DE10394295T5

DE10394295T5 - Entfernungsberechnungsvorrichtung und Berechnungsprogramm

Info

Publication number: DE10394295T5
Application number: DE10394295T
Authority: DE
Inventors: Asako Fujii; Tomonobu Takashima
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2012-02-09
Also published as: US7392155B2; WO2005043081A1; JPWO2005043081A1; JP4398430B2; US20060139619A1

Abstract

Die Entfernung zwischen einem beweglichen Körper und einem Gegenstand soll auf der Basis verschiedener Zustandsgrößen wie etwa des Seitenwinkels zwischen dem beweglichen Körper und dem Gegenstand, der Geschwindigkeit und der Gierrate genau berechnet werden. Eine Berechnungsvorrichtung umfaßt ein Mittel zum Berechnen des Seitenwinkels zwischen dem beweglichen Körper und einem Gegenstand, ein Mittel zum Berechnen der durch den beweglichen Körper zwischen zwei Zeitpunkten zurückgelegten Entfernung, ein Mittel zum Berechnen einer Winkelveränderung in der Bewegungsrichtung und ein Mittel zum Berechnen der linearen Entfernung von dem beweglichen Körper bis zu dem Gegenstand unter Verwendung der Mittel.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Berechnen der Entfernung zwischen einem beweglichen Körper und einem feststehenden Gegenstand und, genauer gesagt, zum Beispiel eine Entfernungsberechnungsvorrichtung und ein Berechnungsprogramm zum Berechnen der korrekten Entfernung zwischen einem fahrenden Fahrzeug auf einer Straße und einem Gegenstand auf der Basis einer Zustandsgröße eines Fahrzeugs wie beispielsweise des Elevationswinkels zwischen einem fahrenden Fahrzeug und einem Gegenstand, eines Seitenwinkels, der Geschwindigkeit und der Gierrate eines Fahrzeugs, etc.
Hintergrundtechnik
Die Automobil-Navigationstechnik zum Leiten eines Fahrzeugführers in Abhängigkeit von der gegenwärtigen Position eines Fahrzeugs und dem Ziel ist weit fortgeschritten und hat durch das Detektieren der Position eines Fahrzeugs unter Einsatz einer Straßenkarten-Datenbank und eines GPS (global positioning system: Satellitennavigationssystem) breite Verwendung gefunden. Bei diesem System wird auf der Basis der Informationen über die geographische Breite und Länge, die durch das GPS erhalten werden, die Position des betreffenden Fahrzeugs der Straßenkarte überlagert und auf ihr angezeigt und die Entfernung bis zu einer Kreuzung, etc. berechnet.
Ein Beispiel für die obenerwähnte herkömmliche Technik ist in dem folgenden Patentdokument offenbart:
Patentdokument

Japanisches Patent Nr. 3381312 (P3381312) ”Navigationsgerät” = JP 07-035560 A

Dieses Patentdokument offenbart die Technik zum Erkennen eines Gegenstands, dessen Position gemäß Straßenkarteninformationen bezeichnet werden kann, zum Berechnen der Entfernung zwischen dem Gegenstand und dem betreffenden Fahrzeug auf der Basis der laufenden Entfernung des Fahrzeugs zwischen zwei Zeitpunkten und des Elevationswinkels von jedem Punkt zu demselben Gegenstand und zum Korrigieren der Position des betreffenden Fahrzeugs.
Bei dieser herkömmlichen Technik kann jedoch nur die lineare Entfernung bis zu einem Lichtsignal berechnet werden, und es besteht das Problem, daß ein Fehler auftritt, wenn die Entfernung mit der tatsächlich zurückgelegten Entfernung auf der Straße berechnet wird, die oft eine kurvige Strecke ist, und wenn kein Lichtsignal in der Fahrtrichtung des betreffenden Fahrzeugs vorhanden ist.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die obengenannten Probleme zu lösen, und sie ist darauf gerichtet, eine Entfernungsberechnungsvorrichtung vorzusehen, mit der eine Entfernung mit hoher Präzision durch das richtige Verwenden eines Seitenwinkels, der Geschwindigkeit und der Beschleunigung (Steigungswinkel), einer Gierrate, etc., einschließlich des Elevationswinkels von dem Fahrzeug bezüglich eines Gegenstands gemessen werden kann, und ein Berechnungsprogramm für die Vorrichtung.
1 ist ein Blockdiagramm, welches das Prinzip der Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration, welches das Prinzip der Ausführungsform 1 der Entfernungsberechnungsvorrichtung zeigt, die später beschrieben ist. Eine Entfernungsberechnungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform 1 enthält wenigstens ein Seitenswinkelberechnungsmittel 2, ein Berechnungsmittel der zurückgelegten Entfernung 3, ein Berechnungsmittel der Winkelveränderungsgröße 4 und ein Berechnungsmittel der linearen Entfernung 5.
Das Seitenwinkelberechnungsmittel 2 berechnet den Winkel, der durch die Richtung längs eines beweglichen Körpers, zur Beispiel eines fahrenden Fahrzeugs, und eines feststehenden Gegenstands, wie zum Beispiel eines Lichtsignals, und eine Fahrtrichtung des beweglichen Körpers auf einer horizontalen Ebene gebildet wird, als Seitenwinkel. Das Berechnungsmittel der zurückgelegten Entfernung 3 berechnet die zurückgelegte Entfernung eines beweglichen Körpers zwischen zwei Zeitpunkten, wie beispielsweise im Prozeßintervall von 100 ms, die als lineare Entfernung berechnet wird.
Das Berechnungsmittel der Winkelveränderungsgröße 4 berechnet den Drehwinkel um die vertikale Achse, die den Schwerpunkt des beweglichen Körpers durchlauft, zwischen den zwei Zeitpunkten als Winkelveränderungsgröße in der Fahrtrichtung Des Berechnungsmittel der linearen Entfernung 5 berechnet die lineare Entfernung zwischen dem beweglichen Körper und dem Gegenstand unter Verwendung der Ausgabe des Seitenwinkelberechnungsmittels 2, des Berechnungsmittels der zurückgelegten Entfernung 3 und des Berechnungsmittels der Winkelveränderungsgröße 4.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Entfernungsberechnungsvorrichtung 1 ferner enthalten: einen Sensor der gegenwärtigen Position zum Detektieren der gegenwärtigen Position eines beweglichen Körpers; ein Datenbankmittel zum Ausgeben von Straßenkarteninformationen, die Straßen an der gegenwärtigen Position enthalten, die von der Ausgabe des Sensors der gegenwärtigen Position abhängt; und ein Berechnungsmittel der laufenden Entfernung zum Berechnen der laufenden Entfernung von der gegenwärtigen Position bis zu dem Gegenstand unter Verwendung der Ausgabe des Datenbankmittels, des Seitenwinkelberechnungsmittels 2 und des Berechnungsmittels der linearen Entfernung 5.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung ferner ein Gegenstandserkennungsmittel enthalten, zum Erkennen eines Gegenstands von einem Bild, das den Gegenstand enthält, und als Resultat zum Vorsehen zum Beispiel der Koordinaten des Gegenstands für das Seitenwinkelberechnungsmittel 2. In diesem Fall kann die Vorrichtung weiterhin enthalten: ein Gegenstandserkennungsüberwachungsmittel zum Überwachen dessen, ob die Ausgabe des Gegenstandserkennungsmittels von einem vorbestimmten Bereich abgewichen ist oder nicht; und ein Gegenstandserkennungsänderungsmittel zum Ändern der Ausgabe des Gegenstandserkennungsmittels und Vorsehen des Resultats für das Seitenwinkelberechnungsmittel, wenn die Abweichung detektiert wird.
Im übrigen kann die Vorrichtung ferner enthalten: einen Geschwindigkeitssensor zum Vorsehen der Geschwindigkeit eines beweglichen Körpers für das Berechnungsmittel der zurückgelegten Entfernung 3; den Sensor der gegenwärtigen Position und das Datenbankmittel, die oben erwähnt wurden; ein Rollwinkelberechnungsmittel zum Berechnen des Drehwin kels um die Fahrtrichtung eines beweglichen Körpers als Rollwinkel unter Verwendung der Ausgabe des Datenbankmittels und des Geschwindigkeitssensors; und ein Rollwinkeländerungsmittel zum Ändern des Erkennungsresultats eines Gegenstands, zum Beispiel von Koordinaten, unter Verwendung des Rollwinkels und des Erkennungsresultats des Gegenstands und zum Vorsehen des Resultats für das Seitenwinkelberechnungsmittel 2.
Zusätzlich kann in der Ausführungsform die Vorrichtung ferner enthalten: einen Gierratensensor zum Detektieren der Drehwinkelgeschwindigkeit an der vertikalen Achse eines beweglichen Körpers und zum Vorsehen des Resultats für das Berechnungsmittel der Winkelveränderungsgröße 4; und ein Entfernungsschätzmittel zum Schätzen einer Entfernung von dem beweglichen Körper bis zu dem Gegenstand unter Verwendung der Ausgabe des Gierratensensors und des Berechnungsmittels der linearen Entfernung 5; und kann weiterhin enthalten: ein Gierratenüberwachungsmittel zum Überwachen der Ausgabe des Gierratensensors und/oder des Ausgabebereichs als vorbestimmten Veränderungsbereich und/oder dessen, ob die Veränderung der Ausgabe von dem vorbestimmten Bereich abgewichen ist oder nicht; und ein Gierratenänderungsmittel zum Ändern der Ausgabe des Gierratensensors unter Verwendung der vorherigen Gierrate und des Wertes der Geschwindigkeit und zum Vorsehen eines Änderungsresultats für das Berechnungsmittel der linearen Entfernung 5.
Die Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung enthält wenigstens ein Elevationswinkelberechnungsmittel, ein Berechnungsmittel der zurückgelegten Entfernung, ein Steigungswinkelberech nungsmittel und ein Berechnungsmittel der Entfernung in Fahrtrichtung.
Das Elevationswinkelberechnungsmittel berechnet als Elevationswinkel den Winkel, der durch die Richtung längs eines beweglichen Körpers und eines Gegenstands und eine horizontale Ebene gebildet wird. Des Steigungswinkelberechnungsmittel berechnet als Steigungswinkel den Drehwinkel des beweglichen Körpers auf der horizontalen Ebene in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung des beweglichen Körpers und der vertikalen Richtung. Das Berechnungsmittel der zurückgelegten Entfernung berechnet die zurückgelegte Entfernung zwischen zwei Zeitpunkten des beweglichen Körpers wie in der Ausführungsform 1, deren Prinzip oben unter Bezugnahme auf 1 erläutert wurde. Das Berechnungsmittel der Entfernung in Fahrtrichtung berechnet die Komponente in der Fahrtrichtung (eines Fahrzeugs) als lineare Entfernung von dem beweglichen Körper bis zu dem Gegenstand unter Verwendung der Ausgabe des Elevationswinkelberechnungsmittels, des Berechnungsmittels der zurückgelegten Entfernung und des Steigungswinkelberechnungsmittels.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung, wie in der Ausführungsform 1, auch den Sensor der gegenwärtigen Position, das Datenbankmittel und das Berechnungsmittel der zurückgelegten Entfernung enthalten.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch ein Gegenstandserkennungsmittel zum Erkennen eines Gegenstands von einem Bild, das den Gegenstand enthält, und zum Vorsehen des Erkennungsresultats für das Elevationswinkelberechnungsmittel enthalten. Die Vorrichtung kann ferner das Gegenstandserkennungsüberwachungsmittel und das Gegenstandserkennungsänderungsmittel enthalten, die oben erwähnt sind.
In diesem Fall kann die Vorrichtung weiterhin den Geschwindigkeitssensor, den Sensor der gegenwärtigen Position, das Datenbankmittel, das Rollwinkelberechnungsmittel und das Rollwinkeländerungsmittel enthalten, die oben erwähnt sind. Das Rollwinkeländerungsmittel ändert das Erkennungsresultat des Gegenstands und sieht das Änderungsresultat für das Elevationswinkelberechnungsmittel vor.
Des weiteren enthält in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung ferner einen Beschleunigungssensor zum Detektieren der Beschleunigung in der Fahrtrichtung eines beweglichen Körpers, und das Steigungswinkelberechnungsmittel kann den Steigungswinkel unter Verwendung der Ausgabe des Beschleunigungssensors berechnen.
Im übrigen kann die Vorrichtung zusätzlich zu dem Sensor der gegenwärtigen Position und dem Datenbankmittel, die oben erwähnt sind, weiterhin ein Neigungswinkelberechnungsmittel enthalten, zum Berechnen des Neigungswinkels in der Fahrtrichtung an der gegenwärtigen Position des beweglichen Körpers unter Verwendung der Ausgabe des Datenbankmittels, und das Steigungswinkelberechnungsmittel kann den Steigungswinkel unter Verwendung der Ausgabe des Neigungswinkelberechnungsmittels berechnen. Des weiteren kann die Vorrichtung auch einen Beschleunigungssensor enthalten, und das Steigungswinkelberechnungsmittel kann den Steigungswinkel unter Verwendung der Ausgabe des Beschleunigungssensors zusätzlich zu der Ausgabe des Neigungswinkelberechnungsmittels berechnen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können, wie oben beschrieben, die lineare Entfernung bis zu einem Gegenstand, die Entfernung in der Fahrtrichtung eines beweglichen Körpers, etc. unter Verwendung des Seitenwinkels eines beweglichen Körpers, der Winkelveränderung in der Fahrtrichtung eines beweglichen Körpers, etc. und auch unter Verwendung des Elevationswinkels eines beweglichen Körpers, des Steigungswinkels eines beweglichen Körpers, etc. berechnet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration, welches das Prinzip der Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration, das die Ausführungsform 1 der Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist ein Flußdiagramm des gesamten Prozesses zum Berechnen der Entfernung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein detailliertes Flußdiagramm des Gegenstandserkennungsprozesses;
5 ist eine erläuternde Ansicht des Seitenwinkelberechnungsverfahrens;
6 ist eine erläuternde Ansicht des Berechnungsverfahrens der linearen Entfernung;
7 ist ein detailliertes Flußdiagramm des Berechnungsprozesses der linearen Entfernung;
8 ist eine erläuternde Ansicht eines Schätzverfahrens der laufenden Entfernung;
9 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration, das die Ausführungsform 2 der Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist eine erläuternde Ansicht eines Berechnungsverfahrens der laufenden Entfernung;
11 ist ein detailliertes Flußdiagramm des Berechnungsprozesses der laufenden Entfernung;
12 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration, das die Ausführungsform 3 der Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ist ein Flußdiagramm des gesamten Berechnungsprozesses der Entfernung in Fahrtrichtung gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
14 ist eine erläuternde Ansicht des Fahrzustands eines Fahrzeugs zur Erläuterung der Neigungswinkelberechnung;
15 ist eine erläuternde Ansicht des Neigungswinkelberechnungsverfahrens;
16 ist ein detailliertes Flußdiagramm des Neigungswinkelberechnungsprozesses;
17 zeigt den Fahrzustand eines Fahrzeugs zur Erläuterung der Berechnung der Entfernung in Fahrtrichtung;
18 ist eine erläuternde Ansicht des Berechnungsverfahrens der Entfernung in Fahrtrichtung;
19 ist ein detailliertes Flußdiagramm des Berechnungsprozesses der Entfernung in Fahrtrichtung;
20 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration, das die Ausführungsform 4 der Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
21 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration, das die Ausführungsform 5 der Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration, das die Ausführungsform 6 der Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
23 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration, das die Ausführungsform 7 der Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
24 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration, das die Ausführungsform 8 der Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
25 ist eine erläuternde Ansicht des Rollwinkeländerungsverfahrens;
26 ist ein detailliertes Flußdiagramm des Rollwinkeländerungsprozesses;
27 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration, das die Ausführungsform 9 der Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
28 ist eine erläuternde Ansicht des Ladens eines Programme in einen Computer gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind unten eingehend erläutert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein feststehender Gegenstand, für den die lineare Entfernung von einem beweglichen Körper wie zum Beispiel einem fahrenden Fahrzeug berechnet wird, ein Lichtsignal, ein Straßenschild und anderes Hinweisschild, eine Kreuzung, eine Überführung, ein Übergang, eine Haltelinie, etc. sein, dessen Bild durch eine Kamera in dem fahrenden Fahrzeug eingefangen werden kann. Um die Entfernung zu berechnen, werden Daten durch einen Bildsensor, einen Gierratensensor, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Beschleunigungssensor, etc. alle 100 ms erfaßt, werden verschiedene Prozesse zum Erkennen eines Gegenstands, Berechnen eines Seitenwinkels, etc. alle 100 ms ausgeführt und wird schließlich die lineare Entfernung zum Beispiel bis zu einem Gegenstand alle 100 ms berechnet. Bei der folgenden Erläuterung wird eine Ausführungsform anhand eines Lichtsignals als praktisches Beispiel für einen Gegenstand erklärt.
2 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration, das die Ausführungsform 1 der Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In 2 wird die Ausgabe eines Bildsensors 11, eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 12 und eines Gierratensensors 13 für eine Entfernungsberechnungsvorrichtung 10 vorgesehen. Der Bildsensor 11 kann zum Beispiel eine CCD-Kamera, eine CMOS-Kamera, etc. sein. Die Kamera wird an einen vorderen Abschnitt eines Fahrzeugs montiert, um die Fahrtrichtung aufzunehmen, und ihre optische Achse wird im wesentlichen so eingestellt, um mit der Fahrtrichtung des Fahrzeugs übereinzustimmen. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 12 detektiert die Geschwindigkeit der Fahrzeugräder und umfaßt zum Beispiel vier Sensoren, die an die vier Räder montiert sind. Der Gierratensensor 13 durchläuft den Schwerpunkt und detektiert die Drehwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs an der Achse in der vertikalen Richtung.
Eine Gegenstandserkennungseinheit 14 in der Entfernungsberechnungsvorrichtung 10 erkennt einen Gegenstand, wie zum Beispiel die Koordinaten des Gegenstands, unter Verwendung eines Bildes, das durch den Bildsensor 11 eingefangen wird. Ein Lichtsignal wird als Gegenstand verwendet, wie oben beschrieben, und das Verfahren zum Erkennen eines Lichtsignals ist später unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Eine Seitenwinkelberechnungseinheit 15 berechnet den Seitenwinkel des Gegenstands, wie zum Beispiel eines Lichtsignals, der durch die Gegenstandserkennungseinheit 14 erkannt wurde. Das heißt, ein Winkel, der durch die Projektionslinie der Linie, die den Schwerpunkt eines Fahrzeugs mit dem erkannten Gegenstand verbindet, und die Fahrtrichtung des Fahrzeugs auf der horizontalen Ebene, die den Schwerpunkt des Fahrzeugs durchläuft, gebildet wird, wird als Seitenwinkel berechnet.
Eine Berechnungseinheit der zurückgelegten Entfernung 16 berechnet die in 100 ms zurückgelegte Entfernung eines Fahrzeugs unter Verwendung der Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 12. Eine Berechnungseinheit der Winkelveränderungsgröße 17 berechnet den Drehwinkel eines Fahrzeugs an der Rotationsachse in der vertikalen Richtung in dem Prozeßintervall von 100 ms als Größe der Winkelveränderung unter Verwendung der Ausgabe des Gierratensensors 13. Wenn die Winkelgeschwindigkeit des Gierratensensors 13 ω (rad/s) ist, betragt die Winkelveränderungsgröße 0,1 ω (rad).
Eine Berechnungseinheit der linearen Entfernung 18 berechnet die lineare Entfernung zwischen einem Fahrzeug und einem Gegenstand unter Verwendung der Ausgabe der Seitenwinkelberechnungseinheit 15, der Berechnungseinheit der zurückgelegten Entfernung 16 und der Berechnungseinheit der Winkelveränderungsgröße 17. Das Berechnungsverfahren wird später unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. Eine Schätzeinheit der laufenden Entfernung 19 schätzt die laufende Entfernung von der gegenwärtigen Position eines Fahrzeugs bis zu dem Punkt eines Gegenstands unter Verwendung der Ausgabe der Berechnungseinheit der linearen Entfernung 18 und des Gierratensensors 13. Des Berechnungsverfahren wird später unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
3 ist ein Flußdiagramm des gesamten Prozesses zum Berechnen der Entfernung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Wenn der Prozeß gestartet wird, wie in 3 gezeigt, wird die Position eines Gegenstands unter Verwendung der Ausgabe des Bildsensors 11 erkannt, werden zum Beispiel die Koordinaten des roten oder blauen Signals eines Lichtsignals in dem Bild bei Schritt S1 ausgegeben, wird der Winkel, der durch die Fahrtrichtung eines Fahrzeugs und die Richtung des Gegenstands gebildet wird, das heißt, der Seitenwinkel, bei Schritt S2 berechnet, wird die zurückgelegte Entfernung des Fahrzeugs zwischen zwei Zeitpunkten, das heißt, die zurückgelegte Entfernung in dem Prozeßintervall von 100 ms, unter Verwendung der Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 12 bei Schritt S3 berechnet und wird die Winkelveränderungsgröße an der vertikalen Achse des Fahrzeugs unter Verwendung der Ausgabe des Gierratensensors 13 bei Schritt S4 berechnet.
Die Prozesse bei den Schritten S1 bis S4 können unabhängig ausgeführt werden, und die Reihenfolge der Prozesse kann verändert werden, oder die Prozesse können parallel ausgeführt werden. Dann wird bei Schritt S5 die lineare Entfernung bis zu dem Gegenstand unter Verwendung des berechneten Seitenwinkels, der zurückgelegten Entfernung und der Winkelveränderungsgröße berechnet, und die laufende Entfernung wird unter Verwendung des Resultats der Berechnung der linearen Entfernung und der Ausgabe des Gierratensensors 13 bei Schritt S6 geschätzt, wodurch der Prozeß beendet wird.
4 ist ein detailliertes Flußdiagramm des Gegenstandserkennungsprozesses durch die Gegenstandserkennungseinheit 14, die in 2 gezeigt ist. Wenn der Prozeß gestartet wird, wie in 2 gezeigt, wird der Bereich einer spezifischen Farbe, das heißt, von Blau, Gelb oder Rot, die bei diesem Beispiel die Farbe eines Lichtsignals ist, detektiert. Der Bereich der leuchtenden Farbe eines Lichtsignals wird extrahiert. Da es jedoch nicht sicher ist, welche Farbe leuchtet, werden in diesem Fall die Bereiche der drei Farben detektiert. Es kann davon ausgegangen werden, daß eine Vielzahl von Bereichen für jede der drei Farben detektiert wird oder daß keine Bereiche detektiert werden können.
Bei Schritt S12 wird die Größe des extrahierten Bereichs erfaßt, das heißt, die Größen aller für die drei Farben extrahierten Bereiche, und basierend auf der Entfernung bis zum Lichtsignal werden bei Schritt S13 die Bereiche in Abhängigkeit von der Größe eines Bereichs, die zur korrekten Erkennung vorbestimmt ist, eingeengt.
Bei Schritt S14 wird bei diesem Beispiel der Umfang von jedem Bereich, das heißt, jeweils von allen bei Schritt S13 extrahierten Bereichen erfaßt, und der Grad der Kreisförmigkeit von jedem Bereich wird unter Verwendung des Umfangs l und des Bereichs S bei Schritt S15 berechnet. Der Grad der Kreisförmigkeit wird durch 4πS/l² berechnet, und der Bereich wird durch den Wert des Grades der Kreisförmigkeit bei Schritt S16 eingeengt; das heißt, nur wenn der Wert des Grades der Kreisförmigkeit größer als eine vorbestimmte Schwelle wie zum Beispiel 0,8 ist, wird der Bereich als Bereich des Signallichtes des Lichtsignals erkannt. Als Prozeßresultat werden die Koordinaten der Mitte des Bereichs des Signallichtes des Lichtsignals in dem Bild ausgegeben. Bei einem perfekten Kreis beträgt der Grad der Kreisförmigkeit 1. In dieser Ausführungsform werden jedoch die Koordinaten der Mitte des Bereichs, dessen Grad der Kreisförmigkeit bei allen extrahierten Bereichen größer als die Schwelle ist, bei Schritt S13 ausgegeben. Es wird davon ausgegangen, daß mehrere Sätze von Koordinaten ausgegeben werden können. In diesem Fall wird ein Seitenwinkel, etc. für jeden Satz der ausgegebenen Koordinaten berechnet.
5 ist eine erläuternde Ansicht des Seitenwinkelberechnungsverfahrens durch die Seitenwinkelberechnungseinheit 15. 5 wird auch beim Berechnen eines spätes beschriebenen Elevationswinkels verwendet, aber ein Elevationswinkel wird unter Verwendung der x-Koordinate in einem Bild berechnet, das heißt, der x-Koordinate in der Richtung, die zu der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs auf der horizontalen Ebene senkrecht ist, die die Position L der Linse der Kamera durchläuft.
Wenn in 5 die Position des Lichtsignals auf der horizontalen Ebene als S definiert ist, wird eine Linie senkrecht zu der Ebene in der Richtung der optischen Achse der Linse bis zu der Ebene gezogen, und der Schnittpunkt auf der Ebene wird als O definiert, wird die Brennweite der Linse als F definiert, wird die Position auf der Einfangoberfläche als O' definiert, wird die x-Koordinate des Lichtsignals (Signallicht) in dem Bild als x (Pixeleinheit) definiert und wird der Wert des Pixels in der x-Richtung als 1 definiert. Dann ist ein zu erhaltender Seitenwinkel α gleich α', und der Seitenwinkel wird durch tan^–1 (x1/F) berechnet.
6 ist eine erläuternde Ansicht des Verfahrens zum Berechnen der Entfernung X durch die Berechnungseinheit der linearen Entfernung 18 von dem Fahrzeug bis zu dem Gegenstand S. Es wird angenommen, wie in 6 gezeigt, daß die Position des Lichtsignals S ist und das Fahrzeug sich von dem Punkt A1 bis zu dem Punkt A2 in der Zeit Δt bewegt hat. Ferner wird angenommen, daß der Seitenwinkel des Lichtsignals von dem Punkt A1 θ₁ betragt und der Seitenwinkel des Lichtsignals von dem Punkt A2 θ₂ beträgt. Eine Linie wird von dem Punkt A2 senkrecht zu der Fahrtrichtung des Fahrzeugs am Punkt A1 gezogen, und der Schnittpunkt ist A2'. Wenn die Entfernung zwischen A1 und A2' D' ist und die Entfernung zwischen A2 und A2' d ist, werden D' und d auf der Basis der zurückgelegten Entfernung D, die durch die Berechnungseinheit der zurückgelegten Entfernung 16 berechnet wurde, und der Winkelveränderungsgröße γ, die durch die Berechnungseinheit der Winkelveränderungsgröße 17 berechnet wurde, wie folgt approximiert: D' = Dcosγ d = Dsinγ
Eine Linie wird von S senkrecht zu der Fahrtrichtung gezogen, wenn das Fahrzeug an A1 angeordnet ist, und der Schnittpunkt ist O. Wenn die Entfernung von dem Punkt A2' bis zu O X' ist, gilt die folgende Gleichung: d + X'tan(θ₂ + γ) = (X' + D')tanθ₁
Der Wert X' wird wie folgt erhalten: X' = (D'tanθ₁ – d)/(tan(θ₂ + γ) – tanθ₁) = (Dcosγtanθ₁ – Dsinγ)/(tan(θ₂ + γ) – tanθ₁)
Die Entfernung X von A2 bis zu S wird durch die folgende Gleichung berechnet: X = X'/cos(θ₂ + γ)
7 ist ein detailliertes Flußdiagramm des Prozesses zum Berechnen der linearen Entfernung von dem Fahrzeug bis zu den Gegenstand durch die Berechnungseinheit der linearen Entfernung 18. Wenn der Prozeß gestartet wird, wie in 7 gezeigt, ermittelt die Berechnungseinheit der zurückgelegten Entfernung 16 die zurückgelegte Entfernung D bei Schritt S20, ermittelt die Seitenwinkelberechnungseinheit 15 den Seitenwinkel θ₁ und θ₂ bei Schritt S21, ermittelt die Berechnungseinheit der Winkelveränderungsgröße 17 den Wert von γ bei Schritt S22 und wird bei Schritt S23 bestimmt, ob der Absolutwert des Nenners der Gleichung für X' größer als eine Schwelle t₁ ist oder nicht. Falls der Nenner 0 ist, kann der Wert von X' nicht erhalten werden. Wenn der Nenner dicht bei 0 liegt, kann X' nicht korrekt erhalten werden. Deshalb wird in solchen Fällen der Prozeß sofort beendet.
Wenn er größer als die Schwelle t₁ ist, wird der Wert von X' bei Schritt S24 berechnet, und bei Schritt S25 wird bestimmt, ob der Nenner der Gleichung für X größer als eine Schwelle t₂ ist oder nicht. Falls nicht, wird der Prozeß sofort beendet. Falls ja, wird der Wert von X bei Schritt S26 berechnet, wodurch der Prozeß endet.
Falls der Absolutwert des Nenners von X' bei Schritt S23 die Schwelle t₁ oder kleiner als diese ist und der Wert von X' nicht berechnet werden kann, wird die gegenwärtige Position des Fahrzeugs unter Verwendung der vorherigen Entfernung zwischen dem Auto und dem Gegenstand, der nachfolgenden Fahrzeuggeschwindigkeit, der Gierrate, etc. geschätzt, wodurch die lineare Entfernung bis zu dem Gegenstand berechnet wird. Falls die Entfernung von dem Punkt A1 bis zu dem Lichtsignal S X'' in 6 ist, kann X' auch durch die folgende Gleichung vorgesehen werden, und das obige X' kann durch den Wert ersetzt werden, wodurch der Wert von X berechnet wird. X' = X''cosθ₁ – D'
Wenn der Nenner von X bei dem in 7 gezeigten Schritt S25 die Schwelle t₂ oder kleiner als diese ist, kann der Wert von X nicht berechnet werden. Wenn die Geschwindigkeit jedoch extrem niedrig ist und die zurückgelegte Entfernung nicht sehr groß ist, wird der Wert von D von dem Wert von X'' subtrahiert, und der Wert von X kann approximiert werden.
8 ist eine erläuternde Ansicht des Verfahrens zum Schätzen der laufenden Entfernung durch die Schätzeinheit der laufenden Entfernung 19 von der gegenwärtigen Position bis zum Gegenstand. Die Schätzeinheit der laufenden Entfernung 19 schätzt die Entfernung von der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs bis zum Gegenstand längs der Spur auf der Basis der vorherigen Gierrate und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Bei der Schätzung ist der Wert der Gierrate als Drehwinkelgeschwindigkeit an der vertikalen Achse, die durch den Schwerpunkt des Fahrzeugs verläuft, auf der Spur von der gegenwärtigen Position A bis zu der Position S des Gegenstands konstant, ist der Absolutwert der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auch konstant, werden die Vektoren l₀, l₁, l₂, ..., wie in 8 gezeigt, zu jeder infinitesimalen Zeit Δt geschätzt und wird die arithmetische Operation wiederholt, bis die Summe der Vektoren die Position S des Gegenstands erreicht, wodurch die Summe der Längen der Vektoren erhalten wird und die laufende Entfernung bis zu dem Gegenstand geschätzt wird.
Wenn in 8 die Linie von der Position des Gegenstands senkrecht zu der Linie von der gegenwärtigen Position A des Fahrzeugs in der gegenwärtigen Fahrtrichtung gezogen wird und der Schnittpunkt als S' definiert wird, ist der Winkel, der durch den ersten Vektor l₀ und die Richtung von S' gebildet wird, dem Produkt aus der Winkelgeschwindigkeit ω und der infinitesimalen Zeit Δt gleich. Der Winkel, der durch den nächsten Vektor l₁ und die Richtung von S' gebildet wird, ist dem Produkt aus 2 ω und der infinitesimalen Zeit Δt gleich. Ähnlich wird die Richtung jedes Vektors erhalten, und die Länge von jedem Vektor wird als Produkt aus der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit v und der infinitesimalen Zeit Δt berechnet, wodurch die Länge von jedem Vektor und seine Richtung bestimmt werden und die laufende Entfernung bis zum Erreichen der Position S des Gegenstands geschätzt wird.
Unten ist die Ausführungsform 2 gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. 9 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration gemäß der Ausführungsform 2 der Entfernungsberechnungsvorrichtung. Im Vergleich zu der Ausführungsform 1 wurde die Schätzeinheit der laufenden Entfernung 19 durch eine Berechnungseinheit der laufenden Entfernung 23 ersetzt, und zusätzlich zu der Ausgabe der Seitenwinkelberechnungseinheit 15 und der Ausgabe der Berechnungseinheit der linearen Entfernung 18 ist die Ausgabe einer Datenbank 22 unter Verwendung der Ausgabe eines Sensors der gegenwärtigen Position 21 außerhalb der Entfernungsberechnungsvorrichtung 10 für die Berechnungseinheit der laufenden Entfernung 23 vorgesehen.
Der Sensor der gegenwärtigen Position 21 detektiert die gegenwärtige Position des Fahrzeugs und kann zum Beispiel ein GPS (global positioning system) sein, das gewöhnlich für ein Fahrzeugnavigationssystem verwendet wird. Es ist möglich, unter Verwendung des GPS die absolute Position wie etwa die geographische Breite, Länge, die Höhe über dem Meeresspiegel, etc. der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs zu erhalten. Da die Position im allgemeinen jedoch einen gewissen Fehler enthält, muß auf die Position unter Berücksichtigung des Fehlers Bezug genommen werden.
Die Datenbank 22 enthält Straßenkarteninformationen, welche die Form (Höhe über dem Meeresspiegel, Kurvenradius) einer Straße, die Positionen von Gegenständen wie etwa eines Lichtsignals, einer Überführung, einer Kreuzung, etc. angeben, und es ist möglich, die Position eines Fahrzeugs auf der Straßenkarte unter Verwendung der Position des betreffenden Fahrzeugs zu bezeichnen, die durch den Sensor der gegenwärtigen Position 21 detektiert wurde. Die Datenbank 22 sieht die Daten des Gegenstands nahe dem betreffenden Fahrzeug, die Daten über die Form einer Straße, etc. für die Berechnungseinheit der laufenden Entfernung 23 vor.
Die Berechnungseinheit der laufenden Entfernung 23 bestimmt als Position des betreffenden Fahrzeugs den Punkt, wo der Winkel, der durch die Richtung zu dem Gegenstand und die Fahrtrichtung des betreffenden Fahrzeugs gebildet wird, gleich dem Seitenwinkel ist, der durch die Seitenwinkelberechnungseinheit 15 unter Verwendung der Entfernung zwischen dem Gegenstand und dem betreffenden Fahrzeug berechnet worden ist, die durch die Berechnungseinheit der linearen Entfernung 18 auf der Basis der Position des Gegenstands berechnet wurde, die gemäß den Straßenkarteninformationen von der Datenbank 22 erhalten worden war, und berechnet die Entfernung von der Position bis zum Gegenstand auf der Straße gemäß den Straßenkarteninformationen. Das Berechnungsverfahren wird unter Bezugnahme auf 10 und 11 erläutert.
11 ist ein Flußdiagramm des Berechnungsprozesses der laufenden Entfernung. Zuerst wird bei Schritt S31 ein Kreis mit einem Radius, welcher der linearen Entfernung zwischen dem betreffenden Fahrzeug und dem Gegenstand gleich ist, auf einer Straßenkarte gezeichnet, wobei die Position des Gegenstands S in der Mitte plaziert ist, wie in 10 gezeigt, werden die Bögen des Kreises, die die Straße kreuzen, das heißt, vier Bögen, die in 10 gezeigt sind, bei Schritt S32 detektiert und wird die Länge l von jedem Bogen bei Schritt S33 berechnet.
Dann wird bei Schritt S34, wenn das Ende von jedem Bogen, das heißt, der Punkt, der sich auf dem Umfang entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt, betrachtet wird, die Position der Länge von l/4 von jedem Bogen von der Position des Punktes, der jeden Bogen zuerst erreicht, als Kandidatenposition des Fahrzeugs detektiert. Das heißt, bei diesem Beispiel ist die Straße aus einer hin- und einer herführenden Fahrspur gebildet, und die zentrale Position der linken Fahrspur wird als Kandidatenposition des Fahrzeugs detektiert.
Dann wird bei Schritt S35 der Winkel, der gebildet wird durch die Linie, die die Fahrtrichtung des Fahrzeugs an der Kandidatenposition des Fahrzeugs angibt, das heißt, die Linie, die zu der Tangentenrichtung der Straße parallel ist, und die Linie, welche die Kandidatenposition des Fahrzeugs verbindet, für jeden Bogen berechnet, wird die Kandidatenposition des Fahrzeugs, die dem Wert des Seitenwinkels am nächsten ist, der durch die Seitenwinkelberechnungseinheit 15 berechnet wird, als gegenwärtige Position des Fahrzeugs in den berechneten Werten der Winkel, das heißt, in den vier Werten, die in 10 gezeigt sind, bei Schritt S36 bestimmt und wird die Entfernung von der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs bis zum Gegenstand auf der Basis der Form der Straße bei Schritt S37 berechnet, wodurch der Prozeß beendet wird.
Die Ausführungsform 3 gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm erläutert, das in 12 gezeigt ist. In 12 umfaßt die Entfernungsberechnungsvorrichtung 10, wie in der Ausführungsform 2, die unter Bezugnahme auf 9 erläutert wurde, zusätzlich zu der Gegenstandserkennungseinheit 14 unter Verwendung der Ausgabe des Bildsensors 11, der Berechnungseinheit der zurückgelegten Entfernung 16 unter Verwendung der Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 12 und der Datenbank 22 unter Verwendung der Ausgabe des Sensors der gegenwärtigen Position 21 eine Elevationswinkelberechnungseinheit 25 zum Berechnen des Seitenwinkels in der Gegenstandsrichtung unter Verwendung der Ausgabe der Gegenstandserkennungseinheit 14, eine Neigungswinkelberechnungseinheit 26 zum Berechnen des Neigungswinkels des Fahrzeugs unter Verwendung der Ausgabe der Datenbank 22 und eine Steigungswinkelberechnungseinheit 27 zum Berechnen des Steigungswinkels des Fahrzeugs unter Verwendung der Ausgabe der Neigungswinkelberechnungseinheit 26. Eine Berechnungseinheit der Entfernung in Fahrtrichtung 28, welche die Berechnungseinheit der linearen Entfernung 16 ersetzt, berechnet die Komponente in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs der linearen Entfernung bis zum Gegenstand unter Verwendung der Ausgabe der Elevationswinkelberechnungseinheit 25, der Berechnungseinheit der zurückgelegten Entfernung 16 und der Steigungswinkelberechnungseinheit 27.
Das Verfahren zum Berechnen des Elevationswinkels durch die Elevationswinkelberechnungseinheit 25 ist im wesentlichen dasselbe wie das Verfahren zum Berechnen eines Seitenwinkels, das unter Bezugnahme auf 5 erläutert wurde. Der Elevationswinkel wird unter Verwendung der Koordinaten in der Richtung der x-Achse und der Brennweite F der Linse zusätzlich zu den Koordinaten in der Richtung der y-Achse senkrecht zu der horizontalen Ebene einschließlich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs auf der in 5 gezeigten Einfangoberfläche berechnet. Das heißt, wenn die x- und y-Koordinaten des Lichtsignals (Signallicht) an dem Punkt S' als x und y in 5 ermittelt werden, wird der Wert des Elevationswinkels durch tan^–1(|yl|/√(xl)² + F²) unter Verwendung der Dimension l in den x- und y-Richtungen eines Pixels erhalten.
Die Neigungswinkelberechnungseinheit 26 berechnet den Neigungswinkel der peripheren Position des betreffenden Fahrzeugs auf der Basis der Differenz zwischen den Höhen über dem Meeresspiegel zwischen zwei Punkten, deren Höhen über dem Meeresspiegel im Bereich der gegenwärtigen Position durch die Datenbank 22 bekannt sind, welche die Straßenkartendaten der Umgebung der gegenwärtigen Position liefert, die durch den Sensor der gegenwärtigen Position 21 detektiert wird, und der berechnete Neigungswinkel wird für die Steigungswinkelberechnungseinheit 27 vorgesehen. Die Einzelheiten des Neigungswinkelberechnungsverfahrens sind später beschrieben.
Die Steigungswinkelberechnungseinheit 27 berechnet den Steigungswinkel eines Fahrzeugs unter Verwendung des Neigungswinkels, der durch die Neigungswinkelberechnungseinheit 26 berechnet wurde, das heißt, des Neigungswinkels in der Fahrtrichtung auf der Straße, nämlich des Winkels, der die vertikale Varianz zwischen der Achse, welche die vordere Seite und die hintere Seite des Fahrzeugs verbindet, und der horizontalen Linie angibt. Wenn sich der Steigungswinkel des Fahrzeugs verändert, verändert sich der Elevationswinkel, und es ist unmöglich, die korrekte Entfernung bis zum Gegenstand zu erhalten. Deshalb ist es erforderlich, den Steigungewinkel zu berechnen und den Elevationswinkel abzuändern. Der Elevationswinkel wird durch die Berechnungseinheit der Entfernung in Fahrtrichtung 28 bei dem Elevationswinkel geändert, der durch die Elevationswinkelberechnungseinheit 25 berechnet wurde.
Die Beziehung zwischen dem Steigungswinkel eines Fahr zeugs und dem Neigungswinkel einer Straße hängt von der Expansion/Kontraktion der vorderen, hinteren, linken und rechten Aufhängungen eines Fahrzeugs ab, und die Expansion/Kontraktion der Aufhängungen hängt von dem Federkoeffizienten ab. Deshalb wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel und dem Steigungswinkel eines Fahrzeugs experimentell erhalten. Der Steigungswinkel wird gemessen, wenn das Fahrzeug auf einer horizontalen Ebene stoppt und wenn es auf der Schräge stoppt, die den Neigungswinkel von θ hat. Durch Messen des Steigungswinkels mit dem veränderten Neigungswinkel θ kann die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel und dem Steigungswinkel experimentell erhalten werden. Wenn kein Meßresultat des Steigungswinkels für den Neigungswinkel vorliegt, kann der Steigungswinkel durch Interpolieren des Meßresultats berechnet werden.
13 ist das gesamte Flußdiagramm des Berechnungsprozesses der Entfernung in Fahrtrichtung gemäß der Ausführungsform 3. Wenn in 13 der Prozeß gestartet wird, erkennt die Gegenstandserkennungseinheit 14 zuerst die Position des Gegenstands, wie in 4 gezeigt, wird der Elevationswinkel in der Richtung des Gegenstands bei Schritt S42 berechnet, wird die zurückgelegte Entfernung bei Schritt S43 berechnet, wird der Steigungswinkel unter Verwendung der Ausgabe der Neigungswinkelberechnungseinheit 26 bei Schritt S44 berechnet, wird bei Schritt S45 die Entfernung in der Fahrtrichtung als Komponente parallel zu der Fahrtrichtung des Fahrzeugs des Vektors berechnet, welcher die Entfernung von der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs bis zu dem Gegenstand angibt, wodurch der Prozeß beendet wird.
Die Berechnung eines Neigungswinkels ist unten erläutert. 14 und 15 sind erläuternde Ansichten des Verfahrens zum Berechnen eines Neigungswinkels, und 16 ist ein Flußdiagramm des Neigungswinkelberechnungsprozesses. 14 ist eine erläuternde Ansicht des laufenden Zustands eines Fahrzeugs auf der Straßenkarte, die von der Datenbank 22 ausgegeben wird. Es wird angenommen, daß in der Nähe der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs zwei Punkte P1 und P2 vorhanden sind, deren Höhen über dem Meeresspiegel bekannt sind.
15 ist eine erläuternde Ansicht des Verfahrens zum Berechnen des Neigungswinkels θ. Wie oben unter Bezugnahme auf 14 erläutert, wird dann, wenn die Differenz zwischen den Höhen über dem Meeresspiegel, während das Fahrzeug von dem Punkt P1 zu dem Punkt P2 fährt, h2 – h1 ist und die Entfernung zwischen den Punkten P1 und P2 auf der Straßenkarte d ist, der Neigungswinkel θ durch die folgende Gleichung berechnet: θ = tan^–1{(h2 – h1)/d}
Wenn der Prozeß gemäß dem Flußdiagramm des Neigungswinkelberechnungsprozesses von 16 gestartet wird, werden die zwei Punkte P1 und P2, die der Entfernung nach der gegenwärtigen Position des betreffenden Fahrzeugs am nächsten sind und deren Höhen über dem Meeresspiegel bekannt sind, bei den Schritten S51 und S52 herausgesucht, wird die Entfernung d auf der Straßenkarte zwischen zwei Punkten bei Schritt S53 berechnet und wird bei Schritt S54 der Neigungswinkel θ berechnet, wodurch der Prozeß beendet wird.
Die Berechnung der Entfernung in der Fahrtrichtung wird unten unter Bezugnahme auf 17 bis 19 erläutert. 17 ist eine erläuternde Ansicht des Fahrzustands des Fahrzeugs. In 17 wird angenommen, daß das Fahrzeug die Entfernung D von dem Punkt A1 bis zu dem Punkt A2 in der Verarbeitungszeit von zum Beispiel 100 ms zurückgelegt hat. Bei der Akkumulation wird angenommen, daß das Fahrzeug die Fahrt in der linearen Richtung fortsetzt, die Linie, die zu der Fahrtrichtung von der Position S des Gegenstands senkrecht ist, die Richtung bei S' kreuzt und die Entfernung X von dem Punkt A2 bis zu S' die Entfernung in der Fahrtrichtung ist. Es wird angenommen, daß sich das Fahrzeug dem Gegenstand S auf der kurvigen Straße tatsächlich vom Punkt A2 nähert.
18 zeigt den Zustand des fahrenden Fahrzeugs von der Seite gesehen. Es wird angenommen, wie in 18 gezeigt, daß das Fahrzeug in der Zeit Δt von dem Punkt A1 bis zu dem Punkt A2 gefahren ist. Der Elevationswinkel des Lichtsignals von dem Punkt A1 betragt ϕ₁ und der Elevationswinkel des Verkehrssignals von dem Ppunkt A2 ist ϕ₂. Wenn angenommen wird, daß die zurückgelegte Entfernung, die durch die Berechnungseinheit der zurückgelegten Entfernung 16 berechnet wird, von dem Punkt A1 bis zu dem Punkt A2 D ist und die Komponente parallel zu der Fahrtrichtung des Fahrzeugs der Entfernung bis zum Lichtsignal von dem Punkt A2 X ist, gilt die folgende Gleichung: (X + D)tanϕ₁ = Xtanϕ₂
X wird wie folgt berechnet: X = Dtanϕ₁/(tanϕ₂ – tanϕ₁)
Somit kann die Entfernung bis zu dem Gegenstand berechnet werden. Wenn der Elevationswinkel der optischen Achsrichtung der Kamera in Fahrtrichtung des Fahrzeugs ρ_c ist, (ρ_c wird eingestellt wenn die Kamera montiert ist), wird die Entfernung X durch die folgende Gleichung berechnet: X = Dtan(ϕ₁ + ρ_c)/(tan(ϕ₂ + ρ_c) – tan(ϕ₁ + ρ_c))
Ferner wird angenommen, daß der durch die Steigungswinkelberechnungseinheit 27 am Punkt A1 berechnete Steigungswinkel ρ₁ ist und der durch die Steigungswinkelberechnungseinheit 27 am Punkt A2 berechnete Steigungswinkel ρ₂ ist. Dabei wird die Entfernung X durch folgende Gleichung ausgedrückt: X = Dtan(ϕ₁ + ρ_c + ρ₁)/(tan(ϕ₂ + ρ_c + ρ₂) – tan(ϕ₁ + ρ_c + ρ₁))
Somit berechnet die Berechnungseinheit der Entfernung in Fahrtrichtung 26 die Komponente der Entfernung zwischen dem Fahrzeug und dem Gegenstand parallel zu der Fahrtrichtung des Fahrzeugs auf der Basis des Elevationswinkels, der durch die Elevationswinkelberechnungseinheit 25 berechnet wurde, der zurückgelegten Entfernung, die durch die Berechnungseinheit der zurückgelegten Entfernung 16 berechnet wurde, und des Steigungswinkels, der durch die Steigungswinkelberechnungseinheit 27 berechnet wurde.
Wenn der Berechnungsprozeß der Entfernung in Fahrtrichtung, der in 19 gezeigt ist, gestartet wird, wird die zurückgelegte Entfernung D durch die Berechnungseinheit der zurückgelegten Entfernung 16 bei Schritt S56 ermittelt, werden zwei Elevationswinkel durch die Elevationswinkelberechnungseinheit 25 bei Schritt S57 ermittelt, werden die Werte der zwei Steigungswinkel durch die Steigungswinkelberechnungseinheit 27 bei Schritt S58 ermittelt und wird bei Schritt S59 bestimmt, ob der Absolutwert des Nenners der Gleichung zum Berechnen des Wertes von X gröber als die Schwelle t₁ ist oder nicht. Wenn er kleiner gleich t₁ ist, wird der Prozeß sofort beendet. Falls er gröber als die Schwelle ist, wird der Wert von X bei Schritt S60 berechnet, wodurch der Prozeß beendet wird. Wenn der Absolutwert des Nenners der Gleichung zum Berechnen von X bei Schritt S59 0 ist oder dicht bei 0 liegt, kann X nicht korrekt berechnet werden. Falls die Geschwindigkeit des Fahrzeugs jedoch extrem niedrig ist und die zurückgelegte Entfernung D kurz ist, wird dann die zurückgelegte Entfernung D von der Entfernung X subtrahiert, die an einem Punkt zuvor berechnet wurde, und die Entfernung in der Fahrtrichtung X kann approximiert werden.
Unten ist die Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung beschrieben. 20 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration der Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 4. Im Vergleich zu der Ausführungsform 3, die in 12 gezeigt ist, ersetzt ein Beschleunigungssensor 30 zum Detektieren der Beschleunigung in der Richtung von dem vorderen Ende zu dem hinteren Ende eines Fahrzeugs, das heißt, in der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs, den Sensor der gegenwärtigen Position 21 außerhalb der Entfernungsberechnungsvorrichtung 10, berechnet die Steigungswinkelberechnungseinheit 27 den Steigungswinkel unter Verwendung der Ausgabe des Beschleunigungssensors und sieht diesen für die Berechnungseinheit der Entfernung in Fahrtrichtung 28 vor. In 20 ist der Beschleunigungssensor 30 zum Beispiel in dem zentralen Abschnitt eines Fahrzeugs montiert, und er detektiert die Beschleunigungskomponente in der Richtung von dem vorderen Ende zu dem hinteren Ende eines Fahrzeugs unter Verwendung eines piezoelektrischen Elementes, etc. Die Steigungswinkelberechnungseinheit 27 berechnet den Steigungswinkel auf der Basis der bereits bekannten Beziehung zwischen der Beschleunigung als Ausgabe des Beschleunigungssensors 30 und dem Steigungswinkel eines Fahrzeugs.
Die Beziehung zwischen dem Steigungswinkel eines Fahr zeugs und der Beschleunigung hängt von der Expansion/Kontraktion einer Aufhängung ab, das heißt, von dem Federkoeffizienten, wie bei der obigen Beziehung mit dem Neigungswinkel. Deshalb wird die Beziehung zwischen der Beschleunigung und dem Steigungswinkel experimentell erhalten.
Das heißt, der Steigungswinkel wird gemessen, wenn ein Fahrzeug auf einer horizontalen Ebene anhält und wenn es sich auf einer horizontalen Ebene mit konstanter Beschleunigung bewegt. Durch Verändern des Wertes der Beschleunigung und Messen des Steigungswinkels kann die Beziehung zwischen der Beschleunigung und dem Steigungswinkel erhalten werden. Wenn der Steigungswinkel für den Wert der Beschleunigung, der durch den Beschleunigungssensor 30 detektiert wurde, nicht gemessen worden ist, kann ein Steigungswinkel durch interpolieren des Meßresultats erhalten werden.
Nun wird die Ausführungsform 5 gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. 21 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration gemäß der Ausführungsform 5 der Entfernungsberechnungsvorrichtung. Im Vergleich zu 12, welche die Ausführungsform 3 zeigt, und 20, welche die Ausführungsform 4 zeigt, sind alle Komponenten dieser Ausführungsformen vorgesehen, berechnet die Steigungswinkelberechnungseinheit 21 den Steigungswinkel unter Verwendung der Ausgabe des Beschleunigungssensors 30 zusätzlich zu der Ausgabe der Neigungswinkelberechnungseinheit 26 und sieht ihn für die Berechnungseinheit der Entfernung in Fahrtrichtung 28 vor.
Die Steigungswinkelberechnungseinheit 27, die in 21 gezeigt ist, berechnet den Steigungswinkel auf der Basis der experimentellen Beziehung zwischen dem Steigungswinkel und dem Neigungswinkel einer Straße und der Beschleunigung. Es wird der Steigungswinkel gemessen, wenn ein Fahrzeug die Neigung mit einem konstanten Neigungswinkel mit konstanter Geschwindigkeit befährt, und die Messung wird mit dem Neigungswinkel und der veränderten Beschleunigung wiederholt, wodurch der Steigungswinkel berechnet wird, wenn ein Neigungswinkel und die Beschleunigung vorgegeben sind. Im übrigen wird unter Verwendung der experimentellen Beziehung zwischen dem Steigungswinkel und dem Neigungswinkel, die in der Ausführungsform 3 beschrieben wurde, und der Beziehung zwischen dem Steigungswinkel und der Beschleunigung, die in der Ausführungsform 4 beschrieben wurde, jeder Steigungswinkel berechnet, und die erhaltenen Steigungswinkel werden addiert, wodurch der Steigungswinkel entsprechend dem Neigungswinkel und der Beschleunigung berechnet wird.
22 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration der Ausführungsform 5 der Entfernungsberechnungsvorrichtung. Im Vergleich zu der Ausführungsform 3, die in 12 gezeigt ist, sind ferner die Seitenwinkelberechnungseinheit 15 und die Berechnungseinheit der laufenden Entfernung 23 vorgesehen. Wie in der Ausführungsform 1, die in 2 gezeigt ist, berechnet die Seitenwinkelberechnungseinheit 15 den Seitenwinkel des Fahrzeugs und sieht ihn für die Berechnungseinheit der laufenden Entfernung 23 vor.
Die Berechnungseinheit der laufenden Entfernung 23 berechnet die laufende Entfernung unter Verwendung der Ausgabe der Seitenwinkelberechnungseinheit 15, der Ausgabe der Datenbank 22 und der Ausgabe der Berechnungseinheit der Entfernung in Fahrtrichtung 28. In der Ausführungsform 2, die in 9 gezeigt ist, berechnet die Berechnungseinheit der laufenden Entfernung 23 die laufende Entfernung längs der Straße bis zu dem Gegenstand unter Verwendung der Ausgabe der Berechnungseinheit der linearen Entfernung 19, das heißt, der linearen Entfernung von der Position des Fahrzeugs bis zum Gegenstand. Der Prozeß ist in 10 gezeigt. Die Berechnungseinheit der Entfernung in Fahrtrichtung 28, die in 22 gezeigt ist, berechnet die Entfernung X in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, wie es unter Bezugnahme auf 17 erläutert ist, und die gegenwärtige Position des Fahrzeugs und die lineare Entfernung bis zu dem Gegenstand wird unter Verwendung der Ausgabe der Seitenwinkelberechnungseinheit 15, das heißt ∠SA₂S', leicht berechnet. Deshalb kann die Berechnungseinheit der laufenden Entfernung 23 die laufende Entfernung bis zu dem Gegenstand unter Verwendung der linearen Entfernung berechnen.
23 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration der Ausführungsform 7 der Entfernungsberechnungsvorrichtung. Im Vergleich zu der Ausführungsform 3, die unter Bezugnahme auf 12 erläutert wurde, sind ferner der in der Ausführungsform 1, etc. erläuterte Gierratensensor 13 und die Schätzeinheit der laufenden Entfernung 19 vorgesehen, die in der in 2 gezeigten Ausführungsform erläutert sind. Die Schätzeinheit der laufenden Entfernung 19 schätzt die laufende Entfernung bis zum Gegenstand, wie bei dem Verfahren, das unter Bezugnahme auf 8 erläutert wurde, unter Verwendung des Berechnungsresultats der Berechnungseinheit der linearen Entfernung 18 in 2, das heißt, des Berechnungsresultats der Berechnungseinheit der Entfernung in Fahrtrichtung 28, welches die lineare Entfernung von der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs bis zum Gegenstand ersetzt, das heißt, die Differenz X, die unter Bezugnahme auf 17 erläutert wurde.
24 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration der Ausführungsform 8 der Entfernungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zu der Ausführungsform 1, die in 2 gezeigt ist, ist der Sensor der gegenwärtigen Position 21 außerhalb der Entfernungsberechnungsvorrichtung 10 vorgesehen, und er umfaßt: die Datenbank 22 zum Empfangen der Ausgabe des Sensors der gegenwärtigen Position 21 in der Vorrichtung 10; eine Rollwinkelberechnungseinheit 32 zum Berechnen des Rollwinkels eines Fahrzeugs, das heißt, des Rollwinkels als Winkel eines Fahrzeugs um die Achse in der Fahrtrichtung, unter Verwendung der Ausgabe der Datenbank 22 und der Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 12; und eine Rollwinkeländerungseinheit 33, die zwischen die Gegenstandserkennungseinheit 14 und die Seitenwinkelberechnungseinheit 15 montiert ist, einen Fehler eines Erkennungsresultats von der Gegenstandserkennungseinheit 14, der durch das Auftreten eines Rollwinkels erzeugt wird, unter Verwendung der Ausgabe der Gegenstandserkennungseinheit 14 und der Ausgabe der Rollwinkelberechnungseinheit 32 ändert und die Koordinaten des Gegenstands als Änderungsresultat für die Seitenwinkelberechnungseinheit 15 vorsieht.
Die Rollwinkelberechnungseinheit 32, die in 24 gezeigt ist, berechnet im allgemeinen einen Rollwinkel, der erzeugt wird, wenn ein Fahrzeug eine kurvige Straße befährt. Wenn der Rollwinkel erzeugt wird, ist das Erkennungsresultat von der Gegenstandserkennungseinheit 14 nicht korrekt, das heißt, durch die Rotation der optischen Achse des Bildsensors 11 ändert sich sowohl der Elevationswinkel als auch der Seitenwinkel, und es ist unmöglich, eine korrekte Entfernung bis zu einem Gegenstand zu erhalten. Deshalb ist es erforderlich, einen Rollwinkel zu berechnen, ein Erkennungsresultat von der Gegenstandserkennungseinheit 14 zu korrigieren und einen Seitenwinkel korrekt zu berechnen.
Ein Rollwinkel hängt von dem Krümmungsradius einer Straße ab, auf der ein Fahrzeug fährt, und von der Expansion/Kontraktion einer Aufhängung. Die Beziehung zwischen dem Rollwinkel und dem Krümmungsradius einer Straße wird experimentell berechnet, und der Rollwinkel, der erhalten wird, wenn ein Fahrzeug eine Straße mit einem vorbestimmten Krümmungsradius mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit befährt, wird gemessen. Durch verschiedenartiges Verändern des Krümmungsradius und der Geschwindigkeit und Messen des Wertes eines Rollwinkels können die Beziehung zwischen dem Rollwinkel und dem Krümmungsradius der Straße und die Beziehung zwischen dem Rollwinkel und der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs experimentell erhalten werden.
Die Rollwinkeländerungseinheit 33 ändert das Erkennungsresultat der Gegenstandserkennungseinheit 14, wie zum Beispiel die Koordinatenposition auf dem Bild in der Mitte des Signallichts eines Lichtsignals unter Verwendung des Rollwinkels, der durch die Rollwinkelberechnungseinheit 32 berechnet wurde. 25 ist eine erläuternde Ansicht des Rollwinkeländerungsverfahrens. Um die Neigung der Koordinatenachse durch den Rollwinkel θ abzuändern, werden die Koordinaten (x, y) aus den Koordinaten (x', y') berechnet.
Es wird angenommen, wie in 25 gezeigt, daß der Rollwinkel θ ist, der Gegenstand die Koordinaten (x', y') hat, die Höhe der Kamera von dem Schwerpunkt des Fahrzeugs bis zur Mitte der Kamera L ist und die Pixelgröße der Kamera l ist und der Gegenstand nach der Änderung die Koordinaten (x, y) hat. Unter Verwendung von ”l” werden x' und y' durch die Entfernung X' und Y' von der Mitte des Bildes ersetzt. X' = x'·l, Y' = y'·l
Auf der Basis der Beziehung zwischen X und Y und der Beziehung zwischen X' und Y' gelten die folgenden zwei Gleichungen: (L + Y)² + X² = (L + Y')² + X'² tan^–1 x / L+Y – θ = tan^–1 x' / L+Y'
X und Y werden durch folgende Gleichung berechnet:
wobei θ' = tan^–1 X' / L+Y' + θ Y = √(L + Y')² + X'² – X² – L
Schließlich kann unter Verwendung der Pixelgröße von 1 der Kamera das Koordinatensystem auf dem Bild wiederhergestellt werden. x = X/l, y = Y/l
26 ist ein Flußdiagramm des Rollwinkeländerungsprozesses. In 26 werden bei Schritt S65 die Entfernungen X' und Y' von der Mitte des Bildes des Gegenstands aus den Koordinaten (x', y') des Gegenstands berechnet, wann der Rollwinkel θ erzeugt ist, wird der Wert von θ' bei Schritt S66 berechnet, wird die Entfernung X von der Mitte des abgeänderten Bildes des Gegenstands bei Schritt S67 berechnet, wird die Entfernung Y bei Schritt S68 berechnet und werden die Koordinaten (x, y) auf dem abgeänderten Bild bei Schritt S69 berechnet, wodurch der Prozeß beendet wird.
Unten wird die letzte Ausführungsform 9 gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. 27 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration der Ausführungsform 9 der Entfernungsberechnungsvorrichtung. Im Vergleich zu der Ausführungsform 1, die in 2 gezeigt ist, wurde die Schätzeinheit der laufenden Entfernung 19 durch die Berechnungseinheit der laufenden Entfernung 23 ersetzt, wird die Berechnungseinheit der laufenden Entfernung 23 mit der Ausgabe der Datenbank 22 auf der Basis der Ausgabe der Seitenwinkelberechnungseinheit 15 und der Ausgabe des Sensors der gegenwärtigen Position 21 zusätzlich zu der Ausgabe der Berechnungseinheit der linearen Entfernung 18 versehen und umfaßt die Vorrichtung ferner: eine Gegenstandserkennungsüberwachungseinheit 35 zum Überwachen dessen, ob das Erkennungsresultat bei der Gegenstandserkennungseinheit 14 nicht abnorm ist oder nicht; eine Gegenstandserkennungsänderungseinheit 36 zum Ändern des Erkennungsresultats der Gegenstandserkennungseinheit 14, wenn eine abnorme Bedingung detektiert wird, und zum Vorsehen dessen für die Seitenwinkelberechnungseinheit 15, eine Gierratensensorüberwachungseinheit 38 zum Überwachen der Ausgabe (Winkelgeschwindigkeit) des Gierratensensors 13 oder der Änderungsrate (Winkelbeschleunigung) der Ausgabe; und eine Gierratenänderungseinheit 39 zum Abändern der Ausgabe des Gierratensensors, wenn die Änderungsrate der Ausgabe abnorm ist, und zum Vorsehen des Änderungsresultats für die Berechnungseinheit der Winkelveränderungsgröße 17.
In 27 erkennt die Gegenstandserkennungseinheit 14 einen Gegenstand auf der Basis des durch den Bildsensor 11 eingefangenen Bildes, und es ist möglich, daß ein Fehler bei dem Erkennungsresultat auftritt, der von verschiedenen Faktoren abhängt. Deshalb wird im Vergleich zu dem vorherigen Erkennungsresultat, wenn zum Beispiel bestimmt wird, das eine abnorme Bedingung bei dem Erkennungsresultat eines Gegenstands vorliegt, wenn beispielsweise die Position eines Lichtsignals als Gegenstand in dem Verarbeitungsintervall von 100 ms beträchtlich versetzt wurde, etc., die Gegenstandserkennungsüberwachungseinheit 35 der Gegenstandserkennungsänderungseinheit 36 die abnorme Bedingung mitteilen.
Bei Empfang der Mitteilung, daß eine abnorme Bedingung bei dem Erkennungsresultat der Gegenstandserkennungseinheit 14 vorliegt, versieht die Gegenstandserkennungsänderungseinheit 36 die Seitenwinkelberechnungseinheit 15 mit einem Resultat, das auf der Basis des vorherigen Erkennungsresultats eines Gegenstands unter Einsatz einer linearen Schätzung und eines Calman-Filters geschätzt wurde, als Änderungsresultat der Erkennung des Gegenstands.
Die Gierratensensorüberwachungseinheit 38 gibt eine Mitteilung an die Gierratenänderungseinheit 39 aus, wenn eine zweifelhafte Winkelgeschwindigkeitsveränderung, etc. detektiert wird, wenn sich zum Beispiel die Ausgabe des Gierratensensors 13, das heißt, der Wert der Drehwinkelgeschwindigkeit an der vertikalen Achse eines Fahrzeugs, der durch den Gierratensensor ausgegeben wird, plötzlich verändert.
Die Gierratenänderungseinheit 39 sieht den korrigierten Wert der Gierrate für die Berechnungseinheit der Winkelveränderungsgröße 17 unter Verwendung des Schätzresultats durch die lineare Schätzung und eines Calman-Filters auf der Basis der vorherigen Gierrate und des Geschwindigkeitswertes anstelle des Ausgabewertes des Gierratensensors vor, wenn die Gierratensensorüberwachungseinheit 38 der Gierratenänderungseinheit 39 eine abnorme Bedingung der Ausgabe des Gierratensensors 13 und deren Veränderungsrate mitteilt.
In 27 sind beispielsweise im Vergleich zu der in 9 gezeigten Ausführungsform die Gegenstandserkennungsüberwachungseinheit 35, die Gegenstandserkennungsänderungseinheit 36, die Gierratensensorüberwachungseinheit 38 und die Gierratenänderungseinheit 39 neu hinzugekommen. Es ist offensichtlich, daß zum Beispiel auf der Basis der in 23 gezeigten Ausführungsform 7 jede dieser Einheiten hinzugefügt werden kann, das Erkennungsresultat durch die Gegenstandserkennungsänderungseinheit 36 abgeändert werden kann und dann für die Elevationswinkelberechnungseinheit 25 vorgesehen werden kann.
In den obigen Ausführungsformen wurden die Entfernungsberechnungsvorrichtung und das Berechnungsprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, aber die Entfernungsberechnungsvorrichtung kann auch wie ein gewöhnliches Computersystem konfiguriert sein. 28 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration eines Computersystems, das heißt, einer Hardware-Umgebung.
In 28 umfaßt das Computersystem eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 50, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 51, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 52, eine Kommunikationsschnittstelle 53, eine Speichervorrichtung 54, eine Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 55, eine Lesevorrichtung eines tragbaren Speichermediums 56 und einen Bus 57 zum Verbinden all dieser Komponenten.
Die Speichervorrichtung 54 kann verschiedene Typen von Speichervorrichtungen umfassen, wie etwa eine Festplatte, eine magnetische Platte, etc. Die Speichervorrichtung 54 oder der ROM 51 speichert ein Programm, das in den Flußdiagrammen in 3, 4, 7, 11, 13, 16, 19 und 26 gezeigt ist, ein Programm nach Anspruch 16 bis 19 gemäß der vorliegenden Erfindung, etc., und die CPU 50 führt die Programme aus, um die Entfernung unter Verwendung des Bildsensors, eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors, eines Sensors der gegenwärtigen Position, eines Beschleunigungssensors, eines Gierratensensors, etc. zu berechnen.
Diese Programme können zum Beispiel in der Speichervor richtung 54 von einem Programmanbieter 58 über ein Netz 59 und die Kommunikationsschnittstelle 53 gespeichert werden oder in einem auf dem Markt vertriebenen tragbaren Speichermedium 60 gespeichert werden, das in die Lesevorrichtung des tragbaren Speichermediums 60 eingesetzt wird, und durch die CPU 50 ausgeführt werden. Das tragbare Speichermedium 60 kann verschiedene Typen von Speichermedien umfassen, wie etwa eine CD-ROM, eine flexible Platte, eine optische Platte, eine magneto-optische Platte, eine DVD, etc., und ein Programm, das in solch einem Speichermedium gespeichert ist, kann durch die Lesevorrichtung des tragbaren Speichermediums 56 gelesen werden, um die korrekte Entfernung von einem fahrenden Fahrzeug bis zu einem Gegenstand gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu berechnen.
Wie oben eingehend erläutert wurde, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gegenstand, wie etwa ein Lichtsignal, etc. erkannt werden, kann der Seitenwinkel oder ein Elevationswinkel von einem betreffenden Fahrzeug zu einem Gegenstand berechnet werden, können Einflüsse wie etwa die Gierrate eines Fahrzeugs, die Beschleunigung in der Fahrtrichtung, der Drehwinkel an der Achse in der Fahrtrichtung, der Steigungswinkel durch den Neigungswinkel einer Straße abgeändert werden, wodurch die Entfernung von dem betreffenden Fahrzeug bis zum Gegenstand korrekt berechnet wird. Ferner kann unter Verwendung des laufenden Zustands eines Fahrzeugs und von Straßenkartondaten die laufende Entfernung bis zu einem Gegenstand berechnet werden. Des weiteren wird, wenn ein Ziel der vorliegenden Erfindung das automatische Anhalten eines Fahrzeugs ist, eine Haltelinie als Gegenstand festgelegt und kann die Entfernung bis zu der Haltelinie korrekt berechnet werden, wodurch die Entfernung zu verschiedenen Gegenständen in Abhängigkeit von dem Ziel der vorliegenden Erfindung berechnet wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf die industrielle Herstellung einer Navigationsvorrichtung angewendet werden, sondern auf alle Industriezweige, bei denen eine Technik zum korrekten Berechnen der Entfernung bis zu einem Gegenstand erforderlich ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 3381312 [0004]
JP 07-035560 A [0004]

Claims

Entfernungsberechnungsvorrichtung, die eine Entfernung zwischen einem beweglichen Körper und einem feststehenden Gegenstand berechnet, mit: einem Seitenwinkelberechnungsmittel, das als Seitenwinkel einen Winkel berechnet, der durch eine Richtung, die den beweglichen Körper mit dem Gegenstand verbindet, und eine Fahrtrichtung des beweglichen Körpers auf einer horizontalen Ebene gebildet wird; einem Berechnungsmittel der zurückgelegten Entfernung, das eine zurückgelegte Entfernung zwischen zwei Zeitpunkten des beweglichen Körpers berechnet; einem Berechnungsmittel der Winkelveränderungsgröße, das einen Drehwinkel eines beweglichen Körpers an einer vertikalen Achse, die einen Schwerpunkt eines beweglichen Körpers durchläuft, zwischen zwei Zeitpunkten als Winkelveränderungsgröße in Fahrtrichtung berechnet; und einem Berechnungsmittel der linearen Entfernung, das eine lineare Entfernung zwischen dem beweglichen Körper und dem Gegenstand unter Verwendung der Ausgabe des Seitenwinkelberechnungsmittels, des Berechnungsmittels der zurückgelegten Entfernung und des Berechnungsmittels der Winkelveränderungsgröße berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einem Sensor der gegenwärtigen Position, der eine gegenwärtige Position des beweglichen Körpers detektiert; einem Datenbankmittel, das Straßenkarteninformationen ausgibt, die eine Straße an der gegenwärtigen Position enthaltene, die von der Ausgebe des Sensors der gegenwärtigen Position abhängt; und einem Berechnungsmittel der laufenden Entfernung, das eine Entfernung auf einer Fahrbahn von der gegenwärtigen Position bis zu dem Gegenstand unter Verwendung der Ausgabe des Datenbankmittels, des Seitenwinkelberechnungsmittels und des Berechnungsmittels der linearen Entfernung berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem Gegenstandserkennungsmittel, das den Gegenstand von einem Bild erkennt, das den Gegenstand enthält, und ein Erkennungsresultat für das Seitenwinkelberechnungsmittel vorsieht.
Vorrichtung nach Anspruch 3, ferner mit: einem Gegenstandserkennungsüberwachungsmittel, das überwacht, ob die Ausgabe des Gegenstandserkennungsmittels von einem vorbestimmten Bereich abgewichen ist oder nicht; und einem Gegenstandserkennungsänderungsmittel, das die Ausgabe des Gegenstandserkennungsmittels ändert und die geänderte Ausgabe für das Seitenwinkelberechnungsmittel vorsieht, wenn das Gegenstandserkennungsüberwachungsmittel die Abweichung detektiert.
Vorrichtung nach Anspruch 3, ferner mit: einem Sensor der gegenwärtigen Position, der eine gegenwärtige Position des beweglichen Körpers detektiert; einem Datenbankmittel, das Straßenkarteninformationen ausgibt, die eine Straße an der gegenwärtigen Position enthalten, die von der Ausgabe des Sensors der gegenwärtigen Position abhängt; einem Geschwindigkeitssensor, der eine Geschwindigkeit des beweglichen Körpers für das Berechnungsmittel der zurückgelegten Entfernung vorsieht; einem Rollwinkelberechnungsmittel, das als Rollwinkel einen Drehwinkel an einer Fahrtrichtungsachse des beweglichen Körpers unter Verwendung der Ausgabe des Datenbankmittels und des Geschwindigkeitssensors berechnet; und einem Rollwinkeländerungsmittel, das Koordinaten als Erkennungsresultat des Gegenstands unter Verwendung der Ausgabe des Rollwinkelberechnungsmittels und des Gegenstandserkennungsmittels ändert und ein Änderungsresultat für das Seitenwinkelberechnungsmittel vorsieht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einem Gierratensensor, der eine Drehwinkelgeschwindigkeit an einer vertikalen Achse des beweglichen Körpers detektiert und die Geschwindigkeit für das Berechnungsmittel der Winkelveränderungsgröße vorsieht; und einem Entfernungsschätzmittel, das eine Entfernung auf einer Fahrbahn von dem beweglichen Körper bis zu dem Gegenstand unter Verwendung des Gierratensensors und des Berechnungsmittels der linearen Entfernung schätzt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner mit: einem Gierratensensorüberwachungsmittel, das überwacht, ob ein Ausgabewert des Gierratensensors und/oder eine Veränderungsrate eines Ausgabewertes von einem vorbestimmten Bereich eines Ausgabewertes und/oder einem Bereich einer Veränderungsrate eines Ausgabewertes abgewichen ist oder nicht; und einem Gierratenänderungsmittel, der einen Ausgabewert des Gierratensensors auf der Basis einer vorherigen Ausgabe des Gierratensensors und eines Wertes einer Geschwindigkeit des beweglichen Körpers ändert, wenn das Gierratensensorüberwachungsmittel die Abweichung detektiert hat, und ein Änderungsresultat für das Berechnungsmittel der Winkelveränderungsgröße vorsieht.
Entfernungsberechnungsvorrichtung, die eine Entfernung zwischen einem beweglichen Körper und einem feststehenden Gegenstand berechnet, mit: einem Elevationswinkelberechnungsmittel, das als Elevationswinkel einen Winkel berechnet, der durch eine Richtung, die den beweglichen Körper mit dem Gegenstand verbindet, und eine horizontale Ebene gebildet wird; einem Berechnungsmittel der zurückgelegten Entfernung, das eine zurückgelegte Entfernung zwischen zwei Zeitpunkten des beweglichen Körpers berechnet; einem Steigungswinkelberechnungsmittel, das als Steigungswinkel einen Drehwinkel des beweglichen Körpers auf einer horizontalen Ebene in Abhängigkeit von einer Fahrtrichtung und einer vertikalen Richtung des beweglichen Körpers berechnet; und einem Berechnungsmittel der Entfernung in Fahrtrichtung, das eine Komponente in einer Fahrtrichtung einer linearen Entfernung von dem beweglichen Körper bis zu dem Gegenstand unter Verwendung der Ausgabe des Elevationswinkelberechnungsmittels, des Berechnungsmittels der zurückgelegten Entfernung und des Steigungswinkelberechnungsmittels berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner mit: einem Sensor der gegenwärtigen Position, der eine gegenwärtige Position des beweglichen Körpers detektiert; einem Datenbankmittel, das Straßenkarteninformationen ausgibt, die eine Straße an der gegenwärtigen Position enthalten, die von der Ausgabe des Sensors der gegenwärtigen Position abhängt; einem Seitenwinkelberechnungsmittel, das als Seitenwinkel einen Winkel berechnet, der durch eine Richtung, die den beweglichen Körper und den Gegenstand verbindet, und eine Fahrtrichtung des beweglichen Körpers auf einer horizontalen Ebene gebildet wird; und einem Berechnungsmittel der laufenden Entfernung, das eine Entfernung auf einer Fahrbahn von der gegenwärtigen Position bis zu dem Gegenstand unter Verwendung der Ausgabe des Datenbankmittels, des Seitenwinkelberechnungsmittels und des Berechnungsmittels der Entfernung in Fahrtrichtung berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner mit einem Gegenstandserkennungsmittel, das einen Gegenstand von einem Bild erkennt, das den Gegenstand enthält, und das Steigungswinkelberechnungsmittel mit dem Erkennungsresultat versieht.
Vorrichtung nach Anspruch 10, ferner mit: einem Sensor der gegenwärtigen Position, der eine gegenwärtige Position des beweglichen Körpers detektiert; einem Datenbankmittel, das Straßenkarteninformationen ausgibt, die eine Straße an der gegenwärtigen Position enthalten, die von der Ausgabe des Sensors der gegenwärtigen Position abhängt; einem Geschwindigkeitssensor, der eine Geschwindigkeit des beweglichen Körpers für das Berechnungsmittel der zurückgelegten Entfernung vorsieht; einem Rollwinkelberechnungsmittel, das als Rollwinkel einen Drehwinkel bei einer Fahrtrichtungsachse des beweglichen Körpers unter Verwendung der Ausgabe des Datenbankmittels und des Geschwindigkeitssensors berechnet; und einem Rollwinkeländerungsmittel, das Koordinaten als Erkennungsresultat des Gegenstands unter Verwendung der Ausgabe des Rollwinkelberechnungsmittels und des Gegenstandserkennungsmittels ändert und die korrigierten Koordinaten für das Elevationswinkelberechnungsmittel vorsieht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner mit: einem Sensor der gegenwärtigen Position, der eine gegenwärtige Position des beweglichen Körpers detektiert; einem Datenbankmittel, das Straßenkarteninformationen ausgibt, die eine Straße an der gegenwärtigen Position enthalten, die von der Ausgabe des Sensors der gegenwärtigen Position abhängt; und einem Neigungswinkelberechnungsmittel, das einen Neigungswinkel in einer Fahrtrichtung an einer gegenwärtigen Position des beweglichen Körpers unter Verwendung der Ausgabe des Datenbankmittels berechnet, wobei das Steigungswinkelberechnungsmittel einen Steigungswinkel unter Verwendung der Ausgabe des Neigungswinkelberechnungsmittels berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 12, ferner mit einem Beschleunigungssensor, der die Beschleunigung in einer Fahrtrichtung des beweglichen Körpers detektiert, wobei das Steigungswinkelberechnungsmittel einen Steigungswinkel unter Verwendung der Ausgabe des Beschleunigungssensors zusätzlich zu der Ausgabe des Neigungswinkelberechnungsmittels berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner mit einem Beschleunigungssensor, der die Beschleunigung in einer Fahrtrichtung des beweglichen Körpers detektiert, wobei das Steigungswinkelberechnungsmittel einen Steigungswinkel unter Verwendung der Ausgabe des Beschleunigungssensors berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der ein Gierratensensor eine Drehwinkelgeschwindigkeit an einer vertikalen Achse des beweglichen Körpers detektiert und die Geschwindigkeit für das Berechnungsmittel der Winkelveränderungsgröße vorsieht; ein Seitenwinkelberechnungsmittel als Seitenwinkel einen Winkel berechnet, der durch eine Richtung, die den beweglichen Körper mit dem Gegenstand verbindet, und eine Fahrtrichtung des beweglichen Körpers auf einer horizontalen Ebene gebildet wird; und ein Entfernungsschätzmittel eine Entfernung auf einer Fahrbahn von dem beweglichen Körper bis zu dem Gegenstand unter Verwendung der Ausgabe des Gierratensensors, des Seitenwinkelberechnungsmittels und des Berechnungsmittels der Entfernung in Fahrtrichtung schätzt.
Programm, das verwendet wird, um einen Computer, der eine Entfernung zwischen einem beweglichen Körper und einem feststehenden Gegenstand berechnet, anzuweisen, einen Prozeß auszuführen, der umfaßt: eine Prozedur zum Berechnen, als Seitenwinkel, eines Winkels, der durch eine Richtung, die den beweglichen Körper mit dem Gegenstand verbindet, und eine Fahrtrichtung des beweglichen Körpers auf einer horizontalen Ebene gebildet wird; eine Prozedur zum Berechnen einer zurückgelegten Entfernung zwischen zwei Zeitpunkten des beweglichen Körpers; eine Prozedur zum Berechnen eines Drehwinkels eines beweglichen Körpers an einer vertikalen Achse, die durch einen Schwerpunkt eines beweglichen Körpers verläuft, zwischen zwei Zeitpunkten als Winkelveränderungsgröße in einer Fahrtrichtung; und eine Prozedur zum Berechnen einer linearen Entfernung zwischen dem beweglichen Körper und dem Gegenstand unter Verwendung des Seitenwinkels, der zurückgelegten Entfernung und der Winkelveränderungsgröße, die berechnet wurden.
Computerlesbares Speichermedium, das ein Programm speichert, das verwendet wird, um einen Computer, der eine Entfernung zwischen einem beweglichen Körper und einem feststehenden Gegenstand berechnet, anzuweisen, einen Prozeß auszuführen, der umfaßt: einen Schritt zum Berechnen, als Seitenwinkel, eines Winkels, der durch eine Richtung, die den beweglichen Körper mit dem Gegenstand verbindet, und eine Fahrtrichtung des beweglichen Körpers auf einer horizontalen Ebene gebildet wird; einen Schritt zum Berechnen einer zurückgelegten Entfernung zwischen zwei Zeitpunkten des beweglichen Körpers; einen Schritt zum Berechnen eines Drehwinkels eines beweglichen Körpers an einer vertikalen Achse, die durch einen Schwerpunkt eines beweglichen Körpers verläft, zwischen zwei Zeitpunkten als Winkelveränderungsgröße in einer Fahrtrichtung; und einen Schritt zum Berechnen einer linearen Entfernung zwischen dem beweglichen Körper und dem Gegenstand unter Verwendung des Seitenwinkels, der zurückgelegten Entfernung und der Winkelveränderungsgröße, die berechnet wurden.
Programm, das verwendet wird, um einen Computer, der eine Entfernung zwischen einem beweglichen Körper und einem feststehenden Gegenstand berechnet, anzuweisen, einen Prozeß auszuführen, der umfaßt: eine Prozedur zum Berechnen, als Elevationswinkel, eines Winkels, der durch eine Richtung, die den beweglichen Körper mit dem Gegenstand verbindet, und eine horizontale Ebene gebildet wird; eine Prozedur zum Berechnen einer zurückgelegten Entfernung zwischen zwei Zeitpunkten des beweglichen Körpers; eine Prozedur zum Berechnen, als Steigungswinkel, eines Drehwinkels des beweglichen Körpers auf einer horizontalen Ebene in Abhängigkeit von einer Fahrtrichtung und einer vertikalen Richtung des beweglichen Körpers; und eine Prozedur zum Berechnen einer Komponente in einer Fahrtrichtung einer linearen Entfernung von dem beweglichen Körper bis zu dem Gegenstand unter Verwendung des Elevationswinkels, der zurückgelegten Entfernung und des Steigungswinkels, die berechnet wurden.
Computerlesbares Speichermedium, das ein Programm speichert, das verwendet wird, um einen Computer, der eine Entfernung zwischen einem beweglichen Körper und einem feststehenden Gegenstand berechnet, anzuweisen, einen Prozeß auszuführen, der umfaßt: einen Schritt zum Berechnen, als Elevationswinkel, eines Winkels, der durch eine Richtung, die den beweglichen Körper mit dem Gegenstand verbindet, und eine horizontale Ebene gebildet wird; einen Schritt zum Berechnen einer zurückgelegten Entfernung zwischen zwei Zeitpunkten des beweglichen Körpers; einen Schritt zum Berechnen, als Steigungswinkel, eines Drehwinkels des beweglichen Körpers auf einer horizontalen Ebene in Abhängigkeit von einer Fahrtrichtung und einer vertikalen Richtung des beweglichen Körpers; und einen Schritt zum Berechnen einer Komponente in einer Fahrtrichtung einer linearen Entfernung von dem beweglichen Körper bis zu dem Gegenstand unter Verwendung des Elevationswinkels, der zurückgelegten Entfernung und des Steigungswinkels, die berechnet wurden.