Fahrerassistenz zur Erhöhung von Komfort und Sicherheit März 2004 Michael Schamberger Georg Geduld

Transkript

1 Fahrerassistenz zur Erhöhung von Komfort und Sicherheit März 2004 Michael Schamberger Georg Geduld S. 0

2 Agenda Agenda ADC GmbH Längsregelungs-Unterstützung Spurhalteassistenz Diskussion - Offene Fragen S. 1

3 Vision Wir sind führender Lieferant von Fahrerassistenzsystemen und Umfelderfassungssensorik für aktive und passive Sicherheitssysteme. Ziel: Mehr Komfort und Sicherheit im Individualverkehr. S. 2

4 Umfeldsensorik - Perspektive Dachknoten Cluster Infrarot-Sensorik plus Kamera Spurhaltung Verkehrszeichenerkennung ACC mit Stop&Roll CV Sensierung Notbremsassistent Anhaltewegverkürzung Heck Cluster 24 GHz Radar Spurwechselassistent (Fernbereich) Parkassistent (hinten) Front Cluster 77 GHz Radar Stop-&-Go ACC Anhaltewegverkürzung 24 GHz Nahbereichsradar Stop-&-Go Parkassistent S. 3 CV Sensierung und Precrash Notbremsassistent Seiten Cluster Kamera Totwinkelüberwachung Spurwechsel (Nahbereich) Parkassistent (parallel)

5 A.D.C. Kompetenzen und Produkte Das sehende Auto unterstützt den Fahrer aktiv: ACC Systeme (Adaptive Cruise Control) von ADC halten automatisch den richtigen Abstand zum Fahrzeug vor Ihnen ein. Produkt Beispiele Radar ACC Nahbereichsradar Kompetenzen bei FAS Technologie Know-how in den Bereichen Radar, Infrarot und Bildverarbeitung Dezentrale Umgebungserfassung rund um das Fahrzeug auf Basis dieser Technologien Fahrerassistenzsysteme zur Erhöhung von Komfort und Sicherheit Infrarot ACC Kamerasystem S. 4

6 Unfallfolgenmilderung Motivation Fahrerassistenzsysteme zur Erhöhung der Sicherheit Potential Risiken Lösungsansätze Systematischer Entwurf Zusammenfassung S. 5

7 Fahrzeug-Längsführung bzw. -regelung Längsregelung ACC (Adaptive Cruise Control ISO 15622) FSRA (Full Speed Range ACC ISO PWI) RSD (Reduced Stopping Distance) S. 6

8 Motivation Fahrerassistenz und aktive Sicherheit Entwicklung der Unfallzahlen seit : 17 Mio. Kfz auf km öffentl. Straßen 1997: 44 Mio. Kfz auf km öffentl. Straßen Rel. Veränderung (1970=100) Verkehrsberuhigung Erdölkrise Sicherheitsgurt Zunahme der Verkehrsdichte Verbessertes Crashverhalten => Bis jetzt: Passive Sicherheit Jahr => Abnahme der Unfallschwere, weniger Getötete => Neuer Approach: Unfallvermeidung; => Ergebnis: Abnahme der Unfallzahl (Unfall findet gar nicht statt), daher weniger Verletzte, Getötete und Sachschaden) S. 7 Airbag Seitenaufprallschutz ABS Seitenairbag Unfälle gesamt Verletzte Getötete Quelle: BA für Statistik 1997 für Westdeutschland. Hier setzt die Unfallvermeidung an Passive Sicherheit nach (Wörsdörfer 2000)

9 Quantensprünge in der Entwicklung von FAS konventionelle FAS FAS mit maschineller Wahrnehmung Sicherheitssysteme mit maschineller Wahrnehmung autonom intervenierende Systeme automatisch agierende Systeme autonom intervenierende Systeme Sicherheitssystem Komfortsystem: Mensch als Überwacher Sicherheitssystem ABS, ESP seit 1999 (DC) ACC LDW, FSRA, LKS,... ab 2000+X (???) BA+, RSD, APIA, ANB, CA,... S. 8

10 FAS zur Erhöhung der Sicherheit ANB - Automatische Notbremsung Eine Notbremsung, d.h. Bremseingriff mit max. Verzögerung, wird dann veranlasst, wenn ein Unfall fahrphysikalisch nicht mehr zu verhindern ist. Damit wird dem Fahrer weiterhin jede Freiheit gelassen und nur dann ausgelöst, wenn er auch bei noch so guten Fahrfähigkeiten die Kollision nicht mehr verhindern könnte... (Kopischke, 2000) Notbremsung Hindernis Ausweichen nicht mehr möglich S. 9

11 FAS zur Erhöhung der Sicherheit RSD/AWV - Anhaltewegverkürzung z.b. Vorbereitung des Bremssystems durch Prefill und Prebrake (System bereits in jedem ACC System implementiert!) Fzg. folgt dem Vordermann Abstandssensor, Fernbereich S. 10

12 RSD - Systemkonfigurationen Architektur ACC System (Infrarot oder Radar) mit Nahbereichsfähigkeit == Serie!! Elektronische Bremse (Smart Booster, Mk60E3) ACC Sensorik Sensor(en) Electronic Brake AIS200 oder AIS300 (vorzugsweise hinter der Windschutzscheibe) ARS200 oder ARS300 zusammen mit SRS100 (Nahbereichssensorik) S. 11

13 Folgefahrt Phase 1 Gefahr v 2N =100 km/h v 1N =100 km/h N a 2N =0 m/s 2 N a 1N =9 m/s 2 v 2RSD =100 km/h RSD a 2RSD =0 m/s 2 N ACC 0m v 2ACC =100 km/h a 2ACC =0 m/s 2 N 10m 20m 30m 40m 50m 60m 70m 80m 90m 100m 27,8m S. 12

14 Folgefahrt Phase 6 v 2N =48 km/h Crash v 1N =6 km/h a 2N =0 m/s 2 a 1N =0 m/s 2 2,9 sec N N 2,9 sec 69,8m v 2RSD =0 km/h v 1N =0 km/h a 2RSD =0 m/s 2 a 1N =0 m/s 2 4,1 sec RSD N 3,1 sec HEUTE BEREITS IM FAHRZEUG VERFÜGBAR 0m 69,7m v 2ACC =0 km/h a 2ACC =0 m/s 2 4 sec ACC 10m 20m 30m 40m 50m 60m 70m 80m 90m 100m 67,9m 2,0m N v 1N =0 km/h a 1N =0 m/s 2 3,1 sec S. 13

15 Energiebilanz Gefahr Vorfüllen der Bremse v [km/h] 100 Fahrerkontakt Bremspedal 81 km/h v - 17 km/h, E 31 % v - 30 km/h E 49 % km/h s Standard Auto Technologie Fahrzeug mit BA (2000) E = -66 % E = -16 % 60 m 80 m Energie = 100 % Technologie Fahrzeug mit RSD (2001) 55 m E = 0 % S. 14

16 Fahrzeug-Querführung Spurhalteassistenz Lane Departure Warning Lane Keeping Support S. 15

17 Lane Keeping Support / Lane Departure Warning Inhalt Motivation Funktion Warnmodalitäten Umgebungserfassung Systemausprägungen Systemkomponenten Warndilemma Beispiel S. 16

18 Spurhaltungsassistenz, Übersicht 1. Probleme des Fahrers bei der Fahrzeugführung 2. Strategien für Spurhaltungsassistenz 3. Ansätze zur technischen Realisierung - Spurverlassenswarnung - Spurhaltungsunterstützung - Automatische Spurhaltung 4. Entwicklungstrends / Ausblick S. 17

19 Probleme des Fahrers bei der Fahrzeugführung Analyse von Unfallstatistiken Fatality Analysis Reporting System (FARS) NHTSA, Web based Encyclopedia, 2001 : Weniger als 3 % aller Unfälle sind auf technische Mängel zurückzuführen, 97 % auf ein Fehlverhalten des Fahrers. S. 18

20 Probleme des Fahrers bei der Fahrzeugführung Analyse von Unfallstatistiken Unfälle mit Personenschaden in 2001 ADAC: mit Verunglückten - darunter 6962 Getöteten Dies entspricht 16 % aller Unfälle in ZS mit Fußgänger 8% ZS mit kreuzendem Verkehr 27% sonstige 9% Abkommen von der Fahrbahn 16% ZS mit Gegenverkehr 11% ZS mit seitlichem Verkehr 4% ZS im Längsverkehr 25% 30 % der Unfälle mit Personenschaden sind auf Fehler bei der Fahrzeug- Querführung zurückzuführen! S. 19

21 Probleme des Fahrers bei der Fahrzeugführung Analyse von Unfallstatistiken Getötete nach Unfallart ZS mit Fußgänger 12% ZS mit kreuzendem Verkehr 15% sonstige 6% Abkommen von der Fahrbahn 34% Verunglückte außerorts nach Unfallart ZS mit Fußgänger 1% ZS mit kreuzendem Verkehr 18% sonstige 8% Abkommen von der Fahrbahn 30% ZS im Längsverkehr 7% ZS mit seitlichem Verkehr 3% ZS mit Gegenverkehr 23% 60 % der Unfälle mit Getöteten sind auf Fehler bei der Fahrzeug- Querführung zurückzuführen ZS im Längsverkehr 23% Fehler bei der Fahrzeug- ZS mit ZS mit Gegenverkehr seitlichem 16% Verkehr 4% Querführung treten besonders außerorts auf S. 20

22 Probleme des Fahrers bei der Fahrzeugführung Analyse von Unfallstatistiken (Zusammenfassung) 1. Unfälle werden zumeist durch Fehlverhalten eines oder mehrerer Fahrer verursacht. 2. Ein Drittel aller Unfälle mit Personenschaden erfolgen aufgrund eines Fehlverhaltens bei der Fahrzeugquerführung. 3. Unfälle aufgrund eines Fehlverhaltens bei der Fahrzeugquerführung sind durch eine besondere Unfallschwere gekennzeichnet. 4. Fehlverhalten bei der Fahrzeugquerführung erfolgt zumeist außerorts. Weshalb es zu dem Fehlverhalten des Fahrers kommt beantworten die Unfallstatistiken nicht! S. 21

23 Probleme des Fahrers bei der Fahrzeugführung Ursachen für Fehler bei der Fahrzeugquerführung: Mangelnde Aufmerksamkeit durch - Ablenkung / Abwendung - Ermüdung, Sekundenschlaf - Alkoholisierung Unkorrekte Abschätzung von Kraftschluss und Geschwindigkeit auf dem Streckenverlauf S. 22

24 Strategien für Spurhaltungsassistenz Wiederherstellung Wiederherstellung Übernahme der der Aufmerksamkeit der Aufmerksamkeit Fahraufgabe + Fehlerkorrektur + Prävention des Aufmerksamkeitsverlustes Spurverlassens- Warnung Spurhaltungs- Unterstützung Automatische Spurhaltung Lane Departure Warning Lane Keeping Support Heading Control (Automated) Lane Keeping S. 23

25 Motivation Zusammenfassung Durch die primären Ursachen Abkommen von der Fahrbahn Abkommen von der Fahrspur sterben jährlich ca Menschen allein in der BRD und in USA Dabei sind die Unfälle weder auf den Straßenzustand noch auf die Sichtbedingungen zurückzuführen Die Fehler sind maßgeblich beim Fehlverhalten des Fahrers zu suchen. Zu hohe Geschwindigkeit Alkohol Unaufmerksamkeit / Müdigkeit S. 24

26 LDW-Funktion Lane Departure Warning/Spurverlassenswarner Systembeschreibung Bei unbeabsichtigtem Verlassen der Fahrspur wird der Fahrer akustisch oder haptisch gewarnt. Die Fahrspur wird durch Rechnersehen erkannt. Warnung an den Fahrer, Fahrer korrigiert Kamera nach vorne S. 25

27 LKS-Funktion Lane Keeping Support Systembeschreibung Funktionale Erweiterung zu Lane Departure Warning. Das Zurücksteuern des Fahrzeuges in die Fahrspurmitte kann direkt oder indirekt über ein haptisches Signal am Lenkrad erfolgen, das eine korrigierende Lenkreaktion des Fahrers induziert. Aktiver Lenkeingriff Kamera nach vorne S. 26

28 Warnmodalitäten Lane Keeping Support! Lane Departure Warning! Torque Lane Semi-autonomous Driving (Center Point) S. 27

29 Umgebungserfassung - Testfahrt auf Landstrasse Fahrbahnbreite 2.50 m Kurvenradien bis 150 m S. 28

30 ADC Vision Roadmap 2008 Traffic Sign Recognition Lane Keeping Support Lane Departure Warning 2005 Blind Spot Detection Lane Change Support 2006 Speed Pilot 2007 Pedestrian Recognition 01/02 S. 29

31 FAS zur Erhöhung der Sicherheit CA - Collision Avoidance automatische Kollisionsvermeidung aufgrund von maschineller Situationserfassung zb.: Einscheren Abstandssensor, Fernbereich Fahrzeug erkennt pot. Kollisionssituation und bremst/weicht aus zb.: Hindernis Bildverarbeitung Abstandssensor, Nahbereich Abstandssensor, Toter Winkel & lateral S. 30

32 Zusammenfassung und Ausblick Heute ACC ( km/h) Zukünftig FSR ACC, Anhaltewegsverkürzung Parkwarner Parkassist (mit Bremseneingriff) Rückspiegel Keine Unterstützung bei der Querführung des Fahrzeuges LDW, LKS, Spurwechselassistent Heute sind Fahrerassistenzsysteme stark komfortbetont und können jederzeit vom Fahrer übersteuert werden. In Zukunft werden sie stärker auf Sicherheitsfunktionen ausgerichtet sein! S. 31