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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen bzw. Abschätzen der Oberflächenzustände einer Straße.
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Stand der Technik
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Die
JP 2005 - 178 530 A offenbart eine Technologie zum Bestimmen einer Straßenoberflächengestalt basierend auf dem Verhalten oder den Aktionen eines vorausfahrenden Fahrzeugs (voraus befindliches Fahrzeug bzw. Fahrzeug auf der Vorderseite), welches vor einem eigenen Fahrzeug des Fahrers fährt. In der
JP 2005 - 178 530 A wird insbesondere das Verhalten des Fahrzeugs auf der Vorderseite basierend auf dem Verhalten von Spiegeln oder des Kennzeichens des Fahrzeugs auf der Vorderseite erfasst, und anschließend wird der Typ oder das Modell des Fahrzeugs auf der Vorderseite basierend auf dessen Umfang bzw. Größe und dessen Annäherungszeit ausgewählt. Nachdem der Fahrzeugtyp ausgewählt wurde, wird die Straßenoberflächengestalt basierend auf dem ausgewählten Fahrzeugtyp und dem Verhalten des Fahrzeugs auf der Vorderseite bestimmt. Die so bestimmte bzw. ermittelte Straßenoberflächengestalt wird dazu verwendet, um beispielsweise eine Voraussteuerung einer aktiven Aufhängungsvorrichtung bzw. eines aktiven Fahrwerks durchzuführen.
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Die
US 2009 / 0 262 188 A1 zeigt eine Bildverarbeitungsvorrichtung, welche einen Verarbeitungsbereich von Bilddaten, die durch eine auf einem Fahrzeug des Fahrers montierte Kamera aufgenommen werden, bestimmt, ausschneidet und extrahiert, basierend auf einer Strecke zwischen einem vorderen Zielobjekt und dem Fahrzeug des Fahrers, einer horizontalen Position des Fahrzeug des Fahrers und einer Stärke einer von einer Radarvorrichtung übertragenen, und anschließend von Objekten vor dem Fahrzeug des Fahrers reflektierten Radarwelle. Die Radarvorrichtung ist an dem Fahrzeug des Fahrers montiert und überträgt die Radarwelle hin zu einem vorderen Bereich des Fahrzeugs des Fahrers. Die Bildverarbeitungsvorrichtung extrahiert vertikale Ränder und horizontale Ränder aus den Bilddaten in dem Verarbeitungsbereich und subtrahiert die Werte des horizontalen Rands von den Werten des vertikalen Rands, und erfasst schließlich basierend auf dem Berechnungsergebnis der Subtraktion der Ränder, ob das vordere Zielobjekt einem dreidimensionalen entspricht.
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Darüber hinaus offenbart die
DE 10 2005 051 141 A1 ein Verfahren zur Regelung eines elektronisch regelbaren Dämpfungssystems in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen Schwingungsdämpfer mit einem elektronisch regelbaren Stellglied zur Einstellung eines Dämpfverhaltens des Schwingungsdämpfers umfasst, bei welchem eine in vertikale Richtung gerichtete Bewegung eines vorausfahrenden Fahrzeugs mittels wenigstens eines Bewegungserfassungssensors erfasst und hierauf basierend ein bestimmbares Dämpfungsverhalten des Schwingungsdämpfers eingestellt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben
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Die in der
JP 2005 - 178 530 A offenbarte Technologie erfordert jedoch eine komplizierte Verarbeitung. Solch eine komplizierte Verarbeitung enthält das Identifizieren des Fahrzeugtyps eines Fahrzeugs auf der Vorderseite unter Verwendung der Fahrzeugtyp-Eigenschaften. Hierbei erfassen die Fahrzeugtyp-Eigenschaften für jeden Fahrzeugtyp eine Beziehung zwischen dem Maximalumfang des Fahrzeugkörperverhaltens und der Konvergenz- bzw. Annäherungszeit. Wenn diese Technologie verwendet wird, wird erwartet, dass es eine genaue Identifizierung des Fahrzeugtyps erschwert, wenn bei dem voraus befindlichen Fahrzeug beispielsweise verschiedene Faktoren der Aufhängung bzw. des Fahrwerks verändert oder ersetzt wurden.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Umstände gemacht und Ziel davon ist, eine Technologie vorzusehen, welche in der Lage ist, die Straßenoberflächen-Zustände auf einfache Art und Weise zu bestimmen.
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Mittel zum Lösen der Aufgaben
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Die vorstehende Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der sich daran anschließenden abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält eine Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung eine Rad-Informations-Erfassungseinrichtung, welche Positionsinformationen bezüglich eines Rades eines voraus befindlichen Fahrzeugs bzw. eines Fahrzeugs auf der Vorderseite erlangt, wobei die Positionsinformationen aus einem Bild hergeleitet werden, welches von einer Bild-Aufhahmeeinrichtung aufgenommen wird, die ein Bild eines Bereichs einschließlich des Fahrzeugs auf der Vorderseite aufnimmt; und eine Bestimmungseinrichtung, welche einen Zustand einer Straßenoberfläche in einer Fahrtrichtung unter Verwendung der extrahierten Positionsinformationen bezüglich des Rades, bestimmt bzw. abschätzt.
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Gemäß diesem Aspekt werden die Positionsinformationen bezüglich des Rades des voraus befindlichen Fahrzeugs beim Bestimmen der Straßenoberflächen-Zustände verwendet. Die Bewegung des Rades wird durch das Fahrzeugkörperverhalten nicht beeinflusst. Daher kann das Bestimmen der Straßenoberflächen-Zustände unter Verwendung der Positionsinformationen bezüglich des Rades des voraus befindlichen Fahrzeugs die Bestimmungsgenauigkeit der Straßenoberflächen-Zustände erhöhen.
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Die Rad-Informations-Erfassungseinrichtung kann die Positionsinformationen bezüglich des Rads durch Erfassen einer Grenze zwischen dem Rad des voraus befindlichen Fahrzeugs und der Straßenoberfläche in dem durch die Bild-Aufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bild erlangen. Die Straßenoberflächen-Zustände können durch Erfassen der Kontaktstelle zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche direkt erfasst werden. Dies ermöglicht eine hochgenaue Bestimmungsverarbeitung der Straßenoberflächen-Zustände. Die Rad-Informations-Erfassungseinrichtung kann die die Positionsinformationen bezüglich des Rads durch Erfassen einer Grenze zwischen jedem von rechten und linken Rädern des voraus befindlichen Fahrzeugs und der Straßenoberfläche erlangen. Die Straßenoberflächen-Zustände können durch Erfassen der Kontaktstellen zwischen den rechten und linken Rädern und der Straßenoberfläche direkt erfasst werden. Dies kann dazu verwendet werden, um beispielsweise eine Voraussteuerung einer aktiven Aufhängungs-Vorrichtung bzw. eines aktiven Fahrwerks durchzuführen.
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Die Bestimmungseinrichtung kann eine Höhe der Straßenoberfläche basierend auf der erfassten Grenze zwischen dem Rad des voraus befindlichen Fahrzeugs und der Straßenoberfläche bestimmen. Die Bestimmungseinrichtung kann außerdem einen Abstand zwischen dem voraus befindlichen Fahrzeug und einem eigenen Fahrzeug des Fahrers messen.
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Effekt der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Technologie bereit, welche in der Lage ist, die Straßenoberflächen-Zustände auf einfache Art und Weise zu bestimmen bzw. abzuschätzen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Draufsicht, welche ein Fahrzeug schematisch zeigt, in welchem eine Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung installiert ist;
- 2 ist eine Seitenansicht, welche ein Fahrzeug schematisch zeigt, in welchem eine Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung installiert ist;
- 3 ist eine Abbildung, welche funktionale Blöcke einer Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung zeigt;
- 4 zeigt ein Beispiel aufgenommener Bilder; und
- 5 ist ein Flussdiagramm, welches einen Vorgang zum Bestimmen der Straßenoberflächen-Zustände zeigt.
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Arten und Weisen zum Ausführen der Erfindung
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Ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung. Ferner bestimmt bzw. schätzt diese Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung die Zustände einer Straßenoberfläche in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung erfasst insbesondere die Unregelmäßigkeiten, den Grad einer Neigung und dergleichen auf der Straßenoberfläche in einem Bereich vor dem Fahrzeug unter Verwendung von Informationen bezüglich der Position eines Rades oder von Rädern eines vorausfahrenden Fahrzeugs (voraus befindliches Fahrzeugs bzw. Fahrzeug auf der Vorderseite), welches vor dem eigenen Fahrzeug des Fahrers fährt. Hierbei werden die Informationen bezüglich der Position davon durch eine Bild-Aufnahmeeinrichtung aufgenommen, welche ein Bild oder Bilder des Bereichs vor dem Fahrzeug aufnimmt. Das Fahrzeug besitzt eine aktive Aufhängungsvorrichtung bzw. ein aktives Fahrwerk. Außerdem reguliert diese aktive Aufhängungsvorrichtung die Fahrzeughöhe durch Steuern eines Hubes der aktiven Aufhängungsvorrichtung gemäß der Straßenoberflächen-Zustände, welche durch die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung bestimmt werden, wodurch erreicht wird, dass das Fahrzeug mit einem stabilisierten Verhalten fährt.
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1 ist eine Draufsicht, welche ein Fahrzeug schematisch zeigt, das eine Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung trägt. Ein Fahrzeug 10 enthält vier Räder, ein rechtes Vorderrad 12FR, ein linkes Vorderrad 12FL, ein rechtes Hinterrad 12RR und ein linkes Hinterrad 12RL. Eine elektromagnetische Aufhängung 14FR und ein Fahrzeug-Höhensensor 16FR sind auf einer Seite des rechten Vorderrads 12FR vorgesehen. Eine elektromagnetische Aufhängung 14FL und ein Fahrzeug-Höhensensor 16FL sind auf einer Seite des linken Vorderrads 12FL vorgesehen. Eine elektromagnetische Aufhängung 14RR und ein Fahrzeug-Höhensensor 16RR sind auf einer Seite des rechten Hinterrads 12RR vorgesehen. Eine elektromagnetische Aufhängung 14RL und ein Fahrzeug-Höhensensor 16RL sind auf einer Seite des linken Hinterrads 12RL vorgesehen. Nachfolgend sind das rechte Vorderrad 12FR, das linke Vorderrad 12FL, das rechte Hinterrad 12RR und das linke Hinterrad 12RL allgemein als „Rad 12“ oder „Räder 12“ bezeichnet, auch, falls zwischen diesen Rädern keine bestimmte Unterscheidung gemacht werden soll. Außerdem sind die elektromagnetische Aufhängung 14FR, die elektromagnetische Aufhängung 14FL, die elektromagnetische Aufhängung 14RR und die elektromagnetische Aufhängung 14RL nachfolgend allgemein als „elektromagnetische Aufhängung 14“ oder „elektromagnetische Aufhängungen 14“ bezeichnet, auch, falls zwischen diesen Aufhängungen keine bestimmte Unterscheidung gemacht werden soll. Außerdem sind der Fahrzeug-Höhensensor 16FR, der Fahrzeug-Höhensensor 16FL, der Fahrzeug-Höhensensor 16RR und der Fahrzeug-Höhensensor 16RL nachfolgend allgemein als „Fahrzeug-Höhensensor 16“ oder „Fahrzeug-Höhensensoren 16“ bezeichnet, auch, falls zwischen diesen Sensoren keine bestimmte Unterscheidung gemacht werden soll.
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Die elektromagnetische Aufhängung 14 ist durch einen Motor und eine Expansionsvorrichtung, welche durch den Motor verlängert und kontrahiert bzw. verkürzt wird, konfiguriert. Die elektromagnetische Aufhängung 14 bildet zusammen mit Schraubenfedern (nicht gezeigt) eine Fahrzeug-Aufhängungsvorrichtung bzw. ein Fahrzeug-Fahrwerk. Diese Fahrzeug-Aufhängungsvorrichtung arbeitet als die aktive Aufhängungsvorrichtung. Die Schraubenfedern verhindern, dass der Einfluss der Räder 12 von der Straßenoberfläche bzw. die Einwirkung der Straßenoberfläche auf die Räder direkt hin zu einem Fahrzeugkörper übertragen wird. Die elektromagnetische Aufhängung 14 erzeugt durch Steuern des Motors eine Dämpfungskraft zwischen einem Teil „oberhalb der Feder“ und einem Teil „unterhalb der Feder“ des Fahrzeugs 10. Hierbei ist anzumerken, dass bei dieser Patentspezifikation die Position von durch die Schraubenfeder getragenen Komponenten als „oberhalb der Feder“ oder „gefedert“ bezeichnet ist, wohingegen die nicht durch die Schraubenfeder getragene Position als „unterhalb der Feder“ oder „ungefedert“ bezeichnet ist. Mit anderen Worten, „oberhalb der Feder“ oder „gefedert“ bezeichnet eine Fahrzeugkörper-Seite, wohingegen „unterhalb der Feder“ oder „ungefedert“ eine Seite des Rades 12 bezeichnet.
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Der Fahrzeug-Höhensensor 16, welcher die Höhe des Fahrzeugs 10 in der Position der Räder 12 erfasst, ist in der Nähe jedes Rades 12 installiert. Der Fahrzeug-Höhensensor 16 erfasst einen relativen Abstand zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Rad 12 beispielsweise durch Messen einer Verschiebung der Verbindung, welche den Fahrzeugkörper mit einer Achse koppelt, oder der Fahrzeug-Höhensensor 16 kann ebenso ein Sensor eines anderen Typs sein. Ein Erfassungssignal des Fahrzeug-Höhensensors 16 wird zu einer elektronischen Steuerungseinheit 100 (nachfolgend als „ECU 100“ bezeichnet), welche in dem Fahrzeugkörper vorgesehen ist, gesendet.
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Die ECU 100 enthält eine Aufhängungs-Steuerungsvorrichtung 102, welche die elektromagnetische Aufhängung 14 steuert, und eine Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104, welche die Straßenoberflächen-Zustände bestimmt. Die Aufhängungs-Steuerungsvorrichtung 102 steuert die elektromagnetische Aufhängung 14 jedes Rads 12. Die Aufhängungs-Steuerungsvorrichtung 102 kann durch Regulieren des Betrages des auf den Motor der elektromagnetischen Aufhängung 14 aufgebrachten elektrischen Stroms eine gewünschte Dämpfungskraft erzeugen. Bei der vorliegenden Ausführungsform, wie später beschrieben, bestimmt die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 die Zustände einer Straßenoberfläche in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 unter Verwendung des Bildes oder der Bilder, welche durch eine Kamera 20 aufgenommen werden. Die Aufhängungs-Steuerungsvorrichtung 102 kann die elektromagnetische Aufhängung 14 jedes Rades 12 gemäß der bestimmten bzw. ermittelten Straßenoberflächen-Zustände steuern, und kann die Lage bzw. das Verhalten des Fahrzeugs 10 stabilisieren.
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2 ist eine Seitenansicht, welche ein Fahrzeug schematisch zeigt, in welchem die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung installiert ist. Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 empfängt die aufgenommenen Bilder von der Kamera 20 und empfängt außerdem Sensorwerte eines 3-Achsen-Beschleunigungssensors 22. Die Kamera 20 besteht aus Linsen und einer Bild-Aufnahmeeinheit, welche Bild-Aufnahmevorrichtungen, wie CCDs (ladungsgekoppelte Vorrichtung) und CMOSs (Komplementär-Metalloxid-Halbleiter) enthält. Fotosensoren sind in einer ebenen Konfiguration auf Lichtaufnahme-Oberflächen der Bild-Aufnahmevorrichtungen angeordnet. Ferner wird ein betreffendes Bild, welches auf den Lichtaufnahme-Oberflächen der Bild-Aufnahmevorrichtungen ausgebildet wird, durch jeden Fotosensor in Signalladungen umgewandelt, deren Betrag der einfallenden Lichtmenge entspricht. Die Bild-Aufnahmevorrichtungen geben die gesammelten Signalladungen zu einer analogen Signal-Verarbeitungseinheit aus, wo Bilddaten jedes Farbsignals von R, G und B erzeugt werden, und anschließend werden die so erzeugten Bilddaten davon bei der analogen Signal-Verarbeitungseinheit zu einem A/D (Analog-Zu-Digital)-Wandler ausgegeben. Die Bilddaten, welche durch den A/D-Wandler nun in digitale Signale umgewandelt werden, werden einer digitalen Verarbeitung, wie einer Gammakorrektur, unterzogen, bevor die Bilddaten zu der Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 geführt bzw. eingegeben werden. Die Kamera 20, welche eine Videokamera ist, führt die vorstehend beschriebene Bild-Aufnahmeverarbeitung zu vorbestimmten Zyklen durch. Die Kamera 20 kann die Bild-Aufhahmeverarbeitung einmal in 1/30 Sekunden ausführen. Die Kamera 20 ist beispielsweise an einem Rückspiegel montiert und nimmt Bilder eines Bereichs in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 auf. In dem Beispiel von 2 nimmt die Kamera 20 Bilder eines vorderen Bereichs des Fahrzeugs 10 auf.
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Der 3-Achsen-Beschleunigungssensor 22, welcher an der Kamera 20 montiert oder in dieser eingebaut ist, erfasst Beschleunigungskomponenten in drei Axialrichtungen der Kamera 20. Der 3-Achsen-Beschleunigungssensor 22 kann innerhalb des Fahrzeugs in einer von der Kamera 20 entfernten Position vorgesehen sein. Da die Kamera 20 jedoch an einem Ort „oberhalb der Feder“ vorgesehen ist, ist es vorzuziehen, dass der 3-Achsen-Beschleunigungssensor 22 ebenso an einem Ort „oberhalb der Feder“ vorgesehen ist, um die Beschleunigungskomponenten in den drei Axialrichtungen der Kamera 20 zu erfassen. Der 3-Achsen-Beschleunigungssensor 22 führt die erfassten Spannungswerte bei vorbestimmten Zyklen zu der Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104. Es ist vorzuziehen, dass der Erfassungszyklus durch den 3-Achsen-Beschleunigungssensor 22 kürzer oder gleich dem Bild-Aufnahmezyklus der Kamera 20 ist. Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 besitzt eine Selbstkalibrierungsfunktion; auf den Empfang der Sensorwerte hin berechnet die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 die Lage bzw. Stellung der Kamera 20 und korrigiert diese.
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Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 gemäß der vorliegenden Ausführungsform extrahiert ein in dem aufgenommenen Bild enthaltenes voraus befindliches Fahrzeug und erlangt Positionsinformationen bezüglich der Räder des voraus befindlichen Fahrzeugs (nachfolgend auch als „Rad-Positionsinformationen“ bezeichnet). Diese Rad-Positionsinformationen sind Informationen, mit welchen die Positionen der Räder in der Höhenrichtung in dem aufgenommenen Bild identifiziert werden. Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 extrahiert als die Rad-Positionsinformationen insbesondere die Grenzlinien zwischen den rechten und linken Hinterrädern des voraus befindlichen Fahrzeugs und der Straßenoberfläche. In solch einem Fall korrigiert die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 die Lage der Kamera durch die Selbstkalibrierungsfunktion unter Verwendung der von dem 3-Achsen-Beschleunigungssensor 22 zugeführten Sensorwerte. Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 identifiziert insbesondere die Lage der Kamera basierend auf den Sensorwerten und korrigiert anschließend die Positionen (Koordinaten) der aus dem aufgenommenen Bild extrahierten Grenzlinien. Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 ermittelt einen Abstand zwischen jeder Grenzlinie und dem eigenen Fahrzeug des Fahrers und berechnet dadurch die Höhe der Straßenoberfläche.
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Verschiedene Typen von Vorrichtungen sind als Messsysteme zum Messen des Abstandes von einem Objekt bereits bekannt. Beispielsweise kann eine Stereokamera als die Kamera 20 verwendet werden, so dass der Abstand von dem Objekt basierend auf den Bildern gemessen werden kann, welche von zwei Standpunkten aus aufgenommen werden. Auch wenn eine monokulare Kamera als die Kamera 20 verwendet wird, kann der Abstand von dem Objekt unter Verwendung einer Bewegungs-Stereo-Technologie gemessen werden. Falls, wie bei der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 die Lage der Kamera identifizieren kann, während die Kamera 20 die Bilder aufnimmt, kann der Abstand von dem Objekt aus einem einzelnen Teil eines aufgenommenen Bildes durch Vernachlässigen einer Richtung (d.h., einer seitlichen Richtung) vertikal zu einer Neigungsrichtung ermittelt werden. Ein Laser-Abstandsmesssystem zum Messen des Abstandes zwischen dem voraus befindlichen Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug des Fahrers unter Verwendung eines Laserstrahls ist im Stand der Technik ebenso bekannt. Die Verwendung solch eines Abstandsmesssystems ermöglicht es der Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104, den Abstand von dem Objekt zu messen. Insbesondere können die Abstände zwischen den Grenzlinien, zwischen den rechten und linken Hinterrädern des voraus befindlichen Fahrzeugs und der Straßenoberfläche, und dem eigenen Fahrzeug 10 des Fahrers gemessen werden. Zu beachten ist hierbei, dass berücksichtigt werden kann, dass der Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und der Grenzlinie praktisch gleich dem Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und dem voraus befindlichen Fahrzeug ist. Daher kann die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 den Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und der Grenzlinie durch Messen des Abstandes zwischen dem Fahrzeug 10 und dem voraus befindlichen Fahrzeug erhalten.
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3 ist eine Abbildung, welche die funktionalen Blöcke der Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 zeigt. Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 enthält eine Erfassungseinheit für aufgenommene Bilder 110, eine Rad-Informations-Erfassungseinheit 112, eine Kamera-Lage-Korrektureinheit 114 und eine Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116. Diese Strukturbauteile können als Hardware durch Elemente wie eine CPU und Speicher eines beliebigen Computers, oder als Software durch speichergeladene Programme oder dergleichen implementiert sein. Hierin dargestellt sind funktionale Blöcke, welche durch eine Kooperation von Hardware und Software implementiert sind. Daher ist es für den Fachmann offensichtlich, dass die funktionalen Blöcke in verschiedenen Arten und Weisen, einschließlich lediglich durch Hardware, lediglich durch Software oder eine Kombination von beiden, implementiert sein können.
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Die Erfassungseinheit 110 für aufgenommene Bilder erlangt Daten von aufgenommenen Bildern bzw. Bilddaten von der Kamera 20, das heißt einer Bild-Aufnahmeeinrichtung. Wie vorstehend erörtert, nimmt die Kamera 20, welche eine Videokamera ist, Bilder eines vorderen Bereichs des Fahrzeugs 10 auf und führt die aufgenommenen Bilddaten periodisch zu der Erfassungseinheit 110 für aufgenommene Bilder. Die Erfassungseinheit 110 für aufgenommene Bilder führt die Daten von aufgenommenen Bildern zu der Rad-Informations-Erfassungseinheit 112.
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4 zeigt ein Beispiel der aufgenommenen Bilder. Die Rad-Informations-Erfassungseinheit 112 erlangt die Positionsinformationen auf den Rädern des voraus befindlichen Fahrzeugs aus den aufgenommenen Bildern, wobei die Bilder eines Bereichs einschließlich des voraus befindlichen Fahrzeugs in der Fahrtrichtung aufgenommen wurden. Die Rad-Informations-Erfassungseinheit 112 erkennt zunächst das Vorhandensein des voraus befindlichen Fahrzeugs in dem aufgenommenen Bild. Solch eine Verarbeitung zum Erkennen des Fahrzeugs kann unter Verwendung einer bekannten Technologie erfolgen. Das voraus befindliche Fahrzeug wird aus dem aufgenommenen Bild beispielsweise durch Unterziehen des aufgenommenen Bildes einem Musterabgleich zwischen dem aufgenommenen Bild und den zuvor registrierten Fahrzeugbildern extrahiert. Da die Rad-Informations-Erfassungseinheit 112 das voraus befindliche Fahrzeug in dem aufgenommenen Bild extrahiert hat, werden die Räder identifiziert. Diese Verarbeitung zum Erkennen des Fahrzeugs wird in einer Art und Weise durchgeführt, dass die nach unten vorstehenden Bereiche in den rechts- und linksseitigen Abschnitten des extrahierten Fahrzeugs auf der Vorderseite gesucht werden. Auf die Identifizierung der Räder hin extrahiert die Rad-Informations-Erfassungseinheit 112 eine Grenze zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche. Die Räder sind im Allgemeinen schwarz, was sich von der Farbe der Straßenoberfläche unterscheidet. Auf das Identifizieren der Räder in dem aufgenommenen Bild hin extrahiert die Rad-Informations-Erfassungseinheit 112 einen Punkt oder einen Teil unterhalb der Räder, bei welchem eine Farb (Helligkeits)-Veränderung auftritt. Der Punkt oder der Teil, bei welchem die Farbveränderung aufgetreten ist, gibt die Grenze zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche an. Daher erlangt die Rad-Informations-Erfassungseinheit 112 die Positionen der Grenze zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche als die Positionsinformationen der Räder. Beispielsweise kann eine mittlere Position jeder Radbreite als ein Koordinatenwert erlangt werden, welcher die Position der Grenze zwischen jedem Rad und der Straßenoberfläche darstellt.
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In dem aufgenommenen Bild von 4 ist das voraus befindliche Fahrzeug relativ zu der horizontalen Ebene hin zu der rechten Seite nach oben geneigt (hin zu der linken Seite nach unten). In diesem aufgenommenen Bild von 4 wird angenommen, dass die vertikale Achse eine Y-Achse ist, und dass die horizontale Achse eine X-Achse ist. Dann werden die Y-Koordinaten der Räder folgendermaßen ermittelt: die Y-Koordinate des linken Hinterrads des voraus befindlichen Fahrzeugs ist „h1“ und die Y-Koordinate des rechten Hinterrads davon ist „h2“.
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Die Kamera-Lage-Korrektureinheit 114 identifiziert die Lage bzw. Stellung der Kamera 20. Wie zuvor beschrieben, ist der 3-Achsen-Beschleunigungssensor 22 an der Kamera 20 montiert, und die Kamera-Lage-Korrektureinheit 114 berechnet die Kamera-Lage basierend auf den von dem 3-Achsen-Beschleunigungssensor 22 zugeführten Sensorwerten. Der Fahrzeug-Höhensensor 16 ist in der Nähe jedes Rads 12 des Fahrzeugs 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform installiert. Aus diesem Grund kann die Kamera-Lage-Korrektureinheit 114 die Lage des Fahrzeugs 10 unter Verwendung eines Sensorwerts des bei jedem Rad 12 vorgesehenen Fahrzeug-Höhensensors 16 berechnen, und kann anschließend die auf diese Art und Weise berechnete Lage des Fahrzeugs 10 als die Kamera-Lage verwenden. Falls der 3-Achsen-Beschleunigungssensor 22 und der Fahrzeug-Höhensensor 16 nicht in dem Fahrzeug 10 installiert sind, kann die Kamera-Lage-Korrektureinheit 114 die Kamera-Lage durch Verwenden einer weißen Linie und einer Struktur auf der Straßenoberfläche, deren Bilder durch die Kamera 20 aufgenommen wurden, identifizieren. Beispielsweise sind Schilder auf der Straße normalerweise in der aufrechten Position angeordnet. Somit kann die Kamera-Lage durch Identifizieren des Neigungsgrades solch eines Schildes, welches in dem aufgenommenen Bild mit aufgenommen ist, identifiziert werden.
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Nachdem die Kamera-Lage-Korrektureinheit 114 die Kamera-Lage identifiziert hat, erfasst die Kamera-Lage-Korrektureinheit 114 nun einen Betrag der Verschiebung von einer Referenz-Lage und korrigiert dadurch die Grenzposition zwischen jedem der Räder und der Straßenoberfläche. Zu beachten ist, dass die Referenz-Lage der Kamera-Lage entspricht, welche angenommen wird, wenn das Fahrzeug 10 auf einer flachen Straße fährt. Die Selbstkalibrierungsfunktion ist im Stand der Technik bekannt. Falls die Kamera-Lage jedoch von der Referenz-Lage verschoben ist, ermöglicht es das Ausführen der Korrekturverarbeitung durch die Kamera-Lage-Korrektureinheit 114, die Grenzposition zwischen jedem der Räder und der Straßenoberfläche in einem aufgenommenen Bild, andererseits auf der flachen Straße aufgenommen, zu ermitteln.
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Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 leitet den Abstand zwischen dem eigenen Fahrzeug 10 des Fahrers und der Grenzposition zwischen jedem der Räder des Fahrzeugs auf der Vorderseite und der Straßenoberfläche her. Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 misst den Abstand zwischen der Grenzposition und dem Fahrzeug 10 unter Verwendung des vorgenannten Abstandsmesssystems. Es ist hierbei anzumerken, dass die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 116 den Abstand zwischen dem eigenen Fahrzeug 10 des Fahrers und dem voraus befindlichen Fahrzeug messen kann, und den so gemessenen Abstand als den Abstand zwischen dem eigenen Fahrzeug 10 des Fahrers und der Grenzposition verwenden kann.
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Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 berechnet die Höhe der Straßenoberfläche basierend auf der Y-Koordinate der durch die Selbstkalibrierungsfunktionen korrigierten Grenzposition. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Drei-Achsen-Komponenten durch die Kamera-Lage-Korrektureinheit 114 korrigiert, so dass die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 aus einem Standort des eigenen Fahrzeugs 10 des Fahrers die absolute Höhe der Straßenoberfläche, auf welcher das voraus befindliche Fahrzeug fährt, erhalten kann. Hierbei gibt die absolute Höhe Höhen einschließlich einer Differenz zwischen der Höhe über dem Meeresspiegel des eigenen Fahrzeugs 10 des Fahrers und der Höhe über dem Meeresspiegel des voraus befindlichen Fahrzeugs an. Beispielsweise angenommen, dass die Differenz in der Höhe über dem Meeresspiegel zwischen dem eigenen Fahrzeug 10 des Fahrers und dem voraus befindlichen Fahrzeug 50 cm beträgt, und dass das rechte Hinterrad des voraus befindlichen Fahrzeugs um 20 cm höher ist als das linke Hinterrad davon. In diesem Fall werden die Berechnungen folgendermaßen durchgeführt. Das heißt, die Straßenoberfläche, welche mit dem linken Hinterrad des voraus befindlichen Fahrzeugs in Kontakt steht, ist um 50 cm höher als das eigene Fahrzeug 10 des Fahrers, und die Straßenoberfläche, welche mit dem rechten Hinterrad des voraus befindlichen Fahrzeugs in Kontakt steht, ist um 70 cm höher als das eigene Fahrzeug 10 des Fahrers. Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 kann eine relative Höhe der rechten und linken Hinterräder des voraus befindlichen Fahrzeugs als die Höhe der Straßenoberfläche erhalten. Betreffend das vorstehende Beispiel kann die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 ohne Berücksichtigung der Höhendifferenz über dem Meeresspiegel ermitteln, dass das rechte Hinterrad des voraus befindlichen Fahrzeugs um 20 cm höher ist als das linke Hinterrad davon.
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Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 kann die Kenntnis bezüglich der Länge im realen Raum entsprechend einem Pixel in dem aufgenommenen Bild gewinnen, falls der Abstand zwischen dem voraus befindlichen Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug 10 des Fahrers bekannt ist. In dem Beispiel von 4 ist die Y-Koordinate des linken Hinterrads des voraus befindlichen Fahrzeugs hl, während die Y-Koordinate des rechten Hinterrads davon h2 ist. Daher kann die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 in diesem Fall die Höhendifferenz zwischen dem linken Hinterrad und dem rechten Hinterrad in der folgenden Art und Weise berechnen. So wird die Anzahl der in der Länge (h2-h1) in der Y-Achsen-Richtung enthaltenen Pixel erfasst, und anschließend wird die so erfasste Anzahl von Pixeln mit der Länge im realen Raum entsprechend einem Pixel in dem aufgenommenen Bild multipliziert. Anstatt dessen kann die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 eine Tabelle oder eine Funktion vorbereiten, um die tatsächliche Höhe von sowohl dem Abstand zwischen dem voraus befindlichen Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug 10 des Fahrers, als auch die Länge (h2-h1) in der Y-Achsen-Richtung zu ermitteln, und kann eine relative Höhe unter Verwendung dieser Tabelle oder Funktion erhalten.
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Wie vorstehend beschrieben ist, bestimmt die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 die Straßenoberflächen-Zustände in der Fahrtrichtung unter Verwendung der Positionsinformationen bezüglich der Räder des voraus befindlichen Fahrzeugs. Wo die Aufhängungs-Steuerungsvorrichtung 102 die Straßenoberflächen-Informationen zum Zwecke des Steuerns der elektromagnetischen Aufhängung 14 verwendet, wird die Aufhängungs-Steuerung hauptsächlich unterhalb von Zwischenfrequenzbereichen durchgeführt. In solchen Frequenzbereichen berücksichtigt die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, während die Tatsache verwendet wird, dass der Eingang von der Straßenoberfläche praktisch gleich der Verschiebung der Räder ist, dass die Verschiebung der Räder und die Verschiebung bzw. die Unebenheiten der Straßenoberfläche gleich sind. Anschließend extrahiert die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 die Grenzlinie zwischen jedem der Räder des voraus befindlichen Fahrzeugs und der Straßenoberfläche. Auf diese Art und Weise bestimmt die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 die Straßenoberflächen-Zustände in der Fahrtrichtung. Während das Verhalten der Räder durch die Straßenoberfläche beeinflusst wird, werden die Räder auf praktischer Ebene durch das Fahrzeugkörperverhalten nicht beeinflusst. Angesichts dieser Tatsache kann die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 die Straßenoberflächen-Zustände in der Fahrtrichtung durch Eliminieren des Effekts des Fahrzeugkörperverhaltens mit hoher Genauigkeit bestimmen.
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Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 bestimmt die Straßenoberflächen-Zustände basierend auf den Abständen und der Höhe der Straßenoberfläche. Falls die Berechnung beispielsweise so durchgeführt wird, dass der Abstand zwischen dem voraus befindlichen Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug 10 des Fahrers 10m beträgt, und die Höhe des rechten Hinterrads des voraus befindlichen Fahrzeugs um 20cm höher ist als diese des linken Hinterrads davon, kann der Straßenoberflächen-Zustand in 10 Metern voraus bestimmt werden. Diese Bestimmungsverarbeitung kann derart eingestellt sein, dass die Bestimmungsverarbeitung synchron mit dem Bild-Aufnahmezyklus der Kamera 20 durchgeführt wird; mit anderen Worten, die Bestimmungsverarbeitung kann alle 1/30 Sekunden ausgeführt werden. Bezüglich dem Ort 10m voraus kann die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 als die Straßenoberflächen-Zustände nicht nur bestimmen, dass die Höhe einer Straßenoberfläche, auf welcher die rechten Räder laufen, höher ist als diese einer Straßenoberfläche, auf welcher die linken Räder laufen, sondern kann als die Straßenoberflächen-Zustände ebenso bestimmen, dass der Zustand der Straßenoberfläche 10m voraus hin zu rechten Seite nach oben hin geneigt ist.
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5 ist ein Flussdiagramm, welches einen Vorgang zum Bestimmen der Straßenoberflächen-Zustände zeigt. Die Kamera 20 nimmt ein Bild oder Bilder eines voraus befindlichen Fahrzeugs auf, welches vor einem eigenen Fahrzeug des Fahrers fährt, und führt die aufgenommenen Bilddaten anschließend zu der Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung 104 (S10). Die Rad-Informations-Erfassungseinheit 112 extrahiert das in einem aufgenommenen Bild enthaltene voraus befindliche Fahrzeug (S12) und identifiziert das Rad oder die Räder des Fahrzeugs auf der Vorderseite (S14). Nachfolgend extrahiert die Rad-Informations-Erfassungseinheit 112 eine Grenze zwischen dem Rad des voraus befindlichen Fahrzeugs und der Straßenoberfläche (S16).
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Die Kamera-Lage-Korrektureinheit 114 identifiziert die Lage der Kamera während die Kamera die Bilder aufnimmt, und korrigiert die so extrahierte Grenze unter Verwendung der Selbstkalibrierungsfunktion (S18). Bei der vorliegenden Ausführungsform extrahiert die Rad-Informations-Erfassungseinheit 112 zunächst die Grenze, und anschließend korrigiert die Kamera-Lage-Korrektureinheit 114 die extrahierte Grenze. Anstatt dessen kann die Kamera-Lage-Korrektureinheit 114 das aufgenommene Bild unter Verwendung einer Selbstkalibrierung selbst korrigieren, und anschließend kann die Rad-Informations-Erfassungseinheit 112 die Grenze zwischen dem Rad des voraus befindlichen Fahrzeugs und der Straßenoberfläche aus dem korrigierten aufgenommenen Bild herleiten. Die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 berechnet die Höhe der Straßenoberfläche, auf welcher das voraus befindliche Fahrzeug fährt, und den Abstand zwischen dem voraus befindlichen Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug des Fahrers basierend auf der Grenze zwischen den Rädern des voraus befindlichen Fahrzeugs und der Straßenoberfläche (S20). Dadurch kann die Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit 116 die Straßenoberflächen-Zustände in dem vorderen Bereich des eigenen Fahrzeugs 10 des Fahrers bestimmen (S22). Ferner ist die Aufhängungs-Steuerungsvorrichtung 102 in der Lage, eine Steuerung der Fahrzeughöhe unter Verwendung der Informationen bezüglich der so bestimmten bzw. ermittelten Straßenoberflächen-Zustände durchzuführen.
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Die vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf die Ausführungsformen beschrieben und diese Beschreibung dient lediglich dem Zwecke der Darstellung. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass alle beliebigen Kombinationen der Bauelemente und Vorgänge als Modifikationen entwickelt werden können, und dass solche Modifikationen ebenso im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
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Falls beispielsweise die Auflösung der Kamera 20 niedrig ist, kann angenommen werden, dass die Extraktion der Grenzlinien zwischen den Rädern des voraus befindlichen Fahrzeugs und der Straßenoberfläche schwierig sein wird. In solch einem Fall kann die Rad-Informations-Erfassungseinheit 112 die Koordinaten (x, y) der untersten Teile der rechten und linken Hinterräder extrahieren, und kann anschließend eine Straßenoberflächen-Differenz, zwischen rechten und linken Straßenoberflächen, und/oder eine Straßenoberflächen-Neigung (Grad der Straßenoberflächen-Neigung) erlangen. Die zu extrahierenden Koordinatenwerte können baryzentrische bzw. auf den Schwerpunkt bezogene Positionen der rechten bzw. linken Hinterräder sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug
- 12
- Rad (Räder)
- 14
- Elektromagnetische Aufhängung
- 16
- Fahrzeug-Höhensensor
- 20
- Kamera
- 22
- 3-Achsen-Beschleunigungssensor
- 100
- ECU
- 102
- Aufhängungs-Steuerungsvorrichtung
- 104
- Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungsvorrichtung
- 110
- Erfassungseinheit für aufgenommene Bilder
- 112
- Rad-Informations-Erfassungseinheit
- 114
- Kamera- Lage-Korrektureinheit
- 116
- Straßenoberflächen-Zustands-Bestimmungseinheit
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung kann zum Bestimmen der Straßenoberflächen-Zustände verwendet werden.
