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WO2022089989A1 - Verfahren und system zur räumlichen kollisionsvermeidung - Google Patents

Verfahren und system zur räumlichen kollisionsvermeidung Download PDF

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WO2022089989A1
WO2022089989A1 PCT/EP2021/078891 EP2021078891W WO2022089989A1 WO 2022089989 A1 WO2022089989 A1 WO 2022089989A1 EP 2021078891 W EP2021078891 W EP 2021078891W WO 2022089989 A1 WO2022089989 A1 WO 2022089989A1
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WO
WIPO (PCT)
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ego vehicle
vehicle
distance
turning
ego
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2021/078891
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nico Stock
David Schnitzler
Niklas Roth
Carsten Lenz
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B60W2754/10—Spatial relation or speed relative to objects
    • B60W2754/30—Longitudinal distance

Definitions

  • the present invention generally relates to collision situations between two vehicles or between vehicles and/or objects in a turning situation.
  • methods and systems for avoiding a spatial collision based on a minimal braking effect on an ego vehicle are in the foreground.
  • US 10 486 707 B2 shows a system and a method for predicting a driver's intention at an intersection. At this time, it is estimated whether a driver of an own vehicle or a distant vehicle intends to turn left or right or to cross an intersection straight ahead before both reach the intersection. The estimation relies on a probabilistic model using a dynamic Bayesian network. External parameters at an intersection, such as the position and speed of the distant vehicle, and internal information on the operation of one's own vehicle are determined. The method then predicts a turning intent of the host vehicle and/or the remote vehicle at the intersection using the model based on the external parameters and the internal cues using the model.
  • a prediction of the point of collision between an ego vehicle and an object in a turning situation and an avoidance of this collision are possible Deceleration intervention in the ego vehicle in the foreground, which leads to a standstill of the same.
  • a method for spatial collision avoidance as part of a turning process of an ego vehicle which has the following: a) detecting, filtering and processing sensor data relating to the ego vehicle and an oncoming object; b) determining that the ego vehicle is in a turning situation with the oncoming object; c) analyzing and assessing whether a critical turning situation is present, by means of: i) analyzing the driver's attention in the ego vehicle; ii) detecting a turning maneuver of the ego vehicle; and iii) evaluating the movement of the object; wherein, if there is insufficient sensor data, steps a) and/or b) are repeated; and wherein, if there is a critical turning situation, the following steps are also carried out: d) predicting the respective movement of the ego vehicle and the object; e) performing an overlap analysis; wherein, if no collision course is detected, steps a) to e) are repeated in whole or in part; and wherein, if a collision course is
  • a method for spatial collision avoidance as part of a turning process of an ego vehicle which has the following: a) detecting, filtering and processing sensor data relating to the ego vehicle and an oncoming object; b) determining that the ego vehicle is in a turning situation with the oncoming object; c) analyzing and assessing whether a critical turning situation is present, by means of: i) analyzing the driver's attention in the ego vehicle; ii) detecting a turning maneuver of the ego vehicle; and iii) evaluating the movement of the object; wherein, if there is insufficient sensor data, steps a) and/or b) are repeated; and wherein, if there is a critical turning situation, the following steps are also carried out: d) predicting the respective movement of the ego vehicle and the object; e) performing an overlap analysis; wherein, if no collision course is detected, steps a) to e) are repeated in whole or in part; and wherein, if a collision course is
  • the sensor data recorded with regard to the ego vehicle and/or the object can be at least one of the following: speed and/or direction of movement of the ego vehicle, yaw rate of the ego vehicle, steering wheel angle of the ego vehicle, steering wheel angular velocity of the ego vehicle vehicle, speed and/or direction of movement of the object, longitudinal distance between the ego vehicle and the object, lateral distance between the ego vehicle and the object and an angle defined between a direction of movement of the object and a distance between a bumper center point of the ego vehicle and a point of the object that is frontally and centrally located, viewed from the ego vehicle.
  • the object is an object, a vehicle with at least one wheel, or a person.
  • the object is a bumpered vehicle and the front-center point is a bumper center point.
  • the sensor data can be processed vectorially.
  • the prediction takes place in two-dimensional space.
  • the prediction in two-dimensional space includes predicting a movement of the center point of the rear axle over time.
  • the step of predicting has a step of precalculating travel directions and/or movement paths of the ego vehicle and the object.
  • the available route is in one-dimensional data.
  • step i) of analyzing the driver's attention in the ego vehicle comprises analyzing a monitored brake and accelerator pedal interaction.
  • the present invention optionally provides at least one of the following steps in step ii) of detecting the turning maneuver of the ego vehicle: determining the start of the turning maneuver by monitoring the steering wheel speed and/or a lateral acceleration of the ego vehicle; determining whether the turning maneuver is smooth by monitoring the steering angle; determining a turn radius; and analyzing a monitored turn signal activity of the ego vehicle.
  • step iii) of evaluating the state of the object includes assuming a constant straight-ahead movement of the object in the movement direction currently determined.
  • the step of determining and analyzing the distance available for braking the ego vehicle may include determining a desired remaining and collision-avoiding distance to the object.
  • determining the desired remaining and collision-avoiding distance can be done using a PTi term or a PT2 term.
  • the already mentioned advantages of the methods for spatial collision avoidance in the course of a turning maneuver of an ego vehicle of the present invention preferably build on one another at least in part or are dependent on one another in a synergetic manner. By intervening during a turning situation, it is possible to avoid a potential collision that would otherwise have resulted in a head-on collision between two vehicles or objects.
  • the invention can be applied not only to oncoming vehicles but also to motorcycles, cyclists and pedestrians.
  • FIG. 1A shows a plan view of a turning situation according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1B shows a further plan view of a turning situation according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method for avoiding a spatial collision avoidance as part of a turning process of an ego vehicle according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • FIG. 5 shows a further plan view of a turning situation according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • top, bottom, right and left and similar information refer to the orientations or arrangements shown in the figures and only serve to describe the exemplary embodiments. These terms may indicate preferred arrangements but are not meant to be limiting.
  • the present disclosure relates to various embodiments of methods for spatial collision avoidance during a turning operation. In this context, the following terms are used:
  • An intervention of an automatic emergency brake assistant in this context generally denotes a desired intervention or non-intervention of the automatic emergency brake assistant. Furthermore, a distinction is made between incorrect intervention and incorrect intervention. In the event of faulty intervention, a brake assistant intervenes too early or too late in terms of the optimization potential of the present disclosure. In the event of an incorrect intervention, a brake assistant incorrectly identifies a supposed collision situation and intervenes without any corresponding necessity.
  • ego vehicle is used below for the vehicle in which or for which the systems or methods described are to be used or applied. On the other hand there is a supposedly or potentially colliding object or a "target vehicle”.
  • the present disclosure relates to “spatial” collision avoidance in turning situations.
  • the term “spatial” collision avoidance is geared towards a complete braking of the ego vehicle in order to guarantee collision avoidance by spatially separating it from the target vehicle.
  • predict in the context of the present invention means predicting, calculating or estimating.
  • FIG. 1A shows a plan view of a turning situation according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • an oncoming target vehicle in the opposite lane crosses the turning path of an ego vehicle while the ego vehicle is turning left.
  • a braking strategy can be selected in a turning situation, which at best prevents or at least weakens an impending collision.
  • the target vehicle shown as oncoming in FIG. 1A is an example of any potentially oncoming road user, such as a cyclist or a pedestrian.
  • the representation of the oncoming object on the road is exemplary. Rather, the object shown could be approaching on a footpath or cycle path or from an exit or an area opposite a T-junction.
  • FIG. 1B shows a further plan view of a turning situation according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • an exemplary intersection situation is also shown here, in which an oncoming target vehicle in the opposite lane crosses the turning path of an ego vehicle while the ego vehicle is turning to the left.
  • FIG. 1B shows various physical parameters that can be used for the methods and systems according to the invention for avoiding a spatial collision.
  • the ego vehicle speed Vego the yaw rate V'ego
  • the steering wheel angle aego as a steering angle request, which is usually communicated via a steering wheel
  • the steering wheel angle speed öego the speed of the oncoming target -Vehicle or object Vobj
  • the longitudinal distance Ax and lateral distance Ay between the vehicles also shown as an example.
  • the angle cp which is spanned by the vectors Vobj and a distance between a bumper center point of the ego vehicle and a point of the object which is frontally and centrally located as viewed from the ego vehicle.
  • this is the distance between the center points of the bumpers of two vehicles.
  • the parameters mentioned are either measured directly with the help of sensors installed in the ego vehicle or calculated from the data obtained. They serve as a basis for the ego vehicle to recognize a potentially dangerous situation for the turning scenario described in good time and, if necessary, to initiate an emergency braking intervention. If, as an option, braking of the ego vehicle and/or oncoming object that has already been initiated is also measured or taken into account in the sense of negative acceleration, this may also result in a later triggering point in time for (additional) emergency braking, which is particularly beneficial for low-cost systems comes.
  • a current speed Vobj of the oncoming object can be measured directly, for example via radar. In this case, a corresponding acceleration of the oncoming object could be derived, for example, from the time profile of the speed.
  • FIG. 2 shows a method (100) for spatial collision avoidance as part of a turning maneuver of an ego vehicle, as shown by way of example in FIGS. 1A and 2A, according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the method (100) initially has a step (101) of acquiring, filtering and processing sensor data relating to the ego vehicle and an oncoming object.
  • the respective states of the ego vehicle preferably have physical parameters of the ego vehicle and the object, but can also have information relating to the driver and the driving behavior of the ego vehicle, information relating to the movement behavior of the object and/or information relating to the environment.
  • the present situation is analyzed.
  • this relates to determining that the ego vehicle is in a turning situation with the oncoming object. If such is the case, a further step (102) of analyzing and evaluating whether the present turning situation is also critical takes place. This is done by analyzing the driver's attention in the ego vehicle, by detecting a turning maneuver of the ego vehicle and by evaluating the movement of the object. If there is insufficient sensor data, further sensor data relating to the ego vehicle and the oncoming object is recorded, filtered and processed as required and/or it is determined again, also as required, that the ego vehicle is in a turning situation with the oncoming object . This is followed by a renewed analysis and evaluation as to whether the turning situation that is now present is critical.
  • a step (103) of predicting the respective movement of the ego vehicle and of the object takes place.
  • the corresponding movement prediction can optionally be designed as a prediction in two-dimensional space.
  • the prediction in the two-dimensional space can also optionally include a prediction of a movement of the center point of the rear axle of the ego vehicle over time.
  • the prediction can generally optionally include a step of precalculating travel directions and/or movement paths of the ego vehicle and the object.
  • step (104) According to the respectively predicted movements of the ego vehicle and the oncoming object, an overlap analysis is carried out in step (104). If it is detected here that there is no collision course, steps (101) to (103) are repeated in whole or in part as required, as shown in FIG. However, if an inherent collision course is detected in step (104), a step (105) then follows to determine and analyze a remaining distance for braking the ego vehicle. The determined remaining distance can optionally exist as an available distance in one-dimensional data.
  • a step of initiating (106) an automatic emergency brake assistant if the remaining distance is greater than a necessary braking distance or a step (107) of issuing a warning and initiating a prefill function if the remaining distance is less than the necessary braking distance is.
  • the named prefill function refers to the build-up of minimal pressure in the brake system for applying the brake discs in order to at least partially reduce a respective clearance of the brakes.
  • the corresponding operating mode of the prefill function is optionally preset or can be set by the respective driver.
  • step 106 an automatic emergency brake assistant if the remaining distance is less than a necessary braking distance
  • step 107 of issuing a warning and initiating a prefill function if the remaining distance is greater than the necessary braking distance .
  • the emergency brake assistant as late as possible is preferred.
  • the desire may also be in the foreground not to allow an emergency brake assistant, which is basically present, to act automatically, in particular when a collision can no longer be avoided. This would sometimes be the case if the consequences for the occupants of the respective ego vehicle and/or the target vehicle were made even worse by using an emergency brake assistant shortly before the collision compared to an impact without using such an emergency brake assistant.
  • a corresponding danger exists, for example, in the event of a potential side impact, specifically with the egooder of the target vehicle.
  • This step optionally includes monitoring and analyzing driver inputs such as brake and accelerator pedal interaction.
  • the method (100) shown in FIG. 2 in step (102) of analyzing and evaluating whether the present turning situation is critical includes, among other things, detecting a turning maneuver of the ego vehicle.
  • This detection process can optionally have at least one of the following steps: determining the start of the turning maneuver by monitoring the steering wheel speed and/or a lateral acceleration of the ego vehicle, determining whether the turning maneuver is steady, and, by monitoring the steering angle, determining a turning radius.
  • the following examination and detection of a potential turning request by the driver of the ego vehicle is optionally provided:
  • the steering wheel angle a ego , the steering wheel angular velocity öego and the yaw rate V'ego are used for a corresponding examination and detection of the turning maneuver.
  • the steering wheel angular velocity öego is compared with a predetermined threshold value a m in for a parameterizable time tmin_straight.
  • the threshold value Omin is predetermined by the developer depending on the vehicle and the requirements for the response behavior of a system.
  • the lateral acceleration a y of the ego vehicle is also examined and compared to a further predetermined threshold value a y _min.
  • An exemplary dynamic limit range is present in those critical driving situations in which underlying models, such as a Single-track model, where applicable, no longer apply.
  • the lateral acceleration a y can be calculated with the help of the formula can be determined from the yaw rate V'ego and the ego vehicle speed.
  • the potential turning maneuver is then evaluated using the yaw rate V'ego and the steering angle a e go.
  • the current turning or curve radius r can be determined using the ego vehicle speed Vego and the yaw rate V'ego with the aid of the formula be approximated. If this is greater than a further predetermined threshold value rmin, it can be assumed that the ego vehicle is currently cornering.
  • the steering wheel angle a e go can be compared with a further predetermined threshold value amin(t), which corresponds to a required minimum angle profile a min (t) as shown in FIG. This ensures that the ego vehicle is actually in a steady turning maneuver and that the risk of a possible incorrect intervention in an unwanted scenario is minimized.
  • the detection process described in step (102) can also optionally include analyzing a monitored indicator activity of the ego vehicle. Depending on the function requirement, this can be done using a parameter that can be set for this purpose. In an exemplary scenario with traffic on the right and corresponding turning maneuvers to the left, this means, for example, that an inactive left turn signal can do so, depending on the requirement can mean that no emergency braking is triggered, but only a warning is issued and a prefill function of the braking system is initiated.
  • the method (100) shown in FIG. 2 in step (102) of analyzing and evaluating whether the present turning situation is critical includes, among other things, evaluating the movement of the object.
  • it is optionally checked what type of road user it is (pedestrians, drivers, cars/trucks, motorcyclists) in order to be able to react differently to different road users if necessary.
  • the direction of movement of the object e.g. crossing, oncoming etc.
  • the object speed Vobj according to the formula
  • an absolute distance z between the ego vehicle and the object can optionally be calculated using the formula are compared with the also predefined limit values z p _min or z p max , where Ax denotes the longitudinal distance and Ay denotes the lateral distance between the ego vehicle and the object.
  • the step (103) of predicting the respective movement of the ego vehicle and of the object takes place if a turning maneuver including a critical turning situation is present.
  • the duration of such a predicted movement of the ego vehicle can optionally be set using a parameter tp_predict.
  • a model according to the invention for predicting the movement of the ego vehicle is based on the following assumptions:
  • FIG. 4 shows an initial state of an exemplary 2D prediction of the ego vehicle, where R denotes the turning radius of the ego vehicle, starting from the instantaneous center.
  • the vehicles and/or objects can be approximated by rectangles in a simplified manner. For the movement of the object, constant straight-ahead travel along the current direction of travel is optionally assumed.
  • a distance b is defined which, as the desired remaining or remaining distance from the target, specifies that lateral offset from the object at which the ego vehicle should ideally come to a standstill and a collision is avoided.
  • the determination of the desired remaining and collision-avoiding distance as part of a modeling of the ego vehicle braking system can optionally be carried out using a PTi element or a PT2 element. The latter shows a proportional transfer behavior with a 2nd order delay.
  • a parameterizable distance As is defined along the ego-vehicle path, which can compensate for any uncertainties caused by the sensors or any model assumptions made in advance in terms of a tolerance for prediction errors.
  • the available braking distance then results from the calculated distance along the path of the ego vehicle s ego until the distance b to the object is undershot according to the formula
  • both the oncoming object can be either a target vehicle, an object, or a pedestrian.
  • all of the described methods 100 can optionally have a step for determining whether traffic is on the right or on the left.
  • the methods according to the invention for spatial collision avoidance in the course of a turning maneuver of an ego vehicle are optionally designed in such a way that the automatic emergency brake assistant, which is also according to the invention, can be triggered coupled to an electronic stability program.
  • the present invention provides a computer program product that is stored on a computer-readable medium and has software including instructions that can be operated to execute the inventive method for spatial collision avoidance as part of a turning process of an ego vehicle.
  • This software can optionally be programmed to work with an Electronic Stability Program (ESP) system that selectively brakes individual wheels if a vehicle is about to skid. In this way, both oversteer and understeer of the vehicle are prevented in a spatial collision avoidance of the present invention.
  • ESP Electronic Stability Program
  • threshold values depend on the respective system and the specific properties of an ego vehicle and depending on the exemplary use in a car or a truck can diverge greatly.
  • motor vehicles are equipped as standard with corresponding sensors (e.g. speedometer) and measuring or monitoring devices in order to measure and monitor speeds and/or accelerations on the own vehicle.
  • sensors e.g. speedometer
  • the concepts described here also provide for interfaces and adaptation options for receiving data and for data transmission to the outside (e.g. GPS, connectivity systems such as ConnectedDrive® etc.).
  • the concepts and systems described here can be used equally well in low-cost systems and highly complex, networked vehicle systems.

Landscapes

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Abstract

Verfahren zur räumlichen Kollisionsvermeidung im Rahmen eines Abbiegevorgangs eines Ego-Fahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: a) Erfassen, Filtern und Aufarbeiten von Sensordaten bezüglich des Ego-Fahrzeugs und eines entgegenkommenden Objekts; b) Bestimmen, dass für das Ego-Fahrzeug eine Abbiegesituation mit dem entgegenkommenden Objekt vorliegt; c) Analysieren und Bewerten, ob eine kritische Abbiegesituation vorliegt, mittels: i) Analysieren der Fahreraufmerksamkeit im Ego-Fahrzeug; ii) Detektieren eines Abbiegemanövers des Ego-Fahrzeugs; und iii) Bewerten der Bewegung des Objektes; wobei, falls unzureichende Sensordaten vorliegen, die Schritte a) und/oder b) wiederholt werden; und wobei, falls eine kritische Abbiegesituation vorliegt, weiterhin folgende Schritte ausgeführt werden: d) Prädizieren der jeweiligen Bewegung des Ego-Fahrzeugs und des Objekts; e) Durchführen einer Überschneidungsanalyse; wobei, falls kein Kollisionskurs detektiert wird, die Schritte a) bis e) ganz oder teilweise wiederholt werden; und wobei, falls ein Kollisionskurs detektiert wird, das Verfahren weiterhin Folgendes aufweist: f) Bestimmen und Analysieren eines Restabstandes zum Bremsen des Ego-Fahrzeugs, g) Initiieren eines automatischen Notbremsassistenten, falls der Restabstand größer als ein notwendiger Bremsweg ist; oder h) Ausgeben einer Warnung und Einleiten einer Prefill-Funktion, falls der Restabstand kleiner als der notwendige Bremsweg ist.

Description

Verfahren und System zur räumlichen Kollisionsvermeidunq
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Kollisionssituationen zweier Fahrzeuge bzw. zwischen Fahrzeugen und/oder Objekten in einer Abbiegesituation. Dabei stehen insbesondere Verfahren und Systeme zur Vermeidung einer räumlichen Kollision basierend auf einer minimalen Bremseinwirkung auf ein Ego-Fahrzeug im Vordergrund.
Hintergrund der Erfindung
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Erkennung von kritischen Fahrsituationen von Kraftwagen im Straßenverkehr bekannt, deren Notbremsfunktionen mit einer maximalen Verzögerung der Fahrgeschwindigkeit bis hin zum Stillstand bei Geradeausfahrt des Ego-Fahrzeugs arbeiten.
US 10 486 707 B2 zeigt ein System sowie ein Verfahren zur Vorhersage eines Fahrervorhabens an einer Kreuzung. Dabei wird abgeschätzt, ob ein Fahrer eines eigenen-Fahrzeugs oder eines entfernten Fahrzeugs beabsichtigt, nach links oder rechts abzubiegen oder geradeaus eine Kreuzung zu überqueren, bevor beide die Kreuzung erreichen. Die Abschätzung stützt sich auf ein Wahrscheinlichkeitsmodell unter Verwendung eines dynamischen Bayes’schen Netzes. Dabei werden externe Parameter an einer Kreuzung, wie Position und Geschwindigkeit des entfernten Fahrzeugs, und interne Hinweise zum Betrieb des eigenen Fahrzeugs ermittelt. Die Methode prognostiziert sodann eine Abbiegeabsicht des eigenen Fahrzeugs und/oder des entfernten Fahrzeugs an der Kreuzung unter Verwendung des Modells basierend auf den externen Parametern und den internen Hinweisen anhand des Modells.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme und Verfahren zur Erkennung von kritischen Fahrsituationen von Kraftwagen im Straßenverkehr zeigen jedoch eine Bandbreite an Nachteilen und Schwierigkeiten. Im Regelfall ist die Einsatzmöglichkeit bekannter Notbremsassistenten AEB (Automatic- Emergency-Braking) sehr begrenzt. Zumeist sind sie nur dazu in der Lage, auf vorausfahrende bzw. geparkte Fahrzeuge zu reagieren. Neben noch immer nicht oder zu spät erkannten Gefahrensituationen greifen derartige automatisierte Bremssysteme nicht in Abbiegeszenarien ein, sondern bremsen nur bei Geradeausfahrt des Ego-Fahrzeugs ab. Fahrzeughersteller sind daher zunehmend daran interessiert, Notbremsassistenten in weiteren Verkehrssituationen einzusetzen.
Zudem wird hierbei häufig zu früh und/oder zu stark abgebremst, um eine inhärente Kollision zu vermeiden. Infolgedessen werden sämtliche am Bremsvorgang des Fahrzeugs beteiligten Bauteile wie Bremsen, Bremsbeläge, Reifen etc. verfrüht verschlissen. Hieraus ergeben sich nicht nur erhöhte Instandhaltungskosten für das betreffende Fahrzeug, sondern gegebenenfalls sogar ein verkürzter Produktlebenszyklus. Fehlauslösungen derartiger Verfahren und Systeme sowie ein verstärktes bzw. verfrühtes Abbremsen bis hin zum Stillstand führen außerdem zu einem vermeidbaren erhöhten Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch, der nicht nur auf einer Betätigung des Bremssystems an sich beruht, sondern zusätzlich auf einer an den Bremsvorgang anschließenden, erneut notwendigen Beschleunigung des Fahrzeugs, um die Gefahrensituation zu verlassen. Dazu kommt ein für den Fahrer sowie für mögliche weitere Passagiere unkomfortables Fahrverhalten des eigenen Fahrzeugs durch zu abruptes, ruckartiges und massenträgheitsbedingtes Verringern der Fahrgeschwindigkeit. Weiterhin beeinträchtigen derartige Fahrmanöver, insbesondere wenn sie als „falscher Alarm“ und damit möglicherweise unnötig ausgeführt wurden, den laufenden Verkehr sowohl in der Stadt, als auch auf dem Land. Stau und etwaige Auffahrunfälle sind die Folge.
Aufgabe der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen sowie weitere Nachteile von existierenden Systemen und Verfahren zur Erkennung von kritischen Fahrsituationen zu überwinden. Insbesondere steht eine Prädiktion des Kollisionspunktes zwischen einem Ego-Fahrzeug und einem Objekt in einer Abbiegesituation sowie eine Vermeidung dieser Kollision durch Verzögerungseingriff im Ego-Fahrzeug im Vordergrund, welche zu einem Stillstand desselbigen führt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die oben genannte Aufgabe und weitere Probleme werden durch ein Verfahren zur räumlichen Kollisionsvermeidung im Rahmen eines Abbiegevorgangs eines Ego-Fahrzeugs nach den Ansprüchen 1 oder 2 gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungen der Erfindung.
Insbesondere wird ein Verfahren zur räumlichen Kollisionsvermeidung im Rahmen eines Abbiegevorgangs eines Ego-Fahrzeugs vorgesehen, das Folgendes aufweist: a) Erfassen, Filtern und Aufarbeiten von Sensordaten bezüglich des Ego- Fahrzeugs und eines entgegenkommenden Objekts; b) Bestimmen, dass für das Ego-Fahrzeug eine Abbiegesituation mit dem entgegenkommenden Objekt vorliegt; c) Analysieren und Bewerten, ob eine kritische Abbiegesituation vorliegt, mittels: i) Analysieren der Fahreraufmerksamkeit im Ego-Fahrzeug; ii) Detektieren eines Abbiegemanövers des Ego-Fahrzeugs; und iii) Bewerten der Bewegung des Objektes; wobei, falls unzureichende Sensordaten vorliegen, die Schritte a) und/oder b) wiederholt werden; und wobei, falls eine kritische Abbiegesituation vorliegt, weiterhin folgende Schritte ausgeführt werden: d) Prädizieren der jeweiligen Bewegung des Ego-Fahrzeugs und des Objekts; e) Durchführen einer Überschneidungsanalyse; wobei, falls kein Kollisionskurs detektiert wird, die Schritte a) bis e) ganz oder teilweise wiederholt werden; und wobei, falls ein Kollisionskurs detektiert wird, das Verfahren weiterhin Folgendes aufweist: f) Bestimmen und Analysieren eines Restabstandes zum Bremsen des Ego- Fahrzeugs; und g) Initiieren eines automatischen Notbremsassistenten, falls der Restabstand größer als ein notwendiger Bremsweg ist; oder h) Ausgeben einer Warnung und Einleiten einer Prefill-Funktion, falls der Restabstand kleiner als der notwendige Bremsweg ist.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur räumlichen Kollisionsvermeidung im Rahmen eines Abbiegevorgangs eines Ego-Fahrzeugs vorgesehen, das Folgendes aufweist: a) Erfassen, Filtern und Aufarbeiten von Sensordaten bezüglich des Ego- Fahrzeugs und eines entgegenkommenden Objekts; b) Bestimmen, dass für das Ego-Fahrzeug eine Abbiegesituation mit dem entgegenkommenden Objekt vorliegt; c) Analysieren und Bewerten, ob eine kritische Abbiegesituation vorliegt, mittels: i) Analysieren der Fahreraufmerksamkeit im Ego-Fahrzeug; ii) Detektieren eines Abbiegemanövers des Ego-Fahrzeugs; und iii) Bewerten der Bewegung des Objektes; wobei, falls unzureichende Sensordaten vorliegen, die Schritte a) und/oder b) wiederholt werden; und wobei, falls eine kritische Abbiegesituation vorliegt, weiterhin folgende Schritte ausgeführt werden: d) Prädizieren der jeweiligen Bewegung des Ego-Fahrzeugs und des Objekts; e) Durchführen einer Überschneidungsanalyse; wobei, falls kein Kollisionskurs detektiert wird, die Schritte a) bis e) ganz oder teilweise wiederholt werden; und wobei, falls ein Kollisionskurs detektiert wird, das Verfahren weiterhin Folgendes aufweist: f) Bestimmen und Analysieren eines Restabstandes zum Bremsen des Ego- Fahrzeugs; und g) Initiieren eines automatischen Notbremsassistenten, falls der Restabstand kleiner als ein notwendiger Bremsweg ist; oder h) Ausgeben einer Warnung und Einleiten einer Prefill-Funktion, falls der Restabstand größer als der notwendige Bremsweg ist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die bezüglich des Ego- Fahrzeugs und/oder des Objekts erfassten Sensordaten wenigstens eines der Folgenden sein: Geschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung des Ego- Fahrzeugs, Gierrate des Ego-Fahrzeugs, Lenkradwinkel des Ego-Fahrzeugs, Lenkradwinkelgeschwindigkeit des Ego-Fahrzeugs, Geschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung des Objekts, longitudinaler Abstand zwischen dem Ego- Fahrzeug und dem Objekt, lateraler Abstand zwischen dem Ego-Fahrzeug und dem Objekt und einem Winkel, der zwischen einer Bewegungsrichtung des Objekts und eine Strecke zwischen einem Stoßstangenmittelpunkt des Ego- Fahrzeugs und einem vom Ego-Fahrzeug aus betrachtet frontal-mittig gelegenen Punkt des Objekts aufgespannt wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Objekt ein Gegenstand, ein Fahrzeug mit wenigstens einem Rad oder ein Mensch.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Objekt ein Fahrzeug mit Stoßstange, und der frontal-mittig gelegene Punkt ist ein Stoßstangenmittelpunkt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Sensordaten vektoriell aufgearbeitet werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt das Prädizieren im zweidimensionalen Raum.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Prädizieren im zweidimensionalen Raum ein Prädizieren einer Bewegung des Mittelpunktes der Hinterachse über der Zeit auf.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Schritt des Prädizierens einen Schritt des Vorausberechnens von Fahrtrichtungen und/oder Bewegungswegen des Ego-Fahrzeugs und des Objekts auf. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel liegt die verfügbare Strecke in eindimensionalen Daten vor.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Schritt i) des Analysierens der Fahreraufmerksamkeit im Ego-Fahrzeug Analysieren einer überwachten Brems- und Gaspedalinteraktion auf.
Weiterhin sieht die vorliegende Erfindung optional im Schritt ii) des Detektierens des Abbiegemanövers des Ego-Fahrzeugs wenigstens einen der folgenden Schritte vor: Bestimmen des Beginns des Abbiegemanövers mittels Überwachen der Lenkradgeschwindigkeit und/oder einer Querbeschleunigung des Ego-Fahrzeugs; Bestimmen, ob das Abbiegemanöver stetig ist, mittels Überwachen des Lenkwinkels; Bestimmen eines Abbiegeradius; und Analysieren einer überwachten Blinkeraktivität des Ego-Fahrzeugs.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Schritt iii) des Bewertens des Zustandes des Objekts auf, eine konstante Geradeausbewegung des Objekts in der derzeitig bestimmten Bewegungsrichtung anzunehmen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Schritt des Bestimmens und Analysierens der verfügbaren Strecke zum Bremsen des Ego-Fahrzeugs Folgendes aufweisen, eine erwünschte verbleibende und kollisionsvermeidende Distanz zum Objekt zu bestimmen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Bestimmen der erwünschten verbleibenden und kollisionsvermeidenden Distanz unter Verwendung eines PTi-Gliedes oder eines PT2-Gliedes erfolgen.
Als vorteilhaft im Sinne der vorliegenden Erfindung ist anzusehen, dass, im Gegensatz zu bekannten Verfahren und Systemen, zeitlich gesehen ein noch späterer Eingriff in das Fahrverhalten eines Ego-Fahrzeugs möglich ist, wodurch die Anzahl und das Risiko eventueller Fehleingriffe verringert wird. Durch einen nur geringen notwendigen Geschwindigkeitsabbau sinkt außerdem die Gefahr für Kollisionen mit dem rückwärtigen Verkehr. Daraus folgen wiederum ein geringeres Risiko aus Sicht der funktionalen Sicherheit sowie eine mögliche Kostenersparnis durch geringere Anforderungen von funktionaler Sicherheit bei gleichbleibender System performance. Fehleingriffe sind für den Fahrer weniger abrupt, dadurch weniger erschreckend und führen dadurch zu verringerter Beeinträchtigung des Reaktionsverhaltens des Fahrers im weiteren Fahrverlauf.
Eine derartige spätere Möglichkeit des Eingreifens, die zu einem geringeren Risiko von Fehleingriffen führt, ist dadurch insbesondere für Low-Cost-Systeme sinnvoll. Auf Grund häufig vorliegender Sensorikdefizite erkennen bekannte Low-Cost-Systeme, im Vergleich zu High-End-Systemen, etwaige Kollisionssituationen mit ausreichender Wahrscheinlichkeit erst verspätet oder aber bei (zu) geringerem Abstand zwischen den beteiligten Objekten. Dies wird häufig durch eine entsprechend große Messtoleranz der verbauten Sensorik bedingt. Da es gilt, eine grundlose Auslösung eines Autonomous Emergency Braking bzw. AEB-Assistenten, d.h. ein so genanntes „False Negative“-Signal eines Notbremsassistenten für Fahrzeuge, unbedingt zu vermeiden, musste bei bekannten Low-Cost-Systemen bislang hingenommen werden, dass diese ggf. einen AEB-Assistenten nicht oder nicht rechtzeitig auslösen, weil am letztmöglichen Auslösezeitpunkt bei gegebenen Geschwindigkeiten keine ausreichende Kollisionswahrscheinlichkeit vorlag. Wird allerdings die Notbremsstrategie der vorliegenden Erfindung berücksichtigt, so werden spätere Auslösezeitpunkte möglich, an denen auch Low-Cost-Systeme, entsprechend nachgerüstet, mit ausreichender Wahrscheinlichkeit eine potentielle Kollision prädizieren.
Vorzugsweise bauen darüber hinaus die bereits genannten Vorteile der Verfahren zur räumlichen Kollisionsvermeidung im Rahmen eines Abbiegevorgangs eines Ego-Fahrzeugs der vorliegenden Erfindung zumindest teilweise aufeinander auf bzw. bedingen einander in synergetischer Weise. Durch den Eingriff während einer Abbiegesituation ist es möglich, eine potentielle Kollision zu vermeiden, die sonst zu einem Frontalaufprall zweier Fahrzeuge bzw. Objekte geführt hätte. Die Erfindung kann zudem nicht nur für entgegenkommende Fahrzeuge, sondern auch für Motorräder, Radfahrer und Fußgänger angewendet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten und Vorteile derselben werden nachfolgend an bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 A eine Draufsicht auf eine Abbiegesituation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
Fig. 1 B eine weitere Draufsicht auf eine Abbiegesituation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
Fig. 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Vermeidung einer räumlichen Kollisionsvermeidung im Rahmen eines Abbiegevorgangs eines Ego-Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
Fig. 3 einen Mindestlenkwinkelverlauf für ein Abbiegemanöver;
Fig. 4 einen beispielhaften Zustand der 2D-Prädiktion eines Ego-Fahrzeugs;
Fig. 5 eine weitere Draufsicht auf eine Abbiegesituation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In der vorliegenden Beschreibung beziehen sich die Ausdrücke oben, unten, rechts und links sowie ähnliche Angaben auf die in den Figuren dargestellten Ausrichtungen bzw. Anordnungen und dienen nur zur Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Diese Ausdrücke können bevorzugte Anordnungen zeigen, sind jedoch nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf verschiedene Ausführungsformen von Verfahren zur räumlichen Kollisionsvermeidung während eines Abbiegevorgangs. In diesem Zusammenhang wird von folgenden Begrifflichkeiten ausgegangen:
Ein Eingreifen eines automatischen Notbremsassistenten in diesem Zusammenhang bezeichnet allgemein ein erwünschtes Eingreifen oder auch Nichteingreifen des automatischen Notbremsassistenten. Weiterhin wird zwischen fehlerhaftem Eingreifen und einem Fehleingriff unterschieden. Bei fehlerhaftem Eingreifen greift ein Bremsassistent zu früh oder zu spät im Sinne des Optimierungspotentials der vorliegenden Offenbarung ein. Bei einem Fehleingriff identifiziert ein Bremsassistent eine vermeintliche Kollisionssituation falsch und greift ohne entsprechende Notwendigkeit ein.
Die Bezeichnung „Ego-Fahrzeug“ wird im Folgenden für dasjenige Fahrzeug verwendet, in dem bzw. für das die beschriebenen Systeme bzw. Verfahren eingesetzt bzw. angewendet werden sollen. Demgegenüber steht ein vermeintlich oder potentiell kollidierendes Objekt bzw. ein „Target-Fahrzeug“.
Weiterhin bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine „räumliche“ Kollisionsvermeidung in Abbiegesituationen. Die Bezeichnung „räumliche“ Kollisionsvermeidung ist auf ein vollständiges Abbremsen des Ego-Fahrzeugs ausgerichtet, um durch räumliche Trennung dessen vom Target-Fahrzeug eine Kollisionsvermeidung zu garantieren.
Der Ausdruck "Prädizieren" bedeutet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Voraussagen, Berechnen oder Abschätzen.
Fig. 1 A zeigt eine Draufsicht auf eine Abbiegesituation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Im Falle der hier dargestellten, beispielhaften Kreuzungssituation kreuzt ein auf der gegenüberliegenden Spur entgegenkommendes Target-Fahrzeug den Abbiegepfad eines Ego-Fahrzeugs, während dieses nach links abbiegt. Bei Unaufmerksamkeit des Fahrers im abbiegenden Ego- Fahrzeug würde dies in häufigen Fällen zu einem Unfall und einem entsprechenden erheblichen Sach- und Personenschaden führen. Mit Hilfe des automatischen Notbremsassistenten zur räumlichen Kollisionsvermeidung der vorliegenden Offenbarung, auch als Junction-Turn-Assist bezeichnet, kann eine Abbremsstrategie in einer Abbiegesituation gewählt werden, die eine bevorstehende Kollision bestenfalls verhindert oder zumindest abschwächt. Das in Fig. 1 A als entgegenkommend dargestellte Target-Fahrzeug steht beispielhaft für jedweden potentiell entgegenkommenden Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise auch einen Radfahrer oder einen Fußgänger.
Gleichermaßen kann es sich hierbei auch um ein lebloses Objekt ohne eigene Fortbewegungsintention handeln. Zudem ist auch die Darstellung des entgegenkommenden Objektes auf der Straße beispielhaft. Das gezeigte Objekt könnte vielmehr gleichermaßen auf einem Fuß-/oder Radweg oder auch aus einer Ausfahrt oder einem einer T-Kreuzung gegenüberliegenden Areal entgegenkommen.
Fig. 1 B zeigt eine weitere Draufsicht auf eine Abbiegesituation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Analog zu Fig. 1A ist hier ebenfalls eine beispielhafte Kreuzungssituation dargestellt, in der ein auf der gegenüberliegenden Spur entgegenkommendes Target-Fahrzeug den Abbiegepfad eines Ego-Fahrzeugs kreuzt, während das Ego-Fahrzeug nach links abbiegt. Zudem zeigt Fig. 1 B diverse physikalische Parameter, die für die erfindungsgemäßen Verfahren und Systeme zur Vermeidung einer räumlichen Kollision heranziehbar sind. Im auf das dargestellte Ego-Fahrzeug bezogenen Koordinatensystem sind beispielhaft gezeigt: die Ego-Fahrzeug- Geschwindigkeit Vego, die Gierrate V'ego, der Lenkradwinkel aego als Lenkwinkelanforderung, die üblicherweise über ein Lenkrad mitgeteilt wird, die Lenkradwinkelgeschwindigkeit öego, die Geschwindigkeit des entgegenkommenden Target-Fahrzeugs bzw. Objekts Vobj sowie der longitudinale Abstand Ax und laterale Abstand Ay zwischen den ebenfalls beispielhaft dargestellten Fahrzeugen. Dazu kommt außerdem der Winkel cp, der durch die Vektoren Vobj und einer Strecke zwischen einem Stoßstangenmittelpunkt des Ego-Fahrzeugs und einem vom Ego-Fahrzeug aus betrachtet frontal-mittig gelegenen Punkt des Objekts aufgespannt wird.
Optional handelt es sich hierbei um den Abstand der Stoßstangenmittelpunkte zweier Fahrzeuge. Die genannten Parameter werden mit Hilfe einer am Ego- Fahrzeug verbauten Sensorik entweder direkt gemessen oder aus den gewonnenen Daten berechnet. Sie dienen als Grundlage für das Ego- Fahrzeug, um eine potentielle Gefahrensituation für das beschriebene Abbiegeszenario rechtzeitig zu erkennen und gegebenenfalls einen Notbremseingriff einzuleiten. Wird optional zusätzlich ein bereits eingeleitetes Abbremsen von Ego-Fahrzeugs und/oder entgegenkommendem Objekt im Sinne einer Negativbeschleunigung mitgemessen bzw. -berücksichtigt, so ergibt sich man gegebenenfalls auch ein späterer Auslösezeitpunkt einer (zusätzlichen) Notbremsung, was insbesondere Low-Cost-Systemen zu Gute kommt. Vorzugsweise kann auch nur eine aktuelle Geschwindigkeit Vobj des entgegenkommenden Objekts direkt, beispielsweise über Radar, gemessen werden. Eine entsprechende Beschleunigung des entgegenkommenden Objekts wäre in diesem Fall beispielsweise aus dem zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit ableitbar.
Fig. 2 zeigt ein Verfahren (100) zur räumlichen Kollisionsvermeidung im Rahmen eines Abbiegevorgangs eines Ego-Fahrzeugs, wie beispielhaft in den Figuren 1 A und 2A gezeigt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren (100) weist zunächst einen Schritt (101 ) des Erfassens, Filterns und Aufarbeitens von Sensordaten bezüglich des Ego- Fahrzeugs und eines entgegenkommenden Objekts auf. Die jeweiligen Zustände des Ego-Fahrzeugs weisen vorzugsweise physikalische Parameter des Ego-Fahrzeugs und des Objekts auf, können aber auch Informationen bezüglich des Fahrers sowie des Fahrverhaltens des Ego-Fahrzeugs, Informationen zum Bewegungsverhalten des Objekts und/oder Informationen zur Umgebung aufweisen. Basierend auf den erfassten, gefilterten und aufgearbeiteten Sensordaten aus Schritt (101 ) erfolgt ein Analysieren der vorliegenden Situation. Dies betrifft zunächst ein Bestimmen, dass für das Ego-Fahrzeug eine Abbiegesituation mit dem entgegenkommenden Objekt vorliegt. Falls eine solche vorliegt, erfolgt ein weiterer Schritt (102) des Analysierens und Bewertens, ob die vorliegende Abbiegesituation auch kritisch ist. Dies erfolgt mittels Analysieren der Fahreraufmerksamkeit im Ego-Fahrzeug, mittels Detektieren eines Abbiegemanövers des Ego-Fahrzeugs und mittels Bewerten der Bewegung des Objektes. Falls unzureichende Sensordaten vorliegen, werden bedarfsweise weitere Sensordaten bezüglich des Ego-Fahrzeugs und des entgegenkommenden Objekts erfasst, gefiltert und aufgearbeitet und/oder es wird, ebenfalls je nach Bedarf, erneut bestimmt, dass für das Ego-Fahrzeug eine Abbiegesituation mit dem entgegenkommenden Objekt vorliegt. Im Anschluss daran erfolgt ein erneutes Analysieren und Bewerten, ob die nunmehr vorliegende Abbiegesituation kritisch ist.
Falls ermittelt wurde, dass eine kritische Abbiegesituation vorliegt, erfolgt ein Schritt (103) des Prädizierens der jeweiligen Bewegung des Ego-Fahrzeugs sowie des Objekts. Die entsprechende Bewegungsprädiktion kann optional als Prädiktion im zweidimensionalen Raum ausgelegt sein. Das Prädizieren im zweidimensionalen Raum kann außerdem optional ein Prädizieren einer Bewegung des Mittelpunktes der Hinterachse des Ego-Fahrzeugs über der Zeit aufweisen. Weiterhin kann das Prädizieren im Allgemeinen optional einen Schritt des Vorausberechnens von Fahrtrichtungen und/oder Bewegungswegen des Ego-Fahrzeugs und des Objekts aufweisen.
Gemäß der jeweils prädizierten Bewegungen des Ego-Fahrzeugs und des entgegenkommenden Objekts erfolgt das Durchführen einer Überschneidungsanalyse in Schritt (104). Falls hierbei detektiert wird, dass kein Kollisionskurs vorliegt, so werden je nach Bedarf, wie Fig. 2 zeigt, die Schritte (101) bis (103) ganz oder teilweise wiederholt. Falls im Schritt (104) allerdings ein inhärenter Kollisionskurs detektiert wird, so erfolgt anschließend ein Schritt (105) zum Bestimmen und Analysieren eines Restabstandes zum Bremsen des Ego-Fahrzeugs. Der bestimmte Restabstand kann optional als verfügbare Strecke in eindimensionalen Daten vorliegen.
Gemäß dem bestimmten und analysierten Restabstand ergeben sich nunmehr wenigstens zwei Varianten zur räumlichen Kollisionsvermeidung im Rahmen eines Abbiegevorgangs:
Variante I
Es folgt entweder ein Schritt des Initiierens (106) eines automatischen Notbremsassistenten, falls der Restabstand größer als ein notwendiger Bremsweg ist, oder ein Schritt( 107) des Ausgebens einer Warnung und des Einleitens einer Prefill-Funktion, falls der Restabstand kleiner als der notwendige Bremsweg ist. Die genannte Prefill-Funktion bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Offenbarung den Aufbau von minimalem Druck im Bremssystem zum Anlegen der Bremsschreiben, um ein jeweiliges Lüftspiel der Bremsen zumindest teilweise zu reduzieren. Der entsprechende Betriebsmodus der Prefill-Funktion ist optional voreingestellt oder vom jeweiligen Fahrer einstellbar.
Variante
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Es folgt entweder ein Schritt des Initiierens (106) eines automatischen Notbremsassistenten, falls der Restabstand kleiner als ein notwendiger Bremsweg ist, oder ein Schritt (107) des Ausgebens einer Warnung und Einleiten einer Prefill-Funktion, falls der Restabstand größer als der notwendige Bremsweg ist.
Diese genannten Varianten im Umgang mit einer Notbremsung in einer Abbiegesituation lassen, system- wie anwenderbedingt, grundsätzlich einen spätest- und/oder sanftestmöglichen Eingriff des erfindungsgemäßen automatischen Notbremsassistenten zu. Dadurch wird das Risiko für Fehleingriffe minimiert. Außerdem ist die notwendige Geschwindigkeitsreduktion geringer gestaltbar, so dass das Risiko potenzieller Folgekollisionen mit dem rückwärtigen Verkehr gesenkt wird, was für ein automatisches Notbremssystem als größtes Risiko aus Sicht der funktionalen Sicherheit gilt.
Grundsätzlich stehen bei der Abwägung, ob eher ein Verfahren gemäß Variante I oder II zu wählen ist, unterschiedliche Fokussierungen im Vordergrund. Liegt beispielsweise ein besonderes Interesse an der Art des kollidierenden Objekts vor und handelt es sich dabei eher um einen ungeschützten Verkehrsteilnehmer, d.h. beispielsweise um einen Fußgänger, einen Motorrad- oder Fahrradfahrer, so wird zumeist ein möglichst früher Einsatz des Notbremsassistenten bevorzugt. Stehen allerdings Überlegungen und Abwägungen zum Ausmaß einer potentiellen Kollision im Vordergrund, so ist davon auszugehen, dass grundsätzlich ein Front-zu-Front-Zusammenstoß einem Front-zu-Seiten-Zusammenstoß vorzuziehen ist, wobei hier insbesondere die Seite eines entgegenkommenden Target-Fahrzeugs gemeint ist. Dies gilt auch dann, wenn die Kollisionsenergie bei einem Front-zu-Front- Zusammenstoß aufgrund einer möglicherweise verzögerten Bremsung höher wäre. In letzterem Fall wird somit ein möglichst später Einsatz des Notbremsassistenten bevorzugt. Darüber hinaus kann aber auch der Wunsch im Vordergrund stehen, einen grundsätzlich vorhandenen Notbremsassistenten insbesondere dann nicht automatisch wirken zu lassen, wenn eine Kollision nicht mehr vermieden werden kann. Dies wäre mitunter der Fall, wenn die Folgen für die Insassen des jeweiligen Ego-Fahrzeugs und/oder des Target- Fahrzeugs durch einen Einsatz eines Notbremsassistenten kurz vor der Kollision noch verschlimmert würden verglichen mit einem Aufprall ohne Einsatz eines derartigen Notbremsassistenten. Eine entsprechende Gefahr besteht beispielsweise bei einem potentiellen Seitenaufprall, und zwar des Egooder des Target-Fahrzeugs.
Wie bereits dargelegt, weist das in Fig. 2 dargestellte Verfahren (100) im Schritt (102) des Analysierens und Bewertens, ob die vorliegende Abbiegesituation kritisch ist, unter anderem ein Analysieren der Fahreraufmerksamkeit im Ego- Fahrzeug auf. Dieser Schritt umfasst optional das Überwachen und Analysieren von Fahrereingaben wie beispielsweise Brems- und Gaspedal-Interaktion.
Wie ebenfalls bereits dargelegt, weist das in Fig. 2 dargestellte Verfahren (100) im Schritt (102) des Analysierens und Bewertens, ob die vorliegende Abbiegesituation kritisch ist, unter anderem ein Detektieren eines Abbiegemanövers des Ego-Fahrzeugs auf. Dieser Detektionsvorgang kann optional wenigstens einen der folgenden Schritte aufweisen: Bestimmen des Beginns des Abbiegemanövers mittels Überwachen der Lenkradgeschwindigkeit und/oder einer Querbeschleunigung des Ego-Fahrzeugs, Bestimmen, ob das Abbiegemanöver stetig ist, und, mittels Überwachen des Lenkwinkels, Bestimmen eines Abbiegeradius. Hierbei ist optional folgende Untersuchung und Erkennung eines potentiellen Abbiegewunsches des Fahrers des Ego- Fahrzeugs vorgesehen:
Für eine entsprechende Untersuchung und Erkennung des Abbiegemanövers werden der Lenkradwinkel aego, die Lenkradwinkelgeschwindigkeit öego und die Gierrate V'ego herangezogen.
Um den Beginn des Abbiegemanövers korrekt zu bestimmen, wird zunächst durch Beobachtung der Lenkradwinkelgeschwindigkeit äego sichergestellt, dass sich das Ego-Fahrzeug eingangs in einer Geradeausfahrt befand. Dazu wird die Lenkradwinkelgeschwindigkeit öego für eine parametrierbare Zeit tmin_straight mit einem vorbestimmten Schwellenwert amin verglichen. Der Schwellenwert Omin wird dabei je nach Fahrzeug und Anforderungen an das Ansprechverhalten eines Systems entwicklerseitig vorbestimmt. Um sicher zu stellen, dass sich das Fahrzeug nicht in einem dynamischen Grenzbereich bewegt, wird außerdem die Querbeschleunigung ay des Ego-Fahrzeugs untersucht und mit einem weiteren vorbestimmten Schwellenwert ay_min verglichen. Ein beispielhafter dynamischer Grenzbereich liegt in jenen kritischen Fahrsituationen vor, in denen zu Grunde gelegte Modelle, wie beispielsweise ein Einspurmodell, gegebenenfalls nicht mehr gelten. Die Querbeschleunigung ay kann dabei mit Hilfe der Formel
Figure imgf000018_0001
aus der Gierrate V'ego und der Ego-Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden.
Anschließend wird das potentielle Abbiegemanöver anhand der Gierrate V'ego und des Lenkwinkels aego bewertet.
Über die Ego-Fahrzeuggeschwindigkeit Vego und die Gierrate V'ego kann weiterhin der derzeitige Abbiege- bzw. Kurvenradius rmit Hilfe der Formel
Figure imgf000018_0002
angenähert werden. Ist dieser größer als ein weiterer vorbestimmter Schwellenwert rmin, so kann davon ausgegangen werden, dass sich das Ego- Fahrzeug derzeitig in einer Kurvenfahrt befindet.
Darüber hinaus kann der Lenkradwinkel aego mit einem weiteren vorbestimmten Schwellenwert amin(t) verglichen werden, der einem wie in Fig. 3 dargestellten, geforderten Mindestwinkelverlauf amin(t) entspricht. Dadurch wird sichergestellt, dass sich das Ego-Fahrzeug tatsächlich in einem stetigen Abbiegemanöver befindet und dass so das Risiko eines möglichen Fehleingriffs in einem ungewollten Szenario minimiert wird.
Der beschriebene Detektionsvorgang im Schritt (102) kann weiterhin optional ein Analysieren einer überwachten Blinkeraktivität des Ego-Fahrzeugs aufweisen. Dies kann, je nach Funktionsanforderung, über einen hierfür einstellbaren Parameter erfolgen. In einem beispielhaften Szenario mit Rechtsverkehr und entsprechenden Abbiegemanöver nach links bedeutet dies beispielsweise, dass ein nicht aktiver Linksblinker je nach Anforderung dazu führen kann, dass keine Notbremsung ausgelöst wird, sondern beispielsweise nur eine Warnung ausgegeben und eine Prefill-Funktion des Bremssystems eingeleitet wird. Dem liegt folgende optionale Überlegung im Hinblick auf die tatsächliche Abbiegeabsicht eines Fahrers zugrunde, falls kein Blinker gesetzt wurde: Hierbei soll insbesondere gleichermaßen ein Fehleingriff wie ein fehlerhafter Eingriff im Sinne der vorliegenden Offenbarung vermieden werden, falls ein Ego-Fahrzeug beispielsweise vor einem Rechtsabbiegemanöver bewusst nach links ausschwenkt oder um ein Hindernis herumfährt.
Wie ebenfalls bereits dargelegt, weist das in Fig. 2 dargestellte Verfahren (100) im Schritt (102) des Analysierens und Bewertens, ob die vorliegende Abbiegesituation kritisch ist, unter anderem ein Bewerten der Bewegung des Objektes auf. Bei der erfindungsgemäßen Analyse des Objekts wird optional geprüft, um welche Art Verkehrsteilnehmer es sich handelt (Fußgänger, Fahrerfahrer, PKW/LKW, Motorradfahrer), um gegebenenfalls auf unterschiedliche Verkehrsteilnehmer unterschiedlich reagieren zu können. Optional werden die Bewegungsrichtung des Objekts (z.B. kreuzend, entgegenkommend etc.) und/oder die Objektgeschwindigkeit Vobj gemäß der Formel
Vp_min — Vobj — Vp_max (3) eingestuft, wobei es sich bei den Geschwindigkeiten Vp_min und Vp_max um vordefinierte Schwellenwerte handelt.
Außerdem kann ein absoluter Abstand z zwischen Ego-Fahrzeug und Objekt optional mit Hilfe der Formel
Figure imgf000019_0001
mit den ebenfalls vordefinierten Grenzwerten zp_min bzw. zp max verglichen werden, wobei Ax den longitudinale Abstand und Ay den lateralen Abstand zwischen dem Ego-Fahrzeug und dem Objekt bezeichnen. Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 dargelegt, so erfolgt der Schritt (103) des Prädizierens der jeweiligen Bewegung des Ego-Fahrzeugs sowie des Objekts, falls ein Abbiegemanöver samt kritischer Abbiegesituation vorliegt. Die Dauer einer derart prädizierten Bewegung des Ego-Fahrzeugs lässt sich optional durch einen Parameter tp_predict einstellen.
Ein erfindungsgemäßes Modell zur Prädiktion der Ego-Fahrzeug-Bewegung basiert auf folgenden Annahmen:
- Die Geschwindigkeit Vego des Ego-Fahrzeugs ist konstant.
- Die Gierrate V'egodes Ego-Fahrzeugs ist konstant.
- Die Hinterachse des Ego-Fahrzeugs rollt ideal auf dem Untergrund ab, so dass kein Schlupf entsteht. Folglich befindet sich der entsprechende Momentanpol, wie in Fig. 4 dargestellt, für jeden Berechnungszeitschritt auf Höhe der Hinterachse des Ego-Fahrzeugs.
Fig. 4 zeigt in diesem Zusammenhang einen initialen Zustand einer beispielhaften 2D-Prädiktion des Ego-Fahrzeugs, wobei R den Abbiegeradius des Ego-Fahrzeugs bezeichnet, und zwar ausgehend vom Momentanpol.
Dadurch lässt sich die Bewegung des Mittelpunktes der Hinterachse über der Zeit hinreichend genau Vorhersagen und auf Grundlage dessen können alle weiteren Fahrzeugpunkte berechnet werden. Zur Bestimmung einer potentiellen Kollision lassen sich die Fahrzeuge und/oder Objekte vereinfacht durch Rechtecke annähern. Für die Bewegung des Objekts wird optional eine konstante Geradeausfahrt entlang der derzeitigen Fahrtrichtung angenommen werden.
In einer im Schritt (105) beispielhaft ausgeführten Kollisionsanalyse wird abschließend der Abstand der Rechtecke untereinander berechnet. Für den Fall, dass diese sich im Laufe der Zeit schneiden, kann davon ausgegangen werden, dass es zu einer Kollision kommen wird. Bezüglich der Bestimmung des zur Verfügung stehenden Bremsweges wird nun beispielhaft auf Fig. 5 verwiesen, die eine weitere Draufsicht auf eine Abbiegesituation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt. Hierfür wird ein Abstand b definiert, der als erwünschte verbleibende bzw. Restdistanz zum Target jenen seitlichen Versatz vom Objekt angibt, bei dem das Ego-Fahrzeug bestenfalls zum Stehen kommen soll und eine Kollision vermieden wird. Das Bestimmen der erwünschten verbleibenden und kollisionsvermeidenden Distanz im Rahmen einer Modellierung des Ego- Fahrzeug Bremssystems kann optional unter Verwendung eines PTi-Gliedes oder eines PT2-Gliedes erfolgen. Letzteres weist ein proportionales Übertragungsverhalten bei einer Verzögerung 2. Ordnung auf.
Darüber hinaus wird eine parametrierbare Distanz As entlang des Ego- Fahrzeug Pfades definiert, die eventuelle Unsicherheiten durch die Sensorik bzw. etwaige im Vorfeld getroffene Modellannahmen im Sinne einer Toleranz für Prädiktionsfehler ausgleichen kann. Der verfügbare Bremsweg ergibt sich dann aus dem berechneten Weg entlang des Pfades des Ego Fahrzeugs sego bis zum Unterschreiten des Abstandes b zum Objekt gemäß der Formel
Sego(Abstand Objekt < b) - As (5).
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist anzumerken, dass nach einer Überprüfung, ob eine kritische Abbiegesituation mit einem entgegenkommenden Objekt vorliegt, grundsätzlich ein spätest möglicher Bremseingriff in den Stillstand für räumliche Kollisionsvermeidung angestrebt wird.
Optional kann es sich beim sowohl beim entgegenkommenden Objekt entweder um ein Target-Fahrzeug, einen Gegenstand oder einen Fußgänger handeln. Weiterhin können sämtliche beschriebenen Verfahren 100 optional einen Schritt zum Bestimmen aufweisen, ob Rechtsverkehr oder Linksverkehr vorliegt. Weiterhin sind die erfindungsgemäßen Verfahren zur räumlichen Kollisionsvermeidung im Rahmen eines Abbiegevorgangs eines Ego- Fahrzeugs optional derart ausgelegt, dass der ebenfalls erfindungsgemäße automatische Notbremsassistent gekoppelt an ein elektronisches Stabilitätsprogramm auszulösen kann.
Weiterhin sieht die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt vor, das auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist und eine Software samt Instruktionen aufweist, die betreibbar sind, um die erfindungsgemäßen Verfahren zur räumlichen Kollisionsvermeidung im Rahmen eines Abbiegevorgangs eines Ego-Fahrzeugs auszuführen.
Diese Software kann optional programmiert sein, um mit einem System für ein Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) zusammenzuarbeiten, das bei einem drohenden Ausbrechen eines Fahrzeuges einzelne Räder gezielt abbremst. Dabei werden sowohl ein Über- als auch ein Untersteuern des Fahrzeuges bei einer räumlichen Kollisionsvermeidung der vorliegenden Erfindung verhindert.
Bei allen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde vereinfachend, falls nicht explizit anders gekennzeichnet, von Kollisionssituationen in der Ebene, aufgespannt durch einen zweidimensionalen Vektor in jeweils x- und y- Richtung eines als bekannt anzusehenden, kartesischen Koordinatensystems gesprochen. Für einen Fachmann ist es jedoch offensichtlich, dass die meisten alltäglichen Kollisionssituationen gleichermaßen eine Komponente im dreidimensionalen Raum besitzen, sobald die geografische Situation nicht mehr eben ist. Eine entsprechend vektorielle Anpassbarkeit des beanspruchten Verfahrens und Systems ist damit ebenfalls Teil der vorliegenden Offenbarung.
Weiterhin wurden verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben, die eine optionale Verwendung vordefinierter Schwellenwerte einbeziehen. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, dass diese Schwellenwerte vom jeweiligen System sowie den spezifischen Eigenschaften eines Ego-Fahrzeugs abhängen und je nach beispielhaftem Einsatz in einem PKW oder einem LKW stark divergieren können.
Weiterhin wird für die vorliegende Erfindung als bekannt vorausgesetzt, dass Kraftfahrzeuge mit entsprechenden Sensoren (z.B. Tachometer) und Mess- bzw. Überwachungsvorrichtungen serienmäßig ausgestattet sind, um Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen am eigenen Fahrzeug zu messen und zu überwachen. Die hier beschriebenen Konzepte sehen zudem, falls nötig, Schnittstellen und Adaptionsmöglichkeiten zum Empfang von Daten und zur Datenübertragung nach außen vor (z.B. GPS, Connectivity-Systemen wie ConnectedDrive® etc.) vor. Grundsätzlich sind die hier beschriebenen Konzepte und Systeme gleichermaßen in Low-Cost-Systemen wie hochkomplexen, vernetzten Fahrzeugsystemen anwendbar.
Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungen beschrieben, wobei die einzelnen Merkmale der beschriebenen Ausführungen frei miteinander kombiniert werden können und/oder ausgetauscht werden können, sofern sie kompatibel sind. Ebenso können einzelne Merkmale der beschriebenen Ausführungen weggelassen werden, sofern sie nicht zwingend notwendig sind. Für den Fachmann sind zahlreiche Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich und offensichtlich, ohne dass dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.

Claims

Ansprüche Verfahren (100) zur räumlichen Kollisionsvermeidung im Rahmen eines Abbiegevorgangs eines Ego-Fahrzeugs, wobei das Verfahren (100) Folgendes aufweist: a) Erfassen, Filtern und Aufarbeiten (101 ) von Sensordaten bezüglich des Ego-Fahrzeugs und eines entgegenkommenden Objekts; b) Bestimmen (102), dass für das Ego-Fahrzeug eine Abbiegesituation mit dem entgegenkommenden Objekt vorliegt; c) Analysieren und Bewerten (102), ob eine kritische Abbiegesituation vorliegt, mittels: i) Analysieren der Fahreraufmerksamkeit im Ego-Fahrzeug; ii) Detektieren eines Abbiegemanövers des Ego-Fahrzeugs; und iii) Bewerten der Bewegung des Objektes; wobei, falls unzureichende Sensordaten vorliegen, die Schritte a) und/oder b) wiederholt werden; und wobei, falls eine kritische Abbiegesituation vorliegt, weiterhin folgende Schritte ausgeführt werden: d) Prädizieren (103) der jeweiligen Bewegung des Ego-Fahrzeugs und des Objekts; e) Durchführen (104) einer Überschneidungsanalyse; wobei, falls kein Kollisionskurs detektiert wird, die Schritte a) bis e) ganz oder teilweise wiederholt werden; und wobei, falls ein Kollisionskurs detektiert wird, das Verfahren (100) weiterhin Folgendes aufweist: f) Bestimmen und Analysieren (105) eines Restabstandes zum Bremsen des Ego-Fahrzeugs; und g) Initiieren (106) eines automatischen Notbremsassistenten, falls der Restabstand größer als ein notwendiger Bremsweg ist; oder h) Ausgeben (107) einer Warnung und Einleiten einer Prefill-Funktion, falls der Restabstand kleiner als der notwendige Bremsweg ist.
22 Verfahren (100) zur räumlichen Kollisionsvermeidung im Rahmen eines Abbiegevorgangs eines Ego-Fahrzeugs, wobei das Verfahren (100) Folgendes aufweist: a) Erfassen, Filtern und Aufarbeiten (101 ) von Sensordaten bezüglich des Ego-Fahrzeugs und eines entgegenkommenden Objekts; b) Bestimmen (102), dass für das Ego-Fahrzeug eine Abbiegesituation mit dem entgegenkommenden Objekt vorliegt; c) Analysieren und Bewerten (102), ob eine kritische Abbiegesituation vorliegt, mittels: i) Analysieren der Fahreraufmerksamkeit im Ego-Fahrzeug; ii) Detektieren eines Abbiegemanövers des Ego-Fahrzeugs; und iii) Bewerten der Bewegung des Objektes; wobei, falls unzureichende Sensordaten vorliegen, die Schritte a) und/oder b) wiederholt werden; und wobei, falls eine kritische Abbiegesituation vorliegt, weiterhin folgende Schritte ausgeführt werden: d) Prädizieren (103) der jeweiligen Bewegung des Ego-Fahrzeugs und des Objekts; e) Durchführen (104) einer Überschneidungsanalyse; wobei, falls kein Kollisionskurs detektiert wird, die Schritte a) bis e) ganz oder teilweise wiederholt werden; und wobei, falls ein Kollisionskurs detektiert wird, das Verfahren (100) weiterhin Folgendes aufweist: f) Bestimmen und Analysieren (105) eines Restabstandes zum Bremsen des Ego-Fahrzeugs; und g) Initiieren (106) eines automatischen Notbremsassistenten, falls der Restabstand kleiner als ein notwendiger Bremsweg ist; oder h) Ausgeben (107) einer Warnung und Einleiten einer Prefill-Funktion, falls der Restabstand größer als der notwendige Bremsweg ist. Das Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die bezüglich des Ego-Fahrzeugs und/oder des Objekts erfassten Sensordaten wenigstens eines der Folgenden sind: Geschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung des Ego-Fahrzeugs, Gierrate des Ego-Fahrzeugs, Lenkradwinkel des Ego-Fahrzeugs, Lenkradwinkelgeschwindigkeit des Ego-Fahrzeugs, Geschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung des Objekts, longitudinaler Abstand zwischen dem Ego-Fahrzeug und dem Objekt, lateraler Abstand zwischen dem Ego-Fahrzeug und dem Objekt und einem Winkel, der zwischen einer Bewegungsrichtung des Objekts und eine Strecke zwischen einem Stoßstangenmittelpunkt des Ego-Fahrzeugs und einem vom Ego- Fahrzeug aus betrachtet frontal-mittig gelegenen Punkt des Objekts aufgespannt wird. Das Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Objekt ein Gegenstand, ein Fahrzeug mit wenigstens einem Rad oder ein Mensch ist. Das Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Objekt ein Fahrzeug mit Stoßstange ist, und wobei der frontal-mittig gelegene Punkt ein Stoßstangenmittelpunkt ist. Das Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensordaten vektoriell aufgearbeitet werden. Das Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Prädizieren (103) im zweidimensionalen Raum erfolgt. Das Verfahren (100) nach Anspruch 7, wobei das Prädizieren (103) im zweidimensionalen Raum ein Prädizieren einer Bewegung des Mittelpunktes der Hinterachse über der Zeit aufweist. Das Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Prädizieren (103) einen Schritt des Vorausberechnens von Fahrtrichtungen und/oder Bewegungswegen des Ego-Fahrzeugs und des Objekts aufweist. Das Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die verfügbare Strecke in eindimensionalen Daten vorliegt. Das Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt i) des Analysierens der Fahreraufmerksamkeit im Ego- Fahrzeug Analysieren einer überwachten Brems- und Gaspedalinteraktion aufweist. Das Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt ii) des Detektierens des Abbiegemanövers des Ego-Fahrzeugs wenigstens einen der folgenden Schritte aufweist:
Bestimmen des Beginns des Abbiegemanövers mittels Überwachen der Lenkradgeschwindigkeit und/oder einer Querbeschleunigung des Ego- Fahrzeugs;
Bestimmen, ob das Abbiegemanöver stetig ist, mittels Überwachen des Lenkwinkels;
Bestimmen eines Abbiegeradius; und Analysieren einer überwachten Blinkeraktivität des Ego-Fahrzeugs. Das Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt iii) des Bewertens des Zustandes des Objekts aufweist, eine konstante Geradeausbewegung des Objekts in der derzeitig bestimmten Bewegungsrichtung anzunehmen. Das Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Bestimmens und Analysierens (105) der verfügbaren Strecke zum Bremsen des Ego-Fahrzeugs Folgendes aufweist: Bestimmen einer erwünschten verbleibenden und kollisionsvermeidenden Distanz zum Objekt.
25 Das Verfahren (100) nach Anspruch 14, wobei das Bestimmen (105) der erwünschten verbleibenden und kollisionsvermeidenden Distanz unter Verwendung eines PTi-Gliedes oder eines PT2-Gliedes erfolgt.
26
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