Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorhersagen des zukünftigen Fahrpfades eines Fahrzeugs und ein entsprechendes Fahrerassistenzsystem.

Heutzutage werden in Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen (PKW), Sys- teme verbaut, die den Fahrer bei seiner Fahraufgabe unterstützen, sogenannte Fahrerassistenzsysteme. Es sind Fahrerassistenzsysteme bekannt, die den Fahrer in bestimmten Situationen vor Konflikten mit anderen Verkehrsteilnehmern warnen oder, in besonders kritischen Situationen, verzögernd in die Fahrzeugdynamik eingreifen. Dabei ist die Notwendigkeit bekannt, potenzielle Konflikte hinsichtlich ihrer Eintrittswahrscheinlichkeit zu beurteilen, um den Fahrer nicht mit einer Vielzahl überflüssiger Warnungen in der Durchführung setner Fahraufgabe zu stören und so die Fahrsicherheit unter Umständen zu gefährden. Die tatsächliche Eintrittswahrscheinlichkeit eines Konflikts hängt sowohl von dem vom Fahrer präferierten Manöver als auch von dessen Situationsbewusstsein, also der Entscheidung des Fahrers, ob das präferierte Manöver durchführbar ist, ab. Diese Entscheidung kann unter Umständen auch noch einige Sekunden später revidiert werden, wenn der Fahrer während dieser Zeit zusätzliche Informationen, beispielsweise durch weitere Spiegel- oder Schulterblicke, erhält. Für die Entscheidung des Fahrerassistenzsystems über die Notwendigkeit einer Warnung ist es oftmals jedoch ausreichend, die Wahr- scheinlichkeit dafür zu bestimmen, dass der Fahrer aktuell einen Handlungsplan verfolgt, bei dem dieser Konflikt auftritt. Aus der Literatur, insbesondere Hofger Berndt und Klaus Dietmayer,„Driver intention inference with vehicle onboard Sensors", 2009 IEEE International Conference on Veh ^' icular Electronics and Safety (ICVES), Seiten 102-107, 2009; oder Georges S. Aoude, Vishnu R. Desaraju, Lau- ren H. Stephens, und Jonathan P. How, "Behavior Classification algorithms at intersections and Validation using naturalistic data", 201 IEEE Intelligent Vehicies Symposium (IV), (IV) : 601-606, June 201 , sind Verfahren bekannt, die die Wahrscheinlichkeit dafür bestimmen, dass der Fahrer die Absicht hat, ein Manöver eines entsprechenden Typs, etwa ein Rechtsabbiege-Manöver oder einen Fahrstreifen- Wechsel, innerhalb eines bestimmten Vorausschauhorizonts durchzuführen. Dazu wird für jeden adressierten Manövertyp ein Klassifikator trainiert, der die Eintrittswahrscheinlichkeit eines entsprechenden Manövers auf Basis einer festen Menge von Merkmalen abzuschätzen kann. Es ist bekannt, dass für einen derartigen Klassifikator ein Naive-Bayes-Ansatz gewählt werden kann.

Ein Beispiel für den Einsatz eines Fahrerassistenzsystems wird nun mit Bezug auf Fig. 1 erläutert. Der Fahrer des betrachteten Fahrzeugs 1 (PKW) fährt auf dem rech- ten Fahrstreifen einer Autobahn und nähert sich dabei einem langsamer fahrenden LKW 2 auf demselben Fahrstreifen. Es besteht die Wahrscheinlichkeit, dass der Fahrer innerhalb der nächsten Sekunden einen Fahrstreifenwechsel durchführen möchte, um den LKW zu überholen. Gleichzeitig nähert sich von Hinten ein deutlich schnelleres Motorrad 3. Es wird davon ausgegangen, dass der Fahrer den Motor- radfahrer übersieht. Je nach konkretem Zeitpunkt des Fahrstreifenwechsel sind folgende Situationen zu unterscheiden: 1. Der Fahrstreifenwechsel erfolgt so zeitig, dass dem Motorradfahrer ausreichend Zeit zum Reagieren und Abbremsen bleibt (Pfeil 4). Die Situation ist somit unkritisch, eine Reaktion des Fahrerassistenzsystems ist nicht oder nur in abgeschwächter Form erwünscht. 2. Der Fahrstreifen- Wechsel erfolgt zu einem Zeitpunkt, an dem sich der Motorradfahrer noch hinter dem PKW 1 befindet, ihm jedoch nicht mehr ausreichend Zeit zum Reagieren und Abbremsen bleibt (Pfeil 5). Diese Situation ist somit höchst gefährlich. Häufigste Unfallursache auf deutschen Autobahnen sind unzureichend abgesicherte Fahrstreifenwechsel. Hier ist eine Reaktion des Fahrerassistenzsystems ausdrücklich er- wünscht. 3. Der Fahrstreifenwechsel erfolgt ohnehin erst, nachdem das Motorrad den PKW passiert hat (Pfeil 6). Die Situation ist somit unkritisch, eine Reaktion des Fahrerassistenzsystems nicht oder nur in abgeschwächter Form erwünscht. Ein Fahrstreifen wird auch als Fahrspur bezeichnet.

Ein weiteres Beispiel für den Einsatz eines Fahrerassistenzsystems wird im Folgen- den mit Bezug auf Fig. 2 gegeben. Der Fahrer des betrachteten Fahrzeugs 1 (PKW) nähert sich einer innerstädtischen Kreuzung auf dem mittleren Fahrstreifen. Recht spät fällt ihm ein, dass er an dieser rechts abbiegen möchte. Der Wechsel auf den rechten Fahrstreifen erfolgt daher erst unmittelbar vor der Kreuzung. Durch das Fahrstreifenwechsel-Manöver und die damit verbundenen Spiegelblicke sowie der Notwendigkeit des gleichzeitigen Abbremsens und des darauffolgenden Einlenkens werden die kognitiven Fähigkeiten des Fahrers in ihrer Gänze beansprucht. In der Folge besteht die Gefahr, dass er den Fahrradfahrer 7, der sich parallel zur Straße auf dem Radweg bewegt, übersieht, und es dadurch zu einer Kollision zwischen den beiden kommt. Das Ziel eines entsprechenden Fahrerassistenzsystems besteht darin, die drohende Kolläsion zu vermeiden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das Assistenzsystem in letzter Sekunde ein Bremsmanöver einleitet. Dies setzt jedoch eine sehr hohe Zuverlässigkeit in der Erkennung des Fahrradfahrers 7 sowie der Prädiktion dessen weiterer Trajektorie voraus, die zum aktuellen Zeitpunkt nur selten gegeben ist. Stattdessen soll der Fahrer des PKW 1 auf den Fahrradfahrer 7 hingewiesen werden, so dass er die Situation selbstständig und souverän bewältigen kann. Dies macht es jedoch erforderlich, dass das Assistenzsystem die Handlungsabsicht des Fahrers frühzeitig, d.h. in diesem Fall noch vor dem Wechsel auf den rechten Fahrstreifen, erkennt, im konkreten Fall besteht die Handlungsabsicht des Fahrers in einem Fahrstreifenwechsel mit darauf folgendem Rechtsabbiegen.

Bestehende Ansätze, wie z.B. in den oben genannten Veröffentlichungen von Holger Berndt und Klaus Dietmayer oder Georges S. Aoude et al. offenbart, ermöglichen keine Unterscheidung zwischen alternativen Möglichkeiten für Manöver, bei- spielsweise in die gleiche Richtung abzubiegen.

Weiterhin können Manöverkombinationen, beispielsweise Fahrstreifenwechsel rechts und Abbiegen rechts, nicht vorhergesagt werden.

Bestehende Ansätze, wie z.B. in den oben genannten Veröffentlichungen von Holger Berndt und Klaus Dietmayer oder Georges S. Aoude et al. offenbart, verwenden unabhängig von der Geometrie des vorausliegenden Pfades stets den gleichen

Klassifikator. Dies führt dazu, dass die Fahrerabsicht an Kreuzungen mit besonders spitzen oder besonders stumpfen Winkeln zwischen den kreuzenden Straßen nicht korrekt erkannt werden.

Im Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, den Zeitpunkt eines Fahrstreifen- wechseis näherungsweise zu bestimmen, indem mehrere Kiassifikatoren zur Vorhersage der Fahrstretfenwechselwahrscheiniichkeit zu jeweils einem festen Zeitpunkt in der Zukunft, beispielsweise Os, 1s, 2s, 3s, 4s und 5s, trainiert werden. Dies birgt den Nachteil des erhöhten Entwicklungs- und Absicherungsaufwands,

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es die oben genannten Nachteile zu überkommen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und das Fahrerassistenzsystem gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

In einem Aspekt umfasst ein Verfahren zum Bewerten der Wahrscheinlichkeit, ob ein Fahrzeug einen möglichen Fahrpfad befährt: Bereitstellen eines möglichen zukünftigen Fahrpfades des Fahrzeugs; Bereitstellen des gemessenen Blickwinkels des Fahrers; Bestimmen eines von dem gemessenen Blickwinkel unabhängig errechneten Blickpunktes des Fahrers des Fahrzeugs für den möglichen zukünftigen Fahrpfad; Bestimmen eines errechneten Blickwinkels basierend auf dem unabhän- gig errechneten Blickpunkt des Fahrers und dem möglichen zukünftigen Fahrpfad; Bestimmen der Auftrittsmaßzahl, nämlich einer Maßzahl für die Wahrscheinlichkeit, dass der gemessene Blickwinkel eingenommen wird, unter der Annahme, dass der Fahrer beabsichtigt, den möglichen zukünftigen Fahrpfad zu verfolgen; Wobei das Bestimmen der Auftrittsmaßzahl den gemessenen und den errechneten Blickwinkel des Fahrers berücksichtigt, insbesondere durch die Differenz zwischen dem gemessenen Blickwinkel und dem errechneten Blickwinkel. Der mögliche zukünftige Fahrpfad des Fahrzeugs gibt den Weg an, den ein Fahrzeug von seiner aktuellen Position aus zukünftig durchfahren könnte, wobei die Länge bzw. Größe des Fahrpfades vorgegeben sein kann. Durch die Verwendung des möglichen zukünftigen Fahrpfades und nicht diskreter Manöver bzw. Klassifikatoren für einzelne Manöver wird es möglich zwischen alternativen Möglichkeiten für Fahrmanöver und auch Manöverkombinationen zu unterscheiden und diese zu bewerten. Dazu wird der Fahrpfad gemäß der zu untersuchenden alternativen Möglichkeit eines Fahrmanövers oder der zu untersuchenden Manöverkombination vorgegeben.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner: Bereitstellen der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs; wobei das Bestimmen des unabhängig errechneten Blickpunktes des Fahrers die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs berücksichtigt. Hierdurch kann dem Verhalten des Fahrers Rechnung getragen wer- den, bei höheren Geschwindigkeiten des Fahrzeugs weiter vor das Fahrzeug zu schauen. Insbesondere wird der unabhängig errechnete Blickpunkt abhängig von einem Punkt bestimmt, der um eine von der Geschwindigkeit abhängige Entfernung vor dem Fahrzeug auf dem möglichen zukünftigen Fahrpfad liegt.

Um der Gewohnheit von Fahrern Rechnung zu tragen, bei Kurvenfahrten den Blick eher auf die Kurveninnenseite zu richten kann der unabhängig errechnete Blick- punkt um einen vorbestimmten Betrag quer zur Fahrtrichtung versetzt bestimmt werden.

In typischen Implementierungen basiert die Wahrscheinlichkeit auf einer Normalver- teilung für die Abweichung zwischen dem gemessenen und errechneten Blickwinkel und der errechneten Blickrichtung, wobei die Parameter der Normalverteilung, ins- besondere deren Mittelwert und Varianz, mithilfe statistischer Auswertungen von Testfahrten ermittelt wurden. Durch eine Normalverteilung lassen sich zufällige Abweichungen realitätsnah modellieren.

Genauer kann die Wahrscheinlichkeit basierend auf folgender Vorschrift berechnet werden:

Wobei: Δφ^. - φ^ - ^ die Differenz zwischen der gemessenen Blickrichtung φ _Ιί und der für den möglichen zukünftigen Fahrpfad h errechneten Blickrichtung ist, jeweils für die Zeit oder den Zeitpunkt k. Ρ ₀ die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein falsches Modell gewählt wurde, wobei Ρ _φ0 insbesondere durch statistische Auswer- tungen von Testfahrten gewonnen wird und insbesondere Ρ _φ0 = 0,11 gilt. σ _φ die Standardabweichung für A<pf ist, wobei σ _φ insbesondere durch statistische Auswertungen von Testfahrten gewonnen wird und insbesondere σ _φ = 0,13 gilt.

In einem anderen Aspekt umfasst ein Fahrerassistenzsystem elektronische Verarbeitungsmittel, die dazu eingerichtet sind, eines der obenstehenden Verfahren aus- zuführen. Diese elektronischen Verarbeitungsmittel können ein Computer, insbesondere ein Mikrocontroiler, oder anwendungsspezifische Schaltkreise sein. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt schematisch eine Fahrsituation, in der der Einsatz eines Fahrerassistenzsystems sinnvoll sein kann.

Fig. 2 zeigt schematisch eine weitere Fahrsituatäon, in der der Einsatz eines Fahrer- assistenzsystems sinnvoll sein kann.

Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 4 stellt beispielhaft Blickpunkte eines Fahrers an einer Abbiegung dar. DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. In dem Verfahren wird zunächst der mögliche zukünftige Fahrpfad h empfangen und bereitgestellt. Dieser kann durch die Angabe auszuführender Fahrmanöver und deren Parameter, wie Krümmung des Fahrpfades, angegeben werden, gegebenenfalls auch untergliedert in Segmente. Zusätzlich wird die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs bereitgestellt. Mithilfe dieser Angaben wird der Blickpunkt errechnet. Der errechnete Blickpunkt liegt um eine Entfernung As = ₀ + a v vor der Position des Fahrzeugs auf dem möglichen zukünftigen Fahrpfad. a ₀ kann mithilfe von Auswertungen von Testfahrten bestimmt werden und ist beispielsweise 6 m. a _t kann ebenfalls mithilfe von Auswertungen von Testfahrten be- stimmt werden und äst beispielsweise 1 ,05 s. Die Querablage des Blickpunktes in Bezug auf den Fahrpfad (dessen Ausdehnung in Querrichtung hier mit 0 m angenommen wird) wird um einen vorbestimmten Betrag zum Kurveninneren hin korrigiert, beispielsweise -0,81 m.

Nachfolgend wird der Blickwinkel bestimmt. Dazu wird die Ausrichtung und Anordnung des Fahrzeugs am Anfang des zukünftigen Fahrpfades zum Blickpunkt betrachtet. Die Ausrichtung des Fahrzeugs am Anfang des zukünftigen Fahrpfades kann der Tangente des Fahrpfades am Anfang des zukünftigen Fahrpfades (oder deren Grenzwert vom zukünftigen Fahrpfad aus kommend) entsprechen. Darüber hinaus kann die Ausrichtung des Fahrzeugs auch aufgrund von Messungen (beispielsweise mithilfe eines Kompass) oder anderweitig bekannt sein. Bei der Bestimmung des Bückwinkels kann auch die genaue Position des Kopfes des Fahrers innerhalb des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Fig. 4 zeigt beispielhaft mögliche Blickpunkte eines Fahrers für mehrere Fahrpfade. Der im Verfahren aktuell betrachtete Fahrpfad des Abbiegens ist dicker dargestellt. Die Blickpunkte sind durch Sternchen angedeutet.

Der errechnete Blickwinkel φ * bezieht sich auf den Zeitpunkt k, der auch durch eine Zählervariable und zugeordnete Zeitschritte repräsentiert sein kann. Ebenfaiis bereitgesteiit wird die gemessene Blickrichtung des Fahrers. Die Blickrichtung kann über eine Erkennung der Pupille des Fahrers mithilfe von Kameraaufnahmen bestimmt werden. Verfahren und Systeme dazu sind im Stand der Technik bekannt. Die Blickrichtung kann zur robusteren Verarbeitung auch durch die Kopfausrichtung approximiert werden, wobei die Kopfausrichtung ebenfalls mithilfe von im Stand der Technik bekannten Verfahren und Systemen bestimmt werden kann.

Aufbauend auf der errechneten und gemessenen Blickrichtung wird die

Auftrittsmaßzahl bestimmt. Diese kann identisch sein zur Wahrscheinlichkeit, dass der gemessene Blickwinkel vom Fahrer eingenommen wird, unter der Annahme, dass der Fahrer beabsichtigt, den möglichen zukünftigen Fahrpfad zu verfolgen. Es kann aber auch ein Zwischenergebnis der Wahrscheinlichkeitsberechnung verwendet werden. Das Zwischenergebnis sollte es ermöglichen Berechnungen für verschiedene zukünftige Fahrpfade korrekt ins Verhältnis zu setzen verglichen mit der vollständigen Berechnung der Wahrscheinlichkeit. Vorliegend entspricht die

Auftrittsmaßzahl der Wahrscheinlichkeitsberechnung:

Wobei: Αφ^ ^J = <p _k - die Differenz zwischen der gemessenen Blickrichtung <p _k und der für den möglichen zukünftigen Fahrpfad h errechneten Blickrichtung φ^ ist, jeweils für die Zeit oder den Zeitpunkt k. Ρ _Φο die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein falsches Modell gewählt wurde, wobei Ρ _Φ0 insbesondere durch statistische Auswertungen von Testfahrten gewonnen wird und insbesondere Ρ _φ0 = 0,11 gilt. σ _φ die

Standardabweichung für Αφ^ ist, wobei σ insbesondere durch statistische Aus- Wertungen von Testfahrten gewonnen wird und insbesondere σ _φ = 0,13 gilt.

Um robustere Aussagen bezüglich der Auftrittsmaßzahl zu erhalten, können die Berechnungen der Auftrittsmaßzahl über mehrere Berechnungen hinweg mit zum Beispiel _Ga ze ⁼ 0 gemittelt werden:

Weiterhin kann das vorgestellte Verfahren mehrfach für unterschiedliche mögliche zukünftige Fahrpfade ausgeführt werden. Anhand der Auftrittsmaßzahl, die für jeden Fahrpfad berechnet wird, kann vorhergesagt werden, weicher der Fahrpfade am wahrscheinlichsten durchfahren wird.

Alternativ zur Verwendung mehrerer zukünftiger Fahrpfade, kann auch ein Schweli- wert festgelegt werden. Wenn die Auftrittsmaßzahl, die für den Fahrpfad berechnet wird, über dem Schwellwert liegt, wird vorhergesagt, dass dieser Fahrpfad durchfahren wird.