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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugfahrsteuervorrichtung.
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2. Erläuterung des Standes der Technik
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Das
US-Patent mit der Nummer 8457827 beschreibt die Fahrsteuervorrichtung eines Fahrzeugs. Die im
US-Patent 8457827 erläuterte Vorrichtung sagt das Verhalten der anderen Fahrzeuge um ein Fahrzeug auf der Grundlage des derzeitigen Fahrzeugverhaltens und der derzeitigen Umgebung voraus. Diese Vorrichtung führt das autonome Fahren des Fahrzeugs auf der Grundlage des vorhergesagten Verhaltens der anderen Fahrzeuge durch.
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Wenn ein Fahrzeug die Fahrspur in eine benachbarte Fahrspur wechseln soll, aber die benachbarte Fahrspur überfüllt ist, kann es manchmal passieren, dass die Abstände zwischen den Fahrzeugen, die auf der benachbarten Fahrspur fahren, klein sind und es zwischen den Fahrzeugen, die in der benachbarten Spur fahren, den Platz nicht gibt, den das Fahrzeug braucht, um die Spur zu wechseln. In einem solchen Fall gibt es die Möglichkeit, dass das Fahrzeug die Spur nicht autonom wechseln kann. Beispielsweise muss das Fahrzeug vor dem Beginn des Wechselns der Spur warten, bis der Abstand zwischen den Fahrzeugen groß genug wird, wenn die Fahrsteuervorrichtung eines Fahrzeugs als ein Ergebnis der Vorhersage des Verhaltens der anderen Fahrzeuge, die auf der vollen benachbarten Spur fahren, vorhersagt, dass der Abstand zwischen Fahrzeugen kürzer als der Platz ist, den das Fahrzeug benötigt, um sich zwischen die Fahrzeuge zu drängen. Auf diesem technischen Gebiet wurde eine Fahrzeugfahrsteuervorrichtung noch wünschenswerter, die es einfacher macht, die Spur auf eine stark befahrene Spur zu wechseln.
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KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
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Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugfahrsteuervorrichtung, die ein Fahrzeug, das auf einer Fahrspur fährt, dazu veranlasst, die Spur auf eine benachbarte Spur zu wechseln, die benachbart zur eigenen Spur und überfüllt ist. Die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung umfasst eine Aufnahmeeinheit, eine Einheit zur Bestimmung einer externen Situation und eine Fahrzeugsteuereinheit. Die Aufnahmeeinheit ist dazu aufgebaut, Umgebungsinformation für das Fahrzeug aufzunehmen. Die Einheit zur Bestimmung der externen Situation ist dazu aufgebaut, auf der Grundlage der Umgebungsinformation des Fahrzeugs zu bestimmen, ob es einen Platz auf der benachbarten Spur gibt, auf die das Fahrzeug wechseln wird. Die Fahrzeugsteuereinheit ist dazu aufgebaut, das Fahrzeug dazu zu veranlassen, die Spur entlang einer Fahrtrajektorie zu ändern, die vorab bestimmt wird, um von der befahrenen Spur auf die benachbarte Spur zu wechseln. Die Fahrzeugsteuereinheit ist dazu aufgebaut, das Fahrzeug entlang der Fahrtrajektorie zu bewegen und das Fahrzeug an einer Warteposition in einen Wartezustand auf einer Spurgrenze zwischen der befahrenen Spur und der benachbarten Spur oder auf eine Warteposition in einem vorab festgelegten Abstand von der Spurgrenze in der befahrenen Spur zu stellen, wenn die Einheit zur Bestimmung der externen Situation bestimmt, dass es keinen Platz gibt, und die Fahrzeugsteuereinheit ist dazu aufgebaut, das Fahrzeug von der Warteposition an den Platz zu bewegen, wenn die Einheit zur Bestimmung der externen Situation bestimmt, dass der Platz vorhanden ist, während das Fahrzeug sich im Wartezustand befindet.
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Nach dem vorstehend beschriebenen Aspekt bewegt die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung das Fahrzeug entlang der Fahrtrajektorie und stellt das Fahrzeug in einem Wartezustand an einer Warteposition auf einer Spurgrenze oder an einer Warteposition innerhalb eines vorab festgelegten Abstands von der Spurgrenze auf der Fahrspur ab, wenn der Platz, auf den das Fahrzeug fahren kann, auf der benachbarten Spur nicht vorhanden ist, weil sie zu stark befahren ist. Daher kann die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung von den anderen Fahrzeugen, die auf der benachbarten Spur fahren, oder den Fahrern der anderen Fahrzeuge verlangen, einen Platz für den Spurwechsel freizumachen. Wenn ein Platz auf der benachbarten Spur verfügbar gemacht wird, während sich das Fahrzeug im Wartezustand befindet, bewegt die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung das Fahrzeug aus der Warteposition auf diesen Platz. Auf diese Weise kann die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung von den auf der benachbarten Spur fahrenden anderen Fahrzeugen verlangen, Platz zu schaffen, was es leicht macht, auf die benachbarte Spur zu wechseln, die stark befahren ist.
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In dem vorstehend erläuterten Aspekt kann die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung weiterhin eine Stoppbestimmungseinheit umfassen, die dazu aufgebaut ist, zu bestimmen, ob eine vorab festgelegte Spurwechselstoppbestimmung erfüllt ist, und zwar basierend auf der Umgebungsinformation des Fahrzeugs, während sich das Fahrzeug im Wartezustand befindet. Die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung kann dazu aufgebaut sein, das Fahrzeug aus der Warteposition in eine vorab festgelegte Position auf der befahrenen Spur zu bewegen, wenn die Einheit zur Bestimmung der externen Situation nicht bestimmt, dass der Platz vorhanden ist, während das Fahrzeug sich im Wartezustand befindet, und wenn die Stoppbestimmungseinheit bestimmt, dass die Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist.
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Nach dem vorstehend beschriebenen Aspekt stoppt die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung den Spurwechsel und bewegt das Fahrzeug aus der Warteposition auf eine vorab festgelegte Position auf der befahrenen Spur, wenn eine Anforderung, Platz für einen Spurwechsel zu schaffen, ausgegeben wird, aber die Situation bestehen bleibt, in der die anderen Fahrzeuge, die auf der benachbarten Spur fahren, keinen Platz schaffen. Dies vermeidet den Zustand, in dem das Fahrzeug immer wieder vergeblich die Forderung stellt, einen Platz für den Spurwechsel zu schaffen.
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In dem vorstehend erläuterten Aspekt kann die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung weiterhin eine Stoppbestimmungseinheit umfassen, die dazu aufgebaut ist, zu bestimmen, ob eine vorab festgelegte Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist, und zwar auf der Grundlage der Umgebungsinformation des Fahrzeugs, während sich das Fahrzeug im Wartezustand befindet. Die Fahrzeugsteuereinheit kann dazu aufgebaut sein, eine Fahrsteuerung des Fahrzeugs zu beenden, wenn die Einheit zur Bestimmung der externen Situation nicht bestimmt, dass es den Platz gibt, während sich das Fahrzeug im Wartezustand befindet und wenn die Stoppbestimmungseinheit bestimmt, dass die Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist. In diesem Fall kann die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung die Fahrt auf manuelle Fahrt umschalten, um es dem Fahrer des Fahrzeugs zu erlauben, das anschließende Verhalten des Fahrzeugs zu bestimmen, wenn eine Anforderung, Platz für einen Spurwechsel zu schaffen, ausgegeben wird, aber der Zustand andauert, in dem die anderen Fahrzeuge, die auf der benachbarten Spur fahren, keinen Platz machen.
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In dem vorstehend erläuterten Aspekt kann die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung weiterhin eine Stoppbestimmungseinheit umfassen, die dazu aufgebaut ist, zu bestimmen, ob eine vorab festgelegte Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist, und zwar auf der Grundlage der Umgebungsinformation des Fahrzeugs, während sich das Fahrzeug im Wartezustand befindet, und eine Warneinheit, die dazu aufgebaut ist, eine Warnung an einen Fahrer des Fahrzeugs auszugeben, wenn die Einheit zur Bestimmung der externen Situation nicht bestimmt, dass der Platz vorhanden ist, während das Fahrzeug sich im Wartezustand befindet, und wenn die Stoppbestimmungseinheit bestimmt, dass die Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist. In diesem Fall kann die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung den Fahrer des Fahrzeugs darüber informieren, dass der Spurwechsel gestoppt werden sollte.
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Im vorstehend erläuterten Aspekt kann die Stoppbestimmungseinheit dazu aufgebaut sein, zu bestimmen, dass die Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist, wenn einen bestimmte Zahl an Fahrzeugen oder mehr, die auf der benachbarten Spur parallel fahren, am Fahrzeug vorbeigefahren sind. In diesem Fall kann die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung den Spurwechsel anhalten, wenn eine Anforderung, Platz für den Spurwechsel zu schaffen, für eine vorab festgelegte Anzahl von Fahrzeugen (die parallel fahren) ausgegeben wurde, aber kein Platz geschaffen bzw. gelassen wurde.
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Im vorstehend erläuterten Aspekt kann die Stoppbestimmungseinheit dazu aufgebaut sein, zu bestimmen, dass die Spuränderungsstoppbedingung erfüllt ist, wenn ein Fahrzeugabstand zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug gleich groß wie oder länger als ein erster Abstand ist, und wenn ein Fahrzeugabstand zwischen dem Fahrzeug und einem nachfolgenden Fahrzeug gleich oder kürzer als ein zweiter Abstand ist, wobei das vorherfahrende Fahrzeug ein Fahrzeug ist, das in der Fahrspur vor dem Fahrzeug fährt und das nachfolgende Fahrzeug ein Fahrzeug ist, das auf der befahrenen Spur hinter dem Fahrzeug fährt. In diesem Fall kann die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung einen Verkehrsstau verhindern, der ansonsten durch die Forderung, einen Platz für einen Spurwechsel zu schaffen, verursacht werden könnte.
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Nach den Aspekten und den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung macht es die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung einem Fahrzeug leicht, einen Wechsel auf eine vielbefahrene Spur durchzuführen.
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KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
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Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, in denen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen, und in denen:
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1 ein Blockschaubild ist, das einen Aufbau eines Fahrzeugs zeigt, in dem eine Fahrzeugfahrsteuervorrichtung in einer Ausführungsform montiert ist;
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2 ein Schaubild ist, das ein Beispiel einer vielbefahrenen benachbarten Spur zeigt;
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3 ein Schaubild ist, das ein Beispiel einer Fahrtrajektorie auf eine vielbefahrene benachbarte Spur zeigt;
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4A ein Schaubild ist, das ein Beispiel eines Spurwechsels auf eine vielbefahrene benachbarte Spur zeigt;
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4B ein Schaubild ist, das ein Beispiel eines Spurwechsels auf eine vielbefahrene benachbarte Spur zeigt;
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4C ein Schaubild ist, das ein Beispiel eines Spurwechsels auf eine vielbefahrene benachbarte Spur zeigt;
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5A ein Schaubild ist, das ein Beispiel einer Warteposition zeigt;
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5B ein Schaubild ist, das ein Beispiel einer Warteposition zeigt;
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6 ein Schaubild ist, das ein Beispiel einer Spurwechselstoppverarbeitung zeigt; und
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7 ein Ablaufplan ist, der ein Beispiel des Betriebs der Fahrzeugfahrsteuervorrichtung in dieser Ausführungsform zeigt.
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GENAUE ERLÄUTERUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung wird dasselbe Bezugszeichen für dieselbe oder analoge Komponente verwendet und die doppelte Beschreibung wird weggelassen.
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1 ist ein Blockschaubild, das einen Aufbau eines Fahrzeugs V zeigt, in dem eine Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 in einer Umgebung montiert ist. Wie in 1 gezeigt, ist ein Fahrzeugsystem 100 im Fahrzeug V wie einem PKW montiert. Das Fahrzeugsystem 100, in dem die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 enthalten ist, ist ein System, das dem Fahrzeug V erlaubt, die Spur automatisch zu wechseln. Wenn ein Fahrzeug beispielsweise auf eine vielbefahrene Spur wechselt, informiert die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 die Fahrzeuge, die auf der Spur fahren, auf die das Fahrzeug wechseln wird, über die Absicht, sich in die Reihe von Fahrzeugen zu drängen, um sie aufzufordern, Platz zu schaffen, der für den Spurwechsel nötig ist. Der Aufbau des Fahrzeugsystems 100 wird nachstehend beschrieben.
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Das Fahrzeugsystem 100 umfasst einen externen Sensor 1, eine Global-Positioning-System(GPS)-Empfangseinheit 2, einen Innensensor 3, eine Straßenkartendatenbank 4, ein Navigationssystem 5, ein Stellglied 6, eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle (Human Machine Interface, HMI) 7 und eine ECU 10A.
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Der externe Sensor 1 ist eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der externen Situation, die die Umgebungsinformation des Fahrzeugs V darstellt. Der externe Sensor 1 umfasst mindestens eine Kamera, ein Radar und/oder ein Laserbilderfassungs- und -messsystem (Laser Imaging Detection and Ranging, LIDAR).
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Die Kamera ist eine Aufnahmevorrichtung, die die externe Situation des Fahrzeugs V aufnimmt. Die Kamera ist beispielsweise auf der Innenseite der Windschutzscheibe des Fahrzeugs V vorgesehen. Die Kamera kann eine monokulare Kamera oder eine Stereokamera sein. Die Stereokamera umfasst zwei Aufnahmeeinheiten, die so angeordnet sind, dass der Unterschied zwischen dem rechten Auge und dem linken Auge wiedergegeben werden kann. Die Information, die von der Stereokamera aufgenommen wird, umfasst auch die Information in der Tiefenrichtung. Die Kamera gibt die aufgenommene Information über die externe Situation des Fahrzeugs V an die ECU 10A aus.
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Das Radar erfasst ein Objekt außerhalb des Fahrzeugs V unter Verwendung einer Radiowelle. Beispielsweise ist die Radiowelle eine Millimeterwelle. Das Radar erfasst ein Objekt durch Senden einer Radiowelle in die Umgebung des Fahrzeugs V und durch den Empfang der Radiowelle, die durch ein Objekt reflektiert wird. Das Radar kann als die Objektinformation den Abstand zu einem oder die Richtung eines Objekts ausgeben. Das Radar gibt die erfasste Objektinformation an die ECU 10A aus. Wenn in einem nachfolgenden Schritt die Sensorzusammenführung durchgeführt wird, kann die Empfangsinformation über die reflektierte Radiowelle an die ECU 10A ausgegeben werden.
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Das LIDAR erfasst ein Objekt außerhalb des Fahrzeugs V unter Verwendung von Licht. Das LIDAR misst den Abstand zu einem Reflexionspunkt und erfasst ein Objekt durch Aussenden von Licht in die Umgebung des Fahrzeugs V und durch Empfang von Licht, das vom Objekt wiedergegeben wird. Das LIDAR kann den Abstand zu einem Objekt oder dessen Richtung als die Objektinformation ausgeben. Das LIDAR sendet die erfasste Objektinformation an die ECU 10A. Wenn in einem nachfolgenden Schritt eine Sensorzusammenführung durchgeführt wird, kann die Empfangsinformation über das reflektierte Licht an die ECU 10A ausgegeben werden. Es müssen nicht mindestens zwei aus Kamera, LIDAR und Radar eingebaut sein.
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Die GPS-Empfangseinheit 2 empfängt Signale von drei oder mehr GPS-Satelliten, um die Positionsinformation aufzunehmen, die die Position des Fahrzeugs V anzeigt. Die Positionsinformation umfasst die geografische Länge und die geografische Breite. Die GPS-Empfangseinheit 2 gibt die gemessene Positionsinformation über das Fahrzeug V an die ECU 10A aus. Man bemerke, dass anstelle der GPS-Empfangseinheit 2 eine andere Einheit verwendet werden kann, die dazu fähig ist, die geografische Länge und Breite der Position des Fahrzeugs V zu identifizieren.
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Der Innensensor 3 ist eine Erfassungsvorrichtung, die die Information über den Fahrzustand des Fahrzeugs V erfasst. Der Innensensor 3 umfasst zumindest einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Beschleunigungssensor und/oder einen Gierratensensor zum Erfassen der Information über den Fahrzustand des Fahrzeugs V.
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Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor ist eine Erfassungsvorrichtung, die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs V erfasst. Beispielsweise wird als der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor ein Raddrehzahlsensor verwendet. Der Raddrehzahlsensor ist an den Rädern des Fahrzeugs V oder an einer Komponente wie der Antriebswelle vorgesehen, die synchron mit den Rädern dreht, um die Drehzahl der Räder zu erfassen. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor gibt die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation (Raddrehzahlinformation) an die ECU 10A aus, die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs V umfasst.
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Der Beschleunigungssensor ist eine Erfassungsvorrichtung, die die Beschleunigung des Fahrzeugs V erfasst. Beispielsweise umfasst der Beschleunigungssensor einen Längsbeschleunigungssensor, der die Beschleunigung in der Längsrichtung des Fahrzeugs V erfasst, und einen Querbeschleunigungssensor, der die Querbeschleunigung des Fahrzeugs V erfasst. Der Beschleunigungssensor gibt die Beschleunigungsinformation an die ECU 10A aus, die die Beschleunigung des Fahrzeugs V umfasst.
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Der Gierratensensor ist eine Erfassungsvorrichtung, der die Gierrate (Kurvenwinkelgeschwindigkeit) um die senkrechte Achse im Schwerpunkt des Fahrzeugs V erfasst. Beispielsweise kann ein Gyroskopsensor als der Gierratensensor verwendet werden. Der Gierratensensor gibt die Gierrateninformation, die die Gierrate des Fahrzeugs V umfasst, an die ECU 10A aus.
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Die Straßenkartendatenbank 4 ist eine Datenbank, die Straßenkarteninformationen speichert. Beispielsweise wird die Straßenkartendatenbank 4 als eine Festplatte (HDD) gebildet, die im Fahrzeug V montiert ist. Die Straßenkarteninformation umfasst die Positionsinformation über Straßen, die Information über Straßenformen und die Positionsinformation über Kreuzungen und Einmündungen. Die Information über die Straßenform umfasst die Information, ob die Straße eine gekrümmte Straße oder eine gerade Straße ist, die Krümmung einer gekrümmten Straße und dergleichen. Zudem kann die Straßenkarteninformation das Ausgabesignal des externen Sensors 1 umfassen, wenn das Fahrzeugsystem 100 die Positionsinformation über Abschirmstrukturen wie ein Gebäude oder eine Wand verwendet, oder die gleichzeitige Lokalisierungs- und Aufzeichnungstechnologie (Simultaneous Localization and Mapping, SLAM). Die Straßenkartendatenbank 4 kann auch in einem Computer in Gebäuden wie einem Informationsverarbeitungszentrum gespeichert sein, das mit dem Fahrzeug V kommunizieren kann.
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Das Navigationssystem 5 ist eine Vorrichtung, die den Fahrer des Fahrzeugs V zu dem Zielort führt, der vom Fahrer des Fahrzeugs V auf der Straßenkarte festgelegt ist. Das Navigationssystem 5 berechnet eine Route, entlang der das Fahrzeug V fahren wird, auf der Grundlage der Positionsinformation des Fahrzeugs V, die von der GPS-Empfangseinheit 2 gemessen wird, und der Straßenkarteninformation, die in der Straßenkartendatenbank 4 gespeichert ist. Die Route kann eine Route sein, die eine befahrene Spur, auf der das Fahrzeug V fahren wird, in einem Gebiet mit mehreren Spuren identifiziert. Das Navigationssystem 5 berechnet eine Zielroute aus der Position des Fahrzeugs V zum Zielort und informiert den Fahrer über die berechnete Zielroute durch Anzeige auf der Anzeigevorrichtung oder durch Sprachausgabe vom Lautsprecher. Das Navigationssystem 5 gibt die Information über die Zielroute des Fahrzeugs V an die ECU 10A aus. Das Navigationssystem 5 kann Information, die in einem Computer an Standorten wie einem Informationsverarbeitungszentrum gespeichert ist, das mit dem Fahrzeug V kommunizieren kann, verwenden. Beispielsweise kann das Navigationssystem 5 eine Verkehrsstauinformation, die den Verkehrsstauzustand der Straße anzeigt, von einem Computer in den Standorten über Kommunikation aufnehmen. Ein Teil der vom Navigationssystem 5 durchzuführenden Verarbeitung kann auch durch den Computer an den Standorten durchgeführt werden.
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Das Stellglied 6 ist eine Vorrichtung, die die Fahrsteuerung des Fahrzeugs V durchführt. Das Stellglied 6 umfasst zumindest ein Drosselstellglied, ein Bremsstellglied und ein Lenkstellglied. Das Drosselstellglied steuert die Menge an Luft, die der Maschine zuzuführen ist (den Drosselwinkel) passend zum Steuersignal von der ECU 10A, um die Antriebskraft des Fahrzeugs V zu steuern. Wenn das Fahrzeug V ein Hybridfahrzeug oder ein elektrisches Fahrzeug ist, umfasst das Stellglied 6 kein Drosselstellglied, und in diesem Fall wird das Steuersignal von der ECU 10A dem Motor eingegeben, der die Antriebsquelle ist, um die Antriebskraft zu steuern.
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Das Bremsstellglied steuert das Bremssystem nach dem Steuersignal, das von der ECU 10A empfangen wird, um die auf die Räder des Fahrzeugs V auszuübende Steuerkraft zu steuern. Als das Bremssystem kann ein Hydraulikbremssystem verwendet werden. Das Lenkstellglied steuert den Betrieb des Hilfsmotors, der eine Komponente des elektrischen Servolenksystems zum Steuern des Lenkmoments ist, entsprechend dem Steuersignal, das von der ECU 10A empfangen wird. Indem es dies tut, steuert das Lenkstellglied das Lenkmoment des Fahrzeugs V.
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Die HMI 7 ist eine Schnittstelle zum Ausgeben und Eingeben von Information zwischen den Insassen (inklusive Fahrer) des Fahrzeugs V und dem Fahrzeugsystem 100. Die HMI 7 weist einen Anzeigebildschirm zum Anzeigen von Bildinformation für die Insassen, einen Lautsprecher zur Ausgabe von Sprache und Betätigungsknöpfe oder ein Touch-Panel auf, um es den Insassen zu erlauben, Eingabevorgänge durchzuführen. Die HMI 7 umfasst den Ein/Aus-Schalter für die autonome Spuränderung. Dieser Schalter ist eine Eingabeeinheit, über die ein Insasse einen Anforderungsvorgang zum Beginn des Spurwechsels eingibt. Der Ein/Aus-Schalter für den autonomen Spurwechsel kann auch dazu aufgebaut sein, es einem Insassen zu erlauben, einen Anforderungsvorgang zum Beenden eines autonomen Spurwechsels einzugeben. Als Antwort auf einen Anforderungsvorgang, der durch einen Insassen durchgeführt wird, einen autonomen Spurwechsel zu beginnen oder zu beenden, gibt der Ein/Aus-Schalter für den autonomen Spurwechsel die Information, die den Start des autonomen Spurwechsels oder das Ende des autonomen Spurwechsels anzeigt, an die ECU 10A aus. Die Eingabeeinheit ist nicht auf einen Schalter beschränkt, sondern kann irgendeine Einheit sein, die es einem Insassen erlaubt, die Information einzugeben, die die Absicht des Fahrers anzeigt, einen autonomen Spurwechsel zu beginnen oder zu beenden. Beispielsweise kann die Eingabeeinheit ein Startknopf für einen autonomen Spurwechsel oder ein Beendigungsknopf für einen autonomen Spurwechsel sein, oder kann das Objekt eines Schalters oder einen Knopfs sein, der auf dem Bildschirm für die Betätigung durch den Fahrer angezeigt ist. Die HMI 7 kann Information an die Insassen unter Verwendung eines drahtlos verbundenen mobilen Informationsterminals ausgeben oder kann einen Eingabevorgang von einem Insassen unter Verwendung eines mobilen Informationsterminals aufnehmen.
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Die ECU 10A steuert das Fahrzeug V. Die ECU 10A ist eine elektronische Steuereinheit, die eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und eine Controler Area Network(CAN)-Verbindungsschaltung aufweist. Die ECU 10A, die mit einem Netzwerk verbunden ist, über das eine Kommunikation unter Verwendung des CAN-Verbindungsschaltkreises ausgeführt wird, ist mit den vorstehend beschriebenen Komponenten des Fahrzeugs V so verbunden, dass die ECU 10A mit diesen Komponenten kommunizieren kann. Beispielsweise veranlasst die ECU 10A den CAN-Verbindungsschaltkreis dazu, auf der Grundlage des Signals, das von der CPU ausgegeben wird, zum Eingeben oder Ausgeben von Daten zu arbeiten, speichert die eingegebenen Daten im RAM, lädt ein Programm, das im ROM gespeichert ist, in das RAM und führt das in das RAM geladene Programm aus. Auf diese Weise implementiert die ECU 10A die Funktionen der Komponenten der ECU 10A, die später beschrieben werden. Die ECU 10A kann durch eine Vielzahl von elektronischen Steuereinheiten aufgebaut sein.
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Die ECU 10A umfasst eine Fahrzeugpositionserkennungseinheit 11, eine Erkennungseinheit 12 für externe Situationen (ein Beispiel einer Aufnahmeeinheit und einer Bestimmungseinheit für eine externe Situation), eine Fahrzustandserkennungseinheit 13, eine Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14, eine Antwortbestimmungseinheit 15, eine Stoppbestimmungseinheit 16 (ein Beispiel einer Stoppbestimmungseinheit), eine Warneinheit 17 (ein Beispiel einer Warneinheit) und eine Fahrsteuereinheit 18 (ein Beispiel einer Fahrzeugsteuereinheit). In dieser Ausführungsform ist die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 aufgebaut, indem sie die Fahrzeugpositionserkennungseinheit 11, die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation, die Fahrzustandserkennungseinheit 13, die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14, die Antwortbestimmungseinheit 15, die Stoppbestimmungseinheit 16, die Warneinheit 17 und die Fahrsteuereinheit 18 umfasst.
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Die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 veranlasst das Fahrzeug V, das auf einer Fahrspur fährt, die Spur auf eine vielbefahrene benachbarte Spur benachbart zur befahrenen Spur zu wechseln. Die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 muss nur die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation, die Antwortbestimmungseinheit 15 und die Fahrsteuereinheit 18 umfassen, aber muss nicht notwendigerweise die Fahrzeugpositionserkennungseinheit 11, Fahrzustandserkennungseinheit 13, Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14, Stoppbestimmungseinheit 16 und Warneinheit 17 umfassen.
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Die Fahrzeugpositionserkennungseinheit 11 erkennt die Position des Fahrzeugs V (die nachstehend als „Fahrzeugposition” bezeichnet wird) auf der Straßenkarte auf der Grundlage der Positionsinformation des Fahrzeugs V, die von der GPS-Empfangseinheit 2 empfangen wird, und der Straßenkarteninformation, die in der Straßenkartendatenbank 4 gespeichert ist. Die Fahrzeugpositionserkennungseinheit 11 wird implementiert, indem die CAN-Kommunikationsschaltung dazu veranlasst wird, auf der Grundlage des von der CPU ausgegebenen Signals zu arbeiten, und indem das in dem ROM gespeicherte Programm in das RAM geladen wird und das in das RAM geladene Programm ausgeführt wird. Die Fahrzeugpositionserkennungseinheit 11 kann auch die Fahrzeugposition durch Aufnahme der Fahrzeugposition, die vom Navigationssystem 5 verwendet wird, vom Navigationssystem 5 erkennen. Wenn die Fahrzeugposition durch einen Sensor gemessen werden kann, der außerhalb des Fahrzeugs, beispielsweise auf der Straße, aufgebaut ist, kann die Fahrzeugpositionserkennungseinheit 11 die Fahrzeugposition von diesem Sensor über Kommunikation aufnehmen.
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Die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation nimmt die Umgebungsinformation des Fahrzeugs V auf. Die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation wird implementiert, indem die CAN-Verbindungsschaltung dazu veranlasst wird, auf der Grundlage des von der CPU ausgegebenen Signals zu arbeiten, und indem das in dem ROM gespeicherte Programm in das RAM geladen wird und dann das in das RAM geladene Programm ausgeführt wird. Die Umgebungsinformation bezieht sich auf die Information, die die Umgebung oder Situation innerhalb eines vorab festgelegten Bereichs um das Fahrzeug V anzeigt. Beispielsweise nimmt die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation das Erfassungsergebnis des externen Sensors 1 als die Umgebungsinformation des Fahrzeugs V auf. Das Erfassungsergebnis des externen Sensors 1 umfasst die von der Kamera aufgenommene Information, die vom Radar erfasste Objektinformation oder die vom LIDAR erfasste Objektinformation. Als die Umgebungsinformation über das Fahrzeug V kann die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation auch die Information über Verkehrsstaus, die vom Navigationssystem 5 ausgegeben wird, mittels Kommunikation aufnehmen.
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Die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation erkennt die externe Situation des Fahrzeugs V auf der Grundlage der aufgenommenen Information. Die externe Situation des Fahrzeugs V kann die Information über eine Abzweigung auf der befahrenen Straße, einen Einmündungspunkt, Verkehrskontrollen, die Positionen der weißen Linien der befahrenen Spur, auf der das Fahrzeug V fährt, oder die Position der Mitte der Spur, die Straßenbreite und die Straßenform umfassen. Die Straßenform kann die Krümmung der befahrenen Spur und eine Änderung des Anstiegs der Straßenoberfläche und die Welligkeiten der Straße sein, die effizient für die vorhergesagte Abschätzung durch den Außensensor bzw. externen Sensor 1 verwendet werden. Die externe Situation des Fahrzeugs V kann die Situation von Objekten wie einem Hindernis oder anderen Fahrzeugen um das Fahrzeug V sein. Die Situation des Objekts kann die Information zum Unterscheiden zwischen nichtbewegten Hindernissen und bewegten Hindernissen, die Position eines Hindernisses um das Fahrzeug V, die Bewegungsrichtung eines Hindernisses um das Fahrzeug V und die Relativgeschwindigkeit eines Hindernisses um das Fahrzeug V umfassen. Zusätzlich kann die externe Situation des Fahrzeugs V den Verstopfungszustand der Spur umfassen, auf der das Fahrzeug V fährt, und den Verstopfungszustand der benachbarten Spur, die benachbart zu der Spur ist, auf der das Fahrzeug V fährt. Beispielsweise erkennt die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation, dass die benachbarte Spur verstopft ist, wenn der Abstand zwischen den Fahrzeugen, die auf der benachbarten Spur fahren, gleich groß wie oder kürzer als ein vorab festgelegter Abstand (beispielsweise 10 m oder kürzer) ist. Stattdessen kann die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation erkennen, dass die benachbarte Spur verstopft ist, wenn die mittlere Geschwindigkeit oder die Maximalgeschwindigkeit der Fahrzeuge, die auf der benachbarten Spur fahren, gleich hoch wie oder niedriger als eine vorab festgelegte Geschwindigkeit ist (beispielsweise die Maximalgeschwindigkeit auf einer Autobahn gleich groß wie oder kleiner als 20 km/h ist).
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2 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer vielbefahrenen benachbarten Spur zeigt. In 2 fährt das Fahrzeug V auf einer befahrenen Spur R1 (der Spur zwischen der weißen Linie RL1 und der Spurgrenze RL3) und eine Vielzahl von Fahrzeugen X1 bis X5 fährt auf der benachbarten Spur R2 (der Spur zwischen einer weißen Linie RL2 und der Spurgrenze RL3). Wie vorstehend beschrieben erkennt die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation, ob die benachbarte Spur R2 verstopft ist, auf der Grundlage des Abstands zwischen Fahrzeugen und der Geschwindigkeit der Fahrzeuge X1 bis X5.
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Die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation bestimmt, ob es einen Raum auf der benachbarten Spur R2 gibt, in den das Fahrzeug V einfahren kann. Genauer gesagt bestimmt die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation, ob es einen Raum, auf den das Fahrzeug V einfahren kann, auf der benachbarten Spur R2 gibt, auf der Grundlage des Abstands zwischen zwei beliebigen der Fahrzeuge X1 bis X5, die auf der benachbarten Spur R2 fahren. Wenn beispielsweise mindestens einer der Abstände zwischen Fahrzeugen zwischen jeweils zwei von X1 und X5 gleich groß wie oder größer als ein vorab festgelegter Abstand ist, bestimmt die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation, dass es auf der benachbarten Spur R2 einen Platz gibt, auf den das Fahrzeug V einfahren wird. Der vorab festgelegte Abstand wird vorab so festgelegt, dass die Fahrer der Fahrzeuge vor und nach der Position, an der das Fahrzeug V einfahren wird, sich nicht bedrängt fühlen. Genauer gesagt wird der Wert, der durch Hinzufügen des Grenzbereichs α zur Länge des Fahrzeugs V berechnet wird, als ein Beispiel des vorab festgelegten Abstands verwendet.
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Die Fahrzustandserkennungseinheit 13 erkennt den Fahrzustand des Fahrzeugs V auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des Innensensors 3. Die Fahrzustandserkennungseinheit 13 wird implementiert, indem die CAN-Kommunikationsschaltung dazu veranlasst wird, auf der Grundlage des Signals, das von der CPU ausgegeben wird, und durch Laden des in dem ROM gespeicherten Programms in das RAM und dann Ausführen des Programms, das in das RAM geladen wird, zu arbeiten. Das Erfassungsergebnis des Innensensors 3 umfasst eine Information wie die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation, die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfasst wird, die Beschleunigungsinformation, die vom Beschleunigungssensor erfasst wird und die Gierrateninformation, die vom Gierratensensor erfasst wird. Die Information, die den Fahrzustand des Fahrzeugs V anzeigt, umfasst beispielsweise die Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung oder Gierrate.
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Die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 erzeugt eine Fahrtrajektorie, die den Kurs des Fahrzeugs V anzeigt, auf der Grundlage der Fahrzeugposition, die von der Fahrzeugpositionserkennungseinheit 11 erkannt wird, und der Straßenkarteninformation. Die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 wird implementiert, indem die CAN-Kommunikationsschaltung veranlasst wird, auf der Grundlage des Signals, das von der CPU ausgegeben wird, und durch Laden des in dem ROM gespeicherten Programms in das RAM und dann Ausführen des in das RAM geladenen Programms zu arbeiten. Der Kurs ist eine Trajektorie, auf der das Fahrzeug V auf einer vorab festgelegten Sollroute fahren wird. Die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 erzeugt eine Fahrtrajektorie, bevor die Fahrzeugsteuerung gestartet wird. Die Fahrtrajektorie in dieser Ausführungsform umfasst eine Fahrtrajektorie zum Ändern der Spur von der befahrenen Spur auf die benachbarte Spur. Beispielsweise erzeugt die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 eine Fahrtrajektorie entsprechend eines geometrischen Verfahrens auf der Grundlage der Fahrzeugposition und der Bewegungszielposition auf der benachbarten Spur. Beispielsweise erzeugt die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 eine Fahrtrajektorie unter Verwendung einer zusammengesetzten Klothoidenkurve. Stattdessen kann die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 eine Fahrtrajektorie unter Verwendung nicht nur der Fahrzeugposition und der Bewegungszielposition auf der benachbarten Spur, sondern auch der Sollfahrzeuggeschwindigkeit und der Sollzeit erzeugen. In diesem Fall erzeugt die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 eine Fahrtrajektorie, über die das Fahrzeug dazu fähig sein wird, die Bewegungszielposition innerhalb der Zielzeit mit der Sollfahrzeuggeschwindigkeit zu erreichen. Zusätzlich kann die Solltrajektorienerzeugungseinheit 14 auch eine Fahrtrajektorie erzeugen, um es dem Fahrzeug V zu erlauben, zu fahren, während die Kriterien der Sicherheit des Fahrzeugs V, die Übereinstimmung mit Regulierungen bzw. Gesetzen und der Fahreffizienz erfüllt sind. Zusätzlich kann die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 eine Fahrtrajektorie nicht nur unter Verwendung der Fahrzeugposition und der Straßenkarteninformation, sondern auch der externen Situation des Fahrzeugs V (was die Fahrzeugposition und Richtung umfasst) erzeugen, die von der Erkennungseinheit 12 für die externe Situation erkannt werden. In diesem Fall erzeugt die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 die Fahrtrajektorie des Fahrzeugs V, um es dem Fahrzeug zu erlauben, Kontakt mit einem Objekt auf der Grundlage der Situation der Objekte um das Fahrzeug V zu vermeiden.
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Beispielsweise erzeugt die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 eine Fahrtrajektorie für den Spurwechsel, wenn die Information, die den Start des autonomen Spurwechsels anzeigt, von dem Ein/Aus-Schalter für den autonomen Spurwechsel aufgenommen wird und der Fahrer dann den Blinker setzt. In einem anderen Fall, in dem das Fahrzeug V ein autonomes Fahren mit dem darin eingebauten autonomen Fahrsystem durchführt, erzeugt die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 eine Fahrtrajektorie für den Spurwechsel, wenn die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation bestimmt, dass es nötig ist, die Spur zu wechseln. Beispielsweise bestimmt die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation, dass es nötig ist, die Spur zu wechseln, wenn sie erkennt, dass die Anzahl von Spuren verringert wird, weil die befahrene Straße weiter vorn geteilt oder verzweigt wird oder die Verkehrssteuerung eingesetzt wird.
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3 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Fahrtrajektorie auf eine stark befahrene benachbarte Spur zeigt. In 3 erzeugt die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 eine Fahrtrajektorie R in der in 2 gezeigten Straßensituation von der Fahrspur R1 auf die benachbarte Spur R2. Auf diese Weise erzeugt die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 die Fahrtrajektorie R basierend auf der Fahrzeugposition und der Bewegungssollposition, auch wenn die benachbarte Spur R2 stark befahren ist.
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Die Fahrsteuereinheit 18 veranlasst das Fahrzeug V, die Spur entlang einer vorab festgelegten Fahrtrajektorie so zu wechseln, dass die Spur von der befahrenen Spur R1 zur benachbarten Spur R2 gewechselt wird. Die Fahrsteuereinheit 18 wird implementiert, indem die CAN-Kommunikationsschaltung dazu veranlasst wird, auf der Grundlage des Signals, das von der CPU ausgegeben wird, und durch Laden des in dem ROM gespeicherten Programms in das RAM und dann Ausführen des in das RAM geladenen Programms zu arbeiten. Die Fahrsteuereinheit 18 gibt ein Steuersignal an das Stellglied 6 auf der Grundlage der Fahrtrajektorie aus, die von der Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 erzeugt wird, um die Fahrt des Fahrzeugs V zu steuern.
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Wenn von der Erkennungseinheit 12 für die externe Situation bestimmt wird, dass es keinen Platz auf der benachbarten Spur R2 gibt, informiert die Fahrsteuereinheit 18 die anderen Fahrzeuge oder die Fahrer der anderen Fahrzeuge über eine Absicht, sich in die Reihe von Fahrzeugen zu drängen und fordert die anderen Fahrzeuge auf, einen Platz für den Spurwechsel zu schaffen. 4A bis 4C sind Schaubilder, die ein Beispiel eines Spurwechsels auf eine vielbefahrene benachbarte Spur zeigen. Wie in 4A gezeigt, bewegt die Fahrsteuereinheit 18 das Fahrzeug V entlang der Fahrtrajektorie R, die von der Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 erzeugt wird, und versetzt das Fahrzeug V an einer vorab festgelegten Warteposition in den Wartezustand, wenn von der Erkennungseinheit 12 für die externe Situation bestimmt wird, dass es keinen Platz auf der benachbarten Spur R2 gibt. Die vorab festgelegte Warteposition bezieht sich auf eine Position, an der der Spurwechsel aufgeschoben oder verzögert ist. Die 5A und 5B sind Schaubilder, die ein Beispiel einer Warteposition zeigen. Die Warteposition befindet sich beispielsweise an der Spurgrenze RL3 zwischen der befahrenen Spur R1 und der benachbarten Spur R2. Wie in 5A gezeigt ist die Warteposition auf der Spurgrenze die Position P1, an der das Fahrzeug V von oben gesehen die Spurgrenze RL3 überlappt. Die Fahrsteuereinheit 18 bewegt das Fahrzeug V an die Position P1 und versetzt das Fahrzeug V durch Steuern des Fahrzeugs so, dass die vordere Kante Va des Fahrzeugs V einen vorab festgelegten Abstand von der Spurgrenze RL3 aufweist, in den Wartezustand. Stattdessen kann die Warteposition innerhalb eines vorab festgelegten Abstands von der Spurgrenze RL3 auf der befahrenen Spur R1 sein. Wie in 5B gezeigt ist die Warteposition innerhalb eines vorab festgelegten Abstands von der Spurgrenze RL3 auf der befahrenen Spur R1 von oben gesehen die Position P2, an der die vordere Ecke Va des Fahrzeugs V im vorab festgelegten Abstand L2 von der Spurgrenze RL3 liegt. Die Fahrsteuereinheit 18 bewegt das Fahrzeug V an die Position P2 und versetzt das Fahrzeug V in den Wartezustand, indem das Fahrzeug V so gesteuert wird, dass die vordere Ecke Va des Fahrzeugs V innerhalb des vorab festgelegten Abstands L2 von der Spurgrenze RL3 liegt. Durch Bewegen des Fahrzeugs V in die Warteposition und Versetzen des Fahrzeugs V in den Wartezustand kann die Fahrsteuereinheit 18 die Fahrzeuge X1 bis X5, die auf der benachbarten Spur R2 fahren, dazu auffordern, Platz zu schaffen. Die Fahrsteuereinheit 18 kann die Warteposition auf der Grundlage der Größe des Fahrzeugs V, der Größen der anderen Fahrzeuge, der Position relativ zu den anderen Fahrzeugen und der Spurbreite anpassen. Die Fahrsteuereinheit 18 kann auch die Warteposition angesichts des minimalen Streumassenradius bzw. Lenkradius des Fahrzeugs V anpassen.
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Die Fahrsteuereinheit 18 stoppt das Fahrzeug V an der Warteposition und versetzt das Fahrzeug V dort in den Wartezustand. Die Bezeichnung „stoppt” wie hier verwendet bezieht sich nicht nur auf einen vollständigen Halt, sondern auch auf eine sehr geringe Geschwindigkeit (beispielsweise 0,1 km/h oder weniger). In jedem Fall beginnt die Fahrsteuereinheit 18 den Spurwechselvorgang, wenn von der Erkennungseinheit 12 für die externe Situation bestimmt wird, dass es keinen Raum auf der benachbarten Spur R2 gibt. Um dies zu tun, bewegt die Fahrsteuereinheit 18 das Fahrzeug V in die Warteposition und versetzt das Fahrzeug V dort in den Wartezustand, um die Fahrzeuge X1 bis X5, die auf der benachbarten Spur R2 fahren, dazu aufzufordern, Platz zu schaffen. Das heißt, dass die Fahrsteuereinheit 18 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs V in einer vorab festgelegten Weise an der Warteposition ändert, um einen Spurwechsel aufzuschieben oder zu verzögern, und die Fahrzeuge X1 bis X5 dazu auffordert, Raum zum Einscheren bzw. Platz zu machen.
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Die Fahrsteuereinheit 18 kann den Spurwechsel starten, wenn ein Fahrzeug, das vor dem Fahrzeug V auf der benachbarten Spur R2 fährt (beispielsweise das Fahrzeug X2 in 4A), sich ungefähr um eine Hälfte des Raums L1, der für den Spurwechsel benötigt wird, nach vorn bewegt. Ein Beginn des Spurwechsels auf diese Weise verhindert, dass die Fahrer der Fahrzeuge, die auf der benachbarten Spur R2 fahren (beispielsweise des Fahrzeugs X2 und des Fahrzeugs X3 in 4A), sich unbehaglich bzw. bedrängt fühlen.
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Wenn von der Erkennungseinheit 12 für die externe Situation bestimmt wird, dass der Raum verfügbar wird, während sich das Fahrzeug V im Wartezustand befindet, bewegt die Fahrsteuereinheit 18 das Fahrzeug V aus der Warteposition in den Raum. Beispielsweise sei wie in 4B gezeigt angenommen, dass sich das Fahrzeug X2 nach vorn bewegt, aber das Fahrzeug X3 als Antwort auf die vom Fahrzeug V abgegebene Aufforderung stehenbleibt. Danach bestimmt die Fahrsteuereinheit 18, dass eine Antwort auf die Aufforderung vom Fahrzeug X3 empfangen wird, wenn von der Erkennungseinheit 12 für die externe Situation bestimmt wird, dass der Raum L1 vorliegt, der für den Spurwechsel benötigt wird. Wenn eine Antwort auf die Aufforderung vom Fahrzeug X3 empfangen wird, bewegt die Fahrsteuereinheit 18 das Fahrzeug V aus der Warteposition wie in 4C gezeigt auf den Platz. Dies schließt den Spurwechsel auf die stark befahrene benachbarte Spur R2 ab. 4C zeigt ein Beispiel, in dem die Fahrsteuereinheit 18 das Fahrzeug V entlang der Fahrtrajektorie R bewegt. Stattdessen kann die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 eine neue Fahrtrajektorie erzeugen, während die Fahrsteuereinheit 18 das Fahrzeug V aus der Warteposition in den Raum bewegt, um es der Fahrsteuereinheit 18 zu ermöglichen, das Fahrzeug V entlang der neu erzeugten Fahrtrajektorie zu bewegen.
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Von den anderen Fahrzeugen wird nicht nur eine Antwort erhalten, wenn der Raum L1 freigemacht wird. Das heißt, die Fahrsteuereinheit 18 kann auch erkennen, dass eine Antwort auf die Aufforderung vom Fahrzeug X3 erhalten wird, wobei sie das Bestimmungsergebnis der Antwortbestimmungseinheit 15 wie nachstehend beschrieben verwendet.
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Beispielsweise bestimmt die Antwortbestimmungseinheit 15 die Gültigkeit einer Antwort von den anderen Fahrzeugen oder den Fahrern der anderen Fahrzeuge auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des externen Sensors 1, nachdem die Fahrsteuereinheit 18 das Fahrzeug steuert und die anderen Fahrzeuge oder die Fahrer der anderen Fahrzeuge dazu auffordert, Platz zu schaffen. Die Antwortbestimmungseinheit 15 wird implementiert, indem der CAN-Kommunikationsschaltkreis dazu veranlasst wird, auf der Grundlage des von der CPU ausgegebenen Signals und durch Laden des in dem ROM gespeicherten Programms in das RAM und dann Ausführen des in das RAM geladenen Programms zu arbeiten. Beispielsweise bestimmt die Antwortbestimmungseinheit 15, dass die Bestimmung gültig ist, dass eine Antwort empfangen wurde, wenn eine der nachstehenden Situationen auftritt: die Länge des Raums L1 verringert sich über die Zeit nicht mit einer Rate, die gleich groß wie oder größer als ein vorab festgelegter Wert ist, das Fahrzeug X3 steht oder bremst, ein vorab festgelegtes Signal wie ein Hupsignal oder Blinklicht wird vom Fahrzeug X3 empfangen, ein Handsignal wird vom Fahrer des Fahrzeugs X3 empfangen, und das Gesicht des Fahrers des Fahrzeugs X3 ist hin zum Fahrzeug V gerichtet. In diesem Fall erkennt die Fahrsteuereinheit 18, dass eine Antwort auf die Aufforderung vom Fahrzeug X3 empfangen wird, wenn der Raum L1 freigemacht wird und wenn die Antwortbestimmungseinheit 15 bestimmt, dass die Bestimmung gültig ist, dass eine Antwort empfangen wurde.
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Wenn die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation nicht bestimmt, dass der für den Spurwechsel nötige Raum L1 verfügbar ist, während sich das Fahrzeug V im Wartezustand befindet, und wenn bestimmt wurde, dass eine vorab festgelegte Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist, führt die Fahrsteuereinheit 18 die Spurwechselstoppverarbeitung durch.
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Die vorab festgelegte Spurwechselstoppbedingung wird durch die Stoppbedingungseinheit 16 bestimmt. Die Stoppbedingungseinheit 16 bestimmt auf der Grundlage des Erkennungsergebnisses (der Umgebungsinformation), die von der Erkennungseinheit 12 für die externe Situation erkannt wird, ob die vorab festgelegte Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist, während sich das Fahrzeug V im Wartezustand befindet. Die Stoppbedingungseinheit 16 wird implementiert, indem der CAN-Kommunikationsschaltkreis dazu veranlasst wird, auf der Grundlage des von der CPU ausgegebenen Signals und durch Laden des in dem ROM gespeicherten Programms in das RAM und dann Ausführen des in das RAM geladenen Programms zu arbeiten. Die vorab festgelegte Spurwechselstoppbedingung, die eine Bedingung ist, um zu bestimmen, ob der Spurwechsel gestoppt wird, wird vorab bestimmt. Beispielsweise wird eine Spurwechselstoppbedingung als erfüllt bestimmt, wenn eine vorab festgelegte Anzahl oder mehr Fahrzeuge, die auf der benachbarten Spur parallel fahren, am Fahrzeug V vorbeigefahren sind, während das Fahrzeug V sich im Wartezustand befindet. Eine andere Spurwechselstoppbedingung wird als erfüllt bestimmt, wenn die Wartezeit des Fahrzeugs V (die Zeit, die ab dem Zeitpunkt gezählt wird, zu dem das Fahrzeug V die Warteposition erreicht), gleich groß wie oder länger als eine vorab festgelegte Zeit wird, während sich das Fahrzeug V im Wartezustand befindet. Eine noch andere Spurwechselstoppbedingung wird als erfüllt bestimmt, wenn die gefahrene Distanz des Fahrzeugs V (die gefahrene Distanz von der Spurwechselposition) gleich lang wie oder länger als die vorab festgelegte Distanz wird, während das Fahrzeug V im Wartezustand ist.
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Anstelle der vorstehend beschriebenen Bestimmung kann die Stoppbestimmungseinheit 16 bestimmen, dass die Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist, wenn der Abstand zwischen Fahrzeugen zwischen dem Fahrzeug V und dem vorhergehenden Fahrzeug, das vor dem Fahrzeug V auf der befahrenen Spur R1 fährt, gleich lang wie oder länger als ein erster Abstand ist, und wenn der Abstand zwischen Fahrzeugen zwischen dem Fahrzeug V und dem nachfolgenden Fahrzeug, das hinter dem Fahrzeug V auf der befahrenen Spur R1 fährt, gleich lang wie oder kürzer als ein zweiter Abstand ist. Der erste Abstand, ein Schwellenwert zum Bestimmen des Abstands zwischen Fahrzeugen zwischen dem Fahrzeug V und dem vorhergehenden Fahrzeug ist ein vorab festgelegter Wert. Der zweite Abstand, ein Schwellenwert zum Bestimmen des Abstands zwischen Fahrzeugen zwischen dem Fahrzeug V und dem nachfolgenden Fahrzeug, ist ein vorab festgelegter Wert. Das Nutzen des ersten Abstands und des zweiten Abstands ermöglicht es der Stoppbestimmungseinheit 16, zu bestimmen, ob es einen Raum vor dem Fahrzeug V, aber nicht hinter dem Fahrzeug V gibt, was vermeidet, dass der Verkehrsfluss blockiert wird. Die Stoppbestimmungseinheit 16 kann nicht nur aufgrund des ersten Abstands und des zweiten Abstands, sondern auch durch die Erfassung eines vorab festgelegten Signals von hinter dem Fahrzeug V (Hupe oder Licht) bestimmen, dass die Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist. Auch in diesem Fall kann das Blockieren des Verkehrsflusses vermieden werden.
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Die vorstehend beschriebenen Schwellenwerte, die für die Spurwechselstoppbedingung verwendet werden, können passend zum Grad der Notwendigkeit des Spurwechsels geändert werden. Wenn der Verkehr beispielsweise geregelt wird, und als ein Ergebnis die Fahrspur des Fahrzeugs V vor dem Fahrzeug V in die benachbarte Spur übergeht, kann der Schwellenwert dynamisch so geändert werden, dass es umso schwieriger ist, die Spurwechselstoppbedingung zu erfüllen, je kürzer der Abstand zum Zusammenführpunkt ist. Ein Schwellenwert, der passend zum Grad der Notwendigkeit für den Spurwechsel bestimmt wird, kann vorab im ROM der ECU 10A gespeichert werden.
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Als die Spurwechselstoppverarbeitung bewegt die Fahrsteuereinheit 18 das Fahrzeug V aus der Warteposition in eine vorab festgelegte Position auf der befahrenen Spur R1. Ein Beispiel der vorab festgelegten Position ist die Mitte der befahrenen Spur R1, aber die vorab festgelegte Position ist nicht auf diese Position beschränkt. 6 ist ein Schaubild, das ein Beispiel der Spurwechselstoppverarbeitung zeigt. Wie in 6 gezeigt erzeugt die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 eine Fahrtrajektorie RX aus der Warteposition in eine vorbestimmte Position auf der Fahrspur R1, und die Fahrsteuereinheit 18 bewegt das Fahrzeug V entlang der Fahrtrajektorie RX, wenn die Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist. Stattdessen kann die Fahrsteuereinheit 18 als die Spurwechselstoppverarbeitung die autonome Steuerung des Fahrzeugs V beenden und das Fahren auf manuelles Fahren umschalten. Die Spurwechselstoppverarbeitung kann durch die Warneinheit 17 anstelle der Fahrsteuereinheit 18 durchgeführt werden.
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Wenn die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation bestimmt, dass es keinen für den Spurwechsel benötigten Platz L1 gibt, während sich das Fahrzeug V im Wartezustand befindet, und wenn von der Stoppbestimmungseinheit 16 bestimmt wird, dass die Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist, gibt die Warneinheit 17 eine Warnung an den Fahrer des Fahrzeugs V aus. Die Warneinheit 17 wird implementiert, indem die CAN-Kommunikationsschaltung dazu veranlasst wird, auf der Grundlage des Signals, das von der CPU ausgegeben wird, und durch Laden des in dem ROM gespeicherten Programms in das RAM und dann Ausführen des in das RAM geladenen Programms zu arbeiten. Die Warneinheit veranlasst die HMI 7, eine Anzeige oder eine Sprachführung auszugeben, die anzeigt, dass der automatische Spurwechsel gestoppt ist. Diese Anzeige oder die Sprachführung erlaubt es dem Fahrer des Fahrzeugs V, zu wissen bzw. zu erfahren, dass der Spurwechsel gestoppt werden sollte.
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Als Nächstes wird die Verarbeitung beschrieben, die von der Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 durchgeführt wird. 7 ist ein Ablaufplan, der ein Beispiel des Betriebs der Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 in dieser Ausführungsform zeigt. Die in 7 gezeigte Steuerverarbeitung wird beispielsweise durchgeführt, wenn ein Anforderungsvorgang zum Starten des automatischen Spurwechsels über den Ein/Aus-Schalter für den autonomen Spurwechsel eingegeben wird. In der nachstehenden Beschreibung wird als eine Voraussetzung angenommen, dass die benachbarte Spur R2 verstopft ist.
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Wie in 7 gezeigt führt die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 die Verarbeitung zur Aufnahme von Umgebungsinformation (S10) durch, um die Umgebungsinformation des Fahrzeugs V aufzunehmen. Zuerst erkennt die Fahrzeugpositionserkennungseinheit 11 die Fahrzeugposition auf der Grundlage der Positionsinformation über das Fahrzeug V, die von der GPS-Empfangseinheit 2 empfangen wird, und der Straßenkarteninformation, die in der Straßenkartendatenbank 4 gespeichert ist. Die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation erkennt die externe Situation des Fahrzeugs V auf der Grundlage des vom externen Sensors 1 erfassten Ergebnisses und der Information, die vom Navigationssystem 5 bereitgestellt wird. In diesem Fall kann die Fahrzustandserkennungseinheit 13 den Fahrzustand des Fahrzeugs V auf der Grundlage des Ergebnisses erkennen, das vom Innensensor 3 erfasst wird.
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Als Nächstes führt die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation die Verarbeitung (S12) zur Bestimmung der Verfügbarkeit eines Platzes durch, um zu bestimmen, ob es den Platz L1 auf der benachbarten Spur R2 gibt. Wenn bestimmt wird, dass es den Platz L1 auf der benachbarten Spur R2 gibt, wird die normale Spurwechselverarbeitung durchgeführt. Das heißt, dass die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 eine Fahrtrajektorie von der Fahrzeugposition zum Platz L1 erzeugt (S14), und die Fahrsteuereinheit 18 die Spur des Fahrzeugs V (S16) auf der Grundlage der Fahrtrajektorie ändert, die in der Verarbeitung im Schritt S14 erzeugt wird. Danach wird die Verarbeitung des in 7 gezeigten Ablaufplans beendet.
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Andererseits geht der Ablauf zur Verarbeitung zur Erzeugung der Fahrtrajektorie (S18) weiter, wenn es durch die Verarbeitung in S12 bestimmt wird, dass es keinen Platz L1 auf der benachbarten Spur R2 gibt. Als die Verarbeitung zur Erzeugung der Fahrtrajektorie (S18) erzeugt die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 eine Fahrtrajektorie R von der befahrenen Spur R1 auf die benachbarte Spur R2. Als ein Ergebnis wird die Fahrtrajektorie R wie in 3 gezeigt erzeugt.
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Danach bestimmt die Fahrsteuereinheit 18 die Warteposition auf der Grundlage der Fahrtrajektorie R, die durch die Verarbeitung in S18 erzeugt wird, und bewegt das Fahrzeug V aus der Fahrzeugposition in die Warteposition (S20). Diese Verarbeitung veranlasst das Fahrzeug V, sich in die Warteposition zu bewegen und in den Wartezustand an der Warteposition wie 4 A gezeigt einzutreten. Das heißt, dass die Fahrsteuereinheit 18 die Fahrzeuge in der benachbarten Spur R2 dazu auffordert, Platz zu schaffen.
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Als Nächstes bestimmt die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation, ob eine Antwort auf die vom Fahrzeug V ausgegebene Aufforderung empfangen wird (S22). Wenn bestimmt wird, dass der Platz L1 in der benachbarten Spur R2 vorhanden ist, der für den Spurwechsel benötigt wird, erkennt die Erkennungseinheit 12 für die externe Situation, dass eine Antwort auf die Aufforderung empfangen wird. Stattdessen kann die Fahrsteuereinheit 18 auch erkennen, dass eine Antwort auf die Aufforderung empfangen wird, wenn sie das Bestimmungsergebnis der Antwortbestimmungseinheit 15 nutzt. Wenn eine Antwort auf die Bestimmung empfangen wird, nimmt die Fahrsteuereinheit 18 den Spurwechsel wieder auf und bewegt das Fahrzeug V aus der Warteposition auf den Platz L1 (S24). Dies schließt den Spurwechsel des Fahrzeugs V wie in 4C gezeigt ab. Danach wird die Verarbeitung des in 7 gezeigten Ablaufplans beendet.
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Wenn andererseits in der Verarbeitung in S22 bestimmt wird, dass man keine Antwort auf die vom Fahrzeug V ausgegebene Aufforderung erhält, bestimmt die Stoppbestimmungseinheit 16, ob die Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist (S26). Wenn der Ablauf in S26 nicht bestimmt, dass die Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist, geht der Ablauf zur Verarbeitung in S22 weiter. Auf diese Weise wird der Ablauf zum Bestimmen, ob eine Antwort auf die vom Fahrzeug V gestellte Aufforderung empfangen wird, wiederholt, bis die Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist.
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Wenn andererseits in der Verarbeitung in S26 bestimmt wird, dass die Spurwechselstoppbedingung erfüllt ist, führt die Fahrsteuereinheit 18 die Spurwechselstoppverarbeitung durch (S26). Beispielsweise bewegt die Fahrsteuereinheit 18 das Fahrzeug V wie in 6 gezeigt zurück zur befahrenen Spur R1. Stattdessen kann die Warneinheit 17 die Spurwechselstoppverarbeitung (S26) durchführen. Beispielsweise gibt die Warneinheit 17 eine Nachricht auf der Anzeige der HMI 7 aus, um bekanntzugeben, dass der Spurwechsel gestoppt ist. Nachdem die Spurwechselstoppverarbeitung beendet ist, wird die Verarbeitung in dem in 7 gezeigten Ablaufplan beendet.
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Nachdem die vorstehend erläuterte Verarbeitung durchgeführt wird, wird der Betrieb der Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 wie in 7 gezeigt beendet. Wenn sie die Spur auf eine vielbefahrene benachbarte Spur wechselt, kann die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 die Verarbeitung des in 7 gezeigten Ablaufplans durchführen, um die Fahrzeuge auf der benachbarten Spur über eine Absicht zu informieren, sich in die Reihe von Fahrzeugen zu drängen und die Fahrzeuge aufzufordern, einen Platz zu schaffen, der für den Spurwechsel nötig ist.
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Wie vorstehend beschrieben versetzt die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 nach dieser Ausführungsform das Fahrzeug V in den Wartezustand und fordert die Fahrzeuge X1 bis X5, die auf der benachbarten Spur R2 fahren, oder die Fahrer der Fahrzeuge X1 bis X5 dazu auf, Platz für einen Spurwechsel zu schaffen. Danach bewegt die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 das Fahrzeug aus der Warteposition auf den Platz L1, wenn der Platz L1 auf der verstopften benachbarten Spur R2 bereitgestellt wurde, während sich das Fahrzeug V im Wartezustand befindet. Auf diese Weise fordert die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 die Fahrzeuge X1 bis X5, die auf der benachbarten Spur R2 fahren, dazu auf, Platz zu schaffen, was es leichter macht, auf die benachbarte Spur R2 zu wechseln, die verstopft ist.
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Zusätzlich stoppt die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 nach dieser Ausführungsform den Spurwechsel und bewegt das Fahrzeug V aus der Warteposition in eine vorab festgelegte Position auf der benachbarten Spur R1, wenn eine Aufforderung, einen Platz für den Spurwechsel zu schaffen, ausgesprochen bzw. gestellt wird, aber die Situation fortdauert, in der die Fahrzeuge X1 bis X5, die auf der benachbarten Spur R2 fahren, keinen Platz einräumen. Dies vermeidet den Zustand, in dem das Fahrzeug V vergeblich das Auffordern, Platz für einen Spurwechsel zu schaffen, fortsetzt.
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Ein alternatives Verfahren ist es, dass die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 in dieser Ausführungsform die Führung an das manuelle Fahren umschaltet, um es dem Fahrer des Fahrzeugs zu erlauben, das nachfolgende Verhalten des Fahrzeugs zu bestimmen, wenn eine Aufforderung ausgegeben wird, einen Platz für den Spurwechsel zu schaffen, aber die Situation fortdauert, in der die Fahrzeuge X1 bis X5, die auf der benachbarten Spur R2 fahren, keinen Platz für den Wechsel einräumen.
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Ein anderes alternatives Verfahren ist es, dass die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 in dieser Ausführungsform eine Warnung ausgibt, um den Fahrer des Fahrzeugs V darüber zu informieren, dass der Spurwechsel gestoppt werden sollte, wenn eine Aufforderung ausgesprochen wurde, Platz für den Spurwechsel zu machen, aber die Situation fortdauert, in der die Fahrzeuge X1 bis X5, die auf der benachbarten Spur R2 fahren, keinen Platz für den Wechsel einräumen.
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Zudem kann die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 in dieser Ausführungsform den Spurwechsel stoppen, wenn eine Aufforderung, Platz für einen Spurwechsel einzuräumen, an eine vorab festgelegte Anzahl oder mehr anderer Fahrzeuge (die parallel fahren) gestellt wurde, aber kein Platz eingeräumt wurde. Die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 in dieser Ausführungsform beendet auch den Spurwechsel auf der Grundlage der Verkehrsbedingungen auf der befahrenen Spur R1, wobei sie einen Verkehrsstau vermeidet, der ansonsten durch die Aufforderung verursacht werden könnte, Platz für den Spurwechsel einzuräumen.
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Während die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsformen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Modi implementiert sein, in denen verschiedene Änderungen und Modifizierungen den Ausführungsformen wie vorstehend beschrieben auf der Grundlage des Wissens von Fachleuten hinzugefügt werden.
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Beispielsweise kann der Verstopfungszustand der benachbarten Spur auch erkannt werden, in dem die Information über den Abstand zwischen Fahrzeugen zwischen den Fahrzeugen, die auf der benachbarten Spur fahren, unter Verwendung von Fahrzeugkommunikation oder Straßen/Fahrzeug-Kommunikation aufgenommen wird, obwohl die vorstehend erläuterten Ausführungsformen ein Beispiel beschreiben, in dem der Verstopfungszustand der benachbarten Spur auf der Grundlage der Information erkannt wird, die vom externen Sensor 1 oder dem Navigationssystem 5 aufgenommen wird.
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Zudem beschreibt die vorstehend erläuterte Ausführungsform ein Beispiel, in dem die Fahrtrajektorie R von der befahrenen Spur auf die benachbarte Spur auf der Grundlage der Fahrzeugposition und der Bewegungszielposition erzeugt wird, das Erzeugungsverfahren der Fahrtrajektorie R ist jedoch nicht auf das vorstehend beschriebene Verfahren beschränkt. Beispielsweise kann die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 die Fahrtrajektorie R, entlang der das Fahrzeug die Spur auf die benachbarte Spur wechseln wird, die stark befahren ist, auf der Grundlage der Fahrzeugposition und der Positionen der Fahrzeuge erzeugen, die auf der benachbarten Spur fahren, die von der Erkennungseinheit 12 für die externe Situation aufgenommen werden. In diesem Fall erzeugt die Einheit 14 zur Erzeugung der Fahrtrajektorie die Fahrtrajektorie R, die es dem Fahrzeug V erlaubt, sich vor ein Fahrzeug zu drängen, das nach dem Spurwechsel das nachfolgende Fahrzeug des Fahrzeugs V wird. Beispielsweise legt die Fahrtrajektorienerzeugungseinheit 14 eines der Fahrzeuge, die auf der benachbarten Spur fahren, als ein Zielfahrzeug fest und erzeugt die Fahrtrajektorie R, entlang der sich das Fahrzeug V vor das Zielfahrzeug drängt. Selbst wenn eine Fahrtrajektorie R erzeugt wird, kann die Fahrzeugfahrsteuervorrichtung 10 die Fahrzeuge, die auf der benachbarten Spur R2 fahren, dazu auffordern, Platz zu schaffen, was es erleichtert, auf die benachbarte Spur zu wechseln, die vielbefahren ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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