DE102005003178A1 - Transverse guidance assistance device for vehicle, has arithmetic and logic unit to determine reference lane that is determined from free lane, which is detected by sensor, and safety margin, where free lane is reduced by margin - Google Patents

Abstract

The device has a sensor to detect a free lane (2) before a vehicle (1). An arithmetic and logic unit determines a reference lane and an intended and/or current position of the vehicle relative to the reference lane. An actuator that is activated when the vehicle position deviates from the reference lane is provided. The reference lane is determined from the lane (2) and a safety margin, and the lane (2) is reduced by the margin. An independent claim is also included for a method for transverse guidance assistance of a vehicle.

Description

Translated fromGerman

DieErfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Querführungsassistenzeines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und7.TheThe invention relates to a device and a method for transverse guidance assistancea vehicle having the features of the preamble of claims 1 and7th

EineVorrichtung zur Querführungsassistenz umfassteine Sensorik, welche eine dem Fahrzeug vorausliegende zur Verfügung stehendeFahrspur (freie Fahrspur) erkennt. Die Sensorik ist beispielsweiseals Kamera, Radar oder Laser ausgebildet. Die Vorrichtung umfasstweiter eine Recheneinheit, durch welche eine zukünftige Position des Fahrzeugs relativzur freien Fahrspur ermittelbar ist. Wird ein gegenwärtiges und/oderzukünftigesVerlassen der freien Fahrspur erkannt, so wird eine geeignete Aktorik aktiviert.Ein derartiges System ist beispielsweise aus der WO 02/47945 A2bekannt.ADevice for transverse guidance assistance includesa sensor, which is a vehicle ahead of the availableLane (free lane) detects. The sensor is, for exampledesigned as a camera, radar or laser. The device comprisesFurthermore, a computing unit, by which a future position of the vehicle relativecan be determined to the free lane. Will a present and / orfutureLeaving the free lane recognized, a suitable actuator is activated.Such a system is for example from WO 02/47945 A2known.

DieAktorik ist dabei beispielsweise als Warnsystem ausgebildet. DerFahrer wird dabei akustisch, optisch und/oder haptisch auf das Verlassender Fahrbahn aufmerksam gemacht und kann selbst durch geeigneteLenkeingriffe das Fahrzeug wieder auf die Spur bringen.TheActuator is designed for example as a warning system. Of theThe driver is thereby acoustically, visually and / or haptically on leavingaware of the roadway and can even by suitableSteering interventions bring the vehicle back on track.

Alternativoder ergänzendkann die Aktorik auch als System zur Aufbringung eines Zusatzlenkmomentsausgebildet sein, wobei ein Fahrer dabei unterstützbar ist, auf die freie Fahrspurzurückzukehrenund/oder ein Verlassen der Fahrspur zu verhindern. Daneben ist esauch denkbar, den Fahrer für dieDauer des Eingriffs zu ersetzen.alternativeor in additionThe actuators can also be used as a system for applying an additional steering torquebe formed, with a driver is supported, on the free laneto returnand / or to prevent leaving the lane. It is beside italso conceivable, the driver for theTo replace the duration of the procedure.

Jenach Fahrbahnbeschaffenheit kann bereits ein geringes Verlassender Fahrbahn große Konsequenzennach sich ziehen. Insbesondere in Alleen können jedoch bereits geringeAbweichungen von der Fahrspur fatale Folgen haben.everdepending on the road surface can already leave a smallthe roadway big consequencesentail. However, especially in avenues can already smallDeviations from the lane have fatal consequences.

DerErfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtungund ein Verfahren zu schaffen, durch welche eine Querführungsassistenzverbessert wird.Of theThe invention is therefore based on the technical problem of a deviceand to provide a method by which a lateral guidance assistanceis improved.

DieLösungdes Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sichaus den Unteransprüchen.Thesolutionof the problem results from the objects with the features of claims 1 and7. Further advantageous embodiments of the invention will become apparentfrom the dependent claims.

Hierfür wird mindestensein variabler seitlicher Sicherheitsabstand zur Begrenzung der freien Fahrspurbestimmt und die freie Fahrspur um den Sicherheitsabstand reduziert.Dadurch ergibt sich eine so genannte Sollfahrspur. Die Sollfahrspurkann in bestimmten Fahrsituationen mit der freien Fahrspur übereinstimmen.Der Sicherheitsabstand beträgt dannauf beiden Seiten der Fahrspur Null. Im Regelfall ist jedoch derSicherheitsabstand an mindestens einer der beiden Seiten größer Null.Der Sicherheitsabstand kann dabei für beide Seiten gemeinsam oder getrenntermittelt werden. Durch die reduzierte Fahrspur wird die Aktorikzu einem früherenZeitpunkt aktiviert. Ein zu früherEingriff kann sich jedoch negativ auf den Fahrkomfort auswirken.Durch die variable Bestimmung des Sicherheitsabstands ist eine Anpassungan ein Fahrverhalten des Fahrers und/oder andere Parameter möglich.At leasta variable lateral safety distance to limit the free lanedetermines and reduces the free lane by the safety distance.This results in a so-called target lane. The nominal lanecan in certain driving situations match the free lane.The safety distance is thenzero on both sides of the lane. As a rule, however, is theSafety distance on at least one of the two sides greater than zero.The safety distance can be shared or separated for both sidesbe determined. Due to the reduced lane is the actuatorsto an earlierTime activated. One too soonHowever, intervention can have a negative effect on ride comfort.The variable determination of the safety distance is an adaptationto a driving behavior of the driver and / or other parameters possible.

Ineiner bevorzugten Ausführungsformist der Sicherheitsabstand von mindestens einem Parameter der Fahrzeugdynamikabhängig.Parameter der Fahrdynamik sind beispielsweise eine Geschwindigkeit,eine Querbeschleunigung, eine Längsbeschleunigungoder ein Giermoment. Insbesondere in Kurven hat die Fahrdynamikeinen großenEinfluss auf ein Spurhaltevermögendes Fahrzeugs. Durch die Berücksichtigungder Fahrzeugdynamik bei der Ermittlung der Sollfahrspur ist es beispielsweise möglich, beihohen Geschwindigkeiten schon früh aufAbweichungen zu reagieren, währendbei geringeren Geschwindigkeiten bei gleicher Position des Fahrzeugsrelativ zur Fahrspur noch kein Eingriff notwendig ist. Die Datender Fahrzeugdynamik sind durch geeignete Sensorik erfassbar und/oderermittelbar. Sie sind der Querführungsassistenzbeispielsweise mittels CAN-Bus übermittelbar.Ina preferred embodimentis the safety margin of at least one parameter of the vehicle dynamicsdependent.Parameters of the driving dynamics are, for example, a speeda lateral acceleration, a longitudinal accelerationor a yaw moment. Especially in curves has the driving dynamicsa bigInfluence on a lane keeping abilityof the vehicle. By considerationthe vehicle dynamics in the determination of the desired lane, it is possible, for example, athigh speeds early onDeviations react whileat lower speeds with the same position of the vehiclerelative to the lane still no intervention is necessary. The datathe vehicle dynamics are detected by suitable sensors and / ordetermined. You are the cross-leadership assistantfor example, via CAN bus can be transmitted.

Ineiner weiteren Ausführungsformist der Sicherheitsabstand mindestens von einem Parameter der Fahrzeugumgebungabhängig.Parameter der Fahrzeugumgebung sind beispielsweise ein Fahrverhaltenanderer relevanter Fahrzeuge, die Art einer Fahrbahnbegrenzung,wie Baum, Leitpfosten, Markierungslinie oder ähnliche, eine Fahrbahnbeschaffenheitder freien Fahrspur, eine Fahrbahnbeschaffenheit neben der freienFahrspur, eine Verkehrsdichte neben der freien Fahrspur, Witterungsbedingungenetc. Die Sensorik zur Erkennung der freien Fahrbahn ist als Kamera,Laser und/oder Radar ausbildbar. Bei einer Ausbildung als Kameraist füreine Erkennung der Art der Fahrbahnbegrenzung oder ähnlicherParameter ein Bildverarbeitungsverfahren einsetzbar.Ina further embodimentis the safety margin of at least one parameter of the vehicle environmentdependent.Parameters of the vehicle environment are, for example, a driving behaviorother relevant vehicles, the type of road boundary,like tree, guide post, marker line or similar, a roadway texturethe clear lane, a roadway condition beside the free oneLane, a traffic density next to the free lane, weather conditionsetc. The sensor system for detecting the free lane is a camera,Laser and / or radar formable. In training as a camerais fora recognition of the type of lane boundary or similarParameter image processing method used.

Ineiner weiteren Ausführungsformist durch die Aktorik ein Zusatzlenkmoment aufbringbar, wobei derBetrag des Zusatzlenkmoments begrenzt ist. Das Zusatzlenkmomentdient der Unterstützungdes Fahrers beim Einhalten der Fahrspur. In Abhängigkeit der Fahrsituationist das Zusatzlenkmoment positiv oder negativ. Durch die Begrenzungdes Zusatzlenkmoments wird erreicht, dass der Fahrer das Zusatzlenkmoment übersteuernkann. Zusätzlichoder alternativ kann eine Begrenzung des resultierenden Lenkmomentsund/oder des resultierenden Lenkwinkels vorgesehen werden, welcheeine Steuerung durch den Fahrer und/oder Übersteuerung des Zusatzlenkmomentsdurch den Fahrer begrenzt. Der maximale Lenkwinkel und/oder dasmaximale Lenkmoment gewährleistenein störungsfreiesWiedereinfahren in die Fahrbahn, verhindert jedoch ein Überschwingendes Fahrzeugs in eine benachbarte Fahrspur. Bei Überschreiten des maximalenLenkwinkels wird durch die Aktorik ein Gegenlenkmoment aufgebracht.Dadurch wird verhindert, dass der Fahrer versehentlich einen zugroßenLenkwinkel vorgibt. Das Gegenlenkmoment ist dabei vorzugsweise derartausgelegt, dass es durch den Fahrer mit erhöhter Lenkkraft übersteuerbarist.In a further embodiment, an additional steering torque can be applied by the actuators, wherein the amount of additional steering torque is limited. The additional steering torque is used to assist the driver in keeping the lane. Depending on the driving situation, the additional steering torque is positive or negative. By limiting the additional steering torque is achieved that the driver can override the additional steering torque. Additionally or alternatively a limitation of the resulting steering torque and / or the resulting steering angle may be provided which limits control by the driver and / or override of the additional steering torque by the driver. The maximum steering angle and / or the maximum steering torque ensure a trouble-free re-entry into the roadway, but prevents overshooting of the vehicle in an adjacent lane. When the maximum steering angle is exceeded, a counter-steering torque is applied by the actuators. This prevents the driver from inadvertently setting too high a steering angle. The counter-steering torque is preferably designed such that it can be overridden by the driver with increased steering force.

Ineiner weiteren Ausführungsformist die Begrenzung des Zusatzlenkmoments variabel ist. Die Begrenzungist dabei in Abhängigkeitverschiedener Parameter wie beispielsweise Fahrsituation, aktuellesHandmoment, Fahrerphysiologie anpassbar.Ina further embodimentis the limitation of the additional steering torque is variable. The limitis dependent on itvarious parameters such as driving situation, currentHand torque, driver physiology customizable.

Ineiner weiteren Ausführungsformist ein Gradient des Zusatzlenkmoments begrenzt. Durch die Begrenzungdes Gradienten wird ein rampenförmigerAuf- oder Abbau des Zusatzlenkmoments erzielt. Der Eingriff istdadurch sanft gestaltbar, so dass die Gefahr verringert wird, dassder Fahrer sich durch das Zusatzlenkmoment gestört fühlt.Ina further embodimenta gradient of the additional steering torque is limited. By the limitationthe gradient becomes a ramp-shaped oneEstablished or dismantled the additional steering torque. The procedure isThis can be shaped gently so that the risk is reducedthe driver feels disturbed by the additional steering torque.

Nebendem Zusatzlenkmoment könnenweitere akustische, optische und/oder haptische Warnungen erfolgen.So kann beispielsweise eine Vibration auf das Lenkrad gegeben werden.Nextthe additional steering torque canfurther acoustic, optical and / or haptic warnings take place.For example, a vibration can be given to the steering wheel.

DieErfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispielsnäher erläutert. DieFiguren zeigen:TheInvention will be described below with reference to a preferred embodimentexplained in more detail. TheFigures show:

1 eineschematische Darstellung eines Fahrzeug, für welches ein unbeabsichtigtesVerlassen einer freien Fahrspur prognostiziert wird, und 1 a schematic representation of a vehicle for which an unintentional leaving a lane is predicted, and

2 schematischden Verlauf eines Zusatzlenkmoments. 2 schematically the course of an additional steering torque.

1 zeigtein Fahrzeug1 auf einer freien Fahrspur2. DasFahrzeug1 ist mit einer nicht dargestellten Kamera ausgebildet,durch welche die freie Fahrspur2 innerhalb des Blickkegels3 erfassbarist. Mittels der Kameradaten sowie aufgrund von Informationen über dieFahrdynamik ist eine Fahrzeugtrajektorie4 der Fahrzeugmittelachseund/oder eine Trajektorie4' derFahrzeugräderrelativ zur freien Fahrspur2 prognostizierbar. Damit istein Punkt B prognostizierbar, an welchem das Fahrzeug1 die freieFahrspur2 verlassen wird. 1 shows a vehicle 1 on a free lane 2 , The vehicle 1 is formed with a camera, not shown, through which the free lane 2 inside the view cone 3 is detectable. By means of the camera data as well as on the basis of information about the driving dynamics is a vehicle trajectory 4 the vehicle central axis and / or a trajectory 4 ' the vehicle wheels relative to the free lane 2 predictable. Thus, a point B can be predicted on which the vehicle 1 the free lane 2 will leave.

Wirdein Verlassen der freien Fahrspur2 durch das Fahrzeug1 detektiert,so kann ein Fahrer optisch, akustisch und/oder haptisch gewarntwerden. Alternativ oder zusätzlichkann durch das Fahrzeug ein Zusatzlenkmoment aufgebracht werden, durchwelches der Fahrer beim Einhalten der Fahrspur2 unterstützt wird.Will be leaving the free lane 2 through the vehicle 1 detected, so a driver can be warned visually, acoustically and / or haptically. Alternatively or additionally, an additional steering torque can be applied by the vehicle, by which the driver while keeping the lane 2 is supported.

Einezu früheWarnung und/oder ein zu früherEingriff schränkenden Fahrkomfort deutlich ein, und es besteht die Gefahr, dass derFahrer langfristig Warnsignale ignoriert. Erfolgt die Warnung dagegen sehrspät, sobesteht die Gefahr einer Überreaktion desFahrers. Der optimale Zeitpunkt für eine Warnung und/oder einenEingriff hängtvon einer Vielzahl von Faktoren ab. Erfindungsgemäß ist derZeitpunkt füreinen Eingriff daher variabel. Dies wird erreicht durch eine Einführung vonSicherheitsanständen22,24.Too early warning and / or too early intervention significantly limits ride comfort, and there is a danger that the driver will ignore long-term warning signals. If the warning is very late, there is a risk of overreaction of the driver. The optimal time for a warning and / or intervention depends on a variety of factors. According to the invention, the time for an intervention is therefore variable. This is achieved by introducing safety warnings 22 . 24 ,

DieSicherheitsabstände22,24 werdenin Abhängigkeitder Geschwindigkeit des Fahrzeugs1, eines Fahrverhaltensanderer, nicht dargestellter, relevanter Fahrzeuge, einem Kurvenradiusder Fahrbahn, einer Art der Fahrbahnbegrenzung, einer Beschaffenheitder Fahrspur2 und/oder der angrenzenden Fahrbahn, Witterungsbedingungenund/oder individueller Fahrereigenschaften eingestellt. Weitere Faktorensind denkbar und könnenebenfalls zur Ermittlung der Sicherheitsabstände herangezogen werden.The safety distances 22 . 24 are dependent on the speed of the vehicle 1 , a driving behavior of other unrepresented, relevant vehicles, a curve radius of the road, a kind of road boundary, a condition of the lane 2 and / or the adjacent lane, weather conditions and / or individual driver characteristics. Other factors are conceivable and can also be used to determine the safety distances.

EineSollfahrspur des Fahrzeugs1 ergibt sich dabei aus derfreien Fahrspur2 reduziert um die Sicherheitsabstände22,24.A nominal lane of the vehicle 1 results from the free lane 2 reduced by the safety distances 22 . 24 ,

Wirdeine Abweichung der Sollfahrspur detektiert so wird durch eine nichtdargestellte Aktorik der Fahrer gewarnt und/oder ein Zusatzlenkmoment aufgebracht.Die korrigierte Trajektorie des Fahrzeugs1 ist mit demBezugszeichen5 gekennzeichnet.If a deviation of the nominal lane is detected, the driver is warned by an actuator, not shown, and / or an additional steering torque is applied. The corrected trajectory of the vehicle 1 is with the reference numeral 5 characterized.

2 zeigtschematisch einen Verlauf eines Betrags |M| des Zusatzlenkmoments über dieZeit t. Der Betrag |M| des Zusatzlenkmoments ist begrenzt auf einenWert M_Max. Dadurch wird erreicht, dass der Fahrer das Zusatzlenkmomentbei Bedarf übersteuernkann. Weiter ist der Gradient des Zusatzmomentes sowohl im positivenals auch im negativen begrenzt. Dadurch ergibt sich der dargestellterampenförmigeVerlauf. Durch den rampenförmigenVerlauf wird ein weicher Eingriff erzielt und so ein Erschreckendes Fahrers durch eine ruckartige Lenkbewegung verhindert. 2 schematically shows a course of an amount | M | the additional steering torque over time t. The amount | M | of the additional steering torque is limited to a value M_Max. This ensures that the driver can oversteer the additional steering torque when needed. Furthermore, the gradient of the additional torque is limited both in the positive and in the negative. This results in the illustrated ramp-shaped course. By the ramp-shaped course, a soft engagement is achieved, thus preventing a shock of the driver by a jerky steering movement.

Claims (12)

Translated fromGerman

Vorrichtung zur Querführungsassistenz von Fahrzeugenumfassend mindestens eine Sensorik zur Erfassung einer dem Fahrzeugvorausliegenden freien Fahrspur, mindestens eine Recheneinheit zur Ermittlungeiner Sollfahrspur und mindestens einer zukünftigen und/oder gegenwärtigen Positiondes Fahrzeugs relativ zur Sollfahrspur und mindestens eine Aktorik,wobei die Aktorik bei einer einen Grenzwert übersteigenden Abweichung derPosition des Fahrzeugs von der Sollspur aktivierbar ist,dadurchgekennzeichnet, dass mindestens ein variabler seitlicherSicherheitsabstand (22,24) zur Begrenzung derfreien Fahrspur (2) bestimmbar ist und die Sollfahrspuraus der erfassten freien Fahrspur (2) und dem Sicherheitsabstand(22,24) ermittelbar ist, wobei die freie Fahrspur(2) um den Sicherheitsabstand reduziert wird.Device for the transverse guidance assistance of vehicles comprising at least one sensor for detecting a free lane ahead of the vehicle, at least one arithmetic unit for determining a desired lane and at least one future and / or current position of the vehicle relative to the desired lane and at least one actuator, wherein the actuator at a limit exceeding the deviation of the position of the vehicle of the Target track is activated,characterized in that at least one variable lateral safety distance ( 22 . 24 ) to limit the free lane ( 2 ) is determinable and the desired lane from the detected free lane ( 2 ) and the safety distance ( 22 . 24 ) can be determined, wherein the free lane ( 2 ) is reduced by the safety distance.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Sicherheitsabstand (22,24) mindestensvon einem Parameter der Fahrdynamik abhängig ist.Device according to claim 1, characterized in that the safety distance ( 22 . 24 ) is dependent on at least one parameter of the driving dynamics.Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass der Sicherheitsabstand (22,24) mindestensvon einem Parameter der Fahrzeugumgebung abhängig ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the safety distance ( 22 . 24 ) is dependent on at least one parameter of the vehicle environment.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,dass durch die Aktorik ein Zusatzlenkmoment aufbringbar ist, wobei derBetrag (|M|) des Zusatzlenkmoments begrenzt ist.Device according to one of claims 1, 2 or 3, characterizedthat an additional steering torque can be applied by the actuators, wherein theAmount (| M |) of the additional steering torque is limited.Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Begrenzung (M_MAX) des Zusatzlenkmoments variabel ist.Device according to claim 4, characterized in thatthe limit (M_MAX) of the additional steering torque is variable.Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,dass ein Gradient des Zusatzlenkmoments begrenzt ist.Apparatus according to claim 4 or 5, characterizedthat a gradient of the additional steering torque is limited.Verfahren zur Querführungsassistenz von Fahrzeugen,wobei mittels mindestens einer Sensorik eine dem Fahrzeug vorausliegendenfreie Fahrspur erfasst wird, mittels mindestens einer Recheneinheiteine Sollfahrspur und mindestens eine zukünftige und/oder gegenwärtige Positiondes Fahrzeugs relativ zur Sollfahrspur erfasst wird und mindestenseine Aktorik bei einer einen Grenzwert übersteigenden Abweichung derPosition des Fahrzeugs von der Sollspur aktiviert wird, dadurchgekennzeichnet, dass mindestens ein variabler seitlicher Sicherheitsabstand(22,24) zur Begrenzung der freien Fahrspur (2) bestimmtwird und die Sollfahrspur aus der erfassten freien Fahrspur(2) und dem Sicherheitsabstand (22,24)ermittelt wird, wobei die freie Fahrspur (2) um den Sicherheitsabstandreduziert wird.Method for the transverse guidance assistance of vehicles, wherein by means of at least one sensor system a free lane ahead of the vehicle is detected, by means of at least one arithmetic unit a target lane and at least one future and / or current position of the vehicle relative to the target lane is detected and at least one actuator at a limit exceeding deviation of the position of the vehicle is activated by the target track, characterized in that at least one variable lateral safety distance ( 22 . 24 ) to limit the free lane ( 2 ) is determined and the target lane from the detected free lane ( 2 ) and the safety distance ( 22 . 24 ), whereby the free lane ( 2 ) is reduced by the safety distance.Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass der Sicherheitsabstand (22,24) mindestensvon einem Parameter der Fahrdynamik abhängig ist.Method according to claim 7, characterized in that the safety distance ( 22 . 24 ) is dependent on at least one parameter of the driving dynamics.Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,dass der Sicherheitsabstand (22,24) mindestensvon einem Parameter der Fahrzeugumgebung abhängig ist.Method according to claim 7 or 8, characterized in that the safety distance ( 22 . 24 ) is dependent on at least one parameter of the vehicle environment.Verfahren nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,dass durch die Aktorik ein Zusatzlenkmoment aufgebracht wird, wobei derBetrag (|M|) des Zusatzlenkmoments begrenzt wird.Method according to one of claims 6, 7 or 8, characterizedthat an additional steering torque is applied by the actuators, wherein theAmount (| M |) of the additional steering torque is limited.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Begrenzung (M_MAX) des Zusatzlenkmoments variabel ist.Method according to claim 10, characterized in thatthe limit (M_MAX) of the additional steering torque is variable.Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,dass ein Gradient des Zusatzlenkmoments begrenzt ist.Method according to claim 10 or 11, characterizedthat a gradient of the additional steering torque is limited.