DE112017007205T5

DE112017007205T5 - Modusumschaltsteuergerät, Modusumschaltsteuerungssystem, Modusumschaltsteuerverfahren und Programm

Info

Publication number: DE112017007205T5
Application number: DE112017007205.0T
Authority: DE
Inventors: Mei UETANI; Tadashi Hyuga; Hatsumi AOI
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2019-11-21
Also published as: JP2018147450A; CN109844841A; US20190243360A1; WO2018163472A1

Abstract

Ein Fahrbetrieb wird an geeigneter Position umgeschaltet, um die Sicherheit zu verbessern. Eine Betriebsartwechsel-Steuerung steuert den Betriebsartwechsel zum Wechseln des Fahrbetriebs eines Fahrzeugs zwischen einem manuellen Fahrbetrieb und einem automatischen Fahrbetrieb. Die Betriebsartwechsel-Steuerung umfasst eine Erlangungseinheit und eine Berechnungseinheit. Die Erlangungseinheit erlangt von einem Sensor zur Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs Erkundungsdaten, die eine Umfeldsituation in einem für den Betriebsartwechsel definierten Wechselabschnitt darstellen. Die Berechnungseinheit berechnet anhand der Erkundungsdaten eine empfohlene Betriebsartwechselposition, an der der Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt empfohlen wird.

Description

BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zum Wechseln des Fahrbetriebs eines Fahrzeugs zwischen einem manuellen Fahrbetrieb und einem automatischen Fahrbetrieb.
HINTERGRUND
Nachdem Techniken für die Automatisierung des Führens von Fahrzeugen Aufmerksamkeit erlangten, wird nun die Anwendung des automatischen Fahrbetriebs in Erwägung gezogen. Beim automatischen Fahrbetrieb steuert hauptsächlich ein Computer ein Fahrzeug, im Gegensatz zu einem manuellen Fahrbetrieb, bei dem ein Fahrer auf Grundlage seiner Wahrnehmung ein Fahrzeug mit Händen und Füßen bedient.
Der automatische Fahrbetrieb ermöglicht ein automatisches Führen eines Fahrzeugs, beispielsweise durch Steuerung einer Antriebseinheit, einer Lenkeinheit, und einer Bremse, anhand verschiedener Informationen, die mit verschiedenen Sensoren oder durch Kommunikationen erhalten werden. Solche Informationen umfassen Positionsbestimmungsinformation, die von einem globalen Positionierungssystem (GPS) erhalten wird, Karteninformation von einem Navigationssystem des Fahrzeugs, Verkehrsinformation, die anhand von Straße-Fahrzeug-Kommunikation erhalten wird, Überwachungsinformation von einem Umfeldüberwachungssystem, welches die Positionen und Bewegungen in der Nähe befindlicher Fußgänger und Fahrzeuge überwacht, und Lageinformation eines Fahrzeugs, die von einem 3-Achsen-Sensor erhalten wird.
Der automatische Fahrbetrieb soll die Belastung des Fahrers reduzieren oder Verkehrsstaus verhindern. Jedoch können Situationen auftreten, in denen der Fahrer das Lenkrad hält und das Fahrzeug auf einer Route von einem Startpunkt zu einem Zielort steuert. Zum Beispiel kann der Fahrer den automatischen Fahrbetrieb auf Schnellstraßen verwenden, auf Landstraßen jedoch gegebenenfalls den manuellen Fahrbetrieb anwenden. Daher müssen Techniken entwickelt werden, die es erlauben, sicher zwischen dem automatischen Fahrbetrieb und dem manuellen Fahrbetrieb zu wechseln.
Zum Beispiel beschreibt die Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2015-141560 eine Technik für die Veränderung des Timings zum Beenden des automatischen Fahrens. Die Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2015-141560 beschreibt das Zurücksetzen des Timings zum Beenden des automatischen Fahrens, wie von dem Fahrer gewünscht, wenn irgendein Ereignis, welches das automatische Fahren beenden kann, auf der voraus liegenden Route auftritt. Jedoch ist darin keine Technik beschrieben, um den angemessenen Zeitpunkt für den Wechsel zu bestimmen und an den Fahrer eine Empfehlung des Zeitpunkts als Antwort auf die Aufforderung des Fahrers, vom automatischen Fahrbetrieb auf den manuellen Fahrbetrieb umzuschalten, abzugeben.
Es wurden verschiedene Techniken entwickelt, um zwischen dem automatischen Fahrbetrieb und dem manuellen Fahrbetrieb zu wechseln. In einem Beispiel wird ein Vorbereitungszeitraum für den Wechsel (zum Beispiel 60 Sekunden) definiert, in dem Vorbereitungen, einschließlich Umschauen zur Gewährleitung der Sicherheit, vorgenommen werden, bevor die Betriebsart gewechselt wird. In einem anderen Beispiel kann ein Wechselabschnitt mit einer vorbestimmten Strecke (zum Beispiel etwa 100 Meter bis zu mehreren Kilometern) auf einer Route definiert werden, bevor ein Wechsel erfolgt, um dem Fahrer genügend Zeit zu geben, um den Fahrmodus zu wechseln.
Der Wechselabschnitt kann Positionen (oder Orte) umfassen, die für einen Wechsel des Fahrbetriebs geeignet oder ungeeignet sind. Zudem können sich geeignete Wechselpositionen mit der Zeit ändern, wenn sich die Umfeldsituation ändert. Eine effektive Abgabe einer Empfehlung an den Fahrer zum Wechseln des Fahrbetriebs kann die Sicherheit des Fahrers beim Umschalten des Fahrmodus erhöhen.
Ein oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung richten sich auf eine Betriebsartwechsel-Steuerung, ein Betriebsartwechsel-Steuerungssystem, ein Betriebsartwechsel-Steuerungsverfahren und ein Programm, welche ein Wechseln des Fahrbetriebs an einer geeigneten Position ermöglichen, um die Sicherheit zu verbessern.
ÜBERBLICK
Eine Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert den Betriebsartwechsel, um den Fahrbetrieb eines Fahrzeugs zwischen einem manuellen Fahrbetrieb und einem automatischen Fahrbetrieb zu wechseln. Die Steuerung umfasst eine Erlangungseinheit, welche von einem Sensor zur Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs Erkundungsdaten erhält, die eine Umfeldsituation in einem für den Betriebsartwechsel definierten Wechselabschnitt darstellen, und eine Berechnungseinheit, die eine empfohlene Betriebsartwechselposition, an der der Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt empfohlen wird, anhand der Erkundungsdaten berechnet.
Ein Betriebsartwechsel-Steuerungssystem gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert den Betriebsartwechsel, um einen Fahrbetrieb eines Fahrzeuge zwischen einem manuellen Fahrbetrieb und einem automatischen Fahrbetrieb zu wechseln. Das System umfasst einen Sensor, der das Umfeld des Fahrzeugs überwacht und Erkundungsdaten, die eine Umfeldsituation des Fahrzeugs darstellen, ausgibt, eine Erlangungseinheit, welche die Erkundungsdaten in einem für den Betriebsartwechsel definierten Wechselabschnitt von dem Sensor erhält, und eine Berechnungseinheit, die eine empfohlene Betriebsartwechselposition, an der der Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt empfohlen wird, anhand der Erkundungsdaten berechnet.
Ein Betriebsartwechsel-Steuerungsverfahren gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert, mit einem Computer, einen Betriebsartwechsel, um einen Fahrbetrieb eines Fahrzeugs zwischen einem manuellen Fahrbetrieb und einem automatischen Fahrbetrieb zu wechseln. Das Verfahren umfasst das Erlangen, mit dem Computer, von Erkundungsdaten, die eine Umfeldsituation in einem für den Betriebsartwechsel definierten Wechselabschnitt darstellen, von einem Sensor zur Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs, und Berechnen, mit dem Computer, einer empfohlenen Betriebsartwechselposition, an der der Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt empfohlen wird, anhand der Erkundungsdaten.
Ein Programm gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranlasst einen Computer, welcher den Betriebsartwechsel steuert, um den Fahrbetrieb eines Fahrzeugs zwischen einem manuellen Fahrbetrieb und einem automatischen Fahrbetrieb zu wechseln, einen Befehl auszuführen, um von einem Sensor zur Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs Erkundungsdaten, die eine Umfeldsituation in einem für den Betriebsartwechsel definierten Wechselabschnitt darstellen, zu erlangen, und einen Befehl zur Berechnung einer empfohlenen Betriebsartwechselposition, an der der Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt empfohlen wird, anhand der Erkundungsdaten auszuführen.
Eine Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung gemäß dem ersten Aspekt, in der die Berechnungseinheit die empfohlenen Betriebsartwechselposition unter Verwendung einer Verteilung von Objekten um das Fahrzeug herum als Kriterium berechnet.
Eine Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung gemäß dem zweiten Aspekt, in der die Berechnungseinheit eine Position mit der geringsten Verteilungsdichte der Objekte in dem Wechselabschnitt als empfohlene Betriebsartwechselposition berechnet.
Eine Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung gemäß irgendeinem der ersten bis dritten Aspekte, welche ferner eine Benachrichtigungssteuerung umfasst, die dem Fahrer eines Fahrzeugs die empfohlene Betriebsartwechselposition mitteilt.
Eine Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung gemäß dem vierten Aspekt, in der die Benachrichtigungssteuerung die empfohlene Betriebsartwechselposition gelegt über ein Kartenbild des Umfelds des Fahrzeugs auf einem im Fahrzeug vorliegenden Bildschirm darstellt.
Eine Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung gemäß dem fünften Aspekt, in der die Berechnungseinheit eine Verteilung der numerischen Indizes, welche jeweils einen Empfehlungsgrad bezüglich des Betriebsartwechsels in dem Wechselabschnitt angeben, berechnet, und die Benachrichtigungssteuerung die Indizes mit Darstellungsfarben auf dem Kartenbild in Verbindung bringt, um die Indizes in einer Farbkarte darzustellen.
Eine Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß einem siebenten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung gemäß dem vierten Aspekt, in der die Benachrichtigungssteuerung dem Fahrer des Fahrzeugs eine Zeitspanne bis zum Erreichen der empfohlenen Betriebsartwechselposition mit einer Stimme mitteilt.
Eine Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung gemäß dem vierten Aspekt, in der eine Radarvorrichtung die Erkundungsdaten erlangt.
Eine Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung gemäß dem ersten Aspekt, in der ein Bildsensor die Erkundungsdaten erlangt.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN
Die Betriebsartwechsel-Steuerung, das Betriebsartwechsel-Steuerungssystem, das Betriebsartwechsel-Steuerungsverfahren und das Programm gemäß dem ersten, zehnten, elften und zwölften Aspekt erhält Erkundungsdaten, die eine Umfeldsituation in einem für einen Betriebsartwechsel definierten Wechselabschnitt darstellen (z.B. Videodaten und Radardaten, die den Bereich um das Fahrzeug herum darstellen) von einem Sensor zur Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs (z.B. einer Frontüberwachungskamera und einer bordeigenen Radarvorrichtung). Die Erkundungsdaten werden verwendet, um eine empfohlene Betriebsartwechselposition, an der der Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt empfohlen wird, zu berechnen.
Diese Struktur berechnet eine besonders empfohlene Position in dem Wechselabschnitt als empfohlene Betriebsartwechselposition, die zum Beispiel in einem Speicher in einem bordeigenen Computer gespeichert werden kann. Anhand der obigen Information kann zum Beispiel die automatische Antriebssteuerung in dem Fahrzeug automatisch verschiedene Steueroperationen zum Wechsel des Fahrbetriebs unter Verwendung der empfohlenen Betriebsartwechselposition als Zielpunkt durchführen. Durch diesen Fahrbetriebswechsel an einer empfohlenen Position kann die Sicherheit beim Betriebsartwechsel erhöht werden.
Die Steuerung gemäß dem zweiten Aspekt berechnet die empfohlene Betriebsartwechselposition unter Verwendung der Angaben bezüglich der um das Fahrzeug herum befindlichen Objekte (z.B. Fahrzeuge, die in derselben Spur fahren, Fahrzeuge, die in der gleichen Richtung aber in verschiedenen Spuren unterwegs sind, Fahrzeuge, die in entgegengesetzten Spuren fahren, Fußgänger und Gebäude) als Kriterium. Diese Struktur berechnet die empfohlene Betriebsartwechselposition anhand der positionellen Beziehung zwischen dem Fahrzeug und dem jeweiligen Objekt, wodurch die Sicherheit beim Betriebsartwechsel erhöht wird.
Die Steuerung gemäß dem dritten Aspekt berechnet eine Position mit der geringsten Verteilungsdichte von Objekten um das Fahrzeug herum als empfohlene Betriebsartwechselposition. Diese Struktur bestimmt eine Position, die am unwahrscheinlichsten von Verkehrshindernissen betroffen ist, als die empfohlene Betriebsartwechselposition, wodurch die Sicherheit erhöht wird. Die Verteilungsangaben und die Verteilungsdichte von Objekten sind nicht auf aktuell berechnete Werte beschränkt; es kann sich auch um Werte handeln, die zu irgendeinem Zeitpunkt in der Zukunft (oder Vergangenheit) berechnet werden/wurden.
The Steuerung gemäß dem vierten Aspekt teilt dem Fahrzeugführer, mit der Benachrichtigungssteuerung, die empfohlene Betriebsartwechselposition mit. Diese Struktur gibt dem Fahrer ausreichend Zeit, die Steuerung zu übernehmen (wie beispielsweise sich umzuschauen oder die Betätigung des Gaspedals zu übernehmen), bevor die empfohlene Betriebsartwechselposition erreicht ist. Die Struktur ermöglicht außerdem den Fahrbetriebswechsel an einer Position, an der weniger Hindernisse vorliegen. Der Betriebsartwechsel kann dadurch an einer geeigneten Position empfohlen werden, wodurch die Sicherheit des Fahrers effektiv unterstützt wird und die Sicherheit beim Betriebsartwechsel deutlich verbessert wird.
Die Steuerung gemäß dem fünften Aspekt stellt die empfohlene Betriebsartwechselposition gelegt über das Kartenbild des Umfelds des Fahrzeug, welches auf einem Bildschirm erscheint (z.B. einem Berührungsbildschirm (Touchscreen) des Fahrzeugnavigationssystems, einem Head-Up-Display und einem Display eines Smartphones oder Tablets), dar. Der Fahrer kann so die empfohlene Betriebsartwechselposition visuell erkennen, wodurch eine deutlich verbesserte Sicherheit beim Betriebsartwechsel erhalten wird.
Die Steuerung gemäß dem sechsten Aspekt berechnet, mit der Berechnungseinheit, die Verteilung der numerischen Indizes, die jeweils den Empfehlungsgrad bezüglich des Betriebsartwechsels in dem Wechselabschnitt angeben. Die Benachrichtigungssteuerung bringt die Indizes mit Darstellungsfarben auf dem Kartenbild in Verbindung, um die Indizes in einer Farbkarte darzustellen. Die numerischen Indizes, die den jeweiligen Empfehlungsgrad bezüglich des Betriebsartwechsels anzeigen, sind beispielsweise die Kehrwerte der Verteilungsdichten der Objekte. Insbesondere sind die Indexwerte größer an Positionen mit geringeren Verteilungsdichten von Objekten. Die Indizes können auch anhand verschiedener anderer Parameter, wie beispielsweise Straßenoberflächenbedingungen und -geometrien oder Größe und vorausbestimmtes Gewicht eines ankommenden Fahrzeugs, berechnet werden.
Zum Beispiel kann der Wechselabschnitt auf einem Bildschirm unter Verwendung eines Balken- oder Streifensymbols dargestellt werden. Die Tiefe einer Darstellungsfarbe (oder der Farbton der Darstellungsfarben) in dem Balken kann mit den Indizes in Verbindung gebracht werden. Der Fahrer kann so leicht die für einen Betriebsartwechsel geeigneten und ungeeigneten Positionen erkennen. Dadurch wird die Sicherheit beim Betriebsartwechsel deutlich erhöht.
Die Steuerung gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung teilt, mit der Benachrichtigungssteuerung, dem Fahrer eine Zeitdauer bis zum Erreichen der empfohlene Betriebsartwechselposition mit. Zum Beispiel kann dem Fahrer der Zeitraum von der aktuellen Zeit bis zu der geschätzten Zeit des Durchfahrens durch die empfohlene Betriebsartwechselposition durch Herunterzählen der Zeit mitgeteilt werden. Der Fahrer kann auf diese Weise die empfohlene Betriebsartwechselposition akustisch wahrnehmen und sich so visuell auf die Überwachung des Umfelds konzentrieren. Dadurch kann die Sicherheit beim Betriebsartwechsel deutlich verbessert werden.
Die Steuerung gemäß dem achten Aspekt erhält die Erkundungsdaten über die Radarvorrichtung. Dadurch kann die Umfeldsituation (z.B. die Verteilung von Fahrzeugen) im Dunkeln akkurat berechnet werden.
Die Steuerung gemäß dem neunten Aspekt erhält die Erkundungsdaten über den Bildsensor, der in einigen Umfeldern deutlichere Videodaten als eine Radarvorrichtung liefern kann.
Die Steuerung, das System, das Verfahren und das Programm gemäß den ersten bis zwölften Aspekten ermöglichen einen Fahrbetriebswechsel an einer geeigneten Position, wodurch die Sicherheit verbessert wird.
Figurenliste

1 ist a Blockdiagramm eines automatischen Antriebssteuerungssystems, welche eine Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
2 ist ein funktionales Blockdiagramm der in 1 gezeigten Betriebsartwechsel-Steuerung 6.
3 ist a Flussdiagramm, in dem ein beispielhaftes Verfahren dargestellt ist, das von der in 2 gezeigten Betriebsartwechsel-Steuerung 6 durchgeführt wird.
4 ist a Schaubild, in dem eine beispielhafte Verteilung von Fahrzeugen innerhalb eines Wechselabschnitts und um diesen herum gezeigt ist.
5 ist a Schaubild, in dem eine beispielhafte Verteilung von Empfehlungsgraden in der in 4 dargestellten Situation gezeigt ist.
6 ist ein Schaubild, in dem ein beispielhafter Navigationsbildschirm, der auf einem Display 9 erscheint, dargestellt ist.
7 ist a Schaubild, in dem ein anderes Beispiel für eine Verteilung von Fahrzeugen und ein anderes Beispiel für die Verteilung von Empfehlungsgraden innerhalb eines Wechselabschnitts und um diesen herum gezeigt ist.
8 ist ein Schaubild, in dem ein anderes Beispiel für einen Navigationsbildschirm, der auf einem Display 9 erscheint, dargestellt ist.
9 ist ein Flussdiagramm, in dem ein anders Beispiel für ein Verfahren dargestellt ist, das von der in 2 gezeigten Betriebsartwechsel-Steuerung 6 durchgeführt wird.
10 ist ein Schaubild, in dem ein beispielhaftes Videobild dargestellt ist, das in dem Sichtfeld einer Frontüberwachungskamera 11 erfasst wird.
11 ist ein Schaubild, in dem eine beispielhafte Stimmennachricht dargestellt ist, die von einem Lautsprecher 10 ausgegeben wird.
12 ist ein Schaubild, in dem ein anderes Beispiel für eine Stimmennachricht dargestellt ist, die von einem Lautsprecher 10 ausgegeben wird.

DETEILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen
Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist a Blockdiagramm eines automatischen Antriebssteuerungssystems, welches eine Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Das automatische Antriebssteuerungssystems ist an einem Fahrzeug 1 angebracht. Das Fahrzeug 1 kann entweder in einem manuellen Fahrbetrieb oder einem automatischen Fahrbetrieb fahren. Das Fahrzeug 1 umfasst als Basiskomponenten eine Antriebseinheit 2 und eine Lenkeinheit 3. Die Antriebseinheit 2 umfasst eine Energieversorgung und ein Getriebe. Die Energieversorgung umfasst einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor oder beides. Die Lenkeinheit 3 ist mit einem Lenkrad 4 verbunden.
Bei manuellem Fahrbetrieb kann das Fahrzeug 1 hauptsächlich basierend auf zum Beispiel einem manuellen, vom Fahrer durchgeführten Fahrbetrieb fahren. Zum Beispiel kann der manuelle Fahrbetrieb eine Fahrzeugbetriebsart zum Fahren eines Fahrzeugs, bei dem der Fahrbetrieb durch den Fahrer allein durchgeführt wird, und einen unterstützten Fahrbetrieb, bei dem ein Fahrzeug hauptsächlich mit einem vom Fahrer durchgeführten Fahrbetrieb in Kombination mit unterstütztem Fahren erfolgt, umfassen.
Wenn zum Beispiel das Fahrzeug 1 entlang einer Kurve fährt, wird der Fahrer beim Lenken des Fahrzeugs durch das unterstützte Fahren unterstützt, um ein Fahren entlang der Krümmung der Kurve zu ermöglichen. Unterstütztes Fahren kann außerdem die Steuerung zur Unterstützung der Beschleunigung des Fahrers (z.B. Betrieb des Gaspedals) oder das Bremsen (z.B. Betrieb des Bremspedals), manuelles Lenken (manuelles Lenken während der Fahrt) und manuelle Geschwindigkeitsregulation (manuelle Geschwindigkeitsregulation während des Fahrens) umfassen. Manuelles Lenken bezieht sich auf das Lenken des Fahrzeugs 1 hauptsächlich durch die Betätigung des Lenkrads 4 durch den Fahrer. Manuelle Geschwindigkeitsregulation bezieht sich auf das Einstellen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs hauptsächlich durch die Betätigung des Gaspedals oder des Bremspedals durch den Fahrer.
Im Gegensatz dazu ermöglicht der automatische Fahrbetrieb zum Beispiel automatisches Steuern eines Fahrzeugs entlang einer Straße, auf der das Fahrzeug fährt. Der automatische Fahrbetrieb kann automatisches Steuern des Fahrzeugs zu einem Zielort umfassen, ohne dass der Fahrer eine Fahrbetätigung durchführt. Der automatische Fahrbetrieb ist nicht auf vollständige automatische Steuerung des Fahrzeugs beschränkt. Zum Beispiel kann der automatische Fahrbetrieb ein Fahren umfassen, welches die Betätigung des Fahrers in dem fahrenden Fahrzeug innerhalb eines vorgegebenen erlaubten Rahmens widerspiegelt.
Die in 1 gezeigte automatische Antriebssteuerung 5 steuert das Fahren in dem automatischen Fahrbetrieb. Die automatische Antriebssteuerung 5 erhält Erkundungsdaten von einem Gaspedalsensor 12, einem Bremspedalsensor 13, einem globalen Positionierungssystem (GPS)-Empfänger 15 und einem Geschwindigkeitssensor 16. Die automatische Antriebssteuerung 5 steuert das Fahren des Fahrzeugs 1 anhand der Erkundungsdaten, in einem Speicher 14 gespeicherter digitaler Kartendaten 14a, durch ein Navigationssystem (nicht dargestellt) erzeugter Routeninformation, durch Straße-Fahrzeug-Kommunikation erhaltener Verkehrsinformation und Information, die durch ein Umfeldüberwachungssystem erlangt wird, welches die Positionen und Bewegungen in der Nähe befindlicher Fußgänger und Fahrzeuge überwacht.
Die automatische Steuerung umfasst zum Beispiel automatisches Lenken (automatisches Lenken während des Fahrens) und automatische Geschwindigkeitsregulation (automatische Geschwindigkeitsregulation während des Fahrens). Automatisches Lenken ermöglicht einen Fahrzustand, in dem die Lenkeinheit 3 automatisch gesteuert wird. Automatisches Lenken umfasst einen Spurhalte-Assistenten („lane keeping assist“, LKA). LKA steuert automatisch die Lenkeinheit 3, um zu verhindern, dass das Fahrzeug 1 die Fahrspur verlässt, wenn zum Beispiel der Fahrer keine Lenkbetätigung ausführt. Während des Betriebs des LKA kann sich die Lenkbetätigung des Fahrers im Lenken des Fahrzeugs innerhalb des Bereichs, in dem das Fahrzeug 1 in der Fahrspur bleibt (erlaubter Bereich) widerspiegeln. Automatisches Lenken ist nicht auf LKA beschränkt.
Automatische Geschwindigkeitsregulation ermöglicht einen Fahrzustand, in dem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 automatisch gesteuert wird. Automatische Geschwindigkeitsregulation umfasst adaptive Geschwindigkeitssteuerung („adaptive cruise control“, ACC). Zum Beispiel steuert ACC das Fahrzeug 1 so, dass es mit einer vorgegebenen konstanten Geschwindigkeit fährt, wenn kein vorausfahrendes Fahrzeug vor dem Fahrzeug 1 fährt. Wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug vor dem Fahrzeug 1 fährt, führt ACC eine Verfolgungssteuerung durch, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 entsprechend dem Abstand von dem vorausfahrenden Fahrzeug zu regulieren.
Während des Betriebs der ACC verlangsamt die automatische Antriebssteuerung 5 das Fahrzeug 1 als Reaktion auf das Bremsen des Fahrers (z.B. Betätigung des Bremspedals). Während des Betriebs der ACC kann die automatische Antriebssteuerung 5 das Fahrzeug als Antwort auf die Beschleunigung des Fahrers (z.B. Betätigung des Gaspedals) bis zu einer vorgegebenen maximal erlaubten Geschwindigkeit (z.B. die gesetzlich definierte Höchstgeschwindigkeit auf der befahrenen Straße) beschleunigen. Automatische Geschwindigkeitsregulation ist nicht auf ACC beschränkt, sondern kann einen Tempomaten („cruise control“, CC, welcher konstante Geschwindigkeitsregelung durchführt) umfassen.
Das automatische Antriebssteuerungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Betriebsartwechsel-Steuerungssystem 100. Das Betriebsartwechsel-Steuerungssystem 100 steuert den Betriebsartwechsel oder steuert das Umschalten des Fahrbetriebs eines Fahrzeugs. Das Betriebsartwechsel-Steuerungssystem 100 umfasst eine Betriebsartwechsel-Steuerung 6, bei der es sich um einen Computer zur Steuerung des Betriebsartwechsels handelt. Das Umschalten vom automatischen Fahrbetrieb auf den manuellen Fahrbetrieb wird im Folgenden beschrieben.
Das Betriebsartwechsel-Steuerungssystem 100 umfasst eine bordeigene Radarvorrichtung 8, eine Frontüberwachungskamera 11, einen Display 9, und einen Lautsprecher 10.
Die bordeigene Fahrzeugradarvorrichtung 8, die eine Beispiel für einen Sensor zur Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs 1 darstellt, sendet elektrische Wellen (Radarwellen) mit Frequenzen im Gigahertz-Bereich zum Beispiel in Richtung des vor dem Fahrzeug 1 liegenden Bereichs aus und empfängt Echos der Wellen. Der Abstand zu einem Objekt innerhalb des Detektionsbereichs des Radars wird anhand der Zeitdauer von der Übertragung der Radarwellen bis zum Empfang der Echos bestimmt. Ebenso können die Wellenlängen der Echos gemessen werden, um die relative Geschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug 1 und dem Objekt zu bestimmen. Die bordeigene Radarvorrichtung 8 führt eine solche grundlegende Signalverarbeitung durch, um Radardaten zu erzeugen, die ein Beispiel für die Erkundungsdaten darstellen. Die Radardaten, welche den Abstand zu dem Objekt, die relative Geschwindigkeit und die Reflexionsstärke der elektrischen Wellen einschließen, werden der Betriebsartwechsel-Steuerung 6 übermittelt.
Die Frontüberwachungskamera 11, welche ein Beispiel für den Sensor zur Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs 1 darstellt, ist zum Beispiel an der tiefsten Position in der Windschutzscheibe angebracht, wobei das Sichtfeld der Kamera 11 in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 gerichtet ist. Die Frontüberwachungskamera 11 erfasst ein Bild, zum Beispiel von bis zu einigen hundert Metern vor dem Fahrzeug 1 liegenden Bereichen, und verarbeitet die Bilder zur Erzeugung von Videodaten. Die Videodaten, die ein Beispiel für die Erkundungsdaten bezüglich des Objekts darstellen, werden an die Betriebsartwechsel-Steuerung 6 übermittelt.
Das Display 9, welches ein Beispiel für einen Bildschirm darstellt, ist eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zwischen einem Insassen eines Fahrzeugs, einschließlich des Fahrers, und der Betriebsartwechsel-Steuerung 6. Das Display 9 stellt eine Karte der Umgebung des Fahrzeugs und verschiedene Informationen und Benachrichtigungen dar. Ebenso dient der Lautsprecher 10 als Mensch-Maschine-Schnittstelle und gibt Sprachnachrichten aus.
Das Betriebsartwechsel-Steuerungssystem 100 kann mit einer Fahrerkamera 7 verbunden sein. Die Fahrerkamera 7 ist an einer Position angebracht, an der sie Bilder von dem Fahrer erfassen kann, wie beispielsweise auf dem Armaturenbrett, und erfasst Bilder vom Fahrzeuginneren, einschließlich des Fahrers. Das erzeugte Videosignal wird an die Betriebsartwechsel-Steuerung 6 ausgegeben.
2 ist ein funktionales Blockdiagramm der Betriebsartwechsel-Steuerung 6. Die Betriebsartwechsel-Steuerung 6 umfasst eine Steuereinheit 61, eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle („input-output interface“, I/O) 62 und einen Speicher 63.
Die I/O 62 erhält Radardaten von der bordeigenen Radarvorrichtung 8 und Videodaten von der Frontüberwachungskamera 11. Diese Datensätze werden in dem Speicher 63 (als Radardaten 63a und Videodaten 63b) gespeichert. Die I/O 62 erhält ebenso digitale Kartendaten 14a von dem Speicher 14 an eine durch die Steuereinheit 61 festgelegte Adresse und speichert die Daten in dem Speicher 63. Die I/O 62 übermittelt auch Anzeigebilddaten an den Display 9, um ein bestimmtes Bild darzustellen, und überträgt Tonsignaldaten an den Lautsprecher 10 und gibt die Tonsignaldaten hörbar aus.
Die Steuereinheit 61 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit („central Verarbeitung unit“, CPU), welche in einem Computer enthalten ist, und einen Speicher. Die Steuereinheit 61 umfasst als Steuerfunktionen zur Ausführung der vorliegenden Ausführungsform eine Erlangungseinheit 61a, eine Berechnungseinheit 61b und eine Benachrichtigungssteuerung 61c. Diese Steuerfunktionen sind in den in dem Speicher gespeicherten ausführenden Programmen der CPU implementiert.
Insbesondere ist die Erlangungseinheit 61a in dem Computer implementiert und führt einen Befehl zum Erlangen der Erkundungsdaten, welche die Umfeldsituation in dem für den Betriebsartwechsel definierten Wechselabschnitt darstellen, von einem Sensor zur Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs 1 durch.
Die Berechnungseinheit 61b ist in den Computer implementiert und führt einen Befehl zur Berechnung der empfohlenen Betriebsartwechselposition, an der der Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt empfohlen wird, anhand der Erkundungsdaten, aus.
Die Benachrichtigungssteuerung 61c ist in den Computer implementiert und führt einen Befehl zur Mitteilung der empfohlenen Betriebsartwechselposition an den Fahrer des Fahrzeugs 1 aus.
Die Erlangungseinheit 61a erhält die Erkundungsdaten, die die Umfeldsituation des Fahrzeugs 1 darstellen, von einem Sensor zur Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs 1. Insbesondere erhält die Erlangungseinheit 61a die Radardaten 63a von der bordeigenen Radarvorrichtung 8 und speichert die Daten in dem Speicher 63. Insbesondere erhält die Erlangungseinheit 61a die Radardaten 63a in dem Wechselabschnitt von der bordeigenen Radarvorrichtung 8, wenn der Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 vom automatischen Fahrbetrieb auf den manuellen Fahrbetrieb umgeschaltet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform kann sich der Wechselabschnitt auf einen Abschnitt beziehen, der für einen Betriebsartwechsel auf einer Schnellstraße vor der Ausfahrt eines Verkehrsknotenpunkts, der dem Zielort am nächsten liegt, vorbestimmt wurde.
Die Berechnungseinheit 61b berechnet die empfohlene Betriebsartwechselposition, an der ein Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt empfohlenen wird, anhand der erhaltenen Radardaten 63a. Insbesondere verarbeitet die Berechnungseinheit 61b die Radardaten 63a und berechnet die Verteilungsangaben der um das Fahrzeug 1 herum befindlichen Objekte. Die durch die Datenverarbeitung erzeugten Fahrzeug-Verteilungsdaten 63c werden dann in dem Speicher 63 gespeichert. Die Berechnungseinheit 61b verwendet die Verteilungsangaben der Objekte, die durch die Fahrzeug-Verteilungsdaten 63c dargestellt werden, als Kriterium bei der Berechnung der empfohlenen Betriebsartwechselposition. Zum Beispiel kann die empfohlene Betriebsartwechselposition eine Position sein, an der die Verteilungsdichte von Objekten in dem Wechselabschnitt am geringsten ist. Anders ausgedrückt, kann die Position mit der geringsten Verteilungsdichte von Objekten am weitesten von den Hindernissen entfernt sein.
Die empfohlene Betriebsartwechselposition in der vorliegenden Ausführungsform ist eine Position, an der die Betriebsart auf die sicherste Art und Weise umgeschaltet werden kann. Zum Beispiel ist ein Betriebsartwechsel an einer Position, die am weitesten von Hindernissen entfernt ist, am sichersten. Obwohl die Betriebsart an einer beliebigen Position in dem Wechselabschnitt gewechselt werden kann, sucht die Struktur gemäß der Ausführungsform nach einer sichereren Position in dem Wechselabschnitt.
Die empfohlene Betriebsartwechselposition kann durch verschiedene numerische Werte, wie beispielsweise einen Breitengrad und einen Längengrad oder Koordinaten in einem XY-Koordinatensystem, ausgedrückt werden. Die mit numerischen Werten ausgedrückte empfohlene Betriebsartwechselposition wird in dem Speicher 63 als empfohlene Betriebsartwechselpositionsdaten 63d gespeichert.
Eine sichere Position ist nicht auf die empfohlene Betriebsartwechselposition beschränkt und kann sich über Bereiche innerhalb des Wechselabschnitts erstrecken. Die Berechnungseinheit 61b berechnet so die Verteilung numerischer Indizes, die jeweils den Empfehlungsgrad bezüglich des Betriebsartwechsels in dem Wechselabschnitt anzeigen (im Folgenden als Empfehlungsgrad bezeichnet), als zum Beispiel den Kehrwert der Fahrzeugverteilungsdaten 63c.
Die Benachrichtigungssteuerung 61c führt eine Steuerung zur Mitteilung der berechneten empfohlenen Betriebsartwechselposition an den Fahrer des Fahrzeugs 1 durch. Zum Beispiel teilt die Benachrichtigungssteuerung 61c dem Fahrer die empfohlene Betriebsartwechselposition durch Erzeugen von Bilddaten, welche die empfohlene Betriebsartwechselposition enthalten, gelegt über das Kartenbild um das Fahrzeug 1 herum, mit, wodurch die Daten auf dem Display 9 dargestellt werden. Das Kartenbild um das Fahrzeug 1 herum kann durch Auslesen von Kartendaten, welche der von dem GPS-Empfänger 15 ausgegebenen Positionsinformation für das Fahrzeug 1 entsprechen, aus den digitalen Kartendaten 14a erhalten werden. Die Benachrichtigungssteuerung 61c erzeugt Anzeigebilddaten 63e, indem sie ein Symbol, welches die empfohlene Betriebsartwechselposition anzeigt, an den Koordinaten, die der empfohlenen Betriebsartwechselposition entsprechen, über die Kartendaten legt. Die Anzeigebilddaten 63e werden in dem Speicher 63 gespeichert.
Die Verteilung der durch die Berechnungseinheit 61b errechneten Empfehlungsgrade kann ebenso visuell dargestellt werden. Insbesondere erzeugt die Benachrichtigungssteuerung 61c ein Farbkarten- (Wärmekarten-) Bild, welches die in verschiedenen Farben abgebildeten Empfehlungsgrade umfasst, und speichert die Anzeigebilddaten 63e in dem Speicher 63. Die Benachrichtigungssteuerung 61c liest die Anzeigebilddaten 63e aus dem Speicher 63 aus und stellt die Daten auf dem Display 9 dar.
Der Speicher 63 speichert die Radardaten 63a, die Videodaten 63b, die Fahrzeugverteilungsdaten 63c, die empfohlenen Betriebsartwechselpositionsdaten 63d und die Anzeigebilddaten 63e.
Der Speicher 63 ist zum Beispiel ein Halbleiterspeicher, wie beispielsweise ein Direktzugriffsspeicher („random access memory“, RAM), ein Nurlesespeicher („read only memory, ROM), ein Flash-Speicher und ein synchroner dynamischer RAM-Speicher (SDRAM), oder ein Permanentspeicher, wie beispielsweise ein löschbarer programmierbarer ROM („erasable programmable ROM“, EPROM) und ein elektrisch löschbarer programmierbarer ROM (EPROM). Der Speicher 63 kann auch ein Speichermedium, wie beispielsweise ein Festkörperlaufwerk („solid state drive“, SSD) und ein Festplattenlaufwerk („hard disk drive“, HDD) sein. In einigen Ausführungsformen kann der Speicher 63 ein Speicherbereich sein, der in einem Einchip-Mikrocomputer enthalten ist, wie beispielsweise ein Universalschaltkreis („field programmable gate array“, FPGA) oder eine periphere Schnittstellensteuerung („peripheral interface controller“, PIC). Die vorteilhaften Wirkungen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der obigen Struktur erläutert.
Erste Ausführungsform
3 ist ein Flussdiagramm, in dem ein beispielhaftes Verfahren gezeigt ist, das von der in 2 dargestellten Betriebsartwechsel-Steuerung 6 durchgeführt wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Fahrbetrieb in dem Wechselabschnitt umgeschaltet, der auf einer Schnellstraße vor einem Verkehrsknotenpunkt vordefiniert wird, wenn ein Fahrzeug die Schnellstraße verlässt um in eine Landstraße einzufahren.
Gemäß 3 wartet zum Beispiel die Betriebsartwechsel-Steuerung 6, als Reaktion auf ein im Navigationssystem (nicht dargestellt) festgelegtes Fahrtziel (Schritt S1), bis ein Verkehrsknotenpunkt auf der Route erreicht ist (Schritt S2). Wenn erkannt wird, dass sich das Fahrzeug dem Verkehrsknotenpunkt nähert (Ja in Schritt S2), erhält die Betriebsartwechsel-Steuerung 6 durch die bordeigenen Radarvorrichtung 8 erzeugte Radardaten (Schritt S3) und analysiert die Daten (Schritt S4).
4 ist ein Schaubild, in dem die Verteilung von Fahrzeugen innerhalb eines Wechselabschnitts und um diesen herum dargestellt ist. Der Detektionsbereich der bordeigenen Radarvorrichtung 8 in dem Fahrzeug 1 ist groß genug, um den Wechselabschnitt, der vor der Ausfahrt von einer Schnellstraße HWY auf eine Landstraße R definiert wurde, abzudecken. Vor Einfahren in den Wechselabschnitt - und auch innerhalb des Wechselabschnitts - analysiert die Betriebsartwechsel-Steuerung 6 die Radardaten von der bordeigenen Radarvorrichtung 8 und berechnet die Verteilung der in der Nähe befindlichen Fahrzeuge (Schritt S5 in 3). Das Analyseergebnis wird dann in Form von Fahrzeugverteilungsdaten 63c gespeichert. In der in 4 gezeigten Situation ist die Verteilungsdichte der in der Nähe befindlichen Fahrzeuge, durch die Fahrzeugverteilungsdaten 63c, am Ende des Wechselabschnitts hoch und am Anfang des Wechselabschnitts gering.
5 ist ein Schaubild, in dem eine beispielhafte Verteilung von Empfehlungsgraden in der in 4 gezeigten Situation dargestellt ist. Wie oben beschrieben, ist der Empfehlungsgrad ein numerischer Index, der einen Empfehlungsgrad für den Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt angibt. Die Verteilung der Empfehlungsgrade wird zum Beispiel als Kehrwert der Fahrzeugverteilungsdaten 63c berechnet. Bei der in 4 gezeigten Verteilung sind die Empfehlungsgrade am Anfang des Wechselabschnitts hoch und zum Ende hin geringer. Die verschiedenen Empfehlungsgrade können unterschiedlich schraffiert sein, wie in der Verteilung in 5 gezeigt ist.
Anhand von 3 werden die nachfolgenden Operationen beschrieben. Nach Berechnen der Verteilung von Empfehlungsgraden identifiziert die Betriebsartwechsel-Steuerung 6 die Position mit dem höchsten Empfehlungsgrad als die empfohlene Betriebsartwechselposition (Schritt S7). Die empfohlene Betriebsartwechselposition wird beispielsweise unter Verwendung eines Symbols 200 angezeigt ( 5).
Die Betriebsartwechsel-Steuerung 6 erzeugt dann Anzeigebilddaten 63e, indem zum Beispiel ein Streifen einer Farbkarte, welcher mit Darstellungsfarben abgebildeten Empfehlungsgrade umfasst, mit den letzten digitalen Kartendaten 14a, die aus dem Speicher 14 ausgelesen wurden, kombiniert werden (Schritt S8). Die erzeugten Anzeigebilddaten 63e erscheinen dann umgehend auf dem Display 9 (Schritt S9).
Das Verfahren von Schritt S3 zu Schritt S9 wird dann in Zyklen wiederholt, die zum Beispiel den Aktualisierungszyklen der auf dem Display 9 erscheinenden Daten entsprechen, bis der Fahrbetrieb vom automatischen Fahrbetrieb auf den manuellen Fahrbetrieb umgeschaltet wird (Schritt S10). Der Erhalt der Erkundungsdaten in Schritt S3 kann parallel mit der Verarbeitung in einem anderen Schritt erfolgen. Die Verarbeitung in jedem Schritt kann in Reihenfolgen durchgeführt werden, die sich von der in 3 gezeigten Reihenfolge unterscheiden.
6 ist ein Schaubild, in dem ein Beispiel für einen Navigationsbildschirm, der auf dem Display 9 erscheint, dargestellt ist. Wenn das Fahrzeug auf der Route zu dem Fahrtziel den Verkehrsknotenpunkt erreicht, zeigt der Navigationsbildschirm, zum Beispiel auf der rechten Seite, ein Balkendiagramm (welches dem in 5 gezeigten Streifenbereich entspricht), das den Wechselabschnitt darstellt, zusammen mit dem Symbol 200, welches die empfohlene Betriebsartwechselposition anzeigt. Der Fahrer sieht dies auf dem Bildschirm und kann eine geeignete Position für den Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt bestimmen. Sobald im Wechselabschnitt angekommen, wird der Betriebsartwechsel aus Sicherheitsgründen früher beendet, wie in 6 gezeigt.
7 ist ein Schaubild, in dem ein anderes Beispiel für die Verteilung von Fahrzeugen innerhalb eines Wechselabschnitts und um diesen herum dargestellt ist. Im Vergleich zu den 4 und 5 befinden sich weniger Fahrzeuge in der Mitte des Wechselabschnitts, obwohl sich einige Fahrzeuge rechts von dem Fahrzeug 1 und am Ende des Wechselabschnitts befinden. In diesem Fall ist der Empfehlungsgrad in der Mitte des Wechselabschnitts höher, und die berechnete empfohlene Betriebsartwechselposition befindet sich um die Mitte des Wechselabschnitts herum. Der resultierende Navigationsbildschirm stellt zum Beispiel die in 8 gezeigten Bilder dar. Der Fahrer kann dann erkennen, dass der Betriebsartwechsel um die Mitte des Wechselabschnitts herum sicherer ist.
In der ersten oben beschriebenen Ausführungsform erhält die Erlangungseinheit 61a Radardaten von der bordeigenen Radarvorrichtung 8, wenn sich das Fahrzeug während der Fahrtensteuerung im automatischen Fahrbetrieb dem Wechselabschnitt nähert. Die Erlangungseinheit 61a übermittelt dann die Daten an die Berechnungseinheit 61b. Die Berechnungseinheit 61b analysiert die Radardaten, bestimmt die Verteilung von Fahrzeugen um das Fahrzeug 1 herum und berechnet anhand des Analyseergebnisses die Verteilung der Empfehlungsgrade für den Betriebsartwechsel und die empfohlene Betriebsartwechselposition. Die Benachrichtigungssteuerung 61c erzeugt ein Farbkartenbild, welches die Verteilung der Empfehlungsgrade in Verbindung mit Darstellungsfarben umfasst, und stellt das Bild auf dem Display 9 dar.
Die obige Struktur teilt dem Fahrer effektiv einen sichereren und geeigneteren Wechselpunkt in dem Wechselabschnitt mit. Der Fahrer kann so den Fahrbetrieb an einer Position, an der weniger Hindernisse, wie beispielsweise andere Fahrzeuge, vorliegen, umschalten. Die Struktur gemäß der ersten Ausführungsform ermöglicht ein Wechseln des Fahrbetriebs an einer geeigneten Position. Die Betriebsartwechsel-Steuerung, das Betriebsartwechsel-Steuerungssystem, das Betriebsartwechsel-Steuerungsverfahren und das Programm gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die Sicherheit erhöhen.
Zweite Ausführungsform
In der ersten Ausführungsform wird die empfohlene Betriebsartwechselposition anhand der Radardaten, die von der bordeigenen Radarvorrichtung 8 erhalten werden, berechnet. In der zweiten Ausführungsform wird die empfohlene Betriebsartwechselposition anhand von Videodaten, die von einer Frontüberwachungskamera 11 erfasst werden, berechnet.
In der ersten Ausführungsform wird der Betriebsartwechsel innerhalb des Wechselabschnitts, der in der Nähe eines Verkehrsknotenpunkts einer Schnellstraße definiert wird, durchgeführt. In der zweiten Ausführungsform wird der Betriebsartwechsel innerhalb eines Wechselabschnitts, der als Reaktion auf die Absicht des Fahrers definiert wird, berechnet.
9 ist a Flussdiagramm, in dem ein beispielhaftes Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform, durchgeführt durch die Betriebsartwechsel-Steuerung 6, gezeigt ist. Gemäß 9 wartet die Betriebsartwechsel-Steuerung 6, bis eine Fahrbetriebswechsel-Anfrage (eine Absicht) des Fahrers empfangen wird. Zum Beispiel als Antwort auf eine Anfrage bezüglich eines Wechsels vom automatischen Fahrbetrieb zum manuellen Fahrbetrieb (Ja in Schritt S21) definiert die Betriebsartwechsel-Steuerung 6 zum Beispiel einen Abschnitt, der mehrere hundert Meter im Vorfeld des Fahrzeugs abdeckt, als Wechselabschnitt für den Betriebsartwechsel (Schritt S2).
Die Betriebsartwechsel-Steuerung 6 erhält dann von der Frontüberwachungskamera 11 erzeugte Videodaten (Schritt S23) und analysiert die Daten (Schritt S24).
10 ist ein Schaubild, in dem ein beispielhaftes Videobild dargestellt ist, das in dem Sichtfeld der Frontüberwachungskamera 11 erfasst wird. Derartige Videodaten können mit einer bekannten Bildverarbeitungstechnik, welche Objekte innerhalb des Sichtfelds einzeln identifiziert und Verteilungsangaben dieser Objekte erhält, analysiert werden. Zum Beispiel können die Fahrzeugverteilung sowie die Straßengeometrie und die Oberflächenbeschaffenheit anhand der Videodaten unter Verwendung eines Open-CV- („Open Source Computer Vision Library“)-Netzwerk errechnet werden. Ebenso kann eine andere, für die Bildanalyse für Fahrzeuge bestimmte Programmbibliothek entwickelt werden, um Daten mit höherer Genauigkeit zu erzeugen.
Die Verteilung in der Nähe befindlicher Fahrzeuge wird berechnet (Schritt S25) und in Form von Fahrzeugverteilungsdaten 63c gespeichert. Die Betriebsartwechsel-Steuerung 6 berechnet dann, wie in der ersten Ausführungsform, die Verteilung der Empfehlungsgrade für den Betriebsartwechsel anhand der Fahrzeugverteilungsdaten 63c (Schritt S26) und identifiziert die Position mit dem höchsten Empfehlungsgrad als die empfohlene Betriebsartwechselposition (Schritt S27).
Die Betriebsartwechsel-Steuerung 6 erzeugt dann eine Sprachnachricht, die dem Fahrer die empfohlene Betriebsartwechselposition mitteilt (Schritt S28) und gibt die Nachricht durch den Lautsprecher 10 hörbar aus (Schritt S29).
Wie in 11 gezeigt, kann die Wegstrecke von der aktuellen Position des Fahrzeugs 1 bis zu der empfohlenen Betriebsartwechselposition berechnet werden; dann kann eine Sprachnachricht „500 Meter von dem empfohlenen Wechselpunkt“ ausgegeben werden. Wie in 12 gezeigt, kann die Wegstrecke des Fahrzeugs 1 von der aktuellen Position zu der empfohlenen Betriebsartwechselposition durch die vorliegende Geschwindigkeit dividiert werden, um die Zeit bis zum Erreichen der empfohlene Betriebsartwechselposition zu berechnen, und es kann eine Sprachnachricht „40 Sekundenmeter bis zum empfohlenen Wechselpunkt“ ausgegeben werden.
In der zweiten Ausführungsform kann die Verarbeitung in den Schritten S28 und S29 in relativ langen Zeitabständen, wie beispielsweise 10 Sekunden, wiederholt werden, bis der Fahrbetrieb vom automatischen Fahrbetrieb auf manuellen Fahrbetrieb umgeschaltet wurde (Ja in Schritt S30). Eine Ausgabe von Sprachnachrichten in zu kurzen Abständen kann psychologischen Druck auf den Fahrer ausüben. In dem in 9 gezeigten Verfahren kann der Erhalt und das Analysieren der Videodaten auch parallel mit der Verarbeitung in einem anderen Schritt erfolgen.
In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform definiert, nachdem der Fahrer seine Absicht anzeigt, vom automatischen Fahrbetrieb auf manuellen Fahrbetrieb zu wechseln, die Berechnungseinheit 61b einen Bereich vor dem Fahrzeug als Wechselabschnitt und analysiert Videodaten von der Frontüberwachungskamera 11 und bestimmt die Verteilung von Fahrzeugen im Umfeld des Fahrzeugs 1. Nach Bestimmung der Verteilung in der Nähe befindlicher Fahrzeuge berechnet die Berechnungseinheit 61b die Verteilung der Empfehlungsgrade für einen Betriebsartwechsel und die empfohlene Betriebsartwechselposition. Die Benachrichtigungssteuerung 61c teilt dann mit einer Stimme dem Fahrer die empfohlene Betriebsartwechselposition mit.
Durch die obige Struktur wird dem Fahrer effektiv ein sicherer und geeigneterer Wechselpunkt in dem Wechselabschnitt mitgeteilt. Der Fahrer kann dadurch den Fahrbetrieb an einer Position mit weniger Hindernissen, wie beispielsweise anderen Fahrzeugen, wechseln.
In der zweiten Ausführungsform wird dem Fahrer die empfohlene Betriebsartwechselposition mit einer Stimme mitgeteilt. Eine höhere Lautstärke einer solchen Sprachnachricht kann den Fahrer aufwecken, was ein vorteilhafter Effekt sein kann, der durch visuelle Benachrichtigung nicht erreicht werden kann.
In der zweiten Ausführungsform wird die empfohlene Betriebsartwechselposition anhand von Videodaten, die von der Frontüberwachungskamera 11 erfasst werden, errechnet. Die Videodaten können eine Auflösung liefern, die durch eine auf elektrischen Wellen basierende Radarvorrichtung nicht erreicht werden kann, wodurch eine genauere Positionsberechnung ermöglicht wird. Somit wird durch die Struktur gemäß der zweiten Ausführungsform ebenso ein Fahrbetriebswechsel an einer geeigneten Position ermöglicht. Die Betriebsartwechsel-Steuerung, das Betriebsartwechsel-Steuerungssystem, das Betriebsartwechsel-Steuerungsverfahren, und das Programm gemäß der zweiten Ausführungsform verbessern ebenfalls die Sicherheit.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Zum Beispiel können die Verteilung der Empfehlungsgrade für einen Betriebsartwechsel und die empfohlene Betriebsartwechselposition unter Verwendung sowohl der Verteilung von Objekten basierend auf Radardaten, die von der bordeigenen Radarvorrichtung 8 erhalten werden, als auch der Verteilung von Objekten basierend auf Videodaten, die von der Frontüberwachungskamera 11 erhalten werden, berechnet werden. Eine solche kombinierte Verwendung von Datensätzen von unterschiedlichen Sensoren (Sensorfusion) führt zu vorteilhaften Effekten, wie beispielsweise verbesserter Genauigkeit und Komplementierung zwischen verschiedenen Datensätzen.
Zum Beispiel kann ein unmittelbar in Fahrtrichtung vorausfahrendes großes Fahrzeug (z.B. ein LKW) das Sichtfeld der Frontüberwachungskamera 11, welche allein eingesetzt wird, versperren. Eine in Kombination eingesetzte bordeigene Radarvorrichtung 8 kann Daten zur Interpolation der Videodaten durch Abtastvorgänge unter Verwendung der Eigenschaften elektrischer Wellen, wie beispielsweise Diffraktion und Reflexion, liefern. Zum Beispiel können Radardaten hauptsächlich während nächtlichen Fahrens verwendet werden, und Videodaten können vorwiegend bei stürmischem Wetter verwendet werden, wodurch eine genauere Berechnung der Verteilung der im Umfeld vorliegenden Objekte, welche die Ausbreitungseigenschaften des Lichts und der elektrischen Wellen reflektieren, ermöglicht wird. Ein Ultraschallradar oder andere Sensoren können ebenso eingesetzt werden.
Die Frontüberwachungskamera 11 kann an einer Vielzahl von Positionen installiert werden. Zum Beispiel kann die Frontüberwachungskamera 11 auf der rechten und linken Seite des Fahrzeugs 1 installiert werden. In diesem Fall erfassen zwei Kameras zusammen ein breiteres Sichtfeld und verhindern eine Versperrung des Sichtfelds durch ein anderes Fahrzeug, welches plötzlich in die Spur einschert. Die in Kombination eingesetzten Kameras können auch Tiefeninformation nach dem Prinzip einer Stereokamera liefern, wodurch eine genaue Bestimmung der Entfernung zu dem Objekt innerhalb des Sichtfelds ermöglicht wird. Neben zwei Kameras kann eine beliebige andere Anzahl von Kameras (Bildsensoren) eingesetzt werden.
Die Betriebsartwechsel-Steuerung 6 kann eine eingebaute Hardware-Vorrichtung sein oder als eine Funktion einer vorliegenden bordeigenen Vorrichtung (zum Beispiel einem Fahrzeugnavigationssystem) implementiert sein.
Die Betriebsartwechsel-Steuerung 6 kann mit einer Technik zur numerischen Evaluierung des Zustands des Fahrers anhand von Videodaten, die durch die Fahrerkamera 7 erfasst werden, kombiniert werden. Eine solche Kombination kann ein sichereres System bereitstellen, mit dem auch bestimmt werden kann, ob eine Sprachnachricht ausgegeben werden muss.
Die Steuerung gemäß jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ebenso in einen Computer und ein Programm, welches in einem Aufzeichnungsmedium gespeichert werden kann, implementiert sein, oder sie kann durch ein Netzwerk bereitgestellt werden.
Die Steuerung gemäß jeder der obigen Ausführungsformen und ihre Vorrichtungskomponenten können in Hardware oder einer Kombination von Hardware-Mitteln und Software implementiert sein. Bei der zu kombinierenden Software handelt es sich um ein Programm, welches zuvor in einem Computer durch ein Netzwerk oder von einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium installiert wurde und durch einen im Computer enthaltenen Prozessor ausgeführt wird, um die Funktion jeder Einheit auszuführen.
Ein Prozessor in Verbindung mit einem Computer oder der Ausdruck „Hardware-Prozessor“ schließen hierbei eine Schaltung, wie beispielsweise eine CPU, eine Grafikdatenverarbeitungseinheit (GPU), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine einfache programmierbare Logikvorrichtung (SPLD), eine komplexe programmierbare Logikvorrichtung (CPLD) und eine FPGA ein.
Der Prozessor liest ein in dem Speicher gespeichertes Programm und führt das Programm aus, um die spezifischen Funktionen anhand des Programms auszuführen. Das Programm kann nicht in dem Speicher gespeichert werden, sondern direkt in den Schaltkreis des Prozessors aufgenommen werden. In diesem Fall liest der Prozessor das in den Schaltkreis aufgenommene Programm, um die Funktionen auszuführen.
Andere Einzelheiten, einschließlich des Fahrzeugtyps, die Funktionen der automatischen Antriebssteuerung und die Funktionen, Abläufe und Steuerung der Betriebsartwechsel-Steuerung, können auf vielfältige Art und Weise verändert werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt; vielmehr können die Komponenten verändert werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die in der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Komponenten können gegebenenfalls kombiniert werden, um verschiedene Aspekte der Erfindung bereitzustellen. Zum Beispiel können einige der in der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Komponenten weggelassen werden. Ferner können gegebenenfalls Komponenten verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden.
Die obigen Ausführungsformen können teilweise oder vollständig durch die folgenden, im Anhang gezeigten Formen ausgedrückt werden, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Anhang 1
Eine Betriebsartwechsel-Steuerung zur Steuerung des Betriebsartwechsels zum Wechseln des Fahrbetriebs eines Fahrzeugs zwischen einem manuellen Fahrbetrieb und einem automatischen Fahrbetrieb, wobei die Steuerung einen Hardware-Prozessor und einen Speicher umfasst, wobei der Hardware-Prozessor so konfiguriert ist, dass er
von einem Sensor zur Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs Erkundungsdaten erlangt, die eine Umfeldsituation in einem für den Betriebsartwechsel definierten Wechselabschnitt darstellen,
eine empfohlene Betriebsartwechselposition, an der der Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt empfohlen wird, anhand der Erkundungsdaten berechnet, und
die Positionsinformation, welche die berechnete empfohlene Betriebsartwechselposition anzeigt, in dem Speicher speichert.
Anhang 2
Ein Betriebsartwechsel-Steuerungssystem zur Steuerung des Betriebsartwechsels zum Wechseln des Fahrbetriebs eines Fahrzeugs zwischen einem manuellen Fahrbetrieb und einem automatischen Fahrbetrieb, wobei das System einen Sensor, der zur Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs und zur Ausgabe von Erkundungsdaten, die eine Umfeldsituation des Fahrzeugs darstellen, konfiguriert ist, einen Hardware-Prozessor und einen Speicher umfasst, wobei der Hardware-Prozessor so konfiguriert ist, dass er
die Erkundungsdaten, die die Umfeldsituation in einem für den Betriebsartwechsel definierten Wechselabschnitt darstellen, von dem Sensor erlangt,
eine empfohlene Betriebsartwechselposition, an der der Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt empfohlen wird, anhand der Erkundungsdaten berechnet, und
die Positionsinformation, welche die berechnete empfohlene Betriebsartwechselposition anzeigt, in dem Speicher speichert.
Anhang 3
Ein Betriebsartwechsel-Steuerungsverfahren zur Steuerung, mit einem Computer, eines Betriebsartwechsels zum Wechseln des Fahrbetriebs eines Fahrzeugs zwischen einem manuellen Fahrbetrieb und einem automatischen Fahrbetrieb, wobei das Verfahren umfasst:

Erlangen, mit wenigstens einem Hardware-Prozessor, von Erkundungsdaten, die eine Umfeldsituation in einem für den Betriebsartwechsel definierten Wechselabschnitt darstellen, von einem Sensor zur Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs; und
Berechnen, mit dem wenigstens einen Hardware-Prozessor, einer empfohlenen Betriebsartwechselposition, an der der Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt empfohlen wird, anhand der Erkundungsdaten.

Claims

Betriebsartwechsel-Steuerung zur Steuerung des Betriebsartwechsels zum Wechseln des Fahrbetriebs eines Fahrzeugs zwischen einem manuellen Fahrbetrieb und einem automatischen Fahrbetrieb, wobei die Steuerung umfasst: eine Erlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie von einem Sensor zur Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs Erkundungsdaten erlangt, die eine Umfeldsituation in einem für den Betriebsartwechsel definierten Wechselabschnitt darstellen, und eine Berechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine empfohlene Betriebsartwechselposition, an der der Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt empfohlen wird, anhand der Erkundungsdaten berechnet.
Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß Anspruch 1, wobei die Berechnungseinheit die empfohlene Betriebsartwechselposition unter Verwendung einer Verteilung von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs als Kriterium berechnet.
Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß dem Anspruch 2, wobei die Berechnungseinheit eine Position mit der geringsten Verteilungsdichte der Objekte in dem Wechselabschnitt als empfohlene Betriebsartwechselposition bestimmt.
Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: eine Benachrichtigungssteuerung, die so konfiguriert ist, dass sie einem Fahrer des Fahrzeugs die empfohlene Betriebsartwechselposition mitteilt.
Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß Anspruch 4, wobei die Benachrichtigungssteuerung die empfohlene Betriebsartwechselposition gelegt über ein Kartenbild des Umfelds des Fahrzeugs auf einem Bildschirm darstellt.
Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß Anspruch 5, wobei die Berechnungseinheit eine Verteilung numerischer Indizes, die jeweils einen Empfehlungsgrad bezüglich des Betriebsartwechsels in dem Wechselabschnitt anzeigen, errechnet, und die Benachrichtigungssteuerung die Indizes mit Darstellungsfarben auf dem Kartenbild in Verbindung bringt, um die Indizes in einer Farbkarte darzustellen.
Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß Anspruch 4, wobei die Benachrichtigungssteuerung dem Fahrer des Fahrzeugs eine Zeitspanne bis zum Erreichen der empfohlenen Betriebsartwechselposition mit einer Stimme mitteilt.
Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß Anspruch 1, wobei der Sensor eine Radarvorrichtung ist, die elektrische Wellen in Richtung eines Detektionsbereichs, welcher einen Bereich in Fahrtrichtung des Fahrzeugs einschließt, aussendet und Radardaten innerhalb des Detektionsbereichs anhand der Echos der Wellen erlangt.
Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß Anspruch 1, wobei der Sensor ein Bildsensor ist, der Bilder in einem Sichtfeld, welches einen Bereich in Fahrtrichtung des Fahrzeugs einschließt, erfasst und Videodaten innerhalb des Sichtfelds erlangt.
Betriebsartwechsel-Steuerungssystem zur Steuerung des Betriebsartwechsels zum Wechseln des Fahrbetriebs eines Fahrzeugs zwischen einem manuellen Fahrbetrieb und einem automatischen Fahrbetrieb, wobei das System umfasst: einen Sensor, der so konfiguriert ist, dass er das Umfelds des Fahrzeugs überwacht und Erkundungsdaten, die eine Umfeldsituation des Fahrzeugs darstellen, ausgibt, eine Erlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Erkundungsdaten, die eine Umfeldsituation in einem für den Betriebsartwechsel definierten Wechselabschnitt darstellen, von dem Sensor erlangt, und eine Berechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine empfohlene Betriebsartwechselposition, an der der Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt empfohlen wird, anhand der Erkundungsdaten berechnet.
Betriebsartwechsel-Steuerungsverfahren zur Steuerung, mit einem Computer, eines Betriebsartwechsels zum Wechseln des Fahrbetriebs eines Fahrzeugs zwischen einem manuellen Fahrbetrieb und einem automatischen Fahrbetrieb, wobei das Verfahren umfasst: Erlangen, mit dem Computer, von Erkundungsdaten, die eine Umfeldsituation in einem für den Betriebsartwechsel definierten Wechselabschnitt darstellen, von einem Sensor zur Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs; und Berechnen, mit dem Computer, einer empfohlenen Betriebsartwechselposition, an der der Betriebsartwechsel in dem Wechselabschnitt empfohlen wird, anhand der Erkundungsdaten.
Programm, welches bewirkt, dass ein Computer als Betriebsartwechsel-Steuerung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9 fungiert.