DE102010015538A1

DE102010015538A1 - Verfahren, Vorrichtung und Computerprogrammprodukt zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102010015538A1
Application number: DE102010015538A
Authority: DE
Inventors: Uwe BONNE
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2011-10-20

Abstract

Gemäß einem Verfahren zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Fahrzeugs (9) überwacht eine Fahrwegerkennungseinrichtung den Fahrweg des Fahrzeugs (9) und es wird ein automatisches Spurhaltesystem (8) aktiviert, wenn eine kritische Situation festgestellt wird, in der das Fahrzeug (9) von der Fahrspur (10) abzukommen droht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Fahrzeugs. Sie betrifft weiter eine Vorrichtung sowie ein Computerprogrammprodukt zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Fahrzeugs.
Es sind eine Reihe von Fahrerassistenzsystemen wie beispielsweise Abstandsregeltempomaten, Spurhalte- und Spurwechselassistenten und Einparkhilfen bekannt, die den Fahrer entlasten und ihm Aufgaben abnehmen. Derartige Komfortfunktionen sind vom Fahrer zuschaltbar.
Ein Spurhaltesystem, das sowohl Warnungen an den Fahrer ausgeben als auch selbsttätig Lenkeingriffe vornehmen kann, wenn das Fahrzeug von der Spur abzukommen droht, ist beispielsweise aus der DE 195 07 957 C1 bekannt.
Daneben gibt es eine Reihe von Sicherheitsfunktionen wie ABS und ESP oder die automatische Notbremsung, die stets aktiv sind, jedoch nur im Notfall Bremseingriffe vornehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Betriebssicherheit eines Fahrzeugs weiter erhöht werden kann.
Darüber hinaus ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vorrichtung zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Fahrzeugs anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Fahrzeugs bereitgestellt, bei dem eine Fahrwegerkennungseinrichtung den Fahrweg des Fahrzeugs überwacht und ein automatisches Spurhaltesystem aktiviert wird, wenn eine kritische Situation festgestellt wird, in der das Fahrzeug von der Fahrspur abzukommen droht.
Dabei wird hier und im Folgenden unter einem Spurhaltesystem eine Einrichtung verstanden, die Lenkeingriffe und gegebenenfalls auch Bremseingriffe vornimmt, um das Fahrzeug auf einem vorgegebenen Fahrweg zu halten.
Unter einer Fahrwegerkennungseinrichtung wird hier und im Folgenden eine Einrichtung verstanden, die den momentanen Fahrweg des Fahrzeugs und Informationen über das Umfeld aufnimmt, einen zukünftigen Fahrweg prognostiziert und diesen mit einem vorausberechneten Fahrweg vergleicht. Die Fahrwegerkennungseinrichtung ist nicht Teil des Spurhaltesystems und funktioniert unabhängig von diesem.
Unter einem Aktivieren des Spurhaltesystems wird ein Betriebsbereitmachen des Systems verstanden, wozu beispielsweise die Stromversorgung der zugehörigen Elektronik und der Start der zugehörigen Softwareprogramme gehört.
Während Sicherheitssysteme wie ABS und ESP typischerweise ständig in diesem Sinne aktiv sind, mussten Komfortsysteme wie das Spurhaltesystem dazu bisher erst durch den Fahrer eingeschaltet werden. Einem Grundgedanken der Erfindung zufolge ist es jedoch möglich, auch das eigentlich als Komfortsystem ausgebildete Spurhaltesystem zur Erhöhung der Sicherheit zu nutzen, wenn es im Notfall automatisch aktiviert wird.
Dies bringt verschiedene Vorteile mit sich: Ein Spurhaltesystem als Komfortfunktion wird nicht von jedem Fahrer gewünscht, als Sicherheitssystem, das nur im Notfall aktiviert wird und Eingriffe vornimmt, könnte es jedoch für viele Fahrer erwünscht oder zumindest akzeptabel sein.
Da das Spurhaltesystem selbsttätig Lenkeingriffe vornimmt, ergänzt es die auf Bremseingriffe beschränkten Systeme wie ABS und ESP sinnvoll, indem es weitere Möglichkeiten zur Fahrwegskorrektur bietet. Systeme wie ABS und ESP können nur bei korrekten Lenkmanövern unfallvermeidend wirken, da sie den eingestellten Lenkwinkel als Stellgröße in der Regelung verwenden. Bei falschem Gegenlenken eines ungeübten Fahrers kann es daher trotz des Eingreifens von ABS und ESP zu Unfällen kommen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch kann durch Lenkeingriffe des Spurhaltesystems während einer Regelung durch ABS oder ESP die korrekte Stellgröße bereitgestellt werden.
Darüber hinaus führt das erfindungsgemäße Verfahren Eingriffe auch bereits in Situationen durch, in denen andere Sicherheitssysteme noch nicht eingreifen. Wenn ein Fahrzeug beispielsweise durch Unaufmerksamkeit oder Übermüdung des Fahrers von der Fahrbahn abzukommen droht, besteht oft weder für das ABS noch für das ESP ein Anlass, einzugreifen. Denn diese Systeme greifen nur dann ein, wenn das Fahrzeug den Lenkbewegungen des Fahrers nicht mehr folgt, sondern die Räder blockieren oder das Fahrzeug ins Schleudern gerät, und sie verwenden die Lenkbewegungen des Fahrers als Stellgrößen für ihre Regeleingriffe. Bei einem durch Übermüdung oder Unerfahrenheit falsch gewählten Lenkwinkel jedoch ”passt” der durch den Fahrer eingestellte Lenkwinkel zur Gierrate des Fahrzeugs, so dass für Systeme wie ABS und ESP kein Anlass zum Eingreifen besteht.
Trotzdem liegt eine im erfindungsgemäßen Sinne kritische Situation vor. Erfindungsgemäß werden demnach die notwendigen Lenkeingriffe vorgenommen. Damit wird sichergestellt, dass nicht nur das Fahrzeug den Lenkeinstellungen folgt, sondern dass die Lenkung dem Fahrbahnverlauf folgt und nicht dem durch den Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel. Insgesamt ergibt sich somit eine Erhöhung der Betriebssicherheit des Fahrzeugs.
Vorteilhafterweise hat der Fahrer die Möglichkeit, durch deutliche Lenkbewegungen das Spurhaltesystem zu übersteuern. Damit ist gewährleistet, dass das Spurhaltesystem nicht ungewollt Lenkeingriffe vornimmt.
In einer Ausführungsform wird nach dem Erkennen der kritischen Situation eine Warnung an den Fahrer ausgegeben wird und das automatische Spurhaltesystem erst aktiviert wird, wenn der Fahrer nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit auf die Warnung reagiert. Dabei wird unter einer Reaktion des Fahrers insbesondere ein Brems- oder Lenkeingriff verstanden.
Zusätzlich zur Aktivierung des Spurhaltesystems können Bremseingriffe von Sicherheitssystemen wie ABS oder ESP-System vorgenommen werden. Insbesondere kann die Geschwindigkeit reduziert werden, wenn festgestellt wurde, dass ein Lenkeingriff allein nicht ausreicht, um beispielsweise eine Kurve zu passieren. Es kann gegebenenfalls auch eine Notbremsung veranlasst werden.
Der Fahrweg des Fahrzeugs wird beispielsweise mittels Kameras und/oder Radar und/oder Lidar überwacht wird. Eine weitere Möglichkeit zur Überwachung des Fahrwegs, die damit auch kombiniert werden kann, ist die Überwachung mittels eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems wie GPS und digitaler Karten.
Damit ist es möglich, das Spurhaltesystem auch dann zu nutzen, wenn keine Fahrbahnmarkierungen oder Leitplanken vorhanden sind. Insbesondere kann damit auch eine Nutzung des Verfahrens bei verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeiten und außerhalb von Autobahnen erfolgen.
Ferner können zur Überwachung des Fahrwegs und/oder zur Feststellung einer kritischen Situation der Lenkwinkel und/oder die Gierrate des Fahrzeugs herangezogen werden.
Zur Feststellung einer kritischen Situation kann auch eine Verkehrsschilderkennung eingesetzt werden, so dass beispielsweise Baustellen mit veränderter Spurführung erkannt und berücksichtigt werden können.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Fahrzeugs eine Fahrwegerkennungseinrichtung zur Überwachung eines Fahrwegs des Fahrzeugs und Mittel zur Aktivierung eines Spurhaltesystems, wenn die Abweichung eines tatsächlichen Fahrwegs von einem vorgesehenen Fahrweg einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Die Fahrwegerkennungseinrichtung weist dabei typischerweise Mittel zur Aufnahme des aktuellen Fahrwegs des Fahrzeugs und des Umfelds auf, aus denen ein zukünftiger Fahrweg prognostiziert werden kann, Mittel zur Bestimmung eines vorgesehenen Fahrwegs sowie Mittel zur Bestimmung einer Abweichung des tatsächlichen Fahrwegs vom vorgesehenen Fahrweg.
Falls die Abweichung eines tatsächlichen Fahrwegs von einem vorgesehenen Fahrweg einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, liegt eine kritische Situation vor, in der das Fahrzeug vom vorgegebenen Weg abzukommen droht.
Die Fahrwegerkennungseinrichtung umfasst beispielsweise Kameras und/oder Radar und/oder Lidar.
Ergänzend oder alternativ kann sie ein satellitengestütztes Positionsbestimmungssystem wie GPS und digitale Karten umfassen.
Die Fahrwegerkennungseinrichtung kann auch einen Lenkwinkelsensor und/oder einen Gierratensensor umfassen.
Die Mittel zur Aktivierung eines Spurhaltesystems umfassen gemäß einer Ausführungsform ein separates Steuergerät.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfassen die Mittel zur Aktivierung eines Spurhaltesystems ein in die Fahrwegerkennungseinrichtung integriertes Steuergerät.
Dabei ist wesentlich, dass die Mittel unabhängig von dem Spurhaltesystem funktionieren, um es zu aktivieren.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das sich zur Durchführung des Verfahrens zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Fahrzeugs eignet, wenn das Computerprogramm auf einer Rechnereinheit oder einem Steuergerät ausgeführt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass sie die Betriebssicherheit des Fahrzeugs erhöht, ohne den Fahrkomfort einzuschränken. Das Spurhaltesystem bleibt ein Komfortsystem, das nach Bedarf durch den Fahrer zugeschaltet wird und keine unerwünschten Lenkeingriffe vornimmt. Nur in Notsituationen wird es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aktiviert und nimmt die notwendigen Lenkeingriffe vor.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt schematisch den Ablauf eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 zeigt schematisch den Fahrweg eines Fahrzeugs ohne Einsatz des Verfahrens gemäß 1 und
4 zeigt schematisch den Fahrweg eines Fahrzeugs bei Einsatz des Verfahrens gemäß 1.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren geht von einer Situation aus, in der ein automatisches Spurhaltesystem des Fahrzeugs nicht eingeschaltet ist.
Nach dem Start wird zunächst abgefragt, ob eine kritische Situation vorliegt. Unter einer kritischen Situation wird dabei eine Situation verstanden, in der das Fahrzeug von seinem vorgegebenen Fahrweg (Spur) abzukommen droht. Es wird demnach überprüft, ob der tatsächliche Fahrweg von dem vorgegebenen abweicht, also ob bereits der aktuelle Fahrweg nicht mehr dem vorgegebenen entspricht oder ob ein prognostizierter Fahrweg von dem vorgegebenen abweicht.
Dabei werden geringfügige Abweichungen nicht als kritisch bewertet. Da der Fahrer das automatische Spurhaltesystem nicht eingeschaltet hat, wird davon ausgegangen, dass er keine Assistenz durch das Spurhaltesystem wünscht. Eine Situation wird daher erst dann als kritisch bewertet und ein Eingriff vorgenommen, wenn dies für die Sicherheit des Fahrers notwendig ist. Ein entsprechender Schwellwert, ab dem Abweichungen als kritisch beurteilt werden, wird demnach nicht zu niedrig gewählt, um ungewollte Eingriffe in die Fahrzeugführung zu vermeiden, jedoch auch nicht zu hoch, um sicherheitsrelevante Eingriffe noch rechtzeitig vornehmen zu können.
Es ist möglich, den Schwellwert beispielsweise abhängig von der Geschwindigkeit und/oder von der Fahrbahnbeschaffenheit und/oder von der Witterung und/oder vom Straßentyp (z. B. Landstrasse, Autobahn, Baustelle, Stadt, Kurve, Gerade, Steigung) und/oder von der Person des Fahrers festzulegen.
Falls eine kritische Situation festgestellt wird, wird zunächst eine Warnung an den Fahrer ausgegeben, bei der es sich insbesondere um eine akustische, haptische und/oder optische Warnung handeln kann. Falls der Fahrer nicht innerhalb einer festgelegten Zeitspanne auf die Warnung reagiert, wird das Spurhaltesystem des Fahrzeugs aktiviert und kann daraufhin Lenkeingriffe vornehmen.
Die Zeitspanne kann beispielsweise abhängig von der Geschwindigkeit und/oder von der Fahrbahnbeschaffenheit und/oder von der Person des Fahrers festgelegt werden. Sie kann auch, falls eine solche quantitative Bewertung vorgenommen wird, von der Kritikalität der Situation abhängig gemacht werden.
Von einer Reaktion des Fahrers wird dann ausgegangen, wenn dieser Lenk- oder Bremseingriffe vornimmt.
In einer nicht dargestellten Variante des Verfahrens wird unmittelbar nach einem auf eine Warnung hin erfolgten Brems- oder Lenkeingriff des Fahrers erneut überprüft, ob eine kritische Situation vorliegt und im positiven Fall ohne eine erneute Warnung das Spurhaltesystem aktiviert. Bei dieser Variante kann bei einer nicht ausreichenden Reaktion des Fahrers wichtige Zeit gespart werden, indem auf eine erneute Warnung verzichtet wird.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung 1 zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Steuergerät 2, das Signale von einer Anzahl von Sensoren erhält, insbesondere von einer Kamera 3, einem GPS-Gerät, Daten einer digitalen Karten 5 und von einem Lenkwinkelsensor 6.
Das Steuergerät 2 ist programmiert, um daraus den tatsächlichen Fahrweg sowie den vorgegebenen Fahrweg zu bestimmen und beide miteinander zu vergleichen. Das Steuergerät weist ferner eine Verbindung 7 zu Komponenten eines Spurhaltesystems 8 auf, über die es das Spurhaltesystem 8 aktivieren kann.
3 zeigt schematisch den Fahrweg eines Fahrzeugs 9 ohne Einsatz des Verfahrens gemäß 1. Das Fahrzeug 9 bewegt sich auf einer Fahrbahn 10, die einen vorgegebenen Fahrweg 11 definiert. Ein Spurhaltesystem des Fahrzeugs 9 ist nicht aktiviert.
An der Position P droht das Fahrzeug 9 von der Fahrbahn 10 abzukommen. Sein tatsächlicher Fahrweg 12 weicht beträchtlich von dem vorgegebenen Fahrweg 11 ab. An der Position P' hat das Fahrzeug die Fahrbahn 10 verlassen.
4 zeigt schematisch den Fahrweg eines Fahrzeugs 9 bei Einsatz des Verfahrens gemäß 1. Das Fahrzeug 9 bewegt sich auf einer Fahrbahn 10, die einen vorgegebenen Fahrweg 11 definiert. Ein Spurhaltesystem des Fahrzeugs 9 ist wiederum nicht aktiviert.
An der Position P droht das Fahrzeug 9 von der Fahrbahn 10 abzukommen. Sein tatsächlicher Fahrweg 12 weicht beträchtlich von dem vorgegebenen Fahrweg 11 ab. Der Kurvenverlauf wird anhand einer Fahrbahnmarkierung und/oder Randbebauung von Umfeldsensoren des Fahrzeugs 9 erkannt. Hieraus ergibt sich der vorgegebene Fahrweg 11, der mit Kartenmaterial für die Ortsposition des Fahrzeugs 9 abgeglichen wird Zusätzlich wird überprüft, ob Verkehrsschilder erkannt wurde, die beispielsweise auf einen aufgrund einer Baustelle veränderten Straßenverlauf schließen lassen. In diesem Fall können beispielsweise Schwellwerte für die Aktivierung des Spurhaltesystems geändert werden.
Auf Basis dieser Daten werden der benötigte Lenkwinkel und die maximal mögliche Geschwindigkeit für den vorgegebenen Fahrweg 11 bestimmt und mit den entsprechenden Istwerten verglichen. Wird hierbei eine Abweichung oberhalb von festgelegten Schwellwerten festgestellt, so stellt die Vorrichtung zur Erhöhung der Betriebssicherheit eine kritische Situation fest.
Sie aktiviert das Spurhaltesystem des Fahrzeugs 9, das daraufhin Lenkeingriffe vornimmt, um das Fahrzeug 9 auf der Fahrbahn 10 zu halten.
An der Position P'' weist das Fahrzeug 9 einen durch das Spurhaltesystem korrigierten Fahrweg 13 auf, der das Fahrzeug 9 vom Fahrbahnrand allmählich zurück auf den vorgegebenen Fahrweg 11 führt.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Steuergerät
3: Kamera
4: GPS
5: digitale Karte
6: Lenkwinkelsensor
7: Verbindung
8: Spurhaltesystem
9: Fahrzeug
9': Fahrzeug
9'': Fahrzeug
10: Fahrbahn
11: vorgegebener Fahrweg
12: prognostizierter Fahrweg
13: korrigierter Fahrweg
P: Position

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19507957 C1 [0003]

Claims

Verfahren zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Fahrzeugs (9), bei dem eine Fahrwegerkennungseinrichtung den Fahrweg des Fahrzeugs (9) überwacht und ein automatisches Spurhaltesystem (8) aktiviert wird, wenn eine kritische Situation festgestellt wird, in der das Fahrzeug (9) von der Fahrspur (10) abzukommen droht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach dem Erkennen der kritischen Situation eine Warnung an den Fahrer ausgegeben wird und das automatische Spurhaltesystem (8) erst aktiviert wird, wenn der Fahrer nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit auf die Warnung reagiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zusätzlich zur Aktivierung des Spurhaltesystems (8) Bremseingriffe von Sicherheitssystemen vorgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein ABS und/oder ein ESP-System Bremseingriffe vornimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Fahrweg des Fahrzeugs (9) mittels Kameras (3) und/oder Radar und/oder Lidar überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Fahrweg des Fahrzeugs (9) mittels eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems (4) und digitaler Karten (5) überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zur Feststellung einer kritischen Situation eine Verkehrsschilderkennung eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zur Überwachung des Fahrwegs und/oder zur Feststellung einer kritischen Situation der Lenkwinkel und/oder die Gierrate des Fahrzeugs (9) herangezogen werden.
Vorrichtung zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Fahrzeugs (9), wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: – eine Fahrwegerkennungseinrichtung zur Überwachung eines Fahrwegs des Fahrzeugs (9) und – Mittel zur Aktivierung eines Spurhaltesystems (8), wenn die Abweichung eines tatsächlichen Fahrwegs von einem vorgegebenen Fahrweg einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Fahrwegerkennungseinrichtung Kameras (3) und/oder Radar und/oder Lidar umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Fahrwegerkennungseinrichtung ein satellitengestütztes Positionsbestimmungssystems (4) und digitale Karten (5) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Fahrwegerkennungseinrichtung einen Lenkwinkelsensor und/oder einen Gierratensensor umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Mittel zur Aktivierung eines Spurhaltesystems (8) ein separates Steuergerät (2) umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Mittel zur Aktivierung eines Spurhaltesystems (8) ein in die Fahrwegerkennungseinrichtung integriertes Steuergerät umfassen.
Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Computerprogramm auf einer Rechnereinheit oder einem Steuergerät ausgeführt wird.