DE4434698B4

DE4434698B4 - Fahrzeugbetrieb-Unterstützungssystem

Info

Publication number: DE4434698B4
Application number: DE4434698A
Authority: DE
Inventors: Kazuaki Takano; Naoyuki Tanaka; Makoto Shioya; Takuya Imaide; Kenichirou Kurata
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-09-28
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2014-09-29
Also published as: US5612686A; US5612686C1; JP3064759B2; DE4434698A1; JPH0796806A

Abstract

Fahrzeugbetrieb-Unterstützungssystem mit
– einer Bildaufnahmevorrichtung (3), die am Fahrzeug befestigt ist und eine Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug aufnimmt,
– einer Steuereinheit (5), die eine Bildverarbeitungseinheit (501), die von der Bildaufnahmevorrichtung (3) aufgenommene Bilddaten verarbeitet, eine Fahrzeugfahrzustand-Beurteilungseinheit (503), die die Zustände des Fahrzeugs beurteilt, sowie eine Betätigungseinrichtung-Treibereinheit (504) enthält, und
– einer Alarmeinheit (10), die mehrere Alarme erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bildaufnahmevorrichtung (3) so ausgelegt ist, daß die Fahrspurposition des Fahrzeugs im wesentlichen in der Mitte des aufgenommenen Bildes angeordnet wird,
die Bildverarbeitungseinheit (501) dazu ausgelegt ist, einen trapezförmigen individuellen Bereich (A_W, A_S) zu erzeugen, der von einem rechten und von einem linken Streifen einer Fahrspur des Fahrzeugs sowie von zwei horizontalen Linien eingeschlossen ist, die ihrerseits im voraus in einem Fenster (11) festgelegt worden sind, das ein von der Bildverarbeitungseinheit (501) verarbeitetes Bild der Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug anzeigt, und
die...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugbetrieb-Unterstützungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solch eine Vorrichtung ist aus der JP-1-281600 A bekannt.

Aus den JP 4-313200-A (1992), JP 58-172799-A (1983) und JP 2-291100-A (1990) sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die den Abstand zwischen einem betrachteten Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug konstant halten oder die das betrachtete Fahrzeug, das einem vorausfahrenden Fahrzeug folgt, mittels einer Bildverarbeitungstechnik steuern, die ihrerseits Bilder einer vorausliegenden Szene verwendet, die von einer Bildaufnahmevorrichtung aufgenommen werden.

Aus der JP 05-046242 A ist eine Vorrichtung zur Erfassung einer weißen Linie einer Straße bekannt. Es werden durchschnittliche Helligkeits- und Farbwerte eines Straßenoberflächenbilds ausgerechnet, und zwar in einem mittigen Bereich eines Referenzwertmeßbereichs. Bestimmt ausgewählte Bildelemente werden dann hinsichtlich ihrer Helligkeit und ihrer Farbe mit den Durchschnittswerten verglichen, um anhand des Vergleichs die weiße Linie zu erkennen.

Da die obenerwähnten Techniken ein vorausfahrendes Fahrzeug unter Verwendung von Bildinformation erkennen, machen diese Techniken die Verarbeitung einer großen Bildinformationsmenge notwendig, weshalb eine große Speicherkapazität sowie eine leistungsstarke Informationsverarbeitungsvorrichtung (Computer), die äußerst schnelle Rechenvorgänge ausführen kann, erforderlich sind.

Weiterhin besteht bei diesen Techniken das Problem, daß sie mehr Informationsverarbeitungszeit benötigen, wenn die Straße eine Kurve aufweist, da dann für die Verfolgung des vorausfahrenden Fahrzeugs die Verarbeitung einer noch größeren Bildinformationsmenge notwendig ist.

Aus der JP-1-281600 A ist eine Vorrichtung zum Erkennen eines fahrenden Fahrzeugs bekannt. Über eine Kamera wird das Fahrzeugäußere aufgenommen. Anhand dieses aufgenommenen Bildes wird die Straße erkannt und ein Bild in einem bestimmten Bereich, der sich aus der Form der Fahrbahnfläche ergibt, verarbeitet. Merkmale in der bestimmten Fläche werden erkannt, und anhand der erkannten Merkmale wird entschieden, ob in der bestimmten Fläche ein Fahrzeug fährt.

Aus der JP-3-219398 A ist eine Fahrzeugwarnvorrichtung für Abnormalitäten in Fahrtrichtung bekannt. Eine Luminanzerfassungseinrichtung berechnet aus Bildelementen Luminanzänderungsbeträge, wobei die Bildelemente im unteren Bereich des Bilds liegen. Anhand der hierbei auffälligen Bildelemente werden fortlaufende Liniensegmente berechnet, und es wird der Abstand des Fahrzeugs zu einem Punkt auf dem Liniensegment berechnet. Darüber hinaus wird beurteilt, ob das Fahrzeug die Fahrbahn verläßt. Gegebenenfalls erfolgt ein Alarm.

Aus der DE 41 07 177 A1 ist eine Fahrzeug/Fahrzeug-Entfernungsmeßvorrichtung bekannt. Bei ihr kann ein Fahrer ein Fahrzeugüberwachungsfenster auf einer angezeigten Bilddar stellung auf ein vorausfahrendes Fahrzeug einstellen. Zu diesem Fahrzeug kann der Abstand bestimmt werden. Außerdem können Objekte vor einem Fahrzeug selbsttätig überwacht werden und bei Kollisionsgefahr eine Warnung ausgegeben werden.

Aus der DE 41 40 327 A1 ist ein Verfahren zum Vermeiden von Kollisionen von Kraftfahrzeugen bekannt. Der Bereich vor einem Kraftfahrzeug wird in unterschiedliche Zonen eingeteilt. In Abhängigkeit davon, wie nahe sich ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug vor dem jeweilig überwachten Kraftfahrzeug befindet, werden unterschiedliche Maßnahmen ausgelöst (optische, akustische Warnung, Motorleistungsreduzierung, Bremseingriff).

Die Erfindung ist angesichts der oben beschriebenen Probleme gemacht worden.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeugbetriebsunterstützungssystem zu schaffen, mit dem die sichere Erkennung wichtiger Merkmale möglich wird.

Diese Aufgabe wird durch das Fahrzeugbetriebsunterstützungssystem nach Anspruch 1 gelöst.

In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung definiert.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:
1 den Grundaufbau der Vorrichtung und des Betriebsunterstützungssystems;
2 den Aufbau einer Steuereinheit der Vorrichtung und des Betriebsunterstützungssystems;
3 ein Beispiel eines Anzeigefensters, das durch eine Bildverarbeitungseinheit verarbeitet wird;
4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des von der Steuereinheit gesteuerten Fahrbetriebs bei einer Verkehrsstockung;
5 ein Bild, das die Situation zeigt, in der in einem ersten individuellen Bereich ein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist, und das von der Bildverarbeitungseinheit erzeugt wird;
6 ein Anzeigefenster im Fall der Verarbeitung einer eine Kurve aufweisenden Fahrbahn mittels der Bildverarbeitungseinheit;
7 ein Bild, das die Situation zeigt, in der im zweiten individuellen Bereich ein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist, und das von der Bildverarbeitungseinheit erzeugt wird;
8 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Anhalte-Steuervorgänge, die von der Steuereinheit bei einer Verkehrsstockung ausgeführt werden;
9 ein Bild, das den Prozeß der Erzeugung des individuellen Bereichs durch die Bildverarbeitungseinheit zeigt;
10 den Grundaufbau der Vorrichtung und des Betriebsunterstützungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform;
11 die in der weiteren Ausführungsform von 10 verwendete Beziehung zwischen den Y-Koordinaten der individuellen Bereiche und dem Fahrbahngradienten;
12 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Fahrbetriebssteuerungen, die von der Steuereinheit gemäß der weiteren Ausführungsform bei einer Verkehrsstockung ausgeführt werden;
13(a) ein Bild, das die Beziehung zwischen der Position eines außerhalb des individuellen Bereichs vorhandenen vorausfahrenden Fahrzeugs und der Position des betrachteten Fahrzeugs zeigt;
13(b) ein Bild, das die Beziehung zwischen der Position eines im individuellen Bereich vorhandenen vorausfahrenden Fahrzeugs und der Position des betrachteten Fahrzeugs zeigt;
14 den Aufbau einer Steuereinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
15 ein Bild, das die Beziehung zwischen den Y-Koordinaten der individuellen Bereiche und der Beschleunigung des betrachteten Fahrzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
In 1 ist der Grundaufbau der Vorrichtung zum Überwachen der Verkehrszustände in der Umgebung eines Fahrzeugs sowie eines diese Vorrichtung verwendenden Betriebsunterstützungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Eine Bildaufnahmevorrichtung 3 wie etwa eine CCD-Kamera (Kamera mit Ladungsspeicherelement) zum Aufnehmen eines vorausfahrenden Fahrzeugs 1 und einer vorausliegenden Fahrbahn 2 oder dergleichen ist über einen A/D-Umsetzer 4 mit einer Steuereinheit 5 verbunden. Mit der Eingangsseite der Steuereinheit 5 sind ein Radumdrehungsgeschwindigkeitssensor 6, eine Kontrolleinrichtung 7 für Bremslichtsignale sowie ein Lenkwinkel-Sensor 8 verbunden, während mit der Ausgangsseite der Steuereinheit 5 eine Bremsbetätigungseinrichtung 9 sowie eine Alarmvorrichtung 10 verbunden sind.
Wie in 2 gezeigt, enthält die Steuereinheit 5 eine Bildverarbeitungseinheit 501 zum Verarbeiten von Bildinformationen, einen Speicher 502, der vorgegebene Parameter (y_W, y_S, y₀, c₁, c₂) speichert, eine Betätigungseinrichtung-Treibereinheit 504, eine Fahrzeugfahrzustand-Beurteilungseinheit 503, die die Fahrzustände eines Fahrzeugs beurteilt, sowie mehrere Arten von Speichern, die in der Figur nicht gezeigt sind. Bildsignale 101, die durch den A/D-Umsetzer 4 in digitale Signale umgewandelt werden, werden in die Bildverarbeitungseinheit 501 eingegeben, während das Radumdrehungsgeschwindigkeitsensor-Signal 102, ein Bremslichtsignal 103 sowie ein Lenkwinkelsensor-Signal 104 in die Fahrzeugfahrzustand-Beurteilungseinheit 503 eingegeben werden. Dann werden von der Betätigungseinrichtung-Treibereinheit 504 ein Alarmerzeugungssignal 105 und ein Bremstreibersignal 106 ausgegeben.
3 zeigt die Situation, in der die verarbeitete Information bezüglich der vorausliegenden Fahrbahn 2, die von der Bildaufnahmevorrichtung 3 aufgenommen wird, in einem zweidimensionalen Fenster 11 angezeigt wird, wenn kein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist. In einer Fahrspur 201 des betrachteten Fahrzeugs werden ein durch vier Punkte P_W1, P_W2, P_S1, P_S2 gebildeter individueller Bereich 202 mit Trapezform sowie ein durch vier Punkte P_S1, P_S2, P₀₁, P₀₂ gebildeter, kleinerer individueller Bereich 203 mit Trapezform erzeugt. Die Punkte P_W1, P_S1 und P₀₁ bzw, die Punkte P_W2, P_S2 und P₀₂ berühren den linken bzw, den rechten weißen Seitenstreifen, wobei ihre Koordinaten durch (x_W1, y_W), (x_S1, y_S), (x₀₁, y₀), (x_W2, y_W), (x_S2, y_S) und (x₀₂, y₀) gegeben sind.
Die Werte von y_W, y_S und y₀ sind vorgegeben und im Speicher 502 der Steuereinheit 500 im voraus gespeichert und entsprechen der Anbringungsposition und dem Anbringungs winkel der Bildaufnahmevorrichtung 3. Die Werte von y_W und y_S sind so festgelegt, daß der Abstand zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem betrachteten Fahrzeug einen Sicherheitsabstand für ein in einer Verkehrsstockung fahrendes Fahrzeug darstellt, falls das vorausfahrende Fahrzeug im oberen Bereich oberhalb von y_W vorhanden ist, und daß der Abstand zwischen den Fahrzeugen einen gefährlichen Abstand darstellt, der einen Auffahrunfall zur Folge haben kann, falls sich das vorausfahrende Fahrzeug im unteren Bereich unterhalb von y_S befindet. Die Koordinate y₀ ist auf die Unterkante des Fensters 11 gesetzt.
Die Differenz DL zwischen dem linken und dem rechten Seitenstreifen, die durch die beiden durch die Koordinaten y_W und y_S repräsentierten horizontalen Linien geschnitten werden, kann durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden:
DL wird berechnet und mit einem vorgegebenen ersten Schwellenwert c₁ sowie mit einem vorgegebenen zweiten Schwellenwert c₂, der größer als c₁ ist, verglichen. Im folgenden werden die Funktionsweisen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
4 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Steuerung des im Fahrzustand befindlichen betreffenden Fahrzeugs (der Fahrzustand wird anhand des Radumdrehungsgeschwindigkeitsensor-Signals 102 beurteilt). Nachdem im Schritt 1001 die Situation einer Fahrbahn von der Bildaufnahmevorrichtung 3 erkannt worden ist, werden in der Bildverarbeitungseinheit 502 im Schritt 1002 ein erster individueller Bereich A_W (202) und ein zweiter individueller Bereich A_S (203) erzeugt. Im Schritt 1003 wird beurteilt, ob ein Gegenstand, d.h. ein vorausfahrendes Fahrzeug im ersten individuellen Bereich A_W vorhanden ist. Wenn in dem in 3 gezeigten individuellen Bereich A_W kein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist, wird im Schritt 1004 der Abstand zwischen dem linken und dem rechten weißen Streifen bestimmt. Wenn der Abstand kleiner als der Schwellenwert c₁ ist, wird geurteilt, daß die Fahrbahn eine geradlinige Fahrbahn ist, wie sie in 3 gezeigt ist, woraufhin der Prozeß zum ersten Schritt 1001 zurückspringt.
Wenn andererseits die Beurteilung im Schritt 1003 ergibt, daß in den ersten individuellen Bereich A_W (202) ein vorausfahrendes Fahrzeug 1 eintritt, wie in 5 gezeigt ist, was bedeutet, daß das vorausfahrende Fahrzeug 1 langsamer wird oder anhält, sendet die Alarmeinheit 10 aufgrund des Alarmerzeugungssignals 105 einen ersten Alarm aus, der den Fahrer zu einem Bremsvorgang auffordert, falls im Schritt 1005 anhand des Zustands des Bremslichtsignals 1003 geurteilt wird, daß das betrachtete Fahrzeug momentan nicht gebremst wird. Wenn die Beurteilung im Schritt 1004 "nein" lautet, wird geurteilt, daß die Fahrbahn eine Kurve aufweist, wie in 6 gezeigt ist, so daß die Alarmeinheit 10 aufgrund des Alarmerzeugungssignals 105 den ersten Alarm aussendet, um den Fahrer zum Einschlagen der gelenkten Räder des Fahrzeugs aufzufordern, falls im Schritt 1007 anhand des Zustands des Lenkwinkelsignals 104 geurteilt wird, daß die lenkbaren Räder des Fahrzeugs derzeit nicht eingeschlagen sind.
Wenn weiterhin im Schritt 1008 geurteilt wird, daß der Fahrer das Fahrzeug weder bremst noch die gelenkten Räder einschlägt, obwohl der erste Alarm erzeugt wird und das vorausfahrende Fahrzeug in den zweiten individuellen Bereich A_S (203) eintritt, wie in 7 gezeigt ist, oder wenn im Schritt 1009 geurteilt wird, daß der Abstand zwischen dem linken und dem rechten Seitenstreifen den zweiten Schwellenwert C₂ übersteigt, wird an den Fahrer der zweite Alarm ausgesandt, da möglicherweise eine Fahrzeugkollision erfolgen könnte oder ein Rad die Fahrbahn verläßt, wobei gleichzeitig durch das Bremstreibersignal 106 die Bremsbetätigungseinrichtung 9 aktiviert wird und das betrachtete Fahrzeug im Schritt 1011 automatisch angehalten wird.
In 8 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Steuerung von Anhaltevorgängen des Fahrzeugs während einer Verkehrsstockung gezeigt (der Anhaltvorgang wird unter Verwendung des Radumdrehungsgeschwindigkeitsensor-Signals 102 beurteilt.
Nachdem die Situation der Fahrbahn von der Bildaufnahmevorrichtung 3 im Schritt 2001 aufgenommen worden ist, wird im Schritt 2002 der erste individuelle Bereich A_W (202) in der Bildverarbeitungseinheit 501 erzeugt. Im Schritt 2003 wird beurteilt, ob im ersten individuellen Bereich A_W ein Gegenstand, d.h. ein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist oder nicht. Wenn im ersten individuellen Bereich A_W ein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist, wie in 5 gezeigt ist, wird geurteilt, daß das vorausfahrende Fahrzeug ebenfalls langsamer wird und der Abstand zwischen den Fahrzeugen kurz ist, woraufhin der Prozeß zum ersten Schritt 2001 zurückspringt.
Wenn andererseits im Schritt 2003 das Beurteilungsergebnis "nein" lautet, wird festgestellt, daß das vorausfahrende Fahrzeug wieder beschleunigt hat und daß zwischen den beiden Fahrzeugen ein ausreichender Abstand gewährleistet ist, wobei im Schritt 2005 durch ein Alarmerzeugungssignal 105 ein Alarm ausgesandt wird, der den Fahrer zum Freigeben der Bremsen auffordert, falls im Schritt 2004 anhand des Zustands des Bremslichtsignals 103 fest gestellt wird, daß das betrachtete Fahrzeug weiterhin gebremst wird.
Wie oben erwähnt, kann die in die Bildverarbeitungseinheit eingegebene Bildinformation verringert werden, da als Sensor für die Erfassung der vorausliegenden Situation auf der Fahrbahn nur eine Bildaufnahmevorrichtung erforderlich ist, ferner kann die in der Bildverarbeitung zu verarbeitende Information im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren in hohem Maß reduziert werden, da das vorausfahrende Fahrzeug lediglich als ein von der Fahrbahnoberfläche (einem individuellen Bereich) verschiedenes Teil behandelt wird. Durch die obenerwähnten Merkmale kann eine Verringerung der Größe der Steuereinheit erzielt werden, so daß diese ein kleines, leichtes und billiges System sein kann.
Weiterhin können die Ermüdung und die Belastung des Fahrers verringert werden, da er während einer Verkehrsstockung essen oder lesen kann, da beim Anhalten oder Anfahren des vorausfahrenden Fahrzeugs oder bei einem bevorstehenden Verlassen der Fahrbahn in einer geeigneten Zeiteinstellung ein Alarm ausgegeben wird, der den Fahrer zum Anhalten oder zum Anfahren auffordert.
Ein Fahrer kann einen durch seine Unaufmerksamkeit während einer Verkehrsstockung verursachten Unfall vermeiden, da die Bremse automatisch betätigt wird und das Fahrzeug angehalten wird, falls die Gefahr einer Fahrzeugkollision oder eines Verlassens der Fahrbahn vorhergesagt wird und der Fahrer den erzeugten Alarm nicht wahrnimmt.
Im folgenden wird mit Bezug auf 9 ein Verfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform zum Erzeugen der individuellen Bereiche in dem zweidimensionalen Fenster erläutert. Es wird angenommen, daß die Fahrbahnoberfläche stets in der Mitte der Fahrbahn (die y-Koordinate ist y₀) in horizontaler Richtung aufgenommen wird, wobei in der Mitte ein kleiner Bereich 204a gesetzt wird. Dann wird der Bereich durch vorgegebene Bildelemente nach oben, nach rechts und nach links erweitert (204b). Die Erweiterungsoperation wird wiederholt, solange im erweiterten Bereich die gleiche Farbe und die gleiche Helligkeit beibehalten werden. In dem Prozeß der Bereichserweiterung wird der eine andere Farbe besitzende Teil als weißer Streifen bestimmt, so daß die Erweiterung des Bereichs in horizontaler Richtung an dem Teil (Q-Teil von 204c) beendet wird, falls in dem erweiterten Bereich eine andere Farbe erscheint. In Aufwärtsrichtung (y-Richtung) wird die Erweiterung beendet, wenn der erweiterte Bereich die vorgegebene Höhe y_W erreicht und damit der individuelle Bereich 204 endgültig hergestellt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform kann die Rechenbelastung für die Bildverarbeitung durch effizientes Erzeugen der individuellen Bereiche reduziert werden, wobei mit der Bereichserweiterung stets in dem erwähnten vorgegebenen Punkt des Fensters begonnen wird, ohne daß ein Fahrzeug durch Abtasten des aufgenommenen Bildes in x- und y-Richtung gesucht wird.
In einigen Fällen wird in der Mitte der Unterkante des Fensters die Motorhaube des eigenen Fahrzeugs aufgenommen. In einem solchen Fall kann die gleiche Reduzierung der Rechenbelastung verwirklicht werden, indem der anfängliche Bereich 204a in die Nähe des mittigen oberen Teils gesetzt wird, der die Oberseite der Motorhaube berührt und indem der individuelle Bereich durch die gleiche Prozedur wie oben erwähnt erzeugt wird.
Im folgenden wird mit Bezug auf die 1 und 10 eine Ausführungsform erläutert, in der ein Fahrbahnoberflächengradient-Sensor 12 vorgesehen ist. Die Bildaufnahmevorrichtung 3 zum Aufnehmen des vorausfahrenden Fahrzeugs 1 und der vorausliegenden Fahrbahn 2 ist über den A/D-Umsetzer 4 mit der Steuereinheit 5 verbunden. Der Radumdrehungsgeschwindigkeit-Sensor 6, die Kontrolleinrichtung 7 für das Bremslichtsignal sowie der Fahrbahnoberflächengradient-Sensor 12 sind mit der Eingangsseite der Steuereinheit 5 verbunden, während mit der Ausgangsseite der Steuereinheit 5 die Bremsbetätigungseinrichtung 9 und die Alarmeinheit 10 verbunden sind.
Wie in 10 gezeigt, enthält die Steuereinheit 5 den Speicher 502, der die vorgegebenen Parameter (y_W, y_S, y₀, c₁, c₂) speichert, eine Einheit 506 zum Setzen der Parameter des individuellen Bereichs, die die y-Koordinaten y_W und y_S des individuellen Bereichs entsprechend einem Fahrbahnoberflächengradientensensor-Signal 107 in Signale y'_W bzw. y'_S korrigiert und setzt, eine Betätigungseinrichtung-Treiberheinheit 504, eine Fahrzeugfahrzustand-Beurteilungseinheit 503, die die Fahrzustände des Fahrzeugs beurteilt, sowie mehrere Arten von Speichern, die in der Figur nicht gezeigt sind.
Die durch den A/D-Umsetzer 4 in digitale Signale umgewandelten Bildsignale 101 werden in eine Bildverarbeitungseinheit 501 eingegeben, das Fahrbahnoberflächengradientensensor-Signal 107 wird in die Einheit 506 zum Setzen der Parameter des individuellen Bereichs eingegeben, während das Radumdrehungsgeschwindigkeit-Sensorsignal 102, das Bremslichtsignal 103 und das Lenkwinkelsensor-Signal 104 in die Fahrzeugfahrzustand-Beurteilungseinheit 503 eingegeben werden. Dann werden von der Betätigungseinrichtung-Treibereinheit 504 ein Alarmerzeugungssignal 105 sowie ein Bremstreibersignal 106 ausgegeben.
3 zeigt die Situation, in der die Information der von der Bildaufnahmevorrichtung 3 aufgenommenen vorausliegenden Fahrbahn 2 in einem zweidimensionalen Fenster 11 angezeigt wird, wenn kein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist. Der individuelle Bereich A_W (202) mit Trapezform, der durch die vier Punkte P_W1, P_W2, P_S1, P_S2 gebildet ist, sowie ein kleinerer individueller Bereich A_S (203) mit Trapezform, der durch die vier Punkte P_S1, P_S2, P₀₁, P₀₂ gebildet ist, sind in einer Fahrspur 201 des Fahrzeugs erstellt. Die Punkte P_W1, P_S1 und P₀₁ bzw. die Punkte P_W2, P_S2, P₀₂ berühren den linken bzw. den rechten Seitenstreifen, wobei die Koordinaten der einzelnen Punkte durch (x_W1, y_W), (x_S1, y_S), (x₀₁, y₀), (x_W2, y_W), (x_S2, y_S) bzw. (x₀₂, y₀) gegeben sind. Die Koordinaten y_W und y_S werden in Übereinstimmung mit dem Fahrbahnoberflächengradienten geändert, wie in 11 gezeigt ist. Beispielsweise werden im Fall einer Zunahme des Fahrbahngradienten auf einer abschüssigen Fahrbahn die Werte y_W und y_S korrigiert und durch die Einheit 506 zum Setzen der Parameter des individuellen Bereichs in der Weise gesetzt, daß die Werte von y_W und y_S entsprechend der Gradientenzunahme größer werden. Weiterhin ist es auch möglich, die Werte von y_W und y_S direkt in Abhängigkeit vom Fahrbahnoberflächengradienten zu setzen und den Wert von y₀ als y-Koordinate der Unterkante des Fensters 11 festzulegen.
Im folgenden werden die Funktionsweisen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
12 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Steuerung des Fahrzeugs in einem Fahrzustand (der Fahrzustand wird anhand des Radumdrehungsgeschwindigkeitsensor-Signals 102 beurteilt). Nachdem im Schritt 3001 die Situation einer Fahrbahn durch die Bildaufnahmevorrichtung 3 erkannt worden ist, werden im Schritt 3002 die Werte y_W und y_S durch die Einheit 506 zum Setzen der Parameter des individuellen Bereichs in Obereinstimmung mit dem vom Fahrbahnoberflächengradientensensor-Signal 107 erhaltenen Fahrbahnoberflächengradienten gesetzt und werden der erste individuelle Bereich A_W (202) und der zweite individuelle Bereich A_S (203) in der Bildverarbeitungseinheit 502 im Schritt 3003 erzeugt. Im Schritt 3004 wird beurteilt, ob im ersten individuellen Bereich A_W ein Gegenstand, d.h. ein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist oder nicht. Wenn im Bereich A_W kein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist, wie in 3 gezeigt ist, springt der Prozeß zum ersten Schritt 3001 zurück.
Wenn andererseits die Beurteilung im Schritt 3004 "nein" lautet, wird geurteilt, daß in den ersten individuellen Bereich A_W (202) ein vorausfahrendes Fahrzeug 1 eintritt, wie in 5 gezeigt ist, d.h. langsamer geworden ist oder anhält, woraufhin die Alarmeinheit 10 im Schritt 3006 aufgrund des Alarmerzeugungssignals 105 einen ersten Alarm aussendet, der den Fahrer zum Ausführen eines Bremsvorgangs auffordert, falls im Schritt 3005 anhand des Zustands des Bremslichtsignals 103 beurteilt wird, daß das Fahrzeug momentan nicht gebremst wird.
Wenn weiterhin im Schritt 3007 beurteilt wird, daß der Fahrer trotz des ersten Alarms keinen Brems- oder Lenkvorgang ausführt und das vorausfahrende Fahrzeug in den zweiten individuellen Bereich A_S (203) eintritt, wird im Schritt 3008 an den Fahrer der zweite Alarm ausgesandt, da möglicherweise eine Fahrzeugkollision auftreten kann, gleichzeitig wird im Schritt 3009 durch das Bremstreibersignal 106 die Bremsbetätigungseinrichtung 9 angetrieben, so daß das Fahrzeug automatisch anhält.
Die 13(a) und 13(b) zeigen den Vergleich zweier Verarbeitungszustände, die in dem Fenster der Bildverar beitungseinheit 501 für eine ebene Fahrbahn bzw. für eine Fahrbahn mit großem negativen Gradienten (stark abschüssige Fahrbahn) angezeigt werden, wobei die Position des vorausfahrenden Fahrzeugs die gleiche y-Koordinate y_V besitzt, d.h., daß in beiden Fällen der Abstand zwischen den Fahrzeugen gleich ist. Im Fall der in 13(a) gezeigten ebenen Fahrbahn wird kein Alarm erzeugt, da die y-Koordinate y_W des ersten individuellen Bereichs unter der y-Koordinate y_V des vorausfahrenden Fahrzeugs liegt. Andererseits wird in dem in 13(b) gezeigten Fall einer Fahrbahn mit stark negativem Gradienten ein Alarm erzeugt, da y_W über y_V liegt. Da der individuelle Bereich entsprechend dem Gradienten bei einer abschüssigen Fahrbahn größer ist, wird der Alarm frühzeitig erzeugt, so daß ein sicherer Bremsvorgang ausgeführt werden kann.
Im folgenden wird mit Bezug auf die 1, 14 und 15 eine zweite Ausführungsform erläutert.
Diese Ausführungsform besitzt den gleichen Grundaufbau wie die in 1 gezeigte Ausführungsform. Einzelheiten dieser Ausführungsform sind in 14 gezeigt. Das Radumdrehungsgeschwindigkeitsensor-Signal 102 wird sowohl in die Fahrzeugfahrzustand-Beurteilungseinheit 503 als auch in die Einheit 506 zum Setzen der Parameter des individuellen Bereichs eingegeben. Die Beschleunigung des Fahrzeugs wird beispielsweise durch Differenzieren des Radumdrehungsgeschwindigkeitsensor-Signals 102 erhalten. Der Grad des Fahrbahnoberflächengradienten wird geschätzt, ferner wird der Prozeß, der mit dem Setzen der individuellen Bereiche beginnt und mit der Erzeugung des Alarms oder mit dem Antreiben der Bremse endet, auf die gleiche Weise wie in der obenbeschriebenen Ausführungsform (siehe 12) ausgeführt. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 15 gezeigt, beurteilt, daß die Fahrbahn abschüssig ist, falls die Beschleunigung positiv ist, d.h. falls die Radumdrehungsgeschwindigkeit ansteigt, wobei die y-Koordinate y_W des ersten individuellen Bereichs und die y-Korordinate y_S des zweiten individuellen Bereichs in Übereinstimmung mit der Zunahme der Beschleunigung erhöht werden.
Mit dieser Ausführungsform können die gleichen Wirkungen wie in der obenbeschriebenen Ausführungsform erhalten werden, ferner ist eine weitere Kostenverminderung der Vorrichtung möglich, da der Fahrbahnoberflächengradient-Sensor weggelassen werden kann.
Wie oben erläutert, kann die Beurteilung hinsichtlich des sicheren Abstandes zwischen Fahrzeugen auf der Grundlage lediglich der Bestimmung ausgeführt werden, ob sich ein von einer Fahrbahn verschiedener Gegenstand, d.h. ein vorausfahrendes Fahrzeug in einem vorgegebenen vorausliegenden Bereich der Fahrbahnoberfläche befindet. Durch dieses Merkmal ist es möglich, die Kapazität eines Speichers und die Menge der zu verarbeitenden Informationen erheblich zu reduzieren und ein kleines, leichtes und billiges Betriebsunterstützungssystem zu schaffen.

Claims

Fahrzeugbetrieb-Unterstützungssystem mit – einer Bildaufnahmevorrichtung (3), die am Fahrzeug befestigt ist und eine Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug aufnimmt, – einer Steuereinheit (5), die eine Bildverarbeitungseinheit (501), die von der Bildaufnahmevorrichtung (3) aufgenommene Bilddaten verarbeitet, eine Fahrzeugfahrzustand-Beurteilungseinheit (503), die die Zustände des Fahrzeugs beurteilt, sowie eine Betätigungseinrichtung-Treibereinheit (504) enthält, und – einer Alarmeinheit (10), die mehrere Alarme erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmevorrichtung (3) so ausgelegt ist, daß die Fahrspurposition des Fahrzeugs im wesentlichen in der Mitte des aufgenommenen Bildes angeordnet wird, die Bildverarbeitungseinheit (501) dazu ausgelegt ist, einen trapezförmigen individuellen Bereich (A_W, A_S) zu erzeugen, der von einem rechten und von einem linken Streifen einer Fahrspur des Fahrzeugs sowie von zwei horizontalen Linien eingeschlossen ist, die ihrerseits im voraus in einem Fenster (11) festgelegt worden sind, das ein von der Bildverarbeitungseinheit (501) verarbeitetes Bild der Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug anzeigt, und die Betätigungseinrichtung-Treibereinheit (504) dann betätigt wird, wenn der Längenunterschied zwischen der Länge des rechten und des linken Streifensegmentes des trapezförmigen individuellen Bereichs (A_W, A_S) einen vorgegebenen ersten Schwellenwert (c₁) überschreitet, und die Alarmeinheit (10) ebenfalls dann einen Alarm erzeugt, der den Fahrer auffordert, einen Lenkvorgang auszuführen.
Fahrzeugbetrieb-Unterstützungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse des Fahrzeugs durch die Betätigungseinrichtung-Treibereinheit (504) automatisch betätigt wird und das Fahrzeug angehalten wird, wenn nach dem Alarm die Lenkung des Fahrzeugs nicht betätigt wird und der Längenunterschied zwischen der Länge des rechten und des linken Streifensegmentes des trapezförmigen individuellen Bereichs (A_W, A_S) einen vorgegebenen zweiten Schwellenwert (c₂) übersteigt, der größer als der erste vorgegebene Schwellenwert (c₁) ist.
Fahrzeugbetrieb-Unterstützungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der individuelle Bereich (A_W, A_S) durch Erweitern eines Bereichs, der im wesentlichen die gleiche Farbe und die gleiche Helligkeit wie die Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug besitzt, ausgehend von dem Teil in der Nähe der Mitte der Unterkante des Fensters (11) zum Anzeigen eines Bildes der Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug nach rechts, nach links und nach oben erzeugt wird.
Fahrzeugbetrieb-Unterstützungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der individuelle Bereich (A_W, A_S) durch Erweitern eines Bereichs, der im wesentlichen die gleiche Farbe und die gleiche Helligkeit wie die Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug besitzt, ausgehend von dem im wesentlichen mittigen oberen Teil, der die Oberseite der Motorhaube des Fahrzeugs berührt, die an der Unterkante des Fen sters (11) zum Anzeigen des Bildes der Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug angeordnet ist, nach rechts, nach links und nach oben erzeugt wird.
Fahrzeugbetrieb-Unterstützungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des individuellen Bereichs (A_W, A_S) in Übereinstimmung mit einem Gradienten der Fahrbahnoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, geändert wird.
Fahrzeugbetrieb-Unterstützungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des individuellen Bereichs (A_W, A_S) in Übereinstimmung mit Geschwindigkeitsänderungen des Fahrzeugs bei Langsamfahrt geändert wird.
Fahrzeugbetrieb-Unterstützungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer abschüssigen Fahrbahn der individuelle Bereich (A_W, A_S) in Fahrtrichtung verlängert wird, falls der negative Gradient der Fahrbahn zunimmt, und der individuelle Bereich (A_W, A_S) in Fahrtrichtung verkürzt wird, falls der negative Gradient der Fahrbahn kleiner wird.
Fahrzeugbetrieb-Unterstützungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Langsamfahrt des Fahrzeugs der individuelle Bereich (A_W, A_S) in Fahrtrichtung verlängert wird, falls die Beschleunigung des Fahrzeugs größer wird, ohne daß ein Beschleunigungsvorgang bewirkt wird, oder verkürzt wird, falls die Beschleunigung des Fahrzeugs kleiner wird, ohne daß ein Bremsvorgang bei Langsamfahrt ausgeführt wird.