DE102016216134A1

DE102016216134A1 - Verschieben der Querposition einer automatisierten Querführung zum Informieren des Fahrers über einen erforderlichen Spurwechsel

Info

Publication number: DE102016216134A1
Application number: DE102016216134.2A
Authority: DE
Inventors: Christoph Resch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2018-03-01

Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem zur zumindest automatisierten Querführung eines Kraftfahrzeugs. Das Fahrerassistenzsystem ist eingerichtet, im Rahmen der automatisierten Querführung das Fahrzeug automatisiert in einer auf die aktuelle Fahrspur bezogenen Querposition zu halten. Das Fahrerassistenzsystem kann ferner feststellen, dass ein Spurwechsel erforderlich ist. Wenn festgestellt wurde, dass ein Spurwechsel erforderlich ist, wird der Fahrer über den erforderlichen Spurwechsel mit dem Ziel informiert, dass dieser den erforderlichen Spurwechsel einleitet. Hierzu wird die Querführung seitens des Fahrerassistenzsystems derart angepasst, dass die Querposition des Fahrzeugs in Bezug auf die aktuelle Fahrspur in Richtung derjenigen Seite der beiden Seiten der aktuellen Fahrspur verschoben wird, über die der erforderliche Spurwechsel zu erfolgen hat.

Description

Die Erfindung betrifft Fahrerassistenzsysteme zur zumindest automatisierten Querführung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur automatisierten Längs- und Querführung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Informieren des Fahrers über einen erforderlichen Spurwechsel.
Aktuelle Navigationssysteme in Kraftfahrzeugen geben dem Fahrer beispielsweise bei aktiver Zielführung auf einer Autobahn oder einer Schnellstraße an, wenn eine Ausfahrt von der aktuell befahrenen Straße vorausliegt, die zum Erreichen eines Navigationsziels zu nehmen ist. In einer Erweiterung eines derartigen Navigationssystems kann bei einer zu nehmenden vorausliegenden Ausfahrt bestimmt werden, in welcher Spur der Straße sich das eigene Fahrzeug befindet und in welche Spur der Fahrer wechseln muss, um der Ausfahrt zu folgen. Dem Fahrer wird hierzu optisch und/oder akustisch seitenabhängig angezeigt, dass er auf die Nebenspur wechseln soll und zwar so lange, bis die Spur der Ausfahrt erreicht ist. Unter eine Ausfahrt kann im Rahmen der Anmeldung beispielsweise eine Ausfahrt einer Anschlussstelle von der Autobahn auf das nachgeordnete Straßennetz oder eine Ausfahrt eines Autobahnkreuzes von einer Autobahn auf eine andere Autobahn verstanden werden.
Des Weiteren kann dem Fahrer auch in anderen Situationen angezeigt werden, dass ein Spurwechsel notwendig ist, beispielsweise bei einer vorausliegenden Auftrennung der Fahrspuren oder bei einem Ende der eigenen Fahrspur (beispielsweise bei einem baulichen Ende der eigenen Fahrspur, aufgrund einer Absperrung im Fall einer vorausliegenden Baustelle oder aufgrund eines vorausliegenden Unfalls in der eigenen Fahrspur).
Ein optischer Fahrspurwechselhinweis weist den Nachteil auf, dass der Fahrer hierfür den Blick von der Fahrumgebung auf ein optisches Anzeigegerät richten muss, sofern die optische Anzeige nicht über ein Head-Up-Display erfolgt. Hierdurch könnte der Fahrer vom vorausliegenden Fahrgeschehen abgelenkt werden. Sofern der Blick nicht auf das Anzeigegerät gerichtet wird, kann ein angezeigter Fahrspurwechselhinweis nicht wahrgenommen werden, so dass ein notwendiger Fahrspurwechsel möglicherweise unterbleibt.
Akustische Navigationshinweise können den Fahrer stören und werden daher häufig vom Fahrer deaktiviert, so dass ein akustischer Spurwechselhinweis bei deaktivierten akustischen Navigationshinweisen nicht ausgegeben wird.
Aus der Druckschrift DE 10 2005 024 382 A1 ist ein Spurhalteassistent für Kraftfahrzeuge bekannt, der über ein Stellglied eine Kraft auf die Lenkung des Fahrzeugs ausübt, um das Fahrzeug in der Spur zu halten. Ferner ist eine Einrichtung zur Erkennung einer Spurwechselabsicht des Fahrers vorhanden. Bei erkannter Spurwechselabsicht des Fahrers wird die auf die Lenkung ausgeübt Kraft asymmetrisch im Sinne eines leichteren Spurwechsels modifiziert.
Die Druckschrift DE 102 10 548 A1 beschreibt ein Querführungssystem für ein Kraftfahrzeug, das ein Fahrzeug auf einen Sollwert der Querposition einer befahrenen Fahrspur hält. Hierbei ist ein Stellelement zur manuellen Einstellung einer lateralen Abweichung des Sollwertes von der Spurmitte vorhanden.
In der Druckschrift DE 10 2013 019 145 A1 ist ein Spurhaltesystem beschrieben, bei dem ein gewisser Querversatz bezüglich der Querposition eingestellt wird, um an einem vorausfahrenden Fahrzeug vorbeisehen zu können.
Die Druckschrift DE 10 2009 048 789 A1 beschreibt ein Verfahren zur automatisierten Querführung, bei dem bei einer fahrerseitigen Fahrspurwechselanforderung durch Betätigen des Blinkers der Sollwert der Querposition in Richtung des angeforderten Spurwechsels verschoben wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine zur optischen oder akustischen Option alternative Möglichkeit zum Informieren des Fahrers über einen erforderlichen Spurwechsel anzugeben, die vom Fahrer leicht wahrgenommen werden kann, ohne den Blick weg vom Fahrgeschehen zu richten.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Beispielsweise können die in Bezug auf die Anpassung der Längsführung beschriebenen Ideen auch ohne die in Anspruch 1 beschriebene Anpassung der Querführung umgesetzt werden.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem zur zumindest automatisierten Querführung eines Kraftfahrzeugs. Das Fahrerassistenzsystem ist eingerichtet, im Rahmen der automatisierten Querführung das Fahrzeug automatisiert in einer auf die aktuelle Fahrspur bezogenen Querposition zu halten (Spurhaltefunktion), beispielsweise in der Mitte zwischen den beiden Begrenzungslinien der Fahrspur oder in einer gegenüber der Mitte versetzten Position. Das Fahrerassistenzsystem ist eingerichtet, bei automatisierter Querführung des Fahrzeugs festzustellen, dass ein Spurwechsel erforderlich ist. Beispielsweise wird bei aktiver Zielführung eines Navigationssystems festgestellt, dass ein Spurwechsel erforderlich ist, um der aktiven Zielführung zu folgen.
Wenn festgestellt wurde, dass ein Spurwechsel erforderlich ist, wird der Fahrer über den erforderlichen Spurwechsel mit dem Ziel informiert, dass dieser den erforderlichen Spurwechsel einleitet. Hierzu wird die Querführung seitens des Fahrerassistenzsystems derart angepasst, dass die Querposition des Fahrzeugs in Bezug auf die aktuelle Fahrspur in Richtung derjenigen Seite der beiden Seiten der aktuellen Fahrspur verschoben wird, über die der erforderliche Spurwechsel zu erfolgen hat (d. h. die Querposition wird in Richtung des erforderlichen Spurwechsels vorschoben). Wenn beispielsweise ein erforderlicher Spurwechsel zum Ansteuern einer rechts von der aktuellen Straße befindlichen Ausfahrt festgestellt wird, wird die Querposition nach rechts verschoben.
Die Verschiebung der Querposition ist vorzugsweise lediglich so groß, dass das Fahrzeug die aktuelle Fahrspur nicht verlässt, d. h. das Fahrzeug mit seiner Außenabmessung nicht in die benachbarte Fahrspur ragt.
Durch die Verschiebung der Querposition kann der Fahrer auf einen erforderlichen Spurwechsel hingewiesen werden, ohne dass der Fahrer den Blick von der vorausliegenden Fahrsituation abwenden muss. Es besteht auch nicht die Gefahr, dass der erfindungsgemäße Fahrspurwechselhinweis leicht übersehen wird, wie dies bei einem optischen Fahrspurwechselhinweis oder bei einem deaktivierten akustischen Fahrspurwechselhinweis der Fall ist.
Beispielsweise kann abhängig vom umliegenden Verkehr und von der Distanz bis zu einer Ausfahrt oder einer anderen örtlichen Spurwechselursache die Querführung derart angepasst werden, dass die Solltrajektorie der Querführung in Richtung der Seite verschoben wird, auf der der Spurwechsel aufgrund der Ausfahrt bzw. der anderen örtlichen Spurwechselursache notwendig wird.
Vorzugsweise weist das Fahrerassistenzsystem neben der vorstehend beschriebenen Spurhaltefunktion mit Verschiebung der Querposition bei einem erforderlichen Spurwechsel eine Spurwechselassistenzfunktion auf, welche eingerichtet ist, in Reaktion auf eine fahrerseitige Bedienhandlung (beispielsweise die Betätigung des Blinkerhebels) das Fahrzeug im Rahmen eines automatisierten Spurwechselmanövers mit zumindest automatischer Querführung ausgehend von einer Ausgangsfahrspur auf eine Zielfahrspur automatisiert zu steuern. Beispielsweise muss der Fahrer den Blinkerhebel für eine Zeitdauer größer oder größer gleich als ein vorgegebener Zeitdauer-Schwellwert (z. B. 1 s) in der Tippblinken-Stellung halten, damit das Spurwechselassistenzsystem den automatischen Spurwechsel auslöst.
Wie vorstehend bereits ausgeführt, ist das Fahrerassistenzsystem eingerichtet, in Reaktion auf die Feststellung eines erforderlichen Spurwechsels den Fahrer über den erforderlichen Spurwechsel durch die Verschiebung der Querposition zu informieren. In Reaktion auf diese Information des Fahrers kann der Fahrer dann die entsprechende fahrerseitige Bedienhandlung zum Einleiten des automatisierten Spurwechselmanövers durchführen (beispielsweise den Blinkerhebel in der notwendigen Weise betätigen, um ein Spurwechselmanöver auszulösen). Die entsprechende fahrerseitige Bedienhandlung zum Einleiten eines automatisierten Spurwechselmanövers wird dann vom Fahrerassistenzsystem festgestellt, woraufhin das automatische Spurwechselmanöver seitens des Fahrerassistenzsystems ausgelöst wird.
Anstatt eines automatisiert durchgeführten Spurwechselmanövers in Reaktion auf einer entsprechende Bedienhandlung des Fahrers kann alternativ vorgesehen sein, dass der Fahrer das Spurwechselmanöver manuell durchführt, nachdem der Fahrer durch Verschiebung der Querposition über den erforderlichen Spurwechsel informiert wurde.
Wie vorstehend bereits ausgeführt, umfasst das Fahrerassistenzsystem vorzugsweise ein Navigationssystem zur Zielführung zu einem insbesondere vom Fahrer eingegebenen Fahrtziel. Bei aktiver Zielführung kann dann festgestellt werden, dass ein Spurwechsel erforderlich ist, um der aktiven Zielführung zu folgen. Beispielsweise wird festgestellt, dass ein oder mehrere Spurwechsel nötig sind, um eine auf dem Weg zum Fahrtziel liegende Ausfahrt von der aktuell befahrenen Straße, insbesondere von einer aktuell befahrenen Autobahn, zu nehmen. Das Fahrerassistenzsystem ist vorzugsweise eingerichtet, festzustellen, dass ein Spurwechsel aufgrund einer im Rahmen der Zielführung zu nehmenden, vorausliegenden Ausfahrt erforderlich ist.
Ein mögliches Spurwechselszenario für eine Information des Fahrers durch Verschiebung der Querposition kann ein Spurwechsel aufgrund einer vorausliegende Ausfahrt sein, auf die durch ein oder mehrere Spurwechsel aufgefahren werden kann. Ein alternatives mögliches Spurwechselszenario für eine Information des Fahrers durch Verschiebung der Querposition kann ein vorausliegendes Spurende der aktuell befahrenen Fahrspur sein, so dass der Fahrer diese Fahrspur durch ein oder mehrere Spurwechsel verlassen muss. Ein weiteres alternatives mögliches Spurwechselszenario kann eine Auftrennung parallelen Fahrspuren sein, wobei ein oder mehrere Fahrspuren nach der Auftrennung parallel einen ersten Weg nehmen und ein oder mehrere andere Fahrspuren nach der Auftrennung parallel einen zweiten Weg nehmen. Um beispielsweise ein Navigationsziel zu erreichen, muss beispielsweise von einer aktuellen Fahrspur aufgrund der Spurauftrennung auf eine andere Fahrspur gewechselt werden.
Wie vorstehend ausgeführt, sind verschiedene vorausliegende örtliche Spurwechselursachen denkbar, auf die der Fahrer durch Verschiebung der Querposition hingewiesen werden kann, beispielsweise eine vorausliegende zu nehmende Ausfahrt, eine vorausliegende Fahrspurauftrennung oder ein vorausliegendes Spurende.
Es kann eine streckenbezogene oder zeitliche Distanz in Bezug auf die vorausliegende Spurwechselursache, z. B. die vorausliegende Ausfahrt, bestimmt werden, wobei die Verschiebung der Querposition in Abhängigkeit von der Distanz eingeleitet wird. Wenn beispielsweise ein bestimmter Abstand zu der Ausfahrt erreicht oder unterschritten wird, wird die Verschiebung der Querposition eingeleitet.
Die Distanz in Bezug auf die örtliche Spurwechselursache kann die Distanz zu dieser örtlichen Spurwechselursache sein, beispielsweise die Distanz bis zu der Ausfahrt. Die Distanz bis zur Ausfahrt kann beispielsweise die Distanz bis zum Beginn eines Verzögerungsstreifens der Ausfahrt sein.
Der Punkt des Einleitens der Verschiebung der Querposition hängt vorzugsweise auch von der aktuell befahrenen Fahrspur ab. Wenn beispielsweise das Fahrzeug bei einer zweispurigen Autobahn mit zwei Spuren pro Fahrtrichtung das Fahrzeug sich zunächst auf der Überholspur befindet, wird die Verschiebung der Querposition zeitlich früher vor einer Ausfahrt eingeleitet, als wenn sich das Fahrzeug zunächst auf der der Ausfahrt benachbarten Fahrspur befindet, da im erst genannten Fall mehr Fahrspurwechsel nötig sind.
Es wird vorzugsweise eine Anzahl von durchzuführenden Spurwechseln ausgehend von aktuell befahrenen Fahrspur bestimmt und in Abhängigkeit davon bestimmt, wo oder wann vor einer örtlichen Spurwechselursache (beispielsweise vor einer Ausfahrt) die Verschiebung der Querposition eingeleitet werden soll. Dabei wird bei sonst gleichen Voraussetzungen vorzugsweise umso früher vor der örtlichen Spurwechselursache eine Verschiebung der Querposition eingeleitet, je höher die Anzahl der Spurwechsel ist. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass genug Zeit bleibt, um die Anzahl der Spurwechsel bis zu der Spurwechselursache (z. B. der Ausfahrt) manuell oder automatisiert durchzuführen.
Die Anzahl von durchzuführenden Spurwechseln ausgehend von der aktuell befahrenen Fahrspur kann die Anzahl von Spurwechseln bis zur Fahrspur der Ausfahrt oder – im Fall einer zusätzlichen Fahrspur für die Ausfahrt (z. B. ein Verzögerungsstreifen) – bis zu derjenigen Fahrspur sein, die der Fahrspur der Ausfahrt benachbart ist. Die Anzahl von durchzuführenden Spurwechseln muss also nicht der Gesamtzahl der durchzuführenden Spurwechsel entsprechen, sondern kann auch um eins geringer sein.
Es ist von Vorteil, wenn das Fahrerassistenzsystem eingerichtet ist, Information über das Verkehrsaufkommen des umliegenden Verkehrs zu bestimmen, und dann den Punkt des Einleitens der Verschiebung der Querposition in Abhängigkeit von der Information über das Verkehrsaufkommen festzulegen.
Das Verkehrsaufkommen des umliegenden Verkehrs kann in einer einfachen Ausbaustufe beispielsweise durch eine längerfristige Beobachtung der umliegenden Objekte mittels einer OnBoard-Sensorik wie Kamera, Radarsensoren, Laserscanner etc. bestimmt werden. In einer weiteren Ausbaustufe ist es denkbar, dass die in einem definierten Bereich umliegenden Verkehrsteilnehmer über Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation ihre jeweilige Position und Geschwindigkeit dem Egofahrzeug mitteilen, woraus letzteres das aktuelle Verkehrsaufkommen berechnen/schätzen kann. Dabei muss allerdings die Kommunikation nicht unbedingt von Fahrzeug zu Fahrzeug erfolgen. Vielmehr kann auch jedes Fahrzeug seine Daten an ein Backend-Serversystem senden, in dem dann die Verkehrsanalyse durchgeführt wird und von dem dann die Information über das Verkehrsaufkommen an andere Verkehrsteilnehmer weitergegeben wird.
Wenn beispielsweise ein hohes Verkehrsaufkommen vorliegt, wird vorzugsweise die Verschiebung der Querposition früher vor einer vorausliegenden Spurwechselursache (z. B. einer Ausfahrt) eingeleitet, als wenn bei sonst gleichen Voraussetzungen ein im Vergleich dazu geringes Verkehrsaufkommen vorliegt. Dies trägt dem Gedanken Rechnung, dass der Fahrer oder das Assistenzsystem bei einem hohen Verkehrsaufkommen mehr Zeit für den oder die notwendigen Spurwechsel benötigt und daher entsprechend früher über den erforderlichen Spurwechsel informiert werden sollte. Beispielsweise wird die Anzahl der Spurwechsel bestimmt und in Abhängigkeit der Information über das Verkehrsaufkommen die durchschnittliche Zeit für einen Spurwechsel bestimmt, so dass die voraussichtliche Zeit für die Spurwechsel berechnet werden kann. In Abhängigkeit davon kann dann der Punkt festgelegt werden, wann bzw. wo die Verschiebung der Querposition eingeleitet wird.
Es kann vorgesehen sein, dass nach der Verschiebung der Querposition der Querversatz in der Fahrspur konstant bleibt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Querversatz mit kleiner werdendem Abstand zu der örtlichen Spurwechselursache (z. B. der Ausfahrt) zunimmt.
Bei dem Fahrerassistenzsystem kann es sich auch um ein teilautomatisiertes oder hochautomatisiertes Fahrerassistenzsystem handeln, welches neben der Querführung auch die Längsführung des Fahrzeugs übernimmt.
In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass auch die Längsführung in Abhängigkeit eines festgestellten notwendigen Fahrspurwechsels angepasst wird. Beispielsweise wird in Reaktion auf das Feststellen eines erforderlichen Spurwechsels die Fahrzeuggeschwindigkeit der automatisierten Längsführung automatisch reduziert. Die Geschwindigkeit der automatisierten Längsführung kann in Abhängigkeit vom umliegenden Verkehr und dem Abstand in Bezug auf eine vorausliegende Spurwechselursache (z. B. zu einer Ausfahrt) reduziert werden.
Wenn das Fahrerassistenzsystem beispielsweise eine Spurwechselassistenzfunktion umfasst, die eine zulässige Maximalgeschwindigkeit (z. B. 130 km/h) zum fahrerseitigen Aktivieren der Spurwechselassistenzfunktion aufweist, kann vorgesehen sein, dass in Reaktion auf das Feststellen eines erforderlichen Spurwechsels die Fahrzeuggeschwindigkeit der automatisierten Längsführung auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner gleich der zulässigen Maximalgeschwindigkeit (in dem Beispiel: 130 km/h) zum Aktivieren der Spurwechselassistenzfunktion reduziert wird. Dadurch dass die Fahrzeuggeschwindigkeit derart reduziert wird, dass die Spurwechselassistenzfunktion vom Fahrer aktiviert werden kann, kann der Fahrer dann komfortabel den Spurwechsel durch eine Fahrerhandlung auslösen.
Sofern keine automatisierte Längsführung aktiv ist oder überhaupt nicht in dem Fahrerassistenzsystem vorhanden ist, kann in Reaktion auf das Feststellen eines erforderlichen Spurwechsels ein insbesondere optischer oder akustischer Hinweis an den Fahrer gegeben werden, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu reduzieren.
Zusätzlich oder alternativ ist es auch denkbar, dass in Reaktion auf das Feststellen eines erforderlichen Spurwechsels die automatisierte Längsführung derart angepasst wird, dass das Fahrzeug für den anschließenden Spurwechsel auf eine Lücke zwischen Fahrzeugen in der Nebenspur aufschließt oder sich auf diese Lücke zurückfallen lässt, so dass anschließend ein komfortabler Spurwechsel für den Fahrer möglich ist. Durch das Anvisieren von Lücken auf der Nebenspur wird dem Fahrer ein einfaches Einfädeln in die Nebenspur ermöglicht. Es ist denkbar, dass die Verschiebung der Querposition erst eingeleitet wird, wenn sich das Fahrzeug auf Höhe der Lücke befindet.
Zur automatisierten Längsführung kann ein Abstandsregeltempomat mit einer Setzgeschwindigkeit vorgesehen sein. In einer Folgefahrt hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug regelt der Abstandsregeltempomat den Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug. In einer Freifahrt ohne Abstandsregelung auf ein vorausfahrendes Fahrzeug hingegen regelt der Abstandsregeltempomat die Fahrzeuggeschwindigkeit auf die Setzgeschwindigkeit, die beispielsweise vom Fahrer gesetzt wurde.
Sofern ein Abstandsregeltempomat vorhanden ist, kann in Reaktion auf das Feststellen eines erforderlichen Spurwechsels bei aktivem Abstandsregeltempomat ein Erhöhen der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit in Richtung einer gegenüber der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit höheren Setzgeschwindigkeit des Abstandsregeltempomats unterbunden werden.
Die vorstehenden Ausführungen zur Anpassung der Längsführung in Reaktion auf das Feststellen eines erforderlichen Spurwechsels könnten auch ohne die erfindungsgemäße Verschiebung der Querposition erfolgen.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Informieren des Fahrers über einen erforderlichen Spurwechsel in einem Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem zur zumindest automatisierten Querführung des Kraftfahrzeugs. Während der automatisierten Querführung wird seitens des Kraftfahrzeugs festgestellt, dass ein Spurwechsel erforderlich ist. In Reaktion hierauf wird der Fahrer über den erforderlichen Spurwechsel mit dem Ziel informiert, dass dieser den erforderlichen Spurwechsel einleitet. Hierzu wird die Querführung derart angepasst, dass die Querposition des Fahrzeugs in Bezug auf die aktuelle Fahrspur in Richtung derjenigen Seite der beiden Seiten der aktuellen Fahrspur verschoben wird, über die der erforderliche Spurwechsel zu erfolgen hat.
Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle und in den Patentansprüchen nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den vorstehend beschriebenen oder in den Patentansprüchen beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:
1 einen beispielhaften Personenkraftwagen mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems;
2 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Verschiebung der Querposition;
3 einen beispielhaften Fahrablauf; und
4 beispielhafte Einsatzszenarien für die Verschiebung der Querposition.
In 1 ist ein sich in Pfeilrichtung bewegender beispielhafter Personenkraftwagen 1 auf einer Ausgangsfahrspur 10 mit einem Ausführungsbeispiel eines im Fahrzeug integrierten Fahrerassistenzsystems 12 dargestellt. Bei der Ausgangsfahrspur 10 handelt es sich beispielsweise um eine Überholspur auf einer Autobahn mit zwei Spuren pro Fahrtrichtung. Der dargestellte Pfeil markiert neben der Fahrtrichtung auch die Spurmitte der Fahrspur 10.
Das Fahrzeug umfasst ein Lenkrad 3 zum manuellen Lenken des Fahrzeugs 1 und einen insbesondere im Lenkstock integrierten Blinkerhebel 4. Der Blinkerhebel 4 kann sich in der Nullstellung, in einer der beiden Tippblinken-Stellungen für einen Fahrspurwechsel links oder rechts oder in einer der beiden eingerasteten Dauerblinken-Stellung links oder rechts befinden.
Zur Erfassung der Stellung des Blinkerhebels 4 dient eine Bedienelektronik 2, die die Stellung des Blinkerhebels 4 an das Fahrerassistenzsystem 12 weiterleitet.
Ferner ist eine elektromechanische Lenkung mit einem Lenkungsstellglied 5 mit einem Elektromotor vorgesehen, welches über ein elektronisches Lenkungssteuergerät 6 gesteuert wird.
Darüber hinaus ist eine Frontkamera 13 vorhanden, deren Kamerabild in einer Kameraauswertung 24 ausgewertet wird. Mittels des Kamerabildes der Frontkamera 13 können in der Kameraauswertung 24 die seitlichen Begrenzungslinien der aktuelle Fahrspur 10 vermessen und die Nebenfahrspur 11 erkannt und vermessen werden. Diese Fahrspurinformation wird in dem Fahrerassistenzsystem 12 verwendet.
Die Umfeldsensorik umfasst neben der Frontkamera 13 ein Radarsystem zu Erfassung anderer Verkehrsteilnehmer. Zur Detektion von seitlichen Objekten können Radarsensor vorgesehen sein, die sich an den vier Ecken des Fahrzeugs befinden und links und rechts seitlich nach vorne bzw. hinten schauen.
Das Fahrerassistenzsystem 12 dient unter anderem der automatisierten Querführung des Kraftfahrzeugs. Im Rahmen der automatisierten Querführung wird das Fahrzeug automatisiert in einer auf die aktuelle Fahrspur 10 bezogenen Querposition gehalten (Spurhaltefunktion).
Zur Implementierung der automatisierten Querführung ist eine Einheit 20 vorgesehen, die einen Sollwert Y_soll für eine Querablage gegenüber der Spurmitte der aktuellen Fahrspur 10 berechnet. Sofern das Fahrzeug mit der Längsachse genau auf der Spurmitte gehalten werden soll, ist die Sollwert Y_soll für die Querablage gegenüber der Spurmitte null. Basierend auf dem Sollwert Y_soll für die Querablage plant eine nachgelagerte Bahnplanung 21 die Bahn (Trajektorie). Der Bahnplanung 21 ist ein Querregler 22 nachgelagert, dessen Ausgangssignal der Ansteuerung des Lenkungssteuergeräts 6 dient.
Vorzugsweise dient das Fahrerassistenzsystem 12 auch zur automatisierten Längsführung des Kraftfahrzeugs 1. Während der aktiven Spurhaltefunktion arbeitet die automatisierte Längsführung als Abstandsregeltempomat.
Das Fahrerassistenzsystem 12 umfasst auch eine Spurwechselassistenzfunktion. Mittels der Spurwechselassistenzfunktion wird in Reaktion auf eine Auslösebetätigung des Blinkerhebels 4 das Fahrzeug 1 im Rahmen eines automatisierten Spurwechselmanövers mit zumindest automatischer Querführung ausgehend von der aktuellen Fahrspur 10 auf eine Zielfahrspur (z. B. die Fahrspur 11) automatisiert gesteuert. Beispielsweise wird ein automatisierter Spurwechsel ausgelöst, falls der Blinkerhebel 4 in einer Tippblinken-Stellung für eine Zeitdauer größer oder größer gleich als ein Schwellwert (z. B. 1 s) gehalten wird. Während des automatisierten Spurwechselmanövers wird sowohl die Querführung als auch die Längsführung vom Fahrerassistenzsystem 12 übernommen.
Ferner ist ein Navigationssystem 23 zur Zielführung vorgesehen. Bei aktiver Zielführung informiert das Navigationssystem 23 das Fahrerassistenzsystem 12 unter anderem mit Information bezüglich der nächsten vorausliegenden Autobahn-Ausfahrt, die sich auf der Route der Zielführung befindet.
Sofern das Fahrerassistenzsystem 12 aufgrund von Information des Navigationssystem 23 feststellt, dass ein Spurwechsel aufgrund einer im Rahmen der Zielführung zu nehmenden, vorausliegenden Ausfahrt erforderlich ist, wird die Querposition des Fahrzeugs 1 in Bezug auf die aktuelle Fahrspur 10 in Richtung derjenigen Seite der beiden Seiten der aktuellen Fahrspur 10 verschoben, über die der erforderliche Spurwechsel zu erfolgen hat, so dass der Fahrer über den erforderlichen Spurwechsel informiert wird. Sofern sich die Ausfahrt aus Sicht des Fahrers auf der rechten Seite befindet, wird aus Sicht des Fahrers die Querposition innerhalb der Fahrspur 10 nach rechts verschoben, wie dies in 1 angedeutet ist. Das Fahrzeug 1 befindet sich nach Verschiebung der Querposition weiterhin vollständig in der Ausgangsfahrspur 10. Vor der Verschiebung der Querposition liegt beispielsweise eine Querablage Y_ist von Y_ist = 0 vor. Nach der Verschiebung der Querposition liegt eine Querablage Y_ist gegenüber der Fahrspurmitte von Y_ist = a ≠ 0 vor.
Nachfolgend wird in Verbindung mit 2 und 3 die Funktionsweise der Fahrerassistenzsystems 12 in Bezug auf die Verschiebung der Querposition beschrieben.
Es wird beispielsweise davon ausgegangen, dass das Fahrzeug 1 zunächst auf der linken Fahrspur 10 mit aktiver automatisierter Quer- und Längsführung mit hoher Geschwindigkeit (z. B. 180 km/h) fährt, wie dies in 3 zum Zeitpunkt T1 dargestellt ist.
Das Fahrerassistenzsystem 12 stellt dann in Schritt 100 aufgrund der Information des Navigationssystems 23 fest, dass eine vorausliegende Ausfahrt genommen werden muss und damit ein Spurwechsel erforderlich ist.
Es wird dann in Schritt 110 die Distanz d zur Ausfahrt berechnet.
Die Berechnung der Distanz zur Ausfahrt wird nachfolgend laufend aktualisiert.
Dem Fahrerassistenzsystem 12 ist bekannt, auf welcher Fahrspur sich aktuell das Fahrzeug 1 befindet (in 3 ist dies die Fahrspur 10) und auf welche Zielspur das Fahrzeug wechseln will (in 3 ist dies die Fahrspur 32 der Ausfahrt).
Die aktuell befahrene Spur kann beispielsweise durch die vorhandene Fahrzeugsensorik und durch die vom Navigationsgerät mitgeteilte Gesamtspuranzahl bestimmt werden. Mit der Sensorik können Entfernungen zu Randbebauungen gemessen werden. Bei kleinen Entfernungen zu einer Randbebauung kann davon ausgegangen werden, dass sich das Fahrzeug in der jeweiligen äußersten Spur befindet. Generell kann durch den Abstand zu einer Randbebauung auf die Spur geschlossen werden, auf der sich das Fahrzeug befindet. Durch die Erkennung von durchgezogenen und gestrichelten Fahrspurbegrenzungsmarkierungen kann ebenfalls darauf geschlossen werden, dass sich das Egofahrzeug auf einem der jeweiligen äußersten Fahrstreifen befindet. Durch die Beobachtung von anderen Fahrzeugen und Messen v.a. des Querabstands zu diesen Fahrzeugen kann ebenfalls auf die aktuelle Fahrspur geschlossen werden. Wenn die richtige Fahrspur erkannt wurde (die initiale Erkennung ist immer am wichtigsten und am schwierigsten), dann können bei vorhandenen Fahrspurbegrenzungsmarkierungen Spurwechsel immer erkannt werden und man kennt immer die aktuelle Spur.
Die Zielspur wird beispielsweise von dem Navigationssystem 23 an das Fahrerassistenzsystem 12 mitgeteilt.
Basierend auf der aktuellen Fahrspur und der Zielspur kann dann die Anzahl n notwendiger Spurwechsel bestimmt werden, um von der aktuellen Fahrspur 10 auf die der Fahrspur 32 der Ausfahrt benachbarte Fahrspur 11 zu wechseln. Im Beispiel von 3 handelt es sich um n = 1 notwendige Spurwechsel.
Ferner kann die Stärke des Verkehrsaufkommens des umliegenden Verkehrs bestimmt werden und in Abhängigkeit davon, eine durchschnittliche Zeit ∆T für einen Spurwechsel bestimmt werden.
Aus der Anzahl n der nötigen Spurwechsel und der durchschnittliche Zeit ∆T pro Spurwechsel kann im Schritt 120 eine Distanz d_SW = f(n; ∆T) bestimmt werden, die im Rahmen der n Spurwechsel zurückgelegt wird. Bei der Bestimmung der Distanz kann beispielsweise die Maximalgeschwindigkeit (z. B. 130 km/h) zum Aktivieren der Spurwechselassistenzfunktion zugrunde gelegt werden.
Es wird dann in der Abfrage 130 geprüft, ob die aktuelle Distanz d zum Beginn der Fahrspur 32 der Ausfahrt kleiner gleich der für die n Spurwechsel benötigte Distanz d_SW zuzüglich einer Vordistanz ∆d ist. Wenn dies der Fall ist, wird in Schritt 140 eine Verschiebung der Querposition eingeleitet. Hierzu wird ein entsprechender Wert Y_soll ≠ 0 für die Querablage seitens der Einheit 20 der Bahnführung 21 vorgegeben. Durch die Vordistanz ∆d wird berücksichtigt, dass die Verschiebung der Querposition nicht erst eingeleitet wird, wenn die Distanz zur Ausfahrt der benötigten Distanz d_sw für die n Spurwechsel entspricht, sondern bereits um die Vordistanz ∆d früher. Es wäre auch denkbar, auf eine Vordistanz ∆d zu verzichten.
Außerdem wird die Längsführungsgeschwindigkeit bei Erkennen der Notwendigkeit eines Spurwechsels in Abhängigkeit vom umliegenden Verkehr und der Distanz bis zur Ausfahrt reduziert (s. Schritt 150).
Normalerweise weist die Spurwechselassistenzfunktion eine zulässige Maximalgeschwindigkeit v_max zum fahrerseitigen Aktivieren der Spurwechselassistenzfunktion auf, z.B. 130 km/h. Die Fahrzeuggeschwindigkeit der automatisierten Längsführung wird im Rahmen von Schritt 150 vorzugsweise auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert, die der zulässigen Maximalgeschwindigkeit v_max zum Aktivieren der Spurwechselassistenzfunktion entspricht.
In dem Ausführungsbeispiel von 2 wird damit begonnen, die Längsgeschwindigkeit zu reduzieren, wenn die aktuelle Distanz d zur Ausfahrt so gering ist, dass die Verschiebung der Querposition eingeleitet wird.
Es wäre aber auch denkbar, in Abhängigkeit der Höhe der Längsgeschwindigkeit die Längsgeschwindigkeit bereits früher zu reduzieren. Beispielsweise kann in Abhängigkeit der aktuellen Geschwindigkeit die Längsgeschwindigkeit bereits so frühzeitig eingeleitet werden, dass die Längsgeschwindigkeit die zulässige Maximalgeschwindigkeit v_max zum fahrerseitigen Aktivieren der Spurwechselassistenzfunktion erreicht oder unterschritten wird, wenn die Verschiebung der Querposition eingeleitet wird. Dadurch kann gewährleistet werden, dass nach Einleiten der Verschiebung der Querposition der Fahrer unmittelbar einen automatisierten Spurwechsel auslösen kann, nachdem der Fahrer durch die Verschiebung der Querposition auf den notwendigen Spurwechsel hingewiesen wurde.
In 3 ist zum Zeitpunkt T2 bereits die Querposition des Fahrzeugs 1 innerhalb der Fahrspur 10 verschoben und die Fahrzeuggeschwindigkeit auf v_max reduziert.
Zum Zeitpunkt T3 in 3 aktiviert der Fahrer durch eine Bedienhandlung die Spurwechselassistenzfunktion (s. die Abfrage 150 in 2), beispielsweise durch Betätigen des Blinkerhebels, wie dies vorstehend bereits beschrieben wurde. Daraufhin wird ein automatisiertes Spurwechselmanöver mit automatisierter Querführung und vorzugsweise auch automatisierter Längsführung ausgehend von der Ausgangsfahrspur 10 auf die benachbarter Fahrspur 11 durchgeführt (s. Schritt 160 in 2).
Im Zeitpunkt T4 ist der Spurwechsel von der Fahrspur 10 auf die Fahrspur 11 vor Erreichen des Beginns des Verzögerungsstreifens 32 der Ausfahrt abgeschlossen. Je nach Implementierung ist die Querposition des Fahrzeugs nun mittig in der Fahrspur 11 oder gegenüber der Fahrspurmitte versetzt.
Der Fahrer kann nun durch Betätigen des Blinkerhebels einen weiteren automatisierten Spurwechsel von der Fahrspur 11 auf die Fahrspur 32 der Ausfahrt auslösen. Dies erfolgt in 3 zum Zeitpunkt T5.
Vorstehend wurde die Verschiebung der Querposition bei einem nötigen Spurwechsel aufgrund einer vorausliegenden Ausfahrt beschrieben (s. Fall b in 4). Die vorstehend beschriebenen Ausführungen zur Verschiebung der Querposition können auch auf den Fall einer anderen vorausliegenden örtlichen Spurwechselursache, beispielsweise einer vorausliegenden Auftrennung von Fahrspuren und dem damit zusammenhängenden Spurwechsel (s. Fall a in 4) oder bei einem Spurende (s. Fall c in 4) übertragen werden. In 4 geben die Pfeile jeweils die Fahrspuren an, auf die zur Zielerreichung bei aktiver Zielführung gewechselt werden muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005024382 A1 [0006]
DE 10210548 A1 [0007]
DE 102013019145 A1 [0008]
DE 102009048789 A1 [0009]

Claims

Fahrerassistenzsystem (12) zur zumindest automatisierten Querführung eines Kraftfahrzeugs (1), wobei das Fahrerassistenzsystem (12) eingerichtet ist, – im Rahmen der automatisierten Querführung das Fahrzeug (1) automatisiert in einer auf die aktuelle Fahrspur (10) bezogenen Querposition zu halten, – bei automatisierter Querführung des Fahrzeugs (1) festzustellen, dass ein Spurwechsel erforderlich ist, und – in Reaktion hierauf den Fahrer über den erforderlichen Spurwechsel mit dem Ziel zu informieren, dass dieser den erforderlichen Spurwechsel einleitet, und hierzu die Querführung derart anzupassen, dass die Querposition (Y_ist) des Fahrzeugs (1) in Bezug auf die aktuelle Fahrspur in Richtung derjenigen Seite der beiden Seiten der aktuellen Fahrspur (10) verschoben wird, über die der erforderliche Spurwechsel zu erfolgen hat.
Fahrerassistenzsystem (12) nach Anspruch 1, wobei – das Fahrerassistenzsystem (12) eine Spurwechselassistenzfunktion aufweist, welche eingerichtet ist, in Reaktion auf eine fahrerseitige Bedienhandlung das Fahrzeug im Rahmen eines automatisierten Spurwechselmanövers mit zumindest automatischer Querführung ausgehend von einer Ausgangsfahrspur (10) auf eine Zielfahrspur automatisiert zu steuern, und – das Fahrerassistenzsystem (12) eingerichtet ist, • in Reaktion auf die Feststellung eines erforderlichen Spurwechsels den Fahrer über den erforderlichen Spurwechsel durch die Verschiebung der Querposition (Y_ist) zu informieren, so dass eine fahrerseitige Bedienhandlung zum Einleiten des automatisierten Spurwechselmanövers durchführt wird, und • eine fahrerseitige Bedienhandlung zum Einleiten eines automatisierten Spurwechselmanövers festzustellen, woraufhin das automatisierte Spurwechselmanöver ausgelöst wird.
Fahrerassistenzsystem (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das Fahrerassistenzsystem (12) ein Navigationssystem (23) zur Zielführung umfasst, und – das Fahrerassistenzsystem (12) eingerichtet ist, bei aktiver Zielführung und automatisierter Querführung festzustellen, dass ein Spurwechsel erforderlich ist, um der aktiven Zielführung zu folgen.
Fahrerassistenzsystem (12) nach Anspruch 3, wobei das Fahrerassistenzsystem eingerichtet ist, festzustellen, dass ein Spurwechsel aufgrund einer im Rahmen der Zielführung zu nehmenden, vorausliegenden Ausfahrt erforderlich ist.
Fahrerassistenzsystem (12) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das Fahrerassistenzsystem (12) eingerichtet ist, – eine Distanz (d) in Bezug auf eine vorausliegende Spurwechselursache, insbesondere in Bezug auf eine zu nehmende vorausliegende Ausfahrt, zu bestimmen oder entgegenzunehmen, und – die Verschiebung der Querposition in Abhängigkeit von der Distanz (d) einzuleiten.
Fahrerassistenzsystem (12) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das Fahrerassistenzsystem (12) eingerichtet ist, die aktuelle Fahrspur (10) auf einer in Bezug auf die aktuelle Fahrtrichtung mehrspurigen Straße festzustellen, wobei der Zeitpunkt oder die Fahrzeugposition des Einleitens der Verschiebung der Querposition von der aktuellen Fahrspur (10) abhängig ist.
Fahrerassistenzsystem (12) nach Anspruch 6, wobei das Fahrerassistenzsystem (12) eingerichtet ist, in Abhängigkeit der aktuellen Fahrspur eine Anzahl von durchzuführenden Fahrspurwechseln ausgehend von der aktuellen Fahrspur zu bestimmen, wobei der Zeitpunkt oder die Fahrzeugposition des Einleitens der Verschiebung der Querposition von der Anzahl der Fahrspurwechsel abhängig ist.
Fahrerassistenzsystem (12) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das Fahrerassistenzsystem (12) eingerichtet ist, das Verkehrsaufkommen des umliegenden Verkehrs betreffende Information zu bestimmen, wobei der Zeitpunkt oder die Fahrzeugposition des Einleitens der Verschiebung der Querposition von der das Verkehrsaufkommen betreffenden Information abhängig ist.
Fahrerassistenzsystem (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrerassistenzsystem (12) ferner – eine automatisierte Längsführung umfasst, und – eingerichtet ist, in Reaktion auf das Feststellen eines erforderlichen Spurwechsels die Fahrzeuggeschwindigkeit der automatisierten Längsführung zu reduzieren.
Fahrerassistenzsystem (12) nach Anspruch 2 und Anspruch 9, wobei – die Spurwechselassistenzfunktion eine zulässige Maximalgeschwindigkeit zum fahrerseitigen Aktivieren der Spurwechselassistenzfunktion aufweist, und – das Fahrerassistenzsystem (12) eingerichtet ist, in Reaktion auf das Feststellen eines erforderlichen Spurwechsels die Fahrzeuggeschwindigkeit der automatisierten Längsführung auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner gleich der zulässigen Maximalgeschwindigkeit zum Aktivieren der Spurwechselassistenzfunktion zu reduzieren.
Fahrerassistenzsystem (12) nach Anspruch 10, wobei das Fahrerassistenzsystem (12) eingerichtet ist, die Querposition erst dann zu verschieben, nachdem die Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder kleiner der zulässigen Maximalgeschwindigkeit zum Aktivieren der Spurwechselassistenzfunktion reduziert wurde.
Fahrerassistenzsystem (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrerassistenzsystem (12) ferner – eine automatisierte Längsführung umfasst, und – eingerichtet ist, in Reaktion auf das Feststellen eines erforderlichen Spurwechsels die Längsführung derart anzupassen, dass das Fahrzeug (1) für den anschließenden Spurwechsel auf eine Lücke zwischen Fahrzeugen in der Nebenspur aufschließt oder sich auf diese Lücke zurückfallen lässt.
Fahrerassistenzsystem (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das Fahrerassistenzsystem (12) ferner einen Abstandsregeltempomat mit einer Setzgeschwindigkeit umfasst, und – das Fahrerassistenzsystem (12) eingerichtet ist, in Reaktion auf das Feststellen eines erforderlichen Spurwechsels bei aktivem Abstandsregeltempomat ein Erhöhen der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit in Richtung einer gegenüber der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit höheren Setzgeschwindigkeit des Abstandsregeltempomats zu unterbinden.
Verfahren zum Informieren des Fahrers über einen erforderlichen Spurwechsel in einem Kraftfahrzeug (1) mit einem Fahrerassistenzsystem (12) zur zumindest automatisierten Querführung des Kraftfahrzeugs (1), wobei das Fahrerassistenzsystem (12) eingerichtet ist, im Rahmen der automatisierten Querführung das Fahrzeug (1) automatisiert in einer auf die aktuelle Fahrspur (10) bezogenen Querposition zu halten, mit den Schritten, – während der automatisierten Querführung, Feststellen seitens des Kraftfahrzeugs (1), dass ein Spurwechsel erforderlich ist; und – in Reaktion hierauf, Informieren des Fahrers über den erforderlichen Spurwechsel mit dem Ziel, dass dieser den erforderlichen Spurwechsel einleitet, indem die Querführung derart angepasst wird, dass die Querposition des Fahrzeugs (1) in Bezug auf die aktuelle Fahrspur (10) in Richtung derjenigen Seite der beiden Seiten der aktuellen Fahrspur (10) verschoben wird, über die der erforderliche Spurwechsel zu erfolgen hat.