DE10354910B4 - Automatisches Fahrzeugsteuersystem und Verfahren zum Steuern dieses Systems - Google Patents

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Abstract

Automatisches Fahrzeugsteuersystem, aufweisend:
– eine Mehrzahl von aufeinander folgend an der linken und der rechten Seite einer Straße aufgestellten Straßenzeichen (100), welche mit der Straße in Zusammenhang stehende Startpunkt-Information und Endpunkt-Information sowie Information über eine Abzweigstelle aufweisen;
– eine Charge Coupled Device (CCD)-Kamera (200) zum Aufnehmen der entlang der Straße angeordneten Straßenzeichen (100);
– eine Bildverarbeitungseinrichtung (300) zum Analysieren von zumindest einem von der CCD-Kamera (200) eingegebenen Bild, Unterscheiden der Straßenzeichen (100) und Lesen der Inhalte der in den Straßenzeichen (100) enthaltenen Zeichen;
– eine Speichereinrichtung (400) zum Speichern von Karteninformation über die Straße;
– eine Ermittlungseinrichtung (500) zum Ermitteln einer gegenwärtigen Position und eines Straßenzustands ausschließlich auf der Basis der in der Speichereinrichtung (400) gespeicherten Karteninformation und den von der Bildverarbeitungseinrichtung (300) gelesenen Inhalten der Zeichen; und
– eine Steuereinrichtung (600) zum automatischen Steuern einer Lenkoperation, einer Geschwindigkeits-Verringerungs/Erhöhungs-Operation und anderer mit dem automatischen...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein automatisches Fahrzeugsteuersystem und ein Verfahren zum Steuern dieses Systems, und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Implementieren eines automatischen Navigations-Steuerungsbetriebs, indem es einem Fahrzeug ermöglicht wird, mit einem Startpunkt, einer Abzweigstelle usw, in Zusammenhang stehende Straßeninformation unter Verwenden der Straßen-Infrastruktur bei für Fahrzeuge bestimmten Straßen, wie beispielsweise Autobahnen, und einer Bildererkennungstechnologie zu unterscheiden.
  • Aus DE 100 12 471 A1 ist ein Navigationssystem mit einer Videokamera zum Erkennen von Verkehrsschildern und anderer Objekte der Umgebung eines Fahrzeugs, einer Bildverarbeitungseinrichtung und einer Positionsvorrichtung auf Basis einer Straßenkarte bekannt. Aus DE 198 42 176 A1 ist ein Erkennen von Verkehrszeichen zur Unterstützung eines Navigationssystems bekannt. Aus DE 41 18 603 C2 ist das manuelle Eingeben einer Fahrroute in ein Navigationssystem bekannt.
  • In Fahrzeugen wurden diverse Fahrer-Unterstützungssysteme verwirklicht, um Fahrer und Passagiere zu schützen, den Fahrer beim Bedienen des Fahrzeugs zu unterstützen und das Fahren des Fahrzeugs zu verbessern. Vor kurzem gab es einen weiteren Fortschritt in dieser Technologie, um derartige Fahrer-Unterstützungssysteme zu unterstützen, zu verbessern und zu entwickeln.
  • Die Technologie des Erkennens von Fahrstreifen über einen Bildsensor (beispielsweise eine Kamera) und des Durchführens einer automatischen Lenkoperation wurden zur praktischen Anwendung gebracht. Normalerweise erfasst eine Bilderkennungs/verarbeitungseinrichtung Bildinformation, die mit der Fahr zeugumgebung innerhalb der Fahrstreifen, an der linken und der rechten Seite der Fahrstreifen und mit anderen sich bewegenden Fahrzeugen in den Fahrspuren in Zusammenhang steht, und stellt diese bereit, sodass es einer Anzeigeeinheit möglich ist, die Bildinformation anzuzeigen, sodass die Fahrer in bequemer Weise die Fahrstreifen, den Verkehrszustand und die Information über die Bewegung anderer, sich draußen befindlicher Fahrzeuge durch die angezeigte Information erkennen können.
  • Andererseits können ein Startpunkt, eine Route und eine Abzweigstelle auf einer Autobahn von einem Automobil nicht ermittelt werden, wenn das Automobil keine hochentwickelte künstliche Intelligenz aufweist. Daher dauert die Forschung in der Technologie des Kombinierens eines automatischen Fahrbetriebs mit einem globalen Positionsbestimmungssystem (GPS), einer Funktionalität der Kommunikation zwischen Fahrzeugen auf der Straße unter Verwenden einer Nahbereichskommunikation und einer Telematik-Funktionalität an. Es gibt das Problem, dass die Zuverlässigkeit eines herkömmlichen Systems nicht vollkommen gewährleistet ist und daher Fehler bei solch einem herkömmlichen System weiterhin vorhanden sind.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein automatisches Fahrzeugsteuersystem und ein Verfahren zum Steuern desselbigen bereitzustellen, mittels welchen ein sicherer und zuverlässiger automatischer Fahrbetrieb eines Fahrzeugs auf beispielsweise einer Autobahn ermöglicht ist. Dies wird mit einem automatischen Fahrzeugsteuersystem und einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 5 erreicht.
  • Durch die Erfindung werden ein System und ein Verfahren bereitgestellt, die mit einem Startpunkt, einer Abzweigstelle usw. in Zusammenhang stehende Straßeninformation unter Verwenden einer Charge Coupled Device (CCD)-Kamera anstelle eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) oder eines Nahbereichskommunikations-Systems erlangen und unterscheiden und somit einen automatischen Fahrbetrieb realisieren können.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein automatisches Fahrzeugsteuersystem eine Mehrzahl von an der linken und der rechten Seite einer Autobahn aufeinanderfolgend aufgestellten Straßenzeichen, welche mit der Autobahn in Zusammenhang stehende Startpunkt-Information und Endpunkt-Information sowie Information über eine Abzweigstelle aufweisen, und eine Charge Coupled Device (CCD) -Kamera zum Aufnehmen der entlang der Fahrtrichtung angeordneten Straßenzeichen auf. Eine Bildverarbeitungseinrichtung analysiert zumindest ein von der CCD-Kamera eingegebenes Bild, dabei unterscheidend die Straßenzeichen und lesend die in den Straßenzeichen enthaltenen Inhalte. Eine Speichereinrichtung speichert Karteninformation über die Autobahn. Eine Ermittlungseinrichtung ermittelt eine aktuelle Position und einen Straßenzustand auf der Basis der in der Speichereinrichtung gespeicherten Karteninformation und den Inhalten der von der Bildverarbeitungseinrichtung gelesenen Straßenzeichen. Eine Steuereinrichtung steuert gemäß einem Ergebnis der Ermittlung automatisch eine Lenkoperation, eine Geschwindigkeits-Verringerungs/Erhöhungs-Operation und andere Operationen, die mit dem automatischen Fahrbetrieb in Zusammenhang stehen.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein Verfahren zum Steuern eines automatischen Fahrzeugsteuersystems die Schritte auf: (a) Ermitteln, ob zumindest ein von einer Charge Coupled Device (CCD)-Kamera aufgenommenes Bild Information aufweist, die einen Startpunkt darstellt, sodass der automatische Fahrbetrieb möglich ist; (b) Ermitteln gemäß einem Ergebnis der Ermittlung in Schritt (a), ob ein Befehl zum automatischen Fahren eingegeben wird, und wenn ein solcher Befehl eingegeben wurde, Schalten von einem Manuell-Fahrmodus in einen Automatik-Fahrmodus, Anfordern, dass Information über ein Ziel eingegeben wird, und Starten des automatischen Fahrbetriebs; (c-1) wenn der automatische Fahrbetrieb gestartet ist und die Zielinformation durch den Fahrer eingegeben worden ist, Suchen nach entsprechender mit der eingegebenen Zielinformation in Zusammenhang stehender Karteninformation, Ermitteln, ob in der gesuchten Karteninformation eine Abzweigstelle dargestellt ist, Durchführen des automatischen Fahrbetriebs gemäß einem Ergebnis der Ermittlung, (c-2) wobei mit Schritt (d) auf der Basis der eingegebenen Bildinformation fortgefahren wird, wenn als ein Ergebnis der Ermittlung in Schritt (c-1) eine Abzweigstelle in der gesuchten Karteninformation dargestellt ist, und wobei (c-3) mit Schritt (e) auf der Basis der eingegebenen Bildinformation fortgefahren wird, wenn als Ergebnis der Ermittlung in Schritt (c-1) in der gesuchten Karteninformation keine Abzweigstelle dargestellt ist; (d) Ermitteln, ob während des automatischen Fahrbetriebs Information über eine Abzweigstelle unter der eingegebenen Bildinformation eingegeben worden ist; (e) Steuern einer automatischen Abbiegeoperation oder Ermitteln, ob ein Automobil an einem Endpunkt angekommen ist, gemäß einem Ergebnis der Ermittlung in Schritt (d) oder (c-1), wobei durchgeführt wird: (e-1) Wechseln einer Reiseroute zur Abzweigstelle, wenn das Automobil die Abzweigstelle erreicht, (e-2) Benachrichtigen des Fahrers, dass ein Abschnitt des automatischen Fahrbetriebs bald enden wird, wenn das Automobil während des Suchens nach der Karteninformation in die Nähe des Ziels kommt, nachdem Schritt (e-1) abgeschlossen ist, und (e-3) Ermitteln, ob ein den Endpunkt darstellendes Bild eines Zeichens in der eingegebenen Bildinformation enthalten ist, nachdem Schritt (e-2) vollständig durchgeführt worden ist; und (f) Schalten vom Automatik-Fahrmodus in den Manuell-Fahrmodus gemäß einem Ergebnis der Ermittlung in Schritt (e) und Beenden des automatischen Fahrbetriebs.
    •
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm, das die Anordnung eines beispielhaften erfindungsgemäßen automatischen Fahrzeugsteuersystems darstellt;
  • 2 ein Blockdiagramm, das die Operationen der Elemente des Systems gemäß der Erfindung darstellt; und
  • 3. ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des automatischen Fahrzeugsteuersystems darstellt.
  • Die Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
  • Bezugnehmend auf 1 weist das automatische Fahrzeugsteuersystem eine Mehrzahl von Straßenzeichen 100, eine Charge Coupled Device (CCD)-Kamera 200, einen Bildprozessor 300, eine Navigations-Datenbank 400, eine elektronische Steuereinheit (AI ECU) 500 mit künstlicher Intelligenz und eine integrierte ECU 600 auf. Die Straßenzeichen 100 sind an der linken oder der rechten Seite der Autobahn nacheinander aufgestellt. Die im Rückspiegel vorgesehene CCD-Kamera 200 nimmt die entlang der Autobahn aufgestellten Straßenzeichen 100 auf. Der Bildprozessor 300 analysiert zumindest ein von der CCD-Kamera 200 eingegebenes Bild, unterscheidet die Straßenzeichen 100 und liest die Zeichen-Inhalte der Straßenzeichen 100. Die Navigations-Datenbank 400 speichert die Karteninformation über die Autobahn. Die AI ECU 500 ermittelt eine gegenwärtige Position und einen Straßenzustand auf der Basis der in der Navigations-Datenbank 400 gespeicherten Karteninformation und der mittels des Bildprozessors 300 gelesenen Zeichen-Inhalte. Die integrierte ECU 600 steuert gemäß einem von der AI ECU 500 eingegebenen Ergebnis der Ermittlung eine Lenkoperation, eine Geschwindigkeits-Verringerungs/Erhöhungs-Operation und eine Bremsoperation, die mit einem automatischen Fahrbetrieb im Zusammenhang stehen, mittels Ansteuerns einer Lenksteuerung 601, einer Drosselsteuerung 602, einer Bremssteuerung 603 und einer Getriebesteuerung 604.
  • Ferner weisen die Straßenzeichen 100 grafische Formen auf, die durch Kombinationen spezifischer Zeichen gebildet sind, die einfach die gegenwärtigen Straßenzustände kennzeichnen, wobei sie vom Bildprozessor 300 einfach analysiert werden können. An dieser Stelle weisen die Straßenzeichen 100 mit einem Start-, einem Endpunkt und einer Abzweigstelle auf der Autobahn in Zusammenhang stehende Information sowie mit einer Biegung, einer Geschwindigkeitsbegrenzung und einer Anzahl von Fahrspuren an einer gegenwärtigen Position auf der Autobahn in Zusammenhang stehende Information auf.
  • Der Betrieb gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun beschrieben.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das den Betrieb der Systemelemente gemäß der Erfindung darstellt, und 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des automatischen Fahrzeugsteuersystems darstellt.
  • Bezugnehmend auf 2 und 3 ermittelt der Bildprozessor 300, wenn mindestens ein mit den Straßenzeichen 100 in Zusammenhang stehendes Bild unter den von der CCD-Kamera 200 eingegebenen Bildern empfangen wird, wenn ein Automobil während eines manuellen Fahrbetriebs eine Autobahn-Gebührenstelle passiert, in einem Schritt S100, ob das empfangene Bild Information aufweist, die einen Startpunkt darstellt, sodass der automatische Fahrbetrieb möglich ist.
  • Weist das empfangene Bild Information auf, die den Startpunkt darstellt, sodass der automatische Fahrbetrieb möglich ist, benachrichtigt die AI ECU 500 in Schritt S101 einen Fahrer, dass der automatische Fahrbetrieb gestartet werden kann, und ermittelt in Schritt S102, ob ein Befehl zum automatischen Fahren eingegeben wird. Wird der Befehl zum automatischen Fahren vom Fahrer nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeit (beispielsweise 10 Sekunden) eingegeben, behält das Automobil in Schritt S103 den manuellen Fahrbetrieb aufrecht.
  • Wird als ein Ergebnis der Ermittlung im obigen Schritt S102 der Befehl zum automatischen Fahren eingegeben, schaltet die AI ECU 500 von einem Manuell-Fahrmodus in einen Automatik-Fahrmodus, fordert an, dass der Fahrer Information über ein Ziel eingibt, und startet in Schritt S104 den automatischen Fahrbetrieb.
  • Wurde im obigen Schritt S104 die Zielinformation vom Fahrer eingegeben, liest und sucht die AI ECU 500 mit der eingegebenen Zielinformation in Zusammenhang stehende Karteninformation aus der Navigations-Datenbank 400 und ermittelt in Schritt S105, ob in der gesuchten Information eine Abzweigstelle dargestellt ist.
  • Ist als ein Ergebnis der Ermittlung im obigen Schritt S105 in der gesuchten Information eine Abzweigstelle dargestellt, führt die AI ECU 500 den automatischen Fahrbetrieb auf der Basis von Eingabe-Bildinformation durch und ermittelt in Schritt S106, ob unter der während des automatischen Fahrbetriebs eingegebenen Bildinformation die Information über eine Abzweigstelle eingegeben worden ist.
  • Ist das Automobil als ein Ergebnis der Ermittlung an der Abzweigstelle angekommen, benachrichtigt die AI ECU 500 die integrierte ECU 600 in Schritt S107, dass das Automobil an der Abzweigstelle angekommen ist, und die integrierte ECU 600 steuert die Lenksteuerung 601 usw., sodass eine automatische Lenkoperation durchgeführt werden kann und eine Reiseroute zur Abzweigstelle geändert werden kann.
  • Nachdem der obige Schritt S107 abgeschlossen ist, benachrichtigt die AI ECU 500 den Fahrer, wenn das Automobil gemäß einem Ergebnis einer Zeichen-Bildanalyse in die Nähe des Ziels kommt, dass ein Abschnitt des mittels des Bildprozessors 300 durchgeführten automatischen Fahrbetriebs bald enden wird, und ermittelt in Schritt S108, ob ein einen Endpunkt darstellendes Bild eines Zeichens in der durch den Bildprozessor 300 eingegebenen Bildinformation enthalten ist. Ist andererseits als Ergebnis der Ermittlung im obigen Schritt S105 in der gesuchten Information keine Abzweigstelle dargestellt, wird der obige Schritt S108 durchgeführt.
  • Kommt das Automobil als ein Ergebnis der Ermittlung des obigen Schrittes S108 am Endpunkt an, werden in Schritt S109 der Fahrmodus vom Automatik-Fahrmodus in den Manuell-Fahrmodus geschaltet und der automatische Fahrbetrieb beendet. Der Fahrer wird benachrichtigt, dass der automatische Fahrbetrieb im obigen Schritt S109 beendet worden ist. Ein Zeitpunkt des Modus-Umschaltens ist ein Zeitpunkt, zu dem das Automobil an einer am Endpunkt gelegenen Mautstelle ankommt und angehalten wird. Der Automatik-Fahrmodus wird zum Zeitpunkt des Modus-Umschaltens in den Manuell-Fahrmodus umgeschaltet.
  • Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, werden durch die Erfindung ein automatisches Fahrzeugsteuersystem und ein Verfahren zum Steuern dieses Systems bereitgestellt, was die Bequemlichkeit für einen Fahrer verbessern, den Stress für den Fahrer infolge des Fahrens auf einer Autobahn reduzieren und die Zuverlässigkeit eines automatischen Fahrbetriebs erhöhen kann.

Claims (7)

  1. Automatisches Fahrzeugsteuersystem, aufweisend: – eine Mehrzahl von aufeinander folgend an der linken und der rechten Seite einer Straße aufgestellten Straßenzeichen (100), welche mit der Straße in Zusammenhang stehende Startpunkt-Information und Endpunkt-Information sowie Information über eine Abzweigstelle aufweisen; – eine Charge Coupled Device (CCD)-Kamera (200) zum Aufnehmen der entlang der Straße angeordneten Straßenzeichen (100); – eine Bildverarbeitungseinrichtung (300) zum Analysieren von zumindest einem von der CCD-Kamera (200) eingegebenen Bild, Unterscheiden der Straßenzeichen (100) und Lesen der Inhalte der in den Straßenzeichen (100) enthaltenen Zeichen; – eine Speichereinrichtung (400) zum Speichern von Karteninformation über die Straße; – eine Ermittlungseinrichtung (500) zum Ermitteln einer gegenwärtigen Position und eines Straßenzustands ausschließlich auf der Basis der in der Speichereinrichtung (400) gespeicherten Karteninformation und den von der Bildverarbeitungseinrichtung (300) gelesenen Inhalten der Zeichen; und – eine Steuereinrichtung (600) zum automatischen Steuern einer Lenkoperation, einer Geschwindigkeits-Verringerungs/Erhöhungs-Operation und anderer mit dem automatischen Fahrbetrieb in Zusammenhang stehender Operationen gemäß einem Ergebnis der Ermittlung.
  2. Automatisches Fahrzeugsteuersystem gemäß Anspruch 1, wobei die Straßenzeichen (100) grafische Formen aufweisen, die durch Kombinationen spezifischer Zeichen gebildet sind, einfach darstellend gegenwärtige Straßenzustände, die von der Bildverarbeitungseinrichtung (300) einfach analysiert werden können.
  3. Automatisches Fahrzeugsteuersystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Straßenzeichen (100) mit einer Biegung, einer Geschwindigkeitsbegrenzung und einer Anzahl von Fahrspuren an einer aktuellen Position auf der Straße in Zusammenhang stehende Information und andere Information aufweisen.
  4. Automatisches Fahrzeugsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei die CCD-Kamera (200) an einem Rückspiegel angebracht ist.
  5. Verfahren zum Steuern eines automatischen Fahrzeugsteuersystems mit den Schritten: (a) Ermitteln, ob zumindest ein von einer Charge Coupled Device (CCD)-Kamera (200) eingegebenes Bild Information aufweist, die einen Startpunkt darstellt, sodass ein automatischer Fahrbetrieb möglich ist; (b) Ermitteln gemäß einem Ergebnis der Ermittlung in Schritt (a), ob ein Befehl zum automatischen Fahren eingegeben wird, und wenn ein solcher Befehl eingegeben wurde, Schalten eines Fahrmodus von einem Manuell-Fahrmodus in einen Automatik-Fahrmodus, Anfordern, dass Information über ein Ziel eingegeben wird, und Starten des automatischen Fahrbetriebs; (c) (c-1) Wenn der automatische Fahrbetrieb gestartet ist und die Zielinformation durch den Fahrer eingegeben worden ist, Suchen nach entsprechender mit der eingegebenen Zielinformation in Zusammenhang stehender Karteninformation, Ermitteln, ob in der gesuchten Karteninformation eine Abzweigstelle dargestellt ist, Durchführen des automatischen Fahrbetriebs gemäß einem Ergebnis der Ermittlung, (c-2) wobei mit Schritt (d) auf der Basis der eingegebenen Bildinformation fortgefahren wird, wenn als ein Ergebnis der Ermittlung in Schritt (c-1) eine Abzweigstelle in der gesuchten Karteninformation dargestellt ist, und (c-3) wobei mit Schritt (e) auf der Basis der eingegebenen Bildinformation fortgefahren wird, wenn als Ergebnis der Ermittlung in Schritt (c-1) in der gesuchten Karteninformation keine Abzweigstelle dargestellt ist; (d) Ermitteln, ob während des automatischen Fahrbetriebs unter der eingegebenen Bildinformation Information über eine Abzweigstelle eingegeben worden ist; (e) Steuern einer automatischen Abbiegeoperation oder Ermitteln, ob ein Automobil an einem Endpunkt angekommen ist, gemäß einem Ergebnis der Ermittlung in Schritt (d) oder (c-1), wobei durchgeführt wird: (e-1) Wechseln einer Reiseroute zur Abzweigstelle, wenn das Automobil die Abzweigstelle erreicht, (e-2) Benachrichtigen des Fahrers, dass ein Abschnitt des automatischen Fahrbetriebs bald enden wird, wenn das Automobil während des Suchens nach der Karteninformation in die Nähe des Ziels kommt, nachdem Schritt (e-1) abgeschlossen ist, und (e-3) Ermitteln, ob ein den Endpunkt darstellendes Bild eines Zeichens in der eingegebenen Bildinformation enthalten ist, nachdem Schritt (e-2) vollständig durchgeführt worden ist; und (f) Schalten des Fahrmodus vom Automatik-Fahrmodus in den Manuell-Fahrmodus gemäß einem Ergebnis der Ermittlung in Schritt (e) und Beenden des automatischen Fahrbetriebs.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei Schritt (b) die Schritte aufweist: (b-1) Benachrichtigen eines Fahrers, dass der automatische Fahrbetrieb gestartet werden kann; (b-2) Ermitteln als Reaktion auf die Benachrichtigung in Schritt (b-1), ob der Befehl zum automatischen Fahren eingegeben wird; (b-3) Schalten des Fahrmodus vom Manuell-Fahrmodus in den Automatik-Fahrmodus, wenn der Befehl zum automatischen Fahren als ein Ergebnis der Ermittlung in Schritt (b-2) eingegeben worden ist, Anfordern, dass die Information über ein Ziel eingegeben wird, und Starten des automatischen Fahrbetriebs.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei Schritt (f) durchgeführt wird, indem der Fahrmodus vom Automatik-Fahrmodus in den Manuell-Fahrmodus geschaltet wird, wenn das Automobil eine Mautstelle erreicht, die am Endpunkt gelegen ist, und das Automobil gestoppt wird.
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