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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Krümmungsradius-Detektionsvorrichtung
und ein Verfahren zur Berechnung eines Krümmungsradius einer Kurve einer
Straße
basierend auf Straßeninformationen,
die von einem Fahrzeugnavigationssystem bezogen wurden.
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2. Stand der Technik
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In
den vergangenen Jahren wurden verschiedene Arten von elektronisch
gesteuerten Vorrichtungen zum sicheren Fahren entwickelt, die ein
Fahrzeugnavigationssystem verwenden. In diesen Vorrichtungen werden
Techniken zum sicheren Fahren verwendet, bei denen ein Krümmungsradius
einer vor dem Fahrzeug gelegenen Kurve basierend auf Informationen über Karten
berechnet wird, die von dem Fahrzeugnavigationssystem bezogen wurden,
wobei basierend auf dem berechneten Radius und einer Fahrzeuggeschwindigkeit
vor dem Eintritt in die Kurve ein Alarm ausgegeben wird, um einen
Fahrer des Fahrzeugs zu warnen, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern,
oder automatisch gebremst wird, um die Fahrzeuggeschwindigkeit bis
auf eine angemessene sichere Geschwindigkeit zu verringern, wenn
beurteilt wird, daß das
Fahrzeug nicht in der Lage sein wird, die Kurve zu meistern.
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Ob
diese Vorrichtungen in Kraftfahrzeugen praktikabel sind oder nicht,
hängt davon
ab, wie weit der berechnete oder geschätzte Krümmungsradius an denjenigen
der tatsächlichen
Kurve angenähert
ist. Beispielsweise wird, wie in 6a dargestellt,
ein Punkt T, auf den als Kurvendetektionspunkt Bezug genommen wird,
auf einer Fahrlinie L des Fahrzeugs vor dem Fahrzeug betrachtet.
Dann wird ein erster Punkt S an einem gegenüber dem Punkt T um einen Abtastabstand
Lj zurückliegenden
Punkt plaziert, der basierend auf einem Krümmungsradius einer vorhergehenden
Kurve ermittelt wird. Als nächstes
wird ein zweiter Punkt U an einem Punkt plaziert, der um einen gleichen
Abstand Lj vor dem Punkt T liegt. Danach bilden ein erster Vektor
ST, der von dem ersten Punkt S zu dem Kurvendetektorenpunkt T gezogen
wurde, und ein zweiter Vektor TU, der von dem Punkt S zu dem Punkt
U gezogen wurde, einen Winkel θ,
auf den als "Krümmungsindex" an dem Kurvendetektionspunkt
T Bezug genommen wird. Auf diese Weise wird ein Krümmungsradius
R der Kurve gemäß der folgenden
Gleichung berechnet: R = Lj/(2·sin(θ/2))
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Eine
derartige Berechnungsmethode ist in der offengelegten japanischen
Patentanmeldung Toku-Kai-Hei 8-194886 offenbart.
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Die
in den Karten, die von dem Fahrzeugnavigationssystem erhalten wurden,
enthaltenen Straßendaten
sind durch eine Reihe von Punktdaten, die in diskreten Abständen angegeben
wurden, und Liniendaten gebildet, die durch suksessives Verbinden
zweier benachbarter Punkte erhalten wurden, wie in 5 dar gestellt.
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Gemäß diesem
Stand der Technik stellt es ein Genauigkeitsproblem dar, inhärente Punktdaten
des Navigationssystems auf die Berechnung von Krümmungsradien anzuwenden, und
daher müssen,
wie in 6b dargestellt, interpolierte
Punkte zwischen dem Kurvendetektionspunkt T und den bekannten Daten
aus dem Navigationssystem plaziert werden.
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Ferner
ist es, wie in 6c dargestellt, in einem Fall,
in dem sich die Straße
kompliziert krümmt,
in Abhängigkeit
von der weise der Ermittlung des Abtastabstandes Lj unmöglich, jeweilige
Kurvendetektionspunkte sanft zu verbinden, so daß die ermittelte Straßenkonfiguration
starke Unterschiede gegenüber
der tatsächlichen
aufweist. Im Ergebnis ist es unmöglich,
einen genauen Krümmungsradius
der Kurve zu ermitteln.
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Um
den Straßenverlauf
abzuschätzen,
besteht ferner die Neigung, einen ziemlich großen Krümmungsradius zu berechnen,
da sich das Fahrzeug durch die drei Punkte S, T und U bewegen muß, wie oben beschrieben.
Auf diese Weise wird zugelassen, daß das Fahrzeug in die Kurve
mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit eintritt, die größer als
die begrenzte Fahrzeuggeschwindigkeit ist, ohne daß ein Alarm
ausgegeben wird oder daß Vorrichtungen
zum sicheren Fahren betätigt
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Krümmungsradius-Detektionsvorrichtung
eines Fahrzeugs anzugeben, die geeignet ist, bei hohen Geschwindigkeiten
einen geeigneten Krümmungsradius
einer Kurve unter Verwendung von Punktdaten zu ermitteln, die von
einem Fahrzeugnavigationssystem bezogen wurden, so, wie diese Punktdaten
sind.
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Dementsprechend
sieht die vorliegende Erfindung eine Krümmungsradius-Detektionsvorrichtung
für ein
Fahrzeugleitsystem vor, wobei die Vorrichtung daran angepaßt ist,
eine Kurve in der Straße
vor dem genannten Fahrzeug basierend auf Straßeninformationen zu detektieren,
die von einem Fahrzeugnavigationssystem bezogen wurden, mit: Mitteln
zum Detektieren eines ersten Punktes, eines zweiten Punktes und
eines dritten Punktes in der Reihenfolge der Bewegungsrichtung des
genannten Fahrzeugs aus Punktdaten, die eine Straßenkonfiguration
bzw. einen Straßenverlauf
zeigen und durch das genannte Fahrzeugnavigationssystem geliefert
werden; Mitteln zum Vergleichen der Länge der geraden Linie, die
den genannten ersten Punkt mit dem genannten zweiten Punkt verbindet,
mit der Länge
der geraden Linie, die den genannten zweiten Punkt mit dem genannten
dritten Punkt verbindet, und zum Ermitteln, welche kürzer und
welche länger
ist; Mittelpunkt-Berechnungsmitteln zum Finden eines vierten Punktes,
der sich auf halber Länge
entlang der kürzeren Linie
zu dem genannten zweiten Punkt befindet, Äquivalenzmittelpunkt-Berechnungsmitteln
zum Finden eines fünften
Punktes, der in dem genannten Abstand zu dem genannten zweiten Punkt
in der Richtung der genannten längeren
Linie angeordnet ist und Krümmungsradius-Berechnungsmitteln
zum Ermitteln eines Schnittpunktes der beiden Linien, die senkrecht
zu der genannten kürzeren
und der genannten längeren
Linie sind und den genannten vierten Punkt bzw. den genannten fünften Punkt
schneiden, als Zentrum der genannten Kurve, und zum Berechnen eines
Krümmungsradius
basierend auf dem genannten Zentrum der genannten Kurve.
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Die
Erfindung erstreckt sich ferner auf ein Ver fahren zum Detektieren
eines Krümmungsradius
einer Kurve einer Straße
basierend auf Punktdaten, die eine Konfiguration der genannten Straße zeigen,
mit den Schritten: Detektieren eines ersten Punktes, eines zweiten
Punktes und eines dritten Punktes aus den genannten Punktdaten;
Vergleichen der Länge
der geraden Linie, die den genannten ersten Punkt mit dem genannten zweiten
Punkt verbindet, mit der Länge
der geraden Linie, die den genannten zweiten Punkt mit dem genannten
dritten Punkt verbindet, und Ermitteln, welcher kürzer und
welcher länger
ist; Finden eines vierten Punktes, der sich auf halber Länge entlang
der kürzeren
Linie zu dem genannten zweiten Punkt befindet; Finden eines fünften Punktes,
der sich in dem genannten Abstand zu dem genannten zweiten Punkt
in der Richtung der genannten längeren
Linie befindet, und Ermitteln eines Schnittpunktes der beiden Linien,
die senkrecht zu der genannten kürzeren
Linie bzw. der genannten längeren
Linie sind und jeweils den genannten vierten Punkt und den genannten
fünften
Punkt schneiden, als Zentrum der genannten Kurve, und Berechnen
eines Krümmungsradius
basierend auf dem genannten Zentrum der genannten Kurve.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockschaltbild, das eine Krümmungsradius-Detektionsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Erläuterungsdiagramm,
das einen Weg der Berechnung eines Krümmungsradius einer Kurve zeigt;
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3 ist
ein Erläuterungsdiagramm,
das einen Weg der Korrektur des berechneten Krümmungsradius zeigt;
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4 ist
eine Tabelle von Korrekturkoeffizienten;
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5 ist
eine Diagramm, das ein Beispiel von Punktdaten zeigt, die von einem
Fahrzeugnavigationssystem erhalten wurden; und
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6a bis 6c sind
Diagramme, die ein Beispiel der Berechnung eines Krümmungsradius
gemäß dem Stand
der Technik zeigen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es
sei nun auf 1 Bezug genommen. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet
eine Krümmungsradius-Detektionsvorrichtung,
in die Punktdaten zum Bilden einer Straßenkonfiguration bzw. eines
Straßenverlaufes
und Informationen zum Anzeigen einer Kategorie der Straße, beispielsweise
Autobahnen, Staatsstraßen oder
Provinzstraßen,
von einem Fahrzeugnavigationssystem 2 eingegeben werden.
Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Straßenbreiten-Detektionsvorrichtung
zum Ausgeben von Straßenbreiteninformationen
an die Krümmungsradius-Detektionsvorrichtung 1.
Basierend auf diesen Informationen von dem Fahrzeugnavigationssystem
und der Straßenbreiten-Detektionsvorrichtung 3 werden
in der Krümmungsradius-Detektionsvorrichtung 1 berechnete
Krümmungsradien
von Kurven auf einer Anzeigevorrichtung 4 angezeigt.
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Das
Fahrzeugnavigationssystem 2 ist ein bekanntes System, das
eine Fahrzeugposition-Detektionssensorsektion 2a, eine
Hilfsspeichersektion 2b, eine Informationsanzeigesektion 2c,
eine Betriebssektion 2d und eine Rechensektion 2e umfaßt.
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Im
einzelnen umfaßt
die Fahrzeugposition-Detek tionssensorsektion 2a einen Funkempfänger zum Empfang
einer Funkwelle von einem sogenannten GPS (Global Positioning System)-Satelliten,
um die gegenwärtige
Position des Fahrzeugs zu detektieren, einen Erdmagnetismussensor
zum Detektieren der absoluten Bewegungsrichtung des Fahrzeuges und
einen Radgeschwindigkeitssensor zum Detektieren einer Drehgeschwindigkeit
eines Rades, aus der eine Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Reisedistanz
ermittelt werden.
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Die
Hilfsspeichersektion 2b ist ein Compact Disc (CD-ROM)-Player
zum Betreiben einer Compact Disc als Nur-Lesespeicher (read only
memory), auf der eine große
Anzahl von Straßenkarten,
auf unterschiedliche Größen reduziert,
einschließlich
Straßen-
und Geländeinformationen
gespeichert sind. Ferner ist auf der Compact Disc Straßeninformation
kategorisiert in Autobahnen, Staatsstraßen, Provinzstraßen und
dergleichen gespeichert, und die verschiedene straßenbezogene
Informationen, beispielsweise Ampeln und Verkehrsschilder, sind
ebenfalls gespeichert. Die Straßendaten
in den Straßenkarten
sind durch Punktdaten, die in diskreten Abständen eingegeben werden, und
Liniendaten, die durch suksessives Verbinden jeweils zweier benachbarter
Punkte gebildet werden, gebildet.
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Die
Informationsanzeigesektion 2c besteht aus einer Flüssigkristallanzeige,
auf der Karten, eine Position eines eigenen Fahrzeugs hinsichtlich
Breite, Länge
und Höhe,
Richtungen, eine Position eines eigenen Fahrzeugs auf Karten, ein
geeignetster Weg von der gegenwärtigen
Position zu einem Zielort und dergleichen angezeigt werden.
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Die
Betriebssektion 2d, die als eine Einheit mit der Informationsanzeigesektion 2c ausgebildet
ist, weist einen berührungsempfindlichen
Bildschirm auf, in den Anweisungen oder eine Veränderung von Kartengrößen, eine
Anzeige des Namens eines Ortes, verschiedene regionale Informationen
oder eine Führung
zu einem geeigneten Weg und dergleichen angegeben werden.
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Die
Berechnungssektion 2e führt
ein sogenanntes "map-matching" aus, bei dem die
Fahrzeugfahrzustände,
die von der Fahrzeugpositions-Detektionssektion 2a erhalten
werden, und die Karteninformation, die aus der Hilfsspeichersektion 2b ausgelesen
werden, synthetisiert werden. Das Ergebnis des "map-matchings" wird als Antwort auf Betriebssignale
von der Betriebssektion 2d an die Informationsanzeigesektion 2c gesendet,
auf der die gegenwärtige
Position des Fahrzeugs, eine Umgebungskarte, ein geeignetster Weg
zu dem Ziel und dergleichen angezeigt werden. Ferner werden die
Punktdaten und die Straßenkategorie-Information angezeigt,
wenn sie benötigt
werden.
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Die
Straßenbreiten-Detektionsvorrichtung 3 besteht
aus einem Paar von CCD-Kameras 3a, einer Bildverarbeitungssektion 3b und
einer Straßenbreiten-Detektionssektion 3c.
Das Paar von CCD-Kameras 3a, eine linke und bzw. eine rechte,
sind an der Decke am vorderen Ende des Fahrzeuginnenraumes in einem
gegebenen Abstand zueinander angeordnet, um Stereobilder von Gegenständen in
der frontalen Richtung von unterschiedlichen Beobachtungspunkten
aufzunehmen. Von den CCD-Kameras 3a aufgenommene Signale
dieser Gegenstände
werden in die Bildverarbeitungssektion 3b eingegeben.
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Die
Bildverarbeitungssektion 3b verarbeitet ein Paar von Stereobildern
entsprechend einem Prinzip der Triangulation, um eine dreidimensionale
Abstandsverteilung über
ein gesamtes Bild zu erhalten, und gibt ein Abstandsbild aus, das
die Abstandsverteilung an die Straßenbreiten-Detektionssektion 3c ausgibt.
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Die
Straßenbreiten-Detektionssektion 3c drückt die
Abstandsverteilung des Abstandsbildes als Histogramm aus und erkennt
einen Umriß einer
Straße
durch Verwendung des Histogramms. Eine aus der so erkannten Straße berechnete
Straßenbreite
wird an die Krümmungsradius-Detektionsvorrichtung 1 ausgegeben.
Beispielsweise werden Straßenmarkierungen
der Straße
als Mehrzahl von gestrichelten Linien ausgedrückt, und die Straßenbreite
wird aus einem Querabstand zwischen den linken und rechten gestrichelten
Linien berechnet.
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Die
Anzeigevorrichtung 4 und die Informationsanzeigesektion 2c des
Navigationssystems 2 teilen sich eine gemeinsame Flüssigkristallanzeige.
Berechnete Krümmungsradien
werden auf dieser Flüssigkristallanzeige
angezeigt, um das sichere Fahren eines Fahrers zu unterstützen.
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Die
Krümmungsradius-Detektionsvorrichtung 1 weist
eine Dreipunkte-Detektionssektion 11, eine P1P2-Abstandsberechnungssektion 12,
eine P2P3-Abstandsberechnungssektion 13,
eine Abstandsvergleichssektion 14, eine Mittelpunkt-Berechnungssektion 15,
eine Äquivalenzmittelpunkt-Berechnungssektion 17 und eine
Krümmungsradius-Korrektursektion 18 auf.
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Die
Dreipunkte-Detektionssektion 11 wirkt als ein Mittel zum
Detektieren von drei Punkten, bei denen ein erster Punkt P1, ein zweiter Punkt P2 und ein dritter P3, wie in 5 dargestellt,
in der Reihenfolge der Bewegung, angeordnet in einer Bewegungsrichtung
des Fahrzeuges oder auf einer durch einen Fahrer selektierten Straße, detektiert
werden basierend auf den durch das Navigationssystem 2 eingegebenen
Punktdaten. Diese Punkte P1, P2,
P3 weisen korrespondierende Koordinaten
(X1, Y1), (X12, Y2) bzw. (X3, Y3) auf. Die Positionsinformation
der Punkte P1, P2 wird
an die P1P2-Abstands-Be rechnungssektion 12 gesendet,
in der ein Abstand entlang einer geraden Linie zwischen P1 und P2 berechnet
und an die Abstandsvergleichssektion 14 bzw. die Krümmungsradius-Korrektursektion 18 ausgegeben
wird. In ähnlicher
Weise wird die Positionsinformation der Punkte P2,
P3 an die P2P3-Abstandsberechnungssektion 13 gesendet,
in der ein Abstand entlang einer geraden Linie zwischen P2 und P3 berechnet
wird und an die Abstandsvergleichssektion 14 bzw. die Korrektursektion 18 ausgegeben
wird.
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In
der Abstandsvergleichssektion 14 wird der geradlinige Abstand
zwischen P1 und P2,
der von der P1P2-Abstands-Berechnungssektion 12 eingegeben
wird, mit dem geradlinigen Abstand zwischen P2 und
P3 verglichen, der von der P2P3-Abstands-Berechnungsvorrichtung eingegeben
wird. Als Ergebnis des Vergleichs werden die Daten, die eine Position
und einen Abstand einer kürzeren
geraden Linie umfassen, an die Mittelpunkt-Berechnungssektion 15 bzw.
die Krümmungsradius-Korrektursektion 18 ausgegeben,
und die Daten, die eine Position und einen Abstand einer längeren geraden
Linie umfassen, werden an die Äquivalentmittelpunkt-Berechnungssektion
bzw. die Krümmungsradius-Korrektursektion 18 ausgegeben.
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Dies
bedeutet, daß die
P1P2-Abstands-Berechnungssektion 12,
die P2P3-Abstands-Berechnungssektion 13 und
die Abstandsvergleichssektion 14 ein Abstandsvergleichmittel
bilden. In dem Fall, daß als
Ergebnis des oben genannten Vergleichs geschätzt wird, daß beide
Abstände
gleich sind, können
beide geraden Linien P1P2 oder
P2P3 verwendet werden.
Diesem Ausführungsbeispiel
wird jedoch die gerade Linie P1P2 als kürzere gerade
Linie behandelt.
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Die
Mittelpunkt-Berechnungssektion 15 wirkt als Mittelpunkt-Berechnungsmittel,
in dem ein halber Ab stand (Länge)
der kürzeren
Linie basierend auf den von der Abstandsvergleichssektion 14 angegebenen
Daten berechnet und ein Mittelpunkt auf dieser Linie ermittelt wird.
Unter der Annahme, daß die
kürzere
Linie eine gerade Linie ist, die die Punkte P1 und
P2 verbindet, wird der Mittelpunkt P12 (X12, Y12) wie folgt
berechnet: P12 = (X12, Y12) = ((X1 + X2)/2, (Y1 + Y2)/2)
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Diese
berechneten Daten werden an die Äquivalentmittelpunkt-Berechnungssektion 16 bzw.
die Krümmungsradius-Berechnungssektion 17 ausgegeben.
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In
der Äquivalentmittelpunkt-Berechnungssektion
16 als Äquivalentmittelpunkt-Berechnungsmittel wird
ein Äquivalentmittelpunkt
P
23, der in einem Abstand angeordnet ist,
der der halben Länge
der kürzeren Linie
entspricht, auf der längeren
Linie ermittelt basierend auf den Daten, die von der Äquivalentmittelpunkt-Berechnungssektion
15 eingegeben
werden, und die Koordinate (X
23, Y
23) des Äquivalentmittelpunktes P
23 wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
wobei
K2 = ((X2 – X1)2 + (Y2 – Y1)2)1/2)
/(2·((X3 – X2)2 + (Y3 – Y2)2)1/2) -
Die
Positionsdaten des Äquivalentmittelpunktes
P23, die in der Äquivalenzabstands-Berechnungssektion 16 berechnet
wurden, werden an die Krümmungsradius-Berechnungssektion 17 ausgegeben.
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Ferner
wird in der Krümmungsradius-Berechnungssektion 17 basierend
auf den Positionsdaten bezogen auf den Mittelpunkt P12 und
den Äquivalentmittelpunkt
P23, wie in 2 dargestellt,
ein Schnittpunkt O2 von je weils senkrechten Linien von dem Mittelpunkt
P12 und dem Äquivalentmittelpunkt P23 als Zentrum einer Kurve eines Fahrzeugweges
ermittelt, der den Mittelpunkt P12 und den Äquivalentmittelpunkt
P23 verbindet. Daher ist der Abstand zwischen
O2 und P12 oder
zwischen O2 und P23 ein
Krümmungsradius
R der Kurve. Das Ergebnis der Berechnung in der Krümmungsradius-Berechnungssektion 17 wird
an die Krümmungsradius-Korrektursektion 18 gesendet.
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Die
Berechnung in der Krümmungsradius-Berechnungssektion
17 wird
wie folgt beschrieben:
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Dementsprechend X12 +
M·(Y2 – Y1) = X23 + N·(Y3 – Y2) ...(3) Y12 +
M·(X1 – X2) = Y23 + N·(X2 – X3) ...(4)
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Eliminiert
man M aus den Gleichungen (3) und (4), so erhält man N wie folgt:. N = ((X1 – X2)·(X12 – X23)
+ (Y1 – Y2)·(Y12))
/(X1·Y3 – X3·Y1 – X1·Y2
+ X2·Y1 – X2·Y3 + X3·Y2) ...(5)
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Die
Position O2 des Krümmungsradius ist O2 =
(X02, Y02) = (X23 + N·Y3 – N·Y2
, Y23 + N·X2 – N·X3) ...(6)
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Dementsprechend
wird der Krümmungsradius
R gemäß der folgenden
Gleichung erhalten: R
= ((X02 – X12)2 + (Y02 – Y12)2)1/2 ...(7)
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Ferner
wird ein Abstand L2 von dem Zentrum der
Kurve O2 zu dem zweiten Punkt P2 gemäß der folgenden
Gleichung (8) erhalten: L2 = ((X02 – X2)2 + (Y02 – Y2)2)1/2 ...(8)
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Die
Krümmungsradius-Korrektursektion 18 wirkt
als Krümmungsradius-Korrekturmittel,
in dem eine Differenz De1 zwischen dem Krümmungsradius R und dem Abstand
L2, der von der Krümmungsradius-Berechnungssektion 17 erhalten
wurde, berechnet wird. Wenn die Differenz De1 einen zulässigen Fehlerwert überschreitet,
der weiter unten beschrieben wird, wird der Krümmungsradius R derart korrigiert,
daß De1
mit dem zulässigen
Fehlerwert übereinstimmt.
Der korrigierte Krümmungsradius
R wird an die Anzeigevorrichtung 4 ausgegeben. Wenn die
Differenz De1 kleiner ist als der zulässige Fehlerwert, erübrigt sich
eine Korrektur des Krümmungsradius
R, und der exakte Wert R wird an die Anzeigevorrichtung 4 ausgegeben.
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Der
zulässige
Fehlerwert, der mit der Straßenbreite
und der Länge
der kürzeren
geraden Linie variiert, wird als α·D festgesetzt,
wobei D eine Straßenbreite
und α ein
Koeffizient ist, der mit der Länge
der kürzeren geraden
Linie variiert und auf den nachfolgend als Punkt-zu-Punkt-Intervallkorrekturkoeffizient
Bezug genommen wird.
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Die
Straßenbreite
D wird normalerweise von der Straßenbreiten-Detektionsvorrichtung 3 erhalten.
In einem Fall, in dem sie nicht von der Straßenbreiten-Detektionsvorrichtung 3 erhalten
werden kann, wird die Straßenbreite
D basierend auf der Straßenkategorieinformation
festgesetzt, beispielsweise Autobahnen, Staatsstraßen, Provinzstraßen und
dergleichen, die von dem Navigationssystem 2 erhalten wurde.
Wie aus dem Vorhergehenden verständlich
ist, besteht nur ein geringer Bedarf nach einer Korrektur des Krümmungsradius
R, wenn die Straßenbreite
D groß wird.
Dies bedeutet, daß im
Falle von Straßen
in der tatsächlichen Welt
die Differenz zwischen einem inneren R und einem äußeren R
der Biegung groß wird,
wenn die Straßenbreite
groß wird.
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Ferner
wird, wie in 4 dargestellt, der Punkt-zu-Punkt-Intervallkorrekturkoeffizient α groß festgesetzt,
wenn die Länge
der kürzeren
geraden Linie gering wird. Als Ergebnis wird der zulässige Fehlerwert
groß. Dies
bedeutet, daß dann,
wenn die Länge
der kürzeren
geraden Linie gering wird, viele Punktdaten auf den Fahrzeugweg
gesetzt werden, um die Straßenkonfiguration
bzw. den Straßenverlauf
detaillierter auszudrücken.
Dies bedeutet, daß dann,
wenn die Länge
der kürzeren
geraden Linie gering ist, es weniger notwendig ist, den Krümmungsradius
R zu korrigieren.
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3 zeigt
eine detaillierte Beschreibung der Korrektur in der Korrektursektion 18.
Ein Vektor B1 von P1 zu
P2 und ein Vektor B2 von
P2 zu P3 sind definiert
als B1 = (X2 – X1, Y2 – Y1) = (Xb1, Yb1) beziehungsweise B2 =
(X3 – X2, Y3 – Y2) = (Xb2, Yb2). Wenn θ ein Winkel zwischen B1 und B2 ist, wird
die folgende Gleichung erhalten: cosθ = (Xb1·Xb2 + Yb1·Yb2)/(|B1|·|B2|),
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Ein
Verhältnis
des Fehlers R/L2 (Pde1) ist: Pde1 = R/L2 =
cos(θ/2)
= ((cosθ +
1)/2)1/2 ....(9)
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Die
Differenz De1 zwischen L2 und R wird wie
folgt ausgedrückt: De1 = L2 – R = L2·(1 – Pde1)
=
L2·(1 – ((cosθ + 1)/2)1/2) ....(10)
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In
dem Fall, daß die
Differenz De1 einen zulässigen Fehlerwert
(α·D) überschreitet,
wird der Krümmungsradius
R mit De1 = α·D korrigiert.
Dies bedeutet: L2 = De1/(1 – ((cosθ + 1)/2)1/2)
= α·D/(1 – ((cosθ + 1)/2)1/2)
= α·D/(1 – ((Xb1·Xb2 + Yb1·Yb2) + (|B1|·|B2|)
/(2·|B1|·|B2|))1/2
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Daher
wird R = L2·Pde1
= α·D/(1 – ((cosθ + 1)/2)1/2)
·((cosθ + 1)/2)1/2
= α·D/((2/(cosθ + 1))1/2 – 1)
= α·D/((2/·|B1|·|B2|/(Xb1·Xb2 + Yb1·Yb2 +
(|B1|·|B2|))1/2 – 1) ....(11)
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Als
nächstes
wird der Betrieb der auf diese Weise gebildeten Krümmungsradius-Detektionsvorrichtung
beschrieben.
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Als
erstes erhält
die Krümmungsradius-Detektionsvorrichtung
Punktdaten, die Straßen
auf den Karten repräsentieren,
Straßenkategorieinformation,
beispielsweise Autobahnen, Staatsstraßen, Provinzstraßen und dergleichen,
von dem Navigationssystem 2 und Informationen, die sich
auf die Straßenbreite
bezieht, von der Straßenbreiten-Detektionsvorrichtung 3.
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Ferner
detektiert basierend auf den Punktdaten, die von dem Navigationssystem 2 erhalten
wurden, die Dreipunkte-Detektionssektion 11 der Krümmungsradius-Detektionsvorrichtung 1 drei
Punkte, nämlich
einen ersten Punkt P1, einen zweiten Punkt
P2 und einen dritten Punkt P3,
in der Reihenfolge der Bewegungsrichtung auf einer Straße, auf
der sich das Fahrzeug bewegt, oder auf einer durch einen Fahrer
selektierten Straße.
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Die
P1P2-Abstands-Kalkulationssektion 12 berechnet basierend
auf der Positionsinformation der ersten und zweiten Punkte P1, P2, die von der
Dreipunkte-Detek tionssektion 11 eingegeben wurden, einen
geradlinigen Abstand zwischen dem ersten Punkt P1 und
dem zweiten Punkt P2 und gibt das Ergebnis
der Berechnung an die Abstandsvergleichssektion 14 bzw.
die Korrektursektion 18 aus.
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Ferner
rechnet die P2P3-Abstands-Berechnungssektion 13 basierend
auf der Positionsinformation der zweiten und dritten Punkte P2, P3, die von der
Dreipunkte-Detektionssektion 11 eingegeben wurden, einen
geradlinigen Abstand zwischen dem zweiten Punkt P2 und
dem dritten Punkt P3 und gibt das Ergebnis
der Berechnung an die Abstandsvergleichssektion 14 bzw.
die Korrektursektion 18 aus.
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Dann
vergleicht die Abstandsvergleichssektion 14 den geradlinigen
Abstand zwischen dem ersten Punkt P1 und
dem zweiten Punkt P2, der von der P1P2-Abstands-Berechnungssektion
eingegeben wurde, mit demjenigen zwischen dem zweiten Punkt P2 und dem dritten Punkt P3,
die von der P2P3-Abstandsberechnungssektion 13 eingegeben
wurde, und die Daten (Position und Abstand), die sich auf den kürzeren beziehen,
werden an die Mittelpunkt-Berechnungssektion 15 bzw.
die Krümmungsradius-Korrektursektion 18 ausgegeben.
Auf der anderen Seite werden die Daten (Position und Abstand), die
sich auf den längeren
beziehen, an die Äquivalentmittelpunkt-Berechnungssektion 16 und
die Krümmungsradius-Korrektursektion 18 ausgegeben.
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Die
Mittelpunkt-Berechnungssektion 15 berechnet einen halben
Abstand der kürzeren
der geraden Linien basierend auf den Daten (Position und Abstand),
die sich auf die kürzere
Linie beziehen, die von der Abstandsvergleichssektion 14 eingegeben
wurden, und ermittelt die Position eines Mittelpunktes P12 der kürzeren.
Das Ergebnis dieser Berechnung wird an die Äquiva lentmittelpunkt-Berechnungssektion 16 und
die Krümmungsradius-Berechnungssektion 17 ausgegeben.
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Ferner
ermittelt die Äquivalentmittelpunkt-Berechnungssektion 16 eine
Position eines Äquivalentmittelpunktes
P23, der im halben Abstand der kürzeren geraden
Linie auf der längeren
geraden Linie angeordnet ist, basierend auf den Daten (Position
und Abstand), die sich auf die längere
gerade Linie beziehen, die von der Abstands-Vergleichssektion 14 eingegeben
wurden, und den Daten des halben Abstandes der kürzeren geraden Linie, und gibt
die Positionsdaten, die sich auf den Äquivalentmittelpunkt P23 beziehen, an die Krümmungsradius-Berechnungssektion 17 aus.
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In
dem Fall, daß die
gerade Linie zwischen P2 und P3 kürzer als
diejenige zwischen P1 und P2 ist,
wird ein Mittelpunkt auf den Punkt P23 gesetzt,
und daher wird der Punkt P12 ein Äquivalentmittelpunkt.
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Die
Krümmungsradius-Berechnungssektion 17 ermittelt
als ein Zentrum der Kurve einen Schnittpunkt O2 jeweils
einer senkrechten Linie von dem Mittelpunkt P12 und
dem Äquivalentmittelpunkt
P23 entsprechend der Gleichung (6) und berechnet
einen Krümmungsradius
R auf der Position des Zentrums der Kurve O2 entsprechend
der Gleichung (7). Das Ergebnis der Berechnung in der Krümmungsradius-Berechnungssektion 17 wird
an die Krümmungsradius-Korrektursektion 18 ausgegeben.
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Die
Krümmungsradius-Korrektursektion 18 ermittelt
eine Differenz De1 zwischen dem Krümmungsradius R und dem Abstand
L2 von dem Zentrum der Kurve O2 zu
dem Punkt P2. Wenn die Differenz De1 den zulässigen Fehlerwert α·D, der
entsprechend der Straßenbreite
D und der Länge
der kürzeren
geraden Linie festgesetzt wird, einen zulässigen Fehlerwert überschreitet,
wird der Krümmungsradius
R derart korrigiert, daß die
Differenz De1 gleich dem zulässigen
Fehlerwert α·D entsprechend
der Gleichung (11) wird. Andererseits wird dann, wenn die Differenz
De1 unterhalb des zulässigen
Fehlerwertes α·D ist,
der Krümmungsradius
R nicht korrigiert. Der korrigierte oder unkorrigierte Krümmungsradius
R wird an die Anzeigevorrichtung 4, die eine gemeinsame
Flüssigkristallanzeige
mit dem Navigationssystem 2 aufweist, ausgegeben, und auf
der Flüssigkristallanzeige
angezeigt, um ein sicheres Fahren eines Fahrers zu unterstützen.
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Zusammenfassend
kann die Krümmungsradius-Detektionsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung schnell einen zustreffenden Krümmungsradius auch einer Kurve
mit irregulären
Intervallen berechnen unter Verwendung der Punktdaten, die durch
das Navigationssystem bereitgestellt werden. Ferner kann die Vorrichtung
einen zutreffenden Wert eines Krümmungsradius
erhalten, ohne daß Interpolationsdaten
erzeugt oder komplizierte Berechnungen ausgeführt werden.
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Da
ferner die Größe des zulässigen Fehlers
mit der Straßenbreite
und der Anzahl von auf Karten festgesetzten Punktdaten variieren
kann, ist es aufgrund der in der Krümmungsradius-Detektionsvorrichtung
vorgesehenen Korrekturmittel möglich,
zutreffende Werte der Krümmungsradien
unabhängig
von der Anzahl der Punktdaten zu erhalten.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird der erhaltene Krümmungsradius für eine Anzeige
auf einer Flüssigkristallanzeige
verwendet. Es sind jedoch unter Berücksichtigung der Aufgabe der vorliegenden
Erfindung Abwandlungen hinsichtlich der Verwendung des Krümmungsradius
möglich.
Beispielsweise ist ein Tonalarm insbesondere dann nützlicher
als ein visueller Alarm, wenn der Krümmungsradius klein ist. Fer ner
kann die Information über
den Krümmungsradius
in Fahrzeugsteuervorrichtungen, beispielsweise eine Gassteuerung,
eine Bremssteuerung, eine Steuerung eines automatischen Getriebes
oder dergleichen eingegeben werden, um die Fahrzeuggeschwindigkeit
auf einen sicheren Wert zu reduzieren, bevor das Fahrzeug in die
Kurve einfährt.
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Ferner
kann in dem Fall, daß eine
derartige Information an eine Vierrad-Steuervorrichtung angelegt wird,
eine Steuercharakteristik nützlich
sein, die die Neigung zu einer gegenläufigen Phase hat, wenn eine
Reihe von Kurven oder Windungen auftritt, und eine Tendenz zu einer
identischen Phase ist bevorzugt in bezug auf einen Kurvenausgang.
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Ferner
wird bei dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung die Straßenbreite durch die Straßenbreiten-Detektionsvorrichtung
detektiert. Sie kann jedoch auch basierend auf der von dem Navigationssystem
erhaltenen Straßeninformation
festgesetzt werden.
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Während das
gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden ist, sollte
zur Kenntnis genommen werden, daß diese Offenbarung ausschließlich zur
Erläuterungszwecken
dient und daß vielfältige Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich
der Erfindung zu verlassen, wie er sich aus den beigefügten Ansprüchen ergibt.
