DE69333543T2

DE69333543T2 - Unterstützungssystem für den Fahrer eines Fahrzeugs und damit ausgerüstetes Fahrzeug

Info

Publication number: DE69333543T2
Application number: DE69333543T
Authority: DE
Inventors: Masakazu Tokorozawa-shi Ejiri; Kohji Kamejima; Tomoyuki Hamada; Takae Kimura; Yotaro Kimura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1993-09-28
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2013-09-29
Also published as: US5969969A; DE69333543D1; EP0590588B1; EP0841648A3; EP0841648A2; DE69322349T3; EP0590588B2; DE69322349T2; DE69322349D1; EP0590588A1; EP0841648B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technischer Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeuges, das dem Fahrer durch Ermittlung und Verarbeitung von Umgebungsbedingungen Bezugsinformationen für das Fahren des Fahrzeuges liefert, und ein Fahrzeug mit diesem.
Beschreibung des Stands der Technik
Es sind zahlreiche Systeme zum automatischen Nachführen bekannt, die die Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeuges ermitteln und anhand der ermittelten Geschwindigkeit den Abstand zwischen dem Subjekt und den vorausfahrenden Fahrzeugen, d.h. den Abstand zwischen zwei Fahrzeugen, bestimmen, und die den Abstand zwischen den Fahrzeugen aufrechterhalten, um die Sicherheit beim Fahren langer Strecken zu unterstützen.
Ein derartiger Stand der Technik ist z.B. in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 3-295000 (1991) bereits beschrieben.
Außerdem sind auch Warnsysteme bekannt, die den Abstand zwischen einem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug ermitteln und die einen Warnton erzeugen, um den Fahrer vor einem Auffahrunfall zu warnen. Solche Warnsysteme sind in den japanischen veröffentlichten Patentanmeldungen Nr. 4-201641 (1992) und Nr. 4-201643 (1992) beschrieben.
Der vorhin erwähnte Stand der Technik kann verwendet werden, wenn Fahrzeuge auf herkömmlichen Straßen oder Autobahnen kontinuierlich fahren. Vom Gesichtspunkt des Fahrmodus her werden Fahrzeuge jedoch öfter in einem Staumodus auf gewöhnlichen Straßen als in einem Hochgeschwindigkeitsmodus auf Autobahnen gefahren. Wenn Fahrzeuge auf gewöhnlichen Straßen gefahren werden, werden sie durch Verkehrssignale und Staus gezwungen, wiederholt anzuhalten und langsam zu fahren. Wenn ein Fahrzeug im Staumodus gefahren wird, ist der Fahrer mit der Lenkoperation voll beschäftigt und muß sowohl den Fahrzustand des vorausfahrenden Fahrzeuges als auch den Zustand der Straße hinter dem vorausfahrenden Fahrzeug beobachten. In einer solchen Situation ist die auf den Fahrer wirkende mentale und physische Belastung erheblich.
Es kommen nun viele Fälle vor, in denen der Fahrer das Fahrzeug in einem engen Raum lenkt, wie z.B. in einer engen Durchfahrt in einem Innenstadtbereich, einer engen Parklücke oder einer Garage. Um einen derartigen Fahrvorgang zuverlässig auszuführen, ist ein Fahrkönnen mit großer Erfahrung und Geschicklichkeit unerläßlich. Insbesondere für Anfänger, die sich nur Fahrer nennen, und physisch behinderte Personen wäre die Ausführung derartiger Fahrvorgänge sehr schwierig. Sie müssen sowohl mentale als auch physische Streßzustände ertragen, die auf derartige Fahrvorgänge zurückzuführen sind.
Das im oben erwähnten Stand der Technik beschriebene Steuersystem oder Warnsystem erfüllt keine Unterstützungsfunktion für die Fahroperation in einem Verkehrsüberlastungsfahrmodus oder einem Fahrmodus, der dem Fahren in engem Raum entspricht.
Die DE-A-38 13 083 beschreibt eine Vorrichtung zur Montage auf einem Fahrzeug, die einem Fahrer hilft, parallel oder senkrecht einzuparken, Versatzerfassungsvorrichtungen zum Messen einer bestimmten Strecke, um die sich das Fahrzeug bewegt, Hinderniserfas sungsvorrichtungen zur Erfassung der Position von Hindernissen um ein Fahrzeug und einen Mikrocomputer umfaßt, der entsprechend der Anweisungen des Fahrers und der von den vorstehend erwähnten Versatzerfassungsvorrichtungen und Hinderniserfassungsvorrichtungen empfangenen Daten verschiedene Signale erzeugen kann, um den Fahrer anzuleiten, das Fahrzeug vorwärts zu fahren, das Fahrzeug anzuhalten, das Fahrzeug nach links oder rechts zu lenken oder das Fahrzeug rückwärts zu fahren, um das Fahrzeug entlang eines bestimmten Wegs einzuparken, wobei der Mikrocomputer überdies ein Ausgangssignal erzeugen kann, um den Lenkmechanismus, das Getriebe, das Gaspedal und das Bremssystem zu steuern, um das Fahrzeug automatisch in rückwärts in eine Parklücke einzuparken.
Der Artikel „Anticollision Techniques and Systems" von F. Panik und S. Reiniger beschreibt ein System zur Erfassung von Hindernissen (Größe, Form, Position) unter Verwendung von Infrarotverfahren zur Identifikation von Hindernissen. In dem Artikel werden auch die Entwicklung von optischen und akustischen Anzeigesystemen sowie das Konzept und die Konstruktion verschiedener Meßdatenaufzeichnungssystem erwähnt.
Die EP 0378271 A 1 betrifft ein Verfahren zur perspektivischen Anzeige eines Teils einer topographischen Karte zusammen mit der Umgebung eines Fahrzeugs zur Verwendung für ein Navigationssystem. Eine sichtbare, dritte Dimension wird über eine Koordinatentransformation eingeführt, eine zweidimensionale Karte wird perspektivisch benutzerfreundlicher angezeigt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrunterstützungssystem für ein Fahrzeug vorzuschlagen, durch das die Belastungen des Fahrers reduziert werden und ein leichtes, sicheres und effektives Fahren für den Fahrer zu erleichtert wird.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungen und Weiterentwicklungen der Erfindung.
Durch die vorliegende Erfindung wird auch ein System beim Fahren eines Fahrzeugs mit einer verbesserten Präsentation der geeigneten Umgebungsdaten um das Fahrzeug oder der Fahrzeugleitinformationen für den Fahrer geschaffen.
Das System zur Unterstützung beim Fahren eines Fahrzeuges kann durch die Verarbeitung von durch die Erkennung der Umgebungsbedingungen im Umkreis des Fahrzeuges ermittelten Umgebungsdaten, die auf verschiedenen Arten von Fahrzuständen des Fahrzeuges beruhen, Fahrbetriebs-Bezugsinformationen erzeugen, die dem Fahrzustand des Fahrzeuges entsprechen, und den Fahrer diesbezüglich informieren.
Das erwähnte System zur Unterstützung beim Fahren eines Fahrzeuges kann eine Umgebungserkennungseinrichtung zur Erkennung von im Umkreis des Fahrzeugs befindlichen Objekten zur Ausgabe von Umgebungsdaten, eine Fahrzustands-Bestimmungseinrichtung zum selektiven Bestimmen des Fahrzustandes des Fahrzeuges anhand mehrerer Arten von Bedingungen, eine Informationsverarbeitungseinrichtung zum Erzeugen von dem Zustand des Fahrzeuges entsprechenden Fahrbetriebsbezugsinformationen durch Verarbeitung der Umgebungsdaten auf der Grundlage des ausgewählten Fahrzustands, sowie eine Informationseinrichtung zum Informieren des Fahrers hinsichtlich der Fahrbetriebsbezugsinformationen umfassen.
Die Fahrzustandsbestimmungseinrichtung kann insbesondere eine Eingangseinrichtung zum Bestimmen des Fahrzeugzustandes in einem normalen Fahrzustand, z.B. einem Hochgeschwindigkeitsfahrzustand, oder in einem Verkehrsüberlastungsfahrzustand anhand der Bedienung durch den Fahrer aufweisen. Wenn sich das Fahrzeug in dem Verkehrsüberlastungsfahrzustand befindet, kann die Informationsverarbeitungseinrichtung den Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug überwachen und die Fahrbetriebsbezugsinformationen erzeugen, um den Fahrer über das Anfahren des vorausfahrenden Fahrzeuges zu informieren.
Die Fahrzustands-Bestimmungseinrichtung kann ferner eine Eingangseinrichtung zum Bestimmen des Fahrzeugzustandes umfassen, die feststellt, ob sich das Fahrzeug in einer engen Durchfahrt oder in einer Parklücke befindet. Wenn sich das Fahrzeug in einer engen Durchfahrt befindet, kann die Informationsverarbeitungseinrichtung die relative Position von Objekten überwachen, die sich im Umkreis des Fahrzeuges befinden, und erzeugt die Fahrbetriebsbezugsinformationen und teilt sie dem Fahrer mit. Befindet sich das Fahrzeug andererseits in einer Parklücke, kann die Informationsverarbeitungseinrichtung Fahrbetriebsbezugsinformationen über die Verteilung von in der Parklücke befindlichen Objekten erzeugen und sie sie dem Fahrer mitteilen.
Überdies kann das System zur Unterstützung beim Fahren eines Fahrzeuges eine Kommunikationseinheit zum Erhalt von mehr Umgebungsinformationen durch Kommunikation mit einer Bodenstation oder anderen Fahrzeugen aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das den Grundaufbau eines Systems zur Unterstützung beim Fahren eines Fahrzeuges zeigt.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Datenverarbeitung zum Erzeugen von Fahrvorgangsbezugsinformationen darstellt, die durch die Informationsverarbeitungseinheit nach 1 durchgeführt wird.
3 ist ein Blockdiagramm, das einen Teilaufbau eines Fahrunterstützungssystems darstellt.
4 zeigt die Konfiguration einer Befehlseinheit sowie einer Bildschirmeinheit bei der in 3 gezeigten Fahrunterstützungssystems.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Datenverarbeitung zeigt, die durch die Informationsverarbeitungseinheit gemäß 3 durchgeführt wird.
6 ist ein Blockdiagramm, das einen Teilaufbau eines Fahrunterstützungssystems darstellt.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Datenverarbeitung zeigt, die durch die in 6 gezeigte Informationsverarbeitungseinheit durchgeführt wird.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine detaillierte Datenverarbeitung zeigt, die während der in 7 gezeigten Fahr-Bezugsabstand-Bildschirmverarbeitung stattfindet.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das eine detaillierte Datenverarbeitung zeigt, die während der in 7 gezeigten Verkehrsüberlastungs-Bezugsabstands-Bildschirmverarbeitung stattfindet.
10 zeigt ein Bild, das während der in 8 gezeigten Fahr-Bezugsabstand-Bildschirmverarbeitung auf der Bildschirmeinheit angezeigt wird.
11 zeigt ein Bild, das während der in 9 gezeigten Verkehrsüberlastungs-Bezugsabstands-Bildschirmverarbeitung auf der Bildschirmeinheit angezeigt wird.
12 ist ein Ablaufdiagramm, das eine detaillierte Datenverarbeitung während der in 7 gezeigten Fehlerroutine darstellt.
13 zeigt ein Bild, das während der in 12 gezeigten Fehlerroutine auf der Bildschirmeinheit angezeigt wird.
14 zeigt ein Informationsspeicherformat im Speicher des in 6 dargestellten Systems.
15 ist ein Ablaufdiagramm, das die Datenverarbeitung zeigt, die während der Verarbeitung zur Erzeugung von Vergleichs-Bezugsabstandsinformationen stattfindet, die durch die Informationsverarbeitungseinheit des in 6 dargestellten Systems durchgeführt wird.
16 ist ein Ablaufdiagramm, das die detaillierte Datenverarbeitung zeigt, die während der Verarbeitung zur Ausgabe von Bildschirminformationen stattfindet, die im Rahmen der in 15 gezeigten Verarbeitung zur Erzeugung von Vergleichs-Bezugsabstandsinformationen durchgeführt wird.
17 ist ein Ablaufdiagramm, das die detaillierte Datenverarbeitung zeigt, die während der Verarbeitung zur Ausgabe der Vergleichs-Bezugsabstandsinformation stattfindet, die im Rahmen der in 15 gezeigten Verarbeitung zur Erzeugung der Vergleichs-Bezugsabstandsinformation durchgeführt wird.
18 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Datenverarbeitung zeigt, die während einer Vergleichsverarbeitung stattfindet, die durch die Informationsverarbeitungseinheit bei der in 6 dargestellten Ausführung durchgeführt wird.
19 ist ein Ablaufdiagramm, das eine andere detaillierte Datenverarbeitung zeigt, die im Rahmen der in 7 gezeigten Verarbeitung zum Anzeigen des Fahr-Bezugsabstandes stattfindet.
20 ist ein Ablaufdiagramm, das eine andere detaillierte Datenverarbeitung zeigt, die im Rahmen der in 7 gezeigten Verarbeitung zum Anzeigen des Verkehrsüberlastungs-Bezugsabstandes stattfindet.
21 ist ein Blockdiagramm, das einen Teilaufbau eines Fahrunterstützungssystems darstellt.
22 ist ein Blockdiagramm, das den detaillierten Aufbau eines Abstandsinformationsdetektors zeigt, der in einem Fahrunterstützungssystem eingesetzt wird.
23 ist ein Blockdiagramm, das den detaillierten Aufbau eines Abstandsinformationsdetektors zeigt, der in einem Fahrunterstützungssystem eingesetzt wird.
24 ist ein Blockdiagramm, das einen Teilaufbau eines Fahrunterstützungssystems darstellt.
25 ist ein Diagramm, das eine Umrechnungscharakteristik eines Wandlers darstellt, der in dem in 24 gezeigten Fahrunterstützungssystem eingesetzt wird.
26 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Fahrunterstützungssystems darstellt, das bei einem unbemannten Fahrzeug verwendet werden kann.
27 zeigt eine gewünschte Konfiguration des Strukturaufbaus eines Fahrunterstützungssystems, das in einem Fahrzeug montiert ist.
28 zeigt eine andere Konfiguration des in einem Fahrzeug montierten Fahrunterstützungssystems.
29 zeigt die Konfiguration einer Befehlseinheit sowie einer Bildschirmeinheit, die ein Fahrunterstützungssystem bilden.
30 zeigt eine weitere Konfiguration einer Befehlseinheit sowie einer Bildschirmeinheit, die ein Fahrunterstützungssystem bilden.
31 zeigt eine weitere Konfiguration einer Befehlseinheit sowie einer Bildschirmeinheit, die ein Fahrunterstützungssystem bilden.
32 ist ein Diagramm, der eine weitere Umrechnungscharakteristik eines Wandlers darstellt, der in einem Fahrunterstützungssystem eingesetzt wird.
33 ist ein Blockdiagramm, das den Teilaufbau einer Ausführungsform eines Fahrunterstützungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
34 ist eine Abbildung, die einen ermittelten Zustand sowie dessen Ergebnis auf einer Bildschirmeinheit anzeigt, die mittels eines verteilten Abstandssensors gewonnen wurden, der bei der in 33 gezeigten Ausführung als Umgebungssensor verwendet wird.
35 ist eine Abbildung, die eine Umgebung im Umkreis des Fahrzeuges zur Überwachung des Zustandes durch Verwendung eines Umgebungssignals vom erwähnten verteilten Abstandssensor bei der in 33 gezeigten Ausführung, sowie Bewegungsdaten zeigt.
36 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Datenverarbeitung zur Überwachung der Umgebung im Umkreis des Fahrzeuges darstellt, die durch die Informationsverarbeitungseinheit der in 33 gezeigten Ausführung durchgeführt wird.
37 ist ein Blockdiagramm, das einen Teilaufbau einer weiteren Ausführung eines Fahrunterstützungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
38 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Datenverarbeitung zur Erzeugung einer Verkehrslenkungsinformation für ein Einparken darstellt, die durch die Informationsverarbeitungseinheit der in 37 gezeigten Ausführung durchgeführt wird.
39 zeigt eine Abbildung auf einer Bildschirmeinheit, die Einpark-Verkehrslenkungsinformationen darstellt.
40 zeigt eine weiter Abbildung auf einer Bildschirmeinheit, die Einpark-Verkehrslenkungsinformationen darstellt.
41 ist ein Blockdiagramm, das einen Teilaufbau eines außerhalb des Fahrzeuges angeordneten Informationsspeichers darstellt.
42 ist eine Abbildung, die den Fahrerblick während des Einparkens mit Hilfe der Verkehrslenkung darstellt.
43 ist ein Diagramm, das verschiedene Fahrmodi des Fahrzeuges darstellt, die durch eine Beziehung zwischen der abgelaufenen Zeit und der Subjekt-Raumgröße dargestellt werden.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im nachfolgenden Text werden anhand der Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einem Fahrzeug erläutert.
Zunächst werden verschiedene Fahrmodi eines von einem Fahrer gelenkten Fahrzeugs erläutert. Wenn ein Fahrzeug z.B. auf einer komplizierten Straße in der Innenstadt fährt, wird der Fahrer auf Grund der Verkehrssituation, der Staus, usw., gezwungen, mehrere Entscheidungen zu treffen. Abhängig von dieser Verkehrsinformation muß der Fahrer den geeigneten Fahrmodus für Straßenführung, Autobahnverkehr, Landstraßenverkehr, Niedriggeschwindigkeitsverkehr in einem Stau, sich wiederholendes Anhalten, Parken entlang der Straße, Parken des Fahrzeuges in eine Garage, Begegnungen mit anderen Fahrzeugen in engen Durchfahrten, Vermeiden einer Kollision usw., auswählen. Derartige Entscheidungen werden im Wesentlichen auf eigene Verantwortung getroffen. 43 zeigt die Beziehung zwischen der abgelaufenen Zeit und der Subjekt-Raumgröße im Zusammenhang mit jedem der Fahrmodi. Um den Fahrer in zwei oder mehreren Fahrmodi zu unterstützen, ist eine enge Beziehung zwi schen dem Fahrer und dem Fahrzeug unbedingt erforderlich. 43 zeigt ein Beispiel, in dem die Fahrmodi häufig zwischen Autobahnverkehr, Landstraßenverkehr, Niedriggeschwindigkeitsverkehr bei einem Verkehrsstau, und wiederholtem Anhalten wechseln. Diese Fahrmodi sind tatsächlich so wichtig, daß sie sehr sorgfältig gewählt werden müssen. Der Fahrer wählt auch häufig den entsprechenden Fahrmodus beim Fahren in einer engen Durchfahrt sowie den dem Parkvorgang entsprechenden Fahrmodus beim Einparken in eine Parklücke oder in eine Garage.
Ein Fahrunterstützungssystem für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt Fahrvorgangsbezugsinformationen, die den erwähnten verschiedenen Fahrmodi entsprechen und für die Fahrvorgänge geeignet sind, um den Fahrer darüber zu informieren.
1 ist ein Blockdiagramm, das den Grundaufbau eines Fahrunterstützungssystems für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, und 2 ist ein Ablaufdiagramm, das die Datenverarbeitung zum Erzeugen von Fahrvorgangsbezugsinformationen darstellt, die durch die Informationsverarbeitungseinheit durchgeführt wird.
Eine Informationsverarbeitungseinheit 110 besteht im wesentlichen aus einer Mikroprozessoreinheit, die vermittels Datenverarbeitung der von einem Umgebungssensor 120 erhaltenen, die Erfassung von Objekten im Umkreis eines Fahrzeugs betreffenden Daten, der von einem Fahrzeugsensor 130 erhaltenen, den Zustand des Fahrzeugs selbst betreffenden Erfassungsdaten und von einer Kommunikationseinheit 150 erhaltener, weiterer Umgebungsdaten entsprechend dem durch ein Befehlssignal von einer Befehlseinheit 150 spezifizierten Fahrzustand einem Fahrzustand entsprechende Fahrvorgangsbezugsinformationen zur Anzeige auf einer Bildschirmeinheit 160 erzeugt. Die Informationsverarbeitungseinheit 110 erzeugt auch ein Steuersignal für eine Ausgabeeinheit 170, die Warnsignale er zeugt oder im Bedarfsfall einen Teil des Fahroperationsmechanismus des Fahrzeuges betätigt.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das die von der Informationsverarbeitungseinheit durchgeführte Datenverarbeitung zum Erzeugen der Fahrvorgangsbezugsinformationen darstellt, die den Normalfahrbetrieb, den Verkehrsüberlastungsfahrbetrieb, den Fahrbetrieb in engen Durchfahrten und den Parkfahrbetrieb als Fahrmodi des Fahrzeuges zeigen. Die Informationsverarbeitungseinheit 110 analysiert das Befehlssignal mittels der Entscheidungsoperationen 201 – 204, wobei im Verkehrsüberlastungsfahrmodus eine Operation 205 zur Überwachung des Anfahrens des vorausfahrenden Fahrzeuges ausgeführt wird, um den Fahrer von der Fahrvorgangsbezugsinformation in Kenntnis zu setzen, daß das angehaltene vorausfahrende Fahrzeug anfährt, im normalen Fahrmodus eine Operation 206 zum Anzeigen des Abstands zwischen den Fahrzeugen ausgeführt wird, um den Fahrer von den den geeigneten Abstand zwischen dem vorausfahrenden und dem betreffenden Fahrzeug betreffenden Fahrvorgangsbezugsinformationen in Kenntnis zu setzen, in dem der Fahrt in einer engen Durchfahrt entsprechenden Fahrmodus eine Operation 207 zur Überwachung auf Hindernisse ausgeführt, um den Fahrer über die Existenz von Hindernissen und ihre Annäherung an das betreffende Fahrzeug zu informieren, und im Einparkfahrmodus eine Operation 208 zum Anzeigen einer Verkehrslenkungsinformation ausgeführt wird, um den Fahrer über die Verteilung von Objekten in einer Parklücke zu informieren.
Im Zusammenhang mit 3 bis 5 wird eine Ausführung eines Teilaufbaus des Fahrunterstützungssystems ausführlich erläutert. Die Aufgabe des Aufbaus dieser Ausführung ist das Erzeugen der Fahrvorgangsbezugsinformationen, die Staufahrtbedingungen und normalen Fahrtbedingungen entsprechen, wobei die Funktion durch Verwendung der Datenverarbeitungsfunktion einer Mikroprozessoreinheit realisiert wird.
In 3 wird als Bestandteil des Umgebungsdetektors 120 ein Abstandsinformationsdetektor 121 dargestellt, der ein Objekt 301 erfaßt, das durch das hintere Teil des vor dem betreffenden Fahrzeug befindlichen Fahrzeuges gebildet wird, wobei eine Befehlseinheit 151, die ein Befehlssignal zur Bestimmung der Fahrmodi erzeugt, als Bestandteil einer Befehlseingabeeinheit 150 dargestellt ist, ein Speicher 111 sowie ein Komparator 112 als Bestandteile der Informationsverarbeitungseinheit 110 dargestellt sind und eine Warneinrichtung 171 als Bestandteil der Ausgabeeinheit 170 dargestellt ist.
Der Abstandsinformationsdetektor 121 umfaßt ein Abstandsmeßgerät, das Ultraschallwellen, Laserstrahlen oder dgl. verwendet. Die Befehlseinheit 151 ist in der Nähe des Lenkrads angeordnet. Die Einheit weist Tasten auf, die vom Fahrer zur Auswahl und Eingabe jedes der Fahrmodi benutzt werden. Die Tasten umfassen, wie in 4 gezeigt, eine Taste 151a für Staus und eine Taste 151b für eine normale Fahrt.
Der Speicher 111 eines Teiles der Informationsverarbeitungseinheit 110 wird zum Speichern der Bezugsabstandsinformationen verwendet, die jedem der von der Befehlseinheit ausgegebenen Fahrmodi entspricht. Wenn der Fahrmodus dem Fahren in einem Stau entspricht, sind die Bezugsabstandsinformationen der ermittelte Abstand zwischen den Fahrzeugen, der zum Zeitpunkt der Eingabe des Befehlssignals vom Abstandsinformationsdetektor 121 erhalten wird. Und wenn der Fahrmodus dem normalen Fahrmodus entspricht, entsprechen die Bezugsabstandsinformationen dem ermittelten Abstand zwischen den Fahrzeugen, der zu diesem Zeitpunkt vom Abstandsinformationsdetektor 121 erhalten wird, oder einem Abstand zwischen den Fahrzeugen, der für ein sicheres Fahren einzuhalten ist. Der Komparator 112 vergleicht den vom Abstandsinformationsdetektor 121 ermittelten Abstand zwischen den Fahrzeugen mit den vom Speicher 111 gelieferten Bezugsabstandsinformationen und gibt das Ergebnis aus. Die Bildschirmeinheit 160 zeigt die Kennbuchsta benmeldung des von der Befehlseinheit 151 vorgegebenen Fahrmodus und die vom Speicher 111 gelieferte, diesem Fahrmodus entsprechenden Bezugsabstandsinformationen an. Wie in 4 gezeigt, ist die Bildschirmeinheit 160 neben den Tasten 151a und 151b der Befehlseinheit 151 in der Nähe des Lenkrads vorgesehen. Die Einheit umfaßt ein Anzeigefenster 160a für die den Stau- oder den normalen Fahrbetrieb betreffende Meldung und die Bezugsabstände. Die Anzeigeeinheit 160 kann einen Head-Up-Bildschirm aufweisen, so daß Daten auf der Windschutzscheibe angezeigt werden können.
Die Warneinrichtung 171 erzeugt auf der Grundlage des vom Komparator 112 gelieferten Vergleichsergebnisses akustische Warnsignale.
Unter Bezugnahme auf 5 wird die Funktionsweise des oben beschriebenen Fahrunterstützungssystems erläutert. Der Fahrvorgang wird entsprechend dem Verkehrszustand unterstützt. Im Schritt 301 überwacht die Informationsverarbeitungseinheit 110 das von der Befehlseinheit 151 gelieferte Befehlssignal. Zum Beispiel wird durch Drücken der Verkehrsüberlastungstaste 151a der Befehlseinheit 151, während das betreffende Fahrzeug in einem Straßenstau angehalten wird, ein Befehlssignal erzeugt und die Verarbeitung wird mit einem Schritt 302 fortgesetzt. Im Schritt 302 werden entsprechend dem durch Drücken der Verkehrsüberlastungstaste 151a erzeugten Befehlssignal die vom Abstandsinformationssensor 121 gelieferten, den Abstand zwischen den Fahrzeugen betreffenden Daten gelesen und im Speicher 111 abgespeichert. Der Schritt 302 wird nur dann ausgeführt, wenn die Taste gedrückt und das Befehlssignal erzeugt wird. Dann wird die Verarbeitung mit einem Schritt 303 fortgesetzt, und die Bezugsabstandsinformationen werden an die Bildschirmeinheit 160 ausgegeben. Die Bildschirmeinheit 160 zeigt entsprechend dem von der Befehlseinheit 151 gelieferten Befehlssignal die Kennzeichnungsmeldung des Fahrmodus sowie die Bezugsabstandsinformationen an.
Im Schritt 304 werden die durch den Abstandsinformationsdetektor 121 ermittelten, den Abstand zwischen den Fahrzeugen betreffenden Daten periodisch gelesen und dem Komparator 112 zugeführt. Im Schritt 305 wird der Abstand zwischen den Fahrzeugen mit den vom Speicher 111 ausgegebenen Bezugsabstandsinformationen verglichen.
Wenn die den Abstand zwischen den Fahrzeugen betreffenden Daten den Bezugsabstand überschreiten, wird die Verarbeitung mit dem Schritt 306 fortgesetzt, und die Warneinrichtung 171 empfängt ein Steuersignal und erzeugt ein akustisches Warnsignal, um anzuzeigen, daß das vorausfahrende Fahrzeug anfährt.
Wenn der Fahrer während des durch den Stau verursachten Anhaltezustands nur die Verkehrsüberwachungstaste 151a drückt, so kann er sich erholen, eine Karte lesen, seine Augen ausruhen etc., bis das Warnsignal erzeugt wird, das anzeigt, daß das vorausfahrende Fahrzeug begonnen hat, sich zu bewegen. Auf diese Weise kann die mentale und physische Belastung des Fahrers erheblich reduziert werden.
Wenn andererseits während des normalen Fahrbetriebs die dem normalen Fahrmodus entsprechende Taste 151b der Befehlseinheit 151 gedrückt wird, um ein Befehlssignal zu erzeugen, werden die den Abstand zwischen den Fahrzeugen betreffenden Daten für sicheres Fahren als Bezugsabstandsinformationen aus dem Speicher 111 gelesen und dem Komparator 112 zugeführt, worauf die Daten mit den durch den Abstandinformationssensor 121 ermittelten, den Abstand zwischen den Fahrzeugen betreffenden Daten verglichen werden und das Ergebnis der Warneinrichtung 171 zugeführt wird. Wenn anstelle der Warneinrichtung 171 eine Einrichtung zur Betätigung eines Gas- und eines Bremspedals zum Halten des Abstands zwischen den Fahrzeugen auf dem Wert der Bezugsabstandsinformationen verwendet wird, kann eine automatische Steuerung der Verkehrsverfolgung zum Aufrechterhalten eines Sicherheitsabstands zum vorausfahrenden Fahrzeug realisiert werden. Der Standardwert des Sicherheitsabstands zwischen den Fahrzeugen für die automatische Verkehrsverfolgung kann anhand der tatsächlich ermittelten, den Abstand zwischen den Fahrzeugen betreffenden Daten bestimmt werden, die beim Drücken der Normalfahrmodustaste 151b vom Abstandsinformationssensor 121 geliefert werden. Ferner ändern sich die Bezugsabstandsinformationen während der automatischen Steuerung der Verkehrsverfolgung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit.
6 zeigt ein weiteres Beispiel eines Teilaufbaus eines Fahrunterstützungssystems. In dieser Figur werden für die Komponenten, die die gleiche Funktion wie bei der in 3 dargestellten Ausführung erfüllen, die gleichen Bezugszeichen verwendet. Bei dieser Die Informationsverarbeitungseinheit 110 umfaßt einen Auswahlschalter 113. Der Komparator 112 unterscheidet sich von dem gemäß 3 lediglich dadurch, daß der Komparator bei dieser Ausführung die Funktion hat, die den Abstand zwischen den Fahrzeugen betreffenden Informationen vom Abstandsinformationsdetektor 121 an den Speicher 111 auszugeben, wobei die dem Komparator 112 zugeführte Bezugsabstandsinformationen vom Auswahlschalter 113 eingegeben werden und die Bildschirmeinheit 161 Daten sowohl vom Abstandsinformationsdetektor 121 als auch vom Auswahlschalter 113 anzeigt.
Unter Bezugnahme 7 wird die Funktionsweise eines weiteren Beispiels eines Fahrunterstützungssystems erläutert.
Die Informationsverarbeitungseinheit 110 analysiert das von der Befehlseinheit 151 gelieferte Befehlssignal, um Fahrinformationen zu erzeugen, die für den normalen Fahrmodus oder den Verkehrsüberlastungsmodus geeignet ist. Wenn von der Befehlseinheit 151 ein ungeeignetes Signal ausgegeben wird, wird es als ein Fehler verarbeitet. Wird eine Befehlseinheit 151 verwendet, die, wie in 4 dargestellt, die Tasten 151a und 151b aufweist, so wird die Analyse des Befehlssignals durch Unterbrechung des Befehlssignals durchgeführt, das durch Drücken der "Verkehrsüberlastungs-" oder der "Normalverkehrstaste" erzeugt wurde. Die Tasten können physische Tasten oder Dummy-Tasten sein, die durch Verwendung einer graphischen Anzeige und einer Berührungsfläche realisiert werden.
Im Schritt 310 wird der Empfang eines Befehlssignals überwacht und die Verarbeitung wird mit einem Schritt 320 fortgesetzt, wenn das Signal empfangen wurde. Im Schritt 320 wird festgestellt, ob das Befehlssignal durch Drücken der Normalverkehrstaste 151b erzeugt wurde. Wenn das Befehlssignal durch Drücken der Taste 151b erzeugt wurde, wird die Verarbeitung mit dem Schritt 330 fortgesetzt, und der Schritt zum Anzeigen des Verkehrs-Bezugsabstands wird ausgeführt.
Die Routine 330 zum Anzeigen des Verkehrs-Bezugsabstands umfaßt die in 8 gezeigten Schritte, nämlich den Schritt 331, in dem die Zeichenfolge "Fahrt" in dem Zustandsspeicherbereich des Speichers 111 als Kennzeichnungsanzeigemeldung gespeichert wird, den Schritt 332, in dem die durch den Komparator 112 empfangenen, vom Abstandsinformationssensor 121 ausgegebenen, den Abstand zwischen den Fahrzeugen betreffenden Daten als Bezugsabstandsinformation in dem für die Verkehrsbezugsinformation vorgesehenen Speicherbereich des Speichers 111 gespeichert werden, und den Schritt 333, in dem beide Informationen auf der Bildschirmeinheit 160 angezeigt werden. Ein Beispiel des angezeigten Bilds ist in 10 gezeigt.
Wenn das Befehlssignal nicht durch Drücken der Taste 151b erzeugt wird, wird die Verarbeitung mit einem Schritt 340 fortgesetzt. Im Schritt 340 wird festgestellt, ob das Befehlssignal durch Drücken der Verkehrsüberlastungstaste 151a erzeugt wurde oder nicht. Wenn in dem Fall das Befehlssignal durch Drücken der Verkehrsüberlas tungstaste 151a erzeugt wurde, wird die Verarbeitung mit dem Schritt 350 fortgesetzt, und der Schritt zum Anzeigen des Bezugsabstands im Falle eines Staus wird ausgeführt.
Die Routine 350 zum Anzeigen des Bezugsabstands im Falle eines Staus umfaßt die in 9 gezeigten Schritte, nämlich den Schritt 351, in dem die Zeichenfolge "Stau" als Kennzeichnungsanzeigemeldung in dem Zustandsspeicherbereich des Speichers 111 gespeichert wird, den Schritt 352, in dem die vom den Komparator 112 vom Abstandsinformationssensor 121 empfangenen, den Abstand zwischen den Fahrzeugen betreffenden Daten als Bezugsabstandsinformation in dem für die Verkehrsüberlastungs-Bezugsinformationen vorgesehenen Speicherbereich des Speichers 111 gespeichert werden, und den Schritt 353, in dem beide Informationen auf der Bildschirmeinheit 160 angezeigt werden. Ein Beispiel des angezeigten Bilds ist in 11 gezeigt.
Wenn das Befehlssignal weder durch die Taste 151a noch die Taste 151b erzeugt wird, wird die Verarbeitung mit der Fehlerroutine 360 fortgesetzt. Die Fehlerroutine 360 umfaßt die in 12 gezeigten Schritte, nämlich den Schritt 361, in dem die Zeichenfolge "Fehler" als Kennzeichnungsanzeigemeldung in dem Zustandsspeicherbereich des Speichers 111 gespeichert wird, und den Schritt 362, in dem die Information auf der Bildschirmeinheit 160 angezeigt wird. Ein Beispiel des angezeigten Bilds ist in 13 gezeigt.
14 zeigt ein Beispiel des im Speicher 111 des in 6 gezeigten Fahrunterstützungssystems abgespeicherten Datenformats. Im Speicher 111 sind der Normalverkehr-Bezugsabstand, der Verkehrsüberlastungs-Bezugsabstand, die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie das Ausgangssignal des Abstandsinformationsdetektors 121 entsprechend ihren Bezeichnungen gespeichert. Die darin enthaltenen Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten werden durch Verzweigung des Signals, das dem üblichen Geschwindigkeitsmesser zugeführt wird, in den Speicher eingegeben. Der Auswahlschalter 113 erzeugt die der Bildschirmeinheit 160 zuzuführenden Anzeigeinformationen und die dem Komparator 112 zuzuführenden Vergleichsbezugsabstandsinformationen, die auf den Daten basieren, die im in 14 gezeigten Speicher 111 gespeichert sind.
Wie 15 zu entnehmen ist, führt der Komparator 112 eine Daten-Auslese-Routine 370 zum auszulesen der Daten aus dem Speicher 111, eine Bildschirminformations-Ausgabe-Routine 380 und eine Routine 390 zur Ausgabe der Vergleichsbezugsabstandsinformationen zur Anzeige der Anzeigeinformationen und der Bezugsabstandsinformationen aus. Die Bildschirminformations-Ausgabe-Routine 380 umfaßt die in 16 gezeigten Schritte, nämlich den Schritt 381, in dem analysiert wird, ob das Befehlssignal durch Drücken der Normalverkehrstaste 151b erzeugt wurde oder nicht, wobei der Bildschirminformations-Ausgabe-Schritt 382 ausgeführt wird, wenn das Befehlssignal durch Drücken der Fahrttaste 151b erzeugt wurde. Wurde das Befehlssignal nicht durch Drücken der Normalverkehrstaste 151b erzeugt, wird im Schritt 383 festgestellt, ob das Befehlssignal durch Drücken der Verkehrsüberlastungstaste 151a erzeugt wurde, wobei der Bildschirminformations-Ausgabe-Schritt 384 ausgeführt wird, wenn das Befehlssignal durch Drücken der Verkehrsüberlastungstaste 151a erzeugt wurde. Wurde das Befehlssignal weder durch Drücken der Taste 151a noch durch Drücken der Taste 151b erzeugt, wird der Bildschirminformations-Ausgabe-Schritt 385 ausgeführt.
Die Routine 390 zur Ausgabe der Vergleichsbezugsabstandsinformationen umfaßt die in 17 gezeigten Schritte, nämlich den Schritt 391; in dem festgestellt wird, ob das Befehlssignal durch Drücken der Normalverkehrstaste 151b erzeugt wurde, wobei der Schritt 392 zur Ausgabe der Vergleichsbezugsabstandsinformation ausgeführt wird, wenn das Befehlssignal durch Drücken der Taste 151b erzeugt wurde. Wenn das Befehlssignal nicht durch Drücken der Normalverkehrstaste 151b erzeugt wurde, wird im Schritt 393 festgestellt, ob das Befehlssignal durch Drücken der Verkehrsüberlastungstaste 151a erzeugt wurde. Wenn das Befehlssignal durch Drücken der Verkehrsüberlastungstaste 151a erzeugt wurde, wird der Schritt 394 zur Ausgabe der Vergleichsbezugsinformation ausgeführt. Wenn das Befehlssignal weder durch Drücken der Taste 151a noch durch Drücken der Taste 151b erzeugt wurde, wird der Schritt 395 ausgeführt, um die Zeichenfolge "Vergleich unmöglich" als die den Vergleich des Bezugsabstands betreffende Information auszugeben.
Der Komparator 112 führt die in 18 dargestellte Vergleichsroutine aus. Zunächst werden im Schritt 401 die den Vergleich des Bezugsabstands betreffenden Ausgangsinformationen ausgelesen, wonach im Schritt 402 festgestellt wird, ob die Information die Zeichenfolge "Vergleich unmöglich" ist. Wenn die Information nicht die Zeichenfolge "Vergleich unmöglich" ist, wird die Verarbeitung mit dem Schritt 403 fortgesetzt, und die Informationen über den Vergleich des Bezugsabstands werden in die Vergleichsberechnungsroutine eingegeben. Im nächsten Schritt 404 wird zwischen den ermittelten, den Abstand zwischen den Fahrzeugen betreffenden Daten und den Vergleichsbezugsabstandsinformationen eine Meßwertvergleichsberechnungsverarbeitung ausgeführt, und das Ergebnis wird der Warneinrichtung 171 zugeführt.
Die oben beschriebene Verarbeitung 330 der Informationen über den Verkehrs-Bezugsabstand kann, wie in 19 gezeigt, modifiziert werden. Die Modifikation besteht in der Ausführung einer Kontrollfunktion, die anhand der Verkehrsgeschwindigkeitsinformationen ermittelt, ob der Fahrer beim Drücken der Taste einen Fehler begangen hat, und wenn ein Fehler vorliegt, wird eine Fehlerroutine ausgeführt. Dies bedeutet, daß die Modifikation einen Schritt 335 zum Lesen von Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten aus dem Speicher 111, einen Schritt 336 zum Bestimmen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich Null ist, und einen Schritt 337 umfaßt, der ausgeführt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich Null ist.
Weiterhin kann die oben beschriebene Verarbeitung 350 der Information über den Verkehrsüberlastungs-Bezugsabstand modifiziert werden, wie in 20 dargestellt. Die Modifikation besteht ebenfalls in der Ausführung einer Kontrollfunktion, die anhand der Verkehrsgeschwindigkeitsinformationen ermittelt, ob der Fahrer beim Drücken der Taste einen Fehler begangen hat, und wenn ein Fehler vorliegt, wird eine Fehlerroutine ausgeführt. Das bedeutet, daß die Modifikation einen Schritt 355 zum Lesen von Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten aus dem Speicher 111, einen Schritt 356 zum Bestimmen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich Null ist, und einen Schritt 357 umfaßt, der ausgeführt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich Null ist.
Beide Modifikationen haben Vorteile beim Speichern und Anzeigen des Bezugsabstands mit der Kontrolle der Kompatibilität zwischen dem Drücken der Tasten durch den Fahrer und dem tatsächlichen Fahrzustand.
21 zeigt ein weiteres Fahrunterstützungssystem, bei dem zu dem in 3 dargestellten System eine Rücksetzeinrichtung hinzugefügt wurde, um eine praktischere Konfiguration zu erhalten. In 21 werden für die Teile, die die gleiche Funktion erfüllen, die gleichen Bezugszeichen wie in 3 verwendet. Die Rücksetzeinrichtung 152, die einen Bestandteil der Befehlseingabeeinheit 150 bildet, erzeugt ein Rücksetzsignal auf Grund des Befehlssignals 131a, das durch Drücken der Taste durch den Fahrer oder durch Niederdrücken des Gaspedals oder durch das von der Ausgabeeinheit oder die Warneinrichtung 171 erzeugte Signal generiert wird. Das Rücksetzsignal stoppt den Betrieb des Informationsprozessors 110 und, im Bedarfsfall, des Abstandsinformationsdetektors 121. Die Rücksetzeinrichtung 152 erzeugt das Rücksetzsignal unmittelbar als Reaktion auf das durch Drücken der Tasten oder Niederdrücken des Gaspedals generierte Befehlssignal, und, andererseits, nach Ablauf einer bestimmten Zeit als Reaktion auf das durch die Warneinrichtung erzeugte Signal.
Es ist zweckmäßig, wenn ein Rücksetzknopf, ebenso wie die oben beschriebenen Tasten, in der Nähe des Lenkrads angeordnet ist.
22 zeigt eine weitere konkrete Ausführung des bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Abstandsinformationsdetektors 121. Ein Ultraschallwellensignal 121b wird vom Sender 121a auf das Objekt 301 gerichtet. Das reflektierte Signal 121d wird vom Empfänger 121c empfangen. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Echtzeituhr 121f durch das mit der Ausstrahlung des Ultraschallwellensignals 121b synchronisierte Signal 121e gestartet und durch das mit dem reflektierten Signal 121d synchronisierte Signal 121g gestoppt. Dadurch wird die Zeit für einen Durchlauf der Ultraschallwelle mittels der Echtzeituhr 121f gemessen. Die gemessene Zeit wird der Speicherschaltung 121h zum Speichern zugeführt und im Abstandswandler 121j in ein Abstandsignal umgewandelt. In diesem Fall kann der Abstandswandler 121j als ein Wandler ausgeführt sein, der mit einem Koeffizienten multipliziert, der sich aus dem Verhältnis zwischen der Ausbreitungszeit und dem Ausbreitungsabstand der Ultraschallwelle ergibt, wobei dessen Ausgangssignal die ermittelten, den Abstand zwischen den Fahrzeugen repräsentierenden Daten 121k darstellt, die dem Ausbreitungsabstand entsprechen, dessen Ausbreitungszeit die Hälfte der gemessenen Zeit beträgt.
Anstelle der Ultraschallwelle kann auch ein moduliertes optisches Signal verwendet werden. In diesem Fall kann die Echtzeituhr 121f als Phasendetektor verwendet werden, um die Phasenverschiebung zwischen dem ausgestrahlten Licht und dem empfangenen Licht zu ermitteln.
23 zeigt einen weiteren, modifizierten Aufbau des bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Abstandsinformationsdetektors 121. Bei dieser Ausführung wird ein von einer EIN-AUS-Steuereinheit 121m generiertes EIN-AUS-Signal verwendet, um einen Laserstrahl 121b zu steuern, der von einem Lasersender 121a erzeugt wird. Beim Einschalten des Laserstrahls, d.h., wenn ein Bündellaserstrahl auf einen Teil des Objekts 301 ausgestrahlt wird, wird das Bild des Objekts 301 durch eine Kameraeinheit 121p aus einem bezüglich der Laserausstrahlrichtung anderen Winkel aufgenommen, der durch einen Spiegel 121n bestimmt wird. Das von der Kameraeinheit 121p erzeugte Bildsignal 121q wird in einem temporären Speicher 121r gespeichert. Im ausgeschalteten Zustand des Laserstrahls, d.h., wenn der Bündellaserstrahl nicht ausgestrahlt wird, wird das Objekt 301 durch die Kameraeinheit 121p auf die gleiche Art und Weise aufgenommen, und das Bildsignal 121q wird von einem Subtrahierwerk 121t von dem im temporären Speicher 121r gespeicherten Bildsignal 121s subtrahiert. Dadurch werden die dem Objekt 301 eigenen, komplizierten Muster versetzt zueinander abgebildet. Als Ergebnis wird angenommen, daß das vom Subtrahierwerk 121t ausgegebene Differenzsignal 121u ein ideales Signal ist, das lediglich in dem Bereich heller ist, der dem kleinen Bündellaserstrahl entspricht. Allgemein gilt jedoch, daß der Rauschpegel des Signals schwach und daher schwer zu identifizieren ist. Deshalb wird der Laserstrahl wiederholt ein- und ausgeschaltet und das Differenzsignal 121u des im aktuellen EIN/AUS-Zyklus erhaltenen Bildsignals 121q wird mittels eines Addierwerkes 121v zu einem Differenzsignal 12 Ix hinzuaddiert, das im vorausgegangenen EIN/AUS-Zyklus in einem kumulativen Speicher 121w integriert wurde, wonach das Ergebnis in den kumulativen Speicher 121w umgespeichert wird. Das im kumulativen Speicher 121w gespeicherte, endgültige Differenzsignal versetzt, nachdem es entsprechend der vorgegeben Anzahl an Malen wiederholt ein- und ausgeschaltet wurde, das Rauschen, und wird als ein Bildsignal eines helleren Bündellaserstrahls angesehen. Dieses Bildsignal wird gelesen, und sein Schwellenwert wird von einem Positionsdetektor 121y verarbeitet, die Position, die dem Bündellaserstrahl im Bildsignal entspricht, wird ermittelt, und es wird angenommen, daß der Wert dem Abstand zwischen dem Lasersender 121a (dem Abstandsinformationsdetektor 121) und dem Objekt 301 entspricht. Da die Richtung des ausgestrahlten Laserstrahls von der Richtung der Bildaufnahme abweicht, ändert sich tatsächlich die Position im Bildsignal nichtlinear mit dem tatsächlichen Abstand. Daher kann der Wert von einem Abstandswandler 121z nach Bedarf umgewandelt werden. Das Ausgangssignal 121k stellt die Daten dar, die dem ermittelten Abstand zwischen den Fahrzeugen entsprechen. Ein Abstandsinformationsdetektor dieser Art ist in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 61-37563 (1986) ausführlicher beschrieben.
24 zeigt den Teilaufbau eines weiteren Fahrunterstützungssystems. In dieser Figur werden für die Teile, die die gleiche Funktion erfüllen, die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet. Die Ausführung zeigt einen tatsächlichen Aufbau, bei dem die relative Positionsbeziehung zum vorausfahrenden Fahrzeug (der Abstand zwischen den Fahrzeugen) beim Normalverkehr auf dem gewünschten Wert gehalten wird, um dem betreffenden Fahrzeug zu ermöglichen, dem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen. Ein Fahrzeug auf diese Weise zu steuern ist insbesondere bei Fahrten auf der Autobahn besonders sinnvoll, da im Sinne der Erhöhung der Sicherheit das Ermüden des Fahrers verhindert wird. Wenn der Fahrer versucht, dem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen, werden die den Abstand zwischen den Fahrzeugen bzw. vom betreffenden Fahrzeug 301 betreffenden Information, wie bei den oben erwähnten Ausführungen, von dem Abstandsinformationsdetektor 121 gelesen und entsprechend dem Befehlssignal, das von der Befehlseinheit 151, wie z.B. einem Anlasserknopf, in dem im Informationsprozessor 110 enthaltenen Speicher 111 abgespeichert (eingestellt). In diesem Fall kann der Abstandsin formationsdetektor 121 den Abstand zwischen den Fahrzeugen ermitteln und kontinuierlich oder zyklisch so lange ausgeben, bis die Rücksetzeinrichtung 152 durch das von der Befehlseinheit 151 erzeugte Signal aktiviert wird. Dies kann auch durch die Verwendung des in 22 und 23 gezeigten Abstandsinformationsdetektors 121 realisiert werden, wenn der Detektor 121 jeweils durch das vom Informationsprozessor 110 erzeugte Signal aktiviert wird. Die gemessene und kontinuierlich aktualisierte, ermittelte Information über den Abstand zwischen den Fahrzeugen wird mit den vorgegebenen Bezugsabstandsinformationen verglichen und im Speicher 111 des Komparators 112 abgespeichert und eingestellt. Dann wird die Differenz zwischen dem ermittelten Signal und dem eingestellten Wert der Steuereinheit 172 zugeführt. In der Steuereinheit 172 werden das Gaspedalbetätigungssignal 172a und das Bremsenbetätigungssignal 172b erzeugt und zur automatischen Steuerung der veränderbaren Variable für die Beschleunigungs- oder die Bremseinrichtung gemäß dem Differenzsignal mit positivem oder negativem Wert verwendet. Diese Signale ermöglichen eine automatische Abstandsregelung zum Halten des Abstands zwischen den Fahrzeugen bzw. zum vorausfahrenden Fahrzeug auf einem konstanten Wert.
Um einen derartigen automatischen Abstandsregelmodus aufzuheben, ist es lediglich notwendig, das Gaspedal oder die automatisch betätigte Bremse kurz niederzudrücken. Die Rücksetzeinrichtung 152 wird dann mittels des durch das kurze Niederdrücken des Gas- oder Bremspedals erzeugten Signals aktiviert, und das Operations-Rücksetzsignal wird dem Informationsprozessor 110 zugeführt.
Wenn das betreffende Fahrzeug während der Abstandsregelung in eine Kurve kommt, werden Bilder von einer Kameraeinheit, wie z.B. einer wahlweise eingesetzten Fernsehkamera, verwendet, um während der Bildverarbeitung den Zustand der Kurve zu ermitteln, z.B. durch Analysieren der Begrenzung oder der Mittellinie der Fahrbahn, um die Zielrichtung des Abstandsinformationsdetektors 121 zu steuern, um dem vorausfahrenden Fahrzeug folgen zu können. Die Position des vorausfahrenden Fahrzeuges im Bild kann durch eine Bildverarbeitung erkannt werden, und das Ziel des Abstandsinformationsdetektors 121 kann auf diese Richtung eingestellt werden. In der Figur ist ein vereinfachtes Verfahren dargestellt. Bei diesem Verfahren wird das durch einen einfachen Winkelsensor ermittelbare Signal 131b, das den Lenkradwinkel des betreffenden Fahrzeuges repräsentiert, verwendet, um den Winkelregler 122 zu aktivieren und die im Regler 122 enthaltene Zielrichtung des Abstandsinformationsdetektors 121 zu bestimmen, um annähernd die Richtung des vorausfahrenden Fahrzeugs zu halten. In diesem Fall wird der Normalfahrbetrieb selbst dann sichergestellt, wenn der Abstandsinformationsdetektor das vorausfahrende Fahrzeug in der Zielrichtung nicht erfassen kann und die ermittelten, gemessenen Abstandsinformationsdaten sich abrupt ändern. Der Regler 172 erzeugt akustische Warnsignale, um die Aufmerksamkeit des Fahrers zu wecken, und hält, bis das vorausfahrende Fahrzeug erfaßt wird, die Geschwindigkeit vorübergehend auf einem festen Wert. Eine derartige Verarbeitung kann mühelos realisiert werden, z.B. mit einem Informationsprozessor 110, der einen Mikroprozessor enthält.
Wenn das vorausfahrende Fahrzeug seine Geschwindigkeit erhöht oder verringert, soll das betreffende Fahrzeug diesem Fahrzeug in einem geeigneten, dieser Geschwindigkeit entsprechenden Abstand zwischen den Fahrzeugen folgen. In einem solchen Fall ist es lediglich erforderlich, den geeigneten Bezugsabstand zwischen den Fahrzeugen zu finden, wobei das die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeuges repräsentierende Signal 131c unter Verwendung des Wandlers 132 verwendet wird, um die im Speicher 111 enthaltenen Daten zu aktualisieren. Die Abhängigkeit zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangssignal des Wandlers 132 ist C in 25 durch die Kurve dargestellt. Sie kann mühelos z.B. durch Verwendung eines Mikroprozessors mit einer Speicherschaltung realisiert werden, die zu ei nem Funktionsgenerator kombiniert werden, um eine Funktion zu generieren, die durch den Punkt A in der Figur, der der zu diesem Zeitpunkt eingestellten Geschwindigkeit v und dem eingestellten Abstand d zwischen den Fahrzeugen entspricht, sowie durch den Punkt B hindurchgeht, der dem gewünschten Abstand b zwischen den Fahrzeugen bei einer Geschwindigkeit von 0, d.h., bei stehendem Fahrzeug, entspricht. Um diese Funktion mit der einfachsten geraden Linie zu realisieren, wird die Beziehung zwischen dem Abstand D zwischen den Fahrzeugen und der Geschwindigkeit V durch die folgende Gleichung ausgedrückt: D = (d – b)/v · V + b ...(Gleichung 1)
So ist es lediglich erforderlich, daß der Wandler 122 als Rechenwerk ausgebildet ist, das gemäß der Gleichung den geeigneten Abstand D zwischen den Fahrzeugen, der der Geschwindigkeit V entspricht, berechnet. Wenn der Abstand b zwischen den Fahrzeugen bei der Null-Geschwindigkeit 5m beträgt, kann der Abstand zwischen den Fahrzeugen in diesem Fall richtig eingestellt werden und das betreffende Fahrzeug kann in einem Endabstand von 5m zwischen den Fahrzeugen angehalten werden, wenn das vorausfahrende Fahrzeug seine Geschwindigkeit verringert und anhält.
Wenn der Fahrer die Abstandsregelung einschaltet, während er mit der Geschwindigkeit v fährt und der Abstand d zum vorausfahrenden Fahrzeug als sicherer Fahrzeugzwischenabstand bei der Geschwindigkeit v unzureichend ist, dann ist die Abstandsregelung gefährlich. Mit anderen Worten, es kann gefährlich werden, wenn die Funktion durch den in 25 gezeigten Punkt A(v, d) hindurch verläuft. In solch einem Fall kann auch eine Standardfunktion C₀ verwendet werden, die die Abstandsregelung in einen Modus versetzt, in dem ein Sicherheitsabstand eingehalten wird. Mit anderen Worten werden dem Informationsprozessor 110 die Werte d und d₀ (s. 25) der beiden vom Wandler 132 generierten Funktionen C und C₀ zugeführt. Dann wird der im Speicher 111 vorab eingestellte Wert d des Abstands zwischen den Fahrzeugen, der ursprünglich vorab entsprechend dem Ausgangswert der Funktion C eingestellt wird, bei bestimmten Abständen zwischen den Fahrzeugen über zwischen C und C₀ liegende Werte auf den der Funktion C₀ entsprechenden Abstand d₀ nach und nach aktualisiert und schließlich in den der Funktion C₀ entsprechend voreingestellten Wert do des Abstands zwischen den Fahrzeugen umgewandelt. Eine ähnliche Verarbeitung kann mühelos durch den Informationsprozessor 110 ausgeführt werden, der einen Mikroprozessor enthält. Das betreffende Fahrzeug wird somit durch einen Sicherheitsabstand zwischen den Fahrzeugen vom vorausfahrenden Fahrzeug getrennt, und am Ende kann das betreffende Fahrzeug in einen Abstandsregelmodus übergehen, bei dem der Sicherheitsabstand zwischen den Fahrzeugen eingehalten wird.
Andererseits kann das Fahrunterstützungssystem, ohne Modifikation oder mit kleinen Änderungen, auch bei einem Fahrzeug verwendet werden, das auf einer spezifischen Schiene fährt. In diesem Fall kann das Fahrzeug ein bemanntes Eisenbahnfahrzeug, ein unbemanntes Eisenbahnfahrzeug oder ein unbemannter automatischer Träger (Roboter) sein, der auf einem Fabrikgelände fährt. 26 zeigt den Aufbau eines Fahrunterstützungssystems, das zur Lenkung unbemannter Fahrzeuge verwendet werden kann.
Der Abstandsinformationsdetektor 121 kann als Meßgerät zur indirekten Abstandsmessung, wie z.B. ein Abstandsrechner, ausgebildet sein, der zum Messen des Abstands zwischen dem Subjekt und dem vorausfahrenden Fahrzeug entsprechend den Positionssignalen vom Subjekt und dem vorausfahrenden Fahrzeug benutzt wird, die über die Operationssteuerzentrale der betreffenden Eisenbahn oder des unbemannten Trägersystems übertragen werden. Der Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen wird während dieser Zeit nicht direkt gemessen. Die Bezugsabstandsinformationen werden nicht durch einen Prozeß erhalten, bei dem die Abstandsinformationen vom Abstandsinformationsdetektor 121 dem Speicher 111 nicht mit dem Startbefehl des Fahrers zugeführt werden, sondern durch Versuche, bei denen mit dem Befehl von der Befehlseinheit 151 die Abstandsinformationen von der Operationssteuerzentrale gesendet und im Speicher 111 als festgelegte Bezugsabstandsinformationen abgespeichert werden oder zu Beginn der Systemoperation von der Befehlseinheit 151 eine festgelegte Abstandsinformation im Speicher 111 eingestellt wird. Insbesondere im Falle eines unbemannten Fahrzeuges wäre es vorteilhaft, die vorab eingestellte, festgelegte Abstandsinformationen zu verwenden. Der Abstand zwischen den Fahrzeugen bzw. zum vorausfahrenden Fahrzeug, der direkt gemessen oder indirekt berechnet wird, wird im Laufe der Zeit aktualisiert und durch den Komparator 112 mit der im Speicher 111 enthaltenen, vorab eingestellten Bezugsabstandsinformation verglichen, und das Differenzsignal wird dem Regler 172 zugeführt. Der Regler 172 erzeugt das Signal zum Betätigen des Gaspedals, d.h., das Beschleunigungssignal 172a und das Signal zum Betätigen der Bremse, d.h., das Geschwindigkeitsverringerungssignal 172b abhängig davon, ob der Zustand des Differenzsignals positiv oder negativ ist. Wenn sich der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug verringert; wird auch die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeuges verringert. Die im Speicher 111 vorab eingestellten Informationen über den Bezugsabstand zwischen den Fahrzeugen wird im Sinne einer Verringerung durch den Wandler 132 entsprechend der Geschwindigkeitsverringerung automatisch aktualisiert, wie in 25 dargestellt. Dadurch erfolgt die Geschwindigkeitsverringerung in diesem Fall nicht abrupt, sondern gleichmäßig. Wenn das vorausfahrende Fahrzeug zu diesem Zeitpunkt anhält, hält auch das betreffende Fahrzeug im gewünschten Halteabstand b an. Wenn das vorausfahrende Fahrzeug anfängt, sich zu bewegen, wird der Abstand auch vergrößert. Das betreffende Fahrzeug fängt somit an, dem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen. Wenn sich der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug vergrößert, wird das betreffende Fahrzeug beschleunigt. Auf diese Art und Weise wird bei einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit der eingestellte Wert im Speicher 111 vom Wandler 132 entsprechend dem Signal vergrößert. Die Abstandsregelung wird somit bei einem spezifischen Abstand zwischen den Fahrzeugen durchgeführt, der länger ist als der, der dem Anhalten des betreffenden Fahrzeugs entspricht.
27 zeigt den gewünschten Aufbau einer Haltevorrichtung zum Anbringen eines Fahrunterstützungssystems an einem Fahrzeug. Bei dieser Ausführung ist der Abstandsinformationsdetektor 121 am Vorderteil des betreffenden Fahrzeuges vorgesehen. Die Bildschirmeinheit 160, die Befehlseinheit 151 und die Ausgabeeinheit 170 sind in der Nähe des Fahrersitzes vorgesehen. Somit können Befehlsoperationen mühelos ausgeführt werden, und Warnsignale können dem Fahrer sicher mitgeteilt werden.
28 zeigt ein weiteres, am Fahrzeug angebrachtes Fahrunterstützungssystem. Die Ausgabeeinheit 170 ist in der Nähe des (nicht dargestellten) Fahrzeugreglers angeordnet. Dies ermöglicht eine Vereinfachung des Aufbaus für eine automatische Fahrsteuerung.
29 zeigt ein weiteres, am Fahrzeug angebrachtes Fahrunterstützungssystem. Die Befehlseinheit 151 und die Bildschirmeinheit 160 sind als Head-Up-Display mit Berührungsfläche ausgebildet, um die Bilder auf der Windschutzscheibe darzustellen.
30 und 31 zeigen weitere, an einem Fahrzeug angebrachte Beispiele der Befehlseinheit 151 und der Bildschirmeinheit 160. Gemäß 30 sind die Befehlseinheit 151 und die Bildschirmeinheit 160 am Armaturenbrett angeordnet. Gemäß 31 ist die Befehlseinheit 151 am Armaturenbrett angeordnet, während die Bildschirmeinheit 160 als Head-Up-Display ausgebildet ist.
Andererseits kann das Fahrunterstützungssystem auch für ein Treffen von sich bewegenden Körpern, beispielsweise künstlichen Satelliten, eingesetzt werden. Mit anderen Worten wird anstelle der Ein gangscharakteristik C des in 25 gezeigten Wandlers 132 die Kurve C₁ oder eine Gerade verwendet, die, wie in 20 gezeigt, durch den Nullpunkt hindurch verläuft, wenn ein Satellit sich dem voraus fliegenden Satelliten nähert, um mit ihm verbunden zu werden. In diesem Fall wird der Abstand zwischen den Satelliten bei einer Verringerung der Geschwindigkeit kleiner, so daß er sich nach und nach Null nähert. Dadurch wird ein Treffen ohne Aufprall ermöglicht.
Das Fahrunterstützungssystem kann auch für fliegende Körper, wie Raketengeschosse, verwendet werden. Um das Fahrunterstützungssystem zu verwenden, um ein Ziel mit einer gewünschten Geschwindigkeit zu treffen, kann die Kurve C₂ oder eine Gerade verwendet werden, die, wie in 32 gezeigt, die horizontale Achse im Punkt P schneidet. Wenn der Abstand zum Ziel zu diesem Zeitpunkt Null wird, erreicht die Geschwindigkeit, d.h., die Geschwindigkeit am Punkt P, den für die Kollision gewünschten Wert.
Da Fahrzeuge auf einer Straße oder einer Eisenbahn mehr als beim herkömmlichen Verfahren zugeordnet werden können, können eine hoch dichte und hocheffiziente Abstandsregelung realisiert werden. Zu diesem Zweck kann insbesondere für eine Eisenbahn in einer überfüllten Stadt ein wirksameres System als ein Schleifen-Eisenbahnsystem entwickelt werden.
Wie vorhin erläutert, kann das Fahrunterstützungssystem während des Anhaltens ein erneutes Anfahren des vorausfahrenden Fahrzeuges überwachen, wodurch die Belastung des Fahrers bei einem Verkehrsstau verringert wird. Während des Fahrbetriebs kann der Fahrer, während er einen geeigneten Abstand vom vorausfahrenden Fahrzeug einhält, dem vorausfahrenden Fahrzeug folgen, wodurch gewährleistet wird, daß der Fahrer, insbesondere auf einer Autobahn, sicher fährt. Somit kann der Fahrer von der während der Fahrt auftretenden mentalen und der physischen Belastung weitgehend befreit werden, wodurch ein sicheres Fahren ermöglicht wird.
33 zeigt einen Teilaufbau einer Ausführung des Fahrunterstützungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 100 ein Fahrzeug, in dem das Fahrunterstützungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung montiert ist.
Das Unterstützungssystem 110 umfaßt einen Körperbewegungsdetektor 114, einen Hindernisdetektor 115, einen am Fahrzeug angebrachten Informationsspeicher 116, eine Einheit 117 zur Verarbeitung von Umgebungsinformationen sowie einen Leitinformationsselektor 118, die in einer Mikroprozessoreinheit enthalten sind. Ein Umgebungssensor 120 umfaßt eine Fernsehkamera 124 und einen verteilten Näherungssensor 125. Ein Fahrzeugkarosseriesensor 130 umfaßt einen Raddrehzahlsensor 133, einen Raddrehrichtungssensor 134 und einen Lenkradwinkelsensor 135. Eine Befehlseinheit 152 ist als Befehlseingabeeinheit ausgebildet, die eine Taste zum Abfragen von Informationen über Hindernisse im Umkreis des Fahrzeuges und eine Taste zum Abfragen von Verkehrslenkungsinformationen auf einem Parkplatz aufweist.
Der Karosseriebewegungsdetektor 114 erzeugt Bewegungsdaten 114a und 114b, die auf einem Bewegungssignal 131e vom Fahrzeugkarosseriesensor 130 basieren.
Der Hindernisdetektor 115 erzeugt Hindernisdaten 115a, die auf den Umgebungsdaten 126a vom Umgebungssensor 120 und den Bewegungsdaten 114a vom Karosseriebewegungsdetektor 114 beruhen. Der am Fahrzeug angebrachte Informationsspeicher 116 umfaßt einen Fahrzeugabmessungsspeicher 116a und einen Tabelleninformationsspeicher 116b.
Die Einheit 117 zur Verarbeitung der Umgebungsinformationen erzeugt durch Berechnungen unter Verwendung der Bewegungsdaten 114b vom Fahrzeugkarosseriesensor 114, der Hindernisdaten 115a vom Hindernisdetektor 115 und der Speicherdaten 116c vom am Fahrzeug angebrachten Informationsspeicher 116 in Abhängigkeit vom Befehlssignal 152a von der Befehlseinheit 152 zahlreiche Informationen 117a über die Umgebung im Umkreis des Fahrzeuges.
Als Nächstes wird jede der Komponenten, die das vorstehend beschriebene Unterstützungssystem bilden, im Einzelnen beschrieben.
Der Karosseriebewegungsdetektor 114 empfängt das Bewegungssignal 131e von dem Raddrehzahldetektor 133, dem Raddrehrichtungsdetektor 134 und dem Lenkradwinkeldetektor 135, erhält unter Verwendung des Bewegungssignals 131e Informationen über die Fahrtrichtung und die Fahrzeuggeschwindigkeit und gibt dann das Ergebnis als Bewegungsdaten 114a und 114b aus.
Der Hindernisdetektor 115 erhält unter Verwendung der Fernsehkamera 124 und/oder des örtlich verteilten Näherungssensors 125 Informationen über die Position und die Gestalt der im Umkreis des Fahrzeuges befindlichen Hindernisse sowie vom Karosseriebewegungsdetektor 114 die Bewegungsdaten 114a und gibt das Ergebnis als Hindernisdaten 115b aus.
Die Einheit 117 zur Verarbeitung der Umgebungsinformationen empfängt die Speicherdaten 116c vom Fahrzeugabmessungsspeicher 116a und vom Tabelleninformationsspeicher 116b, die Bewegungsdaten 114b vom Karosseriebewegungsdetektor 114 und die Hindernisdaten 115a vom Hindernisdetektor 115 und mischt sie, um durch die Berechnung die Umgebungsinformationen 117 im Umkreis des Fahrzeuges in der Echtzeit zu erfassen und auszugeben, die den wirklichen Abmessungen des Fahrzeuges entsprechen.
Der Verkehrslenkungsinformationsselektor 118 wählt dann entsprechend dem Kriterium, ob es für den Fahrer möglich ist, die Information subjektiv zu beurteilen, die vom Standpunkt der Sicherheit, Zulässigkeit, usw. geeignetsten Verkehrslenkungsinformationen 118a für den Fahrer aus. Das ausgewählte Ergebnis wird auf der Bildschirmeinheit 160, z.B. einer Instrumententafel, einer Konsole, usw., ausgegeben.
Obwohl dies in der Figur nicht dargestellt ist, können die Verkehrslenkungsinformationen zum Aktivieren einer Informationseinrichtung verwendet werden, die Informationen an andere menschliche Sinne als den visuellen Sinn vermittelt, z.B. zusätzlich zu einem Bildschirm eine Einrichtung, die, um etwas Wichtiges anzuzeigen, Warnsignale erzeugt und den Fahrersitz schüttelt.
Obwohl dies in der Figur nicht dargestellt ist, können die Verkehrslenkungsinformationen in einem Fall, in dem der Zustand der Umgebung als gefährlich angesehen wird, durch Umwandeln der Informationen in ein Signal zum Ansteuern der Bremsen und/oder des Lenkrads zum Verhindern eines Unfalls verwendet werden, wenn eine Kollision droht.
Gemäß dieser Ausführung kann, wie oben erwähnt, durch die vorliegende Erfindung ein Fahrunterstützungssystem geschaffen werden, das bei der "Fahrerinformationserzeugung" (= Interpretation der Umgebungsbedingungen) eine verhältnismäßig einfache "Datenverarbeitung" ausführen kann.
34 ist eine Ansicht, die den Ermittlungszustand und das auf dem Bildschirm 160 angezeigte Ergebnis zeigt, wenn ein Nahbereichssensor 125 als Umgebungssensor 120 verwendet wird. Der verteilte Näherungssensor 125 kann z.B. eine Kombination aus einer LED (etwa Infrarotstrahldiode) und einer PD (Photodiode) sein, die als Gürtel am Umfang des Fahrzeuges 100 angeordnet ist. Das Umgebungssignal 126a des verteilten Näherungssensors 125 wird zur Ermittlung von Informationen über die Form von Zielhindernissen verwendet, die in der Nähe des betreffenden Fahrzeuges erfaßt werden. Die Informationen werden auf der Bildschirmeinheit 160 als Ansicht aus Vogelperspektive dargestellt, die auch das Fahrzeug selbst umfaßt.
Das durch den verteilten Näherungssensor 125 ermittelte Ergebnis wird, wie in der Figur dargestellt, als weißer Kreis 125a angezeigt, wenn kein Hindernis erfaßt wird, und als schwarzer Kreis 125b, wenn ein Hindernis erfaßt wird. Ein schwarzes Dreieck 100a bezeichnet die Vorwärtsrichtung 100b des Fahrzeuges. Wenn auf der Bildschirmeinheit 160 Daten angezeigt werden, kann der Fahrer ein Hindernis X, das sich hinten links befindet, sowie dessen Form erkennen.
35 zeigt, wie Umgebungsbedingungen unter Verwendung des Umgebungssignals 126a vom verteilten Näherungssensor 125 und der Bewegungsdaten 114a überwacht werden. Anhand 35 wird der Verarbeitungsablauf für die Überwachung der Umgebungsbedingungen erläutert.
Im Schritt 501 wird das die im Umkreis des Fahrzeuges erfaßte Hindernisse anzeigende Umgebungssignal 126a vom Nahbereichssensor 125 empfangen. Im Schritt 502 wird das Signal als ein Umgebungssignal 126b im Speicher abgespeichert.
Im Schritt 503 ermittelt der Karosseriebewegungsdetektor 114 anhand der vom Raddrehzahldetektor 133, dem Raddrehrichtungsdetektor 134 und dem Lenkradwinkeldetektor 135 erzeugten Signale die Fahrzeugbewegungsdaten 131e und gibt dann die Bewegungsdaten 114a und 114b aus.
Im Schritt 504 stellt der Hindernisdetektor 115 vorübergehend die Fahrtrichtung des Fahrzeugs als Zielbereich für das Umgebungssignal 126b und die Bewegungsdaten 114a ein. Im Schritt 505 wird festgestellt, ob im Zielbereich Hindernisse existieren. Wenn kein Hindernis erfaßt wird, wird der Bereich im Schritt 506 als Zielbereich festgelegt. Wenn ein Hindernis vorhanden ist, wird im Schritt 507 die zum Hindernis führende Richtung weiter geprüft, um zu entscheiden, ob der Bereich als Zielbereich gewählt werden kann. Die Genauigkeit des verteilten Näherungssensors 125 wird so nur im erforderlichen Bereich erhöht, wodurch der Einfluß des Rauschens effektiv reduziert wird. Im nachfolgenden Schritt 508 entscheidet der Hindernisdetektor 125 über den Beurteilungsgrad für den Erfassungsbereich 125c und die Unterscheidung vorhandener Hindernisse. Im Schritt 509 empfängt der Hindernisdetektor 115 das Umgebungssignal 126a vom verteilten Näherungssensor 125. Im darauf folgenden Schritt 510 wird von diesem Umgebungssignal 126a das vorher abgespeicherte Umgebungssignal 126b subtrahiert, um genauere Hindernisdaten 115a zu erhalten.
Im Schritt 511 empfängt die Einheit 117 zur Verarbeitung der Umgebungsinformationen die abgespeicherten Daten über die Fahrzeugabmessungen 116c vom Fahrzeugabmessungsspeicher 116a, die Bewegungsdaten 114b vom Karosseriebewegungsdetektor 114 und die Hindernisdaten 115a vom Hindernisdetektor 115, um mittels der mit diesen Informationen durchgeführten Berechnungen Informationen bezüglich der Form des Fahrzeuges selbst, der Form des in der Nähe des Fahrzeuges ermittelten Hindernisses X sowie die Umgebungsinformationen 117a zu erzeugen, die der Fahrzeugbewegung entsprechen.
Danach erzeugt der Verkehrslenkungsinformationsselektor 118 im Schritt 512 entsprechend dem Befehlssignal 152a von der Befehlseinheit 152 die Verkehrslenkungsinformationen 118a, die eine Karte aus Vogelperspektive enthalten, die das andere Informationen überlappende Fahrzeug enthält, und zeigt sie auf der Bildschirmeinheit 161 an, wodurch zum richtigen Zeitpunkt genaue, das Hindernis X betreffende Verkehrslenkungsinformationen zur Verfügung gestellt werden.
Im Schritt 513 entscheiden der Hindernisdetektor 115, der Umgebungsinformationsprozessor 117 und der Verkehrslenkungsinformationsselektor 118 dann, ob die Verarbeitung bezogen auf das Befehlssignal 152a fortgesetzt werden soll. Wenn entschieden wird, daß eine Fortsetzung notwendig ist, wird die Verarbeitung auf den Schritt 502 zurückgesetzt, um das Umgebungssignal 126a als Umgebungssignal 126b abzuspeichern.
37 zeigt einen Teilaufbau einer weiteren Ausführung des Fahrunterstützungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Unterstützungssystem ist ein System, bei dem zu der im Zusammenhang mit den 33 bis 36 beschriebenen Ausführung eine Kommunikationseinheit 140 hinzugefügt wurde. Das System kann beispielsweise mittels Kommunikation zwischen Straße und Fahrzeug, zwischen zwei Fahrzeugen oder von einem Satelliten für eine Infrastruktur oder dgl. in Echtzeit Weitbereichsinformationen, wie Karteninformationen, Stauinformationen, Routenrichtung, Informationen von andere Fahrzeugen etc. von einem außerhalb des Fahrzeuges 141 angeordneten Speicher erhalten. Die Kommunikationseinheit 140 kommuniziert mit dem außerhalb des Fahrzeuges 141 angeordneten Speicher und überträgt die Kommunikationsdaten 140a zum Umgebungsinformationsprozessor 117.
38 zeigt den Verarbeitungsablauf zur Erzeugung der Verkehrslenkungsinformationen für das Einparken unter Verwendung des in 37 gezeigten Unterstützungssystems. 39 und 40 zeigen Beispiele von Einparkanleitungen als Ansichten aus Vogelperspektive. Dieser Verarbeitungsablauf entspricht im Wesentlichen dem Ablauf bei der in 36 dargestellten Hindernisermittlung. Die Verarbeitung wird anhand von 38 genauer erläutert. Die Umgebungsinformationen, die im Schritt 701 lediglich im Umkreis des betroffenen Fahrzeugs ermittelt werden, entsprechen den in 36 gezeigten Schritten 501 bis 511.
Danach erhält der Umgebungsinformationsprozessor 117 im Schritt 702 über die Kommunikationseinheit 140 die Informationen von einem an einem anderen Fahrzeug angebrachten verteilten Näherungssensor 125 als Kommunikationsdaten 140a. Im Schritt 703 werden die Informationen von der Umgebungsinformationsverarbeitungseinheit 117 vermischt und berechnet, um die umfassenden Umgebungsinformationen 117b zu erhalten, die das Hindernis einschließen, das mit der Fahrzeugbewegung interferieren könnte.
Für das Fahrzeug, das sich bewegt oder beginnt, sich zu bewegen, wird die Bewegungsrichtung als Vektor dargestellt. Die Länge des Pfeilzeichens bezeichnet die Bewegungsgeschwindigkeit und der Typ des Pfeilzeichens zeigt das Gefahrenniveau an. Präziser ausgedrückt existieren folgende Typen von Pfeilzeichen: Ein schwarzes Pfeilzeichen A, ein quadratisches Zeichen mit hohlem Pfeil B und ein kreisförmiges Zeichen mit hohlem Pfeil C. Der Sicherheitsgrad sinkt in der Reihenfolge A, B und C. Mit anderen Worten bedeutet C die größte Möglichkeit einer Kollision oder eines Kratzers. Konkret zeigt das schwarze Pfeilzeichen A an, daß in der Bewegungsrichtung kein Hindernis existiert. Das quadratische Zeichen B mit dem hohlem Pfeil zeigt an, daß sich das Fahrzeug auf das Hindernis zu bewegt. Das kreisförmige Zeichen C mit dem hohlem Pfeil zeigt an, daß sich auch das Hindernis (ein anderes Fahrzeug vorn, das als ein Hindernis angesehen wird) auf das betreffende Fahrzeug zu bewegt (Annäherung).
Als Ergebnis berechnet der Verkehrslenkungsinformationsselektor 118 im Schritt 704, ob sich in der Nähe des betreffenden Fahrzeuges ein Hindernis befindet. Wenn kein Hindernis existiert, wählt das System im Schritt 706 das Pfeilzeichen A. Wenn ein Hindernis vorhanden ist, berechnet das System im Schritt 705 ferner, ob sich das Hindernis auf das betreffende Fahrzeug zu bewegt. Wenn nicht, wählt das System im Schritt 707 das Pfeilzeichen B. Wenn das Hindernis kommt, wählt das System im Schritt 708 das Pfeilzeichen C. Dann legt das System im Schritt 709 die Richtung und die Länge des Pfeilzeichens entsprechend der Bewegungsrichtung und der Geschwindigkeit jedes Hindernisses fest und bestimmt die Art des anzuzeigenden Pfeilzeichens. Der Verkehrslenkungsinformationsselektor erzeugt im Schritt 710 die umfangreiche Verkehrslenkungsinfor mationen 118a, und im Schritt 711 zeigt die Bildschirmeinheit 160 das Ergebnis an.
Danach entscheiden im Schritt 712 der Hindernisdetektor 115, der Umgebungsinformationsprozessor 117 und der Verkehrslenkungsinformationsselektor 118, ob die Verarbeitung bezogen auf das Befehlssignal 152a wieder fortgesetzt werden soll. Wenn entschieden wird, daß eine Fortsetzung notwendig ist, wird die Verarbeitung auf den Schritt 701 zurückgesetzt.
Dem Fahrer ist der Zustand des gesamten notwendigen Raums bekannt, z.B. durch die abgebildeten, umfangreichen Verkehrslenkungsinformationen, wie in 39 dargestellt. Der Fahrer kann somit den für ihn am besten geeigneten Parkplatz wählen. Zusätzlich zur An- oder Abwesenheit von Hindernissen kann der Fahrer auch Informationen über das Gefahrenniveau und die Richtung erhalten, in der das Hindernis erfaßt wird.
Der Fahrer kann auch die Information über den Umkreis der Parkfläche P, z.B. über das Haus H, den Tennisplatz T u. ä. nutzen, um eine Handlung zu wählen, die er, nachdem er sein Fahrzeug verlassen hat, frei und effizient durchführen kann.
Ein schräg, d.h. gemäß 39 in der Richtung, in der es sich bewegt oder beginnt, sich tatsächlich zu bewegen, ausgerichtetes Fahrzeug wird als ein Block D dargestellt. In 40 wird das Fahrzeug jedoch als ein Block E angesehen, der von Teillinien begrenzt ist, die in bezug auf das in der Draufsicht dargestellte Fahrzeug sowohl senkrecht als auch parallel verlaufen. Der Vektor der Bewegungsrichtung ist in X-und Y-Richtungsvektoren aufgeteilt. Jeder Vektor wird dann als ein Pfeilzeichen entsprechend dem Gefahrenniveau in jeder Richtung dargestellt. Diese beiden Darstellungsmethoden können ausgewählt werden, um die optimale Parkverkehrslenkung zu erreichen. Zum Beispiel wird die erste Methode verwendet, wenn, wie in 39 gezeigt, die aktuelle Parksituation so bald wie möglich erkannt werden soll, während die zweite Methode, wie 40 zeigt, dann Verwendung findet, wenn die Zuordnung der Fahrzeuge zu beachten oder das Gefahrenniveau zu ermitteln ist.
41 zeigt einen Teil des außerhalb des Fahrzeuges 141 angeordneten Informationsspeichers. In der Figur sind Bildinformationen gezeigt, die auf der vom Parkplatzverwalter benutzten Bildschirmeinheit 142 des außerhalb des Fahrzeuges angeordneten Speichers angezeigt werden. 42 zeigt das Gesichtsfeld des Fahrers während der Parkleitvorgangs. Wenn der Parkplatzverwalter dem Fahrzeug 100 mittels einer Maus 143 Richtungsinformationen übermittelt, um auf den Parkplatz zu fahren, werden die Informationen über die Kommunikationseinheit 140 an den Umgebungsinformationsprozessor 177 gesendet und auf der Bildschirmeinheit 161 angezeigt. Der Fahrer kann sowohl hinsichtlich des Raumes als auch hinsichtlich der Zeit viel effizienter auf den Parkplatz geleitet werden, als in einem Fall, in dem er sich nur auf die Informationen verläßt, die der Verwalter direkt durch die Windschutzscheibe übermittelt. Zusätzlich kann auch ein weiteres Verfahren zur Unterstützung des Parkens des Fahrzeuges 100 in Betracht gezogen werden. In diesem Fall braucht der Fahrer sein Fahrzeug zum Parkplatz nicht zu führen. Der Fahrer und/oder der Parkplatzverwalter teilen dem Fahrzeug 100 die Richtungen mit, um ihm einen Parkplatz zuzuweisen. Die Verkehrslenkungsinformation wird zu dem Fahrzeug entsprechend den Richtungen übertragen.
Wie vorstehend erläutert, kann die vorliegende Erfindung durch Aufbau eines integrierten Unterstützungssystems mittels ausgewählter Kombination von Teilen gemäß den oben beschriebenen Ausführungen dem Fahrer optimierte Informationen zur Verfügung stellen, die von mehreren Fahrzuständen abhängig sind.

Claims

Fahrunterstützungssystem für ein Fahrzeug mit Umgebungssensoren (120), die um den Hauptkörper eines Fahrzeugs (100) angeordnet sind und ein Hindernis um das Fahrzeug herum wahrnehmen; einer Hinderniserfassungseinrichtung (115), um die Gegenwart und das Fehlen eines Hindernisses in einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs (100) sowie Größe und Position des Hindernisses durch Empfangen von Signalen von den Umgebungssensoren (120) zu erfassen; eine am Fahrzeug angebrachte Speichereinrichtung (116), welche die Abmessungen des Fahrzeugs speichert; einer Umgebungsinformationsberechnungseinrichtung (117) zur Berechnung von Umgebungsdaten um das Fahrzeug (100) herum, basierend auf Informationen von der Hinderniserfassungseinrichtung (115) und der am Fahrzeug angebrachten Speichereinrichtung (116) und einer Informationseinrichtung, die eine Fahrleitinformation ausgibt und die Umgebungsdaten als Bild darstellt, welches das Fahrzeug (100) und seine Umgebung basierend auf den Umgebungsdaten um das Fahrzeug (100) herum, die von der Umgebungsinformationsberechnungseinrichtung (117) erhalten wurden, von oben zeigt.
System nach Anspruch 1, das einen Fahrzeugkörpersensor (130) der die Richtung sowie die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs erfasst und eine Karosseriebewegungserfassungseinrichtung (114) aufweist, welche die Fahrzeugbewegung durch das Empfangen von Signalen vom Körpersensor (130) erfasst.
System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Informationseinrichtung die Leitinformation in Form visueller Informationen darstellt.
System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Informationseinrichtung die Leitinformation in Form von Sprachinformationen ausgibt.
System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Informationseinrichtung die Leitinformation in Form taktiler Informationen ausgibt.
System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner ein Steuergerät aufweist, das basierend auf der Leitinformation eine Betriebseinrichtung für den Fahrbetrieb eines Fahrzeugs steuert.
System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Körpersensor (130) einen Raddrehzahlsensor (133), der die Drehzahl des Rades erfasst, einen Raddrehrichtungssensor (134), der die Drehrichtung des Rades erfasst, und einen Lenk radwinkelsensor (135) aufweist, der den Drehwinkel des Lenkrades erfasst.
System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Umgebungssensor (120) eine Fernsehkamera (124), um Hindernisse im Voraus als Bildinformation zu erfassen, und einen verteilten Näherungssensor (125) enthält, der am Umfang des Fahrzeugkörpers (100) montiert ist, um nahe Hindernisse berührungslos zu erfassen.
System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Hinderniserfassungseinrichtung (115) die Information über die Hindernisse, die die Fahrzeugbewegung beinträchtigen können, durch Verarbeiten der Umgebungsdaten von dem Umgebungssensor (120) und der Bewegungsdaten vom Karosseriebewegungserfassungseinrichtung (130) erhält.
Fahrzeugleitinformationssystem mit einem Hauptkörpersensor (130), der die Richtung und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst, eine Karosseriebewegungserfassungseinrichtung (114), welche die Fahrzeugbewegung durch den Empfang von Signalen von dem Hauptkörpersensor (130) erfasst, einem Umgebungssensor (120), der am Umfang der Fahrzeugkarosserie (100) montiert ist, der nahe Hindernisse erfasst, einer Hinderniserfassungseinrichtung (115), die Signale von der Karosseriebewegungserfassungseinrichtung (114, 130) und dem Umgebungssensor (120) empfängt und die Gegenwart/ das Feh len von Hindernissen in Fahrtrichtung des Fahrzeugs sowie Größe, Form und Ort des Hindernisses, wenn ein Hindernis existiert, erfasst, einen am Fahrzeug angebrachten Informationsspeicher (116), in dem Fahrzeugabmessungen, Karteninformationen und Ähnliches gespeichert sind, eine Kommunikationseinrichtung (140), die mit einem Boden- oder Satellitenkommunikationssystem oder dem Kommunikationssystem eines anderen Fahrzeugs zu kommuniziert, um Informationen mit großer Reichweite um das Fahrzeug herum zu erhalten, einer Umgebungsinformationsverarbeitungseinrichtung (117), welche die Umgebungsinformationen mit großer Reichweite um das Fahrzeug herum, basierend auf den Informationen der Fahrzeugbewegungseinrichtung (114, 130), der Hinderniserfassungseinrichtung (115), des Informationsspeichers (116) des Fahrzeugs und der Kommunikationseinrichtung (140) berechnet, einer Leitinformationsauswahleinrichtung (118), welche die von der Umgebungsinformationsbearbeitungseinrichtung (117) berechneten Umgebungsinformationen empfängt und die Fahrzeugleitinformation unter den Informationen, basierend auf den Entscheidungskriterien, wie Sicherheit, Zulässigkeit, usw., auswählt, und einer Informationseinrichtung, welche die ausgewählte Leitinformation mitteilt, wobei die Leitinformation eine Kartenansicht in Vogelperspektive mit dem Fahrzeug enthält, die andere Informationen überlappt, wodurch eine genaue Leitinformation über das Hindernis bereitgestellt wird.
System nach Anspruch 10, bei dem die Informationseinrichtung (160) eine Anzeigeeinheit enthält, um eine Kartenansicht in Vogelperspektive mit großer Reichweite um das Fahrzeug herum, basierend auf den Umgebungskarteninformationen darzustellen, die durch die Kommunikationseinrichtung (140) erhalten wurde, sowie um die Fahrzeugleitinformation mit der Kartenansicht in Vogelperspektive zu überdecken.
Fahrzeug mit einem Unterstützungssystem für den Fahrer mit: Umgebungssensoren (120), die um den Hauptkörper eines Fahrzeugs (100) angeordnet sind und ein Hindernis in der Nähe des Fahrzeugs wahrnehmen; einer Hinderniserfassungseinrichtung (115), welche die Gegenwart und das Fehlen eines Hindernisses in einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs (100) erfasst und Größe und Position des Hindernisses durch Empfangen von Signalen der Umgebungssensoren (120) erfasst; einer am Fahrzeug angebrachte Speichereinrichtung (116), die die Abmessungen des Fahrzeugs speichert; einer Umgebungsinformationsberechnungseinrichtung (117), die Umgebungsdaten um das Fahrzeug (100) herum, basierend auf Informationen von der Hinderniserfassungseinrichtung (115) und der am Fahrzeug angebrachten Speichereinrichtung (116) berechnet, und einer Anzeigeeinrichtung (160), die die Umgebungsdaten um das Fahrzeug (100) herum, die durch die Umgebungsinformationsberechnungseinrichtung (177) erhalten wurden, empfängt und die Umgebungsdaten als Bild anzeigt, das ein Fahrzeug (100) und seine Umgebung von oben gesehen zeigt.