DE4040401A1

DE4040401A1 - Steuersystem fuer reisesteuerung

Info

Publication number: DE4040401A1
Application number: DE4040401A
Authority: DE
Inventors: Ichiro Masaki
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1990-12-17
Publication date: 1991-06-20
Also published as: JPH04209100A; JPH0634280B2; US4987357A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Steuersystem und eine Steuerung zur Schaffung von Reisesteuerung und insbesondere betrifft die Erfindung Anordnungen, die es einem nachfolgen den Fahrzeug ermöglichen, einen im wesentlichen konstanten oder sicheren Abstand hinter einem gefolgtem Fahrzeug einzu halten und/oder eine im wesentlichen konstante Fahrtrichtung von einem gefolgten Fahrzeug zu übernehmen oder beides.

Obwohl Reisesteuermechanismen in Kraftfahrzeugen schon eini ge Jahre benutzt werden, sind praktische Anwendungen zum größten Teil auf die relativ einfache Aufgabe beschränkt worden, die Reisegeschwindigkeit eines Fahrzeuges im wesent lichen konstant zu halten. In der Vergangenheit neigte vor sichtige Fahrpraxis dazu, die Verwendung von Reisesteuerung auf Fahrten bei relativ offener Hauptverkehrsstraße zu be schränken. Das Folgen in der Spur eines anderen Fahrzeuges und das Aufrechterhalten eines im wesentlichen konstanten oder sicheren Abstands hinter ihm sind Funktionen, die weit besser unter direkter Einflußnahme des Fahrer ausgeführt wurden. Vorschläge für Mechanismen, die einen konstanten oder sicheren Fahrzeugabstand automatisch aufrecht zu erhal ten ermöglichen, machten es meist notwendig eine spezielle Vorrichtung sowohl in dem gefolgten wie in dem nachfolgenden Fahrzeug zu installieren, so daß der Nutzen bei normalen Ver kehrssituationen ernsthaft beschränkt wurde.

In jüngerer Zeit ist ein Fachgebiet entstanden, das Videoka meras und adaptive (d. h. interaktive) Digital-Bearbeitungs techniken benutzt, um die mechanische Positionierung von Werkstücken bei Fertigungsvorgängen zu steuern. Derartige Einrichtungen sind beispielsweise in US-PS 45 47 800 vom 15. Oktober 1985 des gleichen Erfinders behandelt, und in einem Vortrag mit dem Titel "Vision Machine to Detect Posi tion of Overlapped Workpieces", der bei der IEEE Computer So ciety International Conference on Robotics and Automation im März 1985 gehalten und durch diese Gesellschaft als Nach druck veröffentlicht wurde.

In der Anordnung nach der angeführten PS wird zunächst ein Probewerkstück in eine vorbestimmte Lage plaziert und durch einen Bildsensor erfaßt, um Referenzbildinformation zu schaf fen, die in einem Speicher gespeichert wird. Danach wird ein zu untersuchendes Werkstück wiederholt durch den Bildsensor erfaßt und es werden neue Abbilder gebildet, die dann entwe der einer Querbewegung oder einer Rotation oder beidem unter worfen werden, bis eine Korrelationsvorrichtung eine wesent liche Übereinstimmung zwischen einem gewandelten Bild und dem im Speicher enthaltenen Referenzbild erfaßt. Die sich er gebende Information wird dann benutzt, um das Werkstück für die Bearbeitung genau zu positionieren.

Da das für Herstellverfahren entwickelte automatische Werk stückpositionierungsverfahren sich mit der Ausrichtung von Objekten nur in einer einzigen Ebene befaßt, scheint es nicht besonders hilfreich zu sein, wenn man versucht, das Reisesteuerproblem bei Kraftfahrzeugen zu lösen. Fahrzeuge wechseln im Verkehr kontinuierlich ihre Position relativ zu einander, sowohl was den Abstand als auch die Richtung be trifft.

Es ist deshalb wünschenswert, eine Kraftfahrzeug-Reisesteu erung zu schaffen, die adaptive Techniken benutzen kann zum Steuern eines "folgenden" Fahrzeugs zum Folgen nach einem "gefolgten" Fahrzeug mit einem vorbestimmten oder konstanten Abstand und/oder einer solchen Richtung.

Dementsprechend schafft die Erfindung in einer Hinsicht ein Steuersystem, das es einem folgenden Fahrzeug ermöglicht, eine vorbestimmte Position bezüglich eines gefolgten Fahr zeugs einzunehmen und aufrechtzuerhalten, wie in Anspruch 1 dargelegt.

Die vorliegende Erfindung ist auch auf Systeme gerichtet, die fähig sind, eine vorbestimmte Verbindungsrichtung zwi schen zwei Fahrzeugen oder einen solchen Abstand einzuhal ten.

So wird in einer anderen Hinsicht durch die Erfindung ein Steuersystem geschaffen, das es einem folgenden Fahrzeug er möglicht, eine vorbestimmte Richtungslage relativ zu einem gefolgten Fahrzeug einzuhalten, wie in Anspruch 8 dargelegt. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann durch den Fahrer oder aber durch ein übliches Reisesteuersystem gesteuert werden.

In einer weiteren Hinsicht schafft die Erfindung ein Steuer system, das es einem folgenden Fahrzeug ermöglicht, einen vorbestimmten Abstand relativ zu einem gefolgten Fahrzeug einzuhalten, wie in Anspruch 12 festgelegt. Die Richtungs steuerung des Fahrzeugs kann dem Fahrer überlassen werden.

Bei einer praktischen Ausführung umfaßt das System sowohl (1) einen Reisesteuersignal-Generator in Form einer Videoer fassungsvorrichtung an Bord des folgenden Fahrzeugs, Mittel zum Speichern eines Referenzbildes des gefolgten Fahrzeugs in einem Speicher, Mittel zum Speichern periodisch wiederhol ter Aktuell- oder Direktbilder des gefolgten Fahrzeugs, Mit tel zum Ändern des Maßstabes jedes Direktbilds in diskreten Stufen in einem vorbestimmten Bereich, um eine Vielzahl von maßstabgeänderten Bildern zu erhalten, Mittel zum Schieben der horizontalen und vertikalen Positionen des Referenzbil des über einen vorbestimmten Bereich, um eine Vielzahl von verschobenen Bildern zu erhalten, und einen Korrelationsde tektor, um für jedes der Direktbilder das maßstäblich vergrö ßerte oder verkleinerte und verschobene Bild auszusuchen, das am besten paßt, und (2) Mittel, um entweder die Geschwin digkeit oder die Lenkung oder beides bei dem folgenden Fahr zeug zu modifizieren unter Beeinflussung durch den Korrela tionsdetektor. Angemessene Verzögerung im Zeitbereich kann vorteilhafterweise zwischen dem Signalgenerator und dem Fahr zeug-Lenkmechanismus geschaffen werden, um das Folgen anderer Fahrzeuge um Straßenkurven zu ermöglichen.

Im Interesse der Sicherheit sollte der Abstand des folgenden von dem gefolgten Fahrzeug vorteilhafterweise eine Funktion der Durchschnittsgeschwindigkeit des folgenden Fahrzeugs sein. Bei derartigen Ausführungen der Erfindung können z. B. 60 m Sicherheitsabstand bei einer Fahrzeug-Geschwindigkeit von 100 km/h vorgesehen werden, aber nur 15 m bei einer Fahr zeug-Geschwindigkeit von nur 16 km/h.

Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Steuerung zur Be stimmung der Richtungseinstellung und/oder des Abstandes eines folgenden Fahrzeugs relativ zu einem gefolgten Fahr zeug gerichtet, wie in den Ansprüchen 19, 20 und 21 festge legt.

Bei einer bevorzugten Ausführung werden, um die Verwendung von verfügbarer Computersteuertechnik zu ermöglichen, alle Bilder in Digitalform gespeichert, und das Korrelationsmit tel wählt für jedes Direktbild das maßstäblich veränderte di gitalisierte Direktbild und das verschobene digitalisierte Referenzbild, deren Pixel (Bildelemente) am besten zueinan der passen. Ein Präprozessor für Bilder kann benutzt werden, der mit Benutzung bekannter Verfahren auf bekannte Weise Ab bilder des gefolgten Fahrzeugs bei guten Sichtverhältnissen und sonst Binärbilder errechnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei spielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführung eines adaptiven Fahrzeug-Reisesteuersystems,

Fig. 2 ein Flußdiagramm für den Betrieb des Systems aus Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines besonderen Bildkorrela tionssystems, das als Teil des Systems in Fig. 1 Ver wendung finden kann,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines bereichsgesteuerten Schie bers, das bei dem Bildkorrelationssystem nach Fig. 3 Verwendung finden kann, und

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer in dem System in Fig. 1 an wendbaren Fahrzeug/Steuersystem-Schnittstelle.

Fig. 1 zeigt ein adaptives Kraftfahrzeug-Reisesteuersystem 10, welches umfaßt eine Videokamera 11, einen Bild-Präprozes sor 12, einen Referenzbildspeicher 14, einen Direktbildspei cher 16, ein Bildkorrelationssystem 18 und eine Fahrzeug- Steuervorrichtung 20. Die Videokamera 11 ist in entsprechen der Weise an einem Folge-Fahrzeug angebracht und durch eine Verbindungsleitung 22 mit dem Eingang eines Bild-Präprozes sors 12 verbunden. Ein Ausgang des Bild-Präprozessors 12 ist durch eine Verbindungsleitung 24 mit Eingängen sowohl des Re ferenzbildspeichers 14 wie des Direktbildspeichers 16 verbun den. Ein Ausgang des Referenzbildspeichers 14 ist über eine Verbindungsleitung 26 mit einem ersten Eingang eines Bildkor relationssystems 18 verbunden, während ein Ausgang des Di rektbildspeichers 16 durch eine Verbindungsleitung 28 mit einem zweiten Eingang des Bildkorrelationssystems 18 verbun den ist. Das Bildkorrelationssystem 18 gibt über eine Verbin dungsleitung 33 ein verschobenes Spaltenadreß-Ausgangssignal an den Referenzbildspeicher 14 ab und über eine Verbindungs leitung 34 ein verschobenes Zeilenadreß-Ausgangssignal an den Referenzbildspeicher 14. Das Bildkorrelationssystem 18 gibt ein maßstäblich verändertes Spaltenadreß-Ausgangssignal über eine Verbindungsleitung 35 an den Direktbildspeicher 16 ab und ein maßstäblich verändertes Zeilenadreß-Ausgangssi gnal über eine Verbindungsleitung 36 an den Direktbildspei cher 16. Das Bildkorrelationssystem 18 besitzt erste und zweite Ausgänge, die über Verbindungsleitungen 30 bzw. 32 mit Eingängen der Fahrzeug-Steuervorrichtung 20 gekoppelt sind. Die Vorrichtung 20 steuert das Lenksystem und Gas und Bremse des durch das System 10 gesteuerten Fahrzeugs.

Das Bildkorrelationssystem 18 ist gleichartig zu dem in der bereits genannten US-PS 45 47 800 beschriebenen.

Fig. 2 zeigt nun ein Flußdiagramm des Betriebs des adaptiven Fahrzeug-Reisesteuersystems 10 nach Fig. 1. Der Vorgang be ginnt mit Schritt 40, bei dem der Fahrer des folgenden Fahr zeugs einen (nicht dargestellten) Knopf drückt, um die opti sche Spurleitung des gefolgten Fahrzeugs (d. h. des Fahr zeugs, dem nachgefolgt wird) zu beginnen.

Unmittelbar darauf folgt Schritt 42, bei dem die Videokamera 11 nach Fig. 1 ein Anfangsbild des gefolgten Fahrzeugs auf nimmt, das während des restlichen Vorgangs als Referenzbild dient. Schritt 42 enthält auch eine Vorbearbeitung (Präpro zessierung) des empfangenen Bildes, typischerweise in Digi talform, zur Erzeugung von Kantenbildern während Zeiten mit guter Tageslicht-Sichtbarkeit, in der Weise, wie es der Er finder in seinem bei der IEEE Computer Society International Conference on Robotics and Automation im März 1985 gehalte nen Vortrag "Parallel/Pipelined Processor Dedicated to Visual Recognition" dargelegt hat. Kantenbilder sind vorteil haft, weil man nicht vorhersagen kann, ob bei Tageslicht das gefolgte Objekt heller oder dunkler als der zugehörige Hin tergrund sein wird. Da Kantenbilder die Konturen des gefolg ten Fahrzeugs darstellen, setzt ihre Verwendung die Wahr scheinlichkeit eines Fehlers herab. Binäre Bilder sind vor teilhaft zur Verwendung bei der Lokalisierung des gefolgten Fahrzeugs während Zeiten der Dunkelheit, wenn beispielsweise Rücklichter statt des Bildes des gefolgten Fahrzeugs selbst als Ziel benutzt werden, da die Rücklichter nahezu immer heller als der Hintergrund sein werden.

Der nächste Schritt im Flußdiagramm ist Schritt 44, bei dem das Direktbild (live image) des gefolgten Fahrzeugs genommen wird, typischerweise mit einer Rate von 15 Bildern pro Sekun de, die in gleichartiger Weise vorbereitet werden, wie das Referenzbild, d. h. in Digitalform und aufgrund von Kantenbil dern während Zeiten guter Sicht bzw. binären Bildern während Zeiten eingeschränkter Sicht.

Das vorbearbeitete Referenzbild wird im Referenzbildspeicher 14 gespeichert, während die vorbearbeiteten Direktbilder im Direktbildspeicher 16 gespeichert werden.

Schritt 46 ist der erste Korrelierungsschritt, der mit dem Bildkorrelationssystem 18 nach Fig. 1 ausgeführt wird. Das Ergebnis dieser Korrelation ist ein Korrelationswert, der für die Anzahl von Pixeln in dem versetzten Referenzbild re präsentativ ist, die mit dem jeweiligen Pixel im maßstäblich veränderten Direktabbild passen. In einem Zweistufen-Spurhal tungsverfahren der später beschriebenen Art werden in jedem Schritt Korrelationswerte gefunden. Der höchste Korrelations wert wird als beste Anpassung bestimmt. Wenn der Korrela tionswert unter einen vorbestimmten Referenzpegel fällt, be stimmt das System, daß es nicht möglich ist, eine ausrei chend gute Anpassung zu erhalten, und das bedeutet, daß eine ausreichend genaue Spurhaltung nicht möglich ist, es wird dann die Reisesteuerung gestoppt und der Fahrer gewarnt.

Im Schritt 46 wird das Direktabbild des gefolgten Fahrzeugs bezüglich des Referenzbildes lokalisiert. Die Horizontal- und die Vertikalstellung des gespeicherten Referenzbildes werden in diskreten Schritten in vorbestimmten Bereichen ver schoben. Während der Stand der Technik, wie er beispielswei se durch US-PS 45 47 800 dargestellt ist, annimmt, daß das zu lokalisierende Objekt auch in der Bildebene gedreht sein kann, kann hier sicher angenommen werden, daß das Bild des gefolgten Fahrzeugs nicht gedreht ist. Es ist so unnötig, das Direktbild mit den gedrehten Referenzbildern zu verglei chen. Es kann auch bei einer Fahrzeug-Verfolgungsanwendung sicher angenommen werden, daß der Ort des gefolgten Fahr zeugs sich im Zeitbereich kontinuierlich ändert, statt mit Diskontinuitäten, so daß eine genaue Spurverfolgung stattfin den kann, ohne daß es nötig ist, das gespeicherte Direktbild über einen Bereich von mehr als relativ wenig Schritten zu verschieben. Auf diese Weise dient Schritt 46 sowohl dazu, das gefolgte Fahrzeug kontinuierlich im Blick zu halten, als auch, ein Maß der seitlichen Bildverschiebung zu schaffen. Die Lagebeziehung x, y (horizontal und vertikal), d. h. der Betrag, um den das Referenzbild bewegt wird, um den höchsten Korrelationswert im Vergleich mit dem Direktabbild zu erge ben, wird als die beste Anpassung im nächsten Schritt, Schritt 48, gespeichert.

Die Bearbeitung wurde bis zu dieser Stelle ohne Änderung des Maßstabfaktors des gespeicherten Direktbildes ausgeführt. Im nächsten Schritt, Schritt 50, wird eine Bestimmung getrof fen, ob noch andere Maßstäbe oder Maßstabwerte für das Di rektbild im ausgewählten Maßstabbereich ausprobiert werden sollen. Wenn noch keine anderen Maßstäbe ausprobiert wurden, wird der nächste Maßstabwert des Bereichs im nächsten Schritt, Schritt 52, ausgesucht. Die Schritte 46, 48, 50 werden dann wiederholt, bis der ausgewählte Maßstabbereich für das Direktbild verbraucht ist. Diese Maßstabänderungen sind direkt auf den Abstand vom gefolgten Fahrzeug zum fol genden Fahrzeug bezogen. Wieder kann bei einer Anwendung, bei der ein Fahrzeug einem anderen folgt, angenommen werden, daß der Abstand zwischen den Fahrzeugen sich im Zeitbereich kontinuierlich und nicht mit Diskontinuitäten ändert. Wie zuvor kann die Spurfindung so ohne Änderung des Referenzbild maßstabs um mehr als relativ wenige Schritte stattfinden.

Im Schritt 48 wird der die beste Anpassung ergebende Maßstab in den Speicher gegeben.

Die Schritte 46 und 52, d. h. die Schritte des Herausfindens der am besten passenden Lagebeziehung und des am besten pas senden Maßstabfaktors können in umgekehrter Reihenfolge zu der eben beschriebenen ausgeführt werden, oder, wie sich ein fach ergibt, auch als ein Gesamtschritt.

Sobald die zur besten Passung führende Lagebeziehung und der entsprechende Maßstabfaktor gefunden wurden, geht das Verfah ren zum nächsten Schritt 54. Hier werden sowohl der x,y-Lage suchbereich für das Referenzbild als auch der Maßstabsuchbe reich für das Direktbild nachgestellt, und das System ist für den Empfang des nächsten Direktbildes durch die Videoka mera 11 bereit.

Der gesamte Vorgang wird dann, beginnend mit Schritt 44, wie derholt. Gleichzeitig gibt das System im Schritt 56 den Kor relationswert, die x, y-Lagebeziehung und den Maßstabfaktor aus, die im Verlauf der gerade beendeten Schleife die beste Korrelation ergeben haben. Das Ausgangssignal enthält, mit anderen Worten, den Korrelationswert, die x, y-Lage für das augenblickliche Referenzbild und den Maßstabfaktor für das Direktbild, die die beste Passung von Pixeln oder Bildelemen ten ergeben.

Fig. 3 zeigt mit mehr Einzelheiten eine Ausführung des Bild korrelationssystems 18 aus Fig. 1. Das System 18 umfaßt eine Horizontalverschiebung 60, eine Vertikalverschiebung 62, einen Maßstabänderungs-Untersetzer 64, eine Systemsteuerung 66 und einen Bildkorrelator 68. Alle diese Bestandteile sind in erster Linie aus Logik-Schaltelementen gebildet und folgen der Lehre der bereits mehrfach angeführten US-PS 45 47 800 und des Vortrags "Vision Machine to Detect Posi tion of Overlapped Workpieces". Einzelheiten des Betriebs werden für den Fachmann aus den folgenden Einzelheiten der verschiedenen internen und externen Verbindungen und ihren jeweiligen Funktionen offensichtlich.

Die externen Verbindungen in Fig. 3 sind die gleichen wie die gleich bezeichneten in Fig. 1. So koppelt die Verbin dungsleitung 26 das Ausgangssignal des Referenzbildspeichers 14 mit einem ersten Eingang des Bildkorrelators 68, die Ver bindungsleitung 28 koppelt den Ausgang des Direktbildspei chers 16 mit einem zweiten Eingang des Bildkorrelators 68, und die Ausgangs-Verbindungsleitungen 30 und 32 koppelnden Ausgang des Bildkorrelators 68 mit jeweiligen Eingängen der Fahrzeug-Steuervorrichtung 20. Andere Ausgangs-Verbindungs leitungen vom Bildkorrelationssystem 18 sind die Verbindungs leitung 33, die ein verschobenes Spaltenadreßsignal für das Referenzbild von der Horizontalverschiebung 60 zuführt, die Verbindungsleitung 34, die ein verschobenes Zeilenadreßsi gnal für das Referenzbild von der Vertikalverschiebung 34 zuführt, die Verbindungsleitung 35, die eine maßstabgeänder te Spaltenadresse für das Referenzbild von dem Maßstabände rungs-Untersetzer 64 und die Verbindungsleitung 36, die eine maßstabgeänderte Zeilenadresse vom Untersetzer für das Refe renzbild zuführt.

Eine Anzahl von internen Verbindungsleitungen sind innerhalb des Systems 18 in Fig. 3 gezeigt. Eine Verbindungsleitung 70 von der Systemsteuerung 66 zur Horizontalverschiebung 60 setzt den Startpunkt für das horizontale Verschieben des ge speicherten Referenzbildes, während eine Verbindungsleitung 27 von der Systemsteuerung 66 zur Horizontalverschiebung 60 den Horizontalschiebebereich für das Referenzbild steuert. Eine Verbindungsleitung 74 von der Systemsteuerung 66 zur Ho rizontalverschiebung 60 löst den Beginn des Horizontalschie bevorgangs aus, während eine Verbindungsleitung 76 von der Horizontalverschiebung 60 zur Systemsteuerung 66 das Ende des Horizontalschiebevorgangs signalisiert.

Eine Verbindungsleitung 78 von der Systemsteuerung 66 zur Vertikalverschiebung 62 setzt den Startpunkt für die Verti kalschiebung des gespeicherten Referenzbildes, während eine Verbindungsleitung 80 von der Systemsteuerung 66 zur Verti kalverschiebung 62 den Vertikalschiebebereich für das Refe renzbild steuert. Eine Verbindungsleitung 82 von der System steuerung 66 zur Vertikalverschiebung 62 löst den Beginn des Vertikalschiebevorganges aus, während eine Verbindungslei tung 82 von der Vertikalverschiebung 62 zur Systemsteuerung 66 das Ende des Vertikalschiebevorgangs signalisiert.

Eine Verbindungsleitung 86 von der Systemsteuerung 66 zum Maßstabänderungs-Untersetzer 64 schafft eine Original- oder Anfangs-Spaltenadresse für das gespeicherte Direktbild. Eine Verbindungsleitung 88 von der Systemsteuerung 66 zum Maßstab änderungs-Untersetzer 64 schafft eine Original- oder An fangs-Zeilenadresse für das gespeicherte Direktbild. Eine Verbindungsleitung 90 von der Systemsteuerung 66 zum Maßstab änderungs-Untersetzer 64 schafft einen ausgewählten Maßstab faktor. Der Maßstabänderungs-Untersetzer 64 funktioniert im wesentlichen in einer zu beschreibenden Weise als Nachschlag tabelle.

Fig. 4 zeigt innerhalb eines strichpunktierten Rechtecks eine Ausführung einer bereichgesteuerten Verschiebung 59, die entweder als Horizontalverschiebung 60 oder Vertikalver schiebung 62 benutzt werden kann. In der folgenden Beschrei bung wird der bereichgesteuerte Verschieber 59 zur Verwen dung als Horizontalverschiebung 60 gestaltet, es ist jedoch zu verstehen, daß er in gleicher Weise auch zur Verwendung als Vertikalverschiebung 62 gestaltet werden kann. Einzelhei ten der Betätigung der bereichgesteuerten Verschiebung 59 er geben sich aus der Beschreibung der funktionalen Verbindungs leitungen.

Die bereichgesteuerte Verschiebung 59 umfaßt einen Verschie bezähler 100, einen Addierer 102 und einen Komparator 104. Die Eingangs- und Ausgangs-Verbindungsleitungen sind die gleichen wie die mit den gleichen Bezugszeichen in Fig. 3. Der Addierer 102 und der Komparator 104 sind jeweils mit zwei Eingängen versehen. Ein Ausgang des Addierers 102 ist mit einer Verbindungsleitung 33 gekoppelt, die die verschobe ne Spaltenadresse für das gespeicherte Referenzbild trägt. Ein Ausgang vom Komparator 104 ist mit einer Verbindungslei tung 76 gekoppelt, welche das Ende des horizontalen Verschie besignals trägt. Eine Verbindungsleitung 70 geht zu einem Eingang des Addierers 102 und trägt eine Signalsetzung für den Ausgangspunkt für die Horizontalverschiebung des gespei cherten Referenzbildes. Eine Verbindungsleitung 72 geht zu einem Eingang des Komparators 104 und trägt ein den horizon talen Verschiebebereich steuerndes Signal. Eine Verbindungs leitung 74 geht zu dem einzigen Eingang des Schiebezählers 100 und trägt ein Signal, das den Anfang des Horizontalschie bebetriebs auslöst. Eine Verbindungsleitung 106 koppelt einen Ausgang des Schiebezählers 100 mit den verbleibenden Eingängen des Addierers 102 und des Komparators 104.

Bei dem weiteren Betrieb des Bildkorrelationssystems 18 nach Fig. 3 werden die Vertikal- und Horizontal-Verschiebungen 60 bzw. 62 benutzt zum Lokalisieren des gefolgten Fahrzeugs, und der Untersetzer 64 wird bei der Bestimmung von dessen Ab stand benutzt.

Jeder Bereich ist typischerweise vorbestimmt, aber jeder Aus gangspunkt hängt vom vorher gemessenen Wert ab. Verschiebebe reiche können beispielsweise programmiert werden als 6 Pixel in Vertikalrichtung und ± 10 Pixel in Horizontal richtung. Wenn so der vorher gemessene Vertikalverschiebe wert -10 ist, ist der neue Vertikalverschiebe-Ausgangspunkt -16. Ebenso ist, wenn der vorher gemessene Horizontalver schiebewert +20 ist, der neue Horizontalverschiebe-Start punkt +30.

Der Maßstabänderungs-Untersetzer 64 ist andererseits fähig, 64 unterschiedliche Direktbildgrößen zu erzeugen, die von der halben Größe bis zur doppelten Größe des originalen Di rektbildes reichen, beispielsweise mittels einer Nachschlag tabelle. Nur eine kleine Zahl dieser Maßstabfaktoren brau chen jedoch bei jedem Direktbild benutzt zu werden. Wenn so der Maßstabsbereich programmiert ist als 0,4 mit einem origi nalen Ausgangspunkt von 1,0 erzeugt der Maßstabänderer 64 maßstäbliche Referenzbilder mit Größen von 0,8 bis 1,2. Wenn der gemessene Maßstabswert 1,1 ist, wird der nächste Bereich für Referenzbild-Maßstabfaktoren von 0,9 bis 1,3 reichen.

Wenn die Lagebeziehung und der Maßstabsfaktor in einem einzi gen Schritt erhalten werden, kann eine einzige Nachschlagta belle vorgesehen werden, wie der Fachmann erkennen wird.

Fig. 5 zeigt innerhalb eines strichpunktierten Rechtecks eine Ausführung der Fahrzeug-Steuervorrichtung 20 aus Fig. 1. Verbindungsleitungen 30 und 32 der Fig. 1 sind mit Eingän gen der Vorrichtung 20 gekoppelt, und es sind dies die glei chen Verbindungsleitungen, die mit den Ausgängen des Bildkor relationssystems 18 in Fig. 1 verbunden sind. Die Vorrich tung 20 umfaßt ein Verzögerungselement 130, einen Lenksteu ermotor 132, eine Gas/Brems-Steuerung 134, einen Drehmoment- Grenzschalter 136, ein Fahrzeug-Lenksystem 138, Fahrzeugrä der 140, eine Gas/Brems-Betätigungseinrichtung 142, eine Handbetrieb-Vorrangsteuerung 144 und zwei Ein/Aus-Steuerun gen 146 und 148. Querlagendaten werden sequentiell durch das Verzögerungselement 130, den Lenksteuermotor 132, die Drehmo ment-Begrenzungskupplung 136 und das Fahrzeug-Lenksystem 138 zugeführt. Das Lenksystem 138 steuert wiederum die Fahrzeug räder 140. Abstandsdaten (z. B. für den Abstand zwischen dem gefolgten und dem folgenden Fahrzeug) werden direkt der Gas/Brems-Steuerung 134 zugeführt, die die Betätigungsein richtung 142 für das Gas- und das Bremspedal beeinflußt. Im Interesse der Sicherheit steuert die Handvorrangsteuerung 144 sowohl das Fahrzeug-Lenksystem 138 wie auch das Gas/ Brems-System 142 direkt und schneidet die automatische Steue rung sowohl zur drehmomentbegrenzten Kupplung 138 wie zur Gas/Brems-Steuerung 134 durch jeweilige Ein/Aus-Steuerungen 146 bzw. 148 ab.

Das Bildkorrelationssystem 18 des adaptiven Reisesteuersy stems 10 aus Fig. 1 schafft Eingangssignale für die Fahr zeug-Steuervorrichtung 20, die sowohl die seitliche Lage wie auch den relativen Abstand zum gefolgten Fahrzeug darstel len. Die durch Leitung 30 zugeführten seitlichen Positionsda ten werden benutzt, die Lenkung des folgenden Fahrzeugs zu steuern. Die durch Leitung 32 zugeführten relativen Abstands daten werden benutzt, die Geschwindigkeit des folgenden Fahr zeugs zu steuern. Damit das folgende Fahrzeug dem gefolgten Fahrzeug auch in einer Straßenkurve folgen kann, kann vor teilhafterweise ein Zeitverzögerungselement 130 zwischen der drehmomentbegrenzten Kupplung 136 und dem Fahrzeug-Lenksy stem 138 vorgesehen werden. Aus Sicherheitsgründen kann ent weder die Seitenlagensteuerung oder die relative Abstands steuerung oder beide von Hand durch Benutzung der Ein/Aus- Steuerung 146 bzw. 148 im Direkteingriff überfahren werden.

Claims

1. Steuersystem, das einem folgenden Fahrzeug die Aufrechter haltung einer vorbestimmten Lage mit Bezug zu einem ge folgten Fahrzeug erlaubt, dadurch gekennzeichnet, daß vor gesehen sind: ein erster Speicher (14) zum Speichern eines Referenzbildes des gefolgten Fahrzeugs; ein zweiter Speicher (16) zum Speichern von Direktbildern (live image) des gefolgten Fahrzeugs; Maßstabänderungs-Mittel (64) zur Erzeugung einer Vielzahl von maßstabgeänderten Abbildern vom Referenzbild oder dem Direktbild; Schiebe mittel (60, 62) zur Erzeugung einer Vielzahl von verscho benen Abbildern, die in Horizontal- und/oder Vertikalrich tung gegen das Referenzbild oder das Direktbild verscho ben sind, Korrelationsmittel (68) zum Auswählen des maß stabgeänderten Abbildes und des verschobenen Abbildes, die am besten die Lage des Direktbildes relativ zum Refe renzbild repräsentieren, und Antriebsmittel (20), das aus gelegt ist, die Lage des folgenden Fahrzeugs relativ zum gefolgten Fahrzeug unter Beeinflussung des Korrelations mittels zu modifizieren.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maßstabänderungsmittel (64) ausgelegt ist, den Maß stab des Direktbildes in diskreten Schritten in einem vor bestimmten Bereich zu ändern, um eine Vielzahl von maß stabgeänderten Abbildern zu erhalten, und daß das Schiebe mittel (60, 62) ausgelegt ist, das Referenzbild in der Ho rizontal- und/oder Vertikalrichtung in diskreten Schrit ten in einem vorbestimmten Bereich zu verschieben, um die Vielzahl von verschobenen Abbildern zu erhalten, und daß das Korrelationsmittel (68) ausgelegt ist, das maßstabsge änderte Abbild und das verschobene Abbild auszuwählen, die am besten zueinander passen.

3. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maßstabänderungsmittel (64) ausgelegt ist, den Maß stab des Direktbildes in diskreten Schritten in einem vor bestimmten Bereich zu ändern, um eine Vielzahl von maß stabgeänderten Abbildern zu erhalten, und daß das Schiebe mittel (60, 62) ausgelegt ist, das Direktbild in der Hori zontal- und/oder Vertikalrichtung in diskreten Schritten in einem vorbestimmten Bereich zu verschieben, um die Vielzahl von verschobenen Abbildern zu erhalten, und daß das Korrelationsmittel (68) ausgelegt ist, das maßstabge änderte Abbild und das verschobene Abbild auszuwählen, die am besten zueinander passen.

4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Maßstabänderungsmittel (64) und die Verschiebemittel (60, 62) ausgelegt sind, zusammenwirkend das Direktbild zu verschieben und gleichzeitig den Maßstab desselben in einem einzigen Vorgang zu ändern.

5. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maßstabänderungsmittel (64) ausgelegt ist, den Maß stab des Referenzbildes in diskreten Schritten in einem vorbestimmten Bereich zu ändern, um eine Vielzahl von maß stabgeänderten Abbildern zu erhalten, und daß das Schiebe mittel (60, 62) ausgelegt ist, das Direktbild in der Hori zontal- und/oder Vertikalrichtung in diskreten Schritten in einem vorbestimmten Bereich zu verschieben, um die Vielzahl von verschobenen Abbildern zu erhalten, und daß das Korrelationsmittel (68) ausgelegt ist, das maßstabsge änderte Abbild und das verschobene Abbild auszuwählen, die am besten zueinander passen.

6. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maßstabänderungsmittel (64) ausgelegt ist, den Maß stab des Referenzbildes in diskreten Schritten in einem vorbestimmten Bereich zu ändern, um eine Vielzahl von maß stabgeänderten Abbildern zu erhalten, und daß das Schiebe mittel (60, 62) ausgelegt ist, das Referenzbild in der Ho rizontal- und/oder Vertikalrichtung in diskreten Schrit ten in einem vorbestimmten Bereich zu verschieben, um die Vielzahl von verschobenen Abbildern zu erhalten, und daß das Korrelationsmittel (68) ausgelegt ist, das maßstabsge änderte Abbild und das verschobene Abbild auszuwählen, die am besten zu dem Direktbild passen.

7. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Maßstabänderungsmittel (64) und die Verschiebemittel (60, 62) ausgelegt sind, zusammenwirkend das Referenzbild zu verschieben und gleichzeitig den Maßstab desselben in einem einzigen Vorgang zu ändern.

8. Steuersystem, das einem folgenden Fahrzeug ermöglicht eine vorbestimmte Zielrichtung relativ zu einem gefolgten Fahrzeug aufrechtzuerhalten, dadurch gekennzeichnet, daß vorgesehen sind: ein erster Speicher (14) zum Speichern eines Referenzbildes des gefolgten Fahrzeugs; ein zweiter Speicher (16) zum Speichern eines Direktbilds des gefolg ten Fahrzeugs; Schiebemittel (60, 62) zur Erzeugung einer Vielzahl von verschobenen Abbildern, die in Vertikal- und/oder Horizontalrichtung gegen das Referenzbild oder das Direktbild verschoben sind; Korrelationsmittel (68) zum Auswählen des verschobenen Abbildes, das am besten die Lage des Direktbildes relativ zum Referenzbild reprä sentiert; und Antriebsmittel (20), das ausgelegt ist, die Lenkung des folgenden Fahrzeugs unter Beeinflussung des Korrelationsmittels zu modifizieren.

9. Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebemittel (60, 62) ausgelegt sind, das Refe renzbild in horizontaler und/oder vertikaler Richtung in einem vorbestimmten Bereich zu verschieben, um die Viel zahl verschobener Abbilder zu erhalten, und daß das Korre lationsmittel ausgelegt ist, dasjenige verschobene Abbild auszusuchen, das am besten mit dem Direktbild paßt.

10. Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebemittel (60, 62) ausgelegt sind, das Di rektbild in horizontaler und/oder vertikaler Richtung in einem vorbestimmten Bereich zu verschieben, um die Viel zahl verschobener Abbilder zu erhalten, und daß das Kor relationsmittel ausgelegt ist, dasjenige verschobene Abbild auszusuchen, das am besten mit dem Referenzbild paßt.

11. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Antriebsmittel (20) ausge legt ist, eine Lenkänderung nach einer vorbestimmten Verzögerung auszuführen, um dem folgenden Fahrzeug das Folgen des gefolgten Fahrzeugs um eine Fahrbahnkurve zu ermöglichen.

12. Steuersystem, das einem folgenden Fahrzeug die Aufrecht erhaltung eines vorbestimmten Abstandes relativ zu einem gefolgten Fahrzeug ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß vorgesehen sind: ein erster Speicher (14) zum Spei chern eines Referenzbildes des gefolgten Fahrzeugs; ein zweiter Speicher (16) zum Speichern eines Direktbildes des gefolgten Fahrzeugs; Maßstabänderungs-Mittel (64) zum Erzeugen einer Vielzahl von maßstabgeänderten Abbil dern vom Referenzbild oder dem Direktbild; Korrelations mittel (68) zum Auswählen des maßstabgeänderten Abbil des, das am besten die Lage des Direktbildes relativ zum Referenzbild repräsentiert, und Antriebsmittel (20), das ausgelegt ist, die Geschwindigkeit des folgenden Fahr zeugs relativ zum gefolgten Fahrzeug unter Beeinflussung durch das Korrelationsmittel zu modifizieren.

13. Steuersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Maßstabänderungsmittel (64) ausgelegt ist, den Maßstab des Direktbildes in einem vorbestimmten Bereich zu ändern, um die Vielzahl von maßstabgeänderten Abbil dern zu erhalten, und daß das Korrelationsmittel ausge legt ist, das maßstabgeänderte Abbild auszusuchen, das am besten mit dem Referenzbild paßt.

14. Steuersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Maßstabänderungsmittel (64) ausgelegt ist, den Maßstab des Referenzbildes in einem vorbestimmten Be reich zu ändern, um die Vielzahl von maßstabgeänderten Abbildern zu erhalten, und daß das Korrelationsmittel ausgelegt ist, das maßstabgeänderte Abbild auszusuchen, das am besten mit dem Direktbild paßt.

15. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Referenz- und das Direkt bild in dem ersten bzw. dem zweiten Speicher (14, 16) je weils in Digitalform gespeichert werden.

16. Steuersystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz- und Direktbilder jeweils als Kanten- oder Binärbilder gespeichert werden.

17. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Antriebsmittel (20) ausge legt ist, die Position des folgenden Fahrzeugs aufgrund der Geschwindigkeit des folgenden Fahrzeugs zu modifizie ren.

18. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der zweite Speicher (16) ausge legt ist, eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Direkt bildern für die Verwendung durch das Antriebsmittel (20) zu speichern.

19. Steuerung zum Bestimmen der Lage eines folgenden Fahr zeugs bezüglich eines gefolgten Fahrzeugs, dadurch ge kennzeichnet, daß vorgesehen sind: ein erster Speicher (14) zum Speichern eines Referenzbilds des gefolgten Fahrzeugs, ein zweiter Speicher (16) zum Speichern eines Direktbildes des gefolgten Fahrzeugs, Maßstabänderungs mittel (64) zur Erzeugung einer Vielzahl von maßstabgeän derten Abbildern von dem Referenzbild oder dem Direkt bild, Verschiebemittel (60, 62) zur Erzeugung einer Viel zahl in Horizontal- und/oder Vertikalrichtung gegenüber dem Referenzbild oder dem Direktbild verschobener Abbil der, und Korrelationsmittel (68) zum Auswählen des maß stabgeänderten Abbildes und des Bildes, welche am besten die Lage des Direktbildes relativ zum Referenzbild reprä sentieren.

20. Steuerung zum Bestimmen des Abstandes eines folgenden Fahrzeugs von einem gefolgten Fahrzeug, dadurch gekenn zeichnet, daß vorgesehen sind: ein erster Speicher (14) zum Speichern eines Referenzbilds des gefolgten Fahr zeugs, ein zweiter Speicher (16) zum Speichern eines Di rektbildes des gefolgten Fahrzeugs, Maßstabänderungsmit tel (64) zur Erzeugung einer Vielzahl maßstabgeänderter Bilder aus dem Referenzbild oder dem Direktbild, und Kor relationsmittel (20) zum Auswählen des maßstabgeänderten Abbildes, das am besten die Lage des Direktbildes rela tiv zum Referenzbild repräsentiert.

21. Steuerung zur Bestimmung der Zielrichtung eines folgen den Fahrzeugs bezüglich einem gefolgten Fahrzeug, da durch gekennzeichnet, daß vorgesehen sind: ein erster Speicher (14) zum Speichern eines Referenzbilds des ge folgten Fahrzeugs, ein zweiter Speicher (16) zum Spei chern eines Direktbildes des gefolgten Fahrzeugs, Ver schiebemittel (64) zur Erzeugung einer Vielzahl von in Horizontal- und/oder Vertikalrichtung gegenüber dem Refe renzbild oder dem Direktbild verschobenen Abbildern, und Korrelationsmittel (20) zum Auswählen des verschobenen Abbildes, das am besten die Lage des Direktbildes rela tiv zum Referenzbild darstellt.

22. Steuerung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch ge kennzeichnet, daß das Referenz- und das Direktabbild in den ersten bzw. zweiten Speichern (14, 16) in Digital form gespeichert sind.

23. Steuerung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenz- und das Direktbild als Kanten- oder Binä rabbild gespeichert sind.