DE19749916B4

DE19749916B4 - Fahrzeugsteuersystem

Info

Publication number: DE19749916B4
Application number: DE19749916A
Authority: DE
Inventors: Shohei Wako Matsuda
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2017-11-12
Also published as: JPH10141102A; US5978731A; DE19749916A1

Abstract

Fahrzeugsteuersystem, umfassend:
ein Kartendatenausgabemittel (M1) zur Ausgabe von Kartendaten, die Koordinatenpunkte (N) einer vom Fahrzeug zu befahrenden Straße enthalten;
ein Momentanposition-Erfassungsmittel (M2) zum Erfassen einer Momentanposition des Fahrzeugs (P₀) auf einer Karte;
ein Fahrzeuggeschwindigkeiterfassungsmittel (M3) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V₀);
ein Schätzpositionsetzmittel (M4) zum Setzen einer geschätzten Position (P₁) auf einer Straße vor der momentanen Fahrzeugposition (P₀);
ein erstes Berechnungsmittel (M5) zum Berechnen einer geschätzten Durchfahrgeschwindigkeit (V₁) an der Schätzposition (P₁) auf Basis eines Abstands zwischen der momentanen Position (P₀) und der Schätzposition (P₁);
ein zweites Berechnungsmittel (M6) zum Berechnen des Krümmungsradius (R) einer vor der Schätzposition (P₁) liegenden Straßenkurve auf Basis der Kartendaten;
ein drittes Berechnungsmittel (M8) zum Berechnen einer richtigen Kurvendurchfahrgeschwindigkeit (V_R) auf Basis des Kurvenkrümmungsradius (R);
ein Entscheidungsmittel für Durchfahrmöglichkeit (M9) zum Entscheiden der Durchfahrmöglichkeit des Fahrzeugs durch die Kurve durch Vergleich der geschätzten Durchfahrgeschwindigkeit (V₁) mit der richtigen...

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuersystem zum Steuern des Fahrzeugs nach Maßgabe der Straßenform, die aus Kartendaten aus einem Satz von Koordinatenpunkten bestimmt wird, die von einem Navigationssystem stammen.

Die JP-A-06-36187 zeigt eine Technik, bei der ein Steuersystem entscheidet, ob ein Fahrzeug eine vorausliegende Kurve in Fahrrichtung mit ser gegenwärtigen Geschwindigkeit durchfahren kann, indem es den Krümmungsradius der Kurve auf Basis von Kartendaten schätzt, die von einem Navigationssystem stammen, so daß eine Warnung oder automatische Verzögerung erfolgt, wenn das System entscheidet, daß die Kurve nicht durchfahren werden kann.

Diese herkömmliche Technik entscheidet, ob das Fahrzeug eine Kurve durchfahren kann, in dem es den Krümmungsradius der Kurve als Parameter verwendet. Auch wenn Kurven den gleichen Krümmungsradius R haben, wie in den 7A bis 7C gezeigt, ist die Durchfahrt einer Kurve mit einer geringeren Länge R·Σθ (siehe 7A) leicht, jedoch schwierig für eine Kurve mit größerer Länge R·Σθ (siehe 7C). Um richtig zu entscheiden, ob eine Kurve sicher durchfahren werden kann, muß man daher nicht nur den Krümmungsradius der Kurve berücksichtigen, sondern auch die Länge der Kurve.

Wenn bei der bekannten Technik eine Kurve schwierig zu durchfahren ist, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch reduziert, um die Kurve sicher durchfahren zu können. In diesem Falle kann sich eine willkürliche Verzögerungs- oder eine Lenkbetätigung des Fahrers mit der vorgenannten automatischen Verzögerung stören, so daß der Fahrer ein ungewohntes oder unangenehmes Gefühl empfindet.

DE 195 43 551 A1 zeigt ein Fahrzeugsteuersystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Dort wird die mögliche Kurvendurchfahrgeschwindigkeit auf der Basis des Krümmungsradius eines Segments einer vorausliegenden Kurve berechnet.

Aus der DE 195 05 288 A1 ist es bekannt, die mögliche Kurvendurchfahrgeschwindigkeit auf der Basis von GPS-Navigationsdaten des Kurvenradius und des Kurvenverlaufs zu ermitteln.

Daher hat die Erfindung zum Ziel, die Durchfahrtmöglichkeiten einer Kurve besser zu bestimmen und zu verhindern, daß die automatische Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit für eine Kurve dem Fahrer ein ungewohntes oder unangenehmes Gefühl gibt.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeugsteuersystem gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.

Wenn demzufolge das Durchfahrmöglichkeit-Bestimmungsmittel auf Durchfahrmöglichkeit entscheidet, indem es die mögliche Durchfahrgeschwindigkeit der Kurve mit der geschätzten Durchfahrgeschwindigkeit der Kurve vergleicht, läßt sich die mögliche Durchfahrgeschwindigkeit der Kurve nicht nur auf Basis des Krümmungsradius der Kurve sondern auch auf Basis der Gesamtlänge der Kurve berechnen. Infolgedessen läßt sich die Durchfahrmöglichkeit entsprechend der tatsächlichen Schwierigkeit der Kurvendurchfahrt richtig feststellen.

Bevorzugt wird die Kurvenlänge auf Basis der Summe der Teilwinkel einzelner Segmente berechnet, welche benachbarte Koordinatenpunkte miteinander verbinden. Infolgedessen läßt sich die Kurvenlänge leicht und zuverlässig aus den Koordinatenpunkten der Straße berechnen.

Bevorzugt wird die Summe der Teilwinkel der einzelnen Segmente als Summe aufeinanderfolgender Teilwinkel berechnet, die jeweils unter einem vorbestimmten Winkel liegen. Infolgedessen wird die Summierung bei Abschnitten mit kleiner Krümmung unterbrochen, um hierdurch zu verhindern, daß die Kurve als länger berechnet wird als sie tatsächlich ist.

Bevorzugt wird die Anzahl der zu summierenden aufeinanderfolgenden Teilwinkel auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert oder beschränkt. Infolgedessen wird verhindert, daß die Länge der Kurve als länger berechnet wird als erforderlich, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gering ist.

Bevorzugt wird die Anzahl der zu summierenden aufeinanderfolgenden Teilwinkel auf Basis einer vorbestimmten Zeitperiode beschränkt. Infolgedessen wird zuverlässiger verhindert, daß die Länge der Kurve als länger berechnet wird als erforderlich, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gering ist.

Bevorzugt korrigiert das Fahrzeugsteuersystem die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Korrekturmittel automatisch entsprechend einem Abschnittsetzmittel für automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur, wenn das Fahrzeug die Kurve durchfährt. Infolgedessen wird verhindert, daß die automatische Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit übermäßig häufig erfolgt, weil sich diese mit der Fahrbedienung des Fahrers stören könnte.

Bevorzugt umfaßt das Fahrzeugsteuermittel das automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturmittel zur automatischen Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit, und das automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturabschnitt-Setzmittel, welches den automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Korrekturabschnitt setzt, um in der Kurve die automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur zu gestatten. Wenn das Fahrzeug die Kurve durchfährt, korrigiert das automatische Fahrzeug geschwindigkeitskorrekturmittel die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Abschnitt automatischer Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur automatisch. Infolgedessen wird, wenn das Fahrzeug die Kurve durchfährt, verhindert, daß die automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur übermäßig häufig aktiviert wird, weil sich dies andernfalls mit der Fahrbetätigung des Fahrers stören würde.

Bevorzugt wird der Abschnitt für automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur auf Basis einer Bezugsquerbeschleunigung in der Kurve gesetzt. Infolgedessen läßt sich verhindern, daß sich am Mittelabschnitt, der den minimalen Krümmungsradius der Kurve aufweist, die hier häufiger willkürliche Fahrbedienung des Fahrers am Mittelabschnitt, der den minimalen Krümmungsradius der Kurve aufweist, mit der automatischen Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit stört.

Bevorzugt wird der Abschnitt für automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur auf Basis der Summe der Teilwinkel der einzelnen Segmente gesetzt, welche benachbarte Koordinatenpunkte miteinander verbinden. Infolgedessen läßt sich der Abschnitt mit automatischer Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit aus den Koordinatenpunkten der Straße leicht und zuverlässig berechnen.

Bevorzugt umfaßt das Fahrzeugsteuermittel das automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturmittel, um die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch zu korrigieren. Bevorzugt vorgesehen ist entweder ein Lenkwinkelerfassungsmittel zum Erfassen des Lenkwinkels oder ein Querverhaltenerfassungsmittel zum Erfassen eines Betrags der Querbeschleunigung oder Gierrate des Fahrzeugs.

Bevorzugt unterbricht oder unterdrückt das automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Korrekturmittel die automatische Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn während der automatischen Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit die Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkwinkel oder ein Betrag der Querbeschleunigung oder Gierrate in einen betreffenden vorbestimmten Bereich fällt. Infolgedessen läßt sich die Störung zwischen willkürlichen Fahrbedienungen des Fahrers und der automatischen Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit vermeiden.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 im Blockdiagramm die Gesamtkonstruktion eines Fahrzeugsteuersystems nach einer bevorzugten Ausführung;
2 eine ersten Abschnitt eines Flußdiagramms zum Erläutern des Systembetriebs von 1;
3 einen zweiten Abschnitt des Flußdiagramms zum Erläutern des Systembetriebs;
4 ein Diagramm eines Verfahrens zum Berechnen der Kurvenlänge;
5 ein Diagramm eines Verfahrens zur Berechnung des Krümmungsradius einer Kurve;
6 eine Graphik, in der eine Beziehung zwischen der Kurvenlänge und einem Korrekturkoeffizienten k₃ aufgetragen ist;
7 ein Diagramm, in der eine Beziehung zwischen der Kurvenlänge und dem Kurvenfahrverhalten dargestellt ist;
8 ein Diagramm, in dem der Weg eines Fahrzeugs dargestellt ist, wenn eine kurze Kurve durchfahren wird; und
9 eine Graphik mit Darstellung von Bereichen, in denen eine automatische Verzögerung stattfindet, bzw. nicht stattfindet, auf Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Lenkwinkels.
Wie in 1 gezeigt, umfaßt das Fahrzeugsteuersystem der vorliegenden Ausführung ein Kartendaten-Ausgabemittel M1, ein Momentanposition-Erfassungsmittel M2, ein Fahrzeuggeschwindigkeiterfassungsmittel M3, ein Schätzposition-Setzmittel M4, ein Berechnungsmittel für geschätzte Durchfahrgeschwindigkeit M5, ein Kurvenkrümmungsradius-Berechnungsmittel M6, ein Kurvenlängenberechnungsmittel M7, ein Berechnungsmittel für richtige Durchfahrgeschwindigkeit M8, ein Ent scheidungsmittel für Durchfahrmöglichkeit M9, ein Fahrzeugsteuermittel M10, ein Abschnittsetzmittel für automatische Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit M1, ein Lenkwinkelerfassungsmittel M12 und Querverhalten-Erfassungsmittel M13.
Das Kartendatenausgabemittel M1 und das Momentanposition-Erfassungsmittel M2 sind bevorzugt in einem an sich bekannten Navigationssystem angebracht. Das Kartendatenausgabemittel M1 liest Straßendaten aus und gibt diese aus, welche einen vorbestimmten Bereich abdecken und die zuvor in einer IC-Karte oder einem CD-ROM gespeichert sind. Das Momentanposition-Erfassungsmittel M2 erfaßt die Momentanposition P₀ auf der Karte durch Überlappen der Straßendaten und der momentanen Positionsdaten, die beispielsweise von einer GPS-Antenne empfangen sind. Das Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel M3 erfaßt die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit V₀ des Fahrzeugs auf Basis der Ausgaben von Radgeschwindigkeitssensoren, die an den einzelnen Rädern angebracht sind.
Das Schätzpositionssetzmittel M4 setzt vor die momentane Position P₀ eine geschätzte Position P₁, die zur Entscheidung der Durchfahrtmöglichkeit der Straße verwendet wird. Das Berechnungsmittel geschätzter Durchfahrgeschwindigkeit M5 berechnet eine geschätzte Durchfahrgeschwindigkeit V₁ des Fahrzeugs an der Schätzposition P₁, wenn die Geschwindigkeit mit einer vorbestimmten Rate von der momentanen Position P₀ verzögert wird. Das Kurvenkrümmungsradiusberechnungsmittel M6 und das Kurvenlängenberechnungsmittel M7 berechnet den Krümmungsradius der Kurve an der Schätzposition P₁ und die Kurvenlänge, die sich von der Schätzposition P₁ voraus erstreckt, auf Basis der Straßendaten des Kartendatenausgabemittels M1.
Das Berechnungsmittel für richtige Durchfahrtsgeschwindigkeit M8 berechnet eine richtige Durchfahrtsgeschwindigkeit V_R zum Durchfahren der Kurve mit einer Querbeschleunigung, die nicht über einen vorbestimmten Wert liegt. Das Entscheidungsmittel für Durchfahrmöglichkeit M9 entscheidet die Durchfahrmöglichkeit der Kurve durch Vergleich der geschätzten Durchfahrgeschwindigkeit V₁ mit der richtigen Durchfahrgeschwindigkeit V_R. Das Fahrzeugsteuermittel M10 verzögert das Fahrzeug durch automatische Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit, so daß es die Kurve sicher durchfahren kann, wenn entschieden wird, daß die Kurve ansonsten nicht sicher durchfahren werden kann.
Um zu verhindern, daß sich die automatische Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Fahrbedienung des Fahrers stört, während das Fahrzeug der Kurve folgt, setzt das Abschnittssetzmittel für automatische Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit M11 den Abschnitt für automatische Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit, um die Wirkung des Fahrzeugsteuermittels M1 freizugeben, auf Basis des Lenkwinkels, wie er durch das Lenkwinkelerfassungsmittel M12 erfaßt wird, oder des Betrags des Querverhaltens (z.B. der Querbeschleunigung oder der Gierrate), der von dem Querverhalten-Erfassungsmittel M13 erfaßt wird.
Der obige Betrieb wird im Detail anhand der Flußdiagramme der 2 und 3 erläutert.
Zuerst wird in Schritt S1 die gegenwärtige momentane Position P₀ durch das Momentanposition-Erfassungsmittel M2 erfaßt, und in Schritt S2 wird die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit V₀ von dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsmittel M3 erfaßt. Anschließend wird in Schritt S3 eine voraussichtliche Länge L auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V₀ berechnet. Die voraussichtliche Länge L wird berechnet durch Multiplikation der Fahrzeuggeschwindigkeit V₀ mit einer vorbestimmten voraussichtlichen Zeitperiode T, beispielsweise: L = V0 × T (1).
Anschließend wird in Schritt S4 die Schätzposition P₁ vor der momentanen Position P₀ gemäß der voraussichtlichen Länge L durch das Schätzposition-Setzmittel M4 gesetzt. In Schritt S5 wird die geschätzte Durchfahrgeschwindigkeit V₁ oder die Fahrzeuggeschwindigkeit an der Schätzposition P₁ durch das Berechnungsmittel geschätzter Durchfahrgeschwindigkeit M5 berechnet. Die geschätzte Durchfahrgeschwindigkeit V₁ wird auf Basis der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit V₀, der voraussichtlichen Zeitperiode T, einer Beschleunigung dV₀/dt oder dem differenzierten Wert der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit V₀ gegen die Zeit berechnet wie folgt: V1 = V0 + T × (dV0/dt) (2).
Wie aus 4 ersichtlich, sind die Daten der Straße, wie sie von dem Kartendatenausgabemittel M1 zur Verfügung gestellt werden, vor dem eigenen Fahrzeug aus einem Satz verschiedener Knoten N mit Koordinaten X, Y einzeln zusammengesetzt. Der der Schätzposition P₁ nächste Knoten wird als erster Knoten N₁ gewählt, und die vorausliegenden Knoten werden nacheinander als zweiter Knoten N₂, dritter Knoten N₃, vierter Knoten N₄ usw. gewählt. Wenn die Straße durch die polygonalen Linien angenähert wird, welche die einzelnen Knoten N₁, N₂, N₃ usw. verbinden, werden die Winkel, die durch die einzelnen Segmente der Polygonlinien an den einzelnen Knoten N₁, N₂, N₃ usw. gebildet sind, als Teilwinkel θ₁, θ₂, θ₃ usw. definiert.
In Schritt S6 werden die Krümmungsradii R der Straße der vorgenannten einzelnen Knoten N₁, N₂, N₃ usw. durch das Kurvenkrümmungsradius-Berechnungsmittel M6 berechnet. 5 zeigt ein Verfahren zur Berechnung des Krümmungsradius R der Straße beispielsweise am zweiten Knoten N₂. Insbesondere befindet sich die Mitte O eines durch den ersten Knoten N₁, den zweiten Knoten N₂ und den dritten Knoten N₃ verlaufenden Bogens an einem Schnittpunkt einer Trennlinie A, welche orthogonal durch einen Mittelpunkt des Segments N₁N₂ verläuft, das den ersten Knoten N₁ mit dem zweiten Knoten N₂ verbindet, und einer Trennlinie B, welche orthogonal durch einen Mittelpunkt b des Segments N₂N₃ verläuft, das den zweiten Knoten N₂ mit dem dritten Knoten N₃ verbindet. Der Teilwinkel θ₂ am zweiten Knoten N₂ ist gleich einem Winkel aOb zwischen den zwei orthogonalen Trennlinien A und B. Andererseits ist ein Winkel N₁ON₃ gleich 2θ₂ oder zweimal so groß wie der vorgenannte Winkel aOb. Der Krümmungsradius R der vorgenannten Bogens (d.h. der Krümmungsradius R der Straße am zweiten Knoten N₂) ergibt sich durch folgende Formel, wenn der Abstand zwischen dem ersten Knoten N₁ und dem dritten Knoten N₃ mit D bezeichnet ist: R = D/2sinθ2 (3).
Wenn somit der Krümmungsradius R der Straße entsprechend der Schätzposition P₁ berechnet ist, wird in Schritt S7 die Länge der Kurve durch das Kurvenlängenberechnungsmittel M7 berechnet. Wenn man in 5 die Schnittpunkte der vorgenannten orthogonalen Trennlinien A und B mit dem Bogen mit a' und b' bezeichnet, erhält man die Länge d₂ des Bogens a'b' durch d₂ = R × θ2. Wenn man annimmt, daß der Krümmungsradius R im wesentlichen über die Gesamtlänge der Kurve konstant ist, läßt sich daher die Gesamtlänge d der Kurve durch folgende Formel annähern: d = d1 + d2 + d3 + --= R (θ1 + θ2 + θ3 + ---) (4).
Anders gesagt, die Gesamtlänge d der Kurve erhält man im wesentlichen durch Σθ oder die Summe der Teilwinkel θ₁, θ₂, θ₃ usw. multipliziert mit dem Krümmungsradius R.
Weil die Messung der Gesamtlänge R·Σθ der Kurve bis zu einem Punkt weit vor der Schätzposition P₁ derzeit ohne Bedeutung ist, wird der fernste Zielknoten N entsprechend der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit V₀ bestimmt. Nach einem anderen Plan wird die Distanz, über die das Fahrzeug mit der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit V₀ über eine vorbestimmte Zeitperiode (z.B. 10 Sekunden) fährt, bestimmt, und der innerhalb der Distanz existierende fernste Knoten N kann in dem Ziel enthalten sein. Da ferner die Summation der die Kurve bezeichnenden Winkel Σθ gegenwärtig keine Bedeutung hat, wenn die Kurve nicht signifikant groß ist wird die Summierung der Teilwinkel θ₁, θ₂, θ₃ usw. unterbrochen, wenn ein Knoten N an dieser Seite des fernsten Knotens N einen Teilwinkel θ aufweist, der nicht größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist (z.B. 5 Grad), oder wenn der Teilwinkel Θ an dem Knoten umgekehrt ist (θ ein umgekehrtes Vorzeichen hat).
Dies wird im einzelnen an einem Beispiel erläutert, in dem der vorbestimmte Schwellenwert auf 5 Grad gesetzt ist. Wenn die Teilwinkel θ₁, θ₂ und θ₃ des ersten Knotens N₁, des zweiten Knotens N₂ und des dritten Knotens N₃ z.B. 8 Grad, 6 Grad bzw. 4 Grad betragen, beträgt der Teilwinkel θ₃ des dritten Knotens N₃ nicht mehr als 5 Grad. Daher wird die Summierung der Teilwinkel θ₁ und θ₂ des ersten Knotens N₁ und des zweiten Knotens N₂ unterbrochen, und es wird entschieden, daß die Gesamtlänge R·Σθ der Kurve 8 Grad + 6 Grad = 14 Grad multipliziert mit dem Radius R beträgt. Natürlich ist die Gesamtlänge R·Σθ der Kurve null, wenn der Teilwinkel θ₁ des ersten Knotens N1 nicht mehr als 5 Grad beträgt.
Dann wird in Schritt S₈ eine Bezugsquerbeschleunigung G₀ korrigiert. Diese Bezugsquerbeschleunigung G₀ ist ein Schwellenwert zur Entscheidung, ob das Fahrzeug sicher die Kurve durchfahren kann, in Abhängigkeit davon, ob die Querbeschleunigung, die während der Kurvendurchfahrt entsteht, die Bezugsquerbeschleunigung G₀ überschreitet. Bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit oder bei kleinem Krümmungsradius der Kurve kann die momentane Querbeschleunigung des Fahrzeugs größer sein als die Bezugsquerbeschleunigung G₀, so daß das Fahrzeug die Kurve kaum durchfahren kann. Bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit oder bei großem Krümmungsradius der Kurve liegt die momentane Querbeschleunigung des Fahrzeugs typischerweise unter der Bezugsquerbeschleunigung G₀, so daß das Fahrzeug die Kurve sicher durchfahren kann.
Bevorzugt wird die vorbestimmte Bezugsquerbeschleunigung G₀ zuerst danach korrigiert, ob ein anderes Fahrzeug voraus oder in entgegengesetzter Richtung fährt. Dies deswegen, weil die freie Fahrt des eigenen Fahrzeugs durch das andere vorausfahrende oder in entgegengesetzter Richtung fahrende Fahrzeug gestört werden kann. Daher wird die Bezugsquerbeschleunigung nach unten korrigiert, um die automatische Verzögerung früher wirken zu lassen, so daß das eigene Fahrzeug die Kurve problemlos durchfahren kann.
Das Vorhandensein eines anderen Fahrzeugs, das voraus oder in entgegengesetzter Richtung fährt, läßt sich entweder durch einen Radarsensor oder eine CCD-Kamera erfassen, die an dem eigenen Fahrzeug angebracht ist, oder durch Kommunikation zwischen den Fahrzeugen oder zwischen dem Fahrzeug und der Straße. In Abhängigkeit davon, in welchem Maße das vorausfahrende oder entgegenkommende Fahrzeug das eigene Fahrzeug behindert, wird ein Korrekturkoeffizient k₁ (k₁ < 1) so gesetzt, daß eine reduzierende Korrektur erfolgt, indem die Bezugsquerbeschleunigung G₀ mit dem Korrekturkoeffizienten k₁ multipliziert wird, wie folgt: G0 ← k1 × G0 (5).
Bevorzugt wird ferner die Bezugsquerbeschleunigung G₀ entsprechend dem Wunsch des Fahrers nach Beschleunigung des Fahrzeugs korrigiert.
Dies dient zur Beseitigung jeglicher Möglichkeit einer Störung zwischen Beschleunigungsbetätigung des Fahrers und automatischer Verzögerung, etwa in Situationen, in denen die automatische Verzögerung frühzeitig beeinflußt würde, wenn der Fahrer durch abruptes Niederdrücken des Gaspedals das Fahrzeug beschleunigen will, um eine Gefahr zu vermeiden. Daher wird die Bezugsquerbeschleunigung G₀ zur höheren Seite hin korrigiert, um die automatische Verzögerung zu verzögern, um hierdurch eine Störung mit der Beschleunigerbetätigung des Fahrers zu vermeiden.
Der Beschleunigungswunsch des Fahrers läßt sich aufgrund der zeitweisen Änderungsrate der Beschleunigeröffnung erfassen, wie er etwa durch einen Gaspedal-Öffnungssensor erfaßt wird. Entsprechend der Höhe der zeitlichen Änderungsrate der Beschleunigeröffnung wird ein Korrekturkoeffizient k₂ (k₂ > 1) gesetzt, um die Bezugsquerbeschleunigung G₀ nach oben zu korrigieren, durch Multiplikation mit dem Korrekturkoeffizienten k₂ wie folgt: G0 ← k2 × G0 (6).
Anschließend wird in Schritt S9 eine mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R, mit der das Fahrzeug die Kurve fehlerlos durchfahren kann, durch die folgende Formel auf Basis des Krümmungsradius R der Kurve, gemäß Berechnung in Schritt S6, und der in Schritt S8 korrigierten Bezugsquerbeschleunigung G₀ berechnet: VR = (R × G0)1/2 (7).
Die mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R nimmt einen größeren Wert ein, wenn der Krümmungsradius R der Kurve größer wird. Das heißt, je gemäßigter die Kurve ist, desto leichter kann das Fahrzeug die Kurve durchfahren, und die mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R nimmt den größeren Wert für die größere Bezugsquerbeschleunigung G₀ ein. Anders gesagt, je größer die mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R ist, desto weniger behindert das vorausfahrende oder entgegenkommende Fahrzeug, desto wahrscheinlicher ist der Wunsch des Fahrers, das Fahrzeug zu beschleunigen.
Anschließend wird auf Basis der in Schritt S7 berechneten Kurvenlänge R·Σθ die in Schritt S9 berechnete mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R in Schritt S10 durch folgende Formel korrigiert, um eine korrigierte mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R zu berechnen: VR ← k3 × VR (8).
Hier bezeichnet k₃ einen Korrekturkoeffizient < 1, der nach Maßgabe der Kurvenlänge R·Σθ gesetzt wird, wie in 6 aufgetragen. Der Korrekturkoeffizient k₃ wird für die kürzere Kurvenlänge R·Σθ größer, so daß die korrigierte mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R entsprechend höher wird. Für die größere Kurvenlänge R·Σθ wird der Korrekturkoeffizient k₃ kleiner, so daß die korrigierte mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R langsamer wird.
Wie in 7 gezeigt, ist bei verschiedenen Kurvenlängen R·Σθ die Durchfahrmöglichkeit unterschiedlich, auch wenn die Kurven gleichen Krümmungsradius R haben. Die kurze Kurve, wie in 7A gezeigt, läßt sich mit relativ hoher Geschwindigkeit sicher durchfahren, wohingegen die lange Kurve gemäß 7C nicht sicher durchfahren werden kann, solange man nicht mit relativ geringer Geschwindigkeit fährt. Die Gründe hierfür sind in den folgenden Punkten 1 und 2 angegeben.

1. Weil die in 8 gezeigte Straße eine vorbestimmte Breite W hat, kann das Fahrzeug mit einem größeren Kurvenradius fahren als auf der Mittellinie der Straße (mit unterbrochenen Linien gezeigt), wenn die Kurve kurz ist, durch Wahl eines geeigneten Fahrtwegs, der mit durchgehender Linie gezeigt ist.
2. Wenn das Fahrzeug einer gegebenen Querbeschleunigung unterliegt, durchfährt das Fahrzeug eine kurze Kurve in kurzer Zeitdauer, so daß die vorgenannte Querbeschleunigung einen geringeren Einfluß auf das Fahrzeugverhalten ausübt. Wenn die Kurve jedoch lang ist, braucht das Fahrzeug für die Durchfahrt der Kurve lange, so daß die gegebene Querbeschleunigung einen größeren Einfluß auf das Fahrzeugverhalten ausübt.

Wie oben beschrieben, wird die mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R, die entsprechend dem Krümmungsradius R der Kurve bestimmt ist, entsprechend der Länge R·Σθ der Kurve korrigiert, um die korrigierte mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R zu bestimmen, so daß die korrigierte mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R im Hinblick auf die tatsächliche Schwierigkeit oder Einfachheit der Kurvendurchfahrt optimiert werden kann.
Anschließend werden in Schritt S11 die geschätzte Durchfahrgeschwindigkeit V₁ an der Schätzposition P₁ gemäß Berechnung in Schritt S5 sowie die korrigierte mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R gemäß Berechnung in Schritt S10 in dem Entscheidungsmittel für Durchfahrmöglichkeit M9 verglichen. Wenn die geschätzte Durchfahrgeschwindigkeit V₁ nicht größer als die mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R ist, wird vom Fahrzeugsteuermittel M10 entschieden, daß die Kurve ohne automatische Verzögerung durchfahren werden kann, und die Routine kehrt zu Schritt S1 zurück. Wenn die geschätzte Durchfahrgeschwindigkeit V₁ die mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R in Schritt S10 überschreitet, geht andererseits die Routine zu Schritt S12 weiter, damit das Fahrzeugsteuermittel M10 die automatische Verzögerung durchführt, um die Kurve sicher durchfahren zu können.
Wenn die automatische Verzögerung erfolgt, weil die geschätzte Durchfahrgeschwindigkeit V₁ die mögliche Durchfahrgeschwindigkeit V_R überschreitet, entsteht kein Problem, wenn die automatische Verzögerung erfolgt, bevor das Fahrzeug in die Kurve eintritt. Wenn die automatische Verzögerung erfolgt, während das Fahrzeug die Kurve durchfährt, könnte sich die willkürliche Lenkbetätigung oder Bremsbetätigung des Fahrers zum Durchfahren der Kurve mit der automatischen Verzögerung stören, so daß der Fahrer ein ungewohntes oder unangenehmes Gefühl empfindet. In den nachfolgenden Schritten S12 bis S17 wird daher der Abschnitt für automatische Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit durch das Abschnittsetzmittel für automatische Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit M11 derart festgelegt, daß die automatische Verzögerung erfolgt, wenn in dem Abschnitt für automatische Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit vorbestimmte Bedingungen erfüllt sind.
Zuerst wird in Schritt S12 ein automatischer Verzögerungsendpunkt zum Beenden der automatischen Verzögerung bestimmt. Nach einem ersten Verfahren zur Bestimmung des automatischen Verzögerungsendpunkts wird die in Schritt S8 korrigierte Bezugsquerbeschleunigung G₀ mit einer vorbestimmten Rate auf eine zweite Bezugsquerbeschleunigung G₀' reduziert, und die automatische Verzögerung wird beendet, wenn das Fahrzeug einen Knoten N erreicht, bei dem die Querbeschleunigung des Fahrzeugs die zweite Bezugsquerbeschleunigung G₀' überschreitet. Allgemein ist der Kurvenkrümmungsradius am Eingang groß und nimmt allmählich auf einen Minimalwert am Mittelabschnitt der Kurve ab. Wenn die zweite Bezugsquerbeschleunigung G₀' gemäß obiger Beschreibung zum Beenden der automatischen Verzögerung gesetzt wird, wird die automatische Verzögerung im Mittelabschnitt der Kurve unterbunden, der den kleinsten Krümmungsradius hat, so daß jegliche Lenkbetätigung oder Bremsbetätigung des Fahrers, die nach Erreichen des Mittelabschnitts wahrscheinlich erfolgt, sich nicht mit der automatischen Verzögerung stört.
Nach einem zweiten Verfahren wird andererseits eine Bezugslänge R·Σθ' einer Kurve vorab derart gesetzt, daß die automatische Verzögerung beim Knoten N endet, wo die Kurvenlänge θ₁ + θ₂ + θ₃ ... die Bezugslänge R·Σθ' überschreitet.
Anschließend wird in Schritt S13 ein automatischer Verzögerungsstartpunkt zum Starten der automatischen Verzögerung bestimmt. Dieser automatische Verzögerungsstartpunkt wird auf den Knoten N gesetzt, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit auf die mögliche Fahrzeuggeschwindigkeit V_R gesenkt werden kann, bis der automatische Verzögerungsendpunkt erreicht ist, wenn ausgehend von der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit die Verzögerung mit einer vorbestimmten Rate erfolgt.
Wenn somit der automatische Verzögerungsstartpunkt und der automatische Verzögerungsendpunkt bestimmt sind, wird die automatische Verzögerung in Schritt S14 im Fahrzeugsteuermittel M10 gestartet, wenn der automatische Verzögerungsstartpunkt erreicht ist, und die automatische Verzögerung wird beendet, wenn der automatische Verzögerungsendpunkt erreicht ist.
Während der automatischen Verzögerung werden die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkel von dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel M3 und dem Lenkwinkelerfassungsmittel M12 überwacht. Wenn in Schritt S15 entschieden wird, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkel in dem automatischen Verzögerungsbereich von 9 liegen, daß nämlich der Wunsch des Fahrers zur willkürlichen Steuerung des Fahrzeugs gering ist, wird gemäß Schritt S16 die automatische Verzögerung fortgesetzt. Wenn andererseits die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkel im Unterbrechungs- oder Unterdrückungsbereich der automatischen Verzögerung von 9 liegen, wenn nämlich der Wunsch des Fahrers zur willkürlichen Steuerung des Fahrzeugs hoch ist, wird die automatische Verzögerung in Schritt S17 unterbrochen oder unterdrückt. Infolgedessen wird verhindert, daß sich die willkürliche Bedienung des Fahrers mit der automischen Verzögerung stört, damit der Fahrer kein ungewohntes Gefühl empfindet.
Anstelle der Unterbrechung oder Unterdrückung der automatischen Verzögerung auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit oder des Lenkwinkels kann auch ein Querverhalten-Erfassungsmittel M13 vorgesehen sein, um den Betrag des Querverhaltens (etwa Querbeschleunigung oder Gierrate) des Fahrzeugs zu erfassen, so daß die automatische Verzögerung unterbrochen oder unterdrückt werden kann, wenn die erfaßte Querbeschleunigung oder Gierrate einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Das Fahrzeugsteuermittel M10 ist nicht darauf beschränkt, die Fahrzeuggeschwindigkeit durch automatische Bremsbetätigung zu korrigieren, sondern kann die Fahrzeuggeschwindigkeit auch durch Senken der Motorleistung reduzieren. Vor der automatischen Verzögerung kann ferner ein Warnmittel wie etwa ein Summer oder eine Lampe betätigt werden, um den Fahrer anzuregen, das Fahrzeug zu verzögern.
Das Fahrzeugsteuersystem ermöglicht die richtige Entscheidung der Durchfahrmöglichkeit einer vor dem eigenen Fahrzeug liegenden Straßenkurve, indem es vor der momentanen Position eine Schätzposition mit Hilfe des Schätzpositionssetzmittels M4 setzt, und auf Basis der Distanz zwischen der momentanen Position und der Schätzposition eine geschätzte Durchfahrgeschwindigkeit an der Schätzposition mit Hilfe des Schätzdurchfahrgeschwindigkeitberechnungsmittels M5 berechnet. Das Kurvenkrümmungsradius-Berechnungsmittel M6 und das Kurvenlängenberechnungsmittel M7 berechnen den Krümmungsradius und die Kurvenlänge einer vor der Schätzposition liegenden Straße auf Basis von Kartendaten, die von dem Kartendatenausgabemittel M1 ausgegeben sind. Das Berechnungsmittel für richtige Durchfahrgeschwindigkeit M8 berechnet die richtige Kurvendurchfahrgeschwindigkeit auf Basis des Krümmungsradius und der Kurvenlänge. Das Entscheidungsmittel für Durchfahrmöglichkeit M9 entscheidet über die Durchfahrmöglichkeit des Fahrzeugs, indem es die geschätzte Durchfahrgeschwindigkeit mit der richtigen Durchfahrgeschwindigkeit vergleicht, so daß das Fahrzeugsteuermittel M10 das Fahrzeug so steuert, daß es die Kurve sicher durchfahren kann, wenn entschieden wird, daß das Fahrzeug andernfalls die Kurve nicht sicher durchfahren könnte.

Claims

Fahrzeugsteuersystem, umfassend: ein Kartendatenausgabemittel (M1) zur Ausgabe von Kartendaten, die Koordinatenpunkte (N) einer vom Fahrzeug zu befahrenden Straße enthalten; ein Momentanposition-Erfassungsmittel (M2) zum Erfassen einer Momentanposition des Fahrzeugs (P₀) auf einer Karte; ein Fahrzeuggeschwindigkeiterfassungsmittel (M3) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V₀); ein Schätzpositionsetzmittel (M4) zum Setzen einer geschätzten Position (P₁) auf einer Straße vor der momentanen Fahrzeugposition (P₀); ein erstes Berechnungsmittel (M5) zum Berechnen einer geschätzten Durchfahrgeschwindigkeit (V₁) an der Schätzposition (P₁) auf Basis eines Abstands zwischen der momentanen Position (P₀) und der Schätzposition (P₁); ein zweites Berechnungsmittel (M6) zum Berechnen des Krümmungsradius (R) einer vor der Schätzposition (P₁) liegenden Straßenkurve auf Basis der Kartendaten; ein drittes Berechnungsmittel (M8) zum Berechnen einer richtigen Kurvendurchfahrgeschwindigkeit (V_R) auf Basis des Kurvenkrümmungsradius (R); ein Entscheidungsmittel für Durchfahrmöglichkeit (M9) zum Entscheiden der Durchfahrmöglichkeit des Fahrzeugs durch die Kurve durch Vergleich der geschätzten Durchfahrgeschwindigkeit (V₁) mit der richtigen Durchfahrgeschwindigkeit (V_R); und ein Fahrzeugsteuermittel (M10) zur Steuerung des Fahrzeugs, wenn entschieden wird, daß das Fahrzeug die Kurve nicht sicher durchfahren kann, gekennzeichnet durch ein viertes Berechnungsmittel (M7) zum Berechnen der Gesamtlänge (R·Σθ) der vor der Schätzposition (P₁) liegenden Straßenkurve auf Basis der Kartendaten, wobei das dritte Berechnungsmittel (M8) die richtige Kurvendurchfahrgeschwindigkeit (V_R) ferner auf der Basis der Gesamtlänge (R·Σθ) der Kurve berechnet.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenlänge auf Basis der Summe der Teilwinkel (θ₁, θ₂ ...) einzelner Segmente berechnet wird, welche benachbarte Koordinatenpunkte (N₁, N₂) miteinander verbinden.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Teilwinkel (θ₁, θ₂) der einzelnen Segmente einer Summe aufeinanderfolgender Teilwinkel (θ₁, θ₂ ...) entspricht, die unter einem vorbestimmten Winkel liegen.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der zu summierenden aufeinanderfolgenden Teilwinkel (θ₁, θ₂) auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert wird.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der zu summierenden aufeinanderfolgenden Teilwinkel (θ₁, θ₂ ...) ferner auf Basis einer vorbestimmten Zeitdauer korrigiert wird.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugsteuersystem ein automatisches Fahrzeuggeschwindigkeits-Korrekturmittel (M10) aufweist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch zu korrigieren, und wobei das System ferner ein Setzmittel für einen automatischen Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur-Abschnitt (M11) aufweist, der eine automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur in der Kurve gestattet, wobei das automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur-mittel (M10) in dem automatischen Fahrzeuggeschwindigkeitkorrektur-Abschnitt die Fahrzeuggeschwindigkeit korrigiert, wenn das Fahrzeug die Kurve durchfährt.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur-Abschnitt auf Basis einer Bezugsquerbeschleunigung (G₀) in der Kurve gesetzt wird.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur-Abschnitt auf Basis der Summe der Teilwinkel (θ₁, θ₂, ...) der einzelnen Segmente gesetzt wird, welche benachbarte Koordinatenpunkte (N₁, N₂) miteinander verbinden.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugsteuermittel (M10) ein automatisches Fahrzeuggeschwindigkeitkorrekturmittel umfaßt, um die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch zu korrigieren, und daß das System ferner ein Lenkwinkelerfassungsmittel (M12) aufweist, um einen Lenkwinkel zu erfassen, wobei das automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturmittel die automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur unterbricht, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit oder/und der Lenkwinkel jeweils in einen vorbestimmten Bereich fällt, während die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch korrigiert wird.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugsteuermittel (M10) ein automatisches Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturmittel aufweist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch zu korrigieren, und daß das System ferner ein Lenkwinkelerfassungsmittel (M12) aufweist, um einen Lenkwinkel zu erfassen, wobei das automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturmittel einen Betrag einer automatischen Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur einschränkt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit oder/und der Lenkwinkel jeweils in einen vorbestimmten Bereich fällt, während die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch korrigiert wird.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugsteuermittel (M10) ein automatisches Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturmittel aufweist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch zu korrigieren, und daß das System ferner ein Querverhaltenerfassungsmittel (M13) aufweist, um einen Betrag der Querbeschleunigung oder Gierrate des Fahrzeugs zu erfassen, wobei das automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturmittel die automatische Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit unterbricht, wenn der Betrag der Querbeschleunigung oder Gierrate in einen vorbestimmten Bereich fällt, während die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch korrigiert wird.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugsteuermittel (M10) ein automatisches Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturmittel aufweist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch zu korrigieren, und daß das System ferner ein Querverhalten-Erfassungsmittel (M13) aufweist, um einen Betrag der Querbeschleunigung oder Gierrate des Fahrzeugs zu erfassen, wobei das automatische Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturmittel den Betrag der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur beschränkt, wenn der Betrag der Querbeschleunigung oder Gierrate in einen vorbestimmten Bereich fällt, während die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch korrigiert wird.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Mittel zum Ändern der Bezugsquerbeschleunigung (G₀) in Abhängigkeit davon, ob ein anderes Fahrzeug vorhanden ist, welches die Durchfahrt des eigenen Fahrzeugs durch die Kurve behindern könnte.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Mittel zum Ändern der Bezugsquerbeschleunigung (G₀) auf Basis eines Wunschs des Fahrers, das Fahrzeug zu beschleunigen.