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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur zumindest teilweisen Entblockung eines Sichtfeldes eines Kraftfahrzeugs, einen Assistenten für ein Kraftfahrzeug zur zumindest teilweisen Entblockung eines Sichtfeldes des Kraftfahrzeugs und ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Assistenten.
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Hintergrund
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Aktuelle Kraftfahrzeuge werden zunehmend mit Sensoren und Telematik verbunden, um fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS) und/oder autonome Fahrfunktionalitäten zu realisieren. So können beispielsweise Autos mit mehreren Sensoren und verschiedenen Techniken zur Erfassung von Daten aus der Umgebung ausgestattet sein, z.B. zur genauen Erkennung anderer Fahrzeuge, der Straße vorne und/oder hinten usw. Typische Technologien, die zu diesem Zweck verwendet werden, umfassen Radar, Laser, Lidar, Ultraschall, Kameras, Stereosicht, Computervision, Odometrie, Beschleunigungssensoren, Gyroskope, GPS und so weiter. Um eine konsistentere, genauere und brauchbarere Sicht auf die Umgebung zu erhalten, kann eine Vielzahl solcher Sensoren in einem Fahrzeug vorgesehen werden, und die Informationen dieser Sensoren können innerhalb eines Sensorsystems kombiniert werden.
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In bestimmten Situationen können Fahrzeugsensoren, z.B. Front- und/oder Hecksensoren, durch vor- oder nachfolgende Fahrzeuge blockiert und/oder verdeckt werden. Im Fall des autonomen Fahrens kann es vorteilhaft sein, wenn Autos in Kolonne dicht beieinander fahren, um Kraftstoff zu sparen. In diesem Fall ist es wahrscheinlicher, dass die Autos die Sensorreichweite der benachbarten Autos einschränken. Dies ist besonders relevant für bestimmte Manöver wie Überholmanöver, Abbiegen und/oder andere Fahrspurwechsel, da die Sicht des Fahrers und/oder des ADAS/autonomen-Fahrsystems durch die vor- und nachfolgenden Fahrzeuge zumindest teilweise beeinträchtigt werden kann.
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Die Druckschrift
US 8,392,064 B2 beschreibt eine Vielzahl von Verfahren, Systemen, Vorrichtungen und Anordnungen zur automatisierten Assistenz eines Fahrers, die die Beibehaltung des Fahrzeugs auf der Fahrspur erleichtern. Das Fahrzeug wird automatisch zu einem seitlichen Versatz innerhalb der Fahrspur gelenkt. Eine Lenkeingabe des Fahrers führt zu einer Änderung dieses seitlichen Versatzes. Diese Modifikation des seitlichen Versatzes kann verwendet werden, um es dem Fahrer zu ermöglichen, jeder beliebigen Trajektorie parallel zur Straße zu folgen, einschließlich Trajektorien, bei denen das Fahrzeug nicht innerhalb der Fahrspur zentriert ist.
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Das Dokument
US 8,040,253 B2 offenbart einen Fahrspurwechselassistenten für Kraftfahrzeuge, der ein Sensorsystem zum Lokalisieren von Fahrzeugen auf benachbarten Fahrspuren einer Fahrbahn in einem Rückraum des Kraftfahrzeugs beinhaltet. Der Assistent verhindert, dass der Fahrer auf eine angrenzende Fahrspur wechselt, wenn sich ein vorbeifahrendes Fahrzeug von hinten auf dieser angrenzenden Fahrspur nähert, sodass ein Kollisionsrisiko oder zumindest ein Hindernis für das überholende Fahrzeug bestehen würde.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Somit besteht ein Bedarf, Lösungen zur Verbesserung des Sichtfelds von ADAS-Sensoren und/oder des Fahrers während der Fahrt zu finden.
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Zu diesem Zweck stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 1, einen Assistenten gemäß Anspruch 9 und ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 17 bereit.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung, umfasst ein Verfahren zur zumindest teilweisen Entblockung eines Sichtfeldes eines Kraftfahrzeugs Lokalisieren anderer Fahrzeuge mit einem Sensorsystem des Kraftfahrzeugs auf einer aktuellen Fahrspur des Kraftfahrzeugs in zumindest einem von einem Vorderbereich des Kraftfahrzeugs und einem Rückbereich des Kraftfahrzeugs; Bestimmen mit einer Bestimmungseinheit des Kraftfahrzeugs, ob zumindest eines der anderen Fahrzeuge das Sichtfeld des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise auf der aktuellen Fahrspur blockiert; Entscheiden mit einer Entscheidungseinheit des Kraftfahrzeugs, ob eine Fahrsituation es erfordert, eine Blockierung des Sichtfelds zu reduzieren; und Kommunizieren im Fall, dass die Blockierung des Sichtfelds zu reduzieren ist, einer Anfrage mit einer Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs an die anderen Fahrzeuge, die zumindest teilweise das Sichtfeld des Kraftfahrzeugs blockieren, in der aktuellen Fahrspur derart zu manövrieren, dass die Blockierung des Sichtfelds des Kraftfahrzeugs reduziert wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, umfasst ein Assistent für ein Kraftfahrzeug zur zumindest teilweisen Entblockung eines Sichtfeldes des Kraftfahrzeugs ein Sensorsystem, welches dazu ausgebildet ist, andere Fahrzeuge auf einer aktuellen Fahrspur des Kraftfahrzeugs in zumindest einem von einem Vorderbereich des Kraftfahrzeugs und einem Rückbereich des Kraftfahrzeugs zu lokalisieren; eine Kommunikationseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, Informationen zwischen dem Kraftfahrzeug und anderen Fahrzeugen auszutauschen; eine Bestimmungseinheit, welche dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, ob zumindest eines der anderen Fahrzeuge das Sichtfeld des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise auf der aktuellen Fahrspur blockiert; und eine Entscheidungseinheit, welche dazu ausgebildet ist, zu entscheiden, ob eine Fahrsituation es erfordert, eine Blockierung des Sichtfelds zu reduzieren, und im Fall, dass die Blockierung des Sichtfelds zu reduzieren ist, über die Kommunikationseinrichtung eine Anfrage an die anderen Fahrzeuge zu kommunizieren, welche das Sichtfeld des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise blockieren, in der aktuellen Fahrspur derart zu manövrieren, dass die Blockierung des Sichtfelds des Kraftfahrzeugs reduziert wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, umfasst ein Kraftfahrzeug einen Assistenten gemäß der Erfindung.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, die anderen Fahrzeuge, die dem vorliegenden Fahrzeug vorausfahren und/oder ihm folgen und dessen Sichtfeld potenziell behindern, d.h. das Sichtfeld eines Fahrers und/oder eines Sensorsystems des Kraftfahrzeugs, z.B. wenn ein Fahrspurwechsel initiiert wird, d.h. im Gange ist und/oder bevorsteht, zu informieren und sie aufzufordern, sich innerhalb ihrer Fahrspuren entsprechend zu bewegen, um das Sichtfeld des vorliegenden Fahrzeugs zu optimieren. Das „empfangende Fahrzeug“ kann die Anfrage des „anfragenden Fahrzeugs“ überprüfen und dann entweder die Bewegung wie gewünscht ausführen, die Anfrage ignorieren oder die Anfrage verzögert ausführen. Darüber hinaus kann das empfangende Fahrzeug dem anfragenden Fahrzeug Informationen über die Entscheidung/den Status der Durchführung der Anfrage übermitteln. Die Anfrage kann spezifische Anweisungen für die auszuführende Bewegung enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann die Anfrage lediglich eine allgemeine Einladung oder Nachfrage zur Durchführung eines Manövers zur Vergrößerung des Sichtfeldes des anfragenden Fahrzeugs enthalten. In einem konkreten Beispiel kann ein vorausfahrendes und/oder nachfolgendes Fahrzeug aufgefordert werden, seitlich zu einer äußeren rechten Seite einer Fahrspur zu fahren, während das anfragende Fahrzeug gleichzeitig oder später auf die linken Seite der Fahrspur manövrieren kann, z.B. bevor es überholt oder aus anderen Gründen auf der linken Seite auf eine benachbarte Fahrspur wechselt. Im Fall von manuellem oder assistiertem Fahren kann ein Fahrer des anfragenden Fahrzeugs aufgefordert werden, die Anfrage zu stellen, z.B. über eine Eingabe in einer Mensch-Maschine-Schnittstelle. Diese Nachricht kann dann (drahtlos) an das empfangende Fahrzeug übertragen werden. Das empfangende Fahrzeug kann die Aktion automatisch durchführen, wenn automatisierte/assistierte Systeme zur Quer- und/oder Längssteuerung vorhanden sind. Bei nicht assistierten empfangenden Fahrzeugen kann zumindest eine Nachricht für den Fahrer mit der Anfrage erzeugt werden, sich beispielsweise auf der Fahrspur weiter nach links/rechts zu bewegen. Bei automatisierten oder autonomen Fahrsystemen in dem anfragenden Fahrzeug kann die Anforderung von dem anfragenden Fahrzeug automatisch erzeugt werden. Die Anforderung kann beispielsweise durch eine Eingabe (z.B. einen Manöverbefehl) des Fahrers ausgelöst werden. Das empfangende Fahrzeug kann die Aktion automatisch durchführen, wenn automatisierte/assistierte Systeme zur Quer- und/oder Längssteuerung vorhanden sind. Für nicht assistierte empfangende Fahrzeuge kann zumindest eine Nachricht mit der Anforderung erzeugt werden. Die Kommunikation kann über einen direkten und/oder indirekten, insbesondere drahtlosen, Kommunikationskanal erfolgen, z.B. eine drahtlose Car-to-Car-Verbindung zwischen dem anfragenden Fahrzeug und dem empfangenden Fahrzeug.
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Im Ergebnis wird das Sichtfeld eines Fahrers und/oder eines autonomen Fahrsystems verbessert und somit kann der Fahrer und/oder das autonome Fahrsystem Hindernisse, z.B. Rückwärts- oder Vorwärtsverkehr, besser einschätzen und darüber hinaus verbesserte Manöverentscheidungen treffen. Der entgegenkommende Verkehr kann bei geplanten Überholvorgängen, bei Rechts-/Linksabbiegeszenarios (z.B. an einer Kreuzung) und/oder bei Fahrspurwechseln auf einer Autobahn mit größeren Relativgeschwindigkeiten früher erkannt werden (Rückwärtsverkehr kann frühzeitig erkannt werden). In autonomen Fahranwendungen kann ein aufgrund kürzerer Sicherheitsabstände reduziertes Sichtfeld kompensiert und der Verkehrsfluss optimiert werden. Insgesamt wird die Sichtbarkeit der Fahrzeugumgebung für den Fahrer (z.B. beim assistierten Fahren) und/oder die Passagiere auf dem Fahrersitz im Fall vollautomatischer fahrender oder selbstfahrender Fahrzeuge erhöht. Schließlich führt eine Vergrößerung des Sichtfeldes von Sensor und Fahrer zu einer höheren Sicherheit.
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Es versteht sich, dass der hierin verwendete Begriff „Fahrzeug“ oder ein anderer ähnlicher Begriff Kraftfahrzeuge im Allgemeinen umfasst, wie beispielsweise Personenkraftwagen einschließlich Sport Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge und dergleichen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybridfahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoffen beinhaltet (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl stammen). Vorliegend wird unter einem Hybridfahrzeug ein Fahrzeug verstanden, welches zwei oder mehr Energiequellen aufweist, zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, kann die Anfrage Informationen für die anderen Fahrzeuge enthalten, sich lateral und/oder longitudinal innerhalb der aktuellen Fahrspur relativ zu dem Kraftfahrzeug zu bewegen. In einem konkreten Beispiel, kann das andere Fahrzeug angefragt werden, sich lateral zu einer äußeren rechten oder linken Seite der Fahrspur zu bewegen. In einem anderen Beispiel, kann das andere Fahrzeug angefragt werden, seinen Abstand zu dem Kraftfahrzeug innerhalb der Fahrspur zu vergrößern und sich somit longitudinal innerhalb der Fahrspur relativ zu dem Kraftfahrzeug zu bewegen. Dem Fachmann wird klar sein, dass Szenarien möglich sind, bei welchen eine kombinierte laterale und longitudinale Bewegung des anderen Fahrzeugs vorteilhaft ist. Des Weiteren können je nach der konkreten Anwendung zusätzliche Manöver angefragt werden, einschließlich aber nicht beschränkt auf Anfragen eines Fahrspurwechsels des anderen Fahrzeugs.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, kann den anderen Fahrzeugen gestattet sein, innerhalb von Sicherheitsabständen auf der aktuellen Fahrspur zu manövrieren. Zum Beispiel kann ein lateraler Sicherheitsabstand bezüglich der äußeren lateralen Grenzen der aktuellen Fahrspur gefordert sein, z.B. mehrere Zentimeter oder Dezimeter. In diesem Fall kann das andere Fahrzeug beispielsweise eine laterale Bewegung solange nach links oder rechts innerhalb der Fahrspur durchführen, bis der Sicherheitsabstand erreicht ist. In einem anderen Beispiel, können longitudinale Sicherheitsabstände berücksichtigt werden, z.B. minimale Sicherheitsabstände.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, kann das Verfahren zum Assistieren von Fahrspurwechseln verwendet werden. Die Anfrage kann kommuniziert werden, wenn ein Fahrspurwechsel des Kraftfahrzeugs von der aktuellen Fahrspur in eine Zielspur initiiert wird. Entsprechend kann der Assistent als Fahrspurwechselassistent ausgebildet sein. Die Entscheidungseinheit kann dazu ausgebildet sein, zu entscheiden, ob das Kraftfahrzeug einen Fahrspurwechsel von der aktuellen Fahrspur in eine Zielspur initiiert, und die Anfrage zu kommunizieren im Fall, dass ein Fahrspurwechsel initiiert wird.
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Spurwechsel im Sinne der Erfindung betreffen das Ändern von Fahrspuren im Allgemeinen. Diese betreffen somit nicht nur Spurwechsel auf Straßen mit mehreren Fahrspuren und/oder Überholmanöver auf Landstraßen, Autobahnen usw., sondern auch Abbiegen von Fahrzeugen und somit das Verlassen aktueller Fahrspuren an Kreuzungen, Querstraßen, auf Parkplätzen und/oder um in Parkbuchten zu fahren. Allerdings kann die vorliegende Erfindung in einem allgemeineren Sinne dazu verwendet werden, das Sichtfeld eines Fahrers und/oder eines Sensorsystems eines Fahrzeugs in Fahrsituationen zu verbessern, welche nicht notwendigerweise einen Spurwechsel umfassen. Beispielsweise könnte ein Fahrer beim Anfahren einer Kreuzung sein Sichtfeld (oder das der Sensoren) auf die Kreuzung verbessern, indem andere vordere Fahrzeuge, welche potenziell die Sicht des aktuellen Fahrzeugs auf die Kreuzung blockieren, angefragt werden, sich innerhalb ihrer Fahrspur zu bewegen, um die Sicht freizugeben.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, kann das Verfahren Lokalisieren von sich annähernden Fahrzeugen mit dem Sensorsystem auf der Zielspur in zumindest einem von einem Vorderbereich des Kraftfahrzeugs und einem Rückbereich des Kraftfahrzeugs umfassen. Entsprechend kann das Sensorsystem dazu ausgebildet ist, sich auf der Zielspur des Kraftfahrzeugs annähernde Fahrzeuge zu lokalisieren. Somit kann das Sensorsystem nicht nur dazu ausgebildet sein, Fahrzeuge auf der aktuellen Fahrspur zu detektieren, sondern es kann allgemein dazu ausgebildet sein, Fahrzeuge auf mehreren nebeneinanderliegenden Fahrspuren zu detektieren, z.B. auf Straßen mit mehreren Fahrspuren.
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Das Verfahren kann Ausgeben einer Warnung mit einer Fahrerschnittstelle des Kraftfahrzeugs umfassen, wenn sich zumindest eines der sich annähernden Fahrzeuge in der Zielspur in Konflikt mit dem initiierten Fahrspurwechsel annähert. Entsprechend kann der Assistent weiterhin eine Fahrerschnittstelle umfassen, welche dazu ausgebildet ist, eine Warnung auszugeben, wenn sich zumindest eines der sich annähernden Fahrzeuge in der Zielspur in Konflikt mit dem initiierten Fahrspurwechsel annähert. Das sich annähernde Fahrzeug kann sich von vorne nähern, z.B. im Fall eines Überholmanövers, oder von hinten aufschließen, z.B. im Fall eines Spurwechsels auf einer Autobahn. Somit können sich nähernde Hindernisse detektiert werden und der Fahrer und/oder das autonome Fahrsystem können entsprechende Maßnahmen einleiten.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, kann das Verfahren Ausgeben einer Anfrage eines anderen Fahrzeugs an das Kraftfahrzeug über eine Fahrerschnittstelle des Kraftfahrzeugs umfassen, innerhalb der aktuellen derart zu manövrieren, dass die Blockierung des Sichtfelds des anderen Fahrzeugs reduziert wird. Entsprechend kann der Assistent eine Fahrerschnittstelle umfassen, welche dazu ausgebildet ist, eine Anfrage eines anderen Fahrzeugs an das Kraftfahrzeug auszugeben, innerhalb der aktuellen Fahrspur derart zu manövrieren, dass die Blockierung des Sichtfelds des anderen Fahrzeugs reduziert wird. Somit wird in dieser Weiterbildung eine Fahrassistenzfunktion bereitgestellt, welche den Fahrer über andere Fahrzeuge informiert, welche eine Bewegung des vorliegenden Kraftfahrzeugs anfragen, z.B. weil diese anderen Fahrzeuge im Begriff sind, einen Spurwechsel zu vollziehen. Dies ist beispielsweise relevant für nicht-autonome Fahrzeuge, da eine Mitteilung/ein Hinweis für den Fahrer generiert werden kann, mit der Anfrage sich beispielsweise weiter nach links/rechts in der Fahrspur zu bewegen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, kann das Verfahren autonomes Lenken des Kraftfahrzeugs mit einer autonomen Lenkeinheit des Kraftfahrzeugs innerhalb der aktuellen Fahrspur umfassen, um das Sichtfeld des Kraftfahrzeugs zu. Entsprechend kann der Assistent eine autonome Lenkeinheit umfassen, welche dazu ausgebildet ist, das Kraftfahrzeug innerhalb der aktuellen Fahrspur zu lenken, um das Sichtfeld des Kraftfahrzeugs zu vergrößern. Beispielsweise kann das empfangende Fahrzeug von dem anfragenden Fahrzeug angefragt werden, auf die rechte Seite der aktuellen Fahrspur zu fahren, da letzteres die Absicht hat zu überholen. Gleichzeitig oder anschließend kann das anfragende Fahrzeug auf die linke Seite der aktuellen Spur zu fahren, um das Sichtfeld der Sensoren zu vergrößern.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, kann das Verfahren autonomes Lenken des Kraftfahrzeugs mit einer autonomen Lenkeinheit des Kraftfahrzeugs umfassen, um das Kraftfahrzeug zu manövrieren entsprechend einer Anfrage eines anderen Fahrzeugs an das Kraftfahrzeug, innerhalb der aktuellen Fahrspur zu manövrieren. Entsprechend kann der Assistent eine autonome Lenkeinheit umfassen, welche dazu ausgebildet ist, das Kraftfahrzeug zu manövrieren entsprechend einer Anfrage eines anderen Fahrzeugs an das Kraftfahrzeug, innerhalb der aktuellen Fahrspur zu manövrieren. Somit können die Rollen von empfangendem Fahrzeug und anfragendem Fahrzeug ausgetauscht werden, sodass das Kraftfahrzeug andere Fahrzeuge anfragen kann, ihre Bewegung anzupassen, und von anderen Fahrzeugen instruiert werden kann, entsprechend zu manövrieren, um deren Sichtfeld zu vergrößern.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, kann das Verfahren Initiieren eines Fahrspurwechsels durch die autonome Lenkeinheit umfassen. Entsprechend kann die autonome Lenkeinheit dazu ausgebildet sein, einen Fahrspurwechsel zu initiieren. Somit kann ein autonomes Fahrsystem automatisch einen Spurwechsel initiieren, anderen Fahrzeuge anfragen, sich entsprechend zu bewegen, um sein Sichtfeld zu vergrößern (z.B. um lateral auf die rechte Seite der aktuellen Fahrspur zu fahren im Fall eines Überholmanövers), und/oder sich selbst innerhalb der aktuellen Spur auszurichten, um sein Sichtfeld zu vergrößern (z.B. um sich lateral auf die linke Seite der aktuellen Spur zu bewegen), und den eigentlichen Spurwechsel zu starten, sobald die Manöver innerhalb der Spur beendet sind und kein sich näherndes Fahrzeug ein Kollisionsrisiko oder zumindest ein Hindernis darstellt. Sobald der Spurwechsel beendet ist, können die anderen Fahrzeuge auf ihre ursprüngliche Position zurückkehren, z.B. in der Mitte der Fahrspur. Das anfragende Fahrzeug kann die anderen Fahrzeuge entsprechend informieren.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der Erfindung vermitteln und bilden einen Bestandteil der vorliegenden Offenbarung. Sie veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen der Erfindung und viele der genannten Vorteile der Erfindung ergeben sich im Hinblick auf die folgende detaillierte Beschreibung. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes ausgeführt ist.
- 1 zeigt schematisch einen Assistenten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 2 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug mit dem Assistenten aus 1.
- 3 zeigt schematisch einen Betriebsmodus des Assistenten aus 1 für den Fall eines Fahrzeugs, welches das Sichtfeld vorne blockiert.
- 4 stellt schematisch einen Betriebsmodus des Assistenten aus 1 für den Fall eines Fahrzeugs, welches das Sichtfeld hinten blockiert.
- 5 ist eine weitere schematische Darstellung eines Betriebsmodus des Assistenten aus 1 für den Fall eines Fahrzeugs, welches das Sichtfeld vorne blockiert.
- 6 zeigt schematisch ein Überholmanöver mit dem Assistenten aus 1.
- 7 zeigt schematisch ein Fahrspurwechselmanöver mit dem Assistenten aus 1.
- 8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Unterstützung von Fahrspurwechseln des Kraftfahrzeugs aus 2 mit dem Assistenten aus 1.
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Obwohl hierin spezifische Ausführungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben werden, wird dem Fachmann klar sein, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder gleichwertigen Implementierungen die dargestellten und beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele ersetzen können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Im Allgemeinen deckt die Anmeldung sämtliche Anpassungen oder Variationen der hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele ab.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt schematisch einen Assistenten 7 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, welcher als Fahrspurwechselassistent ausgebildet ist. 2 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 10 umfassend den Spurwechselassistenten 7 aus 1. Der Spurwechselassistent 7 assistiert das Kraftfahrzeug 10 beim Wechseln der aktuellen Fahrspur 8 zu einer Zielspur 9. 3 bis 7 zeigen beispielhaft unterschiedliche Betriebsmodi des Spurwechselassistenten 7 aus 1. 8 zeigt schließlich ein Flussdiagramm eines Verfahrens M zum Assistieren von Spurwechseln des Kraftfahrzeugs 10 aus 2 unter Verwendung des Spurwechselassistenten 7 aus 1
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Der Spurwechselassistent 7 umfasst ein Sensorsystem 1, welches dazu ausgebildet ist, andere Fahrzeuge 11 auf der aktuellen Fahrspur 8 und der Zielspur 9 des Kraftfahrzeugs 10 in einem Vorderbereich des Kraftfahrzeugs 10 und einem Rückbereich des Kraftfahrzeugs 10 zu lokalisieren (vgl. 3 bis 7). Das Sensorsystem 1 kann eine Mischung aus unterschiedlichen Sensoren 1a, 1b umfassen, wie sie in modernen Kraftfahrzeugen genutzt werden, speziell in assistierten und/oder autonomen Fahrsystemen. Das konkrete Beispiel des in 1 und 2 gezeigten Sensorsystems 1 umfasst eine optische Kamera 1a, welche ein bestimmtes Sichtfeld 13 bereitstellt (strichpunktierte Linie in 2). Die Kamera 1a kann beispielsweise eine Reichweite von grob 100m aufweisen, und ihr Sichtfeld 13 kann beispielsweise 40° betragen. Das Sensorsystem 1 kann ferner mehrere Radare 1b umfassen, zwei im Heck des Kraftfahrzeugs 10 und zwei in der Front (vgl. 2). In einem konkreten Beispiel können die rückseitigen Radare 1b eine Reichweite von 200m und ein Sichtfeld 13 von 150° bereitstellen, während die frontseitigen Radare 1 b jeweils eine Reichweite von 60m und 120m und jeweils Sichtfelder 13 von 20° und 150° bereitstellen können. Dies bedeutet, dass eines der frontseitigen Radare 1b (wie die rückseitigen Radare) ein kurzreichweitiges Radar und das andere ein langreichweitiges Radar ist. Die Kamera 1a auf der anderen Seite stellt eine Reichweite zwischen diesen frontseitigen Radaren 1b bereit. Allerdings kann der Fachmann das Kraftfahrzeug 10 mit anderen Sensoren 1a, 1b je nach Anwendung ausstatten. Beispielsweise können Sensoren mit größerer Reichweite von 300m oder 400m oder mehr verwendet werden. Des Weiteren können unterschiedliche Sensortechnologien und Anordnungen verwendet werden, z.B. Ultraschallsensoren, Lidars etc.
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Der Spurwechselassistent 7 umfasst ferner eine Kommunikationseinrichtung 4, welche dazu ausgebildet ist, Informationen zwischen dem Kraftfahrzeug 10 und den anderen Fahrzeugen 11 auszutauschen. Die Kommunikationseinrichtung 4 kann insbesondere als eine drahtlose Kommunikationseinrichtung 4 ausgebildet sein, welche einen direkten Kommunikationskanal zwischen dem Kraftfahrzeug 10 und jedem der anderen Fahrzeuge 11 bereitstellt.
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Der Spurwechselassistent 7 umfasst ferner eine Bestimmungseinheit 2, welche dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, ob zumindest eines der anderen Fahrzeuge 11 ein Sichtfeld 13 des Kraftfahrzeugs 10 auf der aktuellen Spur 8 zumindest teilweise blockiert. Hierzu ist die Bestimmungseinheit 2 mit dem Sensorsystem 1 gekoppelt und dazu ausgebildet, von dem Sensorsystem 1 aufgezeichnete Information zu analysieren. Wie beispielsweise oben in 3 erkennbar ist, kann das Kraftfahrzeug 10 aus 2 auf der aktuellen Spur 8 fahren. Das Kraftfahrzeug 10 kann im Begriff sein, ein anderes vorderes Fahrzeug 11 zu überholen und einen Spurwechsel von der aktuellen Spur 8 zu einer Zielspur 9 durchzuführen. Um die vorausliegende Straße hinsichtlich entgegenkommendem Verkehr zu überprüfen, muss der Fahrer und/oder ein assistiertes/autonomes Fahrsystem des Kraftfahrzeugs 10 dazu in der Lage sein, soviel wie möglich von der vorausliegenden Straße einzusehen. Allerdings blockiert und/oder beeinträchtigt das andere Fahrzeug 11 das Sichtfeld 13 des folgenden Kraftfahrzeugs 10, wie in 3 zu sehen ist, sodass das Sensorsystem 1 und/oder der Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 einen blockierten Bereich 16 vor dem anderen Fahrzeug 11 nicht wahrnehmen kann. Somit würde die Bestimmungseinheit 2 in diesem Fall bestimmen, dass das andere Fahrzeug 11 zumindest teilweise das Sichtfeld 13 des Kraftfahrzeugs 10 blockiert.
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Der Spurwechselassistent 7 umfasst ferner eine Entscheidungseinheit 3, welche mit der Bestimmungseinheit 2 als auch mit der Kommunikationseinrichtung 4 gekoppelt und dazu ausgebildet ist, zu entscheiden, ob das Kraftfahrzeug 10 einen Spurwechsel von der aktuellen Fahrspur 8 auf die Zielspur 9 initiiert. Ein derartiger Spurwechsel kann von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 und/oder einem assistierten und/oder autonomen Fahrsystems des Kraftfahrzeugs 10 initiiert werden. Die Bestimmungseinheit 3 ist ferner dazu ausgebildet, eine Anfrage über die Kommunikationseinrichtung 4 an die anderen Fahrzeuge 11 zu kommunizieren, welche das Sichtfeld 13 des Kraftfahrzeugs 10 zumindest teilweise blockieren, innerhalb der aktuellen Fahrspur 8 derart zu manövrieren, dass die Blockierung des Sichtfelds 13 des Kraftfahrzeugs 10 reduziert wird. In den Beispielen in 3 und 4 kommuniziert das Kraftfahrzeug 10 an das jeweilige andere Fahrzeug 11, sich lateral auf die rechte Seite der aktuellen Fahrspur 8 zu bewegen (großer Pfeil). Aus Sicherheitsgründen kann ein lateraler Sicherheitsabstand 15 zwischen dem Fahrzeug 11 und der Begrenzung der aktuellen Fahrspur 8 belassen werden, z.B. mehrere Dezimeter. Zeitgleich kann sich das Kraftfahrzeug 10 lateral nach links auf der aktuellen Fahrspur 8 bewegen, um das verfügbare Sichtfeld 13 zu vergrößern und den blockierten Bereich 16 zu minimieren. Dies kann entweder durch den Fahrer und/oder ein assistiertes/autonomes Fahrsystem des Kraftfahrzeugs 10 erfolgen. In anderen Beispielen können sich das Kraftfahrzeug 10 und das andere Fahrzeug 11 nicht nur lateral, sondern auch longitudinal innerhalb der Fahrspur 8 bewegen. Um Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, können sowohl laterale wie auch longitudinale Sicherheitsabstände eingehalten werden.
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Diese Vorgehensweise ist speziell relevant im Fall von autonomen Fahranwendungen, in welchen das Kraftfahrzeug 10 zumindest zu einem gewissen Anteil von einem autonomen Fahrsystem gelenkt wird und mit einem reduzierten longitudinalen Sicherheitsabstand in Kolonne mit anderen Fahrzeugen 11 fahren kann (Platooning). Dies wird in der Mitte von 4 demonstriert, wo mehrere Fahrzeuge 10, 11 in Kolonne mit reduziertem longitudinalen Sicherheitsabstand 14 fahren. Wie dort sichtbar ist, wird das Sichtfeld 13 des folgenden Kraftfahrzeugs 10 mehr oder weniger von dem anderen Fahrzeuge 11 in Front verdeckt. Allerdings wird das Sichtfeld 13 erheblich vergrößert, sobald sich die Fahrzeuge 10, 11 wie oben angesprochen lateral bewegt haben, und die vorausliegende Straße ist erneut sichtbar, obwohl der longitudinale Abstand sich zwischen den Fahrzeugen 10, 11 nicht geändert hat.
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Sowohl die Bestimmungseinheit 2 als auch die Entscheidungseinheit 3 können Bestandteil eines Telematik- und/oder Computer-Systems des Kraftfahrzeugs 10 zum assistierten und/oder autonomen Fahren sein. In diesem konkreten Beispiel umfasst der Spurwechselassistent 7 des Kraftfahrzeugs 10 ferner eine autonome Lenkeinheit 6, welche an die Entscheidungseinheit 3 des Kraftfahrzeugs 10 gekoppelt ist und welche unter anderem dazu ausgebildet ist, einen Spurwechsel zu initiieren. Hierzu ist die autonome Lenkeinheit 6 dazu ausgebildet, das Kraftfahrzeug 10 innerhalb der aktuellen Fahrspur 8 zu lenken, um das Sichtfeld 13 des Kraftfahrzeugs zu vergrößern, d.h. das Sichtfeld 13 des Sensorsystems 1, und zwar vor dem eigentlichen Spurwechsel, z.B. durch lateral Bewegung innerhalb der aktuellen Fahrspur 8. In anderen Ausführungsformen kann jedoch ein Fahrer diese Aufgabe übernehmen, wie bereits oben angesprochen wurde. In diesem Fall kann das Sichtfeld 13 dem Sensorsystem 1 und/oder dem Fahrer entsprechen.
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Der Spurwechselassistent 7 umfasst ferner eine Fahrerschnittstelle 5, welche dazu ausgebildet ist, relevante Informationen für den Fahrer anzuzeigen und eine Eingabe von dem Fahrer entgegenzunehmen, z.B. im Fall, dass der Fahrer die Kontrolle über das Kraftfahrzeug 10 übernehmen möchte. Beispielsweise kann die Fahrerschnittstelle 5 dazu ausgebildet sein, eine Warnung auszugeben, wenn sich ein Fahrzeug 12 auf der Zielspur 9 im Konflikt mit dem initiierten Spurwechsel nähert. Der Fahrer kann hinsichtlich einer beliebigen Behinderung oder (potenziellen) Gefahr des Kraftfahrzeugs 10 während dem Wechsel der Spur gewarnt werden. Um dies zu demonstrieren, zeigt 6 ein Beispiel eines Überholmanövers, wo das Kraftfahrzeug 10 versucht, ein oder mehrere Fahrzeuge 11 zu überholen, die vor dem Kraftfahrzeug 10 fahren. Zunächst ist ein entgegenkommendes Fahrzeug 12 für den Fahrer und/oder das Sensorsystem 1 des Kraftfahrzeugs 10 nicht sichtbar, da sich dieses innerhalb des blockierten Bereichs 16 hinter den anderen Fahrzeugen 11 bewegt. Als nächstes fordert das Kraftfahrzeug 10 die anderen Fahrzeugen 11 auf, sich lateral auf die rechte Seite der Fahrspur 8 zu bewegen, und bewegt sich anschließend auf die linke Seite der Fahrspur 8. Das Sichtfeld 13 wird somit vergrößert und das entgegenkommende Fahrzeug 12 ist nun sichtbar und kann von der autonomen Lenkeinheit 6 bei dem Überholmanöver berücksichtigt werden. Zusätzlich kann die Fahrerschnittstelle 5 ein Warnsignal und/oder ein Anzeigesignal ausgeben, dass sich ein oder mehrere Fahrzeuge auf der Zielspur 9 annähern. Sobald das Überholmanöver abgeschlossen ist (siehe Pfeil in 6), kann das Kraftfahrzeug 10 eine weitere Mitteilung an die anderen Fahrzeuge 11 senden, dass diese auf eine mittlere Position in der Fahrspur 8 zurückkehren können.
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7 zeigt ein ähnliches Beispiel, in welchem das Kraftfahrzeug 10 auf einer mehrspurigen Straße fährt und sich ein Fahrzeug 12 auf der Zielspur 9 von hinten annähert (z.B. mit hoher Geschwindigkeit). Auch in diesem Fall ist das sich nähernde Fahrzeuge 12 erst dann für das Kraftfahrzeug 10 sichtbar, nachdem die oben beschriebene laterale Bewegung des anderen Fahrzeugs 11, welches das Sichtfeld des Kraftfahrzeugs 10 blockiert, beendet ist.
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Entsprechend umfasst das in 8 gezeigte Verfahren M zum Assistieren von Spurwechseln des Kraftfahrzeugs 10 unter M0 Initiieren eines Fahrspurwechsels durch die autonome Lenkeinheit 6. Das Verfahren M umfasst ferner unter M1 Lokalisieren anderer Fahrzeuge 11 mit einem Sensorsystem 1 des Kraftfahrzeugs 10 auf der aktuellen Fahrspur 8 des Kraftfahrzeugs 10 in zumindest einem von einem Vorderbereich des Kraftfahrzeugs 10 und einem Rückbereich des Kraftfahrzeugs 10. Das Verfahren M umfasst ferner unter M2 Bestimmen mit der Bestimmungseinheit 2 des Kraftfahrzeugs 10, ob zumindest eines der anderen Fahrzeuge 11 das Sichtfeld 13 des Kraftfahrzeugs 10 zumindest teilweise auf der aktuellen Fahrspur 8 blockiert. Das Verfahren M umfasst ferner unter M3 Entscheiden mit der Entscheidungseinheit 3 des Kraftfahrzeugs 10, ob eine Fahrsituation es erfordert, eine Blockierung des Sichtfelds 13 zu reduzieren. Das Verfahren M umfasst ferner unter M4 Kommunizieren im Fall, dass die Blockierung des Sichtfelds 13 zu reduzieren ist, einer Anfrage mit der Kommunikationseinrichtung 4 des Kraftfahrzeugs 10 an die anderen Fahrzeuge 11, die zumindest teilweise das Sichtfeld 13 des Kraftfahrzeugs 10 blockieren, in der aktuellen Fahrspur 8 derart zu manövrieren, dass die Blockierung des Sichtfelds 13 des Kraftfahrzeugs 10 reduziert wird. Das Verfahren M umfasst ferner unter M5 autonomes Lenken des Kraftfahrzeugs 10 mit der autonomen Lenkeinheit 6 des Kraftfahrzeugs 10 innerhalb der aktuellen Fahrspur 8, um das Sichtfeld 13 des Kraftfahrzeugs 10 zu vergrößern und/oder das Kraftfahrzeug 10 zu manövrieren entsprechend einer Anfrage eines anderen Fahrzeugs an das Kraftfahrzeug 10, innerhalb der aktuellen Fahrspur 8 zu manövrieren. Das Verfahren M umfasst ferner unter M6 Lokalisieren von sich annähernden Fahrzeugen 12 mit dem Sensorsystem 10 auf der Zielspur 9 in zumindest einem von einem Vorderbereich des Kraftfahrzeugs 10 und einem Rückbereich des Kraftfahrzeugs 10. Das Verfahren M umfasst ferner unter M7 Ausgeben einer Warnung mit der Fahrerschnittstelle 5 des Kraftfahrzeugs 10, wenn sich zumindest eines der sich annähernden Fahrzeuge 12 in der Zielspur 9 in Konflikt mit dem initiierten Fahrspurwechsel annähert.
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Dem Fachmann wird klar sein, dass das Kraftfahrzeug 10 ähnlich ausgebildet sein kann, entsprechende Anfragen anderer Fahrzeuge zu empfangen im Fall, dass diese einen Spurwechsel durchführen wollten. Somit kann die autonome Lenkeinheit 6 des Kraftfahrzeugs 10 dazu ausgebildet sein, das Kraftfahrzeug 10 zu lenken, um das Kraftfahrzeug 10 entsprechend einer Anfrage eines anderen Fahrzeugs zu manövrieren. In ähnlicher Weise kann die Fahrerschnittstelle 5 des Spurwechselassistenten 7 dazu ausgebildet sein, eine Anfrage eines anderen Fahrzeugs an das Kraftfahrzeug 10 auszugeben, innerhalb der aktuellen Fahrspur 8 zu manövrieren, um eine Blockierung des Sichtfelds 13 des anderen Fahrzeugs 13 zu verkleinern.
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Die Erfindung bietet somit mehrere Vorteile für das assistierte und autonome Fahren:
- - Erhöhung des Sichtfeldes des Sensors führt zu höherer Sicherheit
- - eine frühere Hinderniserkennung, z.B. ankommender oder rückwärts gerichteter Verkehr, kann beim Überholen, Abbiegen (z.B. an einer Kreuzung), Spurwechseln usw. früher erkannt werden
- - kürzere Sicherheitsabstände sind im autonomen Fahren möglich, da ein reduziertes Sichtfeld kompensiert wird
- - verbesserte Manöverentscheidungen und damit ein verbesserter Verkehrsfluss
- - bessere Sichtbarkeit der relevanten Fahrzeugumgebung für den Fahrer (in einem assistierten Fahrzeug) oder für den „Beifahrer auf dem Fahrersitz“ (in einem automatisierten Fahrzeug)
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In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativer, nicht jedoch beschränkender Natur ist. Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung unmittelbar klar sein.
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Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können. Dadurch können Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung unmittelbar klar sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensorsystem
- 1 a
- Kamera
- 1 b
- Radar
- 2
- Bestimmungseinheit
- 3
- Entscheidungseinheit
- 4
- Kommunikationseinrichtung
- 5
- Fahrerschnittstelle
- 6
- autonome Lenkeinheit
- 7
- Assistent
- 8
- aktuelle Fahrspur
- 9
- Zielspur
- 10
- Kraftfahrzeug
- 11
- anderes Fahrzeug
- 12
- annäherndes Fahrzeug
- 13
- Sichtfeld
- 14
- longitudinaler Sicherheitsabstand
- 15
- lateraler Sicherheitsabstand
- 16
- blockierter Bereich
- M
- Verfahren
- M0-M7
- Verfahrensschritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8392064 B2 [0004]
- US 8040253 B2 [0005]