限速装置

1.一种限速装置，其特征在于具备：
拍摄单元，拍摄本车辆前方；
车速检测单元，检测车速；
油门开度检测单元，检测油门开度；
引擎转速检测单元，检测引擎转速；
限制速度检测单元，基于所述拍摄单元所拍摄的图像，检测表示在速度标识的限制速度；
油门灵敏度增益设定单元，根据由所述车速检测单元检测的车速和由所述限制速度检测单元检测的限制速度之间的速度差检测到超速时，设定对应于速度超过量的油门灵敏度增益；
伪油门开度设定单元，用由所述油门灵敏度增益设定单元设定的油门灵敏度增益来校正由所述油门开度检测单元检测的油门开度，以设定伪油门开度；
目标节气门开度设定单元，基于由所述伪油门开度设定单元设定的伪油门开度和由引擎转速检测单元检测的引擎转速，设定目标节气门开度。
2.根据权利要求1所述的限速装置，其特征在于所述油门灵敏度增益设定单元在检测出超速的情况下，在设定时间内输出不会校正所述油门开度的所述油门灵敏度增益，同时向警报单元输出告知超速的警报信号。
3.根据权利要求1或者2所述的限速装置，其特征在于所述油门灵敏度增益设定单元在检测出超速的情况下，若所述速度差不超过事先设定的速度超过量，则输出不会校正所述油门开度的油门灵敏度增益。

限速装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种基于用前方识别摄像机所拍摄的图像来识别正在行驶的道路上的限制速度，并且当本车辆的速度与限制速度之间的速度差超过预定值时，改变针对油门开度的节气门开度特性的速度控制装置。\n背景技术\n[0002] 通常，驾驶员通过识别表示在道路标识或者路面上的路面标识上的限制速度来判断本车辆的速度是否在限制速度以内，且当超过限制速度时，进行减小加速踏板的踩踏量等减速操作，从而控制车速以收敛到限制速度。\n[0003] 但是，一边不断地识别行驶道路的限制速度，一边驾驶车辆是比较困难的，当看漏道路标识或者行驶道路没有设定限制速度时容易弄错，很多情况下会以通常的法定速度行驶。\n[0004] 作为防止这种因驾驶员的不注意而产生的超速行为的手段，已知的有使用汽车导航系统来检测出本车辆的当前位置，并读取存储在地图数据中的限制速度数据，且当本车辆的速度超过限制速度时发出警报的技术。\n[0005] 但是，限制速度每隔一段时间重新设置，而且还可能开通新的道路。此时，如果更新最近的地图数据即可应对，但是以较短时间的周期更新地图数据需要很大的费用，不太现实。\n[0006] 而且，例如可以考虑基于来自设置在道路边的、利用光或者电波的信标(beacon)的信息来判断限制速度的方法。但是，这种方法存在在无法接收信标的区域中行驶时，无法得到准确的限制速度信息的不便之处。\n[0007] 作为其对策，例如在专利文献1(特开2007-199026号公报)中公开了如下的技术：根据前方识别摄像机所拍摄的图像来识别记载于速度标识中的限制速度，在仪表盘中同时表示实际车速和限制速度，并且当实际车速超过限制速度时，对车速表的超速区域进行着色，从而警告驾驶员。\n[0008] 根据该文献所公开的技术，可基于前方识别摄像机所拍摄的图像来识别限制速度，因此能够不断向驾驶员告知最新的限制速度。\n[0009] 专利文献1：日本特开2007-199026号公报\n[0010] 另外，已知有当检测出超速时，发出警告的同时启动限速器，以促使驾驶员在限制速度以内行驶的装置。\n[0011] 但是，当实际车速超过限制速度时，若一律启动限速器来限制速度，则例如车与车在混乱的道路中紧挨着行驶时，仅是本车辆的车速受到限制，这样不仅妨碍后续车辆的畅通行驶，而且容易导致交通堵塞。\n发明内容\n[0012] 鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种在没有搭载汽车导航系统的车辆上也能识别车辆行驶道路的限制速度，可以比较本车辆的车速和限制速度，并且当本车辆的速度超过限制速度时，在不强制管制本车辆的车速的情况下可促使驾驶员在限制速度以内进行驾驶的限速装置。\n[0013] 为了实现上述目的，根据本发明的限速装置，其特征在于具备：拍摄单元，拍摄本车辆前方；车速检测单元，检测车速；油门开度检测单元，检测油门开度；引擎转速检测单元，检测引擎转速；限制速度检测单元，基于所述拍摄单元所拍摄的图像，检测表示在速度标识上的限制速度；油门灵敏度增益设定单元；根据由所述车速检测单元检测的车速和由所述限制速度检测单元检测的限制速度之间的速度差来检测到超速时，设定对应于速度超过量的油门灵敏度增益；伪油门开度设定单元，利用由所述油门灵敏度增益设定单元设定的油门灵敏度增益来校正由所述油门开度检测单元检测的油门开度，以设定伪油门开度；\n目标节气门开度设定单元，基于由所述伪油门开度设定单元设定的伪油门开度和由引擎转速检测单元检测的引擎转速，设定目标节气门开度。\n[0014] 根据本发明，由使用拍摄单元所摄像的图像识别速度标识，从而检测出该速度标识上所表示的限制速度，因此即使没有搭载车辆导航系统的车辆也可以识别本车辆行驶道路的限制速度，由此可具有较高的通用性。\n[0015] 并且，基于本车辆的车速和检测的限制速度之间的速度差来判定出本车辆的速度超过限制速度时，根据速度超过量来限制油门开度，并基于被限制的该油门开度调整节气门阀的开度，因此比起强制管制本车辆的车速的情形，在不给驾驶员带来不适感的情况下可促使驾驶员在限制速度以内进行驾驶。\n附图说明\n[0016] 图1是搭载限速装置的车辆的概要构成图；\n[0017] 图2是示出限速装置的构成的框图；\n[0018] 图3是示出限制速度检测程序的流程图；\n[0019] 图4是示出油门灵敏度处理程序的流程图；\n[0020] 图5是示出节气门开度控制程序的流程图；\n[0021] 图6是示出速度标识和印刷在路面上的速度标志的说明图；\n[0022] 图7是油门灵敏度曲线的说明图；\n[0023] 图8是目标节气门开度曲线的说明图。\n[0024] 主要符号说明：1 为前方识别摄像机，3 为车速传感器，4 为油门开度传感器，5 为节气门开度传感器，11 为节气门开度控制单元，20 为引擎，21 为节气门驱动器，22 为节气门阀，23 为警报装置，31 为速度标识，32 为路面速度标识，△S 为速度差，θacc 为油门开度，θah 为伪油门开度，θe 为目标节气门开度，θth 为节气门开度，Gacc 为油门灵敏度增益，M 为本车辆，Ne为引擎转速，S 为车速，Sr 为限制速度，T 为计数值，To 为设定值。\n具体实施方式\n[0025] 以下，参照附图来详细说明本发明的一个实施方式。如图1所示，汽车等本车辆M上搭载有前方识别摄像机1、节气门开度控制单元11、节气门驱动器21等，作为拍摄单元的前方识别摄像机1，用于拍摄本车辆M的前方；节气门开度控制单元11，由前方识别摄像机\n1拍摄的图像来识别速度标识31等，并识别记载于本车辆行驶道路的速度标识31等的限制速度，从而根据限制速度与车速之间的关系来设定针对油门开度的节气门开度；节气门驱动器21，设置于引擎20，根据来自节气门开度控制单元11的控制信号而动作。由该节气门驱动器21调整节气门阀22的开度。\n[0026] 如图2所示，节气门开度控制单元11以具备CPU 11a、ROM 11b、RAM11c等的微型计算机为主体而构成，在输入侧连接前方识别摄像机1、作为引擎转速检测单元的引擎转速传感器2、作为车速检测单元的车速传感器3、作为油门开度检测单元的油门开度传感器4、节气门开度传感器5等，而在输出侧连接使节气门阀22开合的节气门驱动器21、作为警报单元的警报装置23等。作为警报装置23的输出方式，有设置在仪表板的警告灯的点亮或闪烁、蜂鸣器的鸣叫、或者来自扬声器的通知超速的声音输出等。\n[0027] CPU 11a按照存储在ROM 11b的控制程序来读取前方识别摄像机1所拍摄的图像以及各个传感器2～5所检测的参数，以执行控制节气门阀22的开度的节气门开度控制。\n而且，ROM 11b中除了保存控制程序以外，还保存模板数据、用于设定目标扭矩的目标扭矩映射图等的固定数据。其中，模板数据用于辨别速度标识31和路面速度标识32(参照图6)的同时，还用于辨别表示在各标识31、32的速度标志。\n[0028] 并且，作为保存在ROM 11b的模板数据，有关于速度标识、路面速度标识的模板数据以及有关记载于这些标识的限制速度的模板数据等。如图6所示，记载着限制速度的速度标识31形成为圆板状。另外，记载着限制速度的路面速度标识32大致呈不规则的六边形状，通过这些模板数据和图像数据之间的图形匹配，可辨别限制速度。另外，有关限制速度的模板数据针对每一个速度标识31以及路面速度标识32保存有预先设定的、对应于表示限制速度的数字(例如50、40、30)的数据。而且，RAM 11c中暂时保存运算时的数据。\n[0029] 节气门开度控制设定与基本由驾驶员所操作的加速踏板的踩踏量成比例的节气门开度。另外，当本车辆M的车速超过限制速度时，对应于该速度差设定油门灵敏度增益，并用该油门灵敏度增益来校正加速踏板的踩踏量，以设定伪油门开度。并且，基于此伪油门开度来设定节气门开度。\n[0030] 具体地，在节气门开度控制单元11中执行的节气门开度控制处理按照图2至图5所示的流程图进行。首先，说明图3所示的限制速度检测程序。而且，该程序中的处理对应于本发明的限制速度检测单元。\n[0031] 在该程序的步骤S1中，读取由前方识别摄像机1拍摄的本车辆M前方的图像数据；在步骤S2中，对读取的图像数据和存储于ROM 11b的模板数据进行图形匹配，辨别本车辆行驶道路上的速度标识31和路面速度标识32(参照图6)，同时识别表示于该各标识31、\n32的速度标志。并且，在步骤S3中，基于识别的速度标志来设定限制速度Sr，然后退出程序。\n[0032] 图4所示的油门开度处理程序中读取该限制速度Sr。在此图4中的处理对应于本发明的油门灵敏度增益设定单元。\n[0033] 首先，在该程序的步骤S11中，读取由车速传感器3检测的车速S；在步骤S12中，读取限制速度Sr。并且，在步骤S13中，根据车速S和限制速度Sr之间的差值来算出速度差ΔS(ΔS←S-Sr)，然后进入步骤S14，将该速度差ΔS作为参数，参照图7所示的油门灵敏度表来设定油门灵敏度增益Gacc，并进入步骤S15。\n[0034] 如图7所示，油门灵敏度曲线为事先通过实验等取得针对速度差ΔS的油门灵敏度增益Gacc而设定的曲线。在本实施方式中，当速度差ΔS不超过第一设定值(例如\n10[Km/h])时，该速度超过量被视为允许范围，Gacc取为1.0；当速度差ΔS超过第一设定值(例如10[Km/h])且小于第二设定值(例如40[Km/h])时，Gacc非线性地减少；当速度差ΔS在第二设定值(例如40[Km/h])以上时，Gacc设为固定值，例如0.6。速度差ΔS不超过第一设定值(例如10[Km/h])时，不视为超速，因此暂时超速时，油门灵敏度不会受限制，从而驾驶员不会有不适的感觉。\n[0035] 或者，可以在速度差ΔS不超过第一设定值(例如10[Km/h])时，将Gacc取为1；\n当速度差ΔS超过该第一设定值时，使Gacc逐渐减小。在本实施例中，优选地Gacc小于等于1.0且大于0。而且，速度差ΔS在第二设定值以上时Gacc所取的固定值可以为大于0且小于1的某个数值。\n[0036] 当进入步骤S15时，检查油门灵敏度增益Gacc是否为超速时候的数值，当超速(Gacc＜1.0)时，进入步骤S16；当不视为超速(Gacc＝1.0)时，进入步骤S18。\n[0037] 而且，此时可根据本车辆的车速准备多个油门灵敏度表，并根据本车速度而进行选择。例如，可考虑准备低速、中速、高速等三个表，对Gacc进行微调。\n[0038] 当判定为超速而进入步骤S16时，检查计时器的计数值T是否超过设定值To(例如3秒)，若未超过(T＜To)，进入步骤S17；若超过(T≥To)，进入步骤S18。\n[0039] 若进入步骤S17，则计时器的计数值T加1(T←T+1)，进入步骤S19，将油门灵敏度增益Gacc设定为1.0(Gacc←1.0)，接着进入步骤S20，输出警报信号，然后退出程序。\n[0040] 于是，当警报装置23为设置在仪表板的警告灯时，该警告灯点亮或闪烁，以告知驾驶员已经超速。另外，采用蜂鸣器的时候，鸣叫断断续续的蜂鸣器音，从而告知驾驶员已经超速。或者，当警报装置23为扬声器时，从该扬声器输出告知超速的声音，促使驾驶员注意。\n[0041] 另外，当从步骤S15或者步骤S16进入步骤S18时，计时器的计数值T清零(T←0)，然后退出程序。\n[0042] 如此，在本实施方式中，检查油门灵敏度增益Gacc，即使在判定为超速时，也不会直接输出实际的油门灵敏度增益Gacc，直到达到设定时间To为止，将输出1.0的油门灵敏度增益Gacc，因此驾驶员基于警报将车速S控制在限制速度(实际上是限制速度Sr+10[Km/h])以下时，如同后面的叙述，将继续通常的节气门开度控制，因此不会有因油门灵敏度的急速变化而带来的不适的感觉。\n[0043] 在如图5所示的节气门开度控制程序中读取该油门灵敏度增益Gacc。首先，在该程序的步骤S21中，读取由油门开度传感器4检测的、表示加速踏板的踩踏量的油门开度θacc，接着在步骤S22中，读取油门灵敏度增益Gacc。\n[0044] 然后进入步骤S23，用油门灵敏度增益Gacc乘油门开度θacc，换言之用油门灵敏度增益Gacc校正油门开度θacc，以取得伪油门开度θah(θah←θacc·Gacc)。并且，当油门灵敏度增益Gacc为1.0时，θah＝θacc，因此实际上没有校正。而且，该步骤的处理相当于本发明的伪油门开度设定单元。\n[0045] 然后进入步骤S24，读取由引擎转速传感器2检测的引擎转速Ne；在步骤S25中，基于该引擎转速Ne和伪油门开度θah，参照存储于ROM 11b的目标扭矩映射图来设定目标扭矩，并设定与该目标扭矩对应的目标节气门开度θe。并且，该步骤的处理对应于本发明的目标节气门开度设定单元。\n[0046] 然后，在步骤S26中，读取由节气门开度传感器5检测的节气门开度θth；在步骤S27中，对节气门驱动器21进行反馈控制，使节气门阀22的开度(节气门开度θth)收敛于目标节气门开度θe，然后退出程序。\n[0047] 如此，本实施方式中，当车速S超过限制速度Sr时，如图7所示，设定对应于超速(速度差ΔS)的油门灵敏度增益Gacc，用该油门灵敏度增益Gacc限制目标节气门开度θe，因此如图8所示，针对油门开度θacc的目标节气门开度θe特性随着油门灵敏度增益Gacc产生变化。所以，目标节气门开度θe的特性根据油门灵敏度增益Gacc的值，在图\n8的阴影线所表示的区域内变化。其结果，例如超过限制速度40Km/h以上时，即使完全踩踏加速踏板，目标节气门开度θe最大也仅开60％，因此可使驾驶员进行合理驾驶。\n[0048] 另外，即使超过限制速度，仅仅是降低油门灵敏度，当踩踏加速踏板时依然加速、增速，所以比起现有的利用限速器而强制管制车速的情况，可以大幅降低带给驾驶员的不适感。\n[0049] 而且，在基于油门灵敏度增益Gacc来限制节气门开度之前，通过警告告知驾驶员超速的事情，因此驾驶员注意到超速的事情，直接将车速S开到限制速度Sr以下时，油门灵敏度几乎没有任何变化，因此不会给驾驶员带来不适感。\n[0050] 尤其，本发明是基于由前方识别摄像机1所拍摄的图像来识别限制速度，因此也可以被没有搭载汽车导航系统的车辆采用，从而可以得到较高的通用性。\n[0051] 并且，本发明不限于上述实施方式，例如前方识别摄像机1可以是立体摄像机、单目摄像机的一种。而且，实施例中虽然对可读取圆形和六边形的速度标识的限制速度检测单元进行了说明，但是本发明不限于此，通过调节模板数据，可读取三角形、四边形的速度标识或者在四边形框内以圆形表示的速度标识。对于本领域的技术人员来说，对应于各个国家的独特的道路标识表示方法而调节限制速度检测单元，使其可以读取该道路标识是显而易见的。