DE102021118837A1

DE102021118837A1 - Verfahren zum Bestimmen oder Schätzen einer Kollisionswahrscheinlichkeit eines Fahrzeugs mit einem Umfeldobjekt im Umfeld des Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102021118837A1
Application number: DE102021118837.7A
Authority: DE
Inventors: Gabriel RUPRECHT
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2021-07-21
Filing date: 2021-07-21
Publication date: 2023-01-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen oder Schätzen einer Kollisionswahrscheinlichkeit eines Fahrzeugs (2), insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder eines Kraftfahrzeuggespanns, mit wenigstens einem im Umfeld des Fahrzeugs (2) befindlichen Umfeldobjekt (3), wobei das Fahrzeug (2) eine Umfeldsensorik (4) aufweist, welche als Sensorinformationen das wenigstens eine Umfeldobjekt (3) erfassen kann. Es wird virtuelles Fahrzeugmodell gebildet, welches beispielsweise länger, breiter und/oder höher als das reale Fahrzeug ist und die Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen dem Umfeldobjekt und dem virtuellen Fahrzeugmodell bestimmt. Daher wird dem realen Fahrzeug eine zusätzliche äußere „virtuelle Fahrzeug-Aura“ in Form eines Fahrzeugmodell-Überstandsbereichs hinzugefügt, welche das reale Fahrzeug umgibt.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Bestimmen oder Schätzen einer Kollisionswahrscheinlichkeit eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder eines Kraftfahrzeuggespanns, mit wenigstens einem im Umfeld des Fahrzeugs befindlichen Umfeldobjekt gemäß Anspruch 1.
Bekannte Verfahren zum Bestimmen oder Schätzen einer Kollisionswahrscheinlichkeit eines Fahrzeugs mit einem Umfeldobjekt liefern Ergebnisse in binärer Form, d.h., ob eine Kollision des Fahrzeugs mit einem Umfeldobjekt stattfindet oder nicht oder ob ein Mindestabstand in Bezug zu einem Umfeldobjekt eingehalten wird oder nicht. Diese binären Ergebnisse führen zu Unstetigkeiten bei der Bestimmung von Stellgrößen, die das Fahrzeugverhalten automatisch beeinflussen, was zu einer ruckartigen Korrektur der Bewegung des Fahrzeugs führt. Diese ruckartige Korrektur der Bewegung des Fahrzeugs wird vom Fahrer als unnatürlich und unangenehm wahrgenommen, weshalb die Gefahr besteht, dass der Fahrer eingreift und dadurch die automatische Korrektur teilweise zurückgenommen wird.
Ein weiterer Nachteil gängiger Verfahren ist, dass davon ausgegangen wird, dass die anhand von Sensorinformationen der Umfeldsensorik gewonnenen Daten über die Geometrie des Umfeldobjekts korrekt sind. Hingegen können durch Messfehler der Umfeldsensorik, Messschwankungen, Berechnungsfehler, Modellfehler und Modellvereinfachungen die von dem Umfeldobjekt gewonnenen Sensorinformationen wie beispielsweise über die Größe, die Art und die Abmessungen des Umfeldobjekts und gegebenenfalls auch die Bewegungs-Trajektorie des Objekts von der Realität abweichen.
Wünschenswert ist ein Verfahren zum Bestimmen oder Schätzen einer Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen einem Fahrzeug und einem Umfeldobjekt, welches sich näher am menschlichen Verhalten orientiert. Dieses schließt ein, dass der Mensch beispielsweise an engen Stellen der Fahrbahn oder bei geringem Abstand des von ihm gesteuerten Fahrzeugs zu Umfeldobjekten langsamer und an breiten Stellen der Fahrbahn oder bei großem Abstand des von ihm gesteuerten Fahrzeugs zu Umfeldobjekten schneller fährt, wobei die jeweilige Geschwindigkeit die geschätzte Kollisionswahrscheinlichkeit berücksichtigt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demzufolge darin, ein Verfahren zum Bestimmen oder Schätzen einer Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen einem Fahrzeug und einem Umfeldobjekt anzugeben, welches sich näher am menschlichen Verhalten orientiert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Diese und andere Aufgaben, Vorteile, Zwecke und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei Ansicht der folgenden Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen offensichtlich.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Bestimmen oder Schätzen einer Kollisionswahrscheinlichkeit eines Fahrzeugs vor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder eines Kraftfahrzeuggespanns, mit wenigstens einem im Umfeld des Fahrzeugs befindlichen Umfeldobjekt, wobei das Fahrzeug eine Umfeldsensorik aufweist, welche als Sensorinformationen das wenigstens eine Umfeldobjekt erfasst oder erfassen kann, mit den folgenden Schritten:

a) Bilden einer Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie, entlang welcher sich Fahrzeug bewegt oder bewegen soll,
b) Bestimmen wenigstens einer Fahrzeug-Abmessung des Fahrzeugs,
c) Bilden eines virtuellen Fahrzeugmodells, welches wenigstens eine Fahrzeugmodell-Abmessung aufweist, welche sich in Richtung der bestimmten Fahrzeug-Abmessung erstreckt, aber größer ist als diese Fahrzeug-Abmessung, wobei die Differenz zwischen der Fahrzeugmodell-Abmessung und der bestimmten Fahrzeug-Abmessung einen Fahrzeugmodell-Überstandsbereich definiert, mit welchem das virtuelle Fahrzeugmodell das Fahrzeug überragt, und/oder
d) Bilden eines virtuellen Umfeldobjektmodells, welches wenigstens eine Umfeldobjektmodell-Abmessung aufweist, welche sich in Richtung einer Umfeldobjekt-Abmessung des Umfeldobjekts erstreckt, aber größer ist als die Umfeldobjekt-Abmessung, wobei die Differenz zwischen der Umfeldobjektmodell-Abmessung und der Umfeldobjekt-Abmessung einen Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich definiert, mit welchem das virtuelle Umfeldobjektmodell das Umfeldobjekt überragt und
e) Ermitteln eines Grades einer Überschneidung
- e1) zwischen dem Fahrzeug und dem Umfeldobjekt, und
- e2) zwischen dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich und dem Umfeldobjekt, oder
- e3) zwischen dem Fahrzeug und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich, oder
- e4) zwischen dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich
unter der Annahme, dass sich das Fahrzeug entlang der Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie bewegt, und
f) Bestimmen oder Schätzen der Kollisionswahrscheinlichkeit wenigstens unter Berücksichtigung der Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie, der Sensorinformation und des ermittelten Grads der Überschneidung.

Das Verfahren wird bevorzugt durch Routinen ausgeführt, welche in einer elektronischen Steuerung implementiert sind, die vorzugsweise an Bord des Fahrzeugs angeordnet ist. Die bestimmte und geschätzte Kollisionswahrscheinlichkeit kann dann in einem Fahrerassistenzsystem oder einem Autopiloten des Fahrzeugs verwertet werden, insbesondere in einem Verfahren zum Kollisionsschutz.
Unter „Fahrzeug“ soll dabei das reale Fahrzeug und dessen reale Abmessungen, insbesondere dessen reale Länge, Breite und Höhe verstanden werden. In analoger Weise soll unter dem „Umfeldobjekt“ das reale Umfeldobjekt und dessen reale Abmessungen, insbesondere dessen Länge, Breite und Höhe verstanden werden, so, wie dessen wenigstens eine (geometrische oder räumliche) Umfeldobjekt-Abmessung von der Umfeldsensorik erfasst werden kann. Das Umfeldobjekt kann ein statisches Umfeldobjekt sein, wie beispielsweise ein stehendes Fahrzeug, eine Brücke, ein Mast am Straßenrand oder auch ein sich bewegendes Umfeldobjekt wie beispielsweise ein sich in Fahrt befindliches weiteres Fahrzeug.
Die wenigstens eine Umfeldobjekt-Abmessung des Umfeldobjekts wird beispielsweise auf der Basis der Sensorinformationen der Umfeldsensorik bestimmt. Alternativ oder zusätzlich kann die Umfeldobjekt-Abmessung des Umfeldobjekts auch von dem Umfeldobjekt selbst, beispielsweise über eine Car-to-Car-Communication (C2C), dem Fahrzeug übermittelt werden, wenn das Umfeldobjekt durch ein weiteres Fahrzeug gebildet wird. Weiterhin alternativ kann die Umfeldobjekt-Abmessung des Umfeldobjekts von einer externen Stelle X mittels einer X-to-Car-Communication (X2C) dem Fahrzeug übermittelt werden.
Die Abmessungen des realen Fahrzeugs sind beispielsweise beim Hersteller bekannt und können in einem Speicher der elektronischen Steuerung abgelegt und von dort auslesbar sein.
Im Gegensatz dazu weicht das virtuelle Fahrzeugmodell geometrisch von dem realen Fahrzeug in wenigstens einer räumlichen Abmessung wie der Länge, der Breite und/oder der Höhe ab. Ebenso weicht das virtuelle Umfeldobjektmodell geometrisch von dem realen Umfeldobjekt in wenigstens einer räumlichen Abmessung wie der Länge, der Breite und/oder der Höhe ab. Die wenigstens eine räumliche Abmessung ist insbesondere auf ein absolutes oder relatives Koordinatensystem bezogen und erstreckt sich beispielsweise in Richtung einer Koordinatenachse. Insofern erstrecken sich die Länge, die Breite und die Höhe bevorzugt jeweils in Richtung einer Koordinatenachse eines dreiachsigen Koordinatensystems, dessen Koordinatenachsen rechtwinkelig zueinanderstehen.
Folglich ist das virtuelle Fahrzeugmodell beispielsweise länger, breiter und/oder höher als das reale Fahrzeug wie auch das virtuelle Umfeldobjektmodell länger, breiter und/oder höher ist als das reale Umfeldobjekt. Daher wird dem realen Fahrzeug eine zusätzliche äußere „virtuelle Fahrzeug-Aura“ in Form des Fahrzeugmodell-Überstandsbereichs hinzugefügt, welche das reale Fahrzeug umgibt. Alternativ oder zusätzlich wird dem realen Umfeldobjekt eine zusätzliche äußere „virtuelle Umfeldobjekt-Aura“ in Form des Umfeldobjektmodell-Überstandsbereichs hinzugefügt, welche das reale Umfeldobjekt umgibt.
Diese äußere „virtuelle Aura“ des Fahrzeugs und/oder des Umfeldobjekts wird dann zusätzlich in die Ermittlung oder Schätzung der Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen dem realen Fahrzeug und dem realen Umfeldobjekt einbezogen. Bei der äußeren „virtuelle Aura“ des Fahrzeugs und/oder des Umfeldobjekts wird daher wenigstens eine geometrische Abmessung des (realen) Fahrzeugs und/oder des (realen) Umfeldobjekts vergrößert, um einen Sicherabstand zwischen dem realen Fahrzeug und dem realen Umfeldobjekt zu etablieren, wenn sich das Fahrzeug entlang der Fahrzeug-Trajektorie bewegt und dabei im Umfeld des Fahrzeugs ein Umfeldobjekt erfasst wird. Dabei bildet diese zusätzliche äußere „virtuelle Aura“ eine Toleranz bei der Bestimmung oder Schätzung der Kollisionswahrscheinlichkeit, welche die Sicherheit erhöht, weil das Fahrzeug und/oder das Umfeldobjekt bedingt durch die zusätzliche äußere „virtuelle Aura“ größer angenommen wird, als es in der Realität tatsächlich ist.
Insgesamt wird die Kollisionswahrscheinlichkeit näher am menschlichen Verhalten bestimmt oder geschätzt. Durch die „virtuelle Aura“ werden die Eingriffe, welche auf der Basis der ermittelten oder geschätzten Kollisionswahrscheinlichkeit in das Fahrverhalten des Fahrzeugs (Bremse, Lenkung, Antrieb) stetiger.
Weiterhin resultiert aus dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Anpassung an das reale Verhalten eines menschlichen Fahrers. Beispielsweise, wenn die Kollisionswahrscheinlichkeit unter Einbeziehung einer äußeren „virtuellen Aura“ um das Fahrzeug herum bestimmt wird, und diese Kollisionswahrscheinlichkeit dann in einer Adaptive-Cruise-Control (ACC) ausgewertet wird, dann kann das ACC an Engstellen (z.B. einem Stadttor) die Geschwindigkeit des Fahrzeugs automatisch reduzieren, obwohl dort zwar das Fahrzeug in seinen realen Abmessungen nicht mit dem Stadttor kollidieren würde, weil die Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie dies ausschließt, aber die äußere „virtuelle Aura“ des Fahrzeugs beispielsweise mit einer gewissen Kollisionswahrscheinlichkeit mit der Engstelle virtuell kollidiert. Eine solche Geschwindigkeitsreduzierung durch das ACC würde dann dem natürlichen Verhalten eines menschlichen Fahrers entsprechen, welcher die Engstelle passiert und dann langsamer fährt.
Weiterhin stellt das Verfahren keine Einschränkung einer Bestimmung der Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen dem realen Fahrzeug (ohne äußere „virtuelle Aura“) und dem realen Umfeldobjekt (ohne äußere „virtuelle Aura“) dar. Denn der Grad an Überschneidung zwischen dem realen Fahrzeug (ohne äußere „virtuelle Aura“) und dem realen Umfeldobjekt (ohne äußere „virtuelle Aura“) wird in jedem Fall ermittelt und wird bei der Schätzung oder Bestimmung der Kollisionswahrscheinlichkeit berücksichtigt.
Zusätzlich wird der Grad an Überschneidung unter Einbeziehung wenigstens einer äußeren „virtuellen Aura“ bestimmt und wird bei der Schätzung oder Bestimmung der Kollisionswahrscheinlichkeit berücksichtigt, nämlich der Grad an Überschneidung zwischen dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich und dem Umfeldobjekt, oder zwischen dem Fahrzeug und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich, oder zwischen dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich.
Nicht zuletzt können Toleranzen oder Schwächen der Umfeldsensorik durch die zusätzliche äußere „virtuelle Aura“ abgedeckt und flexibel angepasst werden. Bei guten Messbedingungen, wie beispielsweise Taghelligkeit und guter Sicht kann die zusätzliche äußere „virtuelle Aura“ des Fahrzeugs und/oder des Objekts kleiner sein als bei widrigen Bedingungen wie beispielsweise Regen, schlechten Sichtverhältnissen und/oder Frost, bei denen dann die zusätzliche äußere „virtuelle Aura“ des Fahrzeugs und/oder des Umfeldobjekts größer ist. Eine größere äußere „virtuelle Aura“ des Fahrzeugs und/oder des Umfeldobjekts resultiert wiederum in einer größeren Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Umfeldobjekt, welche dann beispielsweise in einem ACC dadurch berücksichtigt oder verwertet wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit herabgesetzt oder begrenzt wird. Auch dies entspricht wiederum dem Fahrverhalten eines Menschen.
Auch können auch Manövrier- und Bremsfähigkeiten und Metainformationen oder andere Daten (zum Beispiel geographische Daten oder Daten bezüglich Höhe, Jahreszeit, Klima, Wetter, städtischer Ort gegenüber ländlichem Ort, Verkehrsdichte, Car2Car-/Car2X-Daten oder dergleichen) und/oder andere Umgebungseigenschaften oder -überlegungen des Fahrzeugs in Betracht gezogen werden, wenn die Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Umfeldobjekt ermittelt oder geschätzt wird.
Beispielsweise wird die Kollisionswahrscheinlichkeit zu 100 Prozent wahrscheinlich bestimmt oder geschätzt, falls irgendein Grad einer Überschneidung zwischen dem Fahrzeug und dem Umfeldobjekt ermittelt worden ist. Dies ist der Fall, wenn beispielsweise anhand der Sensorinformationen der Umfeldsensorik festgestellt wird, dass sich die Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie mit dem Umfeldobjekt überschneidet.
Bei dem Verfahren muss die Kollisionswahrscheinlichkeit nicht zwangsläufig in einem Prozentwert angegeben werden. Denkbar ist jegliche Größe, durch welche die Kollisionswahrscheinlichkeit repräsentiert werden kann, wie beispielsweise eine Kategorisierung („Kollision sicher“, „Kollision wahrscheinlich“, Kollision wenig wahrscheinlich“).
Beispielsweise wird die Kollisionswahrscheinlichkeit zu 0 Prozent wahrscheinlich bestimmt oder geschätzt, falls kein Grad einer Überschneidung zwischen

a) dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich und dem Umfeld-objekt, oder
b) dem Fahrzeug und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich, oder
c) dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich ermittelt worden ist.

Dies stellt den sichersten Fall dar, weil es trotz der zusätzlichen äußeren „virtuellen Aura“ an dem Fahrzeug und/oder an dem Umfeldobjekt zu keiner Überschneidung kommt, wenn sich das Fahrzeug entlang der Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie bewegt.
Weiterhin kann bei dem Verfahren die Kollisionswahrscheinlichkeit zu einem Wert zwischen 0 und 100 Prozent (unter Ausnehmen von 0 und 100) wahrscheinlich bestimmt oder geschätzt werden, falls (irgend)ein Grad einer Überschneidung zwischen

a) dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich und dem Umfeldobjekt, oder
b) dem Fahrzeug und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich, oder
c) dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich ermittelt worden ist.

Dies betrifft den Fall, dass es zu (irgend)einem Grad einer Überschneidung zwischen den beiden äußeren „virtuellen Auren“ des Fahrzeugs und des Umfeldobjekts oder zwischen einer äußeren „virtuellen Aura“ und dem realen Fahrzeug oder dem realen Umfeldobjekt kommt. Dann kann zwar eine zwingende Kollision ausgeschlossen werden. Jedoch kommen sich dann das Fahrzeug und das Umfeldobjekt so nahe, dass eine gewisse Kollisionswahrscheinlichkeit besteht.
Abhängig von der bestimmten oder geschätzten Kollisionswahrscheinlichkeit kann ein aktiver automatischer Eingriff in eine Bremsanlage und/oder in eine Lenkeinrichtung und/oder in eine Steuerung einer Antriebsmaschine des Fahrzeugs durchgeführt werden, insbesondere in einem Verfahren zur Kollisionsvermeidung zwischen dem Fahrzeug und dem Umfeldobjekt, in welchem die bestimmte oder geschätzte Kollisionswahrscheinlichkeit verwertet wird.
Beispielsweise kann die bestimmte oder geschätzte Kollisionswahrscheinlichkeit in wenigstens einem der folgenden Fahrerassistenzsystem verwertet oder verarbeitet werden:

a) Eine Adaptive-Cruise-Control (ACC),
b) ein Park-Assistenzsystem,
c) ein Highway-Pilot-System,
d) ein Autopilot-System,
e) ein Notbrems-Assistent.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann die wenigstens eine Umfeldobjekt-Abmessung eine Länge, eine Breite und/oder eine Höhe des Umfeldobjekts und die wenigstens eine Fahrzeug-Abmessung eine Länge, eine Breite und/oder eine Höhe des Fahrzeugs sein. Die Länge, die Breite und/oder die Höhe bzw. Umfeldobjekt-Abmessung und/oder die Fahrzeug-Abmessung können insbesondere auf ein kartesisches Koordinatensystem bezogen sein, welches fahrzeug- oder umfeldobjektfest angeordnet ist.
Gemäß einer zu bevorzugenden Ausführungsform kann das virtuelle Fahrzeugmodell und/oder das virtuelle Umfeldobjektmodell derart gebildet werden, dass es geometrisch einem Quader entspricht. Dieser virtuelle Quader umhüllt das reale Fahrzeug bzw. das reale Objekt, wobei der Bereich zwischen der Außenfläche des Quaders und dem Fahrzeug den Fahrzeugmodell-Überstandsbereich und der Bereich zwischen der Außenfläche des Quaders und dem Umfeldobjekt dann den Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich bildet. Eine solches einfaches Quadermodell reduziert den Rechenaufwand bei der Modellbildung vorteilhaft.
Auch kann das virtuelle Fahrzeugmodell und/oder das virtuelle Umfeldobjektmodell derart gebildet wird, dass es geometrisch wenigstens zwei ineinander verschachtelten Quadern entspricht, einem äußeren Quader und einem inneren Quader, und für jeden Quader der wenigstens zwei ineinander verschachtelten Quader die Kollisionswahrscheinlichkeit bestimmt oder geschätzt wird. Dann wird beispielsweise bei einer Überschneidung des äußeren oder eines weiter außen angeordneten Quaders mit dem Fahrzeug bzw. mit dem Umfeldobjekt die Kollisionswahrscheinlichkeit geringer bestimmt oder geschätzt als dies bei einer Überschneidung des inneren oder weiter innen angeordneten Quaders mit dem Fahrzeug bzw. mit dem Umfeldobjekt der Fall ist.
Auch kann anhand der Sensorinformationen der Umfeldsensorik ein Umfeldobjekttyp des wenigstens einen Umfeldobjekts bestimmt und dann das virtuelle Umfeldobjektmodell abhängig von dem bestimmten Umfeldobjekttyp gebildet werden. Wenn beispielsweise die Umfeldsensorik das Umfeldobjekt als Motorrad identifiziert, kann das virtuelle Umfeldobjektmodell in seinen geometrischen Abmessungen relativ groß ausfallen, um die Sicherheitsdefizite eines Motorrads bei einer Kollision zu kompensieren.
Gemäß einer Weiterbildung kann anhand der Sensorinformationen der Umfeldsensorik eine Relevanz des wenigstens einen Umfeldobjekts im Hinblick auf eine Kollision mit dem Fahrzeug ermittelt und das virtuelle Umfeldobjektmodell und/oder das virtuelle Fahrzeugmodell lediglich dann gebildet werden, wenn die Relevanz des wenigstens einen Umfeldobjekts eine vorgegebene Grenzrelevanz überschreitet. Damit wird eine unnötige Modellbildung und damit ein unnötiger Rechenaufwand in den Fällen vermieden, in denen keine relevanter Kollisionsrelevanz besteht, etwa wenn sich das Umfeldobjekt von dem Fahrzeug wegbewegt.
Auch kann gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens eine Gewichtung vorgenommen werden, bei welcher

a) erste Abschnitte des Fahrzeugmodell-Überstandsbereichs, welche näher an dem Fahrzeug liegen als zweite Abschnitte des Fahrzeugmodell-Überstandsbereichs, eine größere Gewichtung in Bezug auf die Bestimmung oder Schätzung der Kollisonswahrscheinlichkeit erhalten, und/oder bei welcher
b) erste Abschnitte des Umfeldobjektmodell-Überstandsbereichs, welche näher an dem Umfeldobjekt liegen als zweite Abschnitte des Umfeldobjektmodell-Überstandsbereichs, eine größere Gewichtung in Bezug auf die Bestimmung oder Schätzung der Kollisionswahrscheinlichkeit erhalten.

Besonders bevorzugt wird eine räumliche oder geometrische Ausdehnung des Fahrzeugmodell-Überstandsbereichs und/oder des Umfeldobjektmodell-Überstandsbereichs abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder von wenigstens einer Umgebungsbedingung gebildet. Beispielsweise ist die räumliche oder geometrische Ausdehnung des Fahrzeugmodell-Überstandsbereichs und/oder des Umfeldobjektmodell-Überstandsbereichs umso größer, je höher die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist und umso kleiner, je kleiner die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
Die Umgebungsbedingung kann wenigstens eine der folgenden Umgebungsbedingung sein: Die Umgebungstemperatur, die freie Sichtweite, der Fahrbahnbelag, die Umgebungshelligkeit, die Umgebungsfeuchtigkeit.
Bevorzugt wird aus der Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie ein prädizierter Fahrschlauch des Fahrzeugs abgeleitet, wobei der Fahrschlauch des Fahrzeugs beispielsweise derart abgeleitet wird, dass er das virtuelle Fahrzeugmodell umhüllt.
Auch kann beispielsweise auf der Basis der Sensorinfomationen festgestellt werden, ob sich das Umfeldobjekt bewegt, und falls festgestellt worden ist, dass sich das Umfeldobjekt bewegt, eine Umfeldobjekt-Bewegungs-Trajektorie ermittelt werden, entlang welcher sich das Umfeldobjekt bewegt und aus der Umfeldobjekt-Bewegungs-Trajektorie ein prädizierter Fahrschlauch des Umfeldobjekts abgeleitet werden. Der Fahrschlauch des Umfeldobjekts kann dann derart abgeleitet werden, dass er das virtuelle Umfeldobjektmodell umhüllt.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 eine stark schematisierte Draufsicht eines sich entlang einer Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie bewegenden Fahrzeugs und virtuellen Fahrzeugmodells mit einem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich sowie eines Umfeldobjekts und virtuellen Umfeldobjektmodells mit einem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich;
2 eine perspektivische Darstellung des Fahrzeugs und des virtuellen Fahrzeugmodells mit dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich;
3 ein Ablaufschema einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zum Ermitteln oder Schätzen der Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Umfeldobjekt in 1.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 ist eine stark schematisierte Darstellung eines sich entlang einer Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie 1 bewegenden Fahrzeugs 2 und eines Umfeldobjekts 4 im Bereich des Umfelds des Fahrzeugs 2. Das Umfeldobjekt 4 ist hier beispielsweise ein statisches Hindernis.
Das Fahrzeug 2 ist mit einer Umfeldsensorik 4 ausgestattet, beispielsweise mit wenigstens einer Kamera, wenigstens einem Radar und/oder wenigstens einem Ultraschallsensor, welche Sensorinformationen an eine elektronische Auswerte- und Steuereinrichtung 5 liefert. Die elektronische Auswerte- und Steuereinrichtung 5 kann anhand der von der Umfeldsensorik 4 gelieferten Sensorinformationen das Umfeldobjekt 3, d.h. dessen Existenz und Position im Umfeld des Fahrzeugs 2 sowie hier beispielsweise auch eine Abmessung des Umfeldobjekts 2, insbesondere die Breite des Umfeldobjekts 3 erkennen bzw. erfassen. Abhängig von den gelieferten Sensorinformationen steuert dann die Auswerte- und Steuereinrichtung 5 Akuatoren 6 des Fahrzeugs 2 wie eine Bremsanlage, eine Antriebsmaschine und/oder eine Lenkeinrichtung derart an, dass eine Kollision des Fahrzeugs 2 mit dem Umfeldobjekt 3 vermieden wird, wenn sich das Fahrzeug 2 entlang der Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie 1 bewegt. Die Kollisionsvermeidung wird hier beispielsweise durch eine in die Auswerte- und Steuereinrichtung 5 integrierte ACC (Adaptive-Cruise-Control) bewerkstelligt. Das Fahrzeug 2 wird hier beispielsweise autonom im Level 4 oder 5 gesteuert, so dass die Fahrzeugführung durch einen Autopiloten autonom vonstattengeht, der bevorzugt ebenfalls in der Auswerte- und Steuereinrichtung 5 integriert ist.
In der Auswerte- und Steuereinrichtung 5 sind zudem Routinen implementiert, welche ein Verfahren zum Bestimmen oder Schätzen einer Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen dem Fahrzeug 2 und dem Umfeldobjekt 3 ausführen können. Ein Ablaufplan einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens ist in 3 dargestellt.
In einem Schritt 100 wird die Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie 1 gebildet, beispielsweise durch eine entsprechende Eingabe in den Autopiloten, so dass der Autopilot das Fahrzeug 2 durch Eingriffe in die Aktuatoren 6 wie eine Antriebsmaschine, eine Bremsanlage und eine Lenkeinrichtung autonom entlang der Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie 1 führt.
Weiterhin werden in einem Schritt 200 Fahrzeugabmessungen bestimmt, hier beispielsweise die Länge, Breite und Höhe des Fahrzeugs 2. Diese Daten sind beispielsweise in einem Speicher der Auswerte - und Steuereinrichtung 5 abgespeichert und werden aus diesem hierzu von den Routinen der Auswerte - und Steuereinrichtung 5 ausgelesen.
In einem Schritt 300 wird dann aus den Fahrzeugabmessungen in der Auswerte- und Steuereinrichtung 5 ein virtuelles Fahrzeugmodell 7 gebildet. Das virtuelle Fahrzeugmodell, welches wie auch das reale Fahrzeug 2 in 2 gezeigt ist, weist hier beispielsweise in Bezug zur Länge des Fahrzeugs 2 eine größere Länge, in Bezug zur Breite des realen Fahrzeugs 2 eine größere Breite sowie in Bezug zur Höhe des realen Fahrzeugs 2 eine größere Höhe auf, so dass, wenn man sich das reale Fahrzeug 2 wie in 2 vereinfacht quaderförmig vorstellt, das virtuelle Fahrzeugmodell 7 ebenfalls vereinfacht einen Quader darstellt, welches dann den Quader des realen Fahrzeugs 2 mit Abstand umgibt oder umhüllt.
Dann definiert die Differenz zwischen der Länge des virtuellen Fahrzeugmodells 7 und der Länge des realen Fahrzeugs 2, die Differenz zwischen der Breite des virtuellen Fahrzeugmodells 7 und der Breite des realen Fahrzeugs 2 sowie die Differenz zwischen der Höhe des virtuellen Fahrzeugmodells 7 und der Höhe des realen Fahrzeugs einen das reale Fahrzeug 2 wie eine äußere „virtuelle Aura“ umgebenden Fahrzeugmodell-Überstandsbereich 8, mit welchem das virtuelle Fahrzeugmodell 7 das reale Fahrzeug 2 überragt. Der Fahrzeugmodell-Überstandsbereich 8 ist auch in 1 in der Draufsicht gezeigt.
In analoger Weise wird in einem Schritt 400 in der Auswerte- und Steuereinrichtung 5 ein Umfeldobjektmodell 9 gebildet, welches hier beispielsweise in Bezug zur Länge des realen Umfeldobjekts 3 eine größere Länge, in Bezug zur Breite des realen Umfeldobjekts 3 eine größere Breite sowie in Bezug zur Höhe des realen Umfeldobjekts 3 eine größere Höhe aufweist, so dass, wenn man sich das reale Umfeldobjekt 3 analog zu 2 vereinfacht quaderförmig vorstellt, das virtuelle Umfeldobjektmodell 9 ebenfalls vereinfacht einen Quader darstellt, welches dann den Quader des realen Umfeldobjekts 3 mit Abstand umgibt oder umhüllt. Die Länge, Breite und Höhe des realen Umfeldobjekts 3 können beispielsweise aus den Sensorinformationen der Umfeldsensorik 4 des Fahrzeugs 2 gewonnen werden.
Dann definiert die Differenz zwischen der Länge des virtuellen Umfeldobjektmodells 9 und der Länge des realen Umfeldobjekts 3, die Differenz zwischen der Breite des virtuellen Umfeldobjektmodells 9 und der Breite des realen Umfeldobjekts 3 sowie die Differenz zwischen der Höhe des virtuellen Umfeldobjektmodells 9 und der Höhe des realen Umfeldobjekts 3 einen das reale Umfeldobjekt 3 wie eine äußere „virtuelle Aura“ umgebenden Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich 10, mit welchem das virtuelle Umfeldobjektmodell 9 das reale Umfeldobjekt 3 überragt. Der Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich 10 ist auch in 1 in der Draufsicht gezeigt.
In der Auswerte- und Steuereinrichtung 5 liegen dann die Daten über die Geometrie des realen Fahrzeugs 2, des realen Umfeldobjekts 3, des virtuellen Fahrzeugmodells 7, des Fahrzeugmodell-Überstandsbereichs 8 (äußere „Fahrzeug-Aura“), des Umfeldobjektmodells 9 und des Umfeldobjektmodell-Überstandsbereichs 10 (äußere „Umfeldobjekt-Aura“) vor.
In einem Schritt 500 wird dann In der Auswerte- und Steuereinrichtung 5 ein Grad einer (möglichen) Überschneidung ermittelt, nämlich in einem Teilschritt 500.1 zunächst ein Grad einer (möglichen) Überschneidung zwischen dem realen Fahrzeug 2 und dem realen Objekt 3 unter der Annahme, dass sich das Fahrzeug 2 entlang der Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie 1 bewegt. Wird dabei festgestellt, dass es zu irgendeinem Grad der Überschneidung kommt („JA“), so wird in einem Schritt 600 von einer Kollisionswahrscheinlichkeit von 100% ausgegangen, weil sich dann das Fahrzeug 2 und das Umfeldobjekt 3 zwangsläufig berühren müssen.
Falls jedoch in dem Teilschritt 500.1 festgestellt wird, dass es zu keinerlei Überschneidung zwischen dem realen Fahrzeug 2 und dem realen Objekt 3 kommt („NEIN“), so wird in einem Teilschritt 500.2 wird ein Grad einer (möglichen) Überschneidung zwischen dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich 8 (äußere „Fahrzeug-Aura“) und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich 10 (äußere „Umfeldobjekt-Aura“) unter der Annahme ermittelt, dass sich das Fahrzeug 2 entlang der Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie 1 bewegt.
Falls keinerlei Überschneidung ermittelt wird („NEIN“), so berühren sich daher noch nicht einmal die beiden äußeren „virtuellen Auren“ 8, 10 des Fahrzeugs 2 und des Umfeldobjekts 3, so dass dann in einem Schritt 700 eine Kollisionswahrscheinlichkeit von 0% ermittelt oder geschätzt wird.
Falls hingegen in dem Teilschritt 500.2 festgestellt wird, dass es zu einem gewisser Grad an Überschneidung zwischen dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich 8 (äußere „Fahrzeug-Aura“) und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich 10 (äußere „Umfeldobjekt-Aura“) kommt, was auch in 1 veranschaulicht wird, so wird in einem Schritt 800 eine Kollisionswahrscheinlichkeit in einem Bereich zwischen 0% und 100% ermittelt oder geschätzt, wobei 0% und 100% aus dem Bereich ausgeschlossen sind. Dies betrifft daher den Fall, dass das Fahrzeug 2 und das Objekt 3 sich so nahekommen, dass aufgrund beispielsweise von Toleranzen bei der Bestimmung der Abmessungen des Umfeldobjekts 3 nicht ausgeschlossen werden kann, dass es zu einer Kollision kommt.
Die mit dem Verfahren geschätzte oder ermittelte Kollisionswahrscheinlichkeit wird dann bevorzugt in dem Autopiloten und/oder in einem Kollisionsschutzsystem des Fahrzeugs wie beispielsweise in einer Adaptive-Cruise-Control (ACC), einem Park-Assistenzsystem, einem Highway-Pilot-System oder einem Notbrems-Assistenten verwertet, wobei dann der Autopilot oder das Kollisionsschutzsystem abhängig von der ermittelten oder geschätzten Kollisionswahrscheinlichkeit reagiert.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie
2: Fahrzeug
3: Umfeldobjekt
4: Umfeldsensorik
5: Auswerte- und Steuereinrichtung
6: Aktuatoren
7: Fahrzeugmodell
8: Fahrzeugmodell-Überstandsbereich
9: Umfeldobjektmodell
10: Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich

Claims

Verfahren zum Bestimmen oder Schätzen einer Kollisionswahrscheinlichkeit eines Fahrzeugs (2), insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder eines Kraftfahrzeuggespanns, mit wenigstens einem im Umfeld des Fahrzeugs (2) befindlichen Umfeldobjekt (3), wobei das Fahrzeug (2) eine Umfeldsensorik (4) aufweist, welche als Sensorinformationen das wenigstens eine Umfeldobjekt (3) erfassen kann, mit den folgenden Schritten: a) Bilden einer Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie (1), entlang welcher sich Fahrzeug (2) bewegt oder bewegen soll, b) Bestimmen wenigstens einer Fahrzeug-Abmessung des Fahrzeugs (2), c) Bilden eines virtuellen Fahrzeugmodells (7), welches wenigstens eine Fahrzeugmodell-Abmessung aufweist, welche sich in Richtung der bestimmten Fahrzeug-Abmessung erstreckt, aber größer ist als diese Fahrzeug-Abmessung, wobei die Differenz zwischen der Fahrzeugmodell-Abmessung und der bestimmten Fahrzeug-Abmessung einen Fahrzeugmodell-Überstandsbereich (8) definiert, mit welchem das virtuelle Fahrzeugmodell (7) das Fahrzeug (2) überragt, und/oder d) Bilden eines virtuellen Umfeldobjektmodells (9), welches wenigstens eine Umfeldobjektmodell-Abmessung aufweist, welche sich in Richtung einer Umfeldobjekt-Abmessung erstreckt, aber größer ist als die Umfeldobjekt-Abmessung, wobei die Differenz zwischen der Umfeldobjektmodell-Abmessung und der Umfeldobjekt-Abmessung einen Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich (10) definiert, mit welchem das virtuelle Umfeldobjektmodell (9) das Umfeldobjekt (3) überragt und e) Ermitteln eines Grades einer Überschneidung e1) zwischen dem Fahrzeug (2) und dem Umfeldobjekt (3), und e2) zwischen dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich (8) und dem Umfeldobjekt (3), oder e3) zwischen dem Fahrzeug (2) und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich (10), oder e4) zwischen dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich (8) und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich (10) unter der Annahme, dass sich das Fahrzeug (2) entlang der Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie (1) bewegt, und f) Bestimmen oder Schätzen der Kollisionswahrscheinlichkeit wenigstens unter Berücksichtigung der Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie (1), der Sensorinformationen und des ermittelten Grads der Überschneidung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionswahrscheinlichkeit zu 100 Prozent wahrscheinlich bestimmt oder geschätzt wird, falls irgendein Grad einer Überschneidung zwischen dem Fahrzeug (2) und dem Umfeldobjekt (3) ermittelt worden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionswahrscheinlichkeit zu 0 Prozent wahrscheinlich bestimmt oder geschätzt wird, falls kein Grad einer Überschneidung zwischen a) dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich (8) und dem Umfeldobjekt (3), oder b) dem Fahrzeug (2) und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich (10), oder c) dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich (8) und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich (10) ermittelt worden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionswahrscheinlichkeit zu einem Wert zwischen 0 und 100 Prozent wahrscheinlich bestimmt oder geschätzt wird, falls ein Grad einer Überschneidung zwischen a) dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich (8) und dem Umfeldobjekt (3), oder b) dem Fahrzeug (2) und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich (10), oder c) dem Fahrzeugmodell-Überstandsbereich (8) und dem Umfeldobjektmodell-Überstandsbereich (10) ermittelt worden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der bestimmten oder geschätzten Kollisionswahrscheinlichkeit ein aktiver automatischer Eingriff in eine Bremsanlage und/oder in eine Lenkeinrichtung und/oder in eine Steuerung einer Antriebsmaschine des Fahrzeugs (2) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte oder geschätzte Kollisionswahrscheinlichkeit in wenigstens einem der folgenden Fahrerassistenzsystem verarbeitet wird: a) Eine Adaptive-Cruise-Control (ACC), b) ein Park-Assistenzsystem, c) ein Highway-Pilot-System, d) ein Autopilot-System, e) ein Notbrems-Assistent.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Umfeldobjekt-Abmessung eine Länge, eine Breite und/oder eine Höhe des Umfeldobjekts (3) und die wenigstens eine Fahrzeug-Abmessung eine Länge, eine Breite und/oder eine Höhe des Fahrzeugs (2) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das virtuelle Fahrzeugmodell (7) und/oder das virtuelle Umfeldobjektmodell (9) derart gebildet wird, dass es geometrisch einem Quader entspricht.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das virtuelle Fahrzeugmodell (7) und/oder das virtuelle Umfeldobjektmodell (9) derart gebildet wird, dass es geometrisch wenigstens zwei ineinander verschachtelten Quadern entspricht und für jeden Quader der wenigstens zwei ineinander verschachtelten Quader die Kollisionswahrscheinlichkeit bestimmt oder geschätzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Sensorinformationen der Umfeldsensorik (4) ein Umfeldobjekttyp des wenigstens einen Umfeldobjekts bestimmt wird, und das virtuelle Umfeldobjektmodell (9) abhängig von dem bestimmten Umfeldobjekttyp gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Sensorinformationen der Umfeldsensorik (4) eine Relevanz des wenigstens einen Umfeldobjekts (3) im Hinblick auf eine Kollision mit dem Fahrzeug (2) ermittelt und das virtuelle Umfeldobjektmodell (9) und/oder das virtuelle Fahrzeugmodell (7) lediglich dann gebildet wird, wenn die Relevanz des wenigstens einen Umfeldobjekts (3) eine vorgegebene Grenzrelevanz überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gewichtung vorgenommen wird, bei welcher a) erste Abschnitte des Fahrzeugmodell-Überstandsbereichs (8), welche näher an dem Fahrzeug (2) liegen als zweite Abschnitte des Fahrzeugmodell-Überstandsbereichs (8) eine größere Gewichtung in Bezug auf die Bestimmung oder Schätzung der Kollisionswahrscheinlichkeit erhalten, und/oder bei welcher b) erste Abschnitte des Umfeldobjektmodell-Überstandsbereichs (10), welche näher an dem Umfeldobjekt (3) liegen als zweite Abschnitte des Umfeldobjektmodell-Überstandsbereichs (10) eine größere Gewichtung in Bezug auf die Bestimmung oder Schätzung der Kollisonswahrscheinlichkeit erhalten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine räumliche Ausdehnung des Fahrzeug-Überstandsbereichs (8) und/oder des Umfeldobjektmodell-Überstandsbereichs (10) abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (2) und/oder von wenigstens einer Umgebungsbedingung gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsbedingung wenigstens eine der folgenden Umgebungsbedingung ist: Die Umgebungstemperatur, die freie Sichtweite, der Fahrbahnbelag, die Umgebungshelligkeit, die Umgebungsfeuchtigkeit.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Fahrzeug-Bewegungs-Trajektorie (1) ein prädizierter Fahrschlauch des Fahrzeugs abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrschlauch des Fahrzeugs (2) derart abgeleitet wird, dass er das virtuelle Fahrzeugmodell (7) umhüllt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass festgestellt wird, ob sich das Umfeldobjekt (3) bewegt, und falls festgestellt worden ist, dass sich das Umfeldobjekt (3) bewegt, eine Umfeldobjekt-Bewegungs-Trajektorie ermittelt wird, entlang welcher sich das Umfeldobjekt (3) bewegt und aus der Umfeldobjekt-Bewegungs-Trajektorie ein prädizierter Fahrschlauch des Umfeldobjekts (3) abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrschlauch des Umfeldobjekts (3) derart abgeleitet wird, dass er das virtuelle Umfeldobjektmodell (9) umhüllt.