專利名稱：限速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于用前方識別攝像機(jī)所拍攝的圖像來識別正在行駛的道路上的限制速度，并且當(dāng)本車輛的速度與限制速度之間的速度差超過預(yù)定值時，改變針對油門開度的節(jié)氣門開度特性的速度控制裝置。
背景技術(shù)：
通常，駕駛員通過識別表示在道路標(biāo)識或者路面上的路面標(biāo)識上的限制速度來判斷本車輛的速度是否在限制速度以內(nèi)，且當(dāng)超過限制速度時，進(jìn)行減小加速踏板的踩踏量等減速操作，從而控制車速以收斂到限制速度。但是，一邊不斷地識別行駛道路的限制速度，一邊駕駛車輛是比較困難的，當(dāng)看漏道路標(biāo)識或者行駛道路沒有設(shè)定限制速度時容易弄錯，很多情況下會以通常的法定速度行駛。作為防止這種因駕駛員的不注意而產(chǎn)生的超速行為的手段，已知的有使用汽車導(dǎo)航系統(tǒng)來檢測出本車輛的當(dāng)前位置，并讀取存儲在地圖數(shù)據(jù)中的限制速度數(shù)據(jù)，且當(dāng)本車輛的速度超過限制速度時發(fā)出警報的技術(shù)。但是，限制速度每隔一段時間重新設(shè)置，而且還可能開通新的道路。此時，如果更新最近的地圖數(shù)據(jù)即可應(yīng)對，但是以較短時間的周期更新地圖數(shù)據(jù)需要很大的費(fèi)用，不太現(xiàn)實(shí)。而且，例如可以考慮基于來自設(shè)置在道路邊的、利用光或者電波的信標(biāo)(beacon) 的信息來判斷限制速度的方法。但是，這種方法存在在無法接收信標(biāo)的區(qū)域中行駛時，無法得到準(zhǔn)確的限制速度信息的不便之處。作為其對策，例如在專利文獻(xiàn)1(特開2007-1990 號公報)中公開了如下的技術(shù)根據(jù)前方識別攝像機(jī)所拍攝的圖像來識別記載于速度標(biāo)識中的限制速度，在儀表盤中同時表示實(shí)際車速和限制速度，并且當(dāng)實(shí)際車速超過限制速度時，對車速表的超速區(qū)域進(jìn)行著色，從而警告駕駛員。根據(jù)該文獻(xiàn)所公開的技術(shù)，可基于前方識別攝像機(jī)所拍攝的圖像來識別限制速度，因此能夠不斷向駕駛員告知最新的限制速度。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-199026號公報另外，已知有當(dāng)檢測出超速時，發(fā)出警告的同時啟動限速器，以促使駕駛員在限制速度以內(nèi)行駛的裝置。但是，當(dāng)實(shí)際車速超過限制速度時，若一律啟動限速器來限制速度，則例如車與車在混亂的道路中緊挨著行駛時，僅是本車輛的車速受到限制，這樣不僅妨礙后續(xù)車輛的暢通行駛，而且容易導(dǎo)致交通堵塞。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種在沒有搭載汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的車輛上也能識別車輛行駛道路的限制速度，可以比較本車輛的車速和限制速度，并且當(dāng)本車輛的速度超過限制速度時，在不強(qiáng)制管制本車輛的車速的情況下可促使駕駛員在限制速度以內(nèi)進(jìn)行駕駛的限速裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的限速裝置，其特征在于具備拍攝單元，拍攝本車輛前方；車速檢測單元，檢測車速；油門開度檢測單元，檢測油門開度；引擎轉(zhuǎn)速檢測單元，檢測引擎轉(zhuǎn)速；限制速度檢測單元，基于所述拍攝單元所拍攝的圖像，檢測表示在速度標(biāo)識上的限制速度；油門靈敏度增益設(shè)定單元；根據(jù)由所述車速檢測單元檢測的車速和由所述限制速度檢測單元檢測的限制速度之間的速度差來檢測到超速時，設(shè)定對應(yīng)于速度超過量的油門靈敏度增益；偽油門開度設(shè)定單元，利用由所述油門靈敏度增益設(shè)定單元設(shè)定的油門靈敏度增益來校正由所述油門開度檢測單元檢測的油門開度，以設(shè)定偽油門開度； 目標(biāo)節(jié)氣門開度設(shè)定單元，基于由所述偽油門開度設(shè)定單元設(shè)定的偽油門開度和由引擎轉(zhuǎn)速檢測單元檢測的引擎轉(zhuǎn)速，設(shè)定目標(biāo)節(jié)氣門開度。根據(jù)本發(fā)明，由使用拍攝單元所攝像的圖像識別速度標(biāo)識，從而檢測出該速度標(biāo)識上所表示的限制速度，因此即使沒有搭載車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的車輛也可以識別本車輛行駛道路的限制速度，由此可具有較高的通用性。并且，基于本車輛的車速和檢測的限制速度之間的速度差來判定出本車輛的速度超過限制速度時，根據(jù)速度超過量來限制油門開度，并基于被限制的該油門開度調(diào)整節(jié)氣門閥的開度，因此比起強(qiáng)制管制本車輛的車速的情形，在不給駕駛員帶來不適感的情況下可促使駕駛員在限制速度以內(nèi)進(jìn)行駕駛。


圖1是搭載限速裝置的車輛的概要構(gòu)成圖；圖2是示出限速裝置的構(gòu)成的框圖；圖3是示出限制速度檢測程序的流程圖；圖4是示出油門靈敏度處理程序的流程圖；圖5是示出節(jié)氣門開度控制程序的流程圖； 圖6是示出速度標(biāo)識和印刷在路面上的速度標(biāo)志的說明圖；圖7是油門靈敏度表的說明圖；圖8是目標(biāo)節(jié)氣門開度表的說明圖。主要符號說明1為前方識別攝像機(jī)，3為車速傳感器，4為油門開度傳感器，5為節(jié)氣門開度傳感器，11為節(jié)氣門開度控制單元，20為引擎，21為節(jié)氣門驅(qū)動器，22為節(jié)氣門閥，23為警報裝置，31為速度標(biāo)識，32為路面速度標(biāo)識，AS為速度差，eacc為油門開度， θ ah為偽油門開度，θ e為目標(biāo)節(jié)氣門開度，θ th為節(jié)氣門開度，Gacc為油門靈敏度增益， M為本車輛，Ne為引擎轉(zhuǎn)速，S為車速，Sr為限制速度，T為計數(shù)值，To為設(shè)定值。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的一個實(shí)施方式。如圖1所示，汽車等本車輛M 上搭載有前方識別攝像機(jī)1、節(jié)氣門開度控制單元11、節(jié)氣門驅(qū)動器21等，作為拍攝單元的前方識別攝像機(jī)1，用于拍攝本車輛M的前方；節(jié)氣門開度控制單元11，由前方識別攝像機(jī)1拍攝的圖像來識別速度標(biāo)識31等，并識別記載于本車輛行駛道路的速度標(biāo)識31等的限制速度，從而根據(jù)限制速度與車速之間的關(guān)系來設(shè)定針對油門開度的節(jié)氣門開度；節(jié)氣門驅(qū)動器21，設(shè)置于引擎20，根據(jù)來自節(jié)氣門開度控制單元11的控制信號而動作。由該節(jié)氣門驅(qū)動器21調(diào)整節(jié)氣門閥22的開度。如圖2所示，節(jié)氣門開度控制單元11以具備CPUlla、R0M llb、RAMllc等的微型計算機(jī)為主體而構(gòu)成，在輸入側(cè)連接前方識別攝像機(jī)1、作為引擎轉(zhuǎn)速檢測單元的引擎轉(zhuǎn)速傳感器2、作為車速檢測單元的車速傳感器3、作為油門開度檢測單元的油門開度傳感器4、節(jié)氣門開度傳感器5等，而在輸出側(cè)連接使節(jié)氣門閥22開合的節(jié)氣門驅(qū)動器21、作為警報單元的警報裝置23等。作為警報裝置23的輸出方式，有設(shè)置在儀表板的警告燈的點(diǎn)亮或閃爍、蜂鳴器的鳴叫、或者來自揚(yáng)聲器的通知超速的聲音輸出等。CPU Ila按照存儲在ROM lib的控制程序來讀取前方識別攝像機(jī)1所拍攝的圖像以及各個傳感器2 5所檢測的參數(shù)，以執(zhí)行控制節(jié)氣門閥22的開度的節(jié)氣門開度控制。 而且，ROM lib中除了保存控制程序以外，還保存模板數(shù)據(jù)、用于設(shè)定目標(biāo)扭矩的目標(biāo)扭矩映射圖等的固定數(shù)據(jù)。其中，模板數(shù)據(jù)用于辨別速度標(biāo)識31和路面速度標(biāo)識32 (參照圖6) 的同時，還用于辨別表示在各標(biāo)識31、32的速度標(biāo)志。并且，作為保存在ROM lib的模板數(shù)據(jù)，有關(guān)于速度標(biāo)識、路面速度標(biāo)識的模板數(shù)據(jù)以及有關(guān)記載于這些標(biāo)識的限制速度的模板數(shù)據(jù)等。如圖6所示，記載著限制速度的速度標(biāo)識31形成為圓板狀。另外，記載著限制速度的路面速度標(biāo)識32大致呈不規(guī)則的六邊形狀，通過這些模板數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)之間的圖形匹配，可辨別限制速度。另外，有關(guān)限制速度的模板數(shù)據(jù)針對每一個速度標(biāo)識31以及路面速度標(biāo)識32保存有預(yù)先設(shè)定的、對應(yīng)于表示限制速度的數(shù)字(例如50、40、30)的數(shù)據(jù)。而且，RAM lie中暫時保存運(yùn)算時的數(shù)據(jù)。節(jié)氣門開度控制設(shè)定與基本由駕駛員所操作的加速踏板的踩踏量成比例的節(jié)氣門開度。另外，當(dāng)本車輛M的車速超過限制速度時，對應(yīng)于該速度差設(shè)定油門靈敏度增益， 并用該油門靈敏度增益來校正加速踏板的踩踏量，以設(shè)定偽油門開度。并且，基于此偽油門開度來設(shè)定節(jié)氣門開度。具體地，在節(jié)氣門開度控制單元11中執(zhí)行的節(jié)氣門開度控制處理按照圖2至圖5 所示的流程圖進(jìn)行。首先，說明圖3所示的限制速度檢測程序。而且，該程序中的處理對應(yīng)于本發(fā)明的限制速度檢測單元。在該程序的步驟Sl中，讀取由前方識別攝像機(jī)1拍攝的本車輛M前方的圖像數(shù)據(jù)；在步驟S2中，對讀取的圖像數(shù)據(jù)和存儲于ROM lib的模板數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形匹配，辨別本車輛行駛道路上的速度標(biāo)識31和路面速度標(biāo)識32 (參照圖6)，同時識別表示于該各標(biāo)識31、 32的速度標(biāo)志。并且，在步驟S3中，基于識別的速度標(biāo)志來設(shè)定限制速度Sr，然后退出程序。圖4所示的油門開度處理程序中讀取該限制速度Sr。在此圖4中的處理對應(yīng)于本發(fā)明的油門靈敏度增益設(shè)定單元。首先，在該程序的步驟Sll中，讀取由車速傳感器3檢測的車速S ；在步驟S12中， 讀取限制速度Sr。并且，在步驟S13中，根據(jù)車速S和限制速度Sr之間的差值來算出速度差Δ S( Δ S —S-Sr)，然后進(jìn)入步驟S14，將該速度差Δ S作為參數(shù)，參照圖7所示的油門靈敏度表來設(shè)定油門靈敏度增益Gacc，并進(jìn)入步驟S15。
如圖7所示，油門靈敏度表為事先通過實(shí)驗(yàn)等取得針對速度差A(yù)S的油門靈敏度增益fecc而設(shè)定的表。在本實(shí)施方式中，當(dāng)速度差A(yù)S不超過第一設(shè)定值(例如10[Km/ h])時，該速度超過量被視為允許范圍，feicc取為1.0;當(dāng)速度差A(yù)S超過第一設(shè)定值(例如10[Km/h])且小于第二設(shè)定值(例如40[Km/h])時，fecc非線性地減少；當(dāng)速度差A(yù)S 在第二設(shè)定值(例如40[Km/h])以上時，Gacc設(shè)為固定值，例如0.6。速度差Δ S不超過第一設(shè)定值(例如10[Km/h])時，不視為超速，因此暫時超速時，油門靈敏度不會受限制，從而駕駛員不會有不適的感覺?；蛘?，可以在速度差Δ S不超過第一設(shè)定值(例如10[Km/h])時，將feicc取為1 ； 當(dāng)速度差Δ S超過該第一設(shè)定值時，使(iacc逐漸減小。在本實(shí)施例中，優(yōu)選地feicc小于等于1. 0且大于0。而且，速度差Δ S在第二設(shè)定值以上時feicc所取的固定值可以為大于0 且小于1的某個數(shù)值。當(dāng)進(jìn)入步驟S15時，檢查油門靈敏度增益feicc是否為超速時候的數(shù)值，當(dāng)超速 (Gacc < 1.0)時，進(jìn)入步驟S16 ；當(dāng)不視為超速(Gacc = 1.0)時，進(jìn)入步驟S18。而且，此時可根據(jù)本車輛的車速準(zhǔn)備多個油門靈敏度表，并根據(jù)本車速度而進(jìn)行選擇。例如，可考慮準(zhǔn)備低速、中速、高速等三個表，對feicc進(jìn)行微調(diào)。當(dāng)判定為超速而進(jìn)入步驟S16時，檢查計時器的計數(shù)值T是否超過設(shè)定值To (例如3秒)，若未超過(T < To)，進(jìn)入步驟S17 ；若超過(T ^ To)，進(jìn)入步驟S18。若進(jìn)入步驟S17，則計時器的計數(shù)值T加1 (T — T+1)，進(jìn)入步驟S19，將油門靈敏度增益(iacc設(shè)定為1. OOiacc — 1. 0)，接著進(jìn)入步驟S20，輸出警報信號，然后退出程序。于是，當(dāng)警報裝置23為設(shè)置在儀表板的警告燈時，該警告燈點(diǎn)亮或閃爍，以告知駕駛員已經(jīng)超速。另外，采用蜂鳴器的時候，鳴叫斷斷續(xù)續(xù)的蜂鳴器音，從而告知駕駛員已經(jīng)超速?；蛘撸?dāng)警報裝置23為揚(yáng)聲器時，從該揚(yáng)聲器輸出告知超速的聲音，促使駕駛員注
辰、ο另外，當(dāng)從步驟S15或者步驟S16進(jìn)入步驟S18時，計時器的計數(shù)值T清零 (T —0)，然后退出程序。如此，在本實(shí)施方式中，檢查油門靈敏度增益Gacc，即使在判定為超速時，也不會直接輸出實(shí)際的油門靈敏度增益fecc，直到達(dá)到設(shè)定時間To為止，將輸出1.0的油門靈敏度增益fecc，因此駕駛員基于警報將車速S控制在限制速度(實(shí)際上是限制速度 Sr+10[Km/h])以下時，如同后面的敘述，將繼續(xù)通常的節(jié)氣門開度控制，因此不會有因油門靈敏度的急速變化而帶來的不適的感覺。在如圖5所示的節(jié)氣門開度控制程序中讀取該油門靈敏度增益(iacc。首先，在該程序的步驟S21中，讀取由油門開度傳感器4檢測的、表示加速踏板的踩踏量的油門開度 θ acc，接著在步驟S22中，讀取油門靈敏度增益feicc。然后進(jìn)入步驟S23，用油門靈敏度增益(iacc乘油門開度θ acc,換言之用油門靈敏度增益feicc校正油門開度θ acc，以取得偽油門開度θ ah ( θ ah— θ acc · Gacc) 0并且， 當(dāng)油門靈敏度增益bee為1.0時，θ ah= θ acc，因此實(shí)際上沒有校正。而且，該步驟的處理相當(dāng)于本發(fā)明的偽油門開度設(shè)定單元。然后進(jìn)入步驟S24，讀取由引擎轉(zhuǎn)速傳感器2檢測的引擎轉(zhuǎn)速Ne ；在步驟S25中， 基于該引擎轉(zhuǎn)速Ne和偽油門開度θ ，參照存儲于ROM lib的目標(biāo)扭矩映射圖來設(shè)定目標(biāo)扭矩，并設(shè)定與該目標(biāo)扭矩對應(yīng)的目標(biāo)節(jié)氣門開度9e。并且，該步驟的處理對應(yīng)于本發(fā)明的目標(biāo)節(jié)氣門開度設(shè)定單元。然后，在步驟S26中，讀取由節(jié)氣門開度傳感器5檢測的節(jié)氣門開度θ th ；在步驟 S27中，對節(jié)氣門驅(qū)動器21進(jìn)行反饋控制，使節(jié)氣門閥22的開度(節(jié)氣門開度ettO收斂于目標(biāo)節(jié)氣門開度θ e，然后退出程序。如此，本實(shí)施方式中，當(dāng)車速S超過限制速度Sr時，如圖7所示，設(shè)定對應(yīng)于超速(速度差A(yù)S)的油門靈敏度增益fecc，用該油門靈敏度增益feicc限制目標(biāo)節(jié)氣門開度 θ e，因此如圖8所示，針對油門開度θ acc的目標(biāo)節(jié)氣門開度θ e特性隨著油門靈敏度增益(iacc產(chǎn)生變化。所以，目標(biāo)節(jié)氣門開度θ e的特性根據(jù)油門靈敏度增益feicc的值，在圖 8的陰影線所表示的區(qū)域內(nèi)變化。其結(jié)果，例如超過限制速度40Km/h以上時，即使完全踩踏加速踏板，目標(biāo)節(jié)氣門開度θ e最大也僅開60%，因此可使駕駛員進(jìn)行合理駕駛。另外，即使超過限制速度，僅僅是降低油門靈敏度，當(dāng)踩踏加速踏板時依然加速、 增速，所以比起現(xiàn)有的利用限速器而強(qiáng)制管制車速的情況，可以大幅降低帶給駕駛員的不適感。而且，在基于油門靈敏度增益feicc來限制節(jié)氣門開度之前，通過警告告知駕駛員超速的事情，因此駕駛員注意到超速的事情，直接將車速S開到限制速度Sr以下時，油門靈敏度幾乎沒有任何變化，因此不會給駕駛員帶來不適感。尤其，本發(fā)明是基于由前方識別攝像機(jī)1所拍攝的圖像來識別限制速度，因此也可以被沒有搭載汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的車輛采用，從而可以得到較高的通用性。并且，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，例如前方識別攝像機(jī)1可以是立體攝像機(jī)、單目攝像機(jī)的一種。而且，實(shí)施例中雖然對可讀取圓形和六邊形的速度標(biāo)識的限制速度檢測單元進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不限于此，通過調(diào)節(jié)模板數(shù)據(jù)，可讀取三角形、四邊形的速度標(biāo)識或者在四邊形框內(nèi)以圓形表示的速度標(biāo)識。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，對應(yīng)于各個國家的獨(dú)特的道路標(biāo)識表示方法而調(diào)節(jié)限制速度檢測單元，使其可以讀取該道路標(biāo)識是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種限速裝置，其特征在于具備 拍攝單元，拍攝本車輛前方；車速檢測單元，檢測車速； 油門開度檢測單元，檢測油門開度； 引擎轉(zhuǎn)速檢測單元，檢測引擎轉(zhuǎn)速；限制速度檢測單元，基于所述拍攝單元所拍攝的圖像，檢測表示在速度標(biāo)識的限制速度；油門靈敏度增益設(shè)定單元，根據(jù)由所述車速檢測單元檢測的車速和由所述限制速度檢測單元檢測的限制速度之間的速度差檢測到超速時，設(shè)定對應(yīng)于速度超過量的油門靈敏度增益；偽油門開度設(shè)定單元，用由所述油門靈敏度增益設(shè)定單元設(shè)定的油門靈敏度增益來校正由所述油門開度檢測單元檢測的油門開度，以設(shè)定偽油門開度；目標(biāo)節(jié)氣門開度設(shè)定單元，基于由所述偽油門開度設(shè)定單元設(shè)定的偽油門開度和由引擎轉(zhuǎn)速檢測單元檢測的引擎轉(zhuǎn)速，設(shè)定目標(biāo)節(jié)氣門開度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的限速裝置，其特征在于所述油門靈敏度增益設(shè)定單元在檢測出超速的情況下，在設(shè)定時間內(nèi)輸出不會校正所述油門開度的所述油門靈敏度增益，同時向警報單元輸出告知超速的警報信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的限速裝置，其特征在于所述油門靈敏度增益設(shè)定單元在檢測出超速的情況下，若所述速度差不超過事先設(shè)定的速度超過量，則輸出不會校正所述油門開度的油門靈敏度增益。
全文摘要
本發(fā)明的限速裝置在沒有搭載汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的車輛上也能識別本車輛行駛道路的限制速度，并且當(dāng)本車輛的速度超過限制速度時，可告知駕駛員超速，以促使駕駛員在限制速度以內(nèi)進(jìn)行駕駛。檢測車速S和基于由前方識別攝像機(jī)(1)拍攝的圖像識別的速度標(biāo)識(31)上所表示的限制速度Sr，算出此車速S和限制速度Sr之間的速度差ΔS，將該速度差ΔS作為參數(shù)來設(shè)定油門靈敏度增益Gacc。并且，用該油門靈敏度增益Gacc來校正油門開度θacc，以取得偽油門開度θah，并基于此偽油門開度θah和引擎轉(zhuǎn)速Ne設(shè)定目標(biāo)節(jié)氣門開度θe。
文檔編號B60K28/10GK102431493SQ20111030274
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者丸山匡, 城井勇二, 松浦宗德 申請人:富士重工業(yè)株式會社