DE112018008111T5

DE112018008111T5 - Zielspurerzeugungsvorrichtung, Fahrzeugsteuerungsvorrichtung, Zielspurerzeugungsverfahren und Fahrzeugsteuerungsverfahren

Info

Publication number: DE112018008111T5
Application number: DE112018008111.7T
Authority: DE
Inventors: Rei YOSHINO; Masaya Endo; Yasuyoshi Hori; Tetsuharu HAMADA; Takahiro URABE
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2021-07-29
Also published as: US11912272B2; CN112912293B; WO2020090004A1; US20210394755A1; CN112912293A; JP6972377B2; JPWO2020090004A1

Abstract

In einer Zielspurerzeugungsvorrichtung (10) erfasst eine Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionserfassungseinheit (1) eine Relativposition eines vorausfahrenden Fahrzeugs. Eine Zielfahrzeugzustandsgrößenerfassungseinheit (2) erfasst eine Zustandsgröße eines Zielfahrzeugs. Ein Bewegungsbetragsrechner (3) für das Zielfahrzeug berechnet einen Bewegungsbetrag des Zielfahrzeugs, basierend auf der Zustandsgröße des Zielfahrzeugs. Ein Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionsrechner (4) berechnet eine Punktgruppe von Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen, die ein Verlauf der Relativposition des Zielfahrzeugs in einem Koordinatensystem darstellen, wobei eine aktuelle Position des Zielfahrzeugs als Referenz verwendet wird, basierend auf der Relativposition des Zielfahrzeugs und dem Bewegungsbetrag des Zielfahrzeugs. Ein Zielspurgenerator (5) erzeugt eine Zielspur des Zielfahrzeugs, basierend auf der Punktgruppe des Zielfahrzeugs als Referenz für vorangegangene Fahrzeugpositionen. Eine Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6) bestimmt, ob eine Korrektur der Zielspur erforderlich ist oder nicht, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen oder der Zielspur. Ein Korrekturzielspurgenerator (7) erzeugt eine Korrekturzielspur, die durch die Korrektur der Zielspur erhalten wird, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen oder der Zielspur, wenn bestimmt wird, dass eine Korrektur der Zielspur notwendig ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie zur Erzeugung einer Zielspur, um ein Fahrzeug zu veranlassen, einem vorausfahrenden Fahrzeug (einem anderen Fahrzeug, das vor dem Fahrzeug fährt) zu folgen.
Stand der Technik
In den letzten Jahren wurde eine Technologie zum automatisierten Fahren entwickelt, bei der ein Fahrzeug durch Verfolgen eines vorausfahrenden Fahrzeugs zum Fahren gebracht wird. Zum Beispiel schlägt das unten aufgeführte Patentdokument 1 eine Technologie vor, bei der eine Fahrspur eines vorausfahrenden Fahrzeugs basierend auf einer Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs in Bezug auf das Zielfahrzeug berechnet wird, und die Fahrspur als Zielspur festgelegt wird, um das Zielfahrzeug zu veranlassen, dem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen.
Dokumente zum Stand der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2004-322916
Zusammenfassung
Von der Erfindung zu lösendes Problem
In der Technologie des Patentdokuments 1 wird die Zielspur des Zielfahrzeugs auf der Grundlage der Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs berechnet. Wenn also Erfassungsfehler in der Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs enthalten sind, werden Fehler in der Zielspur des Zielfahrzeugs erzeugt. Wenn das vorausfahrende Fahrzeug z.B. in einer geraden Linie fährt (im Folgenden einfach als „Geradeausfahrt“ bezeichnet), sollte die Zielspur eine lineare Form haben. Aufgrund des Einflusses der Erfassungsfehler kann jedoch eine mäandernde Zielspur berechnet werden. Wenn das Zielfahrzeug veranlasst wird, einer solchen Zielspur zu folgen, wird die Anzahl der Lenkvorgänge des Zielfahrzeugs mehr als notwendig erhöht, wodurch eine genaue und gleichmäßige Steuerung des Zielfahrzeugs erschwert wird.
Die vorliegende Erfindung wird gemacht, um die Probleme zu lösen, wie oben beschrieben, und hat ein Ziel, den Einfluss von Erfassungsfehlern einer Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs über eine Zielspur eines Zielfahrzeugs zu reduzieren.
Mittel zur Lösung des Problems
Eine Zielspurerzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält: eine Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionserfassungseinheit, die konfiguriert ist, eine Relativposition eines vor einem Zielfahrzeug vorausfahrenden Fahrzeugs zu erfassen; eine Zielfahrzeugzustandsgrößenerfassungseinheit, die konfiguriert ist, eine Zustandsgröße des Zielfahrzeugs zu erfassen; einen Zielfahrzeugbewegungsbetragsrechner, der konfiguriert ist, einen Bewegungsbetrag des Zielfahrzeugs basierend auf die Zustandsgröße des Zielfahrzeugs zu berechnen; einen Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionsrechner, der konfiguriert ist, eine Punktgruppe von Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen zu berechnen, die einen Verlauf der Relativposition des Zielfahrzeugs in einem Koordinatensystem unter Verwendung einer aktuellen Position des Zielfahrzeugs als Referenz darstellen, basierend auf der Relativposition des Zielfahrzeugs und dem Bewegungsbetrag des Zielfahrzeugs; einen Zielspurgenerator, der konfiguriert ist, eine Zielspur des Zielfahrzeugs zu erzeugen, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen, eine Zielspurkorrekturbestimmungseinheit, die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob eine Korrektur der Zielspur notwendig ist oder nicht, basierend auf der Punktgruppe der vorausgehenden Fahrzeugpositionen des Zielfahrzeugs oder der Zielspur; und einen Korrekturzielspurgenerator, der konfiguriert ist, um eine Korrekturzielspur zu erzeugen, die durch Korrigieren der Zielspur erhalten wird, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen oder der Zielspur, wenn bestimmt wird, dass eine Korrektur der Zielspur notwendig ist.
Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit der Korrektur der Zielspur, die auf Basis der Relativposition des Zielfahrzeugs berechnet wird, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen oder der Zielspur, der Einfluss der Erfassungsfehler der Relativposition des Zielfahrzeugs auf die Zielspur reduziert werden.
Diese und andere Objekte, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung deutlicher, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Konfiguration einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
2 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Verfahrens zur Berechnung eines Bewegungsbetrags eines Zielfahrzeugs.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Zielspurkorrekturbestimmungseinheit der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform konfiguriert.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Verlauf der Positionen eines vorausfahrenden Fahrzeugs, dem das Zielfahrzeug folgt, und einer Zielspur darstellt.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Verlauf der Positionen eines vorausgehenden Fahrzeugs, dem das Zielfahrzeug folgt, und einer Zielspur darstellt.
6 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Verfahrens zur Bestimmung der Geradeausfahrt eines vorausfahrenden Fahrzeugs.
7 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Betriebs der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
8 ist ein Flussdiagramm der Zielspurkorrekturbestimmung gemäß der ersten Ausführungsform.
9 ist ein Flussdiagramm für die Bestimmung der vorausgehenden Geradeausfahrt des Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform.
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Zielspurkorrekturbestimmungseinheit der Fahrzeugsteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform illustriert.
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Verlauf von Positionen eines vorausfahrenden Fahrzeugs, dem das Zielfahrzeug folgt, und einer Zielspur darstellt.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Verlauf der Positionen eines vorausgehenden Fahrzeugs, dem das Zielfahrzeug folgt, und einer Zielspur darstellt.
13 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Verfahrens zur Abstandsermittlung zwischen Fahrzeugen.
14 ist ein Flussdiagramm für die Bestimmung der Zielspurkorrektur gemäß der zweiten Ausführungsform.
15 ist ein Flussdiagramm der Abstandsermittlung zwischen Fahrzeugen gemäß der zweiten Ausführungsform.
16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Zielspurkorrekturbestimmungseinheit der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.
17 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Verfahrens zur Bestimmung der Zielspurdifferenz.
18 ist ein Flussdiagramm der Zielspurkorrekturbestimmung gemäß der dritten Ausführungsform.
19 ist ein Flussdiagramm zur Bestimmung der Zielspurdifferenz gemäß der dritten Ausführungsform.
20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Hardware-Konfiguration einer Zielspurerzeugungsvorrichtung darstellt.
21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Hardware-Konfiguration der Zielspurerzeugungsvorrichtung darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
<Erste Ausführungsform>
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Wie in 1 enthält die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 100 eine Zielspurerzeugungsvorrichtung 10, die eine Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionserfassungseinheit 1, eine Zielfahrzeugzustandsgrößenerfassungseinheit 2, einen Zielfahrzeugbewegungsbetragsrechner 3, einen Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionsrechner 4, einen Zielspurgenerator 5, eine Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 und einen Korrekturzielspurgenerator 7 sowie eine Steuerung 8 enthält. Ein Fahrzeug, das mit der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 100 ausgestattet ist, wird im Folgenden als „Zielfahrzeug“ bezeichnet, und ein anderes Fahrzeug, das vor dem Zielfahrzeug fährt, wird im Folgenden als „vorausfahrendes Fahrzeug“ bezeichnet.
Die Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionserfassungseinheit 1 erfasst eine Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs in Bezug auf das Zielfahrzeug. Genauer gesagt erfasst die Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionserfassungseinheit 1 die Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs, indem sie einen Abstand und eine Richtung von dem Zielfahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug unter Verwendung eines Bordsensors erfasst, der ein um das Zielfahrzeug herum präsentes Objekt erfassen kann, wie z.B. eine Frontkamera (eine Kamera, die ein Bild vor dem Zielfahrzeug aufnimmt) und ein Millimeterwellenradar. Ferner speichert die Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionserfassungseinheit 1 eine bestimmte Zeitspanne eines Verlaufs der erfassten Relativpositionen des vorausfahrenden Fahrzeugs.
Die Zielfahrzeugzustandsgrößenerfassungseinheit 2 erfasst eine Zustandsgröße des Zielfahrzeugs. In der vorliegenden Ausführungsform erfasst die Zielfahrzeugzustandsgrößenerfassungseinheit 2 eine Geschwindigkeit und eine Gierrate des Zielfahrzeugs als Zustandsgröße des Zielfahrzeugs, die für den Zielfahrzeugbewegungsgrößenrechner 3 erforderlich ist, um eine Bewegungsgröße des Zielfahrzeugs zu berechnen. Es ist zu beachten, dass die von der Zielfahrzeugzustandsgrößenerfassungseinheit 2 erfassten Informationen beliebige Informationen sein können, solange die Informationen für die Berechnung des Bewegungsbetrags des Zielfahrzeugs verwendet werden können, und dass beispielsweise Informationen wie die Rotationsgeschwindigkeit der Reifen anstelle der Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs erfasst werden können.
Der Zielfahrzeugbewegungsbetragsrechner 3 berechnet den Bewegungsbetrag des Zielfahrzeugs, basierend auf der Zielfahrzeugzustandsgröße, die von der Zielfahrzeugzustandsgrößenerfassungseinheit 2 erfasst wird. Beispielsweise wird, wie in 2, ein Koordinatensystem verwendet, in dem die X-Achse eine Fahrtrichtung des Zielfahrzeugs und die Y-Achse eine Fahrzeugbreitenrichtung des Zielfahrzeugs darstellt. In diesem Fall kann ein Bewegungsbetrag des Zielfahrzeugs (ein Bewegungsbetrag ΔX(t) in der X-Richtung, ein Bewegungsbetrag ΔY(t) in der Y-Richtung und ein Drehwinkel (ein Änderungsbetrag in der Fahrtrichtung) Δγ(t)) zu einer bestimmten Zeit t gemäß den folgenden Ausdrücken (1) bis (3) unter Verwendung einer Geschwindigkeit V(t) und einer Gierrate γ(Punkt)(t) des Zielfahrzeugs und der Abtastzeit Δt berechnet werden.
[Ausdruck 1] $Δ γ (t) = \dot{γ} (t) Δ t$

[Ausdruck 2] $Δ X (t) = V (t) sin (Δ γ (t)) Δ t$

[Ausdruck 3] $Δ Y (t) = V (t) cos (Δ γ (t)) Δ t$
Der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionsrechner 4 konvertiert Koordinaten der Relativposition des Zielfahrzeugs in Koordinaten eines Koordinatensystems, das die aktuelle Position des Zielfahrzeugs als Referenz verwendet, basierend auf der Relativposition des Zielfahrzeugs, die von der Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionserfassungseinheit 1 erfasst wird, und dem Zielfahrzeugbewegungsbetrag, der von dem Zielfahrzeugbewegungsbetragsrechner 3 berechnet wird. Das Koordinatensystem, das die aktuelle Position des Zielfahrzeugs als Referenz verwendet, wird im Folgenden als „Zielfahrzeug-Referenzkoordinatensystem“ bezeichnet, und die Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs, die in das Zielfahrzeug-Referenzkoordinatensystem umgerechnet wird, wird im Folgenden als „Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugposition“ bezeichnet.
Genauer gesagt berechnet der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionsrechner 4 eine Punktegruppe, die aus einem Verlauf der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen besteht, basierend auf dem Verlauf der Relativpositionen des Vorausfahrenden Fahrzeugs, die in der Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionserfassungseinheit 1 gespeichert sind, und dem Zielfahrzeugbewegungsbetrag, der durch den Zielfahrzeugbewegungsbetragsrechner 3 berechnet wird. Beispielsweise wird ein Koordinatensystem, in dem die X-Achse die Fahrtrichtung des Zielfahrzeugs und die Y-Achse die Fahrzeugbreitenrichtung des Zielfahrzeugs darstellt, als Zielfahrzeug-Referenzkoordinatensystem verwendet, ähnlich wie in 2. In diesem Fall berechnet der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionsrechner 4 die Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugposition (X_mct(t), Y_mct(t)) unter Verwendung der folgenden Ausdrücke (4) und (5), die Koordinatenumwandlungsausdrücke sind, in denen die Relativposition des Vorausfahrenden Fahrzeugs (X_m(t), Y_m(t)), die in der Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionserfassungseinheit 1 gespeichert ist, um den Bewegungsbetrag des Zielfahrzeugs (ΔX(t), ΔY(t)) verschoben wird, der gemäß den Ausdrücken (2) und (3) erhalten wird, und um den Drehwinkel (Δγ(t)) gedreht wird, der gemäß dem Ausdruck (1) für jede Abtastzeit erhalten wird.
[Ausdruck 4] $X_{mct} (t) = cos (- Δ γ (t)) X_{m} (t - 1) + sin (- Δ γ (t)) Y_{m} (t - 1) - Δ X (t)$
[Ausdruck 5] $Y_{mct} (t) = - sin (- Δ γ (t)) X_{m} (t - 1) + cos (- Δ γ (t)) Y_{m} (t - 1) - Δ Y (t)$
Durch Ausführen der Arithmetik der Ausdrücke (4) und (5) für den gesamten Verlauf der Relativpositionen (X_m(t), Y_m(t)), die in der Vorfahrendes-Fahrzeugpositionserfassungseinheit 1 gespeichert sind, berechnet der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionsrechner 4 die Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen (X_mct(t), Y_mct(t)).
Der Zielspurgenerator 5 führt eine polynomiale Annäherung an die Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen durch, die durch den Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionsrechner 4 berechnet wurde, um eine Fahrspur des Vorausfahrenden Fahrzeugs zu erzeugen, und verwendet die Fahrspur als eine Zielspur des Zielfahrzeugs. Wenn die Zielspur beispielsweise durch Ausführen einer kubischen Annäherung an die Punktegruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen (X_mct(t), Y_mct(t)) erzeugt wird, kann eine Zielspur Y₃(t) zu einem bestimmten Zeitpunkt t wie im folgenden Ausdruck (6) im Zielfahrzeug-Referenzkoordinatensystem ausgedrückt werden, in dem die X-Achse die Fahrtrichtung des Zielfahrzeugs und die Y-Achse die Fahrzeugbreitenrichtung des Zielfahrzeugs darstellt.
[Ausdruck 6] $Y_{3} (t) = K_{03} (t) + K_{13} (t) X + K_{23} (t) X^{2} + K_{33} (t) X^{3}$
Im Ausdruck (6) stellt K₀₃(t) einen Term dar, der sich auf eine seitliche Position (Position in Richtung der Fahrzeugbreite) in Bezug auf eine Referenzposition des Zielfahrzeugs bezieht, K₁₃(t) stellt einen Term dar, der sich auf die Neigung der Zielspur bezieht, K₂₃(t) stellt einen Term dar, der sich auf die Krümmung der Zielspur bezieht, und K₃₃(t) stellt einen Term dar, der sich auf eine Krümmungsänderungsrate der Zielspur bezieht. Es ist zu beachten, dass die tatsächliche Krümmung K_2r(t) und die Krümmungsänderungsrate K_3r(t) der Zielspur an einer X-Koordinate Xtt auf der Zielspur gemäß den folgenden Ausdrücken (7) und (8) berechnet werden können.
[Ausdruck 7] $K_{2 r} (t) = 2 K_{23} (t) + 6 K_{33} (t) X_{tt}$
[Ausdruck 8] $K_{3r} (t) = 6 K_{33} (t)$
Wenn die Zielspur, die durch Ausführen einer quadratischen Annäherung an die Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen (X_mct(t), Y_mct(t)) erhalten wird, unter der Annahme erzeugt wird, dass die Zielspur eine Kurve ohne Krümmungsänderung ist, kann eine Zielspur Y₂(t) wie im folgenden Ausdruck (9) ausgedrückt werden.
[Ausdruck 9] $Y_{2} (t) = K_{02} (t) + K_{12} (t) X + K_{22} (t) X^{2}$
In dem Ausdruck (9) stellt K₀₂(t) einen Term dar, der sich auf eine seitliche Position in Bezug auf die Referenzposition des Zielfahrzeugs bezieht, K₁₂(t) stellt einen Term dar, der sich auf die Neigung der Zielspur bezieht, und K₂₂(t) stellt einen Term dar, der sich auf die Krümmung der Zielspur bezieht. Es ist zu beachten, dass die tatsächliche Krümmung K_2r(t) der Zielspur gemäß dem folgenden Ausdruck (10) berechnet werden kann.
[Ausdruck 10] $K_{2 r} (t) = 2 K_{22} (t)$
Die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 führt eine Bestimmung (im Folgenden als „Zielspurkorrekturbestimmung“ bezeichnet) durch, ob eine Korrektur der Zielspur erforderlich ist oder nicht, basierend auf den Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen, die durch den Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionsrechner 4 berechnet wurden, oder der Zielspur, die durch den Zielspurgenerator 5 erzeugt wurde.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 gemäß der ersten Ausführungsform enthält eine Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahrbestimmungseinheit 6a, die eine Bestimmung (im Folgenden als „Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahrbestimmung“ bezeichnet) durchführt, ob das Vorausfahrendes-Fahrzeug geradeaus fährt oder nicht, und basierend auf den Ergebnissen der Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahrbestimmung durch die Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahrbestimmungseinheit 6a bestimmt, ob eine Korrektur der Zielspur erforderlich ist oder nicht.
Die Vorausfahrendes-Fahrzeuggeradeausfahrbestimmung, die von der Vorausfahrendes-Fahrzeuggeradeausfahrbestimmungseinheit 6a durchgeführt wird, wird beschrieben. 4 und 5 zeigen Beispiele für einen Verlaufs von Positionen (Punktgruppe des Zielfahrzeugs, die sich auf Positionen des vorausfahrenden Fahrzeugs bezieht) eines vorausfahrenden Fahrzeugs VEH₂, dem ein Zielfahrzeug VEH₁ folgt, und Zielspuren. 4 und 5 illustrieren als Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen des vorausfahrenden Fahrzeugs VEH₂ eine Punktgruppe P_fvne, die keine Erfassungsfehler enthält, und eine Punktgruppe P_fv, die Erfassungsfehler enthält.
4 ist ein Beispiel für einen Fall, in dem das Zielfahrzeug VEH₁ fährt, indem es dem vorausfahrenden Fahrzeug VEH₂ folgt, das fährt, während es eine Kurve macht, und veranschaulicht eine Zielspur TT₁, die durch Ausführen einer polynomialen Annäherung an die Punktgruppe Pfvne ohne Erfassungsfehler erhalten wird, und eine Zielspur TT₂ (im Folgenden auch als „Zielspur mit Fehlern“ bezeichnet), die durch Ausführen einer polynomialen Annäherung an die Punktgruppe P_fv mit Erfassungsfehlern erhalten wird. 5 ist ein Beispiel für einen Fall, in dem das Zielfahrzeug VEH₁ fährt, indem es dem vorausfahrenden Fahrzeug VEH₂ folgt, das geradeaus fährt, und zeigt eine Zielspur TT₃ (im Folgenden auch als „Zielspur ohne Fehler“ bezeichnet), die durch Ausführen einer polynomialen Näherung an der Punktgruppe Pfvne ohne Erfassungsfehler erhalten wird, und eine Zielspur TT₄, die durch Ausführen einer polynomialen Näherung an der Punktgruppe P_fv einschließlich Erfassungsfehler erhalten wird.
Wie in 4 und 5 wird eine Differenz zwischen der Zielspur, die Fehler enthält (TT₂ oder TT₄), und der Zielspur, die keine Fehler enthält (TT₁ oder TT₃), sowohl im Fall der Kurvenfahrt als auch im Fall der Geradenfahrt erzeugt. Es ist zu beachten, dass im Fall der Kurvenfahrt (4) die Größe der Erkennungsfehler in Bezug auf den Bewegungsbetrag des vorausfahrenden Fahrzeugs in Fahrzeugbreitenrichtung gering ist und daher nicht ohne weiteres ein signifikanter Unterschied zwischen der Form der Zielspur, die Fehler TT2 enthält, und der Form der Zielspur, die keine Fehler TT1 enthält, erzeugt wird. Andererseits ist im Fall der Geradeausfahrt (5) die Größe der Erkennungsfehler in Bezug auf den Bewegungsbetrag (≈ 0) des vorausfahrenden Fahrzeugs in Richtung der Fahrzeugbreite groß, und somit ist ein Unterschied zwischen der Form der Zielspur, die Fehler TT4 enthält, und der Form der Zielspur, die keine Fehler TT3 enthält, relativ groß. Daher kann man sagen, dass die Notwendigkeit zur Durchführung einer Korrektur der Zielspur im Fall einer Kurvenfahrt gering ist, während die Notwendigkeit im Fall einer Geradenfahrt hoch ist.
Wenn also die Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahrbestimmungseinheit 6a bestimmt, dass das Vorausfahrende Fahrzeug geradeaus fährt, bestimmt die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 gemäß der ersten Ausführungsform, dass eine Korrektur der Zielspur notwendig ist.
Unter Bezugnahme auf 6 wird ein Verfahren zur Bestimmung der Geradeausfahrt des vorausfahrenden Fahrzeugs beschrieben, das von der Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahrbestimmungseinheit 6a durchgeführt wird. Hier, wie in 6 ein Zielfahrzeug-Referenzkoordinatensystem verwendet, in dem die X-Achse die Fahrtrichtung des Zielfahrzeugs VEH₁ und die Y-Achse die Fahrzeugbreitenrichtung darstellt, wobei Psd eine Referenzposition des Zielfahrzeugs VEH₁ darstellt, P_fv eine Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs in Bezug auf die Referenzposition P_sd des Zielfahrzeugs VEH₁ darstellt, I₁ einen Abstand (Fahrzeugabstand) in X-Achsenrichtung von der Referenzposition P_sd des Zielfahrzeugs VEH₁ zur Relativposition P_fv des vorausfahrenden Fahrzeugs darstellt und TT die Zielspur darstellt. Weiterhin wird eine Schwelle d_th1 für die Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahrtbestimmung an einer von der X-Achse um einen bestimmten Abstand entfernten Position in Y-Achsen-Richtung festgelegt, und eine von einer Position, die von der Referenzposition P_sd des Zielfahrzeugs VEH₁ in X-Achsen-Richtung um den Fahrzeugabstand I₁ entfernt ist, in Y-Achsen-Richtung um die Schwelle d_th1 entfernte Position wird als Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahrtbestimmungsposition P_sj definiert.
In diesem Fall kann eine Spur CT₁, die die Referenzposition P_sd des Zielfahrzeugs und die Geradeausfahrtposition P_sj(X_sj(t), Y_sj(t)) des vorausfahrenden Fahrzeugs verbindet, wie in dem folgenden Ausdruck (11) ausgedrückt werden.
[Ausdruck 11] $Y (t) = (Y_{sj} (t) / X_{sj} {(t)}^{2}) X^{2}$
Weiterhin kann die Krümmung K_CT1(t) der Spur CT₁, die durch den Ausdruck (11) ausgedrückt wird, durch den folgenden Ausdruck (12) ausgedrückt werden.
[Ausdruck 12] $K_{CT1} (t) = 2 (Y_{sj} (t) / X_{sj} {(t)}^{2})$
Die Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahrbestimmungseinheit 6a vergleicht den Betrag der Krümmung K_CT1(t), ausgedrückt durch den Ausdruck (12), und den Betrag der Krümmung K_2r(t) der Zielspur TT, ausgedrückt durch den Ausdruck (7) oder den Ausdruck (10), und wenn der Betrag der Krümmung K_2r(t) kleiner ist als der Betrag der Krümmung K_CT1(t), bestimmt die Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahrbestimmungseinheit 6a, dass das Vorausfahrende Fahrzeug geradeaus fährt. Wenn die Vorausfahrendes-Fahrzeuggeradeausfahrbestimmungseinheit 6a feststellt, dass das vorausfahrende Fahrzeug geradeaus fährt, bestimmt die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6, dass eine Korrektur der im Zielspurgenerator 5 erzeugten Zielspur erforderlich ist.
Wenn die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 bestimmt, dass eine Korrektur der Zielspur notwendig ist, korrigiert der Korrekturzielspurgenerator 7 die Zielspur, basierend auf den Positionen des Zielfahrzeugs, die durch den Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionsrechner 4 berechnet wurden, oder der durch den Zielspurgenerator 5 erzeugten Zielspur. Die Zielspur nach der Korrektur wird im Folgenden als „Korrekturzielspur“ bezeichnet. Insbesondere erzeugt der Korrekturzielspurgenerator 7 die Korrekturzielspur, indem er den Grad des Polynoms, das die Zielspur repräsentiert, in Bezug auf die vom Zielspurgenerator 5 erzeugte Zielspur verringert, indem er eine Mehrterm-Approximation durchführt. Mit anderen Worten, die Korrekturzielspur, die durch den Korrekturzielspurgenerator 7 erzeugt wird, wird erzeugt, indem an der Punktgruppe des Zielfahrzeugs, die den Fahrzeugpositionen vorausgeht, eine polynomiale Approximation mit einem Grad durchgeführt wird, der niedriger ist als der Grad der polynomialen Approximation, die durch den Zielspurgenerator 5 verwendet wird, um die Zielspur zu erzeugen.
Wenn beispielsweise die vom Zielspurgenerator 5 erzeugte Zielspur eine Zielspur der kubischen Approximation ist, wie im Ausdruck (6) ausgedrückt, erzeugt der Korrekturzielspurgenerator 7 die Zielspur der quadratischen Approximation, wie im Ausdruck (9) ausgedrückt, oder die Zielspur der linearen Approximation, wie im folgenden Ausdruck (13) ausgedrückt, als die Korrekturzielspur.
[Ausdruck 13] $Y (t) = K_{01} (t) + K_{11} (t) X$
In dem Ausdruck (13) stellt Koi(t) einen Term dar, der sich auf eine seitliche Position in Bezug auf die Referenzposition des Zielfahrzeugs bezieht, und K₁₁(t) stellt einen Term dar, der sich auf die Neigung der Zielspur bezieht.
Ferner kann der Korrekturzielspurgenerator 7 einen Term eines hohen Grades, der in der Annäherung der vom Zielspurgenerator 5 erzeugten Zielspur enthalten ist, auf 0 setzen, um die Zielspur eines niedrigen Grades zu erzeugen, und kann die Zielspur als Korrekturzielspur verwenden.
Die Steuerung 8 steuert den Betrieb des Zielfahrzeugs auf der Grundlage der von der Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 erzeugten Zielspur (die vom Zielspurgenerator 5 erzeugte Zielspur oder die vom Korrekturzielspurgenerator 7 erzeugte Korrekturzielspur). Insbesondere steuert die Steuerung 8 einen Lenkwinkel des Zielfahrzeugs, um das Zielfahrzeug zu veranlassen, der von der Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 erzeugten Zielspur zu folgen.
Die Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform korrigiert die Zielspur durch Verringern des Grades des Polynoms, das die Zielspur darstellt, wenn das vorausfahrende Fahrzeug geradeaus fährt. Erfassungsfehler der Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs können die Form der Zielspur beeinflussen, wenn das vorausfahrende Fahrzeug geradeaus fährt; durch Verringern des Grades der Zielspur kann dieser Einfluss jedoch reduziert werden. Zum Beispiel kann die Krümmungsvariation der Zielspur, die durch die Erfassungsfehler verursacht wird, reduziert werden, indem die mit kubischer Approximation erhaltene Zielspur in die mit quadratischer Approximation erhaltene Zielspur korrigiert wird. Ferner kann die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 100 die Steuerung des Zielfahrzeugs genau und reibungslos ausführen, indem sie das Zielfahrzeug auf der Grundlage der von der Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 erzeugten Zielspur steuert.
Der Betrieb der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Flussdiagramme beschrieben.
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Gesamtbetrieb der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 100 veranschaulicht. In Schritt ST1 erfasst die Zustandsgrößenerfassungseinheit 2 des Zielfahrzeugs eine Zustandsgröße des Zielfahrzeugs, wie beispielsweise eine Geschwindigkeit und eine Gierrate. In Schritt ST2 berechnet die Bewegungsbetragsberechnungseinheit 3 des Zielfahrzeugs den Bewegungsbetrag des Zielfahrzeugs, basierend auf der in Schritt ST1 erfassten Zustandsgröße des Zielfahrzeugs. In Schritt ST3 erfasst die Positionserfassungseinheit 1 des vorausfahrenden Fahrzeugs eine Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs in Bezug auf das Zielfahrzeug. Ein bestimmter Zeitraum eines Verlaufs der in Schritt ST3 erfassten Relativpositionen des vorausfahrenden Fahrzeugs wird in der vorausfahrenden Fahrzeugpositionserfassungseinheit 1 gespeichert.
In Schritt ST4 berechnet der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionsrechner 4 einen Verlauf von Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen, die in das Zielfahrzeug-Referenz-Koordinatensystem (Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen) umgewandelt werden, basierend auf dem in Schritt ST2 berechneten Zielfahrzeugbewegungsbetrag und dem in Schritt ST3 erfassten Verlauf der Relativpositionen des Vorausfahrenden Fahrzeugs. In Schritt ST5 erzeugt der Zielspurgenerator 5 die Zielspur, indem er eine polynomiale Annäherung an die Punktgruppe der in Schritt ST4 berechneten Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen durchführt. In Schritt ST6 bestimmt die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6, ob eine Korrektur der in Schritt ST5 erzeugten Zielspur erforderlich ist oder nicht. Ein detaillierter Ablauf von Schritt ST6 wird später beschrieben.
Wenn in Schritt ST6 bestimmt wird, dass eine Korrektur der Zielspur erforderlich ist, korrigiert der Korrekturzielspurgenerator 7 in Schritt ST7 die in Schritt ST5 erzeugte Zielspur. Ein Zielspurkorrekturverfahren wird wie folgt durchgeführt: Die Korrekturzielspur wird erzeugt, indem auf der in Schritt ST5 erzeugten Zielspur erneut eine Polynom-Approximation mit einem Grad kleiner als die Zielspur durchgeführt wird. Weiterhin kann ein Term eines hohen Grades der Zielspur mit einem höheren Grad auf 0 gesetzt werden, um die Zielspur eines niedrigen Grades zu berechnen, und die Zielspur kann als die Korrekturzielspur verwendet werden.
In Schritt ST8 steuert die Steuerung 8 das Zielfahrzeug so, dass die Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 der erzeugten Zielspur folgt. Insbesondere, wenn festgestellt wird, dass eine Korrektur der Zielspur nicht erforderlich ist, steuert die Steuerung 8 den Betrieb des Zielfahrzeugs auf der Grundlage der in Schritt ST5 erzeugten Zielspur. Wenn festgestellt wird, dass eine Korrektur der Zielspur erforderlich ist, steuert die Steuerung 8 den Betrieb des Zielfahrzeugs auf der Grundlage der in Schritt ST7 korrigierten Zielspur (Korrekturzielspur). Die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 100 führt wiederholt die Verarbeitung von 7 aus.
Die Details der Bestimmungsverarbeitung (Zielspurkorrekturbestimmung) von Schritt ST6 von 7 sind im Flussdiagramm von 8 dargestellt. In Schritt ST6a bestimmt die Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahrbestimmungseinheit 6a, ob das Vorausfahrende Fahrzeug geradeaus fährt oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug geradeaus fährt, fährt die Verarbeitung mit Schritt ST6b fort, und die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 bestimmt, dass eine Korrektur der Zielspur erforderlich ist. Wenn andererseits festgestellt wird, dass das vorausfahrende Fahrzeug geradeaus fährt, fährt die Verarbeitung mit Schritt ST6c fort, und die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 bestimmt, dass eine Korrektur der Zielspur nicht notwendig ist.
Die Einzelheiten der Bestimmungsverarbeitung (Bestimmung der Geradeausfahrt des vorausfahrenden Fahrzeugs) des Schritts ST6a von 8 sind im Flussdiagramm von 9 dargestellt (siehe auch das erklärende Diagramm von 6). In Schritt ST6a1 setzt die Vorausfahrendes-Fahrzeuggeradeausfahrbestimmungseinheit 6a den Schwellwert dth1für die Vorausfahrendes-Fahrzeuggeradeausfahrbestimmung an einer Position, die von der Referenzposition P_sd(X_sd, Y_sd) in Fahrzeugbreitenrichtung (Y-Achsenrichtung) um eine bestimmte Strecke entfernt ist. In Schritt ST6a2 berechnet die Vorausfahrendes-Fahrzeuggeradeausfahrbestimmungseinheit 6a den Fahrzeugabstand 11 zwischen dem Zielfahrzeug und dem Vorausfahrendes-Fahrzeug.
In Schritt ST6a3 setzt die Vorausfahrendes-Fahrzeuggeradeausfahrbestimmungseinheit 6a die Vorausfahrendes-Fahrzeuggeradeausfahrbestimmungsposition P_sj(X_sj,Y_sj) = (11, dth1) an eine Position, die von einer Position, die von der Referenzposition P_sd(X_sd, Y_sd) in der Fahrtrichtung (X-Achsenrichtung) um den Fahrzeugabstand I₁ entfernt ist, in der Fahrzeugbreitenrichtung um den Schwellenwert d_th1 entfernt ist. In Schritt ST6a4 erzeugt die Vorausfahrendes-Fahrzeuggeradeausfahrbestimmungseinheit 6a die Spur CT₁, die die Referenzposition P_sd(X_sd, Y_sd) des Zielfahrzeugs und die Vorausfahrendes-Fahrzeuggeradeausfahrbestimmungsposition P_sj verbindet. In Schritt ST6a5 berechnet die Vorausfahrendes-Fahrzeuggeradeausfahrbestimmungseinheit 6a die Krümmung K_CT1(t) der Spur CT₁.
In Schritt ST6a6 bestimmt die Vorausfahrendes-Fahrzeuggeradeausfahrbestimmungseinheit 6a, ob der Betrag der Krümmung K_2r(t) der Zielspur kleiner als der Betrag der Krümmung K_CT1(t) der Spur CT₁ ist oder nicht. Wenn der Betrag der Krümmung K_2r(t) der Zielspur kleiner ist als der Betrag der Krümmung K_CT1(t) der Spur CT₁, fährt die Verarbeitung mit Schritt ST6a7 fort, und die Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahrbestimmungseinheit 6a bestimmt, dass das Vorausfahrende Fahrzeug geradeaus fährt. Wenn der Betrag der Krümmung K_2r(t) der Zielspur gleich oder größer als der Betrag der Krümmung K_CT1(t) der Spur CT₁ ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt ST6a8 fort, und die Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahrbestimmungseinheit 6a bestimmt, dass das Vorausfahrende Fahrzeug nicht geradeaus fährt.
<Zweite Ausführungsform>
In der ersten Ausführungsform bestimmt die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 die Notwendigkeit einer Korrektur der Zielspur, basierend darauf, ob das vorausfahrende Fahrzeug geradeaus fährt oder nicht. In der zweiten Ausführungsform führt die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 die Bestimmung auf der Grundlage des Fahrzeugabstands zwischen dem Zielfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug durch.
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 gemäß der zweiten Ausführungsform enthält eine Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b, die eine Bestimmung (im Folgenden als „Fahrzeugabstandsbestimmung“ bezeichnet) durchführt, ob der Fahrzeugabstand zwischen dem Zielfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist oder nicht.
Es ist zu beachten, dass die Gesamtkonfiguration der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform derjenigen der ersten Ausführungsform (1) ähnlich ist, und eine Beschreibung derselben wird hier weggelassen.
Die Fahrzeugabstandsbestimmung, die von der Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b durchgeführt wird, wird beschrieben. 11 und 12 zeigen Beispiele eines Verlaufs von Positionen (Punktgruppe des Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen) eines Vorausfahrenden Fahrzeugs VEH₂, dem ein Zielfahrzeug VEH₁ folgt, und von Zielspuren. 11 und 12 zeigen als Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen des vorausfahrenden Fahrzeugs VEH₂ eine Punktgruppe P_fvne, die keine Erfassungsfehler enthält, und eine Punktgruppe P_fv, die Erfassungsfehler enthält.
11 ist ein Beispiel für einen Fall, in dem der Fahrzeugabstand zwischen dem Zielfahrzeug VEH₁ und dem vorausfahrenden Fahrzeug VEH2 kurz ist, und zeigt eine Zielspur TT3, die durch Ausführen einer polynomialen Approximation an der Punktgruppe Pfvne ohne Erfassungsfehler erhalten wird, und eine Zielspur TT₄, die durch Ausführen einer polynomialen Approximation an der Punktgruppe P_fv mit Erfassungsfehlern erhalten wird. 12 ist ein Beispiel für einen Fall, in dem der Abstand zwischen dem Zielfahrzeug VEH₁ und dem vorausfahrenden Fahrzeug VEH₂ groß ist, und zeigt eine Zielspur TT₅, die durch Ausführen einer polynomialen Approximation auf der Punktgruppe P_fvne ohne Erfassungsfehler erhalten wird, und eine Zielspur TT₆, die durch Ausführen einer polynomialen Approximation auf der Punktgruppe P_fv mit Erfassungsfehlern erhalten wird.
Wie in 11 und 12 wird sowohl in dem Fall, in dem der Abstand zwischen den Fahrzeugen kurz ist, als auch in dem Fall, in dem der Abstand zwischen den Fahrzeugen lang ist, eine Differenz zwischen der Zielspur, die Fehler enthält (TT₄ oder TT₆), und der Zielspur, die keine Fehler enthält (TT₃ oder TT₅), erzeugt. Es ist zu beachten, dass in dem Fall, in dem der Abstand zwischen den Fahrzeugen kurz ist (11), die Periode der Fluktuation der Zielspur, die Fehler TT₄ enthält, in Richtung der Fahrzeugbreite kurz ist, und daher, wenn das Zielfahrzeug VEH₁ veranlasst wird, der Zielspur TT₄ zu folgen, die Anzahl der Lenkvorgänge pro bestimmter Zeitperiode (oder pro bestimmter Strecke) relativ groß ist. Andererseits ist in dem Fall, in dem der Abstand zwischen den Fahrzeugen lang ist (12), die Periode der Fluktuation der Zielspur, die Fehler TT₆ in Richtung der Fahrzeugbreite enthält, lang, und daher kann selbst dann, wenn das Zielfahrzeug VEH₁ veranlasst wird, durch Folgen der Zielspur TT₆ zu fahren, die Anzahl der Lenkvorgänge pro bestimmter Zeitperiode relativ klein sein. Daher kann man sagen, dass die Notwendigkeit zur Durchführung der Korrektur der Zielspur gering ist, wenn der Abstand zwischen den Fahrzeugen lang ist, während die Notwendigkeit hoch ist, wenn der Abstand zwischen den Fahrzeugen kurz ist.
Wenn also die Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b bestimmt, dass der Fahrzeugabstand zwischen dem Zielfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist, bestimmt die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 gemäß der zweiten Ausführungsform, dass eine Korrektur der Zielspur erforderlich ist.
Unter Bezugnahme auf 13 wird ein Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahrbestimmungsverfahren beschrieben, das von der Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b durchgeführt wird. Hier, wie in 13 ein Zielfahrzeug-Referenzkoordinatensystem verwendet, in dem die X-Achse die Fahrtrichtung des Zielfahrzeugs VEH₁ und die Y-Achse die Fahrzeugbreitenrichtung betrifft, wobei P_sd eine Referenzposition des Zielfahrzeugs VEH₁, Pfv eine Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs in Bezug auf die Referenzposition P_sd des Zielfahrzeugs VEH₁ und 11 einen Abstand (Interfahrzeugabstand) in der X-Achsenrichtung von der Referenzposition P_sd des Zielfahrzeugs VEH1 zur Relativposition Pfv des vorausfahrenden Fahrzeugs betrifft. Ferner wird ein erster Schwellenwert d_th2 für die Bestimmung des Abstands zwischen den Fahrzeugen an einer Position festgelegt, die in Richtung der Y-Achse um eine bestimmte Strecke von der X-Achse entfernt ist.
Sei V(t) die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs und a_ylim ein Grenzwert der Querbeschleunigung. In diesem Fall kann eine Spur CT₂ eines Falles, der eine regelmäßige Kreisfahrt mit der Querbeschleunigung bei dem Grenzwert a_ylim annimmt, wie in dem folgenden Ausdruck (14) ausgedrückt werden.
[Ausdruck 14] $Y (t) = (α_{y|im} / 2 V {(t)}^{2}) X^{2}$
In der zweiten Ausführungsform wird eine X-Koordinate, wenn eine Y-Koordinate der Spur CT₂, die durch den Ausdruck (14) ausgedrückt wird, dieselbe ist wie die des ersten Schwellenwerts d_th2, als zweiter Schwellenwert I_th für die Bestimmung des Abstands zwischen den Fahrzeugen festgelegt. Der zweite Schwellenwert I_th kann wie in dem folgenden Ausdruck (15) ausgedrückt werden.
[Ausdruck 15] $I_{th} (t) = V (t) \sqrt{({2d}_{th2} / α_{y|im})}$
Die Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b vergleicht den Fahrzeugabstand I₁ zwischen dem Zielfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug mit dem zweiten Schwellenwert lth, der durch den Ausdruck (15) ausgedrückt wird, und wenn der Fahrzeugabstand I₁ gleich oder kleiner als der zweite Schwellenwert I_th ist, bestimmt die Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b, dass der Fahrzeugabstand kurz ist.
Durch Einstellen des Schwellenwerts (zweiter Schwellenwert I_th), der als Referenz für die Bestimmung, ob der Fahrzeugabstand kurz ist oder nicht, in der oben beschriebenen Weise verwendet wird, kann die Bestimmung des Fahrzeugabstands in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs durchgeführt werden. Es ist zu beachten, dass ein Verfahren zur Bestimmung des Schwellenwerts nicht unbedingt das Verfahren ist, das auf dem Grenzwert α_ylim der Querbeschleunigung basiert. Beispielsweise kann vorab eine Tabelle vorgesehen sein, in der eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit des Zielfahrzeugs und dem Schwellenwert für die Abstandsermittlung zwischen Fahrzeugen beschrieben ist.
Wenn die Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b feststellt, dass der Fahrzeugabstand zwischen dem Zielfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug gering ist, bestimmt die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 gemäß der zweiten Ausführungsform, dass eine Korrektur der im Zielspurgenerator 5 erzeugten Zielspur erforderlich ist. Es ist zu beachten, dass ein Zielspurkorrekturverfahren durch den Zielspurkorrekturgenerator 7 ähnlich wie in der ersten Ausführungsform das Verfahren zur Verringerung des Grades des die Zielspur repräsentierenden Polynoms sein kann.
Wenn der Fahrzeugabstand zwischen dem Zielfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug kurz ist, korrigiert die Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform die Zielspur, indem sie den Grad des Polynoms, das die Zielspur repräsentiert, herabsetzt. Wenn der Abstand zwischen den Fahrzeugen kurz ist, ist die Periode der Fluktuation der Zielspur, die durch die Erfassungsfehler der Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs verursacht wird, kurz; jedoch wird durch das Absenken des Grades der Zielspur die Fluktuation der Zielspur reduziert, und es wird verhindert, dass die Anzahl der Lenkzeiten pro bestimmter Zeitperiode zunimmt. Ferner kann die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 100 die Steuerung des Zielfahrzeugs genau und reibungslos ausführen, indem sie das Zielfahrzeug auf der Grundlage der in der Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 erzeugten Zielspur steuert.
Unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm wird im Folgenden der Betrieb der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben. Es ist zu beachten, dass der Gesamtbetrieb der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 100 dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Flussdiagramm von 7 ähnlich ist, und nur die Bestimmungsverarbeitung (Zielspurkorrekturbestimmung) von Schritt ST6 von 7 wird hier beschrieben.
Die Verarbeitung der Zielspurkorrekturbestimmung gemäß der zweiten Ausführungsform ist in dem Flussdiagramm von 14 dargestellt. In Schritt ST6d bestimmt die Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b, ob der Fahrzeugabstand zwischen dem Zielfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert für die Fahrzeugabstandsbestimmung (z.B. der zweite Schwellenwert dth2) ist oder nicht. Wenn der Fahrzeugabstand zwischen dem Zielfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt ST6e fort, und die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 bestimmt, dass eine Korrektur der Zielspur erforderlich ist. Andererseits, wenn der Abstand zwischen dem Zielfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug größer als der Schwellenwert ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt ST6f fort, und die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 bestimmt, dass eine Korrektur der Zielspur nicht notwendig ist.
Die Einzelheiten der Bestimmungsverarbeitung (Abstandsermittlung zwischen Fahrzeugen) des Schritts ST6d von 14 sind im Flussdiagramm von 15 dargestellt (siehe auch das erläuternde Diagramm von 13). Hier stellt die X-Achse des Zielfahrzeug-Referenzkoordinatensystems die Fahrtrichtung des Zielfahrzeugs dar, und die Y-Achse stellt die Fahrzeugbreitenrichtung des Zielfahrzeugs dar.
In Schritt ST6d1 setzt die Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b den ersten Schwellenwert dth2 für die Fahrzeugabstandsbestimmung an einer Position, die von der X-Achse des Zielfahrzeug-Referenzkoordinatensystems in Y-Achsenrichtung um einen bestimmten Abstand entfernt ist. Im Schritt ST6d2 berechnet die Fahrzeugabstandsermittlungseinheit 6b den Fahrzeugabstand 11 zwischen dem Zielfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug. In Schritt ST6d3 stellt die Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b den Grenzwert α_ylim der Querbeschleunigung des Zielfahrzeugs ein. In Schritt ST6d4 erzeugt die Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b die Spur CT2 unter der Annahme einer regelmäßigen Kreisfahrt mit der Querbeschleunigung des Zielfahrzeugs beim Grenzwert α_ylim. In Schritt ST6d5 berechnet die Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b eine X-Koordinate, wenn eine Y-Koordinate der Spur CT₂ gleich der des ersten Schwellenwerts d_th2 ist, und setzt den Wert als den zweiten Schwellenwert l_th für die Fahrzeugabstandsbestimmung.
In Schritt ST6d6 bestimmt die Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b, ob der Fahrzeugabstand l₁ gleich oder kleiner als der zweite Schwellenwert l_th ist oder nicht. Wenn der Fahrzeugabstand l₁ gleich oder kleiner als der zweite Schwellenwert l_th ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt ST6d7 fort, und die Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b bestimmt, dass der Fahrzeugabstand l₁ kurz ist. Wenn der Fahrzeugabstand l₁ größer als der zweite Schwellenwert l_th ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt ST6d8 fort, und die Fahrzeugabstandsbestimmungseinheit 6b bestimmt, dass der Fahrzeugabstand l₁ lang ist.
<Dritte Ausführungsform>
In der dritten Ausführungsform erzeugt der Zielspurgenerator 5 zwei Zielspuren mit unterschiedlichen Graden polynomialer Näherungen, und die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 bestimmt die Notwendigkeit einer Korrektur der Zielspur, basierend auf der Differenz zwischen den beiden Zielspuren.
16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 gemäß der dritten Ausführungsform enthält eine Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c, die eine Bestimmung (im Folgenden als „Zielspurdifferenzbestimmung“ bezeichnet) durchführt, ob die Differenz zwischen zwei Zielspuren mit unterschiedlichen Graden polynomialer Approximationen gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist oder nicht.
Die Zielspurdifferenzbestimmung, die von der Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c durchgeführt wird, wird beschrieben. 17 veranschaulicht ein Beispiel für einen Verlauf von Positionen (Punktgruppe des Zielfahrzeugs, die sich auf Positionen des vorausfahrenden Fahrzeugs bezieht) eines vorausfahrenden Fahrzeugs VEH₂, dem ein Zielfahrzeug VEH₁ folgt, und von Zielspuren.
Wie in 17 dargestellt, wird ein Zielfahrzeug-Referenzkoordinatensystem verwendet, in dem die X-Achse die Fahrtrichtung des Zielfahrzeugs VEH₁ und die Y-Achse die Fahrzeugbreitenrichtung repräsentiert, wobei P_fvrec ein Verlauf von Positionen des vorausfahrenden Fahrzeugs (Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen) darstellt. Der Zielspurgenerator 5 erzeugt zwei Zielspuren, indem er zwei Arten von Polynomapproximationen mit unterschiedlichen Graden an der Punktgruppe P_fvrec durchführt. Im Beispiel von 17 erzeugt der Zielspurgenerator 5 eine Zielspur TT₇, die durch Ausführen einer kubischen Approximation an der Punktgruppe P_fvrec unter Verwendung des Ausdrucks (6) erhalten wird, und eine Zielspur TT₈, die durch Ausführen einer linearen Approximation an der Punktgruppe P_fvrec unter Verwendung des Ausdrucks (13) erhalten wird. Ferner stellt P_fvnew(X_fvnew, Y_fvnew) einen Punkt dar, der die zuletzt detektierte Position des vorausfahrenden Fahrzeugs in der Punktgruppe P_fvrec der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen angibt.
Die Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c berechnet eine Y-Koordinate Y_h, wenn eine X-Koordinate gleich der X-Koordinate (X_fvnew) des Punktes Pfvnew in der Zielspur TT₇ ist, und eine Y-Koordinate Y₁, wenn eine X-Koordinate gleich der X-Koordinate (X_fvnew) des Punktes Pfvnew in der Zielspur TT₈ ist, und berechnet ferner die Größe der Differenz zwischen Y_h und Y_l als eine Zielspurdifferenz d_e.
Dann vergleicht die Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c die Zielspurdifferenz de und einen vorbestimmten Schwellenwert d_th3 zur Zielspurdifferenzbestimmung. Wenn die Zielspurdifferenz d_e gleich oder kleiner als der Schwellenwert d_th3 ist, bestimmt die Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c, dass die Differenz zwischen den beiden Zielspuren TT₇ und TT₈ klein ist. Wenn die Zielspurdifferenz d_e größer ist als der Schwellenwert d_th3, bestimmt die Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c, dass die Differenz zwischen den beiden Zielspuren TT₇ und TT₈ groß ist.
Hier hat die Zielspur, die mit einer Polynomnäherung hohen Grades erhalten wurde, eine hohe Näherungsgenauigkeit, aber sie hat eine Form mit vielen Krümmungsvariationen. Dementsprechend hat die Zielspur eine große Anzahl von Lenkzeiten, wenn das Zielfahrzeug durch das Folgen eines anderen Fahrzeugs zum Fahren gebracht wird. Auf der anderen Seite hat die Zielspur, die mit einer polynomiale Approximation niedrigen Grades erhalten wird, keine hohe Approximationsgenauigkeit, aber eine stabile Form mit weniger Krümmungsvariationen. Dementsprechend kann die Zielspur die Anzahl der Lenkvorgänge reduzieren, wenn das Zielfahrzeug durch das Folgen eines anderen Fahrzeugs zum Fahren veranlasst wird, und zu einer reibungslosen Steuerung des Zielfahrzeugs beitragen. Wenn also die Form der Zielspur, die mit einer Polynomapproximation hohen Grades erhalten wurde, und die Form der Zielspur, die mit einer Polynomapproximation niedrigen Grades erhalten wurde, einander ähnlich sind, ist es vorzuziehen, dass die Zielspur, die mit einer Polynomapproximation niedrigen Grades erhalten wurde, verwendet wird.
Wenn also die Differenz zwischen zwei Zielspuren mit unterschiedlichen Graden klein ist, bestimmt die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 gemäß der dritten Ausführungsform, dass es notwendig ist, die Zielspur eines hohen Grades in die Zielspur eines niedrigen Grades zu korrigieren, um eine reibungslose Steuerung des Zielfahrzeugs zu realisieren. Wenn die Differenz zwischen zwei Zielspuren groß ist, bestimmt die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 ferner, dass eine Korrektur der Zielspur eines hohen Grades nicht notwendig ist, um die Genauigkeit der Annäherung beizubehalten.
Wenn bestimmt wird, dass eine Korrektur der Zielspur notwendig ist, verwendet der Korrekturzielspurgenerator 7 von den zwei Zielspuren die Zielspur mit polynomialer Approximation eines niedrigeren Grades als die Korrekturzielspur, während, wenn bestimmt wird, dass eine Korrektur der Zielspur nicht notwendig ist, der Korrekturzielspurgenerator 7 die Zielspur mit polynomialer Approximation eines höheren Grades als die Korrekturzielspur verwendet.
Wenn die Differenz zwischen zwei Zielspuren mit unterschiedlichen Graden klein ist, kann die Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 gemäß der dritten Ausführungsform die Krümmungsvariation der Zielspur, die durch die Erfassungsfehler verursacht wird, reduzieren, indem die Zielspur korrigiert wird, indem die Zielspur mit einem niedrigeren Grad angenommen wird. Ferner kann die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 100 die Steuerung des Zielfahrzeugs genau und reibungslos ausführen, indem sie das Zielfahrzeug auf der Grundlage der von der Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 erzeugten Zielspur steuert.
Unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm wird der Betrieb der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 100 gemäß der dritten Ausführungsform im Folgenden beschrieben. Der Gesamtbetrieb der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 100 ähnelt weitgehend dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Flussdiagramm von 7. Die Details der Verarbeitung der Erzeugung der Zielspur in Schritt ST5, die Verarbeitung der Zielspurkorrekturbestimmung in Schritt ST6 und die Verarbeitung der Erzeugung der Korrekturzielspur in Schritt ST7 unterscheiden sich jedoch von denen der ersten Ausführungsform. Daher wird hier die Verarbeitung der Schritte ST5, ST6 und ST7 von 7 beschrieben.
In der dritten Ausführungsform erzeugt der Zielspurgenerator 5 in Schritt ST5 von 7 zwei Zielspuren mit unterschiedlichen Graden von Polynomnäherungen. Die Zielspur mit einem höheren Grad der beiden Zielspuren wird als reguläre Zielspur definiert. Die Zielspur mit dem niedrigeren Grad wird z.B. für die Zielspurkorrekturbestimmung in Schritt ST6 verwendet und wird auch als Korrekturzielspur verwendet, wenn festgestellt wird, dass eine Korrektur der Zielspur notwendig ist.
Es ist zu beachten, dass der Zielspurgenerator 5 drei oder mehr Zielspuren mit unterschiedlichen Graden erzeugen kann, und die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit 6 kann zwei der Zielspuren auswählen. Weiterhin kann der Zielspurgenerator 5 die Zielspur mit einem niedrigeren Grad erzeugen, indem er einen Term eines hohen Grades der Zielspur mit einem höheren Grad auf 0 setzt.
Die Bestimmungsverarbeitung von Schritt ST6 in der dritten Ausführungsform ist im Flussdiagramm von 18 dargestellt. In Schritt ST6g bestimmt die Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c, ob die Differenz zwischen zwei Zielspuren mit unterschiedlichen Graden klein ist oder nicht. Wenn die Differenz zwischen den Zielspuren klein ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt ST6h fort, und die Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c bestimmt, dass eine Korrektur der Zielspur erforderlich ist. Wenn die Differenz zwischen den Zielspuren groß ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt ST6i fort, und die Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c bestimmt, dass eine Korrektur der Zielspur nicht notwendig ist.
Die Details der Bestimmungsverarbeitung (Zielspurdifferenzbestimmung) des Schritts ST6g von 18 sind im Flussdiagramm von 19 dargestellt (siehe auch das erläuternde Diagramm von 17). Hier stellt die X-Achse des Zielfahrzeug-Referenzkoordinatensystems die Fahrtrichtung des Zielfahrzeugs dar, und die Y-Achse stellt die Fahrzeugbreitenrichtung des Zielfahrzeugs dar.
In Schritt ST6g1 setzt die Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c einen Schwellenwert dth3 für die Zielspurdifferenzbestimmung. In Schritt ST6g2 berechnet die Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c eine Y-Koordinate Y_h, wenn eine X-Koordinate gleich einem bestimmten Wert (z.B. X_fvnew aus 17) in der Zielspur mit einem höheren Grad ist. In Schritt ST6g3 berechnet die Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c eine Y-Koordinate Y_l, wenn eine X-Koordinate gleich dem spezifischen Wert in der Zielspur mit einem niedrigeren Grad ist. In Schritt ST6g4 berechnet die Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c den folgenden Ausdruck: Zielspurdifferenz d_e = |Y_h - Y_l|.
In Schritt ST6g5 bestimmt die Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c, ob die Zielspurdifferenz d_e gleich oder kleiner als der Schwellenwert d_th3 ist oder nicht. Wenn die Zielspurdifferenz d_e gleich oder kleiner als der Schwellenwert d_th3 ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt ST6g6 fort, und die Zielspurdifferenzbestimmungseinheit 6c bestimmt, dass die Differenz zwischen den beiden Zielspuren klein ist. Wenn die Zielspurdifferenz d_e größer ist als der Schwellenwert d_th3, fährt die Verarbeitung mit Schritt ST6g7 fort, und es wird bestimmt, dass die Differenz zwischen den beiden Zielspuren groß ist.
Ferner wird in der dritten Ausführungsform in Schritt ST7 von 7, wenn in Schritt ST6 bestimmt wird, dass eine Korrektur der Zielspur erforderlich ist, die Zielspur mit einem niedrigeren Grad der beiden in Schritt ST5 erzeugten Zielspuren als die Korrekturzielspur verwendet.
<Beispiel für die Hardware-Konfiguration>
20 und 21 sind jeweils ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Hardware-Konfiguration der Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 zeigt. Jede Funktion der in 1 dargestellten Komponenten der Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 wird beispielsweise durch eine in 20 dargestellte Verarbeitungsschaltung 50 implementiert. Insbesondere enthält die Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 die Verarbeitungsschaltung 50 zur Durchführung der folgenden Prozesse Erfassen der Relativposition des vor dem Zielfahrzeug fahrenden vorausfahrenden Fahrzeugs; Erfassen der Zustandsgröße des Zielfahrzeugs; Berechnen des Bewegungsbetrags des Zielfahrzeugs, basierend auf der Zustandsgröße des Zielfahrzeugs; Berechnen der Punktgruppe des Zielfahrzeugs mit Bezug auf vorausfahrende Fahrzeugpositionen, die einen Verlauf der Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs in einem Koordinatensystem darstellen, wobei die aktuelle Position des Zielfahrzeugs als Referenz verwendet wird, basierend auf der Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs und dem Bewegungsbetrag des Zielfahrzeugs; Erzeugen der Zielspur des Zielfahrzeugs, basierend auf der Punktgruppe der vorausgehenden Fahrzeugpositionen des Zielfahrzeugs; Bestimmen, ob eine Korrektur der Zielspur notwendig ist oder nicht, basierend auf der Punktgruppe der vorausgehenden Fahrzeugpositionen des Zielfahrzeugs oder der Zielspur; und Erzeugen der Korrekturzielspur, die durch Korrigieren der Zielspur erhalten wird, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen oder der Zielspur, wenn bestimmt wird, dass eine Korrektur der Zielspur notwendig ist. Die Verarbeitungsschaltung 50 kann eine dedizierte Hardware sein oder kann unter Verwendung eines Prozessors (auch als Zentraleinheit (CPU), Verarbeitungsgerät, Rechengerät, Mikroprozessor, Mikrocomputer oder digitaler Signalprozessor (DSP) bezeichnet) konfiguriert werden, der ein in einem Speicher gespeichertes Programm ausführt.
Wenn die Verarbeitungsschaltung 50 eine dedizierte Hardware ist, enthalten Beispiele für die Verarbeitungsschaltung 50 beispielsweise eine einzelne Schaltung, eine zusammengesetzte Schaltung, einen programmierten Prozessor, einen parallel programmierten Prozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder eine Kombination aus diesen. Jede der Funktionen der Komponenten der Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 kann mit einzelnen Verarbeitungsschaltungen implementiert werden, oder diese Funktionen können gemeinsam mit einer Verarbeitungsschaltung implementiert werden.
21 zeigt ein Beispiel für eine Hardware-Konfiguration der Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 für den Fall, dass die Verarbeitungsschaltung 50 mit einem Prozessor 51 konfiguriert ist, der ein Programm ausführt. In diesem Fall werden die Funktionen der Komponenten der Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 mit Software oder Ähnlichem (Software, Firmware oder eine Kombination aus Software und Firmware) implementiert. Die Software o.ä. wird als Programm bezeichnet und ist in einem Speicher 52 abgelegt. Der Prozessor 51 implementiert die Funktion jeder Einheit durch Lesen und Ausführen des im Speicher 52 gespeicherten Programms. Insbesondere enthält die Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 den Speicher 52 zum Speichern des Programms. Wenn es vom Prozessor 51 ausgeführt wird, soll das Programm ausführen: Verarbeiten des Erfassens der Relativposition des vor dem Zielfahrzeug fahrenden vorausfahrenden Fahrzeugs; Verarbeiten des Erfassens der Zustandsgröße des Zielfahrzeugs; Verarbeiten des Berechnens des Bewegungsbetrags des Zielfahrzeugs, basierend auf der Zustandsgröße des Zielfahrzeugs; Verarbeiten des Berechnens der Punktgruppe des Zielfahrzeugs in Bezug auf vorausfahrende Fahrzeugpositionen, die einen Verlauf der Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs in einem Koordinatensystem unter Verwendung der aktuellen Position des Zielfahrzeugs als Referenz darstellen, basierend auf der Relativposition des vorausfahrenden Fahrzeugs und dem Bewegungsbetrag des Zielfahrzeugs; Verarbeiten des Erzeugens der Zielspur des Zielfahrzeugs, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen; Verarbeiten des Bestimmens, ob eine Korrektur der Zielspur notwendig ist oder nicht, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen oder der Zielspur; und Verarbeiten des Erzeugens der Korrekturzielspur, die durch Korrigieren der Zielspur erhalten wird, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen oder der Zielspur, wenn bestimmt wird, dass eine Korrektur der Zielspur notwendig ist. Mit anderen Worten kann man auch sagen, dass das Programm einen Computer veranlasst, einen Vorgang und ein Verfahren zum Betrieb der Komponenten der Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 auszuführen.
Hier kann der Speicher 52 beispielsweise ein nichtflüchtiger oder flüchtiger Halbleiterspeicher sein, wie ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Festwertspeicher (ROM), ein Flashspeicher, ein löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (EPROM), und ein elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (EEPROM), ein Festplattenlaufwerk (HDD), eine magnetische Platte, eine flexible Platte, eine optische Platte, eine Compact Disc, eine MiniDisc, eine Digital Versatile Disc (DVD), und eine Laufwerksvorrichtung oder dergleichen dafür, oder ein beliebiges Speichermedium, das in Zukunft verwendet werden soll.
Oben wurde eine Konfiguration beschrieben, bei der die Funktionen der Komponenten der Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 mit beliebiger Hardware und Software oder Ähnlichem implementiert sind. Dies ist jedoch nicht einschränkend, und ein Teil der Komponenten der Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 kann mit dedizierter Hardware implementiert sein, und ein anderer Teil der Komponenten kann mit Software oder dergleichen implementiert sein. Zum Beispiel können Funktionen eines Teils der Komponenten mit der Verarbeitungsschaltung 50 als dedizierter Hardware implementiert werden, und Funktionen eines anderen Teils der Komponenten können mit der Verarbeitungsschaltung 50 als Prozessor 51 implementiert werden, der ein im Speicher 52 gespeichertes Programm liest und ausführt.
Wie oben beschrieben, kann die Zielspurerzeugungsvorrichtung 10 jede oben beschriebene Funktion mit Hardware, Software oder dergleichen oder einer Kombination davon implementieren.
Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Erfindung jede Ausführungsform frei kombiniert werden kann und jede Ausführungsform kann modifiziert oder weggelassen werden, wie es im Rahmen der Erfindung angemessen ist.
Während die vorliegende Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben wurde, ist die vorangehende Beschreibung in allen Aspekten illustrativ und nicht einschränkend. Es wird daher davon ausgegangen, dass zahlreiche nicht dargestellte Modifikationen entwickelt werden können, ohne vom Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

100: Fahrzeugsteuerungsvorrichtung,
10: Zielspurerzeugungsvorrichtung,
1: Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionserfassungsgerät,
2: Zielfahrzeugzustandsgrößenerfassungsvorrichtung,
3: Zielfahrzeugbewegungsbetragsrechner,
4: Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionsrechner,
5: Zielspurgenerator,
6: Zielspurkorrektur-Ermittlungsvorrichtung,
7: Korrekturzielspurgenerator,
8: Steuerung,
6a: Vorausfahrendes-Fahrzeug-Geradeausfahr-Ermittlungsvorrichtung,
6b: Fahrzeugabstandsermittlungsvorrichtung,
6c: Zielspurdifferenz-Ermittlungsvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004322916 [0003]

Claims

Eine Zielspurerzeugungsvorrichtung (10), umfassend eine Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionserfassungseinheit (1), die konfiguriert ist, eine Relativposition eines vorausfahrenden Fahrzeugs zu erfassen, das vor einem Zielfahrzeug fährt; eine Zielfahrzeugzustandsgrößen-Erfassungseinheit (2), konfiguriert zum Erfassen eine Zustandsgröße des Zielfahrzeugs; einen Zielfahrzeugbewegungsbetragsrechner (3), der konfiguriert ist, einen Bewegungsbetrag des Zielfahrzeugs basierend auf der Zustandsgröße des Zielfahrzeugs zu berechnen; einen Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionsrechner (4), der konfiguriert ist, eine Punktgruppe von Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen zu berechnen, die einen Verlauf der Relativposition des Zielfahrzeugs in einem Koordinatensystem unter Verwendung einer aktuellen Position des Zielfahrzeugs als Referenz darstellen, basierend auf der Relativposition des Zielfahrzeugs und dem Bewegungsbetrag des Zielfahrzeugs; einen Zielspurgenerator (5), der konfiguriert ist, eine Zielspur des Zielfahrzeugs zu erzeugen, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen; eine Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6), die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob eine Korrektur der Zielspur notwendig ist oder nicht, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen oder der Zielspur; und einen Korrekturzielspurgenerator (7), der konfiguriert ist, um eine Korrekturzielspur zu erzeugen, die durch Korrigieren der Zielspur erhalten wird, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen oder der Zielspur vorausgeht, wenn bestimmt wird, dass eine Korrektur der Zielspur notwendig ist.
Die Zielspurerzeugungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Zielspurgenerator (5) die Zielspur erzeugt, indem er eine polynomiale Approximation an der Punktegruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen durchführt, und der Korrekturzielspurgenerator (7) die Korrekturzielspur erzeugt, indem er einen Grad der zur Erzeugung der Zielspur verwendeten Polynomialapproximation verringert.
Die Zielspurerzeugungsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei der Korrekturzielspurgenerator (7) die Korrekturzielspur erzeugt, indem er einen Term eines hohen Grades eines Polynoms, das die Zielspur darstellt, auf 0 setzt.
Die Zielspurerzeugungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6) bestimmt, ob das vorausfahrende Fahrzeug geradeaus fährt oder nicht, und wenn die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6) bestimmt, dass das vorausfahrende Fahrzeug geradeaus fährt, bestimmt die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6), dass eine Korrektur der Zielspur erforderlich ist.
Die Zielspurerzeugungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6) bestimmt, dass eine Korrektur der Zielspur erforderlich ist, wenn ein Fahrzeugabstand zwischen dem Zielfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Die Zielspurerzeugungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Zielspurgenerator (5) zwei Zielspuren mit unterschiedlichen Graden erzeugt, indem er zwei Polynomapproximationen mit unterschiedlichen Graden an der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen durchführt, die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6) eine Größe einer Differenz zwischen den zwei Zielspuren bestimmt, und wenn die Differenz zwischen den zwei Zielspuren gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6) bestimmt, dass eine Korrektur der Zielspur notwendig ist, und von den zwei Zielspuren eine Zielspur mit einem niedrigeren Grad als die Korrekturzielspur verwendet wird, und eine Zielspur mit einem höheren Grad als eine zu korrigierende Zielspur verwendet wird.
Die Zielspurerzeugungsvorrichtung (10) nach Anspruch 6, wobei die zwei Zielspuren zwei beliebige aus einer Zielspur, die durch Ausführen einer linearen Approximation erhalten wird, einer Zielspur, die durch Ausführen einer quadratischen Approximation erhalten wird, und einer Zielspur, die durch Ausführen einer kubischen Approximation erhalten wird, sind.
Eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung (100) umfassend: die Zielspurerzeugungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7; und eine Steuerung (8), die konfiguriert ist, den Betrieb des Zielfahrzeugs auf der Grundlage der Zielspur oder der Korrekturzielspur zu steuern.
Ein Zielspurerzeugungsverfahren, das in einer Zielspurerzeugungsvorrichtung (10) verwendet wird, wobei das Zielspurerzeugungsverfahren die folgenden Schritte umfasst: Verwenden einer Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionserfassungseinheit (1) der Zielspurerzeugungsvorrichtung (10), um eine Relativposition eines vor einem Zielfahrzeug fahrenden vorausfahrenden Fahrzeugs zu erfassen; Verwenden einer Zielfahrzeugzustandsgrößen-Erfassungseinheit (2) der Zielspurerzeugungsvorrichtung (10), um eine Zustandsgröße des Zielfahrzeugs zu erfassen; Verwenden eines Zielfahrzeugbewegungsbetragsrechners (3) der Zielspurerzeugungsvorrichtung (10), um einen Bewegungsbetrag des Zielfahrzeugs basierend auf der Zustandsgröße des Zielfahrzeugs zu berechnen; Verwenden eines Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionsrechners (4) der Zielspurerzeugungsvorrichtung (10), um eine Punktgruppe von Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen zu berechnen, die einen Verlauf der Relativposition des Vorausfahrenden Fahrzeugs in einem Koordinatensystem darstellen, wobei eine aktuelle Position des Zielfahrzeugs als Referenz verwendet wird, basierend auf der Relativposition des Vorausfahrenden Fahrzeugs und dem Bewegungsbetrag des Zielfahrzeugs; Verwenden eines Zielspurgenerators (5) der Zielspurerzeugungsvorrichtung (10), um eine Zielspur des Zielfahrzeugs zu erzeugen, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen; Verwenden einer Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6) der Zielspurerzeugungsvorrichtung (10) zum Bestimmen, ob eine Korrektur der Zielspur notwendig ist oder nicht, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen oder der Zielspur; und Verwenden eines Korrekturzielspurgenerators (7) der Zielspurerzeugungsvorrichtung (10), um eine Korrekturzielspur zu erzeugen, die durch Korrigieren der Zielspur erhalten wird, basierend auf der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen oder der Zielspur vorausgeht, wenn bestimmt wird, dass eine Korrektur der Zielspur notwendig ist.
Das Zielspurerzeugungsverfahren nach Anspruch 9, wobei der Zielspurgenerator (5) die Zielspur erzeugt, indem er eine polynomiale Approximation an der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen durchführt, und der Korrekturzielspurgenerator (7) die Korrekturzielspur erzeugt, indem er einen Grad der zur Erzeugung der Zielspur verwendeten Polynomialapproximation verringert.
Das Zielspurerzeugungsverfahren nach Anspruch 10, wobei der Korrekturzielspurgenerator (7) die Korrekturzielspur erzeugt, indem er einen Term eines hohen Grades eines Polynoms, das die Zielspur repräsentiert, auf 0 setzt.
Das Zielspurerzeugungsverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6) bestimmt, ob das vorausfahrende Fahrzeug geradeaus fährt oder nicht, und wenn die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6) bestimmt, dass das vorausfahrende Fahrzeug geradeaus fährt, bestimmt die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6), dass eine Korrektur der Zielspur erforderlich ist.
Das Zielspurerzeugungsverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6) bestimmt, dass eine Korrektur der Zielspur notwendig ist, wenn ein Fahrzeugabstand zwischen dem Zielfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Das Zielspurerzeugungsverfahren nach Anspruch 9, wobei der Zielspurgenerator (5) zwei Zielspuren mit unterschiedlichen Graden erzeugt, indem er zwei Polynomapproximationen mit unterschiedlichen Graden an der Punktgruppe der Zielfahrzeug-Referenz-Vorausfahrendes-Fahrzeugpositionen durchführt, die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6) eine Größe einer Differenz zwischen den zwei Zielspuren bestimmt, und wenn die Differenz zwischen den zwei Zielspuren gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, die Zielspurkorrekturbestimmungseinheit (6) bestimmt, dass eine Korrektur der Zielspur notwendig ist, und von den zwei Zielspuren eine Zielspur mit einem niedrigeren Grad als die Korrekturzielspur verwendet wird, und eine Zielspur mit einem höheren Grad als eine zu korrigierende Zielspur verwendet wird.
Das Zielspurerzeugungsverfahren nach Anspruch 14, wobei die zwei Zielspuren zwei beliebige aus einer Zielspur, die durch Ausführen einer linearen Approximation erhalten wird, einer Zielspur, die durch Ausführen einer quadratischen Approximation erhalten wird, und einer Zielspur, die durch Ausführen einer kubischen Approximation erhalten wird, sind.
Ein Fahrzeugsteuerungsverfahren, das in einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung (100) verwendet wird, die die Zielspurerzeugungsvorrichtung (10) enthält, wobei das Fahrzeugsteuerungsverfahren die folgenden Schritte umfasst: Verwenden der Zielspurerzeugungsvorrichtung (10) zum Erzeugen der Zielspur oder der Korrekturzielspur unter Verwendung des Zielspurerzeugungsverfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 15; und Verwenden einer Steuerung (8) der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung (100), um den Betrieb des Zielfahrzeugs basierend auf der Zielspur oder der Korrekturzielspur zu steuern.