DE10061283A1

DE10061283A1 - Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10061283A1
Application number: DE10061283A
Authority: DE
Inventors: Kenji Yoshikawa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2001-07-05
Anticipated expiration: 2020-12-09
Also published as: US6470241B2; DE10061283B4; JP3482166B2; US20010003436A1; JP2001167397A

Abstract

Eine Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands für Fahrzeuge, um den Fahrzustand des Fahrers zu überwachen, wird vorgestellt. Dabei wird ein Verhaltensparameter, welcher eine seitliche Bewegung des Fahrzeugs anzeigt und die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Eine Verhaltensreferenz YA wird entsprechend den Veränderungen dieses Verhaltensparameters festgelegt. Es wird eine Bewegungsbahn LOC des Fahrzeugs entsprechend dieses Verhaltensparameters, der Verhaltensreferenz YA und der Fahrzeugsgeschwindigkeit berechnet. Eine Mehrzahl an Parametern der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs, welche das Verhalten von Eigenschaften des Fahrzeugs anzeigen, werden entsprechend der Begewegungsbahn LOC berechnet und es wird anhand der Mehrzahl von Parametern der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs bestimmt, ob der Fahrzustand des Fahrers angemessen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands für Fahrzeuge, welche den Fahrzustand des Fahrers des Fahrzeugs überwacht und, falls erforderlich, einen Alarm ausgibt.

Der Fahrzustand eines Fahrers ist bestimmt durch die Fahrtüchtigkeit dieses Fahrers und kann durch Müdigkeit, Schläfrigkeit, etc. beeinträchtigt werden.

Bekannter Stand der Technik ist eine Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands, welche über Mittel verfügt, die Reaktionszeit des Fahrers und die Abweichung zwischen der Position des Fahrzeugs und der Fahrbahn in Abhängigkeit von dem Ausmaß des Lenkeinschlags und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abzuschätzen. Diese Vorrichtung umfaßt eine Vorrichtung, welche die geschätzte Reaktionszeit des Fahrers und die geschätzte Abweichung jeweils mit einer Reaktionszeit und einer Abweichung im Normalzustand vergleicht, und eine Vorrichtung, welche den Fahrzustand des Fahrers (zum Beispiel abnormes Lenken, hervorgerufen durch eine verminderte Fahrtüchtigkeit wegen Müdigkeit oder Schlafen des Fahrers) bestimmt (Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 5-85221).

Bekannter Stand der Technik ist des weiteren eine Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands, welche Vorrichtungen umfaßt, welche die Gierrate und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermitteln und in Abhängigkeit von der ermittelten Gierrate und Fahrzeuggeschwindigkeit eine Bezugslinie/Referenzlinie für die Fortbewegung des Fahrzeugs bestimmen. Ein abnormaler Fahrzustand des Fahrers wird dabei erkannt, indem ein Parameter herangezogen wird, welcher die Abweichung der tatsächlichen Position/Bewegungsbahn von der Referenzlinie beschreibt (Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 8-249600).

Allerdings wird in der oben erwähnten, und in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 5-85221 beschriebenen, herkömmlichen Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands die Abweichung zwischen der tatsächlichen Position des Fahrzeugs und der Fahrbahn (Referenzposition des Fahrzeugs) in Abhängigkeit von dem Lenkeinschlag und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, aber nicht in Abhängigkeit von einer physikalischen Größe, die sich direkt auf das Verhalten des Fahrzeugs bezieht. Dadurch kann ein Fehler beim Ermitteln dieser Abweichung durch Veränderungen der Fahrzeugeigenschaften (zum Beispiel Eigenschaften der Fahrzeugaufhängung, Federung oder der Lenkvorrichtung) erzeugt werden, was eine Verringerung der Genauigkeit bei der Bestimmung des Fahrzustands des Fahrers bewirkt.

In der Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands, welche in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 8-249600 beschrieben ist, wird andererseits der Fahrzustand bestimmt, indem eine Gierrate herangezogen wird, die sich direkt auf das Verhalten des Fahrzeugs bezieht, und dadurch die Genauigkeit der Bestimmung erhöht. Da der Fahrzustand allerdings nur in Abhängigkeit eines Parameters bestimmt wird, welcher die Abweichung zwischen der tatsächlichen Position und der Referenzlinie angibt, fehlt dieser Vorrichtung des Stands der Technik die nötige Genauigkeit.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands bereitzustellen, welche das Verhalten des Fahrzeugs genauer bestimmen kann, als die Vorrichtungen, die dem Stand der Technik entsprechen, und dadurch eine genaue Bestimmung des Fahrzustands zu ermöglichen

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands eines Fahrzeugs, für die Überwachung des Fahrzustands des Fahrers des Fahrzeugs vorgeschlagen.

Diese Vorrichtung enthält Verhaltensparameterermittlungsvorrichtungen (2, 12), die einen Verhaltensparameter ermitteln, welcher eine Seitwärtsbewegung des Fahrzeugs anzeigt;
Geschwindigkeitsermittlungsvorrichtungen (3), welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmen;
Verhaltensreferenzfestlegungsvorrichtungen (13), welche eine Verhaltensreferenz entsprechend den Änderungen des Verhaltensparameters festsetzen;
Bewegungsbahnberechnungsvorrichtungen, welche die Bewegungsbahn des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem Verhaltensparameter, der Verhaltensreferenz und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnen;
Verhaltenseigenschaftsparameterberechnungsvorrichtungen (13, 16), welche eine Vielzahl von Parametern der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs berechnen, welche die Eigenschaften des Fahrzeugverhaltens in Abhängigkeit von der Bewegungsbahn wiedergeben;
Fahrzustandsbestimmungsvorrichtungen (17), welche bestimmen, ob der Fahrzustand des Fahrers angemessen/ordnungsmäßig ist, unter Berücksichtigung der Vielzahl von Parametern der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs.

In dieser Anordnung wird unter Berücksichtigung von Änderungen des Verhaltensparameters, welcher eine Seitwärtsbewegung des Fahrzeugs angibt, eine Verhaltensreferenz festgesetzt. Eine Bewegungsbahn des Fahrzeugs wird unter Berücksichtigung des Verhaltensparameters, der Verhaltensreferenz und der Fahrzeuggeschwindigkeit abgeschätzt. Eine Vielzahl von Parametern der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs, welche die Eigenschaften des Fahrzeugverhaltens wiedergeben, werden in Abhängigkeit von der Bewegungsbahn berechnet. Des weiteren wird anhand der oben berechneten Vielzahl von Parametern der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs bestimmt, ob der Fahrzustand des Fahrers angemessen/normal ist.

Daher kann das Verhalten des Fahrzeugs im Vergleich mit dem Stand der Technik präziser erfaßt werden, und das Fahrverhalten genau bestimmt werden.

Vorzugsweise ermittelt die Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung (17) die Abweichung vom normalen Fahrzustand schrittweise in Abhängigkeit von der Vielzahl an Parametern der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs.

Vorzugsweise erzeugt die Verhaltensreferenzfestlegungsvorrichtung (13) des weiteren in Abhängigkeit von Änderungen des Verhaltensparameters eine einfache Regressionsgerade/Ausgleichsgerade, und legt diese Regressionsgerade als Verhaltensreferenz fest. Vorzugsweise berechnet die Verhaltenseigenschaftsparameterberechnungsvorrichtung (13, 16) mindestens zwei Parameter einer Seitenabweichungsgröße (LOCWIDTH), welche die Abweichung der Fortbewegungsbahn von der Verhaltensreferenz angibt;
die Anzahl der Vorkommnisse (NP), in denen der Absolutwert einer Fluktuationsgröße zur Verhaltensreferenz eine festgesetzte Schwankungsbreite (Δh) in einem festgesetzten Meßzeitintervall (T1) überschreitet;
das Verhältnis einer Größe der maximalen Schwankung auf der positiven Seite der Verhaltensreferenz (LOCWIDTH1) zu einer Größe der maximalen Schwankung auf der negativen Seite der Verhaltensreferenz (LOCWIDTH2);
und das Verhältnis einer maximalen Länge eines Plus-Bereichs in Richtung der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs (LOCLEN1), in dem die Bewegungsbahn des Fahrzeugs auf der Plus-Seite der Verhaltensreferenz fluktuiert zu einer maximalen Länge eines Minus-Bereichs in Richtung der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs (LOCLEN2), in dem die Bewegungsbahn des Fahrzeugs auf der Minus-Seite der Verhaltensreferenz fluktuiert.

Die bevorzugten Ausführungsform umfaßt des weiteren eine Straßenverlaufsbestimmungs vorrichtung (14), zur Bestimmung des Verlaufs der Straße, auf welcher sich das Fahrzeug bewegt. Wenn diese Vorrichtung bestimmt, daß die Straße im wesentlichen gerade ist, oder mit einem im wesentlichen konstanten Krümmungsradius gekrümmt ist, und die Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung (17) bestimmt, daß der Fahrzustand des Fahrers nicht angemessen ist, dann wird festgesetzt, daß der Fahrzustand des Fahrers abnorm ist.

Vorzugsweise schätzt Straßenverlaufsbestimmungsvorrichtung (14) den Krümmungsradius der Straße, auf welcher sich das Fahrzeug bewegt, und bestimmt den Verlauf der Straße gemäß dieses geschätzten Krümmungsradius und einer Rate der Änderung des geschätzten Krümmungsradius. Vorzugsweise schätzt die Straßenverlaufsbestimmungsvorrichtung (14) den Krümmungsradius der Straße unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Regressionskoeffizienten einer einfachen Regressionsgerade.

Vorzugsweise legt die Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung (17) unter Berücksichtigung der Fahrzeugsgeschwindigkeit und des abgeschätzten Krümmungsradius der Straße einen Grenzwert zur Bestimmung, ob der Fahrzustand angemessen ist, fest.

Vorzugsweise berechnet die Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung (17) eine Statistik, welche mindestens einen Mittelwert einer Mehrzahl von gemessenen Werten einer Seitenabweichungsgröße beinhaltet, welche die seitliche Abweichung der Bewegungsbahn zur Bewegungsreferenz angibt. Diese Vorrichtung legt entsprechend der berechneten Statistik einen Grenzwert zur Bestimmung, ob der Fahrzustand angemessen ist, fest.

Vorzugsweise bestimmt die Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung (17) ob der Fahrer einen Spurwechsel beabsichtigt, und wenn die Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung (17) bestimmt, daß der Fahrer keinen Spurwechsel beabsichtigt, und daß der Fahrzustand nicht angemessen ist, dann wird festgelegt, daß der Fahrzustand des Fahrers abnorm ist.

Vorzugsweise berechnet die Verhaltensparameterermittlungsvorrichtung (2, 12) die seitliche Abweichung der Bewegungsbahn von der Verhaltensreferenz und berechnet eine maximale Amplitude der seitlichen Abweichung in einem festgesetzten Zeitintervall als die Seitenabweichungsgröße.

Vorzugsweise berechnet die Verhaltenseigenschaftsparameterberechnungsvorrichtung (13, 16) die Fläche eines Gebiets, welches von der Bewegungsbahn und der einfachen Regressionsgerade umschlossen wird, als die Seitenabweichungsgröße.

Andere Eigenschaften und Merkmale dieser Erfindung in der folgenden ausführlichen Beschreibung und den Ansprüchen, werden besser verstanden unter Hinzuziehung der begleitenden Zeichnungen.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches den Aufbau einer Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands für Fahrzeuge, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt;

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, welches ein Programm darstellt, welches die Funktionen der in Fig. 1 dargestellten Blöcke realisiert;

Fig. 3A bis 3D sind Diagramme, welche an einem Beispiel Änderungen der Gierrate eines Fahrzeugs und Änderungen von aus der Gierrate berechneten Parametern darstellt;

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches ein Programm zur Berechnung eines Grenzwerts (LOCLIM) darstellt, auf welchen in Fig. 8 Bezug genommen wird;

Fig. 5 ist ein Graph, welcher im Ablauf des Flußdiagramms aus Fig. 4 benutzt wird;

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, welches ein Programm zur Berechnung von Parametern der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs, auf welche in Fig. 8 Bezug genommen wird, darstellt.

Fig. 7A bis 7D sind Diagramme, welche die Parameter der Verhaltenseigenschaften eines Fahrzeugs illustrieren.

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, welches ein Programm zur Bestimmung, ob Alarm gegeben werden soll, darstellt.

Fig. 9 ist ein Diagramm, welches die zeitliche Änderung in der Gierrate bei der Durchführung eines Spurwechsels darstellt; und

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, welches eine Variante des in Fig. 1 gezeigten Aufbaus darstellt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches den Aufbau einer Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands, entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, darstellt. Diese Vorrichtung ist in ein Fahrzeug eingebaut, welches von einer Antriebsmaschine, wie einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor, angetrieben wird und eine Lenkvorrichtung besitzt. Das Bezugszeichen 1 in Fig. 1 kennzeichnet im allgemeinen einen Microcomputer. Ein Gierraten-Sensor 2 zur Ermittlung der Gierrate YR (yaw rate)des Fahrzeugs und ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 3 als Geschwindigkeitsermittlungsvorrichtung (3) zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit (Fahrzeuggeschwindigkeit) V des Fahrzeugs sind mit dem Eingang des Microcomputers 1 verbunden. Des weiteren ist eine Alarmausgabeeinheit 21 mit dem Ausgang des Microcomputers 1 verbunden, welche nötigenfalls einen Alarm während der Überwachung des Fahrzustands des Fahrers ausgibt. Die Alarmausgabeeinheit 21 enthält zum Beispiel eine Lampe, einen Summer oder einen Stimmengenerator.

Der Microcomputer 1 besitzt Funktionen, welche als Funktionsblöcke in Fig. 1 dargestellt sind, zum Beispiel einen Signalspeicher-Block 11 (Memory Block), Verhaltensparameter-Berechnungs- Block 12, Verhaltensstabilitäts-Berechnungs-Block 13, Straßenverlaufs-Bestimmungs-Block 14, Grenzwert-Berechnungs-Block 15, Verhaltenseigenschafts-Ableitungs-Block 16 und Alarmausgabe-Entscheidungs-Block 17.

Der Signalspeicher-Block 11 speichert Eingangssignale des Gierraten-Sensors 2 und des Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensors 3. Dieser Block aktualisiert Gierraten- und Geschwindigkeitsdaten, welche über ein festgelegtes, dem gegenwärtigen Zeitpunkt vorhergehendes Zeitintervall T1 (z. B. 10 Sekunden) hin gespeichert werden, in regelmäßigen Zeitabständen T2 (z. B. 5 Sekunden), und gibt diese aktualisierten Daten an den Verhaltensparameter-Berechnungs-Block 12 aus.

Der Verhaltensparameter-Berechnungs-Block 12 integriert die Eingangs-Gierrate YR (siehe Fig. 3A) über die Zeit, und wandelt sie in eine Gierwinkel YA (yaw angle) um (siehe Fig. 3B). Die hier beschriebene bevorzugte Ausführungsform benutzt einen Gierwinkel YA als Verhaltensparameter, der die Größe der seitlichen/lateralen Bewegung des Fahrzeugs beschreibt. Der Gierwinkel YA, der im Verhaltensparameter-Berechnungs-Block 12 erlangt wurde, wird an den Verhaltensstabilitäts- Berechnungs-Block 13 ausgegeben. Der Verhaltensparameter-Berechnungs-Block 12 berechnet des weiteren die Durchschnittsgeschwindigkeit Vm des Fahrzeugs während des Zeitintervalls T1 aus der Eingangsgröße der Fahrzeugsgeschwindigkeit, V, und gibt die berechnete Durchschnittsgeschwindigkeit Vm an den Verhaltensstabilitäts-Berechnungs-Block 13, den Straßenverlaufs-Bestimmungs-Block 14 und den Grenzwert-Berechnungs-Block 15 aus.

Der Verhaltensstabilitäts-Berechnungs-Block 13 erlangt eine einfache Ausgleichs gerade/Regressionsgerade als Verhaltensreferenz des Fahrzeugs unter Berücksichtigung des Eingangs-Gierwinkels YA (z. B. indem es die Konstanten a und b in dem Ausdruck YAR = a . t + b, der im folgenden beschrieben wird, berechnet). Damit berechnet er einen modifizierten Gierwinkel YAW in Hinblick auf die einfache Regressionsgerade, eine Bewegungsbahn LOC (x(i), y(i)) des Fahrzeugs unter Benutzung des modifizierten Gierwinkels YAW und der Durchschnittsgeschwindigkeit Vm, und berechnet schließlich eine Fluktuationsgröße LOCWIDTH der maximalen Abweichung der Bewegungsbahn LOC in seitlicher Richtung (y-Richtung) (von der Regressionsgerade) als die Seitenabweichungsgröße, welche die Stabilität des Verhaltens des Fahrzeugs anzeigt.

Im einzelnen sei angenommen, daß die Gierwinkel YA(1), YA(2),. . ., YA(i), . . ., YA(n) jeweils zu den Zeiten t(1), t(2), . . ., t(i), . . ., t(n) erhalten werden, so werden die Regressionskoeffizienten a und b einer einfachen Regressionsgerade/Ausgleichsgerade mittels der Gleichungen (1) und (2) berechnet, um die einfache Regressionsgerade zu erhalten.

wobei "tmean" und "YAmean" jeweils die Mittelwerte der Zeiten t(i) und Gierwinkel YA(i) darstellen.

Bei YAR der Gierwinkel der einfachen Regressionsgerade, erhält man Gleichung (3) (siehe Fig. 3B).

YAR = a . t + b (3)

Daraufhin wird ein Gierwinkel zur Regressionsgerade, d. h. ein modifizierter Gierwinkel YAW = YA - YAR berechnet (siehe Fig. 3C).

Nun werden die Gleichungen (4) und (5) auf die modifizierten Gierwinkel YAW und die Durchschnittsgeschwindigkeit Vm des Fahrzeugs angewandt, um eine Bewegungsbahn LOC(x(i), y(i)) zu erhalten (siehe Fig. 3D).

x(i) = ∫(Vm × cos(YAW(i)))dt (4)

y(i) = ∫(Vm × sin(YAW(i)))dt (5)

Daraufhin wird die Fluktuationsgröße LOCWIDTH der maximalen Abweichung der Bewegungsbahn LOC in seitlicher Richtung (y-Richtung) (von der Regressionsgerade) als die Seitenabweichungsgröße, welche die Stabilität des Verhaltens des Fahrzeugs anzeigt, an den Grenzwert-Berechnungs-Block 15 und den Alarmausgabe-Entscheidungs-Block 17 ausgegeben.

Des weiteren gibt der Verhaltensstabilitäts-Berechnungs-Block 13 den Regressionskoeffizienten a an den Straßenverlaufs-Bestimmungs-Block 14, und die Bewegungsbahn LOC(x(i), y(i)) an den Verhaltenseigenschafts-Ableitungs-Block 16 aus.

Der Straßenverlaufs-Bestimmungs-Block 14 bestimmt den Verlauf der Straße, auf der sich das Fahrzeug bewegt, unter Berücksichtigung der Durchschnittsgeschwindigkeit Vm und des Regressionskoeffizienten a. Seien dabei Vm(k) und a(k) jeweils der k.te Eingangswert der Durchschnittsgeschwindigkeit Vm bzw. der k.te Eingangswert der berechneten Regressionskoeffizienten a, so wird ein Schätzwert des Krümmungsradius R berechnet, indem Gleichung (6) auf Vm(k) und a(k) angewandt wird.

R = Vm(k)/|a(k)| (6)

In Übereinstimmung mit Gleichung (6) nimmt die Steigung der Regressionsgerade mit dem Absolutwert des Regressionskoeffizienten a zu, d. h. die Krümmung der Straße nimmt zu und daher nimmt der abgeschätzte Wert des Krümmungsradius R ab.

Andererseits nimmt der abgeschätzte Krümmungsradius R mit der Durchschnittsgeschwindigkeit Vm des Fahrzeugs zu.

Nun wird in Gleichung (7) eine Änderungsrate RR(k) des abgeschätzten Krümmungsradius berechnet.

RR(k) = |R(k) - R(k - 1)|/R(k) (7)

Wenn der abgeschätzte Krümmungsradius R(k) größer oder gleich einem Grenzwert RLIM zur Abgrenzung einer Gerade von einer Kurve ist, d. h. wenn festgestellt wurde, daß die Straße im wesentlichen gerade ist, wird die Funktion des Alarmausgabe-Entscheidungs-Blocks 17, die Bestimmung, ob der Fahrzustand abnormal ist, eingeschaltet.

Genauso, wenn der abgeschätzte Krümmungsradius kleiner als der Grenzwert RLIM zur Abgrenzung einer Gerade von einer Kurve ist, und die Änderungsrate RR(k) kleiner oder gleich einem Grenzwert RRLIM zur Erkennung einer Kurve mit konstanter Krümmung ist, welcher ein Kennzeichen dafür ist, ob der abgeschätzte Krümmungsradius R(k) im wesentlichen konstant ist, dann wird die Funktion des Alarmausgabe-Entscheidungs-Blocks 17, die Bestimmung, ob der Fahrzustand abnormal ist, eingeschaltet.

In dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Referenzkurve als Bezugslinie zur Berechnung durch eine einfache Regressionsgerade/Ausgleichsgerade angenähert. Wenn sich nun der Verlauf der Straße in hohem Maße ändert, wird die Bestimmung des Fahrzustands ungenau. Dieses Problem wird dadurch umgangen, daß die Bestimmung eines abnormen Fahrzustands ausgesetzt wird, wenn die Straße gekrümmt ist und die Änderungsrate RR des geschätzten Krümmungsradius groß ist, um eine genaue Bestimmung des Fahrzustands zu erreichen. Die Grenzwerte RLIM zur Abgrenzung einer Gerade von einer Kurve und RRLIM zur Erkennung einer Kurve mit konstanter Krümmung werden experimentell festgesetzt, so daß die Entscheidungen des Alarmausgabe- Entscheidungs-Blocks 17 sinnvoll sind.

Der Grenzwert-Berechnungs-Block 15 berechnet einen Bestimmungsgrenzwert LOCLIM unter Verwendung einer Vielzahl von gemessenen Werten der Fluktuationsgröße LOCWIDTH der maximalen Abweichung der Bewegungsbahn LOC in seitlicher Richtung, der Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeugs Vm und des geschätzten Krümmungsradius R, und gibt den so berechneten Bestimmungsgrenzwert LOCLIM an den Alarmausgabe-Entscheidungs- Block 17 aus. Der Arbeitsablauf im Grenzwert-Berechnungs-Block 15 wird im folgenden, gestützt auf die Zeichnungen Fig. 4 und 5, im Detail erklärt.

Der Verhaltenseigenschafts-Ableitungs-Block 16 berechnet unter Verwendung der Bewegungsbahn LOC die Anzahl an Scheitelwerten NP, Verhältnisse der Fluktuationsgrößen von seitlichen Abweichungen LW1 und LW2 und Längsabweichungen LL1 und LL2 als Parameter der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs und gibt berechnete Parameter an den Alarmausgabe- Entscheidungs-Block 17 aus.

Der Arbeitsablauf im Verhaltenseigenschafts-Ableitungs-Block 16 wird im folgenden, gestützt auf die Zeichnungen Fig. 6 und 7, im Detail erklärt.

In dieser Patentbeschreibung wird davon ausgegangen, daß die Fluktuationsgröße LOCWIDTH der maximalen Abweichung der Bewegungsbahn LOC in seitlicher Richtung, die von dem Verhaltensstabilitäts-Berechnungs-Block 13 berechnet wurde, in die Parameter der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs aufgenommen wird.

Wenn als Ergebnis der Bestimmung des Straßenverlaufs durch den Straßenverlaufs-Bestimmungs- Block 14 bestimmt wurde, daß die Straße im wesentlichen gerade ist, oder gekrümmt ist mit einem im wesentlichen konstanten Krümmungsradius, dann bestimmt der Alarmausgabe-Entscheidungs- Block 17 den Grad der Abnormalität des Fahrzustands in Stufen, unter Verwendung der Fluktuationsgröße LOCWIDTH, der Anzahl an Scheitelwerten NP, der Verhältnisse der Fluktuationsgrößen von seitlichen Abweichungen LW1 und LW2 und Längsabweichungen LL1 und LL2, und gibt gemäß dem Ergebnis dieser Bestimmung ein Befehlssignal zum Geben eines Alarms an die Alarmausgabeeinheit 21 aus.

Der Arbeitsablauf im Alarmausgabe-Entscheidungs-Block 17 wird im folgenden, gestützt auf die Zeichnung Fig. 8, im Detail erklärt.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, welches ein Programm darstellt, das vom Microcomputer 1 ausgeführt wird. Dabei werden die Funktionen des oben erwähnten Verhaltensparameter- Berechnungs-Blocks 12, des Verhaltensstabilitäts-Berechnungs-Blocks 13, des Straßenverlaufs- Bestimmungs-Blocks 14, des Grenzwert-Berechnungs-Blocks 15, des Verhaltensmerkmal- Ableitungs-Blocks 16 und des Alarmausgabe-Entscheidungs-Blocks 17 durch die Bearbeitung des in Fig. 2 dargestellten Ablaufs durch den Microcomputer 1 verwirklicht.

In Schritt S11 werden die Gierrate YR und die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs während T1 Sekunden in Abständen von T2 Sekunden eingelesen. Als nächstes wird die Gierrate YR über die Zeit integriert und so der Gierwinkel YA berechnet (Schritt S12). Dann werden die Gleichungen (1) und (2) auf die Folge der Gierwinkel YA, d. h. die Zeiten t(i) und die zugehörigen Gierwinkel YA(i), angewandt, um eine einfache Regressionsgerade/Ausgleichsgerade zu erhalten, d. h. um die Regressionskoeffizienten a und b zu erhalten (Schritt S13).

Danach wird in Schritt S14 der modifizierte Gierwinkel YAW (= YA - YAR) berechnet. Die Gleichungen (4) und (5) werden auf die Durchschnittsgeschwindigkeit Vm des Fahrzeugs und den modifizierten Gierwinkel YAW angewandt um die Bewegungsbahn LOC(x(i), y(i)) und die Fluktuationsgröße LOCWIDTH ihrer maximalen Abweichung zu berechnen (Schritt S15). In Schritt S16 wird der geschätzte Krümmungsradius R der Straße und seine Änderungsrate RR unter Verwendung der Gleichungen (6) und (7) berechnet.

Danach wird unter Verwendung des geschätzten Krümmungsradius R und seiner Änderungsrate RR bestimmt, ob der Straßenverlauf im wesentlichen gerade ist oder gekrümmt ist, mit einem im wesentlichen konstanten geschätzten Krümmungsradius R.

Es wird bestimmt, ob der geschätzte Krümmungsradius R größer oder gleich dem Grenzwert RLIM zur Abgrenzung einer Gerade von einer Kurve ist, oder ob der geschätzte Krümmungsradius R kleiner als RLIM ist, und gleichzeitig die Änderungsrate RR kleiner oder gleich dem Grenzwert RRLIM zur Erkennung einer Kurve mit konstanter Krümmung ist (Schritt S17). Wenn die Antwort in Schritt S17 negativ ist (NEIN), wenn also der Straßenverlauf nicht gerade oder konstant gekrümmt ist, wird dieses Programm sofort beendet, um eine fehlerhafte Bestimmung des Fahrzustands zu verhindern.

Wenn dagegen der Straßenverlauf gerade oder konstant gekrümmt ist, schreitet das Programm zur Ausführung der Berechnung von LOCLIM fort (Schritt S18), um den Bestimmungsgrenzwert LOCLIM zu berechnen, auf den und in der Ausführung der Alarmausgabe Entscheidung in Schritt S20 zurückgegriffen wird. Dann wird die Ableitung der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs (Schritt S19) zur Berechnung der Parameter der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs und die Ausführung der Alarmausgabe Entscheidung in Schritt S20, in der entschieden wird, ob ein Alarm gegeben wird oder nicht, durchgeführt.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches den Ablauf der Berechnung von LOCLIM aus Schritt S18 in Fig. 2 zeigt. In diesem Ablauf wird der Bestimmungsgrenzwert LOCLIM für einen festgelegten Betriebszustand (einen Betriebszustand, bei welchem sich das Fahrzeug auf einer geraden Straße mit einer festgelegten Geschwindigkeit (z. B. 100 km/h) bewegt) als Referenzgrenzwert LOCLIM0 festgesetzt. Der Referenzgrenzwert LOCLIM0 wird entsprechend der Durchschnittsgeschwindigkeit Vm des Fahrzeugs und dem geschätzten Krümmungsradius R korrigiert, und dann, entsprechend eines Mittelwerts LOCWIDTHm und einer Standardabweichung LOCWIDTHσ von einer Vielzahl von Meßwerten der Fluktuationsgröße LOCWIDTH, angepaßt. Die Vielzahl der Meßwerte der Fluktuationsgröße LOCWIDTH, welche zur Berechnung des Mittelwerts und der Standardabweichung herangezogen werden, werden vorher im Speicher abgelegt.

In Schritt S31 werden die Durchschnittsgeschwindigkeit Vm des Fahrzeugs und der geschätzte Krümmungsradius R eingelesen. Danach wird bestimmt, ob die Anpassung des Referenzgrenzwerts LOCLIM0, auf welchen in Schritt S37 zugegriffen wird, abgeschlossen wurde (S32). Die Antwort auf Schritt S32 ist zunächst negativ (NEIN), so daß nun bestimmt wird, ob die Anzahl der Meßwerte der Fluktuationsgröße LOCWIDTH eine vorher festgesetzte Anzahl N (z. B. 20) erreicht hat oder überschreitet (Schritt S33). Die Antwort auf Schritt S33 ist zunächst negativ, so daß das Programm direkt zu Schritt S36 springt.

Wenn die Anzahl der Meßwerte in Schritt S33N erreicht, werden der Mittelwert LOCWIIDTHm und die Standardabweichung LOCWIDTHσ aus den N Meßwerten der Fluktuationsgröße LOCWIDTH berechnet (Schritt S34) und der Referenzgrenzwert LOCLIM0 wird gemäß Gleichung (8) angepaßt (Schritt S35).

LOCLIM0 = c × (LOCWIDTHm + LOCWIDTHσ) + d (8)

wobei c und d Konstanten sind, und die Gleichung (8) eine experimentell bestimmte Gleichung ist, in der z. B. die Konstante c = 0,73 und die Konstante d = 0,2 (m) gesetzt werden. Sobald die Anpassung des Referenzgrenzwerts LOCLIM0 durch Durchführung der Schritte S34 und S35 abgeschlossen wurde, springt das Programm direkt von Schritt S32 zu Schritt S36. In Schritt S36 wird entsprechend der Durchschnittsgeschwindigkeit Vm und dem geschätzten Krümmungsradius R eine KLOC Funktion (Kenngrößenfeld, in Fig. 5 dargestellt) eingelesen, um einen Korrekturkoeffizienten KLOC zu berechnen. Die KLOC Funktion wird so festgesetzt, daß der Korrekturkoeffizient KLOC an einem Betriebspunkt P0 gleich 1,0 (keine Korrektur) ist. Dabei ist an P0 die Durchschnittsgeschwindigkeit Vm des Fahrzeugs gleich einer vorher festgesetzten Geschwindigkeit V0 (z. B. 100 km/h) und der Straßenverlauf gerade (R = ∞). Des weiteren nimmt der Korrekturkoeffizient KLOC mit einer Zunahme der Durchschnittsgeschwindigkeit Vm und mit einer Abnahme im Krümmungsradius R zu. Weiterhin wird die Bestimmung des Fahrzustands nicht vorgenommen, wenn der geschätzte Krümmungsradius R kleiner als ein vorher festgesetzter Krümmungsradius R1 ist, oder wenn die Durchschnittsgeschwindigkeit Vm des Fahrzeugs größer als eine vorher festgesetzte Geschwindigkeit V2 oder kleiner als eine vorher festgesetzte Geschwindigkeit V1 ist.

Als nächstes wird in Schritt S37 der Bestimmungsgrenzwert LOCLIM unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten KLOC und Anwendung von Gleichung (9) berechnet.

LOCLIM = KLOC * LOCLIM0 (9)

wobei LOCLIM0 ein Referenzgrenzwert ist, der dem Betriebspunkt P0 (dargestellt in Figur S) entspricht. Der Referenzgrenzwert LOCLIM0 wird auf einen vorher festgelegten Wert gesetzt (z. B. 0,5 m), bis die Anpassung in Schritt S35 ausgeführt ist. Nach der Ausführung der Anpassung in Schritt S35 wird der angepaßte Wert des Referenzgrenzwerts LOCLIM0 verwendet.

Der Referenzgrenzwert LOCLIM0 wird also von einem Korrekturkoeffizienten KLOC korrigiert, welcher entsprechend der Durchschnittsgeschwindigkeit Vm und dem geschätzten Krümmungsradius R festgelegt ist, um dadurch den Bestimmungsgrenzwert LOCLIM zu berechnen. Der Bestimmungsgrenzwert LOCLIM wird danach für die Ausführung der Alarmausgabe Entscheidung (Schritt S20 in Fig. 2 und Schritte S53 und S54 in Fig. 8) benutzt, und verbessert so die Genauigkeit der Bestimmung des Fahrzustands und schließt eine Möglichkeit aus, daß ein nicht notwendiger Alarm gegeben wird, oder umgekehrt ein notwendiger Alarm nicht gegeben wird.

Darüber hinaus wird der Referenzgrenzwert LOCLIM0 unter Verwendung des Mittelwerts LOCWIDTHm und die Standardabweichung LOCWIDTHσ aus den, während des normalen Fahrbetriebs aufgenommenen, N Meßwerten der Fluktuationsgröße LOCWIDTH modifiziert, und der Bestimmungsgrenzwert LOCLIM unter Verwendung des angepaßten Referenzgrenzwerts LOCLIM0 berechnet. Daher ist es möglich, einen Bestimmungsgrenzwert festzulegen, der für die Fluktuationsgröße LOCWIDTH während eines normalen Fahrbetriebs geeignet ist, und dessen Breite sich mit der Fahrweise des Fahrers ändert, und so eine genauere Bestimmung des Fahrzustands erlaubt.

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, welches die Ausführung der Ableitung der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs aus Schritt S19 in Fig. 2 zeigt. In Schritt S41 werden die Werte der Bewegungsbahn LOC, die in Schritt S15 berechnet wurden, eingelesen. Danach wird die Anzahl der Scheitelwerte/Peaks NP der seitlichen Schwankung der Bewegungsbahn berechnet (Schritt S42). In dieser Rechnung werden die Peaks, d. h. seitliche Schwankungen um die Regressionsgerade deren Höhe (d. h. der Absolutwert des y-Werts y(i), dargestellt in Fig. 7A) größer ist als eine vorher festgesetzte Schwankungsbreite Δh, gezählt. Die Anzahl der Peaks NP ist dabei die Anzahl der Peaks, welche in einem vorher festgesetzten Meßzeitintervall T1 (z. B. T1 = 10 Sekunden) auftreten. In dem in Fig. 7A gezeigten Beispiel ist NP gleich "3".

In Schritt S43 werden die Verhältnisse der Fluktuationsgrößen seitlicher Abweichungen LW1 und LW2 unter Verwendung der Gleichungen (10) und (11) berechnet,

LW1 = LOCWIDTH1/LOCWIDTH (10)

LW2 = LOCWIDTH2/LOCWIDTH (11)

wobei LOCWIDTH1 ein Maximalwert der seitlichen Schwankung auf der Seite y < 0 (im folgenden wird LOCWIDTH1 als "positive Schwankung" bezeichnet) ist, und LOCWIDTH2 ein Maximalwert der seitlichen Schwankung auf der Seite y < 0 (im folgenden wird LOCWIDTH2 als "negative Schwankung" bezeichnet) ist, wie in Fig. 7B dargestellt.

In Schritt S44 werden die Verhältnisse der Fluktuationsgrößen von Längsabweichungen LL1 und LL2 unter Verwendung der Gleichungen (12) und (13) berechnet,

LL1 = LOCLEN1/LOCLEN (12)

LL2 = LOCLEN2/LOCLEN (13)

Wobei LOCLEN1, wie in Fig. 7C dargestellt, die Länge des Bereichs ist, in dem sich die Bewegungsbahn LOC auf der Seite y < 0 (dieser Bereich wird im folgenden als "positiver Bereich" bezeichnet) entlang der x-Richtung (der longitudinalen Richtung/Längsrichtung des Fahrzeugs) befindet. LOCLEN1 wird im folgenden als "Länge des positiven Bereichs" bezeichnet.

LOCLEN2 ist die Länge des Bereichs, in dem sich die Bewegungsbahn LOC auf der Seite y < 0 (dieser Bereich wird im folgenden als "negativer Bereich" bezeichnet) entlang der x-Richtung befindet. LOCLEN2 wird daher im folgenden als "Länge des negativen Bereichs" bezeichnet. Des weiteren ist LOCLEN aus den Gleichungen (12) und (13) gleich (LOCLEN1 + LOCLEN2). Falls, wie in Fig. 7.D dargestellt, eine Mehrzahl von positiven und negativen Bereichen auftreten, werden die Längen LEN1 und LEN3 der positiven Bereiche entlang der x-Achse und die Längen LEN2 und LEN4 der Längen der negativen Bereiche entlang der x-Achse berechnet. Dann wird der Maximalwert LEN3 der Längen des positiven Bereichs als LOCLEN1 und der Maximalwert LEN2 der Längen der negativen Bereiche als LOCLEN2 benutzt. Die Verhältnisse von Längsabweichungen LL1 und LL2 werden unter Verwendung von LOCLEN1 und LOCLEN2 berechnet.

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, welches die Ausführung der Alarmausgabe Entscheidung des Schritts S20 aus Fig. 2 zeigt. In Schritt S51 wird die in Schritt S15 (in Fig. 2 dargestellt) berechnete Fluktuationsgröße LOCWIDTH der maximalen Abweichung, der bei der Ausführung von Fig. 4 berechnete Bestimmungsgrenzwert LOCLIM, die Anzahl an Peaks NP und die beider Ausführung von Fig. 6 berechneten Verhältnisse der Fluktuationsgrößen seitlicher Abweichungen LW1 und LW2 und Längsabweichungen LL1 und LL2 eingelesen.

Danach wird bestimmt, ob die Anzahl der Peaks NP größer oder gleich einem vorher festgesetzten Wert NP0 (z. B. 3) ist (Schritt S52). Falls NP größer oder gleich NP0 ist, was anzeigt, daß die Anzahl der Peaks NP in der Meßzeit groß ist, dann wird bestimmt, daß die Wahrscheinlichkeit eines abnormen Fahrzustands hoch ist, und ein Schalter (flag) FAL wird auf "2" gesetzt. (Schritt S59).

Falls NP kleiner ist als NP0, dann wird bestimmt, ob das Verhältnis (LOCWIDTH/LOCLIM) der Fluktuationsgröße LOCWIDTH der maximalen Abweichung zum Bestimmungsgrenzwert LOCLIM größer oder gleich einem vorher festgesetzten Wert GHT (z. B. 2) ist (Schritt S53). Falls (LOCWIDTH/LOCLIM) größer oder gleich GHT ist, dann wird bestimmt, daß die Wahrscheinlichkeit eines abnormen Fahrzustands hoch ist, so daß das Programm zu Schritt S59 springt.

Falls (LOCWIDTH/LOCLIM) in Schritt S53 kleiner als GHT ist, wird bestimmt, ob die Fluktuationsgröße LOCWIDTH der maximalen Abweichung größer oder gleich dem Bestimmungsgrenzwert LOCLIM ist (Schritt S54). Falls LOCWIDTH kleiner als LOCLIM ist, wird bestimmt, daß der Fahrzustand normal ist, so daß der Schalter FAL auf "0" gesetzt wird (Schritt S55).

Falls andererseits in Schritt S54 LOCWIDTH größer oder gleich LOCLIM ist, dann wird bestimmt, daß der Fahrzustand möglicherweise abnormal sein könnte, so daß der Alarmschalter FAL auf "1" gesetzt wird (Schritt S56).

Danach wird bestimmt, ob die Verhältnisse der Fluktuationsgrößen von seitlichen Abweichungen LW1 oder LW2 größer oder gleich einem vorher festgesetzten Lateralverhältnis LWTH (z. B. 0,6) sind (Schritt S57). Falls LW1 größer oder gleich LWTH ist, oder LW2 größer oder gleich LWTH ist, was anzeigt, daß die Schwankung zur rechten oder linken Seite (positiven oder negativen Seite) im Vergleich zur Verhaltensreferenz groß ist, dann wird bestimmt, daß die Wahrscheinlichkeit eines abnormalen Fahrzustands groß ist, und das Programm springt zu Schritt S59.

Falls LW1 kleiner ist als LWTH, und LW2 kleiner ist als LWTH, dann wird darüber hinaus bestimmt, ob die Verhältnisse von Längsabweichungen LL1 oder LL2 größer oder gleich einem vorher festgesetzten Längsverhältnis LLTH sind (z. B. 0,6) (Schritt S58). Falls LL1 größer oder gleich LLTH ist, oder LL2 größer oder gleich LLTH ist, was anzeigt, daß die Strecke, die auf der rechten oder linken Seite der Verhaltensreferenz zurückgelegt wurde, groß ist, dann wird bestimmt, daß die Wahrscheinlichkeit eines abnormalen Fahrzustands groß ist, und das Programm springt zu Schritt S59.

Falls andererseits in Schritt S58 LL1 kleiner ist als LLTH, und LL2 kleiner ist als LLTH, wird das Programm beendet, und der Alarmschalter FAL bleibt auf "1".

Entsprechend dem Ablauf von Fig. 8 wird anhand der Fluktuationsgröße LOCWIDTH, der Anzahl der Peaks NP, der Verhältnisse der Fluktuationsgrößen von seitlichen Abweichungen LW1 und LW2 und Längsabweichungen LL1 und LL2 als Parameter der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs bestimmt, ob der Fahrzustand normal ist oder nicht. Dementsprechend kann das Verhalten des Fahrzeugs im Vergleich zum Stand der Technik genauer erfaßt werden, was eine genaue Bestimmung des Fahrzustands ermöglicht.

Weiterhin wird der Grad der Abnormalität des Fahrzustands in zwei Schritten festgesetzt, das heißt, falls eine Abnormalität möglich ist, wird der Alarmschalter FAL auf "1" gesetzt, während im Fall einer hohen Wahrscheinlichkeit eines abnormen Fahrzustands der Alarmschalter auf "2" gesetzt wird. Dementsprechend kann beim Geben eines Alarms (im folgenden erläutert), wie unten beschrieben, schrittweise vorgegangen werden.

Bezugnehmend auf Fig. 2 folgt auf die Durchführung von Schritt S20 die Durchführung von Schritt S21. In Schritt S21 wird untersucht, ob der Alarmschalter FAL "0" ist. Falls FAL = 0, wird das Programm sofort beendet. Falls FAL = 1 oder 2, wird ermittelt, ob ein Spurwechsel durchgeführt wurde (Schritt S22). Falls ein Spurwechsel durchgeführt wurde, wird das Programm sofort beendet. Falls dagegen kein Spurwechsel durchgeführt wurde, wird ein Alarm ausgegeben (Schritt S23). Vorzugsweise wird die Art und Weise der Alarmausgabe für die zwei Fälle FAL = 1 und FAL = 2 unterschiedlich sein. Falls zum Beispiel FAL = 2, könnte ein lauteres Alarmgeräusch ausgegeben werden, als im Fall FAL = 1, oder auch eine Lampe eingeschaltet und ein Summer betätigt werden. Falls des weiteren eine Abstandsalarm-Vorrichtung benutzt wird, welche den Abstand DV zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug ermittelt und einen Alarm ausgibt, wenn der ermittelte Abstand DV kleiner wird als ein Grenzwert DVTH, kann der Grenzwert DVTH vergrößert werden (z. B. von 50 m auf 80 m), wenn FAL = 2.

Falls eine Vorrichtung benutzt wird, die einen Alarm ausgibt, wenn das Fahrzeug die Fahrspur verläßt, indem es die Entfernung DWL des Fahrzeugs zu einem weißen Streifen auf der Fahrbahn ermittelt und einen Alarm ausgibt, wenn die so ermittelte Distanz DWL kleiner als ein Grenzwert DWLTH wird, dann kann der Grenzwert DWLTH vergrößert werden (z. B. von 0,2 m auf 0,4 m), wenn FAL = 2.

Die Bestimmung in Schritt S22, ob ein Spurwechsel durchgeführt wurde oder nicht, wird folgendermaßen ausgeführt. Es ist bekannt, daß die Gierrate YR sich mit der Zeit wie in Fig. 9 dargestellt verändert, wenn ein Spurwechsel durchgeführt wird. Folglich wird ein Zeitintervall T gemessen, von einem Zeitpunkt, zu welchem die Gierrate YR einen Peak in eine Richtung aufweist (z. B. nach rechts), bis zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Gierrate YR einen Peak in die andere Richtung aufweist (z. B. links). Genauso wird die Differenz W (Amplitude der Gierrate) zwischen diesen Peaks gemessen. Falls das Zeitintervall im Bereich zwischen vorher festgesetzten Zeitintervallen TT1 und TT2 (TT1 < TT2) liegt, und die Amplitude W größer ist als ein vorher festgesetzter Wert W0, dann wird entschieden, daß ein Spurwechsel durchgeführt wurde. Die vorher festgesetzten Werte der Zeitintervalle TT1 und TT2 und der vorher festgesetzte Wert W0 werden experimentell festgesetzt, indem die Gierrate YR bei der tatsächlichen Durchführung eines Spurwechsels gemessen wird.

In Übereinstimmung mit der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform werden die Fluktuationsgröße LOCWIDTH, die Anzahl der Peaks NP, die Verhältnisse der Fluktuationsgrößen von seitlichen Abweichungen LW1 und LW2 und Längsabweichungen LL1 und LL2 als Parameter der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs berechnet, und es wird anhand dieser Mehrzahl an Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs bestimmt, ob der Fahrzustand des Fahrzeugs normal ist oder nicht. Folglich kann die Genauigkeit der Bestimmung im Vergleich mit dem Stand der Technik verbessert werden, und dadurch wird ein möglicher Fehlalarm bei normalem Fahrzustand verhindert, welcher den Fahrer stören würde, oder verhindert, daß ein abnormaler Fahrzustand nicht entdeckt wird. Des weiteren wird der Grad der Abnormalität anhand einer Mehrzahl an Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs in Stufen bestimmt. Wenn der Grad der Abnormalität gering ist (FAL = 1), das Fahrverhalten also ein wenig instabil ist, wird dementsprechend ein leiser Alarmton ausgegeben, während im Falle eines hohen Grads an Abnormalität (FAL = 2) ein lauter Alarmton ausgegeben wird. So kann der Alarm in Alarmstufen ausgegeben werden.

In dieser bevorzugten Ausführungsform entsprechen der Gierraten-Sensor 2 und der Verhaltensparameter-Berechnungs-Block 12 (die Schritte S11 und S12 in Fig. 2) der Verhaltensparameterermittlungsvorrichtung; der Verhaltensstabilitäts-Berechnungs-Block 13 (Schritte S13, S14 und S15 in Fig. 2) entspricht der Verhaltensreferenzfestlegungsvorrichtung und einem Teil der Verhaltenseigenschaftsparameterberechnungsvorrichtung; der Verhaltenseigenschafts-Ableitungs-Block 16 (Schritt S19 in Fig. 2 und der Ablauf aus Fig. 6) entspricht einem Teil der Verhaltenseigenschaftsparameterberechnungsvorrichtung; und der Alarmausgabe-Entscheidungs-Block 17 entspricht der Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform beschränkt, vielfältige Variationen sind denkbar. Zum Beispiel kann, wie in Fig. 10 dargestellt, ein Schalter des Richtungssignals/Blinkers 4 ein Signal an den Microcomputer 1 ausgeben, und die Bestimmung, ob ein Spurwechsel stattgefunden hat oder nicht (Schritt S22 in Fig. 2), kann entsprechend diesem Ausgangssignal des Richtungssignalschalters 4 ausgeführt werden.

Des weiteren kann die Bedingung, daß das Verhältnis der Fluktuationsgrößen von seitlichen Abweichungen LW1 größer oder gleich einem vorher festgelegten Wert LWTH ist (Schritt S57 in Fig. 8) in Gleichung (14) überführt werden. Genauso kann die Bedingung, daß das Verhältnis der Fluktuationsgrößen von seitlichen Abweichungen LW2 größer oder gleich dem vorher festgelegten Wert LWTH ist (Schritt S57 in Fig. 8) in Gleichung (15) überführt werden. Daher kann die Bestimmung in Schritt S57 durch die Bestimmung ersetzt werden, ob das Verhältnis der positiven Schwankung LOCWIDTH1 zur negativen Schwankung LOCWIDTH2 (LOCWODTH1/LOCWIDTH2 oder LOCWIDTH2/LOCWIDTH1) größer oder gleich einem vorher festgelegten Wert LWTHa ist.

Genauso kann die Bedingung, daß das Verhältnis der Fluktuationsgrößen von Längsabweichungen LL1 oder LL2 größer oder gleich einem vorher festgelegten Wert LLTH ist (Schritt S58 in Fig. 8) in die Gleichungen (16) und (17) überführt werden. Daher kann die Bestimmung in Schritt S58 durch die Bestimmung ersetzt werden, ob das Verhältnis der Länge des positiven Bereichs LOCLEN1 zur Länge des negativen Bereichs LOCLEN2 größer oder gleich einem vorher festgelegten Wert LLTHa ist.

Während in der bevorzugten Ausführungsform die Fluktuationsgröße LOCWIDTH der maximalen seitlichen Abweichung der Bewegungsbahn LOC als die Seitenabweichungsgröße benutzt wird, welche die Stabilität des Verhaltens des Fahrzeugs anzeigt, kann auch die Fläche des in Fig. 3D schraffierten Gebiets (die Fläche des Gebiets, welches von der Bewegungsbahn LOC und einer geraden Linie, welche die Bewegungsbahn LOG im wesentlichen in ihrer Mittellage durchläuft, umschlossen wird) anstelle der Fluktuationsgröße LOCWIDTH verwendet werden.

Des weiteren wird in der obigen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Bestimmung des Straßenverlaufs unter Benutzung des geschätzten Krümmungsradius R und seiner Änderungsrate RR durchgeführt. Stattdessen kann auch der Reziprokwert des geschätzten Krümmungsradius oder der Absolutwert des Regressionskoeffizienten a als Parameter PR zur Bestimmung des Straßenverlaufs benutzt werden. In diesem Fall nimmt der Parameter PR zur Bestimmung des Straßenverlaufs mit der Krümmung der Straße zu. Wenn daher der Wert PR kleiner oder gleich einem Grenzwert PRLIM zur Abgrenzung einer Gerade von einer Kurve ist, wird bestimmt, daß der Straßenverlauf im wesentlichen gerade ist, während wenn die Änderungsrate RPR des Parameters PR zur Bestimmung des Straßenverlaufs kleiner oder gleich einem Grenzwert RPRLIM zur Erkennung einer Kurve mit konstanter Krümmung ist, bestimmt wird, daß die Straße mit einem im wesentlichen konstanten Krümmungsradius gekrümmt ist.

Während die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform des weiteren den Mittelwert LOCWIDTHm und die Standardabweichung LOCWIDTHσ der N Meßwerte der Fluktuationsgröße LOCWIDTH als Statistik für die Berechnung eines Referenzgrenzwerts LOCLIM0 benutzt, kann die Standardabweichung durch eine Varianz/Streuung der N Meßwerte der Fluktuationsgröße LOCWIDTH ersetzt werden.

Des weiteren kann der Referenzgrenzwert LOCLIM0 unter Verwendung von Gleichung (8a) statt von Gleichung (8) berechnet werden.

LOCLIM0 = LOCWIDTHm + c' × LOCWIDTHσ (8a)

wobei c' eine Konstante ist, die experimentell bestimmt auf einen Wert von 1 bis 2 zum Beispiel gesetzt wird.

Des weiteren wird in der obigen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine einfache Regressionsgerade/Ausgleichsgerade des Gierwinkels YA als Verhaltensreferenz benutzt. Stattdessen kann eine Referenzkurve wie im Japanischen Patentoffenlegungsschrift No. Hei 8- 249600 beschrieben anstelle der einfachen Ausgleichsgerade verwendet werden.

Während die Alarmausgabeeinheit 21 in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform so gestaltet ist, daß sie den Gesichtssinn oder den Gehörsinn des Fahrers anspricht, können auch andere Arten des Alarms verwendet werden, z. B. indem direkt auf den Fahrer eingewirkt wird, indem z. B. der Fahrersitz zum Vibrieren angeregt wird, oder der Sicherheitsgurt unter Spannung gesetzt wird, oder indem z. B. ein spezieller Geruch im Fahrzeuginneren erzeugt wird, oder der Betriebszustand der Klimaanlage geändert wird. Durch die Verwendung solcher Methoden kann der Fahrer eine Verschlechterung des Fahrzustands verläßlicher erkennen.

Während in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform die Gierrate durch den Gierraten-Sensor 2 ermittelt wird, kann die Gierrate auch aus Ausgangssignalen eines Radgeschwindigkeit-Sensors und eines Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensors oder aus den Ausgangssignalen eines Lenkwinkel-Sensors und eines Lateralbeschleunigung-Sensors berechnet werden.

Falls das Fahrzeug über ein Navigationssystem verfügt, kann die Information, die über den Straßenverlauf Aufschluß gibt (Krümmungsradius), auch aus dem aktuellen Standort des Fahrzeugs und Informationen aus Karten, die im Navigationssystem gespeichert sind, erhalten werden. Eine Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands für Fahrzeuge, um den Fahrzustand des Fahrers zu überwachen, wird vorgestellt. Dabei wird ein Verhaltensparameter, welcher eine seitliche Bewegung des Fahrzeugs anzeigt und die Fahrzeugsgeschwindigkeit ermittelt. Eine Verhaltensreferenz YA wird entsprechend den Veränderungen dieses Verhaltensparameters festgelegt. Es wird eine Bewegungsbahn LOC des Fahrzeugs entsprechend dieses Verhaltensparameters, der Verhaltensreferenz YA und der Fahrzeugsgeschwindigkeit berechnet. Eine Mehrzahl an Parametern der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs, welche das Verhalten von Eigenschaften des Fahrzeugs anzeigen, werden entsprechend de Bewegungsbahn LOC berechnet, und es wird anhand der Mehrzahl von Parametern der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs bestimmt, ob der Fahrzustand des Fahrers angemessen ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung eines Fahrzustands für ein Fahrzeug, um den Fahrzustand eines Fahrers dieses Fahrzeugs zu überwachen, umfassend:
eine Verhaltensparameterermittlungsvorrichtung (2, 12), zur Ermittlung eines Verhaltensparameters, der eine seitliche Bewegung des Fahrzeugs anzeigt;
eine Geschwindigkeitsermittlungsvorrichtung (3), zur Ermittlung einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs;
eine Verhaltensreferenzfestlegungsvorrichtung (13), welche eine Verhaltensreferenz entsprechend von Veränderungen des Verhaltensparameters festlegt;
eine Bewegungsbahnberechnungsvorrichtung des Fahrzeugs, zur Berechnung einer Bewegungsbahn des Fahrzeugs entsprechend dem Verhaltensparameter, der Verhaltensreferenz und der Fahrzeuggeschwindigkeit; eine Verhaltenseigenschaftsparameterberechnungsvorrichtung (13, 16), zur Berechnung einer Mehrzahl von Parametern der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs, welche eine Verhaltenseigenschaft entsprechend der Bewegungsbahn des Fahrzeugs anzeigen; und
eine Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung (17), zur Bestimmung ob der Fahrzustand des Fahrers angemessen ist oder nicht, gemäß einer Mehrzahl an Parametern der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs.

2. Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: die Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung (17) eine Abnormalität des Fahrzustands stufenweise bestimmt, entsprechend einer Mehrzahl an Parametern der Verhaltenseigenschaften des Fahrzeugs.

3. Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß: die Verhaltensreferenzfestlegungsvorrichtung (13) eine einfache Ausgleichsgerade gemäß den Veränderungen des Verhaltensparameters erlangt und diese einfache Ausgleichsgerade als Verhaltensreferenz festsetzt.

4. Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß:
die Verhaltenseigenschaftsparameterberechnungsvorrichtung (13, 16) zumindest eine der folgenden Größen berechnet:
mindestens zwei Parameter einer Größe des seitliche Abweichungsverhaltens, welche die seitliche Abweichung der Bewegungsbahn zur Verhaltensreferenz anzeigt,
eine Anzahl von Ereignissen in einem festgelegten Meßzeitintervall, bei welchen ein Absolutwert
einer Schwankungsgröße um die Verhaltensreferenz eine festgelegte Schwankungsbreite überschreitet,
ein Verhältnis einer maximalen Schwankungsgröße auf einer positiven Seite der Verhaltensreferenz und einer maximalen Schwankungsgröße auf einer negativen Seite der Verhaltensreferenz, und das Verhältnis einer maximalen Länge eines positiven Bereichs entlang der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, in welchem die Bewegungsbahn auf der positiven Seite der Verhaltensreferenz fluktuiert und einer maximalen Länge eines negativen Bereichs entlang der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, in welchem die Bewegungsbahn auf der negativen Seite der Verhaltensreferenz fluktuiert.

5. Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß: sie eine Straßenverlaufsbestimmungsvorrichtung (14) umfaßt, welche den Verlauf der Straße, auf welcher sich das Fahrzeug befindet, ermittelt, wobei dann, wenn diese Vorrichtung zur Bestimmung des Straßenverlaufs ermittelt, daß die Straße im wesentlichen gerade ist oder mit einem im wesentlichen konstanten Krümmungsradius gekrümmt ist, und die Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands bestimmt, daß der Fahrzustand des Fahrers nicht angemessen ist, bestimmt wird, daß der Fahrzustand des Fahrers abnormal ist.

6. Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß: die Straßenverlaufsbestimmungsvorrichtung (14) den Krümmungsradius der Straße, auf welcher sich das Fahrzeug befindet, schätzt und den Straßenverlauf anhand eines geschätzten Krümmungsradius und einer Rate der Änderung dieses geschätzten Krümmungsradius bestimmt.

7. Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß: die Straßenverlaufsbestimmungsvorrichtung (14) den Krümmungsradius der Straße anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Regressionskoeffizienten der einfachen Ausgleichsgerade bestimmt.

8. Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß: die Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung (17) einen Grenzwert festsetzt, um zu bestimmen, ob der Fahrzustand angemessen ist oder nicht, entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem geschätzten Krümmungsradius der Straße.

9. Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß: die Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung (17) eine Statistik berechnet, welche mindestens einen Mittelwert einer Mehrzahl an Meßwerten einer Größe des seitlichen Abweichungsverhaltens, welche die seitliche Abweichung der Bewegungsbahn zur Verhaltensreferenz anzeigt, berechnet und gemäß der berechneten Statistik einen Grenzwert festlegt, um zu bestimmen, ob der Fahrzustand angemessen ist oder nicht.

10. Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß: die Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung (17) bestimmt, ob der Fahrer einen Spurwechsel ausführen möchte oder nicht, und dann bestimmt wird, daß der Fahrzustand des Fahrers abnormal ist, wenn die Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung (17) bestimmt, daß der Fahrer keinen Spurwechsel ausführen möchte, und daß der Fahrzustand nicht angemessen ist.

11. Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß: die Verhaltenseigenschaftsparameterberechnungsvorrichtung (13, 16) die seitliche Abweichung der Bewegungsbahn zur Verhaltensreferenz berechnet und eine maximale Amplitude der seitlichen Abweichung in einem festgelegten Zeitintervall als Verhaltensgröße der seitlichen Abweichung berechnet.

12. Vorrichtung zur Überwachung des Fahrzustands nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß: die Verhaltensreferenzfestlegungsvorrichtung (13) eine einfache Ausgleichsgerade gemäß den Veränderungen des Verhaltensparameters erlangt und diese einfache Ausgleichsgerade als Verhaltensreferenz festsetzt, und daß die Verhaltenseigenschaftsparameterberechnungsvorrichtung (13, 16) eine Fläche eines Bereichs, welcher von der Bewegungsbahn und der einfachen Ausgleichsgerade umschlossen wird, als Verhaltensgröße der seitlichen Abweichung berechnet.