DE10354910A1

DE10354910A1 - Automatisches, selbststeuerndes Autobahn-Navigationssystem und Verfahren zum Steuern dieses Systems

Info

Publication number: DE10354910A1
Application number: DE10354910A
Authority: DE
Inventors: Jung-Rak Gunpo Yun
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-11-24
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: JP3826385B2; US20040215377A1; DE10354910B4; KR20040091788A; US6934613B2; JP2004326730A

Abstract

Automatisches, selbststeuerndes Autobahn-Navigationssystem und Verfahren zum Steuern dieses Systems. Ein selbststeuerndes Autobahn-Navigationssystem und ein Verfahren zum Steuern dieses Systems sind offenbart. Eine Mehrzahl von Verkehrszeichen ist an der linken und der rechten Seite der Autobahn aufeinander folgend aufgestellt. Eine Charge Coupled Device (CCD)-Kamera nimmt die entlang der Autobahn aufgestellten Verkehrszeichen auf. Ein Bildprozessor analysiert zumindest ein von der CCD-Kamera eingegebenes Bild, unterscheidet die Verkehrszeichen und liest die in den Verkehrszeichen enthaltenen Zeicheninhalte. Eine Navigations-Datenbank speichert Karteninformation über die Autobahn. Eine elektronische Steuereinheit (AI ECU) mit künstlicher Intelligenz ermittelt eine gegenwärtige Position und einen Straßenzustand auf der Basis der in der Navigations-Datenbank gespeicherten Karteninformation und den vom Bildprozessor gelesenen Zeicheninhalten. Eine integrierte ECU steuert gemäß einem Ergebnis der Ermittlung eine Lenkoperation, eine Geschwindigkeits-Verringerungs/Erhöhungs-Operation und andere mit dem Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb verbundene Operationen. Das System und das Verfahren können die Bequemlichkeit für einen Fahrer verbessern, den Stress des Fahrers infolge des Fahrens auf einer Autobahn reduzieren und die Zuverlässigkeit eines automatischen Fahrbetriebs verbessern.

Description

Diese Anmeldung nimmt die Priorität der am 22. April 2003. eingereichten koreanischen Anmeldung Nr. 10-2003-0025345 in Anspruch, deren Offenbarung an dieser Stelle durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft ein automatisches, selbststeuerndes Autobahn-Navigationssystem und ein Verfahren zum Steuern dieses Systems und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Implementieren eines automatischen Navigations-Steuerungsbetriebs, indem es einem Fahrzeug ermöglicht wird, mit einem Startpunkt, einer Abzweigstelle usw. in Zusammenhang stehende Straßeninformation unter Verwenden der Straßen-Infrastruktur bei für Fahrzeuge bestimmten Straßen, wie beispielsweise Autobahnen, und einer Bildererkennungstechnologie zu unterscheiden.

In Fahrzeugen wurden diverse Fahrer-Unterstützungssysteme verwirklicht, um Fahrer und Passagiere zu schützen, den Fahrer beim Bedienen des Fahrzeugs zu unterstützen und das Fahren des Fahrzeugs zu verbessern. Vor kurzem gab es einen weiteren Fortschritt in dieser Technologie, um derartige Fahrer-Unterstützungssysteme zu unterstützen, zu verbessern und zu entwickeln.

Die Technologie des Erkennens von Fahrstreifen über einen Bildsensor (beispielsweise eine Kamera) und des Durchführens einer automatischen Lenkoperation wurden zur praktischen Anwendung gebracht. Normalerweise erfasst eine Bilderkennungs/verarbeitungseinrichtung Bildinformation, die mit der Fahrzeugumgebung innerhalb der Fahrstreifen, an der linken und der rechten Seite der Fahrstreifen und mit anderen sich bewegenden Fahrzeuge in den Fahrspuren in Zusammenhang steht, und stellt diese bereit, sodass es einer Anzeigeeinheit möglich ist, die Bildinformation anzuzeigen, sodass die Fahrer in bequemer Weise die Fahrstreifen, den Verkehrszustand und die Information über die Bewegung anderer, sich draußen befindlicher Fahrzeuge durch die angezeigte Information erkennen können.

Andererseits können ein Startpunkt, eine Route und eine Abzweigstelle auf einer Autobahn von einem Automobil nicht ermittelt werden, wenn das Automobil keine hochentwickelte künstliche Intelligenz aufweist. Daher dauert die Forschung in der Technologie des Kombinierens eines automatischen Navigationsbetriebs mit einem globalen Positionierungssystem (GPS), einer Funktionalität der Kommunikation zwischen Fahrzeugen auf der Straße unter Verwenden einer Nahbereichskommunikation und einer Telematik-Funktionalität an. Es gibt das Problem, dass die Zuverlässigkeit eines herkömmlichen Systems nicht vollkommen gewährleistet ist und daher Fehler bei solch einem herkömmlichen System weiterhin vorhanden sind.

Durch die Erfindung werden ein System und ein Verfahren bereitgestellt, die mit einem Startpunkt, einer Abzweigstelle usw. in Zusammenhang stehende Straßeninformation unter Verwenden einer Charge Coupled Device (CCD) -Kamera anstelle eines globalen Positionierungssystems (GPS) oder eines Nahbereichskommunikations-Systems erlangen und unterscheiden und somit einen Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb realisieren können.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein selbststeuerndes Autobahn-Navigationssystem eine Mehrzahl von an der linken und der rechten Seite der Autobahn aufeinanderfolgend aufgestellten Verkehrszeichen und eine Charge Coupled Device (CCD) -Kamera zum Aufnehmen der entlang der Fahrtrichtung angeordneten Verkehrszeichen auf. Eine Bildverarbeitungseinrichtung analysiert zumindest ein von der CCD-Kamera eingegebenes Bild, dabei unterscheidend die Verkehrszeichen und lesend die in den Verkehrszeichen enthaltenen Inhalte. Eine Speichereinrichtung speichert Karteninformation über die Autobahn. Eine Ermittlungseinrichtung ermittelt eine aktuelle Position und einen Straßenzustand auf der Basis der in der Speichereinrichtung gespeicherten Karteninformation und den Inhalten der von der Bildverarbeitungseinrichtung gelesenen Verkehrszeichen. Eine Steuereinrichtung steuert gemäß einem Ergebnis der Ermittlung eine Lenkoperation, eine Geschwindigkeits-Verringerungs/Erhöhungs-Operation und andere Operationen, die mit dem Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb in Zusammenhang stehen.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein Verfahren zum Steuern eines selbststeuernden Autobahn-Navigationssystems die Schritte auf: (a) Ermitteln, ob zumindest ein von einer Charge Coupled Device (CCD) -Kamera aufgenommenes Bild Information aufweist, die einen Startpunkt darstellt, sodass der Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb möglich ist; (b) Ermitteln gemäß einem Ergebnis der Ermittlung in Schritt (a), ob ein Befehl zum selbststeuernden Navigieren eingegeben wird, Schalten von einem Manuell-Fahrmodus in einen Automatik-Fahrmodus, Anfordern, dass Information über ein Ziel eingegeben wird, und Starten des Selbststeuerungs-Navigationsbetriebs; (c) wenn der Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb gestartet ist, Suchen nach entsprechender mit der eingegebenen Zielinformation in Zusammenhang stehender Karteninformation, Ermitteln, ob in der gesuchten Karteninformation eine Abzweigstelle dargestellt ist, und Durchführen des Selbststeuerungs-Navigationsbetriebs gemäß einem Ergebnis der Ermittlung; (d) Ermitteln, ob während des Selbststeuerungs-Navigationsbetriebs Information über eine Abzweigstelle unter der eingegebenen Bildinformation eingegeben worden ist; (e) Steuern einer automatischen Abbiegeoperation oder Ermitteln, ob ein Automobil an einem Endpunkt angekommen ist, gemäß einem Ergebnis der Ermittlung in Schritt (d); und (f) Schalten vom Automatik-Fahrmodus in den Manuell-Fahrmodus gemäß einem Ergebnis der Ermittlung in Schritt (e) und Beenden des Selbststeuerungs-Navigationsbetriebs.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.
Es zeigen
1 ein Blockdiagramm, das die Anordnung eines beispielhaften erfindungsgemäßen selbststeuernden Autobahn-Navigationssystems darstellt;
2 ein Blockdiagramm, das die Operationen der Elemente des Systems gemäß der Erfindung darstellt; und
3. ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des selbststeuernden Navigationssystems darstellt.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Bezugnehmend auf 1 weist das selbststeuernde Navigationssystem eine Mehrzahl von Verkehrszeichen 100, eine Charge Coupled Device (CCD) -Kamera 200, einen Bildprozessor 300, eine Navigations-Datenbank 400, eine elektronische Steuereinheit (AI ECU) 500 mit künstlicher Intelligenz und eine integrierte ECU 600 auf. Die Verkehrszeichen 100 sind an der linken oder der rechten Seite der Autobahn bzw. der Autobahn nacheinander aufgestellt. Die im Rückspiegel vorgesehene CCD-Kamera 200 nimmt die entlang der Autobahn aufgestellten Verkehrszeichen 100 auf. Der Bildprozessor 300 analysiert zumindest ein von der CCD-Kamera 200 eingegebenes Bild, unterscheidet die Verkehrszeichen 100 und liest die Inhalte der Zeichen der Verkehrszeichen 100. Die Navigations-Datenbank 400 speichert die Karteninformation über die Autobahn. Die AI ECU 500 ermittelt eine gegenwärtige Position und einen Straßenzustand auf der Basis der in der Navigations-Datenbank 400 gespeicherten Karteninformation und der mittels des Bildprozessors 300 gelesenen Zeichen-Inhalte. Die integrierte ECU 600 steuert gemäß einem von der AI ECU 500 eingegebenen Ergebnis der Ermittlung eine Lenkoperation, eine Geschwindigkeits-Verringerungs/Erhöhungs-Operation und eine Bremsoperation, die mit einem Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb im Zusammenhang stehen, mittels Ansteuerns einer Lenksteuerung 601, einer Drosselsteuerung 602, einer Bremssteuerung 603 und einer Getriebesteuerung 604.
Ferner weisen die Verkehrszeichen 100 grafische Formen auf, die durch Kombinationen spezifischer Zeichen gebildet sind, die einfach die gegenwärtigen Straßenzustände kennzeichnen, wobei sie vom Bildprozessor 300 einfach analysiert werden können. An dieser Stelle weisen die Verkehrszeichen 100 mit einem Start-, einem Endpunkt und einer Abzweigstelle auf der Autobahn in Zusammenhang stehende Information sowie mit einer Biegung, einer Geschwindigkeitsbegrenzung und einer Anzahl von Fahrspuren an einer gegenwärtigen Position auf der Autobahn in Zusammenhang stehende Information auf.
Der Betrieb gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun beschrieben.
2 ist ein Blockdiagramm, das den Betrieb der Systemelemente gemäß der Erfindung darstellt, und 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des selbststeuernden Navigationssystems darstellt.
Bezugnehmend auf 2 und 3 ermittelt der Bildprozessor 300, wenn mindestens ein mit den Verkehrszeichen 100 in Zusammenhang stehendes Bild unter den von der CCD-Kamera 200 eingegebenen Bildern empfangen wird, wenn ein Automobil während eines manuellen Fahrbetriebs eine Autobahn-Gebührenstelle passiert, in einem Schritt S100, ob das empfangene Bild Information aufweist, die einen Startpunkt darstellt, sodass der Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb möglich ist.
Weist das empfangene Bild Information auf, die den Startpunkt darstellt, sodass der Selbststeuerung-Navigationsbetrieb möglich ist, benachrichtigt die AI ECU 500 in Schritt S101 einen Fahrer, dass der Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb gestartet werden kann, und ermittelt in Schritt S102, ob ein Befehl zur selbststeuernden Navigation eingegeben wird. Wird der Befehl zur selbststeuernden Navigation vom Fahrer nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeit (beispielsweise 10 Sekunden) eingegeben, behält das Automobil in Schritt S103 den manuellen Fahrbetrieb aufrecht.
Wird als ein Ergebnis der Ermittlung im obigen Schritt S102 der Befehl zur selbststeuernden Navigation eingegeben, schaltet die AI ECU 500 von einem Manuell-Fahrmodus in einen Automatik-Fahrmodus, fordert an, dass der Fahrer Information über ein Ziel eingibt, und startet in Schritt S104 den Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb.
Wurde im obigen Schritt S104 die Zielinformation vom Fahrer eingegeben, liest und sucht die AI ECU 500 mit der eingegebenen Zielinformation in Zusammenhang stehende Karteninformation aus der Navigations-Datenbank 400 und ermittelt in Schritt 5105, ob in der gesuchten Information eine Abzweigstelle dargestellt ist.
Ist als ein Ergebnis der Ermittlung im obigen Schritt S105 in der gesuchten Information eine Abzweigstelle dargestellt, führt die AI ECU 500 den Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb auf der Basis von Eingabe-Bildinformation durch und ermittelt in Schritt S106, ob unter der während des Selbststeuerungs-Navigationsbetriebs eingegebenen Bildinformation die Information über eine Abzweigstelle eingegeben worden ist.
Ist das Automobil als ein Ergebnis der Ermittlung an der Abzweigstelle angekommen, benachrichtigt die AI ECU 500 die integrierte ECU 600 in Schritt S107, dass das Automobil an der Abzweigstelle angekommen ist, und die integrierte ECU 600 steuert die Lenksteuerung 601 usw., sodass eine automatische Lenkoperation durchgeführt werden kann und eine Reiseroute zur Abzweigstelle geändert werden kann.
Nachdem der obige Schritt S107 abgeschlossen ist, benachrichtigt die AI ECU 500 den Fahrer, wenn das Automobil gemäß einem Ergebnis einer Zeichen-Bildanalyse in die Nähe des Ziels kommt, dass ein Abschnitt des mittels des Bildprozessors 300 durchgeführten Selbststeuerungs- Navigationsbetriebs bald enden wird, und ermittelt in Schritt S108, ob ein einen Endpunkt darstellendes Bild eines Zeichens in der durch den Bildprozessor 300 eingegebenen Bildinformation enthalten ist. Ist andererseits als Ergebnis der Ermittlung im obigen Schritt S105 in der gesuchten Information keine Abzweigstelle dargestellt, wird der obige Schritt S108 durchgeführt.
Kommt das Automobil als ein Ergebnis der Ermittlung des obigen Schrittes S108 am Endpunkt an, werden in Schritt S109 der Fahrmodus vom Automatik-Fahrmodus in den Manuell-Fahrmodus geschaltet und der Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb beendet. Der Fahrer wird benachrichtigt, dass der Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb im obigen Schritt S109 beendet worden ist. Ein Zeitpunkt des Modus-Umschaltens ist ein Zeitpunkt, zu dem das Automobil an einer am Endpunkt gelegenen Mautstelle ankommt und angehalten wird. Der Automatik-Fahrmodus wird zum Zeitpunkt des Modus-Umschaltens in den Manuell-Fahrmodus umgeschaltet.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, werden durch die Erfindung ein selbststeuerndes Autobahn-Navigationssystem und ein Verfahren zum Steuern dieses Systems bereitgestellt, was die Bequemlichkeit für einen Fahrer verbessern, den Stress für den Fahrer infolge des Fahrens auf einer Autobahn oder Autobahn reduzieren und die Zuverlässigkeit eines automatischen Fahrbetriebs erhöhen kann.

Claims

Selbststeuerndes Autobahn-Navigationssystem, aufweisend: eine Mehrzahl von aufeinanderfolgend an der linken und der rechten Seite der Autobahn aufgestellten Verkehrszeichen (100); eine Charge Coupled Device (CCD) -Kamera (200) zum Aufnehmen der entlang der Autobahn angeordneten Verkehrszeichen (100); eine Bildverarbeitungseinrichtung (300) zum Analysieren von zumindest einem von der CCD-Kamera (200) eingegebenen Bild, Unterscheiden der Verkehrszeichen (100) und Lesen der Inhalte der in den Verkehrszeichen (100) enthaltenen Zeichen; eine Speichereinrichtung (400) zum Speichern von Karteninformation über die Autobahn; eine Ermittlungseinrichtung (500) zum Ermitteln einer gegenwärtigen Position und eines Straßenzustands auf der Basis der in der Speichereinrichtung (400) gespeicherten Karteninformation und den von der Bildverarbeitungseinrichtung (300) gelesenen Inhalten der Zeichen; und eine Steuereinrichtung (600) zum Steuern einer Lenkoperation, einer Geschwindigkeits-Verringerungs/Erhöhungs-Operation und anderer mit dem Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb in Zusammenhang stehender Operationen gemäß einem Ergebnis der Ermittlung.
Selbststeuerndes Navigationssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Verkehrszeichen (100) grafische Formen aufweisen, die durch Kombinationen spezifischer Zeichen gebildet sind, einfach darstellend gegenwärtige Straßenzustände, die von der Bildverarbeitungseinrichtung (300) einfach analysiert werden können.
Selbststeuerndes Navigationssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Verkehrszeichen (100) mit der Autobahn in Zusammenhang stehende Start, Endpunkt-Information und Information über eine Abzweigstelle aufweisen.
Selbststeuerndes Navigationssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Verkehrszeichen (100) mit einer Biegung, einer Geschwindigkeitsbegrenzung bei einer Anzahl von Fahrspuren an einer aktuellen Position auf der Autobahn in Zusammenhang stehende Information und andere Information aufweisen.
Selbststeuerndes Navigationssystem gemäß Anspruch 1, wobei die CCD-Kamera (200) an einem Rückspiegel angebracht ist.
Verfahren zum Steuern eines selbststeuernden Autobahn-Navigationssystems, aufweisend die Schritte: (a) Ermitteln, ob zumindest ein von einer Charge Coupled Device (CCD) -Kamera (200) eingegebenes Bild Information aufweist, die einen Startpunkt darstellt, sodass ein Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb möglich ist; (b) Ermitteln gemäß einem Ergebnis der Ermittlung in Schritt (a), ob ein Befehl zur selbststeuernden Navigation eingegeben wird, Schalten eines Fahrmodus' von einem Manuell-Fahrmodus in einen Automatik-Fahrmodus, Anfordern, dass Information über ein Ziel eingegeben wird, und Starten des Selbststeuerungs-Navigationsbetriebs; (c) wenn der Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb gestartet ist, Suchen nach entsprechender mit der eingegebenen Zielinformation in Zusammenhang stehender Karteninformation, Ermitteln, ob in der gesuchten Karteninformation eine Abzweigstelle dargestellt ist, und Durchführen des Selbststeuerungs-Navigationsbetriebs gemäß einem Ergebnis der Ermittlung; (d) Ermitteln, ob während des Selbststeuerungs-Navigationsbetriebs unter der eingegebenen Bildinformation Information über eine Abzweigstelle eingegeben worden ist; (e) Steuern einer automatischen Abbiegeoperation oder Ermitteln, ob ein Automobil an einem Endpunkt angekommen ist, gemäß einem Ergebnis der Ermittlung in Schritt (d); und (f) Schalten des Fahrmodus' vom Automatik-Fahrmodus in den Manuell-Fahrmodus gemäß einem Ergebnis der Ermittlung in Schritt (e) und Beenden des Selbststeuerungs-Navigationsbetriebs.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei Schritt (b) die Schritte aufweist: (b-1) Benachrichtigen eines Fahrers, dass der Selbststeuerungs-Navigationsbetrieb gestartet werden kann; (b-2) Ermitteln als Reaktion auf die Benachrichtigung in Schritt (b-1), ob der Befehl zur selbststeuernden Navigation eingegeben wird; (b-3) Schalten des Fahrmodus' vom Manuell-Fahrmodus in den Automatik-Fahrmodus, wenn der Befehl zur selbststeuernden Navigation als ein Ergebnis der Ermittlung in Schritt (b-2) eingegeben worden ist, Anfordern, dass die Information über ein Ziel eingegeben wird, und Starten des Selbststeuerungs-Navigationsbetriebs.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei Schritt (c) die Schritte aufweist: (c-1) Suchen nach der Karteninformation, wenn die Zielinformation durch den Fahrer eingegeben worden ist, und Ermitteln, ob die Abzweigstelle in der gesuchten Karteninformation dargestellt ist; (c-2) während des Durchführens des Selbststeuerungs-Navigationsbetriebs Fortfahren mit Schritt (d) auf der Basis der eingegebenen Bildinformation, wenn als ein Ergebnis der Ermittlung in Schritt (c-1) die Abzweigstelle in der gesuchten Karteninformation dargestellt ist; und (c-3) während des Durchführens des Selbststeuerungs-Navigationsbetriebs Fortfahren mit Schritt (e) auf der Basis der eingegebenen Bildinformation, wenn als Ergebnis der Ermittlung in Schritt (c-1) in der gesuchten Karteninformation keine Abzweigstelle dargestellt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei Schritt (e) die Schritte aufweist: (e-1) Wechseln einer Reiseroute zur Abzweigstelle, wenn das Automobil die Abzweigstelle erreicht; (e-2) Benachrichtigen des Fahrers, dass ein Abschnitt des Selbststeuerungs-Navigationsbetriebs bald enden wird, wenn das Automobil während des Suchens nach der Karteninformation in die Nähe des Ziels kommt, nachdem Schritt (e-1) abgeschlossen ist; (e-3) Ermitteln, ob ein den Endpunkt darstellendes Bild eines Zeichens in der eingegebenen Bildinformation enthalten ist, nachdem Schritt (e-2) vollständig durchgeführt worden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei Schritt (f) durchgeführt wird, indem der Fahrmodus vom Automatik-Fahrmodus in den Manuell-Fahrmodus geschaltet wird, wenn das Automobil eine Mautstelle erreicht, die am Endpunkt gelegen ist, und das Automobil gestoppt wird.