DE102015209671B4

DE102015209671B4 - Fahrerassistenzsystem zur Überquerung eines Bahnübergangs

Info

Publication number: DE102015209671B4
Application number: DE102015209671.8A
Authority: DE
Inventors: Aron Barta
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2035-05-28
Also published as: DE102015209671A1

Abstract

Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug, basierend auf wenigstens einem Sensor, wobei der zumindest eine Sensor zum Erfassen von Objekten im Bereich einer Umgebung des Kraftfahrzeugs (101) und zum Detektieren von Baken (103, 104, 105), welche einen Bahnübergang ankündigen, ausgebildet ist und einem Steuergerät, ausgebildet zur Beeinflussung der Fahrzeuglängsdynamik in Abhängigkeit der detektierten Baken (103, 104, 105), wobei das Fahrerassistenzsystem basierend auf den Baken (103, 104, 105) ein vom Fahrzeug zu passierenden Bahnübergang (110) erkennt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät in Abhängigkeit einer Strichanzahl auf den Baken (103, 104, 105) eine stufenweise oder kontinuierliche Beeinflussung der Längsdynamik durchführt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem in einem Fahrzeug mit wenigstens einem Sensor zur Erfassung der Fahrzeugumgebung und einem Steuergerät, das Einfluss auf die Fahrzeuglängsdynamik nehmen kann.
Aus dem Stand der Technik DE 10 2010 063 006 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem bekannt, welches mithilfe einer Frontkamera einen vor dem Fahrzeug gelegenen Bereich aufnimmt. Beim Auswerten des aufgenommenen Bildes wird das Vorhandensein einer Haltelinie überprüft und basierend auf dieser Auswertung eine automatische Reaktion des Fahrerassistenzsystems zum zielgenauen anhalten an der entsprechenden Haltelinie herbeigeführt. Zudem lässt sich mit der Kamera, bzw. den aufgezeichneten Bildern, eine Schildererkennung durchführen und ein rotes oder gelbes Ampelsignal detektieren.
Die Druckschrift DE 10 2013 226 599 A1 offenbart ein Verfahren zur adaptiven Abstands- und Geschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs. Mittels wenigstens eines Sensors ist eine Vorrichtung in der Lage Verkehrsstrukturkomponenten zu erkennen und ggf. eine Bremsung durchzuführen.
Die Druckschrift DE 10 2013 004 271 A1 offenbart ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs. Mittels einer optischen Erfassungseinheit können Umfeldinformationen, unter anderem Verkehrsschilder, erkannt werden. In einer Auswerteeinheit wird basierend auf den Umfeldinformationen eine Klassifikation durchgeführt. In Abhängigkeit der Klassifikationsergebnisse ist wenigstens ein Fahrzeugparameter, welcher eine autonome oder teilautonome Fahrzeuglängssteuerung betrifft, einstellbar.
Die Druckschrift DE 199 54 008 A1 offenbart ein Verfahren zur elektronischen Verkehrszeichenerkennung mittels elektronischer Bildererfassung und automatischer, logischer Bildauswertung in Kraftfahrzeugen. Mittels des Verfahrens können auch implizite Geschwindigkeitsbeschränkungen erkannt werden.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug vorgestellt, bestehend aus wenigstens einem Sensor, der zum Erfassen von Objekten im Bereich einer Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist und einem Steuergerät, ausgebildet zur Beeinflussung der Fahrzeuglängsdynamik in Abhängigkeit der erfassten Umgebung. Der Kern der Erfindung basiert auf der Möglichkeit der Beeinflussung der Längsdynamik des Fahrzeugs und/oder der Aktivierung einer vom Fahrer wahrnehmbaren Warnvorrichtung, bei der Erkennung eines vom Fahrzeug zu passierenden Bahnübergangs. Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem hat den Vorteil, dass eine gezielte Reaktion auf das Fahrverhalten des Fahrers bzw. des teilweise oder vollständig autonom fahrenden Fahrzeugs an einem Bahnübergang stattfinden kann.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass basierend auf der erfassten Umgebung eine stufenweise Beeinflussung der Längsdynamik in Abhängigkeit der Strichzahl auf den den Bahnübergang kennzeichneten Baken erfolgt.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass eine gestufte Anpassung der Geschwindigkeit vorgenommen werden kann, die auf das jeweils erfasste Umfeld abgestimmt ist.
In einer bevorzugten Ausführung des Fahrerassistenzsystems beschreibt die Fahrzeuglängsdynamik die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Der Vorteil dieses Aspekts besteht darin, dass je nach vorliegender Situation die Geschwindigkeit des Fahrzeugs angepasst werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor in der Lage Lichtsignale, insbesondere die Farbe von Lichtzeichen bzw. Ampeln, zu detektieren. Dies hat den Vorteil, dass Lichtzeichen an einem Bahnübergang zur Erfassung der vorliegenden Situation genutzt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform des Fahrerassistenzsystems ist der Sensor dazu in der Lage, den Zustand einer Bahnschranke zu detektieren, insbesondere den Zustand, ob diese offen oder geschlossen ist und/oder sich in einem sich öffnenden oder sich schließenden Zustand befindet. Dies hat den Vorteil, dass die Erfassung des Bahnübergangs basierend auf dem Zustand der Schranke geschehen kann und eine mögliche Warnung oder Beeinflussung der Fahrzeuglängsdynamik auf Basis dieses Zustandes geschehen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor in der Lage, Verkehrszeichen zu detektieren, insbesondere Verkehrszeichen, welche einen Bahnübergang ankündigen bzw. kennzeichnen. Die Erkennung der Verkehrszeichen dient zur Erfassung der Verkehrssituation und ermöglicht ein frühzeitiges Warnen oder Eingreifen in die Fahrzeuglängsdynamik bei der Erfassung einer Gefahrensituation.
In einer bevorzugten Ausführung des Fahrerassistenzsystems kann basierend auf der erfassten Umgebung eine optische und/oder akustische Warnvorrichtung angesteuert werden. Diese Warnvorrichtung hat den Vorteil, den Fahrer frühzeitig durch ein akustisches oder visuelles Signal oder einer Kombination aus einem akustischen und visuellen Signal auf die Situation aufmerksam zu machen oder ihn auf einen Eingriff in die Fahrzeuglängsdynamik vorzubereiten.
Eine weitere bevorzugte Ausführung des Fahrerassistenzsystems sieht vor, dass basierend auf der erfassten Umgebung eine fahrerunabhängige Bremsung, insbesondere eine Voll- oder Notbremsung durchgeführt werden kann, insbesondere bei der Erfassung einer sich schließenden oder geschlossenen Schranke. Des Weiteren ist vorgesehen, dass basierend auf der erfassten Umgebung ebenso keine Beeinflussung der Längsdynamik im Sinne einer Bremsung stattfinden kann, insbesondere bei einer sich schließenden Schranke oder einem Lichtsignal. Dieser Eingriff in die Fahrzeuglängsdynamik hat den Vorteil, dass eine Kollision mit der Schranke vermieden und ein Überfahren eines Bahnübergangs verhindert werden kann, sobald eine Gefahr für die Sicherheit des Fahrers und/oder anderer Verkehrsteilnehmer entstehen könnte. Zudem kann vermieden werden, dass das Fahrzeug beim zu späten Erkennen einer Gefahrensituation derart gebremst wird, dass es auf den Gleisen zum stehen kommt und möglicherweise zwischen geschlossenen Schranken festgehalten wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Fahrerassistenzsystems ist vorgesehen, dass basierend auf der erfassten Umgebung eine Beeinflussung der Längsdynamik durchgeführt wird, insbesondere eine stufenweise Beeinflussung der Längsdynamik in Abhängigkeit der detektierten Verkehrsschilder. Hierbei soll die stufenweise Beeinflussung insbesondere in Abhängigkeit des Andreaskreuz und/oder in Abhängigkeit der erfassten Schranke, insbesondere deren Öffnungs-/Schließungsstatus, durchgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführung des Fahrerassistenzsystems kann zur Erfassung der Umgebung der durch einen zusätzlichen Sensor bestimmte momentane Standort und Kartenmaterial der Fahrzeugumgebung verwendet werden, insbesondere der durch einen GPS (Globales Positionsbestimmungssystem) und/oder zu einem GPS Sensor vergleichbaren Sensor bestimmte Standort. In Kombination mit verfügbarem Kartenmaterial der Strecke, kann der momentane Standort dazu verwendet werden, einen Bahnübergang zu erkennen. Der sich daraus ergebende Vorteil besteht in der Möglichkeit, den Bahnübergang deutlich früher zu erkennen. Die Erkennung ist dabei unabhängig von den Informationen des Sensors zur Erfassung der Fahrzeugumgebung. Durch die Kombination der Daten beider Sensoren ist eine optimierte Erkennung eines Bahnübergangs möglich.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Erfassung der Umgebung der durch den Sensor ermittelte momentane Standort und Kartenmaterial der Fahrzeugumgebung verwendet. Bei dem verwendeten Sensor handelt es sich hierbei insbesondere um einen GPS und/oder zu einem GPS Sensor vergleichbaren Sensor. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass allein auf Basis des Standorts und entsprechendem geographischen Kartenmaterial eine Warnvorrichtung aktiviert werden kann und/oder ein Eingriff in die Fahrzeuglängsdynamik durchgeführt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Sensor zur Erfassung der Umgebung eine Kamera sein, die insbesondere auch Bahngleise detektieren kann. Dies hat den Vorteil, dass mit Hilfe von einem Sensor alle optisch wahrnehmbaren Merkmale eines Bahnübergangs erfasst werden können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen, Vorteile und Wirkungen auf Basis der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung und aus den Zeichnungen. Diese zeigen in schematischer Darstellung:
1. Bahnübergang mit entsprechender Beschilderung und wesentlichen Merkmalen.
2. Beispielhafter Algorithmus eines erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems.
Ausführungsbeispiel
In 1 ist exemplarisch die Umgebung eines Bahnübergangs 110 abgebildet. Ein sich dem Bahnübergang 110 näherndes Fahrzeug 101 detektiert am Fahrbahnrand mehrere den Bahnübergang 110 ankündigende Verkehrszeichen 102, 103, 104, 105, 106, 107. Ein Bahnübergang 110 wird in der Regel mit drei Baken 103, 104, 105 angekündigt, die unterschiedlich viele Striche aufweisen, welche Informationen über die Distanz zum Bahnübergang 110 enthalten. Unmittelbar vor den Bahngleisen 109 befindet sich das Andreaskreuz 106 und gegebenenfalls eine Ampel 107 und/oder eine Schranke 108.
Eine mögliche Ausführungsform eines Algorithmus des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems ist in einem Ablaufdiagramm in 2 schematisch skizziert. Im ersten Schritt 201 wird der Ablauf gestartet.
In Schritt 202 wird eine Zählvariable z eingeführt und gleich 0 gesetzt: z = 0. Diese Variable gibt im weiteren Verlauf an, wie oft der Fahrer bereits gewarnt wurde und zählt bis zu einem definierbaren Maximalwert z_max hoch, bevor ein Eingriff in die Fahrzeuglängsdynamik durchgeführt wird.
In Schritt 203 werden alle erfassten Daten des wenigstens einen Sensors eingelesen. Im Ausführungsbeispiel kann das Umfeld mittels einer Kamera erfasst werden, wodurch eine Erkennung der unmittelbaren Umgebung möglich ist und aller in 1 dargestellten, einen Bahnübergang 110 kennzeichnenden, Objekte 102–109. Zudem werden in Schritt 203 die Standortdaten eingelesen, die beispielsweise von einem GPS (Globales Positionsbestimmungssystem) Sensor geliefert werden können. Für die Erfassung der Umgebung sind alle möglichen Kamerasysteme denkbar, die bereits für viele andere Fahrerassistenzsysteme genutzt werden. Es können Monokameras, Stereo-Video-Kameras oder vergleichbare Systeme verwendet werden. Für die Bestimmung des momentanen Standorts können neben GPS-Sensoren auch andere Sensoren eingesetzt werden, die den Standort bestimmen können, beispielsweise Systeme die das Mobilfunknetz verwenden und über den Abstand zu fest definierten Sendemasten oder Empfängern die Position bestimmen.
In Schritt 204 erfolgt die Auswertung aller erfassten Sensordaten aus Schritt 203 und es wird ermittelt, ob sich das Fahrzeug 101 in der Nähe eines Bahnübergangs 110 befindet. Es werden alle Merkmale ausgewertet und auf Basis dieser Auswertung eine Aussage über das Vorhandensein eines Bahnübergangs 110 getätigt. Liegt nach der Auswertung der Daten kein Bahnübergang 110 auf der vorliegenden Strecke, springt der Algorithmus zum Ende der Ausführung 211 wodurch der Algorithmus wieder von neuem bei Schritt 201 startet.
Wird in Schritt 204 ein Bahnübergang erkannt, folgt Schritt 205, in welchem die erlaubte oder eine sinnvolle, der Situation angepasste Maximalgeschwindigkeit v_max festgelegt wird. Die Ermittlung dieser Geschwindigkeit kann beispielsweise aus im Kartenmaterial hinterlegten Geschwindigkeitswerten oder der Schilderkennung oder anderweitig gesetzlich vorgeschriebenen und erkennbaren Geschwindigkeitsbeschränkungen festgelegt werden. Je nach erfasster Umgebung kann hier ebenso eine Geschwindigkeit vom Fahrerassistenzsystem vorgegeben werden, die situativ angemessen erscheint. Diese kann von vielen weiteren Faktoren abhängen, beispielsweise von der Anzahl der weiteren Verkehrsteilnehmer am Bahnübergang, von Fußgängern oder den einen Bahnübergang 110 kennzeichnenden Objekten 102–109 inklusive dem Zustand der Schranke.
In Schritt 206 erfolgt der Abgleich der momentanen Geschwindigkeit mit der in Schritt 205 ermittelten Geschwindigkeit v_max. Das Auslesen der Geschwindigkeit kann beispielsweise über das Steuergerät erfolgen oder auf den Daten der verbauten Sensoren basieren. Sowohl GPS Sensoren als auch das Umfeld erfassende Sensoren wie beispielsweise eine Kamera, sind in der Lage über bekannte Algorithmen die Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln. Ist die aktuelle Geschwindigkeit kleiner als v_max, so besteht weder ein Anlass für eine Eingreifen in die Längsdynamik, noch für eine Warnung des Fahrers. Deshalb springt der Algorithmus zu Schritt 211, der das Ende des Algorithmus darstellt und diesen von neuem bei Schritt 201 startet.
Liegt die momentane Geschwindigkeit über v_max, so springt der Algorithmus zu Schritt 207, in welchem eine Warnung des Fahrers durchgeführt wird. Diese kann sowohl visuell als auch optisch erfolgen oder als Kombination aus visueller und optischer Warnung.
Im nächsten Schritt 208 wird die Zählvariable z um eins erhöht: z = z + 1. Die Variable beschreibt so die Anzahl der ignorierten Warnungen vom Fahrer.
Im folgenden Schritt 209 wird entschieden, ob der aktuelle z-Wert über dem festgelegten maximalen z-Wert z_max liegt. Ist z kleiner als z_max springt der Algorithmus zu Schritt 203. Das bedeutet, dass der Algorithmus im Grunde genommen wieder von vorne startet, jedoch ohne die Variable z gleich 0 zu setzen.
Erfolgt in Schritt 209 die Entscheidung, dass der aktuelle z-Wert größer oder gleich des festgelegten maximalen z-Wertes z_max ist, so wird in Schritt 210 ein fahrerunabhängiger Bremsvorgang durchgeführt. Dieser Bremsvorgang kann in allen denkbaren Situationen durchgeführt werden und ist nicht auf Gefahrensituationen beschränkt. So kann beispielsweise eine gestufte Reduzierung der Geschwindigkeit in Abhängigkeit der erfassten Baken am Straßenrand stattfinden oder es erfolgt eine Reduzierung der Geschwindigkeit bis zum Stillstand im Falle einer sich schließenden Schranke 108 oder einer roten bzw. blinkenden Ampel 107.
Nach der Anpassung der Geschwindigkeit in Schritt 210 auf die ermittelte Geschwindigkeit aus Schritt 205 endet der Algorithmus in Schritt 211 und wird direkt wieder bei Schritt 201 gestartet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann zusätzlich unterschieden werden, ob das Fahrzeug 101 teilweise bzw. voll autonom oder aktiv von einem Fahrer gesteuert wird. Das vorangehende Beispiel beschreibt einen Algorithmus, der für ein aktiv von einem Fahrer gesteuertes Fahrzeug sinnvoll ist. Bei teilweiser oder voll autonomer Fahrt könnten die Schritte 202, 207, 208 und 209 entfallen. Anstelle einer Warnung könnte die Fahrzeuggeschwindigkeit in Schritt 210 direkt an die in Schritt 205 ermittelte Geschwindigkeit angepasst werden.
Ein ergänzender Algorithmus könnte, bevor in Schritt 210 ein Bremsvorgang durchgeführt wird, noch einmal eine Situationsanalyse durchführen. Wird eine Gefahrensituation, beispielsweise aufgrund eines unübersichtlichen oder sich unmittelbar nach einer Kurve befindenden Bahnübergangs zu spät erkannt, kann es sinnvoll sein, keinen fahrzeugbremsenden Eingriff vorzunehmen, der möglicherweise dazu führen könnte, dass das Fahrzeug auf den Gleisen zum Stehen kommt oder sogar zwischen sich schließenden Schranken eingesperrt wird. In so einem Fall müsste von einer Beeinflussung der Fahrzeuglängsdynamik abgesehen werden.

Claims

Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug, basierend auf wenigstens einem Sensor, wobei der zumindest eine Sensor zum Erfassen von Objekten im Bereich einer Umgebung des Kraftfahrzeugs (101) und zum Detektieren von Baken (103, 104, 105), welche einen Bahnübergang ankündigen, ausgebildet ist und einem Steuergerät, ausgebildet zur Beeinflussung der Fahrzeuglängsdynamik in Abhängigkeit der detektierten Baken (103, 104, 105), wobei das Fahrerassistenzsystem basierend auf den Baken (103, 104, 105) ein vom Fahrzeug zu passierenden Bahnübergang (110) erkennt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät in Abhängigkeit einer Strichanzahl auf den Baken (103, 104, 105) eine stufenweise oder kontinuierliche Beeinflussung der Längsdynamik durchführt.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsdynamik die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibt.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor Lichtsignale detektieren kann, insbesondere die Farbe von Lichtzeichen/Ampeln (107).
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor den Zustand einer Bahnschranke (108) detektieren kann, insbesondere ob diese offen oder geschlossen ist oder sich in einem sich öffnenden oder sich schließenden Zustand befindet.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor Verkehrszeichen (102, 103, 104, 105, 106, 107) detektieren kann, insbesondere spezielle Verkehrszeichen, welche einen Bahnübergang ankündigen und kennzeichnen.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf der erfassten Umgebung eine optische und/oder akustische Warnvorrichtung angesteuert wird.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf der erfassten Umgebung eine fahrerunabhängige Bremsung, insbesondere eine Voll- oder Notbremsung, durchgeführt wird, insbesondere bei der Erfassung einer sich schließenden und/oder geschlossenen Schranke (108), und/oder keine Beeinflussung der Längsdynamik im Sinne einer Bremsung getätigt wird, insbesondere bei einer sich schließenden Schranke (108) und/oder einem Lichtsignal (107).
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf der erfassten Umgebung eine Beeinflussung der Längsdynamik derart erfolgt, dass eine stufenweise oder kontinuierliche Beeinflussung der Längsdynamik in Abhängigkeit der Verkehrsschilder (102, 103, 104, 105, 106) durchgeführt wird, insbesondere bei der Detektion des Andreaskreuzes (106), und/oder in Abhängigkeit der erfassten Schranke (108), insbesondere deren Öffnungs-/Schließungsstatus.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Umgebung der durch einen zusätzlichen Sensor bestimmte momentane Standort und Kartenmaterial der Fahrzeugumgebung verwendet wird, insbesondere der durch einen GPS (Globales Positionsbestimmungssystem) und/oder zu einem GPS Sensor vergleichbaren Sensor bestimmte Standort
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Fahrzeugumgebung der durch den Sensor ermittelte momentane Standort und Kartenmaterial der Fahrzeugumgebung verwendet wird, insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sensor um einen GPS und/oder zu einem GPS Sensor vergleichbaren Sensor handelt.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Erfassung der Umgebung eine Kamera ist, die insbesondere auch Bahngleise (109) detektieren kann.