DE10117237A1 - Fahrzeugsteuervorrichtung - Google Patents
FahrzeugsteuervorrichtungInfo
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Abstract
Eine Fahrzeugsteuervorrichtung umfasst eine Fahrzeugpositionsschätzvorrichtung (1) zum Schätzen der Fahrzeugposition aus dem gegenwärtigen Fahrzustand oder/und von Satellitenpositionierungsinformation; einen Kartendatenspeicher (7) zum Speichern der Positionsdaten von Straßen; eine Kartendatenstraßenform-Schätzvorrichtung (6) zum Schätzen der Straßenform auf der Basis der in dem Kartendatenspeicher (7) gespeicherten Daten, eine Kamera (101) sowie eine Bilddatenstraßenformschätzvorrichtung (8) zum Schätzen der Straßenform auf der Basis der von der Kamera (101) aufgenommenen Bilder; eine Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der Straßenformen, die von der Kartendatenstraßenform-Schätzvorrichtung (6) und der Bilddatenstraßenform-Bestimmungsvorrichtung (8) erhalten sind; sowie eine Straßenformwählvorrichtung (110) zum Wählen einer Straßenform von den Straßenformen, die von der Kartendatenstraßenformschätzvorrichtung (6) und der Bilddatenstraßenform-Bestimmungsvorrichtung (8) erhalten sind.
Description
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugsteuervorrichtung zum Warnen eines
Fahrers oder zum Erzeugen einer Fahrunterstützung für Fahrzeuge auf der
Basis einer genauen Schätzung der Fahrzeugposition.
Um ein Fahrzeug zu führen, werden allgemein Berechnungen zum Erfassen
der gegenwärtigen Fahrzeugposition ausgeführt, indem ein
Fahrzeugnavigationssystem, das verschiedene Sensoren, wie etwa einen
Fahrgeschwindigkeitssensor und einen Gierratensensor verwendet, mit
Kartendaten kombiniert wird. In letzter Zeit findet auch ein D-GPS
(Differenzielles Globales Positionierungssystem), welches Satelliten- und
Standardpositionsstationen verwendet, eine weite Verbreitung zum
Erfassen der Fahrzeugposition.
Allgemein bekannt ist ein automatisches Navigationssystem, welches eine
automatische Lenkung eines Fahrzeugs auf der Basis von Fahrbahnen
begrenzender Weiße-Linie-Information durchführt, erhalten durch eine
Bildbearbeitungsvorrichtung für Bildinformation, die von einer zur
Aufnahme von Bildern vorgesehenen Kamera aufgenommen ist, um die
gegenwärtige Fahrzeugposition durch Bearbeitung der Bilder zu schätzen.
Ferner ist eine Technik bekannt, die eine Bildbearbeitungstechnik mit
anderen Positionserfassungstechniken kombiniert.
Eine grundlegende Anforderung an eine Fahrzeugsteuervorrichtung zum
Warnen eines Fahrers oder zum Erzeugen einer Fahrunterstützung ist eine
genaue und Echtzeit-Schätzung der gegenwärtigen Fahrzeugposition. Wenn
man eine Warnvorrichtung gegen Abweichen von der Fahrbahn verwendet,
ist eine Genauigkeit von etwa 10 cm erforderlich.
Da jedoch das Fahrzeugnavigationssystem die Fahrzeugposition durch
Integrieren der Ausgaben verschiedener Sensoren berechnet, wenn man ein
aus billigen und ungenauen Sensoren aufgebautes Sensorsystem benutzt,
wird die Berechnungsgenauigkeit für eine Fahrunterstützung ungenügend.
Die Verwendung des Sensorsystems ist geeignet, wenn es nur zur
Erfassung der Fahrzeugzustände benutzt wird, weil die Sensorwerte nicht
besonders stark fluktuieren.
Jedoch liegt die Erfassungsgenauigkeit der Fahrzeugposition durch das D-
GPS in einem Bereich mehrerer Meter, was zur Fahrunterstützung nicht
ausreichend ist. Ferner ist die Erfassung durch D-GPS für die
Betriebsunterstützung nicht geeignet, da sich die erfassten Werte häufig
abrupt ändern.
Die Fahrzeugpositionserfassung durch Erfassung weißer Linien von
Kamerabildern ist ausreichend genau, um die Richtung quer zur
Fahrrichtung des Fahrzeugs zu erfassen. Wenn es jedoch regnet oder wenn
die Straßenoberfläche spiegelt, sind die weißen Linien häufig nur schwer zu
erfassen, was es schwierig macht, eine kontinuierliche Positionserfassung
zu erhalten.
Um die Fahrzeugpositionserfassung mit einer Fahrunterstützung benutzen
zu können, wird es erforderlich, eine andere geeignete Technik mit der
obigen Weiße-Linie-Erfassungstechnik, die das Kamerabild benutzt, zu
kombinieren.
Beispielsweise offenbart die ungeprüfte japanische Patentanmeldung,
Erstveröffentlichung Nr. Hei 8-30899 eine
Fahrzustandbewertungsvorrichtung für Fahrzeuge, die in der Lage ist, den
gegenwärtigen Fahrzustand des Fahrzeugs durch Vergleichen des
gegenwärtigen Straßenzustands mit einem vorab gespeicherten
Straßenzustand zu bewerten.
Die obige Vorrichtung speichert Straßenzustände (beispielsweise die
Straßenbreite, die Anzahl der Fahrbahnen und dgl.) für jede Straße in ihrem
Karteninformationsspeichermedium, liest die vor der gegenwärtigen
Fahrzeugposition vorliegenden Straßenzustände auf der Basis der Bilder, die
von einem Kamerasatz aufgenommen sind, um vor die gegenwärtige
Fahrzeugposition zu blicken, und der Bildbearbeitungsvorrichtung, führt
einen Vergleich durch zwischen den vorliegenden Straßenzuständen und
den Straßenzuständen auf der Karte, und bestimmt letztendlich, ob die
gegenwärtigen Fahrzustände und die Fahrzeugposition korrekt sind.
Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. Hei 8-237395
offenbart eine Fahrzeugfahr-Führungsvorrichtung, die in der Lage
ist, das Fahrzeug für automatische Fahrt genau zu führen, indem es die
Erfassungsgenauigkeit der gegenwärtigen Fahrzeugposition und die
Genauigkeit der Fahrsteuerung verbessert, wenn das automatische Lenken
durchgeführt wird, während die tatsächlichen Straßenzustände der
Fahrrichtung in Antwort auf Anweisungen einer Fahrführung erfasst
werden, wonach der geplante Kurs in der Straßenkarte angegeben wird.
Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. Hei 9-304083
offenbart eine Technik zum Erfassen, ob das Fahrzeug die
Fahrbahn verlässt, indem ein Vergleich durchgeführt wird zwischen den
voraus angeordneten Fahrbahnen, die erfasst sind und durch Berechnen der
Fahrdaten des Fahrzeugs aufgenommen sind, mit den tatsächlichen
Straßenzuständen.
Obwohl jedoch die Technik, die in der ungeprüften japanischen
Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. Hei 8-30899 offenbart ist und
eine Kombination von Bildinformation und einem anderen System ist, dazu
nutzbar sein mag, den angenäherten Ort des Fahrzeugs zu erfassen und zu
bestimmen, ob der in der Karte gezeigte Ort des Fahrzeugs korrekt ist, es
nicht möglich ist, die erforderliche Genauigkeit zum Warnen des Fahrers
oder zum Durchführen der Fahrunterstützung zu erhalten, weil die
Diskrepanz zwischen dem gegenwärtigen Ort des Fahrzeugs und dem
korrekten Ort nicht genau erfasst werden kann und sich nicht bestimmen
lässt, ob die Diskrepanz fest steht oder fluktuiert.
Die Technik, die in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung,
Erstveröffentlichung Nr. Hei 8-287395 offenbart ist, beruht auf der
Annahme der Durchführung einer automatischen Lenkung, wodurch die
genaue Erfassung des Orts des jeweiligen Fahrzeugs nicht erhalten werden
kann, ohne diese von der automatischen Lenkinformation rückzukoppeln.
Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. Hei 9-304083
offenbart eine Vorrichtung zum Warnen des Fahrers auf der
Basis des Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der geplanten Fahrbahn
und dem Straßenzustand, zusätzlich zur Querposition des Fahrzeugs in
einer Fahrbahn, die durch Bilder oder dgl. erhalten ist. Jedoch ist es nicht
klar, wie die Information gewählt werden soll.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fahrzeugsteuervorrichtung
anzugeben, die einen Alarm an den Fahrer ausgeben oder eine
Fahrunterstützung durchführen kann, indem sie eine Abweichung des
gegenwärtigen Zustands von der geplanten Position genau berechnet, d. h.
genau berechnet, ob das Fahrzeug die geplante Position verlässt, durch
Bewertung der vorhandenen Straßenform aus von Kamerabildern erhaltener
Bildinformation und durch einen Vergleich zwischen dem gegenwärtigen
Fahrzeugzustand, der aus der vorhandenen Straßenform erhalten wird, mit
der aus der Karte erhaltenen Straßenform.
Zur Lösung der Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt eine
Fahrzeugsteuervorrichtung vorgeschlagen, umfassend eine
Fahrzeugpositionsschätzvorrichtung zum Schätzen der Fahrzeugposition
aus einem gegenwärtigen Fahrzustand oder/und
Satellitenpositionierungsinformation;
eine Straßendatenspeichervorrichtung zum Speichern von Straßenpositionsdaten;
eine erste Straßenformschätzvorrichtung zum Schätzen einer Straßenform auf der Basis der in der Straßendatenspeichervorrichtung gespeicherten Daten;
eine Bildaufnahmevorrichtung zum Aufnehmen von Bildern der Straße vor dem Fahrzeug;
eine zweite Straßenformschätzvorrichtung zum Schätzen der Straßenform auf der Basis der von der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommenen Bilder;
eine Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der von der ersten und der zweiten Straßenformschätzvorrichtung geschätzten Straßenform; und
eine Straßenformwählvorrichtung zum Wählen einer der Straßenformen, von denen eine von der ersten Straßenformschätzvorrichtung geschätzt ist oder von denen eine andere von der zweiten Straßenformschätzvorrichtung geschätzt ist.
eine Straßendatenspeichervorrichtung zum Speichern von Straßenpositionsdaten;
eine erste Straßenformschätzvorrichtung zum Schätzen einer Straßenform auf der Basis der in der Straßendatenspeichervorrichtung gespeicherten Daten;
eine Bildaufnahmevorrichtung zum Aufnehmen von Bildern der Straße vor dem Fahrzeug;
eine zweite Straßenformschätzvorrichtung zum Schätzen der Straßenform auf der Basis der von der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommenen Bilder;
eine Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der von der ersten und der zweiten Straßenformschätzvorrichtung geschätzten Straßenform; und
eine Straßenformwählvorrichtung zum Wählen einer der Straßenformen, von denen eine von der ersten Straßenformschätzvorrichtung geschätzt ist oder von denen eine andere von der zweiten Straßenformschätzvorrichtung geschätzt ist.
Die obige Ausführung ermöglicht die Auswahl einer genaueren Straßenform
durch Vergleich der Zuverlässigkeit der auf der Basis der Kartendaten
geschätzten Straßenform mit der Zuverlässigkeit der auf der Basis der
Bilddaten geschätzten Straßenform. Die Auswahl der jeweils genaueren
Straßenform erlaubt, dass das Fahrzeug fährt, ohne von der geplanten
Trajektorie abzuweichen, und diese Fahrzeugsteuervorrichtung ist bevorzugt,
um den Fahrer zu warnen oder als Fahrunterstützung.
Bevorzugt wird nach einem zweiten Aspekt die Bildaufnahmevorrichtung
dazu benutzt, um die Abbildungsvorrichtung von
Straßenfahrbahntrennlinien zu identifizieren; und
die Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der von
der zweiten Straßenformschätzvorrichtung erhaltenen Straßenform auf der
Basis eines Identifikationswerts der Straßentrennlinien vor der
Fahrzeugposition.
Die Ausführung nach dem zweiten Aspekt ermöglicht den Erhalt einer noch
genaueren Straßenform durch Bestimmung der Zuverlässigkeit der
Straßenform auf der Basis der Bilddaten in Bezug auf die
Fahrbahntrennlinien, die im starken Kontrast zur Straßenoberfläche sind.
Bevorzugt schätzt nach einem dritten Aspekt die Bestimmungsvorrichtung
die Zuverlässigkeit der von der zweiten Straßenformschätzvorrichtung
geschätzten Straßenform auf der Basis von Identifikationszuständen der
Fahrbahntrennlinien an einer Mehrzahl von Positionen vor der
gegenwärtigen Fahrzeugposition, deren Abstände von der gegenwärtigen
Fahrzeugposition voneinander differieren.
Durch diese Ausführung unter Verwendung einer Mehrzahl von Bilddaten,
die an verschiedenen Stellen zur Bestimmung der Straßenform
aufgenommen sind, wird es möglich, eine noch genauere Straßenform zu
bestimmen als im Falle der Verwendung eines Einzelbilds.
Bevorzugt wählt nach einem vierten Aspekt die
Straßenformwählvorrichtung die von der zweiten
Straßenformschätzvorrichtung geschätzte Straßenform, wenn die
Bestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die Zuverlässigkeit der von der
zweiten Straßenformschätzvorrichtung geschätzten Straßenform hoch ist,
und die von der ersten Straßenformschätzvorrichtung geschätzte
Straßenform, wenn die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die
Zuverlässigkeit der von der zweiten Straßenformschätzvorrichtung
geschätzten Straßenform gering ist.
Mit dieser Ausführung wird es möglich, die Straßenform mit hoher
Genauigkeit unter Verwendung der Bilddaten zu schätzen, wenn die
Bilddaten sehr zuverlässig sind. Wenn die Bilddaten nicht zuverlässig sind,
wird es möglich, die Straßenform mit ausreichender Genauigkeit unter
Verwendung der Kartendaten zu schätzen, ohne die unzuverlässigen
Bilddaten zu berücksichtigen.
Bevorzugt umfasst nach einem fünften Aspekt die
Straßenformwählvorrichtung ferner eine Straßenformvergleichsvorrichtung
zum Vergleichen der von der ersten und der zweiten
Straßenformschätzvorrichtung geschätzten Straßenformen, wobei die
Straßenformwählvorrichtung die von der zweiten
Straßenformschätzvorrichtung geschätzte Straßenform wählt, wenn die
Bestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die Zuverlässigkeit der von der
zweiten Straßenformschätzvorrichtung geschätzten Straßenform mittel ist
und das Ergebnis des Vergleichs von der Straßenformvergleichsvorrichtung
mit dem Bestimmungsergebnis von der Bestimmungsvorrichtung
übereinstimmt, und die Straßenformwählvorrichtung die von der ersten
Straßenformschätzvorrichtung geschätzte Straßenform wählt, wenn das
Ergebnis des Vergleichs durch die Straßenformvergleichsvorrichtung mit
dem Bestimmungsergebnis von der Bestimmungsvorrichtung nicht
übereinstimmt.
Durch die obige Ausführung wird es möglich, die Straßenform unter
Verwendung der Bilddaten genau zu schätzen, wenn das auf der Basis des
Bilds geschätzte Straßenbild mit der auf der Basis der Kartendaten
geschätzten Straßenform konsistent ist, unter der Berücksichtigung, dass
die auf der Basis der Bilddaten geschätzte Straßenform zuverlässig ist,
obwohl anzunehmen ist, dass die Bilddaten unzuverlässig sind.
Bevorzugt wird nach einem sechsten Aspekt der Fahrzustand des
Fahrzeugs der Fahrzustand des Fahrzeugs von Sensoren zum Erfassen einer
Gierrate und einer Fahrgeschwindigkeit erhalten und der Fahrzustand des
Fahrzeugs eine Fahrtrajektorie auf der Basis von Werten beider Sensoren
schätzt.
Diese Ausführung kann mit einem Fahrzeugnavigationssystem verwendet
werden, das normalerweise eine geringe Fluktuation ausgibt, wodurch es
möglich wird, die gegenwärtige Fahrzeugposition in stabiler Weise zu
erhalten.
Bevorzugt speichert nach einem sechsten Aspekt die
Straßenformspeichervorrichtung eine Straßenbreite der Fahrbahntrennlinien,
wobei die Fahrzeugsteuervorrichtung eine
Abweichzustandbestimmungsvorrichtung zum Erfassen des
Abweichzustands des Fahrzeugs von den Fahrbahntrennlinien auf der Basis
der Fahrzeugtrajektorie, der von der ersten Straßenformschätzvorrichtung
erhaltenen Straßenform und Daten der Straßenbreite, wenn von der
Straßenformwählvorrichtung die von der ersten
Straßenformschätzvorrichtung geschätzte Straßenform gewählt ist,
umfasst.
Mit dieser Ausführung wird es möglich, den Abweichzustand des
Fahrzeugs von der Fahrbahn unter Verwendung der Straßenform- und
Straßenbreitendaten zu bestimmen, die durch die Kartendaten geschätzt
sind, anstatt der Verwendung der Bilddaten, wenn bestimmt wird, dass die
Bilddaten nicht zuverlässig sind.
Bevorzugt schätzt nach einem achten Aspekt die
Straßenformschätzvorrichtung eine Mittellinie einer durch die
Fahrbahntrennlinien definierten Fahrbahn aus von der
Bildaufnahmevorrichtung aufgenommenen Bildern und schätzt die
Straßenform aus der Form der Mittellinie, wobei die
Fahrzeugsteuervorrichtung ferner eine
Abweichzustandbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen des
Abweichzustands des Fahrzeugs von der Fahrbahntrennlinie auf der Basis
einer Differenz zwischen der Fahrtrajektorie des Fahrzeugs und der
Mittellinie aufweist.
Mit dieser Ausführung lässt sich leicht bestimmen, dass die Fahrtrajektorie
des Fahrzeugs nicht mit der Straßenform übereinstimmt, auf der Basis der
Kenntnis, dass die Mittellinie der Fahrbahn geometrisch mit der
Straßenform konsistent ist.
Bevorzugt umfasst nach einem neunten Aspekt die
Fahrzeugsteuervorrichtung ferner eine Warnvorrichtung zum Warnen des
Fahrers, wenn von der Abweichzustandbestimmungsvorrichtung bestimmt
wird, dass das Fahrzeug in Gefahr ist, von einer Fahrbahntrennlinie
abzuweichen.
Mit dieser Ausführung ist es möglich, den Fahrer des Fahrzeugs zu warnen,
bevor das Fahrzeug von der Fahrbahn abweicht bzw. abkommt.
Die Erfindung wird nun in Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm der Grundstruktur der
Fahrzeugsteuervorrichtung nach einer ersten Ausführung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm vom Datenaustausch während der
Schätzung der gegenwärtigen Fahrzeugposition, die mittels unabhängiger
Navigation durchgeführt wird;
Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung einer
Koordinatentransformation von den Fahrzeugkoordinaten in WGS84
Koordinaten;
Fig. 4 ein Blockdiagramm vom Datenaustausch während der
Schätzung der gegenwärtigen Fahrzeugposition mittels D-GPS;
Fig. 5 ein Blockdiagramm vom Datenaustausch während der
Schätzung der Straßenform durch Kartendaten;
Fig. 6 ein Blockdiagramm vom Datenaustausch während der
Schätzung der Straßenform aus Bilddaten;
Fig. 7 ein Flussdiagramm eines Berechnungsprozesses der
Zuverlässigkeit zur Erfassung der weißen Linie;
Fig. 8 eine Tabelle der Korrelation zwischen der Variable
"Ergebnisse" zugeordneten Werten und dem Weiße-Linie-
Erfassungszustand.
Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung geplanter Punkte auf einer
Straße;
Fig. 10 ein Flussdiagramm eines Wählprozesses für die
Straßenform;
Fig. 11 eine Tabelle von Korrelationen zwischen der Zuverlässigkeit
der Bilddaten, dem Entsprechungsgrad mit der Straßenform und der
gewählten Straßenform;
Fig. 12 ein Diagramm zur Erläuterung, wie die Übereinstimmungen
von zwei Straßenformen zu bestimmen sind;
Fig. 13 ein Flussdiagramm eines Berechnungsprozesses für den
Querversatz des Fahrzeugs;
Fig. 14 ein Diagramm eines Fahrzeugs mit einem Querversatz;
Fig. 15 ein Diagramm eines Fahrzeugs mit einem Winkelversatz;
Fig. 16 ein Blockdiagramm vom Datenaustausch während der
Berechnung der Driftdaten, die für die Koordinatentransformation
erforderlich sind; und
Fig. 17 ein Flussdiagramm des Berechnungsprozesses der
Driftdaten.
Fig. 1 zeigt im Blockdiagramm die Grundstruktur einer
Fahrzeugsteuervorrichtung nach einer ersten Ausführung. Die Bezugszahl
1 benennt einen Fahrzeugpositionsschätzabschnitt
(Fahrzeugpositionsschätzvorrichtung). Die
Fahrzeugpositionsschätzvorrichtung 1 umfasst, wie in den Fig. 2 und 4
gezeigt, einen Fahrwegstrecken-Berechnungsabschnitt 11, einen
Fahrzeugorientierungs-Berechnungsabschnitt 12, einen Unabhängige-
Navigation-Fahrzeugpositionsschätzabschnitt 13, einen
Koordinatentransformationsabschnitt 14 sowie einen GPS-Überlagerungs-
Driftdatenspeicher 17, und schätzt die Fahrzeugkombination durch
Kombinieren der Fahrzeugposition, die als Schätzergebnis von dem
unabhängigen Navigationsssytem erhalten wird, und der vom GPS-System
erhaltenen Fahrzeugposition.
Das Schätzen der Fahrzeugposition durch das unabhängige
Navigationssystem erfolgt mit einem vorbestimmten Intervall (z. B. alle 10
Sekunden), wie in Fig. 2 gezeigt, durch zuerst Schätzen der
unabhängigen Navigations-Trajektorie in dem Unabhängige-Navigation-
Fahrzeugpositionsschätzabschnitt 13 unter Verwendung sowohl der
Fahrwegstrecke, die auf der Basis der Ausgabe des
Fahrgeschwindigkeitssensors 2 von dem
Fahrwegstreckenberechnungsabschnitt 11 erhalten ist, als auch der
Fahrzeugorientierung, die auf der Basis der Ausgabe des Gierratensensors
3 von dem Fahrzeugorientierungsberechnungsabschnitt 12 erhalten ist, und
durch Ausführung der Koordinatentransformation von dem
Fahrzeugkoordinatensystem zu dem WGS-Koordinatensystem unter
Verwendung des oben beschriebenen Schätzergebnisses und der Driftdaten
von dem Driftdatenspeicher.
Die als Ergebnis der obigen Schätzung erhaltene Ausgabe enthält die
Fahrzeugposition und die Fahrzeugorientierung (x_instl, y_instl, θ_insl). Die
Koordinatentransformation von dem Fahrzeugpositionskoordinatensystem
zu dem WGS-Koordinatensystem erfolgt durch das herkömmlich bekannte
Koordinatentransformationsverfahren.
x_insl = x0 - Xoffset + l*cos(θ - θoffset)
y-insl = y0 - Yoffset + l*sin(θ - θoffset)
θinsl = Σ (θ - θoffset)
θ = ∫ rdt
= ∫ vdt
wobei die Symbole wie folgt definiert sind:
r: Gierratenwert (rad/s)
θ: Fahrzeugorientierung (rad)
v: Fahrgeschwindigkeit
l: Fahrwegstrecke von der vorherigen Berechnungszeit zur der gegenwärtigen Berechnungszeit
x0, y0: Fahrzeugposition bei vorheriger Berechnung oder Fahrzeugposition zur Startzeit.
Xoffset, Yoffset, θoffset: Daten zur Transformation (einschließlich Driftwerten der Sensoren) von der Fahrzeugpositionskoordinate in die WGS84-Koordinate.
r: Gierratenwert (rad/s)
θ: Fahrzeugorientierung (rad)
v: Fahrgeschwindigkeit
l: Fahrwegstrecke von der vorherigen Berechnungszeit zur der gegenwärtigen Berechnungszeit
x0, y0: Fahrzeugposition bei vorheriger Berechnung oder Fahrzeugposition zur Startzeit.
Xoffset, Yoffset, θoffset: Daten zur Transformation (einschließlich Driftwerten der Sensoren) von der Fahrzeugpositionskoordinate in die WGS84-Koordinate.
Die Schätzung der Fahrzeugposition durch das GPS-System erfolgt, wie in
Fig. 4 gezeigt, auf der Basis von Satellitenpositionsinformation, die von
dem GPS-Satelliten durch die GPS-Informationsempfangsvorrichtung 42
durch eine Antenne 41 erhalten wird, sowie der
Satellitenpositionsinformation, die von dem GPS-Satelliten von einer
Differenzinformationsempfangsvorrichtung 44 der Standardstation durch
eine FM-Antenne 43 empfangen wird.
Der Fahrzeugpositionsschätzabschnitt 1 schätzt die unabhängige
Fahrtrajektorie aus den Schätzergebnissen der Fahrzeugposition von der
unabhängigen Information, d. h. durch Kombinieren der Schätzergebnisse
der Fahrzeugposition nach der Transformation in das WGS84-
Koordinatensystem mit der Fahrzeugposition durch das GPS-System in
einem Unabhängige-Wegtrajektorie-Schätzabschnitt 16.
Schließlich wird praktisch die Fahrzeugposition aus der geschätzten
Fahrzeugposition unter Verwendung des anfänglichen Versatzwerts und
Winkel- und Posisitionsdrifts, die über die Zeit erzeugt werden, korrigiert.
Der anfängliche Versatzwert und die Winkel- und Positionsdrifts, die über
die Zeit erzeugt sind, werden erhalten durch Speichern der von dem GPS-
Fahrzeugpositionsschätzabschnitt 15 erhaltenen Fahrzeugposition,
jedesmal, wenn die GPS-Daten aktualisiert werden, und Schätzen der
Variation der Fahrzeugposition durch Vergleichen eines Vektors der
Fahrzeugposition, der von Koordinatentransformationsabschnitt 14 erhalten
ist, mit einem Vektor der Fahrzeugposition, der von dem GPS-
Fahrzeugpositionsschätzabschnitt 15 erhalten ist.
Die obige Korrektur wird durchgeführt, nachdem das Fahrzeug um eine
Wegstrecke (z. B. 500 m) gefahren ist, wodurch es möglich wird, den
substanziellen Effekt des Positionsschätzfehlers (etwa 20 m) in dem D-
GPS-System 4 zu vernachlässigen.
Die Fahrzeugposition, die wie oben beschrieben durch Kombinieren der
unabhängigen Navigationsdaten mit den GPS-Daten erhalten ist, wird in
dem GPS-Überlagerungs-Driftdatenspeicher 17 gespeichert und wird
gleichzeitig, wie in Fig. 1 gezeigt, als Eingabedaten für einen
Kartendatenstraßenform-Schätzabschnitt (erste
Straßenformschätzvorrichtung) 6 sowie für einen Bilddatenstraßenform-
Schätzabschnitt (zweite Straßenformschätzvorrichtung) 8 benutzt.
Der Kartendatenstraßenform-Schätzabschnitt 6 umfasst, wie in Fig. 5
gezeigt, einen Objektextraktionsabschnitt 61, einen
Straßenformschätzaschnitt 62, einen Driftbetragberechnungsabschnitt 63
sowie einen Kartenüberlappungsdriftdatenspeicher 64.
Die Nummer 7 in der Figur bezeichnet den Zustand des Straßennetzes
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, d. h. einen Kartendatenspeicher,
der Kartendaten speichert, die das Straßennetz bildende Elemente enthält,
wie etwa Kreuzungen und dgl. und die Orte dieser Elemente, und der
Kartendatenspeicher umfasst eine volumenstarke Speichervorrichtung, wie
etwa CD-ROMs.
In diesem Kartendatenstraßenform-Schätzabschnitt extrahiert der
Objektextraktionsabschnitt 61 die Koordinate eines Knotens, der die zur
gegenwärtigen Fahrzeugposition nächste Position hat, aus den von dem
Kartendatenspeicher erhaltenen Kartendaten. Der
Straßenformschätzabschnitt 62 schätzt die Straßenform unter Verwendung
der im vorherigen Schritt extrahierten Knotenkoordinate, und anschließend
berechnet der Driftbetragberechnungsabschnitt 63 den Driftbetrag aus dem
Vergleich zwischen dem aus den Kartendaten erhaltenen Vektor und dem
überlagerten GPS-Trajektorienvektor.
Der Driftbetrag wird in einem Kartenüberlappungsdrift-Datenspeicher 64
gespeichert.
Die als Ergebnisse der Schätzung erhaltene Ausgabe ist der geschätzte
Straßenformvektor (Xn-1_map, Yn-1_map), (Xn_map, Yn_map), der
erhalten ist durch Extrahieren zweier Punkte (Xn-1, Yn-1), (Xn, Yn), die an
dem minimalen relativen Abstand unter den zwei Punktabständen zwischen
der Knotenkoordinate (Y, Y) angeordnet ist, die aus den Kartendaten und
dem überlagerten GPS-Trajektorienvektor (x_ins, y_ins) erhalten ist.
D. h. die oben beschriebene Ausgabe erhält man durch Extrahieren zweier
Punkte (Xn-1, Yn-1), (Xn, Yn), die den minimalen Wert unter den relativen
Abständen zwischen zwei Punkten besitzen, die durch die folgende
Gleichung definiert sind:
D = 2√((Xn-x_ins)2 + (Yn-y_ins)2) + 2√((Xn-1-X_ins)2 +((Yn-1-y_ins)2).
Es werden vorbestimmte Anzahlen von Knoten, die vor und hinter dem
vorherigen Ort angeordnet sind, als Objekte zum Extrahieren des folgenden
Knotens gewählt.
Der Bilddatenstraßenformschätzabschnitt 8 umfasst, wie in Fig. 6 gezeigt,
einen Geplanter-Punkt-Koordinatenberechnungsabschnitt 81, einen
Fahrbahnmittellinien-Berechnungsabschnitt 82, einen
Straßenformschätzabschnitt 83, einen Driftbetragberechnungsabschnitt 84
sowie einen Bildüberlappungsdrift-Datenspeicher 85, und es wird
gegenwärtige Fahrzeugpositionsinformation von dem gegenwärigen
Fahrzeugpositionsschätzabschnitt 1 und Weiße-Linie-Information, die von
einem Weiße-Linie-Erfassungsabschnitt 102 erfasst wird, eingegeben.
Der Weiße-Linie-Erfassungsabschnitt 102 dient zur Erfassung weißer oder
gelber Fahrbahntrennlinien durch Bildbearbeitung von Bildern, die von einer
Kamera (Abbildungsvorrichtung) aufgenommen sind, des
Straßenschätzabschnitts der gegenwärtigen Fahrzeugposition.
Der Bilddatenstraßenform-Schätzabschnitt 8 berechnet die Koordinaten des
Straßen-Geplanter-Punkt-Schätzabschnitts der gegenwärtigen
Fahrzeugposition auf der Basis der gegenwärtigen
Fahrzeugpositionsinformation von dem Gegenwärtige-Fahrzeugposition-
Schätzabschnitt 1 sowie Weiße-Linie-Information von dem Weiße-Linie-
Erfassungsabschnitt 102, und der Straßenformschätzabschnitt 83 erfasst,
nach Schätzung der Straßenmittellinie durch den Fahrbahnmittellinien-
Berechnungsabschnitt 82, die Straßenform.
Der gegenwärtige Fahrzeugpositions-Schätzabschnitt 84 des
Bilddatenstraßenform-Schätzabschnitts 8 berechnet die Koordinaten des
geplanten Straßenpunkts P, der in der Schätzabschnittrichtung angeordnet
ist, auf der Basis der gegenwärtigen Fahrzeugpositionsinformation von dem
gegenwärtigen Fahrzeugpositionsschätzabschnitt 1 und der Weißen-Linie-
Information von dem Weiße-Linie-Erfassungsabschnitt 102. Der
Straßenformschätzabschnitt 83 erhält die Straßenform, nachdem der
Fahrbahnmittellinien-Schätzabschnitt 82 die Mittellinie der Fahrbahn aus
den akkumulierten Koordinaten der geplanten Punkte erfasst hat, die
nacheinander von dem Geplante-Punkte-Koordinatenberechnungsabschnitt
84 berechnet sind.
Zusätzlich wird der Driftbetrag von dem Driftbetragberechnungsabschnitt
84 aus einem Vergleich zwischen dem Fahrbahnmittellinienvektor und dem
Fahrzeugnavigationssystem und dem überlagerten GPS-Trajektorienvektor
berechnet.
Die Ausgabe, die als Ergebnis dieser Schätzprozesse erhalten wird, ist der
geschätzte Straßenformvektor ((Xn-1_vis, Yn-1_vis), (Xn_vis, Yn_vis)).
Diese Ausgabe wird erhalten durch Herstellen der
Fahrbahnmittelliniendaten, durch Akkumulieren der geplanten Punkte und
durch Extrahieren, Erhalten der Abstände zwischen den Knotenkoordinaten
(X, Y) und den gegenwärtigen Fahrzeugpositionskoordinaten (x_ins, y_ins),
und Extrahieren zweier Punkte (Xn-1, Yn-1), (Xn, Yn), die den minimalen
Abstand unter diesen Abständen haben.
D. h. die oben beschriebene Ausgabe erhält man durch Extrahieren zweier
Punkte (Xn-1, Yn-1), (Xn, Yn), die den kleinsten Wert unter den relativen
Abständen haben, definiert durch die folgende Gleichung:
D = 2√((Xn-x_ins)2 + (Yn-y_ins)2) + 2√((Xn-x_ins)2 + (Yn-1-y_ins)2)
Hier wird eine vorbestimmte Anzahl von Knoten, die vor und hinter dem
vorherigen Knoten angordnet sind, als Objekte zum Extrahieren des
nächsten Knotens gewählt.
Nun wird ein Prozess zum Berechnen der Zuverlässigkeit der Weißen-Linie-
Erfassung anhand des in Fig. 7 gezeigten Flussdiagramms erläutert.
Dieser Prozess erfolgt parallel zu dem Straßenformschätzprozess durch den
Bilddatenstraßenformschätzabschnitt 8. Die Prozesse der Schritt S1 und S2
werden von einer Kamera 101 und dem Weißen-Linie-Erfassungsabschnitt
102 ausgeführt, und die Prozesse nach Schritt S3 werden von einem
Weiße-Linie-Erfassungs-Zuverlässigkeits-Berechnungsabschnitts 103
durchgeführt.
Nachfolgend wird der Prozessfluss anhand von Fig. 7 erläutert. Zuerst
wird in Schritt S1 die Weiße-Linie-Position aus dem Kamerabild erfasst, und
in Schritt S2 wird die unterbrochene weiße Linie in eine imaginäre
durchgehende Linie transformiert.
Danach wird eine Variable "Ergebnis", die die Zuverlässigkeit der Weiße-
Linie-Erfassung repräsentiert, auf "0" gesetzt.
Die Beziehung zwischen dem für die Variable "Ergebnis" gesetzten Werts
und der Zuverlässigkeit zur Erfassung der weißen Linie ist in Fig. 8
gezeigt. Wenn der gesetzte Wert größer wird, nimmt die Zuverlässigkeit für
die Erfassung der weißen Linie zu.
Anschließend wird in Schritt S4 bestimmt, ob die weiße Linie an beiden
rechten und linken Seiten an einem Vorbestimmter-Abstand-
Schätzabschnitt der gegenwärtigen Fahrzeugposition erfasst wird. Der
oben beschriebene vorbestimmte Abstand ist in den Fig. 7 und 9 mit
"A" bezeichnet und ist gewöhnlich auf 50 m gesetzt.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S4 "JA" ist, d. h. wenn an
beiden rechten und linken Seiten weiße Linien erfasst werden, geht der
Fluss zu Schritt S55 weiter, und der gesetzte Wert für die Variable
"Ergebnis" wird inkrementiert. Im Ergebnis nimmt die Zuverlässigkeit für die
Erfassung der weißen Linie zu.
Wenn hingegen das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S4 "NEIN" ist,
springt der Fluss zu Schritt S5. In diesem Fall bleibt die Zuverlässigkeit auf
demselben Wert.
In Schritt S6 wird, ähnlich Schritt S4, bestimmt, ob die weißen Linien an
beiden rechten und linken Seiten mit einem vorbestimmten Abstand von
der gegenwärtigen Fahrzeugposition erfasst werden.
Der vorbestimmte Abstand von der gegenwärtigen Fahrzeugposition in der
obigen Bestimmung ist in den Fig. 7 und 9 als "B" m bezeichnet, der
sich von dem vorbestimmten Abstand in Schritt S4 unterscheidet, und der
Abstand "B" ist normalerweise auf 20 m gesetzt.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S6 "JA" ist, d. h. wenn an
beiden rechten und linken Seiten die weißen Linien mit einem Abstand "B"
m vor der gegenwärtigen Fahrzeugposition erfasst werden, geht der Fluss
zu Schritt S7 weiter, worin die geschätzte Fahrzeugdurchfahrposition aus
den Positionen beider weißer Linien mit dem Abstand "B" m geschätzt
wird. Danach werden die Daten in Schritt S8 in absolutes
Koordinatensystem transformiert, in Schritt S9 werden die Daten zu der
Fahrroutendatenlinie addiert, und in Schritt S10 wird der Wert, der als die
Variable "Ergebnis" gesetzt ist, inkrementiert.
Der oben beschriebene Prozess verbessert die Zuverlässigkeit der Erfassung
der weißen Linie.
Wenn hingegen das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S6 "NEIN" ist,
werden die oben beschriebenen Prozesse der Schritte S7 bis S10
übersprungen.
Die Zuverlässigkeit der Erfassung der weißen Linie ändert sich in diesem
Fall nicht.
In Schritt S11 wird, ähnlich den Schritten S4 und S6, bestimmt, ob die
weißen Linien an beiden rechten und linken Seiten an einem
Vorbestimmter-Abstand-Schätzabschnitt der gegenwärtigen
Fahrzeugposition erfasst werden.
Der vorbestimmte Abstand-Schätzabschnitt der gegenwärtigen
Fahrzeugposition ist in den Fig. 7 und 9 als "C" m gezeigt, was sich
von dem vorbestimmten Abstand in den Schritten S4 und S6
unterscheidet, und der Abstand "C" ist normalerweise auf 10 m gesetzt.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S11 "JA" ist, d. h. wenn
beide rechten und linken weißen Linien erfasst sind, geht der Fluss zu
Schritt S12 weiter, worin der Wert der Variable "Ergebnis" inkrementiert
wird. Dieser Prozess verbesserte die Zuverlässigkeit der Erfassung der
weißen Linien.
Wenn der Prozess in Schritt S12 abgeschlossen ist, wird der in Fig. 7
gezeigte Berechnungsprozess für die Zuverlässigkeit der Weißen-Linien-
Erfassung abgeschlossen.
Der Wählprozess der Straßenform wird in Bezug auf das Flussdiagramm
von Fig. 10 erläutert.
Dieser Prozess wird in dem Straßenformwählabschnitt 110 auf der Basis
der geschätzten Straßenforminformation von dem
Kartendatenstraßenformschätzabschnitt 6, der geschätzten
Straßenforminformation von dem
Bilddatenstraßendatenformschätzabschnitt 8 und der Weiße-Linie-
Erfassungs-Zuverlässigkeitsinformation von dem Weiße-Linie-
Erfassungszuverlässigkeits-Berechnungsabschnitt 103 durchgeführt.
Nun wird der Fluß in Bezug auf Fig. 10 erläutert. Der Fluß geht zu Schritt
S21 weiter, wo bestimmt wird, ob der Wert der Variable "Ergebnis" "3"
ist, und wenn das Ergebnis "JA" ist, d. h. wenn bestimmt wird, dass die
Bilddaten zuverlässig sind, geht der Fluss zu Schritt S26 weiter, worin
bestimmt wird, die aus dem Bild erhaltene Straßenform zu verwenden.
Der Wählprozess der Straßenform wird abgeschlossen, wenn der Prozess
in Schritt S26 abgeschlossen ist.
Wenn hingegen das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S21 "NEIN" ist,
geht der Fluss zu Schritt S22 weiter, worin bestimmt wird, ob der auf die
Variable "Ergebnis" gesetzte Wert "0" ist. Wenn das Ergebnis der
Bestimmung in Schritt S22 "JA" ist, d. h. bestimmt wird, dass die Bilddaten
nicht zuverlässig sind, geht der Fluss zu Schritt S25 weiter, wobei die
Schritte S23 und 24 übersprungen werden, und in Schritt S25 wird
bestimmt, dass die aus der Karte erhaltene Straßenform verwendet wird.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S22 "NEIN" ist, wird in
Schritt S23 bestimmt, ob der Wert, auf den die Variable "Ergebnis" gesetzt
ist, "1" oder "2" ist. Wenn das Ergebnis "NEIN" ist, wird bestimmt, dass
die Bilddaten zuverlässig sind und der Fluss geht zu Schritt S26 weiter,
worin die aus dem Bild erhaltene Straßenform verwendet wird.
Der Wählprozess der Straßenform wird abgeschlossen, wenn der Prozess
in S26 abgeschlossen ist.
Wenn in hingegen das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S22 "JA" ist,
d. h. wenn die Zuverlässigkeit der Bilddaten nicht festgestellt wird, geht der
Fluss zu Schritt S24 weiter, worin ein Vergleich zwischen der von dem
Kartendatenstraßenformschätzabschnitt 6 geschätzte Straßenform und der
von dem Bilddatenstraßenformschätzabschnitt 8 geschätzten Straßenform
durchgeführt wird und dann bestimmt wird, ob die zwei geschätzten
Straßenformen übereinstimmen.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S24 "JA" ist, d. h. wenn die
zwei geschätzten Straßenformen übereinstimmen, wird bestimmt, dass die
Bilddaten zuverlässig sind, und der Fluss geht zu Schritt S26 weiter.
Hierdurch wird die Verwendung der Straßenform ausgeführt, und der in
Fig. 10 gezeigte Wählprozess der Straßenform wird abgeschlossen.
Wenn das Ergebnis in Schritt S24 "NEIN" ist, d. h. die zwei Straßenformen
nicht übereinstimmen, wird bestimmt, dass die Bilddaten nicht zuverlässig
sind. Der Fluss geht dann zu Schritt S25 weiter, worin die aus der Karte
erhaltene Straßenform gewählt wird, und der in Fig. 10 gezeigte
Wählprozess der Straßenform wird abgeschlossen.
Die Ergebnisse der Wahl der Straßenform sind in Fig. 11 gezeigt.
D. h. unabhängig davon, ob die geschätzten Straßenformen von dem Bild
oder die geschätzte Straßenform von der Karte korrekt ist, wird, wenn das
Bild von den Bilddaten zuverlässig ist, die Straßenform aus dem Bild
gewählt, und wenn die Bilddaten nicht zuverlässig sind, wird die
Straßenform aus der Karte gewählt.
Ferner, auch wenn die Bilddaten nicht zuverlässig sind und die zwei
geschätzten Straßenformen übereinstimmen, wird die Straßenform von
dem Bild verwendet, und wenn die zwei Straßenformen nicht
übereinstimmen, wird die aus der Karte erhaltene geschätzte Straßenform
gewählt.
Wenn bei der Bestimmung in Schritt S24, ob die zwei Straßenformen
übereinstimmen, wie in Fig. 12 gezeigt, ein geschätzter
Straßenformvektor (Xn-1_map, Yn-1_map), (Xn_map, Yn_map), der eine
Ausgabe von dem Kartendatenstraßenformschätzabschnitt 6 ist, und eine
geschätzte Straßenform (Xn-1_vis, Yn-1_vis), (Xn_vis, Yn_vis), die eine
Ausgabe von dem Bilddatenstraßenformschätzabschnitt 8 ist, verwendet
werden, und wenn der aus diesen zwei Vektoren gebildete Winkel θ kleiner
als ein vorbestimmter Wert, wird angenommen, dass die zwei
Straßenformen identisch sind.
Nun wird ein Prozess zum Berechnen des Querversatzbetrags unter Bezug
auf das in Fig. 13 gezeigte Flussdiagramm beschrieben.
Der Querversatzbetrag-Berechnungsabschnitt 120 führt diesen Prozess auf
der Basis der verwendeten Straßenforminformation durch (siehe Fig. 1).
Dieser Prozessfluss wird anhand von Fig. 13 erläutert. Zuerst wird in
Schritt S31 auf der Basis der verwendeten Straßeninformation von dem
Straßenformwählabschnitt 110 bestimmt, ob die aus den Bilddaten
geschätzte Straßenform verwendet wird. Wenn das Ergebnis der
Bestimmung "JA" ist, d. h. wenn die Straßenform auf der Basis der
Bilddaten von dem Straßenformwählabschnitt 110 gewählt wird, geht der
Fluss zu Schritt S32 weiter, worin die aus den Bilddaten erhaltene
Straßenform gewählt wird, und im nachfolgenden Schritt S34 wird die
Straßenbreite in Vorwärtsrichtung der gegenwärtigen Fahrzeugposition
berechnet.
Wenn hingegen das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S31 "JA" ist, d. h.
wenn die aus den Kartendaten erhaltene Straßenform von dem
Straßenformwählabschnitt 110 gewählt wird, geht der Fluss zu Schritt S33
weiter, worin die aus den Kartendaten erhaltene Straßenform verwendet
wird, und im anschließenden Schritt S35 wird die
Straßenbreiteninformation aus den Kartendaten erhalten.
Die Straßenbreiteninformation wird vorab in dem Kartenspeicher 7
aufgezeichnet.
In Schritt S36 wird ein Querversatzbetrag aus der Fahrbahnmittellinie C
und dem Schwerpunkt G in der gegenwärtigen Fahrzeugposition
berechnet, und der Querversatzbetrag wird mit der Hälfte der Straßenbreite
verglichen.
Die Fahrbahnmittellinie C, der Schwerpunkt G der gegenwärtigen
Fahrzeugposition und der Querversatzbetrag D sind so definiert, wie in
Fig. 14 gezeigt.
In Schritt S37 wird bestimmt, ob der Schwerpunkt G der gegenwärtigen
Fahrzeugposition von der Mittellinie C stark versetzt ist. Der Schwellenwert
für den Versatz des Schwerpunkts ist auf 10 cm gesetzt.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S37 "JA" ist, d. h. wenn
bestimmt wird, dass der Querversatz stark ist, geht der Fluss zu Schritt
S38 weiter, worin eine Fahrbahn-wird-verlassen-Warnung ausgegeben
wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird diese Fahrbahn-wird-verlassen-Warnung durch
Aktivierung eines Summers 131 durch eine Alarmsteuervorrichtung 130
ausgegeben.
Der Berechnungsprozess zur Berechnung des Querversatzbetrags wird
abgeschlossen, wenn der Prozess in Schritt S38 abgeschlossen ist.
Wenn hingegen das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S37 "NEIN" ist,
wird der Prozess in Schritt S38 übersprungen.
Wenn der Prozess in Schritt S38 übersprungen wird, ist der in Fig. 13
gezeigte Prozess zur Berechnung des Querversatzbetrags abgeschlossen.
Anzumerken ist, dass die an den Fahrer auszugebende Warnung nicht auf
den Summer beschränkt ist, und der Alarm auch am Armaturenbrett
angezeigt werden kann.
In der vorliegenden Ausführung führt der Versatzbetrag-
Berechnungsabschnitt 120 auch einen Berechnungsprozess des
Winkelversatzes α aus (siehe Fig. 15).
Dieser Prozess beinhaltet nach den Schritten S31 bis S33 die Schritte:
Berechnen des Winkels, der durch den Fahrbahnmittellinienvektor und den
überlagerten Trajektorienvektor des Fahrzeugnavigationssystems und des
GPS gebildet ist, und Senden der durch die beiden Vektoren gebildeten
Winkelinformation zu der Lenksteuervorrichtung 141 durch eine
Fahrunterstützungssteuervorrichtung 140.
Von der Lenksteuervorrichtung 141 wird bestimmt, ob der durch beide
Vektoren gebildete Winkel größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist
(z. B. einige Grad).
Wenn der Winkel einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet,
versucht die Lenksteuervorrichtung 141 zu verhindern, dass das Fahrzeug
von der Fahrbahn abkommt, indem es Maßnahmen ergreift, es z. B.
schwieriger macht, zum Erlangen eines größeren Versatzes des Fahrzeugs
zu lenken als für einen kleineren Winkelversatz.
Nachfolgend wird ein von einem Driftbetragberechnungsabschnitt 150
ausgeführter Berechnungsprozess zum Erhalt eines Driftbetrags in Bezug
auf das in Fig. 16 gezeigte Blockdiagramm und das in Fig. 17 gezeigte
Flussdiagramm erläutert.
Der Driftbetragberechnungsabschnitt 150 berechnet den Driftbetrag, der
erforderlich ist, um die Koordinaten von dem gegenwärtigen
Fahrzeugpositions-Koordinatensystem in die GPS-Koordinaten zu
transformieren, was von dem Gegenwärtige-Fahrzeugposition-
Schätzabschnitt 1 ausgeführt wird, wie in Fig. 16 gezeigt, und zwar auf
der Basis der in dem GPS-Überlagerungsdriftdatenspeicher 17, dem
Kartenüberlagerungsdriftdatenspeicher 64 sowie dem
Bilddatenüberlagerungsdriftdatenspeicher 85, und die durch die obige
Berechnung erhaltenen Daten werden in einem Driftdatenspeicher
aufgezeichnet.
Nun wird der Berechnungsprozessfluss anhand von Fig. 17 erläutert.
Zuerst werden in Schritt S41 die Driftdaten von dem GPS-
Überlagerungsdriftdatenspeicher 17 abgefragt, und die abgefragten
Driftdaten werden geglättet.
Anschließend wird in Schritt S42 bestimmt, ob der auf die Variable
"Ergebnis" gesetzte Wert "2" oder "3" ist.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S42 "JA" ist, d. h. wenn die
Bilddaten zuverlässig sind, oder die Zuverlässigkeit der Bilddaten
vergleichsweise hoch ist, geht der Fluss zu Schritt S43 weiter, worin
bestimmt wird, die von dem Bild erhaltenen Driftdaten zu verwenden, und
die Driftdaten werden aus dem Bild-Überlagerungsdriftdatenspeicher 85
erhalten.
Die so erhaltenen Driftdaten werden in Schritt S44 geglättet.
Anschließend werden in Schritt S45 die in Schritt S44 geglätteten
Bildüberlagerungsdriftdaten und die in Schritt S41 geglätteten GPS-
Driftdaten addiert.
Danach werden in Schritt S49 die in Schritt S45 erhaltenen Driftdaten in
dem Driftdatenspeicher 5 als die Driftdaten zum Berechnen der
Fahrtrajektorie, die für die Koordinatentransformation durch den
Koordinatentransformationsabschnitt 14 erforderlich sind, aufgezeichnet.
Der in Fig. 17 gezeigte Berechnungsprozess zum Berechnen der Driftdaten
wird abgeschlossen, wenn der Prozess in Schritt S49 abgeschlossen ist.
Wenn hingegen das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S42 "NEIN" ist,
d. h. wenn die Bilddaten nicht zuverlässig sind oder die Zuverlässigkeit der
Bilddaten vergleichsweise gering ist, geht der Fluss zu Schritt S46 weiter,
worin bestimmt wird, die aus der Karte erhaltenen Driftdaten zu
verwenden, und die Driftdaten werden von dem
Kartenüberlagerungsdriftdatenspeicher 64 erhalten. In Schritt S47 werden
die erhaltenen Driftdaten geglättet.
Anschließend werden in Schritt S48 die in Schritt S47 geglätteten
Kartenüberlagerungsdriftdaten und die in Schritt S41 geglätteten GPS-
Überlagerungsdriftdaten addiert.
Danach werden in Schritt S49 die in Schritt S48 erhaltenen Driftdaten in
dem Driftdatenspeicher 5 als Driftdaten zum Berechnen der Fahrtrajektorie
während der von dem Koordinatentransformationsabschnitt 14 des
Gegenwärtige-Fahrzeugpositionschätzabschnitts 1 ausgeführten
Koordinatentransformation aufgezeichnet.
Der in Fig. 17 gezeigte Datenberechnungeprozess wird abgeschlossen,
wenn der Prozess in Schritt S49 abgeschlossen ist.
Eine Fahrzeugsteuervorrichtung umfasst eine
Fahrzeugpositionschätzvorrichtung zum Schätzen der Fahrzeugposition aus
dem gegenwärtigen Fahrzustand oder/und von
Satellitenpositionierungsinformation; einen Kartendatenspeicher zum
Speichern der Positionsdaten von Straßen; eine Kartendatenstraßenform-
Schätzvorrichtung zum Schätzen der Straßenform auf der Basis der in dem
Kartendatenspeicher gespeicherten Daten, eine Kamera sowie eine
Bilddatenstraßenformschätzvorrichtung zum Schätzen der Straßenform auf
der Basis der von der Kamera aufgenommenen Bilder; eine
Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der
Straßenformen, die von der Kartendatenstraßenform-Schätzvorrichtung und
der Bilddatenstraßenform-Bestimmungsvorrichtung erhalten sind; sowie
eine Straßenformwählvorrichtung zum Wählen einer Straßenform von den
Straßenformen, die von der Kartendatenstraßenformschätzvorrichtung und
der Bilddatenstraßenform-Bestimmungsvorrichtung erhalten sind.
Claims (9)
1. Fahrzeugsteuervorrichtung, umfassend:
eine Fahrzeugpositionsschätzvorrichtung (1) zum Schätzen der Fahrzeugposition aus einem gegenwärtigen Fahrzustand oder/und Satellitenpositionierungsinformation;
eine Straßendatenspeichervorrichtung (7) zum Speichern von Straßenpositionsdaten;
eine erste Straßenformschätzvorrichtung (6) zum Schätzen einer Straßenform auf der Basis der in der Straßendatenspeichervorrichtung (7) gespeicherten Daten;
eine Bildaufnahmevorrichtung (101) zum Aufnehmen von Bildern der Straße vor dem Fahrzeug;
eine zweite Straßenformschätzvorrichtung (8) zum Schätzen der Straßenform auf der Basis der von der Bildaufnahmevorrichtung (101) aufgenommenen Bilder;
eine Bestimmungsvorrichtung (S21 bis S26) zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der von der ersten und der zweiten Straßenformschätzvorrichtung (6, 8) geschätzten Straßenform; und
eine Straßenformwählvorrichtung (110) zum Wählen entweder der von der ersten Straßenformschätzvorrichtung (6) geschätzten Straßenform oder der von der zweiten Straßenformschätzvorrichtung (8) geschätzten Straßenform auf der Basis des Bestimmungsergebnisses von der Bestimmungsvorrichtung (S21 bis S26).
eine Fahrzeugpositionsschätzvorrichtung (1) zum Schätzen der Fahrzeugposition aus einem gegenwärtigen Fahrzustand oder/und Satellitenpositionierungsinformation;
eine Straßendatenspeichervorrichtung (7) zum Speichern von Straßenpositionsdaten;
eine erste Straßenformschätzvorrichtung (6) zum Schätzen einer Straßenform auf der Basis der in der Straßendatenspeichervorrichtung (7) gespeicherten Daten;
eine Bildaufnahmevorrichtung (101) zum Aufnehmen von Bildern der Straße vor dem Fahrzeug;
eine zweite Straßenformschätzvorrichtung (8) zum Schätzen der Straßenform auf der Basis der von der Bildaufnahmevorrichtung (101) aufgenommenen Bilder;
eine Bestimmungsvorrichtung (S21 bis S26) zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der von der ersten und der zweiten Straßenformschätzvorrichtung (6, 8) geschätzten Straßenform; und
eine Straßenformwählvorrichtung (110) zum Wählen entweder der von der ersten Straßenformschätzvorrichtung (6) geschätzten Straßenform oder der von der zweiten Straßenformschätzvorrichtung (8) geschätzten Straßenform auf der Basis des Bestimmungsergebnisses von der Bestimmungsvorrichtung (S21 bis S26).
2. Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Abbildungsvorrichtung (101) zum Identifizieren von Straßenfahrbahntrennlinien dient; und
die Bestimmungsvorrichtung (S21 bis S26) zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der von der zweiten Straßenformschätzvorrichtung (8) erhaltenen Straßenform auf der Basis eines Identifikationswerts der Straßentrennlinien vor der Fahrzeugposition dient.
die Abbildungsvorrichtung (101) zum Identifizieren von Straßenfahrbahntrennlinien dient; und
die Bestimmungsvorrichtung (S21 bis S26) zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der von der zweiten Straßenformschätzvorrichtung (8) erhaltenen Straßenform auf der Basis eines Identifikationswerts der Straßentrennlinien vor der Fahrzeugposition dient.
3. Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Bestimmungsvorrichtung (S21 bis S26) die
Zuverlässigkeit der von der zweiten Straßenformschätzvorrichtung
(8) geschätzten Straßenform auf der Basis von
Identifikationszuständen der Fahrbahntrennlinien an einer Mehrzahl
von Positionen vor der gegenwärtigen Fahrzeugposition, deren
Abstände von der gegenwärtigen Fahrzeugposition voneinander
differieren, schätzt.
4. Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Straßenformwählvorrichtung (110) die von
der zweiten Straßenformschätzvorrichtung (8) geschätzte
Straßenform wählt, wenn die Bestimmungsvorrichtung (S21 bis S26)
bestimmt, dass die Zuverlässigkeit der von der zweiten
Straßenformschätzvorrichtung (8) geschätzten Straßenform hoch ist
(JA in S21), und die von der ersten Straßenformschätzvorrichtung
(6) geschätzte Straßenform wählt, wenn die
Bestimmungsvorrichtung (S21 bis S26) bestimmt (S25), dass die
Zuverlässigkeit der von der zweiten Straßenformschätzvorrichtung
(8) geschätzten Straßenform gering ist (JA in S22).
5. Fahrzeugsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Straßenformwählvorrichtung (110)
ferner eine Straßenformvergleichsvorrichtung (110) zum Vergleichen
der von der ersten und der zweiten Straßenformschätzvorrichtung
(6, 8) geschätzten Straßenformen aufweist, wobei die
Straßenformwählvorrichtung (110) die von der zweiten
Straßenformschätzvorrichtung (8) geschätzte Straßenform wählt,
wenn die Bestimmungsvorrichtung (S21 bis S26) bestimmt, dass die
Zuverlässigkeit der von der zweiten Straßenformschätzvorrichtung
(8) geschätzten Straßenform mittel ist und das Ergebnis des
Vergleichs von der Straßenformvergleichsvorrichtung (110) mit dem
Bestimmungsergebnis von der Bestimmungsvorrichtung (S21 bis
S26) übereinstimmt, und die Straßenformwählvorrichtung (110) die
von der ersten Straßenformschätzvorrichtung (8) geschätzte
Straßenform wählt, wenn das Ergebnis des Vergleichs durch die
Straßenformvergleichsvorrichtung (110) mit dem
Bestimmungsergebnis von der Bestimmungsvorrichtung (S21 bis
S26) nicht übereinstimmt.
6. Fahrzeugsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzustand des
Fahrzeugs von einem Sensor (3) zum Erfassen einer Gierrate und
einem Sensor (2) zum Erfassen einer Fahrgeschwindigkeit erhalten
wird und der Fahrzustand des Fahrzeugs eine Fahrtrajektorie auf der
Basis von Werten beider Sensoren (3, 2) schätzt.
7. Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die Straßenformspeichervorrichtung (7) eine
Straßenbreite (W) der Fahrbahntrennlinien speichert und dass die
Fahrzeugsteuervorrichtung eine
Abweichzustandbestimmungsvorrichtung (S37) zum Erfassen des
Abweichzustands des Fahrzeugs von den Fahrbahntrennlinien auf
der Basis der Fahrzeugtrajektorie, der von der ersten
Straßenformschätzvorrichtung (6) erhaltenen Straßenform und Daten
der Straßenbreite (W), wenn von der Straßenformwählvorrichtung
(110) die von der ersten Straßenformschätzvorrichtung (6)
geschätzte Straßenform gewählt ist (S33), umfasst.
8. Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die zweite Straßenformschätzvorrichtung (8)
eine Mittellinie einer durch die Fahrbahntrennlinien definierten
Fahrbahn aus von der Bildaufnahmevorrichtung (101)
aufgenommenen Bildern schätzt und die Straßenform aus der Form
der Mittellinie schätzt, und dass die Fahrzeugsteuervorrichtung
ferner eine Abweichzustandbestimmungsvorrichtung (120) zum
Bestimmen des Abweichzustands des Fahrzeugs von der
Fahrbahntrennlinie auf der Basis einer Differenz zwischen der
Fahrtrajektorie des Fahrzeugs und der Mittellinie aufweist.
9. Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsteuervorrichtung ferner eine
Warnvorrichtung (130) zum Warnen des Fahrers aufweist, wenn von
der Abweichzustandbestimmungsvorrichtung (120) bestimmt wird,
dass das Fahrzeug in Gefahr ist, von einer Fahrbahntrennlinie
abzuweichen.
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