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1. WO2009071365 - SYSTÈME D'ASSISTANCE À LA CONDUITE POUR SURVEILLER LA SÉCURITÉ DE CONDUITE, ET PROCÉDÉ CORRESPONDANT POUR ENREGISTRER ET ÉVALUER UN DÉPLACEMENT DU VÉHICULE

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[ DE ]

Beschreibung

Titel
Fahrerassistenzsystem zur Überwachung der Fahrsicherheit und korrespondierendes Verfahren zur

Erfassung und Bewertung einer Fahrzeugbewegung

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem zur Überwachung der Fahrsicherheit, aufweisend eine mobile elektronische Einheit mit Videosensor, Rechnereinheit zur Bilddatenverarbeitung und akustischer Ausgabeeinheit, welche die unmittelbare Fahrzeugumgebung aus Daten des Videosensors erfasst und eine Warnung oder einen Hinweis über eine Ausgabeeinheit ausgibt, wenn die Rechner-einheit eine Gefahrensituation detektiert und ein korrespondierendes Verfahren zum Erfassen und Bewerten einer Fahrzeugbewegung.

STAND DER TECHNIK

Zur aktiven Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeuges in unterschiedlichen Verkehrssituationen sind automatische Fahrerassistenzsysteme bekannt, die dem Fahrer bei der Navigation durch den Straßenverkehr nützliche Hinweise geben. Daneben sind aus der DE 199 82 422 und aus der EP 1826736 Al Systeme zur Erkennung von Straßenschildern bekannt, die dem Fahrer helfen, sich in unübersichtlichen Verkehrssituationen sicher zu bewegen. Neben den bekannten Navigationssystemen, die satelli-tengestützte Navigationsdaten anzeigen, sind Fahrerassistenzsysteme bekannt, die den Fahrer bei der Einhaltung der Spur durch akustische Signale helfen und dadurch dem Fahrer Warnhinweise geben, beispielsweise, um Ermüdung zu erkennen und dadurch Unfälle zu vermeiden. Da solche Systeme in der Regel kostenaufwändig sind und größtenteils erst in Neufahrzeugen zum Einsatz kommen, wird in der DE 10 2005 049 881 Al vorgeschlagen, diese Systeme durch mobile Telefone zu ersetzen, die zum Zeitpunkt dieser Anmeldung zu einem großen Anteil über eine leistungsfähige Kamera mit ebenso leistungsfähiger Rechnereinheit zur Bearbeitung der Kamerabilder verfügen. Nach der zuletzt genannten Druckschrift soll die Spurerkennungsfunktion softwareseitig in ein Mobiltelefon eingebracht werden, wobei das in einer Montierschale auf dem Armaturenbrett positionierte Mobiltelefon bei erkannter Annäherung an einen Spurwechsel einen Warnton über die Klingelfunktion des Mobiltelefons ausgibt. Durch die hohe Reflektierfähigkeit der meisten Straßenmarkierungen ist die Erkennung eines Spurwechsels mit relativ hoher Zuverlässigkeit möglich, da die durch die starke Reflexion erzeugten starken Kontraste eine automatische Erkennung der Straßenmarkierung in Bilddaten unterstützen.

Nachteilig an dem oben genannten Verfahren ist aber eine recht einseitige und undifferenzierte Erkennung eines Spurwechsels, die zu einem häufigen und auch unnötigen Alarm führt. Die Folge davon ist, dass der Fahrer das System aufgrund der hohen Anzahl von unnötig abgegebenen Warnungen ausschaltet oder schlicht nicht beachtet.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung stellt ein Fahrerassistenzsystem zur Überwachung der Fahrsicherheit zur Verfügung, das differenzierter Abweichungen detektieren kann als bekannte Fahrerassistenzsysteme, die auf einer mobilen elektronischen Einheit basieren. Dies wird dadurch erreicht, dass die mobile elektronische

Einheit über eine akustische Eingabeeinheit akustische Signale erfasst und diese Signale bei der Beurteilung der Fahrsicherheit einbezieht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.

Als mobile elektronische Einheit kommen eine inzwischen breite Auswahl von elektronischen Kleingeraten in Betracht, wie beispielsweise Mobiltelefone, persönliche elektronische Assistenten (PDA) mit Digitalkamera, digitale Musikabspielgeräte (mp3-Spieler mit Digitalkamera), Miniatur-Videokameras oder Digitalkameras, aber auch persönliche Navigationsgeräte, sog. Personal Navigation Devices (PND), welche zur Steuerung bereits eine integrierte Spracherkennung aufweisen sowie tragbare Kleinstcomputer, wobei sich die Anzahl der Geräte, die über einen Videosensor verfügen, derzeit ständig erhöht.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die mobile elektronische Einheit weitere Signale aus der Umgebung erfasst, um die Beurteilung der Abweichung von einer Verkehrsordnung zu differenzieren. Im Gegensatz zu fest montierten Fahrerassistenzsystemen, die Zugriff auf eine große Anzahl von Daten aus dem elektronischen BUS-System eines Fahrzeuges haben, ist diese Informationsvielfalt den verfügbaren mobilen elektronischen Einheiten nicht zugänglich. Dennoch kann beispielsweise die akustische Umgebung der mobilen elektronischen Einheit wertvolle Informationen zur weiteren, differenzierten Beurteilung einer gefährlichen Situation im Straßenverkehr geben. Durch den Einbezug weiterer Daten, insbesonderer akustischer Informationen, kann in vorteilhafter und wünschenswerter Weise die Anzahl der Fehlalarme reduziert werden.

Der Vorteil der Verwendung von akustischen Signalen ist auch, dass zur Blinkererkennung keine drahtgebundene Verbindung mit dem Systembus des Fahrzeuges notwendig ist, was für eine erhöhte Akzeptanz beim Benutzer führt, da nicht in die Funktion des Fahrzeuges eingegriffen wird, was nicht nur kostenaufwändig ist, sondern auch noch die Gefahr einer unzulässigen Funktion des Fahrzeuges nach Eingriff nach sich zieht. Die akustische statt drahtgebundener Verbindung bietet somit eine Ver- besserung der Erkennungsfunktion und gleichzeitig bietet sie eine Erhöhung der Akzeptanz bei den Benutzern.

In erster Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mobile elektronische Einheit in einem Lernmodus akustische Begleitgeräusche erfasst und diese bestimmten, vorgewählten Ereignissen zuordnet.

In konkreter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das typische klickende Geräusch eines Blinkers im Fahrzeug von der mobilen elektronischen Einheit erfasst und zum Trainieren eines programmtech-nisch umgesetzten akustischen Filters verwendet wird. Sobald die mobile elektronische Einheit nach Beendigung des Lernmodus das Klicken eines Blinkers aus der Überlagerung von Fahrgeräuschen und gegebenenfalls Musik im Auto herausfiltert, wird ein internes Signal ausgelöst, das bei einem von der mobilen elektronischen Einheit detektierten Spurwechsel die Warnfunktion unterdrückt. Dies hat den Vorteil, dass beabsichtigte Spurwechsel nicht zu einem Fehlalarm führen, weil davon ausgegangen werden kann, dass in diesem Fall der Spurwechsel nicht unbeabsichtigt aufgrund einer Ermüdung des Fahrers vorgenommen wird. Der Lernmodus kann bei der erstmaligen Nutzung des Fahrerassistenzsystems aktiviert werden, wobei die meist schon vorhandene Spracherkennungsfunktion dazu genutzt wird, das Geräusch des Blinkgebers sicher zu erkennen. Dabei ist es auch möglich, den Lernmodus bei verschiedenen Geschwindigkeiten zu aktivieren, um dem Spracherkennungsystem eine differenzierte und damit sichere Erkennung des Blinkergeräusches zu ermöglichen. Das bei der Inbetriebnahme im Lernmodus erfasste Blinkergeräusch wird so dann abgespeichert und steht fortan dem System zur Blinkererkennung zur Verfügung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung lernt die mobile elektronische Einheit nicht nur das Blinker-geräusch, sondern auch noch weitere typische Fahrgeräusche, wie Motorgeräusch, aus dem die Drehzahl des Motors und daher die Geschwindigkeit des Fahrzeuges ableitbar ist, weitere Hinweis-und/oder Warngeräusche des Fahrzeuges selbst, wie akustische Näherungssignale eines Fahrzeuges aus einer radargestützten Abstandskontrolle oder Warnhinweise einer Geschwindigkeitskontrolle, Hupgeräusche des eigenen oder von anderen Fahrzeugen, sowie Martinshörner. Aus der Detektion eines Martinshorns kann beispielsweise die Anweisung erfolgen, sich innerhalb der rechten Spur rechts zu halten oder innerhalb der linken Spur links zu halten. Ebenso ist es möglich, dem Fahrer zu signalisieren, die Geschwindigkeit zu drosseln.

Durch die erfmdungsgemäße zusätzliche akustische Erfassung kann somit die Fahrerassistenzfunktion erheblich verbessert werden, weil das System dazu in der Lage ist, erkannte Abweichungen durch weitere Parameter zu relativieren und dadurch die Anzahl der Fehlalarme zu verringern.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erkennt das System Straßenverkehrsschilder, insbesondere Geschwindigkeitsbegrenzungen und deren Aufhebung und signalisiert die erkannten Begrenzungen und Aufhebungen durch akustische und/oder optische Signale. Ebenso ist es möglich, die Bedeutung des erkannten Verkehrsschildes durch natürliche Sprache auszugeben, so dass der Fahrer, sollte er das Schild übersehen haben, akustisch sprachlich daraufhingewiesen wird. Aus den bewegten Bildern der eingebauten Kamera kann die mobile elektronische Einheit aber noch weitere Daten ermitteln und diese in die Beurteilung der Abweichung von der Verkehrsordnung einbeziehen.

Neben der Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit ist es auch möglich, anhand der Geschwindigkeit vorbeiziehender Objekte, wie eben Straßenschilder oder Fahrbahnmarkierungen auf die aktuelle Geschwindigkeit zu schließen. Von Vorteil ist hier die typische Verzerrung des Bildes durch die Zentralprojektion und durch die typischerweise kurze Brennweite der meisten elektronischen Geräte in Verbindung mit einer häufig weniger hochwertigen Optik. Dadurch werden Objekte in Abhängigkeit von der Entfernung verzerrt und erkannte Punkte mit hohem Kontrast, beispielsweise in Straßenschildern, oder Ecken einer Fahrbahnmarkierung folgen aufgrund der oben genannten Ursachen typischen Tra-jektorien auf der Bildfläche, die von einer Geraden abweichen. Durch die markanten Abweichungen und die in der Regel nicht konstante Geschwindigkeit zu den Bildrändern und -ecken kann somit auf die Geschwindigkeit des vorbeiziehenden Objekt geschlossen werden, wobei die Objektentfernung durch die Verzerrungen ermittelt werden kann. Zusätzlich kann die mobile elektronische Einheit trai-niert werden, in dem bei einer konstanten Geschwindigkeit ein Lernmodus aktiviert wird.

Auch können weitere Details der Fahrzeugumgebung in die Beurteilung einfließen, wie die Relativge-schwindigkeit gegenüber anderen Fahrzeugen. Des Weitern können auffällig langsame oder plötzlich ausscherende Fahrzeuge erkannt und durch akkustisch und/oder optische Warnung angezeigt werden. In häufigen Fällen ist ein Fahrer vom Verkehr abgelenkt und nimmt somit auch vergängliche akustische Hinweise nicht wahr, daher ist es von Vorteil, wenn die jeweils letzte akustische Warnung oder Hinweis optisch auf einer Anzeige visualisiert wird, beispielsweise durch Anzeige des zuletzt erkannten Straßenschildes.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung weist die mobile elektronische Einheit Mittel zur Navigation auf und zieht die daraus gewonnene Information in die Beurteilung zur Abweichung von der Verkehrsordnung mit ein, beispielsweise um zu erkennen, auf welchem Straßentyp sich das Fahrzeug befindet, also Autobahn oder Landstraße oder ob sich das Fahrzeug im öffentlichen oder nicht öffentlichen Raum befindet.

Um zu verhindern, dass das Fahrerassistenzsystem nicht ausgeschaltet oder vom Fahrer ignoriert wird, ist es vorteilhaft, wenn erkannte Gefahrsituationen in mehr als eine Klasse eingeteilt werden. Hier- durch kann der Fahrer zwischen verschieden Betriebsmodi wählen, beispielsweise in einen wortreichen und sehr vorsichtigen Modus oder in einen Modus, der erst bei höherem Gefährdungspotential ein Warn- und/oder Hinweissignal aktiviert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, die detektierten Abweichungen und vom Fahrerassistenzsystem statistisch auszuwerten. Hierdurch kann der Fahrer seine eigene Fahrsicherheit abschätzen oder angenommene Gewohnheitsfahrfehler ablegen. Auch ist es möglich, hierdurch den Sicherheitsgrad eines Fahranfängers abzuschätzen, wobei ein Sinken der vom System erkannten gefährlichen Situationen eine Verbesserung der eigenen Fahrsicherheit indiziert.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das System Infrarotstrahlung, insbesondere in Form von kleinen Punkten, in dem Bild erkennt und gleichzeitig die Geschwindigkeit er-fasst. Ein kleiner und intensiver Punkt in dem Bild einer mobile elektronische Einheit deutet auf die Erfassung des eigenen Fahrzeuges durch einen Infrarotlaser hin, wobei die meisten Videosensoren mobiler elektronischer Einheiten empfindlich gegenüber der für das menschliche Auge unsichtbaren-nahen Infrarotstrahlung sind. Die Erfassung durch einen Infrarotlaser wiederum indiziert eine Geschwindigkeitsmessung durch die Polizei, so dass der Fahrer sofort darüber informiert wird, ob eine Geschwindigkeitserfassung vorliegt oder nicht.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem im Einsatz,
Figur 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems in einer ersten

Ausführungsvariante,
Figur 3 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems in einer weiteren Ausführungsvariante,
Figur 4 eine Skizze zur Verdeutlichung der Geschwindigkeitserfassung aus Videodaten

Figur 5 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem im Einsatz in einer Fahrerkabine eines LKWs dargestellt, wobei das Fahrerassistenzsystem nicht auf die Verwendung in LKWs beschränkt ist. Das Fahrerassistenzsystem ist hier umgesetzt durch ein Mobiltelefon als mobile elektronische Ein- heit 1 , das rückseitig in Fahrtrichtung einen Videosensor 2 aufweist. Die akustische Ausgabeeinheit 3 ist in Form des Lautsprechers des Mobiltelefons umgesetzt, der im Normalfall zur Ausgabe von Musik oder polyphonen Klingeltönen verwendet wird. Als akustische Eingabeeinheit 4 dient das Sprachmikrophon oder, sofern vorhanden, ein Mikrophon zur Aufnahme von Geräuschen und Sprache bei Vi-deoaufzeichnung. Im Einsatz wird das Mobiltelefon an einer Haltevorrichtung auf dem Armaturenbrett installiert, so dass das Mobiltelefon mit dem Videosensor 2 in Fahrtrichtung ausgerichtet ist, welcher den optischen Erfassungswinkel 7 aufweist, durch den der Videosensor 2 am Straßenrand befindliche Straßenschilder 100 und/oder Mittellinien 101 erfassen kann. Sofern ein Spurwechsel 50 vom Fahrerassistenzsystem detektiert wird, erfasst das Fahrerassistenzsystem akustische Signale aus der Fahrer-kabine, wie beispielsweise das klickende Geräusch einer Blinkeranzeige 20 und gibt nur dann einen Alarm aus, wenn ein Spurwechsel 50 erkannt, aber gleichzeitig kein Blinkergeräusch aufgenommen wird. Das akustische Signal des Blinkeranzeige 20 unterdrückt also die Warnung vor einem Spurwechsel 50. Zusätzlich zur Erfassung eines Spurwechsels 50 erfasst das hier skizzierte Fahrerassistenzsystem noch ein links am Straßenrand befindliches Straßenschild 100, erkennt die Bedeutung und zeigt das Straßenschild 100 in einer optischen Anzeigeeinheit 6, hier in dem Display des Mobiltelefons, an und gibt zusätzlich die Bedeutung des erkannten Straßenschildes 100 in natürlicher Sprache über die akustische Ausgabeeinheit 3, hier dem Lautsprecher des Mobiltelefons, aus.

In Figur 2 sind die einzelnen Elemente 2, 3, 4, 5 und 6 einer allgemeinen mobilen elektronischen Ein-heit 1 in einem Blockschaltbild dargestellt, wobei diese Einheit 1 eine Videokamera, eine Digitalkamera, ein Mobiltelefon, ein digitaler Musikabspieler, ein Kleincomputer oder ein persönlicher digitaler Assistent (PDA) oder auch ein anderes mobiles Kleingerät mit elektronischen Komponenten sein kann. Die mobile elektronische Einheit 1 weist einen Videosensor 2, eine akustische Ausgabeeinheit 3, eine akustische Eingabeeinheit 4, eine Rechnereinheit 5 zur Bildberechnung und optional eine opti-sehe Anzeigeeinheit 6 auf.

In Figur 3 ist die allgemeine mobile elektronische Einheilt 1 erweitert um eine Antenne 8 zum Empfang von Navigationsdaten und einer Datenbank 9 zum Abgleich der Navigationsdaten mit einer intern repräsentierten digitalen Landkarte. Ein mit Mitteln 8 und 9 zur Navigation ausgerüstetes Kleingerät erfasst die augenblickliche Verkehrssituation und gleicht die erkannte Situation mit Daten in der Datenbank 9 und den Navigationsdaten ab und erkennt daran, ob eine Geschwindigkeitsbegrenzung vorliegt, beispielsweise, weil das Fahrerassistenzsystem in einem Fahrzeug auf einer Landstrasse eingesetzt wird.

In Figur 4 ist skizziert, wie in besonderer Ausgestaltung der Erfindung, das Fahrerassistenzsystem die aktuelle Geschwindigkeit erkennt, in dem es ein Objekt 10 im Bild erkennt und dessen linke untere Ecke der eingezeichneten Trajektorie 11 folgt. Aus der Art der Trajektorie 11, die für jeden Abstand des Objektes 10 vom Videosensor unterschiedlich ist, schließt das Fahrerassistenzsystem auf den tatsächlichen Abstand und durch die Zeit, die das Objekt 10 für die Trajektorie 11 benötigt, schließt das Fahrerassistenzsystem auf die aktuelle Geschwindigkeit. Die ermittelte Geschwindigkeit wird sodann mit der Bedeutung eines erkannten Straßenschildes verglichen und im Fall, dass die ermittelte Ge-schwindigkeit über einer erkannten Geschwindigkeitsbegrenzung liegt, wird ein akustischer Alarm ausgegeben. Das erkannte Objekt kann eine Mittellinie oder ein Straßenschild sein, die beide ortsfest sind oder auch ein anderes Fahrzeug, wobei in diesem Fall die Relativgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeuges gegenüber dem fremden Fahrzeug ermittelt wird.

In Figur 5 ist in einem Ablaufdiagramm dargstellt, welche Schritte das Verfahren zum automatischen Erfassen und Bewerten einer Fahrzeugbewegung, das in vorteilhafter Weise durch ein Programm in einer mobilen elektronischen Einheit umgesetzt wird, umfasst. Der erste Schritt a beinhaltet das Aufnehmen von Videodaten aus dem seh bewegenden Fahrzeug, diesem Schritt a folgt Schritt b, welcher das Erkennen der von vorgewählten kontrastreichen Objekten, wie Straßenschilder und Fahrbahnmar-kierungen umfasst. Darauf folgt ein Vergleichen der Bewegungen mit vorausberechneten Bewegungen in Schritt c, und in Schritt d folgt das Erkennen von Unterschieden zwischen den vorausberechneten Bewegungen und den erfassten Bewegungen. Parallel zu Erfassen von akustischen Signalen aus der unmittelbaren Fahrzeugumgebung und/oder dem Fahrzeuginneren in Schritt e.a, folgt das Bewerten der erfassten Bewegungen als Bewegungsereignisse in Schritt e.b. Die in Schritt e.a erfassten akusti-sehen Signale werden in Schritt f.a gefiltert und erkannt und in Schritt f.b werden die erkannten Geräusche mit den Erkannten Bewegungsereignissen verknüpft. Darauf folgt eine Entscheidung in Schritt g über die Art der Veränderung der Bewertung durch die Verknüpfung in Schritt f.b. Je nach Ausgang der Entscheidung in Schritt g wird eine Veränderung der Bewertung vorgenommen, und zwar derart, dass das erkannte Bewegungsereignis zu einem Alarm h.a oder nicht zu einem Alarm h.b führt.