DE102010042361A1

DE102010042361A1 - Fahrassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010042361A1
Application number: DE102010042361A
Authority: DE
Inventors: Andreas Vogel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2012-04-19
Also published as: CN102556060B; ITMI20111827A1; FR2966271B1; FR2966271A1; CN102556060A

Abstract

Ein Fahrassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug (1) ist mit einem elektromagnetischen Sensor (3) zur Überwachung eines Verkehrsraums vor dem Kraftfahrzeug ausgestattet, wobei elektromagnetische Signale (5) ausgesendet und reflektierte Signale (7) empfangen werden. Zur Verbesserung des Informationsaustausches ist eine Fahrtrichtungsinformation des Kraftfahrzeugs (1) über eine gepulste Abstrahlung eines elektromagnetischen Signals (5) an andere Kraftfahrzeuge (2) übertragbar. Weiterhin wird ein entsprechendes Verfahren angegeben.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Fahrassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, darüber hinaus ein Verfahren zum Austausch von Informationen zwischen Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, sind mit verschiedenen Fahrassistenzsystemen zur Erhöhung der aktiven und passiven Verkehrssicherheit ausgestattet. Beispielsweise sind Fahrassistenzsystem bekannt, bei denen an der Vorderseite des Kraftfahrzeugs ein elektromagnetischer Sensor angeordnet ist, der elektromagnetische Impulse aussendet und die von Objekten, anderen Fahrzeugen oder sonstigen Verkehrshindernissen reflektierten elektromagnetischen Strahlen wiederum empfängt. Aus der Laufzeit sowie dem Dopplereffekt kann auf den Abstand sowie die Relativgeschwindigkeit eines anderen Verkehrsteilnehmers geschlossen werden. Wird beispielsweise ein geschwindigkeitsabhängiger Sicherheitsabstand zu einem vorausfahrenden anderen Kraftfahrzeug unterschritten, kann eine optische und/oder akustische Warnmitteilung ausgegeben werden oder es erfolgt ein selbsttätiger Eingriff beispielsweise durch Einleitung eines Bremsvorgangs ( DE 10 2004 052 519 A1 ).
Aus der DE 101 15 551 A1 ist eine modellgestützte Fahrspurzuordnung für Fahrzeuge bekannt, bei der vorausfahrende bewegte Objekte einer Fahrspur zugeordnet werden, um derart ein unmittelbar auf der eigenen Fahrspur vorherfahrendes Zielobjekt zu bestimmen und in Abhängigkeit von dessen Geschwindigkeit und Beschleunigung die Geschwindigkeit des eigenen, sensorgestützten Fahrzeugs zu beeinflussen.
Weiterhin offenbart die DE 103 45 802 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrspurerkennung für ein Fahrzeug, bei dem aus der Relativgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs zu anderen, detektierten Objekten ermittelt wird, ob es sich um ein entgegenkommendes, stehendes oder ein in die gleiche Richtung wie das eigene Fahrzeug bewegtes Objekt handelt. Auch ein lateraler Querversatz wird dabei berücksichtigt.
Weiterhin ist es bekannt, dass bei Dunkelheit z. B. vor einer Kurve bereits das Scheinwerferlicht eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das von der anderen Seite her in die Kurve einfährt, gesehen werden kann, bevor das Fahrzeug selbst sichtbar ist.
Bei diesen Fahrassistenzsystemen erfolgt kein Austausch von Informationen zwischen verschiedenen gleichartig ausgestatteten Kraftfahrzeugen, so dass beispielsweise eine elektromagnetische Detektion erst dann erfolgen kann, wenn verschiedene Kraftfahrzeuge sich im jeweiligen Erfassungsbereich befinden.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ein Fahrassistenzsystem sowie ein Verfahren zum Austausch von Informationen zwischen verschiedenen Kraftfahrzeugen anzugeben, bei denen eine frühzeitige gegenseitige Erkennung zur Vermeidung von Gefahrensituationen ermöglicht ist.
Das Fahrassistenzsystem gemäß der Erfindung sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum Informationsaustausch haben den Vorteil, dass der Effekt ausgenutzt wird, dass sich ausbreitende elektromagnetische Strahlen, insbesondere Radarstrahlen, wie sie von herkömmlichen Sensoren verwendet werden, sich nach dem Aussenden ausbreiten und beispielsweise an Hindernissen wie Leitplanken, Verkehrsschildern oder ähnlichem reflektiert werden. Strahlt beispielsweise vor einer Kurveneinfahrt ein Kraftfahrzeug einen elektromagnetischen Impuls im Wesentlichen in Fahrtrichtung nach vorne aus, so wird dieser elektromagnetische Impuls beispielsweise an einer Leitplanke der Kurve reflektiert und strahlt in den Kurvenausgang hinein. Ein dort entgegenkommendes Fahrzeug kann diesen Impuls empfangen und zum Einen auf das Vorhandensein eines anderen Kraftfahrzeugs schließen, sowie zum Anderen aus den mit übermittelten Fahrtrichtungsinformationen darauf zurückschließen, ob das Fahrzeug, das die Impulse ausgesendet hat, tatsächlich auf der eigenen Fahrtstrecke entgegen kommt.
Die Radarimpulse sind üblicherweise derart ausgelegt, dass Objekte, Hindernisse oder dergleichen in einer Entfernung bis zu 200 m vor dem Kraftfahrzeug detektiert werden können. Somit kann also ein elektromagnetischer Impuls von einem Kraftfahrzeug ausgestrahlt, an einem Hindernis reflektiert und von einem anderen Kraftfahrzeug, das sich in bis zu 400 m Entfernung befindet, empfangen werden. Dabei wird aber nicht nur der eigentliche elektromagnetische Impuls empfangen, um grundsätzlich auf das Vorhandensein eines anderen Kraftfahrzeugs zu schließen. Vielmehr wird dem ausgesendeten elektromagnetischen Impuls, vorzugsweise einem Radarimpuls, eine zusätzliche Fahrtrichtungsinformation des aussendenden Kraftfahrzeugs mitgegeben, um anhand des dann von einem anderen Kraftfahrzeug empfangenen Impulses bzw. dessen Reflektion auf die tatsächliche Fahrtrichtung des aussendenden Kraftfahrzeugs zurückschließen zu können. Dies kann beispielsweise durch eine Amplituden- und/oder Frequenzmodulation oder durch eine Codierung, beispielsweise wie bei Radiosignalen von Verkehrsmeldungen, erfolgen, bevorzugt jedoch wie im Folgenden beschrieben.
Es versteht sich, dass in einem Kraftfahrzeug, das einen derartigen elektromagnetischen Impuls, egal ob direkt oder reflektiert, empfängt aus der eigenen Fahrtrichtungsinformation, die beispielsweise aus einem GPS-gestützten Navigationssystem vorliegt, sowie der empfangenen Fahrtrichtungsinformation darauf geschlossen werden kann, dass ein anderes Kraftfahrzeug auf der eigenen Fahrtstrecke entgegenkommt. Besonders vor Kurven oder unübersichtlichen Wegstrecken beispielsweise an Einmündungen, Kuppen oder Kreuzungen können dann optische und/oder akustische Warnmitteilung ausgegeben werden. Gegebenenfalls kann auch ein selbsttätiger Eingriff erfolgen und ein Bremsmanöver eingeleitet werden. Auch eine Warnmitteilung, dass nicht überholt werden sollte, kann ausgegeben werden.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich entgegenkommende Kraftfahrzeuge bereits gegenseitig aufgrund der ausgesendeten und empfangenen bzw. reflektierten elektromagnetischen Impulse wahrnehmen und aus den mit übermittelten Informationen auf die jeweiligen Fahrtrichtungen geschlossen werden kann. Somit können potentielle Gefahrensituationen vermieden werden. Der gegenseitige Informationsaustausch kann auch bei Nebel, Dunkelheit, Regen oder sonstigen schlechten Sichtverhältnissen erfolgen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Gegenstand von Unteransprüchen.
In bevorzugter Weise wird die Fahrtrichtungsinformation über eine winkelabhängige Zeitverzögerung des ausgesendeten elektromagnetischen Impulses übermittelt. Beispielsweise aus dem GPS-gestützen Navigationssystem liegt eine Information darüber vor, in welcher geographischen Richtung sich das Kraftfahrzeug bewegt. Fährt es genau nach Norden, so hat es die Fahrtrichtung 0°. Dementsprechend kann eine Fahrtrichtungsinformation nach der Formel X· 1000 / 360 ms übermittelt werden, wobei X die Fahrtrichtung in Winkelgraden ist, um die gewünschte Verzögerung in Millisekunden (ms) zu erhalten.
Dabei kann diese Fahrtrichtungsinformation unabhängig von sonstigen elektromagnetischen Impulsen zur Detektion von Hindernissen oder gemeinsam mit diesen ausgestrahlt werden. Im normalen Betrieb wird ein elektromagnetischer Impuls nur innerhalb eines extrem kurzen Zeitraums ausgesendet, so dass beispielsweise innerhalb einer Sekunde ein ausreichendes Zeitfenster vorhanden ist, um zu bestimmten Zeitpunkten Impulse mit der Fahrtrichtungsinformation auszusenden. Ein empfangendes Kraftfahrzeug kann aus der winkelabhängigen Zeitverzögerung auf die Fahrtrichtung des anderen Kraftfahrzeugs schließen, wobei dann im Fahrassistenz- oder Navigationssystem des empfangenden Kraftfahrzeugs eine Einpassung des empfangenen Signals bzw. der Fahrtrichtung des ausstrahlenden Kraftfahrzeugs in das Kartennetz erfolgt. Somit kann darauf geschlossen werden, auf welcher Fahrtstrecke das aussendende Kraftfahrzeug sich befindet und ob das empfangende Kraftfahrzeug gegebenenfalls auf der gleichen Fahrbahn entgegen fährt oder sich die beiden Kraftfahrzeuge beispielsweise an einer unübersichtlichen Kreuzung annähern werden. Es ist ersichtlich, dass dann optische und/oder akustische und/oder haptische Warnmitteilungen ausgegeben werden können. Es kann auch innerhalb z. B. einer Sekunde ein Zeitfenster getaktet werden, wobei nur innerhalb dieses Zeitfensters Fahrtrichtungsinformationen übermittelt werden. Der restliche Zeitraum verbleibt zum Aufspüren von Hindernissen.
Prinzipiell ist es möglich, dass zur Übermittlung der zusätzlichen Fahrtrichtungsinformation eine andere Frequenz des elektromagnetischen Impulses verwendet wird, wobei in diesem Fall die empfangenden Kraftfahrzeuge, falls sie auf dieser anderen Frequenz ein Signal empfangen, unmittelbar darauf schließen, dass sich ein Kraftfahrzeug mit entsprechender Fahrtrichtung nähert. Dabei ist es im Prinzip auch möglich, dass eine derartige Fahrtrichtungsinformation über eine Frequenzänderung des elektromagnetischen Impulses übermittelt wird. Beispielsweise könnte einer vorstehend genannten geographischen Gradzahl eine Änderung der elektromagnetischen Frequenz zugeordnet werden. Die empfangenden elektromagnetischen Sensoren sind üblicherweise auf die ausgesendete Frequenz ausgelegt, jedoch werden auch geringfügig abweichende Frequenzen empfangen, so dass die entsprechenden Informationen herausgefiltert werden können.
Bei entsprechender Bandbreite können auch Informationen über die Fahrzeuggeschwindigkeit übermittelt werden.
Zur Synchronisierung der verschiedenen elektromagnetischen Impulse verschiedener Kraftfahrzeuge ist vorgeschlagen, dass die jeweiligen Kraftfahrzeuge mittels des GPS-Systems synchronisiert werden, das ein Zeitsignal mit Picosekundengenauigkeit bereit stellt. Selbst wenn dass GPS-System abgeschaltet werden würde, könnten im Kraftfahrzeug mitlaufende Quarzuhren mit Millisekundengenauigkeit die Synchronisation über einen längeren Zeitraum gewährleisten. Ein Fahrzeug mit Fahrtrichtung Nord würde also z. B. zu jeder ganzen Sekunde ein Signal aussenden und ein Fahrzeug mit Fahrtrichtung West zur vollen Sekunde plus 750 ms. In gleicher Weise kann eine Synchronisation über eine zentrale Funkuhr erfolgen. Selbst bei einem Empfangsradius von 2000 km ergibt sich dadurch lediglich ein zeitlicher Versatz von ungefähr sieben Millisekunden aufgrund der Lichtgeschwindigkeit elektromagnetischer Signale. Das würde in einem Winkelfehler von 2° resultieren, der bei Ausgabe einer Fahrtrichtungsinformation praktisch vernachlässigbar ist.
Alternativ oder zusätzlich kann mit der Fahrtrichtungsinformation auch eine Ortsinformation über das Radarsignal mit übermittelt werden. Beispielsweise kann ein Aussendezeitpunkt eines Radarimpulses mit einer Genauigkeit von einer hundertstel Sekunde aufgelöst werden. Somit stehen 100 Signalzeitpunkte für eine Chiffrierung der Position zur Verfügung. Wird beispielsweise die gesamte Erdoberfläche in ein Raster von 2 km × 2 km aufgelöst, kann innerhalb einer solchen Rasterfläche die Position mit den hundert Informationszeitpunkten bis auf 20 × 20 m genau aufgelöst werden. Hierzu kann zu jeder geraden Sekunde eine Ortsinformation bezüglich der geografischen Länge in Ost-West-Richtung innerhalb einer solchen Rasterfläche oder Kachel übertragen werden und zu jeder ungeraden Sekunde eine Ortsinformation bezüglich der geografischen Breite in Nord-Süd-Richtung. Diese Auflösung ist üblicherweise ausreichend, um beispielsweise in ein vorhandenes Kartenbild eingepasst zu werden. Da die Reichweite der Radarstrahlen maximal aber ungefähr 400 m beträgt, ist auch dem empfangenden Kraftfahrzeug bekannt, in welcher Rasterfläche der Erdoberfläche sich das aussendende Kraftfahrzeug befindet, so dass Mehrdeutigkeiten bei der Ortszuordnung ausgeschlossen sind. Prinzipiell kann aber auch eine Verfeinerung der Abstrahlzeitpunkte erfolgen, um die Ortsauflösung zu erhöhen.
Zeichnung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1: Mehrere, entgegenkommende Kraftfahrzeuge in schematischer Darstellung und
2: eine Grafik der winkelabhängigen Verzögerung
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 sind zwei Kraftfahrzeuge 1 und 2 in schematischer Draufsicht abgebildet, die sich jeweils in Pfeilrichtung V vorwärtsbewegen. Beide verfügen über elektromagnetische Sensoren 3, 4, die beispielsweise Radarsignale 5 aussenden, um den vorausliegenden Verkehrsraum zu überwachen. In den Sensoren 3, 4 werden die an Hindernissen, anderen Fahrzeugen oder dergleichen reflektierten Signale empfangen. Die Reichweite derartiger Sensoren 3, 4 beträgt beispielsweise 200 m. Sendet das Fahrzeug 1 bzw. dessen Sensor 3 einen elektromagnetischen. Impuls aus, der durch die Linien 5 angedeutet ist, kann dieser beispielsweise an einer Leitplanke 6 einer Kurve im Streckenverlauf reflektiert werden, wie durch die Kreislinien 7 verdeutlicht. Der Sensor 4 des anderen, entgegenkommenden Kraftfahrzeugs 2 empfängt diese Radarimpulse 7. Daraus kann auf das Vorhandensein des ersten Kraftfahrzeugs 1 geschlossen werden.
Zusätzlich ist den Impulsen 5, 7 eine Fahrtrichtungsinformation aufgeprägt, wie durch 2 verdeutlicht. Beispielsweise durch das GPS-System synchronisiert wird zu jeder vollen Sekunde zuzüglich einer winkelabhängigen Zeitverzögerung ein Radarimpuls ausgestrahlt. Dies erfolgt nach der Formel X· 1000 / 360 ms
Das bedeutet, dass ein zur vollen Sekunde ausgestrahlter Radarimpuls 5 die Information beinhaltet, dass das aussendende Kraftfahrzeug 1 nach Norden fährt, verzögert um 250 Millisekunden fährt das Kraftfahrzeug 1 nach Osten. In gleicher Weise kann eine Fahrtrichtungsinformation auch über eine Frequenzmodulation übermittelt werden bzw. es können Informationen über den momentanen Ort des aussendenden Kraftfahrzeugs 1 übermittelt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004052519 A1 [0002]
DE 10115551 A1 [0003]
DE 10345802 A1 [0004]

Claims

Fahrassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug (1) mit einem elektromagnetischen Sensor (3) zur Überwachung eines Verkehrsraums vor dem Kraftfahrzeug (1), wobei elektromagnetische Signale (5) ausgesendet und reflektierte Signale (7) empfangen werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrtrichtungsinformation des Kraftfahrzeugs (1) über eine gepulste Abstrahlung eines elektromagnetischen Signals (5) an andere Kraftfahrzeuge (2) übertragbar ist.
Fahrassistenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetische Signal (5) winkelabhängig zeitverzögerbar abstrahlbar ist.
Fahrassistenzsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetische Signal (5) auf einer anderen Frequenz und/oder in einem anderen Zeitfenster ausstrahlbar ist.
Fahrassistenzsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es mit dem GPS-System und/oder mit einer Funkuhr synchronisierbar ist.
Fahrassistenzsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ortsinformation übermittelbar ist.
Verfahren zum Austausch von Informationen zwischen mehreren Kraftfahrzeugen (1, 2) über elektromagnetische Signale (5, 7) von Sensoren (3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrtrichtungsinformation eines Kraftfahrzeuges (1) über eine gepulste Abstrahlung eines elektromagnetischen Signals (5) an ein anderes Kraftfahrzeug (2) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetische Signal (5) winkelabhängig, zeitverzögert ausgestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetische Signal (5) auf einer anderen Frequenz und/oder in einem anderen Zeitfenster ausgestrahlt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Synchronisierung über das GPS-System oder über eine Funkuhr erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Ortsinformationen übermittelt werden.