DE112018007128T5

DE112018007128T5 - Routenerzeugungsvorrichtung, routenerzeugungsverfahren und fahrsteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018007128T5
Application number: DE112018007128.6T
Authority: DE
Inventors: Yu Takeuchi; Tomoki Uno
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2020-11-05
Anticipated expiration: 2038-03-27
Also published as: JP6428985B1; US20210003410A1; JPWO2019186617A1; WO2019186617A1; CN111886168B; CN111886168A; US11365977B2; DE112018007128B4

Abstract

Es werden eine Routenerzeugungsvorrichtung (110) und eine Fahrsteuerungsvorrichtung (100) angegeben, die verhindern können, dass eine Zielroute eines Fahrzeugs vor und nach dem Start eines Spurwechsels diskontinuierlich wird. Eine Positionsermittlungseinheit (111) ermittelt Positionsinformation des Fahrzeugs. Eine erste Routenextraktionseinheit (112) extrahiert die Zielroute als erste aufeinanderfolgende Punkte unter der Annahme, dass das Fahrzeug die Fahrt in der Spur fortsetzt, in der das Fahrzeug vor dem Start des Spurwechsels fährt. Die zweite Routenextraktionseinheit (113) extrahiert die Zielroute als zweite aufeinanderfolgende Punkte unter der Annahme, dass das Fahrzeug aktuell in einer benachbarten Spur fährt, in der das Fahrzeug nach dem Abschluss des Spurwechsels fährt, und dass das Fahrzeug die Fahrt in der benachbarten Spur fortsetzt. Die Routenberechnungseinheit (114) berechnet die dritten aufeinanderfolgenden Punkte derart, dass sich die dritten aufeinanderfolgenden Punkte, die die Zielroute darstellen, wenn das Fahrzeug den Spurwechsel vornimmt, zwischen den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten befinden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Eerfindung bezieht sich auf eine Routenerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Zielroute eines Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug eine Fahrspur wechselt, auf ein Routenerzeugungsverfahren sowie auf eine Fahrsteuerungsvorrichtung zum Steuern der Fahrt des Fahrzeugs auf der Basis der erzeugten Zielroute.
Einschlägiger Stand der Technik
In den letzten Jahren sind verschiedene Techniken zum Steuern der Fahrt eines Fahrzeugs vorgeschlagen worden. Als eine von diesen Techniken ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Spurwechsels entwickelt worden, wenn sich ein Fahrzeug von einer aktuell befahrenen Fahrspur auf eine benachbarte Fahrspur bewegt. Beispielsweise berechnet die in dem Patentdokument 1 beschriebene Vorrichtung eine Zielpassagen-position bzw. Zieldurchfahrungsposition eines Fahrzeugs eines Benutzers während einer Fahrwegänderung auf der Basis der ermittelten Positionsinformation von dem Fahrzeug des Benutzers.
Anschließend wird die nächste Zieldurchfahrungs-position berechnet, indem die berechnete Zieldurchfahrungsposition des Fahrzeugs des Benutzers als die Position des Benutzerfahrzeugs angenommen wird. Durch sukzessives Wiederholen dieser Vorgänge wird die Zielroute des Benutzerfahrzeugs generiert, wenn die Route desselben geändert werden soll.
Dokumente zum Stand der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2008-149 855 A
Kurzbeschreibung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösendes Problem
Die in dem Patentdokument 1 offenbarte Vorrichtung berechnet die Zieldurchfahrungsposition auf der Basis der Position des Benutzerfahrzeugs, wenn die Zielroute erzeugt werden soll. Jedoch kann die Position des Benutzerfahrzeugs von der Zielroute, die vor dem Beginn des Spurwechsels vorgegeben ist, auf der Basis von solchen Faktoren abweichen, wie z.B.: dem Einfluss von Störungen, die auf das Fahrzeug des Benutzers aus der Umgebung einwirken, wie z.B. die Straßenoberflächenbedingungen und Wind; dem Einfluss eines Fehlers bei der ermittelten Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs; sowie dem Einfluss eines Fahrzeugsteuerungsfehlers.
Wenn bei der in dem Patentdokument 1 offenbarten Vorrichtung der Spurwechsel gestartet wird und sich die Position des Benutzerfahrzeugs nicht auf der Zielroute befindet, die vor dem Start des Spurwechsels vorgegeben ist, wird die vor dem Spurwechsel vorgegebene Zielroute gestartet, und die Zielroute nach dem Starten des Spurwechsels ist nicht kontinuierlich, so dass das Verhalten des Benutzerfahrzeugs instabil sein kann.
Die vorliegende Erfindung ist zur Lösung des vorstehend geschilderten Problems erfolgt, und ihre Aufgabe besteht in der Angabe einer Routenerzeugungsvorrichtung, eines Routenerzeugungsverfahren sowie einer Fahrsteuerungsvorrichtung, mit denen verhindert werden kann, dass die Fahrtroute des Fahrzeugs vor und nach dem Start eines Spurwechsels diskontinuierlich werden kann.
Lösung des Problems
Eine Routenerzeugungsvorrichtung und eine Fahrsteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weisen jeweils Folgendes auf:

-eine Positionsermittlungseinheit zum Ermitteln von Positionsinformation des Fahrzeugs;
- eine erste Routenextraktionseinheit, um auf der Basis der Positionsinformation des Fahrzeugs sowie von außen bezogener Karteninformation eine Zielroute als erste aufeinanderfolgende Punkte unter der Annahme zu extrahieren, dass das Fahrzeug weiterhin in einer Spur fährt, in der das Fahrzeug vor dem Start des Spurwechsels fährt;
- eine zweite Routenextraktionseinheit, um auf der Basis der Positionsinformation des Fahrzeugs und der Karteninformation eine Zielroute als zweite aufeinanderfolgende Punkte unter der Annahme zu extrahieren, dass das Fahrzeug aktuell in einer benachbarten Spur fährt, in der das Fahrzeug nach Abschluss des Spurwechsels fährt, und dass das Fahrzeug die Fahrt in der benachbarten Spur fortsetzt; und
- eine Routenberechnungseinheit zum Berechnen der Zielroute, wenn das Fahrzeug den Spurwechsel vornimmt, als dritte aufeinanderfolgende Punkte auf der Basis der ersten aufeinanderfolgenden Punkte und der zweiten aufeinanderfolgenden Punkte,

Ein Routenerzeugungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet folgende Schritte:

- einen Schritt zum Ermitteln von Positionsinformation des Fahrzeugs;
- einen Schritt, um auf der Basis der Positionsinformation des Fahrzeugs und von außen bezogener Karteninformation eine Zielroute als erste aufeinanderfolgende Punkte unter der Annahme zu extrahieren, dass das Fahrzeug weiterhin in einer Spur fährt, in der das Fahrzeug vor dem Start des Spurwechsels fährt;
- einen Schritt, um auf der Basis der Positionsinformation des Fahrzeugs und der Karteninformation eine Zielroute als zweite aufeinanderfolgende Punkte unter der Annahme zu extrahieren, dass das Fahrzeug aktuell in einer benachbarten Spur fährt, in der das Fahrzeug nach Abschluss des Spurwechsels fährt, und dass das Fahrzeug die Fahrt in der benachbarten Spur fortsetzt; und
- einen Schritt zum Berechnen der Zielroute, wenn das Fahrzeug den Spurwechsel vornimmt, als dritte aufeinanderfolgende Punkte auf der Basis der ersten aufeinanderfolgenden Punkte und der zweiten aufeinanderfolgenden Punkte, wobei in dem Schritt zum Berechnen der Zielroute als dritte aufeinanderfolgende Punkte die dritten aufeinanderfolgenden Punkte derart berechnet werden, dass sich die dritten aufeinanderfolgenden Punkte zwischen den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten befinden.

Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß der vorliegenden Erfindung können eine Routenerzeugungsvorrichtung, ein Routenerzeugungsverfahren und eine Fahrsteuerungsvorrichtung erzielt werden, mit denen verhindert werden kann, dass die Zielroute eines Fahrzeugs zwischen den Zeiten vor und nach dem Start eines Spurwechsels diskontinuierlich werden kann.
Figurenliste
In den Zeichnungen zeigen:

1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer schematischen Konfiguration einer Routenerzeugungsvorrichtung und einer Fahrsteuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer schematischen Konfiguration, bei der die Fahrsteuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in einem Fahrzeug eines Benutzers installiert ist;
3 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels des Betriebsablaufs der Routenerzeugungsvorrichtung und der Fahrsteuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
4 ein Diagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer Systemkonfiguration zum Verwirklichen der Routenerzeugungsvorrichtung und der Fahrsteuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
5 ein Diagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer Konfiguration einer Fahrunterstützungs-ECU und einer Lenk-ECU bei der Routenerzeugungsvorrichtung und der Fahrsteuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
6 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels eines Betriebsablaufs einer Routenberechnungseinheit in der Routenerzeugungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
7 eine Draufsicht zur Erläuterung einer Route, die von der Routenberechnungseinheit in der Routenerzeugungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung generiert wird;
8 ein Diagramm zur Erläuterung eines Koeffizienten, der von der Routenberechnungseinheit in der Routenerzeugungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung generiert wird;
9 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung einer Route, die von der Routenberechnungseinheit in der Routenerzeugungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung generiert wird;
10 eine Draufsicht zur Erläuterung eines weiteren Beispiels einer Route, die von der Routenberechnungseinheit in der Routenerzeugungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung generiert wird;
11 eine Draufsicht zur Erläuterung einer Route, die von einer Routenberechnungseinheit in einer Routenerzeugungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung generiert wird;
12 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels eines Betriebsablaufs, in dem die Routenberechnungseinheit in der Routenerzeugungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung einen Entsprechungspunkt ermittelt;
13 eine Draufsicht zur Erläuterung eines weiteren Beispiels einer Route, die von der Routenberechnungseinheit in der Routenerzeugungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung generiert wird;
14 eine Draufsicht zur Erläuterung einer Route, die von einer Routenberechnungseinheit in einer Routenerzeugungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung generiert wird; und
15 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels eines Betriebsablaufs, in dem die Routenberechnungseinheit in der Routenerzeugungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung einen Referenzpunkt ermittelt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsform 1
1 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer schematischen Konfiguration einer Routenerzeugungsvorrichtung 110 und einer Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer schematischen Konfiguration, bei der die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung an einem Fahrzeug 1 eines Benutzers angebracht ist. Bei dem Fahrzeug 1 des Benutzers handelt es sich um ein Fahrzeug, das von der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 zu steuern ist.
Das Fahrsteuerungssystem 10 ist an dem Fahrzeug des Benutzers bzw. Benutzerfahrzeug 1 angebracht und steuert die Fahrt des Benutzerfahrzeugs 1. Bei dem Fahrsteuerungssystem 10 kann es sich um ein automatisches Fahrsystem handeln. Die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 ist Teil des Fahrsteuerungssystems 10. Die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 empfängt eine Anweisung von dem Fahrsteuerungssystem 10 und steuert das Lenkausmaß, wenn das Benutzerfahrzeug 1 seine Fahrspur wechselt.
In diesem Zusammenhang wird der Fall, in dem die von dem Benutzerfahrzeug 1 aktuell befahrene Fahrspur nicht dieselbe ist, in der das Benutzerfahrzeug 1 in der Zukunft fährt, als ein Spurwechsel des Benutzerfahrzeugs betrachtet. Der Fall, in dem die von dem Benutzerfahrzeug 1 befahrene Fahrspur in eine andere Fahrspur übergeht, wird ebenfalls als Spurwechsel betrachtet. Es sei darauf hingewiesen, dass der vorliegend verwendete Begriff „aktuell (oder derzeit)“ die Zeit angibt, wenn die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 ihre Verarbeitung beginnt, genauer gesagt die Zeit, wenn die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 den Betrieb für den Spurwechsel beginnt.
Dagegen bezieht sich der vorliegend verwendete Begriff „Zukunft“ auf einen Zeitpunkt, nachdem das Benutzerfahrzeug 1 den Spurwechsel abgeschlossen hat. 2 veranschaulicht einen Fall, in dem die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 an dem Benutzerfahrzeug 1 angebracht ist. Jedoch kann zumindest ein Teil der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 auch außerhalb des Benutzerfahrzeugs 1 installiert sein und gleichzeitig über ein Netzwerk mit dem Nutzerfahrzeug in Verbindung stehen.
Die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 beinhaltet die Routenerzeugungsvorrichtung 110 und eine Steuerungsbetrag-Berechnungseinheit 120. Die Routenerzeugungsvorrichtung 110 generiert eine Route, wenn das Benutzerfahrzeug 1 einen Spurwechsel ausführt. Die Routenerzeugungsvorrichtung 110 beinhaltet eine Positionsermittlungseinheit 111, eine erste Routenextraktionseinheit 112, eine zweite Routenextraktionseinheit 113 und eine Routenberechnungseinheit 114. Eine Geschwindigkeitserfassungseinheit 210, eine Gierraten-Erfassungseinheit 220, eine Positionserfassungseinheit 230, eine Kartenverteilungseinheit 240 und eine Lenkeinheit 300 sind mit der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 verbunden.
Die Geschwindigkeitserfassungseinheit 210, die Gierraten-Erfassungseinheit 220, die Positionserfassungseinheit 230 und die Kartenverteilungseinheit 240 sind externe Vorrichtungen, die in die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 einzugebende Information generieren. Bei der Geschwindigkeitserfassungseinheit 210 handelt es sich um einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der an dem Benutzerfahrzeug 1 angebracht ist und die Fahrgeschwindigkeit des Benutzerfahrzeugs 1 detektiert. Bei der Gierraten-Erfassungseinheit 220 handelt es sich um einen Gierratensensor, der an dem Benutzerfahrzeug 1 angebracht ist und die Gierrate des Benutzerfahrzeugs 1 detektiert.
Bei der Positionserfassungseinheit 230 handelt es sich z.B. um einen GPS-Empfänger, der eine GPS-Antenne (wobei GPS für Global Positioning System steht) aufweist und Information von einem Satelliten empfängt, wobei die Positionserfassungseinheit 230 zweidimensionale Positionsinformation sowie die Fahrtrichtung des Benutzerfahrzeugs 1 detektiert. Als weiteres Beispiel kann die Positionserfassungseinheit 230 durch Kombinieren einer laserbasierten Bilderfassung und Abstandsmessung (LiDAR) sowie Karteninformation realisiert werden. Als noch ein weiteres Beispiel kann die Positionserfassungseinheit 230 durch Kombinieren eines GPS-Empfängers, einer LiDAR sowie Karteninformation realisiert werden.
Die Kartenverteilungseinheit 240 verteilt Information einer hochpräzisen Karte um das Benutzerfahrzeug 1 herum. Hierbei enthält die hochpräzise Karte die Koordinaten von aufeinanderfolgenden Punkten auf der Mittellinie der jeweiligen Fahrspur der Straße. Die aufeinanderfolgenden Punkte bilden die Route des Benutzerfahrzeugs 1 im Fall der Fahrt in der jeweiligen Fahrspur.
Es sei erwähnt, dass die auf der hochpräzisen Karte vorhandenen aufeinanderfolgenden Punkte nicht auf die aufeinanderfolgenden Punkte beschränkt sind, die die Mittellinie einer jeweiligen Fahrspur darstellen, und dass es sich um beliebige aufeinanderfolgende Punkte handeln kann, die als Zielroute dienen, wenn das Benutzerfahrzeug 1 in der jeweiligen Fahrspur fährt.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 beschrieben. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels eines Betriebsablaufs der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1. Im Folgenden wird die Arbeitsweise der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 auch anhand der 3 beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben, handelt es sich bei der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 um einen Bestandteil des Fahrsteuerungssystems 10, das den Fahrvorgang des Benutzerfahrzeugs 1 steuert, wobei die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 den Betrieb in Reaktion auf eine Anweisung von dem Fahrsteuerungssystems 10 aufnimmt.
Als Erstes stellt die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 in einem Schritt S101 fest, ob es möglich ist, einen Spurwechsel von der Spur, in der das Benutzerfahrzeug 1 derzeit fährt, auf eine benachbarte Spur vorzunehmen. Die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 trifft die Feststellung, dass ein Spurwechsel nicht möglich ist, beispielsweise in den folgenden Fällen: wenn ein ein Hindernis darstellendes Fahrzeug in der Nähe des Benutzerfahrzeugs 1 vorhanden ist, wenn keine Spur neben der Spur vorhanden ist, in der das Benutzerfahrzeug 1 derzeit fährt; und wenn ein Spurwechsel durch den Fahrer unterbunden wird.
Wenn in dem Schritt S101 die Feststellung getroffen wird, dass die Spur nicht gewechselt werden kann, kehrt der Betrieb der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 zu dem Schritt S101 zurück. Wenn dagegen in dem Schritt S101 die Feststellung getroffen wird, dass ein Spurwechsel möglich ist, fährt der Arbeitsablauf der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 mit einem Schritt S111 fort.
In dem Schritt S111 ermittelt als Nächstes die Positionsermittlungseinheit 111 die Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1, die von der Positionserfassungseinheit 230 detektiert wird, und korrigiert die ermittelte Positionsinformation nach Bedarf. Die Positionserfassungseinheit 230 detektiert die Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1 in vorbestimmten Zeitintervallen. Wenn sich jedoch das Benutzerfahrzeug 1 zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Positionserfassungseinheit 230 die Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1 detektiert, und dem gegenwärtigen Zeitpunkt bewegt hat, ist der durch diese Bewegung generierte Fehler der Positionsinformation in manchen Fällen möglicherweise nicht vernachlässigbar.
Daher korrigiert die Positionsermittlungseinheit 111 die von der Positionserfassungseinheit 230 detektierte Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1 auf der Basis der Fahrgeschwindigkeit des Benutzerfahrzeugs 1, die von der Geschwindigkeitserfassungseinheit 210 detektiert wird, sowie der Gierrate des Benutzerfahrzeugs 1, die von der Gierraten-Erfassungseinheit 220 detektiert wird, und sie gibt die korrigierte Information als aktuelle Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1 ab.
Das bedeutet, die Positionsermittlungseinheit 111 korrigiert die von der Positionserfassungseinheit 230 detektierte Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1 unter Berücksichtigung des Verhaltens des Benutzerfahrzeugs 1 und gibt die korrigierte Positionsinformation als aktuelle Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1 ab. Wenn die Positionserfassungseinheit 230 die Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1 in ausreichend kurzen Zeitintervallen detektiert, so dass die Bewegung des Benutzerfahrzeugs 1 ignoriert werden kann, besteht keine Notwendigkeit, dass die Positionsermittlungseinheit 111 die Positionsinformation korrigiert.
In einem Schritt S112 erkennt die erste Routenextraktionseinheit 112 als Nächstes die Spur, in der das Benutzerfahrzeug 1 aktuell fährt, auf der Basis der von der Positionsermittlungseinheit 111 abgegebenen Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1 sowie der von der Kartenverteilungseinheit 240 verteilten Information der hochpräzisen Karte. Im Folgenden kann die Spur, in der das Benutzerfahrzeug 1 aktuell fährt, auch als Fahrspur bezeichnet werden. Die Fahrspur ist die Spur, in der das Benutzerfahrzeug 1 vor dem Spurwechsel fährt. In dem Schritt S112 extrahiert die erste Routenextraktionseinheit 112 eine erste Route.
Bei der ersten Route handelt es sich um eine Zielroute unter der Annahme, dass das Benutzerfahrzeug 1 weiterhin in der Fahrspur fährt. Wie vorstehend beschrieben, enthält die hochpräzise Karte die Koordinaten der aufeinanderfolgenden Punkte auf der Mittellinie jeder Fahrspur der Straße. Auf der Basis der Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1 extrahiert die erste Routenextraktionseinheit 112 die erste Route als die aufeinanderfolgenden Punkte durch Extrahieren der aufeinanderfolgenden Punkte auf der Mittellinie der Fahrspur aus der Information der hochpräzisen Karte. Die aufeinanderfolgenden Punkte, die die erste Route darstellen, werden als erste aufeinanderfolgende Punkte bezeichnet.
Bei jedem Punkt der ersten aufeinanderfolgenden Punkte handelt es sich um einen Zielpassagenpunkt bzw. Zieldurchfahrungspunkt des Benutzerfahrzeugs 1 auf der Basis der Annahme, dass das Benutzerfahrzeug 1 in der Zukunft weiterhin seine Fahrt in der Fahrspur fortsetzt. Da das Benutzerfahrzeug 1 derart gesteuert wird, dass es entlang der Linie fährt, die die ersten aufeinanderfolgenden Punkte miteinander verbindet, kann die die ersten aufeinanderfolgenden Punkte verbindende Linie als erste Route betrachtet werden.
In einem Schritt S113 erkennt die zweite Routenextraktionseinheit 113 als Nächstes eine Spur, die der aktuellen Spur des Benutzerfahrzeugs 1 benachbart ist und in der das Benutzerfahrzeug 1 nach einem Spurwechsel fahren soll. Die Erkennung erfolgt auf der Basis der Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1, die von der Positionsermittlungseinheit 111 abgegeben wird, sowie der Information der hochpräzisen Karte, die von der Kartenverteilungseinheit 240 verteilt wird.
Im Folgenden kann die Spur, in der das Benutzerfahrzeug 1 nach einem Spurwechsel fährt, als benachbarte Spur bezeichnet werden. In dem Schritt S113 extrahiert die zweite Routenextraktionseinheit 113 eine zweite Route. Die zweite Route bildet eine Zielroute auf der Basis der Annahme, dass das Benutzerfahrzeug 1 aktuell in der benachbarten Spur fährt und dass das Benutzerfahrzeug 1 nach dem gegenwärtigen Zeitpunkt die Fahrt in der benachbarten Spur fortsetzt.
Auf der Basis der Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1 extrahiert die zweite Routenextraktionseinheit 113 die zweite Route als die aufeinanderfolgenden Punkte durch Extrahieren der aufeinanderfolgenden Punkte auf der Mittellinie der benachbarten Spur aus der Information der hochpräzisen Karte. Die die zweite Route darstellenden aufeinanderfolgenden Punkte werden als zweite aufeinanderfolgende Punkte bezeichnet.
Jeder Punkt in den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten ist ein Zieldurchfahrungspunkt des Benutzerfahrzeugs 1 auf der Basis der Annahme, dass das Benutzerfahrzeug 1 nach dem gegenwärtigen Zeitpunkt die Fahrt in der benachbarten Spur fortsetzt. Da das Benutzerfahrzeug 1 derart gesteuert wird, dass es entlang der Linie fährt, die die zweiten aufeinanderfolgenden Punkte verbindet, kann die die zweiten aufeinanderfolgenden Punkte verbindende Linie als zweite Route betrachtet werden.
In einem Schritt S114 berechnet als Nächstes die Routenberechnungseinheit 114 eine Zielroute, wenn die von dem Benutzerfahrzeug 1 befahrene Spur gewechselt werden soll, auf der Basis der Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1, die von der Positionsermittlungseinheit 111 abgegeben wird, den ersten aufeinanderfolgenden Punkten, die die von der ersten Routenextraktionseinheit 112 extrahierte erste Route darstellen, sowie den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten, die die von der zweiten Routenextraktionseinheit 113 extrahierte zweite Route darstellen.
Die Zielroute, wenn die von dem Benutzerfahrzeug 1 befahrene Spur gewechselt werden soll, wird als dritte Route bezeichnet. Die Routenberechnungseinheit 114 berechnet die dritte Route als aufeinanderfolgende Punkte, indem sie die Positionen der aufeinanderfolgenden Punkte der Zieldurchfahrungspunkte berechnet, wenn die von dem Benutzerfahrzeug 1 befahrene Spur gewechselt werden soll. Die aufeinanderfolgenden Punkte, die die dritte Route darstellen, werden als dritte aufeinanderfolgende Punkte bezeichnet.
Da das Benutzerfahrzeug 1 derart gesteuert wird, dass es entlang der Linie fährt, die die dritten aufeinanderfolgenden Punkte verbindet, kann die die dritten aufeinanderfolgenden Punkte verbindende Linie als dritte Route betrachtet werden. Bei der dritten Route handelt es sich um eine Zielroute von dem Start bis zum Abschluss des Spurwechsels durch das Benutzerfahrzeug 1. Die dritte Route wird zwischen der ersten Route und der zweiten Route generiert. Details der Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 werden später noch beschrieben.
Bei der von der Routenberechnungseinheit 114 berechneten dritten Route handelt es sich um einen Ausgang von der Routenerzeugungsvorrichtung 110. Somit handelt es sich bei dem Ablauf von dem Schritt S111 bis zu dem Schritt S114 um die Arbeitsweise der Routenerzeugungsvorrichtung 110.
In einem Schritt S120 ermittelt die Steuerungsbetrag-Berechnungseinheit 120 als Nächstes einen Steuerungsbetrag zum Steuern der Lenkung in einer derartigen Weise, dass das Benutzerfahrzeug 1 der von der Routenberechnungseinheit 114 ermittelten dritten Route folgt, und gibt den Steuerungsbetrag an die Lenkeinheit 300 ab.
Das bedeutet, die Steuerungsbetrag-Berechnungseinheit 120 ermittelt einen Ziellenkwinkel in einer derartigen Weise, dass das Benutzerfahrzeug 1 entlang der von der Routenerzeugungsvorrichtung 110 ermittelten dritten Route fahren kann, und gibt den Ziellenkwinkel an die Lenkeinheit 300 ab. In einem Schritt S140 stellt die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 als Nächstes fest, ob der Spurwechsel abgeschlossen ist.
Wenn in dem Schritt S140 festgestellt wird, dass der Spurwechsel nicht abgeschlossen ist, kehrt der Betrieb der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 zu dem Schritt S120 zurück. Somit wird der Betrieb der Steuerungsbetrag-Berechnungseinheit 120 in dem Schritt S120 wiederholt ausgeführt, bis der Spurwechsel abgeschlossen ist. Wenn dagegen in dem Schritt S140 festgestellt wird, dass der Spurwechsel abgeschlossen ist, endet der Betrieb der Fahrsteuerungsvorrichtung 100.
Beispielsweise kann die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 in dem Schritt S140 feststellen, ob der Spurwechsel abgeschlossen ist, indem sie feststellt, ob eine vorbestimmte Zeitdauer seit dem Start des Spurwechsels verstrichen ist. Alternativ kann die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 in dem Schritt S140 feststellen, ob der Spurwechsel abgeschlossen ist, indem sie feststellt, ob das Benutzerfahrzeug 1 nach dem Start des Spurwechsels eine vorbestimmte Distanz gefahren ist.
Als weitere Alternative kann die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 in dem Schritt S140 feststellen, ob der Spurwechsel abgeschlossen ist, indem sie die Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1 nutzt. Die Routenerzeugungsvorrichtung 100 und die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeiten in der vorstehend beschriebenen Weise.
Bei der Lenkeinheit 300 handelt es sich um eine externe Vorrichtung, der der von der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 ermittelte Ziellenkwinkel zugeführt wird. Die Lenkeinheit 300 beinhaltet einen Lenkmechanismus mit einem Motor sowie eine Steuerschaltung oder einen Prozessor, die bzw. der den Motor steuert, und betreibt den Motor auf der Basis des von der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 ermittelten Ziellenkwinkels, um die laterale Bewegung des Benutzerfahrzeugs 1 zu steuern. Es sei erwähnt, dass es sich bei der lateralen Richtung um eine Richtung rechtwinklig zu der Fahrtrichtung des Benutzerfahrzeugs sowie parallel zu der Straßenoberfläche handelt.
4 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Systemkonfiguration zum Realisieren der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1. Das Benutzerfahrzeug 1 beinhaltet einen GPS-Empfänger 2, eine Kartenverteilungsvorrichtung 3, einen Geschwindigkeitssensor 4, einen Gierratensensor 5, eine Fahrunterstützungs-ECU 6 (wobei ECU für elektronische Steuereinheit steht), eine Lenkungs-ECU 7 sowie einen Lenkmechanismus 8.
Der GPS-Empfänger 2 hat die Funktion der Positionserfassungseinheit 230. Der GPS-Empfänger 2 erhält Satelliteninformation über die GPS-Antenne, erhält die Positionsinformation sowie die Fahrtrichtungsinformation des Benutzerfahrzeugs 1 und übermittelt die Information zu der Kartenverteilungsvorrichtung 3 und der Fahrunterstützungs-ECU 6. Der Geschwindigkeitssensor 4 hat die Funktion der Geschwindigkeitserfassungseinheit 210.
Der Geschwindigkeitssensor 4 detektiert die Fahrgeschwindigkeit des Benutzerfahrzeugs 1 und übermittelt die Fahrgeschwindigkeit zu der Fahrunterstützungs-ECU 6. Der Gierratensensor 5 hat die Funktion der Gierraten-Erfassungseinheit 220. Der Gierratensensor 5 detektiert die Gierrate des Benutzerfahrzeugs 1 und übermittelt die Gierrate zu der Fahrunterstützungs-ECU 6.
Die Kartenverteilungsvorrichtung 3 hat die Funktion der Kartenverteilungseinheit 240. Die Kartenverteilungsvorrichtung 3 übermittelt Karteninformation um das Benutzerfahrzeug 1 herum zu der Fahrunterstützungs-ECU 6, und zwar auf der Basis der von dem GPS-Empfänger 2 empfangenen Positionsinformation des Benutzerfahrzeugs 1. Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet die übermittelte Karteninformation mindestens die Koordinaten der aufeinanderfolgenden Punkte auf der Mittellinie jeder Fahrspur der Straße um das Benutzerfahrzeug 1 herum.
Die Fahrunterstützungs-ECU 6 implementiert die Funktionen des Fahrsteuerungssystems 10 wie z.B. eines modernen Fahrerassistenzsystems (ADAS), das den Fahrvorgang des Benutzerfahrzeugs 1 steuert. Die von der Fahrunterstützungs-ECU 6 implementierten Funktionen beinhalten die Funktionen der Fahrsteuerungsvorrichtung 100. Die Fahrunterstützungs-ECU 6 kann auch in eine ADAS-ECU umbenannt werden.
Die Fahrunterstützungs-ECU 6 übermittelt einen Steuerungsbefehl an die Lenkungs-ECU 7 auf der Basis der Positionsinformation sowie der Fahrtrichtungsinformation des Benutzerfahrzeugs 1, die von dem GPS-Empfänger 2 ermittelt wird, der Fahrgeschwindigkeit des Benutzerfahrzeugs 1, die von dem Geschwindigkeitssensor 4 ermittelt wird, der Gierrate des Benutzerfahrzeugs 1, die von dem Gierratensensor 5 ermittelt wird, sowie der Karteninformation, die von der Kartenverteilungsvorrichtung 3 ermittelt wird.
Die Lenkungs-ECU 7 und der Lenkmechanismus 8 haben die Funktion der Lenkeinheit 300. Die Lenkungs-ECU 7 steuert den Betrieb des Lenkmechanismus 8 auf der Basis des Steuerungsbefehls von der Fahrunterstützungs-ECU 6 und steuert die laterale Bewegung des Benutzerfahrzeugs 1.
5 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer Konfiguration jeweils der Fahrunterstützungs-ECU 6 und der Lenkungs-ECU 7 in der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1. In der Fahrunterstützungs-ECU 6 und der Lenkungs-ECU 7 ist jeweils ein Prozessor 401 über einen Datenbus 403 mit einem Speicher 402 verbunden. Der Prozessor 401 implementiert die Funktion der Fahrunterstützungs-ECU 6 oder der Lenkungs-ECU 7 durch Lesen und Ausführen des in dem Speicher 402 gespeicherten Programms.
Es sei erwähnt, dass die Fahrunterstützungs-ECU 6 und die Lenkungs-ECU 7 jeweils eine spezielle elektronische Schaltung zusätzlich enthalten können oder jeweils nur mit einer speziellen elektronischen Schaltung ausgebildet sein können. Das bedeutet, die Fahrunterstützungs-ECU 6 kann auch in eine Fahrunterstützungsschaltung umbenannt werden. In ähnlicher Weise kann auch die Lenkungs-ECU 7 als Lenkschaltung bezeichnet werden.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 weiter beschrieben. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels eines Betriebsablaufs der Routenberechnungseinheit 114 in der Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß Ausführungsform 1. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm unter Darstellung eines Betriebsablaufs der Routenberechnungseinheit 114 in dem Schritt S114 der 3. 7 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung einer Route, die von der Routenberechnungseinheit 114 in der Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß Ausführungsform 1 generiert wird. In 7 ist die +Y-Richtung die Fahrtrichtung des Benutzerfahrzeugs 1 beim Start des Spurwechsels.
Die +X-Richtung ist rechtwinklig zu der +Y-Richtung und ist die Richtung, die von der Fahrspur zu der benachbarten Spur weist. In 7 handelt es sich bei der Spur zwischen der Spurlinie 21a und der Spurlinie 21c um die Fahrspur. Die Spur zwischen der Spurlinie 21b und der Spurlinie 21c ist die benachbarte Spur. Im Folgenden wird die Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. In der Beschreibung wird von der Annahme ausgegangen, dass die die Zeit darstellende Variable t ist und die aktuelle Zeit mit t = 0 vorgegeben ist.
Als Erstes ermittelt die Routenberechnungseinheit 114 in dem Schritt S1141 die Position la, wenn das Benutzerfahrzeug 1 von dem aktuellen Zeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt T0 weiterhin in der Fahrspur fährt. Das bedeutet, in dem Schritt S1141 ermittelt die Routenberechnungseinheit 114 die Position 1a, wenn das Benutzerfahrzeug 1 von dem aktuellen Zeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt T0 entlang einer ersten Route 22a weiterfährt. Zu diesem Zeitpunkt bezieht die Routenberechnungseinheit 114 von dem Fahrsteuerungssystems 10 Information über die Fahrgeschwindigkeit des Benutzerfahrzeugs 1 während der Zeitdauer von dem aktuellen Zeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt T0.
Es sei erwähnt, dass die in 7 dargestellte Position 1a des Benutzerfahrzeugs 1 zu dem Zeitpunkt T0 eine Hilfe für die Erläuterung darstellt. Daher ist die Position in der X-Richtung an der dargestellten Position 1a nicht unbedingt exakt. Bei der Position 1a handelt es sich um eine Position, die einer vorbestimmten Position des Benutzerfahrzeugs 1 entspricht. Der Zeitpunkt T0 ist der Zeitpunkt, zu dem das Benutzerfahrzeug 1 den Spurwechsel startet.
Somit handelt es sich bei der Zeit von dem gegenwärtigen Zeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt T0 um eine Wartezeit, bis das Benutzerfahrzeug 1 den Spurwechsel beginnt. Die Länge der Wartezeit ist durch das Fahrsteuerungssystems 10 geeignet vorgegeben. Wenn der Zeitpunkt T0 mit 0 vorgegeben ist, startet das Benutzerfahrzeug 1 den Spurwechsel beginnend von dem gegenwärtigen Zeitpunkt.
In dem Schritt S1141 extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 den nächsten bzw. nächstgelegenen Punkt O (T0) des Benutzerfahrzeugs 1 aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten, die die Zielpassagenpunkte bzw. Zieldurchfahrungspunkte auf der ersten Route 22a darstellen. Der nächste Punkt O (T0) des Benutzerfahrzeugs 1 zu dem Zeitpunkt T0 liegt in Vorwärtsrichtung von der Position 1a des Benutzerfahrzeugs 1 zu dem Zeitpunkt T0 und ist auch der nächstgelegene Punkt zu der Position 1a. Unter der Vorwärtsrichtung ist hierbei die Fahrtrichtung des Benutzerfahrzeugs 1 zu diesem Zeitpunkt zu verstehen. Die Vorwärtsrichtung zu dem Zeitpunkt T0 ist die +X-Richtung.
In einem Schritt S1142 ermittelt die Routenberechnungseinheit 114 als Nächstes die Position 1b, wenn das Benutzerfahrzeug 1 von dem gegenwärtigen Zeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt Te die Fahrt in der Fahrspur fortsetzt. Das bedeutet, in dem Schritt S1142 ermittelt die Routenberechnungseinheit 114 die Position 1b, wenn das Benutzerfahrzeug 1 von dem gegenwärtigen Zeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt Te entlang der ersten Route 22a weiterfährt.
Zu diesem Zeitpunkt bezieht die Routenberechnungseinheit 114 von dem Fahrsteuerungssystems 10 Information über die Fahrgeschwindigkeit des Benutzerfahrzeugs 1 während der Zeitdauer von dem gegenwärtigen Zeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt Te. Es sei erwähnt, dass die in 7 dargestellte Position 1b des Benutzerfahrzeugs 1 zu dem Zeitpunkt Te als Hilfe für die Erläuterung dargestellt ist. Aus diesem Grund ist die Position in der X-Richtung an der dargestellten Position 1b nicht notwendigerweise exakt.
Bei der Position 1b handelt es sich um eine Position, die einer vorbestimmten Position des Benutzerfahrzeugs 1 entspricht. Bei dem Zeitpunkt Te handelt es sich um den Zeitpunkt, zu dem das Benutzerfahrzeug 1 den Spurwechsel abgeschlossen hat. Die Länge der Zeitdauer von dem Zeitpunkt, zu dem das Benutzerfahrzeug 1 den Spurwechsel startet, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Spurwechsel abgeschlossen ist, wird von dem Fahrsteuerungssystem 10 geeignet vorgegeben.
In dem Schritt S1142 extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 den nächstgelegenen Punkt O (Te) des Benutzerfahrzeugs 1 zu dem Zeitpunkt Te aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten. Der nächstgelegene Punkt O (Te) des Benutzerfahrzeugs 1 zu dem Zeitpunkt Te liegt in Vorwärtsrichtung von der Position 1b des Benutzerfahrzeugs 1 zu dem Zeitpunkt Te und ist auch der nächstgelegene Punkt zu der Position 1b.
In einem Schritt S1143 extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 dann eine Sequenz von Punkten, die sich in dem Bereich von dem nächstgelegenen Punkt O (T0) zu dem Zeitpunkt T0 bis zu dem nächstgelegenen Punkt O (Te) zu dem Zeitpunkt Te befinden, aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten. Somit generiert die Routenberechnungseinheit 114 eine Sequenz eines Referenzpunkts B (t). Der Referenzpunkt B (t) ist der Zieldurchfahrungspunkt des Benutzerfahrzeugs 1 zu dem Zeitpunkt t zwischen dem Zeitpunkt T0 und dem Zeitpunkt Te, wenn das Benutzerfahrzeug 1 auf der ersten Route 22a fährt.
Der Referenzpunkt B (t) kann unter Verwendung der Fahrgeschwindigkeit des Benutzerfahrzeugs 1 ermittelt werden. Es sei erwähnt, dass es sich bei O (T0) und B (T0) um den gleichen Punkt handelt und es sich bei O (Te) und B (Te) um den gleichen Punkt handelt.
In einem Schritt S1144 extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 dann für jeden der extrahierten Referenzpunkte B (t) aus den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten einen nächstgelegenen Punkt als einen Entsprechungspunkt C (t). Somit generiert die Routenberechnungseinheit 114 den Entsprechungspunkt C (t) entsprechend dem Referenzpunkt B (t). Es sei erwähnt, dass wie bei den ersten aufeinanderfolgenden Punkten auch die zweiten aufeinanderfolgenden Punkte die Zieldurchfahrungspunkte auf einer zweiten Route 22b darstellen.
Das bedeutet, die Routenberechnungseinheit 114 extrahiert Kombinationen der beiden Punkte, die sich am nähesten beieinander befinden, aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten, um den Referenzpunkt B (t) und den Entsprechungspunkt C (t) vorzugeben. Beispielsweise extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 den Entsprechungspunkt C (T0), der dem Referenzpunkt B (T0) am nächsten liegt, aus den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten und ordnet den Referenzpunkt B (T0) dem Entsprechungspunkt C (T0) zu.
Außerdem extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 den Entsprechungspunkt C (Te), der dem Referenzpunkt B (Te) am nächsten liegt, aus den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten und ordnet den Referenzpunkt B (Te) dem Entsprechungspunkt C (Te) zum. Als Folge hiervon liegen der Referenzpunkt B (t) und der Entsprechungspunkt C (t) in einer Entsprechung von 1 zu 1 vor.
In einem Schritt S1145 berechnet die Routenberechnungseinheit 114 als Nächstes eine Distanz W (t) zwischen dem Referenzpunkt B (t) und dem Entsprechungspunkt C (t) des Referenzpunkts B (t). Die Distanz W (t) wird für jeden der Referenzpunkte B (t) ermittelt. In einem Schritt S1146 generiert die Routenberechnungseinheit 114 dann einen Koeffizienten Xlc (t) zum Generieren der dritten Route.
8 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des Koeffizienten Xlc (t), der von der Routenberechnungseinheit 114 in der Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß Ausführungsform 1 berechnet wird. In 8 ist entlang der horizontalen Achse die Zeit t aufgetragen, und entlang der vertikalen Achse ist die Größe des Koeffizienten Xlc (t) aufgetragen.
Die Größe des Koeffizienten Xlc (t) ändert sich in Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit von dem Start des Spurwechsels des Benutzerfahrzeugs 1 zu dem Zeitpunkt T0 bis zum Abschluss des Spurwechsels zu dem Zeitpunkt Te. Bei der Ortskurve der Veränderung des Koeffizienten Xlc (t) in Bezug auf die verstrichene Zeit von dem Start des Spurwechsels des Benutzerfahrzeugs 1 bis zum Abschluss des Spurwechsels ist eine Klothoide.
Wenn es sich bei der Ortskurve der Änderung um eine Klothoide handelt, wird der Koeffizient Xlc (t) als Klothoiden-Koeffizient bezeichnet. Wenn es sich bei der Ortskurve der Änderung um eine Klothoide handelt, sagt man ferner, dass sich die Größe des Koeffizienten Xlc (t) klothoidenartig in Bezug auf die verstrichene Zeit ändert. Der Koeffizient Xlc (t) beträgt 0 zu dem Zeitpunkt T0 und 1 zu dem Zeitpunkt Te.
In einem Schritt S1147 berechnet die Routenberechnungseinheit 114 dann die Positionen von Zielpunkten R (t), die die dritten aufeinanderfolgenden Punkte bilden, bei denen es sich um die Zieldurchfahrungspunkte handelt, wenn das Benutzerfahrzeug 1 die Fahrspur wechselt. Die Routenberechnungseinheit 114 generiert einen Zielpunkt R (t) für jeden der Referenzpunkte B (t).
Die Routenberechnungseinheit 114 berechnet die Positionen der Zielpunkte R (t) in einer derartigen Weise, dass jeder der Zielpunkte R (t) sich auf der Linie befindet, die den Referenzpunkt B (t) und den Entsprechungspunkt C (t) miteinander verbindet, die einander entsprechen.
Ferner berechnet die Routenberechnungseinheit 114 die Position von R (t) in einer derartigen Weise, dass die Distanz P (t) zwischen dem Referenzpunkt B (t) und dem Zielpunkt R (t) eine Distanz ergibt, die durch die nachfolgende Gleichung (1) dargestellt ist.
[Gleichung 1] $P (t) = Xlc (t) \times W (t)$
Als Folge hiervon ändert sich das Verhältnis der Distanz W (t) zwischen dem Referenzpunkt B (t) und dem Entsprechungspunkt C (t) zu der Distanz P (t) zwischen dem Referenzpunkt B (t) und dem Zielpunkt R (t) in Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit, nachdem das Benutzerfahrzeug 1 den Spurwechsel beginnt. Die Ortskurve der Veränderung ist dann eine Klothoide.
Da der Koeffizient Xlc (T0) zu dem Zeitpunkt T0 0 beträgt, stimmt der Zielpunkt R (T0) zu dem Zeitpunkt T0 mit dem Referenzpunkt B (T0) zu dem Zeitpunkt T0 überein. Da der Koeffizient Xlc (Te) zu dem Zeitpunkt Te 1 beträgt, stimmt auch der Entsprechungspunkt C (Te) zu dem Zeitpunkt Te mit dem Zielpunkt R (Te) zu dem Zeitpunkt Te überein.
Die dritten aufeinanderfolgenden Punkte, bei denen es sich um eine Sequenz der Zielpunkte R (t) handelt, die jeweils in der vorstehend beschriebenen Weise ermittelt werden, bilden die dritte Route, bei der es sich um die Zielroute handelt, wenn das Benutzerfahrzeug 1 die Fahrspur wechselt.
Mit anderen Worten, es handelt sich bei der Linie, die die dritten aufeinanderfolgenden Punkte verbindet, um die dritte Route. Wie in 8 dargestellt, ist die Größe des Koeffizienten Xlc (t) lediglich von der verstrichenen Zeit nach dem Start des Spurwechsels durch das Benutzerfahrzeug 1 abhängig, jedoch nicht von der Fahrdistanz des Benutzerfahrzeugs 1.
Somit wird die Distanz, die das Benutzerfahrzeug 1 zum Spurwechsel benötigt, länger, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Benutzerfahrzeugs 1 schnell ist, und kürzer, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Benutzerfahrzeugs 1 langsam ist. Als Folge hiervon ist es möglich, eine geeignete Zielroute unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Benutzerfahrzeugs 1 zu generieren.
9 zeigt ein weiteres Diagramm zur Erläuterung einer Route, die von der Routenberechnungseinheit 114 in der Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß Ausführungsform 1 generiert wird. 9 veranschaulicht eine dritte Route 22c als Linie, die die dritten aufeinanderfolgenden Punkte verbindet. Die Routenberechnungseinheit 114 arbeitet in der vorstehend beschriebenen Weise. Die Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, bei der die Referenzpunkte B (t) aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten extrahiert werden und die Entsprechungspunkte C (t) aus den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten extrahiert werden.
Jedoch kann auch eine umgekehrte Konfiguration verwendet werden, wie sie nachfolgend beschrieben wird. Das bedeutet, die Routenerzeugungsvorrichtung 110 kann dazu ausgebildet sein, die Referenzpunkte B (t) aus den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten zu extrahieren sowie die Entsprechungspunkte C (t) aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten zu generieren. In diesem Fall berechnet die Routenberechnungseinheit 114 die Position des Zielpunkts R (t) in einer derartigen Weise, dass die Distanz P (t) zwischen dem Referenzpunkt B (t) und dem Zielpunkt R (t) zu einer Distanz wird, die durch die nachfolgende Gleichung (2) dargestellt ist.
[Gleichung 2] $P (t) = (1 - Xlc (t)) \times W (t)$
Ferner besitzt die Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration zum Extrahieren der Referenzpunkte B (t) aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten, jedoch kann sie auch eine Konfiguration zum Generieren der Referenzpunkte B (t) separat von den ersten aufeinanderfolgenden Punkten aufweisen. Beispielsweise kann die Routenerzeugungsvorrichtung 110 derart ausgebildet sein, dass sie die Referenzpunkte B (t) zwischen den ersten aufeinanderfolgenden Punkten generiert. Die Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die nachfolgend beschriebene Konfiguration aufweisen.
Das bedeutet, die Referenzpunkte B (t) werden derart generiert, dass sie sich auf einer von der die ersten aufeinanderfolgenden Punkte verbindenden Linie und der die zweiten aufeinanderfolgenden Punkte verbindenden Linie befinden, und die Entsprechungspunkte C (t) werden derart generiert, dass sie sich auf der jeweils anderen Linie von den beiden vorstehend genannten Linien befinden.
10 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung eines weiteren Beispiels einer Route, die von der Routenberechnungseinheit 114 in der Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß Ausführungsform 1 generiert wird. In 10 sind Elemente, die mit den gleichen Bezugszeichen wie in 7 bezeichnet sind, identisch. 10 veranschaulicht eine Situation, in der sich die Distanz zwischen der ersten Route und der zweiten Route während der Fahrt des Benutzerfahrzeugs 1 ändert.
Wenn z.B. die Fahrspur und die benachbarte Spur ineinander übergehen, ändert sich die Distanz zwischen der ersten Route und der zweiten Route. Die Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform generiert eine Zielroute, wenn das Benutzerfahrzeug 1 einen Spurwechsel ausführt, in einer derartigen Weise, dass die Ortskurve der Änderung in dem Verhältnis der Distanz P (t) zwischen dem Referenzpunkt B (t) und dem Zielpunkt R (t) zu der Distanz W (t) zwischen dem Referenzpunkt B (t) und dem Entsprechungspunkt C (t) eine Klothoide bildet.
Somit kann die Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einfacher Weise eine Route generieren, die einem Fahrzeug einen sanften Spurwechsel ermöglicht, und zwar selbst in einer Situation, in der sich die Distanz zwischen der ersten Route und der zweiten Route wie in 10 ändert. Somit ermöglicht die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einem Fahrzeug einen sanften Spurwechsel selbst in einer Situation, in der sich die Distanz zwischen der ersten Route und der zweiten Route wie in 10 ändert.
Die Routenerzeugungsvorrichtung 110 und die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeiten in der vorstehend beschriebenen Weise. Gemäß der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Zielroute vor dem Start des Spurwechsels sowie die Zielroute nach dem Start des Spurwechsels selbst dann nicht diskontinuierlich bzw. unterbrochen, wenn die Position des Benutzerfahrzeugs 1 sich vor dem Start des Spurwechsels nicht auf der Zielroute befindet. Gemäß der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform kann somit das Benutzerfahrzeug 1 einen Spurwechsel mit einem stabilen Verhalten ausführen.
Beispielsweise kann die Position des Benutzerfahrzeugs 1 in den folgenden Fällen von der Zielroute abweichen: wenn die Straßenoberfläche teilweise uneben ist, wenn das Fahrzeug von einem plötzlichen Querwind erfasst wird und wenn eine stetige laterale Positionsabweichung auf einer Straßenoberfläche mit einer großen Neigung auftritt. Die Routenerzeugungsvorrichtung 110 und die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform generieren die dritte Route zwischen der ersten Route und der zweiten Route, um eine Verbindung zwischen der ersten Route an der zweiten Route herzustellen.
Somit werden bei der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die generierten Zielrouten selbst in den vorstehend geschilderten Situationen nicht diskontinuierlich. Folglich kann das Benutzerfahrzeug 1 den Spurwechsel sanft ausführen, und das für einen Fahrzeuginsassen wahrnehmbare Unbehagen wird vermindert.
Darüber hinaus generieren die Routenerzeugungsvorrichtung 110 und die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Zielroute in einer derartigen Weise, dass das Verhältnis der Distanz P (t) zwischen dem Referenzpunkt B (t) und dem Zielpunkt R (t) zu der Distanz W (t) zwischen dem Referenzpunkt B (t) und dem Entsprechungspunkt C (t) in Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit nach dem Start des Spurwechsels durch das Benutzerfahrzeug 1 verändert wird. Somit ist es bei der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, einen Spurwechsel auszuführen, indem einer geeigneten Zielroute gefolgt wird, und zwar unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Benutzerfahrzeugs 1.
Ferner generieren die Routenerzeugungsvorrichtung 110 und die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Zielroute in einer derartigen Weise, dass die Ortskurve der Änderung in dem Verhältnis der vorstehend beschriebenen Distanzen eine Klothoide bildet. Somit kann das Benutzerfahrzeug 1 Spurwechsel in sanfterer Weise ausführen.
Ausführungsform 2
Es ist vorstellbar, dass ein jeweiliger Punkt in den ersten aufeinanderfolgenden Punkten, die die erste Route darstellen, in der Fahrtrichtung des Benutzerfahrzeugs 1 im Vergleich mit einem jeweiligen Punkt in den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten, die die zweite Route darstellen, in manchen Fällen verlagert sein kann. Selbst in einem derartigen Fall kann die Routenerzeugungsvorrichtung die Sequenz der Referenzpunkte B (t) von den einen der ersten aufeinanderfolgenden Punkte und der zweiten aufeinanderfolgenden Punkte extrahieren.
Zu diesem Zeitpunkt ermittelt die Routenerzeugungsvorrichtung eine gerade Linie, die durch eine Vielzahl von Punkten hindurchgeht, die in den jeweils anderen aufeinanderfolgenden Punkten enthalten sind. Der Fußpunkt der vertikalen Linie, die von dem Referenzpunkt B (t) auf die erhaltene gerade Linie gezogen wird, kann dann als Entsprechungspunkt C (t) generiert werden.
Die Konfigurationen einer Routenerzeugungsvorrichtung 110 und einer Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung sind gleich den in 1 gezeigten. Die Betriebsabläufe der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung sind die gleichen wie die in 3 und 6 gezeigten.
Die Routenerzeugungsvorrichtung 110 und die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheiden sich von der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 lediglich in dem Erzeugungsverfahren der Entsprechungspunkte C (t), das in dem Schritt S1144 der 6 veranschaulicht ist.
11 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung einer Route, die von der Routenberechnungseinheit 114 in der Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß Ausführungsform 2 generiert wird. In 11 ist die +Y-Richtung die Fahrtrichtung des Benutzerfahrzeugs 1 beim Start des Spurwechsels. Die +X-Richtung, die rechtwinklig zu der +Y-Richtung ist, ist die Richtung, die von der Fahrspur zu der benachbarten Spur weist. In 11 werden gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in 7 bezeichnet.
In 11 handelt es sich bei der Spur zwischen der Spurlinie 21a und der Spurlinie 21c um die Fahrspur, und bei der Spur zwischen der Spurlinie 21b und der Spurlinie 21c handelt es sich um die benachbarte Spur. 11 veranschaulicht einen Fall, in dem die Positionen der ersten aufeinanderfolgenden Punkte, die die erste Route 22a darstellen, in der Y-Richtung nicht mit den Positionen der zweiten aufeinanderfolgenden Punkte, die die zweite Route 22b darstellen, in der Y-Richtung ausgerichtet sind.
In dem Schritt S1143 der 6 generiert die Routenberechnungseinheit 114 eine Sequenz der Referenzpunkte B (t), indem aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten eine Sequenz von Punkten extrahiert wird, die zwischen dem nächstgelegenen Punkt O (T0) zu dem Zeitpunkt T0 und dem nächstgelegenen Punkt O (Te) zu dem Zeitpunkt Te liegen. Diese Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 ist die gleiche wie die Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 gemäß Ausführungsform 1.
Als Nächstes generiert die Routenberechnungseinheit 114 in dem Schritt S1144 einen Entsprechungspunkt C (t) für jeden der extrahierten Referenzpunkte B (t). Diese Vorgehensweise unterscheidet sich jedoch von der Vorgehensweise der Routenberechnungseinheit 114 gemäß Ausführungsform 1. 12 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels eines Betriebsablaufs, in dem die Routenberechnungseinheit 114 in der Routenerzeugungsvorrichtung 110 der Ausführungsform 2 den Entsprechungspunkt C (t) ermittelt. 11 veranschaulicht Details der Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 in dem Schritt S1144 der 6.
Als Erstes extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 in einem Schritt S1144a für jeden der extrahierten Referenzpunkte B (t) aus den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten zwei nächstgelegene Punkte in der Reihenfolge der Nähe als Nahpunkte N1 (t) und N2 (t). Das bedeutet, die Routenberechnungseinheit 114 extrahiert aus den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten den nächsten Punkt und den zweitnächsten Punkt zu jedem der extrahierten Referenzpunkte B (t) als Nahpunkte N1 (t) bzw. N2 (t).
Als Nächstes berechnet die Routenberechnungseinheit 114 in einem Schritt S1144b eine gerade Linie Lst (t), die durch die Nahpunkte N1 (t) und N2 (t) hindurchgeht. In einem nächsten Schritt S1144c berechnet die Routenberechnungseinheit 114 eine vertikale Linie Lver (t), die von dem Referenzpunkt B (t) zu der geraden Linie Lst (t) gezogen ist.
Das bedeutet, die Routenberechnungseinheit 114 berechnet eine gerade Linie Lver (t), die durch den Referenzpunkt B (t) hindurchgeht und die gerade Linie Lst (t) in einem rechten Winkel schneidet. Danach ermittelt die Routenberechnungseinheit 114 in einem Schritt S1144d den Schnittpunkt zwischen der geraden Linie Lst (t) und der vertikalen Linie Lver (t) und setzt den ermittelten Schnittpunkt als Entsprechungspunkt C (t).
Das bedeutet, die Routenberechnungseinheit 114 generiert als Entsprechungspunkt C (t) den Fußpunkt der vertikalen Linie Lver (t), die von dem Referenzpunkt B (t) nach unten bis zu der geraden Linie Lst (t) gezogen ist. Vorstehendes ist die Arbeitsweise, in der die Routenberechnungseinheit 114 den Entsprechungspunkt C (t) in der Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform generiert.
Wie in 11 dargestellt, kann unter der Annahme, dass die die zweiten aufeinanderfolgenden Punkte verbindende Linie die zweite Route 22b ist, gesagt werden, dass die Routenberechnungseinheit 114 den nächstgelegenen Punkt zu dem Referenzpunkt B (t) auf der zweiten Route 22b als Entsprechungspunkt C (t) generiert.
Die Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 nach der Ermittlung des Entsprechungspunkts C (t) ist die gleiche wie die in 6 veranschaulichte Arbeitsweise. Das bedeutet, die Routenberechnungseinheit 114 berechnet die Distanz W (t) zwischen dem Referenzpunkt B (t) und dem Entsprechungspunkt C (t) in dem Schritt S1145, generiert den Koeffizienten Xlc (t) zum Generieren der dritten Route in dem Schritt S1146 und berechnet die Position des die dritten aufeinanderfolgenden Punkte bildenden Zielpunkts R (t) in dem Schritt S1147.
Bei der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeitet die Routenberechnungseinheit 114 in der vorstehend beschriebenen Weise. Selbst wenn die Position eines jeweiligen Punkts der ersten aufeinanderfolgenden Punkte, die die erste Route darstellen, und die Position eines jeweiligen Punkts der zweiten aufeinanderfolgenden Punkte, die die zweite Route darstellen, versetzt bzw. verschoben sind, können die Routenerzeugungsvorrichtung 110 und die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einfacher Weise eine optimale Zielroute für den Spurwechsel generieren.
Als Folge hiervon kann Unbehagen beim Fahrgast vermindert werden. Die Routenerzeugungsvorrichtung 110 und die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weisen ebenfalls die bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Wirkungen auf.
13 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung eines weiteren Beispiels einer Route, die von der Routenberechnungseinheit 114 in der Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß Ausführungsform 2 generiert wird. In 13 werden für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in 11 verwendet. 13 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung einer Zielroute, die von der Routenberechnungseinheit 114 auf einer kurvigen Straße generiert wird. Die Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 entspricht der vorstehend beschriebenen.
13 veranschaulicht einen Fall, in dem das Intervall zwischen Punkten in den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und das Intervall zwischen Punkten in den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten auf einer kurvigen Straße gleich sind. Wie in der Zeichnung dargestellt, sind in diesem Fall die Position eines jeweiligen Punkts in den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und die Position eines jeweiligen Punkts in den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten verschoben.
Der Grund dafür besteht darin, dass die ersten aufeinanderfolgenden Punkte sich auf der Außenseite der Kurve befinden und sich die zweiten aufeinanderfolgenden Punkte auf der Innenseite der Kurve befinden. Auch in einem derartigen Fall können die Routenerzeugungsvorrichtung 110 und die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einfacher Weise eine optimale Zielroute entlang der Kurvenform der Straße generieren.
Hierbei kann die zweite Route 22b als gekrümmte Linie betrachtet werden, die die zweiten aufeinanderfolgenden Punkte verbindet, wie dies in 13 dargestellt ist. Alternativ kann die zweite Route 22b als polygonale Linie betrachtet werden, die benachbarte Punkte der zweiten aufeinanderfolgenden Punkte mit geraden Liniensegmenten verbindet. Wenn die zweite Route 22b als polygonale Linie betrachtet wird, befindet sich der Entsprechungspunkt C (t) auf der zweiten Route 22b.
Wenn dagegen die zweite Route 22b als gekrümmte Linie betrachtet wird, generiert die Routenberechnungseinheit 114 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf der zweiten Route 22b einen Annäherungspunkt des nächstgelegenen Punkts zu dem Referenzpunkt B (t) als Entsprechungspunkt C (t). Mit anderen Worten, es kann in Betracht gezogen werden, dass die Routenberechnungseinheit 114 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den nächstgelegenen Punkt zu dem Referenzpunkt B (t) auf der zweiten Route 22b annähert und den nächstgelegenen Punkt als Entsprechungspunkt C (t) generiert.
Die Routenberechnungseinheit 114 kann dazu ausgebildet sein, nach dem nächstgelegenen Punkt zu dem Referenzpunkt B (t) auf der zweiten Route 22b zu suchen und den gesuchten Punkt als Entsprechungspunkt C (t) zu verwenden. Alternativ kann die Routenberechnungseinheit 114 dazu ausgebildet sein, den Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Lver (t) und der zweiten Route 22b zu ermitteln und den ermittelten Schnittpunkt als Entsprechungspunkt C (t) zu verwenden.
In der gleichen Weise, wie dies bei der Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß Ausführungsform 1 beschrieben ist, kann die Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch eine Konfiguration aufweisen, bei der der Referenzpunkt B (t) aus den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten extrahiert wird und die Nahpunkte N1 (t) und N2 (t) aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten extrahiert wird.
Ferner kann die Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch derart ausgebildet sein, dass der Referenzpunkt B (t) zwischen zwei beliebigen der ersten aufeinanderfolgenden Punkte generiert wird.
Ausführungsform 3
In manchen Fällen kann das Anordnungsintervall zwischen Punkten, die in den die erste Route darstellenden, ersten aufeinanderfolgenden Punkten enthalten sind, von dem Anordnungsintervall zwischen Punkten, die in dem die zweite Route darstellenden, zweiten aufeinanderfolgenden Punkten enthalten sind, verschieden sein. In einem solchen Fall kann die Routenerzeugungsvorrichtung die Sequenz der Referenzpunkt B (t) aus den aufeinanderfolgenden Punkten generieren, die in einem vorbestimmten Abschnitt aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten eine größere Anzahl von Punkten aufweisen.
Die Konfigurationen der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung sind gleich den in 1 gezeigten. Die Betriebsabläufe der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung sind die gleichen wie die in 3, 6 und 12 gezeigten.
Die Routenerzeugungsvorrichtung 110 und die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheiden sich von der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 2 lediglich in dem Erzeugungsverfahren des Referenzpunkts B (t), das in dem Schritt S1143 der 6 veranschaulicht ist.
14 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung einer Route, die von der Routenberechnungseinheit 114 in der Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß Ausführungsform 3 generiert wird. In 14 ist die +Y-Richtung die Fahrtrichtung des Benutzerfahrzeugs 1 beim Start des Spurwechsels.
Die +X-Richtung, die rechtwinklig zu der +Y-Richtung ist, ist die Richtung, die von der Fahrspur zu der benachbarten Spur weist. In 14 werden gleiche Elemente wie in 11 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In 14 handelt es sich bei der Spur zwischen der Spurlinie 21a und der Spurlinie 21c um die Fahrspur, und bei der Spur zwischen der Spurlinie 21b und der Spurlinie 21c handelt es sich um die benachbarte Spur. 14 veranschaulicht einen Fall, in dem das Anordnungsintervall zwischen Punkten, die in den die erste Route 22a darstellenden ersten aufeinanderfolgenden Punkten enthalten sind, von dem Anordnungsintervall zwischen Punkten, die in den die zweite Route 22b darstellenden zweiten aufeinanderfolgenden Punkten enthalten sind, verschieden ist.
In dem Schritt S1141 der 6 extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 den nächstgelegenen Punkt O (T0) des Benutzerfahrzeugs 1 zu dem Zeitpunkt T0 aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten. In dem Schritt S1142 extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 den nächstgelegenen Punkt O (Te) des Benutzerfahrzeugs 1 zu dem Zeitpunkt Te aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten. Diese Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 ist die gleiche wie die Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 gemäß Ausführungsform 1. Der nächstgelegene Punkt O (T0) ist der nächstgelegene Punkt des Benutzerfahrzeugs 1 in den ersten aufeinanderfolgenden Punkten zu dem Zeitpunkt T0.
Der nächstgelegene Punkt O (Te) ist der nächstgelegene Punkt des Benutzerfahrzeugs 1 in den ersten aufeinanderfolgenden Punkten zu dem Zeitpunkt Te. Als Nächstes generiert die Routenberechnungseinheit 114 in dem Schritt S1143 den Referenzpunkt B (t). Die Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 in dem Schritt S1143 unterscheidet sich von der Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 gemäß Ausführungsform 1.
15 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels eines Betriebsablaufs, in dem die Routenberechnungseinheit 114 den Referenzpunkt B (t) in der Routenerzeugungsvorrichtung 110 gemäß Ausführungsform 3 ermittelt.
12 zeigt Details der Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 in dem Schritt S1143 der 6.
In einem Schritt S1143a extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 als Erstes einen Punkt, der zu dem nächstgelegenen Punkt O (T0) der ersten aufeinanderfolgenden Punkte am nächsten liegt, aus den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten. Danach wird der extrahierte nächstgelegene Punkt als nächstgelegener Punkt N (T0) der zweiten aufeinanderfolgenden Punkte zu dem Zeitpunkt T0 vorgegeben.
Außerdem extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 in dem Schritt S1143a einen Punkt, der zu dem nächstgelegenen Punkt O (Te) der ersten aufeinanderfolgenden Punkte am nächsten liegt, aus den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten. Anschließend wird der extrahierte nächstgelegene Punkt als nächstgelegener Punkt N (Te) der zweiten aufeinanderfolgenden Punkte zu dem Zeitpunkt Te vorgegeben.
In einem Schritt S1143b berechnet die Routenberechnungseinheit 114 als Nächstes die Anzahl der Punkte, die zwischen dem Punkt O (T0) und dem Punkt O (Te) in den ersten aufeinanderfolgenden Punkten vorhanden sind. In einem Schritt S1143c berechnet die Routenberechnungseinheit 114 dann die Anzahl der Punkte, die zwischen dem Punkt N (T0) und dem Punkt N (Te) in den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten vorhanden sind. In einem Schritt S1143d vergleicht die Routenberechnungseinheit 114 dann die in dem Schritt S1143b ermittelte Anzahl der Punkte in den ersten aufeinanderfolgenden Punkten mit der in dem Schritt S1143c ermittelten Anzahl der Punkte in den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten.
Wenn die Anzahl der Punkte in den ersten aufeinanderfolgenden Punkten gleich der oder größer als die Anzahl der Punkte in den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten ist, fährt der Arbeitsablauf der Routenberechnungseinheit 114 mit einem Schritt S1143e fort. In dem Schritt S1143e extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 die Punkte, die zwischen dem Punkt O (T0) und dem Punkt O (Te) in den ersten aufeinanderfolgenden Punkten vorhanden sind, als Referenzpunkte B (t).
Wenn in dem Schritt S1143d die Anzahl der Punkte in den ersten aufeinanderfolgenden Punkten geringer ist als die Anzahl der Punkte in den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten, fährt der Arbeitsablauf der Routenberechnungseinheit 114 mit einem Schritt S1143f fort. In dem Schritt S1143f extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 die Punkte, die zwischen dem Punkt N (T0) und dem Punkt N (Te) in den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten vorhanden sind, als Referenzpunkte B (t).
Wie vorstehend beschrieben, extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Sequenz der Referenzpunkte B (t) aus den aufeinanderfolgenden Punkten, die in einem vorbestimmten Abschnitt eine größere Anzahl von Punkten aufweisen, aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten.
Mit anderen Worten, es extrahiert die Routenberechnungseinheit 114 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Sequenz der Referenzpunkte B (t) aus den aufeinanderfolgenden Punkten, die in einem vorbestimmten Abschnitt eine höhere Dichte der Punkte aufweisen, aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten. Die Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 nach dem Schritt S1144 ist die gleiche wie die Arbeitsweise der Routenberechnungseinheit 114 gemäß Ausführungsform 2.
Bei der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeitet die Routenberechnungseinheit 114 in der vorstehend beschriebenen Weise. Bei der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform ist es in einfacher Weise möglich, eine optimale Zielroute zum Zeitpunkt des Spurwechsels zu generieren, selbst wenn das Anordnungsintervall von Punkten, die in den ersten aufeinanderfolgenden Punkten enthalten sind, von dem Anordnungsintervall von Punkten verschieden ist, die in den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten enthalten sind. Als Folge hiervon kann Unbehagen des Fahrgasts vermindert werden.
Außerdem extrahieren die Routenerzeugungsvorrichtung 110 und die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Referenzpunkte B (t) aus den aufeinanderfolgenden Punkten, die ein engeres Anordnungsintervall zwischen den Punkten aufweisen, aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten oder den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten. Anschließend werden die jeweiligen Zielpunkte R (t) entsprechend einem jeweiligen der Referenzpunkte B (t) generiert.
Somit ist es bei der Routenerzeugungsvorrichtung 110 und der Fahrsteuerungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine geeignete Route zu generieren, ohne dass die Anordnungsdichte der Zielpunkte R (t) in den dritten aufeinanderfolgenden Punkten, die die Zielroute des Spurwechsels darstellt, vermindert wird. Ferner besitzen die Routenerzeugungsvorrichtung 110 und die Fahrsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die bei der Ausführungsform 1 und der Ausführungsform 2 beschriebenen Wirkungen.
Bezugszeichenliste

1, 1a, 1b: Benutzerfahrzeug
2: GPS-Empfänger
3: Kartenverteilungsvorrichtung
4: Geschwindigkeitssensor
5: Gierratensensor
6: Fahrunterstützungs-ECU
7: Lenkungs-ECU
8: Lenkmechanismus
10: Fahrsteuerungssystem
21a, 21b, 21c: Spurlinie
22a: erste Route
22b: zweite Route
100: Fahrsteuerungsvorrichtung
110: Routenerzeugungsvorrichtung
111: Positionsermittlungseinheit
112: erste Routenextraktionseinheit
113: zweite Routenextraktionseinheit
114: Routenberechnungseinheit
120: Steuerungsbetrag-Berechnungseinheit
210: Geschwindigkeitserfassungseinheit
220: Gierraten-Erfassungseinheit
230: Positionserfassungseinheit
240: Kartenverteilungseinheit
300: Lenkeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2008149855 A [0004]

Claims

Routenerzeugungsvorrichtung zum Generieren einer Zielroute, wenn ein Fahrzeug einen Spurwechsel vornimmt, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: - eine Positionsermittlungseinheit zum Ermitteln von Positionsinformation des Fahrzeugs; - eine erste Routenextraktionseinheit, um auf der Basis der Positionsinformation des Fahrzeugs sowie von außen bezogener Karteninformation eine Zielroute als erste aufeinanderfolgende Punkte unter der Annahme zu extrahieren, dass das Fahrzeug weiterhin in einer Spur fährt, in der das Fahrzeug vor dem Start des Spurwechsels fährt, - eine zweite Routenextraktionseinheit, um auf der Basis der Positionsinformation des Fahrzeugs und der Karteninformation eine Zielroute als zweite aufeinanderfolgende Punkte unter der Annahme zu extrahieren, dass das Fahrzeug aktuell in einer benachbarten Spur fährt, in der das Fahrzeug nach Abschluss des Spurwechsels fährt, und dass das Fahrzeug die Fahrt in der benachbarten Spur fortsetzt; und - eine Routenberechnungseinheit zum Berechnen der Zielroute, wenn das Fahrzeug den Spurwechsel vornimmt, als dritte aufeinanderfolgende Punkte auf der Basis der ersten aufeinanderfolgenden Punkte und der zweiten aufeinanderfolgenden Punkte, wobei die Routenberechnungseinheit die dritten aufeinanderfolgenden Punkte derart berechnet, dass sich die dritten aufeinanderfolgenden Punkte zwischen den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten befinden.
Routenerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Routenberechnungseinheit - eine Vielzahl von Referenzpunkten auf einer von einer die ersten aufeinanderfolgenden Punkte verbindenden Linie und einer die zweiten aufeinanderfolgenden Punkte verbindenden Linie generiert, - eine Vielzahl von Entsprechungspunkten in einer Entsprechung von 1 zu 1 zu den Referenzpunkten auf der jeweils anderen von der die ersten aufeinanderfolgenden Punkte verbindenden Linie und der die zweiten aufeinanderfolgenden Punkte verbindenden Linie generiert, - einen in die dritten aufeinanderfolgenden Punkte einzubeziehenden Punkt als Zielpunkt auf einer Linie generiert, die einen von den Referenzpunkten und einen entsprechenden von den Entsprechungspunkten verbindet, und - eine Position des Zielpunkts in einer derartigen Weise berechnet, dass ein Verhältnis einer Distanz zwischen dem Referenzpunkt und dem Zielpunkt zu einer Distanz zwischen dem Referenzpunkt und dem Entsprechungspunkt sich in Abhängigkeit von einer verstrichenen Zeit ändert, nachdem das Fahrzeug den Spurwechsel beginnt.
Routenerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Routenberechnungseinheit die Position des Zielpunkts in einer derartigen Weise berechnet, dass eine Ortskurve einer Änderung in dem Verhältnis der Distanz in Bezug auf die verstrichene Zeit, nachdem das Fahrzeug den Spurwechsel beginnt, eine Klothoide ergibt.
Routenerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Routenberechnungseinheit die Referenzpunkte aus den einen von den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten extrahiert sowie einen nächstgelegenen Punkt zu einem jeweiligen Referenzpunkt als Entsprechungspunkt aus den jeweils anderen von den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten extrahiert.
Routenerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Routenberechnungseinheit die Referenzpunkte aus den einen von den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten extrahiert sowie einen nächstgelegenen Punkt auf einer Linie, die die aufeinanderfolgenden Punkte der jeweils anderen von den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten verbindet, für jeden der Referenzpunkte als Entsprechungspunkt berechnet.
Routenerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Routenberechnungseinheit die Referenzpunkte aus den einen von den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten extrahiert und als Entsprechungspunkt einen Fußpunkt einer vertikalen Linie berechnet, die von den jeweiligen Referenzpunkten auf eine gerade Linie gezogen ist, die durch eine Vielzahl von Punkten hindurchgeht, die in den aufeinanderfolgenden Punkten der jeweils anderen von den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten enthalten sind.
Routenerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Routenberechnungseinheit die Referenzpunkte aus aufeinanderfolgenden Punkten, die in einem vorbestimmten Abschnitt eine größere Anzahl der aufeinanderfolgenden Punkte aufweisen, aus den ersten aufeinanderfolgenden Punkten oder den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten extrahiert.
Fahrsteuerungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: - eine Routenerzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7; und - eine Steuerungsbetrag-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Ziellenkwinkels als Steuerungsbetrag des Fahrzeugs für ein Fahrzeug, das entlang der von der Routenerzeugungsvorrichtung bestimmten Zielroute fährt.
Routenerzeugungsverfahren zum Generieren einer Zielroute, wenn ein Fahrzeug einen Spurwechsel vornimmt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - einen Schritt zum Ermitteln von Positionsinformation des Fahrzeugs; - einen Schritt, um auf der Basis der Positionsinformation des Fahrzeugs und von außen bezogener Karteninformation eine Zielroute als erste aufeinanderfolgende Punkte unter der Annahme zu extrahieren, dass das Fahrzeug weiterhin in einer Spur fährt, in der das Fahrzeug vor dem Start des Spurwechsels fährt; - einen Schritt, um auf der Basis der Positionsinformation des Fahrzeugs und der Karteninformation eine Zielroute als zweite aufeinanderfolgende Punkte unter der Annahme zu extrahieren, dass das Fahrzeug aktuell in einer benachbarten Spur fährt, in der das Fahrzeug nach Abschluss des Spurwechsels fährt, und dass das Fahrzeug die Fahrt in der benachbarten Spur fortsetzt; und - einen Schritt zum Berechnen einer Zielroute, wenn das Fahrzeug den Spurwechsel vornimmt, als dritte aufeinanderfolgende Punkte auf der Basis der ersten aufeinanderfolgenden Punkte und der zweiten aufeinanderfolgenden Punkte, wobei in dem Schritt zum Berechnen der Zielroute als dritte aufeinanderfolgende Punkte die dritten aufeinanderfolgenden Punkte derart berechnet werden, dass sich die dritten aufeinanderfolgenden Punkte zwischen den ersten aufeinanderfolgenden Punkten und den zweiten aufeinanderfolgenden Punkten befinden.