[0001] Die Erfindung betrifft ein Assistenzsystem für einen Fahrzeugführer im Verkehrsbereich
einer Straßenkreuzung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
[0002] Vor allem in innerstädtischen Verkehrsnetzen aber auch außerhalb ist ein geregelter
Verkehrsfluss ohne Lichtsignalanlagen nicht denkbar. Die Verkehrsteilnehmer, die sich
über die verschiedenen Zufahrten einer Straßenkreuzung nähern, erhalten über Lichtzeichen
Freigabe- oder Sperrsignale, die von Signalgebern der Lichtsignalanlage erzeugt werden.
Der Schaltzustand der Signalgeber wird durch ein in einem Steuergerät der Lichtsignalanlage
ablaufendes Signalprogramm gesteuert. Hier unterscheidet man Festzeitsteuerungen,
bei welchen die Signalprogramme nach einer festgelegten Tageszeit- oder Wochentag-Automatik
ablaufen, von verkehrsabhängigen Steuerungen, wo die Signalprogramme innerhalb der
Grenzen eines vorgegebenen Rahmenplans durch die Verkehrsteilnehmer beeinflusst werden
können. Beispiele für solche Beeinflussungen durch Verkehrsteilnehmer sind eine erhöhte
Verkehrsnachfrage, die durch straßenseitige Detektoren feststellbar ist, oder Freigabeanforderungen
individueller Verkehrsteilnehmer, die durch Taster an Fußgängerüberwegen oder durch
in die Fahrbahndecke eingelassene Induktionsschleifen an verkehrsschwachen Kreuzungszufahrten
festgestellt werden. Die Steuergeräte von Lichtsignalanlagen sind außer mit den Signalgebern
und den genannten Verkehrsdetektoren meist mit einer kommunalen Verkehrsrechnerzentrale
verbunden, in der die von den Verkehrsdetektoren an den Kreuzungen ermittelten Verkehrszustände
ausgewertet werden, um die Lichtsignalanlagen eines Verkehrsbereiches nach übergeordneten
Verkehrsstrategien - etwa einer Grünen Welle - aufeinander abzustimmen.
[0003] Für die genannten Freigabeanforderungen individueller Verkehrsteilnehmer ist keine
den Verkehrsteilnehmer eigene Ausrüstung erforderlich, es genügt die vom Betreiber
zur Verfügung gestellte Infrastruktur. Ein Sonderfall stellt die Priorisierung des
öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV) dar. Hier verfügt der Fahrzeugführer eines
öffentlichen Transportmittels, etwa eines Stadtbusses, über ein Assistenzsystem, welches
aus einer straßenseitigen, mit dem Steuergerät einer Lichtsignalanlage verbundenen
Kommunikationseinrichtung und einer mit dieser wechselwirkenden fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtung
besteht. Nähert sich das Fahrzeug einer derartigen lichtsignalgesteuerten Straßenkreuzung,
so kann der Fahrzeugführer über die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung ein
Signal an die straßenseitige Kommunikationseinrichtung senden. Das Signal beeinflusst
den Ablauf des Signalprogramms im Steuergerät derart, dass das Fahrzeug bei Erreichen
der Straßenkreuzung ein Freigabesignal erhält, um ohne Wartezeit die Kreuzung passieren
zu können.
[0004] Im Bereich des Individualverkehrs sind derartige, zwischen Fahrzeug und Lichtsignalanlage
kommunizierende Fahrerassistenzsysteme nicht bekannt. Hingegen kennt man dort hinlänglich
Navigationssysteme, die einen Fahrzeugführer hinsichtlich der Orientierung in unbekannten
Verkehrsgebieten eines Verkehrswegenetzes unterstützen. Der Fahrer wird von solchen
Zielführungssystemen bild- und gegebenenfalls ton-unterstützt von einem Ausgangsort
längs einer vom System anhand vorgebbarer Stützpunkte ermittelten Route zu einem wählbaren
Zielort geführt. Hierfür sind wesentlich ein Positionsermittlungssystem (GPS) und
umfangreiche kartografische Datenbestände. Der Einsatz solcher Navigationssysteme
verursacht mit unter erhebliche Kosten durch die erforderliche Kommunikation über
ein Mobilfunknetz (GSM).
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrerassistenzsystem der eingangs
genannten Art bereit zu stellen, dass sowohl den Komfort eines Fahrzeugführers durch
zusätzliche Informationen als auch dessen Sicherheit im Straßenverkehr an Kreuzungen
erhöht.
[0006] Die Aufgabe wird gelöst durch ein gattungsgemäßes Assistenzsystem für einen Fahrzeugführer,
bei dem die Kommunikationseinrichtungen zur drahtlosen Datenübertragung mindestens
vom Steuergerät zum Fahrzeug in einem Nahbereich ausgebildet sind. Erfindungswesentlich
ist hierbei die Übertragungsrichtung vom Steuergerät der Lichtsignalanlage hin zu
Fahrzeugen, die sich der Kreuzung nähern oder in einer Warteschlange von Fahrzeugen
vor einer Haltelinie an der Kreuzung stehen. Aus den Daten der Steuerung der Lichtsignalanlage
können wertvolle Fahrerinformationen gewonnen werden, die rechtzeitig und in fahrergerechter
Form präsentiert dessen Komfort und Sicherheit im Verkehrsbereich einer Straßenkreuzung
erhöhen können. Die drahtlose Datenübertragung ist dabei kurzreichweitig, d.h. in
einem Nahbereich, der sich von einer straßenseitigen Kommunikationseinrichtung maximal
bis etwa zum nächsten benachbarten Knotenpunkt erstreckt. Hierdurch muss nicht auf
teure Mobilfunknetze zurückgegriffen werden, die kurzreichweitige Datenübertragung
kann vielmehr für den Fahrer kostenfrei zur Verfügung gestellt werden.
[0007] Vorzugsweise ist die Datenübertragung von der straßenseitigen Kommunikationseinrichtung
zu einer fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtung als drahtloses lokales Netzwerk
ausgebildet. Statt einer gerichteten Infrarot-, Mikrowellen- oder Funk-Übertragung
wird mit Vorteil die WLAN-Technologie (englisch: Wireless Local Area Network) eingesetzt.
[0008] In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die straßenseitige Kommunikationseinrichtung
eines erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems eine Abfrageeinheit zum Abrufen von
Daten über den aktuellen und künftigen Schaltzustand von Signalgebern der Lichtsignalanlage
und eine Sendeeinrichtung zum Übertragen der abgerufenen Daten an das Fahrzeug auf.
Die momentane Stelle im Ablauf des Signalprogramms gibt über den aktuellen aber auch
über künftige Schaltzustände hinsichtlich der Sperr- und Freigabezeiten inklusive
ihrer Fahrspurzuordnungen Auskunft. Sind im Steuergerät auch Fahrzeugdetektordaten
verfügbar, so können momentane aber auch künftig geschätzte Längen von Warteschlangen
an der angenäherten Straßenkreuzung ermittelt und übertragen werden.
[0009] Da im Falle einer voll verkehrsabhängigen Steuerung der Ablauf des Signalprogramms
durch individuelle Verkehrsteilnehmer beeinflusst werden kann, sind zu einem gegebenen
Abfragezeitpunkt künftige Schaltzustände nicht determiniert. Hierfür ist die Abfrageeinheit
des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems dazu eingerichtet, die Daten über den
künftigen Schaltzustand von Signalgebern zyklisch zu wiederholen. Beispielsweise könnte
der künftige Schaltzustand der Signalgeber im Sekundentakt aktualisiert werden.
[0010] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems
weist die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung eine Empfangseinrichtung für vom
Steuergerät übertragene Daten, eine Verarbeitungseinrichtung zum Aufbereiten der empfangenen
Daten zu Fahrerinformationen und eine Anzeigeeinrichtung zum Darstellen der Fahrerinformationen
auf. So können beispielsweise aus den im Steuergerät vorliegenden Signalisations-
und Verkehrszustandsdaten Fahrerinformationen wie die momentane Wartezeit in einer
Fahrzeugschlange bis zum Passieren der Haltelinie sowie die momentane Entfernung des
Fahrzeuges bis zur Haltelinie in einfacher, für ein Fahrzeugführer unmittelbar eingänglichen
Art auf der Anzeigeeinrichtung ausgegeben werden.
[0011] Vorzugsweise ist die Verarbeitungseinheit des erfindungsgemäßen Fahrerassistenten
dazu ausgebildet, die übertragenen Daten mit Fahrzeugdaten in Beziehung zu setzen
und daraus Fahrempfehlungen und/oder Fahrerwarnungen abzuleiten. Aus dem Abgleich
der eigenen Fahrzeugdaten, wie Position und Geschwindigkeit, mit den Signalisierungs-
und Verkehrszustandsdaten an der vorliegenden Straßenkreuzung können neben allgemeinen
Fahrerinformationen auch Empfehlungen für ein bestimmtes Fahrverhalten, aber auch
Warnungen an den Fahrer vor Gefahrensituationen erzeugt werden. Die Anzeige derartiger
Fahrerhinweise unterstützt ein ökonomisches und sicheres Fahrverhalten im Bereich
von lichtsignalgesteuerten Straßenkreuzungen.
[0012] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems
weist die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung eine Zielführungsvorrichtung mit
Satellitennavigation zur Gewinnung von Fahrzeugdaten auf. Enthält das Assistenzsystem
einen GPS-Empfänger, verfügt das System über eine Zeitbasis sowie über Kartendaten,
die eine genaue Positions- und Geschwindigkeitsangabe des Fahrzeuges erlauben. So
kann beispielsweise die voraussichtliche Ankunftszeit des Fahrzeuges an der Haltelinie
der Kreuzung berechnet werden und ein Vergleich mit den zu diesem Zeitpunkt vorliegenden
Schaltzuständen der Signalgeber durchgeführt werden. So kann dem Fahrer auf der Anzeigeeinrichtung
eine Geschwindigkeit empfohlen werden, bei deren konstanter Einhaltung er die vorliegende
Straßenkreuzung in einem Grünzeitfenster passieren wird. Fährt das Fahrzeug eine von
der Zielführungsvorrichtung vorgeschlagene Route ab, kann diese dynamisch verändert
werden, indem in Kenntnis des Verkehrszustandes eine Fahrspurempfehlung oder ein Abbiegevorschlag
unterbreitet wird. Liegt sogar bei dem entsprechenden Signalgeber der Schaltzustand
ROT oder GELB vor und nähert sich das Fahrzeug mit zu großer Geschwindigkeit der Haltelinie
an, so kann eine Fahrerwarnung ausgegeben werden. Ein anderes Beispiel für eine Fahrerwarnung
besteht darin, dass bei einem beabsichtigten Abbiegevorgang an der in Rede stehenden
Straßenkreuzung darauf hingewiesen wird, dass Fußgänger und/oder Radfahrer, deren
Weg vom abbiegenden Fahrzeug gekreuzt werden wird, parallel GRÜN haben.
[0013] In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems
weist die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung Signalmittel zum Abgeben von akustischen
und/oder optischen Fahrerwarnungen auf. Bei drohender ROT-Durchfahrt können hierdurch
besonders auffällige Warnsignale an den Fahrer abgegeben werden. Beispielsweise könnte
ein durchdringender Piepston als akustisches und ein blinkendes Warnlicht am Instrumentenbord
als optisches Warnsignal ausgelöst werden.
[0014] In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung
des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems mit wenigstens einer elektronisch gesteuerten
Fahrzeugkomponente verbunden, wobei die Fahrzeugkomponente anhand der übertragenen
Daten des Steuergerätes beeinflussbar ist. Es ist beispielsweise denkbar, eine Verbindung
von der fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtung zur Motorsteuerung zu installieren,
was eine automatische Drosselung des Standgases während der Wartezeit an einer Straßenkreuzung
gestattet. Dies führt zu erheblichen Kraftstoffeinsparungen und zu einer Verringerung
von Schadstoffemissionen.
[0015] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems
sind die Kommunikationseinrichtungen auch zur drahtlosen Datenübertragung vom Fahrzeug
zum Steuergerät in einem Nahbereich des Fahrzeugs ausgebildet. Durch die Möglichkeit
der Datenübertragung auch vom Fahrzeug zum Steuergerät der Lichtsignalanlage hin können
Freigabe-Anforderungen an eine Lichtsignalanlage auch von Individualverkehrsteilnehmern
abgegeben werden. Hierdurch können streckenseitige Verkehrsdetektoren sowie deren
mitunter aufwendige und verkehrsbehindernde Installation eingespart werden.
[0016] Ein Ausführungsbeispiel sowie weitere Vorteile eines erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems
werden anhand der Zeichnungen nachfolgend näher erläutert, in deren
- FIG 1
- eine lichtsignalgesteuerte Straßenkreuzung mit Fahrerassistenzsystem in Draufsicht
und in der
- FIG 2
- ein mit einer fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtung ausgestattetes Fahrzeug
schematisch veranschaulicht sind.
[0017] Am Knotenpunkt 10 kreuzen sich gemäß FIG 1 eine sich in Nord-Süd-Richtung erstreckende
Straße mit dem Kreuzungsarm 11 und dem Kreuzungsarm 13 und eine sich in Ost-West-Richtung
erstreckende Straße mit Kreuzungsarm 12 und Kreuzungsarm 14. Zur Verkehrsregelung
an der Straßenkreuzung 10 ist eine Lichtsignalanlage 20 vorgesehen, die über Signalgeber
22 Lichtzeichen an die Verkehrsteilnehmer abgibt. Der Einfachheit halber ist nur ein
Signalgeber 22 dargestellt, wohingegen in Wirklichkeit eine Vielzahl an Signalgebern
entsprechend der Topologie der Kreuzung 10 zum Einsatz kommt. So können Signalgeber
22 für verschiedene Fahrspuren von Zufahrten zur Kreuzung 10, sowie für Fußgänger,
Radfahrer oder Straßenbahnen vorgesehen sein. Die Lichtzeichen der Signalgeber 22
werden durch ein in einem Steuergerät 21 ablaufenden Signalprogramm nach darin vorgegebenen
Freigabe- und Sperrzeiten geschaltet. Ein wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemäßen
Fahrerassistenzsystems ist durch eine straßenseitig angeordnete Kommunikationseinrichtung
23 gebildet, die eine Abfrageeinheit 24 aufweist, mittels der Daten 22T über den aktuellen
Schaltzustand sowie Daten 22T' über einen künftigen Schaltzustand der Signalgeber
22 aus dem Steuergerät 21 abrufbar sind. Die straßenseitige Kommunikationseinheit
23 weist ferner eine Sendeeinrichtung 25 auf, die in einem Nahbereich 23R um die Kommunikationseinrichtung
23 die abgerufenen Daten 22T, 22T' aussenden kann. Über diese kurzreichweitige Datenübertragung
2D3 werden die Signalisierungsdaten 22T bzw. 22T' sowie über Verkehrsdetektoren ermittelte
Verkehrszustandsdaten an herannahende Fahrzeuge 30 übermittelt, die eine entsprechende
fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung 31 mitführen. Die fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtungen
31 bilden mit der straßenseitigen Kommunikationseinrichtung 31 innerhalb deren kurzreichweitigen
Sendebereich 23R ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN). Die Vorzüge hinsichtlich
Fahrkomfort und Sicherheit dieses Netzwerk-bildenden Fahrerassistenzsystems wird nun
anhand des sich auf dem Kreuzungsarm 14 der Kreuzung 10 nähernden Fahrzeugs 30 beschrieben.
[0018] Gemäß FIG 2 weist dieses Fahrzeug 30 eine fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung
31 auf. Die Kommunikationseinrichtung 31 umfasst eine Empfangseinrichtung 32 für vom
Steuergerät 21 (vergleiche FIG 1) übertragene Daten 22T bzw. 22T'. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung 31 sogar als
GPS-Empfangsgerät ausgebildet und besitzt daher eine Positionsermittlungsvorrichtung
35, die über Satellitennavigation 36 Fahrzeugdaten 35T wie z.B. die Ortskoordinaten
X
T und Y
T sowie die Geschwindigkeit V
T des Fahrzeuges 30 zum Zeitpunkt T. In einer Verarbeitungseinheit 33 der fahrzeugseitigen
Kommunikationseinrichtung 31 werden diese Fahrzeugdaten 35T mit den übertragenen Daten
22T bzw. 22T' über aktuelle bzw. künftige Schaltzustände, im wesentlichen die Abfolge
von Freigabe-Zeiten T
grün und Sperrzeiten T
rot, miteinander in Beziehung gesetzt, um daraus Fahrempfehlungen 34E und Fahrerwarnungen
34W abzuleiten. Die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung 31 umfasst ferner eine
Anzeigeeinrichtung 34, auf der die zu Fahrerinformationen 34E aufbereiteten Daten
22T bzw. 22T' sowie die Fahrempfehlungen 34E und Fahrerwarnungen 34W dargestellt werden
können. Als Fahrerinformation 34E könnte beispielsweise im oberen Drittel der Anzeigeeinrichtung
34 der momentane Abstand d bis zur Haltelinie der Straßenkreuzung 10 sowie die aufgrund
des momentanen Verkehrszustandes zu erwartende Wartezeit t angezeigt werden. Im mittleren
Drittel der Anzeigeeinrichtung 34 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel Fahrempfehlungen
34E angegeben, nämlich eine empfohlene Geschwindigkeit, die das Fahrzeug 30 einnehmen
müsste, um in einem Grünzeitfenster die Kreuzung 10 passieren zu können, sowie eine
Abbiegeempfehlung aufgrund aktueller Verkehrszustände, die bei einer dynamischen Routenempfehlung
über die Zielführungsvorrichtung 35 aktuell vorgeschlagen wird. Im unteren Drittel
der Anzeigeeinrichtung 34 wird als Fahrerwarnung 34W darauf hingewiesen, dass beispielsweise
über einen geplanten Abbiegevorgang auf Fußgänger zu achten ist, die parallel GRÜN
haben. Des Weiteren weist die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung 31 Signalmittel
37A zum Abgeben von akustischen Fahrerwarnungen, beispielsweise einen durchdringenden
Piepston, sowie Signalmittel 370 zum Abgeben von optischen Fahrerwarnungen auf, beispielsweise
ein blinkendes Warnlicht am Instrumentenboard der Kommunikationseinrichtung 31. Schließlich
ist die Kommunikationseinrichtung 31 mit wenigstens einer elektronisch gesteuerten
Fahrzeugkomponente 38 verbunden, etwa dem Fahrzeugmotor, so dass die Fahrzeugkomponente
38 anhand der übertragenen Daten 22T bzw. 22T' beeinflussbar ist. Über die Motorsteuerung
könnte damit beispielsweise das Standgas während der Wartezeit bis zum Passieren der
Haltelinie automatisch gedrosselt werden, um Kraftstoffverbrauch und damit Schadstoffausstoß
zu vermindern.
1. Assistenzsystem für einen Fahrzeugführer im Verkehrsbereich einer Straßenkreuzung
(10), an der eine den Verkehrsfluss steuernde Lichtsignalanlage (20) angeordnet ist,
mit einer straßenseitigen Kommunikationseinrichtung (23), welche mit einem Steuergerät
(21) der Lichtsignalanlage (20) verbunden ist, und einer mit dieser wechselwirkenden
fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtung (31),
dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtungen (23, 31) zur drahtlosen Datenübertragung (2D3) mindestens
vom Steuergerät (21) zum Fahrzeug (30) in einem Nahbereich (23R) ausgebildet sind.
2. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung (2D3) von der straßenseitigen Kommunikationseinrichtung (23)
zu einer fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtung (31) als drahtloses lokales Netwerk
ausgebildet ist.
3. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die straßenseitige Kommunikationseinrichtung (23) eine Abfrageeinheit (24) zum Abrufen
von Daten (22T, 22T`) über den aktuellen und künftigen Schaltzustand von Signalgebern
(22) der Lichtsignalanlage (20) und eine Sendeeinrichtung (25) zum Übertragen der
abgerufenen Daten (22T, 22T') an das Fahrzeug (30) aufweist.
4. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abfrageeinheit (24) dazu eingerichtet ist, die Daten (22T') über den künftigen
Schaltzustand von Signalgebern (22) zyklisch zu wiederholen.
5. Fahrerassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung (31) eine Empfangseinrichtung (32)
für vom Steuergerät (21) übertragene Daten (22T, 22T'), eine Verarbeitungseinrichtung
(33) zum Aufbereiten der empfangenen Daten (22T, 22T') zu Fahrerinformationen (34I)
und eine Anzeigeeinrichtung (34) zum Darstellen der Fahrerinformationen (34I) aufweist.
6. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (33) dazu ausgebildet ist, die übertragenen Daten (22T,
22T') mit Fahrzeugdaten (35T) in Beziehung zu setzen und daraus Fahrempfehlungen (34E)
und/oder Fahrerwarnungen (34W) abzuleiten.
7. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung (31) eine Zielführungsvorrichtung (35)
mit Satellitennavigation (36) zur Gewinnung von Fahrzeugdaten (35T) aufweist.
8. Fahrerassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung (31) Signalmittel (37A, 370) zum Abgeben
von akustischen und/oder optischen Fahrerwarnungen aufweist.
9. Fahrerassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung (31) mit wenigstens einer elektronisch
gesteuerten Fahrzeugkomponente (38) verbunden ist, wobei die Fahrzeugkomponente (38)
anhand der übertragenen Daten (22T, 22T') des Steuergerätes (21) beeinflussbar ist.
10. Fahrerassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtungen (23, 31) auch zur drahtlosen Datenübertragung (3D2)
vom Fahrzeug (30) zum Steuergerät (21) in einem Nahbereich (31R) des Fahrzeugs (30)
ausgebildet sind.