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Die
Erfindung betrifft ein System zur Bestimmung der Durchfahrmöglichkeit
eines Fahrzeugs, das die Form einer Straße auf Basis von Kartendaten ermittelt,
die aus einer Ansammlung mehrere Knoten gebildet ist, und zur Bestimmung,
ob das Fahrzeug die Knoten sicher durchfahren kann.
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Ein
System zur Bestimmung der Durchfahrmöglichkeit eines Fahrzeugs ist
aus der
EP 0 543 543
A1 entsprechend JP-05-141979 A bekannt. Dort wird ein Krümmungsradius
eines gekrümmten
Straßenabschnitts
durch Berechnen eines Radius eines durch drei Knoten verlaufenden
Bogen geschätzt, eine
mögliche
Durchfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs wird auf Basis des Krümmungsradius
des gekrümmten
Straßenabschnitts
berechnet, eine vorhergesagte Durchfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs wird
auf Basis einer gegenwärtigen
Fahrgeschwindigkeit berechnet, und die mögliche Durchfahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs wird mit der vorhergesagten Durchfahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs verglichen. Wenn die vorhergesagte Durchfahrgeschwindigkeit
gleich oder geringer als die mögliche Durchfahrgeschwindigkeit
ist, wird bestimmt, daß das
Fahrzeug dir Kurve sicher durchfahren kann.
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Wenn
bei diesem bekannten System drei Knoten N1,
N2 und N3 auf derselben
Kurve liegen, wie in 12A gezeigt läßt sich
ein Radius R der Kurve korrekt schätzen, Jedoch besteht bei diesem
herkömmlichen
System folgendes Problem. Wenn ein mittlerer Knoten N2 auf
einer Kurve liegt und ein vorausliegender Knoten N1 und
ein nachlaufender Knoten N3 außerhalb
der Kurve liegen, wie in 12B gezeigt,
ist ein aus den drei Knoten N1, N2 und N3 geschätzter Krümmungsradius
R' der Kurve größer als ein
tatsächlicher
Krümmungsradius
R der Kurve wodurch die Kurvenform unrichtig berechnet wird.
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im
Falle von einfachen Kurven mit konstantem Krümmungsradius (Kurven, deren
Krümmungsrichtung
sich nicht vom Kurveneingang zum Kurvenausgang ändert), ist es für ein Fahrzeug
schwieriger, die Kurve b mit einem längeren gekrümmten Abschnitt zu durchfahren
als die Kurve a mit einem gleichen Krümmungsradius, jedoch kürzerem Krümmungsabschnitt,
wie in 13A gezeigt. In Fällen von
Kurven mit einem konstanten Krümmungsradius ist
es daher für
ein Fahrzeug schwieriger, eine S-förmige Kurve zu durchfahren
(Kurve c, deren Krümmungsrichtung
sich von rechts nach links oder von links nach rechts ändert) als
durch eine einfache Kurve mit dem gleichen Krümmungsradius (Kurve b, wie in 13 gezeigt). Es sind nämlich die möglichen Durchfahrgeschwindigkeiten
für ein
die Kurven durchfahrendes Fahrzeug derart, daß die Geschwindigkeit durch
Kurve a größer ist
als die Fahrgeschwindigkeit durch Kurve b, die größer ist
als die Fahrgeschwindigkeit durch Kurve c. Wenn jedoch bei dem obigen
bekannten System die Krümmungsradii der
Kurven a, b und c einander gleich sind, werden die möglichen
Durchfahrgeschwindigkeiten durch die Kurve so berechnet, als seien
sie einander gleich. Daher läßt aufgrund
der Form und des Typs der Kurve nur schwer genau bestimmen, ob das
Fahrzeug eine Kurve sicher durchfahren kann.
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Die
nächstligende
DE 195 06 364 C2 zeigt ein
System gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, 7 und 9.
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Die
DE 195 43 551 befasst sich
mit der Ermittlung einer zulässigen
Fahrgeschwindigkeit entlang einer Reihe von Knotenpunkten auf einer
Straße und
definiert Warnzonen in Abhängigkeit
von Straßenkrümmungen
und Fahrzeuggeschwindigkeit. Die
DE 42 05 971 A1 zeigt eine Navigationssystem
für Landfahrzeuge,
das entsprechend geographischen Daten des Straßenverlaufs eine sichere Grenzgeschwindigkeit
ermittelt und, in Abhängigkeit
von der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Warnung ausgibt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, in einem System zur Bestimmung der Durchfahrmöglichkeit
eines Fahrzeugs dafür
zu sorgen, dass die Art einer vorausgehenden Kurve klarer erkannt
und daraus die Durchfahrmöglichkeit
genauer als bisher bestimmt werden kann.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird nach einer ersten Ausführung der Erfindung ein System
zur Bestimmung der Durchfahrmöglichkeit
eines Fahrzeugs gemäß Anspruch
1 vorgeschlagen.
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Mit
dieser Anordnung bestimmt das erste Bestimmungsmittel, ob der Knoten
auf einer Kurve oder einer geraden Straße liegt. Wenn bestimmt wird,
daß der
Knoten auf einer Kurve liegt, dann bestimmt das zweite Bestimmungsmittel,
ob mehr als ein Knoten auf der Kurve liegen. Das dritte Bestimmungsmittel bestimmt,
ob die Kurve eine einfache Kurve oder eine S-förmige
Kurve ist. Wenn das zweite Bestimmungsmittel bestimmt, daß der Knoten
auf einer Kurve liegt und daß nur
ein Knoten auf der Kurve liegt, bestimmt das vierte Bestimmungsmittel,
ob die Kurve eine S-förmige
Kurve ist oder ob es sich um zwei Kurven handelt, die mit entgegengesetzten
Enden einer geraden Straße
verbunden sind. Durch diese genaue Ermittlung der Straßenform
kann die Bestimmung der Durchfahrmöglichkeit des Fahrzeugs genau
erfolgen.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ein System
zur Bestimmung der Durchfahrmöglichkeit
eines Fahrzeugs gemäß Anspruch
7 vorgeschlagen.
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Wenn
mit dieser Anordnung des Straßenformbestimmungsmittel
bestimmt, daß die
Form der vor dem der Fahrzeugposition liegenden Straße die Form
einer einfachen Kurve ist, wird die vom Mögliche-Durchfahrgeschwindigkeit-Berechnungsmittel berechnete
mögliche
Durchfahrgeschwindigkeit auf Basis der Gesamtsumme der Seitenwinkeländerung des
Fahrzeugs vom Eingang zum Ausgang der Kurve korrigiert. Daher läßt sich
die Durchfahrmöglichkeit des
Fahrzeugs durch die einfache Kurve präzise bestimmen.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird nach einem dritten Aspekt der Erfindung ein System
zur Bestimmung der Durchfahrmöglichkeit
eines Fahrzeugs gemäß Anspruch
9 vorgeschlagen.
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Wenn
mit dieser Anordnung das Straßenformbestimmungsmittel
bestimmt, daß die
Form der vor dem Fahrzeug liegenden Kurve eine S-förmige Kurve
ist, wird die von dem Mögliche-Durchfahrgeschwindigkeit-Berechnungsmittel
berechnete mögliche
Durchfahrgeschwindigkeit korrigiert. Hierdurch läßt sich eine genaue Bestimmung
der Durchfahrmöglichkeit
des Fahrzeugs durch die S-förmige
Kurve erreichen.
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Zum
Zwecke dieser Anmeldung wird eine einfache Kurve als Kurve definiert,
deren Krümmungsrichtung
sich vom Eingang zum Ausgang der Kurve nicht nach rechts oder links ändert. Eine
S-förmige
Kurve wird definiert als eine Kurve, deren Krümmungsrichtung sich zwischen
dem Eingang und dem Ausgang der Kurve von rechts nach links oder
von links nach rechts ändert.
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Die
obigen Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der
folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich.
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1 bis 11B zeigen eine Ausführung der Erfindung, wobei
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1 ist
ein Blockdiagramm einer Ausführung
dieses Systems;
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2 ist
ein Flußdiagramm
zur Erläuterung der
Funktion eines Straßenformbestimmungsmittels;
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3 ist
ein Diagramm zur Erläuterung
eines Vor-Leseabschnitts und eines Suchabschnitts zur Verwendung
im vorliegenden System;
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4 ist
ein erster Abschnitt eines Flußdiagramms
mit Darstellung der Betriebsschritte des Systems;
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5 ist
ein zweiter Abschnitt des Flußdiagramms;
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6 ist
ein dritter Abschnitt des Flußdiagramms;
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7 ist
eine Darstellung zur Erläuterung
einer Gliedlänge
lN und eines Achsenschnittwinkels θN;
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8A und 8B sind
Darstellungen zur Erläuterung
von Schritt S5 im Flußdiagramm;
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9A, 9B und 9C sind
Darstellungen zur Erläuterung
der Definition eines Durchfahrzustand-Bestimmungsbetrags θN/LN;
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10A und 10B sind
Darstellungen zur Erläuterung
von Schritt S13 im Flußdiagramm;
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11A und 11B sind
Darstellungen von Kennfeldern zum Suchen von Korrekturfaktoren Kc und Ks;
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12A und 12B zeigen
Nachteile vom Stand der Technik; und
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13A und 13B zeigen
Nachteile vom Stand der Technik.
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Zunächst wird
eine bevorzugte Ausführung des
erfindungsgemäßen Systems
anhand der 1 bis 11B beschrieben.
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Zu 1.
Ein System zur Bestimmung, ob ein Fahrzeug passieren kann, umfaßt: ein
Karteninformationsausgabemittel M1, ein Fahrzeugposition-Erfassungsmittel
M2, ein Kurvenabschnitt-Bestimmungsmittel M3, ein Durchfahrzustand-Bestimmungsbetrag-Berechnungsmittel
M4, ein (maximal) Mögliche-Durchfahrgeschwindigkeit-Berechnungsmittel
M5, ein Fahrgeschwindigkeiterfassungsmittel M6, ein Vorhergesagte-Durchfahrgeschwindigkeit-Berechnungsmittel
M7, ein Durchfahrmöglichkeitsbestimmungsmittel
M8, ein Fahrzeugsteuerwarnmittel M9 sowie ein Fahrgeschwindigkeitseinstellmittel
M10. Das Kurvenabschnittbestimmungsmittel M3 und das Durchfahrzustand-Bestimmungsbetrag-Berechnungsmittel
M4 bilden ein Straßenform-Bestimmungsmittel
M11.
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Das
Karteninformationsausgabemittel M1 und das Fahrzeugposition-Erfassungsmittel
M2 sind in einem bekannten Navigationssystem für ein Kraftfahrzeug angebracht.
Das Karteninformationsausgabemittel M1 liest und gibt Straßendaten
aus in einem vorbestimmten Bereich, der zuvor in einer IC-Karte, einem
CD-ROM, einer photomagnetischen Scheibe oder einer anderen Vorrichtung
gespeichert ist, auf der Daten überschrieben
werden können.
Das Fahrzeugposition-Erfassungsmittel M2 erfaßt die Position des Fahrzeugs
auf einer Karte durch Überlagerung von
Fahrzeugdaten, die von einem GPS-Sender empfangen werden. Die Straßendaten enthalten
eine große
Anzahl von Knoten NN, die mit vorbestimmten Abständen entlang
einer Straße
eingerichtet sind.
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Wie
aus 1 in Kombination mit 2 ersichtlich,
umfaßt
das Kurvenabschnitt-Bestimmungsmittel M3 ein erstes Bestimmungsmittel
zur Bestimmung, ob ein Knoten NN vor der
Position P des Fahrzeugs auf einer Kurve liegt oder auf einem geraden Straßenabschnitt,
auf Basis der Straßendaten
und der Position P des Fahrzeugs. Das Durchfahrzustand-Bestimmungsbetrag-Berechnungsmittel
M4 umfaßt
ein zweites Bestimmungsmittel M41, dessen Inhalt
nachfolgend beschrieben wird, ein drittes Bestimmungsmittel M42, ein viertes Bestimmungsmittel M43, ein erstes Korrekturmittel M44 sowie
ein zweites Korrekturmittel M45. Das Durchfahrzustand-Bestimmungsbetrag-Berechnungsmittel
M4 berechnet einen Durchfahrzustand-Bestimmungsbetrag θN/LN, der zur Bestimmung
dient, ob das Fahrzeug eine Kurve durchfahren kann.
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Das
Mögliche-Durchfahrgeschwindigkeits-Bestimmungsmittel
M5 berechnet eine mögliche
Durchfahrgeschwindigkeit VmaxN, welche die
maximale Fahrzeuggeschwindigkeit ist, mit der das Fahrzeug den Knoten
NN sicher durchfahren kann, auf Basis des
Durchfahrzustand-Bestimmungsbetrags θN/LN sowie einer zuvor gesetzten Grenzquerbeschleunigung
G (oder zuvor gesetzten Grenzgierrate YR), die zuvor auf einen Wert
gesetzt wurde, mit der ein Fahrer das Fahrzeug sicher durch eine
Kurve fahren kann.
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Das
Fahrgeschwindigkeitserfassungsmittel M6 erfaßt die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit
V des Fahrzeugs auf Basis einer Ausgabe, die von an den Fahrzeugrädern angebrachten
Radgeschwindigkeitssensoren erzeugt wird. Das Vorhergesagte-Durchfahrgeschwindigkeit-Berechnungsmittel M7
berechnet eine vorhergesagte Durchfahrgeschwindigkeit VN,
mit der das Fahrzeug den Knoten NN durchfahren
wird, auf Basis der Fahrgeschwindigkeit V, der Position P des Fahrzeugs
sowie einer Bezugs verzögerungsrate
oder einem Bezugsverzögerungswert β, der zuvor
für das
Fahrzeug gesetzt worden ist. Das Durchfahrmöglichkeitsbestimmungsmittel
M8 vergleicht die vorhergesagte Durchfahrgeschwindigkeit VN mit der möglichen Durchfahrgeschwindigkeit
VmaxN. Wenn VN ≤ VmaxN, dann wird bestimmt, daß das Fahrzeug
den Knoten NN durchfahren kann, und wenn
VN > VmaxN, wird bestimmt, daß das Fahrzeug den Knoten NN nur schwer durchfahren kann, wobei an dieser
Stelle das Warnmittel M9, das einen Summer oder einen Lampe aufweist,
aktiviert wird, um den Fahrer zum Verzögern des Fahrzeugs aufzufordern.
Das Fahrgeschwindigkeits-Einstellmittel M10 umfaßt ein automatisches Bremsmittel
oder ein Motorleistungsreduziermittel und wird betätigt, um
das Fahrzeug automatisch zu verzögern.
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Wie
in 3 gezeigt, sind ein Vor-Leseabschnitt und ein
Suchabschnitt auf einer Straße
vor der Position P des Fahrzeugs eingerichtet. Der Vor-Leseabschnitt liegt
zwischen der Position P des Fahrzeugs und dem Knoten NN,
von dem bestimmt wurde, daß das
Fahrzeug hindurchfahren kann, um sicherzustellen, daß eine vorbestimmte
Zeit t vorhanden ist, bis das Fahrzeug den Vor-Leseabschnitt durchfährt und
den Knoten NN erreicht. Der Vor-Leseabschnitt
sorgt hierdurch für
eine ausreichende Zeit zur Bestimmung der Durchfahrmöglichkeit
des Fahrzeugs und zur Betätigung
des Warnmittels M9 und des Fahrgeschwindigkeits-Einstellmittels
M10. Der Suchabschnitt dient zur Bestimmung, ob das Fahrzeug den
innerhalb des Suchabschnitts vorhandenen Knoten NN durchfahren
kann. Somit werden Bestimmungen der Durchfahrmöglichkeit des Fahrzeugs durch
entfernte Knoten NN vermieden, die weit
vor dem Suchabschnitt liegen.
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Der
Vor-Leseabschnitt wird durch einen Weg Vt – (βt2/2)
bestimmt, den das Fahrzeug innerhalb der vorbestimmten Zeit t durchfährt, wobei β eine zuvor gesetzte
Bezugsverzögerungsrate
oder einen Bezugsverzögerungswert
darstellt, dessen Erzeugung durch eine vom Fahrer spontan eingelei tete
Bremswirkung an der Position P des Fahrzeugs angenommen wird, damit
das Fahrzeug eine vor dem Fahrzeug liegende Kurve durchfahren kann.
Ein Startpunkt des Suchabschnitts wird am Schlußende des Vor-Leseabschnitts eingerichtet,
und ein Schlußende des
Suchabschnitts auf eine Stelle gesetzt, bei der das Fahrzeug, das
mit der Bezugsverzögerungsrate β verzögert, stehenbleibt,
d.h. an einer Stelle, die um einen Abstand V2/2β vor der
Fahrzeugposition P angeordnet ist.
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Nun
wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Ausführung anhand der Flußdiagramme
in den 4 bis 6 beschrieben.
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Zuerst
werden in Schritt S1 Koordinatenpunkte einer Mehrzahl von Knoten
NN (NN = N1, N2, N3 ...),
die in dem Suchabschnitt liegen, gelesen. In Schritt S2 werden eine
Gliedlänge
lN und ein Achsenschnittwinkel θN an jedem der Knoten NN gelesen. Wie
in 7 gezeigt, ist die Gliedlänge lN definiert
als Abstand zwischen benachbarten Knoten NN und
NN+1, und der Achsenschnittwinkel θN ist definiert als Winkel zwischen einem
Glied NN–1 NN und einem vor dem Glied NN–1 NN liegenden Glied NNNN+1. Die Gliedlänge lN und
der Achsenschnittwinkel θN können
geometrisch aus der Tatsache berechnet werden, daß die Position
jedes Knotens NN durch die Koordinaten definiert
ist.
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Dann
bestimmt das erste Bestimmungsmittel des Kurvenabschnitt-Bestimmungsmittels
M3, ob der Knoten NN auf einer Kurve oder
einer geraden Straße liegt,
wie in 2 gezeigt. Diese Bestimmung erfolgt durch Berechnung
von θN/lN an jedem der
Knoten NN in Schritt 3 und Vergleich von θN/lN mit einem zuvor gesetzten
ersten Bestimmungsbezugswert φREF. Wenn θN/lN ≥ φREF, wird bestimmt, daß der Knoten NN auf
einer Kurve liegt, und es geht weiter zu Schritt S5. Das θN/lN entspricht einem Änderungsbetrag
des Seitenwinkels des Fahrzeugs relativ zum Fahrweg des Fahrzeugs.
Ein größerer Wert θN/lN zeigt an, daß die Straße gekrümmt ist,
und ein kleinerer Wert von θN/lN zeigt an, daß die Straße gerade
ist.
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Auch
wenn in Schritt S3 θN/lN < φREF, wird der Achsenschnittwinkel θN mit einem zweiten Bestimmungsbezugswert θREF verglichen. Wenn θN ≥ θREF, d.h. wenn der Achsenschnittwinkel θN selbst gleich oder größer ist als der zweite Bestimmungsbezugswert θREF, wird bestimmt, daß die Straße gekrümmt ist, und das System geht
zu Schritt S5 weiter. Wenn andererseits in Schritt S3 θN/lN < φREF und in Schritt S4 θN < θREF, dann wird in Schritt S15 bestimmt, daß die Straße gerade
ist. Wenn die Straße
gerade ist, wird ein Durchfahrzustands-Bestimmungsbetrag θN/LN, der später beschrieben
wird, auf null gesetzt.
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Wenn
das Kurvenabschnittsbestimmungsmittel (das erste Bestimmungsmittel)
M3 bestimmt, daß der
Knoten NN auf der Kurve liegt, bestimmt
das zweite Bestimmungsmittel M41, ob zwei
aufeinanderfolgende Knoten NN und NN+1 auf derselben Kurve liegen. Die Bestimmung
durch das zweite Bestimmungsmittel M4, erfolgt in Schritt S5 durch
Vergleich der Gliedlänge
lN zwischen den Knoten NN und
NN+1 mit einem dritten Bestimmungsbezugswert
lmaxN Wenn lN ≤ LmaxN, dann wird bestimmt, daß die Knoten NN und NN+1 auf derselben
Kurve liegen, und der Prozeß geht
zu Schritt S6 weiter. Wenn lN > lmaxN,
dann wird bestimmt, daß die
Knoten NN und NN+1 nicht
auf derselben Kurve liegen, und der Prozeß geht zu Schritt S10 weiter.
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Schritt
S5 wird nachfolgend anhand der 8A und 8B erläutert. 8A zeigt
einen Zustand, indem drei Knoten NN–1,
NN und NN+1 entlang demselben
Bogenweg um eine Mitte O angeordnet sind, einem Darstellungsbeispiel
einer üblichen
Kurve. Der Achsenschnittwinkel θN und der Knoten NN ist gleich
einem Mittelwinkel ∠ NNONN+1 des Bogens. Daher erhält man die Gliedlänge lN zwischen den Knoten N und NN+1 gemäß: lN = 2d/tan (θN/4) (1)wobei
d eine Durchbiegung zwischen den Knoten NN und
NN+1 ist.
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Der
Wert der Durchbiegung d ist ein Kriterium zur Bestimmung des Abstands
(d.h. der Gliedlänge
lN) zwischen den benachbarten Knoten NN, wenn die Daten für die Straßenkarte erstellt werden. Durch Bestimmung
der Position jedes Knotens NN derart, daß die Durchbiegung
d gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist (etwa zwischen
angenähert 3,5
m und 6 m), wird die Form der Straße durch eine minimale Anzahl
von Knoten NN ausgedrückt. Infolgedessen sind in
einer scharfen Kurve die Knoten NN dicht
angeordnet, so daß die
Gliedlänge
lN zwischen benachbarten Knoten NN kleiner ist. In einer weniger scharfen
Kurve sind die Knoten NN weiter verteilt,
so daß die
Gliedlänge
lN zwischen den benachbarten Knoten NN größer ist.
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Somit
wird der dritte Bestimmungsbezugswert lmaxN als
maximale Gliedlänge
definiert wie folgt lmaxN =
2d/tan (θN/4) (2)
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Wenn
in Schritt S5 lN ≤ lmaxN dann
wird bestimmt, daß die
Knoten NN und NN+1 auf
derselben Kurve liegen. Wenn lN ≤ lmaxN nicht erfüllt ist, wird bestimmt, daß die Knoten
NN und NN+1 auf
verschiedenen Kurven liegen (siehe 8B).
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Wenn
in dem zweiten Bestimmungsmittel M4, bestimmt wird, daß die Knoten
NN und NN+1 auf derselben
Kurve liegen, dann werden in Schritt S6 Durchfahrzustandsbestimmungsbeträge θ/L1 ... θN/LN einer N-Anzahl
von Knoten N1 ... NN,
die auf derselben Kurve liegen, wie folgt berechnet. Für einen
ersten Knoten N – 1
von Knoten N1 bis NN–1 werden
die Durchfahrzustand-Bestimmungsbeträge θK/LK (K = 1 bis N – 1) berechnet gemäß θK/LK ← θK/lK
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Ein
Durchfahrzustand-Bestimmungsbetrag θN/LN eines letzten N-ten Knotens von NN wird bestimmt gemäß θN/LN ← θN/(lN–1 oder ein kleinerer
Wert von lmaxN) (4)wobei lmaxN gleich dem in Gleichung (2) definierten 2d/tan(θN/4) ist.
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Wenn
nämlich
zwei aufeinanderfolgende Knoten N1 und N2 auf derselben Kurve liegen, wie in 9A gezeigt,
wird ein Durchfahrzustandbestimmungsbetrag θ1/L1 für
den ersten Knoten N1 als θ1/l1 bestimmt, und
ein Durchfahrzustandbestimmungsbetrag θ2/L2 für
den zweiten (letzten) Knoten N2 wird als θ2/(l2 oder einen
kleineren Wert von lmax2) bestimmt. Wenn
drei aufeinanderfolgende Knoten N1, N2 und N3 auf derselben
Kurve liegen, wir in 9B gezeigt, werden die jeweiligen
Durchfahrzustandbestimmungsbeträge θ1/L1 und θ2/L2 für die ersten
und zweiten Knoten N1 und N2 als θ1/l1 und θ2/l2 bestimmt, und ein
Durchfahrzustandbestimmungsbetrag θ3/L3 für den
dritten Knoten N3 wird bestimmt als θ3/(l2 oder einen
kleineren Wert von lmax3).
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Der
letzte Knoten NN einer Mehrzahl aufeinanderfolgender
Knoten N1 ... NN auf
derselben Kurve kann zu dem Zeitpunkt bestimmt werden, wenn die Antwort
in Schritt S5 von JA auf NEIN geändert
ist.
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Die
Richtung der Achsenschnittwinkel θN des Knotens
NN wird mit der Richtung des Achsenschnittwinkels θN+1 des Knotens NN+1 im
nachfolgenden Schritt S7 verglichen. Wenn diese Richtungen gleich sind,
wird in Schritt S8 bestimmt, daß die
zwei Knoten NN+1 auf einer einfachen Kurve
liegen (einer Kurve mit einer konstanten Krümmungsrichtung). Wenn die Richtungen
einander entgegengesetzt sind, wird in Schritt S9 bestimmt, daß die zwei
Knoten NN und NN+1 auf
einer S-förmigen
Kurve liegen (einer Kurve mit einer Kurvenrichtungsänderung
von rechts nach links oder von links nach rechts).
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Wenn
andererseits das zweite Bestimmungsmittel M41 (in
Schritt S5) bestimmt, daß die Knoten
NN und NN+1 nicht
auf derselben Kurve liegen, wird der Durchfahrzustandbestimmungsbetrag θN/LN für den einzelnen
Knoten NN der auf einer Kurve liegt, durch
das dritte Bestimmungsmittel M42 in Schritt S10
bestimmt als θN/LN = θN/lmaxN (5)(siehe 9C).
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Im
folgenden Schritt S11 wird ein vierter Bestimmungsbezugswert lmaxnS unter Verwendung von LN und
LN+1 in Gleichung (5) gemäß folgender
Gleichung berechnet: lmaxNs
= LN + LN+1 (6)
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Die
Bedeutung des vierten Bestimmungsbezugswerts lmaxNS
wird später
beschrieben.
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Dann
wird in Schritt S12 die Richtung des Achsenschnittwinkels θN des Knotens N mit der Richtung des Achsenschnittwinkels θN+1 des Knotens NN+1 verglichen.
Wenn diese Richtungen gleich sind, wird in Schritt S14 bestimmt,
daß die
zwei Knoten NN und NN+1 auf
zwei verschiedenen Kurven liegen, deren Krümmung in der gleichen Richtung
verläuft.
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Wenn
andererseits die Achsenschnittwinkel θN und θN+1 in Schritt S12 einander entgegengesetzt sind,
wird in Schritt S13 die Gliedlänge
lN ferner mit dem vierten Bestimmungsbezugswert
lmaxNS verglichen. Wenn lN ≤ lmaxNS, dann wird in Schritt S13 bestimmt,
daß sie
zwei Knoten NN und NN+1 auf
zwei verschiedenen Kurven liegen, die in entgegengesetzte Richtungen
gekrümmt
sind.
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Die
Signifikanz von Schritt S13 ist wie folgt. Angenommen, daß ein Knoten
NN auf einem ersten Kurvenabschnitt einer
S-förmigen
Kurve liegt, die durch zwei aufeinanderfolgende entgegengesetzt gekrümmte Bögen gebildet
ist, und ein Knoten NN+1 auf einem zweiten
Kurvenabschnitt liegt, wie in 10A gezeigt.
In diesem Fall sind ein Durchfahrzustandbestimmungsbetrag θN/LN zur Durchfahrt
des Fahrzeugs durch den Knoten NN sowie
ein Durchfahrzustandsbestimmungsbetrag θN+1/LN+1 zur Durchfahrt des Fahrzeugs durch den
Knoten NN+1 gleich θN/lmaxN bzw. θN+1/lmaxN+1 unter Verwendung von Gleichung (5).
Wenn daher die ersten und zweiten Kurvenabschnitte S-förmig direkt
aufeinanderfolgen, muß die
Gliedlänge
lN zwischen den Knoten NN und
NN+1 gleich oder kleiner sein als lmaxN + lmaxN+1 =
lmaxNS, wie in 10B gezeigt.
Wenn umgekehrt die Gliedlänge lN zwischen den Knoten NN und
NN+1 die Größe lmaxN + lmaxN+1 = lmaxNS überschreitet,
müssen
die ersten und zweiten Kurvenabschnitte getrennte Kurvenabschnitte
sein, die über
einen dazwischen befindlichen geraden Straßenabschnitt aneinander anschließen.
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Wenn
der Zustand des Knotens NN auf der Kurve
in obiger Weise in den Schritten S8, S9, S13, S14 und S15 in fünf Typen
klassifiziert ist (5), wird der in den Schritten
S6 und S10 berechnete Durchfahrzustandbestimmungsbetrag θN/LN im nachfolgenden
Schritt S16 durch die ersten und zweiten Korrekturmittel M44 und M45 korrigiert.
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Zunächst wird
die Korrektur beschrieben, die von dem ersten Korrekturmittel M44 durchgeführt wird, wenn mehrere Knoten
NN auf einer einfachen Kurve liegen (wie
in Schritt S8 gezeigt). Der Durchfahrzustandsbestimmungsbetrag θN/LN wird in diesem
Fall in Schritt S6 berechnet. Wenn jedoch der berechnete Wert des
Durchfahrzustandsbestimmungsbetrags θN/LN der gleiche ist, ist für das Fahrzeug die Durchfahrt
schwieri ger, weil die Gesamtheit der Achsenschnittwinkel θN auf der Kurve relativ groß ist. Dies
läßt sich
aus der Tatsache erklären,
daß auch
bei Kurven mit dem gleichen Krümmungsradius das
Fahrzeug nur schwerer eine Kurve durchfahren kann, bei der sich
die Fahrrichtung des Fahrzeugs um 90° ändert, als für Durchfahrt
eines Fahrzeugs durch eine Kurve, bei der sich die Fahrrichtung
des Fahrzeugs um 30° ändert. Daher
wird eine Summe ΣθN der Achsenschnittwinkel θN mehrerer auf der Kurve liegender Knoten
NN gemäß 11A berechnet, und es wird ein Korrekturfaktor
Kc aus einem Kennfeld gesucht, unter Verwendung
dieser Summe ΣθN als Parameter. Dann wird der Durchfahrzustandsbestimmungsbetrag θN/LN unter Verwendung des
Korrekturfaktors Kc gemäß folgendem Ausdruck korrigiert: θN/LN ← (θN/LN) × (1 + Kc) (7)
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Wenn
die Summe ΣθN der Achsenschnittwinkel θN zunimmt, wird der Korrekturfaktor Kc von 0,0 auf 0,5 erhöht. Daher beträgt der maximale
korrigierte Durchfahrzustands-Bestimmungsbetrag θN/LN das 1,5-fache des ursprünglichen Durchfahrzustands-Bestimmungsbetrags θN/LN, wodurch der
Wert des Durchfahrzustands-Bestimmungsbetrags θN/LN kompensiert wird, um die Durchfahrschwierigkeit
zu berücksichtigen,
wenn das Fahrzeug tatsächlich
durch die Kurve fährt.
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Nun
wird die Korrektur beschrieben, die von dem zweiten Korrekturmittel
M45 durchgeführt wird, wenn zwei Knoten
NN und NN+1 auf
einer S-förmigen Kurve
liegen (wie in den Schritten S9 und S13 gezeigt). Der Durchfahrzustandsbestimmungsbetrag θN/LN wird in diesem
Fall in Schritten S6 und S10 berechnet. Wenn jedoch die berechneten
Werte der Durchfahrzustandbestimmungsbeträge θN/LN einander gleich sind, ist es für das Fahrzeug
schwieriger, die S-förmige
Kurve zu durchfahren, als eine Kurve, die nur in eine Richtung gekrümmt ist.
Daher wird aus dem Kennfeld ein Korrekturfaktor KS gesucht,
wobei als Parameter eine Summe |θN| + |θN+1| der Absolutwerte der Achsenschnittwinkel θN und θN+1 der zwei Knoten NN und
NN+1 verwendet wird, wie in 11B gezeigt. Dann wird der Durchfahrzustandsbestimmungsbetrag θN/LN unter Verwendung
des Korrekturfaktors KS gemäß folgendem
Ausdruck korrigiert: θN/LN ← (θN/LN) × (1 + KS) (8)
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Wenn
die Summe |θN| + |θN+1| der Absolutwerte der Achsenschnittwinkel θN und θN+1 zunimmt, wird der Korrekturfaktor KS von 0,0 auf 1,0 erhöht. Daher beträgt der maximale
korrigierte Durchfahrzustandsbestimmungsbetrag θN/LN das 2,0-fache des ursprünglichen Durchfahrzustands-Bestimmungsbetrags θN/LN, wodurch der
Wert des Durchfahrzustand-Bestimmungsbetrags θN/LN kompensiert
werden kann, um die Durchfahrschwierigkeit zu berücksichtigen,
wenn das Fahrzeug tatsächlich
die Kurve durchfährt.
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Eine
Gierrate YR des Fahrzeugs an einem Knoten NN ergibt
sich durch θN/t als Ergebnis aus der Teilung des Achsenschnittwinkels θN, der ein Änderungsbetrag der Fahrrichtung
des Fahrzeugs ist, durch eine Zeit t, die für das Erzeugen einer solchen Gierrate
erforderlich ist. Die Zeit t ergibt sich durch lN/V,
als Ergebnis der Teilung der Gliedlänge lN durch eine
Fahrgeschwindigkeit V, mit der das Fahrzeug dort hindurchfährt. Durch
Kombination dieser Gleichungen wird eine letztendliche Gierrate
YR berechnet aus dem Produkt des Durchfahrzustandsbestimmungsbetrags θN/LN und der Fahrgeschwindigkeit
V. Die Gierrate YR läßt sich
somit betrachten als: YR = θN/t = θN/(lN/V) = (θN/lN) × V (9)
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Darüber hinaus
ergibt sich eine Querbeschleunigung G des Fahrzeugs aus dem Produkt
der Gierrate YR und der Fahrgeschwindigkeit V. G = YR × V (10)
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Somit
wird die Fahrgeschwindigkeit V in Schritt S17 gemäß folgender
Gleichung berechnet: V = {G/(θN/LN)}1/2 (11)was sich
aus den Gleichungen (9) und (10) ergibt. Gleichung (11) sagt für die Fahrgeschwindigkeit
V aus, daß,
wenn eine zuvor gesetzte Grenzquerbeschleunigung G, die für das durch
die Kurve fahrende Fahrzeug zulässig
ist, definiert wird, eine mögliche Durchfahrgeschwindigkeit
VmaxN für
die Durchfahrt des Fahrzeugs durch die Kurve auf Basis der zuvor gesetzten
Grenzquerbeschleunigung G und des Durchfahrzustandsbestimmungsbetrags θN/LN angegeben wird.
Die mögliche
Durchfahrgeschwindigkeit VmaxN ist eine
maximale Fahrgeschwindigkeit, mit der das Fahrzeug die Kurve durchfahren
kann und eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs die zuvor gesetzte
Grenzquerbeschleunigung G nicht überschreitet.
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Andererseits
wird eine vorhergesagte Durchfahrgeschwindigkeit VN für die Durchfahrt
des Fahrzeugs durch den Knoten NN, unter
der Annahme, daß das
Fahrzeug mit einer Bezugsverzögerung β von der
Fahrzeugposition P ausgehend verzögert wurde, in Schritt S18
gemäß folgender
Gleichung berechnet: VN =
(V2 – 2βSN)1/2 (12)wobei SN einen Weg der Fahrzeugposition P zu dem Knoten
NN darstellt.
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Im
folgenden Schritt S19 wird die vorhergesagte Durchfahrgeschwindigkeit
VN mit der möglichen Durchfahrgeschwindigkeit
VmaxN verglichen. Wenn VN ≤ VmaxN, dann wird bestimmt, daß das Fahrzeug
den Knoten NN durchfahren kann. Wenn VN > VmaxN, dann wird bestimmt, daß das Fahrzeug
den Knoten NN nur mit Schwierigkeiten durchfahren
kann.
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Wenn
bestimmt wird, daß das
Fahrzeug nur mit Schwierigkeiten den Knoten NN durchfahren kann,
wird in Schritt S20 das Warnmittel M9 betätigt, um den Fahrer zum Verzögern des
Fahrzeugs aufzufordern, und gleichzeitig wird das Fahrgeschwindigkeits-Einstellmittel
M10 betätigt,
um das Fahrzeug automatisch zu verzögern. Somit erfolgt eine freiwillige
Bremsung durch den Fahrer oder eine automatische Verzögerung,
um die Fahrgeschwindigkeit zu reduzieren, wodurch das Fahrzeug sicher
und zuverlässig
durch die Kurve hindurchfahren kann.
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Wenn
in den Schritten S3 und S4 bestimmt wird, daß der Knoten NN auf
der Kurve liegt, wie oben beschrieben, wird der Durchfahrzustandsbestimmungsbetrag θN/LN für die Durchfahrt
des auf der Kurve liegenden Knotens NN berechnet.
Das vorliegende System vermeidet die unnötige Berechnung des Durchfahrzustandsbestimmungsbetrags θN/LN, wenn das Fahrzeug
auf einem geraden Straßenabschnitt
fährt,
um hierdurch die Rechenbelastung und die Größe der elektronischen Steuereinheit
(ECU) reduzieren zu können.
Weil darüber
hinaus die Bestimmung, ob das Fahrzeug hindurchfahren kann, unter Verwendung
des Durchfahrzustands-Bestimmungsbetrags θN/LN erfolgt, der ein Parameter ist, der genau
den Schwierigkeitsgrad für
die Durchfahrt des Fahrzeugs durch den Knoten repräsentiert,
auch wenn nur ein Knoten oder zwei Knoten NN auf
einer Kurve liegen, kann die Bestimmung, ob das Fahrzeug durch den
oder die Knoten sicher hindurchfahren kann, korrekt durchgeführt werden.
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Obwohl
in der oben beschriebenen Ausführung
die mögliche
Durchfahrgeschwindigkeit VmaxN auf Basis
der zuvor gesetzten Grenzquerbeschleunigung G berechnet wurde, kann
die mögliche
Durchfahrgeschwindigkeit VmaxN auch auf
Basis der zuvor gesetzten Grenzgierrate YR anstelle der zuvor gesetzten
Grenzquerbeschleunigung G berechnet werden. Anders gesagt kann die
mögliche
Durchfahrgeschwindigkeit VmaxN aus der Glei
chung (9) gemäß der folgenden
Gleichung berechnet werden: VmaxN = YR/(θN/LN) (13)
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Auch
wenn in dem Suchabschnitt die erforderliche Anzahl von Knoten NN nicht vorhanden ist, kann die Bestimmung
der Straßenform
ohne Probleme erfolgen, wenn die Koordinaten der Fahrzeugposition
P als die Koordinaten eines einzelnen Knotens verwendet werden.
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Das
System dient zur Bestimmung, ob ein Fahrzeug einen gekrümmten Straßenabschnitt durchfahren
kann. Das System stellt Straßeninformationen
bereit, erfaßt
die Position des Fahrzeugs auf der Straße und bestimmt, ob ein Straßendaten
darstellender Knoten auf einem gekrümmten oder einem geraden Straßenabschnitt
liegt. Wenn bestimmt wird, daß der
Knoten auf einer Kurve liegt, dann wird weiter bestimmt, ob die
Kurve eine einfache Kurve oder eine S-förmige Kurve ist. Auf Basis
dieser Bestimmungen bestimmt das System, ob das Fahrzeug die Kurve
sicher durchfahren kann.