DE112015001754B4

DE112015001754B4 - Kollisionsvermeidungseinrichtung

Info

Publication number: DE112015001754B4
Application number: DE112015001754.2T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Obata; Hiroshi Kameda; Kyosuke Konishi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2035-03-20
Also published as: WO2015156097A1; DE112015001754T5; JP6207723B2; JPWO2015156097A1; CN106164999A; WO2015155833A1; US20170210379A1; CN106164999B; US10011276B2

Abstract

Kollisionsvermeidungseinrichtung, umfassend:einen Zielbeobachtungssensor, um ein oder mehrere Ziele zu beobachten, welche um einen bewegten Körper vorhanden sind, an welchem die Kollisionsvermeidungseinrichtung angebracht ist;einen Zielverfolger, um, unter der Annahme, dass ein oder mehrere unter einer Vielzahl von vorgegebenen Bewegungsmodellen ausgewählte Bewegungsmodelle angewandt werden, das eine oder die mehreren Ziele auf Grundlage eines Beobachtungsergebnisses des Zielbeobachtungssensors zu verfolgen, während dem einen oder den mehreren Bewegungsmodellen Gewichtungen zugewiesen werden, welche die Zuverlässigkeiten des einen oder der mehreren Bewegungsmodelle anzeigen;eine Zielbewegungsvorausberechnungseinheit, um vorausberechnete Bewegungsbereiche des einen oder der mehreren Ziele auf Grundlage eines Verfolgungsergebnisses des Zielverfolgers zu berechnen;einen Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer, um, wenn eine Vielzahl von Zielen vorhanden sind, eine Kollisionsmöglichkeit zwischen den Zielen zu schätzen, auf Grundlage eines Überlapps der durch die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit berechneten vorausberechneten Bewegungsbereiche der Ziele;eine Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit, um, wenn der Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer mögliche Kollision zwischen den Zielen schätzt, die Gewichtungen zu verändern, so dass ein Bewegungsmodell priorisiert wird, welches bewirkt, dass Kollision vermieden wird, und um vorausberechnete Bewegungsbereiche der Ziele wieder zu berechnen bevor die Ziele Aktionen ausführen, um Kollision zu vermeiden;einen Eigenbewegungssensor, um eine Bewegung des bewegten Körpers zu beobachten;eine Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit, um einen vorausberechneten Bewegungsbereich des bewegten Körpers auf Grundlage eines Beobachtungsergebnisses des Eigenbewegungssensors zu berechnen; undeinen Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer, um Kollisionsmöglichkeiten zwischen dem bewegten Körper und dem einen oder mehreren Zielen zu schätzen, auf Grundlage eines Überlapps zwischen dem durch die Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit berechneten vorausberechneten Bewegungsbereich des bewegten Körpers und den durch die Ziebewegungsvorausberechnungseinheit oder die Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit berechneten vorausberechneten Bewegungsbereichen der Ziele mit keiner Kollisionsmöglichkeit zwischen den Zielen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kollisionsvermeidungseinrichtung, um die Bewegung von einem Ziel, welches um einen bewegten Körper vorhanden ist, an welchem die Kollisionsvermeidungseinrichtung angebracht ist, vorauszuberechnen, um Kollision mit dem bewegten Körper zu vermeiden.
Hintergrund der Erfindung
Herkömmlicherweise sind Systeme bekannt, um ein Umgebungsobjekt (Kraftfahrzeug, Schiff, Flugzeug usw.) mittels eines Sensors, beispielweise einem Radar oder einer Kamera, welcher an einem bewegten Körper (Kraftfahrzeug, Schiff, Flugzeug usw.) angebracht ist, zu beobachten, und um einen reibungslosen Betrieb zu unterstützen, so dass eine Kollision zwischen dem bewegten Körper und dem Ziel verhindert wird.
Techniken zum Unterstützen des Betriebs in Entsprechung mit von dem Sensor erhaltenen Informationen werden in mehreren Schriften, Patentdokumenten und dergleichen beschrieben. Zum Realisieren dieser Techniken sind für die Einrichtungen und Verfahren verschiedene Vorschläge unterbreitet.
Repräsentative Beispiele umfassen eine Kollisionsvermeidungstechnik für Kraftfahrzeuge. Bei dieser Technik wird ein anderes Fahrzeug (Ziel) durch ein Radar oder einen optischen Sensor beobachtet, welche an dem Benutzer-Fahrzeug (bewegter Körper) angebracht sind, und wenn festgestellt wird, dass ein Abstand zu einem Benutzer-Fahrzeug und eine annähernden Geschwindigkeit einen Schwellenwert erreichen, durch diese bestimmt wird, dass eine mögliche Kollision vorhanden ist, und diese eine Warnung ausgibt oder die Bewegung des Benutzer-Fahrzeugs selbst steuert.
Zudem werden in der in Patentdokument 1 offenbarten Technik durch Extrapolation aus den Schätzungsergebnissen der Bewegungen des Benutzer-Fahrzeugs und des anderen Fahrzeugs ab der aktuellen Zeit Vorausberechnungsbereiche des Benutzer-Fahrzeugs und des anderen Fahrzeugs zu einer bestimmten Zeit in der Zukunft berechnet, und die Kollisionsmöglichkeit je nachdem bestimmt, ob diese einander überlappen. Zum Beispiel werden in 15 Vorausberechnungsbereiche von einem Benutzer-Fahrzeug 50 und dem anderen Fahrzeug 60 für vier Erfassungszeitpunkte berechnet. In diesem Beispiel überlappen der Vorausberechnungsbereich des Benutzer-Fahrzeugs 50 und jener des anderen Fahrzeugs 60 nicht mit irgendeinem der Erfassungszeitpunkte und es erfolgt somit die Bestimmung „Keine Kollisionsmöglichkeit vorhanden“.
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer JP 2000 - 276 696 A.
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer JP H08 - 271 617 A.

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
In der in Patentdokument 1 offenbarten Technik wird eine Position des Fahrzeugs 60 in der Zukunft durch Extrapolation aus der Bewegung des Fahrzeugs 60 ab der aktuellen Zeit vorausberechnet. Aus diesem Grund, wie in 16 dargestellt, wenn das andere Fahrzeug 60 plötzlich in den Bereich vor dem Benutzer-Fahrzeug 50 eindringt, wird eine Abweichung zwischen einer vorausberechneten Bewegung (unterbrochene Linie in 16) und einer tatsächlichen Bewegung (durchgängige Linie in 16) des anderen Fahrzeugs 60 groß. Dadurch ergibt sich das Problem, das die Kollisionsvorausberechnung schwierig ist.
Hier können Ursachen des Eindringens eine mögliche Kollision umfassen, wenn eine Fahrspur gehalten wird, da ein Fahrzeug vor einem Fahrzeug langsam ist. Ein Beispiel ist in 17 dargestellt. In diesem Beispiel fährt das Benutzer-Fahrzeug 50 auf der rechten Fahrspur, während andere Fahrzeuge 60a und 60b auf der linken Fahrspur fahren. Eine Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs 60a ist deutlich geringer als die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 60b. In diesem Fall kann das Fahrzeug 60b in die Fahrspur eindringen, auf welcher das Benutzer-Fahrzeug 50 weiterfährt, um Kollision mit dem Fahrzeug 60a zu vermeiden. Aus diesem Grund sollte die Detektion der Bewegungen von mehreren Fahrzeugen (die anderen Fahrzeuge 60a und 60b in dem Beispiel gemäß 17) das Vorausberechnen des Eindringens ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die vorgenannten Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Kollisionsvermeidungseinrichtung bereitzustellen, welche in der Lage ist, Bewegungen von verschiedenen Zielen zu detektieren, um dadurch die Genauigkeit bei der Bewegungsvorausberechnung zu verbessern.
Mittel zum Lösen des Problems
Eine Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Zielbeobachtungssensor, um ein oder mehrere Ziele zu beobachten, welche um einen bewegten Körper vorhanden sind, an welchem die Kollisionsvermeidungseinrichtung angebracht ist; einen Zielverfolger, um, unter der Annahme, dass ein oder mehrere unter einer Vielzahl von vorgegebenen Bewegungsmodellen ausgewählte Bewegungsmodelle angewandt werden, das eine oder die mehreren Ziele auf Grundlage eines Beobachtungsergebnisses des Zielbeobachtungssensors zu verfolgen, während dem einen oder den mehreren Bewegungsmodellen Gewichtungen zugewiesen werden, welche die Zuverlässigkeiten des einen oder der mehreren Bewegungsmodelle anzeigen; eine Zielbewegungsvorausberechnungseinheit, um vorausberechnete Bewegungsbereiche des einen oder der mehreren Ziele auf Grundlage eines Verfolgungsergebnisses des Zielverfolgers zu berechnen; einen Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer, um, wenn eine Vielzahl von Zielen vorhanden sind, eine Kollisionsmöglichkeit zwischen den Zielen auf Grundlage eines Überlapps der vorausberechneten Bewegungsbereiche der durch die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit berechneten vorausberechneten Bewegungsbereiche zu schätzen; eine Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit, um, wenn der Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer mögliche Kollision zwischen den Zielen schätzt, die Gewichtungen zu verändern, so dass ein Bewegungsmodell priorisiert wird, welches bewirkt, dass Kollision vermieden wird, und um vorausberechnete Bewegungsbereiche der Ziele wider zu berechnen bevor die Ziele Aktionen ausführen, um Kollision zu vermeiden; einen Eigenbewegungssensor, um eine Bewegung des bewegten Körpers zu beobachten; eine Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit, um einen vorausberechneten Bewegungsbereich des bewegten Körpers auf Grundlage eines Beobachtungsergebnisses des Eigenbewegungssensors zu berechnen; und einen Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer, um Kollisionsmöglichkeiten zwischen dem bewegten Körper und dem einen oder den mehreren Zielen auf Grundlage eines Überlapps zwischen dem durch die Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit berechneten vorausberechneten Bewegungsbereich des bewegten Körpers und den durch die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit oder die Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit berechneten vorausberechneten Bewegungsbereichen der Ziele mit keiner Kollisionsmöglichkeit zwischen den Zielen zu schätzen.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist in der vorstehenden Weise konfiguriert und macht es somit möglich, Bewegungen von mehreren Zielen zu detektieren, um dadurch die Genauigkeit bei der Bewegungsvorausberechnung zu verbessern.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Konfiguration von einer Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verarbeitungsverfahrens der Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
3 ist ein Diagramm zum Darstellen von Bewegungsmodellen von einem Fahrzeug der Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
4 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Falls von einer möglichen Kollision zwischen anderen Fahrzeugen.
5 ist ein Diagramm zum Darstellen von Auswahlen der Bewegungsmodelle von einem der anderen Fahrzeuge, welches der Vorausberechnung durch die Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung unterzogen wird.
6 ist ein Diagramm zum Darstellen von beispielhaften relativen Bewegungen von anderen Fahrzeugen.
7 ist ein Diagramm zum Darstellen von einem beispielhaften vorausberechneten Kurs, welcher durch die Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wieder vorausberechnet wird;
8 ist ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Konfiguration von einer Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
9 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verarbeitungsverfahrens der Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
10 (a) und 10 (b) sind Diagramme zum Darstellen von Fällen, in welchen Startzeiten von Fahrspurwechseln von einem Fahrzeug unterschiedlich sind.
11 ist ein Diagramm zum Darstellen von beispielhaften vorausberechneten Bewegungsbereichen von einem Fahrzeug, welches möglicherweise einen Fahrspurwechsel durchführt.
12 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verarbeitungsverfahrens von einem Zuverlässigkeitskomparator gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
13 ist ein Diagramm zum Darstellen einer beispielhaften Zuverlässigkeit, welche durch den Zuverlässigkeitskomparator gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung berechnet wird.
14 ist ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Konfiguration von einer Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
15 ist ein Diagramm zum Darstellen von beispielhaften vorausberechneten Bewegungsbereichen von einem Benutzer-Fahrzeug und des anderen Fahrzeugs in einer herkömmlichen Kollisionsvermeidungseinrichtung.
16 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Unterschieds zwischen einem vorausberechneten Bewegungsbereich des anderen Fahrzeugs und einer tatsächlichen Bewegung beim Auftreten des Eindringens in der herkömmlichen Kollisionsvermeidungseinrichtung.
17 ist ein Diagramm zum Darstellen einer beispielhaften Situation, welche das Eindringen von einem Fahrzeug verursachen kann.

Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration von einer Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. In jeder von den nachstehenden Ausführungsformen wird ein Fall erläutert, bei welchem die Kollisionsvermeidungseinrichtung der Erfindung auf ein Kraftfahrzeug angewandt ist.
Eine Kollisionsvermeidungseinrichtung ist an einem Benutzer-Fahrzeug 50 (bewegter Körper) angebracht und berechnet Bewegungen des Benutzer-Fahrzeugs 50 und eines oder mehrerer Fahrzeuge (Ziele) 60 voraus, welche in der Umgebung vorhanden sind, um Kollision zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und den anderen Fahrzeugen 60 zu vermeiden. Diese Kollisionsvermeidungseinrichtung umfasst, wie in 1 dargestellt, einen Zielbeobachtungssensor 1, einen Datenspeicher 2 von Zielbeobachtungswerten, einen Zielverfolger 3, einen Zielverfolgungsdatenspeicher 4, eine Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 5, einen Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer 6, eine Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit 7, einen Eigenbewegungssensor 8, einen Eigenbewegungsdatenspeicher 9, eine Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit 10, einen Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11, eine Bremsbestimmungseinheit 12, ein automatisches Bremssystem 13 und einen Warnungserzeuger 14.
Der Zielbeobachtungssensor 1 beobachtet ein oder mehrere andere Fahrzeuge 60, welche um das Benutzer-Fahrzeug 50 vorhanden sind, an welchem die Kollisionsvermeidungseinrichtung angebracht ist. Der Zielbeobachtungssensor 1 führt das Beobachten der in der Umgebung vorhandenen anderen Fahrzeuge 60 periodisch durch, und Positionen der anderen Fahrzeuge 60 werden aus dem Beobachtungsergebnis berechnet. Informationen, welche die Beobachtungsergebnisse des Zielbeobachtungssensors 1 repräsentieren (Zielbeobachtungswertdaten), werden an den Datenspeicher 2 der Zielbeobachtungswerte ausgegeben.
Der Datenspeicher 2 der Zielbeobachtungswerte speichert die Zielbeobachtungswertdaten des Zielbeobachtungssensors 1. Der Datenspeicher 2 der Zielbeobachtungswerte ist durch HDDs, DVDs, Speicher oder dergleichen konfiguriert.
Der Zielverfolger 3 verfolgt ein oder mehrere andere Fahrzeuge 60 auf Grundlage der Zielbeobachtungswertdaten, welche in dem Datenspeicher 2 der Zielbeobachtungswerte gespeichert sind. Der Zielverfolger 3 führt eine Zeitreihenverarbeitung von Positionen der anderen Fahrzeuge 60, welche durch den Zielbeobachtungssensor 1 erhalten werden, durch und schätzt dabei genauere Bewegungsgrößen, welche Positionen und Geschwindigkeiten der anderen Fahrzeuge 60 enthalten. Informationen, welche das Verfolgungsergebnis des Zielverfolgers 3 (Zielverfolgungsdaten) repräsentieren, werden an den Zielverfolgungsdatenspeicher 4 ausgegeben.
Der Zielverfolgungsdatenspeicher 4 speichert die Zielverfolgungsdaten des Zielverfolgers 3. Der Zielverfolgungsdatenspeicher 4 ist durch HDDs, DVDs, Speicher oder dergleichen konfiguriert.
Die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 5 berechnet vorausberechnete Bewegungsbereiche von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 60 auf Grundlage der in dem Zielverfolgungsdatenspeicher 4 gespeicherten Zielverfolgungsdaten. Informationen, welche die von der Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 5 vorausberechneten Bewegungsbereiche der anderen Fahrzeuge 60 repräsentieren, werden an den Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer 6 ausgegeben.
Wenn mehrere andere Fahrzeuge 60 vorhanden sind, schätzt der Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer 6 zwischen diesen anderen Fahrzeugen 60 die Kollisionsmöglichkeit auf Grundlage eines Überlapps zwischen von der Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 5 berechneten vorausberechneten Bewegungsbereichen von diesen anderen Fahrzeugen 60. Informationen, welche die Kollisionsmöglichkeit zwischen diesen anderen Fahrzeugen 60 des Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzers 6 repräsentieren, werden an die Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit 7 ausgegeben.
Wenn der Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer 6 mögliche Kollision zwischen anderen Fahrzeugen 60 schätzt, berechnet die Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit 7 die vorausberechneten Bewegungsbereiche der Fahrzeuge 60 neu, um Kollision zu vermeiden, auf Grundlage der in dem Zielverfolgungsdatenspeicher 4 gespeicherten Zielverfolgungsdaten. Informationen, welche die von der Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit 7 neu vorausberechneten Bewegungsbereiche der Fahrzeuge 60 repräsentieren, werden an den Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11 ausgegeben.
Im Übrigen, wenn der Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer 6 keine Kollisionsmöglichkeit zwischen anderen Fahrzeugen 60 schätzt, oder wenn zwei oder mehr andere Fahrzeuge 60 nicht vorhanden sind, werden Informationen, welche die von der Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 5 vorausberechneten Bewegungsbereiche von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 60 repräsentieren, so wie sie sind an den Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11 ausgegeben.
Der Eigenbewegungssensor 8 beobachtet die Bewegung des Benutzer-Fahrzeugs 50. Dieser Eigenbewegungssensor 8 ist zum Beispiel durch den Kilometerzähler des Benutzer-Fahrzeugs oder dergleichen konfiguriert, und beobachtet Bewegungsgrößen, welche eine Position und Geschwindigkeit des Benutzer-Fahrzeugs 50 enthalten. Informationen, welche ein Beobachtungsergebnis des Eigenbewegungssensors 8 (Eigenbewegungsdaten) enthalten, werden an den Eigenbewegungsdatenspeicher 9 ausgegeben.
Der Eigenbewegungsdatenspeicher 9 speichert die Eigenbewegungsdaten des Eigenbewegungssensors 8. Der Eigenbewegungsdatenspeicher 9 ist durch HDDS, DVDs, Speicher oder dergleichen konfiguriert.
Die Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit 10 berechnet einen vorausberechneten Bewegungsbereich des Benutzer-Fahrzeugs 50 auf Grundlage der in dem Eigenbewegungsdatenspeicher 9 gespeicherten Eigenbewegungsdaten. Informationen, welche den von der Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit 10 vorausberechneten Bewegungsbereich des Benutzer-Fahrzeugs 50 repräsentieren, werden an den Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11 ausgegeben.
Der Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11 schätzt Kollisionsmöglichkeiten zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und anderen Fahrzeugen 60 auf Grundlage eines Überlapps zwischen dem von der Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit 10 vorausberechneten Bewegungsbereich des Benutzer-Fahrzeugs 50 und den von der Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 5 oder der Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit vorausberechneten Bewegungsbereichen der Fahrzeuge 60 mit keiner Kollisionsmöglichkeit zwischen den Fahrzeugen 5. Informationen, welche die Kollisionsmöglichkeiten zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und den durch den Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11 geschätzten anderen Fahrzeugen 60 repräsentieren, werden an die Bremsbestimmungseinheit 12 ausgegeben.
Die Bremsbestimmungseinheit 12 bestimmt, ob ein Bremsen des Benutzer-Fahrzeugs 50 erforderlich ist auf Grundlage des Schätzungsergebnisses des Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzers 11. Informationen, welche das Bestimmungsergebnis von der Bremsbestimmungseinheit 12 repräsentieren, werden an das automatische Bremssystem 13 und den Warnungserzeuger 14 ausgegeben.
Das automatische Bremssystem 13 führt eine Entschleunigungsfunktion des Benutzer-Fahrzeugs 50 durch automatisches Bremsen aus, wenn die Bremsbestimmungseinheit 12 bestimmt, dass ein Bremsen des Benutzer-Fahrzeugs 50 erforderlich ist.
Der Warnungserzeuger 14 zeigt eine Nachricht an oder gibt einen Ton aus, um einen Fahrer des Benutzer-Fahrzeugs 50 zu vermitteln, dass ein Bremsbetrieb zum aktuellen Zeitpunkt erforderlich ist, wenn die Bremsbestimmungseinheit 12 bestimmt, das ein Bremsen des Benutzer-Fahrzeugs 50 erforderlich ist.
Im Übrigen sind der Zielverfolger 3, die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 5, der Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer 6, die Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit 7, die Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit 10, der Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11, die Bremsbestimmungseinheit 12, das automatische Bremssystem 13 und der Warnungserzeuger 14 durch eine softwarebasierte Programmverarbeitung implementiert, welches in einer CPU eingesetzt wird.
Nachfolgend wird ein Verarbeitungsablauf durch die Kollisionsvermeidungseinrichtung, welche in der vorstehenden Weise konfiguriert ist, unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 erläutert.
Bei der Verarbeitung durch die Kollisionsvermeidungseinrichtung, wie in 2 dargestellt, führt der Zielbeobachtungssensor 1 zunächst periodisch ein Beobachten von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 60, welche um das Benutzer-Fahrzeug 50 vorhanden sind, durch und berechnet Positionen des einen oder der mehreren anderen Fahrzeuge 60 auf der Grundlage des Beobachtungsergebnisses (Schritt ST201, Zielbeobachtungsschritt). Informationen, welche das Beobachtungsergebnis des Zielbeobachtungssensors 1 (Zielbeobachtungswertdaten) repräsentieren, werden ausgegeben an und gespeichert in dem Datenspeicher 2 der Zielbeobachtungswerte.
Anschließend führt der Zielverfolger 3 eine Zeitreihenverarbeitung (Verfolgungsverarbeitung) der Positionen von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 60 auf Grundlage der Zielbeobachtungswertdaten, welche in dem Datenspeicher 2 der Zielbeobachtungswerte gespeichert sind, durch und schätzt dabei genauere Positionen und Geschwindigkeiten der anderen Fahrzeuge 60 (Schritt ST202, Zielverfolgungsschritt). Das heißt, dass das Hinzufügen von Geschwindigkeitsinformationen zu statischen Positionsinformationen der anderen Fahrzeuge 60, welche durch den Zielbeobachtungssensor 1 erhalten werden, dynamische Informationen bereitstellt, wodurch es ermöglicht ist, dass genauere Positionen der anderen Fahrzeuge 60 erhalten werden können. Im Folgenden werden Einzelheiten der Verarbeitung durch den Zielverfolger 3 erläutert.
Der Zielverfolger 3 liest zunächst Informationen, welche das Beobachtungsergebnis (Beobachtungswert) ab der letzten Beobachtungszeit des Zielbeobachtungssensors 1 repräsentieren. Anschließend wird ein Erfassungsfenster (Gate) von einer zuvor erhaltenen Verfolgungsspur berechnet. Dann wird geprüft, ob der gelesene Beobachtungswert innerhalb des Erfassungsfensters liegt und es wird bestimmt, mit welcher Verfolgungsspur der Beobachtungswert assoziiert werden kann. Hier weist eine Verfolgungsspur als eine Größe für die Schätzung einen Vektor auf, welche vier Komponenten der folgenden Formel (1) aufweist, welche die Position und die Geschwindigkeit von jedem Fahrzeug 60 in dem zweidimensionalen x-y-Raum sind. ${\underline{x}}_{k} = {(x_{k} y_{k} {\dot{x}}_{k} {\dot{y}}_{k})}^{T}$
Dann wird ein vorausberechneter Vektor des Fahrzeugs 60 ab der aktuellen Beobachtungszeit k, x_k-hat (-) durch die folgende Formel (2) berechnet. ${\hat{x}}_{k} (-) = Φ_{k - 1} {\hat{x}}_{k - 1} (+)$
Hier werden mehrere Bewegungen von einem Kraftfahrzeug angenommen. 3 zeigt einen Fall, in welchem fünf Bewegungsmodelle ((a) ein Konstantgeschwindigkeitsmodell (Bleiben auf der aktuellen Fahrspur), (b) ein Beschleunigungsmodell (Bleiben auf der aktuellen Fahrspur), (c) ein Entschleunigungsmodell (Bleiben auf der aktuellen Fahrspur), (d) ein Modell für einen Fahrspurwechsel nach rechts (ein Kurswechselmodell), und (e) ein Modell für einen Fahrspurwechsel nach links (ein Kurswechselmodel)) als für die Bewegung des Fahrzeugs 60 angewandt angenommen werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird von dem Fahrzeug angenommen, dass es irgendeine Bewegung unter den vorstehenden fünf Bewegungsmodellen annimmt.
Im Übrigen kann ein „Modell zum Bewegen auf eine rechte Fahrspur oder linke Fahrspur mit Entschleunigung (negative Beschleunigung) oder positiven Beschleunigung“ als Bewegungsmodell hinzugefügt werden.
Im Übrigen ist die Übergangsmatrix Φ_k-1 in der vorstehenden Formel (2) als eine Matrix entsprechend jedem von den Bewegungsmodellen eingestellt. Zum Beispiel in dem Fall des Konstantgeschwindigkeitsmodells ist die Übergangsmatrix Φ_k-1 durch die folgende Formel (3) dargestellt. $Φ_{k - 1} = (\begin{matrix} 1 & 0 & T & 0 \\ 0 & 1 & 0 & T \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix})$
Hier repräsentiert T ein Erfassungsintervall (Zeit, welche von einer vorhergehenden Beobachtungszeit durch den Zielbeobachtungssensor 1 bis zur aktuellen Zeit verstrichen ist). Zudem repräsentiert x_k-1hat (+) einen geschätzten Vektor ab der vorhergehenden Beobachtungszeit.
Ferner wird eine Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix P_k (-) durch die folgende Formel (4) berechnet. $P_{k} (-) = Φ_{k - 1} P_{k - 1} (+) Φ_{k - 1}^{T} + Q_{k - 1}$
Hier repräsentiert P_k-1 (+) eine Schätzfehlerkovarianzmatrix ab einer früheren Beobachtungszeit. Zudem repräsentiert Q_k-1 eine Verfahrensstörungskovarianzmatrix, welche durch die folgende Formel (5) dargestellt ist. $Q_{k - 1} = [\begin{matrix} \frac{T^{3}}{3} I_{2 \times 2} & \frac{T^{2}}{2} I_{2 \times 2} \\ \frac{T^{2}}{2} I_{2 \times 2} & T I_{2 \times 2} \end{matrix}] q$
Hier repräsentiert q einen voreingestellten Parameter der spektralen Leistungsdichte und I_2×2 repräsentiert eine Einheitsmatrix aus zwei Reihen und zwei Spalten.
Nachfolgend wird eine Restkovarianzmatrix S_k gemäß der folgenden Formel (6) berechnet. $S_{k} = H_{k} P_{k} (-) H_{K}^{T} + Γ_{2} (k) R_{k} Γ_{2}^{T} (k)$
Hierbei repräsentiert H_k eine Beobachtungsmatrix, R_k repräsentiert eine Beobachtungsfehlerkovarianzmatrix des Zielbeobachtungssensors 1 und T₂ (k) repräsentiert eine Umsetzungsmatrix der Beobachtungsstörungen. Jede der vorstehenden Darstellungen wird durch die folgenden Formeln (7) bis (9) repräsentiert, beziehungsweise, wenn der Beobachtungswertvektor als Werte auf einer Polarkoordinate des Abstands und des Azimutwinkels erhalten wird. $H_{k} = [I_{2 \times 2} 0_{2 \times 2}]$
$Γ_{2} (k) = [\begin{matrix} sin (B y_{k}) & R_{k} cos (B y_{k}) \\ cos (B y_{k}) & R_{k} sin (B y_{k}) \end{matrix}]$
$R_{k} = (\begin{matrix} σ_{R}^{2} & 0 \\ 0 & σ_{B y}^{2} \end{matrix})$
Hier repräsentiert 0_2×2 eine Matrix, in welcher alle Elemente in zwei Reihen und zwei Spalten null betragen. σ_R repräsentiert eine Standardabweichung von einem Abstandsbeobachtungsfehler des Zielbeobachtungssensors 1 und σ_By repräsentiert eine Standardabweichung von einem Azimutwinkelbeobachtungsfehler.
Das Bestimmen, ob ein Beobachtungswert z_k des Zielbeobachtungssensors 1 innerhalb des Erfassungsfensters liegt, wird mittels der Restkovarianzmatrix S_k durchgeführt. Dieser Beobachtungswert z_k ist ein Vektor, welcher durch Umsetzung von Beobachtungsinformationen, welche durch einen Abstand und einen Azimutwinkel repräsentiert werden, erhalten wird, in eine Position auf kartesischen Koordinaten. Ob der Wert in dem Erfassungsfenster liegt, wird je nachdem bestimmt, ob die folgende Ungleichung (10) erfüllt ist oder nicht. ${(z_{k} - z_{k} (-))}^{T} S_{k}^{- 1} (z_{k} - z_{k} (-)) < d$
Hier zeigt z_k (-1) einen vorausberechneten Beobachtungswert an, welcher durch die folgende Formel (11) berechnet wird. $z_{k} (-) = H_{k} {\hat{x}}_{k} (-)$
d repräsentiert einen Parameter eines Grenzwertes, welcher durch ein Signifikanzniveau in einem x-Quadrat-Test definiert wird.
Wenn eine Zuverlässigkeit von einem Bewegungsmodell ab einer vorhergehenden Erfassungszeit als β_k-1,b (+) (b E {(a), (b), (c), (d), (e)}) repräsentiert ist, wird eine Zuverlässigkeit von einem Vorausberechnungsmodell ab dem aktuellen Erfassungszeitpunkt β_k,a(+) (b E {(a), (b), (c), (d), (e)}) durch die folgende Formel (12) berechnet. $β_{k, a} (-) = \sum_{b = 1}^{N} p_{k, a b} β_{k - 1, b} (+)$
Hier ist p_k,ab ein Übergangswahrscheinlichkeitsparameter, welcher eine Wahrscheinlichkeit repräsentiert, bei welcher das Bewegungsmodell von „b“ zu „a“ übergeht. Diese Übergangswahrscheinlichkeitsparameter können als eine Matrix repräsentiert sein, welche Übergänge von allen Kombinationen von „b“ und „a“ definiert.
Dieser Übergangswahrscheinlichkeitsparameter p_k,ab ist für gewöhnlich zum Beispiel als die folgende Formel (13) eingestellt. $p_{k, a b} = (\begin{matrix} 0.6 & 0.1 & 0.1 & 0.1 & 0.1 \\ 0.1 & 0.6 & 0.1 & 0.1 & 0.1 \\ 0.1 & 0.1 & 0.6 & 0.1 & 0.1 \\ 0.1 & 0.1 & 0.1 & 0.6 & 0.1 \\ 0.1 & 0.1 & 0.1 & 0.1 & 0.6 \end{matrix})$
In diesem Beispiel sind die diagonalen Elemente 0.6, während die nicht diagonalen Elemente 0.1 sind. Dies zeigt, dass die Wahrscheinlichkeiten zum Erhalten des aktuellen Bewegungsmodells 0.6 betragen, während die Wahrscheinlichkeiten des Übergangs auf andere Bewegungsmodelle für alle Übergänge zwischen diesen Modellen 0.1 betragen. Als ein Ergebnis wird in einer solchen stabilen Situation, bei welcher das Fahrzeug 60 auf der aktuellen Fahrspur bleibt, wird zum Beispiel das Ergebnis „die nachfolgende Bewegung des Fahrzeugs 60 besteht aus: 80% für eine konstante Geschwindigkeit, 10% für eine Beschleunigung, 10% für einen Fahrspurwechsel nach rechts und 0% für die anderen“ erhalten. Somit wird das Konstantgeschwindigkeitsmodell ausgewählt und dadurch ein vorausberechneter Bewegungsbereich eingestellt.
Im Übrigen führt ein Filter für die vorstehenden Bewegungsmodelle eine Gewichtungsmischung entsprechend dem für die Verfolgung erforderlichen Genauigkeitsgrad durch.
Anschließend werden die geschätzten Werte der Bewegungsgrößen ab der aktuellen Zeit über die Verfolgungsstrecke mittels des Beobachtungswerts berechnet, welcher als in dem Erfassungsfenster liegend bestimmt wird, durch Bestimmen durch die vorstehende Formel (10), ob sich der Wert in dem Erfassungsfenster befindet. Diesbezüglich, wenn mehrere zuvor erhaltene Verfolgungsstrecken und ein bestimmter Beobachtungswert in den Erfassungsfenstern der mehreren Verfolgungsstrecken liegen, ist eine Assoziationsbestimmungsverarbeitung zum Assoziieren des Beobachtungswerts in einer eins-zu-eins-Korrespondenz mit den zuvor erhaltenen Verfolgungsstrecken erforderlich. Insbesondere, wenn die vorliegende Erfindung auf ein Kraftfahrzeug angewandt wird, ist dieser Assoziationsaspekt von Bedeutung, da andere Fahrzeuge 60 um das Benutzer-Fahrzeug 50 in vielen Fällen vorhanden sind. Bisher wurden verschiedene Verfahren zum Durchführen der Assoziationsbestimmungsverarbeitung mit Erstellung von Hypothesen vorgeschlagen (siehe zum Beispiel Patentdokument 2).
Wenn der Beobachtungswert den zuvor erhaltenen Verfolgungsstrecken durch die Assoziationsbestimmung zugewiesen wird, werden Schätzungsgrößen von einer Beobachtungszeit der Verfolgungsstrecken berechnet. Für eine aktualisierte Verfolgungsstrecke wird ferner die Wahrscheinlichkeit von einer Verfolgungsspur entsprechend dem Assoziationsergebnis weiterberechnet. Der geschätzte Vektor wird durch die folgende Formel (14) berechnet. ${\hat{x}}_{k} (+) - {\hat{x}}_{k} (-) + K_{k} {z_{k} - H_{k} {\hat{x}}_{k} (-)}$
Hier ist K_k eine Filterausbeute, welche durch die folgende Formel (15) berechnet werden kann. $K_{k} = P_{k} (-) H_{k}^{T} S_{k}^{- 1}$
Zudem wird eine Schätzfehlerkovarianzmatrix durch die folgende Formel (16) berechnet. $P_{k} (+) = P_{k} (-) - K_{k} H_{k}^{T} P_{k} (-)$
Die Wahrscheinlichkeit von einer Verfolgungsstrecke wird durch die folgende Formel (17) unter der Annahme berechnet, dass eine Wahrscheinlichkeitsverteilung von Beobachtungswerten eine Gauß-Verteilung mit einer vorausberechneten Position (zweidimensionale Position) als die Mitte davon bildet. $g (z_{k}; z_{k} (-); S_{k}) = \frac{1}{{(\sqrt{2 π})}^{3}} exp (- \frac{1}{2} {(z_{k} - z_{k} (-))}^{T} S_{k}^{- 1} (z_{k} - z_{k} (-)))$
Eine Zuverlässigkeit von einem Modell, welches Beobachtungswerte wiedergibt, wird durch die folgende Formel (18) ausgedrückt: $β_{k, a} (+) = \frac{\sum_{b = 1}^{N} v_{k, a} p_{k, a b} β_{k - 1, b} (+)}{\sum_{a = 1}^{N} \sum_{b = 1}^{N} v_{k, a} β_{k, a} β_{k - 1, b} (+)}$
Hier repräsentieren v_k,a die Wahrscheinlichkeit des Bewegungsmodells „a“, welches auf Grundlage von Beobachtungswerten berechnet wird, was durch die folgende Formel (19) dargestellt ist. $v_{k, a} = g (z_{k}; z_{k, a} (-); S_{k})$
In der vorstehenden Weise werden die geschätzten Werte von einer Position und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 60 in einem ausgewählten Bewegungsmodell und die vorstehende Schätzfehlerkovarianzmatrix für jede Verfolgungsstrecke geschätzt. Solche Informationen (Zielverfolgungsdaten) werden an den Zielverfolgungsdatenspeicher 4 ausgegeben und darin gespeichert und zum Bestimmen der Steuerungsmöglichkeit durch die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 5 verwendet.
Anschließend berechnet die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 5 vorausberechnete Bewegungsbereiche von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 60 auf Grundlage der in dem Zielverfolgungsdatenspeicher 4 gespeicherten Zielverfolgungsdaten (Schritt ST203, Zielbewegungsvorausberechnungsschritt). Hier berechnet die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 5 vorausberechnete Bewegungsbereiche in der Zukunft aus den geschätzten Werten der Positionen und Geschwindigkeiten der anderen Fahrzeuge 60 und der Schätzfehlerkovarianzmatrizen davon. Vorausberechnungszeitpunkte sind mehrere einzelne Zeiten, welche mit konstanten Erfassungsintervallen von der aktuellen Zeit bis zum Beenden des Abbiegens nach rechts eingestellt werden. Diese Erfassungszeitpunkte werden komplett so eingestellt, dass diese mit Erfassungszeitpunkten identisch sind, welche in einem Eigenbewegungsvorausberechnungsschritt eingestellt werden, welcher nachfolgend erläutert wird.
Informationen, welche die vorausberechneten Bewegungsbereiche von den anderen Fahrzeugen 60, welche durch die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 5 berechnet werden, repräsentieren, werden an den Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer 6 ausgegeben.
Anschließend, wenn mehrere andere Fahrzeuge 60 vorhanden sind, schätzt der Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer 6 eine Kollisionsmöglichkeit zwischen diesen anderen Fahrzeugen 60 auf Grundlage eines Überlapps zwischen vorausberechneten Bewegungsbereichen dieser anderen Fahrzeuge 60, welche durch die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 5 berechnet werden (Schritt ST204, Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzungsschritt). Hier wird die Kollisionsmöglichkeit für jede Kombination der umgebenden anderen Fahrzeuge 60, welche durch das Benutzer-Fahrzeug 50 beobachtet werden, geschätzt. Wenn zum Beispiel eine wie in 4 gezeigte Situation um das Benutzer-Fahrzeug 50 vorliegt (wenn drei andere Fahrzeuge 60a bis 60c vorhanden sind), werden Kollisionsmöglichkeiten für drei verschiedene Kombinationen geschätzt: eine Kombination der Fahrzeuge 60a und 60b, eine Kombination der Fahrzeuge 60b und 60c und eine Kombination der Fahrzeuge 60a und 60c.
Das Schätzen einer Kollisionsmöglichkeit wird je nachdem durchgeführt, ob die folgende Formel (20) erfüllt ist oder nicht. Wenn die Formel (20) erfüllt ist, wird geschätzt, dass die Kollision für diese bestimmte Kombination auftreten wird. $M (x_{p,1, k} (-); P_{p,1, k} (-); x_{p,2, k} (-); P_{p,2, k} (-)) < t h r e s h o l d_{C}$
Hier ist threshold_c auf der rechten Seite ein voreingestellter Schwellenwertparameter. Die linke Seite repräsentiert die Wahrscheinlichkeit, dass zwei andere Fahrzeuge 60 in der Kombination an dergleichen Position vorhanden sind und ist ein Integral über den gesamten Positionsraum von einer gleichzeitigen Vorhandenseinswahrscheinlichkeitsdichte an einer bestimmten Position dieser anderen Fahrzeuge 60 sind durch die folgende Formel (21) dargestellt.
Eine Näherung für die Formel (20) kann durch numerische Berechnung der folgenden Formel (21) durchgeführt werden. $\begin{array}{l} M (x_{p,1, k} (-); P_{p,1, k} (-); x_{p,2, k} (-); P_{p,2, k} (-)) \\ = \iint \frac{1}{{(2 π)}^{2}} exp (- \frac{1}{2} ({x - x_{p,1, k} (-))}^{T} P_{p,1, k} {(-)}^{- 1} (x - x_{p,1, k} (-))) \\ \cdot exp (- \frac{1}{2} ({x - x_{p,2, k} (-))}^{T} P_{p,2, k} {(-)}^{- 1} (x - x_{p,2, k} (-))) d x d y \\ (x = (x y)) \end{array}$
wobei x_p,1,k (-) und P_p,1,k (-) die vorausberechnete Mitte und deren Kovarianzmatrix jeweils für eines der Fahrzeuge 60 repräsentieren, und x_p,2,k (-) und P_p,2,k (-) die vorausberechnete Mitte und deren Kovarianzmatrix jeweils für ein anderes der Fahrzeuge 60 repräsentieren.
Somit wird der Gegenstands erzielt, indem das Schätzen der Kollisionsmöglichkeit, welches durch den Überlapp der vorausberechneten Ellipsen zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und dem anderen Fahrzeug 60 gemäß dem Stand der Technik dargestellt ist, so wie es ist auf das Schätzen von einer Kollisionsmöglichkeit zwischen anderen Fahrzeugen 60 angewandt wird. In dem Beispiel gemäß 4, sind andere Fahrzeuge 60a und 60b auf einer Fahrspur benachbart zu dem Benutzer-Fahrzeug 50 vorhanden, und das nachfolgende Fahrzeug 60b fährt aktuell schneller. Hier repräsentiert die Mitte von einer Ellipse in der Figur eine vorausberechnete Bewegungsposition, und der Bereich von einer Ellipse repräsentiert eine Standardabweichung von einer Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix. In diesem Fall wird aus einem Überlapp zwischen den vorausberechneten Ellipsen geschätzt, dass das Fahrzeug 60b mit dem Fahrzeug 60a kollidiert.
Informationen, welche die Kollisionsmöglichkeit zwischen anderen Fahrzeugen 60 des Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzers 6 repräsentieren, werden an die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 7 ausgegeben.
Anschließend berechnet die Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit 7, wenn der Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer 6 mögliche Kollision zwischen anderen Fahrzeugen 60 schätzt, vorausberechnete Bewegungsbereiche der Fahrzeuge 60 neu, um Kollision zu vermeiden (Schritt ST205, Zielbewegungsneuvorausberechnungsschritt). Nachfolgend wird angenommen, dass eine Aktion zur Vermeidung von einer Kollision durch ein folgendes Fahrzeug durchgeführt wird (z.B. das Fahrzeug 60b in dem Beispiel gemäß 4), in welchem ein Fahrer durch seine visuelle Aufmerksamkeit ein anderes Fahrzeug leicht bemerken kann. Es wird ein Fall von einem Modifizieren der vorausberechneten Bewegungsbereiche erläutert.
Beim Modifizieren eines vorausberechneten Bewegungsbereichs wird eine Neuvorausberechnung durch Auswählen eines Bewegungsmodells durchgeführt, welches keine Kollision verursacht. Diese Neuvorausberechnung wird durch Anpassen einer Übergangswahrscheinlichkeit unter den Bewegungsmodellen je nachdem, ob eine mögliche Kollision mit anderen Fahrzeugen 60 vorhanden ist, und Entfernen des Bewegungsmodells, wenn eine Kollision auftritt, implementiert.
Für das Beispiel gemäß 4 sind die Kriterien zum Auswählen eines Bewegungsmodells des Fahrzeugs 60b wie in 5 dargestellt, welche eine Aktion zum Vermeiden einer Kollision wiedergeben. Das heißt (a) das Konstantgeschwindigkeitsmodell (Bleiben auf der aktuellen Fahrspur) wird aufgrund der Kollision mit dem Fahrzeug 60a nicht ausgewählt. Außerdem wird (b) das Beschleunigungsmodell (Bleiben auf der aktuellen Fahrspur) aufgrund der Kollision mit dem Fahrzeug 60a nicht ausgewählt. Inzwischen wird (c) das Entschleunigungsmodell (Bleiben auf der aktuellen Fahrspur) als ein Kandidat ausgewählt. (d) Das Modell für einen Fahrspurwechsel nach rechts wird als ein weiterer Kandidat ausgewählt. (e) Das Modell für einen Fahrspurwechsel nach links wird nicht ausgewählt, da auf der linken Seite keine Fahrspur vorhanden ist.
Im Ergebnis ist das für das Fahrzeug 60b auswählbare Bewegungsmodell entweder des Entschleunigungsmodell oder das Modell für einen Fahrspurwechsel nach rechts, wie in 5 dargestellt.
Mittel zum Berechnen einer Auswahl von einem Bewegungsmodell in der vorstehenden Weise umfassen das Steuern eines Übergangswahrscheinlichkeitsparameters p_k,ab. Während ein Ergebnis einer Bewegungsmodellauswahl von „80% für eine konstante Geschwindigkeit, 10% für eine Beschleunigung, 10% für einen Fahrspurwechsel nach rechts und 0% für die anderen“ in einer gewöhnlichen Bewegungsmodellzuverlässigkeitsberechnung erhalten wird, ist ein Ergebnis von „40% für Entschleunigung, 60% für einen Fahrspurwechsel nach rechts und 0% für die anderen“ gewünscht. Das heißt, Modellwahrscheinlichkeitsparameter werden von gewöhnlichen Parametern auf die folgende Formel (22) geändert: $p_{k, a b} = (\begin{matrix} 0.0 & 0.0 & 0.0 & 0.0 & 0.0 \\ 0.0 & 0.0 & 0.0 & 0.0 & 0.0 \\ 0.3 & 0.3 & 0.3 & 0.3 & 0.3 \\ 0.6 & 0.6 & 0.6 & 0.6 & 0.6 \\ 0.0 & 0.0 & 0.0 & 0.0 & 0.0 \end{matrix}) + (\begin{matrix} 0.1 & 0.0 & 0.0 & 0.0 & 0.0 \\ 0.0 & 0.1 & 0.0 & 0.0 & 0.0 \\ 0.0 & 0.0 & 0.1 & 0.0 & 0.0 \\ 0.0 & 0.0 & 0.0 & 0.1 & 0.0 \\ 0.0 & 0.0 & 0.0 & 0.0 & 0.1 \end{matrix})$
Der erste Term auf der rechten Seite ist eine Matrix für Gewichtungsverhältnisse zum Übergang auf entweder (c) das Entschleunigungsmodell oder (d) das Modell für einen Fahrspurwechsel nach rechts, wobei die Gewichtungsverhältnisse für (c) das Entschleunigungsmodell und (d) das Modell für einen Fahrspurwechsel nach rechts eingestellt sind als α:β=0.3:0.6.
Ein Bestimmungsverfahren dieser Gewichtungsparameter (α und β in der vorstehenden Formel) für (c), das Entschleunigungsmodell und (d) das Modell für einen Fahrspurwechsel nach rechts werden erläutert. Ein Kriterium ist, dass „Wie groß ist die Spanne von“ dem Abstand zwischen dem Fahrzeug 60b und einem vorausfahrenden Fahrzeug, welches am nächsten zu dem Fahrzeug 60b für jede Fahrspur liegt (wobei das vorausfahrende Fahrzeug das Fahrzeug 60a auf der linken Fahrspur oder das Fahrzeug 60c auf der rechten Fahrspur ist) „welche in Bezug auf eine relative Geschwindigkeit vorhanden ist“. Ein Beispiel wird entsprechend den Verhältnissen zwischen relativen Abständen und relativen Geschwindigkeiten, wie durch die folgende Formel (23) ausgedrückt ist, bestimmt. $\begin{array}{l} α : β = \frac{R_{12}}{Δ V_{12}} : \frac{R_{23}}{Δ V_{23}} \\ Δ V_{12} = V_{2} - V_{1}, Δ V_{23} = V_{2} - V_{3} \end{array}$
Hier repräsentiert V₁ eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 60a, V₂ eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 60b, V₃ eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 60c und R₁₂ einen Abstand zwischen den Fahrzeugen 60a und 60b und R₂₃ einen Abstand zwischen den Fahrzeugen 60c und 60b (vgl. 6).
Es wird darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Gewichtungsparameter aus einem relativen Abstand und einer relativen Geschwindigkeit zwischen einem Kraftfahrzeug und einem diesem vorausfahrenden Fahrzeug auf jeder Fahrspur berechnet werden, wobei ein Verfahren zum Berechnen eines relativen Abstands und einer relativen Geschwindigkeit zwischen einem Kraftfahrzeug und diesem vorausfahrenden und nachfahrenden Fahrzeugen auf jeder Fahrspur eingesetzt werden kann. Alternativ kann anstelle von einem Verhältnis zwischen einem relativen Abstand und einer relativen Geschwindigkeit ein Verhältnis zwischen relativen Abständen einfach als der Gewichtungsparameter eingesetzt werden.
Vorstehend ist bei einer Auswahl von einer Bewegung, welche von dem Fahrzeug 60 zum Vermeiden einer Kollision durchgeführt wird, ein Fall beschrieben, bei welchem das Zuweisen einer Gewichtung zu der Bewegung (Berechnen von Gewichtungsparametern) entsprechend einem Zustand von offenem Raum um das Fahrzeug 60 durchgeführt wird. Diesbezüglich ist das Zuweisen der Gewichtung zu der Bewegung nicht darauf beschränkt, sondern kann derart durchgeführt werden, dass es zum Beispiel ermöglicht ist, dass das Fahrzeug 60 auf der aktuellen Fahrspur bleiben kann und eine geradlinige Bewegung priorisiert wird. Hier ist ein Wahrscheinlichkeitsmaß für das Fahrzeug 60 zum Bleiben auf der aktuellen Fahrspur als ein voreingestellter Parameterwert γ oder mehr definiert und die Gewichtungsparameter werden dabei durch die folgende Formel (24) berechnet. $α : β = \frac{R_{12}}{Δ V_{12}} + γ : \frac{R_{23}}{Δ V_{23}}$
Ein beispielhaftes Neuberechnungsergebnis des vorausberechneten Bewegungsbereichs der anderen Fahrzeuge 60 durch das vorstehende Verarbeiten ist in 7 dargestellt. Informationen, welche die vorausberechneten Bewegungsbereiche der Fahrzeuge 60 repräsentieren, welche durch die Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit 7 neu berechnet werden, werden an den Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11 ausgegeben. Im Übrigen, wenn der Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer 6 keine Kollisionsmöglichkeit zwischen den Fahrzeugen 60 schätzt, oder wenn zwei oder mehr Fahrzeuge 60 nicht vorhanden sind, werden Informationen, welche die vorausberechneten Bewegungsbereiche der Fahrzeuge 60 repräsentieren, welche durch die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 5 berechnet werden, so wie sie sind an den Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11 ausgegeben.
Inzwischen beobachtet der Eigenbewegungssensor 8 die Bewegungsgrößen, welche eine Position und eine Geschwindigkeit des Benutzer-Fahrzeugs 60 umfassen (Schritt ST206, Eigenbewegungsbeobachtungsschritt). Informationen, welche eine Beobachtung aus dem Eigenbewegungssensor 8 repräsentieren (Eigenbewegungsdaten) werden an den Eigenbewegungsdatenspeicher 9 ausgegeben und darin gespeichert.
Anschließend berechnet die Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit 10 eine Position und Geschwindigkeit in der Zukunft des Benutzer-Fahrzeugs 50 auf Grundlage der in dem Eigenbewegungsdatenspeicher 9 gespeicherten Eigenbewegungsdaten voraus, und berechnet einen vorausberechneten Bewegungsbereich des Benutzer-Fahrzeugs 50 mittels dessen Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix (Schritt ST207, Eigenbewegungsvorausberechnungsschritt). Im Übrigen sind die Vorausberechnungszeitpunkte mehrere einzelne Zeitpunkte, welche mit konstanten Erfassungsintervallen ab der der aktuellen Zeit und weiter eingestellt sind. Nachfolgend ist eine Anzahl von Erfassungszeitpunkten der Zukunftsvorausberechnungszeit als k definiert.
Hier ist die Bewegung des Benutzer-Fahrzeugs 60 zu jeder Erfassungszeit als ein Vektor repräsentiert, welcher vier Komponenten der folgenden Formel (25) einschließlich einer Position und Geschwindigkeit des Benutzer-Fahrzeugs 50 in dem zweidimensionalen x-y-Raum aufweist. ${\underline{u}}_{k} = {(x_{k} y_{k} {\dot{x}}_{k} {\dot{y}}_{k})}^{T}$
Für den geschätzten Wert der Bewegung des Benutzer-Fahrzeugs 50 ab der aktuellen Zeit ist die Position eine Selbstbewegungsinformation, welche aus einem im Fahrzeug montierten Sensor oder einem anderen Sensor, zum Beispiel einen GPS-Sensor, erhalten wird. Eine vorausberechnete Position in der Zukunft des Benutzer-Fahrzeugs 50 wird durch die folgende Formel (26) berechnet: ${\hat{u}}_{f, k} (-) = Φ_{u f, k} {\hat{u}}_{f, k} (+)$
wobei Φ_uf,k durch die folgende Formel (27) mit einer Bedingung der Konstantgeschwindigkeitsbewegung des Benutzer-Fahrzeugs 50 dargestellt ist. $Φ_{u f, k} = (\begin{matrix} 1 & 0 & T_{p} & 0 \\ 0 & 1 & 0 & T_{p} \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix})$
Hier repräsentiert T_p einen Erfassungszeitpunkt in einer zukünftigen Vorausberechnungsverarbeitung.
Des Weiteren wird eine zukünftige Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix P_uf,k (-) durch die folgende Formel (28) berechnet: $P_{u f, k} (-) = Φ_{u f, k - 1} P_{u k - 1} (+) Φ_{u f, k}^{T} + Q_{u f, k}$
wobei P_uf,k (+) eine Schätzfehlerkovarianzmatrix in Bezug auf Bewegungsgrößen des Benutzer-Fahrzeugs 50 ab der aktuellen Zeit repräsentiert, welche durch Extrapolation aus einer aktuellen Schätzfehlerkovarianzmatrix berechnet wird. Zudem repräsentiert Q_uf,k eine Prozesskovarianzmatrix, welche durch die folgende Formel (29) dargestellt ist. $Q_{u f, k} = [\begin{matrix} \frac{T_{p}^{3}}{3} I_{2 \times 2} & \frac{T_{p}^{2}}{2} I_{2 \times 2} \\ \frac{T_{p}^{2}}{2} I_{2 \times 2} & T_{p} I_{2 \times 2} \end{matrix}] q$
Ein beispielhaftes Berechnungsergebnis des durch die vorstehende Verarbeitung vorausberechneten Bewegungsbereichs des Benutzer-Fahrzeugs 50 ist in 7 dargestellt. Informationen, welche den durch die Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit 10 vorausberechneten Bewegungsbereich des Benutzer-Fahrzeugs 50 repräsentieren, werden an den Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11 ausgegeben.
Anschließend schätzt der Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11 die Kollisionsmöglichkeiten zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und anderen Fahrzeugen 60 auf Grundlage des Überlapps zwischen dem durch die Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit 10 berechneten vorausberechneten Bewegungsbereich des Benutzer-Fahrzeugs 50 und den durch die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 5 oder die Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit 7 berechneten vorausberechneten Bewegungsbereichen der Fahrzeuge 60 mit keiner Kollisionsmöglichkeit zwischen den Fahrzeugen 60 (Schritt ST208, Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzungsschritt).
Insbesondere wird das Schätzen der Kollisionsmöglichkeit je nachdem durchgeführt, ob die folgende Formel (30) erfüllt ist oder nicht. Wenn die folgende Formel (30) erfüllt ist, wird das Auftreten einer möglichen Kollision zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und dem Fahrzeug 60 geschätzt. $M (x_{u f, k} (-); P_{u f, k} (-); x_{p, k} (-); P_{p, k} (-)) < t h r e s h o l d_{M}$
Hier ist threshold_M auf der rechten Seite ein voreingestellter Schwellenwertparameter. Die linke Seite repräsentiert die Wahrscheinlichkeit, dass das Benutzer-Fahrzeug 50 und das Fahrzeug 60 auf der gleichen Position vorhanden sind und ist ein Integral über den gesamten Positionsraum von einer gleichzeitigen Vorhandenseinswahrscheinlichkeitsdichte auf einer bestimmten Position des Benutzer-Fahrzeugs 50 und des Fahrzeugs 60, wie durch die folgende Formel (31) dargestellt ist. Dies kann durch numerische Berechnung approximiert werden. $\begin{array}{l} M ({\hat{u}}_{f, k} (-); P_{u f, k} (-); {\hat{x}}_{f, k} (-); P_{f, k} (-)) \\ = \iint \frac{1}{{(2 π)}^{2}} exp (- \frac{1}{2} ({x - {\hat{u}}_{f, k} (-))}^{T} P_{u f, k} {(-)}^{- 1} (x - {\hat{u}}_{f, k} (-))) \\ \cdot exp (- \frac{1}{2} ({x - {\hat{x}}_{f, k} (-))}^{T} P_{f, k} {(-)}^{- 1} (x - {\hat{x}}_{f, k} (-))) d x d y \\ (x = (x y)) \end{array}$
Informationen, welche die Kollisionsmöglichkeit zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und dem Fahrzeug 60, welche durch den Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11 geschätzt wird, repräsentieren werden an die Bremsbestimmungseinheit 12 ausgegeben.
Anschließend bestimmt die Bremsbestimmungseinheit 12, ob ein Bremsen des Benutzer-Fahrzeugs 50 erforderlich ist, auf Grundlage des Schätzungsergebnisses des Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzers 11 (Schritt ST209, Bremsbestimmungsabschnitt). Wenn der Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11 die Kollisionsmöglichkeit zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und dem Fahrzeug 60 schätzt, und die Bremsbestimmungseinheit 12 bestimmt, dass ein Bremsen des Benutzer-Fahrzeugs 50 erforderlich ist, führt das automatische Bremssystem 13 eine Entschleunigungsfunktion des Benutzer-Fahrzeugs 50 durch automatisches Bremsen durch, und alternativ zeigt der Warnungserzeuger 14 eine Nachricht an oder erzeugt eine Audioausgabe, um einem Fahrer des Benutzer-Fahrzeugs 50 zu vermitteln, dass zum aktuellen Zeitpunkt eine Bremsoperation erforderlich ist.
Das periodische Wiederholen der vorstehenden Verarbeitung ermöglicht eine Kollisionsvermeidungsantwort des Benutzer-Fahrzeugs 50 zu jeder Zeit.
Wie vorstehend beschrieben ist die erste Ausführungsform konfiguriert, um ein oder mehrere andere Fahrzeuge 60 um das Benutzer-Fahrzeug 50 zu beobachten, eine Kollisionsmöglichkeit zwischen den Fahrzeugen 60 zu schätzen und die Bewegungen der Fahrzeuge 60 neu vorauszuberechnen, um Kollision zu vermeiden, wenn die Kollisionsmöglichkeit vorhanden ist, so dass die Detektion der Bewegungen der mehreren anderen Fahrzeuge 60 und eine Verbesserung der Genauigkeit bei der Bewegungsvorausberechnung ermöglicht sind. Dies macht es möglich, die Kollisionsvermeidungseinrichtung zu erhalten, welche in der Lage ist, frühzeitig die Möglichkeit zu detektieren, dass das Fahrzeug 60 in die Fahrspur eindringen kann, auf welcher das Benutzer-Fahrzeug 50 vorhanden ist, auf Grundlage der relativen Bewegungen der mehreren anderen Fahrzeuge 60, wodurch es ermöglicht ist, eine Antwort in einer frühzeitigen Phase zuzulassen.
Zweite Ausführungsform
In der ersten Ausführungsform ist ein Fall beschrieben, in welchem die Anzahl der Modelle für Fahrspurwechsel (Kurswechselmodelle) von anderen Fahrzeugen 60 konstant ist. In einer zweiten Ausführungsform ist ein Fall beschrieben, in welchem eine oder mehrere Startzeiten von Fahrspurwechseln in Abhängigkeit von den Positionen und Geschwindigkeiten zwischen anderen Fahrzeugen 60 eingestellt werden, wodurch die Anzahl der Modelle für Fahrspurwechsel variabel ist.
8 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration von einer Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Von der Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, gezeigt in 8, wurde die Ziebewegungsvorausberechnungseinheit 5, der Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer 6 und die Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit 7 der Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, gezeigt in 1, entfernt, während eine Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 15 hinzugefügt ist. Andere Konfigurationen sind ähnlich und somit mit den gleichen Symbolen bezeichnet, wobei nur unterschiedliche Aspekte erläutert werden.
In der ersten Ausführungsform führt der Zielverfolger 3 das Verfolgen von einem oder mehreren anderen Fahrzeuge 60 unter der Annahme durch, dass mehrere Bewegungsmodelle für jedes Fahrzeug 60 angewandt werden. Im Gegensatz dazu nimmt der Zielverfolger 3 gemäß der zweiten Ausführungsform ein Konstantgeschwindigkeitsmodell (Bleiben auf der aktuellen Fahrspur) als ein Bewegungsmodell an.
Die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 15 stellt ein Bewegungsmodell aus den Positionen und Geschwindigkeiten von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 60 auf Grundlage der in dem Zielverfolgungsdatenspeicher 4 gespeicherten Zielverfolgungsdaten ein und berechnet vorausberechnete Bewegungsbereiche der anderen Fahrzeuge 60 und Zuverlässigkeiten der vorausberechneten Bewegungsbereiche. Hier ist die Zuverlässigkeit ein Index, welcher die Möglichkeit repräsentiert, dass die Bewegung von jedem Fahrzeug 60 in Richtung eines vorausberechneten Bewegungsbereichs auftreten kann. Nachfolgend berechnet die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 15 weiterhin auf Grundlage der berechneten Zuverlässigkeit eine relative Zuverlässigkeit, welche in Index ist, welcher eine relative Zuverlässigkeit von entsprechend vorausberechneten Bewegungsbereichen ist, und die vorausberechneten Bewegungsbereiche und relativen Zuverlässigkeiten auflistet. Die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 15 löscht weiterhin Informationen, welche einen nicht notwendigen vorausberechneten Bewegungsbereich in Entsprechung mit den in dem Datenspeicher 2 der Ziebeobachtungswerte gespeicherten Zielbeobachtungsdaten repräsentieren. Die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 15 umfasst eine Konstantgeschwindigkeitsvorausberechnungseinheit 151, eine Entschleunigungsvorausberechnungseinheit 152, eine Kurswechselstartzeiteinstellungseinheit 153, Mehrfachkurswechselvorausberechnungseinheiten 154 (154-1 bis 154-N), einen Kurswechselvorausberechnungsspeicher 155 und einen Zuverlässigkeitskomparator 156.
Die Konstantgeschwindigkeitsvorausberechnungseinheit 151 nimmt an, dass ein Konstantgeschwindigkeitsmodell (Bleiben auf der aktuellen Fahrspur) als das Bewegungsmodell des Fahrzeugs 60 angewandt wird, und berechnet einen vorausberechneten Bewegungsbereich (vorausberechneter Bewegungsbereich für eine konstante Geschwindigkeit) des Fahrzeugs 60 auf Grundlage der in dem Zielverfolgungsdatenspeicher 4 gespeicherten Zielverfolgungsdaten. Informationen, welche den vorausberechneten Bewegungsbereich des Fahrzeugs 60, welcher durch die Konstantgeschwindigkeitsvorausberechnungseinheit 151 berechnet wird, repräsentieren, werden an den Zuverlässigkeitskomparator 156 ausgegeben.
Die Entschleunigungsvorausberechnungseinheit 152 nimmt an, dass ein Entschleunigungsmodell (Bleiben auf der aktuellen Fahrspur) als das Bewegungsmodell des Fahrzeugs 60 angewandt wird, und berechnet einen vorausberechneten Bewegungsbereich (vorausberechneter Bewegungsbereich mit Entschleunigung) des Fahrzeugs 60 auf Grundlage der in dem Zielverfolgungsdatenspeicher 4 gespeicherten Zielverfolgungsdaten. Informationen, welche den vorausberechneten Bewegungsbereich des Fahrzeugs 60, welcher durch die Entschleunigungsvorausberechnungseinheit 152 berechnet wird, repräsentieren, werden an den Zuverlässigkeitskomparator 156 ausgegeben.
Auf Grundlage der in dem Zielverfolgungsdatenspeicher 4 gespeicherten Zielverfolgungsdaten stellt die Kurswechselstartzeiteinstellungseinheit 153 eine oder mehrere Startzeiten der Fahrspurwechsel (Startzeiten für Kurswechsel) in Modellen für die Fahrspurwechsel der anderen Fahrzeuge 60 in Abhängigkeit von den Positionen und Geschwindigkeiten zwischen den Fahrzeugen 60 ein. Informationen, welche die Startzeiten der Fahrspurwechsel, welche durch die Kurswechselstartzeiteinstellungseinheit 153 eingestellt sind, repräsentieren, werden an die entsprechende Kurswechselvorausberechnungseinheit 154 ausgegeben.
Die Kurswechselvorausberechnungseinheit 154 nimmt an, dass Modelle für Fahrspurwechsel als die Bewegungsmodelle von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 60 angewandt werden, und berechnet vorausberechnete Bewegungsbereiche (vorausberechnete Bewegungsbereiche für Fahrspurwechsel) der Fahrzeuge 60 in Entsprechung mit den entsprechenden Startzeiten der Fahrspurwechsel, welche durch die Kurswechselstartzeiteinstellungseinheit 153 eingestellt sind. Informationen, welche die vorausberechneten Bewegungsbereiche der Fahrzeuge 60, welche durch die Kurswechselvorausberechnungseinheit 154 berechnet sind, repräsentieren, werden an den Kurswechselvorausberechnungsspeicher 155 ausgebeben.
Der Kurswechselvorausberechnungsspeicher 155 speichert Informationen, welche die von jeder von den Kurswechselvorausberechnungseinheiten 154 vorausberechneten Bewegungsbereiche von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 60 repräsentieren. Der Kurswechselvorausberechnungsspeicher 155 ist durch HDDs, DVDs, Speicher oder dergleichen konfiguriert.
Der Zuverlässigkeitskomparator 156 berechnet eine Zuverlässigkeit von jedem von den vorausberechneten Bewegungsbereichen von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 60, welche auf Grundlage der in dem Zielverfolgungsdatenspeicher 4 gespeicherten Zielverfolgungsdaten durch jede von den Vorausberechnungseinheiten 151, 152 und 154 berechnet sind, und berechnet dann deren entsprechende relative Zuverlässigkeiten und erzeugt eine Liste der relativen Zuverlässigkeiten. Der Zuverlässigkeitskomparator 156 löscht weiterhin Informationen, welche einen nicht notwendigen vorausberechneten Bewegungsbereich in dem Kurswechselvorausberechnungsspeicher 155 repräsentieren auf Grundlage der in dem Datenspeicher 2 der Zielbeobachtungswerte gespeicherten Zielbeobachtungswertdaten. Die Liste, welche die entsprechenden vorausberechneten Bewegungsbereiche des einen oder der mehreren Fahrzeuge 60 und deren relative Zuverlässigkeiten zeigt, welche durch den Zuverlässigkeitskomparator 156 erhalten werden, wird an einen Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11b ausgegeben.
Der Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11b schätzt Kollisionsmöglichkeiten zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 60 auf Grundlage eines Überlapps zwischen dem vorausberechneten Bewegungsbereich des Benutzer-Fahrzeugs 50, welcher durch die Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit 10 berechnet ist, und dem vorausberechneten Bewegungsbereich von jedem in der durch die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 15 erhaltenen Liste vorhandenem Fahrzeug 60 sowie auf Grundlage der Zuverlässigkeit (relative Zuverlässigkeit) des vorausberechneten Bewegungsbereichs von jedem in der Liste vorhandenem Fahrzeug 60. Informationen, welche die Kollisionsmöglichkeiten zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und dem einen oder den mehreren anderen Fahrzeugen 60, welche durch den Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11b geschätzt sind, repräsentieren, werden an die Bremsbestimmungseinheit 12 ausgegeben.
Anschließend wird ein Verarbeitungsablauf durch eine Kollisionsvermeidungseinrichtung, welche in der vorstehenden Weise konfiguriert ist, unter Bezugnahme auf die 9 bis 13 erläutert.
Bei der Verarbeitung durch die Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, wie in 9 dargestellt, führt der Zielbeobachtungssensor 1 zunächst periodisch das Beobachten von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 60, welche um das Benutzer-Fahrzeug 50 vorhanden sind, durch und berechnet eine Position von jedem Fahrzeug 60 aus einem Beobachtungsergebnis davon (Schritt ST901, Zielbeobachtungsschritt). Informationen, welche das Beobachtungsergebnis des Zielbeobachtungssensors 1 (Zielbeobachtungswertdaten) repräsentieren, werden an den Datenspeicher 2 der Zielbeobachtungswerte ausgegeben und darin gespeichert.
Anschließend führt der Zielverfolger 3 eine Zeitreihenverarbeitung (Verfolgungsverarbeitung) von Positionen von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 60 auf Grundlage der in dem Datenspeicher 2 der Zielbeobachtungswerte gespeicherten Zielbeobachtungswertdaten durch, wodurch genauere Positionen und Geschwindigkeiten des einen oder der mehreren Fahrzeuge 60 geschätzt werden (Schritt ST902, Zielverfolgungsschritt). Das heißt, dass das Hinzufügen von Geschwindigkeitsinformationen zu statischen Positionsinformationen von jedem Fahrzeug 60, welche durch den Zielbeobachtungssensor 1 erhalten werden, dynamische Informationen bereitstellt, wodurch genauere Positionen der Fahrzeuge 60 erhalten werden können. Nachfolgend werden Einzelheiten der Verarbeitung durch den Zielverfolger erläutert.
Der Zielverfolger 3 liest zunächst Informationen, welche das Beobachtungsergebnis (Beobachtungswert) ab der aktuellen Beobachtungszeit repräsentieren aus dem Zielbobachtungssensor 1. Anschließend wird ein Erfassungsfenster von einer zuvor erhaltenen Verfolgungsspur berechnet. Dann wird geprüft, ob sich der gelesene Beobachtungswert in dem Erfassungsfenster befindet und es wird bestimmt, mit welcher Verfolgungsspur der Beobachtungswert assoziiert werden kann. Hier weist eine Verfolgungsspur als Größen für die Schätzung einen Vektor auf, welcher vier Komponenten der vorstehenden Formel (1) enthält, welche die Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs 60 in dem zweidimensionalen x-y-Raum sind.
Ein vorausberechneter Vektor des Fahrzeugs 60 ab der aktuellen Beobachtungszeit k, x_k-hat (-) wird durch die vorstehende Formel (2) berechnet.
Weiterhin nimmt eine Übergangsmatrix Φ_k-1 in der vorstehenden Formel (2) das Konstantgeschwindigkeitsmodell als das Bewegungsmodell des Fahrzeugs 60 in der zweiten Ausführungsform an und ist durch die vorstehende Formel (3) dargestellt.
Des Weiteren wird eine Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix P_k (-) durch die vorstehende Formel (4) berechnet und die Prozesskovarianzmatrix Q_k-1 durch die vorstehende Formel (5) dargestellt.
Anschließend wird eine Restkovarianzmatrix S_k gemäß der vorstehenden Formel (6) berechnet. Es wird darauf hingewiesen, dass dann, wenn ein Vektor eines Beobachtungswerts durch Werte auf einer polaren Koordinate des Abstands und des Azimutwinkels erhalten wird, eine Beobachtungsmatrix H_k in der Formel (6), eine Umsetzungsmatrix von Beobachtungsstörungen T₂ (k) und eine Beobachtungsfehlerkovarianzmatrix R_k des Zielbeobachtungssensors 1 jeweils durch die vorstehenden Formeln (7) bis (9) dargestellt sind.
Das Bestimmen, ob ein Beobachtungswert z_k des Zielbeobachtungssensors 1 innerhalb des Erfassungsfensters liegt, wird mittels der Restkovarianzmatrix S_k durchgeführt. Dieser Beobachtungswert z_k ist ein Vektor, welcher durch Umsetzung der Beobachtungsinformationen, welche durch einen Abstand und einen Azimutwinkel repräsentiert sind, in eine Position auf kartesischen Koordinaten erhalten wird. Ob sich der Wert innerhalbe des Erfassungsfensters befindet wird je nachdem bestimmt, ob die vorstehende Ungleichung (1) erfüllt ist oder nicht. Im Übrigen kann ein Vorausberechnungsbeobachtungswert z_k (-) in der Ungleichung (10) durch die vorstehende Formel (11) berechnet werden.
Anschließend werden die geschätzten Werte der Bewegungsgrößen ab der aktuellen Zeit entlang der Verfolgungsspur mittels des Beobachtungswerts, welcher durch Bestimmen durch die Ungleichung (10), ob der Wert in dem Erfassungsfenster liegt, als innerhalb des Erfassungsfensters liegend bestimmt wird, berechnet. Diesbezüglich, wenn mehrere zuvor erhaltene Verfolgungsspuren vorhanden sind und ein bestimmter Beobachtungswert innerhalb von Erfassungsfenstern der mehreren Verfolgungsspuren liegt, ist ein Assoziationsbestimmungsverarbeiten zum Assoziieren der Beobachtungswerte in einer eins-zu-eins-Korrespondenz mit den zuvor erhaltenen Verfolgungsspuren erforderlich. Insbesondere, wenn die vorliegende Erfindung auf ein Kraftfahrzeug angewandt wird, ist diese Assoziationsaspekt von Bedeutung, da mehrere andere Fahrzeuge 60 um das Benutzer-Fahrzeug 50 in vielen Fällen vorhanden sind. Bisher wurden verschiedene Verfahren zum Bestimmen dieser Assoziation, wobei mehrere Hypothesen generiert werden, vorgeschlagen. (vergleiche zum Beispiel Patentreferenz 2).
Wenn die Beobachtungswerte dann den zuvor erhaltenen Verfolgungsspuren durch die Assoziationsbestimmung zugeordnet werden, werden diese Verfolgungsspuren mit den Beobachtungswerten aktualisiert und ein geschätzter Vektor berechnet. Der geschätzte Vektor wird durch die vorstehende Formel (14) berechnet. Im Übrigen kann die Filterausbeute K_k in der Formel (14) durch die vorstehende Formel (15) berechnet werden.
Weiterhin wird eine Schätzfehlerkovarianzmatrix durch die vorstehende Formel (16) berechnet.
In der vorstehenden Weise werden die geschätzten Werte von einer Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs 60 und eine Schätzfehlerkovarianzmatrix von den Vorstehenden für jede Verfolgungsspur geschätzt. Solche Informationen (Zielverfolgungsdaten) werden an den Zielverfolgungsdatenspeicher 4 ausgegeben und darin gespeichert und von der Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 15 verwendet.
Anschließend nimmt die Konstantgeschwindigkeitsvorausberechnungseinheit 151 an, dass ein Konstantgeschwindigkeitsmodell (Bleiben auf der aktuellen Fahrspur) als die Bewegungsmodelle von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 60 angewandt werden, und berechnet einen vorausberechneten Bewegungsbereich (vorausberechneter Bewegungsbereich für eine konstante Geschwindigkeit) des einen oder der mehreren Fahrzeuge 60 auf Grundlage der in dem Zielverfolgungsdatenspeicher 4 gespeicherten Zielverfolgungsdaten (Schritt ST903, Konstantgeschwindigkeitsvorausberechnungsschritt). Das heißt, dass die Konstantgeschwindigkeitsvorausberechnungseinheit 151 Positionen zu entsprechenden Erfassungszeitpunkten über eine Periode von der aktuellen Zeit bis zu einer maximalen Vorausberechnungszeit von S Sekunden später unter der Annahme schätzt, dass jedes Fahrzeug 60 eine geschätzte Geschwindigkeit ab der aktuellen Zeit hält. Nachfolgend werden Einzelheiten der Verarbeitung durch die Konstantgeschwindigkeitsvorausberechnungseinheit 151 erläutert.
Die Konstantgeschwindigkeitsvorausberechnungseinheit 151 berechnet zunächst einen vorausberechneten Vektor x^{(constVel)k,m} (-) eines vorausberechneten Bewegungsbereichs für eine konstante Geschwindigkeit des Fahrzeugs 60 in der Periode von der aktuellen Zeit k bis m Sekunden später durch die folgende Formel (32). $x_{k, m}^{(C o n s t V e l)} (-) = Φ_{k, m - 1}^{(C o n s t V e l)} x_{k, m - 1}^{(C o n s t V e l)} (-)$
Hier ist Φ ^{(ConstVel)k,m-1} durch die folgende Formel (33) dargestellt. $Φ_{k, m - 1}^{(C o n s t V e l)} = (\begin{matrix} 1 & 0 & T_{p} & 0 \\ 0 & 1 & 0 & T_{p} \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix})$
Hier repräsentiert T_p ein Erfassungsintervall von der aktuellen Zeit bis in die Zukunft.
Im Übrigen werden Ausgangswerte des vorausberechneten Vektors des vorausberechneten Bewegungsbereichs für eine konstante Geschwindigkeit durch die folgende Formel (34) dargestellt. $x_{k,0}^{(C o n s t V e l)} (-) = {\hat{x}}_{k} (+)$
Des Weiteren wird eine Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix des vorausberechneten Bewegungsbereichs für eine konstante Geschwindigkeit durch die folgende Formel (35) berechnet. $P_{k, m}^{(C o n s t V e l)} (-) = Φ_{k, m - 1}^{(C o n s t V e l)} P_{k, m - 1}^{(C o n s t V e l)} (-) {(Φ_{k, m - 1}^{(C o n s t V e l)})}^{T} + Q_{k, m - 1}$
Hier repräsentiert Q_k,m-1 eine Prozesskovarianzmatrix, welche durch die folgende Formel (36) dargestellt ist. $Q_{k, m - 1} = (\begin{matrix} \frac{T_{p}^{3}}{3} I_{2 \times 2} & \frac{T_{p}^{2}}{2} I_{2 \times 2} \\ \frac{T_{p}^{2}}{2} I_{2 \times 2} & T_{p} I_{2 \times 2} \end{matrix}) q$
Hier repräsentiert q einen voreingestellten Parameter der spektralen Leistungsdichte und I_2×2 repräsentiert eine Einheitsmatrix aus zwei Reihen und zwei Spalten.
Im Übrigen werden Ausgangswerte der Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix des vorausberechneten Bewegungsbereichs für eine konstante Geschwindigkeit durch die folgende Formel (37) dargestellt. $P_{k,0}^{(C o n s t V e l)} (-) = P_{k} (+)$
In der vorstehenden Weise werden die vorausberechneten Bewegungsbereiche bis S Sekunden später, wenn das Fahrzeug 60 eine geradlinige Bewegung mit einer konstanten Geschwindigkeit annimmt, und die Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix für jede Verfolgungsspur berechnet. Die vorstehenden Informationen werden an den Zuverlässigkeitskomparator 156 ausgegeben und zum Berechnen der Möglichkeit eingesetzt, dass das Fahrzeug 60 eine geradlinige Bewegung mit einer konstanten Geschwindigkeit annimmt.
Anschließend nimmt die Entschleunigungsvorausberechnungseinheit 152 an, dass ein Entschleunigungsmodell (Bleiben auf der aktuellen Fahrspur) als das Bewegungsmodell des Fahrzeugs 60 angewandt wird, und berechnet einen vorausberechneten Bewegungsbereich (vorausberechneten Bewegungsbereich mit Entschleunigung) des Fahrzeugs 60 auf Grundlage der in dem Zielverfolgungsdatenspeicher 4 gespeicherten Zielverfolgungsdaten (Schritt ST904, Entschleunigungsvorausberechnungsschritt). Das heißt, die Entschleunigungsvorausberechnungseinheit 152 schätzt Positionen zu entsprechenden Erfassungszeitpunkten über eine Periode von der aktuellen Zeit bis zu einer maximalen Vorausberechnungszeit von S Sekunden später, unter der Annahme, dass sich das Fahrzeug 60 ab der aktuellen Zeit mit Entschleunigung bewegt. Im Folgenden werden Einzelheiten der Verarbeitung durch die Entschleunigungsvorausberechnungseinheit 152 beschrieben.
Die Entschleunigungsvorausberechnungseinheit 152 berechnet zunächst einen vorausberechneten Vektor x^(Brake) _k,m (-) eines vorausberechneten Bewegungsbereichs mit Entschleunigung des Fahrzeugs 60 ab der aktuellen Zeit k bis m Sekunden später durch die folgende Formel (38). $x_{k, m}^{(B r a k e)} (-) = Φ_{k, m - 1}^{(B r a k e)} x_{k, m - 1}^{(B r a k e)} (-) + a_{k, m - 1}^{(B r a k e)}$
Hier sind Φ^(Brake) _k,m-1 und a^(Brake) _k,m-1 durch die folgenden Formeln (39) und (40) dargestellt. $Φ_{k, m - 1}^{(B r a k e)} = (\begin{matrix} 1 & 0 & T_{p} & 0 \\ 0 & 1 & 0 & T_{p} \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix})$
$a_{k, m - 1}^{(B r a k e)} = {(\begin{matrix} 0 & \frac{T_{p}^{2}}{2} & 0 & T_{p} \end{matrix})}^{T} α$
Hier repräsentiert Tp ein Erfassungsintervall ab der aktuellen Zeit bis in die Zukunft und α ist eine negative skalare Größe, welche eine voreingestellte negative Beschleunigung repräsentiert.
Im Übrigen sind die Ausgangswerte des vorausberechneten Vektors des vorausberechneten Bewegungsbereichs mit Entschleunigung durch die folgende Formel (41) dargestellt. $x_{k,0}^{(B r a k e)} (-) = {\hat{x}}_{k} (+)$
Weiterhin wird eine Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix des vorausberechneten Bewegungsbereichs mit Entschleunigung durch die folgende Formel (42) berechnet. $P_{k, m}^{(B r a k e)} (-) = Φ_{k, m - 1}^{(B r a k e)} P_{k, m - 1}^{(B r a k e)} (-) {(Φ_{k, m - 1}^{(B r a k e)})}^{T} + Q_{k, m - 1}$
Hier repräsentiert Q_k,m-1 eine Prozesskovarianzmatrix, welche durch die folgende Formel (43) dargestellt ist. $Q_{k, m - 1} = (\begin{matrix} \frac{T_{p}^{3}}{3} I_{2 \times 2} & \frac{T_{p}^{2}}{2} I_{2 \times 2} \\ \frac{T_{p}^{2}}{2} I_{2 \times 2} & T_{p} I_{2 \times 2} \end{matrix}) q$
Hier repräsentiert q einen voreingestellten Parameter der spektralen Leistungsdichte und I_2×2 repräsentiert eine Einheitsmatrix aus zwei Reihen und zwei Spalten.
Im Übrigen werden Ausgangswerte der Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix des vorausberechneten Bewegungsbereichs mit Entschleunigung durch die folgende Formel (44) dargestellt: $P_{k,0}^{(B r a k e)} (-) = P_{k} (+)$
In der vorstehenden Weise werden die vorausberechneten Bewegungsbereiche bis S Sekunden später, wenn das Fahrzeug 60 entschleunigt, und die Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix für jede Verfolgungsstrecke berechnet. Die vorstehenden Informationen werden an den Zuverlässigkeitskomparator 156 ausgegeben und zum Berechnen der Möglichkeit eingesetzt, dass das Fahrzeug 60 entschleunigt.
Anschließend stellt die Kurswechselstartzeiteinstellungseinheit 153 eine oder mehrere Startzeiten der Fahrspurwechsel in Modellen für Fahrspurwechsel von jedem der Fahrzeuge 60 in Abhängigkeit von den Positionen und Geschwindigkeiten zwischen den Fahrzeugen 60 auf Grundlage der in dem Zielverfolgungsdatenspeicher 4 gespeicherten Zielverfolgungsdaten (Schritt ST905, Kurswechselstartzeiteinstellungsschritt). Im Folgenden werden Einzelheiten der Verarbeitung durch die Kurswechselstartzeiteinstelleinheit 153 erläutert. Hier wird mit einem Beispiel gemäß 10(a) und 10(b) ein Fall beschrieben, in welchem eine Startzeit von Fahrspurwechseln eines Fahrzeugs 60b entsprechend einem Positionsverhältnis und einer relativen Geschwindigkeit relativ zu einem anderen Fahrzeug 60a, welches davor positioniert ist, eingestellt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass 10(a) einen Fall darstellt, in welchem das Fahrzeug 60b auf eine rechte Fahrspur wechselt nachdem eine Situation auf der rechten Fahrspur bestätigt wurde, während 10(b) einen Fall darstellt, in welchem das Fahrzeug 60b das Vermeiden von einer Kollision mit dem Fahrzeug 60a priorisiert und plötzlich auf die rechte Fahrspur wechselt.
Als ein Mittel zum Einstellen von auswählbaren Startzeiten von Fahrspurwechseln, wenn das Fahrzeug 60b Fahrspuren wechselt, wird hier ein Verfahren erläutert, bei welchem eine Kollisionsvorausberechnungszeit (TTC: Time To Collision(Zeit bis zur Kollision)) zwischen den Fahrzeugen 60b und 60a erläutert wird. TTCs der Fahrzeuge 60a und 60b werden durch die folgende Formel (45) dargestellt. $T T C = \frac{R_{12}}{V_{2} - V_{1}}$
Hier repräsentiert R₁₂ einen Abstand zwischen den Fahrzeugen 60b und 60a, V₂ eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 60b und V₁ eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 60a (vergleiche 6).
Auf Grundlage der durch die vorstehende Formel (45) definierten TTC werden die Startzeiten der Fahrspurwechsel des Fahrzeugs 60b zum Beispiel in der folgenden Weise eingestellt. Zunächst, wenn 0 Sekunden < TTC < 1 gilt, wird die Startzeit eines Fahrspurwechsels auf einen Zeit nach 0 Sekunden (erster Zustand) eingestellt. Wenn 1 Sekunde ≤ TTC < 2 Sekunden gilt, werden die Startzeiten der Fahrspurwechsel auf Zeiten nach 0 Sekunden und 0,5 Sekunden (zweiter Zustand) eingestellt. Wenn 2 Sekunden ≤ TTC < 3 Sekunden gilt, werden die Startzeiten der Fahrspurwechsel auf Zeiten nach 0 Sekunden, 0,5 Sekunden, 1 Sekunde und 1,5 Sekunden (dritter Zustand) eingestellt. Wenn 3 Sekunden ≤ TTC gilt, werden die Startzeiten der Fahrspurwechsel auf Zeiten nach 0 Sekunden, 0,5 Sekunden, 1 Sekunde, 1,5 Sekunden, 2 Sekunden und 2,5 Sekunden (vierter Zustand) eingestellt. Wenn die TTC ≤ 0 Sekunde gilt, werden die Startzeiten von Fahrspurwechseln auf Zeiten nach 0 Sekunden, 0,5 Sekunden, 1 Sekunde und 1,5 Sekunden, 2 Sekunden und 2,5 Sekunden (fünfter Zustand) eingestellt.
Ein Beispiel zum Einstellen der Startzeiten der Fahrspurwechsel unter den vorstehenden Zuständen ist in 11 dargestellt. 11 stellt einen Fall von einer TTC dar, welche gleich oder mehr als zwei Sekunden und weniger als drei Sekunden beträgt. Die vier Muster der Startzeiten von Fahrspurwechseln sind in dem Bereich von 0 Sekunden bis 1,5 Sekunden eingestellt und die vier Muster der vorausberechneten Bewegungsbereiche für die Fahrspurwechsel werden dabei erzeugt.
Ein Merkmal der vorstehenden Einstellungen besteht darin, dass sich die Anzahl der Startzeiten der Fahrspurwechsel mit der Zeitdauer erhöht, bis das Fahrzeug 60b mit dem Fahrzeug 60a kollidiert. Zum Beispiel wie in dem ersten Zustand, in einer Situation, in welcher das Fahrzeug 60b mit dem Fahrzeug 60a innerhalb von einer Sekunde kollidiert, wenn eine Geschwindigkeit ab der aktuellen Zeit gehalten wird, wird nur ein Bewegungsmodell, in welchem ein Fahrspurwechsel sofort eingeleitet wird, unter der Annahme, dass die Zeitdauer bis das Fahrzeug 60b einen Fahrspurwechsel einleitet im Wesentlichen null beträgt, für die Vorausberechnung als ausreichend betrachtet. Inzwischen, wie in dem vierten und fünften Zustand, wenn zwischen den Fahrzeugen 60b und 60a ein zusätzlicher Abstand vorhanden ist, werden viele Startzeiten der Fahrspurwechsel eingestellt, da das Fahrzeug 60b Fahrspurwechsel zu verschiedenen Zeiten einleiten kann.
In der vorstehenden Beschreibung ist die Startzeit eines Fahrspurwechsels als die Sekunden definiert, welche ab der aktuellen Zeit verstrichen sind. Alternativ kann die Startzeit als ein Verhältnis der relativen Abstände zwischen anderen Fahrzeugen 60b und 60a definiert werden. Die Startzeit eines Fahrspurwechsels T_n ^(Steer) ist zum Beispiel als die Zeitdauer definiert, bis ein Fahrzeug eine bestimmte Entfernung von R₁₂n/N zurücklegt und wird durch die folgende Formel (46) dargestellt. $T_{n}^{(s t e e r)} = \frac{R_{12}}{V_{1}} \times \frac{n}{N}$
Hier repräsentiert n eine ganz Zahl von 1 bis N dar, wobei N durch die folgende Formel (47) berechnet wird. $N = {\begin{matrix} 1 & (0 [sec] < T T C < 1 [sec]) \\ 2 & (1 [sec] < T T C < 2 [sec]) \\ 4 & (0 [sec] < T T C < 3 [sec]) \\ 6 & (3 [sec] \leq T T C) \\ 6 & (T T C \leq 0 [sec]) \end{matrix}$
In der vorstehenden Beschreibung wird die Anzahl der Startzeiten der Fahrspurwechsel auf Grundlage der TTC bestimmt, und kann alternativ mittels der Größe von einem relativen Abstand R₁₂ zwischen anderen Fahrzeugen 60b und 60a berechnet werden.
Wie vorstehend erläutert werden eine oder mehrere Startzeiten von Fahrspurwechseln eingestellt, welche das Fahrzeug 60b auswählen kann. Informationen, welche N-Muster von Startzeiten von Fahrspurwechseln repräsentieren, welche durch die Kurswechselstartzeiteinstellungseinheit 153 eingestellt sind, werden an die entsprechende Kurswechselvorausberechnungseinheit 154 ausgegeben. Im Übrigen wird die Anzahl der Startzeiten der Fahrspurwechsel, welche durch diese Verarbeitung eingestellt sind, nachfolgend als N bezeichnet.
Anschließend nimmt die Kurswechselvorausberechnungseinheit 154 an, dass Modelle für Fahrspurwechsel als die Bewegungsmodelle von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen 60 angewandt werden, und berechnet vorausberechnete Bewegungsbereiche (vorausberechnete Bewegungsbereiche für die Fahrspurwechsel) der Fahrzeuge 60 entsprechend den jeweiligen Startzeiten der Fahrspurwechsel, welche durch die Kurswechselstartzeiteinstellungseinheit 153 eingestellt sind (Schritt ST906, Fahrspurwechselvorausberechnungsschritt). Das heißt, die Kurswechselvorausberechnungseinheit 154 schätzt Positionen zu entsprechenden Erfassungszeitpunkten ab der aktuellen Zeit bis zu einer maximalen Vorausberechnungszeit von S Sekunden später, wenn das Fahrzeug 60b einen Fahrspurwechsel nach einem Zeitablauf von T_n ^(Steer) ab der aktuellen Zeit einleitet. n stellt eine ganze Zahl von 1 bis N dar. Im Folgenden werden Einzelheiten der Verarbeitung durch die Kurswechselvorausberechnungseinheit 154 erläutert. Hierbei wird in Bezug auf eine beispielhafte Verfolgungsspur, auf welcher der Fahrspurwechsel nach einem Zeitablauf von T_n ^(Steer) ab der aktuellen Zeit eingeleitet wird, ein Fall beschrieben, in welchen eine geradlinige Bewegung bei einer konstanten Geschwindigkeit angewandt wird, bis die Zeit T_n ^(Steer) erreicht und danach ein Fahrspurwechsel bei einer konstanten Geschwindigkeit durchgeführt wird.
Die Kurswechselvorausberechnungseinheit 154 berechnet zunächst einen vorausberechneten Vektor x^(Steer,n) _k,m (-) eines vorausberechneten Bewegungsbereichs für einen Fahrspurwechsel des Fahrzeugs 60b bei m Sekunden ab der aktuellen Zeit k durch die folgende Formel (48). $x_{k, m}^{(S t e e r, n)} (-) - Φ_{k, m - 1}^{(S t e e r, n)} x_{k, m - 1}^{(S t e e r, n)} (-)$
Hier wird Φ^{(Steer,n)k,m-1} durch die folgende Formel (49) dargestellt. $Φ_{k, m - 1}^{(S t e e r, n)} = {\begin{matrix} Φ_{k, m - 1}^{(C o n s t V e l)} & (m < T_{n}^{(S t e e r)}) \\ Φ_{k, m - 1}^{(S t e e r, n)} & (T_{n}^{(S t e e r)} < m) \end{matrix}$
Hier ist Φ^(ConstVel) _k,m-1 eine Matrix, welche das Konstantgeschwindigkeitsmodell darstellt und Φ^(Steer) _k,m-1 ist eine Matrix, welche entsprechend einem Modell für einen Fahrspurwechsel eingestellt ist, bei welchem der Fahrspurwechsel zu der Zeit k + m eingeleitet wird.
Im Übrigen werden die Ausgangswerte des vorausberechneten Vektors innerhalb des vorausberechneten Bewegungsbereichs für den Fahrspurwechsel durch die folgende Formel (50) dargestellt. $x_{k,0}^{(S t e e r, n)} (-) = {\hat{x}}_{k} (+)$
Des Weiteren wird eine Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix des vorausberechneten Bewegungsbereichs für den Fahrspurwechsel durch die folgende Formel (51) berechnet. $P_{k, m}^{(S t e e r, n)} (-) = Φ_{k, m - 1}^{(S t e e r, n)} P_{k, m - 1}^{(S t e e r, n)} (-) {(Φ_{k, m - 1}^{(S t e e r, n)})}^{T} + Q_{k, m - 1}$
Hier repräsentiert Q_k,m-1 eine Prozesskovarianzmatrix, welche durch die folgende Formel (52) dargestellt ist. $Q_{k, m - 1} = (\begin{matrix} \frac{T_{p}^{3}}{3} I_{2 \times 2} & \frac{T_{p}^{2}}{2} I_{2 \times 2} \\ \frac{T_{p}^{2}}{2} I_{2 \times 2} & T_{p} I_{2 \times 2} \end{matrix}) q$
Hier repräsentiert q einen voreingestellten Parameter der spektralen Leistungsdichte und I_2×2 repräsentiert eine Einheitsmatrix aus zwei Reihen und zwei Spalten.
Im Übrigen werden die Ausgangswerte der Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix des vorausberechneten Bewegungsbereichs für den Fahrspurwechsel durch die folgende Formel (53) dargestellt. $P_{k,0}^{(S t e e r, n)} (-) = P_{k} (+)$
In der vorstehenden Formel wird der vorausberechnete Bewegungsbereich unter der Voraussetzung berechnet, dass das Fahrzeug 60b eine geradlinige Bewegung mit einer konstanten Geschwindigkeit annimmt, bis die Zeit die Startzeit des Fahrspurwechsels erreicht. Das Bewegungsmodell ist allerdings nicht darauf beschränkt. Es kann ein Bewegungsmodell gegeben sein, in welchem ein Fahrspurwechsel eingeleitet wird, nachdem die Bewegung mit einer voreingestellten konstanten Beschleunigung durchgeführt wird. Alternativ kann eine Geschwindigkeit und Beschleunigung bis ein Fahrspurwechsel durchgeführt wird in Abhängigkeit von einem relativen Abstand und einer relativen Geschwindigkeit zwischen einem Fahrzeug 60 (ein Fahrzeug 60b in 10(a) und 10(b)) und anderen Fahrzeugen (Fahrzeuge 60a und 60c und das Benutzer-Fahrzeug 50 in 10(a) und 10(b)) um das Fahrzeug 60 variiert werden.
In der vorstehenden Weise werden die vorausberechneten Bewegungsbereiche bis S Sekunden später, wenn das Fahrzeug 60b Fahrspuren zu der Zeit T_n ^(Steer) wechselt, und die Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix für jede Verfolgungsspur berechnet. Die vorstehenden Informationen werden an den Kurswechselvorausberechnungsspeicher 155 ausgegeben und darin gespeichert. Eine Gesamtanzahl von N Informationen, welche die vorausberechneten Bewegungsbereiche für Fahrspurwechsel repräsentieren, werden gespeichert.
Anschließend berechnet der Zuverlässigkeitskomparator 156 eine Zuverlässigkeit von jedem der vorausberechneten Bewegungsbereiche des Fahrzeugs 60, welche auf Grundalge von den in dem Zielverfolgungsdatenspeicher gespeicherten Zielverfolgungsdaten durch die Vorausberechnungseinheiten 151, 152 und 154 berechnet werden, und berechnet dann deren entsprechende relative Zuverlässigkeiten und erzeugt eine Liste der relativen Zuverlässigkeiten. Der Zuverlässigkeitskomparator 156 löscht weiterhin Informationen, welche einen nicht notwendigen vorausberechneten Bewegungsbereich in dem Kurswechselvorausberechnungsspeicher 155 in Entsprechung mit den in dem Datenspeicher 2 der Zielbeobachtungswerte gespeicherten Zielbeobachtungswertdaten repräsentieren (Schritt ST907, Zuverlässigkeitsvergleichsschritt). Im Folgenden werden Einzelheiten der Verarbeitung durch den Zuverlässigkeitskomparator 156 unter Bezugnahme auf 12 erläutert.
Bei der Verarbeitung durch den Zuverlässigkeitskomparator 156, wie in 12 dargestellt, wird zunächst eine Zuverlässigkeit des durch die Konstantgeschwindigkeitsvorausberechnungseinheit 151 berechneten vorausberechneten Bewegungsbereichs für eine konstante Geschwindigkeit (vorausberechnete Bewegungsbereiche für eine konstante Geschwindigkeit zu jedem Erfassungszeitpunkt ab der aktuellen Zeit bis S Sekunden später und die Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix) berechnet (ST1201).
Hier ist die Zuverlässigkeit von einem vorausberechneten Bewegungsbereich ein Index, welcher die Möglichkeit darstellt, dass sich das Fahrzeug 60b entlang des vorausberechneten Bewegungsbereichs bewegt. Außerdem ist es erforderlich, dass die Verarbeitung zum Berechnen der Zuverlässigkeit aus dem vorausberechneten Bewegungsbereich und der Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix in dem Fall von einem vorausberechneten Bewegungsbereich für eine konstante Geschwindigkeit (Schritt ST1201), in dem Fall von einem vorausberechneten Bewegungsbereich mit Entschleunigung (Schritt ST1202) und in dem Fall von vorausberechneten Bewegungsbereichen für Fahrspurwechsel (Schritt ST1206) gleich sein muss.
Eine Zuverlässigkeit des vorausberechneten Bewegungsbereichs für eine konstante Geschwindigkeit wird zum Beispiel durch die folgende Formel (54) dargestellt. $b_{k}^{(C o n s t V e l)} = min_{m, l} [M (x_{k, m}^{(C o n s t V e l)} (-); P_{k, m}^{(C o n s t V e l)}; x_{k, m}^{(l)}; P_{k, m}^{(l)})]$
Hier repräsentiert M die Wahrscheinlichkeit, dass sich zwei vorausberechnete Bewegungsbereiche auf dergleichen Position befinden und wird durch die folgende Formel (55) dargestellt. $M (x_{1}; P_{1}; x_{2}; P_{2}) = {(x_{1} - x_{2})}^{T} {(P_{1} + P_{2})}^{1} (x_{1} - x_{2})$
Zudem repräsentiert x⁽¹⁾ _k,m einen vorausberechneten Bewegungsbereich von einem Umgebungsfahrzeug 1 um das Fahrzeug 60 von der aktuellen Zeit k bis m Sekunden später und wird durch die folgenden Formeln (56) und (57) berechnet. $x_{k, m}^{(l)} = Φ_{k, m}^{(l)} x_{k, m - 1}^{(l)}$
$x_{k,0}^{(l)} = x_{k}^{(l)} (+)$
Hier repräsentiert x⁽¹⁾ _k(+) einen geschätzten Vektor des Umgebungsfahrzeugs 1 um das Fahrzeug 60 ab der aktuellen Zeit.
Zudem repräsentiert P⁽¹⁾ _k,m eine Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix des Umgebungsfahrzeugs 1 um das Fahrzeug 60 ab der aktuellen Zeit k bis m Sekunden später und wird durch die folgenden Formeln (58) und (59) berechnet. $P_{k, m}^{(l)} = Φ_{k, m - 1}^{(l)} P_{k, m - 1}^{(l)} {(Φ_{k, m - 1}^{(C o n s t V e l)})}^{T} + Q_{k, m - 1}$
$P_{k,0}^{(l)} = P_{k}^{(l)} (+)$
Hier repräsentiert P⁽¹⁾ _k (+) eine Schätzfehlerkovarianzmatrix des Umgebungsfahrzeugs 1 um das Fahrzeug 60 ab der aktuellen Zeit.
Die Zuverlässigkeit der vorstehenden Formel (54) weist auf einen Abstand hin, welcher den Fall repräsentiert, in welchem ein vorausberechneter Bewegungsbereich eines Umgebungsfahrzeugs, welches mit einer konstanten Geschwindigkeit fährt, am nächsten zu dem vorausberechneten Bewegungsbereich des Fahrzeugs 60 liegt. Aus diesem Grund beruht diese Definition der Zuverlässigkeit auf der Voraussetzung, dass die Auswahlmöglichkeit des vorausberechneten Bewegungsbereichs des Fahrzeugs 60 entfernt von dem Umgebungsfahrzeug hoch ist. Zum Beispiel werden in 13 ein erster vorausberechneter Bewegungsbereich 1301 nahe dem Benutzer-Fahrzeug 50 und ein dritter vorausberechneter Bewegungsbereich 1302 nahe dem Fahrzeug 60a für gewöhnlich nicht ausgewählt und weisen somit geringe Zuverlässigkeiten auf, während die Zuverlässigkeit eines zweiten vorausberechneten Bewegungsbereichs 1302 hoch ist, wenn ein Fahrspurwechsel zu einer Zwischenzeit zwischen deren Zeiten eingeleitet wird.
Anschließend wird die Zuverlässigkeit des durch die Entschleunigungsvorausberechnungseinheit 152 berechneten vorausberechneten Bewegungsbereichs mit Entschleunigung (vorausberechnete Bewegungsbereiche mit Entschleunigung zu jedem Erfassungszeitpunkt ab der aktuellen Zeit bis S Sekunde später und die Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix) berechnet (ST1202).
Hier, wenn die Zuverlässigkeit des vorausberechneten Bewegungsbereichs für eine konstante Geschwindigkeit durch die vorstehende Formel (54) repräsentiert wird, wird die Zuverlässigkeit des vorausberechneten Bewegungsbereichs mit Entschleunigung in ähnlicher Weise durch die folgende Formel (60) repräsentiert. $b_{k, m}^{(B r a k e)} = min_{m, l} [M (x_{k, m}^{(B r a k e)} (-); P_{k, m - 1}^{(B r a k e)}; x_{k, m}^{(l)}; P_{k, m}^{(l)})]$
Anschließend wird ein vorausberechneter Bewegungsbereich für einen Fahrspurwechsel, welcher ab der aktuellen Zeit nicht ausgewählt ist, aus dem Kurswechselvorausberechnungsspeicher 155 ausgewählt (ST1203). Hier wird ein vorausberechneter Vektor des ausgewählten vorausberechneten Bewegungsbereichs A für den Fahrspurwechsel durch x^(Steer,A) _k',m repräsentiert und eine Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix des vorausberechneten Bewegungsbereichs A für den Fahrspurwechsel wird durch P^(Steer,A) _k',m repräsentiert. Im Übrigen, da die vorausberechneten Bewegungsbereiche der Fahrspurwechsel, welche in dem Kurswechselvorausberechnungsspeicher 155 gespeichert sind, die in der Vergangenheit Generierten enthalten, repräsentiert k' die aktuelle Zeit oder eine Zeit in der Vergangenheit.
Anschließend wird ein Index (Wahrscheinlichkeit), welcher die Wahrscheinlichkeit des vorausberechneten Bewegungsbereichs A für den Fahrspurwechsel darstellt, aus einer vorausberechneten Position des ausgewählten vorausberechneten Bewegungsbereichs A für den Fahrspurwechsel ab der aktuellen Zeit und ein Beobachtungswert für das Fahrzeug 60 ab der aktuellen Zeit durch die folgende Formel (61) berechnet, wobei von einer Wahrscheinlichkeitsverteilung der Beobachtungswerte angenommen wird, dass diese eine Gauß-Verteilung mit der vorausberechneten Position als deren Mitte bilden (Schritt ST1204). $\begin{array}{l} g (z_{k}; x_{k', k - k'}^{(S t e e r . λ)}, P_{k', k - k'}^{(S t e e r . λ)}) \\ = \frac{1}{{(\sqrt{2 π})}^{3}} exp [- \frac{1}{2} {(z_{k} - x_{k', k - k'}^{(S t e e r . λ)})}^{T} {(P_{k', k - k'}^{(S t e e r . λ)})}^{T} (z_{k} - x_{k', k - k'}^{(S t e e r . λ)})] \end{array}$
Anschließend wird bestimmt, ob die berechnete Wahrscheinlichkeit die folgende Ungleichung (62) erfüllt (Schritt ST1205). $g (z_{k}; x_{k', k - k'}^{(S t e e r . λ)}, P_{k', k - k'}^{(S t e e r . λ)}) < T h r e s h o l d_{g}$
Hier ist Thresholdg ein voreingestellter Schwellenwertparameter.
In diesem Schritt ST1205, wenn von der Wahrscheinlichkeit bestimmt wird, dass diese die Ungleichung (62) erfüllt, ist der vorausberechnete Bewegungsbereich A des Fahrspurwechsels der Bewegungsbereich, welchen das Kraftfahrzeug 60b annehmen kann, und somit wird die Zuverlässigkeit des vorausberechneten Bewegungsbereichs A des Fahrspurwechsels berechnet (Schritt ST1206).
Hier, wenn die Zuverlässigkeit des vorausberechneten Bewegungsbereichs für eine konstante Geschwindigkeit durch die vorstehende Formel (54) dargestellt ist, wird die Zuverlässigkeit des vorausberechneten Bewegungsbereichs A für den Fahrspurwechsel in ähnlicher Weise durch die folgende Formel (63) dargestellt. $b_{k}^{(S t e e r . λ)} = min_{m, l} [M (x_{k, m}^{(S t e e r . λ)} (-), P_{k, m}^{(S t e e r . λ)}; x_{k, m}^{(l)}, P_{k, m}^{(l)})]$
Andererseits wird in Schritt ST1205, wenn von der Wahrscheinlichkeit bestimmt wird, dass diese die Ungleichung (62) nicht erfüllt, von dem vorausberechneten Bewegungsbereich A für den Fahrspurwechsel angenommen, dass sich dieser stark von der aktuellen Position des Fahrzeugs 60 unterscheidet und somit Informationen, welche den vorausberechneten Bewegungsbereich A für den Fahrspurwechsel repräsentieren, aus dem Kurswechselvorausberechnungsspeicher 155 gelöscht (Schritt ST1207).
Anschließend wird bestimmt, ob alle vorausberechneten Bewegungsbereiche für Fahrspurwechsel, welche in dem Kurswechselvorausberechnungsspeicher 155 gespeichert sind, ausgewählt sind (Schritt ST1208). In diesem Schritt ST1208, wenn eine Informationen vorliegt, welche einen nicht ausgewählten vorausberechneten Bewegungsbereich für den Fahrspurwechsel in dem Kurswechselvorausberechnungsspeicher 155 darstellt, geht der Ablauf zurück zu Schritt ST1203 und das vorgenannte Verarbeiten wird wiederholt.
Andererseits werden in Schritt ST1208, wenn alle vorausberechneten Bewegungsbereiche für Fahrspurwechsel, welche in dem Kurswechselvorausberechnungsspeicher 155 gespeichert sind, als ausgewählt bestimmt werden, Zuverlässigkeiten der entsprechenden vorausberechneten Bewegungsbereiche in relative Zuverlässigkeiten umgewandelt (Schritt ST1209). Im Übrigen ist die relative Zuverlässigkeit ein Index, welcher ein Ergebnis des Vergleichs der Zuverlässigkeiten der entsprechenden vorausberechneten Bewegungsbereiche darstellt, welche in den Schritten ST1201, 1202 und 1206 und zum Beispiel durch die folgende Formel (64) berechnet werden. $β_{p, k} = \frac{b_{p, k}}{B_{k}}$
Hier repräsentiert b_p,k eine Zuverlässigkeit von irgendeinem der vorausberechneten Bewegungsbereiche des Fahrzeugs 60b und B_k repräsentiert die Summe der Zuverlässigkeiten, welche in den Schritten ST1201, 1202 und 1206 berechnet werden.
Zum Beispiel, wenn eine relative Zuverlässigkeit eines vorausberechneten Bewegungsbereichs A für den Fahrspurwechsel 0,6 beträgt, wird eine Voraus-berechnung durchgeführt, dass „das Fahrzeug 60b die Bewegung eines vorausberechneten Bewegungsbereichs A für den Fahrspurwechsel mit einer Möglichkeit von 60% annimmt“.
Weiterhin kann basierend auf dem Konzept, dass „das Fahrzeug 60b eine Bewegung zum Bleiben auf einer Fahrspur priorisiert und auswählt“ nur die relative Zuverlässigkeit des vorausberechneten Bewegungsbereichs für einen Fahrspurwechsel als niedrig eingestellt werden.
Die vorstehenden Schritte ST1201 bis ST1209 stellen eine Liste bereit, welche vorausberechnete Bewegungsbereiche, welche das Fahrzeug 60b ab der aktuellen Zeit k annehmen kann, und relative Zuverlässigkeiten zeigt, welche den Grad der relativen Durchführbarkeit davon darstellen. Diese Liste wird an den Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11b ausgegeben und zum Bestimmen der Kollisionsmöglichkeit der Kollision mit dem Benutzer-Fahrzeug 50 verwendet.
Zudem wird in der vorstehenden Beschreibung auch die Zuverlässigkeit auf Grundlage eines relativen Abstands zwischen dem Fahrzeug 60b und dessen Umgebungsfahrzeug berechnet. Diesbezüglich wird basierend auf dem Konzept, dass „das Fahrzeug 60b eine Verfolgungsspur vermeidet, welche sich einem Fahrzeug nähert, welches bei einer Kollision einen großen Schaden verursachen könnte“, kann die Zuverlässigkeit auf Grundlage einer relativen Geschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug 60b und einem Umgebungsfahrzeug berechnet werden. Zudem kann basierend auf dem Konzept, dass „das Fahrzeug 60b dazu tendiert, einen sanfteren Fahrspurwechsel auszuwählen“, kann ein vorausberechneter Bewegungsbereich mit einem sanfteren Winkel, wenn das Fahrzeug 60b einen Fahrspurwechsel durchführt, eine höhere Zuverlässigkeit aufweisen.
Unter erneuter Bezugnahme auf die gesamten Operationen der in 9 dargestellten Kollisionsvermeidungseinrichtung beobachtet der Eigenbewegungssensor 8 Bewegungsgrößen, welche eine Position und Geschwindigkeit des Benutzer-Fahrzeugs 50 umfassen (Schritt ST908, Eigenbewegungsschritt). Dieses Verarbeiten ist ähnlich dem Verarbeiten gemäß der ersten Ausführungsform. Informationen, welche eine Beobachtung aus dem Eigenbewegungssensor 8 (Eigenbewegungsdaten) repräsentieren, werden an den Eigenbewegungsdatenspeicher 9 ausgegeben und darin gespeichert.
Anschließend berechnet die Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit 10 eine Position und Geschwindigkeit in der Zukunft des Benutzer-Fahrzeugs 50 auf Grundlage der in dem Eigenbewegungsdatenspeicher 9 gespeicherten Eigenbewegungsdaten voraus, und berechnet einen vorausberechneten Bewegungsbereich des Benutzer-Fahrzeugs 50 mittels dessen Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix (Schritt ST909, Eigenbewegungsvorausberechnungsschritt). Diese Verarbeitung ist ähnlich der Verarbeitung in der ersten Ausführungsform. Informationen, welche den vorausberechneten Bewegungsbereich des Benutzer-Fahrzeugs 50 repräsentieren, welcher durch die Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit 10 berechnet wird, werden an einen Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11b ausgegeben.
Anschließend schätzt der Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11b eine Kollisionsmöglichkeit zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und dem Fahrzeug 60 auf Grundlage eines Überlapps zwischen dem durch die Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit 10 vorausberechneten Bewegungsbereich des Benutzer-Fahrzeugs 50 und dem vorausberechneten Bewegungsbereich des Fahrzeugs 60 berechnet wird, welche in der durch die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit 15 erhaltenen Liste enthalten sind, sowie auf Grundlage der Zuverlässigkeit (relative Zuverlässigkeit) des vorausberechneten Bewegungsbereichs des Fahrzeugs 60, welche in der Liste vorhanden ist (Schritt ST910, Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzungsschritt).
Insbesondere wird das Schätzen der Kollisionsmöglichkeit je nachdem durchgeführt, ob die folgende Formel (65) erfüllt ist oder nicht. Wenn die folgende Formel (65) erfüllt ist, wird geschätzt, dass eine mögliche Kollision zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und dem Fahrzeug 60 auftreten kann. $β_{p, k} \times M (x_{u f, k} (-); P_{u f, k} (-); x_{p, k}; P_{p, k}) < t h r e s h o l d_{M}$
Hier repräsentieren x_p,k und P_p,k die vorausberechneten Bewegungsbereiche des Fahrzeugs 60b entsprechend einer relativen Zuverlässigkeit β_p,k beziehungsweise Vorausberechnungsfehlerkovarianzmatrix. Hier ist threshold_M ein voreingestellter Schwellenwertparameter.
Informationen, welche die Kollisionsmöglichkeit zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und dem Fahrzeug 60 repräsentieren, welche durch den Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11b geschätzt werden, werden an den Bremsbestimmungsabschnitt 12 ausgegeben.
Anschließend bestimmt der Bremsbestimmungsabschnitt 12, ob ein Bremsen des Benutzer-Fahrzeugs 50 erforderlich ist, auf Grundlage des Schätzungsergebnisses des Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzers 11b (Schritt ST911, Steuerungsbestimmungsschritt). Wenn der Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer 11b eine Kollisionsmöglichkeit zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und dem Fahrzeug 60 schätzt, und der Bremsbestimmungseinheit 12 bestimmt, dass ein Bremsen des Benutzer-Fahrzeugs 50 erforderlich ist, führt das automatische Bremssystem 13 eine Entschleunigungsfunktion des Benutzer-Fahrzeugs 50 durch automatisches Bremsen aus, oder der Warnungserzeuger 14 zeigt eine Nachricht an oder gibt einen Ton aus, um einem Fahrer des Benutzer-Fahrzeugs 50 zu vermitteln, dass zum aktuellen Zeitpunkt eine Bremsoperation erforderlich ist.
Das periodische Wiederholen der vorstehenden Verarbeitung ermöglicht zu jeder Zeit eine Kollisionsvermeidungsantwort des Benutzer-Fahrzeugs 50.
Auf diese Weise ist die zweite Ausführungsform konfiguriert, so dass die Anzahl der Modelle für Fahrspurwechsel aus den Positionen und Geschwindigkeiten zwischen anderen Fahrzeugen 60 variabel ist. Aus diesem Grund berücksichtigt eine solche Vorausberechnung zum Beispiel den Fall eines verzögerten Einleitens eines Fahrspurwechsels durch ein parallel fahrendes Fahrzeug, wie zum Beispiel in den 10(a) und 10(b) dargestellt ist, wodurch eine weitere Verbesserung der Genauigkeit beim Bestimmen der Kollisionsmöglichkeit der Kollision mit dem Benutzer-Fahrzeug 50 im Vergleich zu der ersten Ausführungsform ermöglicht ist. Zudem ist in der zweiten Ausführungsform die Anzahl der Modelle für Fahrspurwechsel entsprechend den Positionen und Geschwindigkeiten zwischen anderen Fahrzeugen 60 variabel. Aus diesem Grund wird auf die Berechnungsverarbeitung eines vorausberechneten Bewegungsbereichs mit einer geringen Durchführbarkeit verzichtet, wodurch die Rechenbelastung der Berechnungsverarbeitung für jedes Fahrzeug 60 reduziert wird.
Dritte Ausführungsform
In der zweiten Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in welchem eine oder mehrere Startzeiten der Fahrspurwechsel entsprechend einem Zustand von offenem Raum um andere Fahrzeuge 60 eingestellt sind, wodurch es ermöglicht wird, dass die Anzahl der Modelle für Fahrspurwechsel (Kurswechselmodelle) variabel ist. Dahingegen ist in der dritten Ausführungsform ein Fall beschrieben, in welchen ein oder mehrere Parameter für jedes Entschleunigungsmodell und Modelle für Fahrspurwechsel entsprechend dem Zustand von offenem Raum um die anderen Fahrzeuge 60 eingestellt sind.
14 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration von einer Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der dritten in 14 gezeigten Ausführungsform ist in Bezug auf die Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der in 8 gezeigten zweiten Ausführungsform mit einem Entschleunigungsparametereinstellungseinheit 157 ergänzt, welche mit mehreren Entschleunigungsvorausberechnungseinheiten 152 bereitgestellt ist, und die Kurswechselstartzeiteinstellungseinheit 153 mit einer Kurswechselparametereinstellungseinheit 158 ersetzt. Andere Konfigurationen sind ähnlich und somit mit den gleichen Symbolen bezeichnet, während nur unterschiedliche Punkte erläutert werden.
Die Entschleunigungsparametereinstellungseinheit 157 stellt einen oder mehrere Parameter in dem Entschleunigungsmodell basierend auf Positionen und Geschwindigkeiten zwischen anderen Fahrzeugen 60 mittels der in dem Zielverfolgungsdatenspeicher 4 gespeicherten Zielverfolgungsdaten ein. Informationen, welche die Parameter repräsentieren, welche durch die Entschleunigungsparametereinstellungseinheit 157 eingestellt sind, werden an die entsprechende Entschleunigungsvorausberechnungseinheit 152 ausgegeben.
Zudem nimmt die Entschleunigungsvorausberechnungseinheit 152 an, dass ein Entschleunigungsmodell mittels den entsprechenden Parametern, welche durch die Entschleunigungsparametereinstellungseinheit 157 eingestellt sind, angewandt wird und berechnet einen vorausberechneten Bewegungsbereich (vorausberechneter Bewegungsbereich mit Entschleunigung) von jedem Fahrzeug 60.
Die Kurswechselparametereinstellungseinheit 158 stellt einen oder mehrere Parameter in den Modellen für Fahrspurwechsel basierend auf Positionen und Geschwindigkeiten zwischen den Fahrzeugen 60 mittels in dem Zielverfolgungsdatenspeicher 4 gespeicherten Zielverfolgungsdaten ein. Informationen, welche die Parameter repräsentieren, welche durch die Kurswechselparametereinstellungseinheit 158 eingestellt sind, werden an die entsprechende Kurswechselvorausberechnungseinheit 154 ausgegeben.
Die Kurswechselvorausberechnungseinheit 154 nimmt an, dass ein Modell für einen Fahrspurwechsel angewandt mittels den entsprechenden Parametern, welche durch die Kurswechselparametereinstellungseinheit 158 eingestellt sind, angewandt wird und berechnet einen vorausberechneten Bewegungsbereich (vorausberechneter Bewegungsbereich für den Fahrspurwechsel) von jedem Fahrzeug 60.
Hier ist der Parameter in dem Entschleunigungsmodell, welcher von der Entschleunigungsparametereinstellungseinheit 157 eingestellt ist, zum Beispiel eine Beschleunigung des Fahrzeugs 60.
Zudem können die Parameter in dem Modell für einen Fahrspurwechsel, welcher durch die Kurswechselparametereinstellungseinheit 158 eingestellt sind, zum Beispiel wie folgt definiert sein: eine Startzeit des Fahrspurwechsels, welche darstellt, wie viele Minuten später ab der aktuellen Zeit ein Fahrspurwechsel eingeleitet wird, ein Winkel eines Fahrspurwechsels (Kurswechselwinkel), welcher den Grad eines Winkels relativ zu einer Fahrspur beim Fahrspurwechsel darstellt; eine Beschleunigung vor einem Fahrspurwechsel, welche den Grad von einer positiven Beschleunigung oder Entschleunigung bevor der Fahrspurwechsel eingeleitet wird darstellt; eine Beschleunigung während eines Fahrspurwechsels, welche den Grad von einer positiven Beschleunigung oder Entschleunigung während des Fahrspurwechsels darstellt; und eine Beschleunigung nach einem Fahrspurwechsel, welche den Grad von einer positiven Beschleunigung oder Entschleunigung nach dem Fahrspurwechsel darstellt.
Auf diese Weise ist die dritte Ausführungsform konfiguriert, aus Positionen und Geschwindigkeiten zwischen anderen Fahrzeugen 60 einen oder mehrere Parameter für das Entschleunigungsmodell und das Modell für einen Fahrspurwechsel entsprechend einem Zustand von offenem Raum um jedes Fahrzeug 60 einzustellen. Aus diesem Grund kann zum Beispiel die Bewegung des zu entschleunigenden Fahrzeugs 60 entsprechend einer Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs vorausberechnet werden, wodurch die Genauigkeit beim Bestimmen der Kollisionsmöglichkeit der Kollision mit einem Benutzer-Fahrzeug 50 gegenüber der ersten Ausführungsform weiter verbessert wird. Zudem können die Bewegung des Fahrzeugs 60 zum Einstellen eines Winkels eines Fahrspurwechsels und eine Beschleunigung vor und nach dem Fahrspurwechsel entsprechend einem Raum zwischen Fahrzeugen in einer Zielfahrspur vorausberechnet werden, so dass die Genauigkeit beim Bestimmen der Möglichkeit der Kollision mit dem Benutzerfahrzeug 50 weiter verbessert wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass vorstehend der beispielhafte Fall erläutert ist, in welchem die Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf ein Kraftfahrzeug angewandt ist die Kollision zwischen dem Benutzer-Fahrzeug 50 und einem oder mehreren dieses umgebenden anderen Fahrzeugen 60 vermieden wird. Gleichwohl ist die Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt und kann auf einen anderen bewegten Körper angewandt werden (Schiff, Flugzeug etc.), um Kollision mit einem in der Umgebung vorhandenem Ziel (Schiff, Flugzeug etc.) zu vermeiden, wobei ähnliche Wirkungen erzielt werden können.
Im Übrigen kann die vorliegende Erfindung innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung eine flexible Kombination der entsprechenden Ausführungsformen, eine Modifikation von irgendeiner Komponente der entsprechenden Ausführungsformen oder ein Weglassen irgendeiner Komponente der entsprechenden Ausführungsformen umfassen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Eine Kollisionsvermeidungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht das Detektieren von Bewegungen von mehreren Zielen, wodurch die Genauigkeit bei der Bewegungsvorausberechnung verbessert wird, und ist geeignet zum Vorausberechnen von Bewegungen von einem oder mehreren Zielen, welche um einen bewegten Körper vorhanden sind, welcher die Kollisionsvermeidungseinrichtung aufweist, um Kollision mit dem bewegten Körper zu vermeiden.
Bezugszeichenliste

1: Zielbeobachtungssensor;
2;: Datenspeicher von Zielbeobachtungs-werten;
3: Zielverfolger;
4: Zielverfolgungsdatenspeicher;
5: Zielbewegungsvor-ausberechnungseinheit;
6: Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer;
7: Ziel-bewegungsvorausberechnungseinheit;
8: Eigenbewegungssensor;
9: Eigenbe-wegungsdatenspeicher;
10: Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit;
11, 11b: Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer;
12: Bremsbestimmungseinheit;
13: automatisches Bremssystem;
14: Warnungserzeuger;
15: Zielbewegungsvor-ausberechnungseinheit;
50: Benutzer-Fahrzeug;
60, 60a bis 60c: andere Fahr-zeuge;
151: Konstantgeschwindigkeitsvorausberechnungseinheit;
152: Entschleunigungsvorausberechnungseinheit;
153: Kurswechselstartzeiteinstel-lungseinheit;
154: Kurswechselvorausberechnungseinheit;
155: Kurswechsel-vorausberechnungsspeicher;
156: Zuverlässigkeitskomparator;
157: Entschleunigungsparametereinstellungseinheit;
158: Kurswechselparameter-einstellungseinheit.

Claims

Kollisionsvermeidungseinrichtung, umfassend: einen Zielbeobachtungssensor, um ein oder mehrere Ziele zu beobachten, welche um einen bewegten Körper vorhanden sind, an welchem die Kollisionsvermeidungseinrichtung angebracht ist; einen Zielverfolger, um, unter der Annahme, dass ein oder mehrere unter einer Vielzahl von vorgegebenen Bewegungsmodellen ausgewählte Bewegungsmodelle angewandt werden, das eine oder die mehreren Ziele auf Grundlage eines Beobachtungsergebnisses des Zielbeobachtungssensors zu verfolgen, während dem einen oder den mehreren Bewegungsmodellen Gewichtungen zugewiesen werden, welche die Zuverlässigkeiten des einen oder der mehreren Bewegungsmodelle anzeigen; eine Zielbewegungsvorausberechnungseinheit, um vorausberechnete Bewegungsbereiche des einen oder der mehreren Ziele auf Grundlage eines Verfolgungsergebnisses des Zielverfolgers zu berechnen; einen Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer, um, wenn eine Vielzahl von Zielen vorhanden sind, eine Kollisionsmöglichkeit zwischen den Zielen zu schätzen, auf Grundlage eines Überlapps der durch die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit berechneten vorausberechneten Bewegungsbereiche der Ziele; eine Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit, um, wenn der Ziel-mit-Ziel-Kollisionsmöglichkeitsschätzer mögliche Kollision zwischen den Zielen schätzt, die Gewichtungen zu verändern, so dass ein Bewegungsmodell priorisiert wird, welches bewirkt, dass Kollision vermieden wird, und um vorausberechnete Bewegungsbereiche der Ziele wieder zu berechnen bevor die Ziele Aktionen ausführen, um Kollision zu vermeiden; einen Eigenbewegungssensor, um eine Bewegung des bewegten Körpers zu beobachten; eine Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit, um einen vorausberechneten Bewegungsbereich des bewegten Körpers auf Grundlage eines Beobachtungsergebnisses des Eigenbewegungssensors zu berechnen; und einen Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer, um Kollisionsmöglichkeiten zwischen dem bewegten Körper und dem einen oder mehreren Zielen zu schätzen, auf Grundlage eines Überlapps zwischen dem durch die Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit berechneten vorausberechneten Bewegungsbereich des bewegten Körpers und den durch die Ziebewegungsvorausberechnungseinheit oder die Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit berechneten vorausberechneten Bewegungsbereichen der Ziele mit keiner Kollisionsmöglichkeit zwischen den Zielen.
Kollisionsvermeidungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit beim Auswählen der Bewegungen, welche durch das eine oder die mehreren Ziele durchzuführen sind, um Kollision zu vermeiden, den Bewegungen Gewichtungen zuweist in Entsprechung mit einem Zustand von offenem Raum um das eine oder die mehreren Ziele.
Kollisionsvermeidungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zielbewegungsneuvorausberechnungseinheit beim Auswählen der Bewegungen, welche durch das eine oder die mehreren Ziele durchzuführen sind, um Kollision zu vermeiden, den Bewegungen Gewichtungen zuweist, so dass das eine oder die mehreren Ziele eine geradlinige Bewegung priorisieren.
Kollisionsvermeidungseinrichtung, umfassend: einen Zielbeobachtungssensor, um ein oder mehrere Ziele zu beobachten, welche um einen bewegten Körper vorhanden sind, an welchem die Kollisionsvermeidungseinrichtung angebracht ist; einen Zielverfolger, um das eine oder die mehreren Ziele auf Grundlage eines Beobachtungsergebnisses des Zielbeobachtungssensors zu verfolgen; eine Zielbewegungsvorausberechnungseinheit, um Bewegungsmodelle basierend auf Positionen und Geschwindigkeiten des einen oder der mehreren Ziele in Entsprechung mit einem Zustand von offenem Raum um das eine oder die mehreren Ziele mittels eines Verfolgungsergebnisses des Zielverfolgers einzustellen, und um vorausberechnete Bewegungsbereiche des einen oder der mehreren Ziele und Zuverlässigkeiten der vorausberechneten Bewegungsbereiche zu berechnen; einen Eigenbewegungssensor, um die Bewegung des bewegten Körpers zu beobachten; eine Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit, um einen vorausberechneten Bewegungsbereich des bewegten Körpers auf Grundlage eines Beobachtungsergebnisses des Eigenbewegungssensors zu berechnen; und einen Eigenkollisionsmöglichkeitsschätzer, um eine Kollisionsmöglichkeit zwischen dem bewegten Körper und dem Ziel zu schätzen, auf Grundlage der Zuverlässigkeiten der vorausberechneten Bewegungsbereiche des einen oder der mehreren Ziele und einem Überlapp zwischen dem durch die Eigenbewegungsvorausberechnungseinheit berechneten vorausberechneten Bewegungsbereich des bewegten Körpers und den durch die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit berechneten vorausberechneten Bewegungsbereichen des einen oder der mehreren Ziele.
Kollisionsvermeidungseinrichtung nach Anspruch 4, wobei die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit eine oder mehrere Startzeiten für einen Kurswechsel in einem Kurswechselmodell, welches ein Bewegungsmodell des Ziels ist, in Entsprechung mit einem Zustand von offenem Raum um das Ziel einstellt.
Kollisionsvermeidungseinrichtung nach Anspruch 4, wobei die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit eine oder mehrere Beschleunigungen in einem Entschleunigungsmodell, welches ein Bewegungsmodell des Ziels ist, in Entsprechung mit einem Zustand von offenem Raum um das Ziel einstellt.
Kollisionsvermeidungseinrichtung nach Anspruch 4, wobei die Zielbewegungsvorausberechnungseinheit eine oder mehrere Beschleunigungen und Kurswechselwinkel in einem Kurswechselmodell, welches ein Bewegungsmodell des Ziels ist, in Entsprechung mit einem Zustand von offenem Raum um das Ziel einstellt.