CN102548822A

CN102548822A - 驾驶辅助装置

Info

Publication number: CN102548822A
Application number: CN200980161693XA
Authority: CN
Inventors: 入江喜朗
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2029-12-28
Also published as: DE112009005485T5; US20120277955A1; WO2011080830A1; JPWO2011080830A1; JP5168421B2; CN102548822B

Abstract

本发明提供一种驾驶辅助装置。驾驶员根据由输入单元(14)输入的要求目标(目的地、到达目的地为止的行驶方法，例如，使时间优先还是使耗油率优先等)，而使驾驶计划生成ECU(1)根据存储于地图DB(13)中的地图信息、和由GPS(12)所取得的车辆的当前位置信息来进行行驶路径的选择。而且，取得所选择的路径的路径信息，从而对所选择的路径中的车辆的目标轨迹进行计算，并且求取根据该路径信息而计算出的轨迹的可改变范围、即可变区域。驾驶控制ECU(2)在车辆控制时，利用该可变区域信息。

Description

驾驶辅助装置

技术领域

本发明涉及一种被搭载于车辆上而进行对驾驶员的驾驶操作的辅助的驾驶辅助装置，尤其是，涉及一种对沿着所设定的行驶轨迹的行驶进行辅助的驾驶辅助装置。

背景技术

目前，广泛普及了一种在车辆行驶时对驾驶员进行路径引导的导航装置。通过使用这种导航装置，从而能够事先取得路径信息，并使其对车辆控制等提供帮助。专利文献1所记载的技术为这种技术的一个示例，其为如下装置，即，以考虑到前方的弯路的路宽和弯道形状的方式，而在该弯路的曲率半径Rroad、和可行驶的最大曲率半径Rmax的范围内选择预定行驶线的曲率半径R，且对反映了该预定行驶线的目标车速V进行设定。在向弯路进入时的车速将要超过该目标车速V时，促使驾驶员减速，从而实现行驶的稳定。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-328596号公报

发明内容

发明所要解决的课题

现有的驾驶辅助为，实施控制、辅助以实现驾驶辅助装置侧认定为最佳的车辆运行情况。但是，这种控制、辅助并不一定与无控制、无辅助时的驾驶员的一般性操作相符合。而且，驾驶辅助装置不一定掌握了全部的周边状况。因此，有时会有驾驶员对控制、辅助感到不适的情况、和与驾驶员本身的操作冲突的情况、以及多个辅助间的协调控制变得困难的情况。

因此，本发明的课题在于，提供一种在驾驶员不会感到不适的条件下，使其操作和多个辅助之间的协调变得容易的驾驶辅助装置。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题，本发明所涉及的车辆控制装置具备：路径目标取得单元，其在行驶路径设定时，取得驾驶员所要求的目标；路径选择单元，其根据所取得的目标来进行行驶路径的选择；路径信息取得单元，其取得所选择的路径的路径信息；目标轨迹计算单元，其对所选择的路径中的车辆的目标轨迹进行计算；可变区域计算单元，其求取根据路径信息而计算出的轨迹的可改变范围、即可变区域。

也可以采用如下方式，即，还具备驾驶员意向检测单元，所述驾驶员意向检测单元对驾驶员的意向进行检测，所述驾驶辅助装置根据检测出的驾驶员的意向和求取出的可变区域来进行驾驶辅助，或根据检测出的驾驶员的意向和求取出的可变区域来进行对计算出的目标轨迹的修正。在此，还可以采用如下方式，即，对目标轨迹的修正为，对轨迹中的曲率进行变更。

而且，也可以采用如下方式，即，还具备对车辆的运行情况进行控制的车辆运行情况控制单元，所述驾驶辅助装置根据检测到的驾驶员的意向和求取出的可变区域，来改变车辆运行情况控制单元的控制干预比例。该车辆运行情况控制单元为，例如对转向特性进行变更的转向特性变更单元。

或者，也可以采用如下方式，即，还具备：车辆运行情况控制单元，其对车辆的运行情况进行控制；预想曲率计算单元，其根据检测到的驾驶员的意向，来求取行驶路径的预想曲率；曲率比较单元，其将求取出的预想曲率与通过路径信息取得单元而取得的该路径的曲率进行比较，所述驾驶辅助装置根据比较结果，而对车辆运行情况控制单元的控制状态进行变更。

发明的效果

根据本发明，按照驾驶员所要求的目标，例如使时间优先、还是使耗油率优先等，来选择行驶路径，并且通过计算确定在所设定的行驶路径中车辆应采取的目标轨迹，且求取其可改变范围、即可变区域，从而能够使控制本身具有灵活性。

在此，当对驾驶员的操作意向进行掌握，并利用所掌握的操作意向而进行驾驶辅助控制和目标轨迹的修正时，能够降低驾驶员所感到的不适感。此外，当对车辆运行情况进行控制时，通过调整控制干预比例，从而能够降低驾驶员所感到的不适感。

此外，通过根据驾驶员的操作意向而对驾驶员欲采取的轨迹的曲率与路径的曲率进行比较而实施车辆运行情况控制单元的运行情况控制，从而能够实施与驾驶员的意向相符合的控制。

附图说明

图1为表示本发明所涉及的驾驶辅助装置的结构的框图。

图2为表示控制界限域内的现有控制和本发明所涉及的控制的控制影像的图。

图3为表示本发明所涉及的驾驶辅助装置的第一控制处理的流程图。

图4为表示本发明所涉及的驾驶辅助装置的第二控制处理的流程图。

图5为表示图4的控制中的增益设定示例的图。

图6为表示第二控制处理的改变例的流程图。

图7为表示本发明所涉及的驾驶辅助装置的第三控制处理的流程图。

图8为用于对通过图7的控制处理而实施的目标轨迹设定进行说明的图。

图9为表示本发明所涉及的驾驶辅助装置的第四控制处理的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。为了使说明容易理解，对各个附图中相同的结构要素尽量标记相同的参照号码，并省略重复的说明。

图1图示了本发明所涉及的驾驶辅助装置的结构框图。本辅助装置的控制部通过驾驶计划生成ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)1、和运动控制ECU2而构成。各个ECU1、2为，通过CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random AccessMemory：随机存取存储器)而构成的构件。驾驶计划生成ECU1和运动控制ECU2通过车内LAN或者总线而被连接在一起，并具有进行相互通信的功能。

驾驶计划生成ECU1中输入有来自如下装置的输出，所述装置包括，取得车辆的前方影像的前方摄像头10、对车辆前方的障碍物等进行检测的激光雷达11、取得本车辆的位置信息的GPS(Global Position System：全球定位系统)12、将道路信息等存储为地图信息的地图DB(DataBase：数据库)13、键盘和触摸屏等的输入单元14，并且，驾驶计划生成ECU1将所生成的驾驶计划作为汽车导航信息而向显示器15输出。除了GPS12之外，也可以采用各种应用自动导航法的系统。

此外，驾驶计划生成ECU1和运动控制ECU2的双方中，输入有来自如下装置的各输出，所述装置包括，对车速进行检测的车速传感器21、对作用于车辆上的加速度进行检测的加速度传感器22、对作用于车辆上的横摆率进行检测的横摆率传感器33、对车辆的转向角进行检测转向角传感器24、对车高进行检测的车高传感器25。

运动控制ECU2与对转向部31进行控制的EPS(Electric power Steering：电动助力转向系统)3、对制动器41进行控制的ECB(Electronically Controll BrakeSystem：电子控制制动系统)4、对发动机51进行控制的ECU5、对车高调节用的稳定器61进行控制的AS(active stabilizer：减摇装置)6进行通信，并通过对各个元件的工作进行控制，来控制车辆的运行情况。发动机51并不限定于内燃机，也能够使用电动机、或将两者并用的混合动力系统。

图2为将本发明所涉及的控制和现有控制进行了比较的影像图。在此，将车辆的运行情况比拟为研钵状的容器内的球的运行情况控制。图示了如下内容，即，球越接近研钵的底面，则车辆运行情况越处于通常区域，而球越接近研钵的渊部，则车辆运行情况越处于界限区域。

图2(a)～图2(d)为现有控制的影像图，在时间序列上，按照图2(a)→图2(b)→图2(c)→图2(d)而进行移动。在现有控制中，由于不充分具备与控制界限相关的信息，因此当达到控制界限区域(图2(c))时，运行情况容易发生破绽(图2(d))。图2(e)～图2(h)为本发明所涉及的控制的影像图。在本控制中，由于使用表示车辆运行情况的界限区域的预告信息(虚线的球)来进行控制，以使车辆的运行情况(用实线所表示的球)不会接近于界限区域，因此不会使运行情况较大程度地紊乱，而会使其向通常区域移动。以下，对本发明所涉及的驾驶辅助装置的动作进行具体说明。

(第一处理方式)图3为表示作为基本形的第一控制处理的流程图。该处理在驾驶计划生成ECU1和运动控制ECU2进行协调从而车辆的电源开关成为开启的期间内，在预定的正时被反复执行。

在步骤S1中，对是否已具有目标轨道进行判断。该目标轨道是指，通过驾驶计划生成ECU1而生成的目标轨道，并且根据如下信息来设定到目的地为止的路径(表示到目的地为止通过哪条道路，通过哪个交叉路口)，并在该路径内设定目标轨道，以作为本车辆的后轮车轮中心应通过的轨道，所述信息包括：从由前方摄像头10所取得的前方的道路图像中通过使用了图像处理的白线标识而取得的行驶车道信息；由激光雷达11所取得的车辆前方的障碍物信息；通过GPS12而取得的车辆的当前位置信息；由地图DB13所取得的到目的地为止的道路信息、路径信息；驾驶员通过输入单元14而设定的与路径相关的目标，即目的地、到目的地为止的行驶方法(时间优先还是耗油率优先)等的要求。该目标轨迹在初始设定中被设定为，例如通过行驶车道的中心线的轨道。

当未设定目标轨道时，跳过其后的处理并结束处理。另一方面，当设定有目标轨道时，则向步骤S2转移，从而取得可通过区域信息(步骤S2)。该可通过区域信息由如下信息组成，即，从地图DB13读入的前方区间的行驶车道的宽度信息、基于由前方摄像头10取得的行驶车道信息的实测宽度信息、由激光雷达11检测出的障碍物、在先车辆的速度、位置信息等。

接下来，根据所取得的可通过区域信息，来判断并确定前方道路的可通过区域(步骤S3)。根据行驶车道的宽度、与在先车辆之间的车间距离、周边的障碍物的存在与否(例如，停车车辆的存在与否)、以车速为先的本车辆的行驶状态，来设定本车辆能够安全行驶的范围、即可通过区域。

接下来，根据驾驶员的操作状态来推断驾驶员的行驶意向(步骤S4)。作为该操作状态，根据随着加速器、制动器、换档操作而实现的车辆的加减速、以及随着转向操作而实现的转向角变更，来推断驾驶员的车线变更、加减速和行驶车道内的取位等的操作意向。在步骤S5中，基于推断出的驾驶员的意向，而根据可通过区域来修正目标轨道、车辆姿态，并结束处理。

通过以此方式，基于推断出的驾驶员的行驶意向，而根据可通过区域来修正所设定的目标轨道，从而能够提供对驾驶员而言没有不适感的目标轨道。因此，如果进行按照该目标轨道的车辆行驶情况控制，则能够在驾驶员对于控制干预不会感到不适的条件下、并在驾驶员的操作和控制干预不会相互违背的条件下、且在不会靠近如陷入控制破绽那样的界限区域的条件下，来进行控制。

(第二处理方式)图4图示了第二处理方式的处理流程图。该处理也和第一控制处理同样地，在驾驶计划生成ECU1和运动控制ECU2进行协调从而车辆的电源开关成为开启的期间内，在预定的正时被反复执行。

在最初的步骤S11中，判断是否存在目标行驶轨迹。该目标行驶轨迹为，和第一处理方式中的目标轨道相同的轨迹。当未设定目标行驶轨迹时，则跳过其后的处理并结束处理。另一方面，当设定有目标行驶轨迹时，则向步骤S12转移，从而取得预告信息。如上文所述，该预告信息表示车辆行驶情况的界限区域，并且所述预告信息为根据行驶道路的条件、车辆的条件等而预先对速度模式、加减速模式、横摆率变更模式等进行限制的信息。

在步骤S13中，预先计算前方的通道的通过区域的路径曲率。该路径曲率能够根据从地图DB13读入的前方区间的行驶车道信息、和由前方摄像头10取得的行驶车道信息而取得。接下来，和第一处理的步骤S3同样地，判断并确定前面的道路的可通过区域(步骤S14)。而且，求取所确定的可通过区域中的最大曲率Rmax和最小曲率Rmin(步骤S15)。

接下来，求取使计划时的目标转向角δ固定的目标横摆率γ^*、与求取出的最大曲率Rmax相对应的目标横摆率γ^*1、以及与最小曲率Rmin相对应的目标横摆率γ^*2，从而求取γ^*和γ^*1的差分Δγ1以及γ^*和γ^*2的差分Δγ2(步骤S16)。

接下来，对干预量ΔA进行设定(步骤S17)。该ΔA以Δγ乘以预定的增益k的方式而被设定。在此，Δγ使用了在步骤S16中求出的Δγ1、Δγ2中、实际被实施干预控制的方向上的曲率。例如，在与计划时相比向最大曲率侧进行控制时，使用了Δγ1；而在与计划时相比向最小曲率侧控制时，使用了Δγ2。增益k为根据驾驶员意向而改变的值，其例如以图5所示方式根据加速器开度而被设定。

接下来，在步骤S18中，判断是否进行干预。具体而言，判断由横摆率传感器23所取得的当前的横摆率γ与目标横摆率γ^*之间的差是否大于等于在标准阈值A上加上干预量ΔA所得到的值。当γ-γ^*小于A+ΔA时，判断为没有必要进行控制干预，从而跳过其后的处理而结束处理。另一方面，当γ-γ^*大于等于A+ΔA时，判断为有必要进行干预，从而使VSC(Vehicle Stability Control：车辆稳定控制)提前工作。具体的VSC的控制如下，即，根据车辆姿态来判断是处于过度转向状态还是处于不足转向状态，并实施如下控制，即，当判断为过度转向时，对外侧前轮进行制动；相反地，当判断为不足转向时，降低发动机输出并对内侧后轮进行制动。此时，以与通常的情况相比提前进入控制的方式而实施过度转向、不足转向的判断基准。根据本实施方式，能够进行VSC干预控制，以实现原本的车辆的转向特性。

虽然该步骤S18、19的控制为进行消极的控制干预的控制，但是也能够将该控制设为积极的控制干预。图7所示的处理流程为，对该步骤S18、19的处理进行变更后的处理流程。步骤S18a中的干预判断与步骤S18中的干预判断处理的不同点在于，干预判断的阈值不同，并且，步骤S18a中的干预判断对由横摆率传感器23所取得的当前的横摆率γ与目标横摆率γ^*之间的差是否大于等于从标准阈值A中减去干预量ΔA所得到的值进行判断。

而且，当γ-γ^*小于A-ΔA时，判断为没有必要进行控制干预，从而跳过其后的处理而结束处理。另一方面，当γ-γ^*大于等于A-ΔA时，判断为有必要进行干预，而进行通过VGRS(Variable Gear Ratio Steering：可变齿轮比转向)的积极的干预控制。具体的VGRS的控制如下，即，通过改变相对于转向部31的操作的实际的转向角，从而更加迅速地向实现目标横摆率的转向角转移。

(第三处理方式)图7图示了第三处理方式的处理流程图。首先，通过判断横摆率偏差Δγ，从而判断是否处于车辆界限域内(步骤S21)。横摆率偏差Δγ为，目标横摆率γ^*与实际的横摆率γ之间的差，并且当其绝对值大于等于预定的阈值时，判断为处于车辆的控制界限域(车辆界限域)内。

由于当判断为未处于车辆界限域内时，能够通过通常的车辆运行情况控制来进行应对，因此跳过其后的处理并而结束处理。另一方面，当判断为处于车辆界限域内时，则向步骤S22转移，而对前方的道路的通过区域路径曲率进行计算。该通过区域路径曲率计算与第二处理方式中的步骤S13的处理相同。

接下来，对路径计算的可靠性进行验证(步骤S23)。该验证为，根据由地图DB13所取得的路径信息、与由前方摄像头10等所取得的路径信息之间的对照，以及进一步与实际的行驶结果之间的对照，来对预想路径的可靠性进行判断的验证。当判断为由地图DB13等所取得的预读路径信息的可靠性较低时，跳过其后的处理并结束处理。另一方面，当判断为可靠性较高时，向步骤S24转移。

在步骤S24中，对道路宽度进行判断。虽然通过将作为路径信息而取得的道路宽度与预定的阈值进行比较来对道路宽度进行判断，但是该阈值可以采用如下方式进行设定，即，车速越快、或者道路曲率越大，则该阈值被设定为越大。当判断为道路宽度小于阈值从而宽度不足时，向后述的步骤S27转移，而当判断为道路宽度在阈值以上从而宽度足够时，向步骤S25转移。

在步骤S25中，对驾驶员的加速意向进行判断。该判断只需根据驾驶员对加速器操作的有无来进行即可。当没有加速器操作时，向后述的步骤S27转移，而当有加速器操作时，向步骤S26转移。

在步骤S26中，由于道路宽度足够，从而能够进行按照驾驶员的加速意向的控制，因此VSC的干预正时迟于通常情况，并且其控制量也减少。由此，在图8所示的道路(用101L、101R表示边界线)中，能够从原来的目标轨迹102向反映了驾驶员的意向的目标轨迹103进行修正。

另一方面，当道路宽度不足、或者驾驶员没有加速意向时，在步骤S27中，进行正规的VSC的控制。此时，实施车辆运行情况控制，以使在图8所示的道路中，进行沿着原来的目标轨迹102的行驶。

根据本实施方式，能够对在控制界限域内的车辆运行情况控制、和基于驾驶员的意向的控制进行协调，从而能够降低驾驶员对于控制所感觉到的不适。

(第四处理方式)图9图示了第四处理方式的处理流程图。首先，通过判断横摆率偏差Δγ，从而判断是否处于车辆界限域内(步骤S31)。该处理与第三处理方式中的步骤S21的思路相同。

由于当判断为未处于车辆界限域内时，能够通过通常的车辆运行情况控制来进行应对，因此跳过其后的处理并结束处理。另一方面，当判断为处于车辆界限域内时，则向步骤S32转移，而判断是否已开始VSC控制。当判断为未处于VSC控制中时，跳过其后的处理并结束处理，而当处于VSC控制中时，向步骤S33转移。

在步骤S33中，对前方的道路的通过区域路径曲率进行计算。该通过区域路径曲率计算与第二处理方式中的步骤S13、第三处理方式中的步骤S22的处理相同。

接下来，对路径计算的可靠性进行验证(步骤S34)。该处理与第三处理方式中的步骤S23的处理相同。当判断为由地图DB13等所取得的预读路径信息的可靠性较低时，向后述的步骤S37转移。另一方面，当判断为可靠性较高时，向步骤S35转移。

在步骤S36中，对预想路径曲率与基于实际的道路形状的路径曲率进行比较。在此，基于实际的道路形状的路径曲率是指，在能够避开障碍物等而实际行驶的区域内车辆可通过的路径的曲率，并且可根据车辆的行驶状态(车速、加速度、横摆率)而进行改变。由于当预想路径曲率与基于道路形状的路径曲率相比较小时、即、当实际可行驶的区域的弯道与预想路径的弯道相比为更急的弯时，向步骤S36转移，并通过在VSC控制中进行倾向于过度转向侧的控制，从而实施对应于急转弯的控制。

另一方面，当在步骤S34中判断为预读路径信息的可靠性较低时，以及当预想路径曲率与基于道路形状的路径曲率相比较大、从而实际可行驶区域的弯道与预想路径的弯道相比较为缓和时，在VSC控制中进行一般的控制、即倾向于不足转向侧的控制。

在本实施方式中，也能够对控制界限域内的车辆运行情况控制、和基于驾驶员的意向的控制进行协调，从而能够降低驾驶员对控制所感觉到的不适。

上述的各个控制的处理流程图为一个示例，其能够进行适当变更。此外，关于各个ECU，可以将其一部分或者全部进行共享，也可以与其他的控制装置进行共享。

符号说明

1…驾驶计划生成ECU；

2…运动控制ECU；

10…前方摄像头；

11…激光雷达；

12…GPS；

13…地图DB；

14…输入单元；

15…显示器；

21…车速传感器；

22…加速度传感器；

23…横摆率传感器；

24…转向角传感器；

25…车高传感器；

31…转向部；

41…制动器；

51…发动机；

61…稳定器；

101L、101R…道路边界线；

102、103…目标轨迹。

Claims

1.一种驾驶辅助装置，具备：

路径目标取得单元，其在行驶路径设定时，取得驾驶员所要求的目标；

路径选择单元，其根据所取得的目标来进行行驶路径的选择；

路径信息取得单元，其取得所选择的路径的路径信息；

目标轨迹计算单元，其对所选择的路径中的车辆的目标轨迹进行计算；

可变区域计算单元，其求取根据所述路径信息而计算出的轨迹的可改变范围、即可变区域。

2.如权利要求1所述的驾驶辅助装置，其中，

还具备驾驶员意向检测单元，所述驾驶员意向检测单元对驾驶员的意向进行检测，

所述驾驶辅助装置根据检测出的驾驶员的意向和求取出的可变区域来进行驾驶辅助。

3.如权利要求1所述的驾驶辅助装置，其中，

所述驾驶辅助装置根据检测出的驾驶员的意向和求取出的可变区域来进行对计算出的目标轨迹的修正。

4.如权利要求3所述的驾驶辅助装置，其中，

对所述目标轨迹的修正为，对轨迹中的曲率进行变更。

5.如权利要求2所述的驾驶辅助装置，其中，

还具备对车辆的运行情况进行控制的车辆运行情况控制单元，

所述驾驶辅助装置根据检测出的驾驶员的意向和求取出的可变区域，来改变所述车辆运行情况控制单元的控制干预比例。

6.如权利要求5所述的驾驶辅助装置，其中，

所述车辆运行情况控制单元为，对转向特性进行变更的转向特性变更单元。

7.如权利要求1所述的驾驶辅助装置，其中，

还具备：

车辆运行情况控制单元，其对车辆的运行情况进行控制；

预想曲率计算单元，其根据检测到的驾驶员的意向，来求取行驶路径的预想曲率；

曲率比较单元，其将求取出的预想曲率与通过所述路径信息取得单元而取得的该路径的曲率进行比较，

所述驾驶辅助装置根据该比较结果，而对所述车辆运行情况控制单元的控制状态进行变更。