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

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

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 Zunahme der Verkehrsdichte Verkehrsberuhigung Erdölkrise Unfälle gesamt 100 Hier setzt die Unfallvermeidung an Verletzte Sicherheitsgurt 50 Verbessertes Crashverhalten Passive Sicherheit Airbag Seitenauf- ABS prallschutz Getötete Seitenairbag Quelle: BA für Statistik 1997 für Westdeutschland Jahr => Bis jetzt: Passive Sicherheit => 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 nach (Wörsdörfer 2000) Rel. Veränderung (1970=100) 1970: 1970: Mio. Mio. Kfz Kfz auf auf km km öffentl. öffentl. Straßen Straßen 1997: 1997: Mio. Mio. Kfz Kfz auf auf km km öffentl. öffentl. Straßen Straßen

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

10 FAS zur Erhöhung der Sicherheit ANB - Automatische Notbremsung S. 9 Ausweichen nicht mehr möglich Hindernis 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)

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!! ACC Sensorik Elektronische Bremse (Smart Booster, Mk60E3) 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 v1n=100 km/h v2n=100 km/h N a2n=0 m/s2 a1n=9 m/s2 N v2rsd=100 km/h RSD N a2rsd=0 m/s2 v2acc=100 km/h ACC a2acc=0 m/s2 0m 20m 10m 27,8m N 30m S m 50m 60m 70m 80m 90m 100m

14 Folgefahrt Phase 6 Crash v2n=48 km/h v1n=6 km/h a2n=0 m/s2 a1n=0 m/s2 2,9 sec N N 2,9 sec 69,8m v2rsd=0 km/h v1n=0 km/h a2rsd=0 m/s2 a1n=0 m/s2 4,1 sec N RSD 3,1 sec 69,7m HEUTE BEREITS IM FAHRZEUG VERFÜGBAR 0m 10m 20m v2acc=0 km/h v1n=0 km/h a2acc=0 m/s2 a1n=0 m/s2 4 sec 30m 40m 67,9m S. 13 N ACC 50m 60m 70m 80m 2,0m 3,1 sec 90m 100m

15 Energiebilanz Gefahr Vorfüllen der Bremse Fahrerkontakt Bremspedal v [km/h] v - 17 km/h, E 31 % 100 v - 30 km/h E 49 % 81 km/h 40 km/h 0 0 s 80 m Standard Auto E = -66 % 60 m Technologie Fahrzeug mit BA (2000) E = -16 % Technologie Fahrzeug mit RSD (2001) Energie = 100 % S m E=0%

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 sonstige 9% ZS mit Fußgänger 8% ZS mit kreuzendem Verkehr 27% Abkommen von der Fahrbahn 16% ZS mit Gegenverkehr 11% ZS mit seitlichem Verkehr 4% ZS im Längsverkehr 25% S % der Unfälle mit Personenschaden sind auf Fehler bei der FahrzeugQuerführung zurückzuführen!

21 Probleme des Fahrers bei der Fahrzeugführung Analyse von Unfallstatistiken Getötete nach Unfallart 8% sonstige 6% ZS mit Fußgänger 12% Abkommen von der Fahrbahn 34% ZS mit kreuzendem Verkehr 15% ZS im Längsverkehr 7% ZS mit seitlichem Verkehr 3% Verunglückte außerorts nach Unfallart sonstige ZS mit Gegenverkehr 23% ZS mit Fußgänger 1% ZS mit kreuzendem Verkehr 18% ZS im Längsverkehr 23% Abkommen von der Fahrbahn 30% ZS mit ZS mitgegenverkehr seitlichem 16% Verkehr 4% 60 % der Unfälle mit Getöteten Fehler bei der Fahrzeug- sind auf Fehler bei der Fahrzeug- Querführung treten besonders Querführung zurückzuführen 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 der Aufmerksamkeit Wiederherstellung Übernahme der der Aufmerksamkeit Fahraufgabe + Fehlerkorrektur + Prävention des Aufmerksamkeitsverlustes SpurverlassensWarnung SpurhaltungsUnterstützung 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 S. 25 Kamera nach vorne

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

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

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

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

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