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WO2008031662A1 - Verfahren zur vermeidung bzw. folgenminderung der kollision eines fahrzeugs mit mindestens einem objekt - Google Patents

Verfahren zur vermeidung bzw. folgenminderung der kollision eines fahrzeugs mit mindestens einem objekt Download PDF

Info

Publication number
WO2008031662A1
WO2008031662A1 PCT/EP2007/057522 EP2007057522W WO2008031662A1 WO 2008031662 A1 WO2008031662 A1 WO 2008031662A1 EP 2007057522 W EP2007057522 W EP 2007057522W WO 2008031662 A1 WO2008031662 A1 WO 2008031662A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle
avoidance
determined
driver
trajectory
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/057522
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fred Oechsle
Wolfgang Branz
Christian Schmidt
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2008031662A1 publication Critical patent/WO2008031662A1/de

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    • B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R21/0134—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to imminent contact with an obstacle, e.g. using radar systems
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    • B60T2201/022—Collision avoidance systems
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    • B60T2201/02—Active or adaptive cruise control system; Distance control
    • B60T2201/024—Collision mitigation systems
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    • B60W2720/00—Output or target parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2720/12—Lateral speed
    • B60W2720/125—Lateral acceleration

Definitions

  • the invention relates to a method for preventing or mitigating the collision of a vehicle with at least one object according to claim 1.
  • EP 1 387 183 A1 describes a method for determining the imminence of an unavoidable collision of a vehicle with at least one object, in which all whereabouts within a specific prediction period are predetermined in dependence on the maximum possible longitudinal or lateral accelerations of the vehicle and the object that are achievable by the maximum possible longitudinal or lateral accelerations within the prediction period.
  • a collision can be predetermined and measures can be taken to reduce the collision strength and the risk of injury to the vehicle occupants.
  • a catalog of various measures is provided, which includes the warning of the driver, the initiation of emergency braking, the triggering of restraint systems such as belt tensioners or airbags or the targeted braking of individual wheels.
  • an environment sensor system is arranged in the vehicle, which includes, for example, radar sensors.
  • the object of the invention is to specify a method for avoiding or mitigating the collision of a vehicle with at least one object, in which the probability of a fright reaction of the driver in the case of an autonomous intervention in the driving state of the vehicle is reduced ,
  • current vehicle state variables and vehicle operating variables are determined on the one hand by means of a vehicle sensor system and, on the other hand, objects are registered within the sensor detection area with the aid of an environment sensor. Taking into account these current vehicle state variables and vehicle operating variables as well as the object or objects detected, at least one avoidance trajectory is determined along which a collision is avoided or at least the consequences of a collision are reduced. Furthermore, it is checked whether the driver shows an avoidance response in view of the expected collision, which is assumed based on a current vehicle state quantity or vehicle operation amount in the case that this size exceeds a threshold value. If the driver actually shows an avoidance reaction, it is checked in a further step whether one of the vehicle state variables or vehicle operating variables exceeds a critical threshold (criticality threshold). This may be the current position of the vehicle, for example, if the vehicle of the calculated
  • Autonomous support measures are actions or interventions performed by the system that act in addition to the driver's request.
  • the lateral acceleration can be used, in the case of exceeding a lateral acceleration limit, the situation is classified with high probability as critical and difficult for the driver to control; appropriate countermeasures, which are carried out autonomously, defuse the situation and consider those considered in the criticality threshold State or operating variables again below the limit pressed.
  • the intervention in the vehicle influences the vehicle condition, with an influence on both the position, Geschwind techniks- and acceleration level comes into consideration.
  • Avoidance reaction of the driver is coupled.
  • An autonomous intervention is carried out only in the event that the driver has already shown by himself an avoidance reaction in view of the dangerous situation. In this situation, the driver has already indicated that he is aware of the danger situation and has already initiated countermeasures. The driver is in a state of heightened alertness and aware of the danger situation, so that the additional, autonomous intervention in the driving state of the vehicle will not lead to a panic or fright reaction of the driver.
  • the autonomous intervention thus does not take place independently of the driver reaction, but takes place in a manner accompanying the driver reaction.
  • Another security level represents the criticality threshold. This ensures that even in the case of a dangerous situation, an autonomous intervention is only carried out in the event of an insufficient driver reaction, whereby the intervention can be limited to a certain extent. Already over the amount of
  • Criticality threshold is influenced by whether and in what way an autonomous intervention is to be carried out.
  • additional limitations may be made on the amount of the intervention. In this way, the engagement between a minimum influence and a completely autonomous vehicle guidance can be varied.
  • the evasion trajectory is determined from a set of evasion trajectories taking into account a cost function or an optimization function.
  • the selected evasion avoidance trajectory is based on the collision avoidance or collision mitigation strategy.
  • the group of potentially possible avoidance trajectories is a so-called trajectory tube, which represents the totality of all possible movements of the vehicle.
  • Such a trajectory tube is advantageously determined not only for the vehicle itself but also for each participating object within the sensor detection range covered by the surroundings sensor system. Overlaps and overlaps between the trajectory tube of the vehicle and the or - A -
  • the trajectory tubes of the foreign objects are determined and eliminated for the selection of an evasion trajectory.
  • the propagated evasion trajectory is then determined from the remaining region of the trajectory tube of the vehicle by means of the cost function or the optimization function.
  • the determination of the trajectory tube has the advantage that areas can be extracted at certain points in time via sections through the trajectory tube which represent all achievable points of residence at this point in time.
  • the spatial superimposition of different sectional planes, each of which corresponds to a specific cutting time, results in the entire trajectory tube, within which the propagated avoidance trajectory is determined via the consideration of the optimization function.
  • Curvature curve determined as a function of track position to a minimum. This means that as the propagated avoidance trajectory that trajectory within the trajectory tube is selected, which supplies the smallest value according to the said optimization function.
  • the curvature curve which is taken into account in the embodiment mentioned in the optimization function, expediently exists as a polygon.
  • driver avoidance reaction As a driver avoidance reaction, which is based on the assessment of whether the driver reacts to the hazard situation that has occurred, various driver actuations can be considered alternatively or cumulatively. For example, a steering wheel operation of the driver is possible, wherein an avoidance reaction is assumed if a minimum steering angle change is made by the driver, which is detected by way of example via a steering angle sensor. It is also possible to take into account the steering angle speed change. As a further driver reaction, for example, the brake pedal operation comes into consideration, with both the brake pedal position change and the brake pedal speed change can be considered.
  • the vehicle lateral acceleration can be considered in addition to or as an alternative to the current vehicle position.
  • Criticality threshold is determined in this case expedient, the maximum lateral acceleration that would occur when driving on an evasion trajectory.
  • the smallest maximum lateral acceleration is taken into account from the determined family of all avoidance trajectories, ie the trajectory tube. In this way, it is ensured that the actually occurring lateral accelerations in the vehicle are below this criticality threshold.
  • the autonomous intervention in the vehicle helps to keep the lateral acceleration below the criticality threshold, which would otherwise be exceeded, ie without autonomous intervention, which would lead to a dangerous driving situation that would be difficult to control by the driver.
  • control signals are generated by a control and regulating device in the vehicle, via which an actuator in the vehicle is set to correct the vehicle condition. It is possible to autonomously influence the braking system, the
  • Steering system and / or the drive system it is also possible to set actuators which influence the driving behavior, in particular actuators in the chassis such as, for example, an active roll adjustment.
  • actuators in the chassis such as, for example, an active roll adjustment.
  • the air supply and / or the fuel supply is influenced in the case of an internal combustion engine, in the case of an exclusively or additionally used electric motor, the electric power of this electric motor is regulated; it is also possible to engage in a gear unit.
  • a steering intervention also various intervention options are conceivable.
  • a steering superposition gear is provided in the steering system, in addition to the driver's steering angle, an additional steering angle can be specified, which is added to the driver's steering angle or subtracted from this. But it is also possible to influence the steering torque level to generate a positive or negative steering torque, which is fed into the steering system.
  • the autonomously performed driver assistance advantageously takes place only as long as the criticality threshold is exceeded. Since an ongoing, cyclical check is carried out with regard to the criticality threshold, the driver assistance can be withdrawn again if the value considered during a drive along the avoidance trajectory again falls below the assigned limit. The withdrawal of the autonomous intervention is expediently successive. Once the activation conditions are met again, the procedure is reactivated.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an avoidance situation of a vehicle in front of an obstacle
  • FIG. 2 shows an illustration of a trajectory tube of the vehicle, which reproduces the totality of all possible movements of the vehicle in a time-dependent manner, wherein a preferred, propagated evasion trajectory is entered within the trajectory tube.
  • a driving situation of a vehicle 1 which is designated “ego” and which is that vehicle in which the driver is assisted by means of autonomous interventions in avoiding an obstacle 1 shows another vehicle 2, which bears the designation "obs" (obstacle).
  • Both the vehicle 1 and the vehicle 2 - hereinafter referred to as a foreign object - move along a road with the longitudinal coordinate x, wherein the speed of the vehicle 1 is higher than the speed of the foreign object 2. Due to this speed difference, the distance between the vehicle 1 decreases and foreign object 2, which can be determined using an environment sensor in the vehicle 1.
  • these vehicle sensors are ultrasound, lidar, radar and / or video sensors. These sensors detect the foreign object 2 as soon as it is in the sensor detection area.
  • the vehicle 1 has a vehicle sensor system for determining the current vehicle state variables and various vehicle operating variables.
  • the current vehicle longitudinal and transverse vehicle dynamics are determined on the position, speed and acceleration plane via the on-board vehicle sensor system.
  • the driver After the detection of the foreign object 2, it is checked whether the driver shows an avoidance response in order to avoid a collision between the vehicle 1 and the foreign object 2 or at least to reduce the consequences of such a collision.
  • This avoidance reaction is detected by means of the vehicle sensor system in the vehicle 1, for example by the steering wheel actuation or the
  • Sensed brake pedal operation and the sensor signals of a control and control unit are supplied in the vehicle, in which an evaluation takes place. If the signals considered exceed certain fixed limit values, it can be assumed that a typical reaction of the driver to the dangerous situation has taken place. In this case, a so-called propagated avoidance trajectory is calculated for collision avoidance or collision consequence reduction.
  • the propagated evasion trajectory is identified in FIGS. 1 and 2 by the reference numeral 3.
  • the vehicle 1 follows this avoidance trajectory, which is indicated in FIG. 1 by the reference numeral 1 'for the vehicle, which moves along the evasion trajectory 3.
  • the avoidance trajectory 3 is determined in such a way that the foreign object 2 ', which likewise continues to move, is bypassed as collision-free as possible.
  • Driving the avoidance trajectory 3 is preferably carried out primarily by a vehicle operation via the driver, which is, however, supported by an autonomously performed intervention in the actuators of the vehicle when following the evasion trajectory 3. If necessary, this support can go so far that driving along the trajectory takes place exclusively or almost exclusively via an autonomous intervention.
  • the avoidance trajectory 3 is determined from the Trajektorienschlauch 4, which is shown in Fig. 2.
  • This Trajektorienschlauch 4 represents the totality of all possible movements of the vehicle 1, wherein suitably the area is cut out of the Trajektorienschlauch 4, which would lead to a collision with the foreign object 2.
  • Within the trajectory tube 4 there are theoretically infinite possibilities for determining the avoidance trajectory 3.
  • different layers at constant z-values within the trajectory tube represent different time points of the trajectories.
  • the z-axis is a product of time and Vehicle speed v E representable.
  • the different times are entered in FIG. 2 with t n to t n + 3 .
  • a cost functional or an optimization function is used.
  • an optimization function fundamentally different functions can be considered.
  • the integral of the square of the curvature curve K as a function of the position of the web s is mentioned as the optimization function
  • the curvature curve K is set, for example, as a polygon.
  • a criticality threshold can be taken into account, for example an acceleration value.
  • This criticality threshold is determined in the exemplary embodiment as the smallest maximum lateral acceleration a q , max from the group of evasion trajectories, that is to say the trajectory tube 4. After the determination of the criticality threshold a q , max it is checked whether the value of the current vehicle lateral acceleration, which is determined from the vehicle sensor system, exceeds this criticality threshold. If this is the case, actuating signals are generated in the vehicle 1 for setting one or more actuators in the vehicle in order to correct the vehicle condition in the desired manner. This correction is appropriate for the vehicle position, the vehicle speed and the vehicle acceleration.
  • an intervention in an actuator of the vehicle 1 is an adjustment of the brake system, the steering system and the drive train into consideration, in particular an intervention in the engine management of an internal combustion engine and an intervention in an automatic transmission.

Landscapes

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Vermeidung bzw. Folgenminderung der Kollision eines Fahrzeugs mit mindestens einem Objekt wird mithilfe einer Fahrzeugsensorik der aktuelle Fahrzeugzustand ermittelt, mittels einer Umfeldsensorik Objekte im Sensorerfassungsbereich erkannt und unter Berücksichtigung des aktuellen Fahrzeugzustands eine Ausweichtrajektorie zur Kollisionsvermeidung bzw. Kollisionsfolgenminderung bestimmt. Des Weiteren wird überprüft, ob der Fahrer eine Vermeidungsreaktion zeigt und eine Fahrzeugszustandsgröße eine Kritikalitätsschwelle überschreitet. Sofern dies der Fall ist, werden Stellsignale zur Einstellung mindestens eines Aktuators im Fahrzeug erzeugt.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Vermeidung bzw. Folgenminderung der Kollision eines Fahrzeugs mit mindestens einem Objekt
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vermeidung bzw. Folgenminderung der Kollision eines Fahrzeugs mit mindestens einem Objekt nach Anspruch 1.
Stand der Technik
In der EP 1 387 183 Al wird ein Verfahren zur Ermittlung des Bevorstehens einer unausweichbaren Kollision eines Fahrzeugs mit mindestens einem Objekt beschrieben, bei dem in Abhängigkeit der maximal möglichen Längs- bzw. Querbeschleunigungen des Fahrzeugs und des Objekts alle Aufenthaltsorte innerhalb eines bestimmten Vorhersagezeitraumes vorausbestimmt werden, die durch die maximal möglichen Längs- bzw. Querbeschleunigungen innerhalb des Vorhersagezeitraums erreichbar sind. Unter Berücksichtigung der Ausdehnung des Fahrzeugs und des Objektes kann eine Kollision vorausbestimmt und es können Maßnahmen eingeleitet werden, um die Kollisionsstärke und das Verletzungsrisiko der Fahrzeuginsassen zu mindern. Hierbei ist ein Katalog verschiedener Maßnahmen vorgesehen, zu denen die Warnung des Fahrers, das Einleiten einer Notbremsung, das Auslösen von Rückhaltesystemen wie Gurtstraffer oder Airbags oder die gezielte Abbremsung einzelner Räder umfasst. Zur Bestimmung eines Fremdobjektes ist eine Umfeldsensorik im Fahrzeug angeordnet, die beispielsweise Radarsensoren umfasst.
Bei derartigen Verfahren ist zu berücksichtigen, dass der Fahrer im Falle eines autonomen Fahrzeugeingriffs und daraus resultierender Fahrzustandsänderung Schreckreaktionen zeigen kann, die ein Gefahrenpotenzial darstellen.
Offenbarung der Erfindung Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vermeidung bzw. Folgenminderung der Kollision eines Fahrzeugs mit mindestens einem Objekt anzugeben, bei dem die Wahrscheinlichkeit einer Schreckreaktion des Fahrers im Falle eines autonomen Eingriffs in den Fahrzustand das Fahrzeugs reduziert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Vermeidung bzw. Folgenminderung der Kollision eines Fahrzeugs mit mindestens einem Fremdobjekt werden zum einen mittels einer Fahrzeugsensorik aktuelle Fahrzeugzustandsgrößen sowie Fahrzeugsbetriebsgrößen ermittelt und zum andern mithilfe einer Umfeldsensorik Objekte innerhalb des Sensorerfassungsbereichs registriert. Unter Berücksichtigung dieser aktuellen Fahrzeugzustandsgrößen und Fahrzeugbetriebsgrößen sowie des bzw. der erfassten Objekte wird mindestens eine Ausweichtrajektorie ermittelt, entlang der eine Kollision vermieden oder zumindest die Folgen einer Kollision gemindert werden. Des Weiteren wird überprüft, ob der Fahrer in Anbetracht der zu erwartenden Kollision eine Vermeidungsreaktion zeigt, was anhand einer aktuellen Fahrzeugzustandsgröße oder Fahrzeugbetriebsgröße für den Fall angenommen wird, dass diese Größe einen Grenzwert überschreitet. Zeigt der Fahrer tatsächlich eine Vermeidungsreaktion, so wird in einem weiteren Schritt überprüft, ob eine der Fahrzeugzustandsgrößen bzw. Fahrzeugbetriebsgrößen eine kritische Schwelle (Kritikalitätsschwelle) überschreitet. Dabei kann es sich um die aktuelle Position des Fahrzeugs handeln, falls beispielsweise das Fahrzeug der berechneten
Ausweichtrajektorie nicht in dem gewünschten Maße folgt, woraufhin autonome Unterstützungsmaßnahmen eingeleitet werden. Unter autonomen Unterstützungsmaßnahmen werden vom System durchgeführte Aktionen bzw. Eingriffe verstanden, die zusätzlich zum Fahrerwunsch wirken.
Als weitere, alternativ oder kumulativ zu berücksichtigende Kritikalitätsschwelle kann beispielsweise die Querbeschleunigung herangezogen werden, wobei im Falle der Überschreitung eines Querbeschleunigungsgrenzwertes die Situation mit hoher Wahrscheinlichkeit als kritisch und für den Fahrer schwer beherrschbar eingestuft wird; durch geeignete Gegenmaßnahmen, die autonom durchgeführt werden, wird die Situation entschärft und es werden die in der Kritikalitätsschwelle betrachteten Zustands- oder Betriebsgrößen wieder unter den Grenzwert gedrückt. Der Eingriff in das Fahrzeug beeinflusst den Fahrzeugzustand, wobei eine Beeinflussung sowohl auf Lage-, Geschwind igkeits- als auch auf Beschleunigungsebene in Betracht kommt.
Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass ein autonomer Eingriff an eine
Vermeidungsreaktion des Fahrers gekoppelt ist. Ein autonomer Eingriff wird nur für den Fall durchgeführt, dass der Fahrer bereits von sich aus eine Vermeidungsreaktion in Anbetracht der Gefahrensituation gezeigt hat. In dieser Situation hat der Fahrer bereits zu erkennen gegeben, dass er sich der Gefahrensituation bewusst ist und bereits Gegenmaßnahmen eingeleitet hat. Der Fahrer befindet sich in einem Zustand erhöhter Wachsamkeit und im Bewusstsein der Gefahrensituation, so dass die zusätzlichen, autonomen Eingriffe in den Fahrzustand des Fahrzeugs nicht zu einer Panik- oder Schreckreaktion des Fahrers führen werden. Der autonome Eingriff erfolgt somit nicht unabhängig von der Fahrerreaktion, sondern findet in einer die Fahrerreaktion begleitenden Weise statt.
Eine weitere Sicherheitsstufe stellt die Kritikalitätsschwelle dar. Hierdurch wird sichergestellt, dass auch im Falle einer Gefahrensituation ein autonomer Eingriff nur bei einer unzureichenden Fahrerreaktion durchgeführt wird, wobei der Eingriff auf ein bestimmtes Maß beschränkt werden kann. Bereits über die Höhe der
Kritikalitätsschwelle wird Einfluss darauf genommen, ob und in welcher Weise ein autonomer Eingriff durchgeführt werden soll. Darüber hinaus können zusätzliche Begrenzungen die Höhe des Eingriffes betreffend vorgenommen werden. Auf diese Weise kann der Eingriff zwischen einer minimalen Beeinflussung und einer vollständig autonomen Fahrzeugführung variiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird die Ausweichtrajektorie aus einer Schar von Ausweichtrajektorien unter Berücksichtigung eines Kostenfunktionais bzw. einer Optimierungsfunktion ermittelt. Die ausgewählte bzw. propagierte Ausweichtrajektorie wird der Kollisionsvermeidungs- bzw. Kollisionsminderungsstrategie zugrunde gelegt. Bei der Schar von potenziell möglichen Ausweichtrajektorien handelt es sich um einen so genannten Trajektorienschlauch, der die Gesamtheit aller möglichen Bewegungen des Fahrzeugs wiedergibt. Ein derartiger Trajektorienschlauch wird vorteilhaft nicht nur für das Fahrzeug selbst, sondern auch für jedes beteiligte Objekt innerhalb des von der Umfeldsensorik abgedeckten Sensorerfassungsbereichs ermittelt. Überschneidungen und Überlappungen zwischen dem Trajektorienschlauch des Fahrzeugs und dem oder - A -
den Trajektorienschläuchen der Fremdobjekte werden bestimmt und für die Auswahl einer Ausweichtrajektorie eliminiert. Sodann wird aus dem verbleibenden Bereich des Trajektorienschlauches des Fahrzeuges mittels des Kostenfunktionais bzw. der Optimierungsfunktion die propagierte Ausweichtrajektorie bestimmt.
Die Ermittlung des Trajektorienschlauches hat den Vorteil, dass sich über Schnitte durch den Trajektorienschlauch zu bestimmten Zeitpunkten Gebiete extrahieren lassen, die sämtliche erreichbaren Aufenthaltspunkte zu ebendiesem Zeitpunkt darstellen. Die räumliche Übereinanderschichtung verschiedener Schnittebenen, die jeweils einem bestimmten Schnittzeitpunkt entsprechen, ergeben den gesamten Trajektorienschlauch, innerhalb dessen über die Berücksichtigung der Optimierungsfunktion die propagierte Ausweichtrajektorie bestimmt wird.
Als Optimierungsfunktion können unterschiedliche Funktionen verwendet werden. Beispielsweise wird als Optimierungsfunktion das Integral des Quadrats der
Krümmungskurve als Funktion der Bahnposition zu einem Minimum bestimmt. Dies bedeutet, dass als propagierte Ausweichtrajektorie diejenige Trajektorie innerhalb des Trajektorienschlauches gewählt wird, die gemäß der genannten Optimierungsfunktion den kleinsten Wert liefert. Die Krümmungskurve, die im genannten Ausführungsbeispiel in der Optimierungsfunktion berücksichtigt wird, liegt zweckmäßig als Polygonzug vor.
Als Fahrervermeidungsreaktion, die der Beurteilung zugrunde gelegt wird, ob der Fahrer auf die eingetretene Gefahrensituation reagiert, können verschiedene Fahrerbetätigungen alternativ oder kumulativ berücksichtigt werden. Infrage kommt beispielsweise eine Lenkradbetätigung des Fahrers, wobei eine Vermeidungsreaktion angenommen wird, falls eine Mindest- Lenkwinkeländerung vom Fahrer vorgenommen wird, was beispielhaft über einen Lenkwinkelsensor detektiert wird. Möglich ist darüber hinaus, die Lenkwinkelgeschwindigkeitsänderung zu berücksichtigen. Als weitere Fahrerreaktion kommt beispielsweise die Bremspedalbetätigung in Betracht, wobei sowohl die Bremspedalpositionsänderung als auch die Bremspedalgeschwindigkeitsänderung berücksichtigt werden kann.
Als Kritikalitätsschwelle, die zusätzlich überschritten werden muss, damit ein autonomer Eingriff durchgeführt wird, kann zusätzlich oder alternativ zur aktuellen Fahrzeugposition die Fahrzeugquerbeschleunigung berücksichtigt werden. Als Kritikalitätsschwelle wird in diesem Fall zweckmäßig die maximale Querbeschleunigung ermittelt, die sich beim Befahren einer Ausweichtrajektorie einstellen würde. Bevorzugt wird die kleinste maximale Querbeschleunigung aus der ermittelten Schar aller Ausweichtrajektorien, also dem Trajektorienschlauch berücksichtigt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die tatsächlich auftretenden Querbeschleunigungen im Fahrzeug unterhalb dieser Kritikalitätsschwelle liegen. Der autonome Eingriff in das Fahrzeug hilft hierbei, die Querbeschleunigung unterhalb der Kritikalitätsschwelle zu halten, die andernfalls, also ohne autonomen Eingriff, überschritten werden würde, was zu einer gefährlichen Fahrsituation führen würde, die von dem Fahrer nur schwer beherrschbar wäre.
Sofern eine Vermeidungsreaktion des Fahrers vorliegt und eine Kritikalitätsschwelle überschritten ist, werden von einem Regel- und Steuergerät im Fahrzeug Stellsignale erzeugt, über die ein Aktuator im Fahrzeug zur Korrektur des Fahrzeugzustandes eingestellt wird. Möglich ist eine autonome Beeinflussung des Bremssystems, des
Lenksystems und/oder des Antriebssystems. Darüber hinaus können auch Aktuatoren eingestellt werden, die das Fahrverhalten beeinflussen, insbesondere Aktuatoren im Fahrwerk wie beispielsweise eine aktive Wankeinstellung. Im Falle eines Bremseingriffes kann sowohl eine gleichmäßige als auch eine bezogen auf die einzelnen Räder des Fahrzeuges ungleichmäßige Bremsung erfolgen, wobei im letztgenannten Fall das Fahrzeug zusätzlich stabilisiert werden kann. Bei einem Eingriff in das Antriebssystem des Fahrzeugs wird im Falle einer Brennkraftmaschine die Luftzufuhr und/oder die Kraftstoffzufuhr beeinflusst, im Falle eines ausschließlich oder zusätzlich eingesetzten Elektromotors wird die elektrische Leistung dieses Elektromotors reguliert; möglich ist auch ein Eingriff in eine Getriebeeinheit. Bei einem Lenkeingriff sind ebenfalls verschiedenartige Eingriffsmöglichkeiten denkbar. Falls ein Lenküberlagerungsgetriebe im Lenksystem vorgesehen ist, kann zusätzlich zum Fahrerlenkwinkel ein Zusatzlenkwinkel vorgegeben werden, der auf den Fahrerlenkwinkel addiert oder von diesem subtrahiert wird. Möglich ist aber auch eine Beeinflussung auf Lenkmomentebene, um ein positives oder negatives Lenkmoment zu generieren, welches in das Lenksystem eingespeist wird.
Die autonom durchgeführte Fahrerunterstützung erfolgt vorteilhafterweise nur solange, wie die Kritikalitätsschwelle überschritten ist. Da eine laufende, zyklische Überprüfung hinsichtlich der Kritikalitätsschwelle durchgeführt wird, kann die Fahrerunterstützung wieder zurückgenommen werden, wenn der betrachtete Wert bei einer Fahrt entlang der Ausweichtrajektorie wieder unter den zugeordneten Grenzwert fällt. Die Rücknahme des autonomen Eingriffes erfolgt zweckmäßig sukzessive. Sobald die Aktivierungsbedingungen wieder erfüllt sind, wird der Eingriff erneut aktiviert.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausweichsituation eines Fahrzeuges vor einem Hindernis,
Fig. 2 eine Darstellung eines Trajektorienschlauches des Fahrzeuges, der die Gesamtheit aller möglichen Bewegungen des Fahrzeuges zeitabhängig wiedergibt, wobei eine bevorzugte, propagierte Ausweichtrajektorie innerhalb des Trajektorienschlauches eingetragen ist.
In Fig. 1 ist eine Fahrsituation eines Fahrzeuges 1 dargestellt, welches mit „Ego" bezeichnet ist und bei dem es sich um dasjenige Fahrzeug handelt, bei dem der Fahrer mittels autonomer Eingriffe beim Ausweichen eines Hindernisses unterstützt wird. Dieses Hindernis ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein weiteres Fahrzeug 2 dargestellt, welches die Bezeichnung „Obs" (obstacle) trägt. Sowohl das Fahrzeug 1 als auch das Fahrzeug 2 - im Folgenden Fremdobjekt genannt - bewegen sich entlang einer Straße mit der Längskoordinate x, wobei die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 1 höher ist als die Geschwindigkeit des Fremdobjektes 2. Aufgrund dieser Geschwindigkeitsdifferenz verringert sich der Abstand zwischen Fahrzeug 1 und Fremdobjekt 2, was mithilfe einer Umfeldsensorik im Fahrzeug 1 festgestellt werden kann. Bei dieser Fahrzeugsensorik handelt es sich insbesondere um Ultraschall-, Lidar-, Radar- und/oder Videosensoren. Diese Sensoren detektieren das Fremdobjekt 2, sobald dieses im Sensorerfassungsbereich liegt.
Zusätzlich zu der Umfeldsensorik besitzt das Fahrzeug 1 eine Fahrzeugsensorik zur Ermittlung der aktuellen Fahrzeugzustandsgrößen und diversen Fahrzeugbetriebsgrößen. Über die bordeigene Fahrzeugsensorik wird insbesondere die aktuelle Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerdynamik auf Lage-, Geschwindigkeitsund Beschleunigungsebene ermittelt. Nach der Erfassung des Fremdobjektes 2 wird überprüft, ob der Fahrer eine Vermeidungsreaktion zeigt, um eine Kollision zwischen dem Fahrzeug 1 und dem Fremdobjekt 2 zu vermeiden oder zumindest die Folgen einer derartigen Kollision zu vermindern. Diese Vermeidungsreaktion wird mithilfe der Fahrzeugsensorik im Fahrzeug 1 detektiert, indem beispielsweise die Lenkradbetätigung oder die
Bremspedalbetätigung sensiert und die Sensorsignale einer Regel- und Steuereinheit im Fahrzeug zugeführt werden, in der eine Auswertung stattfindet. Sofern die betrachteten Signale bestimmte, festgelegte Grenzwerte überschreiten, kann davon ausgegangen werden, dass eine typische Reaktion des Fahrers auf die aufgetretene Gefahrensituation stattgefunden hat. In diesem Fall wird eine so genannte propagierte Ausweichtrajektorie zur Kollisionsvermeidung bzw. zur Kollisionsfolgenminderung berechnet.
Die propagierte Ausweichtrajektorie ist in den Figuren 1 und 2 mit dem Bezugszeichen 3 gekennzeichnet. Das Fahrzeug 1 folgt dieser Ausweichtrajektorie, was in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 1' für das Fahrzeug gekennzeichnet ist, welches sich entlang der Ausweichtrajektorie 3 bewegt. Die Ausweichtrajektorie 3 wird in der Weise festgelegt, dass das sich ebenfalls weiter fortbewegende Fremdobjekt 2' möglichst kollisionsfrei umfahren wird. Das Befahren der Ausweichtrajektorie 3 erfolgt bevorzugt in erster Linie durch eine Fahrzeugbetätigung über den Fahrer, der jedoch durch einen autonom durchgeführten Eingriff in die Aktuatoren des Fahrzeuges beim Befolgen der Ausweichtrajektorie 3 unterstützt wird. Diese Unterstützung kann gegebenenfalls so weit gehen, dass das Fahren entlang der Trajektorie ausschließlich oder fast ausschließlich über einen autonomen Eingriff erfolgt.
Die Ausweichtrajektorie 3 wird aus dem Trajektorienschlauch 4 bestimmt, der in Fig. 2 dargestellt ist. Dieser Trajektorienschlauch 4 stellt die Gesamtheit aller möglichen Bewegungen des Fahrzeuges 1 dar, wobei zweckmäßig der Bereich aus dem Trajektorienschlauch 4 herausgeschnitten ist, welcher zu einer Kollision mit dem Fremdobjekt 2 führen würde. Innerhalb des Trajektorienschlauches 4 gibt es theoretisch unendlich viele Möglichkeiten zur Bestimmung der Ausweichtrajektorie 3. Wie in Fig. 2 dargestellt, stellen verschiedene Schichten bei konstanten z-Werten innerhalb des Trajektorienschlauches verschiedene Zeitpunkte der Trajektorien dar. Die z-Achse ist als Produkt von Zeit und Fahrzeuggeschwindigkeit vE darstellbar. Die verschiedenen Zeitpunkte sind in Fig. 2 mit tn bis tn+3 eingetragen. Zur Festlegung der propagierten Ausweichtrajektorie 3 wird ein Kostenfunktional bzw. eine Optimierungsfunktion herangezogen. Als Optimierungsfunktion können grundsätzlich unterschiedliche Funktionen berücksichtigt werden. Beispielhaft sei als Optimierungsfunktion das Integral des Quadrats der Krümmungskurve K als Funktion der Bahnposition s genannt, das gemäß
^κ(s)2ds = Min\ s=0
ein Minimum einnehmen soll, wobei das Integral sich über die gesamte Länge L der Ausweichfunktion bezieht. Die Krümmungskurve K wird beispielsweise als Polygonzug festgelegt.
Des Weiteren kann eine Kritikalitätsschwelle berücksichtigt werden, beispielsweise ein Beschleunigungswert. Diese Kritikalitätsschwelle wird im Ausführungsbeispiel als kleinste maximale Querbeschleunigung aq, max aus der Schar der Ausweichtrajektorien, also dem Trajektorienschlauch 4 bestimmt. Nach der Bestimmung der Kritikalitätsschwelle aq, max wird überprüft, ob der Wert der aktuellen Fahrzeugquerbeschleunigung, der aus der Fahrzeugsensorik ermittelt wird, diese Kritikalitätsschwelle überschreitet. Sofern dies der Fall ist, werden Stellsignale im Fahrzeug 1 zur Einstellung eines oder mehrerer Aktuatoren im Fahrzeug erzeugt, um den Fahrzeugzustand in gewünschter Weise zu korrigieren. Diese Korrektur bezieht sich zweckmäßig auf die Fahrzeugposition, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Fahrzeugbeschleunigung.
Als möglicher Eingriff in einen Aktuator des Fahrzeuges 1 kommt eine Einstellung des Bremssystems, des Lenksystems und des Antriebsstranges in Betracht, insbesondere ein Eingriff in das Motormanagement einer Brennkraftmaschine sowie ein Eingriff in ein Automatikgetriebe.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Vermeidung bzw. Folgenminderung der Kollision eines Fahrzeugs (1) mit mindestens einem Objekt (2), bei dem mithilfe einer Fahrzeugsensorik aktuelle Fahrzeugzustands- und Fahrzeugbetriebsgrößen ermittelt werden, - mithilfe einer Umfeldsensorik Objekte (2) im Sensorerfassungsbereich erkannt werden, unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrzeugzustands- und Fahrzeugbetriebsgrößen sowie eines erfassten Objekts mindestens eine Ausweichtrajektorie (3) zur Kollisionsvermeidung bzw. Kollisionsfolgenminderung ermittelt wird, bei Überschreitung eines Grenzwertes mindestens einer aktuellen Fahrzeugzustands- oder Fahrzeugbetriebsgröße eine Vermeidungsreaktion des Fahrers auf das erfasste Objekt (2) angenommen wird, im Falle einer angenommenen Fahrervermeidungsreaktion ermittelt wird, ob eine Fahrzeugzustands- und Fahrzeugbetriebsgröße eine Kritikalitätsschwelle überschreitet, im Falle einer Überschreitung der Kritikalitätsschwelle Stellsignale zur Einstellung mindestens eines Aktuators im Fahrzeug (1) zur Korrektur des Fahrzeugzustandes erzeugt werden, derart, dass das Fahrzeug in Richtung auf die Ausweichtrajektorie geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schar (4) von Ausweichtrajektorien ermittelt wird, aus denen gemäß einer Optimierungsfunktion eine propagierte Ausweichtrajektorie (3) bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Optimierungsfunktion das Integral des Quadrats der Krümmungskurve (K ) als Funktion der Bahnposition (s) ein Minimum einnimmt:
^K(s)2ds = Min\ . s=0
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungskurve (K ) als Polygonzug vorliegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kritikalitätsschwelle ein Querbeschleunigungswert (aqi tϊiax) bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querbeschleunigungswert (aq, max) als maximale Querbeschleunigung aus einer Ausweichtraktorie (3) ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Querbeschleunigungswert (aq, max) die kleinste maximale Querbeschleunigung aus der Schar (4) der Ausweichtraktorien darstellt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrervermeidungsreaktion die Lenkradbetätigung untersucht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vermeidungsreaktion angenommen wird, falls eine Mindest-Lenkwinkeländerung (δ LW^ ) vorliegt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vermeidungsreaktion angenommen wird, falls eine Mindest- Lenkwinkelgeschwindigkeitsänderung (δiW%mm ) vorliegt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktuator ein Bremsaktuator über die Stellsignale angesteuert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktuator ein Lenkaktuator über die Stellsignale angesteuert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Lenkaktuator ein Zusatzlenkwinkel zum Fahrerlenkwinkel addiert wird, beispielsweise in einem Überlagerungslenkgetriebe.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geschwindigkeitsaktuator, beispielsweise ein die Kraftstoff- und/oder Luftzufuhr zu den Brennräumen der Brennkraftmaschine regulierender Aktuator oder ein Elektromotor, über die Stellsignale angesteuert wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Umfeldsensorik die Umgebung berührungslos abtastende Sensoren verwendet werden, insbesondere Ultraschall-, Lidar-, Radar- und/oder Videosensoren.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Eingriffs des Systems variiert werden kann zwischen einem minimalem Eingriff bis hin zu einer autonomen Fahrzeugführung.
17. Regel- und Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
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