DE102004051365A1

DE102004051365A1 - Kollisionsvorhersageeinheit für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102004051365A1
Application number: DE102004051365A
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Kariya Isaji; Naohiko Kariya Tsuru
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2005-06-23
Also published as: FR2862414B1; US20050107955A1; FR2862414A1; US7184889B2; JP2005149021A

Abstract

Es wird eine Kollisionsvorhersageeinheit (200) für ein Fahrzeug geschaffen, die eine Straßenzustandserfassungseinrichtung (60), eine Maximalverzögerungssschätzeinrichtung (81), eine Vorausfahrzeugerfassungseinrichtung (30), einen Vorausfahrzeugverzögerungsrechner (82) und eine Kollisionsprüfeinrichtung (83, 83a) aufweist. Die Straßenoberflächenerfassungseinrichtung (60) erfasst einen Zustand einer Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt. Die Maximalverzögerungsschätzeinrichtung (81) berechnet eine maximale Fahrzeugverzögerung (alpha¶max¶) für das Fahrzeug auf der den erfassten Zustand aufweisenden Straßenoberfläche. Die Vorausfahrzeugerfassungseinrichtung (30) erfasst einen Bewegungszustand eines Vorausfahrzeugs, das sich vor dem Fahrzeug befindet. Der Vorausfahrzeugverzögerungsrechner (82) berechnet eine Vorausfahrzeugverzögerung (alpha) auf der Grundlage des Bewegungszustands des Vorausfahrzeugs. Die Kollisionsprüfeinrichtung (83, 83a) bestimmt durch Vergleichen der Vorausfahrzeugverzögerung (alpha) mit der maximalen Fahrzeugverzögerung (alpha¶max¶) des Fahrzeugs, ob eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem Vorausfahrzeug bevorsteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kollisionsvorhersageeinheit, die bei der Vermeidung von Fahrzeugkollisionen unterstützend wirkt.

Die JP 2002-342899 A offenbart ein Fahrunterstützungssystem (auch als Fahrerassistenzsystem bekannt), das erfassen kann, ob eine Kollision zwischen zwei Fahrzeugen bevorsteht. Das Fahrunterstützungssystem erfasst Information, die eine Fahrzeugposition, eine Ausrichtung und eine Geschwindigkeit eines gefahrenen Fahrzeugs umfassen. Das System ruft Objektinformation, die eine Position, eine Ausrichtung und eine Geschwindigkeit umfassen, von einer Kommunikationsvorrichtung ab, die wenigstens in einem weiteren Fahrzeug angeordnet ist.

Auf der Grundlage der Fahrinformation und der Objektinformation schätzt das Fahrunterstützungssystem eine Wahrscheinlichkeit einer auftretenden Fahrzeugkollision. Ist die Wahrscheinlichkeit hoch, zeigt das Fahrunterstützungssystem die relativen Positionen der Fahrzeuge auf einer Karte an und aktiviert einen Alarm. Der Alarm wird mit einem der Kollisionswahrscheinlichkeit entsprechenden Pegel aktiviert.

Das vorstehend beschriebene Fahrunterstützungssystem schätzt die Wahrscheinlichkeit einer Kollision auf der Grundlage von Information, die von in weiteren Fahrzeugen befindlichen Kommunikationsvorrichtungen abgerufen wird, was folglich die Vielseitigkeit bzw. Einsatzflexibilität des Systems einschränkt.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Kollisionsvorhersageeinheit vor, die dazu geeignet ist, unverzüglich die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, mit der ein Fahrzeug mit einem weiteren im Voraus befindlichen Fahrzeug kollidiert. Die Kollisionsvorhersageeinheit weist eine Straßenzustandserfassungseinrichtung, eine Maximalverzögerungsschätzeinrichtung, eine Vorausfahrzeugserfassungseinrichtung, einen Vorausfahrzeugverzögerungsrechner und eine Kollisionsprüfeinrichtung auf. Die Straßenzustandserfassungseinrichtung erfasst einen Zustand einer Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt. Die Maximalverzögerungsschätzeinrichtung berechnet eine maximale Verzögerung des Fahrzeugs auf der jeweiligen von der Straßenzustandserfassungseinrichtung erfassten Straßenoberfläche. Die Vorausfahrzeugserfassungseinrichtung erfasst einen Bewegungszustand eines Vorausfahrzeugs, das sich vor dem Fahrzeug befindet. Der Vorausfahrzeugverzögerungsrechner berechnet eine Vorausfahrzeugverzögerung auf der Grundlage des von der Vorausfahrzeugserfassungseinrichtung (30) erfassten Bewegungszustands des Vorausfahrzeugs. Die Kollisionsprüfeinrichtung vergleicht die Vorausfahrzeugverzögerung mit der maximalen Fahrzeugverzögerung, um zu bestimmen, ob eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem Vorausfahrzeug bevorsteht.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt:
1 ein Blockdiagramm eines Fahrunterstützungssystems, das eine Kollisionsvorhersageeinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 ein Blockdiagramm eines Computer, der in der Kollisionsvorhersageeinheit der ersten Ausführungsform beinhaltet ist;
3 eine schematische Ansicht eines Vorausfahrzeugs, das durch eine Kollision mit einem Objekt verzögert bzw. abgebremst wird;
4 ein Flussdiagramm, das ein Kollisionsvorhersageverfahren veranschaulicht, das von dem Fahrunterstützungssystem der ersten Ausführungsform ausgeführt wird;
5 ein Blockdiagramm eines Computers, der in einer Kollisionsvorhersageeinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist;
6A eine schematische Ansicht zweier Fahrzeuge, die eine relative Geschwindigkeit aufweisen, die geringer als eine Geschwindigkeit eines der Fahrzeuge ist;
6B eine schematische Ansicht zweier Fahrzeuge, die eine relative Geschwindigkeit aufweisen, die gleich einer Geschwindigkeit eines der Fahrzeuge ist;
6C eine schematische Ansicht zweier Fahrzeuge, die eine relative Geschwindigkeit aufweisen, die größer als eine Geschwindigkeit eines der Fahrzeuge ist; und
7 ein Flussdiagramm, das ein Kollisionsvorhersageverfahren veranschaulicht, das von der Kollisionsvorhersageeinheit der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird.
In jeder der folgenden Ausführungsformen wird eine Kollisionsvorhersageeinheit als ein Fahrunterstützungssystem beschrieben, das in einem Fahrzeug angeordnet ist.
Erste Ausführungsform
1 zeigt ein Fahrunterstützungssystem 200 gemäß den Grundlagen der vorliegenden Erfindung. Das Fahrunterstützungssystem 200 weist einen Drosselklappensensor 10, einen Lenksensor 20, ein Laser-Radar 30, einen Gierratensensor 40, einen Geschwindigkeitssensor 50, eine Kamera 60 mit einer bildgebenden Vorrichtung, wie beispielsweise einer ladungsträgergekoppelte Vorrichtung (CCD) oder einem komplementärer Metall-Oxid-Halbleitersensor (CMOS-Sensor), einen Bremssensor 70, eine Drosselklappensteuereinrichtung 90, eine Bremssteuereinrichtung 100, eine Lenksteuereinrichtung 110, eine Getriebesteuereinrichtung 120, ein Display 130, eine Eingabevorrichtung 140, einen Alarm 150 und Vorrichtungen 160 zur passiven Sicherheit auf.
Das Fahrunterstützungssystem 200 weist ferner einen Computer 80 auf, der in Datenübertragung mit jedem der vorstehend aufgelisteten Elemente steht. Der Computer 80 weist Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellen und eine Auswahl von elektrischen Steuerschaltungen auf, die in der Industrie als allgemein bekannt gelten.
Im Allgemeinen ist der Computer 80 dazu geeignet, eine Wahrscheinlichkeit zu schätzen, mit der das mit dem Fahrunterstützungssystem 200 ausgerüstete Fahrzeug mit einem davor befindlichen Fahrzeug bzw. einem vorderen Fahrzeug, das in dieser Anmeldung als das Vorausfahrzeug bezeichnet wird, kollidieren wird. Der Computer 80 basiert diese Schätzung auf Information, die von jedem der in 1 gezeigten Sensoren empfangen wird. Schätzt der Computer eine hohe Kollisionswahrscheinlichkeit, aktiviert er das Display 130 und/oder den Alarm 150, um dadurch einen Fahrer zu veranlassen, eine Ausweichbetäti gung auszuführen. Der Computer 80 wertet anschließend die von dem Fahren ausgeführte Ausweichbetätigung aus. Wenn die Ausweichbetätigung als wirkungslos befunden wird, sendet der Computer 80 ein Signal an die Bremssteuereinrichtung 100, um eine Bremsoperation zu beginnen. Ferner ist es möglich, dass der Computer 80 die Vorrichtungen 160 zur passiven Sicherheit, wie beispielsweise Gurtstraffer und/oder Airbags, betätigt.
Gemäß obiger Beschreibung schätzt der Computer 80 die Wahrscheinlichkeit einer Kollision auf der Grundlage von Information, die von den Sensoren empfangen wird. Jeder der Sensoren wird nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Der Drosselklappensensor 10 erfasst die Position einer Drosselklappe in dem Fahrzeug, und zwar zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position. Der Drosselklappensensor 20 sendet anschließend ein die Drosselklappenposition angebenden Signal an den Computer 80. Der Lenksensor 20 erfasst eine Lenkwinkeländerung des Fahrzeugs und berechnet einen relativen Lenkwinkel auf der Grundlage der Änderung. Der Lenkwinkelsensor 20 sendet anschließend ein den relativen Lenkwinkel angebendes Signal an den Computer 80.
Das Laser-Radar 30 erfasst einen Abstand und eine relative Geschwindigkeit zu und eine Ausrichtung von einem Vorausfahrzeug. Ein optisches Signal, wie beispielweise eine Laserlichtwelle, wird emittiert, anschließend von dem Vorausfahrzeug reflektiert und von dem Laser-Radar 30 empfangen. Das Laser-Radar 30 wandelt das abgelenkte Signal in ein elektrisches Signal und sendet es an den Computer 80. Es sollte wahrgenommen werden, dass in einer anderen Ausführungsform elektromagnetische Wellen, wie beispielsweise Millimeter-, Mikro- oder Ultraschallwellen, verwendet werden können.
Der Gierratensensor 40 erfasst die Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs um eine vertikale Achse herum und sendet diese Information an den Computer 80. Der Geschwindigkeitssensor 50 erfasst die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, indem er eine Drehzahl von wenigstens einem Rad des Fahrzeugs erfasst. Die Kamera 60 ist dazu geeignet, Bilder der Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug aufzunehmen und Information bezüglich des Bildes an den Computer 80 zu senden.
Genauer gesagt, die Kamera 60 wandelt jedes Bild in ein elektrisches Signal und sendet das Signal an den Computer 80. Auf der Grundlage dieses Signals bestimmt der Computer 80 einen Zustand einer direkt vor dem Fahrzeug befindlichen Straßenoberfläche. Der Bremssensor 70 erfasst, ob sich ein Bremspedal in dem Fahrzeug in einem gedrückten Zustand befindet und sendet ein dies erkennendes Signal an den Computer 80.
Der Computer 80 steuert die Drosselklappensteuereinrichtung 90, die Bremssteuereinrichtung 100, die Lenksteuereinrichtung 110, die Getriebesteuereinrichtung 120 und die Vorrichtungen 160 zur passiven Sicherheit gemäß den Signalen, die von dem Drosselklappensensor 10, dem Bremssensor 70 und dem Lenksensor 20 empfangen werden. Die Drosselklappensteuereinrichtung 90 stellt die Drosselklappenposition zwischen der geöffneten Position und der geschlossenen Position, und folglich die Leistung ein, die von einer Leistungsquelle, wie beispielsweise von einem Verbrennungsmotor, erzeugt wird. Die Bremssteuereinrichtung 100 stellt einen an einem Bremssystem des Fahrzeugs anliegenden Bremsdruck ein. Die Lenksteuereinrichtung 110 stellt den Lenkwinkel des Fahrzeugs ein. Die Getriebesteuereinrichtung 120 wählt einen Gang eines Getriebes und steuert dadurch die Fahrzeuggeschwindigkeit.
In einer beispielhaften Ausführungsform weist das Display 130 eine Flüssigkristallanzeige auf, die in einer Mittelkonsole einer Insassenzelle des Fahrzeugs angeordnet ist. Es wird ermöglicht, dass das Display 130 von dem Computer 80 gesendete Information anzeigt und den Fahrer bezüglich einer bevorstehenden bzw. drohenden Kollision warnt. Die Eingabevorrichtung 140 ist dafür vorgesehen, einen Tastbildschirm (berührungsempfindlicher Bildschirm) zu umfassen, der in dem Display 130 vorgesehen ist. Alternativ kann die Eingabevorrichtung 140 eine Mehrzahl von mechanischen Schaltern umfassen, die an bzw. in einem Armaturenbrett oder eine Mittelkonsole des Fahrzeugs angeordnet sind. In einer exemplarischen Ausführungsform weist der Alarm 150 einen hörbaren Alarm auf, der eine Lautstärke gemäß eines von dem Computer 80 gesendeten Signals aufweist. Alternativ kann der Alarm 150 einen optischen Alarm aufweisen, der eine Größenordung gemäß eines Signals aufweist, das von dem Computer 80 oder irgendeiner anderen voraussehbaren Vorrichtung, die dazu geeignet ist, den Grundlagen der vorliegenden Erfindung zu dienen, gesendet worden ist.
Der Computer 80 erfasst die Bedrohung bzw. das Bevorstehen einer Kollision mit einem Vorausfahrzeug, indem er die vorstehend beschriebenen Signale analysiert. Bestimmt der Computer 80, dass eine Kollision bevorsteht, sendet der er ein Signal an das Display 130 und/oder den Alarm 150, um den Fahrer zu alarmieren.
2 zeigt ein Blockdiagramm, das den in der ersten Ausführungsform des Fahrunterstützungssystems 200 beinhalteten Computer 80 veranschaulicht. Der Computer 80 weist eine Maximalverzögerungsschätzeinrichtung 81, einen Vorausfahrzeugverzögerungsrechner 82, eine Kollisionsprüfeinrichtung 83, einen Alarmgeber 84, eine Ausweicher kennungseinrichtung 85 und eine Ausweichauswerteeinrichtung 86 auf.
Die Maximalverzögerungsschätzeinrichtung 81 ist dazu geeignet, den Zustand der Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug auf der Grundlage von Bildinformation zu ermitteln, die von der Kamera 60 erzeugt wird. Beispielsweise kann die Maximalverzögerungsschätzeinrichtung 81 in einer Ausführungsform bestimmen, ob der Straßenoberfläche nass oder trocken ist. Die Maximalverzögerungsschätzeinrichtung 81 wählt anschließend einen Reibungskoeffizienten (μ) für die Straßenoberfläche aus, indem sie den ermittelten Zustand in eine vorbestimmte Umwandlungstabelle eingibt. Zuletzt berechnet die Maximalverzögerungsschätzeinrichtung 81 eine maximale Verzögerung (α_max) des Fahrzeugs auf der entsprechenden Straßenoberfläche, die den gewählten Reibungskoeffizienten (μ) aufweist.
Um den Zustand der Straßenoberfläche unter Verwendung der von der Kamera 60 aufgenommenen Bildinformation zu bestimmen, berechnet die Maximalverzögerungsschätzeinrichtung 81 eine mittlere Leuchtdichte des Bildes. Der Straßenzustand wird als nass bestimmt, wenn die mittlere Leuchtdichte größer als ein vorbestimmter als Kriterium dienender Wert ist. Alternativ wird der Straßenzustand als trocken bestimmt, wenn die mittlere Leuchtdichte geringer als der vorbestimmte als Kriterium dienende Wert ist.
Indem mehrere als Kriterium dienende Werte festgelegt werden, können mehrere Straßenzustände ermittelt werden. Beispielsweise kann ein als Kriterium dienender Wert die Straße als unter Wasser stehend ermitteln, während andere die Straße als gefroren oder mit Schnee bedeckt ermitteln können. Es sollte wahrgenommen werden, dass alternative Verfahren als innerhalb des Schutzumfangs beinhaltet ver standen werden sollen, obwohl ein auf einer mittleren Leuchtdichte basierendes Verfahren zur Bestimmung des Straßenzustands in dieser Anmeldung offenbart wird.
Gemäß obiger Beschreibung wählt die Maximalverzögerungsschätzeinrichtung 81 einen Straßenoberflächenreibungskoeffizienten (μ) aus, der zwischen der Straßenoberfläche und den Fahrzeugräder vorhanden ist. In dieser Ausführungsform wird der Reibungskoeffizient (μ) aus einer vorbestimmten Umwandlungstabelle ermittelt, die derart graduiert ist, dass der Reibungskoeffizient (μ) für eine trockene Straßenoberfläche den Wert 0,8 aufweist.
Die maximale Verzögerung (α_max) des Fahrzeugs auf der jeweiligen Straßenoberfläche wird in Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten (μ) geschätzt. Die maximale Verzögerung (α_max) ist derart definiert, dass sie auftritt, wenn die Fahrzeugbremsen derart betätigt werden, dass ein Hemmen bzw. ein Bremsen der Räder zum Rutschen des Fahrzeugs führt.
Wenn der Reibungskoeffizient (μ) 0,8 ist, wird die maximale Verzögerung (α_max) durch die folgende Gleichung geschätzt bzw. berechnet, die nachstehend als Gleichung (1) bezeichnet wird: αmax = μ·G = 0,8·9.8 = 7,84 (m/s2) (1)wobei G die Erdbeschleunigung angibt.
Es sollte beachtet werden, dass die maximale Verzögerung (α_max), obwohl in Abhängigkeit des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten (μ) geschätzt offenbart, ebenso von der Form der Fahrzeugkarosserie, dem Fahrzeuggewicht, dem Fahrzeugschwerpunkt, der Reibungsfläche der Räder und mehreren weiteren Faktoren abhängt. Von dem Vorausfahr zeug können diese Parameter üblicherweise aus der von der Kamera 60 aufgenommenen Bildinformation ermittelt werden. Die Bildinformation kann verwendet werden, um das Vorausfahrzeug in eine von mehreren Fahrzeugkategorien zu klassifizieren, von denen jede eindeutige Parameter aufweist. Diese ermittelten Parameter können anschließend verwendet werden, um die durch die Gleichung (1) geschätzte maximale Verzögerung (α_max) des Vorausfahrzeugs einzustellen bzw. abzugleichen.
Der Vorausfahrzeugverzögerungsrechner 82 berechnet eine Vorausfahrzeugverzögerung (α) bzw. eine Verzögerung des Vorausfahrzeugs. Die Vorausfahrzeugverzögerung (α) wird in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Änderung der relativen Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu dem Vorausfahrzeug über eine Zeitspanne berechnet. Das Laser-Radar 30 erfasst die relative Geschwindigkeit und der Geschwindigkeitssensor 50 erfasst die Fahrzeuggeschwindigkeit.
Die Kollisionsprüfeinrichtung 83 bestimmt durch Vergleichen der maximalen Verzögerung (α_max) mit der Vorausfahrzeugverzögerung (α), ob eine Kollision bevorsteht oder nicht.
Wenn die Vorausfahrzeugverzögerung (α) kleiner als die voraussichtliche maximale Verzögerung (α_max) ist, bestimmt der Computer 80, dass der Fahrer des Vorausfahrzeugs eine normale Bremsoperation ausführt. In diesem Fall, wenn sich der Abstand zu dem Vorausfahrzeug verringert, kann das Fahrzeug sicher durch eine ähnlich normale Bremsoperation verzögert werden. Dementsprechend wird die Bedrohung, dass das Fahrzeug mit dem Vorausfahrzeug kollidiert, als niedrig geschätzt.
Ist jedoch die Vorausfahrzeugverzögerung (α) größer oder gleich der voraussichtlichen maximalen Verzögerung (α_max), bestimmt der Computer 80, dass sich das Vorausfahrzeug auf Grund einer Kollision mit einem weiteren Fahrzeug, einem Gegenstand oder einem ähnlichen Hindernis, wie in 3 gezeigt, verzögert hat. Erkennt der Fahrer des Fahrzeugs sofort eine auffällige Bewegung des Vorausfahrzeugs, ist es in diesen Fällen möglich, dass der Fahrer in der Lage ist, das Fahrzeug derart zu manövrieren, dass eine Kollision vermieden werden kann. Erkennt der Fahrer die auffällige Bewegung jedoch nicht oder verzögert sich eine derartige Erkennung, wird die Bedrohung, dass das Fahrzeug mit dem Vorausfahrzeug kollidiert, als hoch geschätzt.
Gemäß obiger Beschreibung kann die Bedrohung einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Vorausfahrzeug durch Vergleichen der maximalen Verzögerung (α_max) des Fahrzeugs mit der Vorausfahrzeugverzögerung (α) geschätzt werden. Diese Schätzung kann selbst dann ausgeführt werden, wenn für den Fahrer nicht genug Zeit vorhanden ist, das Fahrzeug derart zu manövrieren, dass die Kollision verhindert werden kann.
Der Alarmgeber 84 erzeugt den Alarm 150, wenn die Kollisionsprüfeinrichtung 83 bestimmt, dass eine Kollision bevorsteht. Der Alarm 150 informiert den Fahrer derart unverzüglich über die Bedrohung der Kollision, dass dieser im Stande ist, Handlungen bezüglich einer Vermeidung der Kollision vorzunehmen.
Die Ausweicherkennungseinrichtung 85 bestimmt, ob der Fahrer nach einer Aktivierung des Alarmgebers 84 irgendeine Ausweichbetätigung ausgeführt hat. wird irgendeine Ausweichbetätigung erfasst, sendet die Ausweicherkennungseinrichtung 85 die Information an die Ausweichaus werteeinrichtung 86 in Form eines elektrischen Signals. Wird keine Ausweichbetätigung erfasst, sendet die Ausweicherkennungseinrichtung 85 ein Signal an die Drosselklappensteuereinrichtung 90, um diese anzuweisen, die Drosselklappe zu schließen, und an die Bremssteuereinrichtung 100, um diese anzuweisen, mit dem Bremse zu beginnen.
Wenn Ausweichbetätigungen, wie beispielsweise ein Schließen der Drosselklappe, ein Bremsen und/oder Lenkänderungen, nicht ausgeführt werden, wird der Fahrer derart bestimmt, dass er in Unkenntnis über die Bedrohung einer Kollision ist, und die Kollision wird als unvermeidbar befunden. In einem derartigen Fall vermeidet die Ausweicherkennungseinrichtung 85 die Kollision, indem sie gemäß obiger Beschreibung die Drosselklappensteuereinrichtung 90 anweist, die Drosselklappe zu schließen, und die Bremssteuereinrichtung anweist, ein automatisches Bremsen zu beginnen. Die Ausweichauswerteeinrichtung 86 bestimmt gemäß der von der Ausweicherkennungseinrichtung 85 erfassten Ausweichbetätigung, ob die Kollision unvermeidbar ist oder nicht. Wenn die Ausweichauswerteeinrichtung 86 bestimmt, dass eine Kollision gemäß der von dem Fahrer ausgeführten Ausweichbetätigung unvermeidbar ist, betätigt sie die Vorrichtungen 160 zur passiven Sicherheit.
Es ist folglich wichtig zu beachten, dass eine Kollision stattfinden kann, wenn die Ausweichbetätigung nicht unverzüglich ausgeführt wird oder unzureichend ist, selbst wenn der Alarm den Fahrer darüber informiert, dass eine Kollision bevorsteht. Wenn die Ausweichauswerteeinrichtung 86 bestimmt, dass eine Kollision unvermeidbar ist, betätigt sie folglich, gemäß obiger Beschreibung, die Gurtstraffer und/oder die Airbags. Eine derartige Be tätigung reduziert folglich ein Verletzungspotential für die Fahrzeuginsassen während einer Kollision.
Die Beurteilung, ob die Kollision unvermeidbar ist oder nicht, basiert auf Information bezüglich der relativen Positionen des Fahrzeugs und des Vorausfahrzeugs. Derartige Information kann eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, eine Lenkung und einen Straßenoberflächenzustand umfassen.
Es wird nun unter Bezugnahme auf 4 ein Kollisionsvorhersageverfahren beschrieben, dass von dem Fahrunterstützungssystem 200 der ersten Ausführungsform ausgeführt wird.
In Schritt S10 bestimmt die Maximalverzögerungsschätzeinrichtung 81 den Straßenoberflächenreibungskoeffizienten (μ). In Schritt S20 schätzt die Maximalverzögerungsschätzeinrichtung 81 eine maximalen Verzögerung (α_max) für das Fahrzeug auf der den Reibungskoeffizienten (μ) aufweisenden Straßenoberfläche. In Schritt S30 berechnet der Vorausfahrzeugverzögerungsrechner 82 die Vorausfahrzeugverzögerung (α).
In Schritt S40 bestimmt die Kollisionsprüfeinrichtung 83, ob die Vorausfahrzeugverzögerung (α) größer als die maximale Verzögerung (α_max) ist. Ist die Vorausfahrzeugverzögerung (α) größer als die maximale Verzögerung (α_max), wird die Bedrohung einer Kollision mit dem Vorausfahrzeug als hoch geschätzt und das Verfahren schreitet zu Schritt S50 voran. Ist die Vorausfahrzeugverzögerung (α) jedoch kleiner als die maximale Verzögerung (α_max), wird die Bedrohung einer Kollision als gering geschätzt und das Verfahren kehrt zu Schritt S10 zurück.
In Schritt S50 erzeugt der Alarmgeber 84 einen Alarm, um den Fahrer über die Bedrohung einer Kollision zu informieren. In Schritt S60 bestimmt die Ausweicherkennungseinrichtung 85, ob der Fahrer irgendeine Ausweichbetätigung ausgeführt hat. Ist dies der Fall, schreitet das Verfahren zu Schritt S80 voran. Ist dies nicht der Fall, schreitet das Verfahren zu Schritt S70 voran.
In Schritt S70 leitet die Bremssteuereinrichtung 100 einen automatischen Bremsvorgang ein.
In Schritt S80 bestimmt die Ausweichauswerteeinrichtung 86, ob die Ausweichbetätigung derart effektiv ist, dass die Kollision vermieden werden kann. Ist dies der Fall, kehrt das Verfahren zu Schritt S10 zurück und die vorstehend beschriebenen Schritte werden wiederholt. Ist dies nicht der Fall, schreitet das Verfahren zu Schritt S90 voran. Schritt S90 beinhaltet, dass der Computer 80 die Vorrichtungen 160 zur passiven Sicherheit betätigt.
Gemäß obiger Beschreibung berechnet das Fahrunterstützungssystem 200 der vorliegenden Ausführungsform die Verzögerung des Vorausfahrzeugs und die maximale Verzögerung des gefahrenen Fahrzeugs bei dem jeweilig erfassten Straßenoberflächenzustand. Wenn das Vorausfahrzeug die maximale Verzögerung überschreitet, wird eine Kollision als bevorstehend befunden und ein Alarm erzeugt, um den Fahrer unverzüglich zu warnen.
Wenn nach der Erzeugung des Alarms keine Ausweichbetätigung ausgeführt wird, wird automatisch ein Bremsvorgang gestartet, um die Kollision zu verhindern. Wenn die Kollision selbst mit der Ausweichbetätigung unvermeidbar ist, werden die Vorrichtungen zur passiven Sicherheit betätigt und damit verbunden eine Verletzung der Fahrzeuginsassen reduziert.
Zweite Ausführungsform
Die zweite Ausführungsform wird auf ihre Unterschiede zu der ersten Ausführungsform gerichtet beschrieben. Das System der ersten Ausführungsform erkennt die Bedrohung einer Kollision, wie vorstehend beschrieben, durch Vergleichen der Vorausfahrzeugverzögerung (α) mit der maximalen Verzögerung (α_max). Das Fahrunterstützungssystem 200 der zweiten Ausführungsform erkennt die Bedrohung einer Kollision durch Vergleichen einer Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer relativen Fahrzeuggeschwindigkeit, die als die Differenz zwischen den Geschwindigkeiten des Fahrzeugs und des Vorausfahrzeugs definiert ist.
5 zeigt ein Blockdiagramm des Computers 80 der zweiten Ausführungsform, der eine Fahrzustandsabfrageeinrichtung 81a, eine Kollisionsprüfeinrichtung 83a, einen Alarmgeber 84, eine Ausweicherkennungseinrichtung 85 und eine Ausweichauswerteeinrichtung 86 aufweist. Der Alarmgeber 84, die Ausweicherkennungseinrichtung 85 und die Ausweichauswerteeinrichtung 86, die alle in 5 gezeigt sind, führen die gleichen Prozesse aus, wie vorstehend in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform beschrieben, und sind folglich mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Fahrzustandsabfrageeinrichtung 81a erkennt die Fahrspur, auf der sich das Fahrzeug befindet, indem sie die von der Kamera 60 ermittelt Bildinformation analysiert. Die Fahrzustandsabfrageeinrichtung 81a erfasst ebenso ein Vorausfahrzeug in derselben Fahrspur, und zwar unter Fahrzeugen, die durch das Laser-Radar 30 erfasst werden. Die Fahrzustandsabfrageeinrichtung 81a fragt ebenso eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs von dem Geschwindigkeitssensor 50 und eine relative Fahrzeugge schwindigkeit zu dem Vorausfahrzeug in derselben Fahrspur ab. Anschließend sendet die Fahrzustandsabfrageeinrichtung 81a die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und die relative Fahrzeuggeschwindigkeit an die Kollisionsprüfeinrichtung 83a.
Die Kollisionsprüfeinrichtung 83a bestimmt durch Vergleichen der Fahrzeuggeschwindigkeit mit der relativen Fahrzeuggeschwindigkeit, ob eine Kollision bevorsteht oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass eine Kollision bevorsteht, sendet die Kollisionsprüfeinrichtung 83a ein Signal, um den Alarmgeber 84 zu aktivieren.
6A zeigt ein Vorausfahrzeug (b), das eine Geschwindigkeit Vb aufweist und in die gleiche Richtung wie ein Fahrzeug (a) fährt, das eine Geschwindigkeit Va aufweist. Folglich ist die relative Fahrzeuggeschwindigkeit |Vb – Va| kleiner als die Geschwindigkeit Va von Fahrzeug (a). 6B zeigt das Vorausfahrzeug (b), das eine Geschwindigkeit Vb aufweist, die gleich Null ist, und das Fahrzeug (a), das eine Geschwindigkeit Va aufweist. Folglich ist die relative Fahrzeuggeschwindigkeit |Vb – Va| gleich der Geschwindigkeit Va von Fahrzeug (a). 6C zeigt das Vorausfahrzeug (b), das eine Geschwindigkeit Vb aufweist und in eine Richtung fährt, die der Richtung des Fahrzeugs (a), das eine Geschwindigkeit Va aufweist, entgegengesetzt ist. Folglich ist die relative Fahrzeuggeschwindigkeit |Vb – Va| größer als die Geschwindigkeit Va von Fahrzeug (a).
Dementsprechend wird das Vorausfahrzeug als ein entgegenkommendes Fahrzeug bestimmt, das mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Gegenfahrbahn in die Fahrbahn des Fahrzeugs einschert, wenn die relative Fahrzeuggeschwindigkeit |Vb – Va| die Fahrzeuggeschwindigkeit Va, wie in 6C gezeigt, überschreitet. Folglich erfasst der oben beschriebene Vergleich sofort die Bedrohung einer Kollision mit einem entgegenkommenden Fahrzeug.
Unter Bezugnahme auf das in 7 gezeigte Flussdiagramm wird ein Verfahren zum Erfassen der Bedrohung einer Kollision gemäß dem Fahrunterstützungssystem 200 der zweiten Ausführungsform beschrieben. In 7 umfassen die Schritte S50 bis S90 Prozesse, die den Schritten S50 bis S90 in 4 entsprechen, und sind folglich mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Schritt 510a fragt die Fahrzustandabfrageeinrichtung 81a die Fahrzeuggeschwindigkeit Va ab. In Schritt S20a erkennt die Fahrzustandabfrageeinrichtung 81a, auf welcher Fahrspur sich das Fahrzeug (a) befindet. In Schritt S30a erkennt die Fahrzustandabfrageeinrichtung 81a das Vorausfahrzeug (b) in der gleichen Fahrspur und fragt die relative Fahrzeuggeschwindigkeit |Vb – Va| zwischen dem Fahrzeug (a) und dem Vorausfahrzeug (b) ab.
In Schritt S40a bestimmt die Kollisionsprüfeinrichtung 83a, ob die relative Fahrzeuggeschwindigkeit |Vb – Va| größer als die Fahrzeuggeschwindigkeit Va ist. Ist dies der Fall, wird die Bedrohung einer Kollision mit dem Vorausfahrzeug (b) als hoch geschätzt und das Verfahren schreitet zu Schritt S50 voran. Ist dies nicht der Fall, wird die Bedrohung einer Kollision als gering geschätzt und das Verfahren kehrt zu Schritt S10a zurück.
Folglich sollte wahrgenommen werden, dass das Fahrunterstützungssystem 200 der zweiten Ausführungsform das Vorhandensein einer bevorstehenden bzw. drohenden Kollision mit einem entgegenkommenden Fahrzeug unverzüglich erfassen kann, indem es die Fahrzeuggeschwindigkeit mit der relativen Fahrzeuggeschwindigkeit vergleicht.
Modifizierte Ausführungsform 1
Ferner sollte wahrgenommen werden, dass der Alarmgeber 84 der ersten und zweiten Ausführungsform einen Alarm auf dem Display 130 und/oder der Alarmvorrichtung 150 erzeugt, um den Fahrer über eine bevorstehende Kollision zu informieren. Es sollte wahrgenommen werden, dass der Alarmgeber 84 ebenso ein anderes Alarmierungsmittel, wie beispielsweise ein Hupen der Fahrzeughupe, ein Aufleuchten der Fahrzeugscheinwerfer oder ein Aufleuchten der Fahrzeugwarnblinkanlage, umfassen kann.
Modifizierte Ausführungsform 2
Es sollte ferner wahrgenommen werden, dass es nützlich sein kann, sowohl die Kollisionswahrscheinlichkeitserfassungseinrichtung 83 der ersten Ausführungsform als auch die Kollisionswahrscheinlichkeitserfassungseinrichtung 83a der zweiten Ausführungsform gleichzeitig zu verwenden. Dies würde es dem Fahrunterstützungssystem 200 der vorliegenden Erfindung ermöglichen, die Bedrohung von Kollisionen mit sowohl Fahrzeugen, die dem gefahrenen Fahrzeug auf der gleichen Fahrspur entgegenkommen, als auch mit Fahrzeugen, die sich von dem gefahrenen Fahrzeug auf der gleichen Fahrspur entfernen, zu erkennen.
Vorstehend wurde eine Kollisionsvorhersageeinheit für ein Fahrzeug offenbart.
Es wird eine Kollisionsvorhersageeinheit 200 für ein Fahrzeug geschaffen, die eine Straßenzustandserfassungseinrichtung 60, eine Maximalverzögerungsschätzeinrichtung 81, eine Vorausfahrzeugserfassungseinrichtung 30, einen Vorausfahrzeugverzögerungsrechner 82 und eine Kollisionsprüfeinrichtung 83, 83a aufweist. Die Straßenoberflächenerfassungseinrichtung 60 erfasst einen Zustand einer Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt. Die Maximalverzögerungsschätzeinrichtung 81 berechnet eine maximale Fahrzeugverzögerung (α_max) für das Fahrzeugs auf der den erfassten Zustand aufweisenden Straßenoberfläche. Die Vorausfahrzeugserfassungseinrichtung 30 erfasst einen Bewegungszustand eines Vorausfahrzeugs, das sich vor dem Fahrzeug befindet. Der Vorausfahrzeugverzögerungsrechner 82 berechnet eine Vorausfahrzeugverzögerung (α) auf der Grundlage des Bewegungszustands des Vorausfahrzeugs. Die Kollisionsprüfeinrichtung 83, 83a bestimmt durch Vergleichen der Vorausfahrzeugverzögerung (α) mit der maximalen Fahrzeugverzögerung (α_max) des Fahrzeugs, ob eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem Vorausfahrzeug bevorsteht.

Claims

Kollisionsvorhersageeinheit (200) für ein Fahrzeug, die aufweist: – eine Straßenzustandserfassungseinrichtung (60) zum Erfassen eines Zustands einer Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt; – eine Maximalverzögerungsschätzeinrichtung (81) zum Schätzen einer maximalen Fahrzeugverzögerung (α_max) des Fahrzeugs bei dem von der Straßenzustandserfassungseinrichtung (60) erfassten Zustand; – eine Vorausfahrzeugserfassungseinrichtung (30) zum Erfassen eines Bewegungszustands eines Vorausfahrzeugs, das sich vor dem Fahrzeug befindet; – einen Vorausfahrzeugverzögerungsrechner (82) zum Berechnen einer Vorausfahrzeugverzögerung (α) auf der Grundlage des von der Vorausfahrzeugserfassungseinrichtung (30) erfassten Bewegungszustands des Vorausfahrzeugs; und – eine Kollisionsprüfeinrichtung (83), die durch Vergleichen der Vorausfahrzeugverzögerung (α), die von dem Vorausfahrzeugverzögerungsrechner (82) auf der Grundlage des von der Vorausfahrzeugserfassungseinrichtung (30) erfassten Bewegungszustands berechnet wird, mit der von der Maximalverzögerungsschätzeinrichtung (81) geschätzten maximalen Fahrzeugverzögerung (α_max) bestimmt, ob eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem Vorausfahrzeug bevorsteht.
Einheit (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: – eine Geschwindigkeitserfassungseinrichtung (50) zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, wobei – die Vorausfahrzeugserfassungseinrichtung (30) wenigstens eine relative Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu dem Vorausfahrzeug erfasst und der Vorausfahrzeugverzögerungsrechner (82) die Vorausfahrzeugverzögerung (α) unter Verwendung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Änderung der relativen Geschwindigkeit über eine Zeitspanne berechnet.
Einheit (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionsprüfeinrichtung (83) bestimmt, dass eine Kollision bevorsteht, wenn die Vorausfahrzeugverzögerung (α) größer als die maximale Fahrzeugverzögerung (α_max) ist.
Kollisionsvorhersageeinheit (200) für ein Fahrzeug, die aufweist: – eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung (50) zum Erfassen einer Geschwindigkeit (Va) des Fahrzeugs; – eine Relativgeschwindigkeitsabfrageeinrichtung (30) zum Abfragen einer relativen Geschwindigkeit (|Vb – Va|) zwischen dem Fahrzeug und einem Vorausfahrzeug; und – eine Kollisionsprüfeinrichtung (83a) zum Bestimmen, ob eine Kollision bevorsteht, indem sie die relative Geschwindigkeit (|Vb – Va|) mit der Geschwindigkeit (Va) des Fahrzeugs vergleicht.
Einheit (200) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionsprüfeinrichtung (83a) bestimmt, dass eine Kollision bevorsteht, wenn die relative Fahrzeuggeschwindigkeit (|Vb – Va|) größer als die Fahrzeuggeschwindigkeit (Va) ist.
Einheit (200) nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Alarmgeber (84) zum Erzeugen eines Alarms aufweist, wenn die Kollisionsprüfeinrichtung (83) bestimmt, dass eine Kollision bevorsteht.
Einheit (200) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Alarmgeber (84) den Alarm für einen Fahrer des Fahrzeugs vorsieht.
Einheit (200) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Alarmgeber (84) den Alarm für das Vorausfahrzeug vorsieht.
Einheit (200) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: – eine Ausweicherkennungseinrichtung (85) zum Erfassen einer Ausweichbetätigung des Fahrzeugs; – eine Ausweichauswerteeinrichtung (86) zum Bestimmen, ob die von der Ausweicherkennungseinrichtung (85) erfasste Ausweichbetätigung nach der Erzeugung des Alarms erfolgt ist; und – eine Bremssteuereinrichtung (100) zum automatischen Bremsen des Fahrzeugs, wenn die Ausweicherkennungseinrichtung (85) bestimmt, dass keine Ausweichbetätigung nach der Erzeugung des Alarms ausgeführt worden ist.
Einheit (200) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: – eine Ausweicherkennungseinrichtung (85) zum Erfassen einer Ausweichbetätigung des Fahrzeugs und zum Bestimmen, ob die Ausweichbetätigung nach der Erzeugung des Alarms erfolgt ist; und – eine Ausweichauswerteeinrichtung (86) zum Bestimmen, ob die Kollision des Fahrzeugs mit dem Vorausfahrzeug durch die Ausweichbetätigung vermeidbar ist, und zum Steuern wenigstens einer Vorrichtung (160) zur passiven Sicherheit, wenn die Kollision als unvermeidbar bestimmt wird.
Verfahren zur Vorhersage einer Kollision zwischen einem Fahrzeug und einem Vorausfahrzeug, das die folgenden Schritte aufweist: – Schätzen (S20) einer maximalen Verzögerung (α_max) des Fahrzeugs; – Schätzen (S30) einer Vorausfahrzeugverzögerung (α); – Vergleichen (S40) der maximalen Verzögerung mit der Vorausfahrzeugverzögerung; und – Erzeugen (S50) eines Alarms, wenn die Vorausfahrzeugverzögerung größer als die maximale Verzögerung ist, um einen Fahrer des Fahrzeugs und/oder einen Fahrer des Vorausfahrzeugs über eine bevorstehende Kollision zu informieren.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die Schritte aufweist: – Bestimmen (S10a) einer Geschwindigkeit (Va) des Fahrzeugs; und – Bestimmen (S30a) einer relativen Geschwindigkeit (|Vb – Va|) als die Differenz zwischen der Geschwindigkeit (Va) des Fahrzeugs und einer Geschwindigkeit (Vb) des Vorausfahrzeugs, und zwar vor einem Schätzen (S20, S30) der maximalen Verzögerung (α_max) und der Vorausfahrzeugverzögerung (α).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt aufweist: – Erfassen (S10) eines Zustands einer Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, wobei – die maximale Verzögerung (α_max) auf dem Zustand der Straßenoberfläche und der Geschwindigkeit (Va) des Fahrzeugs basiert und die Vorausfahrzeugverzögerung (α) auf einer Änderung der relativen Geschwindigkeit (|Vb – Va|) über eine Zeitspanne basiert.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die Schritte aufweist: – Erfassen (S60) einer Ausweichbetätigung des Fahrzeugs; – Bestimmen (S80), ob die Ausweichbetätigung nach der Erzeugung des Alarms erfolgt ist; und – automatisches Bremsen (S70) des Fahrzeugs, wenn keine Ausweichbetätigung nach der Erzeugung des Alarms ausgeführt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die Schritte aufweist: – Erfassen (S60), ob eine Ausweichbetätigung des Fahrzeugs nach der Erzeugung des Alarms erfolgt ist; – Bestimmen, ob die Ausweichbetätigung eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und einem Vorausfahrzeug verhindern kann; und – Betätigen (S90) wenigstens einer Vorrichtung (160) zur passiven Sicherheit, wenn die Kollision als unvermeidbar bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt aufweist: – Vergleichen (S40a) der relativen Geschwindigkeit (|Vb – Va|) mit der Geschwindigkeit (Va) des Fahrzeugs; und – Erzeugen (S50) eines Alarms, wenn die relative Geschwindigkeit (|Vb – Va|) größer als die Geschwindigkeit (Va) des Fahrzeugs ist, um einen Fahrer des Fahrzeugs und/oder einen Fahrer des Vorausfahrzeugs darüber zu informieren, dass das Vorausfahrzeug in Richtung des Fahrzeugs fährt und eine Kollision bevorsteht.