DE69429010T2

DE69429010T2 - Autonome fahrgeschwindigkeitsregelung

Info

Publication number: DE69429010T2
Application number: DE69429010T
Authority: DE
Inventors: John Olds; Jerry Woll
Original assignee: Vorad Safety Systems Inc
Current assignee: Vorad Safety Systems Inc
Priority date: 1993-10-01
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2014-09-29
Also published as: JP3104998B2; EP0721594A1; CA2172160C; BR9407717A; WO1995010053A1; JPH09503975A; CA2172160A1; EP1167108A1; KR960705224A; DE69429010D1; EP0721594A4; EP0721594B1; ATE208508T1; US5493302A

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Fahrzeugtempomatsysteme, die es einem Fahrer eines Fahrzeugs ermöglichen, eine eingestellte Geschwindigkeit ohne Betätigung des Gaspedals aufrecht zu erhalten, und insbesondere ein Tempomatsystem, das auf ein vor dem Fahrzeug befindliches Zielobjekt anspricht, indem es die in das Tempomatsystem durch den Fahrer eingegebene Geschwindigkeit reduziert, um zu verhindern, dass das Zielobjekt überholt wird.

2. Kurzbeschreibung verwandter Technik

Tempomatsysteme für Fahrzeuge, wie z. B. Personenkraftwagen, sind hinlänglich bekannt. Solche Systeme ermöglichen es dem Fahrer des Fahrzeugs, eine gewünschte Sollgeschwindigkeit in das System einzugeben. Danach behält das Fahrzeug diese Geschwindigkeit bei, ohne dass es für den Fahrer erforderlich ist, den Gaspedal zu betätigen. Das Tempomatsystem erhält die Geschwindigkeit aufrecht, indem es die Stellung des Gaspedals/der Drossel des Fahrzeugs den Erfordernissen entsprechend anpasst.
Tempomatsysteme werden gerne und höchst zuverlässig unter Bedingungen geringen Verkehrsaufkommens eingesetzt. Dementsprechend lassen sich diese Systeme sehr effizient in ländlichen Umgebungen oder unter sonstigen Bedingungen verwenden, die durch eine geringe Verkehrsdichte gekennzeichnet sind, so dass es möglich ist, dem System die Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit für eine vernünftige Zeitspanne ohne Unterbrechung zu überlassen. Die meisten Tempomatsysteme ermöglichen es dem Fahrer, das System durch Abschalten des Steuerschalters des Systems oder durch Betätigung der Fahrzeugbremse zu deaktivieren. Einige weiter entwickelte Tempomatsysteme erlauben es dem Fahrer, durch Bedienen der Steuereinrichtung für das System die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ausgehend von der eingegebenen Geschwindigkeit zu reduzieren und anschließend durch ein erneutes Bedienen einer solchen Steuereinrichtung die eingegebene Geschwindigkeit wieder aufzunehmen.
Unter Fahrbedingungen stärkeren Verkehrsaufkommens sieht sich der Fahrer des öfteren genötigt, das Tempomatsystem häufig zu deaktivieren oder dessen Einstellung anzupassen, beispielsweise wenn ein in der Spur des Fahrzeugs des Fahrers vorausfahrendes weiteres Fahrzeug eingeholt wird. Dies führt häufig dazu, dass dem Fahrer nichts anderes übrig bleibt, als das Tempomatsystem abzuschalten und die Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit wieder selbst zu übernehmen. Ein Unterlassen des Abschaltens des Tempomatsystems kann die Sicherheit beeinträchtigen, wenn der Fahrer beispielsweise es versäumt, bei rascher Annäherung an ein Fahrzeug, das mit wesentlich langsamerer Geschwindigkeit in der Spur des Fahrzeugs des Fahrers vorausfährt, den Tempomat abzuschalten oder nachzustellen.
Daher wäre es vorteilhaft, ein Tempomatsystem zu schaffen, das in der Lage ist, automatisch auf ein anderes Fahrzeug oder ein sonstiges vor dem Fahrzeug befindliches Zielobjekt anzusprechen, indem es die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch um ein geeignet Maß reduziert, ohne dass der Fahrer hier eingreifen muss. Ein derartiges System sollte außerdem in der Lage sein, zu erkennen, wenn sich das Fahrzeug nicht mehr an das Zielobjekt annähert, beispielsweise, wenn das Zielobjekt die Spur des Fahrzeugs verlässt oder beschleunigt, so dass die Fahrzeuggeschwindigkeit wieder erhöht und gegebenenfalls die ursprünglich durch den Fahrer eingegebene Geschwindigkeit, soweit möglich, wieder aufgenommen werden kann. Ein solches Tempomatsystem würde es ermöglichen, dass der Fahrer dieses System bei gemäßigten Verkehrsbedingungen ebenso sicher einsetzen kann wie bei geringem Verkehr.
US-A-4 703 429 zeigt ein fahrzeuginternes Radarsystem, das in Verbindung mit einem Tempomatsystem in einem Fahrzeug eingesetzt wird. Zielobjekte, die sich vor einem mit diesen Systemen ausgerüsteten Fahrzeug befinden, reflektieren ausgesendete Radarsignale. Die reflektierten Signale werden empfangen und verarbeitet, um den Azimutwinkel des Zielobjekts zu ermitteln und diesen Winkel mit dem Lenkwinkel zu vergleichen. Anhand des Ergebnisses entscheidet das System, ob das Zielobjekt zu berücksichtigen ist oder nicht. Falls in Betracht kommt, dass sich ein Zielobjekt in der Fahrbahn des Host-Fahrzeugs befindet, ändert das System dessen Geschwindigkeit.
EP-A-0 260 670 offenbart ein Verfahren zur Reduzierung der von einem Radarsystem empfangenen Informationsmenge. Gegnerische Sender oder andere generische Zielobjekte, die Störsignale erzeugen, sind dazu vorgesehen, eine Datenflut zu erzeugen, um dadurch den Prozessor, dessen Aufgabe es ist, ein Zielobjekts zu verfolgen, zu blockieren oder zu überlasten. Echosignale von aufeinander folgenden Radarimpulsen, die in den gleichen Entfernungskreis fallen, werden korreliert, und es werden von dem das Zielobjekt erfassenden Prozessor ausschließlich solche Echosignale weiter verarbeitet, die mehr als einmal auftreten. Ein mehrfaches Erfassen eines Echos im gleichen Bereich impliziert jedoch nicht dessen Gültigkeit.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Tempomatsystem/-verfahren zu schaffen, das in der Lage ist, mit einfachen Mitteln relevante Zielobjekte von einem zufälligen Zielobjekt zu unterscheiden.
Diese Aufgabe wird durch das Tempomatsystem/-verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Zusammengefasst stellt die vorliegende Erfindung ein autonomes Tempomatsystem zur Verfügung, das in der Lage ist, basierend auf der Entfernung zu einem in der Spur des Fahrzeugs befindlichen Zielobjekt und der Annäherungsgeschwindigkeit an ein solches Zielobjekt die Geschwindigkeit automatisch anzupassen. Falls kein Zielobjekt vorhanden ist oder wenn die Geschwindigkeit des Zielobjekt größer ist als die durch den Fahrer eingegebene Sollgeschwindigkeit, behält das System die konstante Wunschgeschwindigkeit aufrecht. Wenn allerdings das Fahrzeug beginnt, sich an ein Zielobjekt anzunähern, dann gleicht dies das Tempomatsystem aus, indem es automatisch die Geschwindigkeit derart reduziert, dass das Fahrzeug einen sicheren, vorgegebenen Mindestabstand zu dem Zielobjekt einhält. Falls das Zielobjekt anschließend beschleunigt wird oder sich aus der Spur des Fahrzeugs entfernt, reagiert das Tempomatsystem mit einer Erhöhung der Geschwindigkeit, wobei die ursprünglich durch den Fahrer eingegebene Sollgeschwindigkeit wiederhergestellt wird, sofern dies möglich ist. In Abhängigkeit von Daten, die auf das Vorhandensein eines Zielobjekts hinweisen, bestimmt das Tempomatsystem die Zusatzverstellung des Gaspedals/der Drossel bei dem Fahrzeug, und zwar derart, dass abrupte Überverstellungen des Gaspedals/der Drossel vermieden werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines autonomen Tempomatsystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein fahrzeugintegriertes Radarsystem der Art, wie sie zur Kollisionsvermeidung eingesetzt werden kann, verwendet, um Informationen über die Entfernung und die Annäherungsgeschwindigkeit bereitzustellen. Anhand der Entfernung errechnet das System eine ideale Soll-Annäherungsgeschwindigkeit, indem es versucht, die Annäherungsgeschwindigkeit bei dem vorausbestimmten zulässigen Mindestabstand zwischen dem Fahrzeug und dem Zielobjekt auf Null zu reduzieren. Die aktuelle Ist-Annäherungsgeschwindigkeit wird anschließend von der Soll-Annäherungsgeschwindigkeit subtrahiert, um eine Abweichung der Annäherungsgeschwindigkeit zu ermitteln. Danach wird ein neuer "Setzwert"/"Einstellwert" der Geschwindigkeit für das Tempomatsystem ermittelt, indem die Geschwindigkeit des Zielobjekts berechnet wird und diese Geschwindigkeit des Zielobjekts zu der Soll-Annäherungsgeschwindigkeit und der Abweichung der Annäherungsgeschwindigkeit addiert wird.
Nach der Bestimmung einer neuen Einstellgeschwindigkeit ermittelt das System sodann eine Abweichung der Geschwindigkeit durch Subtraktion der Fahrzeuggeschwindigkeit von der Einstellgeschwindigkeit, woran anschließend eine ideale Soll-Beschleunigung als vorgegebener Bruchteil oder Prozentsatz der Geschwindigkeitsabweichung berechnet wird.
Als nächstes wird dann die Beschleunigungsabweichung durch Subtraktion der aktuellen Ist-Beschleunigung von der Soll- Beschleunigung ermittelt. Ein Geschwindigkeitsverstärkungsfaktor wird auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit derart berechnet, um eine ruckartige Gaspedalverstellung zu minimieren, und es wird ein Verstärkungswert für die Gaspedalverstellung/Drosselverstellung anhand der Geschwindigkeitsabweichung berechnet. Anhand der Beschleunigungsabweichung, des Geschwindigkeitsverstärkungsfaktors und des Verstärkungswertes berechnet das System daraufhin inkrementelle Gaspedal- oder Drosselverstellungen. Die so bestimmten inkrementellen Verstellungen werden dann von dem Fahrzeug dazu verwendet, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs an die neu eingestellte Geschwindigkeit rasch und effizient und mit wenig oder überhaupt keinem Ruck des Gaspedals anzugleichen.
In der gleichen Weise, wie das Tempomatsystem bei der Reduzierung der eingestellten Geschwindigkeit funktioniert, wenn erfasst ist, dass das Fahrzeug sich dem Zielobjekt nähert, arbeitet des System auf umgekehrte Art, um die ursprünglich durch den Fahrer gewünschte Geschwindigkeit wieder aufzunehmen, falls die eingestellte Geschwindigkeit niedriger ist als die durch den Fahrer eingegebene Geschwindigkeit und sich das Zielobjekt von dem Fahrzeug entfernt oder das Zielobjekt die Fahrspur des Fahrzeugs verlässt. In diesem Falle bestimmt das System neue Werte für die Einstellgeschwindigkeit, die höher sind, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit den ursprünglich durch den Fahrer eingegebenen Wert erreicht, soweit dies möglich ist.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Einzelnen anhand der beigefügten Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung veranschaulicht. Mit den Detailkenntnissen der Erfindung werden dem Fachmann vielfältige zusätzliche Innovationen und Abänderungen offenkundig.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Schnellstraße, auf der ein mit einem autonom arbeitenden Tempomatsystem gemäß der Erfindung ausgerüstetes Fahrzeug zu sehen ist, in einer Draufsicht.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht ähnlich derjenigen in Fig. 1, die die Art und Weise veranschaulicht, in der das autonome Tempomatsystem ein anderes Fahrzeug als Zielobjekt erfasst.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm zu dem autonomen Tempomatsystem des Fahrzeugs nach Fig. 1 und 2.
Fig. 4A und 4B stellen, zusammen genommen, ein Flussdiagramm mit den Schritten dax, die durch das autonome Tempomatsystem nach Fig. 3 zur Durchführung einer Abstandsregelung ausgeführt werden.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm mit den Schritten, die von dem autonomen Tempomatsystem nach Fig. 3 für die Durchführung einer Geschwindigkeitsregelung ausgeführt werden.
Fig. 6 zeigt zur Erläuterung der Funktionsweise des autonomen Tempomatsystems nach Fig. 3 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der idealen Soll-Annäherungsgeschwindigkeit von dem Entfernungsfehler.
Fig. 7 zeigt zur Erläuterung der Arbeitsweise des autonomen Tempomatsystems in Fig. 3 eine graphische Darstellung der idealen Soll-Beschleunigung als Funktion der Geschwindigkeitsabweichung.
Fig. 8 zeigt zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des autonomen Tempomatsystems nach Fig. 3 eine graphische Darstellung des eingestellten Geschwindigkeitswertes als Funktion der Zeit, die zum Erreichen der eingestellten Geschwindigkeit erforderlich ist.
Fig. 9 zeigt in einem Graphen die Beschleunigung in Abhängigkeit von der für das Erreichen der eingestellten Geschwindigkeit erforderlichen Zeit, um die Arbeitsweise des autonomen Tempomatsystems nach Fig. 3 zu verdeutlichen.
Fig. 10 zeigt in einer graphischen Darstellung die Verstärkung für die Gaspedalverstellung als Funktion der Geschwindigkeitsabweichung, um die Arbeitsweise des autonomen Tempomatsystems nach Fig. 3 zu erläutern.
Gleiche Bezugszahlen und Bezeichnungen in den unterschiedlichen Zeichnungen beziehen sich auf gleichartige Elemente.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Für diese Beschreibung gilt durchwegs, dass die bevorzugte Ausführungsform sowie alle gezeigten Beispiele lediglich als Beispiele anzusehen sind und mit diesen keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung beabsichtigt ist.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Schnellstraße 10 mit einem darauf befindlichen Fahrzeug 12, das mit einem erfindungsgemäßen autonomen Tempomatsystem 14 ausgerüstet ist. Es wird angenommen, dass sich das Fahrzeug 12 sich in eine Richtung bewegt, die durch einen Pfeil 16 innerhalb einer Fahrbahn 18 der Schnellstraße 10 angedeutet ist. Das Tempomatsystem 14 umfasst ein Radarsystem, wie es nachfolgend in Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wird, das ein Muster 20 eines Strahlbündels aufweist, das von der vorderen Seite des Fahrzeugs 12 aus nach vorne ausbreitet. Wie nachstehend beschrieben, stellt das Radarsystem innerhalb des Tempomatsystems 14 des Fahrzeugs 12 Daten über die Entfernung und die Annäherungsgeschwindigkeit zur Verfügung, die dem Tempomatsystem 14 ermöglichen, ein Zielobjekt zu erfassen, beispielsweise ein vor dem Fahrzeug 12 befindliches weiteres Fahrzeug. Das Tempomatsystem 14 wählt automatisch neue "Einstellgeschwindigkeiten"/"Setzgeschwindigkeiten", um für das Fahrzeug 12 eine sichere Geschwindigkeit und einen sicheren Abstand in Bezug auf das Zielobjekt aufrecht zu erhalten.
Fig. 1 veranschaulicht eine Situation geringen Verkehrsaufkommens (d. h. es befinden sich vor dem Fahrzeug 12 und auf derselben Fahrspur 18, auf der sich das Fahrzeug 12 bewegt, keine weiteren Fahrzeuge. Ferner befinden sich in einer zweiten Spur 22 der Schnellstraße 10 keine Fahrzeuge in der Nähe des Fahrzeugs 12). Dementsprechend sind die in Fig. 1 veranschaulichten Bedingungen geringen Verkehrs hinsichtlich der Verwendung eines herkömmlichen Tempomatsystems als ideal anzusehen. Im Falle des erfindungsgemäßen autonomen Tempomatsystems 14 kann der Fahrer des Fahrzeugs 12 das Tempomatsystem 14 einschalten und eine Sollgeschwindigkeit eingeben, indem er einen ENTER-Steuerschalter an dem System 14 aktiviert. Solange sich ansonsten keine weiteren Fahrzeuge in der Nähe des Fahrzeugs 12 befinden, sorgt das Tempomatsystem 14 für eine Beibehaltung der durch den Fahrer eingegebenen Geschwindigkeit. Das strahlenbündelförmige Muster 18 des Radarsystems in dem Tempomatsystem 14 tastet die Schnellstraße 10 vor dem Fahrzeug 12 ab. Solange sich keine weiteren Fahrzeuge vor dem Fahrzeug 12 befinden, die dem Strahlenbündel 20 zu nahe kommen oder in dessen Reichweite gelangen, erfüllt das Tempomatsystem 14 die Aufgabe, die durch den Fahrer eingegebene Sollgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten.
Fig. 2 zeigt einen Abschnitt der Schnellstraße 10, auf dem im Vergleich zu Fig. 1 die Verkehrsbedingungen erschwert sind. Gemäß Fig. 2 fährt ein zweites Fahrzeug 24 dem Fahrzeug 12 auf der Spur 18 voraus, und zwar, wie durch einen Pfeil 26 angedeutet, in derselben Richtung wie das Fahrzeug 12. In der Spur 22 bewegt sich ein drittes Fahrzeug 28, wie durch einen Pfeil 30 angedeutet, in entgegengesetzter Richtung.
Das dritte Fahrzeug 28 auf der Spur 22 in Fig. 2 befindet sich außerhalb des Strahlenbündelmusters 20 des Radarsystems des Tempomatsystems 14. Demzufolge wird das dritte Fahrzeug 28 von dem Radarsystem nicht als ein Zielobjekt erfasst. Allerdings besteht auch keine Erfordernis, das dritte Fahrzeug 28 durch das Radarsystem zu erfassen, insofern als es sich innerhalb der benachbarten Spur 22 bewegt und daher keine unmittelbare Gefahr für eine Kollision mit dem Fahrzeug 12 darstellt. Zur gleichen Zeit fährt das zweite Fahrzeug 24 auf derselben Spur 18 wie das Fahrzeug 12 und befindet sich innerhalb des Strahlenbündelmusters 20. Folglich stellt das zweite Fahrzeug 24 eine potentielle Gefahr für das Fahrzeug 12 dar. Da sich das zweite Fahrzeug 24 innerhalb des Strahlenbündelmusters 20 befindet, trifft das durch das Radarsystem des Tempomatsystems 14 ausgesendete Radarsignal auf das zweite Fahrzeug 24 auf und wird zu dem Radarsystem in dem Tempomatsystem 14 zurückreflektiert. Das Strahlenbündelmuster gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit Hilfe von Systemen gesteuert werden, wie sie beispielsweise in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/101 945 mit dem Titel "Monopulse Azimuth Radar System for Automotive Vehicles" (Einzelimpuls- Azimutradarsystem für Kraftfahrzeuge) geoffenbart sind, die dem Inhaber der vorliegenden Erfindung gehört.
Das Radarsystem in dem Tempomatsystem 14 berechnet auf eine beliebige herkömmliche Weise die Entfernung zu dem zweiten Fahrzeug 24, wie sie in Fig. 2 durch den Abstand "d" veranschaulicht ist. Während sich die Entfernung d ändert, erfasst das Radarsystem des Tempomatsystems 14 ständig die sich ändernden Entfernungswerte, so dass die Information über die Entfernung fortlaufend aktualisiert wird. Gleichzeitig sorgt das Radarsystem des Tempomatsystems 14 für eine fortlaufend aktualisierte Ermittlung der Annäherungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 12 an das zweite Fahrzeug 24. Die Annäherung kann steigen, wenn das Fahrzeug 12 sich beispielsweise mit höherer Geschwindigkeit als das zweite Fahrzeug 24 bewegt und es daher ansetzt, das Fahrzeug 24 einzuholen. Umgekehrt kann die Annäherung kleiner werden, wenn das zweite Fahrzeug 24 beispielsweise beginnt, sich mit höherer Geschwindigkeit zu bewegen als das Fahrzeug 12, und sich damit von diesem entfernt. Falls das zweite Fahrzeug 24 mit derselben Geschwindigkeit wie das Fahrzeug 12 fährt, beträgt der Wert der Annäherungsgeschwindigkeit Null, und der Abstand d bleibt konstant.
In Übereinstimmung mit der Erfindung, und wie im Folgenden beschrieben, verwendet das in dem Fahrzeug 12 eingebaute autonome Tempomatsystem 14 die durch das Radarsystem fortlaufend zur Verfügung gestellten Daten über die Entfernung und die Annäherungsgeschwindigkeit, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 automatisch anzupassen, ohne dass ein Eingreifen des Fahrers des Fahrzeugs 12 erforderlich ist und derart, dass damit eine sichere Geschwindigkeit und Entfernung in Bezug auf das durch das zweite Fahrzeug 24 dargestellte Zielobjekt aufrechterhalten wird. Wenn, wie vorstehend in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, das Tempomatsystem 14 eingeschaltet ist und der Fahrer eine gewünschte Geschwindigkeit eingegeben hat, passt das Tempomatsystem 14 die eingestellte Geschwindigkeit während der Erfassung des zweiten Fahrzeugs 24 geeignet an. Falls sich das Fahrzeug 12 dem Fahrzeug 24 nähert, reagiert das Tempomatsystem 14, indem es neue Einstellgeschwindigkeiten auswählt, wodurch das Fahrzeug 12 veranlasst wird, auf eine Geschwindigkeit zu verlangsamen, die im Wesentlichen mit derjenigen des Fahrzeugs 24 übereinstimmt, wenn sich die Entfernung d auf einen minimal annehmbaren Wert verringert hat. In einer Ausführungsform der Erfindung kann ein aktives Abbremsen durch das Tempomatsystem 14 ausgelöst werden, um das Fahrzeug ausreichend rasch abzubremsen. Falls das zweite Fahrzeug 24 seine Geschwindigkeit anschließend steigert und damit beginnt, dem Fahrzeug 12 davonzufahren, reagiert das Tempomatsystem 14 darauf mit einem Heraufsetzen der Einstellgeschwindigkeit, um das Fahrzeug 12 auf eine höhere Geschwindigkeit zu beschleunigen, während es gleichzeitig für die Einhaltung einer sicheren Entfernung d zwischen den Fahrzeugen 12 und 24 sorgt. Falls möglich, wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 bis auf den ursprünglich durch den Fahrer eingegebenen Wert erhöht. Auf keinen Fall kann das Tempomatsystem 14 jedoch eine höhere Geschwindigkeit einstellen als diejenige, die durch den Fahrer des Fahrzeugs 12 eingegeben worden ist. Das Tempomatsystem 14 reagiert auch auf das Verschwinden des Zielobjekts, indem es über eine Beschleunigung des Fahrzeug 12 die durch den Fahrer ursprünglich eingegebene Geschwindigkeit wiederherstellt. Dazu kann es beispielsweise kommen, wenn das zweite Fahrzeug 24 die Schnellstraße 10 verlässt oder die Spur wechselt, so dass es außerhalb des Strahlbündelmusters 20 des Radarsystems gerät.
Falls der Fahrer des Fahrzeugs 12 auf die Bremse tritt oder den Steuerschalter des Tempomatsystems 14 abschaltet, ist das Tempomatsystem 14 deaktiviert, wodurch die manuelle Steuerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 vollständig dem Fahrer überlassen bleibt. Ferner kann in einer Ausführungsform der Erfindung der Fahrer das Fahrzeug durch Betätigung des Gaspedals manuell beschleunigen, ohne das System dabei abzuschalten.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild des autonomen Tempomatsystems 14 in dem Fahrzeug 12. Zu dem Tempomatsystem 14 gehört ein fahrzeugintegriertes Radarsystem 32, ein Prozessor 34 zur Geschwindigkeitsregelung (der in einem Ausführungsbeispiel von dem Radarsystem 32 mit verwendet werden kann) und ein Fahrzeugtempomat 36. Der Fahrzeugtempomat 36 kann von herkömmlicher Bauart sein und dient dazu, das Gaspedal oder die Drosselstellung des Fahrzeugs 12 auf herkömmliche Weise derart zu regeln, dass eine durch den Fahrer des Fahrzeugs 12 eingegebene, gewünschte Geschwindigkeit aufrecht erhalten wird. Das fahrzeugintegrierte Radarsystem 32 kann von dem Typ sein, wie es in Verbindung mit Kollisionsvermeidungssystemen Verwendung findet. Das fahrzeugintegrierte Radarsystem 32 stellt dem Tempomatprozessor 34 Daten über die Entfernung und die Annäherungsgeschwindigkeit zur Verfügung.
Das fahrzeugintegrierte Radarsystem 32 kann beispielsweise eines der Radarsysteme umfassen, wie sie in dem US- Patent 3 952 303 von Watanabe et al. oder dem parallelen Patent 5 285 207 mit dem Titel "Multi-Frequency Automotive Radar System" (Mehrfrequenz-Radarsystem für Kraftfährzeuge) beschrieben sind. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält ein Radarsystem, zu dem ein digitaler Signalprozessor gehört, wie dies in dem parallelen US-Patent 5 302 956 mit dem Titel "Multi-Frequency, Multi-Target Vehicular Radar System Using Digital Signal Processing" (Mehrfrequenz-Mehrfachziel-Kraftfahrzeugradarsystem unter Verwendung digitaler Signalverarbeitung) beschrieben ist. Während das Tempomatsystem 14 hier in Verbindung mit dem fahrzeugintegrierten Radarsystem 32 beschrieben ist, sollte es klar sein, dass sich das Tempomatsystem 14 mit jeder Vorrichtung verwenden lässt, die in der Lage ist, Daten über die Entfernung und die Annäherungsgeschwindigkeit zur Verfügung zu stellen.
Ungefähr alle 32 Millisekunden übergibt ein Digitalsignalprozessor (DSP) in bekannter Weise sämtliche durch den DSP erfassten Zielobjekte (mit Daten über die Entfernung und die Annäherungsgeschwindigkeit für jedes Zielobjekt), bei denen die reflektierte Signalstärke über einem vorgegebenen Niveau liegt, an einen Algorithmus für die Zielverfolgung. Der Algorithmus für die Verfolgung ordnet jedem neuen Zielobjekt eine Identifikationsnummer zu und überwacht das Verhalten von vorhandenen Zielobjekten. Falls sich die Entfernung eines vorhandenen Zielobjekts um einen (innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegenden) Betrag verändert, der mittels der diesem Zielobjekt zugeordneten Annäherungsgeschwindigkeit vorausberechnet wurde, wird ein "Treffer"-Zähler für das Zielobjekt inkrementiert. Ein Zielobjekt wird nicht als gültig bewertet bevor der Trefferzähler die Zahl 3 überschreitet. Falls der Trefferzähler für ein bestommtes Zielobjekt innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne (wie z. B. innerhalb 10 aufeinander folgender Zyklen von je 32 Millisekunden) nicht inkrementiert wird, wird das Zielobjekt nicht mehr als gültig erachtet und nicht mehr in dem Algorithmus für die Zielverfolgung einbezogen.
Die durch den DSP an den Zielverfolgungsalgorithmus übermittelten Entfernungswerte jedes Zielobjekts werden vorzugsweise verglichen, und die Werte für Entfernung und Annäherungsgeschwindigkeit des Zielobjekts mit dem geringsten Abstand werden in einer Variablen für die Entfernung bzw. die Annäherungsgeschwindigkeit gespeichert. Falls keine gültige Ziele vorhanden sind, wird die Variable für die Entfernung auf 350 Fuß eingestellt. Eine Geschwindigkeitsregelungsroutine überprüft anschließend den Wert der Entfernung für das Zielobjekt mit dem geringsten Abstand und erachtet keines der Zielobjekte für gültig, falls diese Entfernung mehr als 300 Fuß beträgt.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein System zur Verhinderung von Störungen, wie es beispielsweise in dem parallelen US-Patent 5 280 288, mit dem Titel "Interference Avoidance System for Vehicular Radar System" (Störungsverhinderungssystem für Kraftfahrzeugradarsysteme) beschrieben ist. Das Störungsverhinderungssystem erfasst, ob der Störpegel der empfangenen Signale oberhalb eines vorgegebenen Niveaus liegt, vorzugsweise in zwei unterschiedlichen Frequenzbereichen. Durch Vergleich der Signalstärke der Störsignale jedes Frequenzbereichs mit vorgegebenen Pegeln (die durch den Fahrer eingegeben, durch Beobachtung der Vorgeschichte von empfangenen Signalen zur Bestimmung normaler Pegelwerte von Störsignalen in der Umgebung ermittelt oder als feste Werte vorgegeben sein können) stellt das System fest, wenn Störungen vorliegen und veranlasst den Sender, die Frequenz um einen vorgegebenen Betrag zu ändern. Falls erneut Störungen auftreten, wiederholt das System das Verfahren.
Wenn die von dem Radarsystem 32 ausgegebenen Werte für die Entfernung und Annäherungsgeschwindigkeit anzeigen, dass sich das Fahrzeug 12 einem Zielobjekt, beispielsweise dem in Fig. 2 gezeigten zweiten Fahrzeug 24 nähert, unterbricht gemäß der vorliegenden Erfindung der Tempomatprozessor 34 den normalen Betrieb des Fahrzeugtempomaten 36, um die durch den Fahrer eingegebene Geschwindigkeit außer Kraft zu setzen und eine niedrigere Geschwindigkeit auszuwählen. Der Tempomatprozessor 32 spricht auf die von dem Radarsystem 32 ausgegebenen Daten über die Entfernung und die Annäherungsgeschwindigkeit an, indem er sowohl die Entfernung zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Zielobjekt als auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 regelt. Der Tempomatprozessor 34 empfängt auch Eingangssignale von Geschwindigkeitssensoren 37 (beispielsweise einem herkömmlichen Tachometer), Bremssystemen 38 und Steuerleitungen innerhalb des Fahrzeugtempomaten 36 (d. h. Ein-/Ausschaltzustand, Einstellung, Wiedereinsetzen des Tempomaten). Die Regelung des Abstands erfolgt, indem eine anhand des Blockdiagramms in Fig. 4A und 4B dargestellte Routine ausgeführt wird. Die Regelung der Geschwindigkeit geschieht mittels der in dem Blockdiagramm gemäß Fig. 5 gezeigten Routine.
Gemäß Fig. 4A und 4B wird die Abstandsregelungsroutine 40 vorzugsweise in vorgegebenen Zeitintervallen durch eine Programmablaufroutine aufgerufen, die sonstige, in keinem Zusammenhang mit dem Tempomatsystem stehende Aktivitäten, z. B. eine Kollisionsvermeidung, steuert. Die Abstandsregelungsroutine verwendet die Daten über die Entfernung und die Annäherungsgeschwindigkeit des am nächsten entfernten Zielobjekts, die in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch den Algorithmus für die Zielobjektverfolgung in den Variablen für Entfernung und Annäherungsgeschwindigkeit gespeichert sind. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gehört zu dem Verfahren der Sammlung von Daten der Empfang von Reflexionen der abgestrahlten Signale, die Erzeugung von Dopplersignalen durch Überlagerung des empfangenen Signals mit dem abgestrahlten Signal, die Digitalisierung des Dopplersignals, die Transformation des digitalisierten Dopplersignals mittels eines digitalen Signalprozessors, z. B. eines von Motorola hergestellten digitalen Signalprozessors DSP56001, vom Zeitbereich in den Frequenzbereich, und die Bestimmung der Phasendifferenz zwischen dem ausgesandtten Signal und dem empfangenen Signal, wie in dem parallelen US-Patent 5 302 956 beschrieben. Durch die Digitalisierung des Dopplersignals und die Abbildung des Signal in den Frequenzbereich lassen sich die Entfernung und die relative Geschwindigkeit eines Zielobjekt ermitteln. Darüber hinaus kann, wie in dem parallelen US-Patent 5 280 288 beschrieben, eine Feststellung darüber getroffen werden, ob Störungen vorliegen oder nicht.
Das System nach Fig. 4A und 4B arbeitet über eine Folge von Zeitintervallen von vorzugsweise jeweils ca. 500 ms Dauer. Am Ende eines jeden Zeitintervalls berechnet das System auf der Grundlage der Geschwindigkeitsänderung (A Geschwindigkeit) während des zuletzt durchlaufenen Intervalls die momentane Ist-Beschleunigung des Fahrzeugs 12 (SCHRITT 46). Nachfolgen wird ermittelt, ob der Fahrzeugtempomat 36 eingeschaltet ist und ob der Fahrer des Fahrzeugs 12 in dem Zeitraum, seit dem das Tempomatsystem 14 das letzte Mal deaktiviert wurde, den ENTER-Steuerschalter betätigt hat (SCHRITT 50). Falls die Antwort "nein" lautet, wird der Vorgang beendet. Falls das Ergebnis "Ja" ist, wird der Wert der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit, wie er mittels eines herkömmlichen mechanischen, eines elektromechanischen oder eines mit Radarsignalen arbeitenden Tachometers oder durch irgendein beliebiges sonstiges Mittel für die Geschwindigkeitserfassung des Fahrzeugs erfasst worden ist, in Variablen oder Registern für die EINGESTELLTE GESCHWINDIGKEIT und GEWÜNSCHTE GESCHWINDIGKEIT innerhalb eines Speichers in dem Tempomatprozessor 34 geladen (SCHRITT 52). Falls ein WIEDERAUFNAHME-Schalter des Fahrzeugtempomaten 36 gedrückt wurde, wird der Wert der Variablen EINGESTELLTE GESCHWINDIGKEIT in die Variable GEWÜNSCHTE GESCHWINDIGKEIT geladen (SCHRITT 54). Falls die Fahrzeugbremse 12 betätigt oder ein CONTROL-Schalter (Steuerschalter) des Fahrzeugtempomaten 36 ausgeschaltet ist, hört die Steuerung des Gaspedals/der Drossel des Fahrzeugs durch das Tempomatsystem 14 auf und der Prozess wird beendet (SCHRITT 56).
Als Nächstes stellt das System fest, ob gültige Daten gesammelt wurden oder nicht (SCHRITT 58). In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird davon ausgegangen, dass gültige Daten gesammelt sind, wenn der Trefferzähler die Zahl 3 überschreitet und er innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne (beispielsweise, wie oben definiert, innerhalb der letzten 10 aufeinander folgenden Zyklen) inkrementiert wurde. Falls die Annäherungsgeschwindigkeit den Wert Null erreicht (d. h. das Zielobjekt beginnt, sich mit derselben Geschwindigkeit wie das Fahrzeug 12 zu bewegen), werden keine gültige Daten gesammelt. Falls keine gültigen Daten gesammelt sind, wird ein GÜLTIGE DATEN - Flag gelöscht (SCHRITT 60). Falls, wie gemäß SCHRITT 58 ermittelt, gültige Daten gesammelt worden sind, setzt das System die Verarbeitung mit dem Setzen des GÜLTIGE DATEN - Flags fort (SCHRITT 62 in Fig. 4B). Es wird festgestellt, ob das Flag über eine vorgegebene Zeitspanne von vorzugsweise ca. 2 Sekunden hinweg gelöscht war (SCHRITT 64). Ist dies nicht der Fall, wird die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 beibehalten, indem die aktuelle Geschwindigkeit in die Variable für EINGESTELLTE GESCHWINDIGKEIT geladen wird (SCHRITT 66). Anschließend tritt das System in die Programmroutine der Geschwindigkeitsregelung in Fig. 5 ein. Falls festgestellt wird, dass das Flag länger als eine vorgegebene Zeitdauer gelöscht war (SCHRITT 64), kehrt das System zu der durch den Fahrer eingegeben Geschwindigkeit zurück, indem der Wert der Variablen für GEWÜNSCHTE GESCHWINDIGKEIT in die Variable für EINGESTELLTE GESCHWINDIGKEIT geladen wird und ein ERFASSUNGS-Flag gelöscht wird (SCHRITT 70). Danach geht das System zu der in Fig. 5 gezeigten Programmroutine der Geschwindigkeitsregelung über.
Auf diese Weise werden Daten gesammelt und sämtliche Berechnungen und Gaspedalverstellungen am Ende eines jeden Zeitintervalls ausgeführt. Falls die am Ende des Intervalls gesammelten Daten nicht gültig sind, wird das Zielobjekt als vorübergehend verloren erachtet, und das System behält die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 bei (basierend auf der Annahme, dass ein vorübergehender Verlust eines Zielobjekts auf eine mit dem Zielobjekt übereinstimmende Geschwindigkeit zurückzuführen ist). Falls dieser vorübergehende Verlust des Zielobjekts wenigstens 2 Sekunden lang anhält, wird das Zielobjekt als vollständig verloren erachtet, und das System kehrt, wie oben beschrieben, zu der ursprünglich durch den Fahrer eingegebenen Geschwindigkeit zurück.
Gemäß Fig. 4B berechnet das System aus der Differenz der Ist-Entfernung des Zielobjekts d und einem gewünschten Fahrabstand eine Abstandsabweichung (SCHRITT 74). In dem vorliegenden Beispiel ist zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Zielobjekt vorzugsweise als Fahrabstand ein minimaler Sicherheitsabstand von 22,8 m (75 Fuß) gewählt. Die Differenz zwischen diesem gewünschten Fahrabstand und der Ist-Entfernung d ergibt die Abstandsabweichung.
Das System berechnet aus der aktuellen Abstandsabweichung die Soll-Annäherungsgeschwindigkeit, um eine konstante Verzögerung von 0,076 m/s² (0,25 f/s²) zu bewirken (SCHRITT 76). Die Soll-Annäherungsgeschwindigkeit ist (wie die übrigen, im folgenden beschrieben Rechenergebnisse) "vorzeichenbehaftet", als dass ein solcher Wert positiv oder negativ sein kann. Annäherungsgeschwindigkeiten gelten als positiv, während Geschwindigkeitsdifferenzen, die zu einer Vergrößerung des Abstands führen, (Entfernungsgeschwindigkeiten) negativ sind. Für die Berechnung der Soll-Annäherungsgeschwindigkeit verwendet das System vorzugsweise die Gleichung:
vorzeichenbehaftete Soll-Annäherungsgeschwindigkeitf/s = (1/2 Abstandsabweichungft)1/2
Fig. 6 stellt in einem Graphen eine bevorzugte Soll- Annäherungsgeschwindigkeit, in Meilen pro Stunde (mph), als Funktion der Abstandsabweichung, in Fuß, dar. Eine Abstandsabweichung von Null entspricht, wie zuvor festgestellt, vorzugsweise einer Entfernung von 22,8 m (75 Fuß). An dem anderen Ende der Skala in Fig. 6 entspricht eine Abstandsabweichung von 54,72 m (180 Fuß) einer Entfernung von 77,52 m (255 Fuß) (d. h. 180 + 75). Aus Fig. 6 lässt sich entnehmen, dass die Soll-Annäherungsgeschwindigkeit von 0 km/h bei einer Abstandsabweichung von 0 auf einen Wert von ca. 2 km/h (6,5 mph) bei einer Abstandsabweichung von 54,72 m (180 Fuß) ansteigt. Die berechnete Soll- Annäherungsgeschwindigkeit ist dazu vorgesehen, das Fahrzeug 12 mit einer konstanten Verzögerung von 0, 076 m/s² (0,25 f/s/s) (0,17 mph/s oder 0,008 g) zu verlangsamen, so dass eine Annäherungsgeschwindigkeit von 0 km/h in dem Zeitpunkt erreicht wird, wenn ein Entfernungsfehler von 0 bei 22,8 m (75 Fuß) erreicht ist. Zur Vereinfachung der Darstellung beschränkt sich Fig. 6 lediglich auf einen einzigen Quadranten, in dem sowohl die Soll-Annäherungsgeschwindigkeit als auch der Entfernungsfehler positive Werte aufweisen. Tatsächlich existiert jedoch auch der spiegelbildliche dritte Quadrant, in dem sowohl die Soll-Annäherungsgeschwindigkeit als auch der Entfernungsfehler negative Werte aufweisen. Hier wiederum stellt eine negative Annäherungsgeschwindigkeit tatsächlich eine Entfernungsgeschwindigkeit dar.
Es wird erneut auf Fig. 4B Bezug genommen, in der gezeigt ist, dass eine vorzeichenbehaftete Abweichung der Annäherungsgeschwindigkeit berechnet wird (SCHRITT 78). Diese Berechnung erfolgt anhand der folgenden Gleichung:
vorzeichenbehaftete Abweichung der Annäherungsgeschwindigkeitmph = vorzeichenbehaftete Soll-Annäherungsgeschwindigkeitmph - vorzeichenbehaftete Ist-Annäherungsgeschwindigkeitmph
Falls, wie gemäß SCHRITT 80 ermittelt, die Abweichung der Annäherungsgeschwindigkeit kleiner als 0 ist, wird das ERFASSUNGS-Flag gesetzt (SCHRITT 82}. Umgekehrt wird, falls die Abweichung der Annäherungsgeschwindigkeit nicht kleiner als 0 ist, durch Überprüfung, ob das ERFASSUNGS-Flag gesetzt ist, ermittelt, ob das System gegenwärtig das vorausfahrende Zielobjektfahrzeug verfolgt (SCHRITT 86). Falls das ERFASSUNGS-Flag nicht gesetzt ist, beginnt das System damit, die Geschwindigkeitsregelung nach Fig. 5 durchzuführen. Falls das ERFASSUNGS -Flag gesetzt ist, wird ein Wert berechnet und an die Routine für die Geschwindigkeitsregelung gemäß Fig. 5 übermittelt, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 anzupassen (SCHRITT 89). Diese Berechnung erfolgt entsprechend der Gleichung:
neue Einstellgeschwindigkeitmph = Zielobjektsgeschwindigkeitmph + vorzeichenbehaftete Soll-Annäherungsgeschwindigkeitmph + vorzeichenbehaftete Abweichung der Annäherungsgeschwindigkeitmph
Die neue Einstellgeschwindigkeit ist durch die durch den Fahrer ursprünglich eingegebene Geschwindigkeit nach oben begrenzt, so dass das Fahrzeug die ursprünglich eingegebene Geschwindigkeit niemals überschreitet.
In dieser Weise durchläuft somit die Abstandsregelungsroutine nach Fig. 4A und 4B die oben gezeigten und beschriebenen verschiedenen Schritte, um eine neue Einstellgeschwindigkeit für das Fahrzeug 12 in Abhängigkeit von den Daten über die Entfernung und die Annäherungsgeschwindigkeit zu berechnen, falls gültige Daten für eine größere als die vorgegebene Zeitspanne (in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 10% des Intervalls von 500 ms) vorliegen. Wie zuvor angegeben, wird das Zielobjekt für den Fall, dass die Daten nicht länger als die vorgegebene Zeitdauer gültig sind, für vorübergehend verloren erachtet, und das System erhält die gegenwärtige Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 aufrecht, davon ausgehend, dass der vorübergehende Verlust eines Zielobjekts auf eine übereinstimmende Geschwindigkeit des Zielobjektfahrzeugs zurückzuführen ist. Falls der vorübergehende Verlust des Zielobjekts für eine gewisse vorgegebene Mindestzeitspanne (in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beispielsweise 2 Sekunden) andauert, wird das Zielobjekt als vollständig verloren erachtet und das System kehrt zu der ursprünglich durch den Fahrer eingegebenen Geschwindigkeit zurück.
Die Programmroutine zur Geschwindigkeitsregelung ist in Fig. 5 dargestellt. Nachdem der Fahrer in dem Fahrzeugtempomaten 36 die Sollgeschwindigkeit gesetzt hat, berechnet das System die vorzeichenbehaftete Geschwindigkeitsabweichung (SCHRITT 92). Diese Berechnung erfolgt nach der Gleichung:
vorzeichenbehaftete Geschwindigkeitsabweichungmph = eingestellte Geschwindigkeit - Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit Nachdem die vorzeichenbehaftete Geschwindigkeitsabweichung berechnet worden ist, wird eine vorzeichenbehaftete Soll- Beschleunigung ermittelt (SCHRITT 94). Diese Berechnung erfolgt nach der Gleichung:
vorzeichenbehaftete Soll-Beschleunigungmph/s = 0,25·vorzeichenbehaftete Geschwindigkeitsabweichungmph
Die vorzeichenbehaftete Soll-Beschleunigung ist vorzugsweise auf ein Maximum von ca. 1,6 km/h/s (1 mph/s) beschränkt.
Fig. 7 stellt eine Soll-Beschleunigung in Meilen pro Stunde pro Sekunde (mph/s) als Funktion der Geschwindigkeitsabweichung in Meilen pro Stunde (mph) graphisch dar. Wie in Fig. 7 gezeigt, steigt die Soll-Beschleunigung vorzugsweise von 0 bei einem Geschwindigkeitsfehler von 0 bis zu einem maximal zulässigen Wert von ca. 1,6 km/h/s (1 mph/s) bei einer Geschwindigkeitsabweichung von ca. 6,4 km/h (4 mph) an. Für größere Werte der Geschwindigkeitsabweichung behält die Soll-Beschleunigung den maximal zulässigen Wert von ca. 1,6 km/h/s (1 mph/s) bei.
Fig. 8 zeigt einen Graphen, in dem eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 in Meilen pro Stunde als Funktion der Zeit in Sekunden, die erforderlich ist, um eine eingestellte Geschwindigkeit zu erreichen, dargestellt ist. Wie oben in Verbindung mit Fig. 4A und 4B beschrieben, ist das System in der Lage, eine neue Einstellgeschwindigkeit für das Fahrzeug zu berechnen. Fig. 8 zeigt eine ideale Annäherung, um eine eingestellte Geschwindigkeit von 96 km/h (60 mph) zu erreichen, wenn die Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs geringer als 96 km/h (60 mph) ist. Falls die Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs beispielsweise 64 km/h (40 mph) beträgt, werden, wie in Fig. 8 zu sehen, ca. 30 Sekunden benötigt, um eine neu eingestellte Geschwindigkeit von 96 km/h (60 mph) zu erreichen. Falls die Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs 80 km/h (50 mph) beträgt, benötigt das System wenig mehr als 20 Sekunden, um eine neu eingestellte Geschwindigkeit von 96 km/h (60 mph) zu erreichen.
Fig. 9 zeigt eine graphische Darstellung der Beschleunigung des Fahrzeugs 12 in Meilen pro Stunde pro Sekunde (mph/s) in Abhängigkeit von der Zeit in Sekunden, die nötig ist, um einen neuen Einstellwert für die Geschwindigkeit zu erreichen. Wiederum ist die Beschleunigung des Fahrzeugs vorzugsweise auf ungefähr 1,6 km/h/s (1 mph/s) beschränkt. Unter der in Fig. 9 veranschaulichten idealen Bedingung wird die Beschleunigung von ca. 1,6 km/h/s (1 mph/s) aufrecht erhalten, während die Zeit bis zum Erreichen der eingestellten Geschwindigkeit von über 40 Sekunden auf ca. 14 Sekunden abnimmt. Von dem Zeitpunkt an, bei dem ca. 14 Sekunden benötigt werden, um die eingestellte Geschwindigkeit zu erreichen, wird die Beschleunigung reduziert, bis sie gegebenenfalls den Wert 0 annimmt, bei dem die neu eingestellte Geschwindigkeit erreicht ist.
Zurückkommend auf Fig. 5, nachdem eine Soll-Beschleunigung ermittelt worden ist (SCHRITT 94), berechnet das System als Nächstes eine vorzeichenbehaftete Beschleunigungsabweichung (SCHRITT 96). Diese Berechnung erfolgt nach der Gleichung:
vorzeichenbehaftete Beschleunigungsabweichungmph/s = vorzeichenbehaftete Soll-Beschleunigungmph/s - vorzeichenbehaftete Ist-Beschleunigungmph/s
Anschließend wird ein Geschwindigkeitsverstärkungsfaktor berechnet, um eine ruckende Gaspedalbetätigung des Fahrzeugs 12 bei Geschwindigkeiten zu minimieren, die unterhalb der Geschwindigkeiten liegen, die auf Schnellstraßen gefahren werden (SCHRITT 98). Die Berechnung erfolgt nach der Gleichung:
Geschwindigkeitsverstärkungsfaktor = Fahrzeuggeschwindigkeitmph ÷ 60
Vorzugsweise ist der Geschwindigkeitsverstärkungsfaktor für jeden Fall auf den Bereich von ca. 0,5-1,0 begrenzt.
Bei Annäherung an den neuen Einstellwert für die Geschwindigkeit ist eine verstärkte Verstellung des Fahrzeuggaspedals nötig, um zu verhindern, dass das System ansetzt, mit einer niedrigen Frequenz zu schwingen, Daher wird vorzugsweise eine Verstärkung Für die Gaspedalverstellung berechnet nach der Gleichung:
Verstärkung der Gaspedalverstellung = 50 - (Geschwindigkeitsabweichungmph·2,5)
mit einem bevorzugten Minimalwert von etwa 20 (SCHRITT 100). Dies ist in Fig. 10 gezeigt, in der die Verstärkung der Gaspedalverstellung in Abhängigkeit von der in Meilen pro Stunde (mph) angegebenen Geschwindigkeitsabweichung aufgetragen ist. Die Verstärkung der Gaspedalverstellung ist als ein Maß ohne Einheit angegeben. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nimmt die Verstärkung der Gaspedalverstellung von 50 bei einer Geschwindigkeitsabweichung von 0 bis zu einem Minimalwert von 20 bei einer Geschwindigkeitsabweichung von 19,2 km/h (12 mph) ab. Für Geschwindigkeitsabweichungen, die größer sind als 19,2 km/h (12 mph), wird der Minimalwert der Verstärkung der Gaspedalverstellung beibehalten (d. h. 20 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel).
Es wird nun wieder auf Fig. 5 Bezug genommen, in der gezeigt ist, dass eine abschließende Berechnung durchgeführt wird, um die inkrementelle Verstellung des Gaspedals/der Drosselstellung zu ermitteln (SCHRITT 102). Das System berechnet die Veränderung der Gaspedal- oder Drosselstellung als Prozentsatz der Vollgasstellung nach der Gleichung:
Δ Gaspedal-/Drosselstellungir, Prozent der Vollqasstellung = (vorzeichenbehaftete Beschleunigungsabweichungmph/s·GeschwindigkeitsverStärkungsfaktor·Verstärkung der Gaspedalverstellung) ÷ 10
Das Ergebnis dieser Berechnung wird gegebenenfalls durch die minimal und maximal mögliche Stellung des Gaspedals/der Drossel begrenzt. Die Veränderung der Gaspedal- oder Drosselstellung wird sodann an einen Aktuator für das Gaspedalsystem des Fahrzeugs ausgegeben (SCHRITT 104).
Obwohl eine Reihe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, versteht sich, dass vielfältige Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Gegenstand und den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann das Sender/Empfänger-System Ultraschallwellen aussenden und empfangen. Ferner kann die HF-Übertragungssignal ein Mehrfrequenzsignal sein, das aus einer Vielzahl von Frequenzen zusammensetzt ist, wobei jede Frequenz mit den anderen nach dem Zeitmultiplexverfahren gesendet wird. Weiter kann die HF-Übertragungsfrequenz ein ungedämpftes Wellensignal sein. Darüber hinaus kann das HF- Übertragungssignal ein Pseudoimpulssignal sein, bei dem die Gunn-Diode 9 nicht völlig abgeschaltet wird, sondern vielmehr zwischen zwei diskreten Energieniveaus wechselt. Außerdem lässt sich noch eine große Vielfalt von Vorrichtungen oder Verfahren dazu verwenden, um den Fahrzeugführer auf das Auftreten eines Hindernisses aufmerksam zu machen, wie z. B. Läutwerke, physische Vibrationen, visuelle Anzeigen auf dem Armaturenbrett oder der Windschutzscheibe und/oder Einsatz eines Spiegels, der einen Werkstoff (beispielsweise Blei-Lanthan-Zirkonat-Titanat oder PLZT) enthält, der die Farbe wechselt (d. h. sich rot verfärbt) oder in sonstiger Weise seine optischen Eigenschaften verändert, wenn das Tempomatsystem ein Hindernis auf der Fahrbahn des Fahrzeugs erfasst. Darüber hinaus können noch die oben geoffenbarten Werte den Erfordernissen entsprechend variiert werden, und sie sind nicht auf die speziell geoffenbarten Werte beschränkt.

Claims

1. Tempomatsystem (14) für ein Fahrzeug (12) zu dem gehören:

a) Tempomateinrichtung (34, 36), die an ein Fahrzeug (12) angeschlossen ist, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (12) bei einer durch einen Fahrer des Fährzeugs (12) ausgewählten Sollgeschwindigkeit zu regeln;

b) Mittel (74), um einen Entfernungsfehler zu ermitteln;

c) Mittel, die dazu dienen, ein Zielobjekt (24) durch Vergleichen der Entfernung (d) zwischen dem Zielobjekt (24) und dem Fahrzeug (12) als ein gültiges Zielobjekt (24) zu erkennen und festzustellen, ob sich das Zielobjekt (24) auf der Grundlage einer zuvor durchgeführten Erfassung des Zielobjekts (24) innerhalb eines vorausberechneten Entfernungsbereichs befindet, und das Zielobjekt (24) erst für gültig zu bewerten, nachdem dreimal aufeinander folgend festgestellt ist, dass sich das Zielobjekt (24) innerhalb der vorausberechneten Entfernung befindet; und

d) auf der Grundlage der Quadratwurzel aus dem Entfernungsfehler arbeitende Mittel (31, 36, 76), die die Geschwindigkeit, für die das Tempomatsystem (14) gerade eingestellt ist, automatisch entsprechend anpassen, um ein Einholen/Überholen des Zielobjekts (24) zu verhindern.

2. Tempomatsystem nach Anspruch 1, bei dem die auf der Grundlage der Quadratwurzel des Entfernungsfehlers arbeitenden Mittel (34, 36, 76) in der Lage sind, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (12) sowohl zu erreichen als auch zu verringern.

3. Tempomatsystem nach Anspruch 2, bei dem die auf der Grundlage der Quadratwurzel des Entfernungsfehlers arbeitenden Mittel (34, 36, 74) auf keinen Fall eine höhere Geschwindigkeit als die durch den Fahrer für das Tempomatsystem (14) ausgewählte Sollgeschwindigkeit einstellen können.

4. Tempomatsystem nach Anspruch 3, bei dem die auf der Grundlage der Quadratwurzel des Entfernungsfehlers arbeitenden Mittel (34, 36, 74) ein Radarsystem (32) umfassen, das auf dem Fahrzeug (12) vorgesehen ist.

5. Tempomatsystem nach Anspruch 4, bei dem die auf der Grundlage der Quadratwurzel des Entfernungsfehlers arbeitenden Mittel (34, 36, 74) ferner in Abhängigkeit von der Annäherungsgeschwindigkeit des Fahrzeug (12) in Bezug auf das Zielobjekt (24) ansprechen.

6. Tempomatsystem nach Anspruch 3, bei dem die auf der Grundlage der Quadratwurzel des Entfernungsfehlers arbeitenden Mittel (34, 36, 74) aufgrund des Entfernungsfehlers und der Annäherungsgeschwindigkeit eine neue Geschwindigkeit für die Einstellung des Tempomats (36) errechnen, und, basierend auf der neuen Geschwindigkeit, Werte für eine zunehmende Verstellungen des Gaspedals des Fahrzeugs (12) bestimmen.

7. Tempomatsystem nach Anspruch 5, bei dem die auf der Grundlage der Quadratwurzel des Entfernungsfehlers arbeitenden Mittel (34, 36, 74) die für das Tempomatsystem (36) eingestellte Geschwindigkeit nicht verändern, wenn festgestellt wird, dass die Annäherungsgeschwindigkeit gleich Null ist.