CN101318509A - 根据路径曲率的车辆速度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种符合驾驶者感觉的车辆的速度控制装置。其具有运算每个瞬间的曲率的单元和控制自车的速度的单元，按照在每个瞬间的曲率有增加倾向时，使速度减小，在每个瞬间的曲率有减小的倾向时，使速度增加的方式进行控制。

Description

根据路径曲率的车辆速度控制装置

技术领域

本发明涉及根据路径曲率控制车辆速度的装置。

背景技术

作为现有技术，在专利文献1中，以提供按照驾驶者的嗜好可以进行转向车速的设定的车辆行驶控制装置为目的，公开了具有：道路曲率信息检测单元，其检测道路的曲率或曲率半径；拐角检测单元，其根据由该道路曲率信息检测单元检测出的道路曲率或曲率半径，检测车辆前方的拐角的存在；转向车速运算单元，其根据由该拐角检测单元检测出的车辆前方的拐角的曲率半径或曲率和与该曲率半径或曲率相应的推荐转向横向加速度运算该拐角的推荐转向车速；目标减速度运算单元，其根据当前的本车车速、所述推荐转向车速和与所述拐角的距离运算目标减速度；减速控制单元，其根据该目标减速度运算单元算出的目标减速度对车辆进行减速控制；和车辆行驶控制装置，其在该减速控制单元进行减速控制中检测到驾驶者进行加减速操作时，根据该加减速度操作补正所述推荐转向横向加速度的转向横向加速度学习单元。

专利文献：日本专利特开2006-244284号公报

根据专利文献1，通过由道路曲率信息检测机构检测出的道路曲率半径或曲率来检测车辆前方的拐角的存在的拐角检测机构，使车辆速度降低，在有驾驶者的修正输入时修正该速度。但是，所述信息只不过是道路的设计信息。根据道路宽度，行驶轨迹具有自由度，实际上车辆的行驶轨迹与所述信息不完全一致。举一个明显的例子，在十字路口左右转弯时的道路曲率信息就无法得到。另外在专利文献1只存在“若前方有拐角则事前减速”的概念，对于为了符合驾驶者的感觉，根据行中的车辆中观测到的曲率的变化，如何控制速度的方针并未公开。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车辆的速度控制装置，使其可以符合驾驶者感觉地根据每个瞬间的曲率使车辆速度变化。

发明者们为了获得符合驾驶者感觉的曲线路的速度控制方针，实施了如下的实车行驶试验。

该试验是设想在路宽较窄的道路行驶的严密的路线追踪任务(linetrace task)和在路宽较宽、在横向的运功自由度较高的情况下可以任意选择路线地随意驾驶，这两种情况交替进行的循环试验。图1是表示实验概要的图。

驾驶者在轨道逆时针环绕。从地点(A)开始在路面上描绘的半径20m的圆周上行驶半圆，之后在连接到地点(B)的直线上行驶。作为速度的标准(并非严密的指示)在任意时刻从60km/h减速，转向中在自己认为可能的情况下进行加速。在直线部分虽未画线，如图所示，从直线两侧5m的外侧是土路，以限定沿所述直线行驶。如以上，不给予除速度标准和路线追踪以外的指示，可以认为这是削减横方向的运动自由度(随意性)的任务。

另一方面，从约60km/h的速度减速进入地点(B)，在此之前选择任意路线再次到达地点(A)，再次进行路线追踪的环绕实验。地点(A)→地点(B)的范围是通过由路线追踪规定横方向的运动的限定随意驾驶(加减速任意)，(B)→(A)是随意驾驶(加减速·横方向运动均随意)。试验由23～25岁的年轻的驾驶者5名实施。

在实验车辆上装备了全球卫星定位系统(GPS：Global PositioningSystem)。从GPS可以获得某时间t的坐标。

【数学式1】

C(t)＝C(x(t)，y(t))

图2是通过GPS测量的车辆的重心点的轨迹。在路线追踪区域，可以看清基本准确地被描绘成半圆。

接着对曲率进行研究。这里，并非使用沿着路线的距离即弧长参数而用一般的参数(本次为时间t)来表示的曲率k(t)，根据非专利文献用

【数学式2】

$\mathrm{\κ}\left(t\right)=\frac{\stackrel{\·}{x}\left(t\right)\stackrel{\·\·}{y}\left(t\right)-\stackrel{\·\·}{x}\left(t\right)\stackrel{\·}{y}\left(t\right)}{{(\stackrel{\·}{x}{\left(t\right)}^2+\stackrel{\·}{y}{\left(t\right)}^2)}^{\frac{3}{2}}}$

来表示。

非专利文献1：中内伸光：慢慢学曲线和曲面-微分几何学初步一、p48～p51、共立出版(2005)。

图3是表示在上述实验(120秒连续环绕测试)中获得的2个人(驾驶者(a)(b))的位置信息曲率、曲率的时间变化率和车辆的速度的图。另外，由于其他的驾驶者也表现了相同的倾向所以在这里只刊载2个人的。

已知在路线追踪期间转动半径的倒数即曲率大致固定为0.05m^-1，可进行路线追踪。在本次的路线追踪设定路线上，没有缓和的曲线，从直线到圆弧或从圆弧到直线出入时，有较大的曲率的时间变化。

另一方面，已知在随意驾驶时，曲率的最大值比路线追踪时大，轨迹成为尖锐的形状。但是，其时间变化率与路线追踪相同或更小(特别是在脱离侧更显著)。驾驶者调整自己的速度，使得即使作为路线形状的曲率较大也不会产生较大的曲率的时间变化，可以认为是进行“时间的缓和”。

另外，可以看到与本发明直接关联的图3的各实验结果的下段的车辆的速度在曲率最大的时刻，曲率成为最小的特征(在曲率局部最大点，速度局部最小)。

另外，曲率的最大值相对较早地出现(区间中央并非最大)。关于到达最大值为止的时间较早的问题，由于曲率的积分值是路线的弯曲角度，所以为了可以早期在视界捕捉到下一个目标点(A)(参照图1)，或进行直线加速，即尽快结束轮胎使用横向力的局面，考虑优先使用前后力。在本实验中，(A)→(B)为止和(B)→(A)为止的2点间移动+偏航(Yaw)角变化180°的任务相同。其中路线追踪被决定为限制路线自由度的任务。另一方面，在随意驾驶中，成为驾驶者根据不仅是路线，还包括速度、加速度(加加速度)等的时间的概念的“运动”的观点，自己来计划任务自身并实行的状态。存在着对力学有利的可以减轻身体压力或提高控制性能地制订适当易实施的运动计划并实行的机械装置(mechanism)。

将以上的知识用在本发明中在成为焦点的道路行驶上的速度控制上时，作为直接关联的部分，可以抽出下面的(1)和(2)的部分。

(1)驾驶者根据路宽来变更自车的路线行驶。因此在道路设计形状和实际行驶轨迹曲率不同。

(2)按照在作为根据驾驶者的操舵操作的运动结果的曲率成为最大的点，速度成为最小的方式进行控制。

因此，为了达到本发明的目的即提供符合驾驶者感觉的车辆的速度控制装置，具有(例如使用GPS等)在每个瞬间检测自车的位置坐标(X(t)，Y(t))的单元，具有从获得的自车的位置的每个瞬间的坐标信息运算每个瞬间的曲率的单元和控制自车的速度的单元，特别是按照在每个瞬间的曲率有增大倾向时，使速度减小，每个瞬间的曲率有减小倾向时，使速度增大的方式控制。

另外，由于前述的知识是相对速度增减的方针，所以绝对速度需要尊重驾驶者的意见。因此，在本发明中，具有接收驾驶者输入的加减速指令的单元，速度根据该加减速指令变化。

另一方面，在这样的接收驾驶者的加减速指令的构成情况下，在驾驶者的加减速指令和系统的控制指令之间有产生干扰的可能性。另外，即使没有干扰，若对驾驶者产生不协调感也可能会导致对系统的评价降低。在系统和驾驶者的共享的百分比不能明确地确定的人机系统中，这是重要课题，在本发明中，遵照下面的想法来减轻干扰·不协调感。

基本地，以符合人的感觉为目标来控制速度。将其积极地传达给驾驶者，在该控制有不足感的情况下，由驾驶者来调整该不足的部分。

为了表示系统在起作用，不只是速度控制，还对驾驶者输入指令的输入端(加速、制动踏板等)的反力或踏板行程进行控制。理想为按照只需驾驶者脚踩上加速踏板的踏力，就能成为实现系统的控制指令的踏板的位置的方式进行控制。在这样的状态下，在系统的速度控制符合驾驶者的要求的情况下，驾驶者为了操作踏板在脚用力前，车辆便会体会驾驶者的意思，产生先欲实行的感觉。由此，与进行不返回反力、行程的控制相比，可以期待高层次地驾驶者和系统的融合。

另外，虽然在系统的速度控制不充分的情况下，由驾驶者进行修正操作，但会记忆该修正并积累，更新速度控制中的目标时刻经历的分布。例如，在控制系统侧减速时，在多次看到驾驶者踩制动的状况的情况下，察知该驾驶者以更低的速度进行转向(喜欢离心力较小)，于是将减速的程度向提高的方向修正。或在系统侧进行减速时驾驶者加速，并且之后用更大的减速度进行减速时，按照增大速度减小的变化率的方式来修正分布，以更高级别地实现驾驶者和系统的融合为目标。

另外，对应雨·雪等天气路面状况变化的情况下，若以与晴天·路面干燥相同的条件进行速度控制，就会使驾驶者产生不协调感。在这样的情况下，在根据雨刮开关、雨滴感应传感器或外界信息、气温等推定路面状况，并判断路面摩擦系数减小时，通过减小平均速度，并且为了防止由于负荷移动引起的运动的急变而减小每单位时间的速度的增加率或减小率地控制，以更高级别实现驾驶者和系统的融合的目标。

进而，在系统获得从雷达信息或指向标等道路侧的城市基础设施获得外界信息，判断前方有障碍物的情况下，驾驶者当然是期待减速。在这样的情况下，即使每个瞬间的曲率有减小的倾向，也按照速度减小的方式进行控制。由此，实现更高级别的驾驶者和系统的融合的目标。

并且，按照在每个瞬间的曲率有增加倾向时，使速度减小，在每个瞬间的曲率有减小倾向时，使速度增大的方式的控制的方针，即使应用在完全自动驾驶车辆的情况的速度控制上，也可以预想符合乘客(已经不是驾驶者)的感觉。因此，该车辆通过自动操舵装置与驾驶者独立地加入操舵输入时，也可适用本发明的控制方针。

根据本发明，将与驾驶者的随意驾驶操作获得的瞬间曲率和与此相伴的速度调整相关的知识作为速度控制的方针，并且由于采取了以降低和驾驶者之间的干扰、不协调感为目标的措施，故能提供符合驾驶者的感觉的车辆的速度控制装置。

附图说明

图1是调查驾驶者特性的试验概要图。

图2是表示实验车辆的轨迹的图。

图3是表示曲率和曲率变化、速度推移的图。

图4是表示用于实现最佳实施方式的整体构成的图。

图5是表示基本控制方法的图。

图6是完成控制时的行驶状态的图。

图7是表示驾驶者过度操控(override)时的运行状况的图。

图8是表示控制切换、增益的更新部分的图。

图9是表示控制切换、增益的更新顺序的流程图。

图10是表示随着外界信息如何改变控制目标加速度的图。

图中：0-车辆，1-马达，2-减速机，7-动力转向装置，10-加速踏板，11-制动踏板，16-方向盘，20-GPS传感器，21-前后加速度传感器，22-毫米波雷达传感器，23-照相机，24-外部温度传感器，25-接收机，26-雨滴传感器，31-加速传感器，32-制动传感器，33-舵角传感器，38-横摆角速度传感器(yaw rate sensor)，40-中央控制器，44-方向盘控制器，46-任务控制器，48-踏板控制器，51-加速反力马达，52-制动反力马达，53-方向盘反力马达，61-左前轮，62右前轮，63-左后轮，64-右后轮，101-雨刮，200-指向标，451、452-制动控制器。

具体实施方式

在图4，表示了实现最佳实施方式的整体构成。

在本实施方式中，车辆0由所谓线控系统(by wire system)构成，在驾驶者和操舵机构、加速机构、减速机构之间没有机械结合。另外，驾驶者施加操作的方向盘16、加速踏板10、制动踏板11各自具有操作量检测传感器和反力产生机构。

<驱动>

车辆0是由马达1驱动左后轮63、右后轮64的后轮驱动车(Rear MotorRear Drive：RR车)。与马达1相连地装备有降低马达驱动力的减速机构2。这里，特别是前后轮的驱动轮方式，电马达或内燃机等的动力源的差异，与本发明没有密切关系。只要按照如下方式构成即可：通过调整对车辆赋予驱动力的单元和该驱动力，从而能将速度调整为由中央控制器40设定的希望的值。

下面对具体的机器构成进行说明。在左前轮61、右前轮62、左后轮63和右后轮64各自装备有制动转子、车辆速度检测用转子，在车两侧装备有车轮速度采集器(pick-up)，成为可以检测出各车轮的车轮速度的构成。

驾驶者的加速踏板10的踩入量由加速位置传感器31检测出，经由踏板控制器48输入中央控制器40。加速踏板10还与加速反力马达51连接，根据中央控制器40的运算指令，通过踏板控制器48，对加速踏板10进行反力控制。由此，成为可以检测出来自驾驶者的加速指令，并且，对驾驶者返回促进动作或抑制动作的反力的构成。

动力控制器461根据来自中央控制器40的指令量控制马达1的输出。另外，马达1的输出经过由任务控制器462控制的减速机构2来驱动左后轮63、右后轮64。

<制动>

在左前轮61、右前轮62、左后轮63和右后轮64，分别配备有制动转子，在车体侧装备有盘式制动器(caliper)，其是通过将该制动转子夹在衬垫(未图示)之间来使车轮减速。盘式制动器为油压式或每个盘式制动器都具有电动马达的电机式。

各个盘式制动器基本根据中央控制器40的运算指令，由制动控制器451(前轮用)、452(后轮用)来控制。另外，向制动控制器451、452如前面出现过那样地输入各车轮的车轮速度。通过4轮的车轮速来平均处理前轮(非驱动轮)的车轮速度，由此可以推定绝对车速。这些信号在中央控制器40内，作为共有信息，始终被监控。

驾驶者对制动踏板11的踩入量，由制动踏板位置传感器32检测出，经由踏板控制器48在中央控制器40进行运算处理。也可以检测踩的力量而不是踏板位置。在制动踏板11还连接着制动反力马达52，根据中央控制器40的运算指令，通过踏板控制器48，对制动踏板11进行反力控制。

<操舵>

车辆0的操舵系统在驾驶者的操舵角和轮胎切角之间没有机械结合，成为线控转向构造。操舵系统在内部，由包括舵角传感器(未图示)的动力转向装置7、方向盘16、驾驶者舵角传感器33、和方向盘控制器44构成。驾驶者的方向盘16的操舵量由驾驶者舵角传感器33检测出，经过方向盘控制器44，在中央控制器40进行运算处理。并且，方向盘控制器44根据中央控制器40的运算指令控制前动力转向装置7。

在方向盘16还连接着方向盘反力马达53，根据中央控制器40的运算指令，通过方向盘控制器44对方向盘进行反力控制。

<传感>

下面对如图4所述的传感器组进行叙述。GPS(Global PositioningSystem)传感器20，可以在每个瞬间(x(t)，y(t))(t为时间)计量车辆0的重心点的地上固定系统的绝对位置坐标。另外，也可以将从所述车轮的速度获得的车速进行微分以得到前后加速度，但在本实施方式中被构成为：装备有前后加速度传感器21，在下述的速度加减控制中使用。毫秒波雷达传感器22、照相机23可以检测前面的物体的大小、相对移动速度和距离等。另外，车辆0装备有接收机25，其可以从道路侧的城市基础设施即指向标200获得前方信息等的外部信息。另外，为了让雨刮101自动运转，可以通过检测降雨的雨滴传感器26或外部温度传感器24获得车辆0当前行驶的外部信息。

为实现最佳实施方式的车辆0如以上构成。在下面，对本发明的具体的控制方法，来自驾驶者的修正(过度操控)对应，反力控制，以及根据外界信息切换控制目标进行公开。

<基本控制方法>

如以上公开所述，驾驶者根据视觉或体感的信息来控制车辆的运动。若着眼于成为这次的发明的对象的速度控制，则和瞬间的曲率联系很大。驾驶者大致按照在曲率成为最大的点，速度最小的方式来控制。

若调换为具体的控制动作，可以认为随着曲率的增加，速度减小，若曲率成为固定值，则速度固定，若曲率减小，则使速度增加。驾驶者是否直接获得曲率信息，姑且不论(无需以与人类相同的机器构成)。若从工学观点来看，曲率信息可以由从GPS信号获得的位置信息经运算处理获得。

从GPS可以获得某时间t的坐标。

【数学式3】

C(t)＝C(x(t)，y(t))

接着对曲率进行研究。这里，不用经过路线的距离即弧长参数，而是用一般的参数(本次为时间t)来表示的曲率k(t)按照所述非专利文献1用【数学式4】

$\mathrm{\&kappa;}\left(t\right)=\frac{\stackrel{\&CenterDot;}{x}\left(t\right)\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{y}\left(t\right)-\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{x}\left(t\right)\stackrel{\&CenterDot;}{y}\left(t\right)}{{(\stackrel{\&CenterDot;}{x}{\left(t\right)}^2+\stackrel{\&CenterDot;}{y}{\left(t\right)}^2)}^{\frac{3}{2}}}$

来表示。

另外，曲率的时间变化

$\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&kappa;}}$

通过对【数学式2】时间微分获得。

【数学式5】

$\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&kappa;}}\left(t\right)=\frac{d}{\mathrm{dt}}\mathrm{\&kappa;}\left(t\right)$

图5示意表示了这些运算。在图5，从GPS21的数据获取的采样时间十分短，用模拟运算处理方法来表示，但是，当然也可以利用以取得每次采样的差分的方法来进行虚拟微分等的方法。

若可以获得每个瞬间(t＝t)的曲率k(t)以及时间变化

$\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&kappa;}}\left(t\right)$

(k(t)时间微分值)，则最简单地可以考虑由曲率变化决定车辆0的前后方向的目标加速度的控制方法。即若目标前后加速度设为G_xt(G_x_target)、K_t设为比例增益(k_t＜0)则成为

【数学式6】

$G_{\mathrm{xt}}\left(t\right)=K_t\&CenterDot;\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&kappa;}}\left(t\right)$

获得的值即可。(虽然在每个速度都需要设定Kt，但在本实施方式中为了简略化，考虑针对特定的速度域。另外，如后面所述在曲率增加时(减速时)，也可以与曲率减少(加速时)时取不同的值)。若如此构成，在曲率增加时即

$\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&kappa;}}\left(t\right)$

(k(t)时间微分值)为正时，设定减速侧的目标值，在曲率减小时即

$\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&kappa;}}\left(t\right)$

(k(t)时间微分值)为负时，设定加速侧的目标值。基本地，使该值与前后加速度传感器21检测出的车辆0的前后加速度G_X(t)的差分，ΔG_X(t)

【数学式7】

ΔG_xt(t)＝G_xt(t)-G_x(t)

的绝对值变小作为大致的控制方针。

然后，成为在ΔG_X(t)为负时，需要减速·制动，为正时需要加速·驱动。如图5所示，这些的运算全在中央控制器40内实施。需要减速·制动时，首先通过任务控制器462调整减速机构2的减速比，同时通过动力控制器461限制向马达的电力供应量，由马达1进行再生制动。根据车辆的运动状态，只通过再生制动不能减小【数学式5】的绝对值的情况下，制动控制器451(前轮用)、452(后轮用)工作，通过制动器使车辆0减速。

另一方面，在需要加速·驱动时，通过任务控制器461调整减速机构2的减速比的同时，增加由动力控制器461向马达的电力供应量，进行基于马达1的加速·驱动。

图6是完成控制时，即【数学式5】的绝对值十分小时的行驶状态的概念示意图。通过取如图4的构成，进行如图5的控制，可以实现按照在每个瞬间的曲率是增加倾向时使速度减小，在每个瞬间的曲率是减小倾向时使速度增大的方式进行控制。

另外，中央控制器40在进行加减速控制的同时，为了达成实现加减速的踏板行程(stroke)通过踏板控制器48进行控制。

在驾驶者接触踏板的状态下，需要进行反力控制。在设定阈值并且驾驶者输入比该值更大的踏力的情况下，作为如后所述的过度操控指令进行受理，但在以下的情况下，按照保持前面所述的行程的方式对反力进行控制。这时，为了不使驾驶者持有踏板固定不动的感觉，也可以采用加入若干假想的弹性要素的方法。理想为支撑着只配合着脚的力的状况。踏板控制的目的是为了使驾驶者同时持有用身体感觉着加速度的意识和脚虽没有用力却使踏板运动而使系统起作用的意识。

通过进行以上的控制，可以提供符合驾驶者感觉的车辆的速度控制装置。另外，虽省略详细的说明，即使行驶在有起伏的路段上，通过在前后加速度传感器21检测出车辆0的每个瞬间的前后方向的加速度并反馈，具有防止失控的作用。

接着研究驾驶者对系统过度操控制动或加速情况。图7表示是由驾驶者过度操控制动或加速的两方时的运行状况的图。在后面所述，像这样驾驶者的输入被过度操控的情况下控制停止。

另一方面，由于即使停止控制GPS信息也会输入，可以通过【数学式4】(即使未实施控制)计算目标前后加速度G_xt(图7)。并且，由于可以在前后加速度传感器21测量由于驾驶者操作而在车辆0产生的前后加速度，所以，例如可以算出在减速度达到最大的点的实际的前后加速度和目标前后加速度G_xt的差分ΔG_bd、或加速度达到最大的点的实际的前后加速度和目标前后加速度G_xt的差分ΔG_ad。

无论系统发出了减速指令但驾驶者仍进行制动操作的理由，是为了实现驾驶者的理想运动，而控制系统的减速增益不足。另外，不管在系统侧算出了减速指令，但驾驶者在仍然增大加速行程进行加速时，表示驾驶者的理想运动减速增益过大。

另外，在系统发出加速指令时，进行操作的理由也与发出减速指令时相同。因此，本发明的目的在于提供一种符合驾驶者感觉的车辆的速度控制装置，由此需要调整决定目标前后加速度G_xt时的比例增益K_t。另外，由于没有减速侧的增益和加速侧的增益成为相同的补偿，所以需要分别进行调整。

图8是表示在有来自驾驶者的过度操控时的控制切换、增益更新的顺序的流程图。这里，设加速时的增益为K_at、减速时的增益为K_bt以及发生过度操控的事件次数以i(i为整数)来表示。增益的更新参考非专利文献2采用反复学习。

非专利文献2：门向·另外4名：通过电气配件的有效力矩控制的降低汽车空转振动(第1报)、机论、59-560、C(1993)、1023。

(1)首先，加速时增益和减速时增益各自设为Kats、Kbts，初期值设为Kat[0]、Kbt[0]。

(2)判断控制是否有效。若有效进入(3)。

(3)判断是否有制动/加速的过度操控(在有前述阈值以上的踏板踏力的情况下，判断为有过度操控)。若有过度操控则进入(4)。

(4)使速度(加速度)控制为OFF，进入(5)。

(5)计数器(i)进一位，进入(6)。

(6)算出ΔG_ad、ΔG_bd，将其分别设为ΔG_ad[i]、ΔG_bd[i]。进入(7)。

(7)根据下面公式调整加速时增益Kat和减速时增益Kbt。

【数学式8】

K_at[i]＝K_at[i-1]+K_La·ΔG_ad[i]

【数学式9】

K_bt[i]＝K_bt[i-1]+K_Lb·ΔG_bd[i]

这里，K_at[i-1]、K_bt[i-1]是上次出现过度操控的事件周期(i-1)中调整的值(初次为K_at[0]、K_bt[0])。将该值，和本次的实际的前后加速度与目标前后加速度G_xt的差分乘以学习增益(K_La、K_Lb)后得到的值相加，更新作为新的加速时增益和减速时增益K_at[i]、K_bt[i]。只要没有驾驶者的再次过度操控，这些值作为【数学式4】或图5的K_t在中央控制器40内被采用。通过增大学习增益，可以使学习速度增加，但这种情况有可能变得不安定。需要设定为能以现实的次数忠实地抽出驾驶者特征的值。

(8)在该步骤中，为了判断第i次的一系列的事件是否完结，判定前后加速度在规定期间是否比阈值Gth小。并且，若满足条件，为了下次事件准备而回到(2)。

使用如图8的流程图所示的方法对应驾驶者的过度操控，通过停止控制来确保安全性的同时，为了接近驾驶者的要求，通过利用驾驶者的要求和系统设定值的差分进行反复学习来调整加减速增益。为此，可以提供一种符合驾驶者的感觉的车辆的速度控制装置。

<根据外界信息来切换控制目标加速度分布>

接着，用图9表示控制目标加速度如何随着外界信息变化。

关于通过外界传感器或设置在道路侧的城市基础设施发出的信息，进行防止与前方障碍物相撞的控制，或对可以降低针对路面状况的恶化而打滑的概率的速度进行速度控制的方法，在专利文献2、专利文献3中详细记载。

专利文献2：特开2004-224093车辆的自动控制装置。

专利文献3：特开2004-017731汽车的行驶控制装置，道路信息提供服务系统，汽车的行驶控制方法。

在本实施例中也基本和这些控制方针相同，在这里，对根据道路曲率的车辆的速度控制装置的展开的实现方法进行叙述。基本上，需要在认为前方有障碍物时减速，认为路面摩擦系数较低时降低加速度、减速度。到现在为止所叙述的构成中，曲率的变化

$\left(\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&kappa;}}\right)$

(k的微分值)没有的情况下，以【数学式4】计算的目标减速度成为0，在前方有障碍物的情况下系统也不起动。另外在雨天·降雪时，或达到使路面冻结的低温时，也实施与晴天一样的加减速。在本实施方式中，将调整【数学式4】、图9中的比例增益K_t和与此独立的G_con(G_contral)作为直接指令值输入。

然后，图10是表示该方法的流程图。作为在障碍物、路面状况等发生变化时，作为结果，都成为K_t调整和G_con指令，因此汇总这些状况而采用一张图。关于通过毫米波雷达传感器22、照相机23来检测障碍物，或由接收机25从指向标200接收信息，或本次未详细提及的根据导航地图获得堵车信息、前方道路形状，另外通过检测降雨的雨滴传感器26或外部温度传感器24获得路面摩擦系数从平常干燥时的μ₀降低到μ(μ＜μ₀)，这些方法在专利文献2、专利文献3中进行了详细记载，在这里省略。

在步骤(2)、(2)′中，若判断前方有障碍物或堵车·急转弯，则为了进行减速的准备而确定系统是否起动(3)，未起动时，即使在直线路段，也会起动系统(4)。并且，利用当前的车辆0的位置、速度、到障碍物(堵车车辆)或急转弯的距离(若障碍物移动，也考虑其速度)，计算减速指令G_con(t)(5)。

这时，更优选地也可以利用在步骤(2)″获得的路面摩擦系数，在轮胎力的界限范围内进行设定，也可以输出超过界限的较大减速指令进行ABS(Antilock Braking System)控制。并且如图9所示将G_con(t)加入控制指令(6)。之后，对加速或制动的反力进行控制，使得通过例如振动、或若是加速踏板则顶回、若是制动踏板则在脚的重量作用下使踏板下陷，来表示系统在起作用(7)。通过传达该信息使驾驶者的意识级别提高，使驾驶者事先认识到系统处于合理的运行状态，由此可以减轻不协调的感觉。

另外，在步骤(2)″，根据降雨、降雪、低温信息或根据外部信息例如降雨量、气温等信息，推定路面摩擦系数μ。并且，若比在干燥路面的摩擦系数μ₀低，则将【数学式4】、图9中的比例增益K_t(K_t＜0＝修正运算为μ/μ₀(＜1＝倍(5)′，并进行输出(6)′。由此没有激烈的加减速，可以降低在车辆产生的行动变化。这时也可以将Kt降低并低于通常状态，通过反力(撞击)控制向驾驶者传达加速、制动的行程量受到控制，以此使驾驶者事先意识到系统处于合理的运行状态，由此可以减轻不协调的感觉。

<和自动驾驶的亲和性>

到现在为止所述是一种通过驾驶者操舵，根据由此产生的车辆横向运动引起的每个瞬间的曲率以及其变化来控制速度的方法。对此，在自动驾驶的车辆中，车辆根据外界信息或地图信息，自动地决定路线。

为了实现从某一点移动到另一点，其路线有无数条，在其中有的会产生不协调感，有的则不会。当然，应在没有不协调感的时刻操舵，这样的话，对到现在为止所述的驾驶者的操舵操作可以获得与本实施例相同的效果。为了实现没有不协调感的操舵，在固定速度的情况下，应按照描绘回旋曲线地使操舵速度固定的方式进行控制，在伴有减速的情况下，例如，利用下面的非专利文献3的知识，调整时刻和操舵量即可。

1)减速后，驾驶者开始操舵的时刻和车辆的前后加加速度为0的时刻相关性高。

2)减速后，进入转向，释放制动的时刻，或最高加速的时刻和车辆的横向加加速度为0的时刻相关性高。

3)减速、转向时，存在按照前轮的外侧的垂直负荷相对于时间以一定的比例增加的方式进行操作的范围。

非专利文献3：山门、安部：利用加加速度信息的驾驶者的控制特性的新的解释方法，汽车技术会前刷集No.139-60、pp23-28(2006)

如上所述，在本发明中即使被构成为该车辆通过自动操舵装置而独立于驾驶者加入了操舵输入，也可以提供符合驾驶者感觉的车辆的速度控制装置。

<总结>

根据本发明，将从驾驶者的随意驾驶操作获得的瞬间曲率和与之相伴的速度调整相关的知识作为速度控制的方针，进而，取得对驾驶者的干涉、以及以降低不协调感为目标的对策，可以提供一种符合驾驶者感觉的车辆的速度控制装置。

Claims (10)

1.一种车辆的速度控制装置，具有：

运算每个瞬间的曲率的单元；和

控制自车速度的单元；

进行控制，使得每个瞬间的曲率有增加倾向时，使速度减小，当每个瞬间的曲率有减小倾向时，使速度增加。

2.根据权利要求1所述的车辆的速度控制装置，其特征在于，

运算每个瞬间的曲率的单元，具有在每个瞬间检测出以正交的至少两个轴定义的平面中的自车位置的坐标(x(t)，y(t))的单元，其根据

【数学式2】

$\mathrm{\&kappa;}\left(t\right)=\frac{\stackrel{\&CenterDot;}{x}\left(t\right)\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{y}\left(t\right)-\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{x}\left(t\right)\stackrel{\&CenterDot;}{y}\left(t\right)}{{(\stackrel{\&CenterDot;}{x}{\left(t\right)}^2+\stackrel{\&CenterDot;}{y}{\left(t\right)}^2)}^{\frac{3}{2}}}$

运算每个瞬间的曲率(k(t))。

3.根据权利要求1所述的车辆的速度控制装置，其特征在于，

具有运算每个瞬间的曲率的时间变化的单元；

在该时间变化较大时控制使每单位时间的速度的增加率或减小率增大；

在该时间变化较小时控制使每单位时间的速度的增加率或减小率减小。

4.根据权利要求1所述的车辆的速度控制装置，其特征在于，

控制速度的单元是制动器、马达的输出调整装置、装在马达上的变速装置中的一部分或全部。

5.根据权利要求1所述的车辆的速度控制装置，其特征在于，

具有接收驾驶者输入的加减速指令的单元；根据该加减速指令而使速度变化。

6.根据权利要求5所述的车辆的速度控制装置，其特征在于，

具有反力·变位产生单元，其使驾驶者施加加减速指令的输入端产生反力或变位、或者反力和变位；

根据速度变化而使该反力·变位产生单元所产生的反力或变位、或者反力和变位变化。

7.根据权利要求5所述的车辆的速度控制装置，其特征在于，

根据驾驶者输入的多次的加减速指令，使作为控制指令的每单位时间的速度的增加率或减小率变化。

8.根据权利要求1所述的车辆的速度控制装置，其特征在于，

具有推定路面状态的单元；

在路面摩擦系数减小时，控制减小平均速度，并减小每单位时间的速度的增加率或减小率。

9.根据权利要求1所述的车辆的速度控制装置，其特征在于，

具有获取外界信息的单元；

当在车辆确认在行驶方向有障碍物的情况下，即使在每个瞬间的曲率有减小倾向的状态下，也按照减小速度的方式控制。

10.根据权利要求1所述的车辆的速度控制装置，其特征在于，

该车辆通过自动操舵装置而独立于驾驶者地施加操舵输入。

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