Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines bevorstehenden Überholvorgangs.

Kraftfahrzeuge werden zunehmend mit Fahrerassistenzsystemen ausgerüstet, die mit Hilfe einer geeigneten Sensorik, beispielsweise mit Hilfe von Radarsensoren, das Umfeld des eigenen Fahrzeugs erfassen und den Fahrer bei der Führung des Fahrzeugs unterstützen und/oder vor Gefahren warnen. Ein Beispiel eines solchen Fahrerassistenzsystems ist ein so genanntes ACC-System (Adaptive Cruise Control) , mit dem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf eine vom Fahrer gewählte Wunschgeschwindigkeit geregelt wird und, sofern sich ein vorausfahrendes Fahrzeug auf von dem eigenen Fahrzeug befahrenen Spur befindet, der Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug mit Hilfe des Radarsensors gemessen und durch Anpassung der eigenen Geschwindigkeit automatisch geregelt wird. Ein solches System

trägt nicht nur zur Verbesserung des Fahrkomforts, sondern auch zur Verringerung der Unfallgefahr bei. Falls der Fahrer das langsamere vorausfahrende Fahrzeug überholen möchte, kann er das ACC-System durch Betätigung des Gaspedals übersteuern und dann durch einen Spurwechsel einen Überholvorgang einleiten.

Bei Fahrten auf Autobahnen oder mehrspurigen Landstraßen bergen jedoch Spurwechselvorgänge und insbesondere Überholvorgänge ein erhebliches Unfallrisiko, etwa weil der Fahrer den Abstand und/oder die Geschwindigkeit eines sich auf der Überholspur von hinten annähernden Fahrzeugs falsch einschätzt oder weil sich dieses Fahrzeug im toten Winkel befindet und deshalb vom Fahrer übersehen wird.

Aus diesem Grund sind Fahrerassistenzsysteme entwickelt worden, die den Fahrer bei Spurwechselvorgängen unterstützen und/oder ein Warnsignal ausgeben, wenn ein gefahrenloser Spurwechsel nicht möglich ist. Solche Systeme, die auch als Spurwechselassistenten oder Tote-Winkel-Warnsysteme bezeichnet werden, weisen typischerweise eine erweiterte Sensorik auf, etwa in der Form eines Rückraumradars zur Überwachung des rückwärtigen Verkehrs auf der Überholspur und/oder eines Nahbereichsradars oder Ultraschallsensors zur Überwachung des toten Winkels. Wenn das System erkennt, dass der Fahrer einen Spurwechselvorgang einleiten will, und wenn sich dann aus den Sensordaten ergibt, dass ein gefahrenloser Spurwechsel nicht möglich ist, so wird ein Warnsignal an den Fahrer ausgegeben. Die Akzeptanz eines solchen Systems ist jedoch davon abhängig, dass die Überholabsicht des Fahrers mit hinreichender Zuverlässigkeit erkannt werden kann, da häufige Fehlwarnungen als erhebliche Beeinträchtigung des Komforts und des Sicherheitsgefühls empfunden werden.

Zur Erkennung der Überholabsicht des Fahrers sind bereits verschiedene Verfahren bekannt.

Ein Verfahren, das z. B. in DE 35 00 152 Al, DE 36 22 091 Al und DE 296 20 357 Ul beschrieben wird, beruht auf der Auswertung des Status des Fahrtrichtungsanzeigers. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Fahrer seine Überholabsicht durch Setzen des Fahrtrichtungsanzeigers zu erkennen gibt. Dieses Verfahren hat jedoch nur eine begrenzte Verlässlichkeit da zum einen das Setzen des Fahrtrichtungsanzeigers (des linken Blinkers) nicht immer auf eine Überholabsicht hinweisen muss und zum anderen auch mit der Möglichkeit gerechnet werden muss, dass der Fahrer den Überholvorgang einleitet, ohne vorher den Blinker zu betätigen.

Es sind auch Fahrerassistenzsysteme bekannt, die als zusätzliche Sensorkomponente ein Videosystem aufweisen, mit dem Fahrbahnmarkierungen erkannt werden können und somit auch die Position des Fahrzeugs relativ zu den linken und rechten Spurgrenzen bzw. eine Annäherung des Fahrzeugs an eine dieser Spurgrenzen erkannt werden kann. Ein typischer Anwendungsfall sind Assistenzsysteme, mit denen eine Spurverlassenswarnung ausgegeben werden kann, falls der Fahrer das Fahrzeug nicht annähernd auf der Mitte der eigenen Fahrspur hält. Eine Annäherung an die linke Spurgrenze kann bei solchen Systemen auch als Indiz für eine Überholabsicht des Fahrers aufgefasst werden. Nachteilig ist jedoch der relativ hohe Aufwand für die Videosensorik sowie die vergleichsweise hohe Störanfälligkeit einer solchen Sensorik, die insbesondere bei schlechten Sichtverhältnissen zu Fehlinterpretationen und damit zu Fehlwarnungen oder zum Ausbleiben von an sich notwendigen Warnungen führen kann.

In DE 101 18 265 Al wird ein Verfahren beschrieben, bei dem mit Hilfe eines Gierratensensors die Giergeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs gemessen wird. Außerdem wird mit Hilfe eines winkelauflösenden Ortungssensors, etwa eines Radarsensors, die Winkelgeschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs gemessen. Durch Vergleich dieser Daten lässt sich dann eine Aussage über einen bevorstehenden Spurwechsel gewinnen. Bei langsamen Spurwechselvorgängen bei schneller Fahrt auf Autobahnen ist jedoch die auftretende Giergeschwindigkeit sehr gering, so dass aufgrund von Messrauschen und/oder begrenzter Sensorauflösung oft keine hinreichende Messgenauigkeit erreicht werden kann. Außerdem können auch bei diesem Verfahren Situationen auftreten, in denen fälschlich auf eine Spurwechselabsicht geschlossen wird oder eine tatsächlich bestehende Spurwechselabsicht nicht erkannt wird. Ein Beispiel ist etwa die Situation, dass der Fahrer des eigenen Fahrzeugs einen Spurwechselvorgang beim Einfahren in eine Rechtskurve einleitet. In diesem Fall wird zwar eine von null verschiedene Winkelgeschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs gemessen, doch kann keine entsprechende Gierrate des eigenen Fahrzeugs gemessen werden, da der Fahrer nicht der Fahrbahnkrümmung folgt, sondern zunächst noch geradeaus fährt, um auf die linke Nebenspur zu wechseln.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den in Anspruch angegebenen Merkmalen ermöglicht es, einen bevorstehenden Überholvorgang mit verhältnismäßig geringem Sensoraufwand zuverlässig zu erkennen.

Das Verfahren beruht auf einer Bewertung des Verhaltens des Fahrers bei der Annäherung an ein langsameres vorausfahrendes Fahrzeug. Wenn der Fahrer keine Überholabsicht hat, wird er bereits bei relativ großem Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug seine Geschwindigkeit reduzieren, damit er nicht zu dicht auf das vorausfahrende Fahrzeug auffährt. Beabsichtigt er dagegen einen Überholvorgang, wird er die Geschwindigkeit nicht reduzieren, sondern gegebenenfalls sogar beschleunigen, um sich in den fließenden Verkehr auf der Nebenspur einzufädeln. Durch Vergleich des gemessenen Objektabstands mit der

Relativgeschwindigkeit, die mit Hilfe eines Radarsystems direkt gemessen werden kann oder wahlweise auch durch Ableitung des gemessenen Abstands nach der Zeit berechnet werden kann, lässt sich daher eine Überholabsicht des Fahrers bereits erkennen, bevor der Fahrer zu einem Spurwechsel ansetzt. Falls sich dann ein Fahrzeug im toten Winkel befindet oder sich auf der Überholspur ein Fahrzeug mit hoher Relativgeschwindigkeit annähert, kann eine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden. Selbst wenn in Ausnahmefällen das Verhalten des Fahrers einmal falsch interpretiert wird und eine Warnung ausgegeben wird, obwohl der Fahrer keine Überholabsicht hat, ist die Warnung dennoch nicht vergebens, da sie den Fahrer darauf hinweist, dass er im Begriff ist, zu dicht auf das vordere Fahrzeug aufzufahren.

Das Verfahren ermöglicht es, eine Überholabsicht auch dann zu erkennen, wenn der Fahrer den linken Blinker nicht gesetzt hat. Umgekehrt kann in den Fällen, in denen der Fahrer den Blinker aus anderen Gründen betätigt hat, erkannt werden, dass keine Überholabsicht besteht.

Für die Durchführung des Verfahrens wird im einfachsten Fall lediglich ein abstandsmessender Sensor benötigt, so dass das Verfahren auch bei Fahrzeugen implementiert werden kann, die nur über eine sehr eingeschränkte Umfeldsensorik verfügen. Insbesondere ist das Verfahren nicht vom Vorhandensein eines Videosystems abhängig, womit auch die Störquellen vermieden werden, die sich aus der Verwendung eines solchen Systems ergeben. Entsprechendes gilt auch bezüglich anderer Sensorkomponenten, die bei den herkömmlichen Verfahren verwendet wurden, etwa zur Messung der Gierrate des eigenen Fahrzeugs, der Winkelgeschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs und dergleichen.

Andererseits kann erfindungsgemäße Verfahren auch mit den oben beschrieben herkömmlichen Verfahren kombiniert werden, um eine noch höhere Erkennungswahrscheinlichkeit und Verlässlichkeit zu erreichen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben. Ein Fahrerassistenzsystem zur Durchführung des Verfahrens ist Gegenstand des unabhängigen Erzeugnisanspruchs .

In einer zweckmäßigen Ausführungsform wird aus der Relativgeschwindigkeit v des vorausfahrenden Fahrzeugs und dem gemessenen Abstand d diese Fahrzeugs der Quotient v/d gebildet.

Dieser Quotient oder eine andere geeignete Funktion der Größen v und d (oder von v/d) , die generell steigend in v und fallend in d ist, bildet dann ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass eine Überholabsicht besteht. Wenn diese Wahrscheinlichkeit oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt, der gegebenenfalls auch situationsabhängig variiert werden kann, wird entschieden, dass der Fahrer einen Spurwechsel beabsichtigt, und es wird eine Warnung ausgegeben, falls der Spurwechsel nicht gefahrlos möglich ist.

Der Schwellenwert kann beispielsweise davon abhängig sein, ob der Fahrer den Fahrtrichtungsanzeiger betätigt hat. Da das Setzen des Blinkers schon für sich allein ein Indiz für eine Überholabsicht des Fahrers darstellt, ist es zweckmäßig, den Schwellenwert zu verringern, da nur noch ein geringes zusätzliches Indiz für das Bestehen einer Überholabsicht benötigt wird. Auf analoge Weise können auch die Ergebnisse anderer bekannter Systeme zur Erkennung der Spurwechselabsicht in den Schwellenwert einfließen, und andererseits ist es auch möglich, die anhand der Größen v und d erhaltene

Wahrscheinlichkeit für die Überholabsicht mit den anhand anderer Verfahren gewonnenen Wahrscheinlichkeiten zu einer Gesamtwahrscheinlichkeit zusammenzufassen, die dann einem Schwellenwertvergleich unterzogen wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Skizze eines Kraftfahrzeugs mit einem als Blockdiagramm eingezeichneten FahrerassistenzSystem;

Figur 2 eine Skizze einer Verkehrssituation zur

Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Figuren 3 bis 5 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des Verfahrens.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Figur 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, das mit einem Fahrerassistenzsystem ausgerüstet ist, das beispielsweise die Funktionen eines ACC-Systems (adaptiver Geschwindigkeitsregler) sowie die Funktion eines Spurwechselassistenten erfüllt. Als Sensorkomponenten sind eine winkelauflösender Radarsensor 12, der vorn im Fahrzeug eingebaut ist und das Vorfeld des Fahrzeugs überwacht, ein Rückraumradar 14 zur Überwachung des rückwärtigen Verkehrs auf der Überholspur sowie ein Ultraschallsensor 16 vorgesehen, mit dem insbesondere Fahrzeuge auf der Überholspur erkannt werden können, die sich im toten Winkel zwischen Innenspiegel, Außenspiegel und Gesichtsfeld des Fahrers sowie auch außerhalb der Ortungsbereiche der Radarsensoren 12, 14 befinden. Die Signale dieser Sensorkomponenten werden in einer elektronischen Steuereinheit 18 ausgewertet, und ein Warnsignalgeber 20, beispielsweise ein akustischer Signalgeber, wird durch die Steuereinheit 18 zur Ausgabe eines Warnsignals veranlasst, wenn

eine Überholabsicht des Fahrers erkannt wurde und sich aus den Signalen der Sensoren 14, 16 ergibt, dass ein gefahrloser Spurwechsel auf die linke Nebenspur zur Zeit nicht möglich ist.

Diese Warnfunktion setzt voraus, dass eine Spurwechsel- oder Überholabsicht des Fahrers hinreichend zuverlässig erkannt werden kann. Hierzu dient das nachstehend im einzelnen beschriebene Verfahren.

Figur 2 illustriert eine typische Verkehrssituation, in der sich das mit dem Fahrerassistentsystem ausgerüstete Fahrzeug 10 auf der rechten Spur 22 einer mehrspurigen Fahrbahn 24 einem langsameren vorausfahrenden Fahrzeug 26 nähert. Mit Hilfe des Radarsensors 12 wird der Abstand d zwischen den Fahrzeugen 10 und 26 gemessen, ebenso die Relativgeschwindigkeit v des Fahrzeugs 26 relativ zum Fahrzeug 10. Aufgrund des Winkelauflösungsvermögens des Radarsensors 12 ist es außerdem möglich zu erkennen, dass sich das Fahrzeug 26 auf der auch von dem Fahrzeug 10 befahrenen rechten Spur 22 befindet.

Das in der Steuereinheit 18 implementierte

Datenverarbeitungssystem muss nun erkennen, ob der Fahrer des Fahrzeugs 10 beabsichtigt, das Fahrzeugs 26 zu überholen, oder ob er seine Geschwindigkeit verringern will, um dem Fahrzeug 26 in einem geeigneten Abstand zu folgen. Falls in dieser Situation das ACC-System aktiv ist, wird dieses System automatisch eine Geschwindigkeitsanpassung des Fahrzeugs 10 veranlassen, doch hat der Fahrer die Möglichkeit, das System durch Betätigen des Gaspedals zu übersteuern. Dies muss allerdings noch nicht bedeuten, dass der Fahrer auch wirklich die Absicht hat, das Fahrzeug 26 zu überholen.

In Figur 2 ist durch einen Pfeil 28 der Kurs angegeben, dem der Fahrer des Fahrzeugs 10 zu folgen beabsichtigt. Demnach hat der Fahrer vor, auf die linke Spur 30 zu wechseln, um das Fahrzeug 26 zu überholen.

In Figur 3 ist dargestellt, wie sich der Abstand d während dieses Vorgang in Abhängigkeit von der Zeit t ändert. Der Einfachheit halber sei angenommen, dass die Fahrzeuge 10 und 26 ihre Absolutgeschwindigkeit beibehalten, so dass die Relativgeschwindigkeit v zeitlich konstant ist, wie in Figur 4 gezeigt ist. Der Abstand d nimmt somit linear mit der Zeit ab.

In Figur 5 ist der Quotient v/d gegen die Zeit t aufgetragen. Dieser Quotient wird durch eine progressiv ansteigende Kurve repräsentiert, die zu einem bestimmten Zeitpunkt tθ einen vorgegebenen Schwellenwert S überschreitet.

Der Schwellenwert S ist - beispielsweise anhand von empirischen Erhebungen - so gewählt, dass bei einem durchschnittlichen Kraftfahrer bis zum Zeitpunkt tθ noch eine größere Wahrscheinlichkeit dafür spricht, dass der Fahrer nicht überholen will, sondern doch noch seine Geschwindigkeit verringert, um dem Fahrzeug 26 zu folgen, während nach Überschreitung des Schwellenwertes S zum Zeitpunkt tθ davon auszugehen ist, dass der Fahrer einen Überholvorgang beabsichtigt. Anhand dieses einfachen Kriterium kann somit ein Überholwunsch des Fahrers erkannt werden, so dass erforderlichenfalls mit Hilfe des Warnsignalgebers 20 ein Warnsignal ausgegeben werden kann.

Anstelle des Quotienten v/d kann für den Schwellenwert auch eine andere geeignete Größe herangezogen werden, die eine Funktion

der Relativgeschwindigkeit v und des Abstands d ist. Wenn der Überholwunsch des Fahrers anhand einer Überschreitung des Schwellenwertes S erkannt wird, sollte diese Funktion so beschaffen sein, dass sie mit zunehmendem v und abnehmendem d wächst.

Mathematisch äquivalent hierzu ist die Betrachtung einer Funktion, die mit zunehmenden v und abnehmendem d fällt, etwa des Quotienten d/v, wenn das Entscheidungskriterium darin besteht, dass ein geeigneter Schwellenwert unterschritten wird.

Gemäß einer Weiterbildung kann auch eine Funktion betrachtet werden, die zusätzlich von der positiven oder negativen Beschleunigung des Fahrzeugs 10 abhängig ist.

Der hier benutzte Quotient v/d lässt sich physikalisch interpretieren als die Zeit, die noch bis zur Kollision mit dem Fahrzeug 26 vergehen würde, wenn beide Fahrzeuge 10, 26 ihre Fahrt mit unveränderter Geschwindigkeit fortsetzen.