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QUERVERWEIS AUF BETREFFENDE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung basiert auf der
japanischen Patentanmeldung 2010-186413 , die am 23. August 2010 eingereicht wurde. Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung, so dass deren Beschreibung hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Beschreibung betrifft Vorrichtungen zum Steuern der Geschwindigkeit eines mobilen Objekts.
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STAND DER TECHNIK
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Die
japanische Patentveröffentlichung Nr. H05-270368 beschreibt ein Geschwindigkeitssteuerungssystem zum Steuern der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zum automatischen Halten der Geschwindigkeitsgrenze.
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Das Geschwindigkeitssteuerungssystem enthält mehrere Transceiver, einen Empfänger, einen Geschwindigkeitsdetektor, einen Komparator und eine Bremssteuerung. Die Transceiver sind auf Fahrbahnen für Fahrzeuge angeordnet. Jeder der Transceiver überträgt ein Signal, das der Geschwindigkeitsgrenze für Fahrzeuge zugeordnet ist. Der Empfänger ist in einem Fahrzeug, das zu steuern ist, installiert und empfängt das Signal, das von einem Transceiver übertragen wird, um ein erstes Signal, das der Geschwindigkeitsgrenze zugeordnet ist, zu erzeugen. Der Geschwindigkeitsdetektor erzeugt ein zweites Signal, das der Geschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeugs, das fährt, zugeordnet ist. Der Komparator vergleicht das erste Signal mit dem zweiten Signal, und die Bremssteuerung empfängt das Ergebnis des Vergleichs und gibt ein drittes Signal an die Bremsen des gesteuerten Fahrzeugs aus. Insbesondere wenn die Geschwindigkeit des fahrenden gesteuerten Fahrzeugs größer als die Geschwindigkeitsgrenze ist, betätigt die Bremssteuerung die Bremsen, um die Geschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeugs auf gleich oder kleiner als die Geschwindigkeitsgrenze zu verringern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfinder haben entdeckt, dass es in der zuvor genannten Patentveröffentlichung einen zu lösenden Punkt gibt.
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Insbesondere steuert das Geschwindigkeitssteuerungssystem, das in der Patentveröffentlichung beschrieben ist, die Geschwindigkeit eines zu steuernden Fahrzeugs auf der Grundlage der Geschwindigkeitsgrenze, die mittels Regulierung eingestellt wird. Aus diesem Grund steuert das Geschwindigkeitssteuerungssystem, das in der obigen Patentveröffentlichung beschrieben ist, die Geschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeugs auf gleich oder kleiner als die Geschwindigkeitsgrenze, ohne die Gestalt einer Straße, auf der das gesteuerte Fahrzeug fährt, beispielsweise eine gerade Strecke oder eine Kurve, zu berücksichtigen.
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Wenn jedoch das gesteuerte Fahrzeug auf einer kurvigen Straße mit derselben Geschwindigkeit wie auf der geraden Straße fährt, können Insassen des gesteuerten Fahrzeugs das Gefühl haben, dass die Geschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeugs zu schnell ist. Dieses kann dazu führen, dass sich die Insassen unwohl fühlen und/oder fürchten. Gemäß dem Stand der Technik ist es schwierig, das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers zu steuern, da es schwierig ist, ein Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers als einen speziellen Wert zu erfassen.
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Im Hinblick auf die obigen Umstände versucht ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung, Erhalteeinrichtungen zum Erhalten eines Geschwindigkeitsgefühls eines Fahrers eines mobilen Objekts als einen speziellen Wert bereitzustellen.
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Ein alternativer Aspekt der vorliegenden Offenbarung versucht, Vorrichtungen zum Steuern einer Geschwindigkeit eines mobilen Objekts bereitzustellen, die ausgelegt sind, eine derartige oben beschriebene Anforderung zu adressieren.
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Insbesondere zielt ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung darauf ab, derartige Vorrichtungen zum Verringern eines unkomfortablen Gefühls eines Insassen des mobilen Objekts oder einer Furcht beim Steuern einer Geschwindigkeit des mobilen Objekts bereitzustellen.
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Die Erfinder der vorliegenden Beschreibung haben sich darauf fokussiert, dass, während sich ein mobiles Objekt bewegt, ein Fahrer des mobilen Objekts sich der Bewegung des mobilen Objekts durch visuelles Erkennen des Flusses des Umgebungsfelds um das mobile Objekt visuell bewusst ist. Der Fluss des Umgebungsfelds, das visuell erkennbar ist, beinhaltet Komponenten einer Divergenz (Divergenzkomponenten), die sich radial von einem Blickpunkt eines Fahrers erstreckt, und Komponenten eines Wirbels (Drehkomponenten), der sich um den Blickpunkt dreht.
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Die Erfinder der vorliegenden Beschreibung haben entdeckt, dass jede Komponente der Divergenz einem Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers fest zugeordnet ist. Das heißt, die Komponenten einer Divergenz erhöhen sich mit einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und verringern sich mit einer Verringerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Außerdem ist jede Komponente einer Divergenz bzw. Divergenzkomponente als ein Faktor des relativen Flusses des Umgebungsfelds dadurch gekennzeichnet, dass sie sich mit einer Verringerung des Abstands in Bezug auf das mobile Objekt erhöht und mit einer Erhöhung des Abstands in Bezug auf das mobile Objekt verringert.
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Wenn sich ein Fahrzeug als ein Beispiel für das mobile Objekt dreht, erhöht sich jede Komponente einer Divergenz durch die Drehbewegung des Fahrzeugs, solange die Geschwindigkeit des drehenden Fahrzeugs vor dem Drehen konstant ist, da eine Drehbewegung des Fahrzeugs zusätzlich zu dessen Vorwärtsbewegung auftritt. Wenn sich die Neigung der Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, ändert, erhöht sich außerdem jede Komponente einer Divergenz (Divergenzkomponente), solange die Geschwindigkeit des drehenden Fahrzeugs vor dem Drehen konstant ist, da eine vertikale Bewegung des Fahrzeugs zusätzlich zu dessen Vorwärtsbewegung auftritt.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird basierend auf dieser Entdeckung ein Erhalter bzw. eine Erhaltereinrichtung zum Erhalten eines Geschwindigkeitsgefühls eines Fahrers eines beweglichen Objekts geschaffen. Die Erhaltereinrichtung enthält einen Blickpunkteinsteller, der einen Blickpunkt des Fahrers des mobilen Objekts einstellt, einen Bewegungsdetektor, der eine relative Bewegung eines Umgebungsfelds um das mobile Objekt in Bezug auf das mobile Objekt erfasst, und einen Divergenzkomponentenrechner. Der Divergenzrechner projiziert die relative Bewegung des Umgebungsfelds in ein Koordinatensystem. Das Koordinatensystem wird durch Modellieren einer Retinakugel des Fahrers des mobilen Objekts ausgebildet. Der Divergenzrechner berechnet jede Divergenzkomponente der projizierten relativen Bewegung des Umgebungsfelds, die sich radial von dem Blickpunkt erstreckt. Die Erhaltereinrichtung enthält einen Geschwindigkeitsgefühlrechner, der ein Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers auf der Grundlage der Divergenzkomponenten der projizierten relativen Bewegung des Umgebungsfelds, die sich radial von dem Blickpunkt, der von dem Divergenzkomponentenrechner berechnet wird, erstrecken, berechnet.
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Der Aspekt der vorliegenden Beschreibung ermöglicht das spezielle Erfassen des Geschwindigkeitsgefühls des Fahrers. Dieses macht es möglich, auf einfache Weise das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers zu steuern, um ein unkomfortables Gefühl des Fahrers oder eine Furcht aufgrund des Geschwindigkeitsgefühls des Fahrers zu verringern.
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Die obigen und/oder weitere Merkmale und/oder Vorteile verschiedener Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen deutlich. Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung können unterschiedliche Merkmale und/oder Vorteile, wo anwendbar, enthalten und/oder ausschließen. Außerdem können verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung eines oder mehrere Merkmale anderer Ausführungsformen, wo anwendbar, kombinieren. Die Beschreibungen von Merkmalen und/oder Vorteilen spezieller Ausführungsformen sollten als weitere Ausführungsformen oder die Ansprüche nicht beschränkend verstanden werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich, die zeigen:
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1 ein Blockdiagramm einer Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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2A ein Flussdiagramm, das schematisch eine Fahrunterstützungsaufgabe, die von einer Geschwindigkeitssteuerungs-ECU, die in 1 dargestellt ist, auszuführen ist, gemäß der Ausführungsform darstellt;
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2B eine Ansicht, die schematisch mehrere Punkte, die in einem vorbestimmten Bereich in einem Fahrumgebungsfeld um ein Fahrzeug eingestellt werden, gemäß der Ausführungsform darstellt;
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3 ein Flussdiagramm, das schematisch als eine Unterroutine einen Rechenprozess eines Geschwindigkeitsgefühls eines Fahrers in Schritt S110 der 2A darstellt;
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4A eine Ansicht, die schematisch Komponenten einer Divergenz, die sich radial von einem Blickpunkt erstreckt, gemäß der Ausführungsform darstellt;
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4B eine Ansicht, die schematisch Komponenten eines Wirbels, der sich um den Blickpunkt dreht, gemäß der Ausführungsform darstellt;
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5A eine Ansicht, die schematisch eine Beziehung zwischen einer X-Achse und einer Y-Achse eines orthogonalen Koordinatensystems, das von der Geschwindigkeitssteuerungs-ECU eingestellt wird, gemäß der Ausführungsform darstellt;
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5B eine Ansicht, die schematisch das orthogonale Koordinatensystem, das von der Geschwindigkeitssteuerungs-ECU eingestellt wird, gemäß der Ausführungsform darstellt;
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5C eine Ansicht, die schematisch eine Beziehung zwischen dem orthogonalen Koordinatensystem und einem Retina-Kugelkoordinatensystem, das von der Geschwindigkeitssteuerungs-ECU definiert wird, gemäß der Ausführungsform darstellt;
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6A eine Ansicht, die schematisch ein Verfahren zum Berechnen der Gesamtheit der Divergenzkomponenten gemäß der Ausführungsform darstellt;
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6B eine Ansicht, die schematisch ein Verfahren zum Berechnen der Gesamtheit der Divergenzkomponenten gemäß der Ausführungsform darstellt;
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7 eine Ansicht, die schematisch eine Straße mit kontinuierlichen Kurven zum Verifizieren, dass die Gesamtheit der Divergenzkomponenten ein Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers geeignet zeigen, gemäß der Ausführungsform darstellt;
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8 eine Grafik, die schematisch berechnete Werte der Gesamtheit (FOG) der Divergenzkomponenten während einer Fahrt des Fahrzeugs durch einen versierten Fahrer als eine durchgezogene Linie und berechnete Werte der Gesamtheit der Divergenzkomponenten während der Fahrt desselben Fahrzeugs auf derselben Straße, wobei dessen Geschwindigkeit konstant ist, als abwechselnd lange und kurze gestrichelte. Linien darstellt;
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9 eine Ansicht, die schematisch eine Beziehung zwischen dem orthogonalen Koordinatensystem und einem Retina-Kugelkoordinatensystem, das von der Geschwindigkeitssteuerungs-ECU definiert wird, gemäß der Ausführungsform darstellt; und
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10 eine Ansicht, die schematisch einen Blickpunkt und einen Absolutwert einer Änderungsrate eines exzentrischen Winkels jedes der Punkte gemäß der Ausführungsform darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
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Ein Beispiel der Struktur einer Vorrichtung AP zum Steuern der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs wie beispielsweise eines Motorfahrzeugs, das auf einer Straße fahren kann, gemäß der vorliegenden Offenbarung ist in 1 dargestellt, wobei dieses Fahrzeug ein Beispiel für verschiedene mobile Objekte ist.
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Die Vorrichtung AP, die in dem Fahrzeug installiert ist, enthält einen Umgebungsdetektor 10, einen Fahrzeugbewegungsdetektor 16, eine Geschwindigkeitssteuerungs-ECU (elektronische Steuereinheit) 26, einen Antriebsenergiesteueraktuator 28, einen Bremssteueraktuator 30, einen Steuerschalter 32 und eine Gesichtsbildkamera 34. Jedes der Elemente 10, 16, 28, 30, 32 und 34 kann mit der Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 kommunizieren.
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Der Umgebungsdetektor 10 enthält eine Straßenkartendatenbank 12 und einen Sensor für eine derzeitige Position wie beispielsweise einen GPS-Empfänger 14. Die Straßenkartendatenbank (DB) 12 speichert Straßenkartendaten. Der Sensor für eine derzeitige Position 14 kann betrieben werden, um eine derzeitige Position des Fahrzeugs zu bestimmen. Der Umgebungsdetektor 10 kann betrieben werden, um ein Fahrumgebungsfeld wie beispielsweise einen Fahrbereich um das Fahrzeug auf der Grundlage der Straßenkartendaten, die in der Straßenkartendatenbank 12 gespeichert sind, und der derzeitigen Position des Fahrzeugs, die von dem Sensor für eine derzeitige Position 14 bestimmt wird, zu erfassen. Der Umgebungsdetektor 10 kann beispielsweise betrieben werden, um die Gestalt einer Straße, die in der Richtung der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs von der derzeitigen Position aus verläuft, als das Fahrumgebungsfeld um das Fahrzeug zu messen. Der Umgebungsdetektor 10 wird auch betrieben, um das erfasste Fahrumgebungsfeld um das Fahrzeug an die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 zu senden.
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Der Fahrzeugbewegungsdetektor 16 enthält einen Lateralbeschleunigungssensor 18, einen Vertikalbeschleunigungssensor 20, einen Geschwindigkeitssensor 22 und einen Gierratensensor 24.
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Der Lateralbeschleunigungssensor 18 kann betrieben werden, um die Magnitude (Stärke) einer Bewegung des Fahrzeugs in der Lateralrichtung (Breitenrichtung) des Fahrzeugs zu messen und ein Signal, das die gemessene Magnitude der Bewegung in der Lateralrichtung des Fahrzeugs angibt, an die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 auszugeben.
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Der Vertikalbeschleunigungssensor 20 kann betrieben werden, um die Magnitude einer Bewegung des Fahrzeugs in der Vertikalrichtung (Höhenrichtung) des Fahrzeugs zu messen und ein Signal, das die gemessene Magnitude der Bewegung in der Vertikalrichtung des Fahrzeugs angibt, an die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 auszugeben.
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Der Geschwindigkeitssensor 22 kann betrieben werden, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu messen und ein Signal, das die gemessene Geschwindigkeit des Fahrzeugs angibt, an die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 auszugeben.
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Der Gierratensensor 24 kann betrieben werden, um die Gierrate des Fahrzeugs zu messen und ein Signal, das die gemessene Gierrate des Fahrzeugs angibt, an die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 auszugeben, wobei die Gierrate eine Änderungsrate eines Drehwinkels des Fahrzeugs in dessen Drehrichtung ist.
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Der Steuerschalter 32 ist ausgelegt, von dem Fahrer betätigt zu werden. Wenn er von dem Fahrer eingeschaltet wird, sendet der Steuerschalter 32 an die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 ein Auslösersignal, um eine Fahrunterstützungsaufgabe zu starten.
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Die Gesichtsbildkamera 34 kann betrieben werden, um aufeinanderfolgend Gesichtsbilder eines Fahrers des Fahrzeugs aufzunehmen und die Gesichtsbilder, die dadurch aufeinanderfolgend aufgenommen werden, aufeinanderfolgend an die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 auszugeben.
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Die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 ist beispielsweise als eine normale Mikrocomputerschaltung ausgelegt, die beispielsweise aus einer CPU, einem Speichermedium 26a, das einen ROM (Nur-Lese-Speicher) wie beispielsweise einen wiederbeschreibbaren ROM, einen RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) und Ähnliches enthält, einer IO-Schnittstelle (Eingabe- und Ausgabe-Schnittstelle) usw. besteht. Die normale Mikrocomputerschaltung ist in dieser Ausführungsform derart definiert, dass sie zumindest eine CPU und einen dafür vorgesehenen Hauptspeicher enthält.
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Das Speichermedium 26a speichert im Voraus verschiedene Programme.
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Die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 enthält als funktionelle Module einen Rechner 26b, eine Speichereinheit 26c und eine Steuerung 26d. Diese funktionellen Module können durch Ausführen eines Geschwindigkeitssteuerungsprogramms P, das in den später beschriebenen verschiedenen Programmen enthalten ist, implementiert werden.
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Der Rechner 26b kann betrieben werden, um einen Parameter, der das Geschwindigkeitsgefühl eines Fahrers angibt, auf der Grundlage der aufeinanderfolgend aufgenommenen Gesichtsbilder zu berechnen.
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Die Speichereinheit 26c kann betrieben werden, um in dem Speichermedium 26a einen Wert des Parameters, der zu dem Zeitpunkt, zu dem der Fahrer unter Verwendung des Steuerschalters 32 die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 anweist, die Steuerung des Fahrzeugs zu starten, berechnet wird, zu speichern, wobei dieser Wert in dem Speichermedium 26a als ein Sollwert gespeichert wird.
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Die Steuerung 26d kann betrieben werden, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter Verwendung des Antriebsenergiesteueraktuators 28 und des Bremssteueraktuators 30 derart zu steuern, dass ein berechneter Wert des Parameters mit dem Sollwert übereinstimmt.
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Als Antriebsenergiesteueraktuator 28 kann, wenn ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (einfach als Verbrennungsmotor bezeichnet) verwendet wird, ein Drosselventil zur Einstellung eines Ansaugluftflusses in dem Verbrennungsmotor oder ein Einspritzer zum Einstellen einer Kraftstoffmenge, die in den Verbrennungsmotor zu spritzen ist, verwendet werden. Wenn ein Elektrofahrzeug, das einen Elektromotor als eine Energiequelle verwendet, verwendet wird, kann eine Steuerung zum Steuern der elektrischen Energie, die dem Elektromotor von einer Batterie zugeführt wird, um den Ausgang des Elektromotors zu steuern, als der Antriebsenergiesteueraktuator 28 verwendet werden.
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Als der Bremskraftsteueraktuator 30 wird ein Hydraulikdrucksystem, das in einem ABS (Antiblockiersystem) oder einem VSC (Fahrzeugstabilitätsregelungssystem), das in dem Fahrzeug installiert ist, verwendet, das ausgelegt ist, einen Bremsdruck zum hydraulischen Ausüben einer Bremskraft für ein entsprechendes Rad über eine Bremse für jedes Rad zu erzeugen, um dadurch die Drehung eines entsprechenden Rads zu verringern oder zu stoppen. Als der Bremskraftsteueraktuator 30 eine Steuerung zum Steuern der Gangposition des Getriebes des Fahrzeugs zum Erzeugen einer Bremskraft. Wenn das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug ist, kann ein Elektromotor, der normalerweise als Antrieb dient und als ein Generator, der seine kinetische Energie während der Verzögerung des Fahrzeugs in elektrische Energie umwandelt, als der Bremskraftsteueraktuator 30 verwendet werden.
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Im Folgenden wird die Geschwindigkeitssteuerungsaufgabe, die von der Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 entsprechend dem Geschwindigkeitssteuerungsprogramm P auszuführen ist, mit Bezug auf 2A beschrieben. Die Geschwindigkeitssteuerungsaufgabe wird beispielsweise von der Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 zyklisch durchgeführt.
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Zunächst empfängt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S100 die gemessenen Signale, die von den Sensoren 18, 20, 22 und 24 ausgegeben werden, und die aufeinanderfolgend aufgenommenen Gesichtsbilder von dem Gesichtsbildsensor 34.
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Anschließend berechnet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S110 auf der Grundlage der empfangenen gemessenen Signale und der empfangenen aufeinanderfolgenden Gesichtsbilder den Parameter, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt. Der Berechnungsprozess des Parameters, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt, wird im Folgenden mit Bezug auf 3 als eine Unterroutine des Schritts S110 beschrieben.
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Gemäß 3 führt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S200 eine Bildverarbeitung der aufeinanderfolgend aufgenommenen Gesichtsbilder durch, um die Positionen der Iris bzw. Iriden beider Augen des Fahrers auf der Grundlage der aufeinanderfolgend aufgenommenen Gesichtsbilder zu erfassen.
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Anschließend an den Schritt S200 bestimmt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S210 auf der Grundlage der Positionen der Iris bzw. Iriden die Richtung eines Blickpunkts des Fahrers, auf den die Sichtlinie des Fahrers gerichtet ist.
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In dieser Ausführungsform ist der Umgebungsdetektor 10 mit der Straßenkartendatenbank 12 und dem Sensor für eine derzeitige Position 14 ausgerüstet. Aus diesem Grund erkennt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S120 auf der Grundlage der Straßenkartendaten, die in der Straßenkanendatenbank 12 gespeichert sind, und der derzeitigen Position des Fahrzeugs, die von dem Sensor für eine derzeitige Position 14 bestimmt wird, das Fahrumgebungsfeld um das Fahrzeug wie beispielsweise die Gestalt einer Straße, die in der Richtung der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs von der derzeitigen Position aus verläuft. Dann stellt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S210 in dem erkannten Fahrumgebungsfeld um das Fahrzeug den Blickpunkt des Fahrers auf der Grundlage der bestimmten Richtung des Blickpunkts des Fahrers, auf den die Sichtlinie des Fahrers gerichtet ist, ein.
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Anschließend an den Schritt S210 führt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S220 einen Divergenzkomponentenberechnungsprozess (einer Komponente einer Divergenz) durch. Wie der Divergenzkomponentenberechnungsprozess durchgeführt wird, wird im Folgenden genauer beschrieben.
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Zunächst stellt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S220a mehrere Punkte P in einem vorbestimmten Bereich AL wie beispielsweise einem Bereich AL, den der Fahrer visuell erkennen kann, in dem erkannten Fahrumgebungsfeld ein. Das heißt, die Punkte P repräsentieren das erkannte Fahrumgebungsfeld um das Fahrzeug. Vorzugsweise kann der vorbestimmte Bereich AL als ein Bereich auf der Straße vor dem Fahrzeug eingestellt werden, wobei dieser Bereich von dem Fahrer durch eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs sichtbar ist. Dieses kommt daher, dass der Fahrer des Fahrzeugs ein Geschwindigkeitsgefühl durch Betrachten des Umgebungsfelds vor dem Fahrzeug durch die Windschutzscheibe erhält.
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Die Gestalt, die durch Anordnung der Punkte P ausgebildet wird, kann ein Matrixmuster, ein konzentrisches Muster, ein konzentrisches Ellipsoid-Muster oder Ähnliches sein. 2B zeigt beispielsweise ein Matrixmuster der Punkte P in dem Bereich AL in dem Fahrumgebungsfeld.
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Man beachte, dass die Punkte P derart eingestellt werden können, dass eine Positionsbeziehung zwischen jedem Punkt P und dem Fahrzeug kontinuierlich konstant ist, oder dass sie in dem Fahrumgebungsfeld derart fixiert werden können, dass sich eine relative Positionsbeziehung zwischen jedem Punkt und dem Fahrzeug mit der Fahrt des Fahrzeugs ändert, Wenn die Punkte P in dem Fahrumgebungsfeld derart fixiert werden, dass sich eine relative Positionsbeziehung zwischen jedem Punkt P und dem Fahrzeug mit der Fahrt des Fahrzeugs ändert, werden, wenn einige Punkte P in der Nähe des Fahrzeugs aus dem Bereich AL verschwinden, entsprechende Punkte P auf einer von dem Fahrzeug entfernten Seite neu eingestellt. Dieses hält die Anzahl der Punkte P unabhängig von der Fahrt des Fahrzeugs konstant.
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Anschließend an den Schritt S220a erfasst die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S220b auf der Grundlage der gemessenen Signale des Lateralbeschleunigungssensors 18, des Vertikalbeschleunigungssensors 20, des Geschwindigkeitssensors 22 und des Gierratensensors 24 eine Bewegung des Fahrzeugs. Dann wandelt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S220b die erfasste Bewegung des Fahrzeugs in eine relative Bewegung des Fahrumgebungsfelds in Bezug auf das Fahrzeug, das heißt, wandelt die erfasste Bewegung des Fahrzeugs in eine relative Bewegung jedes Punkts P in Bezug auf das Fahrzeug um, womit die relative Bewegung jedes Punkts P in Bezug auf das Fahrzeug erfasst wird. Das heißt, da der Fluss (Bewegung) des Fahrumgebungsfelds (Straße), das von dem Fahrer visuell erkannt wird, aus einer relativen Bewegung zwischen dem Fahrer und dem Fahrumgebungsfeld resultiert, ist es möglich, die relative Bewegung jedes Punkts P in Bezug auf das Fahrzeug auf der Grundlage der Bewegung des Fahrzeugs zu erfassen.
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Anschließend an den Schritt S220b projiziert die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S220c die relative Bewegung jedes Punkts P in ein dreidimensionales Koordinatensystem, das durch Modellieren einer Retinakugel des Fahrers des Fahrzeugs unter der Annahme, dass der Fahrer den Blickpunkt nahe betrachtet, ausgebildet wird, wobei das dreidimensionale Koordinatensystem als „Retina-Kugelkoordinatensystem” bezeichnet wird.
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Dann berechnet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S220d eine Divergenzkomponente der projizierten relativen Bewegung jedes Punkts P, wobei die Divergenzkomponente der projizierten relativen Bewegung jedes Punkts P eine Divergenzkomponente der projizierten relativen Bewegung eines entsprechenden Punkts P, die sich radial von dem Blickpunkt erstreckt, repräsentiert. Das heißt, die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 berechnet in Schritt S220d Divergenzkomponenten in dem relativen Fluss des Umgebungsfelds, das von dem Fahrer visuell erkannt wird, wobei jede der Divergenzkomponenten des relativen Flusses des Umgebungsfelds radial gegenüber dem Blickpunkt in Bezug auf den Fahrer divergiert.
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Während das Fahrzeug fährt, ist sich insbesondere der Fahrer des Fahrzeugs der Bewegung des Fahrzeugs durch visuelles Erkennen des Flusses des Umgebungsfelds um das Fahrzeug bewusst. Der Fluss des Umgebungsfelds, der visuell erkennbar ist, beinhaltet Divergenzkomponenten (divergente Komponenten), die sich radial von dem Blickpunkt erstrecken (siehe 4A), und Komponenten eines Wirbels (Drehkomponenten), der sich um den Blickpunkt dreht (siehe 4B).
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Die Divergenzkomponenten erhöhen sich jeweils mit einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und verringern sich mit einer Verringerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Somit ist jede Divergenzkomponente dem Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers fest zugeordnet.
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Jede Divergenzkomponente als ein Faktor des relativen Flusses des Umgebungsfelds ist derart gekennzeichnet, dass sie sich mit einer Verringerung des Abstands zu dem Fahrzeug erhöht und mit einer Erhöhung des Abstands zu dem Fahrzeug verringert. Wenn das Fahrzeug dreht, erhöht sich jede Divergenzkomponente der projizierten relativen Bewegung jedes Punkts P durch die relative Bewegung des Fahrzeugs, solange die Geschwindigkeit des drehenden Fahrzeugs vor dem Drehen konstant ist, da eine Drehbewegung des Fahrzeugs zusätzlich zu dessen Vorwärtsbewegung auftritt. Außerdem erhöht sich, wenn die Neigung der Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, geändert wird, jede Divergenzkomponente der projizierten relativen Bewegung jedes Punkts P, solange die Geschwindigkeit des drehenden Fahrzeugs vor dem Drehen konstant ist, da eine vertikale Bewegung des Fahrzeugs zusätzlich zu dessen Vorwärtsbewegung auftritt.
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In Schritt S220d berechnet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 die Divergenzkomponente jedes Punkts P unter Verwendung der folgenden Prozedur.
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Zunächst definiert die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in dem Speichermedium 26a ein orthogonales Koordinatensystem durch Einstellen des Blickpunkts auf einen Sollpunkt, einer Richtung von der derzeitigen Position des Fahrzeugs (der Augenpunktposition des Fahrers) in Richtung des Sollpunkts als die X-Achse, einer Richtung orthogonal zu der X-Achse, die sich in der Lateralrichtung des Fahrzeugs erstreckt, als die Y-Achse, und einer Richtung orthogonal zu den X- und Y-Achsen, die sich in der Vertikalrichtung des Fahrzeugs erstreckt, als die Z-Achse (siehe 5A). Anschließend erhält die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26, wie es in 5B dargestellt ist, Koordinaten (x, y z) der Punkte P.
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Wie es in 5C dargestellt ist, wird die relative Bewegung eines Punkts A mit einer Koordinate (x, y z) mit einem Abstand R von dem Ursprung des orthogonalen Koordinatensystems in das Retina-Kugelkoordinatensystem projiziert (siehe Schritt S220c). Man beachte, dass der Punkt A in dem orthogonalen Koordinatensystem in einen Punkt (ein Bild) a (θ, ϕ) in dem Retina-Kugelkoordinatensystem umgewandelt wird, wobei θ den Azimutwinkel gegenüber der X-Achse auf der X-Y-Ebene, die durch die X-Achse und die Y-Achse ausgebildet wird, und ϕ den Elevationswinkel gegenüber der X-Achse auf der X-Z-Ebene, die durch die X-Achse und die Z-Achse ausgebildet wird, repräsentieren.
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Dann berechnet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU
26 eine Komponente i einer Divergenz der projizierten relativen Bewegung des Punkts A in dem Retina-Kugelkoordinatensystem gemäß der folgenden Gleichung [1]:
wobei der Punkt (·) über einem Buchstaben die zeitliche Ableitung 'd/dt (Zeit) repräsentiert.
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Das heißt, da die Richtung der Sichtlinie des Fahrers auf den Blickpunkt als die X-Achse eingestellt wird, kann eine Divergenzkomponente, die sich radial von dem Blickpunkt erstreckt, auf der Grundlage der X-Achsenkomponente der Fahrzeuggeschwindigkeit, der R-Richtungskomponente der Fahrzeuggeschwindigkeit, eines entsprechenden Punkts dreidimensionaler Koordinaten (x, y, z) und des Abstands R berechnet werden. Die R-Richtungskomponente der Fahrzeuggeschwindigkeit kann durch Kombinieren einer Komponente der Fahrzeuggeschwindigkeit in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs, einer Komponente der Fahrzeuggeschwindigkeit in der Lateralrichtung des Fahrzeugs und einer Komponente der Fahrzeuggeschwindigkeit in der Vertikalrichtung der Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten werden. Die Komponente der Fahrzeuggeschwindigkeit in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs kann auf der Grundlage des gemessenen Signals, das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 ausgegeben wird, erhalten werden; die Komponente der Fahrzeuggeschwindigkeit in der Lateralrichtung des Fahrzeugs kann durch das gemessene Signal, das von dem Lateralbeschleunigungssensor 18 ausgegeben wird, erhalten werden. Auf ähnliche Weise kann die Komponente der Fahrzeuggeschwindigkeit in der Vertikalrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage des gemessenen Signals, das von dem Vertikalbeschleunigungssensor 20 ausgegeben wird, erhalten werden.
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Die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 berechnet in Schritt S220d die Divergenzkomponente der projizierten relativen Bewegung jedes Punkts P auf dieselbe Weise wie für den Punkt A.
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Nach der Beendigung der Berechnung der Divergenzkomponente der projizierten relativen Bewegung jedes Punkts P schreitet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 zum Schritt S230 und bestimmt in Schritt S230 auf der Grundlage der berechneten Divergenzkomponenten der projizierten relativen Bewegungen der jeweiligen Punkte P den Parameter, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt.
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Man beachte, dass, wenn ein Fahrzeug fährt (sich bewegt), der Fahrer des Fahrzeugs die Bewegung des Fahrzeugs auf der Grundlage des Gesamtflusses des Umgebungsfelds anstelle des Flusses eines Punkts in dem Umgebungsfeld erkennt. Somit ist die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 gemäß dieser Ausführungsform programmiert, die Gesamtheit der Divergenzkomponenten der projizierten relativen Bewegungen der jeweiligen Punkte P als den Parameter, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt, in Schritt S230 zu berechnen. In Schritt S230 wendet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 beispielsweise eine Flussberechnung in der Vektoranalyse (Rechenmethode) an, um die Gesamtheit der Divergenzkomponenten der projizierten relativen Bewegungen der jeweiligen Punkte P zu erhalten.
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Insbesondere errichtet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26, wie es in 6A dargestellt ist, eine geschlossene Schleife um den Blickpunkt in beispielsweise dem Speichermedium 26a und erhält einen Flux (Fluss) aus der kreisförmigen Schleife entsprechend der folgenden Gleichung [2]: Flux = ϕf →div·n →dl [2] wobei l die geschlossene Schleife repräsentiert, ∮ das geschlossene Linienintegral um die geschlossene Schleife l repräsentiert, f →div ein Vektorfeld in der geschlossenen Schleife l repräsentiert, n → einen Normalenvektor auswärts der geschlossenen Schleife l repräsentiert, dl ein Infinitesimalelement (ein Differenzial) der geschlossenen Schielfe l repräsentiert und Flux eine Divergenz des Vektorfelds über die geschlossene Schielfe l repräsentiert.
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Anschließend berechnet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU
26 das Integral des Flux einer Variable r des Radius auf dem Inneren von 0 bis r
n entsprechend der folgenden Gleichung [3], um die Gesamtdivergenzkomponenten, die von dem Fahrer visuell erkannt werden, zu erhalten, um dadurch die Gesamtheit der Divergenzkomponenten der projizierten relativen Bewegungen der jeweiligen Punkte P als den Parameter, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt, in Schritt S230 zu berechnen:
wobei r
n einen Wert der Variable r des Radius der geschlossenen Schleife l, die den vorbestimmten Bereich AL bedeckt, repräsentiert; 0 der Variable r des Radius der geschlossenen Schleife l den Blickpunkt repräsentiert.
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Als Ergebnis ist es möglich, den Parameter, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt, als die Gesamtheit der Divergenzkomponenten der projizierten relativen Bewegungen der jeweiligen Punkte P zu berechnen.
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Um zu verifizieren, dass die Gesamtheit der Divergenzkomponenten das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers geeignet angeben, so dass sie wirksam bei der Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage der Gesamtheit der Divergenzkomponenten sind, hat ein versierter Fahrer ein Fahrzeug, in dem die Vorrichtung AP gemäß dieser Ausführungsform installiert ist, auf einer Straße mit kontinuierlichen Kurven, wie es in 7 dargestellt ist, gefahren, und während der Fahrt des Fahrzeugs wurde die Gesamtheit (FOD) der Divergenzkomponenten kontinuierlich berechnet. Man beachte, dass die Straße, die in 7 dargestellt ist, teilweise aufwärts und abwärts verläuft.
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8 stellt die berechneten Werte der FOG der Divergenzkomponenten als eine Grafik, die als durchgezogene Linie dargestellt ist, dar. Im Gegensatz dazu wurde während der Fahrt desselben Fahrzeugs auf derselben Straße, während die Geschwindigkeit konstant gehalten wurde, der berechnete Wert der Gesamtheit der Divergenzkomponenten (FOD) kontinuierlich berechnet und als eine Grafik, die mit einer abwechselnd lang und kurz gestrichelten Linie dargestellt ist, aufgezeichnet.
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8 zeigt deutlich, dass die Gesamtheit (FOD) der Divergenzkomponenten, wenn das Fahrzeug bei konstant gehaltener Geschwindigkeit gefahren wurde, in Abhängigkeit von der Gestalt der Straße wie beispielsweise in den Kurven und/oder den Aufwärts- und Abwärts-Abschnitten schwankt. Dieses kommt daher, dass, wie es oben beschrieben wurde, wenn das Fahrzeug in einer Kurve der Straße fährt sich, jede Divergenzkomponente der projizierten relativen Bewegung jedes Punkts P durch die Drehbewegung des Fahrzeugs erhöht, da eine Drehbewegung des Fahrzeugs zusätzlich zu dessen Vorwärtsbewegung auftritt, solange die Geschwindigkeit des drehenden Fahrzeugs vor dem Drehen konstant ist. Wenn sich die Neigung der Straße, auf der das Fahrzeug fährt, ändert, erhöht sich jede Divergenzkomponente der projizierten relativen Bewegung jedes Punkts P, solange die Geschwindigkeit des drehenden Fahrzeugs vor dem Drehen konstant ist, da eine vertikale Bewegung des Fahrzeugs zusätzlich zu dessen Vorwärtsbewegung auftritt.
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Das Geschwindigkeitsgefühl eines beliebigen Insassen wie beispielsweise des Fahrers und eines Beifahrers schwankt während der Fahrt des Fahrzeugs bei konstanter Geschwindigkeit mit derselben Tendenz wie die Schwankungen der Gesamtheit (FOD) der Divergenzkomponenten.
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Wenn im Gegensatz dazu das Fahrzeug, das von einem versierten Fahrer gefahren wurde, in jeder Kurve oder jedem Aufwärts- und Abwärts-Abschnitt derselben Straße gefahren wurde, ist die Gesamtheit (FOD) der Divergenzkomponenten im Wesentlichen unabhängig von der Gestalt der Straße konstant, obwohl die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert wurde. Gleichzeitig ist das Geschwindigkeitsgefühl eines beliebigen Insassen wie beispielsweise des Fahrers und eines Beifahrers während der Fahrt des Fahrzeugs durch eine versierte Person ebenfalls im Wesentlichen konstant.
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Diese Ergebnisse der Verifikation demonstrieren, dass die Gesamtheit (FOD) der Divergenzkomponenten das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers geeignet angibt und dass erwartet wird, dass, wenn ein derartiger versierter Fahrer das Fahrzeug fährt, die Gesamtheit der Divergenzkomponenten, mit anderen Worten das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers, automatisch konstant gehalten wird.
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Aus diesem Grund ist die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 gemäß dieser Ausführungsform ausgelegt, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs derart zu steuern, dass die Gesamtheit der Divergenzkomponenten konstant gehalten wird. Dieses ermöglicht es sogar einem nicht versierten Fahrer, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf dieselbe Weise wie ein versierter Fahrer zu steuern. Während der Steuerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers im Wesentlichen unabhängig von einer Änderung der Gestalt der Straße konstant gehalten, was es möglich macht, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass sich ein jeweiliger Insasse des Fahrzeugs unwohl fühlt oder fürchtet.
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Nach der Beendigung des Betriebs in Schritt S230, d. h. nach der Berechnung des Parameters des Geschwindigkeitsgefühls des Fahrers in Schritt S110, kehrt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 von der Unterroutine zu der Hauptroutine, die in 2A dargestellt ist, zurück und bestimmt in Schritt S120, ob ein Geschwindigkeitssteuerungsstartsignal von dem Steuerschalter 32 durch Einschalten des Steuerschalters 32 durch den Fahrer gesendet wird. Bei der Bestimmung, dass das Geschwindigkeitssteuerungsstartsignal von dem Steuerschalter 32 nicht gesendet wird (NEIN in Schritt S120), kehrt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 zum Schritt S100 zurück und wiederholt die Betriebe in den Schritten S100, S110 und S120, bis das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S120 positiv ist.
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Somit speichert die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S130 auf die Bestimmung hin, dass das Geschwindigkeitssteuerungsstartsignal von dem Steuerschalter 32 gesendet wird (JA in Schritt S120), in dem Speichermedium 26a die Gesamtheit der Divergenzkomponenten als den Parameter, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt, das in Schritt S110 berechnet wurde, als einen Sollwert einer Geschwindigkeitssteuerung (Sollgeschwindigkeitsgefühl des Fahrers).
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Wie es oben beschrieben wurde, berechnet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in der Geschwindigkeitssteuerungsaufgabe, die in 2A dargestellt ist, wiederholt den Parameter, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt, und speichert in dem Speichermedium 26a den Parameter, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt, als den Sollwert der Geschwindigkeitssteuerung zu dem Zeitpunkt, zu dem der Steuerschalter 32 eingeschaltet wird. Dieses macht es möglich, das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers beim Einschalten des Steuerschalters 32 durch den Fahrer als den Sollwert der Geschwindigkeitssteuerung einzustellen. Man beachte, dass die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 den Parameter, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt, nach dem Einschalten des Steuerschalters 32 berechnen und den berechneten Parameter in dem Speichermedium 26a speichern kann.
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Anschließend an den Schritt S130 empfängt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 die gemessenen Signale, die von den Sensoren 18, 20, 22 und 24 ausgegeben werden, und die aufeinanderfolgend aufgenommenen Gesichtsbilder von dem Gesichtsbildsensor 32 mit derselben Prozedur wie in Schritt S100. Dann berechnet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S150 auf der Grundlage der empfangenen gemessenen Signale und der empfangenen aufeinanderfolgenden Gesichtsbilder den Parameter, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt, mit im Wesentlichen derselben Prozedur wie in Schritt S110 (Schritte S200 bis S230). Das heißt, in Schritt S150 berechnet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 den derzeitigen Parameter, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers derzeitig angibt. In Schritt S150 kann die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 unter Berücksichtigung einer Steuerungsverzögerung den Parameter, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt, an einer zukünftigen Position des Fahrzeugs nach dem Verstreichen von N Sekunden seit der derzeitigen Annahme, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs während des Verstreichens der N Sekunden konstant bleibt, berechnen.
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Anschließend an den Schritt S150 berechnet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S160 die derzeitige Abweichung des Parameters, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt (oder an einer zukünftigen Position des Fahrzeugs nach dem Verstreichen von N Sekunden seit diesem Zeitpunkt), von dem Sollwert des Parameters, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt. Das heißt, in Schritt S160 berechnet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 die Abweichung des derzeitigen Geschwindigkeitsgefühls des Fahrers von dem Sollgeschwindigkeitsgefühl des Fahrers. Dann berechnet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S170 auf der Grundlage der berechneten Parameterabweichung (berechnete Geschwindigkeitsgefühlsabweichung) einen Befehlswert bzw. Steuerwert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
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Das Speichermedium 26a speichert beispielsweise Informationen I, die beispielsweise als Karte, Programm und/oder Funktion bezeichnet sind, wobei diese Informationen F eine Beziehung zwischen einer Variablen einer Kompensation für den Befehlswert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Variablen der Parameterabweichung repräsentieren. Die Informationen I können auf der Grundlage von Daten, die mittels Tests und/oder Simulationen unter Verwendung der Vorrichtung AP und des Fahrzeugs oder deren äquivalenten Computermodellen erhalten wurden, bestimmt worden sein.
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Insbesondere nimmt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S170 Bezug auf die Informationen I unter Verwendung eines berechneten Werts der Parameterabweichung als einen Schlüssel zum Extrahieren eines Werts der Kompensation für den Befehlswert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechend dem berechneten Wert der Parameterabweichung auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bezugnahme.
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Anschließend an den Schritt S170 kompensiert die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S180 einen derzeitig eingestellten Befehlswert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Grundlage des Werts der Kompensation, womit ein neuer Befehlswert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet wird. Somit führt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S180 ein Steuern der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Grundlage des berechneten Befehlswerts der Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch. Die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 steuert beispielsweise den Antriebsenergiesteueraktuator 28 und/oder den Bremssteueraktuator 30 derart, dass der derzeitige Wert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Wesentlichen mit dem berechneten Befehlswert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs übereinstimmt.
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Anschließend bestimmt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S190, ob der Steuerschalter 32 ausgeschaltet ist, mit anderen Worten, ob kein Auslösersignal von dem Steuerschalter 32 eingegeben wird. Bis das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S190 positiv ist (JA), führt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 zyklisch die Geschwindigkeitsteuerungsaufgabe von dem Schritt S140 bis zum Schritt S190 durch. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S190 positiv ist (JA), beendet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 die Geschwindigkeitssteuerungsaufgabe.
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Wie es oben beschrieben wurde, ist eine Geschwindigkeitsgefühlerhaltereinrichtung (der Rechner 26b) gemäß dieser Ausführungsform ausgelegt, ein Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers auf der Grundlage der Divergenzkomponenten der projizierten relativen Bewegungen der jeweiligen Punkte P zu berechnen. Diese Konfiguration ermöglicht es, das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers speziell zu erfassen. Dieses macht es möglich, auf einfache Weise das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers zu steuern, um zu verhindern, dass sich der Fahrer unwohl fühlt oder sich aufgrund des Geschwindigkeitsgefühls des Fahrers fürchtet.
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Außerdem ist die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung AP gemäß dieser Ausführungsform ausgelegt, als den Parameter, der das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers angibt, die Gesamtheit der Divergenzkomponenten der projizierten relativen Bewegungen der jeweiligen Punkte P zu berechnen und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs derart zu steuern, dass die Gesamtheit der Divergenzkomponenten der projizierten relativen Bewegungen der jeweiligen Punkte P im Wesentlichen konstant gehalten wird. Diese Konfiguration ermöglicht es sogar einem nicht versierten Fahrer, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf dieselbe Weise wie ein versierter Fahrer zu steuern, wobei das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers unabhängig von einer Änderung der Gestalt der Straße im Wesentlichen konstant gehalten wird. Somit ist es möglich, zu verhindern, dass sich der Fahrer unwohl fühlt oder fürchtet.
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Die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung AP gemäß dieser Ausführungsform ist ausgelegt, automatisch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs derart einzustellen bzw. anzupassen, dass der Fahrer ein konstantes Geschwindigkeitsgefühl erhält, ohne dass der Fahrer ein Gaspedal AC betätigt.
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Außerdem kann die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung AP eine Geschwindigkeitssteuerung des Fahrzeugs durchführen, während der Fahrer das Gaspedal AC betätigt. Bei dieser Modifikation kann die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung AP ausgelegt sein, den Antriebsenergiesteueraktuator 28 und/oder den Bremssteueraktuator 30 in einem Schritt S180a derart zu steuern, dass der derzeitige Wert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Wesentlichen mit einem aus den folgenden übereinstimmt: dem berechneten Befehlswert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einem von einem Fahrer gewünschten Wert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Grundlage der Betätigung des Gaspedals AC. Diese Modifkation steuert die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, so dass die gesteuerte Geschwindigkeit gleich oder kleiner als der Befehlswert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, der durch die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung AP als dessen obere Grenze erhalten wird, ist, was es möglich macht, die Sicherheit der Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung zu verbessern.
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Ähnlich wie bei einem herkömmlichen automatischen Fahrtregelungssystem kann die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung AP mit einem Aufwärts/Abwärts-Geschwindigkeitsschalter SW versehen sein (siehe gestrichelte Linien in 1). Als Antwort auf die Betätigung des Aufwärts/Abwärts-Geschwindigkeitsschalters SW durch den Fahrer erhöht/verringert die Steuerung 26d der Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch beispielsweise einen voreingestellten Wert. In dieser Modifikation kann die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung AP ausgelegt sein, die Betriebe in den Schritten S100 bis S130 durchzuführen, um die Gesamtheit der Divergenzkomponenten als das Sollgeschwindigkeitsgefühl des Fahrers jedes Mal zu erneuern, wenn sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufgrund der Betätigung des Aufwärts/Abwärts-Geschwindigkeitsschalter SW durch den Fahrer ändert. Diese Modifikation kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs derart steuern, dass der Fahrer ein Geschwindigkeitsgefühl erlangen kann, das der gesteuerten Geschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht, nachdem der Aufwärts/Abwärts-Geschwindigkeitsschalter SW von dem Fahrer betätigt wurde.
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Die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 gemäß dieser Ausführungsform ist ausgelegt, in dem Speichermedium 26a die Gesamtheit der Divergenzkomponenten der projizierten relativen Bewegungen der jeweiligen Punkte P als Antwort auf den Empfang einer Anweisung zum Starten der Geschwindigkeitssteuerung als den Sollwert der Geschwindigkeitssteuerung zu speichern. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Insbesondere kann die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 ausgelegt sein, eine Anweisung zum Starten der Geschwindigkeitssteuerung nur dann zu empfangen, wenn das Fahrzeug auf der Straße geradeaus fährt. Deise Modifikation kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs derart steuern, dass sogar dann, wenn das Fahrzeug an einer Ecke oder Ähnlichem dreht, das Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers im Wesentlichen mit dem Geschwindigkeitsgefühl des Fahrers (Sollgeschwindigkeitsgefühl), das erhalten wird, wenn das Fahrzeug auf der Straße geradeaus fährt, übereinstimmt. Dieses kann die Möglichkeit weiter verringern, dass der Fahrer sich unwohl fühlt oder fürchtet, und zwar sogar dann, wenn das Fahrzeug an einer Ecke dreht.
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und kann innerhalb des Bereichs der vorliegenden Offenbarung modifiziert oder abgewandelt werden.
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In dieser Ausführungsform ist die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung AP mit der Gesichtsbildkamera 34 ausgerüstet, um aufeinanderfolgend Gesichtsbilder des Fahrers des Fahrzeugs aufzunehmen, und die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung AP ist ausgelegt, die Positionen der Iris bzw. Iriden beider Augen des Fahrers auf der Grundlage der aufeinanderfolgend aufgenommenen Gesichtsbilder zu erfassen und auf der Grundlage der Positionen der Iris bzw. Iriden den Blickpunkt des Fahrers einzustellen. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt.
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Insbesondere kann die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung AP mit einer vorderen Kamera 34a, die an dem Fahrzeug montiert ist (siehe gestrichelte Linien in 1) versehen und ausgelegt sein, eine Bewegung jedes von mehreren Punkten, die in einem Bild, das von der vorderen Kamera aufgenommen wird, eingestellt werden, als einen Vektor, d. h. einen optischen Fluss, zu repräsentieren und einen Punkt mit dem minimalen optischen Fluss als den Blickpunkt einzustellen. Dieses kommt daher, dass es auf der Grundlage von psychologischen Theorien und weiteren Erkenntnissen ebenso wie empirischen Kenntnissen bekannt ist, dass der Fahrer auf einen Punkt blickt, der sich am wenigsten in der Sicht des Fahrers bewegt. In diesem Fall kann die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 in Schritt S220b den optischen Fluss an jedem der Punkte berechnen oder kann die optischen Flüsse an einigen der Punkte berechnen, wobei diese Punkte, an denen die optischen Flüsse berechnet werden, derart beschränkt sind, dass sie auf der Straße vorhanden sind. Ein Punkt mit dem minimalen optischen Fluss kann als der Blickpunkt aus einigen der Punkte ausgewählt werden, wobei diese Punkte als Kandidatenpunkte des Blickpunkts darauf beschränkt sind, dass sie auf der Straße vorhanden sind.
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In Schritt S210 kann die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 die durch den Fahrzeugbewegungsdetektor 160 erfasste Bewegung des Fahrzeugs in eine relative Bewegung des Fahrumgebungsfelds in Bezug auf das Fahrzeug umwandeln, das heißt, kann die erfasste Bewegung des Fahrzeugs in eine relative Bewegung jedes von mehreren Punkten P, die in dem vorbestimmten Bereich AL in dem erkannten Fahrumgebungsfeld in Bezug auf das Fahrzeug eingestellt sind, umwandeln, womit die relative Bewegung jedes Punkts P in Bezug auf das Fahrzeug erfasst wird. Auf der Grundlage der relativen Bewegung jedes Punkts P kann die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 einen Punkt mit der minimalen relativen Bewegung in Bezug auf das Fahrzeug als den Blickpunkt einstellen.
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In dieser Modifikation kann unter der Annahme, dass der Fahrer des Fahrzeugs in die Fahrtrichtung des Fahrzeugs blickt, die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 die relative Bewegung jedes Punkts P in das Retina-Kugelkoordinatensystem, das durch Modellieren der Retinakugel des Fahrers des Fahrzeugs ausgebildet wird, projizieren. Dann berechnet die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 eine Größe der projizierten relativen Bewegung jedes Punkts P; die Größe einer beobachteten relativen Bewegung jedes Punkts P.
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In 9, die 5C entspricht, wird ein orthogonales Koordinatensystem durch Einstellen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs als die Y-Achse, einer Richtung orthogonal zu der Y-Achse, die sich in der Lateralrichtung des Fahrzeugs erstreckt, als die X-Achse, und einer Richtung orthogonal zu den X- und Y-Achsen, die sich in der Vertikalrichtung des Fahrzeugs erstreckt, als die Z-Achse definiert. Anschließend erhält die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26, wie es in 9 dargestellt ist, Koordinaten (x, y, z) der Punkte P.
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Wie es in 9 dargestellt ist, wird die relative Bewegung eines Punkts A mit einer Koordinate (x, y, z) mit einem Abstand R von dem Ursprung des orthogonalen Koordinatensystems in das Retina-Kugelkoordinatensystem projiziert. Man beachte, dass der Punkt A in dem orthogonalen Koordinatensystem in einen Punkt (ein Bild) a (θ, ϕ) in dem Retina-Kugelkoordinatensystem umgewandelt wird, wobei 0 den Azimutwinkel gegenüber der X-Achse auf der X-Y-Ebene, die durch die X-Achse und die Y-Achse ausgebildet wird, und ϕ den Elevationswinkel gegenüber der X-Achse auf der X-Z-Ebene, die durch die X-Achse und die Z-Achse ausgebildet wird, repräsentieren.
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Das heißt, die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU
26 berechnet in Schritt S210 als die beobachtete Bewegung eine absolute Änderungsrate eines exzentrischen Winkels ω des Bilds a entsprechend der folgenden Gleichung [4]:
wobei V die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und γ die Gierrate repräsentieren.
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Die Gleichung [4] wird auf die folgende Weise hergeleitet. Der exzentrische Winkel ω wird unter Verwendung des Azimutwinkels θ und des Elevationswinkels ϕ repräsentiert, wie es in der folgenden Gleichung [5] gezeigt ist: ω = cos–1(cosϕcosθ) [5]
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Außerdem wird die Beziehung zwischen dem Winkel θ, dem Winkel ϕ zusammen mit dem exzentrischen ω in dem Retina-Koordinatensystem und den Koordinaten (x, y, z) in dem orthogonalen Koordinatensystem, wie es in
10 dargestellt ist, durch die folgenden Gleichungen [6] bis [10] repräsentiert:
θ = tan–1( x / y) [6] x = y·tanθ [8] y = R·cosω [9] -
Weiterhin wird, wenn die Formel, die als die folgende Gleichung [11] gezeigt ist, verwendet wird, um die Gleichung [5] zu differenzieren, die folgende Gleichung [12] hergeleitet:
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die Gierrate γ berücksichtigt werden, werden die differenzierten Werte von θ und ϕ auf der Grundlage der Gleichungen [6] und [7] gemäß den folgenden Gleichungen [13] und [14] berechnet:
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Ein Einsetzen der Gleichungen [13] und [14] in die Gleichung [12] ergibt die Gleichung [4].
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In Schritt S210 kann die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 aufeinanderfolgend entsprechend der Gleichung [4] die Änderungsraten der jeweiligen Punkte P unter Verwendung der Positionen (θ, ϕ), des Abstands R, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Gierrate γ berechnen. Die Änderungsrate jedes Punkts P repräsentiert die Größe einer relativen Bewegung des visuellen Sinneseindrucks des Fahrers, da sie auf der Grundlage des Retina-Kugelkoordinatensystems berechnet wird. Das heißt, die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 kann eine physikalische relative Bewegung jedes Punkts P, der in dem vorbestimmten Bereich AL eingestellt ist, in eine visuelle relative Bewegung umwandeln.
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In Schritt S210 stellt die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 den Blickpunkt des Fahrers auf der Grundlage der Änderungsrate des exzentrischen Winkels jedes der Punkte P ein. Insbesondere steht 10 schematisch die Absolutwerte der Änderungsraten des exzentrischen Winkels der jeweiligen Punkte P dar, die jeweils durch ein Segment, das eine proportionale Länge aufweist, repräsentiert werden. Wie es in 10 dargestellt ist, durchsucht die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 sämtliche Absolutwerte der Änderungsraten des exzentrischen Winkels, um den minimalen Absolutwert eines Punkts P als den Blickpunkt zu finden.
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Man beachte, dass, da der Fahrer annimmt, auf einen Punkt auf der Straße während der Fahrt des Fahrzeugs zu blicken, eine Position des Blickpunkts auf die Straße vor dem Fahrzeug beschränkt werden kann.
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In der obigen Ausführungsform erfasst die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung AP eine Bewegung des Fahrzeugs und wandelt die erfasste Bewegung des Fahrzeugs in eine relative Bewegung des Fahrumgebungsfelds in Bezug auf das Fahrzeug um. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Insbesondere kann die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung AP ausgelegt sein, unter Verwendung einer Objekterfassungseinheit wie beispielsweise eines Millimeterlasers, eines Laserradars und einer Stereokamera Positionsinformationen wie beispielsweise eine Azimutrichtung und einen Abstand zu dem Fahrzeug von zumindest einem stationären Objekt, das in dem Fahrumgebungsfeld vorhanden ist, zu erfassen, womit eine Bewegung des mindestens einen stationären Objekts erfasst wird. Als das mindestens eine stationäre Objekt, das zu erfassen ist, kann ein Punkt auf der Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug, eine Leitplanke, eine Markierung oder Ähnliches verwendet werden. Die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung AP kann eine relative Bewegung des mindestens einen stationären Objekts in dem Retina-Kugelkoordinatensystem auf der Grundlage der Positionsinformationen des mindestens einen stationären Objekts erfassen.
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In der obigen Ausführungsform projiziert die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung AP die relative Bewegung jedes der Punkte P, die in dem Bereich AL in dem Fahrumgebungsfeld eingestellt sind, in das Retina-Kugelkoordinatensystem und berechnet eine Komponente eines Wirbels der projizierten relativen Bewegung jedes Punkts P. Die vorliegende Beschreibung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Da eine Solltrajektorie auf der Straße, von der geschätzt wird, dass das Fahrzeug darauf fährt, eingestellt werden sollte, können insbesondere die Punkte P auf der Straße, von der geschätzt wird, dass das Fahrzeug darauf fährt, eingestellt werden. Dieses verringert eine Verarbeitungslast der Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26.
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Die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 gemäß dieser Ausführungsform ist ausgelegt, in dem Speichermedium 26a die Gesamtheit der Divergenzkomponenten der projizierten relativen Bewegungen der jeweiligen Punkte P als den Sollwert der Geschwindigkeitssteuerung als Antwort auf den Empfang einer Anweisung zum Starten einer Geschwindigkeitssteuerung zu speichern. Die vorlegende Beschreibung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Da jeder Fahrer für das Fahrzeug einen im Wesentlichen einzigartigen Sinn für eine Geschwindigkeit in Abhängigkeit von seinen Vorlieben aufweist, kann die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 insbesondere das Geschwindigkeitsgefühl jedes individuellen Fahrers im Wesentlichen als konstant betrachten.
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Somit kann die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 für die erste Geschwindigkeitssteuerung des Fahrzeugs für jeden individuellen Fahrer in dem Speichermedium 26a die Gesamtheit der Divergenzkomponenten der projizierten relativen Bewegungen der jeweiligen Punkte P als den Sollwert der Geschwindigkeitssteuerung speichern. Für die nächste und daran anschließende Geschwindigkeitssteuerung des Fahrzeugs für einen Fahrer kann die Geschwindigkeitssteuerungs-ECU 26 den Fahrer identifizieren und die Geschwindigkeitssteuerung auf der Grundlage des Sollwerts, der dem identifizierten Fahrer entspricht und in dem Speichermedium 26a gespeichert ist, durchführen. Ein Fahrer, der das Fahrzeug fährt, kann beispielsweise durch Erkennen des Fahrers auf der Grundlage der aufeinanderfolgenden Gesichtsbilder des entsprechenden Fahrers oder durch Bereitstellen mehrerer Schalter für Fahrer und Identifizieren eines der Fahrer auf der Grundlage dessen, welcher Schalter betätigt wird, identifiziert werden.
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In der obigen Ausführungsform wird das Fahrzeug als ein Beispiel für mobile Objekte der vorliegenden Offenbarung verwendet. Es können jedoch auch andere Arten von mobilen Objekten wie beispielsweise ein Flugzeug, ein Motorrad, ein Rollstuhl und Ähnliches als das mobile Objekt der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
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Während hier eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die hier beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern enthält einige und sämtliche Ausführungsformen, die Modifikationen, Weglassungen, Kombinationen (beispielsweise Aspekte verschiedener Ausführungsformen), Adaptionen und/oder Änderungen umfassen, wie sie dem Fachmann auf der Grundlage der vorliegenden Beschreibung offensichtlich sind. Die Grenzen in den Ansprüchen sind auf der Grundlage der in den Ansprüchen verwendeten Sprache breit zu interpretieren und nicht auf die in der vorliegenden Beschreibung oder während der Verfolgung der Anmeldung beschriebenen Beispiele, die als nicht ausschließlich anzusehen sind, beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010-186413 [0001]
- JP 05-270368 [0003]
