DE19506364A1

DE19506364A1 - Fahrzeugsteuersystem

Info

Publication number: DE19506364A1
Application number: DE19506364A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Sekine; Kazuya Tamura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1994-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2015-02-24
Also published as: GB2286905B; DE19506364C2; GB2286905A; US5661650A; GB9503676D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuersystem zum Steuern eines Fahrzeugs bezüglich einer Form einer Straße, auf der das Fahrzeug fährt, und das die Form der Straße auf Basis einer Karteninformation, die aus einer Mehrzahl die Straße bildender Koordinatenpunkte gebildet ist, erfaßt.

Ein bekanntes Fahrzeugsteuersystem überträgt Information, wie etwa eine geeignete Geschwindigkeit und einen Lenkwinkel, die ein Fahrzeug zum glattgängigen Durchfahren einer Kurve braucht, von einem Sender, der an einer Stelle kurz vor einem Eingang der Kurve angeordnet ist, um einen Fahrzustand eines Fahrzeugs auf Basis dieser Information zu steuern (she. japanische Patent anmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 149700/91). Ein weiteres be kanntes Fahrzeugsteuersystem steuert eine automatische Fahrt regelvorrichtung oder dergleichen eines Fahrzeugs auf Basis von Information, wie etwa Neigung einer Straße, Zustand einer Straßenoberfläche und Radius einer Kurve, die in einem CD-ROM gespeichert wurden (she. japanische Patentanmeldungsoffen legungsschrift Nr. 15799/92).

Das erstgenannte System hat den Nachteil, daß es an allen Straßen anzuordnen ist, weil die Kosten zur Ausrüstung und War tung zu teuer werden, und das letztere System ist schwierig zu realisieren, weil es eine sehr große Datenmenge benötigt.

Ziel der Erfindung ist es daher, die Form einer vor einem Fahr zeug liegenden Straße auf Basis einer Karteninformation zu er fassen, die aus einem Satz die Straße bildender Koordinaten punkte gebildet ist, um den Fahrzustand eines Fahrzeugs auf Basis der erfaßten Straßenform richtig zu steuern.

Um dieses Ziel zu erreichen, umfaßt ein erfindungsgemäßes Fahr zeugsteuersystem: ein Karteninformationsausgabemittel zur Aus gabe von Karteninformation, die aus einer Mehrzahl, eine Straße darstellender Koordinatenpunkte gebildet ist; ein Fahrzeug positionsanzeigemittel zur Anzeige einer Position des Fahrzeugs auf der Straße; ein Extraktionsmittel von Bezugskoordinaten zur Extraktion von wenigstens drei Bezugskoordinatenpunkten auf der vor dem Fahrzeug liegenden Straße; ein Straßenformerfassungs mittel zur Erfassung der Form der Straße auf Basis der extra hierten Bezugskoordinatenpunkte; und ein Fahrzeugsteuermittel zur Steuerung des Fahrzeugs auf Basis der erfaßten Straßenform.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Fahrzeugsteuersystem umfaßt: ein Karteninformationsausgabmittel zur Ausgabe von Kartenin formation, die aus einer Mehrzahl eine Straße darstellender Koordinatenpunkte gebildet ist; ein Fahrzeugpositionsanzeige mittel zur Anzeige einer Position des Fahrzeugs auf der Straße; ein Extraktionsmittel von Bezugskoordinatenpunkten zur Ex traktion von wenigstens vier Bezugskoordinatenpunkten auf der vor dem Fahrzeug liegenden Straße; ein Winkelberechnungsmittel zur Berechnung eines Winkels, der durch die Bezugskoordinaten punkte verbindende Linien gebildet ist; ein Straßenformerfas sungsmittel zur Erfassung der Straßenform auf Basis einer Anord nung der auf Basis der berechneten Winkel bestimmten Bezugskoor dinatenpunkte; und ein Fahrzeugsteuermittel zur Steuerung des Fahrzeugs auf Basis der erfaßten Straßenform.

Ein noch weiters erfindungsgemäßes Fahrzeugsteuersystem umfaßt: ein Karteninformationsausgabemittel zur Ausgabe einer Karten information, die aus einer Mehrzahl eine Straße darstellender Koordinatenpunkte gebildet ist; ein Fahrzeugpositionsanzeige mittel zur Anzeige einer Position eines Fahrzeugs auf der Straße; ein Extraktionsmittel von Bezugskoordinatenpunkten zur Extraktion von wenigstens drei benachbarten Bezugskoordinaten punkten auf der vor dem Fahrzeug liegenden Straße; ein Winkelbe rechnungsmittel zur Berechnung von Winkeln, die durch die Be zugskoordinatenpunkte verbindende Linien gebildet sind; ein Distanzberechnungsmittel zur Berechnung von Distanzen zwischen den Bezugskoordinatenpunkten; ein Straßenformerfassungsmittel zur Erfassung der Straßenform auf Basis einer Anordnung der Bezugskoordinantenpunkte, die auf Basis der berechneten Winkel und der berechneten Distanzen bestimmt sind; und ein Fahrzeug steuermittel zur Steuerung des Fahrzeugs auf Basis erfaßten Straßenform.

Mit den erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuersystemen ist das Bereit stellen einer Infrastruktur, die erhöhte Ausrüstungs- und War tungskosten mit sich bringt, nicht erforderlich, und daher kann man die Form der Straße mit einer minimalen Datenmenge, die in einem CD-ROM oder einer IC-Karte speicherbar ist, erfassen, um das Fahrzeug zu steuern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 bis 4 zeigen eine erste Ausführung, wobei

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm mit Darstellung der gesamten Ord nung eines Fahrzeugsteuersystems;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems;

Fig. 3 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Wegs zur Bestim mung eines Lenkwinkels;

Fig. 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Wegs zur Bestim mung einer angemessenen Fahrgeschwindigkeit;

Fig. 5 ist ein Diagramm ähnlich Fig. 3, aber mit Darstellung einer zweiten Ausführung unter Verwendung dreier Bezugsknoten;

Fig. 6 bis 11 zeigen eine dritte Ausführung, wobei

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems;

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm mit Darstellung des Betriebs;

Fig. 8 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Wegs zur Bestim mung der Form einer Straße;

Fig. 9A und 9B sind Diagramme zur Erläuterung eines Wegs zur Extraktion von Bezugskoordinatenpunkten;

Fig. 10 ist ein Diagramm mit Darstellung von Straßenform mustern;

Fig. 11 ist ein Diagramm mit Darstellung eines Kriteriums zur Erfassung der Form einer Straße;

Fig. 12 bis 19 zeigen eine vierte Ausführung, wobei

Fig. 12 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems;

Fig. 13 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Bereichs;

Fig. 14 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Wegs zur Bestim mung der Form einer Straße;

Fig. 15 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Wegs zur Bestim mung eines Krümmungsradius einer bogenförmigen Kurve;

Fig. 16 ist ein Diagramm zur Erläuterung von Straßenform mustern;

Fig. 17 ist ein Diagramm zur Erläuterung von Straßenform mustern;

Fig. 18 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Wegs zur Erfas sung einer nicht bogenförmigen Kurve; und

Fig. 19 ist ein Diagramm mit Darstellung eines Kriteriums zur Erfassung der Form einer Straße.

Eine erste Ausführung wird nun anhand der Fig. 1 bis 4 be schrieben.

Ein Navigationssystem NV für ein Fahrzeug enthält eine an sich bekannte Navigationsvorrichtung 1, ein Karteninformationsaus gabemittel 2 unter Verwendung einer IC-Karte oder eines CD-ROM und einen Steuerabschnitt 3 zur Durchführung verschiedener Be rechnungen, die später beschrieben werden.

Die Navigationsvorrichtung 1 empfängt ein Signal von einem Fahr geschwindigkeitserfassungsmittel 6 zusätzlich zu Fahrzeug positionsinformation, Straßeninformation, Verkehrsinformation und dergleichen von einer Satellitenkommunikationsanlage 4 oder einer Näherungskommunikationsanlage 5 und berechnet eine gegen wärtige Position eines Fahrzeugs und einen Kurs zu einem Bestim mungsort auf Basis dieses Signals und einer Karteninformation aus dem Karteninformationsausgabemittel 2, um diese durch eine Mensch-Maschine Schnittstelle 8 auf einer Kathodenstrahlanzeige 9 darzustellen.

Die von dem Karteninformationsausgabemittel 2 ausgegebene Kar teninformation besteht aus einer Aggregation von Phantomknoten N, die auf einer Straße angeordnet sind. Jeder der Knoten N ist durch Koordinaten N (X, Y) definiert. Wenn eine Kurve, eine Verzweigung oder eine Kreuzung auf einer Straße liegt, werden bevorzugt diese als Knotenpunkte N gewählt.

Der Steuerabschnitt 3 führt verschiedene Berechnungen, die spä ter beschrieben werden, auf Basis von Ausgängen aus der Navi gationsvorrichtung 1, dem Kartenausgabemittel 2 und dem Fahr geschwindigkeitserfassungsmittel 6 durch, um Ergebnisse anzuzei gen und einen Alarm, eine Steuerung des Lenkwinkels und eine Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit vorzusehen.

Eine Fahrzeugsteuervorrichtung C umfaßt ein Anzeigemittel 11, ein Tonerzeugungsmittel 12, ein Fahrgeschwindigkeitssteuermittel 13 und ein Lenksteuermittel 14. Das Anzeigemittel 11 kann bei spielsweise eine sogenannte head-up-Anzeige sein und gibt einen Alarm an einen Fahrer durch Anzeige eines Krümmungsradius einer vor dem Fahrzeug liegenden Kurve, einer Fahrgeschwindigkeit, mit der das Fahrzeug die Kurve sicher durchfahren kann oder der gleichen. Das Tonerzeugungsmittel 12 kann ein Summer, ein Piep ser oder dergleichen sein und gibt zusammen mit dem Anzeigemit tel 11 verschiedene Alarme an den Fahrer. Das Fahrgeschwindig keitssteuermittel 13 kann eine Bremsvorrichtung, eine auto matische Fahrtregelvorrichtung, eine Schaltsteuervorrichtung, eine Drosselsteuervorrichtung oder dergleichen sein und korri giert die Fahrgeschwindigkeit automatisch, so daß das Fahrzeug eine Kurve sicher durchfahren kann. Das Lenksteuermittel 14 kann eine Lenkvorrichtung zum Steuern des Lenkwinkels oder des Lenk drehmoments sein und korrigiert automatisch den Lenkvorgang, so daß das Fahrzeug eine Kurve sicher durchfahren kann.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm mit Darstellung eines Steuer systems. Das Steuersystem umfaßt ein Fahrgeschwindigkeitserfas sungsmittel M1, das dem Fahrgeschwindigkeitserfassungsmittel 6 entspricht, ein Karteninformationsausgabemittel M2, das dem Karteninformationsausgabemittel 2 entspricht, ein Fahrzeug positionsanzeigemittel 3, das der Navigationsvorrichtung 1 ent spricht, ein Extraktionsmittel M4 von Bezugskoordinatenpunkten und ein Straßenformerfassungsmittel M5, die dem Steuerabschnitt 3 entsprechen, und ein Fahrzeugsteuermittel M6, das der Fahr zeugsteuervorrichtung C entspricht. Das Fahrzeugsteuermittel M6 umfaßt ein Lenksteuermittel M7, das dem Lenksteuermittel M14 entspricht, ein Fahrgeschwindigkeitssteuermittel M8, das dem Fahrgeschwindigkeitssteuermittel 13 entspricht, ein Anzeigemittel M9, das dem Anzeigemittel 11 entspricht, und ein Tonerzeugungs mittel M10, das dem Tonerzeugungsmittel 12 entspricht.

Das Extraktionsmittel M4 von Bezugskoordinatenpunkten extrahiert vier Knotenpunkte N₁, N₂, N₃ und N₄ (die nachfolgend als Bezugs knoten bezeichnet werden), zur Erfassung der Form einer Straße aus einer großen Anzahl von auf einer Straße eingerichteten Knoten N.

Das Straßenformerfassungsmittel M5 erfaßt die Form einer Straße auf Basis einer Anordnung der vier Bezugsknoten N₁, N₂, N₃ und N₄.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung ist auch direkt bei den zwei ten, dritten und vierten Ausführungen anwendbar, die später beschrieben werden, und die in Fig. 2 gezeigte Anordnung ist auch direkt bei der zweiten Ausführung anwendbar.

Nachfolgend wird der Vorgang der Erfassung der Form einer Straße zum Bereitstellen einer Lenksteuerung beschrieben.

Zuerst wird eine Fahrgeschwindigkeit V₀ aus dem Fahrgeschwindig keitserfassungsmittel M1 gelesen, und Karteninformation (d. h. Koordinaten X, Y der Knoten N) wird aus dem Karteninformations ausgabemittel M2 gelesen. Ferner wird eine Position des Fahr zeugs aus dem Fahrzeugpositionszeigemittel M3 gelesen.

Dann werden die vier Bezugsknoten N₁ bis N₄ zum Erfassen der Straßenform durch das Extraktionsmittel von Bezugskoordinaten punkten M4 extrahiert. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der zweite Bezugsknoten N₂ auf die Position des Fahrzeugs gesetzt. Der erste Bezugsknoten N₁ ist auf eine Position um die Distanz a hinter dem zweiten Bezugsknoten N₂ gesetzt. Der dritte Bezugs knoten N₃ ist auf eine Position um die Distanz a vor dem zweiten Bezugsknoten N₂ gesetzt; der vierte Bezugsknoten N₄ ist auf eine Position um eine Distanz a vor dem dritten Bezugsknoten N₃ ge setzt. Die Distanz a entspricht einem Produkt einer Fahrgeschwin digkeit V₀ und einer vorbestimmten Zeit t₁ (a=V₀×t₁).

Auf diese Weise kann die Distanz a zwischen den benachbarten Bezugsknoten N₁ bis N₄ entsprechend der Fahrgeschwindigkeit V₀ bestimmt werden, und wenn somit die Fahrgeschwindigkeit V₀ groß ist, kann die Distanz zwischen den benachbarten Bezugsknoten N₁ bis N₄ auf einen großen Wert gesetzt werden, und man erhält eine ausreichende Berechnungszeit zur Erfassung der Straßenform.

Wenn kein Knoten N an einer Position vorhanden ist, die durch ein Mehrfaches der Distanz a auf Basis einer virtuellen Position des Fahrzeugs eingerichtet ist, d. h. an der Position keine Straße vorhanden ist, werden die dieser Position nächsten Knoten N als Bezugsknoten N₁ bis N₄ extrahiert. Zusätzlich, wenn Daten der Knoten N grob sind und kein Knoten N in einem Bereich der Distanz a vorhanden ist, werden die darauffolgenden vier Knoten N als Bezugsknoten N₁ bis N₄ gewählt.

Angenommen, daß die Form einer Straße gekrümmt ist, und vier Bezugsknoten N₁ bis N₄ im wesentlichen auf einem Kreisbogen liegen, dann wird ein Winkel θ der Drehung des Fahrzeugs von dem zweiten Bezugsknoten N₂, der eine Position des Fahrzeugs ist, zu dem nächsten, dritten Bezugsknoten N₃ durch das Straßenformer fassungsmittel M5 in folgender Weise bestimmt (she. Fig. 3).

Zunächst werden folgende Vektoren berechnet: ein Vektor V₁₂ (X₁₂, Y₁₂), der den ersten Bezugsknoten N₁ (X₁, Y₁ ) mit dem zweiten Bezugsknoten N₂ (X₂, Y₂) verbindet, ein Vektor V₂₃ (X₂₃, Y₂₃), der den zweiten Bezugsknoten N₂ (X₂, Y₂) mit dem dritten Bezugsknoten N₃ (X₃, Y₃) verbindet, und ein Vektor V₃₄ (X₃₄, Y₃₄), der den drit ten Bezugsknoten N₃ (X₃, Y₃) mit dem vierten Bezugsknoten N₄ (X₄, Y₄) verbindet.

Wenn ein durch den Vektor V₁₂ und den Vektor V₂₃ gebildeter Win kel mit θ₁ bezeichnet ist, wird hierbei folgender Ausdruck 1 aus einem inneren Produkt des Vektors V₁₂ und des Vektors V₂₃ gebil det, und aus diesem Ausdruck 1 wird ein Winkel θ₁ bestimmt:

X₁₂ × X₃₄ + Y₁₂×Y₂₃ = (X₁₂² + Y₁₂²)^1/2 × (X₂₃² + Y₂₃²)^1/2 × cosθ₁ (1)

Zusätzlich, wenn ein durch den Vektor V₂₃ und den Vektor V₃₄ mit θ₂ bezeichnet ist, wird aus einem inneren Produkt des Vektors V₂₃ und des Vektors V₃₄ folgender Ausdruck 2 gebildet, und aus diesem Ausdruck 2 wird ein Winkel θ₂ bestimmt:

X₂₃ × X₃₄ + Y₂₃ × Y₃₄ = (X₂₃² + Y₂₃²)^1/2×(X₃₄² + Y₃₄²)^1/2 × cosθ₂ (2)

Somit wird ein Drehwinkel θ des Fahrzeugs von dem zweiten Be zugsknoten N₂ zu dem dritten Bezugsknoten N₃ gemäß folgendem Ausdruck 3 bestimmt:

θ = (θ₁ + θ₂)/2 (3)

Ein Krümmungsradius R eines Kreisbogens wird gemäß folgendem Ausdruck 4 bestimmt:

R = 2a/(θ₁ + θ₂) (4)

Ein Lenkwinkel θ_STRG bei der Drehung des Fahrzeugs des Fahrzeugs von dem zweiten Bezugsknoten N₂ zu dem dritten Bezugsknoten N₃ erhält man gemäß folgendem Ausdruck 5:

r_STRG = (1 + A × V₀²) × b × N/R = (θ₁ + θ₂) × (1 + A × V₀²) × b × N/2a (5)

wobei A ein Stabilitätsfaktor;
b ein Radstand und
N ein Lenkübersetzungsverhältnis ist.

Wenn auf diese Weise das Vorhandensein einer vor dem Fahrzeug liegenden Kurve erfaßt ist, informiert das Anzeigemittel M9 und das Tonausgabemittel M10 den Fahrer über den Krümmungsradius R der Kurve und den Lenkwinkel θ_STRG, und das Lenksteuermittel M7 führt eine automatische Lenksteuerung durch, so daß das Fahrzeug die Kurve sicher durchfahren kann.

Auf diese Weise wird die Straßenform auf Basis der Karteninfor mation erfaßt, die die Mehrzahl von Koordinaten N (X, Y) der Mehrzahl von Knoten N umfaßt, und der Lenkwinkel wird auf Basis der erfaßten Straßenform gesteuert. Daher erübrigt sich das Betreiben einer Infrastruktur, die erhöhte Ausrüstungs- und Wartungskosten erfordert, und es läßt sich eine Fahrtsteuerung des Fahrzeugs mit einer minimalen Datenmenge durchführen, die in dem CD-ROM oder der IC-Karte zu speichern ist.

Nachfolgend wird anhand Fig. 4 der Vorgang der Erfassung der Straßenform zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit beschrieben.

Bei der Steuerung der Fahrgeschwindigkeit unterscheidet sich der Weg der Extraktion der vier Bezugsknoten N₁, N₂, N₃, N₄ von dem zur Steuerung des Lenkwinkels. Insbesondere, wie in Fig. 4 gezeigt, wird eine virtuelle Position des Fahrzeugs auf eine Position gesetzt, die um eine vorher gelesene Distanz S vor der Position des Fahrzeugs liegt, und der zweite Bezugsknoten N₂ wird auf diese virtuelle Position des Fahrzeugs gesetzt. Der erste Bezugsknoten N₁ wird auf eine Position gesetzt, die um die Distanz a hinter dem zweiten Bezugsknoten N₂ liegt; der dritte Bezugsknoten N₃ wird auf eine Position gesetzt, die um die Distanz a vor dem zweiten Bezugsknoten N₂ liegt, und der vierte Bezugsknoten N₄ wird auf eine Position gesetzt, die um eine Distanz a vor dem dritten Bezugsknoten N₃ liegt. Die vorher gelesene Distanz S ist eine Distanz, mit der das Fahrzeug inner halb einer vorbestimmten Zeit t₂ bei Geschwindigkeitsminderung mit einer vorbestimmten Verzögerung β aus der Fahrgeschwindig keit V₀ heraus angehalten werden kann, gemäß folgendem Ausdruck 6:

S = V₀×t₂ - (β×₂²/2) (6)

Wenn die Geschwindigkeitsminderung entsprechend der erfaßten Straßenform durchgeführt werden muß, kann man durch Setzen der vorbestimmten Distanz S eine Zeitgrenze hierfür einrichten.

Eine angemessene Fahrgeschwindigkeit VS, mit der das Fahrzeug zwischen dem zweiten und dritten Bezugsknoten N₂ und N₃ mit einer Bezugsquerbeschleunigung α oder weniger fahren kann, erhält man durch folgenden Ausdruck 7:

V_s = (R×ψ)^1/2 (7)

wobei R ein Krümmungsradius der Straße ist. Der obige Ausdruck 4 ergibt in Anwendung bei diesem Ausdruck 7 folgenden Ausdruck 8:

V_s = {2a×α/(θ₁ + θ₂)}^1/2 (8)

Insbesondere, wenn die Fahrgeschwindigkeit V₀ gleich oder niedriger als die angemessene Geschwindigkeit V_s ist, ist es dem Fahrzeug möglich, die Kurve zwischen den zweiten und dritten Bezugsknoten N₂ und N₃ ohne Geschwindigkeitsminderung sicher zu durchfahren. Wenn die Fahrgeschwindigkeit V₀ höher als die ange messene Geschwindigkeit V_s ist, ist es dem Fahrzeug unmöglich, die Kurve zwischen den zweiten und dritten Bezugsknoten N₂ und N₃ sicher zu durchfahren, solange nicht die Geschwindigkeit auf die angemessene Geschwindigkeit V_s gesenkt ist.

Wenn festgestellt wird, daß vor dem Fahrzeug eine Kurve liegt, informieren das Anzeigemittel M9 und das Tonausgabemittel M10 den Fahrer über den Krümmungsradius R der Kurve und die angemes senen Fahrgeschwindigkeit V_s, und wenn die Fahrgeschwindigkeit V₀ höher als die angemessene Fahrgeschwindigkeit V_s ist, führt das Fahrgeschwindigkeitssteuermittel M8 eine automatische Geschwin digkeitsminderung durch, so daß das Fahrzeug die Kurve sicher durchfahren kann.

Wie oben beschrieben, wird die Form der Straße auf Basis der Karteninformation erfaßt, die die Mehrzahl von Koordinaten N (X, X) der Mehrzahl von Knoten N umfaßt, und die Fahrgeschwindigkeit wird auf Basis der erfaßten Straßenform gesteuert. Daher er übrigt sich das Bereitstellen einer Infrastruktur, die erhöhte Ausrüstungs- und Wartungskosten erfordert, und die Fahrt steuerung des Fahrzeugs läßt sich mit einer minimalen Datenmenge durchführen, die in dem CD-ROM oder der IC-Karte zu speichern ist.

Beim Durchführen der oben beschriebenen automatischen Lenkung und automatischen Geschwindigkeitsminderung ist es erforderlich, daß das Fahrzeug auf einem gesetzten Kurs fährt. Wenn das Fahr zeug von dem gesetzten Kurs auf Wunsch des Fahrers oder aufgrund eines Fehlers abgewichen ist, soll das System ausgeschaltet werden können. In folgender Weise kann erfaßt werden, ob eine Möglichkeit besteht oder nicht, daß das Fahrzeug von dem ge setzten Kurs abweichen könnte.

Zu Fig. 3. Wenn das Fahrzeug auf einem richtigen Kurs von dem zweiten Bezugsknoten N₂ zu dem dritten Bezugsknoten N₃ um die Kurve gefahren ist, erhält man einen Solldrehwinkel θ des Fahr zeugs durch einen Ausdruck θ=(θ₁+θ₂)/2 (she. Ausdruck 3). Ein Ist-Drehwinkel γ des Fahrzeugs wird durch Integrieren einer Ist- Gierrate dγ/dt erfaßt, die von einem an dem Fahrzeug ange brachten Gierratensensor über eine Zeitperiode t₁ (t₁=a/V₀) von einem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug den zweiten Bezugsknoten N₂ durchfährt, zu einem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug den dritten Bezugsknoten erreicht, erfaßt ist. Dann wird eine Abweichung |θ-γ| zwischen dem Solldrehwinkel θ und dem Ist-Drehwinkel γ berechnet. Wenn die Abweichung |θ-γ| gleich oder geringer als der vorbestimmte Wert ist, wird bestimmt, daß keine Möglichkeit besteht, daß das Fahrzeug von dem gesetzten Kurs abweichen könnte. Wenn die Abweichung |θ-γ| den vorbestimmten Wert über schreitet, wird bestimmt, daß eine Möglichkeit besteht, daß das Fahrzeug von dem gesetzten Kurs abweichen könnte, und an den Fahrer wird ein Alarm ausgegeben.

Eine Grenze der Abweichung |θ-γ| kann als ein Wert gesetzt sein, in dem das Fahrzeug eine Straße mit einer Breite W nicht verläßt, beispielsweise gemäß folgendem Ausdruck 9, während das Fahrzeug um die Distanz a von dem zweiten Bezugsknoten N₂ zu dem dritten Bezugsknoten N₃ fährt:

ax |θ-γ| W/2 (9)

Eine zweite Ausführung wird nun anhand Fig. 5 beschrieben, die der Fig. 3 der ersten Ausführung ähnelt. In der oben beschrie benen ersten Ausführung wird die Form der Straße auf Basis der vier Bezugsknoten N₁ bis N₄ erfaßt, um die Steuerung des Fahr zeugs durchzuführen, jedoch werden in der zweiten Ausführung drei Bezugsknoten N₁, N₂ und N₃ anstelle der vier Bezugsknoten N₁ bis N₄ der ersten Ausführung verwendet.

Wie in Fig. 5 gezeigt, wird ein durch den Vektor V₂₁ (X₁₂, Y₁₂) und den Vektor V₂₃ (X₂₃, Y₂₃) gebildeter Winkel θ gemäß folgendem Ausdruck 10 bestimmt:

X₁₂ × X₂₃ + Y₁₂ × Y₂₃ = (X₁₂² + Y₁₂²)^1/2 × (X₂₃² + Y₂₃²)^1/2 × cosθ (10)

Der auf diese Weise bestimmte Winkel θ ist ein Näherungswert, der einen Drehwinkel von einem Mittelpunkt zwischen den ersten und zweiten Bezugsknoten N₁ und N₂ zu einem Mittelpunkt zwischen den zweiten und dritten Bezugsknoten N₂ und N₃ ersetzt. Wenn man daher drei Bezugsknoten N₁, N₂ und N₃ verwendet, kann ein Krüm mungsradius R=a/θ anstelle des oben beschriebenen Ausdrucks 4 verwendet werden, ein Lenkwinkel θ_STRG = θx(1+AxV₀²)xbxN/a anstelle des obigen Ausdrucks 5 verwendet werden und eine angemessene Fahrgeschwindigkeit V_s=(axα/θ)^1/2 kann anstelle des obigen Aus drucks 8 verwendet werden.

In diesen ersten und zweiten Ausführungen sind folgende Modi fikationen denkbar.

Auch bei Durchführung der Lenksteuerung kann man eine vorher gelesene Distanz S einrichten. Diese vorher gelesene Distanz S wird aus der Fahrgeschwindigkeit V₀ und einer vorbestimmten Zeit t₂ gemäß einem Ausdruck S=V₀×t₂ stimmt. Das Fahrzeug kann eine Kurve glatt durchfahren, indem es zu einem Soll-Lenkwinkel lenkt, während das Fahrzeug die vorher gelesene Distanz S durch fährt. Zur Lenksteuerung kann man anstelle des Lenkwinkels das Lenkdrehmoment steuern.

Eine dritte Ausführung wird nun anhand der Fig. 6 bis 11 beschrieben.

Fig. 6 zeigt im Blockdiagramm ein Steuersystem der dritten Ausführung. Das Steuersystem umfaßt ein Karteninformationsaus gabemittel M11, das dem Karteninformationsausgabemittel 2 ent spricht, ein Fahrzeugpositionsanzeigemittel M12, das der Navi gationsvorrichtung 1 entspricht, ein Extraktionsmittel M13 von Bezugskoordinatenpunkten, ein Winkelberechnungsmittel M14 und ein Straßenformerfassungsmittel M15, die dem Steuerabschnitt 3 entsprechen, und ein Anzeigemittel M17, das dem Anzeigemittel 11 und dem Tonerzeugungsmittel 12 entspricht.

Das Extraktionsmittel M13 von Bezugskoordinatenpunkten ex trahiert vier Knoten N₁ bis N₄ (die nachfolgend als Bezugsknoten bezeichnet werden) zur Erfassung der Straßenform aus einer Mehr zahl auf der Straße eingerichteter Knoten.

Gemäß Fig. 8 berechnet das Winkelberechnungsmittel M14 berechnet einen Winkel θ₁, der durch einen Vektor V₁₂ als einem die Bezugs knoten N₁ und N₂ verbindenden Vektor und einen Vektor V₂₃ als einem die Bezugsknoten N₂ und N₃ verbindenden Vektor gebildet ist, und einen Winkel θ₂, der durch den Vektor V₁₂ als einem die Bezugsknoten N₁ und N₂ verbindenden Vektor und den Vektor V₂₄ als einem die Bezugsknoten N₂ und N₄ verbindenden Vektor gebildet ist, und berechnet eine Änderungsrate α zur Erfassung der Straßenform aus diesen Winkeln θ₁ und θ₂. Nachfolgend wird ein Prozeß zur Berechnung der Änderungsrate α im Detail beschrieben.

Das Straßenformerfassungsmittel M15 erfaßt die Form einer Straße durch Vergleich der Änderungsrate α mit einem Bezugswert.

Der Betrieb der dritten Ausführung wird nun anhand des Flußdia gramms von Fig. 7 beschrieben.

Zuerst wird eine Karteninformation (d. h. Koordinaten N (X, Y) der Knoten N) aus dem Karteninformationsausgabemittel M11 ausge lesen; eine Position P₀ (X₀, Y₀) des Fahrzeugs wird aus dem Fahr zeugspositionsanzeigemittel M12 ausgelesen, und eine Fahrge schwindigkeit V₀ wird aus dem Fahrgeschwindigkeitserfassungs mittel 6 ausgelesen (Schritt S1).

Dann werden ein vorab gelesener Abschnitt S1 und ein Erfassungs abschnitt S₂ berechnet (Schritt S2). Wie in Fig. 8 gezeigt, wird der vorab gelesene Abschnitt S₁ vor die Position P₀ des Fahrzeugs gesetzt und als ein Produkt (S₁=V₀×t₁) einer gegen wärtigen Fahrgeschwindigkeit V₀ und einer vorbestimmten Zeit t₁ bestimmt oder als eine Distanz (S₁ = V₀t₁ - (βt₁²/2)), die zum Anhalten des Fahrzeugs innerhalb der vorbestimmten Zeit t₁ beim Bremsen mit einer vorbestimmten Verzögerung β erforderlich ist, bestimmt. Der vorab gelesene Abschnitt S₁ gibt dem Fahrer eine Zeitgrenze zum Bremsen oder Lenken nach Erfassung der Form einer vor dem Fahrzeug liegenden Straße.

Der Erfassungsabschnitt S₂ ist in einem vorbestimmten Bereich vor einem Vorderende des vorab gelesenen Abschnitts S₁ gesetzt (der als eine virtuelle Position des Fahrzeugs bezeichnet wird), und wird beispielsweise durch ein Produkt (S₂ = V₀×t₂) der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V₀ und einer vorbestimmten Zeit t₂ bestimmt.

Dann werden vier Knoten N₁, N₂, N₃ und N₄ (die nachfolgend als Bezugsknoten N₁, N₂, N₃ und N₄ bezeichnet werden) zum Erfassen der Form einer Straße durch das Extraktionsmittel M13 von Be zugskoordinatenpunkten extrahiert (Schritt S3). Der zweite Be zugsknoten N₂ wird an der virtuellen Position des Fahrzeugs eingerichtet; der erste Bezugsknoten N₁ wird auf eine Position gesetzt, die um eine Distanz a hinter dem zweiten Bezugsknoten liegt; der dritte Bezugsknoten N₃ wird auf eine Position ge setzt, die um eine Distanz a vor dem zweiten Bezugsknoten N₂ liegt; und der vierte Bezugsknoten N₄ wird auf eine Position gesetzt, die um eine Distanz a vor dem dritten Bezugsknoten N₃ liegt, wobei a eine Konstante oder ein Produkt (a = V₀×t₃) der Fahrgeschwindigkeit V₀ und einer vorbestimmten Zeit t₃ ist.

Wenn kein Knoten N an einer Position vorhanden ist, die durch ein Mehrfaches der Distanz a auf Basis der virtuellen Position des Fahrzeugs definiert ist, d. h. und der definierten Position keine Straße vorhanden ist, werden die dieser Position nächsten Knoten N als Bezugsknoten N₁ bis N₄ extrahiert.

In dieser Ausführung wurden die Bezugsknoten N₁ bis N₄ mit im wesentlichen gleichen Distanzen extrahiert, aber wenn eine ge ringe Anzahl von Knoten N auf einer Straße eingerichtet ist (d. h. wenn die Knoten grob verteilt sind), können benachbarte Knoten N direkt extrahiert werden.

Wie in Fig. 9A gezeigt, ist eine S-förmige Kurve miteinander verbundener Kurven am schwierigsten zu durchfahren. Wenn jedoch die Distanz a als eine Konstante z. B. gleich 30 m festgelegt ist, kann auch eine kompakte S-förmige Kurve aus zwei mit einander verbundenen Kreisbögen mit einem Krümmungsradius R gleich 30 m ebenfalls zuverlässig erfaßt werden.

Wenn jedoch in dem Erfassungsabschnitt S2 die Straße abgeknickt, etwa zick-zack-förmig ist, wie in Fig. 9B gezeigt, werden be vorzugt den Knickpunkten (Einzelpunkten) entsprechende Knoten als Bezugsknoten N₁ bis N₄ extrahiert. Somit kann die Form einer besonderen Straße, wie etwa einer Zich-Zack-Straße zuverlässig erfaßt werden.

Dann wird die Form der Straße auf Basis der vier Bezugsknoten N₁ bis N₄ erfaßt (Schritt S4).

Zuerst werden die Winkel θ₁ und θ₂ durch das Winkelberechnungs mittel M14 berechnet. Insbesondere werden folgende Vektoren berechnet: ein Vektor V₁₂ (X₁₂, Y₁₂), der den ersten Bezugsknoten N₁ (X₁, Y₁) mit dem zweiten Bezugsknoten N₂ (X₂, Y₂) verbindet, ein Vektor V₂₃ (X₂₃, Y₂₃), der den zweiten Bezugsknoten N₂ (X₂, Y₂) mit dem dritten Bezugsknoten N₃ (X₃, Y₃) verbindet, und ein Vek tor V₂₄, der den zweiten Bezugsknoten N₂ (X₂, Y₂) mit dem vierten Bezugsknoten N₄ (X₄, Y₄) verbindet, wie in Fig. 8 gezeigt.

Wenn hierbei ein durch den Vektor V₁₂ und den Vektor V₂₃ ge bildeter Winkel mit θ₁ bezeichnet ist, wird folgender Ausdruck 1

X₁₂ × X₂₃ + Y₁₂ × Y₂₃ = (X₁₂² + Y₁₂²)^1/2 × (X₂₃² + X₂₃²)^1/2 × cosθ₁ (1)

aus einem inneren Produkt des Vektors V₁₂ und des Vektors V₂₃ gebildet, und aus diesem Ausdruck 1 wird cosθ₁ bestimmt.

Zusätzlich, wenn ein durch den Vektor V₁₂ und den Vektor V₂₄ gebildeter Winkel mit θ₂ bezeichnet ist, wird folgender Ausdruck 2

X₁₂ × X₂₄ + Y₁₂ × Y₂₄ = (X₁₂² + Y₁₂²)^1/2 × (X₂₄² + Y₂₄²)^1/2 × cosθ₂ (2)

aus einem inneren Produkt des Vektors V₁₂ und des Vektors V₂₄ gebildet, und aus diesem Ausdruck V₂ wird cosθ₂ bestimmt.

Dann wird eine Änderungsrate α gemäß folgendem Ausdruck 3 be rechnet:

α = (cosθ₁ - cosθ₂)/cosθ₁ (3)

Wie aus Ausdruck 3 ersichtlich, sind, falls der Absolutwert der Änderungsrate klein ist, θ₁ und θ₂ einander im wesentlichen gleich, und die Straße ist nur wenig geknickt oder gebogen (d. h. sie ist nahezu gerade). Umgekehrt, wenn der Absolutwert der Änderungsrate groß ist, unterscheiden sich θ₁ und θ₂ stark von einander, und die Straße ist stark geknickt oder gebogen (d. h. sie ist eine Zick-Zack-Kurve oder eine scharfe Kurve).

Eine Biegungsrichtung der Straße läßt sich durch ein äußeres Produkt des Vektors V₁₂ und des Vektors V₂₃ erfassen, d. h. da durch, ob das Ergebnis von X₁₂×Y₂₃ - Y₁₂×X₂₃ positiv oder ne gativ ist.

Somit erfaßt das Straßenformerfassungsmittel M15 die Form aller möglicher verschiedener Straßen entsprechend dem Wert der Änderungsrate α, wie in den Fig. 10A bis 10E und 11 gezeigt.

Wenn in obiger Weise die Form einer Straße als eine Kurve be stimmt wird (Schritt S4), wird bestimmt, ob die Kurve eine S- förmige Kurve oder eine Zick-Zack-Kurve ist (Schritt S5). Wenn die Kurve eine einfache Kurve ist, zeigt das Anzeigemittel M17 eine Vormerkung der Kurve an (Schritt S6). Wenn die Form der Straße eine S-Kurve oder eine Zick-Zack-Kurve ist, die das Fahr zeug nur schwierig durchfahren kann, zeigt das Anzeigemittel M17 eine Vormerkung der S-förmigen Kurve oder der Zick-Zack-Kurve an (Schritt S7).

Dann wird festgestellt, ob die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit V₀ für die erfaßte Straßenform geeignet ist (Schritt S8). Wenn im Vergleich mit einer Fahrgeschwindigkeit, mit der das Fahrzeug eine vor ihm liegende Kurve sicher durchfahren kann, die gegen wärtige Fahrgeschwindigkeit V₀ zu groß ist, gibt das Anzeige mittel M17 an den Fahrer einen Alarm aus (Schritt S9). Wenn trotz Ausgabe des Alarms an den Fahrer die Geschwindigkeit nicht auf eine geeignete Fahrgeschwindigkeit reduziert wird, mit der das Fahrzeug die Kurve sicher durchfahren kann (Schritt S10), führt das Fahrgeschwindigkeitssteuermittel 13 eine automatische Geschwindigkeitsminderung durch (Schritt S11). Wenn das Fahrzeug die Kurve sicher durchfahren hat, oder die Fahrgeschwindigkeit V₀ auf diese geeignete Fahrgeschwindigkeit reduziert wurde (Schritt S12), wird die automatische Geschwindigkeitsminderung unterbrochen, und der Vorgang kehrt zu Schritt S1 zurück.

Falls in den Schritten S8 und S10 Nein und die automatische Geschwindigkeitsminderung nicht erforderlich ist, wird festge stellt, ob er Prozeß für den Gesamtbereich des Erfassungsab schnitts S₂ durchgeführt wurde (Schritt S13). Falls in Schritt S13 Nein, d. h. der Prozeß für den Gesamtbereich nicht abge schlossen ist, kehrt der Prozeß in Schritt S13 zu Schritt S3 zurück, in dem die Bezugsknoten N₁ bis N₄ nach vorne verschoben werden, und der oben beschriebene Prozeß wird wiederholt. In folgedessen ändert sich die Antwort in Schritt S13 in Ja, wo durch alle Prozesse abgeschlossen werden und der Prozeß zu Schritt S1 zurückkehrt.

Wie oben beschrieben, wird die Form der Straße auf Basis der Karteninformation erfaßt, die aus der Mehrzahl von Koordinaten N (X, Y) der Mehrzahl von Knoten N gebildet ist. Daher erübrigt sich nicht nur das Bereitstellen einer Infrastruktur, die er höhte Ausrüstungs- und Wartungskosten erfordert, sondern es ist statt dessen möglich, die Form der Straße mit einer minimalen Datenmenge zu erfassen, die in dem CD-ROM oder der IC-Karte zu speichern sind.

Nun wird eine vierte Ausführung der Erfindung anhand der Fig. 12 bis 19 beschrieben.

Die vierte Ausführung soll die Form einer Straße auf Basis dreier benachbarter Bezugsknoten N₁, N₂ und N₃ bestimmen und unterscheidet sich von der dritten Ausführung darin, daß die Straßenform auf Basis eines Ausgangs aus dem Winkelberechnungs mitttel M14 und eines Ausgangs aus einem Distanzberechnungsmit tel M16 bestimmt wird, wie in Fig. 12 gezeigt. Die restliche Anordnung gleicht der dritten Ausführung.

In Karteninformation der vierten Ausführung ist die Position jedes Knotens derart bestimmt, daß eine Distanz (die nachfolgend als ein Bereich bezeichnet wird) zwischen einer die benachbarten Knoten verbindenden Linie und einer Straße gleich oder kleiner als ein Bezugswert k ist, der einer Regel zur Herstellung von Daten entspricht. Der Bereich wird somit auf einen Bereich ge drückt, der gleich oder kleiner als der Bezugswert k ist, indem man die Distanz zwischen den benachbarten Knoten in einem Straßenabschnitt mit kleinem Krümmungsradius auf einen kleinen Wert legt, wie in Fig. 13 gezeigt.

Die Extraktion der drei Bezugsknoten N₁ N₂ und N₃ geschieht fol gendermaßen. Der hinterste Bezugsknoten N₁ unter den drei Be zugsknoten N₁, N₂ und N₃ wird auf ein Führungsende eines vorab gelesenen Abschnitts S1 gesetzt und wird als erster Bezugsknoten bezeichnet. Der vor dem ersten Bezugsknoten N₁ nächste Knoten N wird als der zweite Bezugsknoten N₂ definiert, und der vor dem zweiten Bezugsknoten N₂ nächste Knoten N wird als der dritte Bezugsknoten N₃ definiert. Die drei Bezugsknoten N₁, N₂ und N₃ werden an nach vorne verschobenen Stellen aufeinanderfolgend extrahiert.

Nachfolgend wird ein Prozeß zur Erfassung der Form einer Straße auf Basis von Koordinaten der drei Bezugsknoten N₁, N₂ und N₃ beschrieben.

Zuerst wird gem. Fig. 14 ein Winkel θ, der durch einen Vektor V₂₁ (X₁₂₁Y₁₂), der den ersten Bezugsknoten N₁ (X₁, Y₁) mit dem zweiten Bezugsknoten N₂ (X₂, Y₂) verbindet, und einem Vektor V₂₃ (X₂₃, Y₂₃), der den zweiten Bezugsknoten N₂ (X₂, Y₂) mit dem dritten Bezugsknoten N₃ (X₃, Y₃) verbindet, gebildet ist, durch das Winkelberechnungsmittel M14 berechnet. Insbesondere wird folgen der Ausdruck 4:

X₁₂ × X₂₃ + Y₁₂ × Y₂₃ = (X12² + Y12²)^1/2 × (X₂₃² + Y₂₃²)^1/2 × cosθ (4)

aus einem inneren Produkt der Vektoren V₁₂ und V₂₃ gebildet, und der Winkel wird gemäß dem Ausdruck 4 bestimmt.

Dann werden gemäß Fig. 15 folgende Distanzen durch das Distanz berechnungsmittel M16 berechnet: eine Distanz L₁₂ zwischen dem ersten Bezugsknoten N₁ (X₁, Y₁) und dem zweiten Bezugsknoten (X₂, Y₂), eine Distanz L₂₃ zwischen dem zweiten Bezugsknoten N₂ (X₂, Y₂) und dem dritten Bezugsknoten N₃ (X₃, Y₃) und eine Distanz L₁₃ zwischen dem ersten Bezugsknoten N₁ (X₁, Y₁) und dem dritten Bezugsknoten N₃ (X₃, Y₃).

L₁₂ = (X₁₂² + Y₁₂²)^1/2 (5)

L₂₃ = (X₂₃² + Y₂₃²)^1/2 (6)

L₁₃ = (X₁₃² + Y₁₃²)^1/2 (7)

Hier ist der Vektor, der den ersten Bezugsknoten N₁ (X₁, Y₁) mit dem dritten Bezugsknoten N₃ (X₃, Y₃) verbindet, als ein Vektor V₁₃ (X₁₃, Y₁₃) definiert.

Wie aus Fig. 15 ersichtlich, wird, vorausgesetzt, daß die drei Bezugsknoten N₁, N₂ und N₃ auf einem gemeinsamen Kreisbogen liegen, d. h. wenn die Kurve bogenförmig ist, ein Krümmungsradius R der bogenförmigen Kurve bestimmt, falls L₁₂=L₂₃, gemäß folgen dem Ausdruck 8:

R = L₁₃/(2 sinθ) (8)

Somit läßt sich auf Basis dieses Krümmungsradius R feststellen, ob es dem Fahrzeug möglich ist, die Kurve zu durchfahren.

Wenn der Winkel θ und die Distanz L₁₃ in obiger Weise aus den drei Bezugsknoten N₁, N₂ und N₃ bestimmt wurden, kann die Straßenform auf Basis der Größe des Winkels θ und der Größe der Distanz L₁₃ festgestellt werden. Wie in Fig. 16 gezeigt, ist der Krümmungsradius der Kurve kleiner, wenn der Winkel θ größer und die Distanz L₁₃ kleiner ist. Der Krümmungsradius der Kurve ist größer, wenn der Winkel θ kleiner und die Distanz L₁₃ größer ist.

Wenn die drei Bezugsknoten N₁, N₂ und N₃ auf einem gemeinsamen Kreisbogen liegen, d. h. wenn die Kurve bogenförmig ist, kann die Straßenform festgestellt werden, wie in Fig. 16 gezeigt, wenn der Krümmungsradius am Eingang einer Kurve allmählich abnimmt und der Krümmungsradius am Ausgang der Kurve zunimmt, läßt sich der Krümmungsradius anders als bei der bogenförmigen Kurve fol gendermaßen feststellen.

Angenommen, daß die drei Bezugsknoten N₁, N₂ und N₃ auf einem gemeinsamen Kreisbogen liegen, wie in Fig. 18 gezeigt, dann wird ein Krümmungsradius R in obiger Weise berechnet, und ein Bereich zwischen dem längeren der Vektoren V₁₂ und V₂₃ und dem Kreisbogen mit dem Krümmungsradius R wird bestimmt. Wenn der bestimmte Bereich nicht größer als ein Bezugswert k, etwa dem oben beschriebenen, ist, wird bestimmt, daß die drei Bezugs knoten N₁, N₂ und N₃ auf dem Kreisbogen mit dem Krümmungsradius R liegen. Wenn der bestimmte Bereich den Bezugswert k über schreitet, wird bestimmt, daß die drei Bezugsknoten N₁, N₂ und N₃ nicht auf diesem Kreisbogen liegen können und sie auf einer nicht bogenförmigen Kurve liegen, deren Krümmungsradius sich an den drei Bezugsknoten N₁, N₂ und N₃ allmählich ändert (d. h. am Kurveneingang oder -ausgang).

Dies wird im Detail näher erläutert. Wie in Fig. 17 gezeigt, wenn die Distanz L₁₂ zwischen dem ersten und zweiten Bezugsknoten N₁ und N₂ größer als die Distanz L₂₃ zwischen den zweiten und dritten Bezugsknoten N₂ und N₃ ist, und ein Bereich zwischen dem Vektor V₁₂, der die ersten und zweiten Bezugsknoten N₁ und N₂ verbindet, und einem Kreisbogen, der durch die drei Bezugsknoten N₁, N₂ und N₃ läuft, den Bezugswert k überschreitet, wird be stimmt, daß der Krümmungsradius der Straßenform am Eingang einer Kurve allmählich abnimmt. Wenn andererseits die Distanz L₂₃ größer als die Distanz L₁₂ ist und ein Bereich zwischen dem Vektor V₂₃ und dem Kreisbogen den Bezugswert k überschreitet, wird bestimmt, daß der Krümmungsradius der Straßenform am Aus gang einer Kurve allmählich zunimmt.

In Fig. 19 entspricht ein rechter unterer Bereich mit einem großen Winkel und einer kleinen Distanz L₁₃ einer scharfen Kurve mit einem kleinen Krümmungsradius, einer Kreuzung, einer Zweig straße oder dergleichen, und ein linker oberer Bereich mit einem kleinen Winkel θ und einer großen Distanz L₁₃ entspricht einer leichten Kurve mit einem großen Krümmungsradius oder einer geraden Straße. K₁, k₂, k₃ und k4 stellen jeweils einen Bezugs wert eines Bereichs (k1 < k₂ < k₃ < ₄) dar. Wenn ein durch den berechneten Winkel θ und die Distanz L₁₃ bestimmter Punkt bei spielsweise in einem linken unteren Bereich mit dem Bezugswert k₂ vorliegt, hat die Straße die Form einer konstant bogen förmigen Kurve. Wenn dieser Punkt in einem rechten oberen Be reich mit dem Bezugsbereich k₂ vorliegt, hat die Straße eine nicht bogenförmige Kurvenform mit veränderlichem Krümmungs radius.

Wenn die festgestellte Form der Straße eine nicht bogenförmige Linie ist, wird ein Krümmungsradius zum Feststellen, ob das Fahrzeug die Kurve sicher durchfahren kann oder nicht, folgen dermaßen bestimmt. Der gemäß Fig. 18 bestimmte Krümmungsradius R spiegelt nicht einen tatsächlichen Krümmungsradius wider, und ein tatsächlicher Krümmungsradius in der Nähe des Kurvenausgangs (d. h. in der Nähe der zweiten und dritten Bezugsknoten N₂ und N₃) ist kleiner als dieser Krümmungsradius R. Wenn daher eine Posi tion N₁′ an der Distanz L₂₃ von dem zweiten Bezugsknoten N₂ auf einer Linie genommen wird, die die ersten und zweiten Bezugs knoten N₁ und N₂ verbindet, und bestimmt wird, daß ein Krümmungs radius R′ eines Kreisbogens durch die drei Punkte N₁′, N₂ und N₃ läuft, nimmt dieser Krümmungsradius R′ einen geeigneten Wert ein, um festzustellen, ob das Fahrzeug die Kurve sicher durch fahren kann.

Bei den dritten und vierten Ausführungen ist es selbstverständ lich auch möglich, die Fahrgeschwindigkeit und den Lenkwinkel auf Basis der erfaßten Straßenform durch das Fahrzeugsteuermit tel M6 zu steuern, das das Fahrgeschwindigkeitssteuermittel 13 und das Lenkwinkelsteuermittel 14 aufweist, wie in den ersten und zweiten Ausführungen.

Eine Fahrzeugposition wird bestimmt und es werden vier Bezugs koordinatenpunkte N₁, N₂, N₃ und N₄ werden mit vorbestimmten Distanzen auf einer von einem CD-ROM oder einer IC-Karte ausge gebenen Straße extrahiert, und ein Drehwinkel θ des Fahrzeugs von dem Koordinatenpunkt N₂ zu dem Koordinatenpunkt N₃ wird entsprechend dem Ausdruck θ=(θ₁+θ₂) aus einem Winkel θ₁, der durch einen Vektor V₁₂ zwischen den Punkten N₁, N₂ und einen Vektor V₂₃ zwischen den Punkten N₂, N₃ gebildet ist, und einem Winkel θ₂, der durch den Vektor V₂₃ und einen Vektor V₃₄ zwischen den Punkten N₃, N₄ gebildet ist, berechnet. Ein Lenkwinkel, mit dem das Fahrzeug einen Kurve sicher durchfahren kann, wird aus dem Drehwinkel θ und einer Fahrgeschwindigkeit V₀ berechnet, und eine angemessene Fahrgeschwindigkeit, mit der das Fahrzeug die Kurve sicher durchfahren kann, wird auf Basis eines Krümmungs radius R=a/θ der Kurve berechnet. Dies erspart das Bereitstellen einer herkömmlichen Infrastruktur, die erhöhte Ausrüstungs- und Wartungskosten erfordert, und man kann eine Fahrzeugsteuerung auf Basis einer minimalen Datenmenge durchführen, die in einem CD-ROM oder einer IC-Karte zu speichern ist.

Claims

1. Fahrzeugsteuersystem, umfassend:
ein Karteninformationsausgabemittel (M2) zur Ausgabe von Karteninformation, die aus einer Mehrzahl, eine Straße darstellender Koordinatenpunkte gebildet ist;
ein Fahrzeugpositionsanzeigemittel (M3) zur Anzeige einer Position des Fahrzeugs auf der Straße;
ein Extraktionsmittel (M4) von Bezugskoordinaten zur Ex traktion von wenigstens drei Bezugskoordinatenpunkten auf der vor dem Fahrzeug liegenden Straße;
ein Straßenformerfassungsmittel (M5) zur Erfassung der Form der Straße auf Basis der extrahierten Bezugskoordinaten punkte; und
ein Fahrzeugsteuermittel (M6) zur Steuerung des Fahrzeugs auf Basis der erfaßten Straßenform.

2. Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Fahrgeschwindigkeitserfassungsmittel (M1) zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs aufweist, und daß eine Distanz zwischen von dem Extraktionsmittel (M4) von Bezugskoordinatenpunkten extrahierten Bezugskoor dinatenpunkten auf Basis der von dem Fahrgeschwindigkeits erfassungsmittel (M1) erfaßten Fahrgeschwindigkeit korrigiert wird.

3. Fahrzeugsteuersystem, umfassend:
ein Karteninformationsausgabmittel (M11) zur Ausgabe von Karteninformation, die aus einer Mehrzahl eine Straße dar stellender Koordinatenpunkte gebildet ist;
ein Fahrzeugpositionsanzeigemittel (M12) zur Anzeige einer Position des Fahrzeugs auf der Straße;
ein Extraktionsmittel (M13) von Bezugskoordinatenpunkten zur Extraktion von wenigstens vier Bezugskoordinatenpunkten auf der vor dem Fahrzeug liegenden Straße;
ein Winkelberechnungsmittel (M14) zur Berechnung eines Winkels, der durch die Bezugskoordinatenpunkte verbindende Linien gebildet ist;
ein Straßenformerfassungsmittel (M15) zur Erfassung der Straßenform auf Basis einer Anordnung der auf Basis der berechneten Winkel bestimmten Bezugskoordinatenpunkte; und
ein Fahrzeugsteuermittel (M6) zur Steuerung des Fahrzeugs auf Basis der erfaßten Straßenform.

4. Fahrzeugsteuersystem, umfassend:
ein Karteninformationsausgabemittel (M11) zur Ausgabe einer Karteninformation, die aus einer Mehrzahl eine Straße dar stellender Koordinatenpunkte gebildet ist;
ein Fahrzeugpositionsanzeigemittel (M12) zur Anzeige einer Position eines Fahrzeugs auf der Straße;
ein Extraktionsmittel (M13) von Bezugskoordinatenpunkten zur Extraktion von wenigstens drei benachbarten Bezugskoor dinatenpunkten auf der vor dem Fahrzeug liegenden Straße;
ein Winkelberechnungsmittel (M14) zur Berechnung von Winkeln, die durch die Bezugskoordinatenpunkte verbindende Linien gebildet sind;
ein Distanzberechnungsmittel (M16) zur Berechnung von Distanzen zwischen den Bezugskoordinatenpunkten; ein Straßenformerfassungsmittel (M15) zur Erfassung der Straßenform auf Basis einer Anordnung der Bezugskoor dinatenpunkte, die auf Basis der berechneten Winkel und der berechneten Distanzen bestimmt sind; und
ein Fahrzeugsteuermittel (M6) zur Steuerung des Fahrzeugs auf Basis erfaßten Straßenform.

5. Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugsteuermittel (M6) ein Lenkwinkelsteuermit tel (M7) zur Steuerung eines Lenkwinkels und/oder eines Lenkdrehmoments auf Basis der von dem Straßenformerfas sungsmittel (M5) erfaßten Straßenform umfaßt.

6. Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugsteuermittel (M6) ein Fahrgeschwindigkeits steuermittel (M8) umfaßt, das eine Bremsvorrichtung und/oder eine automatische Fahrtregelvorrichtung aufweist und die Fahrgeschwindigkeit auf Basis der von dem Straßen formerfassungsmittel (M5) erfaßten Straßenform steuert.

7. Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugsteuermittel (M6) ein Anzeigemittel (M9) und/oder ein Tonausgabemittel (M10) zur Ausgabe eines Alarms an einen Fahrer auf Basis der von dem Straßenform erfassungsmittel (M5) erfaßten Straßenform umfaßt.

8. Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, 3 oder 4, gekennzeichnet durch ein Mittel zum Setzen einer virtuellen Position des Fahrzeugs auf der Straße mit einer vorbe stimmten Distanz vor der Position des Fahrzeugs, und wobei die Bezugskoordinatenpunkte auf Basis der virtuellen Posi tion des Fahrzeugs extrahiert werden.