Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung von Fahrzeugen und deren Annäherungswinkel

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung von Fahrzeugen und deren Annaherungswinkel mittels an den Fahrzeugen vorgesehenen passiven oder aktiven Transpondern, die durch eine Sende- und Empfangseinrichtung zur übertragung von in den Transpondern gespeicherten Informationen anregbar sind.

Der Hintergrund der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass moderne Fahrerassistenzsysteme zunehmend auch zur Un- fallpravention eingesetzt werden, indem sie Objekte im Fahrzeugumfeld erkennen und mögliche Unfalltrajektorien vorhersagen. Diese Systeme können jedoch nur sehr schwer erkennen, ob es sich bei dem erkannten Objekt um ein Fahrzeug oder ein anderes Hindernis handelt. Auch der Fahrzeugtyp (Lkw, Motorrad, Pkw usw.) ist nur mit sehr großem sensorischen Aufwand zu ermitteln. Zur Erkennung sind nämlich sehr ausgereifte Erkennungsalgorithmen notwendig, die hauptsachlich auf einer Bildauswertung mittels Videodaten beruhen .

In der DE 693 17 266 T2 wird ein Verfahren zum überwachen von Straßenverkehr offenbart, das die Anwesenheit von vorausfahrenden Fahrzeugen und deren dynamischen Bedingungen

erfasst und in einem Prozessor auswertet sowie Ubertra- gungszeitfenster erfasst und die Nachricht wahrend des er- fassten Zeitfensters an nachfolgende Fahrzeuge übertragt. Dadurch wird das Fahrzeug als eine bewegende Station betrieben, um in Echtzeit sowohl die eigenen dynamischen Bedingungen als auch dieselben der anderen Fahrzeuge vor dem Fahrzeug zu erfassen und wieder auszusenden. Dieses System ist jedoch sehr aufwendig und setzt die zeitlich koordinierte übertragung diverser Informationen in einer Kette von mehreren Sendern und Empfangers voraus. Durch das Ermitteln geeigneter Ubertragungszeitfenster wird in Gefahrensituationen viel Zeit verloren, bis die Informationen an andere Fahrzeuge weitergegeben werden. Ferner müssen alle Fahrzeuge mit geeigneten und synchronisierten Sendern und Empfangern ausgestattet sein. Dies erschwert die praktische Umsetzung des Systems erheblich und birgt die Gefahr, dass viele Fahrzeuge nicht mit dem geeigneten und teueren System ausgestattet werden.

Die DE 44 11 235 C2 beschreibt ein Informationssystem aus mehreren passiven Transpondern, in denen jeweils Nachrichten gespeichert sind, und aus mindestens einem in einem Fahrzeug angebrachten Sende-Empfangsgerat zur Aktivierung der Transponder und zur Aufnahme der von einem aktivierten Transponder abgesandten Nachrichten. Das Sende-Empfangsgerat sendet polarisierte Strahlungsenergie zum Transponder, der dann die erhaltene Strahlungsenergie zum Ablesen von Daten aus dem Speicher und Erstellen von modulierten und codierten Nachrichten sowie zum Rucksenden dieser Nachrichten in Form von horizontal oder vertikal polarisierten Radiowellen zum Gerat umsetzt, um Storstrahlung aufgrund

diffuser Reflexion an Zäunen, Buschen, Bauten und dgl . , welche auch als (unpolaπsierte) Signale empfangen werden, ausblenden zu können. Damit ein fahrendes Fahrzeug noch Informationen von dem Transponder erhalt, die aufgrund der Energieausstrahlung reflektiert wurden, wird durch das Sen- de-Empfangsgerat ein vorzugsweise keulenförmiges Strah ^¬ lungsfeld erzeugt. Mit diesem System ist es jedoch nicht möglich, sich ändernde Großen, beispielsweise die Anwesenheit anderer Fahrzeuge, mitzuteilen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein kostengünstig und einfach zu realisierendes System zu schaffen, das die Erkennung von Fahrzeugen und deren Annaherungswmkel ermög ^¬ licht, ohne aufwendige Auswerte- oder Detektionssysteme m allen Fahrzeugen installieren zu müssen.

Diese Aufgabe wird erfmdungsgemaß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9 gelost.

Dazu ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfmdungsgemaß vorgesehen, dass an einem Fahrzeug mindes ^¬ tens zwei Transponder mit einem begrenzten Abstrahlwmkel- bereich und unterschiedlicher Abstrahlrichtung angeordnet sind und dass in den Transpondern zur Identifikation des Fahrzeugs geeignete Informationen gespeichert sind. Derartige passive Transponder, beispielsweise RFID-Chips, zeichnen sich dadurch aus, dass sie keine eigene Stromversorgung benotigen. Sie werden vielmehr durch eine kombinierte Sende- und Empfangseinrichtung aktiviert, die energiereiche Strahlen, beispielsweise Radarstrahlen, aussendet. Diese Strahlen werden von den Transpondern empfangen und induzie-

ren eine ausreichende Energie, um in dem Transponder gespeicherte Informationen wieder auszusenden. Es sind erfin- dungsgemaß jedoch auch aktive Transponder einsetzbar, die dann jedoch eine dedizierte Stromversorgung benotigen. Dabei kann durch den Aufbau der passiven oder aktiven Transponder und insbesondere die in den Transpondern vorge ^¬ sehene Antennenvorrichtung eine bestimmte Abstrahlcharakte- πstik (Abstrahlwmkelbereich) vorgegeben werden. Durch die Anordnung der Transponder an dem Fahrzeug lasst sich auch die Abstrahlrichtung beispielsweise relativ zu einer üblichen Bewegungsrichtung des Fahrzeugs einstellen. Durch diese mindestens zwei Transponder mit jeweils einem begrenzten Abstrahlwinkel und einem longitudmalen in Fahrtrichtung und lateralen seitlichen Abstrahlen ist es möglich, den Winkel zwischen einem eigenen Fahrzeug und einem durch den Transponder erkannten Fahrzeug zu ermitteln, wobei in den Transponderdaten gleichzeitig Informationen zur Identifizierung des Fahrzeugs gespeichert sein können. Somit werden das Erkennen und Identifizieren von Fahrzeugen im Umgebungsbereich zu dem eigenen Fahrzeug extrem erleichtert und deren Annaherungsrichtung mit geringem Hardwareaufwand bestimmt .

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind in dem Transponder auch zur übertragung vorgesehene Informationen zu einer Abstrahlrichtung des Transponders relativ zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs gespeichert. Diese beinhalten insbesondere eine longitudinale und laterale Abstrahl ^¬ richtung in Bezug auf die mit der longitudinalen Richtung übereinstimmende Fahrtrichtung des Fahrzeuges. Diese Informationen können als diskrete Dateninformationen (beispiels-

weise ein Bit) gespeichert oder durch unterschiedliche Ab- strahlcharakteπstiken (verschiedene Abstrahlfrequenzen der Transponder) oder sonstige Identifikationsmittel gegeben werden .

Vorteilhaft ist es, wenn an einer Fahrzeug- bzw. Karosse- rieposition jeweils mindestens zwei Transponder mit einer unterschiedlichen Abstrahlrichtung angeordnet sind, um bei Detektion eines Transponderpaares an einer Fahrzeugposition gleichzeitig auch die Richtung des Fahrzeugs relativ zu der Sende- und Empfangseinrichtung ermitteln zu können. Gegebenenfalls können an einer Fahrzeug- bzw. Karosserieposition auch mehr als zwei Transponder mit einem nur begrenzten Ab ^¬ strahlwinkel und jeweils verschiedenen Abstrahlrichtungen vorgesehen sein, um die Winkelauflosung bei der Annäherung des Fahrzeugs weiter zu verbessern. Ferner können um das Fahrzeug herum an verschiedenen Fahrzeugpositionen jeweils mehr als zwei Transponder angeordnet sein, vorzugsweise derart, dass ein mit den Transpondern ausgestattetes Fahrzeug aus allen Richtungen mittels Sendeeinrichtungen erkennbar ist. Eine bevorzugte Fahrzeugposition zur Anordnung der Transponder sind die Fahrzeugecken. Die lateral und longitudmal abstrahlenden Transponder grenzen m ihren Ab- strahlbereichen an den Randern vorzugsweise aneinander an. Es kann auch ein bestimmter Uberlappungsbereich der Abstrahlwinkel vorgesehen sein, in dem dann die Signale beider Transponder empfangbar sind. Auch hierdurch kann die Winkelauflosung erhöht werden. Zusätzlich können seitlich beispielsweise in der Mitte des Fahrzeugs einzelne Transponder angeordnet sein, die nur seitlich abstrahlen und bei deren Empfang klar ist, dass ohne unmittelbare KoI-

lisionsgefahr ein Fahrzeug neben dem eigenen Fahrzeug herfahrt. Derartige Informationen können beispielsweise bei einem durch ein Blinkersignal angedeuteten Fahrtwechsel auch verwendet werden, um den Fahrer auf ein neben dem eigenen Fahrzeug fahrendes Fahrzeug im toten Winkel hinzuweisen .

In einer speziellen Ausfuhrungsform der Erfindung können die Transponder auch an oder in den Radern der Fahrzeuge angeordnet sein, vorzugsweise derart, das an jedem Rad je ein Transponder in Laufrichtung des Reifens, d.h. longitu- dinal, und ein Transponder quer zur Laufrichtung des Reifens, d.h. lateral abstrahlt. Naturlich sind auch hier fei ^¬ nere Einstellungen möglich. Die Transponder können an der Achse, der Felge oder im Reifen selbst angeordnet werden. Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausfuhrungsform können die Transponder auch unmittelbar an den Ecken in den Stoß- fangern der Fahrzeuge integriert sein. Dies ist konstruktiv einfacher und kostengünstiger, da bei einem Reifenwechsel nicht darauf geachtet werden muss, dass die möglicherweise Informationen über ihre eigenen Positionen an dem Fahrzeug enthaltenen Transponder durch Austausch der Reifen nicht vertauscht werden.

Die zur Fahrzeuginformation m dem Transponder gespeicherten und zur übertragung vorgesehenen Informationen können eine Kennung des Fahrzeugtyps, insbesondere Gewicht, Große, Bauart und Bezeichnung, eine eindeutige Kennung des Fahr ^¬ zeugs zur Aufnahme einer Punkt-zu-Punkt-Kommumkation sowie Informationen zu der Fahrzeugposition enthalten, an welcher der Transponder angeordnet ist.

Mit diesen Informationen kann ein Fahrzeug, das mit einer entsprechenden Sende- und Empfangseinrichtung ausgestattet ist, die in den Fahrzeugen vorgesehenen Transponder nutzen, um das Umfeld des eigenen Fahrzeugs genauer und besser zu detektieren, ohne dass aufwendige technische Mittel hierfür vorgesehen sein müssen. Vorzugsweise können alle Fahrzeuge, unabhängig davon, ob sie eine Sende- und Empfangseinrichtung aufweisen, mit den kostengünstig herstellbaren Transpondern ausgestattet werden, so dass im Laufe der Zeit nach und nach alle Fahrzeuge die entsprechenden Sende- und Empfangseinrichtungen nachrusten können. Es sind insbesondere Transponder und Sende- und Empfangseinrichtungen ge ^¬ eignet, die im Radarbereich arbeiten, etwa zwischen 20 GHz und 80 GHz, beispielsweise bei etwa 77 GHz oder 24 GHz. Auf den letztgenannten Frequenzen arbeiten übliche Radarsysteme, wie sie beispielsweise zur Abstandserkennung eingesetzt werden. Gegebenenfalls können erfmdungsgemaß aber auch andere Frequenzen verwendet werden, um Interferenzen mit den anderen radarbasierten Assistenzsystemen zu vermeiden.

Um die gesammelten Informationen optimal auszunutzen, wird erfmdungsgemaß vorgeschlagen, die Sende- und Empfangseinrichtung mit einem Fahrzeugassistenzsystem zu verbinden, welches dann auf die gewonnenen Informationen für die verschiedensten Anwendungen zugreifen kann.

Neben weiteren, hier nicht naher beschriebenen Funktionen kann das Fahrzeugassistenzsystem insbesondere dazu eingerichtet sein, das nachfolgend beschriebene Verfahren durchzufuhren. Dazu weist das Fahrzeugassistenzsystem Vorzugs-

weise eine Recheneinheit und geeignete, mit Sensoren und/oder Aktoren verbindbare beziehungsweise verbundene Schnittstellen auf.

Das erflndungsgemaß vorgeschlagene Verfahren zur Erkennung von Fahrzeugen und deren Annaherungswinkel an das eigene Fahrzeug mittels an den Fahrzeugen vorgesehenen passiven oder aktiven Transpondern sieht vor, dass die Transponder durch eine an dem eigenen Fahrzeug angebrachte Sende- und Empfangseinrichtung zur übertragung von in den Transpondern gespeicherten Informationen angeregt werden und deren Informationen dann durch die Sende- und Empfangseinrichtung empfangen werden. Die von den Transpondern übertragenen In ^¬ formationen enthalten erfmdungsgemaß Angaben über den Fahrzeugtyp und die Richtung der Abstrahlung der Transponder relativ zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs, so dass mittels dieser Informationen die Richtung der Annäherung des Fahrzeugs und der Fahrzeugtyp des sich annähernden Fahrzeugs ermittelt werden können.

Zur verbesserten Genauigkeit kann erfmdungsgemaß zusätzlich die Laufzeit der Signale von der Aussendung des Akti- vierungssignals durch die Sende- und Empfangseinrichtung bis zum Empfang einer durch einen Transponder ausgesendeten Information durch die Sende- und Empfangseinrichtung berücksichtigt werden. Dies erlaubt einen Ruckschluss über die Entfernung des sich annähernden Fahrzeugs. Bei Empfang von Transpondersignalen von verschiedenen Fahrzeugpositionen kann auch der Winkel der Annäherung genauer bestimmt werden, sofern die Transpondersignale Informationen über die Anordnung an verschiedenen Fahrzeugpositionen beinhal-

ten. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Transponder an einem Fahrzeug derart angeordnet sind, dass sich ihre Abstrahlbe ^¬ reiche in einer gewissen Entfernung von dem Fahrzeug überschneiden, so dass ab diesem Abstand bei Aktivierung insgesamt zwei Transpondersignale empfangbar sind.

Gemäß einer bevorzugten Verwendung wird vorgeschlagen, dass die ermittelten Informationen zur Stutzung der Pradiktion einer Eigentrajektorie und einer möglichen Kollisionstra- jektorie herangezogen werden, welche beispielsweise durch ein Fahrerassistenzsystem im eigenen Fahrzeug ermittelt wurden .

Ferner können die ermittelten Informationen zur Vorhersage einer Unfallschwere und zur Ermittlung geeigneter Abwehrmaßnahmen in der aktiven und passiven Sicherheit verwendet werden. Wichtig sind in diesem Zusammenhang insbesondere Angaben über den Fahrzeugtyp (Bauart, Gewicht und dergleichen) , da je nach Art der Kollisionspartner unterschiedliche Schutzmaßnahmen eingeleitet werden. Sofern die Informationen über den Fahrzeugtyp bekannt sind, können daher in Abhängigkeit davon Maßnahmen durch das Fahrerassistenzsystem eingeleitet werden. Zur Unterscheidung des Fahrzeugtyps kann der Transponder daher eine genau spezifizierte Angabe des Fahrzeugtyps enthalten, beispielsweise Pkw, leichte Lkw, schwere Lkw, Motorrad, Fahrrad, Landmaschinen, angetriebene Rollstuhle und dergleichen.

Ferner können die ermittelten Informationen eine Kommunikationsadresse für eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation mit einem sich annähernden Fahrzeug aufweisen und verwendet wer-

den, um mit diesem Fahrzeug im Falle einer erkannten Gefahrdung direkt Kontakt aufzunehmen, weitere Daten auszu ^¬ tauschen und so eventuell dazu beizutragen, eine Kollision auf diese Weise zu vermeiden.

Durch die vorgeschlagene Erfindung können verschiedene Ty ^¬ pen von Fahrzeugen und deren Annaherungsπchtung mit einem sehr geringen Hardwareaufwand erkannt werden. Sämtliche Fahrzeuge, die mit den entsprechenden Transpondern ausges ^¬ tattet sind, können dann erkannt werden, wenn ein Fahrzeug mit der zugehörigen Sende- und Empfangseinrichtung ausgestattet ist. Natürlich ist die Sende- und Empfangseinrichtung auch geeignet, ähnliche Transponder zu empfangen, die m Kleidung von Fußgängern usw. sowie m kritischen Objekten am Straßenrand, beispielsweise vorragenden Hauserecken oder dergleichen, integriert sind. Im Vergleich zu der bisher üblichen Videoerkennung zur Identifikation von Fahrzeugen und Hindernissen ist das vorgeschlagene Verfahren wesentlich genauer und kostengünstiger.

Die zusatzlichen Informationen helfen Fahrerassistenzsystemen zudem, das Umfeld und die Fahrsituation insgesamt besser zu interpretieren.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmoglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von

ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Ruckbe- zugen .

Die einzige Figur 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 in der Aufsicht. An den Fahrzeugecken sind jeweils passive oder aktive Transponder 2 vorgesehen, die Informationen über den Fahrzeugtyp sowie gegebenenfalls weitere Informationen enthalten. Diese passiven Transponder können insbesondere RFID-Chips sein, die durch Radarstrahlen einer externen Sende- und Empfangseinrichtung 3 aktiviert und mit Energie versorgt werden, um in den Transpondern 2 gespeicherte Informationen zu übertragen.

Die Informationen zu dem Fahrzeugtyp können unter anderem Parameter wie das Gewicht des Fahrzeugs, die Große des Fahrzeugs, die Bauart des Fahrzeugs (Lkw, Pkw, Motorrad), Baujahr, Crash-Beam Hohe zur Abschätzung der Crashkompati- bilitat mit dem eigenen Fahrzeug, Ausfuhrung des Unterfahrschutzes und dergleichen sowie der Herstellerkennung enthalten. Ferner kann eine eindeutige Kennung für die Aufnahme einer Punkt-zu-Punkt-Kommunikation ähnlich einer Telefonnummer beispielsweise durch GSM, DSRC oder dergleichen mitgegeben werden. Durch diese Informationen lassen sich Fahrerassistenzsysteme, die auf Basis der Umfeldsensoπk die umgebenen Objekte klassifizieren, eindeutig verbessern und darauf basierende Eingriffe in die Fahrzeugsicherheitssysteme zuverlässig durchfuhren.

Insbesondere lassen diese Informationen Aussagen über den drohenden Unfallverlauf zu und ermöglichen so, gezielt Maßnahmen in der aktiven und passiven (reversiblen) Sicherheit

einzuleiten. Damit lasst sich auch abschätzen, welche Eingriffe das drohende Risiko am besten reduzieren: Lenken, Bremsen, beides, Ansteuerungszeitpunkt und Intensität der Ruckhaltemittel, Warnanzeigen, Signale an den Kollisions- partner über eine Car-2-Car-Kommunikation oder über Licht- und/oder Akustiksignale.

Um zu erkennen, aus welcher Richtung sich das Fahrzeug 1 einer Sende- und Empfangseinrichtung 3 nähert, weisen die an dem Fahrzeug 1 vorgesehenen Transponder 2 jeweils einen begrenzten Abstrahlwmkelbereich 4 auf. Da durch den Transponder 2 zusätzlich Informationen über seine Position und Ausrichtung des Abstrahlwinkelbereichs relativ zur Fahrtrichtung ausgesendet werden, ist es möglich, aufgrund dieser Informationen und der Position der Sende- und Empfangseinrichtung 3 den Annaherungswmkel des Fahrzeugs 1 zu einem eigenen Fahrzeug, in welchem sich die Sende- und Empfangseinrichtung 3 befindet, zu ermitteln. Dies wird nachfolgend anhand der Fig. 1 naher erläutert.

Sofern die Sende- und Empfangseinrichtung 3 an der Stelle A ein Signal des in Fahrtrichtung zeigenden Transponders 2 empfangt, ist die Gefahr einer Kollision groß. Im Falle eines Empfangs durch eine an der Position B angeordneten Sen ^¬ de- und Empfangseinrichtung 3 ist klar, dass sich das Fahrzeug 1 nicht auf einem unmittelbaren Kollisionskurs mit der Sende- und Empfangseinrichtung 3 bzw. dem eigenen Fahrzeug befindet, sofern die Eigentrajektoπe nicht schräg zu der Trajektoπe des anderen Fahrzeugs verlauft. Die Trajektoπe der Sende- und Empfangseinrichtungen 3 ist durch an dieser angreifende Striche dargestellt. Im Falle der Position C

werden die Informationen eines Transponders 2 empfangen, der seitlich an dem Fahrzeug angeordnet ist, so dass bei der angedeuteten Trajektorie keine große Gefahr für eine Kollision besteht. Durch die Anordnung von Transpondern 2 jeweils in der Mitte der verschiedenen Seiten des Fahrzeugs 1 kann die Winkelauflosung somit deutlich verbessert werden, zumal überschneidungen im Empfangsbereich auftreten können, die eine genauere Einschätzung des Winkels ermöglichen.

Somit ist erkennbar, aus welcher Richtung sich das identifizierte Fahrzeug 1 dem eigenen Fahrzeug nähert. Diese Richtung wird zur Stutzung der Pradiktion der Eigentrajek- toπe und der Pradiktion einer möglichen Kollisionstrajek- toπe zwischen dem Eigenfahrzeug und der über eine Umfeld- sensorik detektierten und in ihrer Trajektorie verfolgten Fahrzeuge 1 im Umfeld des Eigenfahrzeugs benutzt. Damit ist eine höhere Robustheit der Kollisionsvorhersage von Fahrerassistenzsystemen erreichbar als sie durch eine reine Um- feldsensorik basierte Pradiktion der Trajektorien möglich wäre .

Durch die vorliegende Erfindung wird also ein kostengünsti ^¬ ges und sehr effektives System zur Erkennung von Fahrzeugen und deren Annaherungswinkel zu einem eigenen Fahrzeug beschrieben .

Bezugszeichenliste :

1 Fahrzeug

2 passiver Transponder

3 Sende- und Empfangseinrichtung

4 Abstrahlwinkelbereich