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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kollisionswarnung
und Kollisionsvermeidung. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung
in Fahrzeugen, bspw. in PKWs, LKWs, aber auch in Schienenfahrzeugen
und wird somit bevorzugt zur Kollisionswarnung und Kollisionsvermeidung
im Straßenverkehr eingesetzt.
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Es
ist bekannt, dass künftige Straßenfahrzeuge zunehmend
auf Antriebskonzepten basieren werden, die Elektromotoren als Antriebsmittel
verwenden und somit keine Motorengeräusche mehr erzeugen,
die mit heutigen Verbrennungsmotoren vergleichbar sind. Dies gilt
insbesondere für Fahrzeuge, die einen oder mehrere Elektromotoren
als ausschließliches Antriebsmittel aufweisen, aber auch
für Fahrzeuge mit Hybridantrieb, die als Antriebsmittel eine
Kombination aus Verbrennungsmotor und Elektromotor(en) nutzen, wenn
diese nur den/die Elektromotor/en nutzen, was bspw. im Falle des
Anfahrens oder bei geringen Fahrgeschwindigkeiten zutrifft. Da elektromotorisch
angetriebene Fahrzeuge weder beim Anfahren noch beim Fahren mit
geringen Geschwindigkeiten, bspw. < 50
km/h, signifikanten Fahrgeräusche, d. h. Luftströmungsgeräusche
oder Abrollgeräusche der Reifen erzeugen, bewegen sich diese
Fahrzeuge nahezu lautlos. Dies führt insbesondere im innerstädtischen
Straßenverkehr zu einem erhöhten Sicherheitsrisiko
durch Kollisionen mit anderen Verkehrsteilnehmern, insbesondere
Fußgängern, spielende Kindern, Radfahrern etc.,
wenn das elektromotorisch angetriebene Fahrzeug akustisch nicht
wahrgenommen werden kann.
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Um
Unfälle durch Kollisionen mit ungeschützten Personen
zu verhindern, sind im Stand der Technik unterschiedliche Verfahren
und Vorrichtungen bekannt, die insbesondere darauf ausgerichtet sind,
Fußgänger schon vor deren Betreten einer Fahrbahn
zu erkennen und die Aufmerksamkeit des jeweiligen Fahrzeuglenker
zu wecken.
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So
ist aus der
DE 101
03 767 B4 ein Verfahren zur vorausschauenden Kollisionserkennung
und -vermeidung bekannt, das sich Informationen eines Sensorsystems
bedient, welche das Umfeld eines Fahrzeugs beobachtet und das diese
Information in Abhängigkeit einer Auswertung dem Fahrer
präsentiert. Dabei wird bereits zu der Zeit, zu welcher
sich das Fahrzeug in einem normalen Fahrzustand befindet, die Auswertung
der Informationen des Sensorsystems in der Art durchgeführt,
dass geprüft wird, ob durch die aktuelle Verkehrssituation
ein signifikant hohes Gefährdungspotential für
einen Verkehrsteilnehmer ergibt. In diesem Fall sieht das beschriebe Verfahren
vor, eine Warnung in das Umfeld des Fahrzeugs zu senden, um die
Verkehrsteilnehmer auf das Gefährdungspotential hinzuweisen.
Dadurch signalisiert das Verfahren bspw. plötzlich hinter
Hindernissen auftauchenden Fußgängern oder unachtsamen Radfahrern
die Gefahrensituation und erhöht deren Aufmerksamkeit.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kollisionswarnung
und -vermeidung anzugeben, die zu einer erhöhten Verkehrssicherheit
führen, wobei insbesondere elektromotorisch betriebene
Fahrzeuge und die damit zusammenhängende, vorstehend beschriebene
Sicherheitsproblematik Berücksichtigung findet.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit Merkmalen
der Patentansprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den abhängigen Patentansprüchen, sowie der weiteren Beschreibung.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur vorausschauenden
Kollisionswarnung und -vermeidung. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
Ermitteln einer Umgebung eines Fahrzeugs, und Analysieren der Umgebung,
wobei im Fall, dass in der Umgebung des Fahrzeugs die Präsenz
zumindest eines Verkehrsteilnehmers bestimmt wird und/oder im Fall,
dass eine ermittelte Auftretenswahrscheinlichkeit für zumindest
einen Verkehrsteilnehmer in der Umgebung des Fahrzeugs gleich oder größer
als ein vorgebbarer Wahrscheinlichkeitswert ist, ein außerhalb
des Fahrzeugs wahrnehmbares Signals ausgelöst wird.
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Die
Erfindung basiert auf der Idee, dass dann, wenn andere Verkehrsteilnehmer,
bspw. Fußgänger, Radfahrer, spielende Kinder,
oder andere Fahrzeuge etc., in der Umgebung des Fahrzeugs ermittelt
wurden, oder deren Präsenz im Umfeld des Fahrzeugs nahe
liegt, ein Signal emittiert wird, das geeignet ist, die Aufmerksamkeit
der anderen Verkehrsteilnehmer zu wecken. Vorteilhafter Weise wird dieses
Signal solange erzeugt, solange die vorstehenden Bedingungen zur
Auslösung des Signals vorliegen. Das Signal ist bevorzugt
ein optisches oder ein akustisches Signal oder Kombination aus beidem und
derart, dass es insbesondere von den ermittelten anderen Verkehrsteilnehmern
wahrnehmbar ist.
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In
dem ersten Verfahrensschritt wird die Umgebung des Fahrzeugs ermittelt.
Dies kann für eine aktuelle Position des Fahrzeugs und/oder
für eine prognostizierte künftige Position des
Fahrzeugs erfolgen. Vorzugsweise ist in letzterem Fall die künftige Position
des Fahrzeugs von der aktuellen Position des Fahrzeugs weniger als
2 km entfernt. Die künftige Position des Fahrzeugs lässt
sich bspw. auf Basis einer aktuellen Routenführung durch
ein Navigationssystem des Fahrzeugs ermitteln. Wird für
die prognostizierte, künftige Position des Fahrzeugs durch die
Analyse der hierfür ermittelten Umgebung (Umgebungsdaten)
die Präsenz zumindest eines Verkehrsteilnehmers bestimmt
und/oder eine Auftretenswahrscheinlichkeit, d. h. eine Wahrscheinlichkeit
der Präsenz, für zumindest einen Verkehrsteilnehmer
ermittelt, die gleich oder größer als ein vorgebbarer Wahrscheinlichkeitswert
ist, so wird bevorzugt bereits an der aktuellen Position des Fahrzeugs
das außen wahrnehmbare Signal ausgelöst. Dadurch
entsteht ein Vorlauf, durch den das Signal bereits vor Erreichen
der prognostizierten künftigen Position des Fahrzeugs emittiert
wird, und so rechtzeitig die in dieser Umgebung vorhandenen oder
mit hoher Wahrscheinlichkeit vorhandenen Verkehrsteilnehmer auf das
Herannahen des Fahrzeugs aufmerksam gemacht werden können.
Natürlich kann das Signal auch erst in einem vorgebbaren
Abstand zu der prognostizierten künftigen Position des
Fahrzeugs ausgelöst werden, bspw. 500 Meter vorher, sofern
das vorstehend beschriebene Auslösekriterium für
die prognostizierte künftige Fahrzeugposition erfüllt
ist.
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Das
Ermitteln der Umgebung des Fahrzeugs erfolgt bevorzugt in dem die
Umgebung des Fahrzeugs mittels einer sensorischen Abtastung erfasst wird.
Hierzu sind im Stand der Technik Verfahren bekannt, die auf einer
Abtastung der Umgebung bspw. mittels Radar-, Laser-, Dopplerlaser-,
Video-, Kamera- oder Ultraschall sowie Kombination daraus basieren.
Das Fahrzeug verfügt hierzu über die entsprechenden
Sensor- und Auswertevorrichtung.
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Das
Ermitteln der Umgebung kann alternativ oder zusätzlich
auf Basis bereitgestellter digitaler Kartendaten und einer (aktuellen
oder prognostizierten) Position des Fahrzeugs ermittelt werden.
Die digitalen Kartendaten umfassen hierzu Informationen auf deren
Basis zumindest eine lokale Aussage über eine Auftretenswahrscheinlichkeit
von anderen Verkehrsteilnehmern getroffen werden kann. Diese Informationen
können bspw. Angaben über die lokale Besiedelungsdichte,
die Größe von Städten/Orten, die Dichte
des lokalen Verkehrsnetzes, zum lokalen Vorhandensein von Fußgängerzonen,
Fußgängerüberwegen, Kreuzungen, Schulen,
Kindergärten, Krankenhäusern, Fahrradwegen, Altenheimen,
Ampeln etc., umfassen. Auf Basis solcher Informationen lassen sich
Wahrscheinlichkeitsaussagen ermitteln, die lokale Auftretenswahrscheinlichkeit
bspw. von Fußgängern, Radfahrern, Kindern, oder älteren
Menschen angeben. So ist bspw. in der unmittelbaren Umgebung von
Schulen die Auftretenswahrscheinlichkeit von Kindern sehr hoch,
während diese entlang einer Landstrasse im offenen Land
ohne parallelen Rad- oder Fußweg sehr gering ist. Das Ermitteln
der Umgebung bedeutet somit das Ermitteln von für eine
Fahrzeugposition zutreffenden Informationen über die Art
der unmittelbaren und weiteren Umgebung aus den digitalen Kartendaten.
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Das
Ermitteln der Umgebung und/oder der Präsenz anderer Verkehrsteilnehmer
in der Umgebung erfolgt in einer weiteren Verfahrensvariante auf Basis
einer V2X-Kommunikation. Unter V2X-Kommunikation (Vehicle-to-X-Kommunikation)
wird vorliegend sowohl die Kommunikation zwischen verschiedenen
Fahrzeugen (V2V: Vehicle-to-Vehicle) sowie auch die Kommunikation
von Fahrzeug und Infrastruktur (V2I: Vehicle-to-Infrastructure)
oder von Fahrzeug und einer beliebigen anderen Einheit (X) verstanden.
Dabei verfügt das Fahrzeug über eine entsprechende
Einrichtung zur Echtzeitkommunikation (FCD FCD/XFCD). Der Austausch
der Informationen mit verschiedenen Verkehrsteilnehmern oder der Infrastruktur
(mit Ampeln, Einrichtungen, die Krankenhäuser, Schulen,
Kindergärten, Fußgängerübergängen)
wird ein zunehmender Bestandteil des modernen Verkehrs. In Zukunft
wird diese Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug bzw. von Fahrzeug zur
Infrastruktur bzw. von Fahrzeug zu einem Radfahrer, Fußgänger
etc. noch wichtiger werden. GSM, UMTS und WLAN sind die derzeit
wichtigsten Übertragungswege für eine solche V2X-Kommunikation. Denkbar
ist weiterhin, dass Verkehrsteilnehmer hierfür jeweils
mit einem RFID-Sender ausgestattet sind, der zumindest die Information über
die Art des Verkehrsteilnehmers (Fußgänger, Radfahrer,
Kind etc.) und ggf. weiterer Daten (bspw. die aktuelle Position) aussendet.
Diese Information kann vom Fahrzeug empfangen und entsprechend ausgewertet
werden. Somit kann im Fahrzeug eine aktuelle Information zur Umgebungssituation
des Fahrzeugs ermittelt werden. Die Ermittlung der Umgebung des
Fahrzeugs kann insbesondere auch eine Kombination der vorstehend
beschriebenen Möglichkeiten umfassen.
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Im
dem zweiten Verfahrensschritt wird die im ersten Schritt ermittelte
Umgebung analysiert. Dies erfolgt mittels eines entsprechenden Auswertesystems
bzw. Auswertealgorithmus. Die Auswertung dient dem Ziel erstens,
in der Umgebung des Fahrzeugs die Präsenz zumindest eines
Verkehrsteilnehmers zu bestimmen und/oder zweitens für
die Umgebung eine Auftretenswahrscheinlichkeit für zumindest
einen Verkehrsteilnehmer zu ermitteln. Das erste Ziel wird verfolgt,
wenn die Umgebung mittels sensorischer Abtastung oder mittels V2X-Kommunkation und/oder
Kommunikation zu einem RFID-Chip erfolgt ist, und somit eine aktuelle
Situation der Fahrzeugumgebung erfasst wurde. Das zweite Ziel wird
verfolgt, wenn die Informationen zur Umgebung des Fahrzeugs, wie
vorstehend beschrieben, auf Basis von digitalen Karteninformationen
und der Position des Fahrzeugs gewonnen wurden. Ist die Ermittlung der
Umgebung sowohl auf Basis einer Sensorabtastung als auch mittels
digitaler Kartendaten erfolgt, werden bevorzugt beide Informationsquellen
bei der Analyse der Umgebung des Fahrzeugs berücksichtigt.
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Ergibt
die Analyse der sensorisch erfassten Umgebung, dass darin ein Verkehrsteilnehmer
ermittelt wurde und/oder ergibt die Analyse der auf Basis der Kartendaten
ermittelten Umgebung, dass die Auftretenswahrscheinlichkeit eines
anderen Verkehrsteilnehmers in der Umgebung gleich oder größer
als ein vorgebbarer Wahrscheinlichkeitswert ist, so wird ein außerhalb
des Fahrzeugs wahrnehmbares Signals ausgelöst. Das Signal
soll im Wesentlichen der Aufgabe dienen, insbesondere bei elektromotorisch
angetriebenen Fahrzeugen, die anderen Verkehrsteilnehmer auf die
Präsenz des Fahrzeugs bzw. des herannahenden Fahrzeugs
aufmerksam zu machen. Dazu können akustische und/oder optische Signale
erzeugt werden. In bevorzugter Weise werden bei aktuell elektromotorisch
angetriebenen Fahrzeugen akustische Signale, die bspw. ein Motorengeräusch
nachahmen, erzeugt.
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Die
Analyse kann bspw. nur spezifisch Verkehrsteilnehmer einer oder
mehrer vorgebbarer Gattungen, wie Fußgänger, Kinder, ältere
Menschen und/oder Radfahrer berücksichtigen. So dass die
Signale nur dann ausgelöst werden, wenn deren aktuelle Präsenz,
d. h. deren aktuelles Auftreten, in der Umgebung des Fahrzeugs erkannt
wurde oder durch eine entsprechend hohe Auftretenswahrscheinlichkeit
naheliegt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens
wird bei der Analyse der Auftretenswahrscheinlichkeit die aktuelle
Uhrzeit berücksichtigt. Eine Berücksichtigung
weiterer aktueller Parameter, wie aktuelle Lufttemperatur, aktueller
Niederschlag, Feiertage, Ferien etc. können bevorzugt ebenfalls
berücksichtigt werden, da dadurch die Zuverlässigkeit
und Realitätsnähe der ermittelten Auftretenswahrscheinlichkeitswerte
und somit die Akzeptanz des Verfahrens erhöht wird. So
ist die Auftretenswahrscheinlichkeit von Kindern in der Umgebung einer
Schule von der Tageszeit wie auch vom Datum abhängig. Die
Auftretenswahrscheinlichkeit von Kindern in der Umgebung einer Schule
ist bspw. hoch zur Mittagszeit an Tagen ohne Schulferien, und niedrig
zu Mitternacht an Feiertagen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
wird, bevor das Signal ausgelöst wird, weil die Auslösungskriterien
erfüllt sind, d. h. dass entweder in der Umgebung des Fahrzeugs
ein anderer Verkehrsteilnehmer bestimmt wurde oder dass das Auftreten
eines anderen Verkehrsteilnehmers naheliegt, auf Basis der Analyse
der aktuellen Fahrzeugumgebung eine Auswahl getroffen, ob ein akustisches
oder ein optisches Signal oder eine Kombination aus beiden ausgelöst
wird. Ergibt die Analyse der Fahrzeugumgebung, dass sich das Fahrzeug
aktuell auf einer Autobahn befindet, ist das emittieren eines simulierten
Motorgeräusches nicht adäquat, so dass in diesem
Fall ein optisches Signal ausgelöst wird. Dadurch wird
ein Beitrag zur Energieeffizienz geleistet. In allen Fallen in denen
die Auslösekriterien für das Signal nicht erfüllt
sind, bleibt die Signalanlage des Fahrzeugs deaktiviert.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur vorausschauenden
Kollisionswarnung und -vermeidung. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung umfasst ein erstes Mittel, mit dem eine Umgebung eines
Fahrzeuges ermittelbar ist, ein Signalmittel, mit dem ein außerhalb
des Fahrzeugs von anderen Verkehrsteilnehmern wahrnehmbares optisches
oder akustisches Signal erzeugbar ist, und ein zweites Mittel, mit
dem die ermittelte Umgebung des Fahrzeugs analysierbar ist, wobei
im Fall, dass in der Umgebung des Fahrzeugs die Präsenz
zumindest eines Verkehrsteilnehmers bestimmt wird und/oder im Fall,
dass eine ermittelte Auftretenswahrscheinlichkeit für zumindest einen
Verkehrsteilnehmer in der Umgebung gleich oder größer
als ein vorgebbarer Wahrscheinlichkeitswert ist, das Signalmittel
ein Signal erzeugt.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ergeben sich durch analoge Übertragung bzw.
Anwendung des zur Beschreibung des erfindungsgemäßen
Verfahrens Gesagten auf die Vorrichtung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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