DE19737868A1 - Fahrzeugpositionserfassungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugpositionserfassungssystem und genauer ein Funkwellen anwendendes Erfassungssystem.

Verfahren zur Erfassung einer relativen Position eines Fahr­ zeugs auf der Straße für ein automatisches Fahren des Fahr­ zeugs sind bekannt.

Beispielsweise ist in der japanischen Gebrauchsmusteranmel­ dung Nr. Hei 1-106 920 ein Verfahren zur Erfassung einer Fahrzeuglage unter Verwendung eines auf der Straße instal­ lierten Licht reflektierenden Pflasterband und eines bei dem Fahrzeug installierten Photosensorpaars offenbart, dessen Breite geringer als die des Licht reflektierenden Bandes ist. Ein anderes Verfahren zur Erfassung der Position eines Fahr­ zeugs relativ zu weißen Linien durch Aufzeichnung der Stra­ ßenoberfläche unter Verwendung einer bei dem Fahrzeug ange­ ordneten Kamera und Extrahierung der weißen Linien bei einem Bildschirm ist ebenfalls bekannt.

Jedoch kann bei Verwendung eines Licht reflektierenden Bandes in einigen Fällen aufgrund von Verschmutzung keine ausrei­ chende Reflexion erhalten werden, da im Gegensatz zu Testum­ gebungen in geschlossenen Räumen tatsächliche Straßenoberflä­ chen stets durch Regen, Schnee oder dergleichen beeinträch­ tigt werden. Insbesondere bei Regen reflektieren Wasserpfüt­ zen das Licht sehr gut, was für eine Fahrzeugpositionserfas­ sung hoher Genauigkeit problematisch ist, insbesondere, wenn Kameras bei dem Fahrzeug durch das Wetter beeinträchtigt wer­ den. Bei Regenbedingungen besteht zwischen den weißen Linien und anderen Bereichen der Straßenoberfläche ein unzureichen­ der Kontrast, weshalb die weißen Linien nicht mit hoher Ge­ nauigkeit extrahiert werden können.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fahr­ zeugposition relativ zu der Straßenoberfläche mit hoher Ge­ nauigkeit ohne Beeinträchtigung von Wetterbedingungen wie Re­ gen zu erfassen.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprü­ chen angegebenen Maßnahmen gelöst.

Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgabe weist ein Fahrzeugpositionserfassungssystem gemäß der Erfindung eine auf der Straßenoberfläche angeordnete Funkwellenreflexions­ einrichtung, eine bei dem Fahrzeug angeordnete Sendeeinrich­ tung zum Senden von Funkwellen, deren Wellenlänge größer als ein Millimeter ist, zu der Straßenoberfläche, eine bei dem Fahrzeug angeordnete Empfangseinrichtung zum Empfang der von der bei dem Fahrzeug angeordneten Sendeeinrichtung ges endeten und von der Funkwellenreflexionseinrichtung reflektierten Funkwellen sowie eine bei dem Fahrzeug angeordnete Erfas­ sungseinrichtung zur Erfassung der Position des Fahrzeugs re­ lativ zu der Funkwellenreflexionseinrichtung auf der Grundla­ ge der Stärke der durch die bei dem Fahrzeug angeordnete Emp­ fangseinrichtung empfangenen Funkwelle auf. Durch Verwendung von Funkwellen mit einer Wellenlänge, die größer als ein Mil­ limeter ist, anstelle der wie herkömmlich verwendeten Licht­ wellen, kann die Fahrzeugposition ohne Beeinträchtigung durch Regen oder Schnee genau erfaßt werden. Es ist außerdem vor­ teilhaft, daß dieses System nicht dazu tendiert, durch andere Umwelteinflüsse beeinträchtigt zu werden, da die Erfassung durch Senden von Radiowellen aus dem Fahrzeug und Empfang von deren Reflexion in einer aktiven Weise durchgeführt wird.

Vorzugsweise sind eine Vielzahl von Paaren bei dem Fahrzeug angeordneten Sende- und Empfangseinrichtungen in Querrichtung des Fahrzeugs, d. h. rechts und links an dem Fahrzeug angeord­ net und senden und empfangen der Reihe nach.

Außerdem werden vorzugsweise eine Vielzahl von Strahlen von oder zu zumindest entweder den bei dem Fahrzeug angeordneten Sendeeinrichtungen oder Empfangseinrichtungen in Querrichtung des Fahrzeugs, das heißt in die linke und die rechte Richtung des Fahrzeugs, ausgesendet und der Reihe nach gesendet und empfangen.

Ebenfalls sendet die bei dem Fahrzeug eingebaute Sendeein­ richtung in einem vorbestimmten diskontinuierlichem Muster, das beispielsweise auf einer Zufallszahl beruht. Falls be­ nachbart andere Fahrzeuge vorhanden sind, kann das Senden in demselben kontinuierlichen Muster eine Interferenz bzw. Stö­ rung verursachen. Deshalb kann eine Interferenz dadurch ver­ hindert werden, daß ein Fahrzeug Funkwellen in einem vorbe­ stimmten (für das Fahrzeug kennzeichnenden) diskontinuierli­ chen Muster sendet, das sich von dem Muster des anderen Fahr­ zeugs unterscheidet.

Außerdem sendet die bei dem Fahrzeug angeordneten Sendeein­ richtung vorzugsweise eine Vielzahl von Funkwellen, deren Frequenzen unterschiedlich sind. Falls das Senden und der Empfang in einer einzigen Frequenz durchgeführt werden, kann eine Interferenz zwischen den gesendeten und empfangenen Wel­ len in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der Funkwellen­ reflexionseinrichtung und der bei dem Fahrzeug angebrachten Sende- und Empfangseinrichtungen eine deutliche Verringerung der Stärke der Funkwelle verursachen, selbst wenn keine Re­ flexion von der Funkwellenreflexionseinrichtung auftritt. Durch Verwendung einer Vielzahl von Frequenzen können Inter­ ferenzwirkungen verhindert werden und die Stärke der Funkwel­ le entsprechend dem Vorhandensein oder Fehlen der Funkwellen­ reflexionseinrichtung sicher erfaßt werden.

Demgegenüber ist für die Form der Funkwellenreflexionsein­ richtung ein Form vorzuziehen, deren Funkwellenreflexionscha­ rakteristik sich diskontinuierlich verändert. Beispielsweise weist die Form periodische Öffnungen oder Schlitze auf oder weist ein nichtmetallisches Material auf, das periodisch ein­ gebettet ist. Falls die Funkwellenreflexionscharakteristik gleichmäßig und einfach ist (beispielsweise, wenn sie eine kontinuierliche Reflexionsstärke aufweist), sind die Funkwel­ lenreflexionseinrichtungen nicht von metallischen Objekten wie zufällig von Fahrzeugen gefallenen Objekten auf der Stra­ ße aufgrund ähnlicher Funkwellenreflexionscharaketeristiken von beiden unterscheidbar, weshalb die Fahrzeugposition nicht genau erfaßt werden kann. Durch diskontinuierliches Verändern der Funkwellenreflexionscharakteristik der Funkwellenrefle­ xionseinrichtungen können Störeinwirkungen von Objekten auf der Straße beseitigt werden.

Außerdem weist zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufga­ be das Fahrzeugpositionserfassungssystems gemäß der Erfindung an der Straßenoberfläche angeordnete Metallplatten, einen bei dem Fahrzeug angeordneten Sender zum Senden von Funkwellen, deren Wellenlänge größer als ein Millimeter ist, zu der Stra­ ßenoberfläche, einen bei dem Fahrzeug angeordneten Empfänger zum Empfang von seitens des bei dem Fahrzeug angeordneten Senders gesendeten und von den Metallplatten reflektierten Funkwellen sowie eine Verarbeitungseinrichtung auf, die die Position des Fahrzeugs relativ zu den Metallplatten auf der Grundlage der Stärke der durch den bei dem Fahrzeug eingebau­ ten Empfänger empfangenen Funkwelle berechnet.

Vorzugsweise sind eine Vielzahl von zumindest entweder den bei dem Fahrzeug angeordneten Sendern oder den bei dem Fahr­ zeug angeordneten Empfängern in Querrichtung des Fahrzeugs angeordnet, wobei die Verarbeitungseinrichtung die relative Position auf der Grundlage eines Funkwellenstärkenverhältnis­ ses in Querrichtung des Fahrzeugs berechnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Aufbau gemäß einem Ausführungsbei­ spiel,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Aufbaus gemäß dem Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 3A eine beschreibende Ansicht eines Bereichs eines ge­ sendeten Strahls,

Fig. 3B eine beschreibende Ansicht eines Bereichs eines zu empfangenden Strahls,

Fig. 4A eine beschreibende Ansicht eines anderen Bereichs des gesendeten Strahls,

Fig. 4B eine beschreibende Ansicht eines anderen Bereichs des zu empfangenden Strahls,

Fig. 5A eine beschreibende Ansicht eines Betriebs im Falle von zwei Sendern und zwei Empfängern,

Fig. 5B eine beschreibende Ansicht eines Betriebs im Falle von einem Sender und zwei Empfängern,

Fig. 5C eine beschreibende Ansicht eines Betriebs im Falle von zwei Sendern und einem Empfänger,

Fig. 5D eine beschreibende Ansicht eines anderen Betriebs im Falle von zwei Sendern und zwei Empfängern,

Fig. 5E eine beschreibende Ansicht eines weiteren Betriebs im Falle von zwei Sendern und zwei Empfängern,

Fig. 6 eine beschreibende Ansicht einer Reflexionsstärkenän­ derung in dem Falle von unten und diagonal gesendeten Funk­ wellen,

Fig. 7 Zeitverläufe für den Fall eines Sendens einer Vielzahl von Funkwellen in unterschiedlichen Frequenzen entsprechen einem vorbestimmten Muster,

Fig. 8A Zeitverläufe für den Fall eines Sendens einer Funk­ welle in einer Frequenz entsprechend einem vorbestimmten Mu­ ster,

Fig. 8B Zeitverläufe für den Fall eines Sendens einer Funk­ welle in einer Frequenz entsprechend einem vorbestimmten Mu­ ster, das sich von dem Muster gemäß Fig. 8A unterscheidet,

Fig. 9A eine Draufsicht eines Funkwellenreflexionskörpers mit Öffnungen,

Fig. 9B eine Draufsicht eines Funkwellenreflexionskörpers mit Schlitzen bzw. Kerben,

Fig. 9C eine Querschnittsansicht eines aus einem nichtmetal­ lischen Material zusammengesetzten Funkwellenreflexionskör­ pers,

Fig. 9D eine Draufsicht eines Funkwellenreflexionskörpers mit Miniaturöffnungen und

Fig. 9E eine Draufsicht eines aus einem Streckmaterial beste­ henden Funkwellenreflexionskörpers.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau gemäß einem Ausfüh­ rungsbeispiel. Unter einem Fahrzeug 10 sind Sender-Empfän­ gereinheiten 11 und 12 in Querrichtung des Fahrzeugs, d. h. rechts und links, angeordnet. Die Sender-Empfän­ gereinheiten 11 und 12 senden Funkwellen, deren Wellen­ länge länger als ein Millimeter ist. An der Straßenoberfläche sind Funkwellenreflexionskörper (Funkwellen reflektierende Körper) 100 fast in der Mitte einer Spur angeordnet und re­ flektieren seitens des Fahrzeugs 10 gesendete Funkwellen. Als Funkwellenreflexionskörper können aus Metall wie Eisen, Mes­ sing oder Aluminium hergestellte Platten verwendet werden. Gemäß Fig. 1 ist eine rechteckige Metallplatte (beispielswei­ se 20 cm breit und 60 cm lang) als Funkwellenreflexionskör­ pereinheit verwendet, wobei eine Vielzahl dieser Platten in Längsrichtung des Fahrzeugs in einen vorbestimmten Abstand angeordnet sind. Alternativ dazu können die Funkwellenrefle­ xionskörper 100 aus einer Farbe bestehen, in die körnige Me­ tallteile gemischt sind. Die von den Funkwellenreflexionskör­ pern 100 reflektierten Funkwellen werden durch die Sender-Empfän­ gereinheiten 11 und 12 empfangen, wobei dadurch die Stärke der Reflexion erfaßt wird. Falls die Funkwellenrefle­ xionskörper 100 in einem Bereich vorhanden sind, den die ge­ sendete Funkwelle erreicht, wird die Reflexion gestärkt, an­ dernfalls wird sie verringert. Die Bezugszahl 200 bezeichnet eine weiße Linie auf der Spur. Durch Verwendung von Funkwel­ len, deren Wellenlänge länger als ein Millimeter ist, können Wasserwirkungen im Vergleich zu dem Fall der Verwendung von Lichtwellen unterdrückt werden. Anders ausgedrückt, ist, falls ein Pfütze an einer Stelle vorhanden ist, bei der es sich nicht um einen Funkwellenreflexionskörper 100 handelt, ist die Funkwellenreflexion von der Pfütze schwächer als das von der Pfütze reflektierte Licht. Daher werden Pfützen nicht fehlerhaft als Funkwellenreflexionskörper angenommen.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Aufbaus gemäß diesem Ausführungsbeispiel bei dem Fahrzeug. Die Sender-Empfänger­ einheit 11 ist als Sender 11T und Empfänger 11R dargestellt, während die Sender-Empfängereinheit 12 als Sender 12T und Empfänger 12R dargestellt ist. Die Bezugszahl 11a bezeichnet den Bereich, den ein Strahl aus dem Sender 11T zu dem Empfän­ ger 11R erreichen kann (Strahlenbereich) und ist ein nach rechts verschobenes Gebiet einschließlich der Fahrzeugmitte. Die Bezugszahl 12a bezeichnet einen Bereich, den ein Strahl von dem Sender 12T und zu dem Empfänger 12R erreichen kann, und ist ein nach links verschobenes Gebiet einschließlich der Fahrzeugmitte. Beide Strahlengebiete überlappen sich in der Mitte. Wenn das Fahrzeug 10 in der Mitte der Spur fährt, auf der die Funkwellenreflexionskörper 100 angeordnet sind, lie­ gen die Funkwellenreflexionskörper 100 in dem Überlappungsge­ biet, wobei reflektierte Funkwellen sowohl von dem rechten als auch von dem linken Empfänger empfangen werden können. Deshalb ist in diesem Fall die Stärke der empfangenen Funk­ wellen bei den Empfängern 11R und 12R links und rechts fast gleich. Demgegenüber liegen, falls das Fahrzeug mit einer Ab­ weichung nach rechts von der Spurmitte fährt, die Funkwellen­ reflexionskörper 100 außerhalb des rechten Strahlenbereichs 11a, aber innerhalb des linken Strahlbereichs. Deshalb sind die reflektierten Funkwellen bei dem rechten Empfänger schwä­ cher als bei dem linken Empfänger. Falls das Fahrzeug mit ei­ ner Abweichung nach links von der Spurmitte fährt, die Funk­ wellenreflexionskörper 100 außerhalb des linken Strahlenbe­ reichs 12a, aber innerhalb des rechten Strahlbereichs. Des­ halb sind die reflektierten Funkwellen bei dem linken Empfän­ ger schwächer als bei dem rechten Empfänger. Folglich kann die relative Position des Fahrzeugs, genauer gesagt, die re­ lative Position des Fahrzeugs zu den Funkwellenreflexionskör­ pern durch Vergleich der Stärke der reflektierten Funkwellen an dem rechten Empfänger und dem linken Empfänger erfaßt wer­ den. Nachstehend ist das vorstehend beschriebene noch einmal zusammengefaßt.

• (1) Falls die rechte Empfangsstärke größer (<) als die linke Empfangsstärke ist, ist das Fahrzeug nach links von den Funk­ wellenreflexionskörpern 100 in der Spurmitte versetzt.
• (2) Falls die rechte Empfangsstärke kleiner (<) als die linke Empfangsstärke ist, ist das Fahrzeug nach rechts von den Funkwellenreflexionskörpern 100 in der Spurmitte versetzt.
• (3) Falls die rechte Empfangsstärke gleich (=) der linken Empfangsstärke ist, fährt das Fahrzeug direkt über den Funk­ wellenreflexionskörpern 100 in der Spurmitte, wobei keine Versetzung zu beobachten ist.

Genauer werden empfangene Signale aus den Empfängern 11R und 12R rechts und links einer Empfangssignalvergleichseinheit 18 bei einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 14 zugeführt, bei der das Verhältnis der Stärke der empfangenen Signale von beiden Empfängern berechnet wird (wobei beispielsweise Signa­ le aus dem rechten Empfänger 11R als Referenz verwendet wer­ den). Das Verhältnis wird einer Abweichungsberechnungseinheit 20 zugeführt, bei der eine Abweichung aufgrund des empfange­ nen Verhältnisses berechnet wird und einer Steuerungseinheit zur Lenkungssteuerung zugeführt wird. Entsprechend der Defi­ nition des vorstehend beschriebenen Verhältnisses, beträgt die Abweichung 0, wenn das Verhältnis annähernd 1 ist. Falls das Verhältnis kleiner als 1 ist, wird die Abweichung als Ab­ weichung nach links (nach links von den Funkwellenreflexions­ körpern 100) beurteilt, wohingegen, falls das Verhältnis grö­ ßer als 1 ist, diese als Abweichung nach rechts (nach rechts der Funkwellenreflexionskörper 100) beurteilt wird. Als Ab­ weichungsbeurteilungsverfahren kann Speichern eines Diagramms oder einer Tabelle, die eine vorab berechnete Beziehung zwi­ schen dem Verhältnis und der Abweichung zeigen, in einem Speicher und Lesen einer Abweichung entsprechend dem erhalte­ nen Verhältnis aus dem Diagramm oder der Tabelle ausreichend sein. Alternativ dazu kann eine Beziehung zwischen dem Ver­ hältnis und der Abweichung in dem Speicher als Funktion ge­ speichert sein. Eine Sendesteuereinheit 16 steuert einen Sen­ dezeitverlauf von sowohl dem rechten als auch dem linken Sen­ der und steuert beide Sender der Reihe nach derart an, daß keine Interferenz zwischen den Funkwellen aus den Sendern auftritt. Jedoch ist es notwendig, eine Ansteuerfrequenz der Sender einzustellen, die ausreichend schnell in bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ist, da, falls eine große Zeitdiffe­ renz zwischen den Messungen der empfangenen Funkwellenstärke durch den rechten und den linken Sender-Empfängereinheiten vorhanden ist, es möglich ist, daß diese Werte in Abhängig­ keit von der Fahrzeuggeschwindigkeit als Messungen an ver­ schiedenen Positionen betrachtet werden sollten.

Durch Einstellen der Sender-Empfängereinheiten nach rechts und links und Vergleich der dadurch empfangenen Funkwellen­ stärke wird leicht erfaßt, in welche Richtung (links oder rechts) und wie stark das Fahrzeug relativ zu den Funkwellen­ reflexionskörpern 100 versetzt ist. Durch Vergleich der emp­ fangenen Funkwellenstärke zwischen links und rechts kann eine relative Position eines Fahrzeugs ohne Beeinträchtigung durch eine Veränderung bei der empfangenen Funkwellenstärke auf­ grund einer Veränderung bei dem Fahrzeugfreiraum bzw. -zwi­ schenraum (vehicle clearance) genau erfaßt werden. Da eine Veränderung bei dem Fahrzeugfreiraum auf die empfangene Funk­ wellenstärke rechts und links dieselbe Wirkung hat, wird eine derartige Veränderung deren Verhältnis nicht beeinflussen.

Falls die Straßenoberfläche flach ist und die Fahrzeughöhe annähernd konstant bleibt, ist die Verwendung lediglich einer Sender-Empfängereinheit möglich. Jedoch wird in diesem Fall lediglich die Stärke der Abweichung bei der Fahrzugposition relativ zu den Funkwellenreflexionskörpern 100 durch eine Veränderung bei der Stärke der empfangenen Wellenlängen er­ faßt, wobei die Richtung der Versetzung nicht erfaßt wird. Deshalb ist es vorzuziehen, die Versetzungsrichtung durch ei­ ne Kombination mit beispielsweise einem Lenkradwinkelsensor zu erfassen. Genauer wird, falls sich die empfangene Funkwel­ lenstärke von dessen Spitzenpegel verringert und eine Lenkung nach links ausgeführt worden ist, beurteilt, daß das Fahrzeug nach links relativ zu den Funkwellenreflexionskörpern ver­ setzt wird.

Alternativ kann durch Einstellen einer Sender-Empfängerein­ heit und einer Vielzahl von gesendeten oder zu empfangenen Strahlen dieselbe Funktion wie gemäß dem in Fig. 1 und 2 ver­ anschaulichten Ausführungsbeispiel erhalten werden. Bei­ spielsweise sendet wie in Fig. 3A gezeigt ein einzelner Sen­ der einen nach rechts von der Fahrzeugmitte verschobenen Strahl 22a und empfängt eine neue Reflexion zu einem Zeit­ punkt, wobei bei einem nächsten Zeitpunkt derselbe Sender ei­ nen nach links von der Fahrzeugmitte verschobenen Strahl 23a sendet und dessen Reflexion empfängt. In diesem Fall ist wie durch den Strahl 24a gemäß Fig. 3B gezeigt ein einzelner zu empfangender Strahl ausreichend. Alternativ dazu ist es wie gemäß Fig. 4A gezeigt es möglich, daß ein breiter Strahl 25a, der nicht nur die Fahrzeugmitte, sondern ebenfalls links und rechts davon einschließt, beim Senden verwendet wird, während beim Empfang wie in Fig. 4B gezeigt ein Strahl 26A mit einer nach rechts gerichteten Richtwirkung zu einem Zeitpunkt und ein Strahl 27a mit einer nach links gerichteten Richtwirkung zu einem anderen Zeitpunkt verwendet wird. Beispielsweise kann eine aktive Antenne, die deren Richtwirkung verändern kann, zur Implementierung einer Vielzahl von Strahlen verwen­ de werden.

Außerdem sind in dem Fall, in dem eine Vielzahl von Sender-Empfän­ gereinheiten verwendet werden, nicht nur die Kombina­ tionen von zwei Sendern und zwei Empfängern wie in Fig. 2 ge­ zeigt, sondern ebenfalls verschiedene andere Kombinationen möglich. Fig. 5A bis 5E zeigen einige Beispiele für Kombina­ tionen. Gemäß Fig. 5A werden zwei Sender 30T und 31T sowie zwei Empfänger 30R und 31R wie gemäß Fig. 2 verwendet, wobei eine Funkwelle, deren Wellenlänge länger als ein Millimeter ist, seitens des Senders 30T zu einem Zeitpunkt gesendet und durch den Empfänger 30R empfangen wird und zu einem anderen Zeitpunkt seitens des Senders 31T gesendet und durch den Emp­ fänger 31R empfangen wird. Gemäß Fig. 5B wird eine Kombinati­ on eines Senders 32T und zweier Empfänger 33R und 34R verwen­ det, wobei die Funkwelle von dem Sender 32T gesendet und sei­ tens des Empfängers 33R zu einem Zeitpunkt und zu einem ande­ ren Zeitpunkt von dem Sender 32T gesendet und seitens des Empfängers 34R empfangen wird.

Gemäß Fig. 5C ist eine Kombination von zwei Sendern 34T und 35T sowie eines Empfängers 36R verwendet, wobei die Funkwelle aus dem Sender 34T und seitens des Empfängers 36R zu einem Zeitpunkt empfangen wird, und zu einem anderen Zeitpunkt von dem Sender 35T gesendet und seitens des Empfängers 36R emp­ fangen wird. Gemäß Fig. 5D wird wie gemäß Fig. 5A eine Kombi­ nation von zwei Sendern und zwei Empfängern verwendet, wobei die Funkwelle zu einem Zeitpunkt aus dem Sender 37T gesendet und seitens des an der gegenüberliegenden Seite des Senders 37T angeordneten Empfängers 38R empfangen wird sowie zu einem anderen Zeitpunkt von dem Sender 38T gesendet und seitens des an der gegenüberliegenden Seite des Senders 38T angeordneten Empfängers 37T empfangen wird. Gemäß Fig. 5E wird ebenfalls eine Kombination aus zwei Sendern und zwei Empfängern verwen­ det. Jedoch wird dabei ein Fall betrachtet, bei dem die Lichtreflexionskörper nicht in der Spurmitte, sondern entlang einer weißen Linie in der Nähe des Spurrands angeordnet sind. Eine aus einem Sender 39T nach außerhalb des Fahrzeugs gesen­ dete Funkwelle wird durch einen Empfänger 39R empfangen, wäh­ rend eine aus einem Sender 40T gesendete Funkwelle durch ei­ nen Empfänger 40R empfangen wird. In diesem Fall ist eine In­ terferenz der Funkwellen fast unmöglich, wobei ein gleichzei­ tiges Senden oder Empfangen durch die rechte und die linke Sender-Empfängereinheit möglich ist.

Wie vorstehend beschrieben kann durch Verschieben des Sende- und Empfangszeitverlaufs durch die rechte und die linke Sen­ der-Empfängereinheit Sender-Empfängereinheiten gemeinsam ver­ wendet und die Anzahl der Teile verringert werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel werden Funkwellen, deren Wellenlänge länger als ein Millime­ ter ist, aus dem Sender gesendet. Jedoch besteht in Abhängig­ keit von der zu verwendenden Funkwellenlänge eine stationäre Welle zwischen der Straßenoberfläche und einer Sender-Empfän­ gereinheit, wobei die Stärke der reflektierten Welle selbst an einem Ort geschwächt werden kann, an dem Funkwel­ lenreflexionskörper 100 vorhanden sind.

Gemäß Fig. 6 ist eine von der Sender-Empfängereinheit 11 nach unten gesendete Funkwelle durch a gezeigt, wobei die Stärke von deren Reflexion im wesentlichen in Abhängigkeit von dem Vorhandensein oder Fehlen der Funkwellenreflexionskörper 100 abhängt. Demgegenüber ist eine aus dem Sender diagonal nach unten gesendete Funkwelle durch b gezeigt. Falls ein Vielfa­ ches der halben Wellenlänge der Funkwelle gleich dem Abstand zwischen der Sender-Empfängereinheit und der Straßenoberflä­ che ist, stören sich die reflektierte Welle und die gesendete Welle manchmal gegenseitig und werden schwächer. Folglich wird die Stärke der reflektierten Welle stark verringert, selbst wenn die Funkwellenreflexionskörper 100 vorhanden sind. Deshalb kann in einem Fall, bei dem die Fahrzeugpositi­ on unter Verwendung einer Funkwelle in einer einzigen Wellen­ länge durch eine Veränderung der Stärke der reflektierten Welle erfaßt wird, die Position unter Verwendung der Wellen­ länge nicht genau erfaßt werden. Gemäß diesem Ausführungsbei­ spiel werden anstelle der Verwendung einer Funkwelle mit ei­ ner einzigen Frequenz Funkwellen mit einer Vielzahl verschie­ dener Frequenzen gesendet, daß heißt, daß eine Vielzahl von Funkwellen mit verschiedenen Frequenzen gesendet werden, wobei durch Auswahl der Funkwellen anhand deren Wellenlängen derart, daß eine deutliche Reflexionsstärke erhalten wird, eine Fahrzeugposition genau erfaßt werden kann.

Der grundsätzliche Aufbau gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist derselbe wieder in Fig. 2 gezeigte Aufbau. Jedoch senden Sender 11T und 12T Funkwellen mit unterschiedlichen Wellen­ längen. Wellenlängen von etwa 30 cm, 32 cm oder 34 cm oder dergleichen können verwendet werden, falls eine Fahrzeughöhe von mehreren zehn Zentimetern berücksichtigt wird. Die Emp­ fangssignalvergleichseinheit 18 überwacht die Reflexionsstär­ ke der Funkwellen mit diesen Wellenlängen, wobei die Fahr­ zeugposition unter Verwendung dieser Signale mit ausreichen­ der Reflexion erfaßt wird. Beispielsweise wird, falls die Stärke einer 30-cm-Funkwelle annähernd 0 ist, während die Stärke einer 34-cm-Welle groß ist, die Fahrzeugposition unter Verwendung der 34-cm-Welle erfaßt.

Auf diese Weise kann die Fahrzeugposition ohne Beeinträchti­ gung durch die Interferenz zwischen den ges endeten Funkwellen und den empfangenen Funkwellen genau erfaßt werden. Überli­ cherweise ist die Verwendung von zwei Funkwellen mit unter­ schiedlichen Frequenzen ausreichend. Jedoch können durch Ver­ wendung von drei oder mehr Funkwellen große Abweichungen bei dem Fahrzeugfreiraum berücksichtigt werden. Die Funkwellen unterschiedlicher Frequenzen können gleichzeitig oder zeit­ lich unterteilt gesendet werden. Falls sie zeitlich unter­ teilt gesendet werden, gibt es verschiedene Sendemuster. Ein Muster besteht darin, die Funkwellen in allen zu verwendenden Mustern aus der rechten Sender-Empfängereinheit zeitlich un­ terteilt zu senden und dann mit der Verarbeitung durch die linke Sender-Empfängereinheit fortzuschreiten. Ein anderes Verfahren besteht darin, die Funkwellen in jeder Frequenz durch die rechte und die linke Sender-Empfängereinheit ab­ wechselnd zu verarbeiten. Jedes Verfahren kann angewandt wer­ den.

Drittes Ausführungsbeispiel

Gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird die Positionserfassung eines einzelnen Fahrzeugs be­ trachtet. In einem Fall, in dem eine Vielzahl von Fahrzeugen benachbart zueinander fahren, ist es möglich, daß eines der benachbart fahrenden Fahrzeuge Funkwellen von einem anderen Fahrzeug empfängt. Deshalb sendet gemäß diesem Ausführungs­ beispiel jedes Fahrzeug Funkwellen in einem vorbestimmten Mu­ ster, damit eine Interferenz zwischen den Fahrzeugen verhin­ dert werden kann.

Ein Blockschaltbild zur Darstellung des Aufbaus jedes Fahr­ zeugsystems ist dasselbe wie gemäß Fig. 2. Die durch die Sen­ desteuereinheit 16 jedes Fahrzeugs gesteuerten Sendemuster unterscheiden sich bei jedem Fahrzeug. In Fig. 7 sind Zeit­ verläufe eines Sendemusters eines Fahrzeugs gezeigt. Eine Vielzahl von Funkwellen mit unterschiedlichen Frequenzen wer­ den als Sendefunkwellen verwendet und zeitlich unterteilt ge­ sendet. Bis zum Zeitpunkt t_n werden Funkwellen mit ersten, zweiten und dritten Frequenzen aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge gesendet. Nach dem Zeitpunkt t_n werden die Funk­ wellen mit den ersten und zweiten Frequenzen abwechselnd ge­ sendet. Das für das Fahrzeug kennzeichnende Sendemuster wird durch Wiederholung dieses Sendemusters als Basiszyklus defi­ niert. Demgegenüber werden, falls das Sendmuster eines be­ nachbarten Fahrzeugs ein Muster ist, bei dem drei Frequenzen aufeinanderfolgend umgeschaltet werden, Signalkomponenten, die synchron mit dem wie in Fig. 7 gezeigten Sendemustern sind, die Signalkomponenten der aus dem Sender des Fahrzeugs ges endeten Funkwellen und durch die Funkwellenreflexionskör­ per reflektiert. Deshalb können die Funkwellen leicht von den aus anderen Fahrzeugen gesendeten Funkwellen unterschieden werden.

Durch Senden der Funkwellen in einem besonderen Muster wie vorstehend beschrieben, kann nicht nur eine Interferenz zwi­ schen den Fahrzeugen, sondern ebenfalls eine von den Funkwel­ lenreflexionskörper reflektierte Interferenz aus einer ande­ ren Quelle wirksam verhindert werden.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Verfahren werden Funkwellen mit unterschiedlichen Frequenzen verwendet. Jedoch kann eine Funkwelle mit einer einzelnen Frequenz verwendet werden. In Fig. 8A und 8B ist ein Beispiel für ein Sendemuster aus einem Fahrzeug unter Verwendung einer einzelnen Frequenz (Fig. 8A) und ein Sendemuster eines anderen dem vorstehend beschriebe­ nen Fahrzeug benachbarten Fahrzeugs (Fig. 8B) gezeigt. Durch Verschieben der Sendezeitverläufe derart, daß die Sendevor­ gänge nicht gleichzeitig erfolgen, kann eine Interferenz zwi­ schen den Fahrzeugen verhindert werden, selbst wenn eine ein­ zelne Frequenz verwendet wird. Jedoch ist es selbst für die­ ses Sendemuster mit gleicher Frequenz schwierig, eine Inter­ ferenz sicher zu vermeiden, wenn eine große Anzahl von Fahr­ zeugen in unmittelbarer Nähe fahren, wobei sich ebenfalls das Problem der Synchronisation zwischen den Fahrzeugen vergrö­ ßert. Wenn das Vorhandensein von gleichmäßigen (regulären) Funkwellenquellen von anderen Quellen als den Sendern berück­ sichtigt wird, ist es im allgemeinen vorzuziehen, für jedes Fahrzeug ein komplexeres Sendemuster zu verwenden. Insbeson­ dere besteht ein Verfahren für die Sendesteuereinheit 16 dar­ in, eine Zufallszahl zu erzeugen und ein Sendemuster auf der Grundlage der Zufallszahl zu bestimmen. Jedoch ist die obere Grenze für ein Sendeimpulsintervall durch die Fahrzeugge­ schwindigkeit beschränkt, da, falls das Intervall im Ver­ gleich zur Fahrzeuggeschwindigkeit zu lang ist, die Lenkungs­ steuerungsgenauigkeit auf der Grundlage der Positionsverset­ zungserfassung verringert wird.

Bei der vorstehenden Beschreibung wurde das Sendemuster be­ schrieben. Jedoch sollten Empfangsmusters ebenfalls derart festgelegt werden, daß diese diskontinierlich und synchron mit den Sendemustern sind.

Viertes Ausführungsbeispiel

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wurde eine rechteckige metallische Platte als Einheit der Funkwellenreflexionskörper verwendet. Jedoch ist, falls ein metallisches Objekt einer ähnlichen Größe auf der Straße vorhanden ist, dieses Objekt nicht von den Funkwellenreflexionskörpern in bezug auf die reflektierte Funkwellenstärke unterscheidbar und kann eine Schwierigkeit bei der Erfassung der genauen Fahrzeugposition verursachen. Deshalb wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Verfahren zur offensichtlichen Unterscheidung eines Ob­ jekts auf der Straße von den Funkwellenreflexionskörpern be­ schrieben.

In Fig. 9A bis 9E sind verschiedene Formen von Funkwellenre­ flexionskörpern gezeigt. Fig. 9A zeigt ein Beispiel für einen Funkwellenreflexionskörper wie gemäß dem ersten Ausführungs­ beispiel mit der Ausnahme, daß rechteckige Öffnungen 102 mit einem vorbestimmten Intervall (beispielsweise 1m) enthalten sind. Wenn eine von diesem Funkwellenreflexionskörper reflek­ tierte Funkwelle empfangen wird, verändern die Signale peri­ odisch deren Stärke entsprechend dem Öffnungsintervall und der Fahrzeuggeschwindigkeit, weshalb durch dieses Muster die­ se Signale leicht von von anderen Objekten auf der Straße re­ flektierten Signalen unterscheidbar sind. Fig. 9B zeigt ein Beispiel für einen Funkwellenreflexionskörper wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, jedoch mit periodisch angeordne­ ten Schlitzen 104. Da durch die Schlitze die Reflexionsstärke periodisch verringert wird, können die Funkwellenreflexions­ körper von anderen Objekten auf der Straße unterschieden wer­ den, wie in dem Fall für den in Fig. 9A gezeigten Funkwellen­ reflexionskörper. Fig. 9C zeigt einen Querschnitt eines ande­ ren Funkwellenreflexionskörpers, der aus vergrabenen Metall­ platten an der Straßenoberfläche und Einfüllen periodisch an­ geordneter konkaver Teile (Vertiefungen) 106 in den Metall­ platten mit Asphalt 108 zusammengesetzt ist. Bei diesem Bei­ spiel wird die Empfangsstärke der reflektierten Funkwellen ebenfalls periodisch bei dem Asphaltteil 108 verringert, wes­ halb die Funkwellenreflexionskörper von anderen Objekten auf der Straße unterschieden werden können. Gemäß Fig. 9D ist ei­ ne Vielzahl von kleineren Entwässerungsöffnungen (water drainage apertures) 110 bei dem Funkwellenreflexionskörper gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Dieser Funkwellenreflexionskörper dient vorzugsweise zu sicheren Verhinderung von Wasserwirkungen. Es ist ebenfalls möglich, diese kleineren Öffnungen 110 gemäß Fig. 9D bei den Funkwel­ lenreflexionskörper gemäß Fig. 9A bis 9C auszubilden. Demge­ genüber zeigt Fig. 9E einen Zustand einer dünnen Metallplat­ te, die an einer Vielzahl von wechselnden Sprüngen ausgedehnt worden ist (Streckmetall bzw. Streckgitter), wobei es sich bei dieser Metallplatte um einen Funkwellenreflexionskörper handelt, der an dessen Oberfläche regelmäßig konkav und kon­ vex ausgebildet ist. Durch Verwendung von Metallplatten wie dieser als Funkwellenreflexionskörper kann im Gegensatz zu flachen Metallplatten eine diagonal kommende auftreffende Funkwelle in der Auftreffrichtung reflektiert werden. Deshalb können Metallplatten wie diese nicht nur in der Spurmitte, sondern an anderen Teilen wie dem Rand dieser Spur angeordnet werden, was zu einem erhöhten Freiheitsgrad bei der Anordnung von Funkwellenreflexionskörper führt.

Wie vorstehend beschrieben wird der Funkwellenreflexionskör­ per von anderen Objekten auf der Straße dadurch unterschie­ den, daß er eine kennzeichnende bzw. charakteristische Form derart aufweist, daß die Funkwellenreflexionscharakteristik diskontinuierlich wird. Das wesentliche ist eine diskontinu­ ierliche Veränderung bei der Funkwellenreflexionscharakteri­ stik, wobei jede Charakteristikänderung, die nicht nur auf eine periodische Änderungen beschränkt ist, ausreichend ist.

Vorstehend wurde ein System offenbart, das genau die Position eines Fahrzeugs auf einer Straße ungeachtet des Wetters er­ faßt. Auf der Straße sind Funkwellenreflexionskörper 100 an­ geordnet, wobei Sender-Empfängereinheiten 11, 12, die Funk­ wellen, deren Wellenlänge länger als ein Millimeter ist, sen­ den und empfangen können. Auf der Grundlage der Empfangsstär­ ke der Sender-Empfängereinheiten links und rechts an dem Fahrzeug wird eine Versetzung des Fahrzeug relativ zu dem Funkwellenreflexionskörper 100 erfaßt. Die Funkwellenrefle­ xionskörper 100 weisen Öffnungen oder Schlitze in einem vor­ bestimmten Intervall derart auf, daß die dadurch reflektier­ ten Funkwellen eine Periodizität aufweisen und von anderen Objekten auf der Straße unterschieden werden können.

Claims (14)

1. Fahrzeugpositionserfassungssystem, gekennzeichnet durch
eine Sendeeinrichtung (11T, 12T) zum Senden einer Funk­ welle mit einer Wellenlänge, die länger als ein Millimeter ist, auf eine Straßenoberfläche,
eine Empfangseinrichtung (11R, 12R) zum Empfang der aus der Sendeeinrichtung ges endeten und durch an der Straßenober­ fläche angeordneten Funkwellenreflexionseinrichtungen (100) reflektierten Funkwelle und
eine Erfassungseinrichtung (14) zur Erfassung der Posi­ tion des Fahrzeugs relativ zu den Funkwellenreflexionsein­ richtungen (100) auf der Grundlage der Stärke der durch die Empfangseinrichtungen empfangenen Funkwelle.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Paaren (11, 12) der Sendeeinrichtungen (11T, 12T) und der Empfangseinrichtungen (11R, 12R) bei dem Fahrzeug in einer Querrichtung angeordnet sind.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Paare (11, 12) der Sendeeinrichtungen und der Empfangs­ einrichtungen in einer wechselnden Weise senden und empfan­ gen.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Strahlen aus oder zu zumindest entweder den Sendeeinrichtungen oder den Empfangseinrichtungen in der Querrichtung des Fahrzeugs vorhanden sind.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Senden oder der Empfang einer Vielzahl von Strahlen in einem wechselnden Muster ausgeführt wird.

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtungen in einem vorbestimmten diskontinuier­ lichen Muster senden.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte diskontinuierliche Muster auf Zufallszahlen beruht.

8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtungen eine Vielzahl von Funkwellen senden, deren Frequenzen unterschiedlich sind.

9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkwellenreflexionseinrichtungen (100) in einer Form ausgebildet sind, die eine diskontinuierliche Veränderung der Funkwellenreflexionscharakteristik verursacht.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkwellenreflexionseinrichtungen (100) periodische Öff­ nungen (102) aufweisen.

11. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkwellenreflexionseinrichtungen (100) periodische Schlitze (104) aufweisen.

12. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Funkwellenreflexionseinrichtungen (100) um ein teilweise in der Straße vergrabenes metallisches Objekt (106) handelt.

13. Fahrzeugpositionserfassungssystem, gekennzeichnet durch
einen Sender (11T, 12T) zum Senden einer Funkwelle mit einer Wellenlänge, die länger als ein Millimeter ist, auf ei­ ne Straßenoberfläche,
einen Empfänger (11R, 12R) zum Empfang der aus dem Sen­ der gesendeten und durch eine an der Straßenoberfläche ange­ ordnete Metallplatte (100) reflektierten Funkwelle und
eine Verarbeitungseinrichtung (14), die die Position des Fahrzeugs relativ zu der Metallplatte (100) auf der Grundlage der Stärke der durch den bei dem Fahrzeug angeordneten Emp­ fänger empfangenen Funkwelle berechnet.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von zumindest entweder den Sendern (11T, 12T) oder den Empfängern (11R, 12R) in der Querrichtung des Fahr­ zeugs angeordnet ist und die Verarbeitungseinrichtung (14) die relative Position des Fahrzeugs auf der Grundlage eines Verhältnisses der empfangenen Funkwellenstärke in der Quer­ richtung des Fahrzeugs berechnet.