Titel

Verfahren zum Halten eines Fahrzeuges in einer Fahrspur Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Halten eines Fahrzeuges in einer Fahrspur mittels eines Spurhaltesystems.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Spurhaltesysteme für PKWs oder LKW bekannt, die den Fahrer beim Steuern des Fahrzeugs unterstützen. Einige der bekannten Systeme erzeugen ein gerichtetes Führungsmoment am Lenkrad, das vom Fahrer haptisch wahrnehmbar ist und den Fahrer dazu bringen soll, das Fahrzeug in die angegebene Richtung zu lenken. Andere Systeme führen das Fahrzeug vollautomatisch in der Fahrspur.

Bekannte Spurhaltesysteme umfassen in der Regel ein Fahrspur- Erkennungssystem, mit dem der Fahrspurverlauf vor dem Fahrzeug und die relative Position des Fahrzeugs in der Fahrspur bestimmt werden können. Dazu werden der Verkehrsraum vor dem Fahrzeug z.B. mittels einer Videokamera erfasst und die gewonnenen Grauwertbilder in einem Steuergerät ausgewertet. Bei manchen Systemen werden auch Daten aus einer digitalen Karte zur Stützung und Erweiterung der videobasierten Spurinformationen mit einbezogen.

Auf Basis des Fahrspurverlaufs und ggf. von weiteren Fahrzustandsgrößen wird dann eine Solltrajektorie ermittelt, der das Fahrzeug folgen soll. Weicht das Fahrzeug zu weit von der Solltrajektorie ab, greift das System z.B. über ein Führungsmoment am Lenkrad oder durch gezieltes Bremsen an einem bestimmten Rad in den Fahrbetrieb ein und führt das Fahrzeug auf die

Solltrajektorie zurück. Der Betrieb von Spurhaltesystemen unterliegt jedoch bestimmen

Systemgrenzen, die sich aus Einschränkungen z.B. in der Gültigkeit von

Modellannahmen oder in der technischen Leistungsfähigkeit der verwendeten Systemkomponenten ergeben. So können zum Beispiel in sehr engen Kurven aufgrund des begrenzten horizontalen Winkelerfassungsbereichs einer

Videosensorik Spurmarkierungen auf den Straßen nicht mehr erfasst werden. Eine andere Einschränkung entsteht dadurch, dass das zur Berechnung der Solltrajektorie verwendete Einspurmodell (ein im Stand der Technik verwendetes mathematisches Modell zur Beschreibung der Fahrzeugquerbewegung in

Abhängigkeit des eingestellten Lenkwinkels) bei Querbeschleunigungen von mehr als 4 m/s2 nicht mehr akkurate Werte liefert.

Heutige Spurhaltesysteme stoßen ebenfalls auf Grenzen in komplexeren Verkehrssituationen, wie zum Beispiel Kreuzungen, Kreisverkehren,

Einmündungen, komplexen Vorfahrtsregelungen, Baustellen, Staus oder anderen Verkehrsbehinderungen. Beim Erreichen einer Systemgrenze stellen bekannte Spurhaltesysteme unmittelbar ihre Unterstützung ein, und der Lenker eines Fahrzeugs muss sofort die Kontrolle übernehmen, ohne dass er die Möglichkeit hat, sich auf diese Situation vorzubereiten. Ein unerwarteter Ausfall eines

Spurhaltesystems kann bei Unaufmerksamkeit des Fahrers zu gefährlichen Situationen führen.

Offenbarung der Erfindung

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Sicherheit von

Spurhaltesystemen zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind

Gegenstand von Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, einen vorausliegenden

Streckenabschnitt zu analysieren und zu ermitteln, ob voraussichtlich eine vorgegebene Systemgrenze des Spurhaltesystems überschritten werden wird, wenn das Fahrzeug den vorausliegenden Streckenabschnitt durchfährt. Sofern eine mögliche Überschreitung einer vorgegebenen Systemgrenze festgestellt wird, wird ein Signal an den Fahrer ausgegeben, das den Fahrer vor einem bevorstehenden Ausfall des Spurhaltesystems warnen und dazu auffordern soll, die Kontrolle über das Lenkrad zu übernehmen. Das Warnsignal wird dabei eine bestimmte Zeit vor dem voraussichtlichen Überschreiten der Systemgrenze ausgegeben. Dieses Verfahren hat somit den Vorteil, dass der Fahrer nicht durch einen plötzlichen Ausfall des Spurhaltesystems überrascht wird und er sich rechtzeitig auf den Ausfall einstellen kann. Bei der Entscheidung, ob

voraussichtlich eine vorgegebene Systemgrenze des Spurhaltesystems überschritten werden wird, werden vorzugsweise auch das eigene Fahrzeug betreffende Informationen berücksichtigt, wie z. B. dessen Position und/oder Geschwindigkeit und/oder Entfernung und/oder Fahrzustand (Bremsen,

Beschleunigen), etc..

Ein vorausliegender Streckenabschnitt kann z.B. vom Fahrzeug bis etwa 200 m oder 500 m vor das Fahrzeug reichen. Die Größe des überwachten

Streckenabschnitts kann von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer anderen Größe, z. B. auch von Wetterdaten, abhängig sein.

Auch der Zeitpunkt der Ausgabe des Warnsignals kann von der

Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer anderen Größe abhängig sein. Bei hohen Geschwindigkeiten oder widrigen Witterungsbedingungen sollte prinzipiell früher eine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden als bei niedrigeren

Geschwindigkeiten oder unkritischen Witterungsbedingungen.

Die vom Spurhaltesystem analysierten Daten über einen vorausliegenden Streckenabschnitt können z. B. Daten über Kurvenradien und/oder

Krümmungsverläufe vorausliegender Kurven, Kreuzungen, Kreisverkehre, Einmündungen, Vorfahrtsregelungen, Straßentyp, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Wetterdaten, Baustellen oder andere Behinderungen,

Verkehrszonen, Staus und/oder Verkehrslagen enthalten. Anhand dieser Daten lässt sich in Verbindung mit Informationen über das eigene Fahrzeug (z.B.

dessen Position, Geschwindigkeit, etc.) im Voraus ermitteln, ob und wann gegebenenfalls Systemgrenzen des Spurhaltesystems überschritten werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird wenigstens ein Teil der Daten über den vorausliegenden Streckenabschnitt aus einer digitalen Karte ermittelt. Die Daten über den vorausliegenden Streckenabschnitt können auch aus anderen Quellen entstammen, zum Beispiel einem Video- und/oder Radarsystem, dem Verkehrsfunk, einem Temperatur- oder Regensensor, oder einer anderen Sensorik.

Systemgrenzen im Sinne der Erfindung sind Grenzen, welche einen

Betriebsbereich, in dem das Spurhaltesystem funktioniert, von einem

Betriebsbereich, in dem das Spurhaltesystem nicht oder nur eingeschränkt funktioniert, trennen. Systemgrenzen des Spurhaltesystems können z.B. Kurven mit einem Radius sein, der kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert, eine vorgegebene maximale Querbeschleunigung des Fahrzeugs, eine Kreuzung, ein Kreisverkehr, eine Einmündung, eine Vorfahrtsregelung, eine Baustelle und/oder eine andere Verkehrsbehinderung, eine vorgegebene Verkehrszone, wie z. B. eine städtische Zone oder ein Stau. Eine Systemgrenze wird beispielsweise überschritten, wenn das Fahrzeug in eine Kurve fährt, deren Radius kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert, oder das Fahrzeug in einem Kreisverkehr fährt. In solchen Situationen ist das Spurhaltesystem nicht mehr in der Lage, das Fahrzeug sicher in der Fahrspur zu führen.

Der eingangs genannte Signalgeber kann ein optisches, akustisches oder ein vom Fahrer haptisch wahrnehmbares Signal abgeben. Ein optisches Signal kann z.B. mittels eines blinkenden oder leuchtenden Lämpchens oder eines

Bildschirms erzeugt werden. Auf einem Bildschirm oder einer anderen

Anzeigeeinrichtung können eventuell auch detaillierte Informationen angezeigt werden, z. B. wie lange die verbleibende Zeit bis zum Ausfall ist. Als akustisches Signal kann z.B. ein Ton erklingen, der z.B. lauter werden oder die Frequenz ändern kann, solange der Fahrer nicht eingreift und je näher der Ausfall rückt. Andere Möglichkeiten zur Information des Fahrers bestehen z.B. in einer Vibration des Lenkrads oder des Fahrersitzes. Ebenso möglich ist eine

Kombination verschiedener Varianten.

Gemäß der Erfindung wir der Fahrer rechtzeitig über den bevorstehenden Ausfall des Spurhaltesystems informiert. Der Zeitpunkt oder Ort, an dem das Warnsignal ausgegeben wird, ist vorzugsweise einstellbar. Er kann von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer anderen Größe abhängig sein.

Ein erfindungsgemäßes Spurhaltesystem umfasst ein Steuergerät mit einem Algorithmus, der Daten über einen vorausliegenden Streckenabschnitt analysiert und aus diesen Daten ermittelt, ob eine vorgegebene Systemgrenze des

Spurhaltesystems voraussichtlich überschritten werden wird, wenn das Fahrzeug den Streckenabschnitt durchfährt. Wenn die Überschreitung einer Systemgrenze erwartet wird, wird ein Signalgeber aktiviert, um den Fahrer rechtzeitig vor dem bevorstehenden Ausfall zu warnen.

Das Steuergerät ist vorzugsweise mit verschiedenen anderen Einrichtungen verbunden, von denen es Daten über das eigene Fahrzeug oder einen vorausliegenden Streckenabschnitt erhält, z.B. mit einem Navigationssystem, einem Speicher mit einer digitalen Karte, mit einem Regensensor, einem

Temperatursensor, mit Raddrehzahlsensoren, oder einer anderen Sensorik bzw. Quelle, die entscheidungsrelevante Daten liefert.

Der vorstehend genannte Algorithmus entscheidet unter Berücksichtigung aller verfügbarer Informationen, ob beim Erreichen des vorausliegenden

Streckenabschnitts ein Ausfall des Spurhaltesystems zu erwarten ist oder nicht.

Dies Systemgrenzen können feste oder variable Werte sein. Sie können z. B. von einer Betriebsgröße des Fahrzeugs, wie z.B. der Geschwindigkeit oder von anderen Daten, z.B. den Wtterungsverhältnissen, abhängen.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird überprüft, ob eine Systemgrenze beim Durchfahren eines vorausliegenden Streckenabschnitts voraussichtlich mehrere Male kurz hintereinander, z. B. innerhalb weniger Minuten, überschritten werden wird. In einem solchen Fall wird vorgeschlagen, das Wedereinschalten des Systems in den dazwischen liegenden

Streckenabschnitten zu unterbinden. Dadurch wird dem Fahrer ein ständiger Wechsel zwischen einem Fahrbetrieb mit und ohne Systemunterstützung erspart.

Die Erfindung wird nachstehend anhang der beigefügten Zeichnungen

beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs auf einer Fahrbahn, sowie einen vorausliegenden Streckenabschnitt; Fig. 2 eine schematische Blockdarstellung der wesentlichen Komponenten eines Systems zum Warnen eines Fahrers vor einem möglichen Ausfall eines Spurhaltesystems.

Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 1 , welches sich mit einer Geschwindigkeit v auf einer Fahrspur 6 vorwärts bewegt. Das Fahrzeug 1 befindet sich in der dargestellten

Fahrsituation noch auf einem geraden Fahrbahnabschnitt und bewegt sich auf eine Kurve zu, die es in Kürze durchfahren wird.

Das Fahrzeug 1 ist mit einem Spurhaltesystem ausgestattet, welches das Fahrzeug 1 vollautomatisch in der Fahrbahn 6 führt. Das Spurhaltesystem umfasst eine Kamera 9 zur Fahrspurerkennung. Aus den Bilddaten der Kamera 9 werden Spurmarkierungen 10 identifiziert und somit der Rand der Fahrspur 6 erkannt. Der Überwachungsbereich der Kamera 9 ist mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet.

Das Spurhaltesystem ermittelt die relative Position des Fahrzeugs 1 auf der Fahrbahn 6 und berechnet eine Solltrajektorie 1 1. Weicht das Fahrzeug 1 von der Solltrajektorie 11 zu stark ab, greift das Spurhaltesystem durch gezielte Lenkeingriffe ein und führt das Fahrzeug 1 zurück auf die Solltrajektorie 1 1.

Das Fahrzeug 1 umfasst ferner Mittel zum Analysieren eines vorausliegenden Streckenabschnitts 2, der etwa vom Fahrzeug 1 bis zu einer bestimmten

Entfernung, z. B. 250 m, vor das Fahrzeug 1 reicht. Durchfährt das Fahrzeug 1 einen kritischen Streckenabschnitt 22, welcher in der Figur 1 als scharfe

Linkskurve dargestellt ist, erreicht das Spurhaltesystem eine Systemgrenze und fällt aus. In diesem Fall muss der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug übernehmen.

Um zu vermeiden, dass der Fahrer vom Systemausfall überrascht wird, ist vorgesehen, den Fahrer rechtzeitig zu warnen, noch bevor das Fahrzeug 1 den kritischen Streckenabschnitt 22 erreicht hat. Die wesentlichen Komponenten eines Spurhaltesystems, das den Fahrer vor einem bevorstehenden

Systemausfall warnt, sind in Figur 2 dargestellt.

Fig. 2 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines Spurhaltesystems mit Warneinrichtung, das eine Verarbeitungseinheit 3, wie z. B. ein Steuergerät umfasst, in dem ein Algorithmus 7 implementiert ist. Der Algorithmus analysiert kontinuierlich anhand verschiedener Daten 4, ob beim Durchfahren eines vorausliegenden Streckenabschnitts 2 voraussichtlich eine Systemgrenze des Spurhaltesystems überschritten werden wird.

Dabei berücksichtigt der Algorithmus 7 sämtliche Daten 4, die für die

Überwachung des Systems auf eine mögliche Überschreitung einer

Systemgrenze von Bedeutung sind. Die vom Algorithmus 7 analysierten Daten 4 können z. B. Daten über Kurvenradien und/oder Krümmungsverläufe

vorausliegender Kurven, Kreuzungen, Kreisverkehre, Einmündungen,

Vorfahrtsregelungen, Straßentyp, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Wetterdaten, Baustellen oder andere Behinderungen, Verkehrszonen, Staus und/oder Verkehrslagen enthalten. Anhand dieser Daten lässt sich mit Kenntnis von Informationen über das eigene Fahrzeug, wie z. B. dessen Position,

Geschwindigkeit, etc. im Voraus ermitteln, ob und wann gegebenenfalls eine

Systemgrenze des Spurhaltesystems überschritten werden wird.

Die für die Überwachung erforderlichen Daten und Informationen 4 können von verschieden Quellen stammen, wie z. B. von einer digitalen Karte 14, Rad- Drehzahlsensoren 15 (zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit), einem

Sensor 16 zum Messen von Umwelteinflüssen, wie z. B. einem Regensensor, von einer Verkehrsmeldungszentrale 17 oder einem Beschleunigungs- oder Drehratensensor. Das Steuergerät ist hier mit den gezeigten Quellen 14-17 verbunden, wobei auch mehr oder weniger Datenquellen vorgesehen sein können. Die Daten 4 sind hier in einem Speicher 8 gespeichert.

Am Steuergerät 3 ist ferner ein Signalgeber 5 angeschlossen, mittels dessen der Fahrer optisch, akustisch oder in haptisch wahrnehmbarer Weise auf einen möglicherweise bevorstehenden Ausfall des Spurhaltesystems gewarnt werden kann. Die Funktion des Spurhaltesystems bei einem bevorstehenden Ausfall des Systems wird im Folgenden beispielhaft anhand der in Fig. 1 dargestellten Fahrsituation erläutert. In der dargestellten Situation stellt der Algorithmus 7 eine vorausliegende Linkskurve mit einem im Kurvenscheitel bestimmten minimalen Radius r fest. Dieser Radius r wird mit einem Schwellenwert verglichen. Wenn der Radius kleiner ist als der Schwellenwert, ist ein Ausfall des Spurhaltesystems wahrscheinlich, so dass das Steuergerät 3 infolgedessen den Signalgeber 5 über eine Steuerleitung 13 ansteuert und aktiviert, um den Fahrer zu warnen.

Der Signalgeber 5 kann z. B. ein Bildschirm 19 des Bordcomputers oder ein Lautsprecher 20 sein. Auf dem Bildschirm 19 kann z. B. angezeigt werden:„In 250 Metern: Ausfall Spurhaltesystem (Linkskurve)". Gleichzeitig warnt eine Stimme, wie sie von Navigationssystemen her bekannt ist, aus dem Lautsprecher 20 den Fahrer:„Achtung, Ausfall des Spurhaltesystems in 250 Metern." Wenn das Fahrzeug 1 sich der Linkskurve weiter nähert, wird der Bildschirm des Bordcomputers 19 anzeigen:„In 200 Metern: Ausfall Spurhaltesystem

(Linkskurve)".

Greift der Fahrer bis dahin immer noch nicht ein, wird die Meldung durch eine Stimme aus dem Lautsprecher 20 wiederholt und zusätzlich ein Signalton abgegeben, welcher erst eingestellt wird, wenn der Fahrer die Lenkung übernommen hat. Somit wird der Fahrer vor dem Ausfall des Spurhaltesystems gewarnt.