DE2910490A1

DE2910490A1 - Automatisches leitsystem fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2910490A1
Application number: DE19792910490
Authority: DE
Inventors: Hidehiko Kono
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1978-05-08
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1979-11-15
Also published as: DE2910490C2; US4278142A

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Leitsystem für Fahrzeuge und insbesondere ein automatisches Leitsystem zur Verwendung beispielsweise bei der automatischen Leitung von Fahrzeugen zum Transport verschiedener Gegenstände, von fahrbaren Betten und Stühlen zum Transport von Patienten und von Fahrzeugen für Uberwachungssysteme zur Erfassung von abweichenden Zuständen in einem Atommeiler.

Zur automatischen Leitung von Fahrzeugen ist ein Verfahren bekannt, bei dem in einem Netzwerk von Straßen eine Anzahl von Fahrzeugen mit Leitkabeln geleitet wird, die jeweils ein niederfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugen und unter der Wegoberfläche längs der Fahrbahnen in dem Wegnetzwerk eingegraben sind,und seitlich einander entgegenliegend an jedem Fahrzeug Aufnahmespulen zur Erfassung der elektromagnetischen Felder vorgesehen sind; dabei wird jedes Fahrzeug dazu gebracht, längs einer ausgewählten Fahrbahn oder einer Fahrroute zu fahren, indem die einander gegenüberliegenden Aufnahmespulen an dem Fahrzeug das durch die unter der Wegoberfläche eingegrabenen Leitkabel erzeugte elektromagnetische Feld erfassen, die in den entgegengesetzt liegenden Aufnahmespulen erzeugten elektrischen Spannungen vergleichen und eine genaue Lenkung des Fahrzeugs längs der vorgeschriebenen Route dadurch herbeiführen, daß ein dadurch beeinflußter Lenkmotor den Unterschied zwischen den beiden verglichenen Spannungen ausgleicht.

Es ist ein weiteres System bekannt, bei dem statt der eingegrabenen Leitkabel Metallbänder oder -streifen an der Wegoberfläche angebracht sind und eine Vielzahl von Photosensoren in Längsachsenrichtung des Fahrzeuges statt der paarweise angebrachten Aufnahmespulen vorgesehen ist. Dabei kann das Fahrzeug längs eines ausgewählten Weges oder längs einer ausgewählten Eoute gelenkt werden, indem die Photosensoranordnung

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an dem Fahrzeug das Metallband auf der Wegoberfläche erfaßt und eine Lenkung des Fahrzeugs wird dadurch erzielt, daß der Lenkmotor so beeinflußt wird, daß die Lage- und Richtungsabweichung der Sensorrichtung gegenüber den Bändern ausgeglichen wird.

Bei diesen Systemen müssen Leitkabel oder zumindest Metallstreifen ununterbrochen verlegt werden und diese Verlegung ist teuer und zeitraubend. Wenn die Kabel oder die Bänder einmal verlegt sind, können Routenänderungen nur schwer vorgenommen werden.

Deshalb ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein automatisches Leitsystem für Fahrzeuge zu schaffen, das die Festlegung der Fahrrouten und die Änderung derselben auf einfache Weise ermöglicht.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein automatisches Leitsystem für Fahrzeuge zu schaffen, das eine genaue Leitung von Fahrzeugen zu ihren Bestimmungsplätzen gestattet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein automatisches Leitsystem für Fahrzeuge zu schaffen, mit dem Fahrzeuge zur genauen Einhaltung ihrer jeweiligen ausgewählten Fahrroute geleitet werden können.

Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein automatisches Leitsystem für Fahrzeuge zu schaffen, das l©±cht zu betreiben ist und einen sicheren Betrieb erlaubt.

Erfindungsgemäß wird ein automatisches Leitsystem für Fahrzeuge geschaffen, bei dem Markierungen unterschiedlicher Gestalt benutzt werden, die jeweils eine besondere Wegfunktions-

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Information besitzen lind an der Oberfläche des Fahrweges längs einer ausgewählten Fahrroute für das Fahrzeug befestigt sind, bei dem eine EDV-Kamera an dem Fahrzeug angebracht ist, die aufeinanderfolgend die Markierung an der Wegoberfläche erfaßt und bei dem eine zur Erkennung der Formen der durch die ITV-Kamera erfaßten Markierungsbilder ausgelegte Einheit vorgesehen ist, die die Wegfunktions-Informätion der Markierungen auf die automatische Lenkeinheit des Fahrzeugs überträgt, so daß das Fahrzeug längs der festgelegten Route genau steuerbar ist; dabei wird das System in einer Weise betrieben, die das Aufnehmen der eine jeweilige Richtungsinformation besitzenden Markierungen durch die ITV-Kamera an der Bilderkennungseinheit der Kamera umfaßt, die das Bestimmen der Lageabweichung des Fahrzeugs von der festgelegten Fahrroute durch die Messung der Lage des Mittelpunktes des erfaßten Markierungsabbildes umfaßt, das Bestimmen des Richtungswinkels der erfaßten Markierung, ausgedrückt in dem Verhältnis zwischen dem Abstand A . des Punktes auf der X-Achse, an dem das Abbild der Markierung auf der X-Achse eines kartesischen Koordinatensystems die größte Höhe A besitzt Punkt auf der X-Achse, an dem das projizierte Abbild

den kleinsten Wert besitzt zu der größten Breite A des erwähnten Abbildes in Richtung der X-Achse, sie umfaßt ferner das übertragen des Wertes der so bestimmten Lageabweichung und des den Richtungswinkel bestimmenden Verhältnisses an die Steuereinheit der automatischen Lenkeinheit und es wird ferner die automatische Lenkeinheit dazu gebracht, den Betrieb des Lenkrades in Übereinstimmung mit den verschiedenen in der beschriebenen Weise erhaltenen Informationsarten so zu beeinflussen, daß das Fahrzeug genau der festgelegten Route entlang gelenkt wird.

Die Erkennung einer bestimmten Markierung wird mittels eines Abbild-Klassifikationswertes erreicht, der automatisch durch

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Messung der größten Breite, der größten Höhe und der Flächengröße der Form des Abbildes der durch die ITV-Kamera erfaßten Markierung und durch Errechnung des Verhältnisses zwischen dem Produkt aus größter Breite mal größter Höhe zur Flächengröße erhalten wird. Die Wegfunktionsinformation, die durch die Erkennung der Markierung erhalten wird, wird auf eine automatische Lenkeinheit des Fahrzeugs übertragen, in der die Information als Datenanzeige behandelt und analysiert wird, die eine Anzeige für die Werte der Lageabweichung und Richtungswinkelabweißhung des Fahrzeuges in bezug auf die Fahrroute ergeben. Die automatische Leitung des Fahrzeuges wird durch Benutzung dieser Analyse bewirkt. Wenn an dem Fahrzeug eine Speichereinheit angebracht ist, der eine Anzahl von Lenkarten im voraus eingegeben wird, so daß das Fahrzeug in der optimalen Lenkart betrieben werden kann, die in Übereinstimmung mit der Erfassung und Erkennung der Markierung ausgewählt wird, kann die Beeinflussung der automatischen Lenkung des Fahrzeuges beträchtlich vereinfacht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine Darstellung eines Wegenetzes mit den nach dem erfindungsgemäßen System ausgelegten Markierungen für die automatische Fahrzeugleitung,

Figur 2 eine Übersicht über einige typische Markierungen zur Anbringung an der Straßenoberfläche für das erfindungsgemäße automatische Fahrzeug-Leitsystem,

Figur 3(A)eine Darstellung eines von der ITV-Kamera auf einem Fahrzeug erfaßten Markierungsabbildes,

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- 9 - ■.■■■"/-"-

Figur 3(B)eine Darstellung der Beziehungen zwischen dem Abbild der erfaßten Markierung und einem internen Koordinatensystem,

Figur /f(A) eine Darstellung der Beziehungen zwischen Richtungswinkel und dem zugehörigen Abbild-Klassifikationswert einiger Markierungen nach Fig. 2,

Figur if(B)eine Darstellung ähnlich Fig. Zf(A) für die restlichen Markierungen nach Fig. 2,

Figur 5 eine schematische Draufsicht auf ein von seiner vorgegebenen Route abweichendes Fahrzeug,

Figur 6 eine Darstellung des von dem Fahrzeug in Fig. 5 erfaßten Markierungsabbildes,

Figur 7 ein Diagramm der Beziehungen zwischen Richtungswinkel und Winkelerfassungswert bei einer Markierung nach Fig. 2,

Figur 8(A)ein Schaubild der Beziehung zwischen den errechneten und erhaltenen Werten des Richtungswinkels eines gleichschenkligen Dreiecks mit einer Grundlinie von 6^,4 mm und einem spitzen Winkel von 40°,

Figur 8(B)eine graphische Darstellung der errechneten und erhaltenen Werte des Richtungswinkels bei einem gleichseitigen Dreieck mit einer Seitenlange von 81,1 mm,

Figur 9 eine Darstellung der Lageabweichung eines Fahrzeuges,

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Figur 10 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erkennungseinheit für die Markierungen bei dem erfindungsgemäßen automatischen Leitsystem für Fahrzeuge,

Figur 11 ein Ablaufdiagramm der Vorgänge bei der Erkennung der Markierung und der Berechnung der Richtungsund Lageabweichung,

Figur 12 ein Funktionsdiagramm eines typischen Ablaufs von Steuervorgängen, beginnend mit der Erkennung der Markierung bis zur automatischen Lenkung eines Fahrzeuges beim erfindungsgemäßen automatischen Leitsystem für Fahrzeuge,

Figur 13 (A) eine Darstellung des Fahrweges eines Fahrzeugs mit JRichtungs- und Lageabweichung und

Figur 13 (B) eine Darstellung der zugehörigen Lenkausschlage,

Figur 1% eine Darstellung des Fahrweges eines Fahrzeugs das nur eine Lage- aber keine Richtungsabweichung besitzt und

Figur 1if (B) eine Darstellung der zugehörigen Lenkausschläge,

Figur 15 eine Darstellung des Weges eines eine Linkskurve fahrenden Fahrzeuges und

Figur 15 (B) eine Darstellung der zugehörigen Lenkausschläge,

Figur 16 eine Darstellung des Nachstellwinkels bei der Korrektur der Richtungsabweichung eines Fahrzeuges, und

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Figur 17 ein Funktionsschaubild einer weiteren Reihe von Steuerschritten, beginnend mit der Erkennung der Markierung und endend mit der automatischen Lenkung eines Fahrzeuges.

Das erfindungsgemäße automatische Lenksystem für Fahrzeuge enthält ein Wegenetz, mindestens ein Fahrzeug, Markierungen mit unterschiedlicher Form, die jeweils Funktionsdaten, wie Geradeausfahrt, Anhalten, Linksschwenkung und Rechtsschwenkung (Fig. 2) beinhalten und an bestimmten Punkten der ausgewählten Fahrwege in dem Wegenetz nach Fig. 1 angebracht sind und an jedem Fahrzeug angebrachte ITV-(Industrial Television-)Kameras. Die an einem bestimmten Fahrzeug angebrachte ITV-Kamera erfaßt aufeinanderfolgend die an der Wegoberfläche angebrachten Markierungen längs der Fahrtroute, die erfaßten Abbilder werden erkannt in einem Erkennungssystem, das auf dem Fahrzeug angebracht ist und zwar .'wird und zwar wird die Gestalt und die Große des erfaßten Abbildes der Markierung festgestellt. Daraus werden die Funktionsdaten der Markierungen bestimmt und die Lenkbefehle für das Fahrzeug abgeleitet, so daß der Lenkmotor des Fahrzeuges auf Grundlage der Funktionsdaten die Lenkung des Fahrzeugs entsprechend beeinflußt.

Allgemein sind für ein Fahrzeug, das von einem Ausgangspunkt abfährt und einen bestimmten Zielpunkt erreichen soll mehrere Fahr- und Lenkfunktionen vorgesehen. In der dargestellten Ausführung werden beispielsweise insgesamt 10 Markierungen nach Fig. 2 verwendet. Es sind folgende Markierungen vorgesehen:

Markierung Nummer 1 - Geradeausfahrt I

Durch diese Markierung wird eine Geradeausfahrt für ein Fahrzeug auf einem geraden oder höchstens leicht gekrümmten Weg

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bezeichnet. Es werden dadurch etwa notwendige Korrekturen des Richtungswinkels und der Lageabweichung des Fahrzeugs eingeleitet, damit das Fahrzeug die vorgewählte Route einhält. Diese Markierung muß deswegen eine Form besitzen, die eine genaue Messung desRLchtungsrijkels erlaubt,

Nr. 2 - Geradeausfahrt II

Wenn ein Fahrzeug auf einem Weg mit einer ebenen., glatt en Fläche fährt, ist anzunehmen, daß sich die Stellung des Fahrzeugs nicht wesentlich ändert. Mit dieser Markierung wird deshalb eine Geradeausfahrt des Fahrzeugs bezeichnet, bei der nur etwaige Lageabweichungen zu korrigieren sind.

Nr. 3 - Linkskurve

Durch diese Markierung wird eine einzuleitende Linkskurve oder Linkswendung des Fahrzeuges an einer Zwischenstelle, Kreuzung udgl. bezeichnet. Es werden keine Korrekturen des Richtungswinkels und der Lageabweichung des Fahrzeugs eingeleitet,

Nr. k - Rechtskurve

In gleicher Weise wie bei der Markierung Nr. 3 wird durch diese Markierung eine Rechtskurve oder Rechtswendung des Fahrzeugs an einer Zwischenstelle, einer Überschneidung oder Kreuzung eingeleitet.

Nr. 5 - Geradeausfahrt III

Mit dieser Markierung wird die Geradeausfahrt eines Fahrzeugs an einer überschneidungs-jZwisehen- oder Kreuzungsstelle bezeichnet und es werden keine Korrekturen des Richtungswinkels und einer etwaigen Lageabweichung eingeleitet.

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Nr. 6 - Leermarkierung

Diese Markierung ermöglicht es, in der später beschriebenen Weise Kreuzungen zu klassifizieren, je nachdem, ob sie Volikreuzungen (+), Einmündungen (T) oder lediglich eine Fahrtrichtung ermöglichende Kreuzungen (L) betreffen. Es werden keine Korrekturen der RLchtungs- und Lageabweichungen des Fahrzeugs durchgeführt.

Nr. 7 - Zwischenhalt I

Diese Markierung wird unmittelbar, vor einer Wegkreuzung angebracht und bezeichnet einen Zwischenhalt des Fahrzeuges, damit das Fahrzeug ein FBEI- oder HALT-Signal einer Verkehrsregelung an der Kreuzung wahrnehmen kann. Es werden nur Korrekturen der Lageabweichung des Fahrzeugs eingeleitet.

Nr. 8 - Zwischenhalt II

Diese Markierung bezeichnet einen Zwischenhalt für das Fahrzeug an einem nicht an einer Kreuzung gelegenen Punkt. Es werden gleichfalls nur Lageabweichungen des Fahrzeugs korrigiert.

Nr. 9 - Ziel oder Bestimmungsort

Diese Markierung bezeichnet den Zielpunkt der Fahrzeugroute* Wenn diese Markierung erfaßt wird,hält das Fahrzeug an. Wenn ein Fahrzeug von dieser Markierung aus gestartet wird, dient die gleiche Markierung als Bezeichnung des Startpunktes. In diesem Fall werden nur Lageabweichungen korrigiert.

Nr. 10 - Rückwärtsfahrt

Diese Markierung bezeichnet eine erforderliche Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs und ergibt nur eine Richtungskorrektur,

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Zunächst ist festzustellen, daß die in Fig. 2 gezeigten Markierungsformen als Beispiele möglicher Markierungsformen anzusehen sind. Bei der tatsächlichen Auswahl der Markierungsformen oder -typen muß darauf geachtet werden, daß die Gestalt oder die Form der Markierungen einfach und gut bestimmbar sein muß, daß sie leicht erkennbar sein soll und daß sie eine genaue Erkennung der notwendigen Information ermöglichen soll. Es soll dabei auch beachtet werden, daß von zufälligen Betrachtern die Bedeutung der Markierungen leicht zu deuten ist, damit diese Markierungen auch sonst beachtet werden.

Die Markierungen können beispielsweise aus Kunststoffschichten oder Kunststoffilmen hergestellt werden. Die Anbringung der Markierungen an der Wegoberfläche geschieht nach festen vorgegebenen Regeln: Markierungen für Geradeausfahrt sind mit Abständen von nicht mehr als 2 m anzubringen. Vor einer Kreuzung werden eine Kreuzungsmarkierung Nr. 7» eine Richtungsabweichungsmarkierung, beispielsweise Nr. 4» eine weitere Bichtungsabweichungsmarkierung, beispielsweise Nr. 3 und eine Geradeausfahrt-III-Markierung sowie eine Geradeaus fahrt-II-Markierung mit Abständen von 0,5 m angebracht.

Die in Fig. 2 eingezeichneten Abmessungen der Markierungen ergeben keine Absolutwerte, sondern Belativwerte der gezeigten Markierungen und die Angaben der Flächengrößen stellen wiederum relative Flächengrößen dar, mit Bezug auf die Markierung Nr. 2 als Einheit. Beim tatsächlichen Einsatz sind die Flächengrößen dieser Markierungen im Bereich von 10 bis 80 cm als ausreichend zu betrachten.

V/ie bereits erwähnt, können an den mit solchen Markierungen bezeichneten V/egenetzen Fahrzeuge betrieben werden, die bestimmte Gegenstände transportieren sollen, es können auch

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mit Fahrantrieb und Rädern versehene Betten oder Krankenstuhle zum Transport von Patienten geleitet werden und schließlich können Fahrzeuge benutzt werden, die Uberwachungssysteme tragen, wie sie beispielsweise in kurzen Abständen zur überwachung gefährdeter Bereiche in Atomreaktoren verwendet werden. Jedes solche Fahrzeug wird mit einer automatischen Lenkeinheit, mit einem Kleinrechner oder Mikro-Computer und mit einer ITV-Kamera zur Erfassung der Wegmarkierungen ausgerüstet. Vorteilhafterweise wird die Linsenebene der ITV-Kamera so angeordnet, daß die Straßenflache von der Mitte des Fahrzeugs aus senkrecht erfaßt wird, um eine genaue Erfassung und Erkennung der Markierungen sicherzustellen.

Der Betrieb des erfindungsgemäßen Systems wird im folgenden anhand Fig. 1 so beschrieben, daß ein Fahrzeug vom Startpunkt A bis zum Zielpunkt B in dem in Fig. 1 dargestellten Straßennetz geleitet wird. Vor dem Beginn der Fahrt wird die Speichereinheit des an dem Fahrzeug befindlichen Kleinrechners so geladen, daß Instruktionen zum Auswählen und Erfassen der Markierungen Nr. 9, Nr. 3> Nr. if, Nr. 3 und Nr. 9 enthalten sind. Weiter ist in der Speichereinheit die Information enthalten, die die Auswahl der Signale und die Weitergabe an die automatische Lenkeinheit nach Erfassung der Markierungen betrifft. Der Kleinrechner überträgt deshalb an die automatische Lenkeinheit nacheinander die den durch die Abbilderfassungseinheit oder -Erkennungseinheit erkannten Markierungen entsprechend. Das Fahrzeug wird auf diese Weise gestartet, zur Geradeausfahrt gebracht, dann wird eine Linkskurve eingeleitet und es werden zeitweilige Haltbefehle abgegeben usw.. Gemäß der erwähnten gespeicherten Information erfaßt das Fahrzeug zunächst die Markierung Nr. 9 am Punkt A. Es erkennt damit, daß es an dem Startpunkt steht und die automatische Lenkeinheit bekommt ein Signal zur Abfahrt. Da das Fahrzeug so ausgelegt ist, daß es keine Betätigung beginnt, bis die betreffende Markierung

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erfaßt und erkannt ist, liegt kein Grund vor, das Fahrzeug sehr genau auf die Markierung zu stellen.

Die Erkennung einer durch die ITV-Kamera erfaßten Markierung beruht auf einem Abbild-Klassifizierungswert und auf dem Flächenwert des erfaßten Markierungsabbildes. Der Abbild-Klassifizierungswert S ist im einzelnen in der VS-PS if 007 ¥fO beschrieben. Eine kurze Erläuterung wird anschließend mit Bezug auf Fig. 3 gegeben.

Es sei beispielsweise angenommen, daß die Markierung Fr. 1 mit einem Richtungsabweichungswinkel θ durch die ITV-Kamera erfaßt wird. In einem kartesischen Koordinatensystem wird das flache Abbild P der erfaßten Markierung in Fig. 3 (A) dargestellt. Eine Projektion zur X-Achse des Koordinatensystems ist als P¹ in Fig. 3 (B) zu sehen. Das Verhältnis aus der Flächengröße Aa des Abbildes P zu dem Produkt aus größter

Breite A mal der größten Höhe A des Abbildes wird als χ y

»«Abbild-Klassifizierungswert S" definiert. (1) S=

Im allgemeinen ändert sich der Abbildklassifikationswert S in Abhängigkeit von dem Richtungswinkel Θ, d.h. es ist S = f(ö). Der Bereich, in dem sich der Abbild-Klassifikationswert S ändert, wird durch Formel (2) beschrieben:

(2) 0,0^ S ^ 1,0

Im folgenden wird beispielsweise eine Berechnung des Abbild-Klassifikationswertes S in Übereinstimmung mit Formel (1) durchgeführt anhand eines einfachen Markierungsmusters, das hier ein Dreieck ist. Bei jedem beliebigen Lageabweichungswinkel θ gilt, wie aus Fig. 3 zn ersehen, die folgende Beziehung:

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A A
Aa =

Infolgedessen ergibt sich der Abbild-Klassifizierungswert S in diesem Fall als Konstante nach Gleichung

Das heißt also, daß für ein Dreieck stets ein konstanter Wert = 0,5 gilt.

Wenn das Abbild ein Kreis oder ein Kreisring ist, besteht ebenfalls keine Abhängigkeit vom Richtungswinkel Θ. Bei einem Kreisring mit dem Außendurchmesser r.. und dem Innendurchmesser r₂ wird der Abbild-Klassifikationswert S in folgender Weise berechnet:

A_y = ₂,h ² - r₂ ²

P ρ

Es ergibt sich, daß der Abbild-Klassifikationswert L eines Kreisringes durch das Verhältnis zwischen der Fläche des Außenkreises und der des Innenkreises bestimmt wird. Bei Vorliegen eines Vollkreises (r₂ = 0) ergibt sich folgender Abbild-Klassifikationswert S:

(6) _s _ |L C₅- 0,785

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Der Abbildklassifikationswert für die dreieckigen Markierungen Nr. 1, 5 und 10, die kreisförmigen Markierungen 2 und 6 und die Kreisring-Markierungen 7 und 8 sind in Fig. k (A) dargestellt (keine Abhängigkeit von Θ) und die Vierte S der rechteckigen Markierungen 7 und 8 und der L-förmigen Markierungen 3 und 4 sind in Fig. if (B) gezeigt.

Durch Messung der beschriebenen Abbild-Klassifikationswerte werden die Gestalten der durch die ITV-Kamera erfaßten Markierungen erkannt. Die Messung der jeweiligen Flächenwerte der Markierungen ergibt dann die Identität dieser Markierungen. Auf diese Weise werden die den Markierungen zugeordneten Funktionsbezeichnungen oder -bedeutungen erkannt und es können die eingespeicherten Funktionssignale an die Lenkeinheit abgegeben werden, so daß das Fahrzeug die entsprechenden Fahrbefehle "Geradeausfahrt", "Rechtskurve", "Zwischenhalt" usw. aus führt.

So wird bei der in Fig. 1 dargestellten Fahrroute das Fahrzeug zunächst festeilen, daß es auf oder bei der Markierung 9 steht, wodurch bestätigt wird, daß es sich am Startpunkt befindet. Bei Annäherung an die Kreuzung (1) wird die Markierung "Kreuzung" Nr. 7 erfaßt.

Wach dem Erfassen dieser Markierung Nr. 7 wird von der Speichereinheit an die automatische Lenkeinheit ein Signal abgegeben, das die Lenkeinheit veranlaßt, auf Verkehrszeichen zu achten. Das Fahrzeug wird zunächst angehalten. Das Fahrzeug setzt seine Fahrt fort, wenn es ein FHEI-Signal erhalten hat, das beispielsweise ein bestimmtes Frequenzsignal durch die Verkehrsampel oder Verkehrsregeleinheit an der Kreuzung abgegeben wird. Daraufhin erfaßt das Fahrzeug die Markierung Nr. 3 in Übereinstimmung mit der eingespeicherten Abfolge, die ihm die Befolgung einer Linkskurve bei der nun folgenden Kreuzung (1)

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erlaubt. Wenn diese Markierung Nr. 3 nicht erfaßt wird, wird dieser Fehlzustand als Anzeige einer Störung aufgefaßt und das Fahrzeug zum Nothalt gebracht. Da das Fahrzeug aber nun die Markierung Nr. 3 erfaßt hat, wird der Weg fortgesetzt und darauffolgend wird die Markierung Nr. 2 entsprechend den eingespeicherten Informationen erfaßt und es werden etwa aufgetretene Lageabweichungen korrigiert. Wenn die zweite Markierung Nr. 2 erfaßt wird, beginnt das Fahrzeug eine Linkskurve. Nach dieser fährt das Fahrzeug geradeaus weiter und wird von der nächsten Markierung Nr. 2 veranlaßt, etwaige Lageabweichungen zu korrigieren, während die darauffolgende Markierung Nr. 1 Lage- und Richtungsabweichungen zur Korrektur bringt. Diese Korrekturvorgänge werden später beschrieben.

Bei Annäherung an die zweite Kreuzung (2) erfaßt das Fahrzeug wiederum die eingespeicherten Markierungen und beginntin der gleichen oder ähnlichen Weise wie vorher beschrieben eine Rechtskurve. Bei dieser Kreuzung ist statt der Markierung Nr. die Leermarkierung Nr. 6 an der Wegoberfläche angebracht. In ähnlicher Weise führt das Fahrzeug an der dritten Kreuzung (3) eine Linkskurve aus und hält am Zielort "B" nach Erfassen der Markierung Nr. S an.

In der beschriebenen Weise wird das Fahrzeug genau der vorgegebenen Route entlang gelenkt, wenn die an der Wegoberfläche angebrachten Markierungen nacheinander durch die an dem Fahrzeug angebrachte ITV-Kamera erfaßt werden und die entsprechenden Wegfunktions-Informationen an die automatische Lenkeinheit weitergegeben werden. Wenn das Fahrzeug V in Fig. 5 mit einer Richtungswinkel-Abweichung θ und einer Lageabweichung X„ gegenüber der vorgegebenen Route (von jetzt ab als Sollweg bezeichnet) fährt, wird ein Abbild I der Markierung M auf der Wegoberfläche im Gesichtsfeld der ITV-Kamera nach Fig. 6 erzeugt. Die Richtungsabweichung des Fahrzeugs kann aus dem erfaßten Abbild I durch Messung des Richtungswinkels θ dieses Abbildes I

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bestimmt werden. So wird der Richtungswinkel Q des erfaßten Abbildes, der Markierungdurch das nachfolgend beschriebene Verfahren gemessen und der so gemessene Winkel wird als Richtungsinformation für das Fahrzeug in bezug auf den Sollweg benutzt.

Als Parameter für die Erfassung des Richtungswinkels des erfaßten Abbildes I der Markierung M wird ein sogenannter "Winkelerfassungswert Q¹¹ benutzt, dessen Definition nachfolgend beschrieben wird.

Als Beispiel wird das Abbild einer dreieckigen Markierung in Fig. 3 (A) benutzt. Der Kichtungsvirikel© wird so klassifiziert, daß eine Abweichung im Gegenuhrzeigersinn als positiver Winkel Q und eine Abweichung im Uhrzeigersinn einen negativen Winkel θ ergibt, wie es die Pfeilmarkierung an der rechten Seite der Fig. 3 (A) andeutet. Es wird nun das ebene Abbild P in dem kartesischen Koordinatensystem in Fig. 3 (A) auf die X-Achse projiziert. Dadurch wird ein Projektions-Abbild P¹ (Fig. 3 (B)) gebildet. Bei diesem projezierten Abbild oder Projektionsabbild P¹ ist die maximale Breite des Abbildes in X-Richtung gleich Ax und der Abstand zwischen dem Punkt auf der X-Achse, an dem das Projektionsabbild P· die größte Höhe in Y-Richtung besitzt und dem Punkt der kleinsten Ausdehnung des Projektions-Abbildes P¹ gegenüber der X-Achse gleich Ap. Das Verhältnis Ax : Ap ist dann der Winkelerfassungswert Q, der als Parameter für die Messung des Richtungswinkels Q benutzt wird.

Wie aus der Formel (7) hervorgeht, liegt der Bereich, in dem der Wert Q sich verändern kann, in den in Formel (8) angezeigten Grenzen:

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(8) 0,0^Qf 1,0

Es wird nun eine Berechnung des Winkelerfassungswertes Q nach Formel (7) bei einem einfachen Markierungsmuster durchgeführt.

Bei einem gleichschenkligen Dreieck, in dem die Schenkel die Länge "a" sind und der dazwischen eingeschlossene Winkel 2o( beträgt (Fig. 3 (A)), werden die folgenden Gleichungen in den jeweils angezeigten Bereichen erfüllt:

1. Im Bereich

(9) Ax = 2a sin <*. cos θ Ap = a sin (a, - θ) Q = (1 - cot α tan 0)/2

2. Im Bereichc<^. θ < 90°

(10) Ax = a sin (θ +* ) Ap = a sin (Q-Pc) Q _ sin (θ - oc) ^ sin CO + *;

3. Im Bereich - 90° ^ θ ^ -ίΧ

(11) Ax = a sin (or - θ) Ap = 2a sin Ot cos θ 0 - 1 sin (θ + Qi.) ^ " sin (θ -οί)

Die sich ergebenden Funktionen nach den Formeln (9) bis (11) sind in Fig. 7 aufgezeichnet.

Man ersieht aus Fig. 7, daß bei typischen Spitzenwinkeln der Winkelerfassungswert Q in einem feststehenden Bereich um θ = etwa proportional zum Richtungswinkel Q ist, auf diese Weise kann der Richtungswinkel O auf einfache Weise durch Messung des erwähnten Winkelerfassungswertes Q bestimmt werden. Wenn der

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-ZZ-

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!Richtungswinkel θ den festgelegten Bereich übersteigt, der beispielsweise bei einem Spitzenwinkel cc = 40° nach Fig. 7 den Bereich ± 20° umfaßt, kann der Lagewinkel θ nicht mehr direkt durch den Winkelerfassungswert Q bestimmt werden. Beim tatsächlichen Einsatz kann es nur sehr selten vorkommen und durch den Abstand der Markierungen eigentlich vollständig ausgeschlossen werden, daß die Erfassung des Richtungswinkels θ auf diese Weise behindert wird.

In Fig. 8 (A) sind die auf diese Weise errechneten Winkelerfassungswerte S über den zugehörigen Bichtungswinkeln θ bei einem gleichschenkligen Dreieck mit einem spitzen Winkel von 40° und in Fig. 8 (B) die entsprechenden Werte bei einem gleichseitigen Dreieck (Spitzenwinkel 60°) aufgetragen. Es zeigt sich, daß eine weitgehende Proportionalität vorhanden ist. Insbesondere sind bei dem gleichschenkligen Dreieck mit Spitzenwinkel von 40 die Meßfehler vernachlässigbar klein und der Viert S ist in einem annehmbaren Bereich proportional zum Richtungswinkel Q. Das bedeutet, daß dieses Dreieck vorteilhaft als Markierung für die Erfassung des Richtungswinkels des Fahrzeuges in bezug auf den Sollweg benutzt werden kann. Bei der tatsächlichen Messung liegt der größte Winkelfehler, der bei der Abbildung eines gleichschenkligen Dreiecks mit einem Spitzenwinkel von 40° und einer Basis von 64»4 nun die in Form eines Digital-Abbildes von 64 x 48 Punkten übertragen wird, innerhalb von + Z,5° .

Im folgenden wird das Verfahren beschrieben, mit dem die Lageabweichung des Fahrzeuges aus dem durch die ITV-Kamera erzeugten Abbild I abgeleitet wird.

Es sei angenommen, daß die ITV-Kamera in der Mitte des Fahrzeugs angebracht ist. Wenn das Fahrzeug den Ort der Markierung M mit einem Abstand Xq von dem Sollweg erreicht, bildet die ITV-Kamera

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yx	ds
f	ds
SY	ds

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ein Abbild I der Markierung M ab, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Da die Markierung, wie bereits erwähnt, so an der Wegoberfläche angebracht ist, daß ihre Mittellinie genau auf den Sollweg des Fahrzeugs fällt, kann die Lageabweichung des Fahrzeugs in Seitenrichtung vom Sollweg durch Messung der Abweichung X„ (Fig. 9) erfaßt werden.

Wenn nun das Abbild der Markierung, wie in Fig. 3 (A) aufgezeichnet wird (dort P genannt) werden die Schwerpunktkoordinaten (X„ und Yp) der Markierung auf folgende Weise erhalten, ds bedeutet dabei in üblicher Weise das Flächendifferential des Abbildes.

(12) X_G

W ^YG- 7ds"

Auf diese Weise wird die Lageabweichung X„ des Fahrzeugs nach Formel (12) berechnet, wobei der Mittelpunkt des Abbildes in der Kamera als Ursprung genommen wird und die augenblickliche Richtung des Fahrzeug-Istweges die Y-Achse bildet. Das Vorzeichen der Abweichung Xq ist positiv, wenn der Mittelpunkt der Markierung auf der rechten Seite der Y-Achse liegt und negativ, wenn der Mittelpunkt an der linken Seite der Y-Achse liegt.

Einsatzuntersuchungen unter Benutzung unterschiedlicher Markierungen zeigten, daß der Meßfehler der Mittellage dieser Markierungen innerhalb von etwa + 2mi liegt, die Messung kan demnach mit sehr hoher Genauigkeit durchgeführt werden.

Mit den beschriebenen Messungen erhält das Fahrzeug Informationen über den Richtungswinkel und die Lageabweichung seines Istweges in bezug auf die Markierungen, die an der Wegoberfläche angebracht sind. Das Fahrzeug kann demzufolge genau längs des

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Sollweges oder der vorgegebenen Route gelenkt werden, wenn der Lenkmotor so beeinflußt wird, daß er die notwendigen Fahrbahnkorrekturen aufgrund dieser Informationen durchführt.

Der Abbild-Klassifikationswert S und die Flächengröße Aa, die zur Erkennung der Form und der Größe der Markierungen nötig sind,und der Winkelerfassungswert Q, der für die Erfassung des Bichtungswinkeis des Fahrzeugs benötigt wird, sind demzufolge einer Messung zugänglich, wenn die Flächengröße Aa einer gegebenen Markierung und die größte Breite Ax und die größte Höhe Ay des auf die X-Achse projezierten Abbildes und der Abstand Ap des Puntkes der X-Achse, an dem das projizierte Abbild die größte Höhe in Richtung der Y-Achse besitzt von dem Punkt der X-Achse, an dem das projizlerfce Abbild den kleinsten Wert besitzt, erfaßt-^erüen. Eine Schaltung, die eine solche Erfassung ausführt, kann gemäß Fig. aufgebaut sein. In der dargestellten Schaltung erfaßt die an dem Fahrzeug angebrachte ITV-Kamera die Markierung M an der Wegoberfläche. In der Vergleichsschaltung (I) wird das durch die ITV-Kamera abgegebene Videosignal in Richtung der X-Achse abgetastet und das Ausgangssignal jedes Abtast- oder Bildpunktes wird mit der Haibvv er t spannung verglichen, so daß das Videosignal in eine entsprechende Anzahl von binärkodierten Signalen entsprechend den Hell-^unkel-Darstellungen der Bildpunkte umgewandelt wird. In der UND-Schaltung werden durch die binärkodierten Signale von der Vergleichsschaltung (I) Taktimpulse an den Zähler (I) jedesmal dann weiter-gegeben, wenn das Signal den Wert logisch 1 besitzt, d.h. immer dann, wenn das Signal anzeigt, daß ein Abbild an dem Bildpunkt der Bildzeile oder Abtastlinie vorhanden ist. Im Zähler (I) werden die Taktimpulszahlen für die jeweiligen Bildzeilen nacheinander addiert. Die jeweiligen Summen im Zähler (I) werden über die Speichereinheit (I) an den Addierkreis oder Summierkreis, an die Vergleichsschaltung (II) und die NOR-Schaltung weitergegeben.

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In dem Addierkreis werden die Taktimpulse eines vollständigen Bildes von Bildzeilen nacheinander addiert und die sich ergebenden Summen an die Speichereinheit (II) überführt. Die Gesamtanzahl der Impulse ergibt ein Signal, das dem Flächenwert Aa des Abbildes entspricht.

In der Vergleichsschaltung (II) werden die Impulsanzahlen oder Impulszahlen einer Bildzeile, die von der Speichereinheit (I) stammen, mit der bereits in der Speichereinheit (III) gespeiehertenlmpulszahl der vorhergehenden Bildzeile verglichen. Wenn die erhaltene Impulszahl größer als die vorher gespeicherte ist, wird der Inhalt der Speichereinheit (III) durch die neue Impulszahl ersetzt. Auf diese Weise werden die Impulszahlen eines Gesamtbildes aus Bildzeilen miteinander verglichen und die größte Impulszahl aufgefunden. Die größte Impulszahl ergibt die größte Höhe Ay des erfaßten Abbildes der Markierung.

In der NOR-Sehaltung wird ein Signal an den Zähler (II) nur dann weitergegeben, wenn Impulse in den Signalen der verschiedenen Bildzeilen aus der Speiehereinheit (I) vorhanden sind. Auf diese Weise wird die Summe der Impulse führenden Abtastoder Bildzeilen in einem gesamten Bild erhalten. Die Gesamtsumme dieser Bildzeilen ergibt die größte Breite Ax des Abbildes der Markierung.

Ferner wird in der Vergleichsschaltung (II) die Anzahl der in der Speiehereinheit (I) gespeicherten Impulse mit der in der Speichereinheit (III) enthaltenen Zahl verglichen. Wenn dabei die Impulszahl in der Speichereinheit (I) größer ist, wird in der bereits beschriebenen Weise der Inhalt der Speichereinheit (III) in der beschriebenen Weise ausgetauscht und gleichzeitig wird der Inhalt des Zählers (II) an die Speichereinheit (IV) weitergegeben, so daß die bereits erwähnte Breite Ap in der Speichereinheit (IV)vorhanden ist.

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Nachdem der Flächenwert Aa des Abbildes und die größte Breite Ax, die größte Höhe Ay und die Breite Ap des Abbildes in der beschriebenen Weise bestimmt wurden, wird ein Bildwechselimpuls abgegeben, der die Speichereinheiten (II), (III) und (IV) und den Zähler (II) zurückstellt. Die Vorrichtung ist dann für den folgenden Meßzyklus bereit.

Die Bestimmung des Schwerpunktes der Markierung nach Formel (12) und (13) zur Bestimmung der Lageabweichung des Fahrzeugs kann durch bekannte Einrichtungen leicht erzielt werden. Sie ist deshalb hier im einzelnen nicht erläutert.

Der Abbild-Klassifikationswert S und der Winkelerfassungswert Q kann jeweils nach den Formeln (1) und (7) unter Benutzung des Flächenwertes Aa, der größten Breite Ax, der größten Höhe Ay und der Breite Ap errechnet werden, die mit der Schaltung nach Fig. 10 ermittelt wurden. Die Schwerpunktlage der Markierung wird, wie bereits erwähnt, nach den Formeln (12) und (13) unter Benutzung bereits bekannter Geräte bestimmt. Auf diese Weise kann das Fahrzeug genau längs des Sollvveges oder der vorgegebenen Route gelenkt werden, indem die automatische Lenkeinheit so gesteuert wird, daß die notwendigen Winkel- und Lagekorrekturen durchgeführt werden und vorhandene Abweichungen beseitigt werden. Auch die Antriebs- und Abbremseinheiten des Fahrzeugs können beeinflußt werden, so daß das Fahrzeug seine Fahrt fortsetzt oder unterbricht, und die automatische Lenkeinheit kann so gesteuert werden, daß eine Schwenkung nach, links oder nach rechts durchgeführt wird in Übereinstimmung mit der Schwenkinformation, die aus dem Abbild-Klassifizierungswert S und dem Flächenwert Aa erhalten wird.

Der Verfahrensablauf, beginnend mit der Eingabe des Abbildes und endend mit der Erkennung der Markierung ist in einem Ab-

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laufdiagramm in Fig. 11 dargestellt.

Fig. 12 zeigt die Anordnung einer Lenkvorrichtung für das Fahrzeug in Abhängigkeit von der Weginformation, die aus der Erfassung der Markierungen erhalten wird. In der Erkennungseinheit wird die durch die ITV-Kamera erfaßte Markierung analysiert, um die Winkelabweichung auf Grundlage des Winkelerfassungswertes Q und die ^ageabvveichung aufgrund der Bestimmung des Schwerpunktes der Markierung zu bestimmen und die Weginformation auf Grundlage des Abbild-Klassifikationswertes S und des Flächenwertes Aa zu erhalten; die so erzielte Information wird auf die Steuereinheit übertragen. In der Steuereinheit werden Signale erzeugt, die für den Betrieb des Lenkrades, des Beschleunigers (Gaspedals) und der Bremsen nötig sind in Abhängigkeit von der von der Erfassungseinheit erhaltenen Information und die Signale werden an die Lenkeinheit, an die Antriebseinheit und an die Bremseinheit des Fahrzeugs weitergegeben, so daß eine gesteuerte Betätigung dieser Einheiten erzeugt wird.

Falls notwendig, kann das Fahrzeug mit einem Schalldrucksensor oder mit einem Berührungssensor versehen werden, so daß Hindernisse in der Bahn des Fahrzeugs erfaßt werden können und die Steuereinheit daraufhin betätigt wird, damit das Fahrzeug entweder das Hindernis umfährt oder einen Nothalt ausführt. Die Aufnahme eines solchen Sensors ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Erfindung für Fahrstühle zum Fahren auf einer normalen Verkehrsstraße eingesetzt wird, da der Sensor beispielsweise eine große Lärmquelle wie einen Lastwagen entdeckt oder erfaßt und es ermöglicht, daß der Kranken- oder Fahrstuhl an die Straßenkante ausweicht und seine Fahrgeschwindigkeit herabsetzt oder daß das Fahrzeug bei Berührung mit einem in der Bahn des Fahrzeugs befindlichen Hindernis angehalten wird.

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Zur Beeinflussung des Betriebs der Lenkeinheit des Fahrzeugs ist offensichtlich, daß drei Beeinflussungsverfahren, d.h. drei den Lenkwinkel beeinflussende Steuerungsarten,die die Lenkzeit und die Beeinflussung sowohl des Einschlag- oder Lenkwinkels und der Lenkzeit betreffen, wirksam sind. Bei jedem der drei erwähnten Verfahrensweisen kann die Lenkeinheit vorteilhaffcerweise so betrieben werden, daß sie durch die Erfassungseinheit erfaßte Richtungs- und Lageabweichungen ausgleicht und beseitigt.

Mit Hilfe der an der Wegoberfläche angebrachten Markierungen und anderer ähnlicher oder gleichartiger Informationsmittel werden die Richtungsinformation, die die Richtungswinkel des Fahrzeugs betrifft>und die Lageinformation, die die Lageabweichung des Fahrzeugs betrifft,jeweils in bezug auf den Sollweg des Fahrzeugs und ebenso die Weginformation, die Rechts- oder Linksschwenkungen des Fahrzeugs betrifft, abwechselnd an das Fahrzeug weitergegeben werden. Die Steuereinheit am Fahrzeug führt dann die notwendigen Korrekturen des Fahrzeugweges in Übereinstimmung mit den abwechselnd erhaltenen Eingangssignalen nach den erwähnten drei Informationsarten aus und ermöglicht es, daß das Fahrzeug genau längs des Sollweges gelenkt wird. Bei der Steuerung der Lenkeinheit des Fahrzeugs nach den erwähnten drei Informationsarten oder -kategorien werden die folgenden drei Beeinflussungsarten benutzt in bezug auf den Betrieb der Lenkeinheit. Die Auswahl der jeweils bestgeeigneten Beeinflussungs- oder Steuerungsart wird in Übereinstimmung mit der erhaltenen Information getroffen,und die Beeinflussung des Betriebs der Lenkeinheit wird je nach der ausgewählten Beeinflussungsart ausge führt.

Beeinflussungsart 1 - Lenkung zum Ausgleich von Richtungswinkel und Lageabweichung:

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Diese Beeinflussungsart stellt einen Lenkbetrieb oder eine Lenkbeeinflussung dar, die sowohl den Richtungswinkel als auch Lageabweichungen in Zusammenhang mit Markierung Nr. 1 ausgleicht. Die Korrektur eines Richtungswinkels wird dadurch bewirkt, daß eine Drehung des Lenkrades um einen bestimmten Winkel nach links oder nach rechts eingeleitet wird, und das Lenkrad wird dann in dieser Lage für einen feststehenden Zeitabschnitt festgehalten. Die Korrektur einer Lageabweichung wird dadurch bewirkt, daß das Lenkrad um einen festen Winkel abwechselnd nach links und nach rechts gedreht wird, wobei jede Drehung mit einer feststehenden Geschwindigkeit ausgeführt wird.

Beeinflussungsart 2 - Lenkung zur Korrektur von Lageabweichungen:

Diese Beeinflussungsart stellt einen Lenkbetrieb dar, der eine Korrektur nur einer Lageabweichung infolge Markierungen Nr. 2, 7, 8 und 9 bewirkt. Die Korrektur wird dadurch ausgeführt, daß das Lenkrad um einen feststehenden Winkel nach links und nach rechts mit einer feststehenden Geschwindigkeit gedreht wird.

Beeinflussungsart 3 - Lenkung für Links- oder Rechtsschwenkungen

des Fahrzeugs:

Diese Beeinflussungsart stellt einen Lenkbetrieb dar, der einen Richtungswechsel des Fahrzeugweges in Zusammenhang mit den Markierungen Nr. 3 und Nr. i\. bewirkt. Der Richtungswechsel wird ausgeführt, indem das Lenkrad nach links oder rechts ausgeschlagen wird während einer feststehenden Zeitlänge oder eines feststehenden Zeitabschnitts, wobei der größte Lenkausschlag jeweils erreicht wird.

Typische Fahrzeugwege, die ein Versuchsfahrzeug mit automatischem Lenksystem durchführte, das durch die drei beschriebenen

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Beeinflussungsarten gelenkt wurde, sind in Fig. 13, Fig· H bzw. Fig. 15 dargestellt. Das Versuchsfahrzeug besitzt eine Radbreite bzw. einen Radabstand von 0,65 πι und wird mit einer Geschwindigkeit von 15 m/min, betrieben.

Im allgemeinen wird bei der automatischen Leitung eines Fahrzeuges längs eines Sollweges mittels der beschriebenen Markierungen dann, wenn die Lenkeinheit des Fahrzeugs so beeinflußt wird, daß eine Korrektur der Wegrichtung oder Fahrzeugrichtung bewirkt wird, die sich ergebende Korrektur so auswirken, daß unvermeidbar ein Fehlbetrag £$£ gegenüber dem Sollweg zurückbleibt (Fig. 16). Das Fahrzeug kann nicht genau den Sollweg nachfahren, wenn nicht dieser Fehlbetrag ausgeglichen wird. Die Beeinflussungsart 1 ist besonders dafür ausgelegt, daß in erster Linie ein derartiger Ausgleich erzeugt wird. Wie insbesondere in Fig. 13 (A) zu sehen, sind sowohl Korrekturen der Fahrzeugrichtung als auch der Lageabweichung* durchzuführen und die Lenkeinheit wird so beeinflußt, daß zunächst die notwendige Korrektur des Richtungswinkels θ des Fahrzeugs ausgeführt wird und in einem zweiten Schritt wird die notwendige Korrektur des erwähnten Rest-Fehlbetrags ^Djzf und der Lageabweichung X_ß bewirkt. Wenn das Fahrzeug zu. einer bestimmten Zeit einen Richtungs-Fehlwinkel θ von 15° nach rechts und eine Lageabweichung von 0,2 m nach rechts von dem Sollweg aufweist (Fig. 13(A)), wird das Lenkrad um einen Winkel von 19,02° nach links gedreht und während einer Zeit von 2,6 s so gehalten, um die notwendige Korrektur des Richtungswinkels zu bewirken. Dann wird das Lenkrad auf einen feststehenden Winkel von 27,74 alternativ nach links und dann nach rechts eingestellt und diese Schwenkung wird mit gleichförmiger Geschwindigkeit ausgeführt, wobei der Vorgang insgesamt 2,6 ε jeweils beansprucht, damit die notwendige Korrektur der Lageabweichung durchgeführt wird. Nachdem das Fahrzeug

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sich etwa 2 m auf diese Weise vorwärts bewegt hat, fährt es genau längs des Sollweges weiter.

Das Beeinflussungsverfahren 2 wird dann angewendet, wenn nur eine Korrektur einer Lageabweichung benötigt wird (Fig. lif(B)). Ähnlich wie bei der Lenkung im zweiten Schritt nach der Beeinflussungsart T wird das Lenkrad um einen der Lageabweichung entsprechenden Winkel erst nach links und dann nach rechts während eines feststehenden Zeitraums gedreht. Wenn in diesem Fall anfangs auch eine Richtungsabweichung besteht, bleibt diese Richtungsabweichung nach dem Ausführen des Steuereinheitsbetriebc bestehen. Wenn , . . _ . ,„. bei einer Lageabweichung van O,.1 m „_r. beispxelswen.se nach Fig. TJf(Aj/das Steuerrad um einen Winkel von 10,1° für eine Zeitlänge von insgesamt 2,6 Sekunden nach links gedreht bleibt und dann eine Rechtsdrehung um den gleichen Winkel während der gleichen Zeitlänge erfolgt, wird nach 1,3 m Weglänge der genaue Sollweg erreicht und eingehalten.

Die Beeinflussungsart 3 ergibt ein Lenkverfahren, das eine Links- oder Rechtsschwenkungdes Fahrwegs erzeugt. Das wird dadurch bewirkt, daß das Steuerrad in der angezeigten Richtung um den größtemöglichsten. Lenkwinkel während einer feststehenden Zeitlänge gedreht wird und so verbleibt. Die bei diesem Fall angewandte Zeitlänge ist nicht notwendigerweise gleich der Zeitlänge, die zur Beeinflussung der Lenkeinheit bei den erwähnten Beeinflussungsverfahren 1 und 2 verwendet wird. Die feststehende: Zeitlänge wird hier so ausgewählt, daß sie ausreicht, um das Fahrzeug eine 90°-Schwenkung nach links oder nach rechts ausführen zu lassen. Wenn der Befehl "Linksschwenkung" vorliegt und ausgelöst wird, wird das Lenkrad beispielsweise um ^5° nach links gedreht und während einer Zeitlänge von 6,5 s so gehalten. Nach Beendigung dieser Zeitlänge hat das
(Fig. 15(A)).

länge hat das Fahrzeug eine Linksschwenkung um 90° ausgeführt

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Mit nacheinander erfolgender Anwendung der drei Beeinflussungsverfahren kann das Fahrzeug genau zur Fahrt längs des Sollweges, d.h. der festgesetzten Eoute gebracht werden. Da das BeeinfluBsungsverfahren 2 ein Steuersystem ergibt, das eine positive und eine negative Schwenkung nacheinander für feststehende Zeitabschnitte ergibt und das Beeinflussungsverfahren 3 ein Steuersystem ergibt, das während einer feststehenden Zeitlänge einen gegebenen Ausschlag des Lenkrades hervorruft, können Kombinationen dieser Beeinflussungsarten das Fahrzeug perfekt automatisch einem Sollweg entlang leiten.

Die Beeinflussung des Betriebs der Lenkeinheit mit den erwähnten Beeinflussungsarten wird nun beschrieben.

Wie bereits mit Bezug auf das Blockschaltbild in Fig. 11 erwähnt, erlaubt das Abbild der Markierung, wie es von der ITV-Kamera erfaßt wird,eine Erfassung der Art der Markierung, der Richtungsabweichung und der Lageabweichung der gegenwärtigen Fahrbahn des Fahrzeugs. So wird nun eine Steuerschaltung in Fig. 17 als Blockschaltbild gegeben, die die entsprechenden Funktionen der Beeinflussungsarten 1 bis 3 ausführen kann.

In dem Schaltbild der Fig. 17 dient die Betriebsart-Auswahlschaltung dazu, zu entscheiden, welche der erwähnten drei Beeinflussungs-Betriebsarten in Übereinstimmung mit der erfaßten Markierung aufgrund der erwähnten Werte S, Q, Aa usw. ausgewählt wird. Wenn die erfaßte Markierung beispielsweise die dreieckige Markierung Nr. 1 in Fig. 2 ist, entscheidet die " Betriebsart -Auswahlschaltung, daß die Beeinflussungsbetriebsart 1 eingesetzt wird und gibt einen entsprechenden Steuerbefehl an die Befehlerzeugungseinheit ab.

Inzwischen werden in den Vorzeichen-Bestimmungsschaltungen (I) und (II), die mit die Richtungsabweichung und die Lageabweichung repräsentierenden Eingangssignalen versehen wurden,

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das negative oder positive Vorzeichen dieser Abweichungen festgestellt, so daß die Ausschlagsrichtung für das Lenkrad bestimmt wird. Der entsprechende Steuerbefehl und beide Abweichungsgrößen werden an die Befehlerzeugungseinheit weitergegeben.

Die Befehlerzeugungseinheit ist mit Schaltungen ausgerüstet, die die Steuerbefehle für jede der drei Beeinflussungs-Betriebsarten 1 bis 3 erzeugen. Die dem Steuerbefehl und der Betriebsart-Bestimmungseinheit entsprechende Beeinflussungsart wird ausgewählt und die Drehrichtung oder Ausschlagsrichtung des Lenkrades in Übereinstimmung mit den von den Vorzeichenbestimmungsschaltungen (I) und (II) erhaltenen Befehle festgeeegt und damit wird der Lenkradausschlag nach Winkelabweichung und Lageabweichung bestimmt. Dann werden die so erhaltenen Signale auf die Lenkeinheit und die Antriebs-Steuereinheit übertragen und die automatische Leitung der Fahrzeugbewegung auf diese Weise bewirkt. Wenn die Beeinflussungsbetriebsart 3 ausgewählt ist, wird das Lenkrad des Fahrzeugs auf den maximalen Lenkausschlag während einer feststehenden Zeitlänge gebracht, dabei wird jedoch kein Bezug auf Anwesenheit, oder Nichtanwesenheit von Richtungsabweichung und Lageabweichung genommen.

Wenn die BeeinflussungabetdJebsatin dieser Weise durch Erfassung der Markierung bestimmt wird und die Lenkung des Fahrzeugs auf die eben beschriebene Weise ausgeführt wird, kann die Auslegung der Steuereinheit bemerkenswert vereinfacht werden.

Eine Anwendung dieser Erfindung ergibt beispielsweise eine Transportmöglichkeit mit Fahrzeugen, die automatisch längs einer bestimmten Bahn zu einem bestimmten Entladeort geleitet werden, wobei nur aufeinanderfolgend Markierungen an der Wegoberfläche längs des Sollweges angebracht sein müssen. Während

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die herkömmlichen Bandförderanlagen an bestimmte Wegstrecken gebunden und nur schwer zu verändern oder umzustellen sind, können hier einfach durch eine Umprogrammierung der Steuereinheiten bzw. durch eine andere Anbringung von leicht zu verlegenden Markierungen Transportwegänderungen vorgenommen werden, wobei das System relativ einfach im Aufbau ist.

Es ergibt sich so ein System zur automatischen Leitung von Fahrzeugen längs einer vorgegebenen Wegroute, bei dem Markierungen unterschiedlicher Formen, die jeweils spezifische Wegfiinktionsinformationen tragen,an der Wegoberfläche in der ausgewählten Route angebracht sind und eine ITV-Kamera an jedem Fahrzeug montiert ist,und die automatische Leitung der Fahrzeuge wird dadurch erreicht, daß die ITV-Kamera nacheinander die Markierungen an der Wegoberfläche erfaßt, daß die Form der Markierungen aufgrund der Abbilder erkannt wird, daß die enthaltene Wegfunktionsinformation der Markierungen nacheinander an die automatische Lenkeinheit der Fahrzeuge übertragen und dadurch die Fahrzeuge genau längs der festgelegten Route gelenkt werden.

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Claims

Patentansprüche :

1. Automatisches Leitsystem für Fahrzeuge, dadurch g e kennzeichnet, daß Markierungen mit unterschiedlichen Formen, die jeweils besondere Wegfunktionsinformationen tragen, an der Wegoberfläche eines Fahrweges für das Fahrzeug angebracht sind, daß eine ITV-Kamera an dem Fahrzeug angebracht ist und die Markierungen an der Wegoberfläche aufeinanderfolgend aufnimmt und daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die die Form der durch die ITV-Kamera erfaßten Markierungsbilder erkennt und die die Wegfunktion betreffende Information der Markierungen an die automatische Lenkeinheit des Fahrzeugs überträgt, um dadurch das Fahrzeug genau längs des vorgegebenen Weges zu steuern und daß das System durch folgendesVerfahren betrieben wird?

a) daß die eine jeweilige Richtungsinformation tragenden Markierungen durch die ITV-Kamera an der Bilderfassungseinheit der Kamera abgebildet werden,

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b) daß die Lageabweichung des Fahrzeugs von der vorgegebenen Fahrroute des Fahrzeugs durch Messung der Lage des Mittelpunktes des durch die ITV-Kamera erfaßten Abbildes der Markierung bestimmt wird,

c) daß der Richtungswinkel der erfaßten Markierung bestimmt wird, ausgedrückt im Verhältnis zwischen desft Abstand A des Punktes der Y-Achse, an dem das Abbild der Markierung die größte Höhe A in Projektion auf

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die X-Achse des kartesischen Koordinatensystems besitzt zu dem Punkt an der X-Achse, an dem das Abbild den kleinsten Wert besitzt und der größten Breite A des Abbildes in Richtung der X-Achse,

d) daß der Wert der bestimmten Lageabweichung und das den Lagewinkel bestimmende Verhältnis an die Steuereinheit der automatischen Lenkeinheit übertragen wird und

e) daß die automatische Lenkeinheit zur Beeinflussung des Betriebes des Lenkrades gebracht wird in Übereinstimmung mit den erhaltenen Informationen, um so das Fahrzeug genau längs des vorgegebenen Weges zu lenken.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Betrieb des Systems ferner die größte Breite, die größte Höhe und die Flächengröße des Abbildes der erfaßten Markierung bestimmt wird, daß der Abbild-Klassifizierungswert erhalten wird auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen dem Produkt aus der größten Breite mal der größten Höhe und der Flächengröße und dadurch die Erkennung der Markierung bewirkt wird, daß die in der jeweiligen Markierung enthaltene,die Wegfunktion betreffende Information auf die Steuereinheit der automatischen Lenk-

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einheit übertragen wird und daß eine Lenkung des Fahrzeugs auf der Grundlage der Wegfunktionsinformation herbeigeführt wird, die in der Steuereinheit durch den Wert der Lageabweichung, das den Richtungswinkel betreffende Verhältnis und den Abbildklassifikationswert erzeugt wird.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen an der Wegoberfläche angebrachten Markierungen unterschiedliche Oberflächengröße besitzen und dadurch die Erkennung der Markierung mittels der Abbildklassifizierungswerte und der Flächengrößen bewirkt wird, die aus dem projiziert en Abbild der Markierung gewonnen werden.

4. System nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h net, daß an dem Fahrzeug eine Speichereinheit zum Speichern der durch den Abbildklassifizierungswert der Markierung bestimmten Wegfunktionsinformation angebracht ist, wobei der von dem Abbild der Markierung bestimmte Abbildklassifikationswert auf die -.Speiehereinheit übertragen wird und die sich durch den Abbildklassifikationswert ergebende Wegfunktionsinformation auf die Steuereinheit der automatischen Lenkeinheit von der Speichereinheit übertragen wird und dadurch das Fahrzeug genau längs der vorgegebenen Bahn gelenkt wird.

5. System nach Anspruch 1, dadurch ge k en η ze i c h net, daß in der Speichereinheit zunächst drei Arten von Lenkbetrieb gespeichert werden, daß die Speichereinheit eine optimale Lenkart auf der Grundlage der erkannten Markierung auswählt und das Lenkrad in Übereinstimmung mit dem Wert der Lageabweichung und dem den Richtungwinkel betreffenden Verhältnis beeinflussen läßt, wobei die drei Arten bestehen aus

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Lenkart 1, in der das Lenkrad um einen erforderlichen Lenkwinkel nach links oder rechts während einer feststehenden Zeitlänge zur Korrektur des Richtungswinkels gedreht wird und ebenfalls das Lenkrad um einen erforderlichen Lenkwinkel nach links oder rechts für eine feststehende Zeitlänge geschwenkt wird,

Lenkart 2, in der das Lenkrad um einen erforderlichen Lenkwinkel nach links oder nach rechts alternativ während einer feststehenden Zeitlänge geschwenkt wird^um nur die Lageabweichung zu korrigieren und

Lenkart 3» in der das Lenkrad um den maximalen Lenkwinkel nach links oder nach rechts während einer feststehenden Zeitlänge gedreht wird, um eine Links- oder Rechtsschwenkung der Bahn des Fahrzeugs zu erzeugen.

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