Kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme

Kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme (KAFAS)

Ausstattungsabhängig stehen verschiedene kamerabasierte Systeme zur Verfügung. Die technische Umsetzung wird mit einer gemeinsamen Kamera und einem gemeinsamen Steuergerät, dem KAFAS-Steuergerät realisiert. Die Funktionen der kamerabasierten Fahrerassistenzsysteme sind:

  • Spurverlassenswarnung
  • Fernlichtassistent (in Japan nicht zugelassen)
  • Verkehrszeichenerkennung (englisch: Speed Limit Information)

Hinweis! Sonderausstattung 5AC Fernlichtassistent!

Wenn der Kunde ausschließlich den Fernlichtassistenten (5AC) bestellt, wird das System mit einer eigenen Kamera und einem eigenen Steuergerät im Innenspiegel realisiert.

Die Spurverlassenswarnung und der Fernlichtassistent sind bekannte Systeme. Die Verkehrszeichenerkennung ist nur mit Navigationssystem Professional möglich.

Index Erklärung Index Erklärung
1 Verkehrszeichenerkennung 2 Spurverlassenswarnung
3 Fernlichtassistent

Bauteil-Kurzbeschreibung

Folgende Bauteile werden für die kamerabasierten Fahrerassistenzsysteme (KAFAS) beschrieben:

Fahrtrichtungs-Fernlichtschalter und Bedieneinheit Fahrerassistenzsysteme

Am Fahrtrichtungs-Fernlichtschalter wird der Fernlichtassistent eingeschaltet und ausgeschaltet. Dazu muss der Lichtschalter in Position automatischer Fahrlichtsteuerung oder Abblendlicht stehen. Mit der Taste in der Bedieneinheit Fahrerassistenzsysteme wird die Spurverlassenswarnung eingeschaltet und ausgeschaltet.

Index Erklärung Index Erklärung
1 Position automatische Fahrlichtsteuerung 2 Position Abblendlicht
3 Fahrtrichtungs-Fernlichtschalter 4 Taste Fernlichtassistent
5 Bordcomputer-Taste 6 Taste Spurverlassenswarnung

Die Bedieneinheit Fahrerassistenzsysteme ist über LIN-Bus mit dem Fußraummodul (FRM) verbunden. Ein Bus-Signal vom FRM an das KAFAS-Steuergerät informiert über die Betätigung der Taste. Das ICM-Steuergerät lässt ein Einschalten der Spurverlassenswarnung nur zu, wenn das System fehlerfrei arbeitet. Nur dann gibt es eine positive Bestätigung über ein Bus-Signal an das Fußraummodul (FRM), um die Funktionsbeleuchtung der Taste zu aktivieren. Wenn ein Fehler im System vorliegt, bleibt die Funktionsbeleuchtung trotz Tastendruck ausgeschaltet. Daran erkennt der Fahrer, dass die Spurverlassenswarnung nicht verfügbar ist.

Videokamera

Die im Spiegelfuß des Innenspiegels eingebaute Videokamera für die Spurverlassenswarnung überwacht das Vorfeld des Fahrzeugs. Die Videokamera nimmt die Fahrbahn bis ca. 40 Meter vor und bis ca. 5 Meter rechts und links neben dem Fahrzeug auf. Die Bilddaten werden über eine LVDS-Datenleitung zum KAFAS-Steuergerät geführt und ausgewertet. Das Steuergerät sucht in den Bildern, die die Videokamera aufzeichnet, mittels Bildverarbeitung nach möglichen vorhandenen Fahrspur- und Fahrbahnmarkierungen.

Index Erklärung Index Erklärung
1 Halter 2 Videokamera
3 Steckverbindung 8-polig, LVDS-Datenleitung

KAFAS: Steuergerät für kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme

Das KAFAS-Steuergerät befindet sich im Fahrerfußraum neben dem zentralen Gateway-Modul. Die von der Videokamera aufgenommenen Lichtpunkte, Lichtfarben und Lichtintensitäten werden vom KAFAS-Steuergerät ausgewertet. Die Bewertung durch das KAFAS-Steuergerät führt zu einer Ein- oder Ausschaltempfehlung. Die Videokamera ist über eine 12-polige Leitung mit dem KAFAS-Steuergerät verbunden. Das KAFAS-Steuergerät ist am PT-CAN angeschlossen.

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1 KAFAS-Steuergerät 2 Steckverbindung 12-polig
3 Steckverbindung 10-polig

Vibrationsaktor im Lenkrad

Der Vibrationsaktor ist in der Speiche des Lenkrads untergebracht. Der Vibrationsaktor hat die Aufgabe, das Lenkrad in Vibration zu versetzen. Die Fahrerassistenzsysteme Spurverlassenswarnung und Spurwechselwarnung verwenden diese Vibration, um den Fahrer vor gefährlichen Situationen zu warnen.

Die ebenfalls im Innern des Lenkrads untergebrachte Lenkradelektronik steuert den Vibrationsaktor an. Die Anforderung zur Ansteuerung des Vibrationsaktors wird vom Integrated Chassis Management (ICM) verschickt wie folgt: über FlexRay an das Schaltzentrum Lenksäule (SZL). Das SZL leitet diese Anforderung über LIN-Bus an die Lenkradelektronik weiter.

Index Erklärung Index Erklärung
1 Lenkradelektronik 2 Vibrationsaktor

Systemfunktionen

Folgende Systemfunktionen werden beschrieben:
  • Funktionale Vernetzung
  • Fernlichtassistent
  • Spurverlassenswarnung
  • Verkehrszeichenerkennung
  • Systemgrenzen

Funktionale Vernetzung

Zur Umsetzung der Spurverlassenswarnung sowie Fernlichtassistenten ist ein komplexer Systemverbund mit verteilten Funktionen in weiteren Steuergeräten notwendig. Die folgende Grafik zeigt den Systemverbund.

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1 Steuergerät kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme (KAFAS) 2 Videokamera im Innenspiegel
3 Junction-Box-Elektronik (JBE) 4 Central Information Display (CID)
5 Car Information Computer (CIC) 6 Integrated Chassis Management (ICM)
7 Schaltzentrum Lenksäule (SZL) 8 Taste Fernlichtassistent
9 Lichtschalter 10 Instrumentenkombination (KOMBI)
11 Car Access System (CAS) 12 Zentrales Gateway-Modul (ZGM)
13 Fußraummodul (FRM) 14 Bedieneinheit Fahrerassistenzsysteme

Fernlichtassistent

Wenn ausschließlich ein Fernlichtassistent (5AC) vorhanden ist, sieht der Systemverbund aus wie folgt:

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1 Zentrales Gateway-Modul (ZGM) 2 Instrumentenkombination (KOMBI)
3 Junction-Box-Elektronik (JBE) 4 Videokamera mit Steuergerät Fernlichtassistent (FLA)
5 Innenspiegel 6 Schaltzentrum Lenksäule (SZL)
7 Taste Fernlichtassistent 8 Lichtschalter
9 Fußraummodul (FRM)

Spurverlassenswarnung

Die Voraussetzungen zu einer Spurverlassenswarnung sind Fahrspur erkannt und eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit. Damit ist das System grundsätzlich warnbereit. Bei einem drohenden Überfahren der Fahrspur warnt das System den Fahrer durch ein vibrierendes Lenkrad. Anhand einer oder zwei erkannter Fahrspuren berechnet das System zunächst die Fahrzeugposition zu diesen Fahrspuren. Mithilfe des Lenkwinkels und der Fahrgeschwindigkeit wird die verbleibende Zeit zum Überfahren einer Fahrspur berechnet. Rechtzeitig vor dem Überfahren der Markierung wird eine Warnung ausgegeben.

Eine Warnung wird nur einmalig bei der Annäherung an eine Fahrbahnmarkierung ausgegeben. Die Warnung dauert maximal 2,5 Sekunden. Wenn das Fahrzeug auf der Fahrspurmarkierung verbleibt, wird keine weitere Warnung ausgegeben. Eine erneute Warnung ist erst wieder nach einem Zurücklenken in die Fahrspur oder einem Spurwechsel möglich. Bei einem durch den Fahrer gewollten Spurwechsel: Durch das Betätigen des Fahrtrichtungsanzeigers als Eingangssignal wird keine Warnung ausgegeben.

Die Warnung wird unter folgenden Bedingungen beendet:

  • Fahrer lenkt in die Fahrspur zurück
  • Spurwechsel wird durchgeführt
  • Fahrzeug befindet sich länger als 2,5 Sekunden auf der Linie
  • Fahrtrichtungsanzeiger zum Spurwechsel wird betätigt
  • Bremse wird stark betätigt (abhängig vom Bremsdruck).

Die Mindestgeschwindigkeit für eine Warnung ist länderabhängig.

  • Europa: 70 km/h
  • Vereinigte Staaten: 40 mph
  • Japan: 50 km/h

Die Anzeigen zur System- und Warnbereitschaft werden in der Instrumentenkombination sowie im Head-Up Display dargestellt.

Fernlichtassistent

Die Videokamera überwacht das Vorfeld des Fahrzeugs auf Lichtquellen. Vorausfahrender oder entgegenkommender Verkehr wird in einer Entfernung von ca. 400 Metern bereits erkannt. Der Erfassungsbereich der Videokameras beträgt dabei ca. 1000 Meter. Das Sichtfeld der Videokamera hat einen horizontalen Seitenwinkel von ca. 15° nach links und rechts. Das Sichtfeld der Videokamera hat einem vertikalen Höhenwinkel von ca. 5° nach oben und unten. Die Videokamera zeichnet im Betrieb Lichtpunkte auf. Dabei können verschiedene Parameter wie z. B. Lichtfarbe und Lichtintensität unterschieden werden.

Die aufgenommenen Lichtpunkte, Lichtfarben und Lichtintensitäten werden vom KAFAS-Steuergerät ausgewertet. Nach einer Bewertung gibt das Steuergerät eine Ein- oder Ausschaltempfehlung. Die Empfehlung wird vom Steuergerät KAFAS oder FLA an das Fußraummodul gesendet. Zur Ein- oder Ausschaltempfehlung wird auch die Fahrgeschwindigkeit mitberücksichtigt. Bei Geschwindigkeiten unter 38 km/h wird der Fernlichtassistent ausgeschaltet. Bei einer Geschwindigkeit größer 50 km/h wird in Abhängigkeit aller weiteren Parameter eingeschaltet. Wenn sich das Fahrzeug in einer Umgebung mit ausreichender Beleuchtung befindet, wird das Fernlicht nicht eingeschaltet. Das KAFAS-Steuergerät (oder FLA) sendet eine Ausschaltempfehlung an das Fußraummodul (FRM).

Verkehrszeichenerkennung

Bezeichnung des Marketings: Speed Limit Information

Die Verkehrszeichenerkennung bringt aktuelle Geschwindigkeitsbegrenzungen in der Instrumentenkombination sowie im Head-Up Display zur Anzeige. Die Verkehrszeichenerkennung bietet damit dem Fahrer eine Hilfestellung, Geschwindigkeitsüberschreitungen zu vermeiden. Die Verantwortung über das Fahrzeug und zur gefahrenen Geschwindigkeit liegt ausschließlich beim Fahrer. Die Anzeige zu den Geschwindigkeitsbegrenzungen stützt sich auf folgende Auswertungen:

  • Daten vom Navigationssystem
  • Bilddaten der Videokamera

Soweit in den Navigationsdaten Daten zu Geschwindigkeitsbegrenzungen der aktuell befahrenen Straße gespeichert sind, werden diese vom KAFAS-Steuergerät als Basis genutzt. Parallel dazu werden auch die Videodaten der Videokamera im KAFAS-Steuergerät ausgewertet. Die Bilddaten werden vom KAFAS-Steuergerät eingelesen und auf geschwindigkeitsbegrenzende und geschwindigkeitsaufhebende Verkehrsschilder hin ausgewertet. Wenn die Videokamera ausgeschilderte, lokale, temporäre Geschwindigkeitsbegrenzungen erkennt, werden mit Priorität gegenüber den Navigationsdaten zur Anzeige gebracht. Bei verdeckten und nicht erkennbaren Ausschilderungen zur Aufhebung von Geschwindigkeitsbegrenzungen werden die Anzeigen entsprechend vorgegebener Zeit und Streckenparameter zurückgenommen.

Systemgrenzen

Die Funktion des Systems ist bei einigen Straßenbedingungen und Umweltbedingungen eingeschränkt. Wie zum Beispiel einer schneebedeckten Fahrbahn, Nebel, Regen, Gegenlicht und Blendungen aufgrund der physikalischen Grenzen des optischen Systems.

Hinweise für den Service

Allgemeine Hinweise

Bei einem Tausch der Kamera oder Frontscheibe ist eine Kalibrierung der Spurverlassenswarnung erforderlich, da in diesen Fällen die Position der Kamera verändert sein könnte. Bei einem Tausch des Steuergeräts ist keine Kalibrierung erforderlich. In diesem Fall werden die in der Kamera gespeicherten Kalibrierdaten an das Steuergerät übertragen und dort gespeichert.

Diagnosehinweise

Hinweis! Servicefunktionen beachten!

Über das BMW Diagnosesystem steht folgende Servicefunktionen für die Spurverlassenswarnung zur Verfügung:

  • Kalibrierung Spurverlassenswarnung

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