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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein selbständig fahrendes Fahrzeug, und
insbesondere ein selbstständig
fahrendes Fahrzeug, welches innerhalb einer Verkehrsfahrbahn oder
Spur durch Verwendung von Information von Magnetinformationsquellen
fährt,
die an einer Straße
angebracht sind.
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Ein
derartiges selbstständig
fahrendes Fahrzeug ist durch die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung
bereits entwickelt worden.
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Bei
diesem Fahrzeug (interner Stand der Technik) werden die Position
und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nach einer vorbestimmten Zeitperiode,
so wie sie auf der Grundlage der Erfassung magnetischer Nägel abgeschätzt werden,
mit einem Steuerplan verglichen, welcher die Position und die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs betrifft oder wiedergibt, wie sie auf der Grundlage
von Information gesetzt werden, welche von einem Streu- oder Leckage-Koaxialkabel
empfangen wird, wodurch das Fahrzeug gemäß einem Steuer/Regel-Plan durch
Steuern/Regeln einer Drossel und einer Bremse zum Verringern von
Abweichungen auf der Grundlage des Vergleichs gefahren wird. Die
Steuer/Regel-Größen der
Drossel und der Bremse, welche auf der Grundlage der Größen der
Abweichungen bestimmt werden, werden unter der Annahme gesetzt,
daß die Straße flach
ist. Daher wird es dann, wenn die Straße geneigt ist, schwierig,
das Fahrzeug gemäß dem Steuer/Regel-Plan
zu fahren. Wenn beispielsweise das Fahrzeug hinter den Steuer/Regel-Plan
zurückfällt, dann
wird die Drossel geöffnet,
um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen. Da jedoch der Öffnungsgrad
der Drossel in diesem Fall unter der Annahme einer flachen oder
ebenen Straße
gesetzt wird, nimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht so wie erwartet
zu, wenn die Straße
eine ansteigende Neigung hat, so daß die Abweichungen nicht verringert
werden können.
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Aus
der
DE 24 04 884 A2 ist ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1 bekannt. Dort wird eine Vorrichtung beschrieben,
die Abstände
zwischen mehreren in Kolonne fahrenden spurgeführten Fahrzeugen regelt, denen
jeweils Regelschaltungen zugeordnet sind, welche durch Beeinflussung
der Fahrzeuggeschwindigkeiten die Fahrzeuge vorgegebenen Sollpositionen
nachführen.
Die Regelschaltungen sind mit einer zentralen Steuerung verbunden,
welche die Sollpositionen und Sollgeschwindigkeiten der einzelnen
Fahrzeuge in Abhängigkeit
von deren Abständen
untereinander errechnet und an die den Fahrzeugen zugeordneten Regelschaltungen übermittelt.
Die Regelschaltungen der Fahrzeuge vergleichen die Positionen der
ihnen zugeordneten Fahrzeuge mit den übermittelten Sollpositionen
und korrigieren die Sollgeschwindigkeit, wenn die Differenz zwischen
Sollposition und Fahrzeugposition einen vorgegebenen Toleranzwert überschreitet.
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Aus
dem Abstract von JP 328009A ist es bekannt, daß die Neigung der Straße durch
einen Sensor erfaßt
wird und ihr Einfluß bei
der Regelung des Drosselklappenventils und somit bei der Geschwindigkeit
des Fahrzeugs berücksichtigt
wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, den Einfluß der Neigung einer Straße zu eliminieren
und eine präzise Steuerung/Regelung
zum Fahren eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Steuer/Regel-Plan zu
realisieren.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Fahrzeug
mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen.
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Wenn
bei der erstgenannten herkömmlichen Ausführung ein
Gradient einer Straße
vorhanden ist, dann nimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit im Vergleich
mit dem Fall des Fahrens auf einer flachen Straße zu oder ab, und daher ist
eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung/Regelung zur Anpassung an
einen Steuer/Regel-Plan unmöglich.
Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Erfindung die Entfernungsabweichung
oder die Geschwindigkeitsabweichung an dem vorweg angenommenen oder erwarteten
Ankunftspunkt des Fahrzeugs nach der vorbestimmten Zeitperiode auf
der Grundlage des Straßengradienten
korrigiert, wodurch der Einfluß des
Straßengradienten
kompensiert wird, und eine Steuerung/Regelung entsprechend dem Steuer/Regel-Plan
kann realisiert werden.
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Die
vorbestimmte Zeitperiode ist in einer Ausführungsform auf 1,5 Sekunden
gesetzt, sie ist jedoch in geeigneter Weise gemäß dem Leistungsvermögen der
arithmetischen Einheit des Systems oder der erforderlichen Steuer/Regel-Genauigkeit
veränderbar.
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Der
vorweg angenommene oder erwartete Ankunftspunkt wird auf der Grundlage
der Fahrzeugposition, eines erste Ableitung-Wertes der Fahrzeugposition
und eines zweite Ableitung-Wertes der Fahrzeugposition berechnet.
Der vorweg angenommene Ankunftspunkt kann somit lediglich durch
Ausführen einfacher
Operationen mit hoher Genauigkeit berechnet werden.
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Die
Information von dem Informationsübertragungsmittel
ist eine Geschwindigkeitsrichtungsinformation bezüglich Positionen
auf der Straße.
Somit kann das Fahrzeug entlang der Straße mit einer vorangehend gesetzten
Geschwindigkeit gefahren werden.
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Das
Abweichungsberechnungsmittel berechnet die Abstandsabweichung und
die Geschwindigkeitsabweichung durch Vergleichen der Information über die
Position und die Geschwindigkeit, wie sie von dem Informations übertragungsmittel
empfangen werden, mit der Position und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs,
am vorweg angenommenen Ankunftspunkt. Die Abweichung zwischen dem Soll-Fahrzustand
des Fahrzeugs, welcher dem Steuer/Regel-Plan entspricht, und dem
Ist-Fahrzustand des Fahrzeugs kann somit genau berechnet werden.
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Das
Abweichungsberechnungsmittel berechnet die Abstandsabweichung und
die Geschwindigkeitsabweichung durch Vergleichen der Position und
der Geschwindigkeit des vorangehenden Fahrzeugs nach der vorbestimmten
Zeitperiode, sowie auf der Grundlage der von dem vorangehenden Fahrzeug
empfangenen Positionsinformation berechnet, mit der Position und
der Geschwindigkeit des Fahrzeugs an dem erwarteten Ankunftspunkt. Somit
kann das Fahrzeug dem vorangehenden Fahrzeug folgend gefahren werden.
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Die
Position und die Geschwindigkeit des vorangehenden Fahrzeugs nach
der vorbestimmten Zeitperiode werden auf der Grundlage des erste
Ableitung-Wertes und des zweite Ableitung-Wertes der von dem vorangehenden
Fahrzeug empfangenen Positionsinformation berechnet. Die Position
und die Geschwindigkeit des vorangehenden Fahrzeugs nach der bestimmten
Zeitperiode können
somit lediglich durch Durchführen
einfacher Operationen genau berechnet werden.
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1 ist
ein Diagramm des Gesamtsystems für
ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
ein Diagramm zum Erklären
magnetischer Nägel
und magnetischer Sensoren, welche bei der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung verwendet werden.
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Steuer/Regel-Systems der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
ein Flußdiagramm
zum Erklären
eines Betriebs desselben.
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5 ist
ein Graph, welcher den Neigungsgröße-Plan einer Straße zeigt.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf ein Kraftfahrzeug gerichtet, welches
selbständig
auf einer Straße
zum selbständigen
Fahren entlang eines Wegs fährt,
der durch magnetische Nägel
definiert ist, die als Magnetinformationsquellen dienen. Die magnetischen
Nägel sind
an vorbestimmten Intervallen entlang der Mitte einer Fahrbahn eingebettet,
und ein Kraftfahrzeug, welches selbständig fährt und einem vorangehenden
Fahrzeug folgt, hält
einen bestimmten Zwischenfahrzeugabstand bezüglich des vorangehenden Fahrzeugs.
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Die 1 zeigt
den Gesamtaufbau des vorangehenden Fahrzeugs V' und des Fahrzeugs V. Da der Aufbau
des vorangehenden Fahrzeugs V' und des
Fahrzeugs V im wesentlichen gleich ist, wird in der folgenden Beschreibung
das Fahrzeug V als ein Beispiel herausgegriffen.
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Das
Fahrzeug V umfaßt
ein Kommunikationssignalverarbeitungsmittel 1, ein Steuer/Regel-Planverarbeitungsmittel 2,
ein Lenk-Steuer/Regel-Mittel 3 und ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuer/Regel-Mittel 4 als
Module, in welchen Signalprozessoren (CPUs) angebracht sind.
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Das
Kommunikationssignalverarbeitungsmittel 1 führt Zwischenfahrzeugkommunikationen zwischen
dem Fahrzeug V und dem vorangehenden Fahrzeug V' durch, das Senden und den Empfang zwischen
dem Fahrzeug und einem Streu- oder Leckage-Koaxialkabel C, welches
entlang der Straße verlegt
ist, und die Berechnung der Position des Fahrzeugs beruhend auf
Straßendaten.
Die Straßendaten
werden aus den Daten einer Reihe von Magnetinformationsquellen (einer
Fahrlinie) auf einem Plan gebildet. Die Daten können vorher in einer Speichervorrichtung
gespeichert werden oder können
in vorbestimmten Fahrzonen durch Kommunikation extern empfangen
werden.
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Das
Steuer/Regel-Planverarbeitungsmittel 2 erzeugt Information
zum selbständigen
Fahren durch die Betätigung
eines selbständiges-Fahren-Startschalters 12.
Das Steuer/Regel-Planverarbeitungsmittel 2 erzeugt einen
Fahrzeuggeschwindigkeitsplan entlang der Reihe von Magnetinformationsquellen (der
Fahrlinie) auf der Grundlage eines Geschwindigkeitsbefehls, welcher
von dem Streu- oder Leckage-Koaxialkabel C empfangen wird, und berechnet die
Abweichung (Fehler) einer momentanen Position und eine Richtungsabweichung
(Fehler) bezüglich der
Magnetinformationsquelle, welche unmittelbar unter dem Fahrzeug
V liegt, und eine Positionsabweichung (Fehler) sowie eine Richtungsabweichung (Fehler)
bezüglich
der Magnetinformationsquelle, welche an einem erwarteten Ankunftspunkt
nach einer vorbestimmten Zeit von T-Sekunden liegt. Die Ergebnisse
der Berechnungen werden für
die Lenk-Steuerung/Regelung des Fahrzeugs V verwendet und ebenso
zum Korrigieren der Beschleunigung/Verzögerung des Fahrzeugs V. Die
vorbestimmte Zeitperiode ist in dieser Ausführungsform auf 1,5 Sekunden
gesetzt und sie sollte vorzugsweise zwischen 1 und 2 Sekunden liegen.
Ferner werden in dem nachfolgenden Fahrzeug, das dem vorangehenden
Fahrzeug V' folgt,
Zwischenfahrzeugabstände
und Zwischenfahrzeuggeschwindigkeitsdifferenzen an dem erwarteten
Ankunftspunkt des nachfolgenden Fahrzeugs nach T-Sekunden und an
dem erwarteten Ankunftspunkt des vorangehenden Fahrzeugs V' nach T-Sekunden
berechnet und die Ergebnisse der Berechnungen werden für die Korrektur
der Beschleunigung/Verzögerung
des betroffenen Fahrzeugs verwendet.
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Ferner
gibt in dem nachfolgenden Fahrzeug das Steuer/Regel-Planverarbeitungsmittel 2 Daten, wie
z.B. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und des vorangehenden Fahrzeugs,
den Zwischenfahrzeugabstand des Fahrzeugs zu dem vorangehenden Fahrzeug
und die Konfigurationen der Straße und der Fahrbahn vor dem
Fahrzeug, zu einer Anzeige 18 und einem Lautsprecher 17 aus.
Andererseits gibt bei dem vorangehenden Fahrzeug das Steuer/Regel-Planverarbeitungsmittel 2 Daten,
wie z.B. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und des nachfolgenden Fahrzeugs,
den Zwischenfahrzeugabstand des Fahrzeugs zu dem nachfolgenden Fahrzeug
und die Konfigurationen der Straße und der Fahrbahn vor dem Fahrzeug,
zu einer Anzeige 18 und einem Lautsprecher 17 in
dem Fahrzeug aus.
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Das
Lenk-Steuer/Regel-Mittel 3 berechnet das Richtungssignal
eines Lenkwinkels auf der Grundlage der Ausgabeergebnisse des Steuer/Regel-Planverarbeitungsmittels 2,
um ein Stellglied 14 zu steuern/regeln, welches in einem
Lenkbetriebsbetätigungs(getriebe)-System
angeordnet ist. Das Lenken wird durch das Stellglied 14 automatisch
gesteuert/geregelt, um das Fahrzeug entlang der Reihe von Magnetinformationsquellen
(der Fahrlinie) zu fahren.
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Das
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuer/Regel-Mittel 4 berechnet
ein Beschleunigungsrichtungssignal auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitsplans
und von Korrekturdaten des Steuer/Regel-Planverarbeitungsmittels 2 und
von Sensorsignalen, welche später
erklärt
werden, um dadurch ein Drosselstellglied 15 und ein Bremsstellglied 16 zu steuern/regeln.
Die Stellglieder 15 und 16 betätigen die Drossel und die Bremse
um das Fahrzeug V zu beschleunigen oder zu verzögern. Ein Bremspedalschalter 13 ist
mit dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuer/Regel-Mittel 4 verbunden,
und die Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung/Regelung wird aufgehoben,
wenn erfaßt
worden ist, daß auf
das Bremspedal 13 getreten worden ist.
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Ferner
sind in dem Fahrzeug V ein Gierratensensor 5 (Giergeschwindigkeitssensor 5),
ein Magnetsensor 6 zum Erfassen der Magnetinforma tionsquellen,
welche in die Oberfläche
der Straße
eingebettet sind, ein Radimpulssensor 8, ein Längsbeschleunigungssensor 9,
ein Laser-Radar 10, ein Kommunikationsmittel 7 zum
Senden zu dem und Empfangen von dem Streu- oder Leckage-Koaxialkabel
C und ein Zwischenfahrzeugkommunikationsmittel 11 angebracht.
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Geschwindigkeitsbefehlsinformation,
Straßenkrümmungsinformation,
Verkehrsstauinformation, Unfallmeldungen usw. werden von dem Streu- oder Leckage-Koaxialkabel,
welches vorangehend erwähnt
wurde, empfangen, während
die ID-Nummer (Erkennungsnummer) des Fahrzeugs V von der Seite des
Fahrzeugs V aus gesandt wird. Die Fahrpositionen der jeweiligen
Kraftfahrzeuge werden von den ID-Nummern auf der Seite des Streu-Koaxialkabels C
bestimmt.
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Fahrabstands-,
Fahrzeuggeschwindigkeits- und Längsbeschleunigungsdaten
(Steuer/Regel-Plandaten) werden über
die Zwischenfahrzeugkommunikationen gesandt und empfangen. Im Falle des
nachfolgenden Fahrzeugs werden die Position und die Fahrsituation
(Geschwindigkeit und Beschleunigung) des vorangehenden Fahrzeugs
durch die Zwischenfahrzeugkommunikationen erfaßt und sie werden zum Erzeugen
der Korrekturdaten bei der Nachfolge-Steuerung/Regelung verwendet.
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Der
Gierratensensor 5 erfaßt
die Winkelgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in der Querrichtung desselben
und gibt das sich ergebende Erfassungssignal zu dem Kommunikationssignalverarbeitungsmittel 1,
dem Steuer/Regel-Planverarbeitungsmittel 2 und dem Lenk-Steuer/Regel-Mittel 3 aus.
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Die
Magnetsensoren 6 sind unter dem vorderen Stoßfänger und
dem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs
angebracht und sie messen Sensorpositionen (Fahrzeugpositionen)
bezüglich
der magnetischen Nägel,
welche die Magnetinformationsquellen sind, die mit Intervallen von
1 m in der Fahrbahn der Straße
angeordnet sind. Die Sensoren messen die Sensorposition innerhalb
Grenzen von ungefähr
45 cm zu den Seiten der Mitten der Magnetinformationsquellen. In
dieser Ausführungsform
sind, wie in 2 gezeigt, die Magnetsensoren 6 unter
dem vorderen Stoßfänger und
dem hinteren Stoßfänger des
Kraftfahrzeugs angeordnet, und ein Winkel (Fehlerwinkel), welcher
zwischen der Reihe von Magnetinformationsquellen (der Fahrlinie)
und dem Fahrzeug V gebildet ist, wird auf der Grundlage der Seitenpositionsdaten,
welche durch diese Sensoren 6 erfaßt werden, erfaßt. Zusätzlich werden
während
des Fahrens die Ausgaben von den Magnetsensoren 6 gezählt und
zur Berechnung der Fahrentfernung verwendet. In dieser Ausführungsform
wird eine Bit-Information beruhend
auf der Umkehrung der Polarität
der Magnetinformationsquelle alle 500 m der Reihe von Magnetinformationsquellen
gesetzt, und die Position wird anhand der Bit-Information korrigiert.
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Der
Radimpulssensor 8 wird zum Berechnen der Fahrentfernung
des Kraftfahrzeugs verwendet. Die alleinige Erfassung der Fahrentfernung
durch die Magnetsensoren 6 kann ungenügend sein, da die magnetische
Erfassung beispielsweise aufgrund der großen Abweichung des Fahrzeugs
von der angenommenen Fahrbahn unmöglich ist. In einem derartigen
Falle wird der Radimpulssensor 8 verwendet.
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Der
Längsbeschleunigungssensor 9 erfaßt die momentane
Beschleunigung des Fahrzeugs und wird zur Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung/Regelung
verwendet. Obgleich die Fahrzeugbeschleunigung ebenso aus den Ausgangssignalen
der Magnetsensoren 6 erhalten wird, wird der Sensor 9 zum Berechnen
der Beschleunigung im gleichen Falle, wie vorangehend angegeben,
verwendet, in dem die magnetische Erfassung beispielsweise aufgrund
der großen
Abweichung des Fahrzeugs von der angenommenen Fahrbahn unmöglich ist.
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Das
Laser-Radar 10 erfaßt
das vorangehende Fahrzeug V' oder
ein Hindernis vor dem Fahrzeug und berechnet eine Entfernung des
Objekts und gibt dann die berechnete Entfernung zu dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuer/Regel-Mittel 4 aus.
Auf der Grundlage der Ausgabe wird die Bremse gemäß der Situation
durch das Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuer/Regel-Mittel 4 gesteuert/geregelt.
Die Position des vorangehenden Fahrzeugs V' wird mit der Zwischenfahrzeuginformation
erhalten, und die Erfassung des vorangehenden Fahrzeugs V' und die Berechnung des
Zwischenfahrzeugabstands kann aufgrund der Installation des Laser-Radars 10 zuverlässiger durchgeführt werden.
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Nachfolgend
wird der Betrieb der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf ein Blockdiagramm der 3 und
ein Flußdiagramm der 4 beschrieben.
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Zuerst
empfängt
in einem Schritt S1 das Kommunikationsmittel 7 Daten, umfassend
eine Neigungsgröße ΔS der Straße, von
dem Streu- oder Leckage-Koaxialkabel C, und im nachfolgenden Schritt S2
werden die Plandaten (siehe 5) der Neigungsgrößen ΔS für die jeweiligen
Magnetinformationsquellen erzeugt. Im nächsten Schritt S3 wird die Längsbeschleunigung
des Fahrzeugs V von dem Längsbeschleunigungssensor 9 geladen,
und im nachfolgenden Schritt S4 wird die Längsbeschleunigung mit der Neigungsgröße ΔS an der
Position des Fahrzeugs korrigiert, wie sie den Plan-Daten entnommen
wird. Wenn Ai(0) die Längsbeschleunigung, wie sie
durch den Längsbeschleunigungssensor 9 erfaßt wird,
bezeichnet, dann wird der korrigierte Wert derselben als Ai(0) ← Ai(0) – aΔS durch die
Verwendung eines Korrekturkoeffizienten a und
der Neigungs-Größe ΔS berechnet.
Somit wird, selbst wenn die Ausgabe des Längsbeschleunigungssensors 9 durch
die Komponente der Gravitationsbeschleunigung in der Richtung der
Straßenoberfläche, welche der
Neigung der Straße
zuzuschreiben ist, beeinflußt wird,
dieser Einfluß kompensiert,
um eine Berechnung der korrekten Längsbeschleunigung zu realisieren.
Somit kann die genaue Längsbeschleunigung selbst
in dem Fall berechnet werden, in dem die magnetische Erfassung aufgrund
einer großen
Abweichung des Fahrzeugs V von der angenommenen Fahrbahn nicht möglich ist.
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Im
folgenden Schritt S5 wird eine Sollbeschleunigung wie folgt berechnet.
Zunächst
werden die Position Xi(0) 21 des
Fahrzeugs, die Geschwindigkeit Vi(0) 22 desselben
(die erste Ableitung der Fahrzeugposition) und die Beschleunigung
Ai(0) 23 desselben (die zweite
Ableitung der Fahrzeugposition) beruhend auf den Erfassungssignalen
der Magnetsensoren 6 durch das Steuer/Regel-Planverarbeitungsmittel 2 berechnet,
und sie werden zu einem ersten Verarbeitungsabschnitt 24 des
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuer/Regel-Mittels 4 zum Vorhersagen
des Zustands des Fahrzeugs V nach T-Sekunden ausgegeben.
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In
dem ersten Verarbeitungsabschnitt 24 werden die vorhergesagte
Position Xi(T) des Fahrzeugs nach T-Sekunden
und die vorhergesagte Geschwindigkeit Vi(T)
desselben nach T-Sekunden durch die folgenden Gleichungen berechnet: Xi(T) = Xi(0)
+ Vi(0) × T + 1/2 × Ai(0) × T2 Vi(T)
= Vi(0) + Ai(0) × T.
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In
dem Steuer/Regel-Planverarbeitungsabschnitt 25 des Steuer/Regel-Planverarbeitungsmittels 2 wird
ein Fahrzeuggeschwindigkeitsplan entlang der Reihe von Magnetinformationsquellen
(der Fahrlinie) auf der Grundlage eines Geschwindigkeitsbefehls
von dem Streu- oder Leckage-Koaxialkabel C
erzeugt, und der erzeugte Fahrzeuggeschwindigkeitsplan wird zusammen
mit der Soll-Position Xi'(T) und der Soll-Geschwindigkeit Vi'(T)
des Fahrzeugs nach T-Sekunden ausgegeben.
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In
dem Abweichungsberechnungsmittel 50 werden die Entfernung
Xi(T) und die Geschwindigkeit Vi(T)
von der Sollposition Xi'(T) und der Soll- Geschwindigkeit Vi'(T), wie durch den
Steuer/Regel-Planverarbeitungsabschnitt 25 berechnet, subtrahiert,
wodurch ein Positionsfehler und ein Geschwindigkeitsfehler berechnet
werden.
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Der
Positionsfehler und der Geschwindigkeitsfehler werden jeweils mit
Beschleunigungs-Steuer/Regel-Stellfaktoren Kx und Ku multipliziert
und werden danach in einem Steuer/Regel-Plandatenkonversionsabschnitt 26 addiert,
und die sich ergebende Summe wird als die Soll-Beschleunigung zu
dem Korrekturmittel 43 ausgegeben. Das heißt, die
Soll-Beschleunigung ist durch die folgende Gleichung gegeben: Soll-Beschleunigung = Kx × {Xi'(T) – Xi(T)}
+ Ku × {Vi'(T) – Vi(T)}.
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Wenn
die Fehler mit den Steuer/Regel-Stellfaktoren Kx und Ku in dem Steuer/Regel-Plandatenkonversionsabschnitt 26 multipliziert
werden, dann werden die Beschleunigungs-Steuer/Regel-Stellfaktoren
Kx und Ku unter der Annahme gesetzt, daß das Fahrzeug V auf einer
ebenen oder flachen Straße fährt. Nichtsdestotrotz
wird die Ist-Beschleunigung des Fahrzeugs V durch eine Gravitationsbeschleunigung
aufgrund der Neigung der Straße
beeinflußt,
so daß die
Beschleunigung bei einer ansteigenden Neigung abnimmt und bei einer
abfallenden Neigung zunimmt. Im Schritt S6 korrigiert daher das
Korrekturmittel 43 die Soll-Beschleunigung auf der Grundlage einer
Neigungs-Größe ΔS, welche
einem Steigungs-Plan entnommen wird, um den Einfluß der Gravitationsbeschleunigung
aufgrund der Steigung oder Neigung der Straße zu kompensieren. Das heißt, die
Soll-Beschleunigung wird korrigiert durch (Soll-Beschleunigung ← Soll-Beschleunigung
+ bΔS) durch
die Verwendung eines Korrekturkoeffizienten b und der Neigungs-Größe ΔS. Somit
wird der Einfluß der
Steigung oder Neigung der Straße
kompensiert, und es wird eine Steuerung realisiert, bei der die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs V korrekt mit dem Geschwindigkeitsbefehl
von dem Streu- oder Leckage-Koaxialkabel übereinstimmt.
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Die
Positionsdaten Xi–1(0) 28, die
Geschwindigkeitsdaten (Ableitungswert der vorangehendes-Fahrzeug-Position)
Vi–1(0) 29 und
die Beschleunigungsdaten (zweiter Ableitungswert der vorangehendes-Fahrzeug-Position)
Ai–1(0) 30 des
vorangehenden Fahrzeugs V',
beruhend auf den Zwischenfahrzeugkommunikationen, werden zu einem
zweiten Verarbeitungsabschnitt 31 ausgegeben, welcher den
Zustand des vorangehenden Fahrzeugs V' nach T-Sekunden voraussagt.
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In
dem zweiten Verarbeitungsabschnitt 31 werden die vorausgesagte
Position Xi–1(T)
des vorangehenden Fahrzeugs V' nach
T-Sekunden und die vorausgesagte Geschwindigkeit Vi–1(T)
desselben nach T-Sekunden durch Berechnungen berechnet, welche denjenigen
des vorangehend erklärten
ersten Verarbeitungsabschnitts 24 entsprechen. Das Abweichungsberechnungsmittel 40 subtrahiert
die vorausgesagte Position Xi(T) und die
vorausgesagte Geschwindigkeit Vi(T) des
Fahrzeugs V nach T-Sekunden
von der vorausgesagten Position Xi–1(T)
und der vorausgesagten Geschwindigkeit Vi–1(T)
des vorangehenden Fahrzeugs V' nach
T-Sekunden, wodurch der
Zwischenfahrzeugabstand als eine Abstandsabweichung und die Zwischenfahrzeuggeschwindigkeit als
eine Geschwindigkeitsabweichung berechnet werden.
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Ein
Soll-Zwischenfahrzeugabstandseinstellmittel 32 ist zum
Zwecke des Korrigierens des Zwischenfahrzeugabstands gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit
Vi(0) 22 vorgesehen. Dieses Mittel
wird zum Einstellen der Geschwindigkeit während einer Anfangsfahrphase
oder einer Endfahrphase verwendet, und es korrigiert die übermäßige Annäherung bei geringer
Geschwindigkeit, wenn der Zwischenfahrzeugabstand als ein zur Geschwindigkeit
proportionaler Wert gesetzt ist. Das Soll-Zwischenfahrzeugabstandseinstellmittel 32 wird
in Abhängigkeit
von Verfahren zum Einstellen des Zwischenfahrzeugabstands unnötig.
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Der
berechnete Zwischenfahrzeugabstand und die berechnete Zwischenfahrzeuggeschwindigkeit
werden jeweils mit Beschleunigungs-Steuer/Regel-Stellfaktoren Kx1 und Ku1 in einem
Konversionsabschnitt 33 berechnet und danach addiert. Die Soll-Beschleunigung
wird durch die folgende Gleichung berechnet: Soll-Beschleunigung
= Kx1 × {Xi–1(T) – Xi(T)}
+ Ku1 × {Vi–1(T) – Vi(T)}.
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Die
Soll-Beschleunigung wird in dem Korrekturmittel 44 zum
Zwecke des Kompensierens des Einflusses der Steigung oder Neigung
der Straße
so wie vorangehend beschrieben korrigiert, und wird danach zu einem
Vergleichsabschnitt 27 ausgegeben. In dem Vergleichsabschnitt 27 werden
die Soll-Beschleunigung, beruhend auf den vorhergesagten Abweichungen
des Fahrzeugs V nach T-Sekunden, wie vorangehend angegeben, und
der Soll-Beschleunigung, beruhend auf dem Zwischenfahrzeugabstand und
der Zwischenfahrzeuggeschwindigkeit bezüglich des vorangehenden Fahrzeugs
V', wie vorangehend angegeben,
verglichen, und derjenige Wert davon, welcher eine größere Korrektur
erfordert, wird ausgewählt
und als Korrekturdaten zu einem Drosselintegrator und einem Bremsintegrator 42 ausgegeben. Die
Integralwerte der Korrekturdaten werden zu einem Drossel-Steuer/Regel-Konversionsmittel 34 und einem
Brems-Steuer/Regel-Konversionsmittel 35 ausgegeben, und
ein Drossel-Steuer/Regel-Abschnitt 36 und einen Brems-Steuer/Regel-Abschnitt 37 geben
Richtungsbefehle zu dem Stellglied 15 der Drossel und dem
Stellglied 16 der Bemse auf, um Vorwärtsregelungen durchzuführen (siehe
Schritte S7 und S8).
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Wenn
man den Vergleichsabschnitt 27 betrachtet, so ist es beispielsweise
auch zulässig,
daß die
Korrekturdaten von dem Konversionsmittel 26 zu dem vorangehenden
Fahrzeug V' ausgegeben
werden, während
die Korrekturdaten von dem Konversionsmittel 33 zu dem
Fahrzeug (dem nachfolgenden Fahrzeug) V ausgegeben werden.
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Das
Lenk-Steuer/Regel-Mittel 3 (siehe 1) berechnet
die Versatz-Größe der Fahrzeugposition
von den Magnetinformationsquellen und einen Versatzwinkel in der
Fahrrichtung des Fahrzeugs bezüglich
einer Tangentenlinie an die angenommene Fahrlinie beruhend auf einem
momentane-Position-Krümmungssignal,
welches von dem Streu- oder Leckage-Koaxialkabel C empfangen wird.
Das Lenk-Steuer/Regel-Mittel 3 berechnet ferner den Positionsfehler
zwischen einer Soll-Position und einem erwarteten Ankunftspunkt
an einem vorbestimmten Abstand vor dem Fahrzeug, so wie auf der
Grundlage der "Straßenkonfiguration
(Straßenkrümmung) vorne"-Daten von Weg-Daten,
wie vorangehend erklärt, berechnet
und einen Versatzwinkel der Fahrrichtung des Fahrzeugs bezüglich der
angenommenen Fahrlinie. Dann betätigt
das Lenk-Steuer/Regel-Mittel 3 das
Stellglied 14 einer Lenkvorrichtung auf der Grundlage der
berechneten Werte, um das Fahrzeug V entlang der Reihe von Magnetinformationsquellen zu
fahren (der Fahrlinie).
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Beispielsweise
kann, obgleich die Steuerung/Regelung in der Ausführungsform
auf der Grundlage der Abstandsabweichung und der Geschwindigkeitsabweichung
an der Fahrzeugposition nach der vorbestimmten Zeitperiode durchgeführt wird,
die Steuerung/Regelung ebenso auf der Grundlage der Abstandsabweichung
oder der Geschwindigkeitsabweichung durchgeführt werden.
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Wie
vorangehend beschrieben, ist gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Korrekturmittel vorgesehen zum Korrigieren wenigstens
einer Abweichung von Abstandsabweichung und Geschwindigkeitsabweichung,
um jegliche einer Straßenneigung
zuzuschreibende Abweichung zu kompensieren, beruhend auf Information über den
Straßengradienten, wie
sie von dem Informationsübertragungsmittel empfangen
wird. Somit kann der Einfluß des
Straßengradienten
kompensiert werden, um eine an einen Steuer/Regel-Plan angepaßte bzw.
diesem entsprechende Steuerung/Regelung zu realisieren.
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Ein
erwarteter Ankunftspunkt wird auf der Grundlage einer Fahrzeugposition,
des ersten Ableitungswertes der Fahrzeugposition und des zweiten Ableitungswertes
der Fahrzeugposition berechnet, so daß der erwartete Ankunftspunkt
lediglich durch Durchführung
einfacher Operationen genau berechnet werden kann.
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Die
Information von dem Informationsübertragungsmittel
ist eine Geschwindigkeits-Direktiven-Information bezüglich Positionen
auf einer Straße,
so daß ein
Kraftfahrzeug mit einer vorangehend gesetzten Geschwindigkeit entlang
der Straße
fahren kann.
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Das
Abweichungsberechnungsmittel berechnet eine Abstandsabweichung und
eine Geschwindigkeitsabweichung durch Vergleichen der Information
einer Position und einer Geschwindigkeit, welche von dem Informationsübertragungsmittel
erhalten werden, mit der Position und der Geschwindigkeit eines
Fahrzeugs an einem erwarteten Ankunftspunkt, so daß die Abweichung
zwischen dem Soll-Fahrzustand des Fahrzeugs, welcher einem Steuer/Regel-Plan
entspricht, und dem Ist-Fahrzustand des Fahrzeugs genau berechnet
werden kann.
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Das
Abweichungsberechnungsmittel berechnet eine Abstandsabweichung und
eine Geschwindigkeitsabweichung durch Vergleichen der Position und
der Geschwindigkeit eines vorangehenden Fahrzeugs nach einer vorbestimmten
Zeitperiode, so wie auf der Grundlage der von dem vorangehenden
Fahrzeug erhaltenen Positionsinformation berechnet, mit der Position
und der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs an einem erwarteten Ankunftspunkt,
so daß das
Fahrzeug in dem vorangehenden Fahrzeug folgender Art und Weise gefahren
werden kann.
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Die
Position und die Geschwindigkeit eines vorangehenden Fahrzeugs nach
einer vorbestimmten Zeitperiode werden auf der Grundlage des ersten Ableitungswertes
und des zweiten Ableitungswertes einer von dem vorangehenden Fahrzeug
erhaltenen Positionsinformation berechnet. Somit können die Position
und die Geschwindigkeit des vorangehenden Fahrzeugs nach der vorbestimmten
Zeitperiode lediglich durch Durchführung einfacher Operationen genau
berechnet werden.
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Obgleich
die vorangehende Ausführungsform
der Erfindung detailliert beschrieben worden ist, kann die vorliegende
Erfindung in verschiedener Art und Weise im Umfang derselben modifiziert
werden, ohne von deren Sinn abzuweichen.
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Beim
Fahren eines Fahrzeugs gemäß einem Steuer/Regel-Plan
wird der Einfluß der
Neigung einer Straße
berücksichtigt,
um eine genaue Steuerung/Regelung zu realisieren. Die Position und
die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs IV) nach einer vorbestimmten
Zeitperiode, so wie sie auf der Grundlage der Erfassung von magnetischen
Nägeln
abgeschätzt
werden, werden durch einen ersten Verarbeitungsabschnitt (24)
abgeschätzt,
während
der Steuer/Regel-Plan des Fahrzeugs (V) (die Korrelation zwischen
der Position und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs V) durch einen
Steuer/Regel-Plan-Verarbeitungsabschnitt (25) auf der Grundlage
der von einem Streu- oder Leckage-Koaxialkabel erhaltenen Information
bestimmt wird. Die Abweichungen zwischen dem Steuer/Regel-Plan und
der abgschätzten Position
und Geschwindigkeit des Fahrzeugs (V) werden berechnet, und diese
Abweichungen werden weiter mit Stellfaktoren (Kx und Ku) in einem
Steuer/Regel-Plan-Konversionsabschnitt (26) multipliziert,
um eine Soll-Beschleunigung zu berechnen. Eine Drossel und eine
Bremse werden auf der Grundlage der Soll-Beschleunigung gesteuert/geregelt,
wodurch das Fahrzeug (V) gemäß den Steuervorgaben
gefahren wird. Eine Korrekturvorrichtung (43) korrigiert
die Soll-Beschleunigung,
um den Einfluß der
Neigung einer Straße
zu eliminieren.