position-assessing devices and decision devices to decide about actual use of control devices.

Info

Publication number: DE10258756A1
Application number: DE10258756A
Authority: DE
Inventors: Christian Ameling; Klaus Timm; Rolf Schmidt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-03-21
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2003-10-02

Abstract

Sensors (5) use potential collision objects to feed data to first (6) and second (7) position-assessing devices (PADs) in order to judge whether to use first (9) or second (10) control devices (CDevs). Decision devices (8) decide about actual use of CDevs. The PADs generate variables on conditions, each of which indicate whether it is desirable to use CDevs to avoid a collision. An Independent claim is also included for a device for avoiding a motor vehicle collision.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs, die insbesondere für Kraftfahrzeuge verwendet werden kann. The present invention relates to a method and an apparatus for Collision avoidance of a vehicle, which can be used in particular for motor vehicles.

In kritischen Verkehrssituationen wie z. B. drohenden Kollisionen mit anderen Fahrzeugen kann ein Fahrer häufig nicht schnell genug und nicht situationsgerecht reagieren. Daher wird ein Verfahren und eine Vorrichtung benötigt, durch die das Fahrzeug die nötigen Schritte wie Ausweichen oder Bremsen selbstständig vornehmen kann. In critical traffic situations such as B. impending collisions with other vehicles a driver often cannot react quickly enough and not in a situation-appropriate manner. Therefore needs a method and a device through which the vehicle takes the necessary steps such as Dodge or brake independently.

Aus der EP 0 473 866 A2 ist ein Kollisionsvermeidungssystem bekannt, bei dem ein Sensor eine Vielzahl von potenziellen Kollisionsobjekten erfasst und mit Hilfe der erfassten Daten eine mögliche Kollision vorhergesagt wird. Zur Vermeidung der Kollision wird vorgeschlagen, dass von einer Fahrzeugsteuereinheit Bremsmittel und/oder Lenkmittel aktiviert werden, um eine Kollision zu vermeiden. Allerdings wird nicht angegeben, auf welche Weise eine Steuereinheit entscheidet, ob die Lenkmittel, die Bremsmittel oder beides eingesetzt werden müssen, um die Kollision zu vermeiden. A collision avoidance system is known from EP 0 473 866 A2, in which a sensor a variety of potential collision objects are captured and using the captured data a possible collision is predicted. To avoid the collision, it is proposed that brake means and / or steering means are activated by a vehicle control unit in order to to avoid a collision. However, it is not specified in what way a The control unit decides whether the steering means, the braking means or both are used to avoid the collision.

Auch aus der DE 38 30 790 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Kollisionsvermeidung bekannt. Bei dem dort angegebenen Verfahren wird durch aufwändige Rechnungen eine Sollbahn des Fahrzeugs berechnet, welche das Fahrzeug zur Kollisionsvermeidung folgen soll. DE 38 30 790 A1 also describes a method and an apparatus for automatic Collision avoidance known. In the process specified there, through is complex Calculates a target path of the vehicle, which the vehicle for Collision avoidance should follow.

Schließlich ist aus der Dissertation "Untersuchungen zur aktiven Unfallvermeidung von Kraftfahrzeugen", ISBN 3-18-344612-X, ein Verfahren bekannt, bei dem mittels Fuzzy- Kennfeldern, welche empirisch aus Fahrversuchen gebildet werden müssen, die Bewertung des Kollisionsrisikos sowie die Entscheidung über den Einsatz von Steuermitteln wie Bremsen oder Lenkmittel vorgenommen wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass nur mit einem einzelnen unbeweglichen Kollisionsobjekt Erfolge nachgewiesen wurden. Finally, from the dissertation "Investigations on the active prevention of accidents by Automobiles ", ISBN 3-18-344612-X, a method is known in which by means of fuzzy Characteristic maps, which must be formed empirically from driving tests, the evaluation the collision risk as well as the decision on the use of tax funds such as Brakes or steering means is made. The disadvantage of this method is that only with successes have been demonstrated for a single immovable collision object.

Gegenüber den genannten Verfahren ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, womit auf einfache Weise zwischen verschiedenen Steuermitteln zur Kollisionsvermeidung bei einer Vielzahl von möglichen Kollisionsobjekten auswählt werden kann, um so eine Kollision zu vermeiden. Compared to the methods mentioned, it is therefore an object of the present invention to provide a method and an apparatus with which between various control means for collision avoidance in a large number of possible Collision objects can be selected to avoid a collision.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 11. Die Unteransprüche definieren jeweils vorteilhafte oder bevorzugte Ausführungsbeispiele des Verfahrens bzw. der Vorrichtung. This object is achieved by a method according to claim 1 or an apparatus according to Claim 11. The subclaims each define advantageous or preferred Embodiments of the method and the device.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zur Beeinflussung einer Fahrzeugbewegung eines Fahrzeugs Steuermittel vorhanden sind und Informationen über potenzielle Kollisionsobjekte, beispielsweise durch Sensormittel, erfasst werden. Die Einsetzbarkeit der Steuermittel zur Kollisionsvermeidung wird anhand dieser Informationen beurteilt wird und daraufhin wird über einen Einsatz der Steuermittel entschieden. Die Steuermittel können dabei beispielsweise Mittel zum automatischen Bremsen oder Mittel zum automatischen Lenken umfassen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Mehrzahl von Zustandsvariablen erzeugt, welche jeweils für einen Einsatz der Steuermittel angeben, ob dieser Einsatz der Steuermittel zur Vermeidung einer Kollision mit einem Kollisionsobjekt gewünscht wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden zumindest drei dieser Zustandsvariablen erzeugt, welche jeweils angeben, ob ein Ausweichen nach links, ein Ausweichen nach rechts oder ein Bremsen gewünscht wird. Diese Zustandsvariablen werden erfindungsgemäß einem Zustandsautomaten zugeführt, welcher in Abhängigkeit von den Zustandsvariablen einen Zustand annimmt, welcher angibt, welcher Einsatz der Steuermittel durchzuführen ist. Die Erzeugung der Zustandsvariablen wird bevorzugt in vorgegebenen Zeitabständen wiederholt. Bevorzugt ist der Zustandsautomat derart ausgebildet, dass er einen Zustand annimmt, nach dem derjenige Einsatz der Steuermittel, welcher einen spätesten Einsatzzeitpunkt besitzt, durchzuführen ist. Dies bewirkt, dass ein Fahrer möglichst lange die Kontrolle über das Fahrzeug behält. Zusätzlich können weitere Zustandsvariablen erzeugt werden, welche angeben, ob ein bestimmter Einsatz der Steuermittel sinnvoll ist. Dies ist bevorzugt dann der Fall, wenn sich durch den Einsatz der Steuermittel keine Kollisionszeit mit weiteren potenziellen Kollisionsobjekten ergibt, welche kürzer ist als eine Kollisionszeit zwischen dem Fahrzeug und demjenigen Kollisionsobjekt, mit dem die Kollision durch den Einsatz der Steuermittel vermieden werden soll. According to the invention it is proposed that to influence a vehicle movement of a vehicle control means are available and information about potential Collision objects are detected, for example by sensor means. The applicability of the Control means for collision avoidance is assessed on the basis of this information and then a decision is made on the use of the tax funds. The control means can for example means for automatic braking or means for automatic steering include. In the method according to the invention or the device according to the invention a plurality of state variables are generated, each of which is used for the Control means indicate whether this use of the control means to avoid a collision with a collision object is desired. In a preferred embodiment generates at least three of these state variables, each of which indicates whether a Dodge to the left, dodge to the right or braking is desired. This According to the invention, state variables are fed to a state machine, which in Dependent on the state variables assumes a state which indicates which Use of the control means is to be carried out. The generation of the state variables preferably repeated at predetermined time intervals. The state machine is preferred trained such that it assumes a state after which the use of the Control means, which has a latest time of use, is to be carried out. This causes that a driver remains in control of the vehicle for as long as possible. In addition, you can further state variables are generated, which indicate whether a particular use of the Tax funds is useful. This is preferably the case if the use of the Control means no collision time with other potential collision objects, which is shorter is a collision time between the vehicle and the collision object with which the collision should be avoided by using the control means.

Eine Zustandsvariable, welche anzeigt, dass ein Ausweichen nach links gewünscht wird, wird bevorzugt dann erzeugt, wenn eine Aufprallzeit für einen Kollisionspartner kleiner ist als die Summe aus der für das Ausweichen benötigten Zeit, einer Totzeit des Lenkungssystems und einer Zeit, die einem vorgegebenen Sicherheitsabstand geteilt durch eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht. Die gleiche Bedingung kann für ein Ausweichen nach rechts verwendet werden. Falls durch den Zustandsautomat angezeigt wird, dass eine Ausweichbewegung durchgeführt wird, kann diese bevorzugt so erfolgen, dass durch Lenkmittel in vorgegebenen Zeitabständen eine Bewegungsrichtung des Fahrzeugs so eingestellt wird, dass sich das Fahrzeug bei Beibehaltung der eingestellten Bewegungsrichtung mit einem vorgegebenen Sicherheitsabstand an einem Hindernis vorbeibewegen würde, bis das Hindernis passiert ist. A state variable that indicates that a left turn is desired is preferably generated when an impact time for a collision partner is less than the sum of the time required for evasion, a dead time of the steering system and a time divided by a predetermined safety distance Corresponds to the speed of the vehicle. The same condition can apply to dodging to the right be used. If the state machine indicates that a Evasive movement is carried out, this can preferably be done so that by steering means in a direction of movement of the vehicle is set at predetermined time intervals, that the vehicle moves with a would move a predetermined safety distance past an obstacle until the Obstacle has happened.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen The invention will now be described with reference to the accompanying drawings explained. Show it

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a block diagram of an apparatus according to the invention,

Fig. 2 eine Fahrsituation zur Verdeutlichung einer beispielhaften Berechnung einer Zustandsvariablen, Fig. 2 shows a driving situation for illustrating an exemplary calculation of a state variable,

Fig. 3 eine weitere Fahrsituation zur Verdeutlichung einer beispielhaften Berechnung einer weiteren Zustandsvariablen, Fig. 3 shows a further driving situation for illustrating an exemplary calculation of a further state variables,

Fig. 4 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Zustandsautomaten, Fig. 4 is a diagram of an embodiment of a state machine according to the invention,

Fig. 5A-C eine Darstellung zur Verdeutlichung von Ausweichbewegungen eines Fahrzeugs, Fig. 5A-C to illustrate a representation of a shift of a vehicle,

Fig. 6A-C verschiedene weitere Ausweichbewegungen, und Fig. 6A-C, various other evasive movements, and

Fig. 7 eine Tabelle mit Zustandsübergängen des in Fig. 4 dargestellten Zustandsautomaten. FIG. 7 shows a table with state transitions of the state machine shown in FIG. 4.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kollisionsvermeidung schematisch dargestellt. Dabei werden Lagebeurteilungsmitteln 6 Informationen über potenzielle Kollisionsobjekte zugeführt, beispielsweise durch Sensormittel 5. Diese Sensormittel können beispielsweise die in der eingangs zitierten EP 0 473 866 A2 oder der eingangs zitierten Dissertation "Untersuchungen zur aktiven Unfallvermeidung von Kraftfahrzeugen" vorgestellten Sensoren sein, prinzipiell ist aber jede Art von Sensoren denkbar, welche die Bewegung einer Vielzahl von potenziellen Kollisionsobjekten wie anderen Fahrzeugen oder feststehenden Hindernissen erfassen kann. Die Lagebeurteilungsmittel 6 bilden anhand der Informationen über potenzielle Kollisionsobjekte Zustandsvariablen, welche jeweils angeben, ob ein Einsatz von Steuermitteln 9 und 10, welche zur Steuerung der Fahrt des Fahrzeugs vorgesehen sind, gewünscht wird. Beispielsweise kann es sich bei den Steuermitteln 9 um Lenkmittel und bei den Steuermitteln 10 um Bremsmittel handeln. Die Lagebeurteilungsmittel 6 können dann beispielsweise drei Zustandsvariablen erzeugen, die angeben, ob ein Bremsen, ein Ausweichen nach links oder ein Ausweichen nach rechts gewünscht wird, d. h. die Lagebeurteilungsmittel einen jeweiligen Einsatz des Steuermittels anhand vorgegebener Bedingungen für nötig halten. Diese Beurteilung wird für die verschiedenen Einsätze der Steuermittel getrennt vorgenommen. Die so erzeugten Zustandsvariablen werden Entscheidungsmitteln 8 zugeführt. Es können auch weitere Zustandsvariablen beispielsweise durch weitere Lagebeurteilungsmittel oder direkt von Sensormitteln 5 zugeführt werden. Diese weiteren Zustandsvariablen können beispielsweise Informationen über die Fahrzeuggeschwindigkeit oder über weitere Bedingungen für einen Einsatz der Steuermittel enthalten. Die Entscheidungsmittel 8 sind erfindungsgemäß als Zustandsautomat ausgeführt, welcher in Abhängigkeit von den ihm zugeführten Zustandsvariablen einen Zustand annimmt, welcher angibt, welcher Einsatz der einzelnen Steuermittel 9, 10 durchgeführt werden soll. In Fig. 1, an inventive device for collision avoidance is shown schematically. In this case, position assessment means 6 are supplied with information about potential collision objects, for example through sensor means 5 . These sensor means can be, for example, the sensors presented in the initially cited EP 0 473 866 A2 or in the initially cited dissertation "Investigations into active accident prevention in motor vehicles", but in principle any type of sensor is conceivable that detects the movement of a large number of potential collision objects like others Vehicles or fixed obstacles. On the basis of the information about potential collision objects, the position assessment means 6 form state variables, each of which indicates whether the use of control means 9 and 10 , which are provided to control the travel of the vehicle, is desired. For example, the control means 9 can be steering means and the control means 10 can be braking means. The position assessment means 6 can then generate, for example, three state variables which indicate whether braking, evasive action to the left or evasive action to the right is desired, ie the position assessment means consider a respective use of the control means necessary on the basis of predetermined conditions. This assessment is carried out separately for the various uses of the tax funds. The state variables generated in this way are fed to decision means 8 . Further state variables can also be supplied, for example, by further position assessment means or directly by sensor means 5 . These further state variables can contain, for example, information about the vehicle speed or about further conditions for using the control means. The decision means 8 are designed according to the invention as a state machine which, depending on the state variables supplied to it, assumes a state which indicates which use of the individual control means 9 , 10 is to be carried out.

Im Folgenden soll nun die Bestimmung der Zustandsvariablen beispielhaft erläutert werden. Eine Zustandsvariable A_l wird beispielsweise auf 1 gesetzt, d. h. ein Ausweichen nach links wird gewünscht, wenn eine Kollision des Fahrzeugs mit einem Kollisionsobjekt an der Fahrzeugfront erfolgen würde (K_v = 1), und eine Aufprallzeit T_xv auf das Kollisionsobjekt kleiner ist als eine für das Ausweichmanöver benötigte Zeit t_al plus einen Zuschlag für einen Sicherheitsabstand x_si und eine Totzeit des Lenksystems t_t1, der abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit v_e ist. Diese Totzeit beträgt üblicherweise etwa 0,2 bis 0,3 Sekunden. Sie entsteht dadurch, dass zunächst das Lenkungsspiel überwunden werden muss, sich dann auf Grund der Schräglaufwinkel der vorderen Reifen Seitenführungskräfte aufbauen und diese dann das Fahrzeug in die neue Fahrtrichtung zwingen. Für die Zustandsvariable A_l gilt also demnach:

The determination of the state variables will now be explained by way of example. A state variable A _l is set to 1, for example, that is to say a dodging to the left is desired if the vehicle would collide with a collision object at the front of the vehicle (K _v = 1) and an impact time T _xv on the collision object is less than one time t _al required for the evasive maneuver plus a surcharge for a safety distance x _si and a dead time of the steering system t _t1 , which is dependent on the vehicle speed v _e . This dead time is usually about 0.2 to 0.3 seconds. It arises from the fact that the steering play must first be overcome, then cornering forces build up due to the slip angle of the front tires and these then force the vehicle into the new direction of travel. The following therefore applies to the state variable A _l :

Eine Zustandsvariable A_r für ein Ausweichen nach rechts kann entsprechend erzeugt werden. A state variable A _r for a dodge to the right can be generated accordingly.

Eine entsprechende Zustandsvariable B für einen Bremsvorgang kann grundsätzlich aufgrund analoger Betrachtungen erzeugt werden. A corresponding state variable B for a braking operation can in principle are generated on the basis of analogous considerations.

Es können auch weitere Zustandsvariablen erzeugt werden, welche die Möglichkeit für einen bestimmten Einsatz der Steuermittel repräsentieren, also zusätzliche Bedingungen an diesen Einsatz stellen. Für eine Ausweichbewegung nach links ist es beispielsweise sinnvoll, zusätzlich zu fordern, dass sich in dem Raum links neben dem Fahrzeug kein Kollisionsobjekt befindet. Dies ist in Fig. 2 beispielhaft dargestellt. Ein Fahrzeug 4 soll einem Kollisionsobjekt, in diesem Fall einem weiteren Fahrzeug 1, nach links ausweichen. Dazu ist bei Einhaltung eines Sicherheitsabstands y_s zu dem Kollisionsobjekt 1 eine Bewegung um eine Strecke y_al nach links nötig. Damit auch zur anderen Seite des Fahrzeugs 4 ein Sicherheitsabstand y_s eingehalten werden kann, ist es nötig, dass von der Fahrzeugmitte des Fahrzeugs 4 gerechnet ein Gebiet der y-Ausdehnung y_fl = y_al + y_s + der halben Fahrzeugbreite des Fahrzeugs 4 _sl freibleibt. Dieser Bereich ist in der Figur schwarz dargestellt. Wenn dieser Bereich frei ist, wird eine Variable o_nl auf 1 gesetzt, ansonsten wird sie auf 0 gesetzt. It is also possible to generate further status variables which represent the possibility for a specific use of the control means, that is to say place additional conditions on this use. For an evasive movement to the left, it makes sense, for example, to additionally demand that there is no collision object in the space to the left of the vehicle. This is shown as an example in FIG. 2. A vehicle 4 is to avoid a collision object, in this case another vehicle 1 , to the left. For this, a movement by a distance y _al to the left is necessary if a safety distance y _{s is maintained} from the collision object 1 . So that a safety distance y _s can also be maintained on the other side of the vehicle 4 , it is necessary that an area of the y dimension y _fl = y _al + y _s + half the vehicle _{width of} the vehicle 4 _sl calculated from the vehicle center of the vehicle 4 remains free. This area is shown in black in the figure. If this area is free, a variable o _{nl is set} to 1, otherwise it is set to 0.

Zusätzlich darf sich durch den Ausweichvorgang die Situation nicht verschlechtern. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist der Bereich der Ausdehnung y_fl = y_s + y_al + s_l zwar frei, es existieren jedoch neben dem Kollisionsobjekt 1, welches eine Relativgeschwindigkeit v_x1 relativ zum Fahrzeug 4 aufweist, weitere potenzielle Kollisionsobjekte 2 und 3 mit Relativgeschwindigkeiten in x-Richtung v_x2 bzw. v_x3. Damit nun ein Ausweichmanöver nach links sinnvoll ist, müssen die Kollisionszeiten der Fahrzeuge 2 und 3 mit dem in Fig. 3 um das Fahrzeug gezeichneten Rahmen 11 größer sein als die Kollisionszeit des Fahrzeugs 4 mit dem Kollisionsobjekt 1. Ist dies der Fall, wird eine Variable o_al auf 1 gesetzt, ansonsten auf 0. Aus den Variablen o_nl und o_al wird eine Zustandsvariable L_ok nach folgender Formel gebildet:

In addition, the situation must not deteriorate due to the evasion process. This is shown in FIG. 3. The area of the extension y _fl = y _s + y _al + s _l is free here, but in addition to the collision object 1 , which has a relative speed v _x1 relative to the vehicle 4 , there are further potential collision objects 2 and 3 with relative speeds in x Direction v _x2 or v _x3 . So that an evasive maneuver to the left now makes sense, the collision times of vehicles 2 and 3 with frame 11 drawn around the vehicle in FIG. 3 must be greater than the collision time of vehicle 4 with collision object 1 . If this is the case, a variable o _{al is set} to 1, otherwise to 0. A state variable L _{ok is} formed from the variables o _nl and o _al according to the following formula:

Diese Variable L_ok ist nur dann 1, wenn der Raum neben dem Fahrzeug frei ist und sich die Kollisionszeit durch die Ausweichbewegung nicht verschlechtert. Sie gibt somit an, ob ein Ausweichen nach links möglich bzw. sinnvoll ist. Eine entsprechende Variable R_ok kann für das Ausweichen nach rechts gebildet werden. This variable L _ok is only 1 if the space next to the vehicle is free and the collision time does not deteriorate due to the evasive movement. It thus indicates whether it is possible or sensible to move to the left. A corresponding variable R _ok can be formed for the rightward dodge.

Um diese Bestimmung von L_ok bzw. R_ok durchzuführen, ist es zunächst nötig, festzustellen, ob ein Ausweichen nach links oder ein Ausweichen nach rechts von den Lagebeurteilungsmitteln gewünscht wird. Bevorzugt erfolgt die Bestimmung der entsprechenden Zustandsvariable L_ok bzw. R_ok nur dann, wenn auch ein Ausweichwunsch in die entsprechende Richtung vorliegt. Zudem muss mit dem Ausweichwunsch das Kollisionsobjekt übergeben werden, welchem ausgewichen werden soll. In order to carry out this determination of L _ok or R _ok , it is first necessary to determine whether a shift to the left or a shift to the right is desired by the position assessment means. The corresponding state variable L _ok or R _{ok is} preferably only determined if there is also an evasion request in the corresponding direction. In addition, the collision object to be evaded must be handed over with the evasion request.

Eine weitere Zustandsvariable, welche verwendet werden kann, gibt an, ob die Geschwindigkeit v_e des Fahrzeugs 4 größer oder gleich einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit v_g ist. Diese Zustandsvariable V_ok wird also nach folgender Vorschrift gebildet:

Another state variable, which can be used, indicates whether the speed v _{e of} the vehicle 4 is greater than or equal to a predetermined minimum speed v _g . This state variable V _ok is thus formed according to the following rule:

Diese Zustandsvariablen werden den Entscheidungsmitteln zugeführt, welche erfindungsgemäß als Zustandsautomat ausgeführt sind. Ein Zustandsautomat gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist als so genanntes State-Flow- Diagramm in Fig. 4 dargestellt. Die einzelnen Zustände sind dabei durch Rechtecke mit abgerundeten Ecken dargestellt. In dem jeweiligen Rechteck befindet sich zuoberst der Name des jeweiligen Zustands, z. B. Veigen_klein oder Bremsen. Unter dem Namen steht gegebenenfalls die durchzuführende Aktion, z. B. bedeutet entry: CAS = 0, dass sobald der Zustand erreicht ist, die Variable CAS auf den Wert 0 gesetzt wird. Dieser Wert ändert sich erst durch einen erneuten Aufruf in einem anderen Zustand. These state variables are fed to the decision-making means, which according to the invention are designed as state machines. A state machine according to a preferred embodiment of the present invention is shown as a so-called state flow diagram in FIG. 4. The individual states are represented by rectangles with rounded corners. The name of the respective state is at the top in the respective rectangle, e.g. B. Veigen_klein or brakes. If necessary, the action to be carried out, e.g. B. entry: CAS = 0 means that as soon as the status is reached, the variable CAS is set to the value 0. This value only changes when it is called again in a different state.

Die Variable CAS gibt dabei an, welche Aktion durch die Steuermittel durchgeführt werden soll. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bedeutet CAS = 1, dass ein Bremsen durchgeführt werden soll, CAS = 2, dass eine Ausweichbewegung nach links durchgeführt werden soll und CAS = 3, dass eine Ausweichbewegung nach rechts durchgeführt werden soll. The variable CAS indicates which action is carried out by the control means should. In the present embodiment, CAS = 1 means braking to be carried out, CAS = 2, that an evasive movement to the left is to be carried out should and CAS = 3 that an evasive movement to the right should be carried out.

Zustände, die sich innerhalb größerer Zustände befinden, sind so genannte Subzustände, die übergeordneten werden als Superzustände bezeichnet. Zustandsübergänge sind durch mit Pfeilen versehene Linien dargestellt. Sobald die an dem jeweiligen Pfeil aufgetragene Übergangsbedingung von einem Zustand in den anderen erfüllt ist, erfolgt der Übergang in Richtung des Pfeils auf den neuen Zustand. Die Zustandsvariablen, die in diesem Ausführungsbeispiel verwendet werden, sind die bereits oben beschriebenen Variablen B, A_l, A_r, L_ok, R_ok und V_ok. Zusätzlich wird eine Variable reset verwendet, welche ein Rücksetzen des Zustandsautomaten nach einer Ausweichbewegung anzeigt. Die verschiedenen Übergänge sind auch in Fig. 7 dargestellt. In der in Fig. 7 gezeigten Tabelle ist in der linken Spalte der Ausgangszustand angegeben. In der Spalte "Ausgabe CAS" wird angegeben, auf welchen Wert die Variable CAS beim Erreichen des Ausgangszustands gesetzt wird. In den Spalten "Übergangsbedingungen" sind die für einen Übergang in den in der Spalte "Zielzustand" angegebenen Zustand erforderlichen Werte der Zustandsvariablen angegeben. Ein Strich bedeutet dabei, dass die jeweilige Zustandsvariable für den Übergang nicht in Betracht gezogen wird. Bei den Zustandsvariablen sind als Abkürzung zusätzlich die Zustandsvariablen Σ₁ und Σ₂ eingeführt, welche nach folgenden Vorschriften gebildet werden:

States that are within larger states are so-called sub-states, the superordinate ones are referred to as super states. State transitions are shown by lines with arrows. As soon as the transition condition on the respective arrow is fulfilled from one state to the other, the transition in the direction of the arrow to the new state takes place. The state variables used in this exemplary embodiment are the variables B, A _l , _Ar , L _ok , R _ok and V _ok already described above. In addition, a variable reset is used, which indicates a reset of the state machine after an evasive movement. The different transitions are also shown in FIG. 7. In the table shown in FIG. 7, the initial state is indicated in the left column. The column "CAS output" indicates the value to which the CAS variable is set when the initial state is reached. The "Transition conditions" columns contain the values of the state variables required for a transition to the state specified in the "Target state" column. A dash means that the respective state variable is not taken into account for the transition. As an abbreviation, the state variables und ₁ and Σ _{2 are} introduced as an abbreviation, which are formed according to the following regulations:

In dem Ausführungsbeispiel werden drei Einsatzmöglichkeiten der Steuermittel berücksichtigt, nämlich Bremsen, Ausweichen nach links und Ausweichen nach rechts. Diese Möglichkeiten werden im Folgenden jeweils auch als Modul bezeichnet. Ausgangszustand nach der Initialisierung des Systems ist der Zustand "Veigen_klein". Sobald die Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Mindestgeschwindigkeit v_g überschreitet, ist die Zustandsvariable V_ok = 1 und es erfolgt ein Übergang in den Zustand "Veigen_ok" und dort in den Subzustand "Kein_Eingriff", d. h. es ist zunächst kein Eingriff zur Kollisionsvermeidung nötig. Je nach Wert der Zustandsvariablen erfolgen dann Übergänge in weitere Zustände. Dabei bezeichnet der Zustand "Ein_Modul" einen Zustand, in dem genau eine der Variablen B, A_l und A_r = 1 sind. Die Subzustände "bremsen", "Ausweichen_links" und "Ausweichen_rechts" sind jeweils Zustände, die einer einzelnen dieser drei Zustandsvariablen zugeordnet sind. Analog umfasst der Zustand "Zwei_Module" drei Subzustände, in denen jeweils genau zwei der drei Zustandsvariablen B, A_l und A_r = 1 sind. Die Zustände "Rechts_letzter", "Links_letzter" und "Bremsen_letzter" sind die Zustände, die angenommen werden, wenn der entsprechende Eingriff Ausweichen nach rechts, Ausweichen nach links oder Bremsen erfolgen soll. In the exemplary embodiment, three possible uses of the control means are taken into account, namely braking, dodging to the left and dodging to the right. These options are also referred to below as modules. The initial state after initializing the system is the "Veigen_klein" state. As soon as the speed of the vehicle exceeds the minimum speed v _g , the state variable V _ok = 1 and there is a transition to the state "Veigen_ok" and there to the sub-state "No intervention", ie no intervention is necessary to avoid collisions. Depending on the value of the state variable, there are then transitions to other states. The state "on module" denotes a state in which exactly one of the variables B, A _l and A _r = 1. The sub-states "brake", "dodge_left" and "dodge_right" are states that are assigned to a single one of these three state variables. Similarly, the "two modules" state comprises three sub-states, in which exactly two of the three state variables B, A _l and A _r = 1. The states "right_later", "left_later" and "brake_later" are the states that are assumed if the appropriate intervention is to avoid right, avoid left or brake.

Ein einfacher Zustandsautomat würde nur dafür sorgen, dass immer derjenige Einsatz der Steuermittel, welcher als Letztes gewünscht wird, den Zuschlag erhält, um einem Fahrer möglichst lang die Kontrolle über das Fahrzeug zu lassen. Der hier dargestellte erfindungsgemäße Zustandsautomat leistet deutlich mehr. Er prüft, sobald der erste Einsatz eines Steuermittels gewünscht wird, ob ein Ausweichmanöver nach links oder rechts möglich ist. Kann das Fahrzeug sowohl zur linken als auch zur rechten Seite ausweichen, so erfolgt der Eingriff erst, wenn der letzte Einsatz der Steuermittel signalisiert wird. Ist genau eine Ausweichmöglichkeit nicht gegeben, so kann der Einsatz der Steuermittel bereits mit dem zweiten angezeigten gewünschten Einsatz erfolgen. Ist weder eine Ausweichmöglichkeit nach links noch eine Ausweichmöglichkeit nach rechts gegeben (L_ok = 0 und R_ok = 0), so erfolgt der Bremseingriff, sobald die Zustandsvariable B von 0 nach 1 wechselt. A simple state machine would only ensure that the use of the control means which is ultimately desired is always awarded the contract in order to leave a driver in control of the vehicle for as long as possible. The state machine according to the invention shown here does much more. As soon as the first use of a control means is desired, he checks whether an evasive maneuver to the left or right is possible. If the vehicle can swerve to the left as well as to the right, the intervention only takes place when the last use of the control means is signaled. If exactly one alternative is not possible, the control means can already be used with the second indicated desired use. If there is neither an alternative to the left nor an alternative to the right (L _ok = 0 and R _ok = 0), the brake is applied as soon as the state variable B changes from 0 to 1.

Kommt der Zustandsautomat auf Grund der zugeführten Zustandsvariablen zu dem Ergebnis, dass ein Bremsen das geeignete Manöver ist, ergeht an eine elektrisch ansteuerbare Bremsanlage des Fahrzeugs das Kommando, maximal zu verzögern. Bevorzugt erhält gleichzeitig die Getriebesteuerung oder die elektrisch ansteuerbare Kupplung ein Kommando zum Auskoppeln, um eine optimale Funktion eines eventuell vorhandenen Antiblockiersystems (ABS) zu gewährleisten. Für den Einsatz von Lenkmitteln im Falle eines Bremseingriffs sind grundsätzlich drei Optionen denkbar:

1. Der Fahrer behält die Kontrolle über das Lenkrad und kann lenken, wohin er will.
2. Die Vorrichtung zur Kollisionsvermeidung übernimmt auch das Lenkrad und behält den zuletzt vom Fahrer eingestellten Winkel bei.
3. Die Vorrichtung übernimmt das Lenkrad und hält das Fahrzeug z. B. mit Hilfe einer auf Videobildverarbeitung basierenden Fahrspurerkennung in der eigenen Spur.

If the state machine comes to the conclusion based on the supplied state variables that braking is the appropriate maneuver, the command is given to an electrically controllable braking system of the vehicle to decelerate as much as possible. At the same time, the transmission control or the electrically controllable clutch preferably receives a command to disengage in order to ensure optimal functioning of an anti-lock braking system (ABS) that may be present. There are basically three options for using steering means in the event of a brake intervention:

1. The driver remains in control of the steering wheel and can steer wherever he wants.
2. The collision avoidance device also takes over the steering wheel and maintains the angle last set by the driver.
3. The device takes over the steering wheel and keeps the vehicle z. B. with the help of a lane detection based on video image processing in one's own lane.

Prinzipiell sind alle drei Möglichkeiten realisierbar. Als wichtiges Kriterium hat hierbei zu gelten, ob ein menschlicher Fahrer, aufgeschreckt durch den Bremseingriff, nicht doch noch instinktiv versuchen würde, durch Lenken der Kollision zu entgehen. Hierdurch würde sich der Bremsweg verlängern, da zusätzlich zu den Bremskräften auch noch vermehrt Seitenführungskräfte von den Reifen übertragen würden. Außerdem besteht die Gefahr, dass das Fahrzeug ins Schleudern gerät und nicht frontal, sondern mit der Seite auf das Kollisionsobjekt aufprallen würde, was die Folgen der Kollision für Fahrzeuginsassen ungünstig beeinflussen würde, da die Knautschzone des Fahrzeugs nicht genutzt würde. In principle, all three options can be implemented. As an important criterion here, too apply, whether a human driver, startled by the brake intervention, not yet would instinctively try to escape by steering the collision. This would make extend the braking distance, because in addition to the braking forces, it also increases Cornering forces would be transferred from the tires. There is also a risk that Vehicle skidding and not head-on, but with the side on the The collision object would impact, making the consequences of the collision unfavorable for vehicle occupants would affect, since the crumple zone of the vehicle would not be used.

Im Folgenden wird nun ein Verfahren beschrieben, das zur Anwendung kommen kann, wenn der Zustandsautomat bestimmt, dass ein Ausweichen nach links oder nach rechts durchgeführt werden soll. Dieses Verfahren benötigt nur die Eigengeschwindigkeit v_e des Fahrzeugs sowie die von den Sensormitteln gelieferten Objektdaten des Kollisionsobjekts. Es müssen keine absoluten Positionsangaben, wie sie beispielsweise ein GPS liefern würde, und keine digitalen Karten benutzt werden. Während des Ausweichvorgangs orientiert sich das Ausweichverfahren ausschließlich an der Lage des Hindernisses relativ zum Fahrzeug. In the following, a method is described which can be used when the state machine determines that a dodging to the left or to the right is to be carried out. This method only requires the vehicle's own speed v _e and the object data of the collision object supplied by the sensor means. No absolute position information, as would be provided by a GPS, for example, and no digital maps need to be used. During the avoidance process, the avoidance procedure is based exclusively on the position of the obstacle relative to the vehicle.

Das Verfahren zum Ausweichen ist für den Fall des Ausweichens nach links in den Fig. 5A-5C dargestellt. Analog kann das Verfahren auch für das Ausweichen nach rechts verwendet werden. In diesen Figuren ist ein Fahrzeug 4 dargestellt, welches einem Hindernis 12 nach links ausweichen soll. Das Fahrzeug wird dabei an einer virtuellen Deichsel 13 ähnlich einem Lastwagenanhänger von einem virtuellen Zugfahrzeug am Hindernis 12 vorbeigezogen. In Fig. 5A ist die Situation zu Beginn des Ausweichens dargestellt. Als Koordinatensystem wird in dieser und in den Fig. 5B und 5C jeweils ein am Fahrzeug ausgerichtetes Koordinatensystem verwendet. In Fig. 5A liegt der Zugpunkt der Deichsel 13 links neben dem linken Punkt des Kollisionsobjektes 12 bei y_dl. y_dl setzt sich aus dem Sicherheitsabstand y_si, der Lage des linken Kollisionsobjektpunktes s_y0,1 und der halben Fahrzeugbreite s_r zusammen. Die Strecke x_dl hängt von der x-Koordinate des linken Kollisionsobjektpunktes s_x0,1 und dem Radstand des Fahrzeugs l_r ab. Nach unten wird sie durch das Produkt aus der Eigengeschwindigkeit v_e des Fahrzeugs multipliziert mit einer Zeitkonstanten t_d für die Fahrzeugdynamik begrenzt. Sie ergibt sich zu:

The evasive procedure for the case of evasive to the left is shown in Figures 5A-5C. Analogously, the method can also be used for swerving to the right. In these figures, a vehicle 4 is shown, which is to avoid an obstacle 12 to the left. The vehicle is pulled past a virtual towing vehicle 13, similar to a truck trailer, by a virtual towing vehicle at the obstacle 12 . In Fig. 5A shows the situation at the beginning of evasion. A coordinate system aligned to the vehicle is used as the coordinate system in this and in FIGS. 5B and 5C. In FIG. 5A, the draw point of the drawbar 13 is to the left of the left point of the collision object 12 at y _dl . y _dl is composed of the safety _distance y _si , the position of the left collision _object point s _y0.1 and half the vehicle _width s _r . The distance x _dl depends on the x coordinate of the left collision _object point s _x0.1 and the wheel base of the vehicle l _r . It is limited downwards by the product of the vehicle's own speed v _e multiplied by a time constant t _d for the vehicle dynamics. It results in:

Für den benötigten Lenkwinkel δ_L gilt dann:

The following then applies to the required steering angle δ _L :

Sobald das Fahrzeug dem Hindernis soweit ausgewichen ist, dass es nicht mehr weiter nach links lenkt, also y_dl < 0 ist, kann zusätzlich ein Bremsmanöver mit mittlerer Verzögerung eingeleitet werden. Sobald das Kollisionsobjekt vollständig passiert ist, kann beispielsweise ein Bremseingriff mit maximaler Verzögerung erfolgen, um das Fahrzeug 4 zum Stillstand zu bringen. In den Fig. 5B und 5C sind weitere Stadien des Ausweichens dargestellt. Gestrichelt ist jeweils das Fahrzeug 4 dargestellt, wie es sich weiterbewegt. In Fig. 5C ist insbesondere ersichtlich, dass die Richtung der virtuellen Deichsel 13 an der Lage des Kollisionsobjekts 12 ausgerichtet wird und sich nicht auf ein absolutes Koordinatensystem bezieht. As soon as the vehicle has avoided the obstacle to such an extent that it no longer turns left, i.e. y _dl <0, a braking maneuver with medium deceleration can also be initiated. As soon as the collision object has completely passed, a braking intervention with maximum deceleration can take place, for example, in order to bring the vehicle 4 to a standstill. In FIGS. 5B and 5C further stages of evasion are shown. The vehicle 4 is shown in dashed lines as it moves on. In Fig. 5C is particularly evident that the direction of the virtual pedestrian is aligned 13 at the location of the collision object 12, and does not refer to an absolute coordinate system.

In den Fig. 6A-6C sind verschiedene weitere Ausweichsituationen dargestellt. In Fig. 6A ist nochmal dargestellt, wie ein Fahrzeug 4 einem Kollisionsobjekt 12, welches in diesem Fall unbeweglich ist, nach links ausweicht. In Fig. 6B weicht ein Fahrzeug 4 einem dynamischen Hindernis, beispielsweise einem anderen Fahrzeug 1, welches sich auf das Fahrzeug 4 zubewegt, aus. Ebenso ist es möglich, dass das Fahrzeug 1 sich von dem Fahrzeug 4 wegbewegt. In Fig. 6C ist gezeigt, wie ein Fahrzeug 4 so gesteuert wird, dass es vor einem Fahrzeug 1 bzw. nach einem Fahrzeug 2, welche sich beide senkrecht zur ursprünglichen Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 4 bewegen, ausweicht. Die Fahrzeugbahnen des Fahrzeugs 4 sind dabei aus aneinandergereihten Kurven- und/oder Klotoidensegmenten zusammengesetzt. Various further avoidance situations are shown in FIGS. 6A-6C. FIG. 6A shows again how a vehicle 4 evades a collision object 12 , which in this case is immobile, to the left. In Fig. 6B, a vehicle 4 gives way to a dynamic obstacle such as another vehicle 1 which moves toward the vehicle 4 from. It is also possible for the vehicle 1 to move away from the vehicle 4 . FIG. 6C shows how a vehicle 4 is controlled in such a way that it dodges in front of a vehicle 1 or after a vehicle 2 , both of which move perpendicular to the original direction of movement of the vehicle 4 . The vehicle tracks of vehicle 4 are composed of curved and / or clotoid segments lined up.

Zu bemerken ist, dass das hier dargestellte Ausführungsbeispiel lediglich ein Beispiel darstellt. Es können auch weitere Steuermittel, wie z. B. die Möglichkeit des Beschleunigens, um von hinten kommenden Kollisionsobjekten auszuweichen, eingesetzt werden. Diese zusätzliche Möglichkeit würde dann mittels weiterer Zustandsvariablen eingebunden werden. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Kollisionsobjekt
2 Kollisionsobjekt
3 Kollisionsobjekt
4 Fahrzeug
5 Sensormittel
6 Lagebeurteilungsmittel
7 Lagebeurteilungsmittel
8 Entscheidungsmittel
9 Steuermittel
10 Steuermittel
11 Rahmen
12 Hindernis
13 Deichsel
It should be noted that the exemplary embodiment shown here is only an example. Other control means, such as. B. the possibility of accelerating to avoid collision objects coming from behind can be used. This additional option would then be integrated using further state variables. REFERENCE SIGN LIST 1 collision object
2 collision object
3 collision object
4 vehicle
5 sensor means
6 Assessment tools
7 Assessment tools
8 means of decision
9 control means
10 control means
11 frames
12 obstacle
13 drawbar

Claims

1. method for collision avoidance of a vehicle ( 4 ),
control means ( 9 , 10 ) for influencing the vehicle movement are present,
whereby information about potential collision objects ( 1 , 2 , 3 , 12 ) is recorded,
wherein the usability of the control means ( 9 , 10 ) for collision avoidance is assessed on the basis of the information, and
depending on whether the control means are used,
characterized by
that a plurality of state variables are generated, each of which indicates for an application of the control means whether this use of the control means is desired to avoid a collision with a collision object, and
that the decision on the use of the control means is made with the aid of a state machine which, depending on the state variables, assumes a state which indicates which use of the control means is to be carried out.

2. The method according to claim 1, characterized in that the state variables are repeatedly generated at predetermined time intervals and are supplied to the state machine for the decision on the use of the control means ( 9 , 10 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the state machine is designed such that it assumes a state after which the use of the control means ( 9 , 10 ), which has a latest point of use, is to be carried out.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the state machine is supplied with further state variables which indicate the possibility of using the control means ( 9 , 10 ) as a function of further potential collision objects ( 2 , 3 ).

5. The method according to claim 4, characterized in that the further state variables characterize the use of the control means ( 9 , 10 ) as possible if the use of the control means ( 9 , 10 ) results in no collision time with the other potential collision objects ( 2 , 3 ), which is shorter than a collision time between the vehicle and the collision object ( 1 ) with which the collision is to be avoided by using the control means ( 9 , 10 ).

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the state machine only has a state according to which the use of a Control means takes place, assumes if the vehicle a predetermined Has minimum speed.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
that the control means comprise braking means ( 9 ) and steering means ( 10 ) and
that at least three state variables are generated, which indicate whether a left-turn, a right-turn or a braking is desired.

8. The method according to claim 7, characterized in that a state variable, which indicates that evasion to the left or to the right is desired, is generated when an impact time for a collision object is less than the sum of that required for evasion Time, a dead time of the steering system and a time that corresponds to a predetermined safety distance divided by a speed of the vehicle ( 4 ).

9. The method according to claim 7 or 8 and one of claims 4 or 5, characterized in that the further state variables denote use of the steering means ( 10 ) for evading to the left or right as possible if left or right next to the vehicle ( 4 ) there is sufficient space for evasion.

10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that in the event of a decision for evading to the left or to the right, a direction of movement of the vehicle is set by the steering means ( 10 ) at predetermined time intervals until the collision object ( 12 ) passes is that the vehicle would move past an obstacle with a predetermined safety distance while maintaining the set direction of movement.

11. Device for collision avoidance of a vehicle ( 4 ),
with control means ( 9 , 10 ) for influencing the vehicle movement,
with position assessment means ( 6 ), to which information about potential collision objects ( 1 , 2 , 3 , 12 ) can be fed, for assessing the usability of the control means ( 9 , 10 ), and
Decision means ( 8 ) for deciding on the use of the control means ( 9 , 10 ), characterized in that
that the position assessment means ( 6 ) are designed in such a way that they generate state variables which each indicate for an application of the control means ( 9 , 10 ) whether this use of the control means ( 9 , 10 ) to avoid a collision with a collision object ( 1 , 2 , 3 , 12 ) is desired, and
that the decision means ( 8 ) are designed as a state machine which, depending on the state variables, assumes a state which indicates which use of the control means ( 9 , 10 ) is to be carried out.

12. Collision avoidance device according to claim 11, characterized, that the device for carrying out a method according to one of claims 1 to 10 is formed.