Bei Kraftfahrzeugen werden zunehmend Abstandsregelsysteme eingesetzt, die auch als ACC-Systeme (Adaptive Cruise.

Control) bezeichnet werden und dazu dienen, den Abstand des eigenen Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug automatisch zu regeln. Das Sensorsystem weist z. B. einen Radarsensor auf, mit dem die Abstände und Relativge- schwindigkeiten sowie zumeist auch die Richtungswinkel

vorausfahrender Fahrzeuge gemessen werden können. Anhand des gemessenen Richtungswinkels läßt sich entscheiden, welches der georteten Fahrzeuge sich auf der eigenen Fahrspur befindet und somit ein relevantes Zielobjekt für die Abstandsregelung darstellt. Das Regelungsziel besteht typischerweise darin, einen bestimmten Sollabstand zu diesem Zielobjekt einzuhalten oder zumindest eine signi- fikante Unterschreitung diese Sollabstands zu vermeiden.

Der Sollabstand ist zweckmäßigerweise geschwindigkeitsab- hängig und wird zumeist über eine Sollzeitlücke defi- niert, die den zeitlichen Abstand angibt, in dem die bei- den Fahrzeuge denselben Punkt auf der Fahrbahn passieren.

Der Regler berechnet anhand der vom Radarsensor gemesse- nen Daten beispielsweise eine positive oder negative Sollbeschleunigung, die zur Einhaltung des Sollabstands erforderlich ist, und greift entsprechend dieser Sollbe- schleunigung über das Aktorsystem in den Antriebsstrang und erforderlichenfalls auch in das Bremssystem des Fahr- zeugs ein.

Um ein komfortables Systemverhalten zu erreichen und um physikalische Gegebenheiten des Aktorsystems sowie si- cherheitstechnische Belange zu berücksichtigen, ist die Sollbeschleunigung, die letztlich an das Aktorsystem aus- gegeben wird, durch eine obere und/oder untere Eingriffs- grenze beschränkt. Diese Begrenzung kann jedoch zur Folge haben, daß die automatische Längsgeschwindigkeitsregelung bzw. Längsbeschleunigungsregelung des eigenen Fahrzeugs in kritischen Verkehrssituationen ein Auffahren auf das vordere Fahrzeug nicht verhindern kann. Ein wichtiger Be- standteil der bekannten ACC-Systeme ist deshalb eine Aus- gabeeinrichtung, über die in solchen Fällen eine Übernah- meaufforderung an den Fahrer ausgegeben werden kann. Auf

diese Weise wird der Fahrer aufgefordert, selbst die Kon- trolle über das Fahrzeug zu übernehmen und die kritische Situation zu beherrschen, wobei der Fahrer nicht an die Eingriffsgrenzen des Regelsystems gebunden ist. Bei- spielsweise wird eine solche Übernahmeaufforderung bei bekannten Systemen dann ausgegeben, wenn der Regler eine Sollbeschleunigung berechnet, die zur Einhaltung des Sollabstands erforderlich wäre, jedoch außerhalb der Ein- griffsgrenzen des Systems liegt. Zur Beherrschung der kritischen Fahrsituation ist es dann zumeist erforder- lich, daß der Fahrer hinreichend rasch und/oder energisch genug aktiv in das Geschehen eingreift.

Vorteile der Erfindung Die Erfindung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen . bietet den Vorteil, daß eine vorausschauende Ausgabe der Übernahmeaufforderung ermöglicht wird, so daß dem Fahrer mehr Zeit für eine angemessene Reaktion verbleibt. Auf diese Weise wird die Verkehrssicherheit erhöht und der Fahrkomfort verbessert, da die vom Fahrer zu veranlassen- den Beschleunigungsänderungen weniger heftig auszufallen brauchen. Zugleich wird auf diese Weise der Fahrer entla- stet und die Häufigkeit des Auftretens von Streß-Situa- tionen reduziert.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Prädiktionssystem er- reicht, das die künftige Entwicklung der Verkehrssituati- on, insbesondere das dynamische Verhalten des eigenen Fahrzeugs und des Zielobjekts, in die Zukunft extrapo- liert, so daß die Übernahmeaufforderung bereits zu einem Zeitpunkt ausgegeben werden kann, in dem eine Konfliktsi- tuation, die ein Eingreifen des Fahrers erforderlich

macht, zwar absehbar aber noch nicht tatsächlich einge- treten ist.

Als Beispiel kann etwa die Situation betrachtet werden, daß das eigene Fahrzeug auf ein langsameres vorausfahren- des Fahrzeug auffährt und der Fahrer des vorausfahrenden Fahrzeugs zu einem Zeitpunkt, zu dem der tatsächliche Fahrzeugabstand noch größer ist als der Sollabstand, eine Vollbremsung einleitet. Der Regler des ACC-Systems wird zwar die Geschwindigkeitsänderung des vorausfahrenden Fahrzeugs registrieren und gegebenenfalls eine moderate Geschwindigkeitsanpassung vornehmen, doch wird das norma- le Regelverhalten in diesem Fall nur durch die im aktuel- len Zeitpunkt vorhandenen Abstands-und Geschwindigkeits- daten bestimmt. Der Regler ist im allgemeinen nicht dar- auf programmiert,"vorherzusehen", daß der Fahrer des vorausfahrenden Fahrzeugs, der die Vollbremsung eingelei- tet hat, voraussichtlich den Bremsvorgang fortsetzen und das Fahrzeug gegebenenfalls bis in den Stand bremsen wird, so daß eine entsprechend energische Verzögerung des eigenen Fahrzeugs erforderlich ist. Mit dem erfindungsge- mäßen Prädiktionssystem ist es dagegen möglich, das vor- aussichtliche dynamische Verhalten des vorausfahrenden Fahrzeugs zumindest nährungsweise vorherzusagen und an- hand des Ergebnisses dieser Vorhersage erforderlichen- falls schon frühzeitig die Übernahmeaufforderung auszuge- ben, so daß dem Fahrer mehr Reaktionszeit verbleibt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugt wird durch das. Prädiktionssystem eine feste oder varibale Prädiktionszeit bestimmt, die angibt, wie

weit die dynamischen Daten der Fahrzeuge in die Zukunft extrapoliert werden sollen. Anhand eines fahrdynamischen Modells für das Zielobjekt werden dann auf der Grundlage der aktuellen dynamischen Daten und gegebenenfalls weite- re Informationen Schätzwerte oder Vorhersagewerte für die dynamischen Daten des Zielobjekts zur Prädiktionszeit be- rechnet. Bei diesen dynamischen Daten kann es sich um die Beschleunigung, die Geschwindigkeit und den Ort des Ziel- objekts handeln. Entsprechend werden in einem fahrdynami- schen Modell für das eigene Fahrzeug die dynamischen Da- ten des eigenen Fahrzeugs für den Prädiktionszeitpunkt vorhergesagt. Aus der vorhergesagten Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs und der Sollzeitlücke, die zumeist in- nerhalb bestimmter Grenzen vom Fahrer einstellbar ist, wird dann der Sollabstand für den Prädiktionszeitpunkt berechnet. Dieser prädizierte Sollabstand wird dann mit einem aufgrund der dynamischen Daten des Zielobjekts prä- dizierten Istabstand zum Prädiktionszeitpunkt verglichen, und wenn diese Abstände ein bestimmtes Kriterium für die Fahrer-Übernahmeaufforderung (FÜA-Kriterium) erfüllen, wird die Übernahmeaufforderung entweder sofort oder mit einer geeigneten zeitlichen Verzögerung ausgegeben.

Das FÜA-Kriterium ist generell so beschaffen, daß die Übernahmeaufforderung erfolgt, bevor die vom Regler be- rechnete Sollbeschleunigung die Eingriffsgrenzen über- schreitet. Falls die Verkehrssituation sich anders ent- wickelt, als vom Prädiktionssystem vorhergesagt wurde, kann es durchaus sein, daß die Situation durch das norma- le Regelverhalten des Reglers beherrscht werden kann und kein Eingriff des Fahrers erforderlich ist. Die Übernah- meaufforderung ist dann eine vorbeugende Maßnahme,

durch die in kritischen Situationen sicherheitshalber die Aufmerksamkeit des Fahrers erhöht wird.

Bevorzugt ist ein Adaptionsmodul vorgesehen, mit dem die Prädiktionszeit anhand relevanter Daten, beispielsweise der Verkehrsdichte, der Geschwindigkeit des eigenen Fahr- zeugs. und dergleichen dynamisch variiert wird. In ent- sprechender Weise kann auch das FÜA-Kriterium dynamisch modifiziert werden.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeich- nungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Zeichnungsfigur zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Abstandsregelsystems.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Ein Regelsystem für ein Kraftfahrzeug 10, im folgenden als das"eigene Fahrzeug"bezeichnet, umfaßt ein Sensor- system 12, einen Regler 14, der beispielsweise durch ei- nen oder mehrere Mikroprozessoren gebildet wird, und ein Aktorsystem 16, über das die positive oder negative Be- schleunigung des Fahrzeugs 10'beeinflußt wird. In an sich bekannter Weise umfaßt das Sensorsystem 12 z. B. einen Radarsensor, mit dem der Abstand und die Relativge- schwingkeit eines Zielobjekts 18, typischerweise eines unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeugs, gemessen werden.

Zumeist ist der Radarsensor darüber hinaus auch in der Lage, Fahrzeuge auf Nebenspuren sowie weiter vorn auf der

eigenen Fahrspur fahrende Fahrzeuge zu erfassen. Zu dem Sensorsystem 12 gehört außerdem eine Anzahl von bekannten Sensoren, die über den Zustand, des eigenen Fahrzeugs 10 Auskunft gegen, insbesondere über dessen Geschwindigkeit, die aktuell gewählte Getriebestufe und dergleichen. Dar- über hinaus können auch weitere Daten des Fahrzeugs er- faßt werden, etwa die vom Fahrer gewählten Einstelloptio- nen für die Sollzeitlücke, mit der das Zielobjekt 18 ver- folgt werden soll, und gegebenenfalls die Zuladung des Fahrzeugs, der Bremsenzustand, die Griffigkeit der Fahr- bahn und dergleichen. Ebenso können von dem Sensorsystem 12 auch Umweltdaten wie etwa Witterungsbedingungen erfaßt werden.

Im Rahmen der normalen ACC-Regelung meldet das Sensorsy- stem 12 an den Regler 14 zumindest den Abstand und die Relativgeschwindigkeit des Zielobjekts 18 sowie die Abso- lutgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs 10 und die ein- gestellte Sollzeitlücke. Anhand dieser Daten berechnet der Regler 14 zunächst eine vorläufige Sollbeschleuni- gung. Wenn diese Sollbeschleunigung unterhalb einer obe- ren Beschleunigungsgrenze und oberhalb einer unteren (ne- gativen) Beschleunigungsgrenze liegt, wird sie unmittel- bar an das Aktorsystem 16 ausgegeben, um die Geschwindig- keit des Fahrzeugs anzupassen. Die oberen und unteren Be- schleunigungsgrenzen sind unter Komfort und Sicher- heitsüberlegungen bestimmt und können gegebenenfalls vom Fahrer je nach seinen individuellen Komfortansprüchen mo- difiziert werden. Im allgemeinen sind diese Grenzen, die im folgenden als"weiche'Eingriffsgrenzen"bezeichnet werden sollen, aber enger als die Grenzen für die Be- schleunigungen, die mit dem Aktorsystem 16, dem Antriebs- strang und dem Bremssystem des Fahrzeugs 10, tat-

sächlich realisierbar sind. Die tatsächlichen physikali- schen Grenzen, die vom Beladungszustand des Fahrzeugs, vom Fahrbahnzustand und dergleichen abhängig sein können, sollen im folgenden als"harte Eingriffsgrenzen"bezeich- net werden.

Wenn die vom Regler berechnete Sollbeschleunigung außer- halb der harten oder weichen Eingriffsgrenzen liegt, ins- besondere wenn die berechnete Bremsverzögerung dem Betra- ge nach größer ist als die zulässige oder erreichbare Bremsverzögerung, gibt der Regler 14 über eine Ausgabe- einrichtung 20, beispielsweise einem Lautsprecher, eine Übernahmeaufforderung FÜA an den Fahrer aus. An das Ak- torsystem 16 wird in diesem Fall als Befehlssignal nur die betreffende Grenzbeschleunigung übermittelt.

Das hier beschriebene Abstandsregelsystem weist zusätz- lich ein Prädiktionssystem 22 auf, mit dem es möglich ist, unter bestimmten Bedingungen die Fahrer-Übernahme- aufforderung schon zu einem früheren Zeitpunkt auszuge- ben. Dieses Prädiktionssystem umfaßt ein Adaptionsmodul 24, ein fahrdynamisches Model 26 des Zielobjekts 18, ein fahrdynamisches Model 28 des eigenen Fahrzeugs 10, ein Prädiktionsmodul 30 und ein Entscheidungsmodul 32 für die Ausgabe der Übernahmeaufforderung.

Das Adaptionsmodul 24 erhält vom Sensorsystem 12 bestimm- te Informationen, die als"Rahmendaten"bezeichnet werden und die aktuellen Betriebsbedingungen des Systems kenn- zeichnen, und vom Regler 14 und vom Aktorsystem 16 Signa- le Liml, Lim2, die die weichen und harten Eingriffgrenzen repräsentieren. Anhand dieser Daten bestimmt das Adapti- onsmodul 24 einen Prädiktionstzeitpunkt tPräd, d. h., ei-

nen in der Zukunft liegenden Zeitpunkt, für den die vor- aussichtliche Entwicklung der Verkehrssituation prädi- ziert werden soll. Weiterhin bestimmt das Adaptionsmodul 24 anhand der ihm zur Verfügung stehenden Daten ein ge- eignetes Kriterium für die im Entscheidungsmodul 32 zu- treffende Entscheidung über die Ausgabe der Übernahmeäuf- forderung.

Das Model 26 für das Zielobjekt erhält vom Sensorsystem 12, speziell vom Radarsensor, die dynamischen Daten des Zielobjekts, also dessen Abstand und Relativgeschwindig- keit, und berechnet daraus gegebenenfalls höhere zeitli- che Ableitungen und prädiziert durch Integration, anhand geeigneter Modelannahmen, die voraussichtlichen dynami- schen Daten des Zielobjekts 18 (Beschleunigung, Geschwin- digkeit und Abstand) zum Prädiktionszeitpunkt tPräd.

Entsprechend prädiziert das Model 28 für das eigene Fahr- zeug anhand der dynamischen Daten des eigenen Fahrzeugs sowie anhand des bekannten Regelverhaltens des Reglers 14 und insbesondere der Eingriffsgrenzen Liml, Lim2 die dy- namischen Daten (z. B. Beschleunigung, Geschwindigkeit und Ort) des eigenen Fahrzeugs 10 zum Prädiktionszeit- punkt tPräd.

Aus diesen dynamischen Daten, insbesondere aus der prädi- zierten Eigengeschwindigkeit vEGO zum Zeitpunkt tPräd so- wie weiterer von Sensorsystem 12 bereitgestellter Daten, insbesondere der Sollzeitlücke, berechnet das Prädikti- onsmodul 30 einen prädizierten Sollabstand dSOLL für die Zeit tPräd. Dieser Sollabstand sowie der prädizierte Ort xEGO des eigenen Fahrzeugs 10 und der vom Model 26 prädi- zierte Ort xZO des Zielobjekts 18 werden im Entschei-

dungsmodul 32 dazu benutzt, den prädizierten Istabstand des zielobjekts 18 zu. berechnen und mit dem prädizierten Sollabstand dSOLL zu vergleichen, um dann anhand des vom Adaptionsmodul 24 bestimmten Entscheidungskriteriums zu entscheiden, ob eine Übernahmeaufforderung FÜA auszugeben ist.

Der Prädiktionszeitpunkt tPräd wird vom Adaptionsmodul 24 situationsabhängig variiert. Dabei können die vom Sensor- system 12 gemeldeten Rahmendaten und die Eingriffsgrenzen auf vielfältige Weise berücksichtigt werden, wie im fol- genden lediglich anhand von Beispielen erläutert werden soll. Ein wesentlicher Parameter ist die aktuelle Eigen- geschwindigkeit des Fahrzeugs 10. Während bei Fahrten mit hoher Geschwindigkeit, beispielsweise auf Autobahnen, zu- meist große Sicherheitsabstände eingehalten werden und somit kurze Prädiktionszeiten akzeptabel sind, ist es bei mittleren bis kleinen Geschwindigkeiten vorteilhaft, eine längere Prädiktionszeit zu wählen, da hier eine frühzei- tige Übernahmeaufforderung und eine entsprechend frühzei- tige Reaktion des Fahrers von hoher Bedeutung ist. Auch eine hohe Dynamik der Verkehrssituation, die beispiels- weise durch häufige oder starke Geschwindigkeitsänderun- gen gekennzeichnet ist, spricht für eine lange Prädikti- onszeit, ebenso die Verkehrsdichte, die anhand der Daten des Radarsensors abgeschätzt werden kann. Die vom Fahrer gewählte Sollzeitlücke sollte in die Prädiktionszeit in die Weise einfließen, daß bei kurzer Sollzeitlücke eine frühzeitigere Übernahmeaufforderung erfolgt. Weitere Kri- terien, die für eine lange Prädiktionszeit sprechen und mit geeigneten Sensoren erfaßt werden können, sind etwa die Fahreraufmerksamkeit und die Fahrerbelastung. Zum Beispiel sind Ermüdungssensoren bekannt, die beim Fahrer

Anzeichen von Ermüdung erkennen können, so daß dann die Prädiktionszeit verlängert werden kann. Anzeichen für er- höhte Fahrerbelastung wären etwa Zustände, die erwarten lassen, daß der Fahrer durch andere Aufgaben abgelenkt ist, beispielsweise ein laufendes Telefongespräch über eine Freisprech. einrichtung oder die Aktivität eines Navi- gationssystems. Ebenso kann die Prädiktionszeit auch durch die weichen oder harten Eingriffsgrenzen beeinflußt werden. Wenn beispielsweise mit Hilfe eines zumeist im Bremssystem vorhandenen Schlupfsensors eine eisglatte Fahrbahn erkannt wird, oder allgemein bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, wird man eine längere Prädikti- onszeit wählen, um dem möglicherweise verlängerten Brems- wegen Rechnung zu tragen.

Das Model 26 für das Zielobjekt 18 kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß es die Bewegungsvariablen des Ziel- objekts unter der Annahme einer konstanten Beschleunigung integriert. Denkbar wäre auch die Annahme einer konstan- ten Änderungsrate der Beschleunigung oder, allgemein, eine Taylor-Entwicklung n-ter-Ordnung der Bewegungsvaria- blen auf der Grundlage der aktuellen zeitlichen Ableitun- gen. Es sind jedoch auch Weiterbildungen denkbar, die auf eine differenziertere Bewertung des Verkehrsgeschehens abstellen. Beispielsweise könnten hier. auch die vom Ra- darsystem gemeldeten Änderungen des Bewegungszustands des übernächsten Fahrzeugs oder noch weiter vorn fahrender Fahrzeuge berücksichtigt werden oder auch das im Ansatz erkennbare Einscheren eines langsameren Fahrzeugs von ei- ner Nebenspur auf die eigene Spur.

Das Model 28 des eigenen Fahrzeugs beruht im Kern auf ei- ner Integration der Bewegungsvariablen, hier jedoch unter

Berücksichtigung des bekannten Regelverhaltens des Reg- lers 14 und insbesondere der bekannten Eingriffsgrenzen Liml, Lim2.

Im Prädiktionsmodul 30 braucht im Prinzip nur die vorein- gestellte Sollzeitlücke mit der vom Modul 28 prädizierten Eigengeschwindigkeit vEGO multipliziert zu werden. Gege- benenfalls kann ein zusätzlicher Sicherheitsabstand ad- diert werden, der entweder fest vorgegeben ist oder von den verfügbaren Rahmendaten abhängig ist.

Da in den Modellen 26 und 28 die absoluten Beschleunigun- gen des Fahrzeugs 10 und des Zielobjekts 18 integriert werden, ist es zweckmäßig, den Ort xEGO des eigenen Fahr- zeugs und den Ort xZO des Zielobjekts zunächst in absolu- ten Koordinaten zu berechnen und dann die Differenz der Ortskoordinaten als den prädizierten Istabstand zum Zeit- punkt tPräd zu nehmen. Der Vergleich zwischen Soll-und Istabstand im Entscheidungsmodul 32 kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Quotient aus Istabstand und Sollabstand berechnet wird. Das Entscheidungskriterium für die Übernahmeaufforderung kann dann im einfachsten Fall in einem Schwellenwertvergleich mit einem durch das Adaptionsmodul 24 bestimmten Schwellenwert (< 1) beste- hen. Es sind jedoch auch komplexere Kriterien denkbar, bei denen auch zusätzliche dynamische Variablen des eige- nen Fahrzeugs und des Zielobjekts berücksichtigt werden können, die von den Modellen 26 und 28 bereitgestellt werden. Ebenso ist es gemäß einer Weiterbildung auch ein Algoritmus für das FÜA-Kriterium. denkbar, der die Verläß- lichkeit der Prädiktion bewertet und gegen das Gefahren- potenzial abwägt. Bei geringem Gefahrenpotenzial der Si- tuation und geringer Verläßlichkeit der Prädiktion kann

dann die Ausgabe der Übernahmeaufforderung erst nach ei- ner kurzen Verzögerungszeit erfolgen oder ganz unterblei- ben, falls sich die Situation von selbst entschärft.