DE10240838A1

DE10240838A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Fahrdaten

Info

Publication number: DE10240838A1
Application number: DE10240838A
Authority: DE
Inventors: Qiang Qiu
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2004-03-18
Also published as: US7739087B2; US20040122639A1

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung (10) zum Erfassen von Fahrdaten eines Fahrzeugs beschrieben. Des weiteren werden ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens vorgestellt. Bei dem beschriebenen Verfahren wird unter Einbeziehung von Fahrzeuglängsdynamiksignalen und Fahrzeugquerdynamiksignalen ein dreidimensionales kinematisches Fahrzeugmodell berechnet. Dieses Modell kann zur Rekonstruktion der Fahrzeugbewegung herangezogen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen von Fahrdaten. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art werden häufig eingesetzt, um eine Rekonstruktion der Ereignisse vor einem Unfall zu ermöglichen. Dabei werden die Vorrichtungen, die auch als Unfalldatenschreiber (UDS) bezeichnet werden, ebenso benutzt, um Unfälle zu erkennen und Unfallinformationen automatisch zwecks schnellerer Unfallabwicklung an entsprechende zentrale Stellen über Funknetz zu melden.
Aus der Druckschrift DE 29 29 168 A1 ist ein Verfahren zum Erfassen, Speichern und Auswerten von Fahrdaten von Fahrzeugen bekannt. Mit diesem sollen die Geschwindigkeitsverhältnisse vor einem Unfall mit hoher Genauigkeit rekonstruiert werden, ohne daß der Aufwand für die Speicherung stark ansteigt. Dies wird dadurch erreicht, daß die erfaßten Meßwerte in einen löschbaren Speicher fortlaufend eingegeben werden.
In der Druckschrift DE 41 32 981 A1 ist ein Verfahren zur Rekonstruktion der Bewegungstrajektorie eines Straßenfahrzeugs beschrieben. Bei diesem Verfahren wird die Bewegung des Fahrzeugs vor einem Unfallereignis als zweidimensionale Bewegung auf der Fahrbahnoberfläche beschrieben. Es wird davon ausgegangen, daß sich das Fahrzeug beim Bremsvorgang geradlinig etwa in Richtung der Fahrzeuglängsachse bewegt. Dabei werden Längs- und Querdynamikwerte berücksichtigt.
Bei dem beschriebenen Verfahren werden mindestens zwei Sensoren für analoge Signale sowie eine Meßwerterfassungseinrichtung und ein Datenspeicher verwendet. Eines der analogen Signale trägt Informationen zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder deren Komponente in Fahrzeuglängsrichtung. Mittels eines korrelativen Meßverfahrens wird diese und die Bewegung des Fahrzeugs mittels einer stationären Auswerteinrichtung, beispielsweise einem Digitalrechner, über Lösung eines Differentialgleichungssystems ermittelt. Dabei ermöglicht das Verfahren die Erfassung schlupfunabhängiger Fahrgeschwindigkeiten.
Nachteilig bei dem beschriebenen Verfahren ist, daß extra ein neues Sensorsystem eingebaut werden muß und daher die Kosten sehr hoch sind.
Außerdem ist bei bekannten Verfahren ein wesentlicher Nachteil, daß die Fahrzeugbewegung als Massenpunkt moduliert nicht vollständig als ein dreidimensionales Objekt in dessen Kinematik, nämlich Translation und Rotation, beschrieben wird.
Vorteile der Erfindung
Demgegenüber wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erfassen von Fahrdaten eines unter Einbeziehung von Fahrlängsdynamiksignalen und Fahrzeugquerdynamiksignalen ein dreidimensionales kinematisches Fahrzeugmodell berechnet, daß zur Rekonstruktion der Fahrzeugbewegung herangezogen werden kann. Dies bedeutet, daß mit den erfaßten Daten bspw, nach einem Unfall die Fahrzeugbewegung genau und zuverlässig rekonstruiert werden kann.
Von Vorteil ist es, wenn zusätzlich ein Zeitsignal aufgezeichnet wird, das vorzugsweise von einer hochauflösenden Echtzeitfunkuhr erhalten wird.
Die Fahrzeuglängsdynamiksignale umfassen vorteilhafterweise Drehzahlsignale aller Räder, bspw. aus dem ABS-System, Fahrzeuggeschwindigkeitsignale, bspw. aus Radsensoren, Längsbeschleunigungssignale, bspw. aus einem Steuergerät eines Frontairbags und/oder ein GPS-Signal, das jedoch nur grobe Informationen über die absolute Fahrzeugposition geben kann.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen die Fahrzeugquerdynamiksignale Drehratensignale von einem Drehratensensor, Querbeschleunigungssignale von einem Querbeschleunigungssensor oder auch von Seitenairbags, die ebenfalls Informationen zur Querbeschleunigung des Fahrzeugs liefern und/oder Lenkwinkelsignale von einem Lenkwinkelsensor.
Mit Hilfe der genannten Signale läßt sich in einem dreidimensionalen kinematischen Fahrzeugmodell die Fahrzeugbewegungen während eines Unfalls exakt rekonstruieren und auch per Computersimulation visualisieren. Des weiteren ist dieses Modell in der Lage, die Kraftausübung auf die Insassen und somit die Verletzungsgefahr für die Insassen aus der Kinematik des Fahrzeugs, und zwar hauptsächlich aus Beschleunigungsdaten, während eines Unfalls zu berechnen.
Von Vorteil ist es, wenn zusätzlich Radarsignale einer Radareinrichtung, bspw. ACC-Radarsignale (ACC: adaptive cruise control, adaptive Fahrtregelung) herangezogen werden.
Die ACC-Radarsignale ermöglichen anhand des zurückgestreuten Radarsignals primär die Erfassung einer relativen Positionsänderung der im Sichtfeld des Radars befindlichen Objekte. Allerdings läßt sich mit diesem auch die eigene Fahrtgeschwindigkeit, bspw. durch den Doppler-Effekt, bestimmen. Insbesondere wenn ein eventuell zusätzliches Radar entweder schräg nach unten in Richtung der Fahrbahn gerichtet ist oder wenn das Radarfeld horizontal so in der Breite erweitert ist, daß stehende Objekte am Straßenrand miterfaßt werden, kann die absolute Geschwindigkeit des Fahrzeugs schlupffrei über die Frequenzverschiebung bestimmt werden.
Die Fähigkeit des ACC-Radarsystems Positionen mehrerer Objekte zu bestimmen und zu verfolgen gestattet eine genaue Unfallanalyse. Durch diese läßt sich der Unfallhergang detailliert analysieren, d.h. es können bspw. die Positionen der beteiligten Fahrzeuge zueinander und der zeitliche und räumliche Ablauf des Unfalls bestimmt werden.
Somit ist festzustellen, welches der beteiligten Objekte den Unfall verursacht hat.
Ein weiterer Vorteil gegenüber korrelativen Meßverfahren besteht darin, daß Korrelationsmeßeinrichtungen immer in Richtung Fahrzeugboden ausgerichtet sind, und deswegen nicht mehr funktionieren, wenn das Fahrzeug bspw. seitlich wegkippt. Das Meßverfahren mit einer ACC-Radareinrichtung ist dagegen robuster und zuverlässiger.
In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Drehratensignale eines ESP-Systems herangezogen. Der Drehratensensor des ESP-Systems liefert dabei die Informationen, wie das Fahrzeug sich um seine Achse dreht bzw. gedreht hat. Insbesondere wenn zwei Drehratensensoren vorgesehen sind, die die Fahrzeugrotation um die Fahrzeuglängsrichtung und senkrecht zu dieser liefern, ist eine Rekonstruktion aller wichtigen kinematischen Bewegungsfreiheitsgrade des Fahrzeugs unter Zuhilfenahme zusätzlicher ACC-Radarsignale und Beschleunigungssignale darstellbar. Die gesamten Bewegungsabläufe lassen sich dann auch per Computersimulation visualisieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere dazu, bei Vorliegen eines bestimmten Ereignisses, bspw. eines Unfalls, eine Meldung auszugeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen von Fahrzeugdaten weist eine Einrichtung zum Aufzeichnen von Fahrzeuglängsdynamiksignalen und Fahrzeugquerdynamiksignalen sowie eine Recheneinheit zum Berechnen anhand der aufgezeichneten Signale eines kinematischen Fahrzeugmodells auf. Die Vorrichtung wird auch als Unfalldatenschreiber (UDS) bezeichnet. Dieses in UDS implementierte Modell ist ein vereinfachtes Kinematikmodell des Fahrzeuges.
Besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, wenn man die Meßsignale aus einer Radareinrichtung und dem Drehratensensor mit den Signalen einer hochauflösenden Echtzeitfunkuhr kombiniert, die über Funk geeicht wird und durch einen internen Zeitschaltkreis bzw. Timer eine höhere Auflösung ermöglicht. Diese stellt dann die absolute Zeitbasis dar.
Vorzugsweise werden Rohsignale von Beschleunigungssensoren dazu verwendet, zum Zeitpunkt des Unfalls sowohl die Richtung der exakten Kräfteeinübung als auch den Betrag der Kräfte zu bestimmen. Dies bedeutet, daß diese Beschleunigungssignale nicht nur bis zum Zeitpunkt unmittelbar vor dem Unfall für die Rekonstruktion der Trajektorie herangezogen werden.
Der erfindungsgemäße Unfalldatenschreiber ist in der Lage, bspw. indirekt durch Auslösen der Airbags oder direkt mittels eigener Beschleunigungssensorik, einen Unfall automatisch zu erkennen und so einen Ringspeicher nach einer programmierbaren Nachlaufzeit zu stoppen. Unmittelbar nach dem Unfall wertet der Unfalldatenschreiber alle notwendigen Informationen aus und gibt vorzugsweise neben den üblichen Unfalldaten, wie Position, Uhrzeit und Fahrzeugdaten, eine modellunterstützte Schätzung über die Schwere des Unfalls aus. Damit kann sich der Rettungsdienst entsprechend vorbereiten. Das im Unfalldatenschreiber implementierte Modell ist dabei ein vereinfachtes Kinematikmodell des Fahrzeugs basierend auf den Fahrzeuglängsdynamiksignalen und Fahrzeugquerdynamiksignalen. Des weiteren kann die GPS-Position des Fahrzeugs ausgewertet werden. Die Meldung wird vorteilhafterweise direkt über einen Telematikdienst, bspw. über den fahrzeugeigenen Internetanschluß, an die Rettungsstelle in Unfallnähe gesendet. Somit wird wertvolle Zeit gewonnen.
Die Offline-Auswertung sämtlicher Unfalldatenschreiber der am Unfall beteiligten Fahrzeuge mit einer identischen Echtzeitbasis gibt mehr Aufschluß über den Unfallhergang. Dadurch können räumliche Zuordnungen der beteiligten Fahrzeuge zueinander berechnet und visualisiert werden (auch in Zeitlupe).
Das erfindungsgemäße Computerprogramm weist Programmcodemittel auf, um alle Schritte eines vorstehend beschriebenen Verfahrens durchzuführen. Das Computerprogramm wird auf einem Computer oder einer Recheneinheit ausgeführt.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt umfaßt diese Programmcodemittel und ist auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung.
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Flußdiagramm.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, ein sogenannter Unfalldatenschreiber, der insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist.
Der Unfalldatenschreiber 10 weist eine elektronische Recheneinheit 12, eine Speichereinrichtung 14, eine Echtzeitfunkuhr 16, eine Sendeeinrichtung 18 und eine Schnittstelle 20 auf. Die Komponenten sind über Datenleitungen 22 miteinander verbunden. Die Schnittstelle 20 erfaßt über Signalleitungen 24 Signale von einer ACC-Radareinrichtung 26, einem Drehratensensor 28 und einem Beschleunigungssensor 30. Diese Signale werden von der Schnittstelle 30 erfaßt und dienen zur Berechnung eines kinematischen Fahrzeugmodells mittels der Recheneinheit 12. Dieses wird zusammen mit den erfaßten Daten in der Speichereinrichtung 14 abgelegt und damit aufgezeichnet. Es kann auch vorgesehen sein, daß lediglich die erfaßten Daten aufgezeichnet werden und erst im Bedarfsfall dieses Modell berechnet wird.
Im Falle eines Unfalls wird eine entsprechende Meldung über die Sendeeinrichtung 18 zu einer zentralen Stelle übermittelt.
Die ACC-Radarsignale dienen in der Art eines elektronischen Auges der genauen schlupfunabhängigen Geschwindigkeitserfassung. Dabei wird sowohl die eigene Geschwindigkeit als auch diejenige der sich im Schattenfeld des Sensors befindlichen Objekte erfaßt. Die Radarsignale ermöglichen auch eine Echtzeit-Abstandserfassung zu mehreren im Radarsichtfeld befindlichen Objekten. Dadurch läßt sich der Unfallhergang sehr detailliert analysieren. Ein weiterer Vorteil gegenüber Korrelationsmeßeinrichtungen besteht darin, daß diese immer in Richtung Fahrzeugboden ausgerichtet sind und daher nicht mehr funktionieren, wenn das Fahrzeug kippt. Mit der ACC-Radareinrichtung 26 ist dies unproblematisch, da die Radarkeulen nach vorne ausgerichtet sind.
Mit dem Drehratensignal aus dem ESP-System läßt sich die Bewegungstrajektorie dreidimensional berechnen. Mit Hilfe zusätzlicher ACC-Radarsignale und Beschleunigungssignale, bspw. aus Front- und Seitenairbags, ist die räumliche Rekonstruktion uneingeschränkt möglich.
Die Beschleunigungssignale dienen primär der Erfassung der Fahrzeugbeschleunigungen, sowohl längs als auch quer zur Fahrtrichtung sowie der Gierwinkelbeschleunigung. Diese Signale liefern für den eigentlichen Aufprall eine direkte Meßgröße bzgl. der Stärke und Richtung dessen.
Die hochauflösende Echtzeitfunkuhr 16 dient als Zeitbasis für die Modellberechnung. Eine umfassende Unfallauswertung ist bei Auswertung der Unfalldatenschreiber sämtlicher am Unfall beteiligten Fahrzeuge möglich.
2 zeigt in einem Flußdiagramm einen möglichen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt 40 beginnt die Fahrt und sogleich in einem anschließenden Schritt 42 die Aufzeichnung von Fahrzeuglängsdynamiksignalen und Fahrzeugquerdynamiksignalen. Dieser Vorgang läuft durchgehend, wie mit einem Pfeil 44 verdeutlicht ist. Dabei werden die erfaßten Signale bzw. Daten gespeichert, wobei ein Löschen bzw. Überschreiben der Daten nach einer gewissen Zeit sinnvoll ist, um den Speicherbedarf zu begrenzen.
Kommt es zu einem Unfall wird sofort in einem Schritt 46 eine Meldung gesendet, die eine erste Einschätzung des Unfalls und gegebenenfalls ein Warnen anderer Verkehrsteilnehmer ermöglicht.
Zur Unfallanalyse wird abschließend in einem Schritt 48 anhand der erfaßten Daten ein kinematisches Fahrzeugmodell erstellt, das eine exakte Rekonstruktion des Unfallhergangs ermöglicht.
Das Erstellen des Fahrzeugmodells kann mit der im Unfalldatenschreiber 10 vorgesehenen Recheneinheit 12 oder mit einer externen Recheneinheit erfolgen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen eine schnelle und korrekte juristische Klärung der Schuldfrage bei Unfällen. Es profitieren sowohl die Justizbehörden und Polizei als auch geschädigte Personen sowie Versicherungen. Eine schnelle Unfallabwicklung ist möglich. Außerdem liefert der Unfalldatenschreiber 10 wichtige Informationen für Autohersteller. Mit den Informationen können Grenzsituationen der Fahrzeuge erkannt und folglich vermieden werden. Die Hersteller können die gewonnenen Erkenntnisse dazu nutzen, sicherere Fahrzeuge zu entwickeln.
Die Unfallanalyse hilft außerdem bei der Vermeidung ähnlicher Unfallsituationen. Ein übergeordnetes Verkehrsleitsystem kann in kurzer Zeit alle sich dem Unfallort nähernden Fahrzeuge bspw. über ein Funknetz alarmieren und gegebenenfalls in Fahrzeugsteuerung eingreifen, damit die Geschwindigkeit des gefährdeten Fahrzeugs zwangsweise gedrosselt wird. So werden Folgeunfälle vermieden. Darüber hinaus kann der Verkehr mit Hilfe eines dynamischen Vekehrsnavigationssystem besser umgeleitet und geführt werden. Dabei kommt moderne Fahrzeugsensorik zum Einsatz, die in vielen Fahrzeugen ohnehin bereits zur Verfügung steht.

Claims

Verfahren zum Erfassen von Fahrdaten eines Fahrzeugs, bei dem unter Einbeziehung von Fahrzeuglängsdynamiksignalen und Fahrzeugquerdynamiksignalen ein dreidimensionales kinematisches Fahrzeugmodell berechnet wird, daß zur Rekonstruktion der Fahrzeugbewegung herangezogen werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Zeitsignal aufgezeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Zeitsignal von einer Echtzeitfunkuhr (16) erhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Fahrzeuglängsdynamiksignale Drehzahlsignale aller Räder, Fahrzeuggeschwindigkeitssignale, Längsbeschleunigungssignale und/oder ein GPS-Signal umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Fahrzeugquerdynamiksignale Drehratensignalen, Querbeschleunigungssignale und/oder Lenkwinkelsignale umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem Radarsignale herangezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem Drehratensignale eines ESP-Systems herangezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem bei Auftreten eines vorbestimmbaren Ereignisses eine auf den Fahrzeuglängsdynamiksignalen und Fahrzeugquerdynamiksignalen beruhende Meldung ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem eine räumliche bzw. geometrische Zuordnung mehrerer Fahrzeuge zueinander durchgeführt wird.
Vorrichtung zum Erfassen von Fahrzeugdaten, bei der eine Einrichtung zum Aufzeichnen (18) von Fahrzeuglängsdynamiksignalen und Fahrzeugquerdynamiksignalen und eine Recheneinheit (12) zum Berechnen anhand der aufgezeichneten Signale eines dreidimensionalen kinematischen Fahrzeugmodells vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der eine Echtzeitfunkuhr (16) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der ein Signal der Echtzeitfunkuhr (16) für eine räumliche bzw. geometrische Zuordnung mehrerer Fahrzeuge zueinander heranzuziehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der eine Sendeeinrichtung (18) zum Senden einer Meldung vorgesehen ist.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit (12), insbesondere einer elektronischen Recheneinheit (12) in einer Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit (12) insbesondere einer elektronischen Recheneinheit (12) in einer Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, ausgeführt wird.