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Dokumentenidentifikation DE102004048347A1 20.04.2006
Titel Fahrassistenzvorrichtung zur gegenüber dem Sichtfeld des Fahrers eines Kraftfahrzeugs positionsrichtigen Darstellung des weiteren Straßenverlaufs auf einem Fahrzeugdisplay
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE
Erfinder Eggers, Helmuth, Dr.-Ing., 89077 Ulm, DE;
Gern, Axel, Dipl.-Ing., 77794 Lautenbach, DE;
Janssen, Rainhard, Dipl.-Ing., 89075 Ulm, DE;
Kurz, Gerhard, Dipl.-Ing., 73240 Wendlingen, DE;
Mehren, Dirk, Dipl.-Ing., 71069 Sindelfingen, DE;
Ritter, Werner, Dipl.-Ing., 89077 Ulm, DE;
Schrauf, Michael, Dr., 40764 Langenfeld, DE
DE-Anmeldedatum 01.10.2004
DE-Aktenzeichen 102004048347
Offenlegungstag 20.04.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.04.2006
IPC-Hauptklasse G08G 1/16(2006.01)A, F, I, 20060125, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60K 35/00(2006.01)A, L, I, 20060125, B, H, DE   
Zusammenfassung Es wird eine Fahrassistenzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mindestens mit einer Navigationsvorrichtung, einem bildgebenden Sensor, einer Bildwiedergabevorrichtung und einem Steuergerät, wobei mindestens die Navigationsvorrichtung, der bildgebende Sensor und die Bildwiedergabevorrichtung mit dem Steuergerät verbunden sind, beschrieben, bei der das Steuergerät (6) zur Erkennung der Fahrbahn (14) und des Straßenverlaufs (9) die von dem bildgebenden Sensor (1) erfassten Bilder verarbeitet und mindestens den weiteren, außerhalb des Sichtfeldes des bildgebenden Sensors (1) liegenden Straßenverlauf (9) aus den der Navigationsvorrichtung (2) zur Verfügung stehenden Straßenkartendaten ermittelt, um durch Zusammenführen beider Informationen eine Vorhersage des Straßenverlaufs (9) in Form einer positionsrichtigen Anzeige (8) auf der Bildwiedergabevorrichtung (5) zu erzeugen, wobei diese Anzeige (8) mit dem für den Fahrer sichtbaren Bild der aktuellen Verkehrs- und Fahrsituation positionsrichtig und perspektivisch richtig überlagerbar ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Fahrassistenzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik:

Nachtfahrten stellen an den Fahrer eines Kraftfahrzeuges höhere Anforderungen als Tagfahrten, da die Wahrnehmung beispielsweise von Gebäuden, Eingängen, Hausnummern, Straßen und Wegen, anderen Verkehrsteilnehmern und Hindernissen durch die geringere Beleuchtung und eine vermehrte Blendung durch andere Lichtquellen erschwert wird. Ähnliches gilt auch für Tunnelfahrten und für Tagfahrten mit Beeinträchtigungen der Sicht beispielsweise durch Nebel oder starken Regen. Die Reichweite des Fahrlichts wird durch gesetzliche Vorschriften eng begrenzt, um eine Blendung des Gegenverkehrs möglichst gering zu halten. So reicht das Fahrlicht selbst bei optimaler Ausleuchtung der Fahrbahn, beispielsweise mittels Kurvenlicht, oft nicht aus, um den Straßenverlauf und Hindernisse rechtzeitig zu erfassen, wohingegen das Fernlicht wegen des zunehmenden Verkehrsaufkommens selbst auf Nebenstraßen immer seltener eingesetzt werden kann.

Zur Verbesserung dieser Situation wurden Fahrassistenzvorrichtungen in Form von Nachtsichtgeräten für Kraftfahrzeuge entwickelt, die dem Fahrer je nach Funktionsprinzip eine verbesserte oder alternative Sicht auf die aktuelle Verkehrs- und Fahrsituation bieten. Im Wesentlichen werden drei Funktionsprinzipien, die in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen des elektromagnetischen Spektrums arbeiten, unterschieden:

  • – Restlichtverstärker zur Verstärkung des sichtbaren Lichts,
  • – Nah-Infrarot-Nachtsichtgeräte oder aktive Infrarot-Nachtsichtgeräte, welche mittels einem für den entgegenkommenden Fahrer unsichtbaren, infraroten Fernlicht als Lichtquelle die Umgebung ausleuchten und den von Objekten in der Umgebung reflektierten Teil des infraroten Lichts als Bild erfassen, sowie
  • – Fern-Infrarot-Nachtsichtgeräte oder passive Infrarot-Nachtsichtgeräte, welche die von jedem Objekt in der Umgebung abgegebene Wärmestrahlung erfassen.

Bei allen drei Funktionsprinzipien wird das Bild der aktuellen Verkehrs- und Fahrsituation in der Umgebung auf einer geeigneten Bildwiedergabevorrichtung in Echtzeit angezeigt. Dabei kommen neben der direkten Anzeige dienenden, konventionellen Bauformen, beispielsweise einem Monitor, auch Bildwiedergabevorrichtungen wie beispielsweise head-up Displays zum Einsatz, welche das Bild oder einen als Information dienenden Teil des Bildes in die Windschutzscheibe oder auf eine teildurchlässige Scheibe im Sichtfeld des Fahrers einspiegeln.

Restlichtverstärker werden dabei im zivilen Bereich nicht eingesetzt, da sie die großen Unterschiede in der Beleuchtungsstärke, wie sie insbesondere beim Wechsel zwischen Gegenverkehr und freier Strecke auftreten nicht beherrschen. Darüber hinaus sind Restlichtverstärker bei totaler Finsternis, wie beispielsweise mondloser Nacht oder Nebel oder starkem Regen in der Nacht nicht oder nicht zufrieden stellend einsetzbar.

Nah-Infrarot-Nachtsichtgeräte benötigen zur Funktion fahrzeugseitig eine infrarote Lichtquelle zur Beleuchtung, sowie eine infrarot empfindliche Kamera und objektseitig infrarot reflektierende Oberflächen. Die meisten im Straßenverkehr relevanten Hindernisse, wie beispielsweise Menschen, Fahrzeuge, Verkehrszeichen und dergleichen besitzen Oberflächen mit hohen Reflexionsgraden im infraroten Bereich und können von der infraroten Lichtquelle in einem günstigen Winkel angestrahlt werden, so dass eine Erkennbarkeit der Hindernisse bis auf Fernlichtdistanz gegeben ist. Fahrbahnmarkierungen besitzen zwar in der Regel ebenfalls einen hohen Reflexionsgrad im infraroten Bereich, werden aber unter sehr flachen Winkeln angestrahlt und sind auch nicht immer vorhanden.

Fern-Infrarot-Nachtsichtgeräte benötigen keine fahrzeugseitige infrarote Lichtquelle, sie nutzen die von jedem Objekt abgegebene Wärmestrahlung zur Erzeugung eines Wärmebildes. Damit lassen sich, eine ausreichende Temperaturdifferenz zwischen Objekt und Umgebung vorausgesetzt, warme Objekte, wie beispielsweise Menschen, Tiere oder fahrende Kraftfahrzeuge sehr gut erkennen. Die Erkennbarkeit der Fahrbahn ist dagegen stark witterungsabhängig. Weisen Straßenbelag und Straßenrand die gleiche Temperatur auf, ist die Fahrbahn oder der Straßenverlauf für Fern-Infrarot-Nachtsichtgeräte nicht zu erkennen. Darüber hinaus kann ein auf der Bildwiedergabevorrichtung angezeigtes Wärmebild wegen des optischen Eindrucks eines Negativbildes leicht zur Verwirrung des Fahrers führen, da es in ungewohnter Weise von den Kontrastverhältnissen bei sichtbarem Licht abweicht.

Damit stehen für die Nachtfahrt Fahrassistenzvorrichtungen zur Verfügung, die dem Fahrer eines Kraftfahrzeugs Hilfe bei der frühzeitigen Erkennung von Hindernissen bieten, die Erkennung des weiteren Straßenverlaufs aber nicht optimal, oder gar nicht unterstützen.

Demgegenüber bieten Navigationsvorrichtungen dem Fahrer vielseitige Hilfe bei der Zielführung. Dazu wird von der Navigationsvorrichtung die aktuelle Fahrzeugposition beispielsweise per GPS oder DGPS satellitengestützt bestimmt und auf eine digitale Straßenkarte, die derzeit hauptsächlich auf auswechselbaren digitalen Datenträgern wie beispielsweise CD oder DVD gespeichert, oder per Datenübertragung verfügbar oder aktualisierbar ist, übertragen. Neben der Berechnung der jeweils optimalen Route zum Ziel bieten Navigationsvorrichtungen über eine Bildwiedergabevorrichtung eine Anzeige, in der die Straßenkarte in den unterschiedlichsten Ausprägungen, beispielsweise in Kartenform oder in einer 3D-Animation ausschnittsweise dargestellt wird. Hierbei muss der Fahrer selbst die Übertragung der dargebotenen Informationen auf die aktuelle Verkehrs- und Fahrsituation leisten.

Eine derartige Navigationsvorrichtung kann über ein geeignetes Interface, beispielsweise mittels eines standardisierten Datenaustauschformats, die aktuelle Position des Fahrzeugs, den weiteren Straßenverlauf ab der aktuellen Position, die Straßenkategorie, beispielsweise Autobahn, Landstraße, Stadt, und die Sollkursinformation zur Zielführung, wie beispielsweise eine Abbiegeinformation oder den Abstand zur nächsten Kreuzung oder Abzweigung an andere Fahrassistenzvorrichtungen weitergeben. Eine weitere Ausbaustufe der Navigationsvorrichtung berechnet aus den Kurvenradien des weiteren Straßenverlaufes ständig eine angepasste Geschwindigkeit, welche ebenfalls als Information anderen Fahrassistenzvorrichtungen, wie beispielsweise einem Kurvenwarner zur Verfügung gestellt werden kann.

Darüber hinaus sind Verfahren bekannt, um aus dem Videostrom eines bildgebenden Sensors, beispielsweise einer Videokamera oder einer Infrarotkamera eines Nachtsichtgeräts, die Orientierung des Kraftfahrzeugs zur Fahrbahn in Form von lateraler Position, Fahrachse, Nick-, Roll- und Gierwinkel und dergleichen und im Nahbereich den Straßenverlauf zu ermitteln. Damit ist es mit Kenntnis des Abbildungsverhältnisses der Kamera möglich, anderweitig, beispielsweise aus der Navigationsvorrichtung gewonnene Informationen perspektivisch richtig dem Videostrom zu überlagern und damit diese Information dem Fahrer erfassbar zu machen. Dabei kann der für die Perspektive wichtige Nickwinkel auch von Sensoren eines aktiven Fahrwerks, welche Federwege oder Beschleunigungen messen, oder von einem speziellen Sensor geliefert werden. Nachteilig ist dabei, dass der weitere, außerhalb des Sichtfeldes liegende Straßenverlauf nicht anzeigbar ist.

Aus der JP 2002 046 504 A1 ist eine Fahrassistenzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, welche eine mit einem Steuergerät verbundene Bildwiedergabevorrichtung aufweist. Das Steuergerät ist mit einer Navigationsvorrichtung und mit einem eine Infrarotkamera aufweisenden Nachtsichtgerät verbunden. Mittels Annäherungssensoren, Radsensoren und Lenkwinkelsensoren werden die Bewegungen des Fahrzeuges in Form einer virtuellen, 3D-Animation der Straße und des darauf fahrenden Fahrzeuges dargestellt. Mittels des Nachtsichtgeräts können Hindernisse frühzeitig erkannt und dem Fahrer auf der Bildwiedergabevorrichtung in der zumindest teilweise der von der Infrarotkamera erfassten Verkehrs- und Fahrsituation entsprechenden, virtuellen Umgebung angezeigt werden, um das von der Infrarotkamera erfasste und für den Fahrer ansonsten ungewöhnliche Bild des Nachtsichtgeräts verständlich zu machen. Darüber hinaus können in der virtuellen Umgebung Sollkursinformationen der Navigationsvorrichtung in Form von Pfeilen dargestellt werden. Je nach Hindernis und Verkehrs- und Fahrsituation können dabei von der Infrarotkamera erfasste andere Verkehrsteilnehmer sowie Gebäude und der gleichen in der virtuellen Umgebung ein- und ausgeblendet werden. Nachteilig an dieser Fahrassistenzvorrichtung ist, dass die Verkehrs- und Fahrsituation nur in Form einer virtuellen Umgebung, in der auch das eigene Fahrzeug dargestellt wird, wiedergegeben wird, wodurch sich diese Fahrassistenzvorrichtung nicht zur zuverlässigen und für den Fahrer verwendbaren Anzeige insbesondere des weiteren, außerhalb des Sichtfeldes liegenden Straßenverlaufs bei Nachtfahrt verwenden lässt.

Aus der DE 101 38 719 A1 ist eine Fahrassistenzvorrichtung bekannt, bei der die Anzeige einer Navigationsvorrichtung auf einer Bildwiedergabevorrichtung mit der von einer Videokamera erfassten Umgebung im Sichtfeld des Fahrers gemischt und an die dreidimensionale Gestalt des Geländes angepasst wird, um eine bessere Übereinstimmung zwischen dem von der Videokamera aufgenommenen Bild der Umgebung im Sichtfeld des Fahrers und der eingeblendeten, errechneten Sollkursinformation in Form eines Pfeils zu ermöglichen. Nachteilig daran ist, dass diese Fahrassistenzvorrichtung nicht zur Unterstützung des Fahrers während Nachtfahrten geeignet ist, da die Videokamera im sichtbaren Bereich arbeitet, und da der weitere, außerhalb des Sichtfeldes des Fahrers liegende Straßenverlauf nicht anzeigbar ist.

Aus der JP 09 325 042 A1 ist eine Fahrassistenzvorrichtung bekannt, bei der die Anzeige einer Navigationsvorrichtung auf einer Bildwiedergabevorrichtung mit dem Bild der von einer Videokamera erfassten Umgebung im Sichtfeld des Fahrers kombiniert wird, um Sollkursinformationen in Form von Pfeilen und dergleichen in dem Videobild einzublenden. Diese Fahrassistenzvorrichtung ist ebenfalls nicht zur Unterstützung des Fahrers während Nachtfahrten oder witterungsbedingter schlechter Sicht verwendbar, da auch hier der weitere, außerhalb des Sichtfeldes liegende Straßenverlauf nicht angezeigt wird.

Technische Aufgabe der Erfindung:

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Fahrassistenzvorrichtung zu entwickeln, welche eine effektive Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeuges insbesondere bei Nachtfahrt bietet, indem der mit bloßem Auge nicht oder nur schwer erkennbare, außerhalb des Sichtfeldes liegende, weitere Straßenverlauf sowie Hindernisse auf der Fahrbahn dem Fahrer angezeigt werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Fahrassistenzvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Fahrassistenzvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs weist gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass das Steuergerät zur Erkennung der Fahrbahn und des Straßenverlaufs die von dem bildgebenden Sensor erfassten und als Videostrom weitergegebenen Bilder verarbeitet und mindestens den weiteren, außerhalb des Sichtfeldes des bildgebenden Sensors liegenden Straßenverlauf aus den der Navigationsvorrichtung zur Verfügung stehenden Straßenkartendaten ermittelt, um durch Zusammenführen beider Informationen eine zuverlässige Vorhersage des Straßenverlaufes in Form einer positionsrichtigen Anzeige auf der Bildwiedergabevorrichtung zu erzeugen, wobei diese Anzeige mit dem für den Fahrer sichtbaren Bild der aktuellen Verkehrs- und Fahrsituation positionsrichtig und vorzugsweise perspektivisch richtig überlagerbar ist, und insbesondere im Nahbereich der tatsächliche, mit Hilfe des bildgebenden Sensors erfasste Straßenverlauf, bei Bedarf unter zusätzlicher Anzeige der Fahrspur, und im Fernbereich ein mit Hilfe der Navigationsvorrichtung ermittelter, für den Fahrer weder mit bloßem Auge, noch mit Hilfe des bildgebenden Sensors erkennbarer Straßenverlauf positionsrichtig zur aktuellen Fahrzeugposition und dem Sichtfeld des Fahrers perspektivisch richtig angezeigt wird.

Im Gegensatz zu dem insbesondere aus der JP 2002 046 504 A1 bekannten Stand der Technik wird so eine Anzeige auf der Bildwiedergabevorrichtung erzeugt, die dem tatsächlichen Sichtfeld entspricht, ergänzt um die durch den bildgebenden Sensor gewonnenen Informationen innerhalb dessen Sichtbereichs, sowie der aus den im Navigationsgerät hinterlegten Daten ermittelten Information über den weiteren, außerhalb des Sichtfeldes des Fahrers liegenden Straßenverlauf mindestens außerhalb des Sichtbereichs. Der bildgebende Sensor kann dabei beispielsweise ein RADAR- oder LIDAR-Sensor sein, eine Infrarot-Kamera, oder die Kamera eines Nachtsichtgeräts, wobei der Sichtbereich bei Nacht durch den strahlenoptisch ausleucht- oder erfassbaren Bereich unter Berücksichtigung der Reichweite beispielsweise eines als Infrarotkamera ausgeführten bildgebenden Sensors bestimmt wird, der größer ist, als der von den Scheinwerfern des Kraftfahrzeuges im sichtbaren Wellenlängenbereich ausgeleuchtete Bereich. Durch Verwendung des bildgebenden Sensors zur Erkennung des Straßenverlaufs insbesondere im Nahbereich, können Digitalisierungsfehler aus den Straßenkartendaten kompensiert werden. Wegen der strahlenoptischen geradlinigen Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen kann der Straßenverlauf beispielsweise hinter einer Kuppe nicht mehr mit Hilfe des bildgebenden Sensors erfasst, aber mit Hilfe des Navigationsgeräts als zu erwartender Straßenverlauf angezeigt oder angedeutet werden. Hierdurch wird eine Entlastung des Fahrers des Kraftfahrzeugs bei Nachtfahrten und bei schlechten Sichtverhältnissen durch eine wirklichkeitsnahe Anzeige des Weiteren, außerhalb des vom Fahrer einsehbaren Sichtfeldes liegenden Straßenverlaufs erreicht. Die Überlagerung der Anzeige mit dem für den Fahrer sichtbaren Bild kann dabei neben der Erfassung durch beispielsweise einen als Infrarotkamera eines Nachtsichtgeräts ausgebildeten bildgebenden Sensor, durch Erfassen der aktuellen Verkehrs- und Fahrsituation mittels einer im sichtbaren Wellenlängenbereich arbeitenden Videokamera, deren Bildinformation gemeinsam mit der Anzeige auf der als Fahrzeugdisplay ausgebildeten Bildwiedergabevorrichtung wiedergegeben wird, oder durch Einspiegeln der Anzeige in die Windschutzscheibe im Sichtfeld des Fahrers erfolgen, wobei die Anzeigevorrichtung in diesem Fall als ein aus Projektionsvorrichtung und Windschutzscheibe bestehendes Head-up-Display ausgebildet ist. Der sowohl außerhalb als auch innerhalb des Sichtfeldes des Fahrers liegende Straßenverlauf kann dabei beispielsweise mittels von fern nach nah immer heller beidseitig am Straßenrand bis in den Nahbereich hinein aufleuchtenden Markierungen über eine als aus Projektionsvorrichtung und Windschutzscheibe bestehendes Head-up-Display ausgebildete Bildwiedergabevorrichtung als zuschaltbare Anzeige positionsrichtig und perspektivisch richtig in das Sichtfeld des Fahrers eingespiegelt werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Anzeige der Bildwiedergabevorrichtung zusätzlich zu dem Straßenverlauf eine zur Zielführung durch die Navigationsvorrichtung dienende Sollkursinformation zeigt. Hierdurch wird eine leichtere Interpretierbarkeit der Sollkursinformation der Navigationsvorrichtung durch Einblendung in ein Bild der aktuellen Verkehrs- und Fahrsituation erreicht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Anzeige der Bildwiedergabevorrichtung zusätzlich innerhalb der Sichtweite des Nachtsichtgerätes auf der Fahrbahn liegende Hindernisse anzeigt, wobei direkt die unveränderten Bilddaten vom Bildsensor oder veränderte Bilddaten, z.B. farblich hervorgehobene Hindernisse, angezeigt werden können. Dabei können die Informationen über Hindernisse auch von anderen im Fahrzeug angeordneten, abstandserkennenden Fahrassistenzvorrichtungen, wie beispielsweise einer Adaptive-Cruise-Control, ACC, zur Verfügung gestellt werden, oder dazu benutzt werden, die Anzeige zu verändern bzw. den Informationsgehalt zu optimieren.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bildwiedergabevorrichtung das Display eines Nachtsichtgeräts ist, wobei der bildgebende Sensor vorzugsweise die Kamera des Nachtsichtgeräts ist, beispielsweise eine IR-Kamera.

Eine zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bildwiedergabevorrichtung ein die Anzeige über die Windschutzscheibe in den Sichtbereich des Fahrers des Kraftfahrzeugs einspiegelnde, aus der Windschutzscheibe und einer von unten gegen die Windschutzscheibe gerichteten Projektionsvorrichtung bestehendes Head-up-Display ist, so dass der Fahrer die Anzeige mit dem weiteren, außerhalb seines Sichtfeldes liegenden Straßenverlauf und das für ihn in dem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich erkennbare, tatsächliche Verkehrsgeschehen perspektivisch und positionsrichtig überlagert direkt vor Augen hat.

Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der zeigen:

1 einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Fahrassistenzvorrichtung und

2 eine von einer erfindungsgemäßen Fahrassistenzvorrichtung auf einer Bildwiedergabevorrichtung dargestellte Anzeige eines Straßenverlaufs.

Eine in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Fahrassistenzvorrichtung besteht aus einem bildgebenden Sensor 1, vorzugsweise einer im nahen oder fernen Infrarot arbeitenden Infrarotkamera eines Nachtsichtgeräts, einer Navigationsvorrichtung 2, welche eine oder mehrere der Informationen Fahrzeugposition, Straßenkategorie, Straßenkartendaten zur Bestimmung des weiteren Straßenverlaufs und der für den Straßenverlauf optimierte Geschwindigkeit, zulässige Höchstgeschwindigkeit, Sollkursinformation für eine geplante Route in Form einer Abbiegeinformation zur Verfügung stellt, einem oder mehreren Fahrdynamiksystemen 3 oder dedizierten Sensoren, die Informationen wie Fahrgeschwindigkeit, Getriebestellung, Lenkradeinschlagswinkel, Lenkwinkel, Nickwinkel zur Verfügung stellen, einer hinderniserkennenden Fahrassistenzvorrichtung 4, welche Informationen über vorausfahrende Fahrzeuge oder Hindernisse auf der Fahrbahn liefert, einer Bildwiedergabevorrichtung 5 sowie einem Steuergerät 6, mit dem die anderen Komponenten über Datenleitungen 7 verbunden sind und welches die die Informationen tragenden Signale der anderen Komponenten verarbeitet und auf der Bildwiedergabevorrichtung als Anzeige ausgeben kann. Das Steuergerät 6 steuert dabei den bildgebenden Sensor 1 an, bereitet das von dem bildgebenden Sensor 1 in Form eines Videostromes ausgegebene Bild der aktuellen Verkehrs- und Fahrsituation zur Darstellung auf der Bildwiedergabevorrichtung 5 auf, ermittelt den Nickwinkel des Kraftfahrzeugs aus dem Kamerabild oder empfängt diese Information von dem Fahrdynamiksystem 3 und berechnet den Straßenverlauf aus dem Videostrom des bildgebenden Sensors 1, aus dem von der Navigationsvorrichtung 2 zur Verfügung gestellten Straßenkartendaten, sowie aus einer Kombination aus Videostrom und Straßenkartendaten, wobei der im Nahbereich genaue Straßenverlauf aus dem Videostrom mit der Information aus den Straßenkartendaten so weitergeführt wird, dass sich ein glatter horizontaler Krümmungsverlauf ergibt. Dazu werden die Spurverläufe aus dem Videostrom und den Straßenkartendaten verglichen und geeignet fusioniert. Mit dieser Information kann dann der aus dem Videostrom ermittelte, im Sichtfeld des bildgebenden Sensors 1 liegende Straßenverlauf 9 mit den Informationen aus den Straßenkartendaten verlängert werden. Damit werden die Digitalisierungsfehler der Straßenkartendaten kompensiert.

In 2 ist eine Anzeige 8 der erfindungsgemäßen Fahrassistenzvorrichtung auf einer Bildwiedergabevorrichtung 5 dargestellt. Dabei zeigt die Anzeige 8 den Straßenverlauf 9. Im Bereich der Fahrspur 10 des Fahrzeuges wird das Bild der Anzeige 8 so verändert, insbesondere optimiert, dass der Fahrer den weiteren Straßenverlauf 9 deutlicher als die Umgebung 11 wahrnimmt. Geeigneterweise werden hierzu auf der Fahrbahn 14 von dem bildgebenden Sensor 1 erkannte Fahrbahnmarkierungen 15 hervorgehoben oder solche Fahrbahnmarkierungen 15 ergänzt. Dabei können grafische Elemente korrespondierend zu den Straßenrändern 12 und/oder grafische Elemente korrespondierend zu dem Mittelstreifen 13 von dem Steuergerät 6 erzeugt und angezeigt werden. Darüberhinaus ist eine geeignete Anpassung der Helligkeit des Bildes und/oder der angezeigten grafischen Elemente in der Anzeige 8 möglich, sowie eine geeignete Anpassung des Kontrastes, der Schärfe sowie der Farbe denkbar. Unabhängig von der Art der Darstellung des Straßenverlaufs wird diese Darstellung dem Krümmungsverlauf der Straße, beispielsweise unter Annahme einer ebenen Straße 16, unter Ermittlung des Krümmungsverlaufes der Straße 16 aus dem Videostrom des bildgebenden Sensors 1 oder durch Ermittlung des Krümmungsverlaufes der Straße 16 aus den Straßenkartendaten der Navigationsvorrichtung 2 perspektivisch positionsrichtig angepasst.

An Kreuzungen, Ausfahrten Kreisverkehren oder generell an allen Verzweigungen können die vorher beschriebenen Manipulationen an der Anzeige 8 an allen abgehenden Straßenverläufen 9 vorgenommen werden. Dabei kann je nach Komplexität der Verkehrs- und Fahrsituation das Bild der Anzeige 8 so überladen werden, dass es dem Fahrer keine Hilfe mehr bietet. Um die Menge der dargestellten Informationen zu verringern, wird nur ein einziger Straßenverlauf 9 vollständig hervorgehoben. Der hervorgehobene Straßenverlauf 9 kann dabei bei eingeschalteter Zielführung der Navigationsvorrichtung 2 dem Sollkurs der empfohlenen Route, der Straße 16 gleichen Namens, der Straße 16 gleicher Kategorie, oder der Straße 16 mit dem kleinsten Krümmungsverlauf, oder einer auf vorangegangenen Fahrten erlernten Route folgen.

Damit die Information über eine Verzweigung als besonderer Gefahrenpunkt und/oder Routenalternative nicht verloren geht, können Verzweigungen mit speziellen grafischen Elementen oder durch die Darstellung von Fahrbahnmarkierungen 15 der abgehenden Straßen 16 positionsrichtig auf der Bildwiedergabevorrichtung 5 angezeigt werden.

Um den Fahrer nicht mit unplausiblen Informationen zu überlasten, wird die Anzeige 8 im Stadtverkehr und beim Rückwärtsfahren ausgesetzt, reduziert oder vereinfacht. Eine entsprechende Optimierung der Anzeige 8 ist bei einem Lenkradeinschlagswinkel oberhalb einer einstellbaren Schwelle, einer Fahrgeschwindigkeit unterhalb einer einstellbaren Schwelle, einer Fahrgeschwindigkeit oberhalb einer einstellbaren Schwelle, einer Fahrgeschwindigkeit oberhalb einer als zulässig erkannten Schwelle, bei einem instabilen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, einem Abstand zu einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug unterhalb einer einstellbaren Schwelle, bei einer bestimmten Straßenkategorie, bei der beispielsweise eine schlechte oder veraltete Digitalisierung erkannt oder vermutet wird, bei oder in einem Kreisverkehr oder einer Kreuzung, bei einer nicht verfügbaren optischen oder kartografischen Erkennung des Straßenverlaufs 9, bei einer Krümmung des voraus liegenden Straßenverlaufs 9 oberhalb einer einstellbaren Schwelle, bei einer Erkennung einer Überlastung des Fahrers, beispielsweise durch Bedienen komplexer Fahrzeugfunktionen oder Kommunikationseinrichtungen, oder wenn der bildgebende Sensor 1, die Navigationsvorrichtung 2 oder ein angeschlossenes Fahrdynamiksystem 3 keine Informationen liefert, denkbar.

Um den Fahrer nicht durch das Umschalten zwischen Zuständen der Anzeige 8 mit und ohne Hervorhebung von relevanten Informationen abzulenken, werden die eingeblendeten Fahrbahnmarkierungen 16, Richtungsanzeigen 17 zur Information über den Sollkurs oder den Straßenverlauf 9 in ihrer Vorausschau insbesondere in Bezug auf ihre Wahrnehmbarkeit auf der Bildwiedergabevorrichtung 5 in einem für die menschliche Wahrnehmung geeigneten zeitlichen Verlauf ein- und ausgeblendet. Dazu können z.B. Helligkeit, Kontrast, Schärfe sowie Farbwerte angepasst werden.

Bedingt durch die perspektivische Darstellung der Anzeige 8 auf der Bildwiedergabevorrichtung 5 ergeben sich für den Fahrer ab einer gewissen Distanz keine mehr wahrnehmbaren Details. Dabei wird die Darstellung auf die Reichweite beschränkt, in der die gewählte Darstellungsart Effekte auf der Bildwiedergabevorrichtung 5 erzeugt, die größer als ein Pixel ist und oberhalb einer für den Fahrer wahrnehmbaren Stufe liegt. Darüber hinaus ist die Reichweite davon abhängig, wie weit der weitere Verlauf der Fahrbahn 14 zuverlässig aus dem Videostrom erkannt oder aus den Straßenkartendaten ermittelt werden kann. Stehen dabei keine Straßenkartendaten zur Verfügung, wird die Reichweite der Fahrassistenzvorrichtung auf den aus dem Videostrom erkannten Straßenverlauf 9 beschränkt. Steht keine Erkennung der Fahrspur 10 aus dem Videostrom zur Verfügung, beispielsweise weil die Fahrspurerkennung nicht implementiert ist, oder keine Fahrspur 10 mangels Fahrbahnmarkierungen 15 erkennbar ist, kann die Darstellung und damit die Fahrassistenzvorrichtung in der oben beschriebenen vollen Reichweite betrieben werden.

Sind von dem bildgebenden Sensor 1 des Nachtssichtgeräts erkennbare Fahrbahnmarkierungen 15 nicht vorhanden oder schlecht erkennbar, kann die Fahrbahn 14 auch anhand des Überganges zwischen Straßenrand 12 und Umgebung 11, beispielsweise innerorts der Bordsteinkante, oder außerorts dem Straßengraben oder dem tiefer liegenden, nicht asphaltierten Straßenunterbau, oder anhand von am Straßenrand stehenden Objekten, wie beispielsweise Leitpfosten, Leitplanken, Schilder und dergleichen erkannt werden.

Um dem Fahrer Hinweise auf potenzielle Gefahrenstellen geben zu können, und um einer missbräuchlichen Verwendung der Fahrassistenzvorrichtung entgegenzuwirken, kann die Reichweite der Darstellung weiter eingeschränkt werden, wenn die Fahrgeschwindigkeit über der von einem Kurvenwarner empfohlenen Geschwindigkeit, oder über der von der Navigationsvorrichtung 2 erkannten zulässigen Geschwindigkeit liegt.

Neben dem Straßenverlauf 9 können noch weitere Informationen aus den genannten Komponenten perspektivisch richtig in die Anzeige 8 der aktuellen Verkehrs- und Fahrsituation eingeblendet werden, beispielsweise ein farblich codierter Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, wobei die farbliche Codierung eine Information trägt, ob der Abstand ausreichend ist, oder nicht, der Angabe eines Bremspunktes oder einer generellen Abstandsinformation. Zur Zielführung durch die Navigationsvorrichtung 2 können darüber hinaus ein Abbiegepfeil, ein Abbiegepunkt, die Wegstrecke bis zum Abbiegepunkt, sowie Abzweigungen, Kreuzungen und Kreisverkehre in der Anzeige 8 auf der Bildwiedergabevorrichtung 5 dargestellt werden.

Gewerbliche Anwendbarkeit:

Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Herstellung von Kraftfahrzeugen sowie von Fahrassistenzvorrichtungen für Kraftfahrzeuge gewerblich anwendbar.


Anspruch[de]
  1. Fahrassistenzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mindestens mit einer Navigationsvorrichtung, einem bildgebenden Sensor, einer Bildwiedergabevorrichtung und einem Steuergerät, wobei mindestens die Navigationsvorrichtung, der bildgebenden Sensor und die Bildwiedergabevorrichtung mit dem Steuergerät verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6) zur Erkennung der Fahrbahn (14) und des Straßenverlaufs (9) die von dem bildgebenden Sensor (1) erfassten Bilder verarbeitet und mindestens den weiteren, außerhalb des Sichtfeldes des bildgebenden Sensors (1) liegenden Straßenverlauf (9) aus den der Navigationsvorrichtung (2) zur Verfügung stehenden Straßenkartendaten ermittelt, um durch Zusammenführen beider Informationen eine Vorhersage des Straßenverlaufes (9) in Form einer positionsrichtigen Anzeige (8) auf der Bildwiedergabevorrichtung (5) zu erzeugen, wobei diese Anzeige (8) mit dem für den Fahrer sichtbaren Bild der aktuellen Verkehrs- und Fahrsituation positionsrichtig und perspektivisch richtig überlagerbar ist.
  2. Fahrassistenzvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (8) der Bildwiedergabevorrichtung (5) zusätzlich zu dem Straßenverlauf (9) eine zur Zielführung durch die Navigationsvorrichtung (2) dienende Sollkursinformation (17) zeigt.
  3. Fahrassistenzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (8) der Bildwiedergabevorrichtung (5) zusätzlich innerhalb der Sichtweite des bildgebenden Sensors (1) auf der Fahrbahn (14) liegende Hindernisse zeigt.
  4. Fahrassistenzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwiedergabevorrichtung (5) das Display eines Nachtsichtgeräts (1) ist, wobei der bildgebende Sensor vorzugsweise die Kamera des Nachtsichtgeräts (1) ist.
  5. Fahrassistenzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwiedergabevorrichtung (5) ein die Anzeige (8) über die Windschutzscheibe in den Sichtbereich des Fahrers des Kraftfahrzeugs einspiegelndes Head-up-Display ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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