Derzeit
am Markt angebotene Abstandsregelsysteme (Adaptive Cruise Control
(ACC)-Systeme) arbeiten nur in einem eingeschränkten Geschwindigkeitsbereich,
beispielsweise im Bereich von 30 bis 180 km/h. Bei bekannten Abstandsregelsystemen
wird eine Geschwindigkeit gewählt
und das Fahrzeug auf diese Geschwindigkeit geregelt, wenn der Abstand
zu einem vorausfahrenden Fahrzeug groß genug ist oder kein vorausfahrendes
Fahrzeug vorhanden ist. Wird der Abstand zum voraus fahrenden Fahrzeug
kleiner oder schert vor dem zu steuernden Fahrzeug ein anderes Fahrzeug
ein und wird deshalb der Sicherheitsabstand unterschritten, bremst
das Abstandsregelsystem das Fahrzeug automatisch ab, bis der Sicherheitsabstand
zum nun vorausfahrenden Fahrzeug wieder hergestellt ist. Diese Art
der Längsbewegungssteuerung
nennt man freie Zielauswahl. Dabei entscheidet das ACC-System selbständig, welches
erkannte Objekt für
das zu steuernde Fahrzeug relevant ist und welche Objekte dies nicht
sind. Dieses Konzept bietet dem Fahrer einen sehr hohen Komfort.
Dieses Konzept ist besonders geeignet bei hohen Geschwindigkeiten,
bei denen kurzfristige laterale Bewegungen des zu steuernden Fahrzeugs
nicht zu erwarten sind. Deshalb haben die ACC-Systeme eine Einschaltschwelle
von in der Regel 30 km/h. Für
geringere Geschwindigkeiten erhält
der Fahrer keine Unterstützung
durch das ACC-System. Bekannte ACC-Systeme schalten sich automatisch
ab, wenn die Geschwindigkeit des zu steuernden Fahrzeugs bis unterhalb
der Einschaltschwelle abfällt.
Das ACC-System fordert den Fahrer in einem solchen Fall akustisch
zur Übernahme
der Fahrzeugführung
auf.
Für ein neu
erfasstes Objekt muss eine Relevanz für die eigene Fahraufgabe geklärt werden.
Es muss entschieden werden, ob das Objekt für die Regelaufgabe des Fahrzeugs
von Interesse ist. Dabei werden grundsätzlich zwei Typen von relevanten
Objekten unterschieden: Typ 1 Objekte sind Objekte der Nachbarspur,
die sich mit einer lateralen Geschwindigkeit in die Fahrspur des
zu steuernden Fahrzeugs bewegen und somit für das zu steuernde Fahrzeug relevant
werden. Typ 2 Objekte sind stehende oder bewegte Objekte im Vorfeld
des zu steuernden Fahrzeugs, die, je nach Fahrweg, auf Kollisionskurs
liegen.
Im
Nahbereich verbleibt zwischen der Erkennung eines neuen Objekts
und einer angepassten Reaktion (Ausweichen, Bremsen) darauf aufgrund der
typisch geringen Entfernung oft nur wenig Zeit. Die Entscheidung,
ob ein neu erfasstes Objekt relevant ist, kann daher häufig nicht
zuverlässig
getroffen werden.
Unter
anderem deshalb erfolgt derzeit keine Unterstützung des Fahrers im Nahbereich
bei niedrigen Geschwindigkeiten.
Außerdem besitzen
die derzeit eingesetzten Strahlsensoren zur Erfassung des vorausfahrenden Fahrzeugs
in einer großen
Entfernung nur einen kleinen Öffnungswinkel.
Sie erfassen daher nur einen sehr schmalen Ausschnitt der Umgebung.
Vor allem im unmittelbaren Nahbereich des Fahrzeugs ist die Beobachtung
der für
die Fahrzeugführung
relevanten Umgebung nicht ausreichend. Es können beispielsweise keine Einscherer
frühzeitig
erfasst werden.
Aus
der
DE 199 58 520
A1 ist ein Geschwindigkeitsregler bekannt, der nicht nur
ab einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit (v1) die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs regelt, sondern auch Geschwindigkeiten unterhalb einer
vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit (v2) bis hin zum Stillstand des Fahrzeugs.
Mit diesem Geschwindigkeitsregler ist es möglich, auch bei niedrigen Geschwindigkeiten,
die sehr häufig
im Stadtverkehr auftreten, mit einer zusätzlichen „Stop & Go-Einrichtung" auch den Geschwindigkeitsbereich vom
Stand bis zu der zweiten Grenzgeschwindigkeit (v2) zu regeln. Dieser
Stop & Go – Modus
ist unterhalb der zweiten Geschwindigkeit (v2) wirksam, sofern der
Fahrer das System nicht ausgeschaltet hat und selbst den Abstand
zum vorausfahrenden Fahrzeug und seine Fahrgeschwindigkeit regelt.
Fährt das
Fahrzeug im Geschwindigkeitsbereich zwischen v1 und v2, insbesondere
wenn v1 kleiner ist als v2, hat der Fahrer die Wahl zwischen der
Betriebsart bei höheren
Geschwindigkeiten und dem Stop & Go – Modus.
Er kann die Wahl aber auch dem Geschwindigkeitsregler selbst überlassen.
Es gibt einen gleitenden Übergang
zwischen den beiden Zuständen,
wobei der Fahrer den Zeitpunkt des Zustandsübergangs selbst bestimmen kann,
da er stets über
den aktuellen Status informiert ist. Bei dem bekannten Geschwindigkeitsreg ler
ist also eine Aktion des Fahrers notwendig. Immer wenn es eine Interaktion
eines Menschen gibt, ist eine Fehlbedienung nicht auszuschließen.
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, den Fahrkomfort und die
Fahrsicherheit in Fahrzeugen mit selbsttätiger Geschwindigkeitseinstellung
zu verbessern.
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem unterhalb der Schwellengeschwindigkeit
die Längsbewegung
des Fahrzeugs nur dann gesteuert wird, wenn ein vorausfahrendes
Fahrzeug erkannt wird.
Dieses
Verfahren ermöglicht
eine Unterstützung
des Fahrers bei der Längsregelung
(Abstandshaltung zum Vordermann) auch bei niedrigen Geschwindigkeiten,
z.B. im Stop & Go – Betrieb
oder bei zäh
fließendem
Verkehr. Dabei wird das ACC-System um eine Funktionalität erweitert,
aber keine andere Betriebsart verwendet. Dies bedeutet, dass das ACC-System
auch unterhalb der Schwellengeschwindigkeit aktiv ist unter der
Bedingung, dass ein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist. Der
Fahrer erlebt ein durchgängiges
System ohne Konzeptwechsel im gesamten unterstützten Geschwindigkeitsbereich,
beispielsweise von 0 bis 200 km/h. Der Fahrer muss keinen Wechsel
von einer Betriebsart in eine andere Betriebsart quittieren oder
auslösen.
Ein Wechsel der Betriebsart kann nicht zu Irritationen des Fahrers
führen.
Bestehende Systeme können
durch das erfindungsgemäße Verfahren
erweitert werden, so dass es auch keinen Wechsel in der Bedien-
und Anzeigefunktionalität
sowie im Warnkonzept gibt. Die Schwellengeschwindigkeit kann entweder
durch den Fahrzeugführer
vorgegeben werden oder werksseitig eingestellt werden. Vorzugsweise
wird die Schwellengeschwindigkeit auf 30 km/h eingestellt. Bei der Aktivierung
des Verfahrens wird eine Setzgeschwindigkeit vom Fahrer ge wählt, die
der Schwellengeschwindigkeit entspricht oder darüber liegt. Die Aktivierung
des Systems ist oberhalb der Schwellengeschwindigkeit jederzeit
möglich,
wobei oberhalb der Schwellengeschwindigkeit die Längsbewegungssteuerung
nach dem Konzept der freien Zielauswahl erfolgt. Wenn das zu steuernde
Fahrzeug freie Fahrt hat, d.h. kein vorausfahrendes Fahrzeug, auch
Führungsfahrzeug
genannt, vorhanden ist, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit auf die
Setzgeschwindigkeit geregelt. Bei aktiviertem Verfahren fährt das
Fahrzeug daher nur langsamer als die Schwellengeschwindigkeit, wenn
ein vorausfahrendes Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit unterhalb
der Schwellengeschwindigkeit fährt.
Dabei erfolgt die Längsbewegungssteuerung
unterhalb der Schwellengeschwindigkeit mittels Abstandsregelung
zu dem Führungsfahrzeug.
Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb der Schwellengeschwindigkeit
wird bei fehlendem Führungsfahrzeug
die Geschwindigkeit nicht geregelt.
Unterhalb
der Schwellengeschwindigkeit ist die Aktivierung des Abstandsregelsystems
also nur dann möglich,
wenn ein Führungsfahrzeug
vorhanden ist. Die Erklärung
dafür liegt
darin, dass bei geringen Geschwindigkeiten viele Objekte relevant
werden können,
u.a. auch Typ 2 Objekte, wenn kein voraus fahrendes Fahrzeug vorhanden
ist. Sollten diese Objekte auch bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten
unterhalb der Schwellengeschwindigkeit berücksichtigt werden, müsste nach
dem Konzept der freien Zielauswahl geregelt werden. Dies ist jedoch
nur bei Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb der Schwellengeschwindigkeit
möglich.
Deshalb wird erfindungsgemäß für die Fahrzeugsteuerung
unterhalb der Schwellengeschwindigkeit ein Führungsfahrzeug vorausgesetzt,
so dass nur noch Typ 1 Fahrzeuge und vorausfahrende Fahrzeuge bei
Ausscherern als neue Objekte relevant werden können. Der Fahrer erlebt somit
quasi immer das Konzept der freien Zielauswahl.
Vorteilhafterweise
erfolgt die Längsbewegungssteuerung
unterhalb der Schwellengeschwindigkeit nach dem Konzept der Folgefunktionalität. Dies
bedeutet, dass die automatische Längsregelung nur auf ein sicher
verfolgtes (getracktes), vorausfahrendes, als relevant erkanntes
Objekt abgestützt
ist. Für
einen Zielwechsel kommt daher nur ein zwischen das voraus fahrende
Fahrzeug und das zu steuernde Fahrzeug einscherendes Fahrzeug oder
ein vor einem ausscherenden Fahrzeug fahrendes Fahrzeug in Frage.
Das getrackte Objekt muss durch den Fahrer nicht explizit bestätigt werden.
Der Wechsel von dem Konzept der freien Zielauswahl oberhalb der Schwellengeschwindigkeit
zu dem Konzept des Folgefahrens unterhalb der Schwellengeschwindigkeit und
umgekehrt erfolgt automatisch, ohne dass der Fahrer dies wahrnimmt.
Es
kann eine Objekterkennung vorgesehen sein, die aus Sensorsignalen
diejenigen Objekte herausfiltert, die für die Funktion „Folgefahren" von Bedeutung sind.
Die Erkennungslogik umfasst eine fahrgeschwindigkeits- und abstandsabhängige Datenfilterung,
eine Verifikation der Messsignale durch mehrfaches Messen, eine
Plausibilitätsüberprüfung der
erfassten Objekte und ein Tracking (Verfolgen) von Objekten, bei
dem erkannte Objekte über
einen bestimmten Zeitraum verfolgt werden.
Vorteilhafterweise
wird dem Fahrzeugführer ein
Signal, insbesondere ein akustisches und/oder visuelles Signal gegeben,
wenn das Längsbewegungssteuerungssystem
unterhalb der vorgegebenen Geschwindigkeit nicht aktiv und/oder
nicht aktivierbar ist. In diesem Fall wird das Längsbewegungssteuerungssystem
abgeschaltet. Dies wird dem Fahrer angezeigt.
Bei
einer Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass nach dem Stillstand
des Fahrzeugs der Fahrer zu einer Freigabe des automatischen Folgens
eines vorausfahrenden Fahrzeugs aufgefordert wird. Dies bedeutet,
dass kein automatisches Anfahren nach dem Stillstand erfolgt. Ein
automatisches Folgen des Führungsfahrzeugs
erfolgt erst nach Quittierung (Bestätigung) durch den Fahrer, z.B. durch
Ziehen eines Tempomathebels (Speicher aktivieren) oder durch Drücken des
Fahrpedals. Alternativ ist auch ein manuelles Losfahren mit anschließendem Wiedereinschalten
durch den Fahrer denkbar. Dies bedeutet, dass der Fahrer das Verfahren
bzw. das Längsbewegungssteuerungssystem
nur einschalten muss, aber nie ein Ziel bestätigen muss.
Besonders
bevorzugt ist eine Verfahrensvariante, bei der mit sinkender Eigengeschwindigkeit die
maximale Verzögerungsleistung
erhöht
wird. Dies bedeutet, dass insbesondere dann, wenn bei zähem Verkehr
mit geringem Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug gefahren wird,
eine schnelle Verzögerung des
Fahrzeugs ermöglicht
wird, wenn das vorausfahrende Fahrzeug verlangsamt bzw. anhält. Auffahrunfälle können durch
diese Maßnahme
vermieden werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, die Verzögerungsleistung
graduell in Abhängigkeit
von der momentanen Geschwindigkeit zu verändern. Alternativ kann eine
Verzögerungsleistung
von beispielsweise 4m/s2 unterhalb der vorgegebenen
Geschwindigkeit und von ca. 2m/s2 bei höheren Geschwindigkeiten mit
fließendem Übergang
vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise
wird die Umgebung des Fahrzeugs im Vorfeld erfasst, insbesondere
lückenlos
erfasst. Diese Maßnahme
ermöglicht
eine verbesserte Erkennung von Einscherern insbesondere bei geringen
Geschwindigkeiten aufgrund einer zusätzlichen Sensorik für den Nahbereich.
Diese Maßnahme
ermöglicht insbesondere
das Fahren bei niedrigen Geschwindigkeiten und kleinem Abstand.
Bei
einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass drei Fahrspuren
erfasst werden. Durch diese Maßnahme
ist Sichergestellt, dass das Längsbewegungssteuerungssystem
auch beim Fahren in einem Stau oder bei zähem Verkehr auf dreispurigen
Straßen
problemlos funktioniert und Einscherer sowohl von der linken als
auch von der rechten Spur erfasst werden können.
Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Längsbewegungssteuerungssystem
eines Fahrzeugs, insbesondere ein Abstandsregelsystem, mit einer
Steuereinheit zum Steuern der Längsbewegung
des Fahrzeugs und mit einer Erkennungseinrichtung für vorausfahrende
Fahrzeuge, wobei das System unterhalb einer Schwellengeschwindigkeit
aktiv und/oder aktivierbar ist, wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug erkannt
ist. Oberhalb der Schwellengeschwindigkeit wird bei freier Fahrt,
also fehlendem vorausfahrendem Fahrzeug, die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs auf eine Setzgeschwindigkeit geregelt. Ist beim Einschalten
des Längsbewegungssteuerungssystems oberhalb
der Schwellengeschwindigkeit ein voraus fahrendes Fahrzeug vorhanden,
das langsamer als mit der Setzgeschwindigkeit fährt, wird der Abstand zu dem
voraus fahrenden Fahrzeug geregelt. Beim Auffahren auf ein langsameres
Fahrzeug oder bei einem vor dem zu steuernden Fahrzeug einscherenden
Fahrzeug wird die Geschwindigkeit reduziert und der Abstand zu dem
vorausfahrenden Fahrzeug auf einen geschwindigkeitsabhängigen Sicherheitsabstand
geregelt. Verlangsamt das vorausfahrende Fahrzeug auf eine Geschwindigkeit
unterhalb der Schwellengeschwindigkeit, wird das zu steuernde Fahrzeug
wegen des einzuhaltenden Sicherheitsabstands ebenfalls verlangsamt.
Biegt das vorausfahrende Fahrzeug ab und entfällt daher ein Führungsfahrzeug, wird
das Längsbewegungssteuerungssystem
deaktiviert, bis das Fahrzeug eine Geschwindigkeit oberhalb der
Schwellengeschwindigkeit erreicht hat oder wieder ein Führungsfahrzeug
durch die Erkennungseinrichtung erkannt wird und das System wieder
vom Fahrer aktiviert werden kann.
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung weist die Erkennungseinrichtung Sensoren zur lückenlosen
Erfassung des Nahbereichs des Fahrzeugs im Vorfeld des Fahrzeugs
auf. Zur lückenlosen Erfassung
der Umgebung des Fahrzeugs im Vorfeld in Fahrtrichtung des Fahrzeugs
können
dadurch neben den bereits in ACC-Systemen des Standes der Technik
berücksichtigte
Objekte zumindest im Nahbereich (beispielsweise bis 30 Meter) zusätzliche
Objekte auf der Spur des Fahrzeugs und den beiden Nachbarspuren
detektiert und ihr Bewegungsverhalten beschrieben. Hieraus wird
das relevante Objekt für
die Längsbewegungssteuerung
bestimmt, beispielsweise durch Sensordatenfusion.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
sind mehrere verteilte Strahlsensoren vorgesehen. Dies ermöglicht die
Erfassung von drei Fahrspuren im Vorfeld des Fahrzeugs. Insbesondere
können
zwei 24 GHz-Radar-Nahbereichssensoren und ein 77 GHz Radar-Fernbereichssensor
vorgesehen sein und in der Stoßstange
montiert sein. Aus den Sensordaten kann ein Abbild der Umgebung
des Fahrzeugs erzeugt (fusioniert) werden und das System kann darauf
reagieren. Hochauflösende
Sensoren mit großem Öffnungswinkel
können
alternativ eingesetzt werden und beispielsweise als scannende IR-Sensoren
mit einem Scanbereich von beispielsweise ≥ 40° ausgebildet sein. Weiterhin
können
Stereobildverarbeitungssysteme eingesetzt werden.
In
der 1 ist eine Draufsicht auf eine in Fahrtrichtung 1 dreispurige
Straße 2 gezeigt.
Im Vorfeld des Fahrzeugs 3, für das ein Längsbewegungssteuerungssystem
eingesetzt werden soll, befindet sich auf jeder Spur 4 – 6 ein
Fahrzeug 7 – 9.
In einem Geschwindigkeitsbereich oberhalb einer vorgegebenen Schwellengeschwindigkeit
arbeitet die Längsbewegungssteuerung
nach dem Konzept der freien Zielauswahl. Das System regelt den Abstand
zu dem Fahrzeug 8, wenn ein Sicherheitsabstand unterschritten
wird. Ist kein Führungsfahrzeug 8 vorhanden,
wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 3 auf eine Setzgeschwindigkeit
oberhalb der Schwellengeschwindigkeit geregelt. Ist bei der Aktivierung
des Längsbewegungssteuerungssystems
kein voraus fahrendes Fahrzeug 8 auf der eigenen Spur 5 vorhanden,
wird die Geschwindigkeit so lange auf die Setzgeschwindigkeit geregelt,
bis ein Fahrzeug 8 im Erfassungsbereich der Sensoren des
Fahrzeugs 3 auftaucht oder ein Fahrzeug auf die eigene
Spur 3 wechselt und erfasst wird. Dan erfolgt eine Abstandsregelung.
Ist bei der Aktivierung des Längsbewegungssteuerungssystems
oberhalb der Setzgeschwindigkeit ein voraus fahrendes Fahrzeug 8 vorhanden,
wird sofort der Abstand geregelt. Bei dem Konzept der freien Zielauswahl
werden Typ 1 Objekte, wie das Fahrzeug 10 sowie
die Fahrzeuge 7, 9, wenn sie auf die Spur 5 wechseln,
und Typ 2 Objekte (Fahrzeug 8) berücksichtigt.