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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuersystem.
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Es
werden verschiedene Fahrzeugsteuersysteme zum Steuern (Steuern kann
in der folgenden Beschreibung auch Regeln, d. h. eine Rückführungssteuerung
bedeuten) der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs vorgeschlagen (siehe
beispielsweise
US 5 928 299 ,
die der
JP 3 432 881 entspricht).
Ein Fahrzeugsteuersystem, das in der
US
5 928 299 beschrieben ist, identifiziert den Abstand (geschätzter Abstand),
der für
ein gesteuertes Fahrzeug benötigt wird,
um innerhalb einer vorbestimmten Zeit anzuhalten, wenn es von einer
Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Verzögerungsrate
verzögert wird.
Dann legt das Steuersystem einen Bezugsknoten in einer vorbereiteten
gesteuerten Fahrzeugposition fest, die in dem geschätzten Abstand
vor der Position des gesteuerten Fahrzeugs angeordnet ist, und legt
ebenfalls einen anderen Bezugsknoten in einer Position fest, die
in einem Abstand (Fahrzeuggeschwindigkeit x vorbestimmte Zeit) vor
dem Bezugsknoten angeordnet ist. Das Steuersystem erhält außerdem eine
angemessene Fahrzeuggeschwindigkeit, mit der das Fahrzeug den Abstand
zwischen den beiden Bezugsknoten mit einer Beschleunigungsrate fahren
kann, die gleich oder kleiner als eine Bezugsseitenbeschleunigungsrate
ist. Wenn bestimmt wird, dass eine Kurve auf der Straße vor dem
Fahrzeug vorhanden ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit die angemessene
Fahrzeuggeschwindigkeit überschreitet,
wird eine automatische Verzögerung
durch eine Fahrzeuggeschwindigkeitssteuereinheit ausgeführt, um
zu gewährleisten,
dass das Fahrzeug die Kurve sicher durchfahren kann.
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Dieses
Fahrzeugsteuersystem identifiziert somit eine angemessene Fahrzeuggeschwindigkeit, bei
der ein Fahrzeug mit einer Beschleunigungsrate fahren kann, die
gleich oder kleiner als eine Bezugsseitenbeschleunigungsrate ist.
Die angemessene Fahrzeuggeschwindigkeit kann in Abhängigkeit
von der Einstellung der Bezugsseitenbeschleunigungsrate größer oder
kleiner als eine Fahrzeuggeschwindigkeit werden, mit der das Fahrzeug
tatsächlich
fahren kann.
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Daher
muss die Bezugsseitenbeschleunigungsrate angemessen eingestellt
werden, und die Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung kann nicht entsprechend
tatsächlicher
Straßenbedingungen
und dem Zustand des Fahrzeugs ausgeführt werden, wenn die Bezugsseitenbeschleunigungsrate
nicht geeignet eingestellt ist.
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Das
obige Fahrzeugsteuersystem bestimmt jedoch nur eine angemessene
Fahrzeuggeschwindigkeit, mit der das Fahrzeug die Kurve mit einer
Beschleunigungsrate durchfahren kann, die gleich oder kleiner als
die Bezugsseitenbeschleunigungsrate ist. Es kann keine Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung ausführen, die
das Gefühl
einer Gefahr berücksichtigt,
das der Fahrer hat, wenn er auf einer kurvigen Straße fährt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Fahrzeugsteuersystem
zu schaffen, das in der Lage ist, eine Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechend
den tatsächlichen
Straßenbedingungen
und dem Zustand eines Fahrzeugs zu steuern.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeugsteuersystem
zu schaffen, das in der Lage ist, das Gefühl einer Gefahr zu reflektieren,
das ein Fahrer hat, wenn er in eine kurvige Straße einfährt.
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Die
Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die
abhängigen
Ansprüche
sind auf bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung gerichtet.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird eine Seitenbeschleunigung G, die
auf ein Fahrzeug ausgeübt
wird, wenn es auf einer kurvigen Straße fährt, bestimmt, und es wird
eine Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Grundlage der Seitenbeschleunigung
und eines Kurvenradius der kurvigen Straße bestimmt. Das Fahrzeug wird
durch Vergleichen einer tatsächlichen
Fahrzeuggeschwindigkeit mit der bestimmten Sollgeschwindigkeit beschleunigt oder
verzögert.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Seitenbeschleunigung
G, die auf ein Fahrzeug wirkt, wenn es dreht, um eine Kollision
mit einem Hindernis zu vermeiden oder das Hindernis zu umfahren,
bestimmt, und es wird eine Sollrelativgeschwindigkeit des Fahrzeugs
auf der Grundlage der Seitenbeschleunigung G und einem Kurvenradius
des Fahrzeugs bestimmt, um die Kollision durch Umfahren des Hindernisses
zu vermeiden. Das Fahrzeug wird auf der Grundlage einer Sollrelativverzögerungsrate
auf die Sollrelativgeschwindigkeit verzögert.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die obigen ersten
und zweiten Aspekte kombiniert.
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Wenn
ein Fahrzeug in eine kurvige Straße einfährt bzw. eintritt, wird das
Fahrzeug in Richtung einer Sollrelativgeschwindigkeit verzögert, die
für das Fahren
auf der kurvigen Straße
bzw. der Kurve eingestellt wird, bevor ein Kurveneingangsabschnitt kurz
vor dem Eintritt in die Kurve erreicht wird. In dem Kurveneingangsabschnitt
kurz vor der Kurve wird das Fahrzeug in Richtung einer größeren Sollrelativgeschwindigkeit
verzögert,
die größer als
die Sollrelativgeschwindigkeit eingestellt ist. Somit wird das Fahrzeug
ausreichend verzögert,
bevor es einen Punkt kurz vor dem Kurveneingang erreicht, und die Verzögerung des
Fahrzeugs wird in dem Kurveneingangsabschnitt verringert. Demzufolge
wird das Fahrzeug auf eine Weise verzögert, die am besten an das
Gefühl
einer Gefahr eines Fahrers angepasst ist.
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Die
obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden anhand der folgenden genaueren Beschreibung mit
Bezug auf die zugehörigen
Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm, das ein Fahrunterstützungssystem als ein Fahrzeugsteuersystem gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
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2 ein
Funktionsblockdiagramm einer Fahrzeugsteuer-ECU gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung,
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3 eine
Darstellung der ersten Ausführungsform
der Erfindung, die einen Kurvenradius einer Kurve einer kurvigen
Straße,
einen Abstand zwischen einem Objekt, das zu der Straße gehört (Straßenzubehör), und
einem vorderen Endteil eines gesteuerten bzw. kontrollierten oder
geregelten Fahrzeugs, einen Abstand zwischen dem vorderen Endteil
des gesteuerten Fahrzeugs und einer Mittelachse der Vorderräder des
gesteuerten Fahrzeugs, einen Abstand L zwischen der Mitte der Breite
des gesteuerten Fahrzeugs auf der Mittelache der Vorderräder des
gesteuerten Fahrzeugs und dem Objektzubehör der Straße, und einen derzeitigen Wert
Gyp der Seitenbeschleunigung zeigt,
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4 ein
Flussdiagramm, das einen Ablauf der Steuerprozesse zeigt, die von
der Fahrzeugsteuer-ECU gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung durchgeführt
werden,
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5 Funktionsblöcke einer
Fahrzeugsteuer-ECU gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung,
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6 eine
Darstellung zum Erläutern
eines Drehradius Ro, der notwendig ist, damit ein gesteuertes Fahrzeug
eine Kollision mit einem vorherigen bzw. vorausfahrenden Fahrzeug
vermeidet,
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7 ein
Flussdiagramm, das einen Ablauf von Steuerprozessen zeigt, die von
der Fahrzeugsteuer-ECU gemäß der zweiten
Ausführungsform der
Erfindung durchgeführt
werden,
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8 Funktionsblöcke einer
Fahrzeugsteuer-ECU gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung,
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9 ein
Flussdiagramm, das einen Ablauf von Steuerprozessen zeigt, die von
der Fahrzeugsteuer-ECU gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung durchgeführt
werden,
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10 ein
Blockdiagramm, das ein Fahrzeugsteuersystem zeigt,
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11 eine
Darstellung, die eine Situation zeigt, bei der ein gesteuertes Fahrzeug
in eine Kurve einer Straße,
die einen Kurvenradius Rx aufweist, einfährt,
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12 ein
Flussdiagramm zum Erläutern
eines Verzögerungssteuerprozesses,
der von einer Fahrzeugsteuer-ECU ausgeführt wird,
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13A und 13B Graphen,
die ein Verfahren zum Berechnen eines Bremsunterscheidungsbezugs
für einen
Kurvenabschnitt zeigen,
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14A einen Graphen zum Erläutern der Bestimmung darüber, wann
ein Bremsen zu beginnen ist bis ein Kurveneingangsabschnitt erreicht
ist,
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und 14B einen Graphen zum Erläutern der Bestimmung darüber, wann
ein Bremsen in dem Kurveneingangsabschnitt zu beginnen ist, und
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15A einen Graphen zum Erläutern einer Sollrelativgeschwindigkeit,
die beim Fahren in einer Kurve zu erzielen ist, und Änderungen
einer Relativgeschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeugs in Bezug
auf die Sollrelativgeschwindigkeit, und 15B einen
Graphen zum Erläutern
von Änderungen
eines voreingestellten Werts eines Index.
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(Erste Ausführungsform)
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Wie
es in 1 gezeigt ist, enthält ein Fahrunterstützungssystem
eine VSC-ECU (Fahrzeugstabilitätssteuerungs-ECU) 10,
einen Lenkwinkelsensor 20, einen Beschleunigungssensor
(G-Sensor) 30, einen Gierratensensor 40, eine ENG-ECU
(Motor-ECU) 50, eine CCD-Kamera 60a, einen Bilderkennungsprozessor 60b,
ein Radar 70, Betätigungsschalter 80,
eine Navigationsvorrichtung 90 und eine Fahrzeugsteuer-ECU 100.
Dieses System ist an einem Fahrzeug (gesteuertes Fahrzeug) angebracht, das
zu steuern (kann auch Regeln beinhalten) ist.
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Die
VSC-ECU 10 steuert einen Bremsaktuator (nicht gezeigt),
der eine Bremskraft auf das gesteuerte Fahrzeug ausübt, und
weist eine VSC-Funktion (Fahrzeugstabilitätssteuerung (Registered Trademark))
zum Unterdrücken
eines Seitenschlupfes des gesteuerten Fahrzeugs auf. Die VSC-ECU 10 empfängt Informationen über eine
Sollverzögerungsrate
durch ein fahrzeuginternes LAN und steuert einen Bremsaktuator derart,
dass die Sollverzögerung in
dem gesteuerten Fahrzeug erzielt wird. Die VSC-ECU 10 überträgt ebenfalls
Informationen über die
Geschwindigkeit (Fahrzeuggeschwindigkeit) Vs0 und den Bremsdruck
des gesteuerten Fahrzeugs an das fahrzeuginterne LAN.
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Der
Lenkwinkelsensor 20 erfasst Informationen über den
Lenkwinkel der Lenkung des gesteuerten Fahrzeugs und überträgt die somit
erfassten Informationen über
den Lenkwinkel an das fahrzeuginterne LAN.
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Der
Beschleunigungssensor 30 erfasst eine Beschleunigungsrate,
die in der Längsrichtung (Vor-Rück-Richtung)
des gesteuerten Fahrzeugs auftritt (Längsbeschleunigung bzw. Längs-G) und
eine Beschleunigungsrate, die in einer seitlichen Richtung (Links-Rechts-Richtung)
des gesteuerten Fahrzeugs auftritt (Seitenbeschleunigung bzw. Seiten-G)
und überträgt die somit
erfasste Längsbeschleunigung und
Seitenbeschleunigung an das fahrzeuginterne LAN. Der Gierratensensor 40 erfasst
die Winkelgeschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeugs um eine vertikale
Achse (Gierrate) und überträgt die somit
erfassten Informationen über
die Gierrate an das fahrzeuginterne LAN.
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Die
ENG-ECU 50 empfängt
Informationen über
eine Sollbeschleunigungsrate durch das fahrzeuginterne LAN und steuert
einen nicht gezeigten Drosselaktuator derart, dass die Sollbeschleunigungsrate
in dem gesteuerten Fahrzeug er zielt wird. Die CCD-Kamera 60a ist
eine fotografische Einheit, die ein Bild eines vorbestimmten Bereichs
vor dem gesteuerten Fahrzeug fotografiert und das fotografierte
Bild an den Bilderkennungsprozessor 60b ausgibt.
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Der
Bilderkennungsprozessor 60b führt einen vorbestimmten Bilderkennungsprozess
des fotografierten Bildes, das von der CCD-Kamera 60a ausgegeben
wird, durch. Somit erkennt der Prozessor beispielsweise eine Straßengrenze
einer kurvigen Straße
vor dem gesteuerten Fahrzeug und ein Objekt, das zu der Straße gehört (Straßenzubehör) und das
in der Nähe
der Fahrbahn vorgesehen ist, beispielsweise eine Fahrbahnlinie,
einen Pfosten, eine Leitplanke oder einen Bordstein, und erhält Relativpositionen
zwischen dem Straßenzubehör und dem gesteuerten
Fahrzeug. Der Prozessor gibt Informationen über den Typ und die Relativposition
des Straßenzubehörs an die
Fahrzeugsteuer-ECU 100 aus.
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Das
Radar 70 bestrahlt beispielsweise den vorbestimmten Bereich
vor dem gesteuerten Fahrzeug mit Laserlicht und empfängt daraus
resultierendes reflektiertes Licht. Das Radar 70 erfasst
somit den Abstand zwischen dem gesteuerten Fahrzeug und einem Straßenzubehör wie z.
B. einer reflektierenden Platte oder einem Delineator, das an einer Straßengrenze
der Kurve oder in der Nähe
derselben vorgesehen ist und Licht mit einer Intensität reflektiert,
die gleich oder größer als
ein vorbestimmter Wert ist. Das Radar 70 erfasst ebenfalls
den Betrag der Verschiebung in Breitenrichtung zwischen der Mittelachse
des gesteuerten Fahrzeugs und der Mittelachse des Straßenzubehörs (den
Betrag der seitlichen Verschiebung). Die erfassten Werte werden
an die Fahrzeugsteuer-ECU 100 ausgegeben.
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Die
Betätigungsschalter 80 bilden
eine Gruppe von Schaltern, die von einem Fahrer betätigt werden
können,
und es werden Informationen über
die Betätigung
der Schalter an die Fahrzeugsteuer-ECU 100 ausgegeben.
Die Navigationsvorrichtung 90 enthält eine Positionserfassungseinheit
einschließlich einem
terrestrischen Magnetsensor, einem Kreisel, einem Abstandssensor
und einem GPS-Empfänger, die
sämtlich
nicht gezeigt, aber in dem Stand der Technik be kannt sind. Der GPS-Empfänger arbeitet mit
einem globalen Positionierungssystem (GPS) zum Erfassen der Position
des gesteuerten Fahrzeugs auf der Grundlage von Funkwellen von mehreren
Satelliten. Die Navigationsvorrichtung 90 enthält ebenfalls
eine Straßenkartendatenspeichereinheit zum
Speichern von Straßenkartendaten,
eine Farbanzeige, die eine Flüssigkristallanzeige
oder eine CRT (Kathodenstrahlröhre)
verwendet, und eine Steuerschaltung.
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Die
Fahrbahnkartendaten enthalten Verbindungsdaten und Knotendaten zum
Darstellen von Straßen
auf einer Karte unter Verwendung von Verbindungen und Knoten, und
die Verbindungsdaten und Knotendaten enthalten Informationen über die Koordinaten
von Startpunkten und Endpunkten von Verbindungen, Verbindungslängen, Fahrbahnbreiten und
Kurvenradien von Straßen.
Die Navigationsvorrichtung 90 identifiziert die Länge und
Breite der derzeitigen Position des gesteuerten Fahrzeugs auf den Empfang
eines Befehls von der Fahrzeugsteuer-ECU 100 hin und gibt
Verbindungsdaten und Knotendaten von Kurven, die in einem vorbestimmten Abstand
vor dem gesteuerten Fahrzeug von der derzeitigen Position des gesteuerten
Fahrzeugs vorhanden sind, aus.
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Die
Fahrzeugsteuer-ECU 100 weist einen Mikrocomputer mit einer
CPU, einem ROM, einem RAM, einer I/O-Schnittstelle (Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle)
und einem Bus, der diese Komponenten verbindet, auf, die sämtlich bekannt
sind. Wenn eine kurvige Straße
vor dem gesteuerten Fahrzeug in der Fahrtrichtung vorhanden ist,
stellt die Fahrzeugsteuer-ECU 100 eine Sollgeschwindigkeit ein,
mit der das gesteuerte Fahrzeug die kurvige Straße durchfährt, und berechnet eine Sollbeschleunigungs-
oder -verzögerungsrate
zum Beschleunigen oder Verzögern
des gesteuerten Fahrzeugs auf die somit eingestellte Sollgeschwindigkeit.
Die ECU 100 führt
eine Beschleunigungs- oder Verzögerungssteuerung
auf der Grundlage des Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der
Geschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeug und der Sollgeschwindigkeit
derart aus, dass eine Beschleunigungs- oder Verzögerungsrate des gesteuerten
Fahrzeugs gleich der Sollbeschleunigungs- oder -verzögerungsrate
ist.
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Die
Fahrzeugsteuer-ECU 100 enthält, wie es in 2 gezeigt
ist, eine Auswertungsindexberechnungseinheit 101 zum Berechnen
eines derzeitigen Werts KdBp eines Abstandsverringerungs-/-erhöhungszustandsauswertungsindex,
eine Sollgeschwindigkeitseinstelleinheit 102 zum Einstellen
einer Sollgeschwindigkeit für
das gesteuerte Fahrzeug und eine Sollbeschleunigungs-/-verzögerungsberechnungseinheit 103 zum
Berechnen einer Sollbeschleunigung oder -verzögerung für das gesteuerte Fahrzeug.
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Die
Auswertungsindexberechnungseinheit 101 berechnet unter
Verwendung des folgenden Ausdrucks (1) einen derzeitigen Indexwert
KdBp zwischen dem gesteuerten Fahrzeug und dem Straßenzubehör auf der
Grundlage des Abstands (durch D dargestellt) zwischen dem Straßenzubehör, das in der
Nähe einer
kurvigen Straße
vor dem gesteuerten Fahrzeug vorhanden ist (d.h. der Abstand zu
dem Punkt, an dem das gesteuerte Fahrzeug von dem Ausgang der Kurve
abweicht) und der Geschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeugs (durch
Vs0 dargestellt). Der Indexwert KdBp dient zum Auswerten eines Zustands,
in dem sich der Abstand von dem gesteuerten Fahrzeug zum Straßenzubehör verringert oder
erhöht.
In dem folgenden Ausdruck stellt |–2 × Vs0| den Absolutwert von
(–2 × Vs0) dar. KdBp = 10 × log{|–2 × Vs0|/(D3 × 5 × 10–8)} (1)
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Ein
zur Straße
gehörendes
Objekt wie z. B. eine Fahrbahnlinie, ein Pfosten, eine Leitplanke,
ein Bordstein, eine reflektierende Platte oder ein Delineator ist
an einer Grenze einer kurvigen Straße oder in der Nähe derselben
vorgesehen. Daher kann der Abstand D zu dem Punkt, in dem das gesteuerte
Fahrzeug von der Kurve abweichen wird, aus dem Abstand zu einem
derartigen Straßenzubehör erlangt werden.
Der Abstand D zwischen dem Straßenzubehör und dem
gesteuerten Fahrzeug kann alternativ unter Verwendung von Ergebnissen
einer Erfassung durch den GPS-Empfänger und Verbindungsdaten und
Knotendaten aus den Fahrbahnkartendaten erlangt werden.
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Der
Auswertungsindex KdB wird im Folgenden beschrieben. Wenn eine kurvige
Straße
in der Fahrtrichtung eines gesteuerten Fahrzeugs vorhanden ist,
bestimmt ein Fahrer des gesteuerten Fahrzeugs normalerweise, dass
sich das gesteuerte Fahrzeug einem Straßenzubehör annähert (der Abstand verringert
sich), das an einer Straßengrenze der
kurvigen Straße
oder in der Nähe
derselben vorgesehen ist, oder dass das gesteuerte Fahrzeug das Straßenzubehör verlässt (der
Abstand erhöht
sich), anhand von Änderungen
in einem visuell wahrgenommenen Oberflächenbereich des Straßenzubehörs. Dann
passt der Fahrer die Beschleunigung oder Verzögerung des gesteuerten Fahrzeugs
durch Betätigung
des Gaspedals oder des Bremspedals an. Daher wird ein Index, der Änderungen
des visuell wahrgenommenen Oberflächenbereiches des Straßenzubehörs, das
als ein Bezug für
die Bestimmung durch den Fahrer dient, darstellt, als der Auswertungsindex
KdB erhalten.
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Ein
spezielles Verfahren zum Berechnen des Auswertungsindex KdB wird
im Folgenden beschrieben. Es wird angenommen, dass die tatsächliche
Höhe, Breite
und der Oberflächenbereich
eines Straßenzubehörs jeweils
durch Ho, Wo und So (= Ho × Wo)
dargestellt werden; die Höhe,
Breite und der Oberflächenbereich
eines Bildes des Straßenzubehörs, das
auf die Augen (Netzhäute)
des Fahrers des gesteuerten Fahrzeugs projiziert wird, jeweils durch H,
W und S (= H × W)
dargestellt werden; der Abstand von den Augen (Augenlinsen) des
Fahrers zum Straßenzubehör durch
D dargestellt wird; und die Brennweite der Augen des Fahrers durch
F dargestellt wird. Dann ist ein Zubehöroberflächenbereich S des Straßenzubehörs durch
den folgenden Ausdruck (2) gegeben. S
= W × H
= Ho × Wo × (F/D)2 (2)
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Daher
ist eine zeitliche Änderungsrate
dS/dt des Zubehöroberflächenbereiches
S des Straßenzubehörs, das
auf die Netzhäute
des Fahrers projiziert wird, durch den folgenden Ausdruck (3) gegeben. dS/dt = d(W × H)/dt ∝ d(F/D)2/dt ∝ d(1/D2)/dt (3)
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Wenn
der Ausdruck (3) partiell nach dem Abstand D abgeleitet wird, kann
die zeitliche Änderungsrate
dS/dt des Zubehöroberflächenbereiches
S des Straßenzubehörs durch
den folgenden Ausdruck (4) ausgedrückt werden, der eine zeitliche Änderungsrate
K des Oberflächenbereiches
des Straßenzubehörs angibt. dS/dt ∝ d(1/D2)/dt = {d(1/D2)}/dD × (dD/dt)
= (–2/D3) × Vr
= K (4)
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Wie
es aus Obigem ersichtlich ist, kann die zeitliche Änderungsrate
K des Oberflächenbereiches eines
Straßenzubehörs aus dem
Abstand D zwischen dem Straßenzubehör und einer
Relativgeschwindigkeit Vr, die eine zeitliche Änderungsrate des Abstands D
ist, berechnet werden. Die Geschwindigkeit ist gleich der Geschwindigkeit
Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs, da das Straßenzubehör ein festes bzw. stehendes
Objekt ist.
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Die
zeitliche Änderungsrate
K des Oberflächenbereiches
eines Straßenzubehörs stellt
die zeitliche Änderungsrate
dS/dt des sichtbaren Oberflächenbereiches
S des Straßenzubehörs dar.
Daher ist die Änderungsrate
gleich einer zeitlichen Änderungsrate
der Größe je Zeiteinheit
eines Bildes des Straßenzubehörs, das
von der fotografischen Einheit wie z. B. der CCD-Kamera 60a fotografiert
wird. Die zeitliche Änderungsrate
K des Oberflächenbereiches des
Straßenzubehörs kann
daher aus der zeitlichen Änderungsrate
je Zeiteinheit eines Bildes des Straßenzubehörs, das von der CCD-Kamera 60a fotografiert
wird, berechnet werden.
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Die
zeitliche Änderungsrate
K des Oberflächenbereiches
eines Straßenzubehörs unterläuft einer
signifikanten Änderung
in der Größenordnung von
1016, wenn beispielsweise der Abstand D
in dem Bereich von 1 m bis 100 m liegt. Aus diesem Grund wird die
zeitliche Änderungsrate
K in Dezibel dargestellt. Die Darstellung in Dezibel basiert auf
der Annahme, dass eine minimale Oberflächenbereichsänderung,
die ein Fahrer wahrnehmen kann, eine zeitliche Ände rungsrate K0 des
Oberflächenbereiches
eines Straßenzubehörs ist,
wenn sich das gesteuerte Fahrzeug dem Straßenzubehör mit einer Relativgeschwindigkeit
von Vr = –0,1
km/h annähert,
das 100 m vor dem Fahrzeug vorhanden ist, wobei die minimale Oberflächenbereichsänderung
derart definiert ist, dass sie einen Wert von 0 [dB] aufweist. K0 = (–2/D3) × Vr = (–2/1003) × (–0,1/3,6) ≅ 5 × 108 (5)
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Unter
der Annahme, dass eine zeitliche Änderungsrate K0 =
5 × 10–8 des
Oberflächenbereiches eines
Straßenzubehörs gleich
0 [dB] ist, wenn diese in Dezibel dargestellt wird, wird definiert,
dass der Index, der durch den folgenden Ausdruck (6) gegeben ist,
als der Auswertungsindex KdB dient. Der Auswertungsindex KdB nimmt
einen positiven Wert an, wenn sich der Abstand des gesteuerten Fahrzeugs
zu einem Straßenzubehör verringert,
und nimmt einen negativen Wert an, wenn sich der Abstand vergrößert. Die
Relativgeschwindigkeit Vr in dem Ausdruck (6) ist gleich der Geschwindigkeit
Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs, da ein Zubehör einer Straße ein festes bzw.
ruhendes Objekt ist. Daher wird die Relativgeschwindigkeit Vr in
dem Ausdruck (6) durch die Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs
ersetzt, um den Ausdruck (1) zu erhalten. KdB = 10 × log{|K/(5 × 10–8)|}
= 10 × log{(|–2 × Vr|/(D3 × 5 × 10–8)} (6)
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Die
Sollgeschwindigkeitseinstelleinheit 102 stellt eine Sollgeschwindigkeit,
mit der das gesteuerte Fahrzeug in einer Kurve vor demselben fahren
soll, anhand der Seitenbeschleunigung des gesteuerten Fahrzeugs
und des Kurvenradius R der Kurve ein. Der Kurvenradius R einer Kurve
wird im Folgenden mit Bezug auf 3 beschrieben.
Auf einer allgemeinen Fahrbahn sind Übergangskurvenabschnitte vor und
nach einem kreisförmigen
Kurvenabschnitt vorgesehen. Beispielsweise schließt an einen
geraden Abschnitt ein Abschnitt, der eine Übergangskurve (Clothoide oder
Parabol dritter Ordnung), ein kreisförmiger Kurvenabschnitt, ein
weiterer Übergangskurvenabschnitt
und ein anderer gerader Abschnitt an. In der vorliegenden Ausführungsform
wird die Beschreibung den Kurvenradius R einer Kurve adressieren,
die aus Vereinfachungsgründen
nur durch einen kreisförmigen
Kurvenabschnitt ausgebildet ist, wie es in 3 gezeigt
ist.
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Wenn
eine kurvige Straße
vor dem gesteuerten Fahrzeug vorhanden ist, ist der Kurvenradius
R der kurvigen Straße
der Abstand von einer Mitte 0 einer kreisförmigen Kurve der kurvigen Straße zur Mittellinie
der Fahrbahn der kurvigen Straße,
auf dem das gesteuerte Fahrzeug fährt. Der Kurvenradius R kann
auf der Grundlage von Verbindungsdaten und Knotendaten erlangt werden,
die Fahrbahnkartendaten bilden, die von der Navigationsvorrichtung 90 ausgegeben
werden. Der Kurvenradius R der kurvigen Straße kann alternativ anhand von
Informationen über
ein Zubehör
der Fahrbahn wie z. B. eine Fahrbahnlinie, einen Pfosten, eine Leitplanke,
einen Bordstein, eine reflektierende Platte oder einen Delineator
geschätzt
werden, die von dem Radar 70 oder dem Bilderkennungsprozessor 60b ausgegeben
werden. In dem Fall der Schätzung
anhand der Informationen über
eine Fahrbahnlinie, einen Posten, eine Leitplanke, einen Bordstein,
eine reflektierende Platte oder einen Delineator kann eine Näherungskurve anhand
der Informationen erhalten werden, und es kann der Kurvenradius
R der Näherungskurve
erhalten werden.
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Es
wird im Folgenden angenommen, dass, wie es in 3 gezeigt
ist, D den Abstand zwischen dem gesteuerten Fahrzeug und einem Straßenzubehör wie z.
B. einer Fahrbahnlinie, einem Pfosten, einer Leitplanke, einem Bordstein,
einer reflektierenden Platte oder einem Delineator, das gerade vor dem
gesteuerten Fahrzeug, d.h. auf einer imaginären Linie, die sich von dem
gesteuerten Fahrzeug in der Fahrtrichtung erstreckt, angeordnet
ist, darstellt; dass Y den Abstand zwischen dem vorderen Endteil des
gesteuerten Fahrzeugs und der Mittelachse der Vorderräder des
gesteuerten Fahrzeugs darstellt; und dass L den Abstand zwischen
der Mitte der Breite des gesteuerten Fahrzeugs auf der Mittelachse
der Vorderräder
und dem Straßenzubehör darstellt. Dann
gilt der folgende Ausdruck. (D +
Y)2 + R2 = (R +
L)2 (7)
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Daher
kann der Kurvenradius R der Kurve durch Berechnen des Ausdrucks
(8) identifiziert werden, der eine Neuanordnung des Ausdrucks (7)
ist. R = {(D + Y)2 – L2)/2 × L (8)
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Wenn
das gesteuerte Fahrzeug auf der kurvigen Straße fährt und das Fahrzeug dabei
ist, in die Kurve einzufahren, stellt die Sollgeschwindigkeitseinstelleinheit 102 eine
Sollgeschwindigkeit Vs0t durch Berechnen des folgenden Ausdrucks
(9) mit einem derzeitigen Wert Gyp der Seitenbeschleunigung G, die
in einer seitlichen Richtung des gesteuerten Fahrzeugs wirkt, und
dem Kurvenradius R der Kurve, ein. Vs0t
= –(R × Gyp)1/2 (9)
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Die
Sollbeschleunigungs-/-verzögerungsberechnungseinheit 103 vergleicht
die derzeitige Geschwindigkeit Vs0 und die Sollgeschwindigkeit Vs0t des
gesteuerten Fahrzeugs. Wenn das Vergleichsergebnis angibt, dass
die Differenz zwischen der derzeitigen Geschwindigkeit Vs0 und der
Sollgeschwindigkeit Vs0t des gesteuerten Fahrzeugs kleiner als eine
vorbestimmte Geschwindigkeitsdifferenz ist, berechnet die Berechnungseinheit 103 die
Sollbeschleunigung oder -verzögerung,
um die derzeitige Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs aufrecht
zu erhalten.
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Wenn
die Geschwindigkeitsdifferenz größer als
die vorbestimmte Geschwindigkeitsdifferenz ist, erhält die Berechnungseinheit 103 die
Sollbeschleunigungsoder -verzögerungsrate
dVs0/dt, mit der das gesteuerte Fahrzeug zu beschleunigen oder zu
verzögern
ist, um die Sollgeschwindigkeit Vs0t zu erreichen, durch Berechnen
des Ausdrucks (10) unter Verwendung eines derzeitigen Wertes KdBp
des Auswertungsindex, des Abstands D zwischen dem Straßenzubehör und dem
gesteuerten Fahrzeug, der Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs und
der Sollgeschwindigkeit Vs0t. dVs0/dt
= Verstärkung × 7,5 × D2 × 10{(|KdBp|/10)–8} × Vs0 (10)
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Ein
Verfahren zum Berechnen der Sollbeschleunigungs-/-verzögerungsrate
dVs0/dt wird im Folgenden beschrieben. Zunächst wird der Ausdruck (1)
geändert,
um die folgenden Ausdrücke
(11) und (12) abzuleiten. 10(|KdBp|/10) =
|–2 × Vs0|/(D3 × 5 × 10–8) (11) |–Vs0|
= (D3 × 5 × 10–8/2) × 10(|KdBp|/10)
=
2,5 × D3 × 10{(|KdBp|/10)–8} (12)
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Der
folgende Ausdruck (13) wird durch zeitliches Ableiten des Ausdrucks
(12) erhalten. (dVs0/dD) × (dD/dt)
= 7,5 × D2 × 10{(|KdBp|/10)–8} × Vs0 (13)
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Der
Ausdruck (13) stellt einen Sollwert für die Beschleunigung oder Verzögerung des
gesteuerten Fahrzeugs dar, der zu erzielen ist, um den derzeitigen
Wert KdBp des Auswertungsindex aufrecht zu erhalten. Der Ausdruck
(10) wird durch Multiplizieren des Ausdrucks (13) mit einer Variable "Verstärkung" erhalten. Die Variable "Verstärkung" ist durch den Ausdruck
(14) gegeben. Verstärkung =
Gxt/(7,5 × D2 × 10{(|KdBp|/10)–8} × Vs0) (14)
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Gxt
in dem Ausdruck (14) wird durch Berechnen des Ausdrucks (15) mit
der derzeitigen Geschwindigkeit Vs0 und der Sollgeschwindigkeit
Vs0t des gesteuerten Fahrzeugs erhalten. Das Symbol Δt stellt
einen Teiler zum Umwandeln der Differenz zwischen der derzeitigen
Geschwindigkeit Vs0 und der Sollge schwindigkeit Vs0t des gesteuerten
Fahrzeugs in die Sollverzögerung
Gxt des gesteuerten Fahrzeugs dar, und der Teiler wird geeignet
eingestellt. Gxt = (Vs0 – Vs0t)/Δt (15)
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Die
Sollbeschleunigungs-/-verzögerungsberechnungseinheit 103 gibt
die Sollbeschleunigungs- oder -verzögerungsrate dVs0/dt, die durch
Berechnen des Ausdrucks (10) erhalten wird, an das fahrzeuginterne
LAN aus.
-
Die
Steuerprozesse, die von der Fahrzeugsteuer-ECU 100 durchgeführt werden,
werden im Folgenden mit Bezug auf 4 beschrieben.
Zunächst
werden Größen, die
Fahrzeugzustände
wie z. B. die Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs darstellen,
im Schritt S10 erlangt. Der Schritt S20 identifiziert den Abstand
D zwischen dem gesteuerten Fahrzeug und einem Zubehör der Fahrbahn,
das auf einer imaginären
Linie angeordnet ist, die sich von dem gesteuerten Fahrzeug in dessen Fahrtrichtung
erstreckt, und es wird ein derzeitiger Wert KdBp des Auswertungsindex
unter Verwendung des Abstands D berechnet. Im Schritt S30 wird eine Sollgeschwindigkeit
Vs0t, mit der das gesteuerte Fahrzeug auf der Kurve vor demselben
fahren soll, berechnet oder eingestellt.
-
Im
Schritt S40 wird die derzeitige Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten
Fahrzeugs mit der Sollgeschwindigkeit Vs0t, die im Schritt S30 eingestellt wird,
verglichen, um zu überprüfen, ob
die Differenz zwischen der derzeitigen Geschwindigkeit Vs0 und der
Sollgeschwindigkeit Vs0t des gesteuerten Fahrzeugs kleiner als eine
vorbestimmte Geschwindigkeitsdifferenz ist. Wenn die Bestimmung
positiv ist, schreitet der Prozess zum Schritt S60. Wenn die Bestimmung
negativ ist, schreitet der Prozess zum Schritt S50.
-
Wenn
die derzeitige Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs größer als
die Sollgeschwindigkeit Vs0t ist, wird die Sollverzögerungsrate dVs0/dt,
mit der das gesteuerte Fahrzeug zu verzögern ist, um die Sollfahrzeuggeschwindigkeit
Vs0t zu erreichen, im Schritt S50 berechnet. Wenn die derzeitige
Ge schwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs kleiner als die Sollgeschwindigkeit
Vs0t ist, wird die Sollbeschleunigungsrate dVs0/dt, mit der das
gesteuerte Fahrzeug zu beschleunigen ist, um die Sollfahrzeuggeschwindigkeit
Vs0t zu erreichen, berechnet.
-
Im
Schritt S60 wird die Sollbeschleunigungs- oder -verzögerungsrate
zum Aufrechterhalten der derzeitigen Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs
berechnet. Im Schritt S70 wird die Sollbeschleunigung oder -verzögerung dVs0/dt,
die im Schritt S50 oder S60 berechnet wird, an das fahrzeuginterne
LAN ausgegeben. Jeder der obigen Schritte wird danach zu einem vorbestimmten
Zeitpunkt wiederholt.
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Wenn
somit die derzeitige Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs
größer als
die Sollgeschwindigkeit Vs0t ist, wird eine Verzögerungssteuerung derart ausgeführt, dass
eine Verzögerung, die
an dem Fahrzeug auftritt, gleich der Sollverzögerungsrate dVs0/dt ist. Wenn
die derzeitige Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs kleiner
als die Sollgeschwindigkeit Vs0t ist, wird eine Beschleunigungssteuerung
derart ausgeführt,
dass die Beschleunigung, die an dem gesteuerten Fahrzeug auftritt,
gleich der Sollbeschleunigungsrate dVs0/dt ist. Demzufolge kann
das gesteuerte Fahrzeug mit Bezug auf die Sollgeschwindigkeit Vs0t,
mit der das gesteuerte Fahrzeug auf der kurvigen Straße vor demselben
fahren soll, verzögert
oder beschleunigt werden.
-
Wenn
die Differenz zwischen der derzeitigen Geschwindigkeit Vs0 und der
Sollgeschwindigkeit Vs0t des gesteuerten Fahrzeugs kleiner als eine
vorbestimmte Geschwindigkeitsdifferenz ist, wird eine Geschwindigkeitssteuerung
ausgeführt,
um die derzeitige Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs
aufrecht zu erhalten. Somit kann der Fahrbetrieb des Fahrers unterstützt werden,
wobei das Fahrzeug auf einer angemessenen Geschwindigkeit gehalten
wird, wenn das Fahrzeug auf der kurvigen Straße fährt.
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Wie
somit beschrieben stellt das Fahrunterstützungssystem eine Sollgeschwindigkeit
Vs0t zum Fahren auf einer kurvigen Straße auf der Grundlage eines derzeitigen
Wertes Gyp der Seitenbeschleunigung G, die auf das gesteuerte Fahrzeug
wirkt, wenn das gesteuerte Fahrzeug auf der kurvigen Straße fährt, und
des Kurvenradius R der Kurve ein. Da der derzeitige Wert Gyp der
Seitenbeschleunigung G eine Seitenbeschleunigung ist, die tatsächlich ausgeübt wird,
wenn das gesteuerte Fahrzeug auf der kurvigen Straße fährt, betrifft
sie tatsächliche
Straßenbedingungen
und den Zustand des gesteuerten Fahrzeugs. Daher kann die Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung
entsprechend den tatsächlichen
Straßenbedingungen
und dem Zustand des gesteuerten Fahrzeugs durch Einstellen der Sollgeschwindigkeit Vs0t
unter Verwendung des derzeitigen Wertes Gyp der Seitenbeschleunigung,
die wirkt, wenn das gesteuerte Fahrzeug auf der kurvigen Straße fährt, und durch
Steuern der Beschleunigung und Verzögerung auf der Grundlage des
Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der somit eingestellten Sollgeschwindigkeit Vs0t
und der Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs ausgeführt werden.
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Die
erste Ausführungsform
kann wie folgt modifiziert werden.
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Als
eine erste Modifikation kann beispielsweise, wenn ein Fahrer das
Lenkrad in einem konstanten Lenkwinkel hält, eine Verzögerungssteuerung
mit der Sollgeschwindigkeit Vs0t von Null (0) ausgeführt werden.
Als eine zweite Modifikation kann das Fahrunterstützungssystem
nur eine Verzögerungssteuerung
oder eine Beschleunigungssteuerung ausführen.
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(Zweite Ausführungsform)
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Die
zweite Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass das Fahrunterstützungssystem
eine Verzögerungssteuerung
ausführt,
um eine Kollision zwischen einem gesteuerten Fahrzeug und einem
Hindernis, das auf einer Straße
vor dem Fahrzeug in dessen Fahrtrichtung vorhanden ist, zu vermeiden,
oder um das gesteuerte Fahrzeug beim Umfahren des Hindernisses zu
verzögern.
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Wie
es in 5 gezeigt ist, enthält die Fahrzeugsteuer-ECU 100 zusätzlich zu
der Auswertungsindexberechnungseinheit 101 eine Drehradiusberechnungseinheit 112,
eine Sollrelativgeschwindigkeitsberechnungseinheit 113 und
eine Sollrelativverzögerungsberechnungseinheit 114.
Die Auswertungsindexberechnungseinheit 101 berechnet den derzeitigen
Wert KdBp des Auswertungsindex. Die Drehradiusberechnungseinheit 112 berechnet
einen Drehradius Ro des gesteuerten Fahrzeugs, der notwendig ist,
damit das gesteuerte Fahrzeug eine Kollision mit einem Hindernis
vermeidet (oder das Hindernis umfährt). Die Sollrelativgeschwindigkeitsberechnungseinheit 113 berechnet
eine Sollrelativgeschwindigkeit Vrt zwischen dem Hindernis und dem gesteuerten
Fahrzeug aus einem derzeitigen Wert Gyp der Seitenbeschleunigung
G, die in einer seitlichen Richtung des gesteuerten Fahrzeugs wirkt, wenn
das gesteuerte Fahrzeug eine Kollision mit dem Hindernis vermeidet
(oder wenn das Fahrzeug das Hindernis umfährt). Die Sollrelativverzögerungsberechnungseinheit 114 dient
zum Berechnen einer Sollrelativverzögerungsrate dVr/dt, mit der
das gesteuerte Fahrzeug zu verzögern
ist, aus dem derzeitigen Wert KdBp des Auswertungsindex und der
Sollrelativgeschwindigkeit Vrt, um die Sollrelativgeschwindigkeit
zu erreichen.
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Wenn
ein Hindernis wie z. B. ein vorheriges oder vorausfahrendes Fahrzeug
auf der Fahrbahn in überlappender
Weise mit einem zukünftigen
Ort einer projizierten Oberfläche
des gesteuerten Fahrzeugs vorhanden ist, berechnet die Auswertungsindexberechnungseinheit 101 den
derzeitigen Wert KdBp des Index zum Auswerten eines Zustands des
Verringerns oder Erhöhens
des Abstands zwischen dem Hindernis und dem gesteuerten Fahrzeug
unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (16) mit dem Abstand D
zwischen dem gesteuerten Fahrzeug und dem Hindernis wie beispielsweise
dem vorhergehenden Fahrzeug, das vor dem gesteuerten Fahrzeug vorhanden
ist, und einer Relativgeschwindigkeit Vr zwischen dem gesteuerten
Fahrzeug und dem Hindernis. In dem folgenden Ausdruck stellt |–2 × Vr| den Absolutwert
von (–2 × Vr) dar.
Die Relativgeschwindigkeit Vr weist ein negatives Vorzeichen (–) auf, wenn
sich das gesteuerte Fahrzeug dem Hindernis annähert, und weist ein positives
Vorzei chen (+) auf, wenn sich das vorherige Fahrzeug (Hindernis)
von dem gesteuerten Fahrzeug weg bewegt. KdBp
= 10 × log{|–2 × Vr|/(D3 × 5 × 10–8)} (16)
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Hinsichtlich
eines zukünftigen
Orts einer projizierten Oberfläche
des gesteuerten Fahrzeugs wird ein zukünftiger Ort, den das gesteuerte
Fahrzeug einnehmen wird, wenn es in dem derzeitigen Fahrzustand,
der unverändert
gehalten wird, fährt,
auf der Grundlage von Informationen über den Fahrzustand des gesteuerten
Fahrzeugs geschätzt.
Wenn beispielsweise das gesteuerte Fahrzeug geradeaus fährt, wird
der zukünftige
Ort unter der Annahme geschätzt,
dass das Fahrzeug mit dem unverändert
gehaltenen geradeaus fahrenden Zustand fährt. Der zukünftige Ort
einer projizierten Oberfläche
des gesteuerten Fahrzeugs, der in der vorliegenden Ausführungsform
geschätzt
wird, wird durch die seitliche Breite (durch Ws dargestellt) und
die Höhe
(durch Hs dargestellt) des gesteuerten Fahrzeugs definiert. D.h.
der zukünftige
Ort wird in drei Dimensionen, d.h. in der Fahrtrichtung des gesteuerten
Fahrzeugs, der Richtung der seitlichen Breite des Fahrzeugs und
der Richtung der Höhe
des Fahrzeugs geschätzt.
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Wenn
ein Hindernis auf der Straße
vorhanden ist, das einen somit geschätzten zukünftigen Ort einer projizierten
Oberfläche
des gesteuerten Fahrzeugs überdeckt,
wird der Abstand D zwischen dem Hindernis und dem gesteuerten Fahrzeug
ermittelt. Demzufolge kann der Abstand des Hindernisses, das sehr
wahrscheinlich mit dem gesteuerten Fahrzeug kollidieren wird, ermittelt
werden, wobei irgendein Hindernis an einer Position außerhalb
des zukünftigen
Ortes der projizierten Oberfläche
des gesteuerten Fahrzeugs aus der Ermittlung des Abstands ausgeschlossen
wird, da ein derartiges Hindernis weniger wahrscheinlich mit dem
gesteuerten Fahrzeug kollidieren wird. Wenn mehrere Hindernisse,
die den zukünftigen
Ort der projizierten Oberfläche
des gesteuerten Fahrzeugs überdecken,
vorhanden sind, wird der Abstand desjenigen Hindernisses ermittelt, das
am nächsten
zu dem gesteuerten Fahrzeug ist.
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Der
zukünftige
Ort einer projizierten Oberfläche
des gesteuerten Fahrzeugs kann auf der Grundlage eines minimalen
Bodenzwischenraums Hg des gesteuerten Fahrzeugs geschätzt werden.
Beispielsweise müssen
Katzenaugen, die an einer Straße
entlang der Mittellinie vorgesehen sind, aus der Ermittlung des
Abstands ausgeschlossen werden, da diese Gegenstände sind, die kein Hindernis
für das
gesteuerte Fahrzeug darstellen. Es ist daher möglich, Objekte, die kein Hindernis
für das
gesteuerte Fahrzeug bilden, aus der Abstandsermittlung durch Schätzen des
zukünftigen
Ortes einer projizierten Oberfläche des
gesteuerten Fahrzeugs, die auf dem minimalen Straßenzwischenraum
des Fahrzeug basiert und einen Teils Sg unter dem Boden des Fahrzeugs
ausschließt,
auszuschließen.
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Wenn
ein vorausfahrendes Fahrzeug als ein Hindernis in der Fahrtrichtung
des gesteuerten Fahrzeugs vorhanden ist, bestimmt der Fahrer des
gesteuerten Fahrzeugs normalerweise aus einer Änderung eines visuell wahrnehmbaren
Oberflächenbereiches
des vorausfahrenden Fahrzeugs, dass sich der Abstand des gesteuerten
Fahrzeugs zum vorausfahrenden Fahrzeug verringert oder dass sich
der Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug vergrößert. Der
Fahrer passt dann die Beschleunigung oder Verzögerung des gesteuerten Fahrzeugs
durch Betätigung
des Gaspedals oder des Bremspedals an. Daher wird der Index, der
eine Änderung
eines derartigen visuell wahrgenommenen Oberflächenbereiches des vorausfahrenden
Fahrzeugs darstellt, die als ein Bezug zur Bestimmung für den Fahrer
dient, als der Auswertungsindex KdB erhalten. Ein spezielles Verfahren
zum Berechnen des Auswertungsindex KdB wird im Folgenden beschrieben.
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Es
wird angenommen, dass die tatsächliche Höhe, Breite
und der Oberflächenbereich
des vorherigen Fahrzeugs jeweils durch Ho, Wo und So (= Ho × Wo) dargestellt
werden; dass die Höhe,
Breite und der Oberflächenbereich
eines Bildes des vorhergehenden Fahrzeugs, das auf die Augen (Netzhäute) des
Fahrers des gesteuerten Fahrzeugs projiziert wird, jeweils durch
H, W und S (= H × W)
dargestellt werden; dass der Abstand von den Augen (Augenlinsen)
des Fahrers zum vorherigen Fahrzeug durch D dargestellt wird; und
dass die Brennweite der Augen des Fahrers durch F dargestellt wird.
Dann ist ein sichtbarer Oberflächenbereich
S des vorhergehenden Fahrzeugs durch den folgenden Ausdruck (17) gegeben. S = W × H
= Ho × Wo × (F/D)2 (17)
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Daher
ist eine zeitliche Änderungsrate
dS/dt des sichtbaren Oberflächenbereiches
S des vorherigen Fahrzeugs, der auf die Netzhäute des Fahrers projiziert
wird, durch den folgenden Ausdruck (18) gegeben. dS/dt = d(W × H)/dt ∝ d(F/D)2/dt ∝ d(1/D2)/dt (18)
-
Wenn
der Ausdruck (18) partiell nach dem Abstand D differenziert wird,
kann die zeitliche Änderungsrate
dS/dt des sichtbaren Oberflächenbereiches
S des vorherigen bzw. vorausfahrenden Fahrzeugs durch den folgenden
Ausdruck (19) ausgedrückt
werden, der eine zeitliche Änderungsrate
K des Oberflächenbereiches
des vorherigen bzw. vorderen Fahrzeugs angibt. dS/dt ∝ d(1/D2)/dt = {d(1/D2)}/dD × (dD/dt)
= (–2/D3) × Vr
= K (19)
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Wie
es aus Obigem ersichtlich ist, kann die zeitliche Änderungsrate
K des Oberflächenbereiches des
vorderen Fahrzeugs aus dem Abstand D zwischen dem vorderen Fahrzeug
und dem gesteuerten Fahrzeug und der Relativgeschwindigkeit Vr,
die eine zeitliche Änderungsrate
des Abstands D ist, berechnet werden.
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Die
zeitliche Änderungsrate
K des Oberflächenbereiches
eines vorderen Fahrzeugs stellt die zeitliche Änderungsrate dS/dt des sichtbaren
Oberflächenbereiches
S des vorderen Fahrzeugs dar. Daher ist die Änderungsrate K gleich einer
zeitlichen Änderungsrate
der Größe je Zeiteinheit
eines Bildes des vorderen Fahrzeugs, das von der fotografischen
Einheit wie z. B. der CCD-Kamera 60a fotografiert wird. Die
zeitliche Änderungsrate
K des Oberflächenbereiches
des vorderen Fahrzeugs kann daher aus der zeitlichen Änderungsrate
je Zeiteinheit eines Bildes des vorderen Fahrzeugs, das von der
CCD-Kamera 60a fotografiert wird, berechnet werden.
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Die
zeitliche Änderungsrate
K des Oberflächenbereiches
des vorderen Fahrzeugs unterläuft
einer signifikanten Änderung
in der Größenordnung von
1016, wenn beispielsweise der Abstand D
in dem Bereich von 1 m bis 100 m liegt. Aus diesem Grund wird die
zeitliche Änderungsrate
K in Dezibel dargestellt. Die Darstellung in Dezibel basiert auf
der Annahme, dass eine minimale Oberflächenbereichsänderung,
die ein Fahrer wahrnehmen kann, eine zeitliche Änderungsrate K0 des
Oberflächenbereiches
eines vorderen Fahrzeugs ist, wenn sich das gesteuerte Fahrzeug
dem vorderen Fahrzeug mit einer Relativgeschwindigkeit Vr = –0,1 km/h
annähert,
das 100 m vor dem gesteuerten Fahrzeug liegt, wobei die minimale
Oberflächenbereichsänderung
derart definiert ist, dass sie einen Wert von 0 [dB] aufweist. Die
zeitliche Änderungsrate
K0 ist durch den folgenden Ausdruck (20)
gegeben. K0 =
(–2/D3) × Vr
= (–2/1003) × (–0,1/3,6) ≅ 5 × 10–8 (20)
-
Unter
der Annahme, dass eine zeitliche Änderungsrate K0 =
5 × 10–8 des
Oberflächenbereiches des
vorhergehenden Fahrzeugs gleich 0 [dB] ist, wenn sie in Dezibel
dargestellt wird, wird definiert, dass der Index, der durch den
folgenden Ausdruck (21) gegeben ist, als der Auswertungsindex KdB dient.
Der Auswertungsindex KdB nimmt einen positiven Wert an, wenn sich
der Abstand des gesteuerten Fahrzeugs zum vorderen Fahrzeug verringert, und
nimmt einen negativen Wert an, wenn sich der Abstand vergrößert. KdB = 10 × log{|K/(5 × 10–8)|}
=
10 × log{(|–2 × Vr|/(D3 × 5 × 10–8)} (21)
-
Die
Drehradiusberechnungseinheit 112 berechnet den Drehradius
Ro, der notwendig ist, damit das gesteuerte Fahrzeug eine Kollision
mit dem Hindernis vermeidet (oder das Hindernis umfährt), auf der
Grundlage des Abstands D zwischen dem Hindernis und dem gesteuerten
Fahrzeug. Wenn beispielsweise das vordere Fahrzeug als ein Hindernis vor
dem gesteuerten Fahrzeug in dem Abstand D vorhanden ist, wie es
in 6 gezeigt ist, gilt der folgende Ausdruck (22),
wobei Y den Abstand zwischen dem vorderen Endteil des gesteuerten
Fahrzeugs und der Mittelachse der Vorderräder des gesteuerten Fahrzeugs
darstellt; und wobei L den Abstand zwischen der Mitte der Breite
des gesteuerten Fahrzeugs und einem rechten hinteren Endteil des
vorderen Fahrzeugs darstellt. (D +
Y)2 + Ro2 = (Ro
+ L)2 (22)
-
Daher
wird der Drehradius Ro durch Berechnen des folgenden Ausdrucks (23)
bestimmt, der durch Neuordnen des Ausdrucks (22) erhalten werden
kann. Ro = {(D + Y)2 – L2}/2 × L (23)
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Die
Sollrelativgeschwindigkeitsberechnungseinheit 113 berechnet
die Sollrelativgeschwindigkeit Vrt zwischen dem Hindernis und dem
gesteuerten Fahrzeug durch Berechnen des Ausdrucks (24) mit dem
Drehradius Ro und dem derzeitigen Wert Gyp der Seitenbeschleunigung
G, die in einer seitlichen Richtung des gesteuerten Fahrzeugs wirkt, wenn
das gesteuerte Fahrzeug eine Kollision mit dem Hindernis vermeidet
(oder wenn das Fahrzeug das Hindernis umfährt). Vrt = –(Ro × Gyp)1/2 (24)
-
Die
Sollrelativverzögerungsberechnungseinheit 114 erhält die Sollrelativverzögerungsrate dVs0/dt,
mit der das gesteuerte Fahrzeug zu verzögern ist, um die Sollrelativgeschwindigkeit
Vrt zu erreichen, durch Berechnen des Ausdrucks (25) unter Verwendung
des Abstands D zwischen dem Hindernis und dem ge steuerten Fahrzeug,
dem derzeitigen Wert Vrp der Relativgeschwindigkeit und dem derzeitigen
Wert KdBp des Auswertungsindex. dVr/dt
= Verstärkung × 7,5 × D2 × 10{(|KdBp|/10)–8} × Vrp (25)
-
Die
Sollbeschleunigungs-/-verzögerungsrate dVr/dt
wird unter Verwendung eines Verfahrens ähnlichen demjenigen, das in
der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde, berechnet. Die Variable "Verstärkung" ist durch den Ausdruck (26) gegeben. Verstärkung
= Gxt/(7,5 × D2 × 10{(|KdBp|/10)–8} × Vrp) (26)
-
Gxt
in dem Ausdruck (26) wird durch Berechnen des Ausdrucks (27) mit
dem derzeitigen Wert Vrp der Relativgeschwindigkeit und der Sollrelativgeschwindigkeit
Vrt erhalten. Das Symbol Δt
stellt einen Teiler zum Umwandeln der Differenz zwischen dem derzeitigen
Wert Vrp der Relativgeschwindigkeit und der Sollrelativgeschwindigkeit
Vrt in die Sollverzögerung
Gxt des gesteuerten Fahrzeugs dar, und der Teiler wird geeignet
eingestellt. Gxt = (Vrp – Vrt)/Δt (27)
-
Die
Sollrelativverzögerungsberechnungseinheit 114 gibt
die Sollrelativverzögerungsrate
dVr/dt, die durch Berechnen des Ausdrucks (27) erhalten wird, an
das fahrzeuginterne LAN aus.
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Die
Steuerprozesse, die von der Fahrzeugsteuer-ECU 100 durchgeführt werden,
werden im Folgenden mit Bezug auf 7 beschrieben.
Zunächst
werden Größen, die
Fahrzeugzustände
wie z. B. die Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs repräsentieren,
im Schritt S110 erlangt bzw. ermittelt. Wenn ein Hindernis auf der
Fahrbahn in überlappender
Weise mit einem zukünftigen
Ort einer projizierten Oberfläche
des gesteuerten Fahrzeugs vorhanden ist, erlangt der Schritt S120
den Abstand D zwischen dem Hindernis und dem ge steuerten Fahrzeug
und berechnet den derzeitigen Wert KdBp des Auswertungsindex unter
Verwendung des somit erlangten Abstands D. Im Schritt S130 wird
die Sollrelativgeschwindigkeit Vrt zwischen dem Hindernis und dem
gesteuerten Fahrzeug berechnet.
-
Im
Schritt S140 wird die Sollrelativverzögerungsrate dVr/dt, mit der
das gesteuerte Fahrzeug zu verzögern
ist, um die Sollrelativgeschwindigkeit Vrt zu erreichen, berechnet.
Im Schritt S150 wird die Sollrelativverzögerungsrate dVr/dt, die im
Schritt S140 erhalten wird, an das fahrzeuginterne LAN ausgegeben.
Danach wird jeder der obigen Schritte zu einem vorbestimmten Zeitpunkt
wiederholt.
-
Wie
es somit beschrieben ist, erlangt das Fahrunterstützungssystem
der zweiten Ausführungsform
den derzeitigen Wert Gyp der seitlichen Beschleunigung, die in einer
Richtung seitlich des gesteuerten Fahrzeugs auftreten wird, wenn
das gesteuerte Fahrzeug eine Kollision mit einem Hindernis vermeidet
oder das Hindernis umfährt.
Dann berechnet das System eine Sollrelativgeschwindigkeit Vrt aus
dem derzeitigen Wert Gyp der somit erlangten seitlichen Beschleunigung
und einem Drehradius Ro des gesteuerten Fahrzeugs, der notwendig
ist, damit das gesteuerte Fahrzeug eine Kollision mit dem Hindernis
vermeidet oder das Hindernis umfährt.
-
Der
derzeitige Wert Gyp der seitlichen Beschleunigung in einer Richtung
seitlich des gesteuerten Fahrzeugs ist eine seitliche Beschleunigung,
die tatsächlich
in einer Richtung seitlich des gesteuerten Fahrzeugs auftritt, wenn
das gesteuerte Fahrzeug eine Kollision mit einem Hindernis vermeidet
oder dieses umfährt.
Daher betrifft sie tatsächliche
Straßenbedingungen
und den Zustand des gesteuerten Fahrzeugs. Daher kann eine Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung
entsprechend den tatsächlichen
Straßenbedingungen
und dem Zustand des gesteuerten Fahrzeugs durch Berechnen der Sollrelativgeschwindigkeit
Vrt unter Verwendung des derzeitigen Wertes Gyp der seitlichen Beschleunigung
und Ausführen
einer Verzögerungssteuerung
auf der Grundlage der Sollrelativver zögerungsrate dVr/dt zum Verzögern des
gesteuerten Fahrzeugs auf die Sollrelativgeschwindigkeit Vrt ausgeführt werden.
-
(Dritte Ausführungsform)
-
Die
dritte Ausführungsform ähnelt den
ersten und zweiten Ausführungsformen
dahingehend, dass Betriebsabläufe ähnlich denjenigen
des Fahrunterstützungssystems
der ersten Ausführungsform
ausgeführt
werden, wenn kein Hindernis auf einer kurvigen Straße vorhanden
ist, und eine Verzögerungssteuerung
ausgeführt
wird, um eine Kollision mit einem Hindernis zu vermeiden, wenn das
Hindernis auf der kurvigen Straße
vorhanden ist.
-
Wie
es in 8 gezeigt ist, unterscheidet sich die Fahrzeugsteuer-ECU 100 gemäß der dritten Ausführungsform
dahingehend, dass eine Ausgabebestimmungseinheit 120 vorgesehen
ist.
-
Wenn
ein Hindernis wie beispielsweise ein vorderes bzw. vorausfahrendes
Fahrzeug auf einer kurvigen Straße vor dem gesteuerten Fahrzeug
in überlappender
Weise mit einem zukünftigen
Ort einer projizierten Oberfläche
des gesteuerten Fahrzeugs vorhanden ist, berechnet die Auswertungsindexberechnungseinheit 101 den
derzeitigen Wert KdBp des Index zum Auswerten eines Zustands des
Verringerns oder Erhöhens
des Abstands zwischen dem Hindernis und dem gesteuerten Fahrzeug
unter Verwendung des Ausdrucks (16) aus einem Abstand zwischen dem
gesteuerten Fahrzeug und dem Hindernis wie z. B. einem vorderen
Fahrzeug und einer Relativgeschwindigkeit Vr zwischen dem gesteuerten Fahrzeug
und dem Hindernis. Wenn kein Hindernis auf der kurvigen Straße in überlappender
Weise mit dem zukünftigen
Ort der projizierten Oberfläche
des gesteuerten Fahrzeugs vorhanden ist, berechnet die Auswertungsindexberechnungseinheit 101 einen derzeitigen
Wert KdBp des Auswertungsindex in Bezug auf ein Zubehör der Straße unter
Verwendung des Ausdrucks (1) aus dem Abstand D zwischen dem Straßenzubehör und dem
gesteuerten Fahrzeug und der Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten
Fahrzeugs.
-
Die
Ausgabebestimmungseinheit 120 gibt eine Sollrelativverzögerungsrate
dVr/dt, die durch die Sollrelativverzögerungsberechnungseinheit 114 berechnet
wird, wenn ein Hindernis auf der Straße vorhanden ist, an das fahrzeuginterne
LAN aus. Wenn kein Hindernis auf der Straße vorhanden ist, wird die Sollbeschleunigungs-
oder -verzögerungsrate dVs0/dt,
die durch die Sollbeschleunigungs-/-verzögerungsberechnungseinheit 103 berechnet
wird, an das fahrzeuginterne LAN ausgegeben.
-
Im
Folgenden werden Steuerprozesse, die von der Fahrzeugsteuer-ECU 100 ausgeführt werden,
mit Bezug auf 9 beschrieben. Zunächst werden
Größen, die
Fahrzeugzustände
wie z. B. die Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs repräsentieren,
im Schritt S210 erlangt. Im Schritt S220 wird überprüft, ob ein Hindernis auf einer
Straße
in überlappender
Weise mit dem zukünftigen
Ort der projizierten Oberfläche
des gesteuerten Fahrzeugs vorhanden ist. Wenn die Bestimmung positiv
ist, schreitet der Prozess zum Schritt S230. Wenn die Bestimmung
negativ ist, schreitet der Prozess zum Schritt S260.
-
Der
Schritt S230 erlangt den Abstand D zwischen dem gesteuerten Fahrzeug
und dem Hindernis, das den zukünftigen
Ort der projizierten Oberfläche
des gesteuerten Fahrzeugs überdeckt,
und der derzeitige Wert KdBp des Index zur Auswertung eines Zustands
des Verringerns oder Erhöhens
des Abstands zwischen dem Hindernis und dem gesteuerten Fahrzeug
wird unter Verwendung des erlangten Abstands D berechnet. Im Schritt
S240 wird eine Sollrelativgeschwindigkeit Vrt zwischen dem Hindernis
und dem gesteuerten Fahrzeug berechnet. Der Schritt S250 berechnet
die Sollrelativverzögerungsrate
dVr/dt, mit der das gesteuerte Fahrzeug zu verzögern ist, um die Sollrelativgeschwindigkeit
Vrt zu erreichen.
-
Der
Schritt S260 berechnet den Abstand D zwischen dem gesteuerten Fahrzeug
und dem Straßenzubehör, das auf
einer imaginären
Linie angeordnet ist, die sich von dem gesteuerten Fahrzeug in dessen
Fahrtrichtung erstreckt, und der derzeitige Wert KdBp des Index
zum Auswerten eines Zustands des Verringerns oder Vergrößerns des
Abstands zwischen dem Straßenzubehör und dem Fahrzeug
wird unter Verwendung des Abstands D berechnet. Der Schritt S270
berechnet oder stellt eine Sollgeschwindigkeit Vs0t ein, mit der
das Fahrzeug auf der kurvigen Straße vor demselben fahren soll.
-
Im
Schritt S280 werden die derzeitige Geschwindigkeit Vs0 und die Sollgeschwindigkeit
Vs0t des gesteuerten Fahrzeugs miteinander verglichen, um zu überprüfen, ob
die Differenz zwischen der derzeitigen Geschwindigkeit Vs0 und der
Sollgeschwindigkeit Vs0t des gesteuerten Fahrzeugs kleiner als eine
vorbestimmte Geschwindigkeitsdifferenz ist. Wenn die Bestimmung
positiv ist (kleine Differenz), schreitet der Prozess zum Schritt
S330. Wenn die Bestimmung negativ ist, schreitet der Prozess zum Schritt
S290.
-
Im
Schritt S290 wird, wenn die derzeitige Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten
Fahrzeugs größer als
die Sollgeschwindigkeit Vs0t ist, die Sollverzögerungsrate dVs0/dt, mit der
das gesteuerte Fahrzeug zu verzögern
ist, um die Sollfahrzeuggeschwindigkeit Vs0t zu erreichen, berechnet.
Wenn die derzeitige Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs
kleiner als die Sollgeschwindigkeit Vs0t ist, wird die Sollbeschleunigungsrate
dVs0/dt, mit der das gesteuerte Fahrzeug zu beschleunigen ist, um die
Sollfahrzeuggeschwindigkeit Vs0t zu erreichen, berechnet. Im Schritt
S300 wird eine Sollbeschleunigung oder -verzögerung zum Aufrechterhalten
der derzeitigen Geschwindigkeit Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs berechnet.
-
Im
Schritt S310 wird überprüft, ob ein
Hindernis auf der Straße
vorhanden ist. Wenn die Bestimmung positiv ist, wobei in diesem
Fall das gesteuerte Fahrzeug eine Kollision mit dem Hindernis vermeiden
und dasselbe umfahren muss, wird die Sollrelativverzögerungsrate
an das fahrzeuginterne LAN im Schritt S320 ausgegeben. Wenn die
Bestimmung negativ ist, wird im Schritt S330 die Sollbeschleunigungs-
oder -verzögerungsrate
an das fahrzeuginterne LAN ausgegeben. Danach wird jeder der obigen Schritte
zu einem vorbestimmten Zeitpunkt wiederholt.
-
Somit
führt,
wenn ein Hindernis auf einer kurvigen Straße vorhanden ist und die Relativgeschwindigkeit
größer als
die Sollrelativgeschwindigkeit ist, das Fahrunterstützungssystem
eine Verzögerungssteuerung
derart aus, dass die Relativverzögerung, die
an dem gesteuerten Fahrzeug bewirkt wird, gleich der Sollrelativverzögerung ist,
was es möglich
macht, eine Kollision mit dem Hindernis zu vermeiden. Wenn kein
Hindernis auf der kurvigen Straße
vorhanden ist, wird auf der Grundlage des Ergebnisses eines Vergleichs
zwischen der Geschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeugs und der Sollgeschwindigkeit
desselben eine Beschleunigungs- oder Verzögerungssteuerung derart ausgeführt, dass
eine Beschleunigung oder Verzögerung,
die an dem gesteuerten Fahrzeug bewirkt wird, gleich der Sollbeschleunigung
oder -verzögerung
ist. Es ist daher möglich,
das gesteuerte Fahrzeug auf eine angemessene Geschwindigkeit zu
verzögern,
mit der das Fahrzeug geeignet auf der kurvigen Fahrbahn fahren kann,
oder das gesteuerte Fahrzeug auf eine angemessene Geschwindigkeit
zu beschleunigen.
-
Die
Sollgeschwindigkeit, mit der das gesteuerte Fahrzeug auf der kurvigen
Straße
fahren soll, wird auf der Grundlage der Seitenbeschleunigung, die
tatsächlich
auftritt, wenn das gesteuerte Fahrzeug auf der kurvigen Straße fährt, eingestellt.
Die Sollrelativgeschwindigkeit zwischen dem Hindernis und dem gesteuerten
Fahrzeug ist eine Seitenbeschleunigung, die tatsächlich in einer Richtung seitlich
des gesteuerten Fahrzeugs auftritt, wenn das gesteuerte Fahrzeug
eine Kollision mit dem Hindernis vermeidet oder dieses umfährt. Daher
betrifft sie tatsächliche
Straßenbedingungen
und den Zustand des gesteuerten Fahrzeugs. Somit kann die Fahrzeuggeschwindigkeit
entsprechend den tatsächlichen
Straßenbedingungen
und dem Zustand des gesteuerten Fahrzeugs durch Ausführen einer
Verzögerungssteuerung
oder Beschleunigungs-/Verzögerungssteuerung
unter Verwendung einer Seitenbeschleunigung, die bei dem gesteuerten
Fahrzeug auftritt, gesteuert werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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In
der vierten Ausführungsform
sind, wie es in 10 gezeigt ist, keine CCD-Kamera und keine Bilderkennungsprozessoreinheit
vorgesehen. Stattdessen ist eine Funkkommunikationsvorrichtung 65 zum
Durchführen
einer Funkkommunikation mit einer straßenseitigen Kommunikationsvorrichtung
(eine straßenseitige
Infrastruktur), die an einer Straße vorgesehen ist, vorgesehen.
Wenn die Straße
vor dem gesteuerten Fahrzeug in der Fahrtrichtung eine Kurve aufweist,
empfängt
die Vorrichtung 65 Kurveninformationen, die den Radius
der Kurve (Rx), einen Straßenoberflächenreibungskoeffizienten μ bei der Kurve,
die Koordinaten (Längengrad
und Breitengrad) der Eingangs- und Ausgangspunkte der Kurve, die
Breite der Kurve, die Anzahl der Fahrbahnen und die Breite einer
jeweiligen Fahrbahn angeben, wobei die Informationen an einem Punkt
empfangen werden, der in der Nähe
der Eingangs- und Ausgangspunkte der Kurve angeordnet sind und ausreichend von
dem Eingang beabstandet sind. Die zweckgebundene Kurzbereichskommunikation
(DSRC) kann als die Funkkommunikation verwendet werden.
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Die
Fahrzeugsteuer-ECU 100 bestimmt den Zeitpunkt zum Starten
der Verzögerungssteuerung, wenn
das gesteuerte Fahrzeug in die kurvige Straße einfährt, unter Verwendung eines
Bremsunterscheidungsbezugs KdBc (KdBct), der später beschrieben wird, und führt eine
Verzögerungssteuerung
aus, um das gesteuerte Fahrzeug auf eine Sollrelativgeschwindigkeit
zu verzögern,
die aus der zu erzielenden Sollseitenbeschleunigung G (Gyt) berechnet wird,
wenn das gesteuerte Fahrzeug auf der kurvigen Straße fährt. Somit
kann eine Verzögerungssteuerung
erzielt werden, die das Gefühl
einer Gefahr reflektiert, das ein Fahrer haben wird, wenn er in
eine Kurve einfährt.
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Der
Verzögerungssteuerprozess,
der von der Fahrzeugsteuer-ECU 100 ausgeführt wird,
wird im Folgenden mit Bezug auf 12 in
einer beispielhaften Situation beschrieben, bei der das gesteuerte Fahrzeug
in eine kurvige Straße
einfährt,
die einen Kurvenradius Rx wie in 11 gezeigt
aufweist. Der Verzögerungssteuerprozess
wird ausgeführt,
wenn eine Straße,
die vor dem gesteuerten Fahrzeug in der Fahrtrichtung vorhanden
ist, eine Kurve aufweist, und die Ausführung des Prozesses wird beim
Empfang von Kurveninformationen durch die Funkkommunikationsvorrichtung 65 gestartet.
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Zunächst werden
im Schritt S401 der 12 Kurveninformationen und Fahrzeuginformationen
erlangt. Die Kurveninformationen enthalten den Kurvenradius Rx,
einen Fahrbahnoberflächenreibungskoeffizienten μ bei der
Kurve, die Koordinaten (Längengrad
und Breitengrad) von Eingangs- und Ausgangspunkten der Kurve, die
Breite der Kurve, die Anzahl der Fahrbahnen und die Breite einer
jeweiligen Fahrbahn. Die Fahrzeuginformationen enthalten die Geschwindigkeit
Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs und die Koordinaten (Längengrad
und Breitengrad) der derzeitigen Position des gesteuerten Fahrzeugs.
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Im
Schritt S402 wird ein Abstand Dc von dem Eingangspunkt der Kurve
vor dem gesteuerten Fahrzeug (die Position an einem Ende eines geraden
Abschnitts) bis zu einer Straßengrenze
außerhalb
der Kurve oder einem Straßenzubehör, das in
der Nähe der
Grenze vorgesehen ist, unter Verwendung des folgenden Ausdrucks
(28) berechnet, wobei L die seitliche Position der Mitte des gesteuerten
Fahrzeug in Bezug auf die Fahrbahn des Fahrzeugs darstellt. Die
Grenze ist ein Punkt, bei dem das Fahrzeug von der Kurve abweicht,
wenn es ohne nach links oder rechts zu drehen geradeaus fährt. Dc = [R2 – (R – L)2]1/2 (28)
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Im
Schritt S403 wird eine Berechnung durchgeführt, um den Abstand (durch
D dargestellt) von dem gesteuerten Fahrzeug zur Straßengrenze
außerhalb
der Kurve vor dem gesteuerten Fahrzeug oder dem Straßenzubehör in der
Nähe der
Grenze zu erhalten. Dann wird ein Abstand Ds von dem gesteuerten
Fahrzeug zu dem Eingangspunkt der Kurve vor dem gesteuerten Fahrzeug
(Endpunkt eines geraden Abschnitts) unter Verwendung des folgenden
Ausdrucks (29) berechnet. Ds = D – Dc (29)
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Im
Schritt S404 wird ein derzeitiger Wert KdBcp eines korrigierten
Auswertungsindex KdBc, der eine Relativgeschwindigkeit zwischen
dem gesteuerten Fahrzeug und der Straßengrenze oder dem Straßenzubehör reflektiert,
unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (30) berechnet. Hier stellt
Vrp (= –Vs0)
die Relativgeschwindigkeit zwischen dem gesteuerten Fahrzeug und
der Straßengrenze
außerhalb
der Kurve oder dem Straßenzubehör, das in
der Nähe
der Grenze vorgesehen ist, dar. KbDcp
= 10 × log10{|–2 × Vrp|/(D3 × 5 × 10–8)} (30)
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Der
korrigierte Auswertungsindex KdBc wird im Folgenden beschrieben.
Hinsichtlich einer genaueren Beschreibung wird auf die
US-Patentanmeldung Nr. 11/805 236 (
japanische Patentanmeldung Nr. 2007-7473 )
verwiesen. Wenn eine Kurve in der Fahrtrichtung eines gesteuerten
Fahrzeugs vorhanden ist, bestimmt der Fahrer des gesteuerten Fahrzeugs
normalerweise, dass sich das gesteuerte Fahrzeug der Kurve annähert oder
von dieser entfernt, auf der Grundlage von Änderungen in einem visuell
wahrgenommenen Oberflächenbereich
einer Straßengrenze
außerhalb
der Kurve oder einem Straßenzubehör, das in
der Nähe
derselben vorgesehen ist. Dann passt der Fahrer die Beschleunigung oder
Verzögerung
des gesteuerten Fahrzeugs durch Betätigen des Gaspedals oder des
Bremspedals auf der Grundlage des Ergebnisses der Bestimmung an.
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Daher
wird ein Index, der Änderungen
in dem visuell wahrgenommenen Oberflächenbereich der Straßengrenze
außerhalb
der Kurve oder des Straßenzubehörs in der
Nachbarschaft derselben repräsentiert,
als ein Bezug für
die Bestimmung durch den Fahrer beim Durchführen von Fahroperationen erhalten.
Der Index wird als ein korrigierter Auswertungsindex KdBc erhalten,
auf der Grundlage dessen eine Verzögerungssteuerung zu einem Verzögerungsstartzeitpunkt
ausgeführt
werden kann, der das Gefühl
einer Gefahr reflektiert, das der Fahrer hat, wenn er in eine Kurve
eintritt.
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Im
Schritt S405 wird, um zu überprüfen, ob die
Verzögerung
des gesteuerten Fahrzeugs zu beginnen bzw. starten ist, überprüft, ob der
derzeitige Wert KdBcp des korrigierten Auswertungsindex KdBc, der
im Schritt S404 berechnet wird, den Bremsunterscheidungsbezug KdBc
(KdBct) überschreitet. Wenn
das Überprüfungsergebnis
im Schritt S405 positiv ist, schreitet der Prozess zum Schritt S406. Wenn
das Überprüfungsergebnis
negativ ist, schreitet der Prozess zum Schritt S401, um die obigen Schritte
zu wiederholen. Der Bremsunterscheidungsbezug KdBc (KdBct) wird
unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (31) berechnet. KdBc (KdBct) = –23,76 × log10D
+ 76,96 (31)
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Der
Bremsunterscheidungsbezug KdBc (KdBct) ist ein Näherungsausdruck, der eine Beziehung zwischen
einem korrigierten Auswertungsindex KdBc und dem Abstand zu einem
vorderen Fahrzeug zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Bremsoperation gestartet
wird, repräsentiert.
Der Ausdruck kann durch ein Experiment erhalten werden, das in einer
Situation durchgeführt
wird, in der sich das gesteuerte Fahrzeug einem führenden
Fahrzeug (was der Straßengrenze
außerhalb
der Kurve oder dem Straßenzubehör, das in
der Nähe
vorgesehen ist, entspricht) annähert,
und in der ein Testfahrer angewiesen wird, einen Bremsbetrieb im
allerletzten Moment zu starten, wenn die Bremse gesteuert werden
könnte,
um eine Kollision mit dem vorhergehenden Fahrzeug zu vermeiden.
Wenn daher ein normaler Fahrer die Ausführung einer Verzögerungssteuerung
zu einem Zeitpunkt startet, für
den der Näherungsausdruck
als eine Schwelle dient, wird ein Bremsbetrieb außerhalb eines
normalen Bereiches in den meisten Fällen gestartet, und das Fahrzeug
wird nicht in den Bereich eintreten, in dem es von der Kurve abweichen
wird.
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Im
Schritt S406, der in 12 gezeigt ist, wird eine Sollseitenbeschleunigung
Gyt, die während der
Fahrt auf der kurvigen Straße
zu erzielen ist und die dem Straßenoberflächenreibungskoeffizienten μ der Kurve
zugeordnet ist, berechnet. Die Sollseitenbeschleunigung Gyt kann
auf der Grundlage von Coulombschen Gesetzen der Reibung derart berechnet
werden, dass eine ausreichende Seitenkraft an den Rädern des
gesteuerten Fahrzeugs aufrechterhalten werden kann, wenn dasselbe
während
der Fahrt auf der kurvigen Straße
gelenkt wird.
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Im
Schritt S407 wird durch den folgenden Ausdruck (32) eine Sollrelativgeschwindigkeit
VrGyt zwischen dem gesteuerten Fahrzeug und der Straßengrenze
außerhalb
der Kurve oder dem Straßenzubehör, das in
der Nähe
derselben vorgesehen ist, berechnet, mit der das gesteuerte Fahrzeug
richtig in der Kurve mit der Seitenbeschleunigung Gyt fahren kann. VrGyt = –(R × Gyt)1/2 (32)
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Im
Schritt S408 wird eine Sollrelativgeschwindigkeit für das gesteuerte
Fahrzeug zu dem Zeitpunkt kurz vor oder nach dem Erreichen des Eingangspunktes
der Kurve (Sollrelativeingangsgeschwindigkeit VrGyt + v) berechnet.
Die Sollrelativeingangsgeschwindigkeit VrGyt + v wird durch Addieren
einer beliebigen Relativgeschwindigkeit v zu der Sollrelativgeschwindigkeit
VrGyt eingestellt, so dass sie die Sollrelativgeschwindigkeit VrGyt
um die Relativgeschwindigkeit v überschreitet.
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13A ist ein Graph des korrigierten Auswertungsindex
KdBc des Ausdrucks (30). Die Abszisse stellt einen Abstand D von
dem gesteuerten Fahrzeug zur Straßengrenze oder zum Straßenzubehör, das in
der Nähe
derselben vorgesehen ist, dar, und die Ordinate stellt eine Relativgeschwindigkeit
Vr zwischen dem gesteuerten Fahrzeug und der Straßengrenze
oder dem Straßenzubehör, das in
der Nähe derselben
vorgesehen ist, dar. Im Schritt S408 wird der Abstand DrGyt + v
von dem Punkt kurz vor oder nach dem Erreichen des Eingangspunktes
der Kurve aus der Sicht des gesteuerten Fahrzeugs bis zur Straßengrenze
oder dem Straßenzubehör, das in
der Nähe
derselben vorgesehen ist, erhalten. Der Abstand ist der Sollrelativeingangsgeschwindigkeit
VrGyt + v in 14A zugeordnet. Eine Verbindungslinie
wird durch Verbinden einer Koordinate (DrGyt + v, VrGyt + v) und
einer Koordinate (Dc, VrGyt) mit einer geraden Linie (oder einer
Kurve) erhalten.
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Im
Schritt S409 wird eine Berechnung auf der Grundlage der Verbindungslinie,
die im Schritt S408 erhalten wird, durchgeführt, um einen Bremsunterscheidungsbezug
zu erhalten, der in 13B zusammen mit dem Bremsunterscheidungsbezug KdBc
(KdBct) in durchgezogenen und gestrichelten Linien gezeigt ist,
wobei der Bremsunterscheidungsbezug auf einen Abschnitt angewendet
wird (der Abschnitt, der in 11 durch
Cc angegeben ist und der im Folgenden als ein Kurveneingangsabschnitt
bezeichnet wird), der anhand des Abstands DVrGyt + v von dem Punkt
kurz vor oder dem Nicht-Erreichen des Eingangspunktes der Kurve
aus Sicht des gesteuerten Fahrzeugs bis zur Straßengrenze oder dem Straßenzubehör, das in
der Nähe
derselben vorgesehen ist, und des Abstands Dc von dem Eingangspunkt
der Kurve bis zur Straßengrenze
oder dem Straßenzubehör, das in
der Nähe
derselben vorgesehen ist, definiert ist. Insbesondere wird der Bremsunterscheidungsbezug
durch Ersetzen der Variablen (D, Vr) der Verbindungslinie in dem
Ausdruck (30) erhalten.
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Als
Ergebnis wird der korrigierte Auswertungsindex KdBc für den Kurveneingangsabschnitt erhalten,
wobei der Index eine größere Steigung
aufweist, die größer als
diejenige des Bremsunterscheidungsbezugs KdBc (KdBct) ist, der im
Voraus eingestellt wird, wie es durch die doppelte Linie in 13B angegeben ist. In dem Kurveneingangsabschnitt wechselt
(ändert
sich) die Unterscheidungsschwelle, die verwendet wird, um zu bestimmen,
wann das Bremsen zu starten ist, zum korrigierten Auswertungsindex
KdBc für
den Kurveneingangsabschnitt.
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Daher
erfolgt, wie es in 14A gezeigt ist, die Bestimmung,
wann das Bremsen zu beginnen ist, unter Verwendung des Bremsunterscheidungsbezugs
KdBc (KdBct), der durch die durchgezogene Linie angegeben ist, bis
das Fahrzeug den Kurveneingangsabschnitt erreicht. Wie es in 14B gezeigt ist, erfolgt die Bestimmung, wann
das Bremsen zu beginnen ist, unter Verwendung des Bremsunterscheidungsbezugs,
der durch die doppelte Linie in dem Kurveneingangsabschnitt angegeben
ist.
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Somit
wird, wie es in 15A gezeigt ist, wenn das gesteuerte
Fahrzeug in die kurvige Straße einfährt, die
Geschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeugs in Richtung der Sollrelativgeschwindigkeit
VrGyt verringert, mit der das gesteuerte Fahrzeug auf der kurvigen
Straße
fahren soll, bis der Kurveneingangsabschnitt erreicht ist. In dem
Kurveneingangsabschnitt wird das Fahrzeug in Richtung der Sollrelativeingangsgeschwindigkeit
VrGyt + v verzögert,
die größer als
die Sollrelativgeschwindigkeit VrGyt ist. Wie es in 15B gezeigt ist, ändert sich der derzeitige Wert
KdBcp des Index KdBc in Richtung des Punktes auf der Bremsunterscheidungsschwelle KdBc
bei dem Abstand DVrGyt + v, bis der Kurveneingangspunkt erreicht
ist. In dem Kurveneingangsabschnitt ändert sich der derzeitige Wert
in Richtung des Punktes auf dem Bremsunterscheidungsbezug, der durch
die doppelte Linie bei dem Abstand Dc angegeben ist.
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Im
Schritt S410, der in 12 gezeigt ist, wird die Sollverzögerungsrate
Gx des gesteuerten Fahrzeugs unter Verwendung des folgenden Ausdrucks
(33) berechnet und durch das fahrzeuginterne LAN an die VSC-ECU 10 ausgegeben.
Als Ergebnis steuert die VSC-ECU 10 den Bremsaktuator derart, dass
die Sollverzögerungsrate
Gx erzielt wird. In dem Ausdruck (33) stellt T einen Teiler zum
Umwandeln der Differenz zwischen der derzeitigen Relativgeschwindigkeit
Vrp des gesteuerten Fahrzeugs und der Sollrelativgeschwindigkeit
Vrt (die die Geschwindigkeit VrGyt ist, bis der Kurveneingangsabschnitt
erreicht ist, und die Geschwindigkeit VrGyt + v in dem Kurveneingangsabschnitt
ist) in die Sollverzögerungsrate
Gx des gesteuerten Fahrzeugs, und der Teiler wird geeignet eingestellt. Gx = (Vrp – Vrt)/T (33)
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Im
Schritt S411 wird überprüft, ob die
Relativgeschwindigkeit Vrp des gesteuerten Fahrzeug kleiner als
die Sollrelativgeschwindigkeit Vrt geworden ist. Wenn die Bestimmung
positiv ist, wird der Prozess beendet. Wenn die Bestimmung negativ
ist, schreitet der Prozess zum Schritt S401, um die obigen Schritte
zu wiederholen.
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Wenn
das gesteuerte Fahrzeug im Begriff ist, auf der kurvigen Straße zu fahren,
ermöglicht
das Fahrunterstützungssystem,
das wie oben beschrieben betrieben wird, dass die Geschwindigkeit
Vs0 des gesteuerten Fahrzeugs ausreichend verringert wird, bis das
Fahrzeug einen Punkt kurz vor (nicht Erreichen) eines Eingangspunktes
der Kurve erreicht und dass der Grad der Verzögerung in dem Kurveneingangsabschnitt
abgeschwächt
wird. Es ist daher möglich,
eine Steuerung auszuführen,
die das Gefühl einer
Gefahr reflektiert, die ein Fahrer hat, wenn er in eine Kurve einfährt.
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In
der dritten Ausführungsform
werden Kurveninformationen mittels Funkkommunikation mit einer straßenseitigen
Kommunikationsvorrichtung (straßenseitige
Infrastruktur) erlangt. Die Kurveninformationen können entweder
von einer Radarvorrichtung oder einer Navigationsvorrichtung erlangt werden,
und die Kurveninformationen können
eine Kombination aus Informationsteilen sein, die von derartigen
Vorrichtungen erhalten werden.