(57)【要約】【課題】乗物用の改良型電子安定性制御システムを提供する。【解決手段】乗物用の電子安定性制御（ＥＳＣ）システムが開示される。電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、乗物のブレーキ及びスロットルの動作に変更を加えることで、意図された乗物方向及び／又はヨーレートと、実際の乗物方向及び／又はヨーレートとの間の差を減少することにより、乗物の横滑りを減少するようにプログラムされる。ＥＳＣシステムは、車輪速度センサ、ハンドル位置センサ、ヨーレートセンサ、及び横方向加速度センサから入力を受け取る。又、ＥＳＣシステムは、乗物が位置している道路の特性を少なくとも指示する入力も受け取り、乗物が位置する道路は、マップデータベースを使用するポジショニングシステムから決定され、又、特性は、マップデータベースから決定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗物用の改良型電子安定性制御システムにおいて、
乗物が走行する道路網内の道路の特性を指示するデータを含むマップデータベースと、
前記マップデータベースに作動的に結合され、前記道路網内の道路における乗物の位置を決定するためのポジショニングシステムと、
プログラミング機能を実行するように動作できるプロセッサを含む電子制御ユニットであって、この電子制御ユニットは、乗物の方向及びハンドル位置を指示するセンサに作動的に結合され、更に、この電子制御ユニットは、道路における乗物の位置を指示する情報を受け取るように前記ポジショニングシステムに作動的に結合され、更に、この電子制御ユニットは、前記乗物の個々の車輪に関連したブレーキに関連したブレーキアクチュエータへの出力を含むような電子制御ユニットと、
前記電子制御ユニット上で実行され、前記センサからの入力と、乗物が位置する道路の特性を指示する前記マップデータベースからの情報とを使用して、意図された乗物方向と実際の乗物方向との間の差を減少するために前記ブレーキアクチュエータへ出力を与えるべきかどうか決定するＥＳＣプログラムと、
を備えた電子安定性制御システム。
【請求項２】
前記ＥＳＣプログラムは、意図された乗物方向と実際の乗物方向との間の差を減少するための前記ブレーキアクチュエータへの出力も決定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
乗物用の改良型電子安定性制御システムにおいて、
乗物が走行する道路網内の道路の特性を指示するデータを含むマップデータベースと、
前記マップデータベースに作動的に結合され、前記道路網内の道路における乗物の位置を決定するためのポジショニングシステムと、
プログラミング機能を実行するように動作できるプロセッサを含む電子制御ユニットであって、この電子制御ユニットは、乗物の方向及びハンドル位置を指示するセンサに作動的に結合され、更に、この電子制御ユニットは、道路における乗物の位置を指示する情報を受け取るように前記ポジショニングシステムに作動的に結合され、更に、この電子制御ユニットは、前記乗物の個々の車輪に関連したブレーキに関連したブレーキアクチュエータへの出力を含むような電子制御ユニットと、
前記電子制御ユニット上で実行され、前記センサからの入力と、乗物が位置する道路の特性を指示する前記マップデータベースからの情報とを使用して、意図された乗物方向と実際の乗物方向との間の差を減少するための前記ブレーキアクチュエータへの出力を決定するＥＳＣプログラムと、
を備えた電子安定性制御システム。
【請求項４】
前記ＥＳＣプログラムは、乗物が位置しているところからある程度前方の道路の特性を指示する前記マップデータベースからの情報を使用して、意図された乗物方向と実際の乗物方向との間の差を減少するために前記ブレーキアクチュエータへ出力を与えるべきかどうか決定する、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＥＳＣプログラムは、乗物が位置しているところからある程度前方の道路の特性を指示する前記マップデータベースからの情報を使用して、意図された乗物方向と実際の乗物方向との間の差を減少するための前記ブレーキアクチュエータへの適当な出力を決定する、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＥＳＣプログラムは、乗物が位置しているところの道路の特性を指示する前記マップデータベースからの情報を使用して、乗物速度を下げるために乗物のスロットルに関連したスロットルアクチュエータへ出力を与えるべきかどうか決定する、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＥＳＣプログラムにより使用される前記マップデータベースからの道路の特性は、道路の形状を含む、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項８】
前記ＥＳＣプログラムにより使用される前記マップデータベースからの道路の特性は、道路の巾を含む、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項９】
前記ＥＳＣプログラムにより使用される前記マップデータベースからの道路の特性は、道路の勾配を含む、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＥＳＣプログラムにより使用される前記マップデータベースからの道路の特性は、道路の摩擦を含む、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ＥＳＣプログラムにより使用される前記マップデータベースからの道路の特性は、路面を含む、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ＥＳＣプログラムにより使用される前記マップデータベースからの道路の特性は、路肩を含む、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ＥＳＣプログラムにより使用される前記マップデータベースからの道路の特性は、カントを含む、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ＥＳＣプログラムにより使用される前記マップデータベースからの道路の特性は、ブラックスポットを含む、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ＥＳＣプログラムにより使用される前記マップデータベースからの道路の特性は、ガードレールを含む、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ＥＳＣプログラムにより使用される前記マップデータベースからの道路の特性は、道路の中央分離帯を含む、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ＥＳＣプログラムにより使用される前記マップデータベースからの道路の特性は、制限速度情報を含む、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ＥＳＣプログラムにより使用される前記マップデータベースからの道路の特性は、曲率を含む、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記乗物方向は、乗物のヨーレートを含む、請求項１又は３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ＥＳＣプログラムは、前記マップデータベースからの情報を使用して、乗物の操向操作、方向及びレートも変更する、請求項３に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ＥＳＣプログラムは、前記マップデータベースからの情報を使用して、乗物シャーシのスプリングレートも変更する、請求項３に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ＥＳＣプログラムは、前記マップデータベースからの情報を使用して、乗物シャーシのロールレートも変更する、請求項３に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ＥＳＣプログラムは、前記マップデータベースからの情報を使用して、車輪のガタツキ減衰レートも変更する、請求項３に記載のシステム。
【請求項２４】
前記ＥＳＣプログラムは、前記マップデータベースからの情報を使用して、車輪の反発減衰レートも変更する、請求項３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記ＥＳＣプログラムは、前記マップデータベースからの情報を使用して、乗物の伝達ギア選択も変更する、請求項３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記ＥＳＣプログラムは、前記マップデータベースからの情報を使用して、乗物の伝達トルクコンバータカップリングも変更する、請求項３に記載のシステム。
【請求項２７】
前記ＥＳＣプログラムは、前記マップデータベースからの情報を使用して、乗物のブレーキブーストレベルも変更する、請求項３に記載のシステム。
【請求項２８】
前記ＥＳＣプログラムは、前記マップデータベースからの情報を使用して、乗物のホイールチャンバーも変更する、請求項３に記載のシステム。
【請求項２９】
前記ＥＳＣプログラムは、前記マップデータベースからの情報を使用して、乗物のホイールキャスターも変更する、請求項３に記載のシステム。
【請求項３０】
乗物の電子安定性制御システムの動作方法において、
道路網内の道路に沿った乗物の位置を決定するステップと、
道路に沿った乗物の位置における道路の特性を決定するためにマップデータベースにアクセスするステップと、
実際の乗物ヨーレート及び意図された乗物ヨーレートを指示する乗物のセンサからの出力を得るステップと、
前記センサからの出力及び乗物の位置における道路の特性を使用して、実際の乗物ヨーレートと意図された乗物ヨーレートとの間の差を減少するためにブレーキアクチュエータへ出力を与えるべきかどうか決定するステップと、
を備えた方法。
【請求項３１】
前記センサからの出力及び乗物の位置における道路の特性を使用して、実際の乗物ヨーレートと意図された乗物ヨーレートとの間の差を減少するためにブレーキアクチュエータへ出力を与えるべきかどうか決定した後に、前記センサからの出力及び乗物の位置における道路の特性を使用して、実際の乗物ヨーレートと意図された乗物ヨーレートとの間の差を減少するためにブレーキアクチュエータへ付与すべき出力を決定するステップを更に備えた、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
乗物の電子安定性制御システムの動作方法において、
道路網内の道路に沿った乗物の位置を決定するステップと、
道路に沿った乗物の位置における道路の特性を決定するためにマップデータベースにアクセスするステップと、
実際の乗物ヨーレート及び意図された乗物ヨーレートを指示する乗物のセンサからの出力を得るステップと、
前記センサからの出力及び乗物の位置における道路の特性を使用して、実際の乗物ヨーレートと意図された乗物ヨーレートとの間の差を減少するためにブレーキアクチュエータへ出力を与えるべきかどうか決定するステップと、
前記センサからの出力及び乗物の位置における道路の特性を使用して、実際の乗物ヨーレートと意図された乗物ヨーレートとの間の差を減少するためのブレーキアクチュエータに対する適当な出力を決定するステップと、
を備えた方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗物の電子安定性制御システムに係る。
【背景技術】
【０００２】
電子安定性制御（ＥＳＣ）システムは、近代的な乗物に強力な安定性を付加するものである。ＥＳＣシステムは、事故を生じ易い道路条件、挑戦的操縦、及び運転者の反応又は能力の相違のもとで制御を維持する上で運転者の助けとなる。今日製造されている多くの乗物モデルは、ＥＳＣシステムを標準装置として装備している。ＥＳＣシステムは、将来、巾広く利用されることが予想される。
【０００３】
ＥＳＣシステムとは、乗物の横滑りを検出して減少させるコンピュータベースの技術である。ＥＳＣシステムは、乗物の操向制御が失われるのを検出し、次いで、各車輪に個々に適当にブレーキをかけて、運転者のハンドル入力に基づいて乗物を運転する上で助けとなるようにする。より詳細には、電子安定性制御（ＥＳＣ）システムは、安定性及び性能を改善する目的で、車輪ブレーキを個々に作動して自動車にヨーモーメントを誘起することにより動作する。ＥＳＣシステムでこれを達成するために、ＥＳＣシステムは、自動車が実際に何を行っているか、及び自動車が理想的な環境のもとで「何を行うべきか」分析する。
【０００４】
従来のＥＳＣ計装は、ハンドル位置センサ、横方向加速度計、車輪速度センサ、ヨーレートセンサ、ブレーキ及びスロットル入力用センサ、並びにイネーブル／ディスエイブルスイッチを含む。電子制御ユニット（ＥＣＵ）及び液圧制御ユニット（ＨＣＵ）によって作動が管理される。ＥＳＣシステムは、自動車の動力学に影響を及ぼすように車輪ブレーキ圧力及びエンジンスロットルを作動することができる。ＥＳＣシステム設計は、運転者から制御を奪い去ったり道路についての運転者の「感覚」を無効にしたりせずに、運転者を支援するよう試みる。ＥＳＣシステムの特徴は、いつ速度又は操向を自己調整すべきか知るためにタイヤのある程度のスリップを感じることができねばならない。ＥＳＣシステムが作動しても、運転者の反応の性質は変化しない。ＥＳＣシステムの介在は、運転者の入力をより効果的なものにする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既存のＥＳＣシステムは、有用な利益及び効果を発揮するが、改善の余地があり続けている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上のことから、乗物用の改良された電子安定性制御（ＥＳＣ）システムのための方法及びシステムが提供される。電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、乗物のブレーキ及びスロットルの動作に変更を加えることで、意図された乗物方向及び／又はヨーレートと、実際の乗物方向及び／又はヨーレートとの間の差を減少することにより、乗物の横滑りを減少するようにプログラムされる。ＥＳＣシステムは、車輪速度センサ、ハンドル位置センサ、ヨーレートセンサ、及び横方向加速度センサから入力を受け取る。又、ＥＳＣシステムは、乗物が位置している道路の特性を少なくとも指示する入力も受け取り、乗物が位置する道路は、マップデータベースを使用するポジショニングシステムから決定され、又、特性は、マップデータベースから決定される。ＥＳＣシステムは、乗物の滑りを減少するために乗物の動作をいつ及び／又はどのように変更すべきか決定する際に、その道路特性情報を使用する。
【０００７】
本発明の他のシステム、方法及び特徴は、当業者であれば、添付図面及び以下の詳細な説明を検討したときに明らかになるであろう。そのような全ての付加的なシステム、方法及び特徴は、この説明に包含され、本発明の範囲内に包含され、そして特許請求の範囲により保護されることが意図される。
【０００８】
以下に述べる本発明の実施例は、添付図面を参照して良く理解することができよう。添付図面におけるコンポーネントは、必ずしも同じ縮尺率でなく、本発明の原理を示す際に強調がなされている。種々の図面を通じて対応する部分は同じ参照番号で示されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による電子安定性制御システムを伴う乗物を示す図である。
【図２】図１のデータベースに含まれた道路のデータベース表現に含まれるコンポーネントを示す図である。
【図３】図１の電子安定性制御システムにより遂行されるプロセスのフローチャートである。
【図４】図１の電子安定性制御システムにより遂行されるプロセスの別の実施形態のフローチャートである。
【図５】３つの操向入力のセットを示すグラフである。
【図６】マップデータが装備されたＥＳＣシステムにおいてバンク付けされたカーブでのヨーレートエラー減少を示すグラフである。
【図７】５６ｍｐｈの正のバンクにおける一次レーン偏差ピークを示すグラフである。
【図８】６０ｍｐｈの正のバンクにおける一次レーン偏差ピークを示すグラフである。
【図９】バンク付けされたカーブのＥＳＣ性能メトリックを示すテーブルである。
【図１０】種々の速度での正のバンクにおけるＲＭＳヨーレートエラーを示すグラフである。
【図１１】種々の速度での正のバンクにおけるＲＭＳスリップ角度を示すグラフである。
【図１２】種々の速度での正のバンクにおける一次レーン偏差ピークを示すグラフである。
【図１３】種々の速度での正のバンクにおける最小事象速度を示すグラフである。
【図１４】図１の電子安定性制御システムにより遂行されるプロセスの別の実施形態のフローチャートである。
【図１５】図１の電子安定性制御システムの更に別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ｉ．電子安定性制御システム
図１は、電子安定性制御システム１０２の本実施形態を含む乗物１００を示す図である。ＥＳＣシステム１０２は、乗物の幾つかの動作を監視するセンサと、それらセンサから入力を受け取り、乗物の動作に対する変更を決定し、それら変更を適用するコマンドをアクチュエータに出力するＥＳＣプログラムとを備えている。より詳細には、ＥＳＣシステム１０２のセンサの中には、ハンドルセンサ１０８が含まれる。このハンドルセンサ１０８は、乗物のハンドル１１２の位置（即ち、角度）を決定し、そしてそのハンドルの位置を指示する信号を連続的に又は規則的に出力する。
【００１１】
又、ＥＳＣシステム１０２のセンサの中には、ヨーレートセンサ１１６も含まれる。このヨーレートセンサ１１６は、乗物１００内に位置される。ヨーレートセンサ１１６は、乗物１００のヨーレートを測定し、それを表す出力信号を与える。ヨーレートセンサ１１６は、乗物のヨーレートを指示する信号を規則的に及び／又は連続的に与える。
【００１２】
又、ＥＳＣセンサは、車輪センサ１２０（１）、１２０（２）、１２０（３）及び１２０（４）を含む。これら車輪センサ１２０（１）、１２０（２）、１２０（３）及び１２０（４）は、各個々の車輪１２２（１）、１２２（２）、１２２（３）及び１２２（４）の速度（即ち、回転）を各々測定する。各車輪センサは、各車輪速度を指示する出力信号を発生する。車輪センサ１２０（１）、１２０（２）、１２０（３）、及び１２０（４）は、各車輪の速度を指示する出力信号を連続的に及び／又は規則的に発生する。
【００１３】
又、ＥＳＣセンサは、横方向加速度センサ１３０も含む。この横方向加速度センサ１３０は、乗物１００内に位置される。又、横方向加速度センサ１３０は、乗物１００の横方向加速度を測定して、それを表す出力信号を発生する。更に、横方向加速度センサ１３０は、乗物の横方向加速度を指示する信号を規則的に及び／又は連続的に発生する。
【００１４】
又、ＥＳＣセンサは、スロットルセンサ１３６も含む。このスロットルセンサ１３６は、乗物のスロットル１３８の位置及び／又は動作を測定する。又、スロットルセンサ１３６は、スロットルの位置及び／又は動作を指示する出力信号を連続的に及び／又は規則的に発生する。
【００１５】
ＥＳＣシステム１０２は、必ずしも上述した全ての形式のセンサを含まなくてもよい。或いは又、ＥＳＣシステム１０２は、上述したものとは異なるセンサを含んでもよいし、又は上述したものに加えて他のセンサを含んでもよい。
【００１６】
ＥＳＣシステム１０２は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１４４を含む。この電子制御ユニット１４４は、ソフトウェア、ファームウェア、又はその他のものでプログラムすることのできるマイクロプロセッサ又は他のコンピュータハードウェア装置でよい。電子制御ユニット１４４は、乗物に使用して動作するための標準仕様を満足する。
【００１７】
電子制御ユニットは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル回路、アナログ回路、汎用プロセッサ、又はその組み合わせでよい。１つの実施形態では、プロセッサは、関連コンポーネント又は装置の種々の電子装置及びロジックを制御し及び／又は通信するように動作できる１つ以上のプロセッサである。
【００１８】
電子制御ユニット１４４は、電子安定性制御アプリケーション１５０を実行する。この電子安定性制御アプリケーション１５０は、ソフトウェア又はファームウェアで具現化されるプログラムである。電子安定性制御アプリケーション１５０は、ここに述べる電子安定性制御システムの機能を実施するためのプログラムインストラクションを実行する。電子安定性制御アプリケーション１５０は、電子安定性制御システムのセンサから信号入力を受け取る。より詳細には、電子安定性制御アプリケーション１５０は、ハンドルセンサ１０８、ヨーレートセンサ１１６、車輪センサ１２０（１）、１２０（２）、１２０（３）及び１２０（４）、横方向加速度センサ１３０、及びスロットルセンサ１３６から信号出力を受け取る。
【００１９】
ＥＳＣシステム１０２は、ある乗物システムの動作を変更するためにＥＳＣアプリケーション１５０により決定されたコマンドを実行するアクチュエータを備えている。電子安定性制御アプリケーション１５０により決定されるように、ＥＣＵ１４４は、１つ以上の液圧制御ユニット１５６及び１５８に信号を与える。液圧制御ユニット１５６は、乗物のスロットル１３８に関連したアクチュエータ１６２の動作を制御する。液圧制御ユニット１５８は、各車輪１２２（１）、１２２（２）、１２２（３）及び１２２（４）の１つに関連したブレーキに各々関連したアクチュエータ１６６（１）、１６６（２）、１６６（３）及び１６６（４）の動作を制御する。これらのアクチュエータにより、ＥＳＣシステム１０２は、乗物１００の動力学（即ち、動作及び移動）に影響を及ぼすように車輪ブレーキ力及びエンジンスロットルを作動することができる。
【００２０】
ＥＳＣシステム１０２は、イネーブル／ディスエイブルスイッチ１７０を備えている。このスイッチ１７０は、運転者がＥＳＣシステム１０２の動作をデアクチベートできるようにする。又、このスイッチ１７０は、装置１００の計器パネルに装着することができる。更に、イネーブル／ディスエイブルスイッチ１７０は、ＥＳＣシステム１０２がデアクチベートされたときに運転者に通知するために警報ライト又は他のインジケータに関連付けられる。
【００２１】
この実施形態では、ＥＳＣシステム１０２は、マップデータベース１８０及びポジショニングシステム１８４も備えている。マップデータベース１８０は、乗物１００が走行している道路を表すデータを含む道路網のデータ表現を含む。１つの実施形態では、データ表現は、各道路を一連の道路セグメントとしてモデリングし、ここで、道路セグメントとは、交差点（即ち、道路が別の道路に接続する場所）間の道路の部分、又は道路が終了となる部分である。或いは、マップデータベース１８０は、道路網における道路を他の仕方で表すことができる。又、マップデータベース１８０は、ナビゲーションシステムの一部分でもよいし、又はナビゲーションシステムによって使用されてもよい。しかしながら、他の実施形態では、マップデータベースは、必ずしもナビゲーションシステムにより使用されない。
【００２２】
マップデータベース１８０は、乗物において、ハードドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュドライブ、或いはデータを記憶するのに適した他の有形媒体のような適当なデータ記憶媒体に記憶される。又、マップデータベースは、乗物から離れて位置されて、ワイヤレス通信ネットワークを経てアクセスされてもよい。或いは又、マップデータベースの一部分を乗物に配置し、別の部分を離れたところに配置してもよい。
【００２３】
イリノイ州シカゴに所在するＮＡＶＴＥＱノースアメリカ、ＬＬＣのようなマップ開発会社により適当なマップデータベースが提供される。
【００２４】
マップデータベース１８０は、乗物が走行する道路網を表すデータを含む。１つの実施形態では、マップデータベース１８０は、米国のような１つの国全体にわたる道路網を表すデータを含む。或いは又、カバレージエリアは、米国、カナダ及びメキシコのような幾つかの国に対応してもよい。別の態様によれば、マップデータベースのカバレージエリアは、国、州、地方、都市、首都エリア、規則的形状エリア、又は不規則形状エリアのような、国の一部分、又は地域内の領域だけを含んでもよい。マップデータベース１８０は、カバーされた地域内の全ての道路を表してもよいし、或いは又、マップデータベースは、エリア内の道路の一部分、例えば、アクセス制御された道路、又は大容量道路だけを表してもよい。
【００２５】
ポジショニングシステム１８４は、道路網上の乗物１００の位置を決定するハードウェア及びソフトウェアを含む。ポジショニングシステム１８４は、グローバルナビゲーションサテライトシステム（ＧＮＳＳ）ユニット（例えば、ＧＰＳ、ガリレオ、グロナス又はコンパス）、及び／又は他のポジショニングハードウェア１８６、例えば、ジャイロ、加速度計及び傾斜計を含む慣性センサ、を含む。又、ポジショニングシステム１８４は、車輪速度センサ１２０も含む。又、ポジショニングシステム１８４は、ポジショニングアプリケーション１８８も含む。このポジショニングアプリケーション１８８は、ポジショニングハードウェア１８６及びマップデータベース１８０により出力された情報を使用するソフトウェアルーチン又はプログラムである。ポジショニングアプリケーション１８８は、道路セグメントに沿った乗物の三次元位置、速度及び方向を決定する。ポジショニングアプリケーション１８８は、電子安定性制御アプリケーション１５０と同じ電子制御ユニット１４４にインストールされ、そこでランされ又は実行されるか、或いは又、ポジショニングアプリケーション１８８は、個別のプロセッサにインストールされ、そこでランされ又は実行される。
【００２６】
図２は、マップデータベース１８０における道路セグメントのデータ表現１９０に含まれるデータコンポーネントの幾つかを示す図である。道路の各データ表現１９０は、データレコードを独特に識別するＩＤ１９０（Ｉ）を含む。又、道路のデータ表現１９０は、道路の位置及び形状に関する情報１９０（２）も含む。位置情報１９０（２）は、道路セグメントのエンドポイント（例えば、ノード）の緯度、経度及び高度と、おそらく、エンドポイント間の道路セグメントに沿った位置（例えば、形状ポイント又は連続方程式）とを含む。
【００２７】
この実施形態では、道路１９０の表現は、ＥＳＣシステム１０２の動作に有用な情報を含む。マップデータベース１８０に含まれる道路セグメントに関する情報の幾つかの形式を以下に示す。マップデータベースの一実施形態は、これらの全ての形式のデータを含む必要がないことを理解されたい。又、マップデータベースは、それらに加えて、他の形式のデータを含むことも理解されたい。更に、道路セグメントに関する情報は、その情報が、表現された全道路セグメント又は道路セグメントの一部分に適用されるかどうか、記述された特性又は特徴が、表現された道路セグメントに沿って変化するかどうか、そのような変化がどこで生じるか、及びその変化の各側における特性又は特徴、を指示する。
【００２８】
位置及び形状（ジオメトリ）：道路のデータ表現は、道路の位置及び形状（ジオメトリ）を指示する情報１９０（２）を含む。ジオメトリは、全道路セグメントに対して指示されるか、又は道路セグメントに沿った種々のポイントにおいて指示される。道路のこの特性は、形状ポイント、スプライン、クロソイド、或いは他の手段又は式によって指示することができる。
【００２９】
曲率：道路のデータ表現は、道路の曲率又は曲率半径を指示する情報１９０（３）を含む。曲率又は曲率半径は、全道路セグメントに対して指示されるか、又は道路セグメントに沿った種々のポイントにおいて指示される。道路のこの特性は、形状ポイント、スプライン、クロソイド、或いは他の手段又は式によって指示することができる。
【００３０】
高さ及び勾配：道路のデータ表現は、道路の高さ及び勾配を指示する情報１９０（４）も含む。
【００３１】
速度制限：道路のデータ表現は、道路に沿った速度制限を指示する情報１９０（５）も含む。この速度制限情報は、速度制限が道路に沿って変化するかどうか、又は速度制限が異なる時間に又は異なる条件（例えば、スクールゾーン）のもとで変化するかどうか指示する。
【００３２】
レーン及びレーン巾：道路のデータ表現は、道路に沿ったレーンの数及び位置を指示する情報１９０（６）も含む。この情報は、各レーンの巾も指示する。
【００３３】
路面：含まれるデータの１つの形式は、路面の形式を指示するデータである。この形式の情報１９０（７）は、路面が舗装であるか、未舗装であるか、セメントであるか、アスファルトであるか、砂利であるか、溝付きであるか、等、を指示する。
【００３４】
路肩：道路のデータ表現は、道路に沿って路肩が存在するかどうか指示する情報１９０（９）も含む。この情報は、路肩が道路の両側に存在するか又は片側だけに存在するかを指示する。又、この情報は、路肩のサイズ（即ち、巾）、路肩面の形式、路肩が存在する道路に沿った長さ、及び路肩の他の特性も指示する。
【００３５】
摩擦：道路のデータ表現は、路面の摩擦特性を指示する情報１９０（１０）も含む。これは、摩擦係数又は他の手段によって指示される。
【００３６】
カント：道路１９０のデータ表現は、道路に沿ったカント（横断勾配）を指示する情報１９０（１１）も含む。
【００３７】
ブラックスポット：道路１９０のデータ表現は、道路に沿った「ブラックスポット」の位置を指示する情報１９０（１２）も含む。ブラックスポットとは、通常の事故率より高い場所である。ブラックスポット情報１９０（１２）は、道路セグメントに沿ったブラックスポットの特定位置と、ブラックスポットに関連した事故状態の種類とを指示する。
【００３８】
中央分離帯：道路のデータ表現は、道路に沿って中央分離帯が存在するかどうか指示する情報１９０（１３）も含む。この情報１９０（１３）は、中央分離帯のサイズ及び構造（例えば、コンクリート、眺望）を指示する。この情報１９０（１３）は、中央分離帯を通る通路があるかどうか及びそのような通路がどこにあるかも指示する。
【００３９】
ガードレール、中央分離帯及び他の路傍構造：道路のデータ表現は、道路に沿ってガードレールが存在するかどうか、もし存在すれば、ガードレールが道路の左側か、右側か、又は両側かを指示する情報１９０（１４）も含む。又、道路のデータ表現は、道路に沿った他の構造も含む。
【００４０】
他のデータ：上述したデータの形式は、排他的なものではない。道路の表現に関連した他の種類のデータ１９０（ｎ）も存在する。
【００４１】
II．ＥＳＣ動作−概略
電子安定性制御（ＥＳＣ）システムは、車輪ブレーキ、及びおそらくは、他の乗物システム、例えば、スロットルを個々に操作することにより動作し、安定性及び性能を改善する目的で自動車にヨーモーメントを誘起させる。これを達成するＥＳＣシステムの場合に、このシステムは、自動車の実際の動作及び移動に関する情報、及び理想的な環境のもとで自動車をどのように動作及び移動「すべきか」の情報を収集する。それ故、ある量の計装が、予想をなすためのオンボード動力学モデルと共に使用される。ＥＳＣシステム動作の包括的説明が、ボッシュ・オートモーティブ・ハンドブック（第６版、２００４年、ロバートボッシュＧｍｂＨ編集）に掲載されている。
【００４２】
上述したように、ＥＳＣシステムは、自動車の測定ヨーレートと、その理想的な計算ヨーレートとの間の差を監視して制御する。ヨーレート利得式は、曲線上を移動する間にヨーレートを推定するのに使用できる。
2011219089.tif 000003
但し、ｒは、ヨーレートであり、δfは、前車軸操向角であり、νxは、長手方向速度であり、Ｌは、ホイールベースであり、Ｋuは、アンダーステア勾配である。
【００４３】
この式は、自動車の特定のアンダーステア勾配Ｋuを考慮するものであるが、道路の摩擦を考慮していない。測定された横方向加速度及び長手方向速度に基づく最大達成可能ヨーレートがある。
2011219089.tif 000004
但し、αyは、横方向加速度である。
【００４４】
最大ヨーレートの式は、摩擦係数に絶対的に依存する。摩擦係数ｘが与えられると、自動車は、横方向加速度がｘ＊ｇに達したときに横滑りを開始する。従って、加速度は、道路の摩擦係数を越えない。修正ヨーレート推定は、上限を考慮している。
Ｒest＝ｍｉｎ（｜ｒunlimited｜、｜ｒmax｜）ｓｇｎ（ｒunlimited）
【００４５】
ヨーレートエラーの推定値は、自動車のセンサからの測定値と、推定ヨーレートとの間の差である。
ｒdiff＝ｒmeas−ｒest
【００４６】
しかしながら、この推定は、横方向取り扱いの動力学を含まず、測定ヨーレートと推定ヨーレートとの間の位相差に寄与するある程度の遅れがある。ヨーレート差信号をフィルタリングし微分するある実験では、ＥＳＣアクチベーションをトリガーするための受け容れられる推定値が得られる。
【００４７】
ヨーレートエラーが、あるスレッシュホールドを越えると、ＥＳＣシステムがアクチベートし、個々の車輪にブレーキをかけて、自動車に望ましいヨーモーメントを生成させる。過剰なアンダーステアは、自動車がカーブの外側に向けて意図された経路を去るようにさせ、ＥＳＣシステムのアクションは、内側の後輪ブレーキをかけて、自動車をレーンに戻させる。他方、過剰なオーバーステアは、自動車が意図された経路の内側へそれて、おそらく、スピンアウトするようにさせる。この場合のＥＳＣシステムのアクションは、外側の前輪ブレーキをかけて、スピンに対抗するようにさせる。既存の従来型ＥＳＣシステムは、実際上、運転者の意図又は道路の形状に気付かない。既存の従来型システムは、発生するヨーレートエラーに反応する。既存の従来型システムは、ヨーレートエラーに加えて、例えば、推定スリップ角エラーのような他のエラー信号を使用できることを理解されたい。
【００４８】
III．ＥＳＣ動作−フローチャート
図３は、図１におけるＥＳＣシステム１０２の本実施形態の動作を示すフローチャートである。図３は、ＥＳＣシステム１０２により遂行されるプロセス２００を示す。この実施形態では、プロセス２００は、２つの成分プロセスを含む。１つの成分プロセス２０４は、図１におけるＥＳＣアプリケーション１５０により遂行されるステップを含む。この成分プロセス２０４は、乗物の運転を監視し、乗物の運転に対する変更を行うためのコマンドを出力する。他方の成分プロセス２０８は、図１におけるポジショニングアプリケーション１８８により遂行されるステップを含む。この成分プロセス２０８は、乗物の位置と、乗物が走行する道路の特性とを決定する。本実施形態では、プロセス２０４及び２０８が並列に動作される。更に、本実施形態では、プロセス２０４及び２０８は、連続的に動作され、乗物が運転される間にそれらのステップを何回も実行するようにループし、即ち循環する。
【００４９】
先ず、ポジショニングプロセス２０８を参照すれば、乗物の位置を指示するポジショニングハードウェア１８４からのデータが得られる（ステップ２１２）。このステップでは、入力は、地理的座標の形態である。或いは又、入力は、慣性センサ、車輪速度センサ（即ち、１２０）、又は他のハードウェアからのデータを含む。
【００５０】
ポジショニングハードウェア１８４から得られた情報を使用して、ポジショニングプロセス２０８は、乗物位置を道路セグメントに沿った位置にマッチングさせる（ステップ２１６）。プロセス２０８は、マップデータベース１８０をこの目的に使用する。マップマッチングステップ２１６は、乗物が進行する方向及び乗物が位置するレーンを含めて、道路セグメントに沿った乗物の厳密な現在位置を決定する。別の実施形態では、マップマッチングステップ２１８は、乗物の前方の道路網の一部分も決定する。乗物の前方の道路網の一部分を決定することは、参考としてここに全開示を援用する米国特許第６，４０５，１２８号及び第６，７３５，５１５号に開示されたプロセスを使用して遂行される。これら特許に開示された技術及びマップデータベースからの情報を使用して、乗物の前方の道路のデータモデルが生成され、維持され、及び更新される。道路のデータモデルは、ある限度又はスレッシュホールドまで延びる。その限度は、距離、走行時間、掲示された速度限界、実際の乗物速度又は他のファクタに基づく。例えば、距離の限度は、０．５ｋｍ、１ｋｍ、２ｋｍ、又は他の距離でよい。その限度内に交差点が位置する場合には、乗物の前方の道路のデータモデルは、乗物が走行できる複数の考えられる道路に関する情報も含む。又、データモデルは、複数の考えられる道路のうち、乗物が走行する見込みが最も高い１つの道路である「最も見込みの高い経路」を識別してもよい。「最も見込みの高い経路」の決定は、前記特許に説明されている。
【００５１】
次いで、ポジショニングプロセス２０８は、その決定された乗物位置に関連した道路特性を決定するステップを含む（ステップ２２０）。ポジショニングプロセス２０８は、この目的でマップデータベース１８０からデータを得る。道路特性は、図２を参照して上述した特性のいずれかを含む。
【００５２】
ポジショニングプロセスは、乗物の位置に関連した（おそらく乗物の前方の）適用可能な道路特性を決定すると、その情報をＥＳＣアプリケーション１５０へ出力する（ステップ２２６）。次いで、ポジショニングプロセス２０８は、ポジショニングハードウェア１８４から乗物位置を指示する入力を得るステップ（再びステップ２１２）で再開する。ポジショニングプロセス２０８におけるステップは、乗物が運転される間に繰り返される。
【００５３】
図３のＥＳＣプロセス２０４を参照すれば、このプロセス２０４は、ＥＳＣセンサから入力を得るステップ（ステップ２３０）を含む。上述したように、ＥＳＣセンサは、実際の乗物運転及び意図された乗物運転を指示するセンサを含む。より詳細には、これらセンサは、ハンドルセンサ１０８、ヨーレートセンサ１１６、車輪速度センサ（集合的に１２０）、横方向加速度センサ１３０、及びスロットルセンサ１３６を含む。
【００５４】
ＥＳＣプロセス２０４は、道路特性情報を幾つかの異なる仕方で使用できる。それ故、ＥＳＣプロセス２０４では、異なる段階において道路特性情報を得ることができる。図３に示す実施形態では、ＥＳＣプロセス２０４は、ポジショニングアプリケーションプロセス２０８のステップ２２６で出力された道路特性情報を得（ステップ２３４）、その後、実際の乗物ヨーレート及び意図された乗物ヨーレートを決定するステップ（ステップ２４０）が行われる。ＥＳＣプロセス２０４は、この段階において、実際の、又は意図されたヨーレートを決定するステップの一部分として道路特性情報が使用されるときに道路特性情報を得ることができる。このように道路特性情報を使用する幾つかの例を、以下のセクションで説明する。
【００５５】
次いで、ＥＳＣプロセス２０４は、実際の及び意図された乗物ヨーレートを比較する（ステップ２４４）。実際の乗物ヨーレートと意図された乗物ヨーレートとの間の差がスレッシュホールドを越えない場合には、ＥＳＣプロセス２０４は、センサ入力を得るステップ（再びステップ２３０）へ戻り、プロセス２０４は、そこから続く。
【００５６】
ステップ２４４へ戻ると、実際の乗物ヨーレートと意図された乗物ヨーレートとの間の差がスレッシュホールドを越える場合には、ＥＳＣプロセス２０４は、乗物運転に対する適当な変更（即ち、回復アクション）を決定する（ステップ２４８）。次いで、ＥＳＣプロセス２０４は、乗物アクチュエータ、即ちスロットルアクチュエータ１６２及び／又は個々のブレーキアクチュエータ１６６（１）、１６６（２）、１６６（３）及び１６６（４）へ適当な出力を与え（即ち、ＨＣＵを経て）、乗物の決定された運転を行う（ステップ２５２）。次いで、プロセス２０４は、センサから入力を得るように戻り（ステップ２３０）、プロセスは、上述したように続く。
【００５７】
上述したように、ＥＳＣプロセス２０４は、幾つかの異なる仕方で道路特性情報を使用することができ、従って、ＥＳＣプロセス２０４の異なる段階において道路特性情報を得ることができる。図４は、ＥＳＣプロセス２０４の別の実施形態を示す。図４のＥＳＣプロセス２０４は、図３に示すＥＳＣプロセスと同じステップを幾つか含み、同様のステップは、同じ番号で示されている。
【００５８】
図４において、ＥＳＣプロセス２０４は、実際の乗物ヨーレートと意図された乗物ヨーレートとの間の差がスレッシュホールドを越えるという決定が（ステップ２４４で）なされた後にポジショニングアプリケーションプロセス２０８から道路特性情報を得る（ステップ２６０）。図４のＥＳＣプロセス２０４は、この段階において、実際の乗物運転に対して行うべき適当な変更を決定するステップの一部分として道路特性情報が使用されるときに道路特性情報を得ることができる。このように道路特性情報を使用する幾つかの例を、以下のセクションで説明する。
【００５９】
別の動作方法では、ＥＳＣプロセスは、実際の又は意図されたヨーレートの決定と、実際の乗物運転に対して行うべき適当な変更の決定との両方について、道路特性情報を使用することができる。（この方法は、図３及び４の組み合わせである。）この別の動作方法では、道路特性情報は、実際の又は意図されたヨーレートを決定するステップの前に得ることができ、次いで、実際の乗物運転に対して行うべき適当な変更を決定するステップでその後に使用するために保持することができる。或いは又、道路特性情報は、これら２つの機能に対して別々に得ることもできる。
【００６０】
IV．デジタルマップでのＥＳＣ動作
上述したように、図２を参照して述べたもののような、道路網の特徴、特性、又は他の観点に関するマップ情報は、ＥＳＣシステムにより幾つかの異なる仕方で使用することができる。ＥＳＣシステムでマップ情報を使用できるようにする幾つかの仕方を以下に説明する。
【００６１】
道路ジオメトリ：上述したように、ＥＳＣシステムは、ハンドル及びスロットルに関連したセンサのような種々のセンサ入力を使用して運転者の意図を決定する。運転者の意図を決定する上で助けとなるように、道路ジオメトリ、即ち乗物の特定位置における道路の形状及び乗物の直前の道路の形状を含む道路の形状を指示するマップ情報を使用することができる。例えば、乗物が走行している道路が左にカーブしていることをマップデータが指示する場合には、乗物を左へカーブさせるための運転者によるハンドルの操作は、意図的であると予想される。他方、乗物の前方の道路がまっすぐであることをマップデータが指示し且つ運転者の操作が乗物を左へカーブさせる場合には、ＥＳＣシステムは、ハンドルの操作が意図的でなく（例えば、運転者が眠そうであり）又は運転者が何かを避けようとしていると仮定することができる。いずれの場合にも、ＥＳＣシステムは、異なる仕方で動作することができる。例えば、乗物が道路ジオメトリの経路をたどらないように運転されるときには、ＥＳＣシステムは、乗物の運転をより積極的に変更する。
【００６２】
運転者の意図を決定するのに使用されるのに加えて、道路ジオメトリを指示するマップデータは、ＥＳＣシステムにより、乗物回復戦略の一部分として使用することもできる。例えば、ＥＳＣシステムは、近付きつつあるカーブ半径を要因として乗物回復戦略の計算に入れることができる。例えば、乗物がカーブした経路をたどらねばならないことをＥＳＣが決定し、且つ前方の道路が鋭くカーブしていることをマップデータが指示する場合には、ＥＳＣ回復戦略は、更に、減速を含むように、即ちスロットルアクチュエータの使用を通して、乗物の運転を変更することができる。
【００６３】
勾配：道路の勾配を指示するマップデータがＥＳＣシステムによって使用される。例えば、センサからの読みは、道路の勾配を考慮し且つ勾配の瞬時変化による他の関連センサの一時的な破壊を修正するように調整することができる。更に、道路の勾配は、運転者の意図を決定するのに使用できる。例えば、乗物が下り坂勾配に接近しつつあり且つブレーキがかけられる場合に、ＥＳＣシステムは、ブレーキをかけることが意図的であったと仮定する。同様に、道路の勾配を指示するマップデータは、ＥＳＣシステムにより、回復戦略を決定するのに使用される。例えば、乗物が下り坂を進む場合に、ＥＳＣ回復戦略は、乗物が上り坂を進むときに比して、より大きな力で且つより早めに、ブレーキをかけることができる。
【００６４】
速度制限：乗物位置における及び乗物位置の前方の道路の速度制限を指示するマップデータがＥＳＣシステムにより使用される。例えば、乗物が掲示された速度限界を越えて運転される場合に、ＥＳＣシステムは、速度違反が、実際の乗物運転と意図された乗物運転との間の差を考慮し、それ故、乗物運転をそれに応じて変更すると仮定する。例えば、これらの環境において、ＥＳＣシステムは、スリップを避けるためにブレーキを調整するのではなく、乗物速度を下げるためにスロットルを調整するのが好ましい。
【００６５】
レーン：レーンの数、位置、方向及び巾を指示するマップデータは、ＥＳＣシステムにより、運転者の意図を決定すると共に、必要に応じて、乗物の運転をどのように変更するか決定するのに使用される。例えば、乗物が右手レーンで運転されている間の急速なそれは、すぐ前にある障害物を回避するための運転者の試みを指示する。ＥＳＣシステムにより指令される回復アクションは、乗物が逆方向走行レーンへ入るのを回避させる。
【００６６】
路面：乗物位置における及び乗物位置の前方の路面を指示するマップデータがＥＳＣシステムにより使用される。例えば、乗物が砂利の路面で運転されるか、又は砂利の路面に接近しつつある場合には、ＥＳＣシステムは、コンクリート又はアスファルトの路面より早めに且つ積極的にスリップを修正し始める。
【００６７】
摩擦：乗物位置における及び乗物位置の前方の道路の摩擦を指示するマップデータは、上述した路面情報と同様に使用される。
【００６８】
路肩：道路の路肩の存在、サイズ及び表面組成を指示するマップデータがＥＳＣシステムにより使用される。例えば、乗物が、道路から、もろい砂利より成る路肩へと滑り落ちようとする場合には、ＥＳＣシステムは、路肩がより固い材料より成る場合より積極的な修正を適用する。別の例では、路肩が全く存在しないことをマップデータが指示する場合には、ＥＳＣシステムは、乗物が道路を外れて走行するのを防止するように回復アクションを増強する。
【００６９】
ガードレール及び中央分離帯：道路に沿ったガードレール及び中央分離帯の存在を指示するマップデータは、前記路肩情報と同様に使用される。
【００７０】
カント：道路に沿ったカント（バンキング）を指示するマップデータがＥＳＣシステムにより使用される。カントの程度は、乗物がカーブでスリップするかどうか及びどれほどスリップするかに直接影響する。それ故、道路のカントがより正であるほど、運転者の乗物制御を向上させるために、ＥＳＣは、あまり積極的に動作しない。例えば、乗物がカーブでスリップし、且つ乗物位置のすぐ前方で道路のカントが高くなることをマップデータが指示する場合には、道路のカントがスリップの減少に貢献すると期待されるので、ＥＳＣシステムは、あまり積極的に動作しない。
【００７１】
Ｖ．実施例
アイオワ大学においてナショナルアドバンストドライビングシミュレータ（ＮＡＤＳ）によりテスト分析が行われた。その目的は、ＥＳＣシステムの設計に適用されたデジタルマップ技術の有益さをテストし、評価することであった。選択された特定マップ属性は、道路の曲率、道路の巾、バンク角、及び道路の勾配であった。ＮＡＤＳ開発モデルは、ＥＳＣだけをモデリングし、ＡＢＳもＴＣＳもモデリングしない。
【００７２】
このテストは、生きた運転者をループから取り除き、そして突然のレーン侵入事象により模擬されるダブルレーン変更操縦の形態で、予め記録された運転者反応の繰り返し可能なセットを与えることにより、ＥＳＣシステム自体の性能に焦点を当てたものであった。従って、人間の運転者を必要としないオフラインモデルにおいて実験が行われた。ＮＡＶＴＥＱ  ＡＤＡＳリサーチプラットホーム（ＡＤＡＳ  ＲＰ）からのマップデータがＮＡＤＳ  ＭｉｎｉＳｉｍ  ＰＣベースのシミュレータへ一体化され、そして操向事象を障害として注入して操向及び速度コントローラによりシミュレーションが制御された。
【００７３】
シミュレーションに使用される運転者入力は、人間の運転者を使用して回避操向操縦を引き出した以前のＮＡＤＳ  ＥＳＣリサーチから抽出された。これらの操向入力は、種々の速度で様々な道路形式に適用された。基本的なクルーズコントロールが乗物速度を維持する一方、レーン追跡操向コントローラが閉ループ走行システムの基礎を与え、記録された操向プロフィールが障害として処置された。３つの操向入力のセットが図５に示されており、同じ事象に対して反応する運転者間の操向コマンドの変化の程度を示している。この調査に使用するために、全部で６７の右侵入操向事象が収集された。
【００７４】
デジタルマップ情報をもつ向上型ＥＳＣシステムの利益を評価するために実験的設計が生成された。その条件は、ベースライン（ＥＳＣなし）、標準的ＥＳＣ、及びデジタルマップ向上型ＥＳＣ（おそらく２以上）、並びに確認のためのＯＥＭ  ＥＳＣシステムを含む。更に、各条件内で、種々の速度が実行され、そして全ての条件及び速度は、複数のシナリオで模擬された。条件と条件との間に最も明白なコントラストを得るために、全ての道路に０．３の摩擦係数が使用された。
【００７５】
デジタルマップ情報がＥＳＣアルゴリズムの性能を改善することを期待できる状況から４つのシナリオが設計された。それらは、正にバンク付けされた右カーブ、負にバンク付けされた右カーブ、下り坂勾配、及び狭路を含む。各シナリオにおいて操向入力の完全なセットが実行された。更に、操向障害のない運転者が、高い速度でカーブシナリオを実行した。速度に関わりなく道路の同じスポットで操向障害が生じるように各シナリオにトリガーが埋め込まれた。独立変数は、ＥＳＣ条件、シナリオ、及び乗物速度であった。条件と条件との間の関心ある比較を明らかにする独立変数の３つは、レーン偏差、ヨーレートエラー、及びスリップ角度エラーであった。
【００７６】
実験では、３ファクタの工場設計が使用された。実際の運転者記録から操向入力を取り出すようにして各走行が６７回行われた。操向入力のセットが固定され、動力学モデルは決定論的であり、そして調査には人間の相互作用がなかった。これは、通常実験の設計に組み込まれるランダム化及びブロック化の必要性を除去した。この設計から非常に多数のシミュレーション走行が得られるので、効率的で且つエラーのない処理を与える上で助けとなるようにバッチ処理及び自動分析スクリプトが開発された。
【００７７】
経路追従
シナリオ運転中に適当な操向入力を自動的に与えるために経路追従操向コントローラが開発された。各シナリオを通して低い速度で手動で運転し、そして乗物位置の軌跡を経路データとしてセーブすることにより、経路が得られた。次いで、操向障害入力の存在中に種々の速度で予め記録された経路をたどるように調査運転が制御された。全操向信号は、フィードフォワード成分、フィードバックコントローラ成分、及び障害成分の組み合わせであった。この経路追従解決策は、開ループ成分が走行距離によってインデックスされ、障害入力も距離でトリガーされることを除いて、Sidhu氏等により説明されたゴールポイント解決策（A. Sidhu、D. R. Mikesell、D. A. Guenther、R. Bixel及びG. Heydingerの“Development and Implementation of a Path-Following Algorithm for an Autonomous Vehicle”、第ＳＰ−２１３８巻、２００７年）と同様である。
【００７８】
道路選択
北アメリカＮＡＶＴＥＱデータベースには、シナリオの要件を満足する２つの道路区分が位置されている。道路の曲率及び勾配属性がデジタルマップデータベースから使用される一方、道路巾及びバンク角度が合成される。
【００７９】
選択された第１の道路セグメントは、ノースリバティにおけるアイオワシティのドゥビュークストリート北の区分であった。道路のこの区分は、カーブシナリオ及び道路巾シナリオの両方に使用された。これら各シナリオにおける走行方向は、北西から南東である。両カーブシナリオは、データベースにおける同じ物理的カーブへマップされるが、異なるバンク角度で合成される。カーブとして、南東方向に走行して、右への第１カーブが使用された。その曲率半径は、約４００フィートの最小値へと減少する。第２の道路は、ドゥビューク付近のハイウェイ６１の区分であった。この道路は、６％グレードで、ほとんどの道路の最大許容値であり、勾配シナリオとして良好な候補である。
【００８０】
データ分析
エンジニアリングデータの完全なセットが各走行から収集された。このデータは、乗物の動力学変数、制御信号、デジタルマップ属性変数、及びＥＳＣシステム変数を含むものであった。ある条件でＥＳＣシステムがテストされる状態で乗物の性能を特徴付けるメトリックの記述的セットを得るために多量のエンジニアリングデータが減少された。次いで、「ＥＳＣなし」のベースライン条件を制御ケースとしてＥＳＣシステムの性能の著しい相違をテストするために、その減少されたデータに統計学的分析が適用された。
【００８１】
主たる従属変数は、レーン偏差、ヨーレートエラー及びスリップ角度に基づくものであった。レーン偏差とは、低い速度において手動で記録された「理想的」経路からの偏位の大きさを指す。レーン偏差の減衰は、２つの測定レーン偏差ピーク間の勾配であり、これは、ピーク間の差を、それらピークの分離距離（フィート）で除算したものとして計算される。それ故、負の減衰は、安定性を表し、一方、正の減衰は、増加する振動及び不安定性を指示する。スリップ角度とは、前車軸における車輪の操向角度と自動車の速度ベクトルとの間の角度である。ヨーレートエラーとは、ＥＳＣ自動車モデルで予想されるヨーレートと、乗物動力学から測定されるヨーレートとの間の差である。
【００８２】
分析は、分散を分析するための混合メソッド手順が使用されるＳＡＳ統計学的ソフトウェアを利用するものであった（ＳＡＳインスティテュートインク“SAS OnlineDoc, version 8”http://v8doc.sas.com/sashtml、１９９８年）。この混合メソッド手順は、正規分布を仮定している。全ての統計学的モデルは、上述した各従属変数と共に、独立変数としてＥＳＣアルゴリズムを含んでいる。各速度条件に対して全ての道路形式にわたり同じ分析が行われた。結果テーブルにおいて陰影付けされた有意義なｐ値と共に、ｐ＝０．１の有意レベルが使用された。
【００８３】
結果
多くのカーブした道路は、カーブの内側に向けて自動車を傾斜するバンク角度を有し、これは、通常にバンク付けされ又は正にバンク付けされた道路と称され、調査においてテストされた負のバンクと区別される。正バンクのシナリオは、４００フィートの半径及び３％のバンクをもつカーブを使用する。６７の操向入力のセットが５４ｍｐｈから６０ｍｐｈまでの速度において使用された。最大曲率点の付近で操向障害がトリガーされた。ＥＳＣ条件走行のセットは、次のもので構成される。ベースライン（ＥＳＣなし）、ＯＥＭ  ＥＳＣ（ＯＥＭ）、ＮＡＤＳ  ＥＳＣモデル（ＥＳＣ）、及びＡＤＡＳエンハンスメント（ＡＤＡＳ）。より高い速度で操向障害なく付加的な走行が行われた。上述したＥＳＣ条件に加えて、付加的なＡＤＡＳエンハンスメントが、エンジンスロットル変調を導入するカーブルックアヘッド（ＡＤＡＳ  ＬＡ）と共に追加される。
【００８４】
テストされた全ての速度は、公称ＥＳＣアルゴリズムとＡＤＡＳエンハンスメントとの間でＲＭＳヨーレートエラーの統計学的に顕著な差を生じた。図６において統計学的に分析された４つのスピードに対してヨーレートエラーがプロットされている。エラーバーは、各バーが表すデータセットに対して９５％の信頼性間隔を示している。
【００８５】
ＡＤＡＳエンハンスメントは、速度の模擬範囲においてヨーレートエラーをうまく制御することができる。各操向入力に対する第１レーン偏差のピーク値を参照すれば、各プロットにおいて、独立サンプルが、ＥＳＣ条件を使用して単調に再順序付けされる。縦軸には限度があり、軸の限度を越えた場合には、幾つかの値を示すことができない。一般的に、レーン偏差の大きさがより大きいことは、操向入力がより大きく及び／又はより迅速であることに関連している。従って、６７の操向入力は、運転者操向パターンの広い範囲を表す。
【００８６】
典型的な近代的道路は、１２フィート巾のレーン及び１０フィート巾の路肩を有することが期待される。６フィートの車巾を仮定すれば、タイヤは、道路の右側に３フィートのレーン偏差を残し、そして右側の路肩に１３フィートのレーン偏差を残すことが推定される。
【００８７】
図７は、５６ｍｐｈにおけるピークレーン偏差を示す。ＡＤＡＳエンハンスメントは、多くの値を２フィート以上減少した。ＡＤＡＳ条件ではレーン又は路肩の離脱が実際上防止されるが、ＥＳＣ条件ではそのようにならない幾つかのサンプルを識別することができる。図８は、６０ｍｐｈにおけるピークレーン偏差を示している。値は、チャート軸の限界を素早く越えるが、ＡＤＡＳ有効性の明確なトレンドが観察される。より厳しいケースに対してより大きな改善が観察される。
【００８８】
ＲＭＳヨーレートエラー、ＲＭＳスリップ角度、ＲＭＳレーン偏差、及びレーン偏差減衰を使用して、統計学的な分析が行われた。図９のテーブル１に示すように、全ての速度は、ＥＳＣ条件とＡＤＡＳ条件との間でのヨーレートエラーの強い統計学的な差を示している。更に、速度が増すにつれて、顕著になる傾向があると思われる。他の３つの測定値も、速度が増すにつれて顕著になる傾向を示しているが、レーン偏差測定値は、６０ｍｐｈにおいてある程度弱まる。
【００８９】
カーブのルックアヘッド
操向障害を適用せずに、４つのより高い速度が実行された。その結果、これらの実行に対して統計学的な分析は不要である。付加的なＡＤＡＳエンハンスメント、ＡＤＡＳ  ＬＡが追加され、カーブに接近することが予想され、そして予想される横方向加速度が過剰であるときに、システムによりエンジンスロットルが遮断される。
【００９０】
図１０及び１１は、４つの速度に対するヨーレートエラー及びスリップ角度を示す。これらチャートから明確なランキングが明らかであり、残り部分の前にＡＤＡＳ  ＬＡエンハンスメントを入れる。図１２は、４つの速度に対するピークレーン偏差を示す。この場合も、ＡＤＡＳ  ＬＡエンハンスメントは、レーン偏差性能の顕著な改善を示す。ＡＤＡＳ  ＬＡ性能の改善の主たる理由は、図１３に示すように、カーブに入る自動車の速度を下げるためにスロットルオーバーライド能力までたどることができる。
【００９１】
VI．更に別の態様
図１４は、図１の電子安定性制御システムにより遂行されるプロセスの別の実施形態を示す別のフローチャートである。図１４のＥＳＣプロセス２０４は、図３に示すＥＳＣプロセスと同じステップを幾つか含み、同様のステップは、同じ番号で指示されている。
【００９２】
図１４は、ＥＳＣプロセス２０４の変更を示すもので、ポジショニングプロセス２０８から得た道路特性を使用してスレッシュホールドＴの値を決定する（ステップ２８８）。次いで、このスレッシュホールドＴは、実際のヨーレートを意図されたヨーレートと比較するステップ（ステップ２４４）に使用される。これをどのように適用するかの例として、カーブした道路で乗物が運転される場合に、スレッシュホールドＴは、適宜に減少される。次いで、ＥＳＣアプリケーションは、乗物がカーブしていない道路で運転されるときに比して実際のヨーレートと意図されたヨーレートとの間の低い差のスレッシュホールドにおいて回復変更を開始する。
【００９３】
図１５は、マップデータを組み込んだＥＳＣシステム３０２の１つ以上の更に別の実施形態の一部分を示す。図１５に示すＥＳＣシステム３０２の一部分は、図１に示したものと同じ又は同様の幾つかのコンポーネントを含み、同様のコンポーネントは、同じ番号で指示される。
【００９４】
上述した実施形態と同様に、ＥＣＵ１４４のＥＳＣアプリケーション１５０は、スロットルアクチュエータ１６２を動作してスロットルを制御するために液圧制御ユニット１５６を経て出力を与える。更に、ＥＳＣアプリケーション１５０は、乗物のブレーキに関連したアクチュエータ１６６を動作して個々の乗物ブレーキを制御するために液圧制御ユニット１５８を経て出力を与える。
【００９５】
図１５のＥＳＣシステム３０２は、１つ以上の付加的な乗物システム及び／又は動作パラメータを制御する。これらのシステム及び／又は動作パラメータは、操向３３０（１）、シャーシスプリングレート３３０（２）、シャーシロールレート（３３０（３）、ガタツキ減衰レート３３０（４）、反発減衰レート３３０（５）、伝達ギア選択３３０（６）、伝達トルクコンバータカップリング３３０（７）、ブレーキブーストレベル３３０（８）、ホイールチャンバー３３０（９）、及びホイールキャスター３３０（１０）を含む。これらのシステム及び／又は動作パラメータ（集合的に３３０）の各々は、対応するアクチュエータ３４０（１）、３４０（２）、３４０（３）、３４０（４）、３４０（５）、３４０（６）、３４０（７）、３４０（８）、３４０（９）、及び３４０（１０）に各々関連付けられる。これらのアクチュエータ（集合的に３４０）は、対応する液圧制御ユニット３５０に各々関連付けられてもよいし、或いは又、ＥＣＵ１４４からの直接的な信号で制御されてもよい。
【００９６】
付加的な乗物システム及び／又は動作パラメータの各々の場合に、ＥＳＣアプリケーション１５０は、マップデータベース１８０からの情報を使用して、実際の乗物運転に対して行うべき適当な変更を決定する。この変更は、回復アクションの一部分としてプロセス２００のステップ（例えば、図４のステップ２４８）において決定され又は計算される。例えば、ＥＳＣアプリケーションは、シャーシスプリングレート、シャーシロールレート、ガタツキ減衰レート、反発減衰レート、又は伝達トルクコンバータのカップリングを、乗物の前方の道路が鋭くカーブしているか又は傾斜している等のマップデータベース１８０からの情報に基づいて、調整する（例えば、締め付ける）。或いは又、ＥＳＣアプリケーションは、伝達ギア選択、ブレーキブーストレベル、ホイールチャンバー及び／又はホイールキャスターを、マップデータベースからの情報に基づいて調整する。
【００９７】
ＥＳＣシステムの実施形態は、必ずしも、図１５に示す全ての乗物システム及び／又は乗物動作パラメータを制御しなくてもよい。別の実施形態では、ＥＳＣシステムは、図１５に示す乗物システム及び／又は乗物運転パラメータを１つだけ制御してもよいし、全部未満を制御してもよい。更に、図１５に示すものに加えて、他の乗物システム及び／又は乗物運転パラメータを、ＥＳＣシステムの実施形態により制御してもよい。
【００９８】
結論
デジタルマップシステムから得られる付加的な道路情報を考慮するために慣習的なＥＳＣシステムに対し適度な控え目な適応を具現化することができる。これらの変更は、６７の実世界の操向入力で、種々の速度において、且つ改善された性能が合理的に期待される異なる形式の道路上においてテストされた。全ての場合に、ＲＭＳヨーレートエラーは、一般的に改善されたレーン偏差も伴う慣習的なＥＳＣシステムを越えて、ＡＤＡＳエンハンストアルゴリズムを使用して著しく減少された。調査の見解において、幾つかの手段で重要性を達成する挑戦は、その大部分が、操向入力における広範囲の厳格さによって行われ、データに大きな分散を生じさせる。大きなサンプルサイズは、結果の重要性を高めることが期待される。
【００９９】
ＡＤＡＳエンハンスメントは、典型的なアルゴリズムのチューニングをより積極的なスタンスへと移動することにより、ＥＳＣ性能と運転者の「感覚」との間のトレードオフを変更する。それ故、運転者及び慣習的なＥＳＣシステムの両方に挑戦するより極端な操縦及び高い速度においてＡＤＡＳエンハンストＥＳＣの利益が明白であることは意外なことではない。デジタルマップデータは、ＥＳＣシステムが危険な運転環境を識別する上で助けとなり、そしてシステムを適時に又は予言的形態で、より積極的なものにすることができる。
【０１００】
この調査の要旨は、慣習的なＥＳＣ制御技術を使用して、デジタルマップ属性データに応答してチューニングを調整することであるが、ＡＤＡＳ技術の使用は、アルゴリズム設計者に多数の新たな機会を開放する。道路の曲率が分かることで、システムは、既知の曲率を自動車の操向入力及び／又はヨーレートから計算された予想される乗物経路と比較することにより運転者の意図について推定を行うことができる。運転者が指定の車道経路をたどらないことを示すデータがある場合には、システムは、運転者の反応を非常回避又は運転者障害と分類し、適当な制御戦略で応答するように試みることができる（例えば、I. Dagli、M. Brost及びG.Breuelの“Action Recognition and Prediction for Driver Assistance Systems Using Dynamic Belief Networks”、Agent Technologies, Infrastructures, Tools, and Applications for E-Services、第１７９−１９４ページ、２００９年を参照されたい）。
【０１０１】
デジタルマップデータは、道路条件及び乗物速度に応答してＥＳＣシステムの影響力を調整するように有利に使用することができる。通常の状態において有効で、しかも、快適なＥＳＣ性能を発揮するパラメータチューニングは、危険な状態においてより有効であるチューニングとは異なる。マップエンハンストＥＳＣは、ある現実的な状況において著しい性能ブーストを与えることが示されている。
【０１０２】
上述した動作方法では、より少数の又はより多数のステップ又はアクションが与えられてもよく、又、ステップの組み合わせが与えられてもよい。又、ステップ又はアクションは、図示された順序で遂行されてもよいし、異なる順序で遂行されてもよい。この方法は、ここに述べるシステム及び／又は装置により具現化されるか、又は異なる装置又はシステムにより具現化される。方法の１つ以上のステップ又はプロセスは、完全に自動化されてもよいし又は部分的に自動化されてもよい（例えば、コンピュータ又はアルゴリズムを経て）。
【０１０３】
上述したシステム、プロセス、方法及び／又は技術を具現化するためのロジック、データ、ソフトウェア又はインストラクションは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体又はメモリ或いは他の有形媒体、例えば、キャッシュ、バッファ、ＲＡＭ、除去可能な媒体、ハードドライブ、他のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、又は他の有形媒体に設けられる。有形媒体は、種々の形式の揮発性及び不揮発性記憶媒体を含む。図面に示された機能、アクション、ステップ又はタスクは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されたロジック又はコンピュータ実行可能なインストラクションの１つ以上のセットに応答して実行される。機能、アクション又はタスクは、特定形式のインストラクションセット、記憶媒体、プロセッサ又は処理戦略とは独立したものであり、単独で又は組み合せて動作するソフトウェア、ハードウェア、集積回路、ファームウェア、マイクロコード、等により遂行することができる。同様に、処理戦略は、マルチ処理、マルチタスク、並列処理、等を含む。１つの実施形態では、インストラクションは、ローカル又はリモートシステムによって読み取るために除去可能な媒体装置に記憶される。他の実施形態では、ロジック又はインストラクションは、コンピュータネットワークを通して又は電話線を経て転送するためにリモート位置に記憶される。更に別の実施形態では、ロジック又はインストラクションは、所与のコンピュータ、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、又はシステム内に記憶される。
【０１０４】
以上の説明は、本発明を例示するものに過ぎない。これは、余すところのないものではなく、又、請求項の発明を、ここに開示した正確な形態に限定するものでもない。以上の説明に鑑み、変更や修正が考えられ、又、発明を実施することから変更や修正が得られる。具現化は、システムとシステムとの間で異なってもよいことに注意されたい。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその等効物により規定される。
【符号の説明】
【０１０５】
１００：乗物
１０２：電子安定性制御（ＥＳＣ）システム
１０８：ハンドルセンサ
１１２：ハンドル
１１６：ヨーレートセンサ
１２０：車輪センサ
１２２：車輪
１３０：横方向加速度センサ
１３６：スロットルセンサ
１３８：スロットル
１４４：電子制御ユニット
１５０：電子安定性制御アプリケーション
１５６、１５８：液圧制御ユニット
１６２：スロットルアクチュエータ
１６６：アクチュエータ
１７０：イネーブル／ディスエイブルスイッチ
１８０：マップデータベース
１８４：ポジショニングシステム
１８６：ポジショニングハードウェア
１８８：ポジショニングアプリケーション
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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