DE4201142A1

DE4201142A1 - Fahrzeuggeschwindigkeit-steuereinrichtung

Info

Publication number: DE4201142A1
Application number: DE4201142A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Fujii
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1991-01-18
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1992-08-20
Anticipated expiration: 2012-01-18
Also published as: DE4201142C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Navigationssystem für Kraftfahr zeuge und bezieht sich insbesondere auf ein Automobil-Fahr zeug-Navigationssystem, welches das Merkmal aufweist, daß eine Fahrzeuggeschwindigkeit beim Durchfahren einer Kurve gesteuert wird.

In den letzten Jahren sind verschiedene Arten von automa tisch gesteuerten, elektronischen Fahrsystemen bekannt geworden, welche dazu entwickelt wurden, Fahrer in die Lage zu versetzen, sicher und komfortabel zu fahren, unabhängig von ihrer Fahrtechnik und ihrem Fahrgefühl. Beispielsweise verzögern Fahrzeugabstands-Steuereinrichtungen automatisch ein Kraftfahrzeug und geben einen Alarm, wenn das Kraft fahrzeug einen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug be kommt, der kürzer ist als ein Sicherheitsabstand, welcher einer Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, mit der das Kraftfahrzeug gerade fährt. Eine solche Fahrzeugabstands- Steuereinrichtung ist beispielsweise aus der japanischen Patentveröffentlichung 57(1982)-1 55 700 bekannt. Die Fahr zeugabstands-Steuereinrichtung gemäß dieser Veröffentli chung ermittelt die eigene Fahrzeuggeschwindigkeit und den Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug und vergleicht den Abstand mit einem Sicherheits abstand, welcher bei der Fahrzeuggeschwindigkeit angemes sen ist.

Zur Erhöhung der Fahrsicherheit müssen die Fahrzeuge der art gesteuert werden, daß eine Sicherheitsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Straßenzustand ebenso wie ein Sicher heitsabstand zwischen zwei Fahrzeugen eingehalten werden. Wenn beispielsweise ein Fahrzeug vor einer scharfen Kur ve zunächst auf einer geraden Strecke mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit fährt und die Kurve ausfahren will, sollte die Fahrzeuggeschwindigkeit, bevor das Fahrzeug in die Kurve hineinfährt, auf eine geeignete Annäherungsge schwindigkeit herabgesetzt werden, die unter der Reisege schwindigkeit liegt, entsprechend einem Radius einer schar fen Kurve, bevor ein Kurven-Annäherungspunkt erreicht wird. Wenn das Fahrzeug in die scharfe Kurve 21 mit einer höheren Geschwindigkeit als der geeigneten Annäherungsgeschwindig keit VB hineingeht, wird es möglicherweise durch eine Zen trifugalkraft aus der Kurve hinausgetragen, welche umge kehrt proportional zum Kurvenradius mit dem Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit anwächst. Wenn jedoch eine Kurve auf dem Weg unübersichtlich oder blind ist, ist es schwie rig, den Radius der blinden Kurve abzuschätzen. Wenn eine Kurve auf dem Weg, obwohl sie hinreichend klar zu überse hen ist, um den Radius der Kurve abzuschätzen, eisig oder naß ist, ist eine sichere Fahrt nur dann gewährleistet, wenn ein Fahrzeug mit einer geringeren Geschwindigkeit als derjenigen Geschwindigkeit in die Kurve hineinfährt, die visuell abzuschätzen ist, wenn nur der Kurvenradius in Betracht gezogen wird. Eine solche Abschätzung eines Radius und einer Geschwindigkeit ist während des Fahrens schwer mit hinreichender Genauigkeit und Geschwindigkeit durch führbar.

Der Erfindung liegt die Augabe zugrunde, eine Fahrzeug geschwindigkeit-Steuereinrichtung für ein Fahrzeug zu schaffen, welche dazu geeignet ist, die Fahrzeuggeschwin digkeit automatisch zu steuern, wenn das Fahrzeug in eine Kurve hineinfährt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung für ein Fahrzeug geschaffen wird, welche mit der Unterstützung ei nes Fahrzeug-Navigationssystems arbeitet, um den Ort eines Fahrzeuges auf einer Straßenkarte anzuzeigen, die auf einem Bildschirm dargestellt wird, während das Fahrzeug fährt, wobei zugleich Information über die Straße einschließlich Kurven geliefert wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuer einrichtung empfängt Information über eine Kurve einer Straße, beispielsweise über den Krümmungsradius, auf wel cher das Fahrzeug fährt, wenn das Fahrzeug-Navigationssy stem einen Fahrzeugort auf einer Straße vor der Kurve an zeigt, und es wird eine Fahrzeug-Grenzgeschwindigkeit be rechnet, mit welcher das Fahrzeug die Kurve ausfahren und sicher durch die Kurve hindurchfahren kann. Die Berechnung erfolgt aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Krüm mungsradius der Kurve. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist als die Fahrzeug-Grenzgeschwindigkeit, gibt die Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung eine Warnung und/oder bremst das Fahrzeug automatisch ab oder schließt auto matisch eine Drosselklappe des Fahrzeugs, so daß die Fahr zeuggeschwindigkeit unter die Grenzgeschwindigkeit herabge setzt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Fahrzeuggeschwindig keit-Steuereinrichtung gemäß einer bevorzug ten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm, welches ein Fahrzeug-Navi gationssystem veranschaulicht, welches ein globales Positionierungs-Satelliten-System verwendet, und zwar in Verbindung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung ge mäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockdiagramm, welches eine Fahrzeugort- Detektoreinrichtung veranschaulicht;

Fig. 4 und Fig. 5 Darstellungen der Grundsätze der Fahrzeugor tung;

Fig. 6 ein Flußdiagramm, welches eine Operationsfol ge des in der Fig. 2 dargestellten Fahrzeug- Navigationssystems veranschaulicht;

Fig. 7 ein Flußdiagramm, welches eine Fahrzeugge schwindigkeit-Steuerfolge der in der Fig. 1 dargestellten Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuer einrichtung veranschaulicht;

Fig. 8 eine Veranschaulichung der Arbeitsweise der in der Fig. 1 dargestellten Fahrzeuggeschwindig keit-Steuereinrichtung und

Fig. 9 ein Blockdiagramm, welches eine Fahrzeugge schwindigkeit-Steuereinrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er findung veranschaulicht.

Gemäß der Zeichnung und insbesondere nach der Fig. 1 weist eine Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche mit einem Fahrzeug-Navigationssystem zusammenarbeitet, eine Fahrzeug geschwindigkeit-Steuereinheit 23 auf. Die Fahrzeuggeschwin digkeit-Steuereinheit 23 empfängt Signale, welche für den Straßenzustand repräsentativ sind, beispielsweise für die Straßentemperatur und die Feuchtigkeit sowie für die Fahr zeuggeschwindigkeit, wobei die Signale von einem Tempera turfühler 29, einem Feuchtefühler 25 und einem Geschwindig keitsfühler 24 geliefert werden. Die Fahrzeuggeschwindig keit-Steuereinheit 23 empfängt weiterhin Signale von einem Fahrzeug-Navigationssystem 22, so daß die notwendige Infor mation über die Straße, welche erforderlich ist, um das Fahrzeug zu einem gewünschten Ziel zu leiten, auf einem Bildschirm 6 dargestellt wird, beispielsweise auf einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, die in einer Instrumen tentafel des Fahrzeuges angeordnet ist. Auf der Basis der Signale und der Information von den Fühlern 24, 25 und 29 sowie von dem Fahrzeug-Navigationssystem 22 betätigt die Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinheit 23 verschiedene Ele mente, beispielsweise ein Bremsbetätigungselement 26, ein Drosselklappenbetätigungselement 27 und eine Warneinrich tung.

Das Fahrzeug-Navigationssystem 22 ist in der Fig. 2 darge stellt. Das Fahrzeug-Navigationssystem gemäß Fig. 2 verwen det ein Boden-Kriech-Positionier-System (Grovel Positioning System), in welchem Positionsdaten von einem Satelliten ge sendet werden. Das Fahrzeug-Navigationssystem 22 hat eine Navigations-Steuereinheit 10, welche einen Zentralrechner 11 (CPU), einen Festwertspeicher 12 (ROM) zur Aufnahme ei nes Steuerprogramms und einen Speicher mit Direktzugriff 13 (RAM) zur Aufnahme verschiedener Steuerdaten aufweist. Der Zentralrechner 11 ist über eine Anpaßeinrichtung 14 mit verschiedenen äußeren Einheiten verbunden, die später be schrieben werden, um dazwischen Informationen austauschen zu können. Als äußere oder externe Einheiten sind mit der Navigations-Steuereinheit 10 in dem Fahrzeug ein CD-Plat tenspieler 2, eine Steuerschaltereinheit 3, ein Fahrzeu gort-Fühler 4, eine Flüssigkristall-Anzeige 6 und eine Au dio-Einheit 9 verbunden. Der CD-Plattenspieler 2, der mit der Navigations-Steuereinheit 10 über einen Dekoder 8 ver bunden ist, treibt eine Platte 1 (CD-ROM) als Festspeicher, in welchem eine große Anzahl von Straßenkarten gespeichert sind, die in verschiedenen Größen und reduziertem Maßstab gespeichert sind, und hat Zugriff zu der Platte 1 (CD-ROM) an einer vorgegebenen Adresse, die durch eine Länge Y und eine Breite X definiert ist, so daß eine gewünschte Stra ßenkarte von der Platte 1 (CD-ROM) ausgelesen werden kann und die Daten der gewünschten Straßenkarte einerseits dem Zentralrechner 11 über den Dekoder 8 und die Anpaßeinrich tung 14 und andererseits der Audio-Einheit 9 übermittelt werden können. Die Daten für den Zentralrechner 11 werden vorübergehend in dem Speicher 13 mit Direktzugriff abge speichert. Die Steuerschaltereinheit 3, welche mit der Na vigations-Steuereinheit 10 über einen Enkoder 16 verbunden ist, wird dazu verwendet, ein bestimmtes Ziel einzustellen, zurückzustellen und zu ändern, eine gewünschte Fahrstrecke zu ändern und um den Befehl zur Darstellung einer bestimmt en Karte zu ändern. Die Audio-Einheit 9, die mit dem CD- Plattenspieler 2 über den Dekoder 8 verbunden ist, weist einen Verstärker, einen Equalizer, einen Lautspreicher usw. auf. Die Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung 6, welche mit der Navigations-Steuereinheit 10 über eine Anzeigetreiber schaltung 5 mit einem Videospeicher 7 verbunden ist, veran schaulicht ein Videobild einer Karte, welche durch den CD- Plattenspieler 2 von der Platte 1 (CD-ROM) ausgelesen wird. Der Fahrzeug-Ortungsfühler 4, welcher direkt mit der Navigations-Steuereinheit 10 verbunden ist, ermittelt einen Punkt Pn im Sinne von Breite Xn und Länge Yn, wo das Fahr zeug sich gegenwärtig befindet.

In der Platte 1 (CD-ROM) sind die Daten von Einzelheiten von beispielsweise etwa 30 000 farbigen Straßenkarten ge speichert, die 15 000 Sätzen von farbigen Straßenkarten ent sprechen, wobei jeder Satz von Karten in verschiedenen Größen reduziert ist. Die Straßenkartendaten umfassen min destens Einzelheiten von Straßen, beispielsweise in Form von Radien für Kurven, Krümmungen, Biegungen und derglei chen, im Unterschied zu farbigen Abbildungen.

Die Anzeige-Schaltereinheit 3, die als Schaltereinrichtung auf einem Bildschirm angeordnet sein kann oder in einer be liebigen anderen bekannten Art ausgeführt sein kann, hat verschiedene Schalterfunktionen, beispielsweise als Menü- Anzeige, Informations-Anzeige, Ziel-Rückstellung, vergrö ßerte Kartendarstellung, Normalgrößen-Kartendarstellung, Punktanzeige und Korrektur. Befehle, welche über die Anzei ge-Schaltereinheit 3 eingegeben werden, werden durch den Enkoder 6 kodiert und dann dem Zentralrechner 11 der Navi gations-Steuereinheit 10 über die Anpaßeinrichtung 14 zuge führt. In Abhängigkeit von den Befehlen führt der Zentral rechner 11 die notwendige Verarbeitung durch, um beispiels weise die Anzeigetreiberschaltung 5 dazu zu bringen, daß ein Bild auf der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung 6 dar gestellt wird.

Wie in der Fig. 3 in Einzelheiten dargestellt ist, hat der Fahrzeugortungsfühler 4 ein Extrapolations-Navigationssy stem in Form einer ersten Ortungsfühlereinrichtung 4A, wel che den Erd-Magnetismus ausnutzt und ein Boden-Kriech-Posi tionier-Navigationssystem in Form einer zweiten Ortungs fühlereinrichtung 4B. Die erste Fahrzeugortungsfühlerein richtung 4A hat beispielsweise einen terrestrischen oder erdmagnetischen Fühler 41, beispielsweise ein Fluß-Gatter, um den Erdmagnetismus einer Stelle zu ermitteln, an welcher das Fahrzeug gerade fährt, einen Fahrzeuggeschwindigkeits fühler 42, welcher dazu dient, eine Geschwindigkeit in Form der Umdrehung eines Rades zu ermitteln, aus welcher die Fahrzeuggeschwindigkeit und eine zurückgelegte Entfernung ermittelt werden können, weiterhin eine Verarbeitungs schaltung 43, deren Arbeitsweise unten in Verbindung mit der Fig. 4 erläutert wird, und welche dazu dient, einen Punkt Pn in Form von Breite Xn und Länge Yn zu bestimmen, wo das Fahrzeug sich gegenwärtig befindet, und zwar da durch, daß ein Abstand D von einem Bezugspunkt Po (Xo, Yo) und eine Richtung des Fahrzeuges ermittelt werden. Dies geschieht deshalb, damit die Lage eines Punktes in Bezug auf einen anderen Punkt leicht aus dem genauen Abstand zwi schen den zwei Punkten und einer Richtung ermittelt werden kann, in welcher der eine Punkt orientiert ist.

Um das grundlegende Prinzip zu verstehen, welches ange wandt wird, um eine Lage eines Punktes relativ zu einem anderen Punkt zu finden, sei ein Fahrzeug A betrachtet, welches von einem Punkt A1, dessen Lage als Start-Punkt oder Bezugs-Punkt Po betrachtet wird, zu einem anderen Punkt An als Zielpunkt Pn fährt, und zwar über die Punkte A2, A3, . . ., A9, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist, wo bei eine Richtung (d) durch den Erdmagnetismusfühler 41 in jedem vorgegebenen Abstand (A1-A2, A2-A3, A3-A4, . . ., A9-An) von beispielsweise 5 m, ermittelt wird, der aus der An zahl der Radumdrehungen abgeleitet wird, welche durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 42 abgetastet wird. Aufgrund der Entfernung oder des Abstandes (D) und der Richtung (d) jedes Punktes A2, A3, . . ., oder An, relativ zu jedem voran gegangenen Punkt wird eine Koordinatentransformation durchgeführt, um die Koordinaten des Punktes in einem or thogonalen Koordinatensystem zu finden, wobei die Ost-West- Richtung als X-Koordinatenachse und die Nord-Süd-Richtung als Y-Koordinatenachse dienen. Dann wird eine Entfernung oder ein Abstand Dx zwischen jeweils zwei benachbarten Punkten in Ost-West-Richtung aus einer Gleichung Dx = Dcosd ermittelt. In ähnlicher Weise wird ein Abstand oder eine Entfernung Dy zwischen jeweils zwei benachbarten Punkten in Nord-Süd-Richtung aus einer Gleichung Dy = Dsind berechnet. Die Koordinaten (Anx, Any) des Punktes An werden dadurch ermittelt, daß die Abstände Dx und Dy jeweils addiert wer den. Auf diese Weise werden die Koordinaten (Px, Py) eines Zielpunktes Pn bestimmt.

Die zweite Ortungsfühlereinrichtung 4B wirkt mit einem glo balen Satelliten-Positionier-System zusammen, wie es in der Fig. 5 veranschaulicht wird. Ein solches System ist bereits im praktischen Gebrauch. Das globale Satelliten-Positio nier-System hat eine Bodenkontrollstation 76, welche über eine Bodenstationsantenne 75 eine Radiowelle abstrahlt, verfügt weiterhin über mindestens 4, vorzugsweise 18 glo bale Positionier-System-Satelliten 77A-77D, welche dazu dienen, die Radiowelle zu empfangen, und hat weiterhin eine Bodenmonitorstation 85, um Radiowellen von den globalen Po sitionier-System-Satelliten 77A-77D zu empfangen, um Rich tungs- oder Peilfehler-Koeffizienten zu bestimmen, die auch als Azimutfehler-Koeffizienten bezeichnet werden könnten, welcher die Größe der Peilfehler der Radiowellen von den globalen Positionier-System-Satelliten 77A-77D angeben. Die Peilfehler-Koeffizienten werden den Radiowellen von der Bo denkontrollstation 76 überlagert.

Gemäß der Darstellung in der Fig. 3 hat die zweite Ortungs fühlereinrichtung 4B des Fahrzeugs A eine Radiowellen- Empfangsschaltung 44, eine zweite Signalverarbeitungs schaltung 45 und eine Peilfehler-Koeffizienten-Entschei dungsschaltung 46. Die zweite Signalverarbeitungsschaltung 45 ermittelt Abstände zwischen den globalen Positionier-Sy stem-Satelliten 77A-77D und dem Fahrzeug A, eine geo graphische Breite des Fahrzeugs A und eine Zeit, und zwar aufgrund von Radiowellen, welche von den globalen Po sitionier-System-Satelliten 77A-77D ausgehen, wobei die Ra diowellen von der Radiowellen-Empfangsschaltung 44 aufge nommen werden, um einen absoluten Ort Pn zu finden, wo das Fahrzeug sich gerade befindet. Die Peilfehler-Koeffizien ten-Entscheidungsschaltung 46 liefert Peilfehler-Signale, wenn die Peilfehler-Koeffizienten der Radiowellen von den globalen Positionier-System-Satelliten 77A-77D kleiner sind als ein vorgegebener Wert, der erwartet wird, bei spielsweise wegen einer nicht ordnungsgemäßen Anordnung der globalen Positionier-System-Satelliten 77A-77D und/oder un zureichender Feldstärke der Radiowellen, welche durch die Radiowellen-Empfangsschaltung 44 empfangen werden, die bei spielsweise hervorgerufen werden kann, wenn sich das Fahr zeug A in einem Tunnel befindet. Die Peilfehler-Koeffi zienten werden in beispielsweise vier Stufen klassifiziert, welche durch vier geographische Breiten der Peilfehler-Sig nale repräsentiert werden, nämlich die kleinste Breite 0, eine mittelkleine Breite 1, eine mittelgroße Breite 2 und die größte Breite 3.

Die Peilfehler-Diskriminatorschaltung 20 wählt die zweite Ortungsfühlereinrichtung 4B aus, wenn keine größeren Brei ten- oder Peilfehlersignale 2 und 3 durch die Peilfehler- Koeffizienten-Entscheidungsschaltung 46 geliefert werden, oder die erste Ortungsfühlereinrichtung 4H, wenn größere Breiten- oder Peilfehlersignale 2 und 3 durch die Peilfeh ler-Koeffizienten-Entscheidungsschaltung 46 geliefert werden. Die Information eines Fahrzeugortes, welcher durch die ausgewählte Ortungsfühlereinrichtung geliefert wird, wird zu dem Zentralrechner 11 übertragen, der auch als zen trale Verarbeitungseinheit bezeichnet wird und einen Be standteil der Navigationssteuereinheit 10 bildet. Die Aus wahl der Ortungsfühlereinrichtung durch den Peilfehler-Dis kriminator 20, der auch als Umschalteinrichtung bezeichnet werden kann, wird nur dann bewirkt, wenn eine Kartenanpas sung (die unten beschrieben wird), nicht eingeführt wird.

Allgemein läßt sich sagen, daß ein Peilfehler, dessen Größe von der Genauigkeit der Positionierungsverfahren abhängt, unvermeidbar auftritt. Da ein solcher Positionierungsfehler sich aufaddiert, insbesondere dann, wenn ein Extrapola tions-Navigations-System verwendet wird, wird ein Ort des Fahrzeugs möglicherweise auf einer falschen Straße einer auf einem Bildschirm dargestellten Straßenkarte angezeigt, welche also nicht derjenigen Straße entspricht, auf der das in Rede stehende Fahrzeug praktisch fährt. Aus diesem Grunde führt das Navigationssystem, mit welchem das Fahr zeug-Steuersystem zusammenwirkt, eine "Kartenanpassung" durch, um den Ort des Fahrzeuges auf einer Straße der Straßenkarte ordnungsgemäß anzugeben, für den die größte Wahrscheinlichkeit besteht, daß das Fahrzeug praktisch wirklich auf dieser Straße fährt. Die Kartenanpassung wird nach jeweils vorgegebenen Abständen oder vorgegebenen Zei ten durchgeführt, so daß ein Anzeigefehler des Fahrzeugor tes korrigiert wird. Um die Kartenanpassung durchzuführen, werden alle Straßen in der Nähe des Fahrzeuges aufgelistet, und es wird Information über die Straßen aus dem Festspei cher 13 ausgelesen, um auf diese Weise die Wahrscheinlich keit für jede Straße zu ermitteln, auf welcher das Fahrzeug praktisch fährt. Ein Kartenanpassungsprogramm ist in der zentralen Verarbeitungseinheit oder dem Zentralrechner 11 gespeichert. Während die Kartenanpassung durchgeführt wird, wählt die Umschalteinrichtung 20 sowohl die erste als auch die zweite Ortungsfühlereinrichtung 4A und 4B, so daß Fahrzeug-Ort-Information dem Zentralrechner 11 zugeführt wird. Die Fahrzeug-Ort-Information wird in selektiver Wei se ausgewertet, und zwar in Abhängigkeit von den Stufen 0, 1, 2 und 3 des Peilfehler-Signals, um in stabiler Weise eine Kartenanpassung durchzuführen. Die Navigations-Steu ereinheit 10 führt das Fahrzeug in der Weise, daß es immer dem besten Weg folgt, und zwar auf der Grundlage einer Be ziehung zwischen einem vorgegebenen Zielpunkt Pend und einem aktuellen Fahrzeugort Pn, der ermittelt und auf einer Straßenkarte angezeigt wird, die auf dem Bildschirm 6 dar gestellt wird.

Gemäß Fig. 6, die ein Flußdiagramm darstellt, welches eine ordnungsgemäße Weg-Auswahl und eine Fahrzeug-Ort-Anzeige routine veranschaulicht, besteht der erste Vorgang beim Schritt S1 darin, eine Platte 1 (CD-ROM) in den CD-Platten spieler 2 einzusetzen und den CD-Plattenspieler 2 in der Weise zu betreiben, daß die Straßenkarten-Information zum Auslesen bereitgestellt wird. Bevor das Fahrzeug A ge startet wird, wird ein Zielpunkt Pend über die Steuerschal tereinheit 3 eingegeben und der Fahrzeug-Ort-Fühler 4 wird aktiviert, um einen Startpunkt Po (Xo, Yo) beim Schritt S2 in den Speicher mit Direktzugriff 13 einzugeben. Danach wird ein gewünschter Weg zwischen dem Startpunkt Po und dem Zielpunkt Pend eingestellt, und es wird eine Straßenkarte veranschaulicht, auf welcher der Startpunkt und eine Straße entlang dem gewünschten Weg auf dem Bildschirm 6 darge stellt werden. Während das Fahrzeug fährt, markiert das Na vigationssystem 22 ordnungsgemäß einen Fahrzeugort, welcher durch die erste und die zweite Ortungsfühlereinrichtung 4A und 4B ermittelt wird, auf der Straßenkarte, wobei eine Kartenanpassung durchgeführt wird.

Allgemein gesagt, wenn sich das Fahrzeug einer scharfen Kurve oder Krümmung 21 nähert die einen kleinen Krümmungs radius R hat, wie es in der Fig. 8 veranschaulicht ist, und zwar auf dem Weg zu dem Zielpunkt Pend, muß das Fahr zeug 90 beginnen, eine Verzögerung einzuleiten oder seine Geschwindigkeit auf eine geeignete Fahrzeug-Grenzgeschwin digkeit VB herabzusetzen, und dies muß an einem geeigneten Punkt A1 vor der scharfen Kurve 21 geschehen, so daß das Fahrzeug sicher in die scharfe Kurve 21 einfahren kann. Nachdem die scharfe Kurve 21 sicher durchfahren wurde, be schleunigt das Fahrzeug 90 oder setzt seine Geschwindig keit wieder hinauf, und zwar im Bereich des Ausgangs aus der Kurve 21, und das Fahrzeug verläßt dann die Kurve 21. Dies ist ein fundamentales Fahrverhalten, welches mit "langsam hinein und schnell hinaus" umschrieben werden könnte. Wenn jedoch eine scharfe Kurve oder Krümmung einen sehr geringen Krümmungsradius hat und glatt oder vereist ist, ist es schwierig, die Kurve sicher zu durchfahren, und es besteht die Gefahr, daß das Fahrzeug aus der Kurve hi nausgetragen wird. Aus diesem Grunde sollte das Fahrzeug 90 seine Geschwindigkeit auf eine geeignete Grenzgeschwindig keit VB herabsetzen, welche durch den Krümmungsradius der Kurve oder Krümmung einer Straße und durch den Straßenzu stand festgelegt wird. Wenn jedoch eine Kurve blind oder unübersichtlich ist, ist es sehr schwierig, den Krümmungs radius der Kurve auch nur grob abzuschätzen, so daß es schwierig wird, eine geeignete Sicherheitsgeschwindigkeit für die Kurve zu schätzen.

Nachfolgend wird nochmals auf die Fig. 1 Bezug genommen. Das dort dargestellte Navigationssystem 22 liest eine In formation über den Krümmungsradius R einer Kurve einer Straße in Abhängigkeit von einem Fahrt-Ort Pn, welcher durch den Fahrzeugortungsfühler 4 ermittelt wird, und sen det diese Information zu der Fahrzeuggeschwindigkeit Steuereinheit 23. Gleichzeitig empfängt die Fahrzeugge schwindigkeit-Steuereinheit 23 Signale, welche für den Straßenzustand repräsentativ sind, beispielsweise für die Straßentemperatur T und die Feuchte W, und für die Fahrzeuggeschwindigkeit VA, wobei entsprechende Signale durch einen Temperaturfühler 29, einen Feuchtefühler 25 und einen Geschwindigkeitsfühler 24 ermittelt werden. Auf der Grundlage aller Signale und Informationen über die Straße einschließlich der Kurve berechnet die Fahrzeuggeschwindig keit-Steuereinheit 23 eine Fahrzeug-Grenzgeschwindigkeit VB, welche noch zulässig ist, um sicher in die Kurve hin einzugehen und das Fahrzeug sicher durch die Kurve hin durch und aus der Kurve hinauszufahren. Wenn eine tatsäch liche Fahrzeuggeschwindigkeit VA größer ist als die Fahr zeuggrenzgeschwindigkeit VB, wird dem Fahrer durch die Warneinrichtung 28 ein Warnsignal gegeben oder es wird au tomatisch das Bremsbetätigungselement 26 oder das Drossel klappenbetätigungselement 27 betätigt, so daß die Fahr zeuggeschwindigkeit VA zwangsweise auf die Fahrzeug-Grenz geschwindigkeit VB vermindert wird. Die Arbeitsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung läßt sich am besten an Hand der Fig. 7 verstehen, die ein Flußdiagramm darstellt, welches eine Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuerfol ge veranschaulicht. Es gehört zum Stand der Technik, einen Computer zu programmieren. Die folgende Beschreibung dient dazu, einen Programmierer mit durchschnittlichem Können und Wissen in die Lage zu versetzen, ein geeignetes Programm zu schreiben. Die speziellen Einzelheiten eines solchen Pro grammes würden natürlich von dem Aufbau des speziell ausge wählten Computers abhängen.

Die erste Operation beim Schritt S1 besteht darin, Daten eines Fahrzeugortes Pn (einem Punkt A1 in der Fig. 8) ein zugeben, an dem das Fahrzeug sich gegenwärtig befindet, und weiterhin Daten eines Krümmungsradius R einer Kurve 21, welcher sich das Fahrzeug vom Fahrzeugort Pn nähert, und zwar werden diese Daten in die Fahrzeuggeschwindig keit-Steuereinheit 23 von dem Fahrzeug-Navigationssystem 22 eingegeben. Nachdem beim Schritt S2 angezeigt wurde, daß sich das Fahrzeug einer Kurve nähert, empfängt die Fahr zeuggeschwindigkeit-Steuereinheit 23 ein Signal, welches für die tatsächliche aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit VA repräsentativ ist, und zwar von dem Geschwindigkeitsfüh ler 24, und weiterhin auch Daten über den Reibungswider stand Fdo der Straßenoberfläche von dem Fahrzeug-Naviga tionssystem 22 beim Schritt S3. Fast gleichzeitig empfängt die Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinheit 23 Signale, wel che für die Temperatur T der Straße und die Feuchtig keit W der Straße repräsentativ sind, und zwar jeweils von dem Temperaturfühler 29 bzw. dem Feuchtefühler 25. Dies geschieht beim Schritt S4. Aufgrund der Temperatur T der Straße und der Feuchte oder Feuchtigkeit W der Straße sowie des Reibungswiderstandes Fdo der Straße wird der tatsächliche praktische Reibungswiderstand Fd aus einer Reibungswiderstandskarte ausgelesen. In der Karte werden die Reibungswiderstände in beispielsweise drei Stufen von praktischen Reibungswiderständen Fd1, Fd2 und Fd3 in Ab hängigkeit von der Straßentemperatur T und der Straßen feuchtigkeit W sowie unter Berücksichtigung des Rei bungswiderstandes Fdo klassifiziert.

Dann wird beim Schritt S6 eine Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit VB aus der folgenden Gleichung ermittelt:

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit VB, mit welcher sich das Fahrzeug der Kurve 21 nähert, einen Krümmungsradius R aufweist, wird eine Winkelgeschwindigkeit w folgender maßen ausgedrückt:

w = VB/R

Wenn g und m für die Gravitationsbeschleunigung bzw. für das Gewicht des Fahrzeugs 90 eingesetzt werden, wenn das Fahrzeug 90, welches mit einer Fahrzeuggeschwin digkeit VB an einem Punkt A2 fährt, sich im dynamischen Gleichgewicht befindet, wird die folgende Gleichung er füllt:

Fd · m · g = m · R · (VB/R)²

Wenn diese Gleichung nach VB aufgelöst wird, so ergibt sich folgende Beziehung:

Die Fahrzeug-Grenzgeschwindigkeit VB, welche gemäß dem Krümmungsradius R und den Straßenverhältnissen in der Kurve 21 ermittelt wurde, erlaubt dem Fahrzeug, sicher durch die Kurve 21 hindurchzufahren.

Beim Schritt S7 wird eine Entscheidung getroffen, ob eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Abweichung dV, welche der Diffe renz zwischen der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit VA und der Fahrzeug-Grenzgeschwindigkeit VB entspricht, noch positiv ist. Wenn die Antwort auf diese Frage "nein" lau tet, so wird dadurch angezeigt, daß das Fahrzeug 90 seine Geschwindigkeit bereits unter die Fahrzeug-Grenzgeschwin digkeit VB herabgesetzt hat, bevor die Kurve 21 erreicht wurde. Dann erhält das Fahrzeug 90 die Erlaubnis, konti nuierlich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit VA weiterzufah ren. Wenn die Antwort auf die gestellte Frage "ja" ist, so zeigt dies an, daß das Fahrzeug 90 verzögert werden muß. Dann wird beim Schritt S8 eine weitere Entscheidung getrof fen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeits-Abweichung dV grö ßer ist als eine vorgegebene Geschwindigkeitsabweichung dVo. Die vorgegebene Geschwindigkeitsabweichung dVo ist so eingestellt worden, daß sie dadurch eliminiert werden kann, daß nur die Drosselklappe der Maschine geschlossen wird. Wenn also die Antwort auf die Entscheidung beim Schritt S8 "nein" lautet, so zeigt dies an, daß die Fahrzeuggeschwin digkeit VA dadurch unter die Fahrzeug-Grenzgeschwindigkeit VB vermindert werden kann, daß nur die Drosselklappe ge schlossen wird. Dann bewirkt die Fahrzeuggeschwindigkeit- Steuereinheit 23, daß das Drosselklappen-Betätigungselement 27 betätigt wird, um im Schritt S11 die Drosselklappe zu schließen. Wenn andererseits die Antwort auf die in Rede stehende Frage beim Schritt S8 "ja" lautet, so zeigt dies an, daß durch Schließen der Drosselklappe das Fahrzeug nicht auf die oder unter die Fahrzeug-Grenzgeschwindigkeit VB verlangsamt werden kann. Dann bewirkt die Fahrzeugge schwindigkeit-Steuereinheit, daß das Bremsbetätigungsele ment 26 das Fahrzeug 90 beim Schritt S10 zwangsweise ab bremst, so daß die Fahrzeuggeschwindigkeit VA vor der Kurve 21 unter die Fahrzeug-Grenzgeschwindigkeit VB herabgesetzt wird, unmittelbar nachdem über die Warneinrichtung 28 beim Schritt S9 eine Warnung abgegeben wurde. Dies führt zu dem Ergebnis, daß das Fahrzeug in die Kurve 21 mit einer gerin geren als der Fahrzeug-Grenzgeschwindigkeit VB einfahren kann, welche entsprechend dem Krümmungsradius R und dem Straßenzustand Fd der Kurve ermittelt wurde, so daß die Kurve 21 sicher durchfahren werden kann.

Die Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung kann auch Straßeninformation von Kurven aufneh men, die nicht von dem Fahrzeug-Navigationssystem kommen, sondern von Tele-Terminals und Wegweisern, die zu einem Automobil-Verkehr-Informations-Kommunikationssystem gehö ren, welches bereits in der Praxis verwendet wird.

Gemäß Fig. 9 empfängt das Fahrzeug-Navigationssystem 22 Straßeninformationen über eine Verkehrs-Informations- Empfangseinheit 93, die einen Tele-Terminal-Informations empfänger 92 und einen Tele-Wegweiser-Informationsempfän ger 91 aufweist, und zwar über ein Tele-Terminal und einen Wegweiser des Automobil-Verkehrs-Informations-Kommunika tionssystems. Die Straßeninformation einschließlich Infor mation über Unfälle, Verkehrsstau oder Straßenverstopfung, Verkehrsbeschränkung, Straßenzustände, z. B. Krümmungen, Schneefall, Frost usw., werden von einem Verkehrskontroll zentrum über ein Informations-Kommunikationssystem den Tele-Terminals übermittelt. Der Tele-Terminal-Informations empfänger 92 empfängt Information über Straßen in einem speziellen kreisförmigen Bereich, der durch einen Radius von etwa 10 km definiert ist, in welchem sich das Fahrzeug gegenwärtig auf seiner Fahrt befindet, und zwar über ein Tele-Terminal in dem speziellen Bereich, und gibt die Straßeninformation an die Fahrzeug-Steuereinheit 23 weiter, damit sie auf einer Karte angezeigt werden kann, die auf dem Bildschirm 6 dargestellt wird. Der Wegweiser-Informa tionsempfänger 91 empfängt ein Ort-Prüf-Signal, welches von dem Wegweiser in dem speziellen Bereich abgegeben wird, so daß auf einer dargestellten Straßenkarte ein Fahrzeugort exakt korrigiert wird, welcher durch das Fahrzeug-Naviga tionssystem 2 festgelegt wurde.

Die Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinheit 23 legt einen Fahrzeugort fest, welcher aufgrund der exakt korrigierten Fahrzeugortung auf der Straßenkarte ermittelt wurde. Wenn der festgestellte Fahrzeugort einem Punkt A1 entspricht (siehe Fig. 8), der vor einer scharfen Kurve 21 liegt, steuert die Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinheit 23 die Fahrzeuggeschwindigkeit VA unter eine Fahrzeug-Grenzge schwindigkeit VB, welche entsprechend der Straßeninforma tion über die Kurve 21 bestimmt wurde, wobei die Infor mation durch die Verkehrs-Informations-Empfangseinheit 93 über das Tele-Terminal und den Wegweiser des Automobil-Ver kehrs-Informations-Kommunikationssystems in der oben be schriebenen Weise empfangen wurde. Im Ergebnis kann das Fahrzeug die Kurve 21 ausfahren und sicher durch die Kurve 21 mit einer Geschwindigkeit hindurchfahren, welche automa tisch unter die Fahrzeug-Grenzgeschwindigkeit VB vermindert wird.

Obwohl die Erfindung im Detail in Bezug auf bevorzugte Aus führungsformen beschrieben wurde, ist darauf hinzuweisen, daß verschiedene andere Ausführungsformen und Varianten für den Fachmann möglich sind, welche in den Bereich und den Geist der Erfindung fallen, und solche anderen Ausführungs formen und Varianten sollen durch die nachfolgenden Patent ansprüche umfaßt werden.

Claims

1. Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung für ein Fahrzeug zur Verwendung mit einem Fahrzeug-Naviga tionssystem, welches den Ort eines Fahrzeuges auf einer Straßenkarte anzeigt, die auf einem Bildschirm dargestellt wird, während das Fahrzeug fährt, und welches Information über die Straße einschließlich Kurven liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung folgende Teile aufweist:
eine Geschwindigkeits-Fühlereinrichtung, um die Ge schwindigkeit des Fahrzeuges abzutasten,
eine Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung, wel che dazu dient, Information über eine Kurve einer Straße aufzunehmen, auf welcher das Fahrzeug fährt, wenn das Fahrzeug-Navigationssystem anzeigt, daß der Fahrzeugort vor dieser Kurve liegt, um eine Fahr zeug-Grenzgeschwindigkeit zu berechnen, mit welcher das Fahrzeug die Kurve ausfahren und sicher durch die Kurve hindurchfahren kann, unter Berücksichtigung der durch die Geschwindigkeits-Fühlereinrichtung ermittel ten Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Information über die Kurve, um die Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Fahrzeug-Grenzgeschwindigkeit zu vergleichen und um eine Aktion auszulösen, bei der zumindest entweder eine Warnung oder eine Verminderung der Geschwindig keit des Fahrzeugs erfolgt, wenn die Fahrzeuggeschwin digkeit höher ist als die Fahrzeug-Grenzgeschwindig keit.

2. Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung das Fahrzeug automatisch abbremst, wenn die Fahrzeugge schwindigkeit höher ist als die Fahrzeug-Grenzge schwindigkeit.

3. Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung automatisch eine Drosselklappe des Fahrzeugs schließt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist als die Fahrzeug-Grenzgeschwindigkeit.

4. Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Information über eine Kurve wenigstens den Krümmungsradius enthält.

5. Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Information über eine Kurve weiterhin den Reibungswiderstand der Kurve angibt.

6. Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeug-Grenzgeschwindigkeit (VB) aus der folgenden Gleichung ermittel wird: wobei g die Erdbeschleunigung ist
wobei R der Krümmungsradius der Kurve ist und
wobei F der Reibungswiderstand der Straße ist.

7. Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Straßenzustands-Fühlereinrichtung vorgese hen ist, um eine Feuchtigkeit und eine Temperatur der Straße zu ermitteln.

8. Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungswiderstand der Straße insgesamt aus einem Reibungswiderstand, einer Temperatur und einer Feuchtigkeit der Kurve ermittelt wird.

9. Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug einen Fahrzeug-Ortungs-Fühler auf weist, welcher dazu dient, eine Radiowelle aus einem globalen Positionierungs-Satelliten zu empfangen, so daß eine Information über den Fahrzeugort ermittelt wird, an dem das Fahrzeug gegenwärtig fährt.

10. Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug einen Fahrzeug-Ortungs-Fühler auf weist, um den Erdmagnetismus an einer Stelle zu er mitteln, an dem das Fahrzeug gegenwärtig fährt, um einen Fahrzeugort festzustellen, an dem sich das Fahr zeug gegenwärtig befindet.

11. Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug eine Informations-Empfangseinrichtung aufweist, welche dazu dient, Straßeninformation von einem Tele-Terminal eines Automobil-Verkehrs-Informa tions-Kommunikationssystems in einem Bereich zu empfangen, in welchem das Fahrzeug gegenwärtig fährt, so daß ein Fahrzeugort ermittelt werden kann, an dem das Fahrzeug gegenwärtig fährt.