CN101524994B - 车辆驾驶辅助设备和车辆驾驶辅助方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆驾驶辅助设备和车辆驾驶辅助方法。该车辆驾驶辅助设备包括用于感测驾驶员的制动操作的制动操作感测装置、用于感测驾驶员的转向操作的转向操作感测装置、前方感测装置和控制器。该控制器用于：通过检查车辆与障碍物接触的可能性，判断是否需要躲避障碍物；以及由于确认需要躲避障碍物时的驾驶员的制动操作，在从检测到驾驶员的制动操作时至检测到驾驶员的转向操作时的时间间隔期间，通过调整轮之间的轮制动/驱动力分配来产生将车辆转向有利于躲避障碍物的障碍物躲避方向的横摆力矩。

Description

车辆驾驶辅助设备和车辆驾驶辅助方法

技术领域

本发明涉及一种用于在避免车辆与障碍物接触方面辅助驾驶员的设备和/或方法。

背景技术

日本特开2000-357299A(对应于美国申请6,571,176B1)示出用于躲避前方障碍物的车辆控制系统。当车辆与障碍物(如迎面而来的车辆等)可能发生碰撞时，该控制系统计算用于避免碰撞(横向移动)的转向扭矩，并根据所计算出的转向扭矩来控制致动器。此外，在驾驶员进行转向操作时，控制系统通过将用于避免碰撞的控制量与用于辅助驾驶员的转向操作的电动转向控制的控制量相加来进行自动转向操作。

发明内容

如果障碍物躲避的紧急程度低，则由于驾驶员的意图反映在躲避控制中，因此期望在用于躲避前方障碍物的驾驶员的转向操作之后开始自动躲避控制。然而，有些驾驶员可能不能够对躲避障碍物的转向方向作出迅速的决定，并且可能在用于避免与障碍物接触的转向操作之前采取制动操作。在这种情况下，车辆速度由于驾驶员的制动操作而减小。然而，车辆继续向障碍物行驶，直到进行实际的转向操作为止。尤其在驾驶员由于其矛盾心理而不能够较深地踩踏制动踏板或者不能够迅速地转动方向盘时，该问题影响明显。

为了解决以上问题，根据本发明的一个方面，提供了一种车辆驾驶辅助设备，包括：制动操作感测装置，用于感测车辆的驾驶员的制动操作；转向操作感测装置，用于感测所述车辆的驾驶员的转向操作；前方感测装置，用于感测所述车辆前方的障碍物；以及控制器，用于：通过检查所述车辆与由所述前方感测装置感测到的所述障碍物接触的可能性，判断是否需要躲避所述障碍物；以及由于确认需要躲避所述障碍物时的所述驾驶员的制动操作，在从所述制动操作感测装置检测到所述驾驶员的制动操作时至所述转向操作感测装置检测到所述驾驶员的转向操作时的时间间隔期间，通过调整轮制动/驱动力分配来产生所述车辆的横摆力矩，所述横摆力矩用于将所述车辆转向有利于躲避所述障碍物的障碍物躲避方向。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆驾驶辅助方法，包括：感测车辆的驾驶员的制动操作；感测所述车辆的驾驶员的转向操作；感测所述车辆前方的障碍物；通过检查所述车辆与所述障碍物接触的可能性，判断是否需要躲避所述障碍物；以及由于确认需要躲避所述障碍物时的所述驾驶员的制动操作，在从检测到所述驾驶员的制动操作时至检测到所述驾驶员的转向操作时的时间间隔期间，通过调整轮制动力分配来产生所述车辆的横摆力矩，所述横摆力矩用于将所述车辆转向有利于躲避所述障碍物的有利障碍物躲避方向。

根据本发明的又一方面，提供了一种车辆驾驶辅助设备，包括：制动操作感测部件，用于感测车辆的驾驶员的制动操作；转向操作感测部件，用于感测所述车辆的驾驶员的转向操作；前方感测部件，用于感测所述车辆前方的障碍物；躲避判断部件，用于通过检查所述车辆与所述障碍物接触的可能性，判断是否需要躲避所述障碍物；以及躲避控制部件，用于由于确认需要躲避所述障碍物时的所述驾驶员的制动操作，在从检测到所述驾驶员的制动操作时至检测到所述驾驶员的转向操作时的时间间隔期间，通过调整左右轮制动力分配来产生所述车辆的横摆力矩，所述横摆力矩用于将所述车辆转向有利于躲避所述障碍物的障碍物躲避方向。

根据本发明，当在需要躲避前方物体的状态下检测到驾驶员的制动操作时，例如通过调整车轮之间的制动/驱动力分配来产生车辆横摆力矩(yaw moment)。

附图说明

图1是示意性示出配备有根据本发明第一实施例的车辆驾驶辅助系统的车辆的图。

图2是示出图1的车辆驾驶辅助系统的制动/驱动力控制器的内部结构的图。

图3是示出在图2中示出的躲避控制量计算部的结构的图。

图4是示出根据第一实施例的由制动/驱动力控制器进行的躲避控制处理的流程图。

图5是示出用于解释图4的躲避控制处理的示例情形的图。

图6是示出可用于图4的步骤S200的、用于判断与障碍物接触的可能性的躲避判断处理的流程图。

图7是用于说明图6的躲避判断处理的图。

图8是示出可用于图4的步骤S400的躲避方向判断处理的流程图。

图9是用于例示在图8的处理中使用的车辆模型的状态矢量的图。

图10A、10B和10C是用于例示在图8的处理中的优化计算中用于读取初始解的操作的图。

图11是示出可在图4的步骤S500中采用的第一制动/驱动力分配处理中使用的关系的图。

图12是示出可在图4的步骤S500中采用的第二制动/驱动力分配处理中使用的第一关系的图。

图13是示出可在图4的步骤S500中采用的第二制动/驱动力分配处理中使用的第二关系的图。

图14是示出可在图4的步骤S500中采用的第三制动/驱动力分配处理中使用的关系的图。

图15是示出可用于图4的步骤S700的左右制动/驱动控制量(或扭矩)确定处理的流程图。

图16是用于解释根据第一实施例的驾驶辅助系统的操作的图。

图17是示出根据本发明第二实施例的躲避控制处理的流程图。

图18是示出可用于图17的步骤S900的、用于检查转向方向上的躲避余量(avoidance margin)的处理的流程图。

图19是示出可用于图17的步骤S1200的左右制动/驱动控制量(或扭矩)确定处理的流程图。

图20是用于解释根据第二实施例的驾驶辅助系统的操作的图。

具体实施方式

图1示意性示出配备有根据本发明第一实施例的车辆(SW)驾驶辅助系统(或设备)的车辆。在图1中示出的车辆是包括左前轮1FL和右前轮1FR以及左后轮1RL和右后轮1RR的四轮车辆。在该例子中，驱动马达2FL、2FR、2RL和2RR分别与四个轮1FL、1FR、1RL和1RR的轴连接。该车辆(SW)(其可以指目标车辆、主车辆或由该控制系统所控制的受控车辆)是利用这些驱动马达的自力推进车辆。由于由驱动马达中的相应一个驱动各个轮，因此可以独立地控制四个轮的轮速度。各个驱动马达2FL～2RR在制动/驱动力控制器3的控制下驱动轮1FL～1RR中的相应一个。

为四个轮1FL、1FR、1RL和1RR分别设置制动装置4FL、4FR、4RL和4RR。各个制动装置4FL～4RR在制动/驱动力控制器3的控制下向轮1FL～1RR中的相应一个施加制动力。制动/驱动力控制器3可以利用制动装置4FL～4RR对运动中的车辆进行制动，并减小车辆速度。此外，制动/驱动力控制器3独立地控制四个轮1FL～1RR的制动量。该驾驶辅助系统是控制系统。

各种传感器与制动/驱动力控制器3相连接。在该例子中，传感器组(或传感器部)包括：前方(场景)传感器5、加速度传感器6、横摆率传感器7、转向操作传感器8、轮速度传感器9FL～9RR、制动操作传感器10以及加速器操作传感器11。制动/驱动力控制器3收集来自这些传感器的输入信息。

前方(场景或图像)传感器5是用于感测位于车辆(SW)前方的前方障碍物(SB)和车辆前方的如道路边界等前方路况的传感器。在该例子中，前方传感器包括立体照相机5，该立体照相机5布置在车辆的乘客厢中的前部并被配置为获取与包括前方障碍物和道路边界的前方场景有关的图像信息。利用立体照相机5，驾驶辅助系统能够检测从车辆至前方物体的相对距离。

加速度传感器6是用于感测车辆在预定方向上的加速度的装置。加速度传感器6包括至少一个如压电元件等的感测元件。在该例子中，加速器传感器6能够感测车辆在车辆的纵向上的纵向加速度和在车辆的横向上的横向加速度。通过对感测到的加速度进行积分，驾驶辅助系统能够检测出车辆在纵向上的纵向速度和车辆在车辆的横向上的横向速度。

横摆率传感器7感测车辆在车辆的重心处的横摆率(yawrate)。例如，横摆率传感器7是包括晶体振荡器或半导体元件的装置。

转向操作传感器8是用于感测驾驶员的转向操作或转向输入的转向输入传感器。在该例子中，转向操作传感器8是用于感测由驾驶员操作的方向盘13的方向盘角度的转向角度传感器。在该例子中，在转向机构14是齿轮齿条型转向齿轮机构时，转向操作传感器8包括设置在前轮转向机构14的齿轮侧的编码器。

各个轮速度传感器9FL～9RR被配置为通过与轮的旋转一致地产生脉冲来感测轮1FL～1RR中相应一个的轮速度。

制动操作传感器10是用于感测驾驶员的制动操作或制动输入的制动输入传感器。在该例子中，制动操作传感器10是用于按照制动踏板的角度感测制动踏板踩踏量的制动踏板位置或角度传感器。例如，制动踏板角度传感器10包括与驾驶员的制动踏板的旋转轴相连接的电位计。

加速器操作传感器11是用于感测驾驶员的加速器操作或加速器输入的加速器输入传感器。在该例子中，加速器操作传感器11是用于按照加速器踏板的角度感测加速器踏板踩踏量的加速器踏板位置或角度传感器。例如，加速器操作传感器11包括与驾驶员的加速器踏板的旋转轴相连接的电位计。

该例子的制动/驱动力控制器3包括以集成电路的形式的微处理器，其中该集成电路包括A/D转换器电路、D/A转换器电路、中央处理单元和存储器或存储器部。根据存储在存储器中的程序，制动/驱动力控制器3执行左右轮制动/驱动力分配算法或处理以确定命令(表示命令制动/驱动扭矩的控制信号)，并将所确定的命令传送至驱动马达2FL～2RR和制动装置4FL～4RR。由于包括升压变换器电路和电池的马达驱动电路以及在制动踏板至制动钳之间的制动系统本身是已知的，因此图1省略了它们的详情。

如在图2中所示，根据本发明的一种解释，制动/驱动力控制器3包括：车辆运动状态获得部3A、车辆前方信息获得部3B、躲避判断部3C、躲避控制量计算部3D、制动/驱动量确定部3E和制动/驱动命令输出部3F。作为其它制动/驱动控制部件，图2的制动/驱动力控制器3还包括：ABS控制部3G、用于在转向操作的情况下躲避障碍物的第二躲避控制部3H以及紧急停止控制部3J。

车辆运动状态获得部3A接收来自加速度传感器6、横摆率传感器7、轮速度传感器9FL～9RR和转向角度传感器8的传感器信号，并通过以综合的方式对所输入的传感器信号进行处理来确定表示车辆(SW)的车辆运动状态的信息。车辆前方信息获得部3B对由立体照相机5所获得的图像信息进行处理，并由此通过使用经由图像处理提取出的信息来感测道路边界和障碍物。车辆前方信息获得部3B还确定表示前方障碍物的运动状态和车辆前方的道路的边界的信息。躲避判断部3C通过使用由车辆运动状态获得部3A和车辆前方信息获得部3B所提供的信息来监视与前方物体(SB)接触的可能性，并由此判断是否需要躲避障碍物。

躲避控制量计算部3D判断用于躲避障碍物的躲避方向，并确定产生车辆的用于使车辆转向躲避方向的横摆力矩的躲避控制量。在该实施例中，躲避控制量表示轮1FL～1RR之间的左右轮制动/驱动力(纵向力)分配。如在图3中所示，躲避控制量计算部3D包括躲避方向判断分部3Da和制动/驱动力分配确定分部3Db。当由躲避判断部3C确定需要躲避障碍物时，躲避方向判断分部3Da判断有利于躲避障碍物的躲避方向(或躲避(左或右)侧)。制动/驱动力分配确定分部3Db确定以用于调整左右轮制动/驱动力分配的左右轮制动/驱动力分配(调整)量(Fx_D)的形式的、产生车辆的用于使车辆转向躲避方向的横摆力矩的躲避控制量。

制动/驱动量确定部3E根据由制动操作传感器10所感测到的驾驶员的制动操作量来确定轮1FL～1RR的制动量。制动/驱动量确定部3E还根据由加速器操作传感器11所感测到的驾驶员的加速器操作量来确定轮1FL～1RR的驱动量。此外，制动/驱动量确定部3E根据由制动/驱动力分配确定分部3Db所确定的左右轮制动/驱动力分配(调整)量(Fx_D)，调整左右轮制动/驱动力分配。

制动/驱动命令输出部3F向制动装置4FL～4RR和驱动马达2FL～2RR(的控制部)输出表示由制动/驱动量确定部3E所确定的制动量和驱动量的命令(控制信号)。

图4示出由在图1中示出的制动/驱动力控制器3(下文中简称为控制器3)进行的驾驶辅助控制处理。为了便于理解，图5示出如下情况作为例子：车辆SW沿双车道道路行驶，并且障碍物SB正在车辆SW前方从右向左横穿道路。控制器3在车辆的运动期间按预定的采样周期定期进行图4的控制处理。

在步骤S100，控制器3从立体照相机5取得照相机图像，从传感器读取信号，对输入信号进行处理，并将由此收集到的输入信息存储在微处理器中的存储器部中。然后，根据从立体照相机5所获得的前方图像信息，控制器3确定坐标系以描述运动状态。此外，通过使用该坐标系，控制器3将关于车辆S W、障碍物SB和道路(尤其是道路的边界)的信息分别与以统一的方式的坐标值组相关联。

该例子的坐标系包括通过使用车辆SW的行驶方向作为基准所确定的X轴和Y轴。该X轴沿车辆行驶方向延伸。该Y轴与X轴垂直，并且沿横向或车辆宽度方向延伸。由坐标组或对(Xv，Yv)表示车辆SW的重心(车辆SW的位置)，并且由坐标组或对(Xb，Yb)表示障碍物SB的位置。道路的左边界的Y坐标是Y_L，并且道路的右边界的Y坐标是Y_R。在由此确定的坐标系中，计算车辆SW和障碍物SB的移动速度。

在图5的例子中，车辆SW沿X轴行驶，并且因此通过使用轮速度传感器9FL～9RR所确定的车辆SW的速度是：(Vv_x，Vv_y)＝(Vv，0)。障碍物SB沿Y轴方向横穿道路，并且因此，由当前障碍物位置与在前一计算循环中计算出的前一障碍物位置之间的差所确定的障碍物SB的速度是：(Vb_x，Vb_y)＝(0，Vb)。

在步骤S200，控制器3通过使用在S100中所确定的坐标信息，判断在从当前时刻(时间点)至预定时间长度结束的时间间隔期间是否存在车辆SW与障碍物SB接触的可能性(或风险)。在判断为存在车辆SW与障碍物SB接触的可能性时，控制器3从S200进入步骤S300。在不存在车辆SW与障碍物接触的可能性，并因此S200的回答为否定时，控制器3进入结束部分“返回”并终止图4的处理。

在S300，控制器3检查是否进行了驾驶员的转向操作。如果在存在与障碍物SB接触的可能性的情况下检测到转向操作，则可以假定该转向操作是驾驶员为了躲避障碍物SB而进行的。在该例子中，控制器3通过以如下方式检查所感测到的转向角度的变化来判断是否存在驾驶员的转向操作。首先，控制器3计算由转向角度传感器8最近获得的当前转向角度与由转向角度传感器8在前一循环中获得的前一转向角度之间的转向角度差(或变化)Δd_str。然后，如由下面的数学表达式(1)所示，控制器3将转向角度差Δd_str的绝对值与阈值Δd_TH进行比较。

|Δd_str|＜Δd_TH     …(1)

当转向角度差Δd_str的绝对值小于阈值Δd_TH时，控制器3判断为驾驶员未尝试躲避障碍物SB，并且进入步骤S 400。另一方面，当转向角度差Δd_str的绝对值大于或等于阈值Δd_TH时，控制器3判断为驾驶员意图避免障碍物SB并已确定了躲避方向，并且控制器3将控制转移至(用于在检测出驾驶员的转向操作的情况下躲避障碍物的第二躲避控制部3H的)其它躲避控制。作为第二躲避控制部3H，可以采用上述在前技术的控制，或者采用用于根据与障碍物SB接触的预期时间进行自动制动操作的障碍物躲避控制。代替转向角度差Δd_str或除转向角度差Δd_str以外，可选地，使用当前转向角度d_str的大小来判断是否存在用于躲避障碍物的驾驶员的转向操作。因此，可以通过使用差(变化)Δd_str和转向角度d_str的大小中任一个或这两者来检测驾驶员的转向操作。此外，可选地，根据车辆SW的车辆速度来改变阈值Δd_TH。

在步骤S 400，控制器3通过在障碍物SB右侧的右躲避方向和障碍物SB左侧的左躲避方向之间选择来判断有利于躲避或绕开障碍物SB的障碍物躲避方向。在该例子中，控制器3通过检查在沿左躲避方向进行躲避时剩余的余量和在沿右躲避方向进行躲避时剩余的余量，判断障碍物躲避方向。

在步骤S500，控制器3确定轮1FL～1RR之间的左右轮制动/驱动力分配量(或者分配调整量)Fx_D，以使得在驾驶员的制动操作之后产生用于沿具有较高的躲避余量的障碍物躲避方向行驶的横摆力矩。

在步骤S600，控制器3检查是否存在能够推测出驾驶员意图躲避车辆SW前方的障碍物SB的驾驶员的制动操作。当判断为驾驶员进行了制动操作时，控制器3从S600进入步骤S700。当判断为不存在这种驾驶员的制动操作时，控制器3进入结束部分“返回”并终止图4的处理。在该例子中，控制器3通过检查制动踏板角度传感器10的信号来检查是否存在驾驶员的制动操作。根据制动踏板角度传感器10的信号，确定制动踏板踩踏角度θ_BP(表示驾驶员的制动操作量)，使得在不存在制动操作时，该制动踏板踩踏角度θ_BP等于基准角度0。然后，控制器3将制动踏板踩踏角度θ_BP与阈值θ_{BP_TH}进行比较。当如在数学表达式(2)中所示，制动踏板踩踏角度θ_BP大于阈值θ_{BP_TH}时，控制器3推断出驾驶员在意图躲避障碍物SB的情况下通过踩踏制动踏板进行了制动操作。

θ_BP＞θ_{BP_TH}    …(2)

该阈值θ_{BP_TH}是用于判断是否为了躲避障碍物SB而进行了驾驶员的制动操作的标准。当所感测到的制动踏板踩踏角度θ_BP小于或等于阈值θ_{BP_TH}时，控制器3允许提供普通制动性能的普通制动模式，而无需考虑在S500中计算出的左右轮制动/驱动力分配量Fx_D。当所感测到的制动踏板踩踏角度θ_BP超过阈值θ_{BP_TH}时，控制器3判断为驾驶员正在踩踏制动踏板以躲避障碍物，并且进入步骤S700。也就是说，在驾驶员进行制动操作时，该车辆驾驶辅助系统启动用于产生车辆的实际横摆移动的左右轮制动/驱动力分配调整控制。

在步骤S700，控制器3根据在S500中计算出的制动/驱动力分配量以及在该例子中作为在S600中所确定的驾驶员的制动踏板踩踏角度θ_BP的驾驶员制动操作量，确定左右轮制动/驱动量(如制动/驱动扭矩等)。在S700之后，控制器3终止图4的处理。控制器3通过用作制动/驱动命令输出部3F、并从而将表示制动/驱动量的控制命令传送至驱动马达2FL～2RR和制动装置4FL～4RR的控制部，实现由此确定的左右轮制动/驱动量(制动/驱动扭矩)。

图6示出与S200相对应的接触可能性判断处理作为例子。该接触可能性判断处理是用于判断车辆SW与障碍物SB接触的可能性是否高以及是否有必要躲避的处理(对应于躲避判断部3C)。在图6的例子中，控制器3检查从当前时刻(T＝0)直到预定时间间隔Tcj(秒)结束为止是否存在接触的风险。在开始图6的处理时，将时间(或定时器)T复位为0(T＝0)以表示当前时间。

在步骤S210，控制器3根据车辆SW的重心的位置(Xv，Yv)来计算车辆SW的四个角(或顶点)的位置。如在图7中所示，由(Xv1，Yv1)表示左前角的位置。类似地，右前角、左后角和右后角的位置是(Xv2，Yv2)、(Xv3，Yv3)和(Xv4，Yv4)。

在下一步骤S220，控制器3通过使用下面的数学表达式，检查在时间T＝t时，在半径为Rb且中心为预测(将来)障碍物位置(xb’(t)，yb’(t))的圆形障碍物区域内是否存在车辆SW的四个角的预测(将来)角位置(Xvi(t)，Yvi(t))(i＝1、2、3、4)中的任意一个或多个。

(x’_vi(t)，y’_vi(t))＝(x_v(t)+d_xf，y_v(t)±0.5d_y)

                    ＝(X_v+t·V_v+d_xf，Y_v±0.5d_y)   (i＝1，2)

                                           …(3)

(x’_vi(t)，y’_vi(t))＝(x_v(t)-d_xr，yv(t)±0.5d_y)

                    ＝(X_v+t·V_v-d_xr，Y_v±0.5d_y)   (i＝3，4)

                                           …(4)

{x’_vi(t)-x’_B(t)}²+{y’_vi(t)-y’_B(t)}²

＝{x’_vi(t)-(Xb)}²+{y’_vi(t)-(Y_B+t·Vb)}²≤Rb²

            (i＝1，2，3，4)                …(5)

基于如在图4所示的道路是笔直的假设，获得算术表达式(3)和(4)。可选地，基于车辆模型来计算车辆位置(重心)(Xv，Yv)的轨迹。如在图7中所示，dy是车辆SW的宽度，并且dxf和dxr是从车辆S W的重心分别至车辆SW的前端和后端的距离。

在下一步骤S220，控制器3检查在时间T＝t时(在从当前时间(T＝0)起的时间间隔t结束时)是否存在与障碍物SB接触的风险。如果车辆SW的四个角中的至少一个角满足由数学表达式(5)所表示的条件，则控制器3判断为在将来时间T＝t时存在与障碍物SB接触的可能性。在判断为存在与障碍物SB接触的可能性的情况下，控制器3将接触可能性标记设置为on状态，并终止图6的处理以返回主处理。当判断为不存在与障碍物SB接触的可能性时，控制器3从S220进入步骤S230。

在步骤S230，如下面的数学表达式(6)所示，控制器3首先通过增加预定量的时间tcj(秒)使时间T增大。

T←T+tcj    …(6)

然后，如数学表达式(7)所示，控制器3检查该时间T是否超过预定值Tcj。

T＜Tcj      ...(7)

当时间T仍小于Tcj时，控制器3返回步骤S220。在时间T等于或大于Tcj时，控制器3推断出在从T＝0至T＝Tcj的时间间隔期间不存在与障碍物SB接触的可能性。在这种情况下，控制器3将接触可能性标记复位为off状态，并且返回主处理。

可以根据如下第一和第二躲避方向判断处理(对应于躲避方向判断分部3Da)之一来进行步骤S400。

第一躲避方向判断处理通过检查障碍物SB在变为满足表达式(5)的条件并且车辆SW与障碍物SB接触的时间T＝Ttc处的位置来判断障碍物躲避方向。时间长度Ttc是由不等式表达式(5)所表示的接触判断条件的结论维持否定期间的时间间隔的长度。由(xb’(Ttc)，yb’(Ttc))表示障碍物SB在时间T＝Ttc处的位置。

在该时刻(T＝Ttc)处，通过如下来表示障碍物SB至左道路边界((0，Y_L))和右道路边界((0，Y_R))的左距离D_L和右距离D_R：

D_L＝|yb’(t)-Y_L|

D_R＝|yb’(t)-Y_R|    ...(8)

在(8)的该例子中，使用障碍物SB的中心位置来确定左距离D_L和右距离D_R。然而，可选地，分别计算障碍物SB的左端的坐标位置与邻近的左道路边界之间的左距离以及障碍物SB的右端的坐标位置与邻近的右道路边界之间的右距离。

然后，将左距离D_L和右距离D_R分别与用作划分表示用于躲避障碍物SB的空间的宽度的躲避余量的容许范围的余量阈值的距离阈值D_TH进行比较。

D_R＜D_TH且D_L＜D_TH    …(9)

当左距离D_L和右距离D_R两者都小于阈值D_TH，并满足数学表达式(9)的条件时，控制器3推断出左右躲避余量都很小，并且因此将控制转移至在该例子中作为紧急停止控制部3J的控制的其它控制。另一方面，当左距离D_L和右距离D_R任一个或两者都大于或等于阈值D_TH，并因此不满足条件(9)时，控制器3假定至少在障碍物SB的左侧和右侧之一存在躲避的空间，并将左躲避余量和右躲避余量相互比较。在该例子中，将左距离D_L和右距离D_R看作是左躲避余量和右躲避余量。

通过将左躲避余量D_L和右躲避余量D_R相互比较，控制器3判断哪个方向(或侧)在躲避余量上较高并由此有利于躲避障碍物SB。当如不等式表达式(10)所示，左距离D_L大于右距离D_R时，控制器3判断为左余量较高，并且左躲避方向是有利的。当右距离D_R大于左距离D_L时，控制器3判断为右余量较高，并且右躲避方向是有利的。

D_R＜D_L    …(10)

以这种方式，控制器3通过将表示左躲避余量的量与表示右躲避余量的量相互比较以判断哪一个较大来确定有利的障碍物躲避方向。将所选择的有利的障碍物躲避方向的躲避余量(D_L或D_R)设置为D_VBR。在该第一躲避方向判断处理中，驾驶辅助系统能够以简单的方式确定有利的障碍物躲避方向。

第二躲避方向判断处理在图8中示出。将第二躲避方向判断处理设计为通过考虑车辆SW的将来轨迹以及障碍物SB的将来轨迹来确定障碍物躲避方向。

在步骤S410，控制器3计算用于预测车辆的运动的车辆模型和用于预测障碍物的运动的障碍物模型的初始状态矢量。然后，控制器3根据关于车辆SW的周围环境的信息来设置用于评价躲避路径的评价函数。可以通过提高这些模型的精密度来提高预测可靠性，并通过简化来减轻施加在微处理器上的计算负荷。

在该例子中使用的车辆模型是包括轮胎横向力的饱和特性的两轮车辆模型。可以通过由数学表达式(11)～(17)示出的微分方程式来表示该车辆模型。

${\stackrel{\·}{x}}_v=v\cos (\mathrm{\β}+\mathrm{\θ})...\left(11\right)$

${\stackrel{\·}{y}}_v=v\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\θ})...\left(12\right)$

$\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}=\mathrm{\γ}...\left(13\right)$

$\stackrel{\·}{v}=a_{\mathrm{longG}}...\left(14\right)$

$\stackrel{\·}{\mathrm{\β}}=-\mathrm{\γ}+\frac{1}{\mathrm{mv}}\{2{\mathrm{Fy}}_f+{2\mathrm{Fy}}_r\}...\left(15\right)$

$\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}=\frac{1}{I}\{2L_f{\mathrm{Fy}}_f-2L_r{\mathrm{Fy}}_r\}...\left(16\right)$

${\stackrel{\·}{\mathrm{\δ}}}_{\mathrm{tyr}}=\frac{1}{\mathrm{Ts}}(-{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{tyr}}+\frac{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{str}}}{\mathrm{Ng}})...\left(17\right)$

在这些等式(11)～(17)中，如在图9中所示，θ、ν、β、γ和δ_tyr是车辆SW的横摆角、车辆速度、车体侧偏角、横摆率和前轮转向角。在该例子中，将这些变量连同车辆位置(Xv，Yv)一起看作为车辆SW的状态变量。在这些等式(11)～(17)中，m、I、L_f、L_r、Ng和Ts是车辆SW的车辆参数。在该例子中，m、I、L_f、L_r、Ng和Ts分别是车辆质量、横摆惯量(yaw inertia)、从重心至前轮轴的距离、从重心至后轮轴的距离、转向齿轮比和转向系统的时间常数。

在这些等式(11)～(17)中，Fy_f和Fy_r是前轮轮胎横向力和后轮轮胎横向力。对于Fy_f和Fy_r，例如可以使用通过对如在Bakker，E.，Nyborg，L.and Pacejka，H.B.“Tyre Modeling for Use in VehicleDynamics Studies”，SAE Tech.Pap.Ser.，No 870495(1987)中公开的轮胎特性进行建模所获得的函数的简化形式。(该文献中的内容通过引用包含于此。)将该函数表示为表达式(18)。

Fy_i＝g_y(μ，a_i)  (其中i＝{f，r})    …(18)

在该等式中，μ是与路面的摩擦系数，并且a_i是轮胎滑移角。在该例子中，假定μ＝1。对于a_i，该例子采用下面的等式(19)和(20)。

${\mathrm{\α}}_f=\mathrm{\β}+\frac{L_f}{v}\mathrm{\γ}-{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{tyr}}...\left(19\right)$

${\mathrm{\α}}_r=\mathrm{\β}-\frac{L_r}{v}\mathrm{\γ}...\left(20\right)$

在等式(14)中，a_longG表示当前时间车辆SW在车辆纵向上的纵向加速度。在该例子中，假定车辆以当前时间的加速度/减速度保持不变的方式行驶。通过使用该车辆模型，由七维矢量表示车辆的运动状态，并且用于操作车辆的输入是一维矢量。这样，获得下面的等式(21)～(23)。

x_V＝(x_v，y_v，θ，ν，β，γ，δ_tyr)    …(21)

u_V＝(δ_str)    …(22)

${\stackrel{\·}{x}}_v=f_v(x_v,u_v)...\left(23\right)$

以如下方式来确定该车辆模型的初始状态矢量。将x坐标x_v与y坐标y_v分别设置为与在S100中所确定的Xv和Yv相等。可以根据来自横摆率传感器7的信号确定横摆率γ。可以以给定时间点的车辆姿态为基准，通过对横摆率传感器7的输出进行积分，来确定横摆角θ。可以通过将转向角δ_str除以转向齿轮比率Ng来确定前轮转向角δ_tyr。可以通过使用车辆纵向速度v_x和车辆横向速度v_y利用下面的等式(24)来表示车体侧偏角β。

$\mathrm{\β}={\tan }^{-1}\frac{v_y}{v_x}...\left(24\right)$

如从等式(24)可见，可以通过使用通过对加速度传感器6所感测到的车辆纵向加速度进行积分所获得的作为v_x的量和通过对加速度传感器6所感测到的车辆横向加速度进行积分所获得的作为v_y的量来确定车体侧偏角β。在假定车体侧偏角β很小时，通过v＝v_x来近似车辆速度v。这样，控制器3能够确定车辆模型的初始状态。

假定障碍物SB基于与当前时间点的移动速度有关的信息匀速直线运动，通过下面的微分方程式(25)和(26)来表示在该例子中使用的障碍物模型。

$\stackrel{\·}{x}b=\mathrm{Vbx}=0...\left(25\right)$

$\stackrel{\·}{y}b=\mathrm{Vby}=\mathrm{Vb}...\left(26\right)$

如果能够更精确地检测出障碍物SB的运动，则可以使等式(25)和(26)的障碍物模型更加复杂化。然而，为了抑制微处理器上的计算负荷，作为例子，示出由等式(27)和(28)表示的简化模型。

xb＝(xb，yb)    …(27)

$\stackrel{\·}{x}b=f_B\left(\mathrm{xb}\right)...\left(28\right)$

然后，设置用于评价躲避路径的评价函数。可以由下面的等式(29)来表示评价函数，其中该等式(29)基于相对于从当前时间点t₀至假定时刻(t₀+T_f)施加至车辆的输入u的车辆状态矢量x的预测量。

$J\left(u\right)=\mathrm{\ψ}\left(x(t_0+T_f)\right)+{\∫}_{t0}^{t0+\mathrm{Tf}}L(x\left(\mathrm{\τ}\right),u\left(\mathrm{\τ}\right),\mathrm{\τ})\mathrm{d\τ}...\left(29\right)$

等式(29)的右侧部分是第一项和第二项的总和。第一项是用于评价在时刻(t₀+T_f)处的车辆运动状态的量(终端评价式)。第二项是用于评价在从时刻t₀至时刻(t₀+T_f)的间隔(T_f)期间的车辆运动状态的量(区间评价式)。通过增大T_f可以对更远的将来进行预测。然而，T_f的增大通常使计算负荷增加。在该例子中，使用下面的终端评价项和区间评价项。

终端评价项1：在T_f(秒)的时间间隔结束时，车辆S W的前进方向沿着道路。

区间评价项2：在T_f(秒)的间隔期间，车辆SW不会靠近障碍物SB。

区间评价项3：在T_f(秒)的间隔期间，车辆SW不会偏离道路。

区间评价项4：在T_f(秒)的间隔期间，车辆SW的转向控制输入尽可能小。

由下面的表达式来表示这些评价项1～4。

终端评价项1：

${\mathrm{\ψ}}_1=(t_0+T_f)=\frac{1}{2}{\left(\mathrm{\θ}(t_0+T_f)\right)}^2...\left(30\right)$

区间评价项2(σx是表示函数的形状的参数)：

$L_2\left(\mathrm{\τ}\right)=\exp (-\frac{{(x_v\left(\mathrm{\τ}\right)-\mathrm{xb}\left(\mathrm{\τ}\right))}^2}{{{\mathrm{\σ}}_x}^2}-\frac{{(y_v\left(\mathrm{\τ}\right)-\mathrm{yb}\left(\mathrm{\τ}\right))}^2}{{{\mathrm{\σ}}_y}^2})...\left(31\right)$

区间评价项(3)(Δ是表示朝向道路边界的余量宽度)：

$L_3\left(\mathrm{\&tau;}\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{2}{(y_v\left(\mathrm{\&tau;}\right)-y_L\left(\mathrm{\&tau;}\right)-\mathrm{\&Delta;})}^2& Y_V\left(\mathrm{\&tau;}\right)\&le;y_L\left(\mathrm{\&tau;}\right)+\mathrm{\&Delta;}\\ 0& y_R\left(\mathrm{\&tau;}\right)-\mathrm{\&Delta;}<Y_V\left(\mathrm{\&tau;}\right)\&le;y_L\left(\mathrm{\&tau;}\right)+\mathrm{\&Delta;}\\ \frac{1}{2}{(y_v\left(\mathrm{\&tau;}\right)-y_R\left(\mathrm{\&tau;}\right)-\mathrm{\&Delta;})}^2& Y_V\left(\mathrm{\&tau;}\right)\&GreaterEqual;y_R\left(\mathrm{\&tau;}\right)-\mathrm{\&Delta;}\end{array}\right....\left(32\right)$

区间评价项4：

$L_4\left(\mathrm{\&tau;}\right)=\frac{1}{2}{\left({\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{str}}\left(\mathrm{\&tau;}\right)\right)}^2...\left(33\right)$

通过利用因数(权重)w₁、w₂、w₃和w₄进行加权来调整这些评价项，由下面的等式(34)和(35)给出等式(29)的右侧部分的第一项和第二项。

Ψ(x(t₀+T_f))＝w₁·Ψ₁(t₀+T_f)…(34)

${\&Integral;}_{t0}^{t_0+T_f}L(x_v\left(\mathrm{\&tau;}\right),x_B\left(\mathrm{\&tau;}\right),u_v\left(\mathrm{\&tau;}\right),\mathrm{\&tau;})\mathrm{d\&tau;}={\&Integral;}_{t0}^{t_0+T_f}\{w_2\&CenterDot;L_2\left(\mathrm{\&tau;}\right)+w_3\&CenterDot;L_3\left(\mathrm{\&tau;}\right)+w_4\&CenterDot;L_4\left(\mathrm{\&tau;}\right)\}\mathrm{d\&tau;}...\left(35\right)$

以这种方式，控制器3设置评价函数，并完成S410的操作。通过使用车辆模型的初始状态、障碍物模型的初始状态和评价函数，控制器3进一步进行后续步骤中的优化计算，并根据在S410中所设置的评价函数计算最佳躲避路径。

在步骤S420，控制器3使用为各种场景预先准备的、并存储在微处理器的存储器中的时间序列躲避控制量(数据)映射。根据该时间序列躲避控制量映射，控制器3选择在右躲避方向上的、最类似于当前躲避场景的场景，并将所选择的场景设置为用于优化计算的初始解。

图10A、10B和10C是示出用于准备时间序列躲避操作量映射的方法的图。如在这些图中所示，该方法使用在S410中说明的车辆模型，并且以车辆SW的车辆速度和车辆SW与障碍物SB之间的相对距离作为评价轴。针对各种条件(由车辆速度和相对距离确定)对用于在右方向上躲避障碍物SB的躲避进行离线模拟(offline simulation)，并且获得时间序列转向量(或时间序列转向量数据)(如由图10A中的弯曲虚线箭头所示)。对全部的条件(车辆速度和相对距离)进行模拟，并且制备初始解映射索引。将每个时间序列转向量连同初始解索引一起存储在微处理器的存储器中。

类似地，将左躲避的离线模拟的结果存储在存储器中。在S420，控制器3检查存储在存储器中的时间序列躲避操作量映射，选择与车辆SW的当前车辆速度和至障碍物SB的当前相对距离的当前条件最接近的条件，并且读取存储在由该条件的索引所表示的存储器地址中的时间序列操作量(数据)。这是优化计算中的初始解。这样，通过从如由在图10B中的虚线箭头所示的索引所表示的存储器地址读取时间序列躲避操作量，获得如图10C中所示的在由该索引表示的条件下的时间序列操作量。

在该例子的时间序列躲避操作量映射中，使用车辆速度和相对距离作为评价轴。然而，可以采用各种其它的评价系统。例如，通过添加如相对纵向距离和/或障碍物SB的移动速度等额外的变量作为评价轴，可以获得更适合于实际场景的初始解。然而，微处理器中的存储器容量受到限制，并因此，考虑到存储器容量与多功能性之间的权衡而制备了该映射。

在步骤S430，控制器3通过使用在S410和S420中设置的车辆模型、障碍物模型、评价函数和初始解来进行优化计算。通常，将确定使如由等式(29)所示的评价函数最小化的控制操作量的这种问题称为优化控制问题。已知用于确定优化控制问题的数值解的各种算法。在文献Ohtsuka，T.，“AContinuation/GMRES Method for Fast Computation of NonlinearReceding Horizon Control，”Automatica，Vol.40，No.4，Apr.2004，pp.563-574中示出了其中一种算法。(该文献中对优化控制问题的说明通过引用包含于此。)

通过使用这种算法，控制器3计算优化控制操作量。在该例子中，根据等式(22)，u_V＝δ_tyr。因此，控制器3可以计算从时刻t₀至时刻t₀+T_f的控制操作量的值的时间序列。在操作量的实际计算中，通过适当步数N来分割评价区间以进行离散化，并且在各个步时间点处确定操作量的值。这样，控制器3获得如由下面的算术表达式(36)所表示的N元组时间序列输入。

${{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{str}\_R}}^{*}=({\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{str}\_R}\left(t_0\right),{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{str}\_R}(t_0+\frac{T_f}{N}),..........{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{str}\_R}(t_0+\frac{N-1}{N}{T}_f))...\left(36\right)$

通过使数N增大，系统能够缩短采样周期并提高预测控制操作量的精确度。然而，N的增大极大地增加了数据项的数量并增加了微处理器的计算负荷。因此，优选地，确定数N以使得采样周期在10～100毫秒的范围内。

在下一步骤S440，控制器3计算在右躲避的情况下的右躲避余量(D_R)。在该例子中，控制器3通过使用基于由最佳时间序列操作所获得的车辆模型的轨迹的方法来计算躲避余量。首先，通过使用通过将在步骤S430中计算出的最佳时间序列操作量输入至在S410中设置的车辆模型所获得的车辆轨迹(x_V(t)，y_V(t))以及障碍物SB的移动轨迹(xb(t)，yb(t))，控制器3计算如由表达式(37)所示的、从车辆SW的位置(重心)至障碍物SB的时间序列(车辆-障碍物)距离D_{VB_R}(t)。然后，如由表达式(38)所示，将时间序列距离D_{VB_R}(t)的最小值设置为D_{VBmin_R}。

$D_{\mathrm{VB}\_R}\left(t\right)=\sqrt{{(x_v\left(t\right)-x_B\left(t\right))}^2-{(y_v\left(t\right)-y_B\left(t\right))}^2}...\left(37\right)$

$D_{\mathrm{VB}\min \_R}=\min (D_{\mathrm{VB}\_R}\left(t_0\right),D_{\mathrm{VB}\_R}(t_0+\frac{T_f}{N}),..........D_{\mathrm{VB}\_R}(t_0+\frac{N-1}{N}{T}_f))...\left(38\right)$

此外，通过使用车辆轨迹(x_V(t)，y_V(t))和右道路边界，控制器3计算如由等式(39)所示的、车辆SW的位置与右道路边界之间的时间序列(车辆-道路)距离D_{VR_R}(t)，并且如由等式(40)所示，将最小值设置为D_{VRmin_R}。

$D_{\mathrm{VR}\_R}\left(t\right)=\sqrt{{(y_v\left(t\right)-y_R)}^2}...\left(39\right)$

$D_{\mathrm{VR}\min \_R}=\min (D_{\mathrm{VR}\_R}\left(t_0\right),D_{\mathrm{VR}\_R}(t_0+\frac{T_f}{N}),..........D_{\mathrm{VR}\_R}(t_0+\frac{N-1}{N}{T}_f))...\left(40\right)$

然后，通过使用D_{VBmin_R}和D_{VRmin_R}，控制器3根据等式(41)计算右躲避时的右躲避余量D_R。

D_R＝w_VB·D_{VBmin_R}+w_VR·D_{VRmin_R}       …(41)

在等式(41)中，w_VB是分配给对障碍物SB的接近度的加权因数，并且w_VR是分配给对右侧道路边界的接近度的加权因数。通常，优先于障碍物躲避，使加权因数w_VB大于w_VR。

在图8中，S420～S440构成了计算右侧躲避时的右躲避余量D_R的处理部分，并且步骤S450～S470构成了计算左侧躲避时的左躲避余量D_L的处理部分。S450～S470的处理部分与S420～S440的处理部分基本相同，从而省略对它们的详细说明。

在步骤S450，控制器3使用为各种场景预先准备的、并存储在微处理器的存储器中的时间序列躲避控制量映射。根据该时间序列躲避控制量映射，控制器3选择在左躲避方向上的、最类似于当前躲避场景的场景，并将所选择的场景设置为用于优化计算的初始解。

在步骤S460，控制器3通过使用在S410和S450中设置的车辆模型、障碍物模型、评价函数和初始解来进行优化计算。像S430一样，控制器3获得如由下面的数学表达式(42)表示的N元组时间序列输入。

${{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{str}\_L}}^{*}=({\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{str}\_L}\left(t_0\right),{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{str}\_L}(t_0+\frac{T_f}{N}),..........{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{str}\_L}(t_0+\frac{N-1}{N}{T}_f))...\left(42\right)$

在步骤S470，控制器3计算在左躲避的情况下的左躲避余量(D_L)。首先，通过使用优化计算的结果和车辆模型，控制器3计算如由表达式(43)所示的、左躲避时从车辆SW的位置至障碍物SB的时间序列(车辆-障碍物)距离D_{VB_L}(t)。然后，如由表达式(44)所示，将时间序列距离D_{VB_L}(t)的最小值设置为D_{VBmin_L}。

$D_{\mathrm{VB}\_L}\left(t\right)=\sqrt{{(x_v\left(t\right)-x_B\left(t\right))}^2-{(y_v\left(t\right)-y_B\left(t\right))}^2}...\left(43\right)$

$D_{\mathrm{VB}\min \_L}=\min (D_{\mathrm{VB}\_L}\left(t_0\right),D_{\mathrm{VB}\_L}(t_0+\frac{T_f}{N}),..........D_{\mathrm{VB}\_L}(t_0+\frac{N-1}{N}{T}_f))...\left(44\right)$

此外，通过使用车辆轨迹(x_V(t)，y_V(t))和左道路边界，控制器3计算如由等式(45)所示的、车辆SW的位置与左道路边界之间的时间序列(车辆-道路)距离D_{VR_L}(t)，并且如由等式(46)所示，将最小值设置为D_{VRmin_L}。

$D_{\mathrm{VR}\_L}\left(t\right)=\sqrt{{(y_v\left(t\right)-y_L)}^2}...\left(45\right)$

$D_{\mathrm{VR}\min \_L}=\min (D_{\mathrm{VR}\_L}\left(t_0\right),D_{\mathrm{VR}\_L}(t_0+\frac{T_f}{N}),..........D_{\mathrm{VR}\_L}(t_0+\frac{N-1}{N}{T}_f))...\left(46\right)$

然后，通过使用D_{VBmin_L}和D_{VRmin_L}，控制器3根据等式(47)计算左躲避时的左躲避余量D_L。

D_L＝w_VB·D_{VBmin_L}+w_VR·D_{VRmin_L}    …(47)

在S470之后，控制器3进入步骤S480。

在步骤S480，像数学表达式(9)的比较一样，控制器3将右躲避余量D_R和左躲避余量D_L与余量阈值进行比较。当左躲避余量D_L和右躲避余量D_R两者都小于余量阈值时，控制器3判断为在障碍物SB的左右两侧都不存在躲避的空间，并因此将控制转移至如紧急停止控制等其它躲避控制。当左躲避余量D_L和右躲避余量D_R任一个或两者都大于或等于余量阈值时，控制器3判断为在障碍物SB的左右两侧中的至少一侧存在躲避的空间，并且进入步骤S490。

在步骤S490，控制器3将左躲避余量D_L和右躲避余量D_R如由表达式(10)所示相互比较，并从而判断哪一个较大，即左躲避方向和右躲避方向中的哪一个有利于躲避障碍物SB。当D_L大于D_R时，左躲避在躲避余量上较大，并且左躲避方向是有利的。当D_R大于D_L时，右躲避是有利的。由此，控制器3判断有利于躲避的障碍物躲避方向。此外，控制器3将所选择的躲避方向的躲避余量(D_L或D_R)设置为D_VBR，将所选择的躲避方向上的车辆-障碍物余量(最小(车辆-障碍物)距离D_{VBmin_L}或D_{VBmin_R})设置为D_VB，并将所选择的躲避方向上的车辆-道路余量(最小距离D_{VRmin_L}或D_{VRmin_R})设置为D_VR。

S500是用于进行制动/驱动力分配处理(对应于制动/驱动力分配确定分部3Db)的步骤。下面是对在本实施例中可采用的制动/驱动力分配处理的三个例子的说明。

第一例子的第一制动/驱动力分配处理对应于第一躲避方向判断处理。根据第一制动/驱动力分配处理，控制器3通过使用以如在图11中所示的映射或函数的形式的关系来确定左右轮制动/驱动力分配。将所选择的躲避余量D_VBR设置为等于左躲避余量D_L和右躲避余量D_R中较大的一个，并且在余量D_VBR较大时，车辆横摆运动的空间较大。如在图11中所示，以左右轮制动/驱动力差Fx_D的形式的左右轮制动/驱动力分配量随着D_VBR(＝D_L或D_R)增加而增加。在该例子中，Fx_D随着D_VBR增加而单调增加。图11示出Fx_D随D_VBR线性增加的简化例子。在图11的例子中，当D_VBR(D_L或D_R)为0到D_TH时，Fx_D保持等于0，并且在D_VBR从D_TH增加至D_max时，Fx_D从0线性增加至Fx_Dmax。然而，可选地，采用Fx_D随着D_VBR增加而以阶梯形式或曲线形式增加的关系。将由此确定的左右轮制动/驱动力差Fx_D看作是用于确定各个轮的用于产生躲避障碍物的横摆力矩的制动/驱动力份额(或分配额)的分配(调整)量。

第二制动/驱动力分配处理对应于第二躲避方向判断处理。根据第二制动/驱动力分配处理，控制器3通过使用在步骤S490中确定的车辆-障碍物余量D_VB和车辆-道路余量D_VR来确定左右轮制动/驱动力分配。即，该处理是使用关于车辆的将来位置的信息的处理。

在第二制动/驱动力分配处理中，同样，分配(调整)量采用左右轮制动/驱动力差Fx_D的形式。当车辆-障碍物余量D_VB变得较小时，紧急程度较高，并且制动/驱动力差Fx_D增加。当D_VB变得较大时，辅助的需要减少，并且制动/驱动力差Fx_D减小。当车辆-道路余量D_VR小时，车辆在躲避时趋于接近道路边界。因此，如果制动/驱动力差Fx_D增加得太多，则与道路边界接触的可能性变得更大。因此，通过使用以如在图12和13中所示的映射或函数的形式的关系，控制器3根据D_VB确定第一左右轮制动/驱动力差Fx_D1并根据DVR确定第二左右轮制动/驱动力差Fx_D2，并且通过将Fx_D1和Fx_D2相加确定最终的左右轮制动/驱动力差Fx_D(Fx_D＝Fx_D1+Fx_D2)。

第一制动/驱动力差Fx_D1随着D_VB增加而单调减小。在图12的例子中，在D_VB为0到D’_VB时，Fx_D1等于Fx_D1L，并且随着D_VB增加超过D’_VB，Fx_D1从Fx_D1L线性减小至0。第二制动/驱动力差Fx_D2随着D_VR增加而单调增加。在图13的例子中，在D_VR为0到D’_VR时，Fx_D2等于-Fx_D2L，并且随着D_VR增加超过D’_VR，Fx_D2从-Fx_D2L开始增加并接近0。

第三制动/驱动力分配处理是与第二躲避方向判断处理相对应的其它处理。根据第三制动/驱动力分配处理，控制器3通过使用在S400中使用的车辆模型和所计算出的最佳时间序列操作量(数据)来确定左右轮制动/驱动力分配。即，该处理是使用将来车辆运动状态的处理。通过与S400中计算车辆时间序列躲避轨迹的方法类似的方法，控制器3计算时间序列车辆横摆率(数据)，并选择具有最大绝对值的项，如由数学表达式(48)所示。

${\mathrm{\&gamma;}}_{\max }=\max (\mathrm{\&gamma;}\left(t_0\right),\mathrm{\&gamma;}(t_0+\frac{T_f}{N}),..........\mathrm{\&gamma;}(t_0+\frac{(N-1)T_f}{N}))...\left(48\right)$

当由此确定的γ_max较大时，在躲避时车辆的动力动量较大，并且车辆需要较强的辅助。此外，在S410中设置的评价函数包括车辆SW不应当过于接近道路边界的评价项，使得这反映在对横摆率的大小的限制上。因此，左右轮制动/驱动力差Fx_D随着γ_max增加而单调增加。在图14的例子中，在γ_max为0到γ’_max时，Fx_D与γ_max成比例。在γ_max＞γ’_max的范围内，Fx_D总是等于Fx_DL。

图15示出左右轮制动/驱动量确定处理(对应于图2中示出的制动/驱动量确定部3E)，该处理可用于在S700中，根据在S500中计算出的制动/驱动力分配量以及在S600中所确定的驾驶员的制动操作量(如θ_BP等)，来确定左右轮的制动/驱动量(制动/驱动扭矩)或份额(分配量)。

在步骤S710，控制器3根据在S600中获得的制动踏板踩踏角度θ_BP，计算在普通制动操作时分别施加在轮1FL～1RR之一的制动片上的(普通模式)制动扭矩Tq_i(i＝{fl，fr，rl，rr})。

各个制动扭矩Tq_i采用通过对车辆SW的制动系统进行建模而预先确定的、如由等式(49)所示的制动踏板踩踏角度θ_BP的函数的形式。

Tq_i＝h_i(θ_BP)  (i＝{fl，fr，rl，rr})    ...(49)

由于在该例子中驱动旋转方向为正，因此在轮扭矩是制动扭矩时，等式(49)中的轮扭矩Tq_i小于0。

在下一步骤S720，控制器3计算在普通制动操作时各个轮的(普通模式)纵向力。等式(50)表示在将由等式(49)计算出的制动扭矩Tq_i施加至各个轮时轮胎试图传递至地面的轮胎纵向力。

$\hat{F}{x}_i=\frac{1}{\mathrm{Rw}}{\mathrm{Tq}}_i,(i=\{\mathrm{fl},\mathrm{fr},\mathrm{rl},\mathrm{rr}\left\}\right)...\left(50\right)$

在该等式中，Rw是轮胎旋转半径。

在下一步骤S730，控制器3通过使用下面的数学表达式(51)，检查是否存在一个或多个轮在根据制动踏板踩踏角度θ_BP所估计出的普通制动模式中的制动扭矩过大的影响下处于轮滑移状态。

$\hat{F}{x}_i>\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;F{z}_i,(i=\{\mathrm{fl},\mathrm{fr},\mathrm{rl},\mathrm{rr}\left\}\right)...\left(51\right)$

在该表达式中，Fz_i是各个轮1FL～1RR的轮荷重，并且μ是路面摩擦系数。根据车辆静止状态时该轮的重量分配额和制动时的预测纵向加速度/减速度，计算各个轮的轮荷重Fz_i。可以通过用于根据关于所感测到的轮速度的信息来估计路面摩擦系数的路面摩擦估计部或部件，确定路面摩擦系数μ。

如果四个轮中的至少一个轮满足(51)的条件，则控制器3判断为由于制动扭矩过大，至少一个轮将要抱死，并将控制转移至如本身已知的防抱死制动控制系统(ABS控制部3G)的控制等其它制动控制。如果四个轮均不满足不等式表达式(51)的条件，则控制器3判断为普通制动模式下的轮胎力仍处于合适的状态，并且进入步骤S740。步骤S710～S730是用于根据驾驶员的制动操作量(θ_BP)来计算并检查轮1FL～1RR的普通模式制动力的处理部分。

在步骤S740，控制器3通过调整普通模式制动力Fx_i以实现在S500计算出的左右轮制动/驱动力差Fx_D，来计算躲避控制模式或各个轮的调整后的制动力Fx’_i。

${{\mathrm{Fx}}^{\&prime;}}_i=\hat{F}{x}_i\&PlusMinus;\frac{1}{2}{\mathrm{Fx}}_D,(i=\{\mathrm{fl},\mathrm{fr},\mathrm{rl},\mathrm{rr}\left\}\right)...\left(52\right)$

在等式(52)中，由于Fx_D为正，因此在S500中确定的有利躲避侧的轮胎制动力为负，并且相对侧的轮胎制动力为正。例如，当右躲避方向有利于躲避障碍物SB时，控制系统增加右侧的制动力并减小左侧的制动力。躲避控制模式制动力Fx’_i是调整后的制动/驱动力或调整后的制动/驱动量(份额)。

在下一步骤S750，控制器3通过使用与表达式(51)类似的数学表达式(53)，检查各个轮的调整后的制动/驱动力(Fx’_i)是否超过轮胎力的界限以及是否存在轮滑移的可能性。

Fx’_i＞μ.Fz_i(i＝{fl，fr，rl，rr})    ...(53)

根据车辆静止状态时的重量分配额和制动时的预测纵向加速度，再次计算各个轮的轮荷重Fz_i。如果四个轮中的至少一个轮满足(53)的条件，则控制器3判断为存在轮滑移的可能性，并且进入步骤S760以修改制动/驱动力分配。如果四个轮均不满足不等式表达式(53)的条件，则控制器3判断为全部的轮1FL～1RR都处于合适的抓地状态，并且进入步骤S770。

在步骤S760，控制器3修改左右轮制动/驱动力分配量Fx_D以防止作为分配结果轮陷于轮滑移。通过使用修改量ΔFx_D，控制器3如下确定修改后的制动/驱动力分配量Fx_D：

Fx_D←Fx_D-ΔFx_D    …(54)

在修改之后，控制器3返回S750，并且重复步骤S750和S760，直到全部的轮均不满足不等式表达式(53)的条件且S750的回答变为否定为止。因此，在S760的修改中，左右轮制动/驱动力分配量Fx_D减小。

在步骤S770，控制器3根据所确定的各个轮的躲避控制模式制动/驱动力Fx’_i，计算命令制动/驱动扭矩。例如，通过等式表达式(50)的逆计算根据Fx’_i来计算命令制动/驱动扭矩Tq’_i。在命令制动/驱动扭矩是制动扭矩的情况下，由命令制动/驱动扭矩输出部3F将在S700中如此确定的命令制动/驱动扭矩传送至各个轮的制动装置的控制部(如液压回路等)，并且在命令制动/驱动扭矩是驱动扭矩的情况下，由命令制动/驱动扭矩输出部3F将其传送至各个轮的驱动马达2FL～2RR的控制部。

根据如由加速器踩踏角度传感器11所感测到的加速器位置等车辆运行条件来控制驱动马达2FL～2RR。在如路面摩擦系数部分减小的情况等一些情况下，不必完全防止轮滑移。如果在用于通过制动/驱动命令输出部3F调整四个轮之间的制动/驱动力分配的实际躲避控制行为时检测到滑移现象，则可以采用再次计算制动/驱动力分配量或者恢复普通制动模式的方法。

制动踏板踩踏角度传感器10可以用作用于感测驾驶员的制动操作的部件的感测装置。立体照相机5可以用作可以包括用于感测障碍物的部件和用于感测如道路边界等路况的部件的前方感测部件的部分或全部。用于产生车辆的躲避运动的部件(或者躲避控制部件)可以包括躲避控制量计算部3D、制动/驱动量确定部3E和制动/驱动命令输出部3F至少之一。用于感测车辆运动状态的部件可以通过加速度传感器6、横摆率传感器7、轮速度传感器9FL～9RR以及转向角度传感器8来实现，并且可以对应于车辆运动状态获得部3A。轮速度传感器和由控制器3进行的步骤S730和S750可以用作用于估计路面摩擦(系数)的部件。转向角度传感器8可以用作用于感测驾驶员的转向操作的部件的感测装置。

图16是用于示出在例如图5中示出的情形下车辆驾驶辅助(控制)系统的操作的图。在该例子中，障碍物SB在当前时间点处位于道路的中央附近，因此，对于车辆SW的驾驶员，仅根据当前时间点处的位置信息不容易决定左躲避方向还是右躲避方向。然而，通过根据障碍物SB的当前运动预测障碍物SB的将来运动轨迹，驾驶辅助系统可以判断出在左躲避时接触风险将变得较大并且在右躲避时接触风险将变得较小，并且即使在难以预先选择躲避方向的情况下，通过比较障碍物左右两侧的接触风险也精确且可靠地确定了有利的障碍物躲避方向。

如果驾驶员不能够确定躲避方向并因此在用于躲避的转向操作之前踩踏制动踏板，则驾驶辅助系统检测出驾驶员的制动踏板操作，并响应于驾驶员的制动操作进行用于调整左右轮制动/驱动力分配以沿有利的障碍物躲避方向引导车辆的躲避控制。这样，在转向操作之前，通过驾驶员的制动操作触发了躲避控制。因此，驾驶辅助系统能够使车辆转向有利的障碍物躲避方向，而不会牺牲制动性能。通过这样，驾驶辅助系统能够提高障碍物躲避的安全性和可靠性，并通过通知驾驶员有利的障碍物躲避方向对驾驶员提供心理支持。

在图16中示出的例子中，在障碍物SB的左侧，躲避余量变得较小，并且在障碍物SB的右侧，躲避余量变得较大。在普通制动模式下，车辆直线向前移动。在这种情况下，驾驶员可能正考虑要选用哪侧以躲避障碍物SB。该实施例的驾驶辅助系统响应于驾驶员的制动操作的开始而调整左右制动力分配，并从而产生车辆SW向具有较大的躲避余量的右侧的横摆运动。利用车辆SW的该横摆运动，驾驶辅助系统可以给予驾驶员关于驾驶员对躲避方向的决定以及向躲避方向的驾驶员的转向操作的提示。

因此，在驾驶员对于躲避障碍物的操作犹豫不决并进行作为快速反应的制动操作时，实施例的驾驶辅助系统通过躲避控制将车辆的前进方向(和行驶方向)转向左侧或右侧以躲避障碍物。因此，与普通制动操作相比，驾驶辅助系统能够提高障碍物躲避的性能。此外，通过该躲避控制，即使在紧急情况下，驾驶辅助系统也可以提供用于促使驾驶员进行躲避障碍物的转向操作的信号或提示，并从而对驾驶员的心理施加好的影响。因此，实施例的驾驶辅助系统能够以充分考虑驾驶员的意图并防止不自然感觉的舒适的方式来进行躲避控制行为。

根据第一实施例的驾驶辅助系统可以提供如下效果。(1)驾驶辅助系统在驾驶员的制动操作时开始躲避控制并在驾驶员的转向操作时终止躲避控制。因此，驾驶辅助系统能够通过根据驾驶员的意图进行躲避控制来减小或消除不自然的感觉。(2)驾驶辅助系统检测前方障碍物SB，预先确定在障碍物SB左侧的左躲避和障碍物SB右侧的右躲避之间哪个更有利和更安全，并且在驾驶员进行制动操作时产生用于将车辆引向有利的躲避方向的横摆力矩。因此，在仍不能够确定将方向盘转向哪个方向的驾驶员踩踏制动踏板时，驾驶辅助系统能够将车辆转向有利的方向。因此，驾驶辅助系统能够使开始用于躲避障碍物的车辆横摆运动的时刻提前，并通过鼓励驾驶员对车辆进行转向以躲避障碍物来辅助驾驶员。

(3)通过感测车辆前方的路况或道路结构，驾驶辅助系统在道路的范围内确定有利的障碍物躲避方向，并从而防止偏离到道路外。因此，驾驶辅助系统能够在一般驾驶员所预期的范围内确定障碍物躲避方向。(4)驾驶辅助系统在驾驶员的制动操作时，通过调整制动力分配来产生横摆力矩。因此，驾驶辅助系统能够将车辆的前进方向转向有利的障碍物躲避方向，而不会牺牲制动性能，并且不会干扰驾驶员的制动操作。(5)驾驶辅助系统通过预测车辆SW和障碍物SB的将来移动，确定有利的障碍物躲避方向。因此，该系统能够提高在确定躲避方向时的恰当性和可靠性。(6)驾驶辅助系统估计路面摩擦系数并确定轮的制动/驱动力，以使得制动/驱动力不超过各个轮的界限。因此，系统能够防止轮滑移以及制动性能的劣化。

各种变化和变形都是可以的。可以利用添加如下操作来修改控制处理：该操作用于通过以顺次更新的预定时间段的规则时间间隔定期计算左右轮制动/驱动力差来进行制动/驱动力控制。在图1中示出的例子中，为每个轮设置一个驱动马达。然而，可以采用通过单个马达驱动左轮和右轮的车辆驱动系统或者利用如内燃机等引擎驱动车辆的车辆驱动系统。为了调整制动/驱动力分配以躲避障碍物，不总是需要调整全部四个轮的制动/驱动力。可选地，仅调整左前轮和右前轮的左右轮制动/驱动力差。此外，可以通过调整要将车辆转向至的一侧上的前后轮之间的制动/驱动力差来产生横摆力矩。此外，可以通过调整转向扭矩(辅助转向)来产生用于躲避障碍物的横摆力矩。

图17至图20是用于示出本发明的第二实施例的图。根据第二实施例的驾驶辅助系统在基本构成上与第一实施例的相同，从而对相应的部分给出相同的附图标记。第二实施例与第一实施例的不同之处在于制动/驱动力控制器3的控制处理。图17示出由控制器3进行的控制处理。对相应的步骤给出相同的步骤编号，并且省略重复的说明。图17的步骤S100～S700与图4中示出的S100～S700大致相同。然后，与图4不同，在图17的处理中添加了步骤S800～S1200。当检测到用于躲避障碍物SB的驾驶员的转向操作并且S300的回答为肯定时，控制器3从S300进入步骤S800。在第一实施例和第二实施例之间，从驾驶员的制动操作时(S600为“是”时)至驾驶员的转向操作(S300为“是”时)的基本(或转向前)躲避控制(S400、S600和S700)相同。在第二实施例中，对基本躲避控制添加了附加的(转向后)躲避控制(S900、S1100和S1200)。

在步骤S800，控制器3检查一个采样周期之前的、前一循环中的操作记录，并检查在S300中检测出的用于躲避障碍物的驾驶员的转向操作是否是在开始通过调整制动/驱动力分配以躲避障碍物来调整制动/驱动扭矩之后进行的。当还未开始用于躲避的制动/驱动扭矩的调整时，与在图4的控制处理中一样，控制器3将控制转移至部3H的第二躲避控制。在这种情况下，驾驶员在具有与障碍物接触的可能性并且需要躲避的操作的情况下在制动操作之前开始转向操作。因此，控制器3可以假定驾驶员已经按其自己的意愿确定了躲避障碍物SB的躲避方向。

另一方面，当在用于躲避的制动/驱动扭矩的调整期间进行驾驶员的转向操作时，控制器3从S800进入步骤S900。在这种情况下，控制器3可以假定驾驶员在开始制动操作之后开始了转向操作。因此，在S900，控制器3根据驾驶员的转向操作量来修改制动/驱动力分配。在S900，由于可以假定通过驾驶员的转向操作已经确定了躲避方向，因此控制器3仅计算在由驾驶员所选择的躲避方向上的躲避余量。

在下一步骤S1100，控制器3确定左右轮制动/驱动力差Fx_D，以产生将车辆引向驾驶员所选择的躲避方向的横摆力矩。在这种情况下，将驾驶员的转向操作添加至通过左右轮制动/驱动力调整所产生的横摆力矩，并因此可能存在转向量变得过大并且车辆偏离道路边界的可能性。为了防止这种车辆偏离道路，该例子的驾驶辅助系统采用前述的参考图12和图13所说明的第二分配方法。因此，当至道路边界的余量变为小而至障碍物SB的躲避余量变为大时，制动/驱动力差Fx_D变为负，进行分配以沿与有利的障碍物躲避方向相反的逆方向引导车辆，并因此，驾驶辅助在用于减小被判断为过大的转向量的影响的方向上。

在步骤S1200，控制器3根据在S1100中所确定的制动/驱动力分配量和制动操作量来确定左右轮制动/驱动控制量。然后，与命令输出部3F的功能一样，控制器3将控制命令传送至驱动马达和制动装置4FL～4RR，以实现在S1200中确定的左右轮制动/驱动量。

图18示出在该例子中采用的S900的躲避余量计算处理。

在步骤S910，控制器3计算用于预测车辆的运动的车辆模型和用于预测障碍物的运动的障碍物模型的初始状态矢量。然后，控制器3根据关于车辆SW的周围环境的信息设置用于评价躲避路径的评价函数。S910的操作与在图8中示出的S410的操作大致相同，从而省略其说明。然而，在S910的情况下，作为车辆模型的初始矢量的前轮转向角度大于在S410中设置的前轮转向角度，并因此预测产生了横摆率和侧偏角。

在步骤S920，控制器3使用为各种场景预先准备的、并存储在微处理器的存储器中的时间序列躲避控制量映射。根据该时间序列躲避控制量映射，控制器3选择在与驾驶员的转向方向相同的躲避方向上的、最类似于当前躲避场景的场景，并将所选择的场景设置为用于优化计算的初始解。当驾驶员的转向方向是右侧方向时，步骤S920与S420大致相同，并且在驾驶员的转向方向是左侧方向时，步骤S920与S450大致相同。

在步骤S930，控制器3通过使用在S910和S920中设置的车辆模型、障碍物模型、评价函数和初始解来进行优化计算。当驾驶员的转向方向是右侧方向时，步骤S930与S430大致相同，并且在驾驶员的转向方向是左侧方向时，步骤S930与S460大致相同。

在下一步骤S940，控制器3计算在沿驾驶员的转向方向进行躲避的情况下的躲避余量。当驾驶员的转向方向是右侧方向时，步骤S940与S440大致相同，并且在驾驶员的转向方向是左侧方向时，步骤S940与S470大致相同。在步骤S940结束之前，控制器3将躲避余量设置为D_VBR，将至障碍物SB的余量设置为D_VB，并将至道路边界的余量设置为D_VR。

在步骤S950，如由数学表达式(55)所示，控制器3将在由驾驶员所选择的躲避方向上的躲避余量D_VBR与余量阈值D_TH进行比较。

D_VBR＜D_TH    …(55)

当满足表达式(55)的条件时，控制器3判断为在由驾驶员所选择的躲避方向上不存在躲避的空间，并因此将控制转移至如紧急制动控制等其它躲避控制。当在由驾驶员所选择的方向上的躲避余量D_VBR大于或等于余量阈值D_TH时，控制器3判断为在由驾驶员所选择的障碍物SB的侧存在躲避的空间，并且进行下一操作。

图19示出可用于S1200中的左右轮制动/驱动控制量确定处理。

在步骤S1110，控制器3感测制动踏板踩踏角度θ_BP，并根据所感测到的制动踏板踩踏角度θ_BP，通过使用表达式(49)，来计算在普通制动操作时施加在各个轮1FL～1RR的制动片上的(普通模式)制动扭矩Tq_i(i＝{fl，fr，rl，rr})。

在下一步骤S1120，控制器3通过使用表达式(50)来计算在普通制动操作时各个轮的(普通模式)纵向力。此外，控制器3通过使用数学表达式(56)计算各个轮的横向力。

$\hat{F}{y}_i=g_y(\mathrm{\&mu;},{\mathrm{\&alpha;}}_i),(i=\{\mathrm{fl},\mathrm{fr},\mathrm{rl},\mathrm{rr}\left\}\right)...\left(56\right)$

将各个轮的预测纵向力和横向力表示为

和将各个轮的横向力表示为如表达式(56)所示的路面摩擦系数μ和轮滑移角度的函数。

在下一步骤S1130，控制器3通过使用如下包括横向力的数学表达式(57)，检查是否存在至少一个轮在根据制动踏板踩踏角度θ_BP所估计出的普通制动模式中的普通模式制动扭矩过度增加的影响下处于轮滑移的状态。

$\sqrt{\hat{F}{x_i}^2+\hat{F}{y_i}^2}>\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;{\mathrm{Fz}}_i,(i=\{\mathrm{fl},\mathrm{fr},\mathrm{rl},\mathrm{rr}\left\}\right)...\left(57\right)$

如果四个轮中的至少一个轮满足(57)的条件，则控制器3判断为由于制动扭矩过大，至少一个轮将要抱死，并将控制转移至如防抱死制动控制系统(ABS)(对应于ABS控制部3G)的控制等其它制动控制。如果四个轮都不满足不等式表达式(57)的条件，则控制器3判断为在普通制动模式下的轮胎力仍处于适当的状态，并进入步骤S1140。步骤S1110～S1130形成用于根据驾驶员的制动操作量(θ_BP)和转向操作的影响来计算并检查普通制动模式下轮1FL～1RR的普通模式制动力的处理部分。

在步骤S1140，控制器3通过使用表达式(52)，通过调整普通模式制动力Fx_i以实现在S1100中计算出的左右轮制动/驱动力差Fx_D，计算各个轮的躲避控制模式(或调整后的)制动力Fx’_i。

在下一步骤S1150，控制器3检查各个轮的躲避控制模式制动/驱动力Fx’_i和横向力Fy’_i，以通过使用类似于表达式(57)的数学表达式(58)来判断轮力是否超过轮胎力的界限以及是否存在轮滑移的可能性。

$\sqrt{{\mathrm{Fx}}_i^{\&prime;2}+{\mathrm{Fy}}_i^{\&prime;2}}>\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;{\mathrm{Fz}}_i...\left(58\right)$

如果四个轮中的至少一个轮满足(58)的条件，则控制器3判断为存在轮滑移的可能性，并且进入步骤S1160以修改制动/驱动力分配量。如果四个轮都不满足不等式表达式(58)的条件，则控制器3判断为全部的轮1FL～1RR都处于抓地状态，并且从S1150进入步骤S1170。

在步骤S1160，控制器3修改左右轮制动/驱动力分配量Fx_D以防止作为分配的结果轮陷入轮滑移。通过使用修改量ΔFx_D，控制器3通过表达式(59)来确定修改后的制动/驱动分配量Fx_D。

Fx_D←Fx_D-ΔFx_D    …(59)

在修改之后，控制器3返回S1150，并且重复S1150和S1160，直到全部的轮都不满足不等式表达式(58)的条件且S1150的回答变为否定为止。

在步骤S1170，控制器3根据所确定的各个轮的躲避控制模式制动/驱动力Fx’_i来计算命令制动/驱动扭矩。在其它方面，第二实施例与第一实施例大致相同。

图20是用于示出在例如图5中所示的情况下根据第二实施例的车辆驾驶辅助系统的操作的图。即使在车辆SW的驾驶员不容易决定左躲避方向还是右躲避方向的情况下，驾驶辅助系统也能够通过预测车辆SW和障碍物SB的将来运动来确定有利的障碍物躲避方向。如果驾驶员不能够确定躲避方向并且在用于躲避的转向操作之前踩踏制动踏板，则驾驶辅助系统响应于驾驶员的制动操作，调整左右轮制动/驱动力分配以沿有利的障碍物躲避方向引导车辆。因此，驾驶辅助系统能够将车辆转向有利的障碍物躲避方向，而不会牺牲制动性能。通过这样，驾驶驱动系统能够提高障碍物躲避时的安全性和可靠性，并通过通知驾驶员有利的障碍物躲避方向来为驾驶员提供心理支持。

之后，驾驶员可以通过进行驾驶员的转向操作来响应驾驶辅助系统的躲避控制。在这种情况下，尽管与障碍物接触的可能性下降，但是车辆偏离前方道路的可能性可能增加。因此，根据第二实施例的驾驶辅助系统考虑车辆偏离道路的可能性，并且调整左右轮制动力分配从而产生与躲避方向相反的逆力矩。这样，驾驶辅助系统从响应于感知到前方障碍物的驾驶员制动操作至结束实际躲避，充分地支持了驾驶员。

即使在开始驾驶辅助系统的躲避控制之后驾驶员进行了转向操作，根据第二实施例的驾驶辅助系统也根据驾驶员的转向操作量来调整左右轮制动/驱动力分配。因此，根据第二实施例的驾驶辅助系统可以抑制由驾驶员的转向操作与躲避控制的制动/驱动力分配调整的组合而导致的不期望的或不稳定的车辆行为。即使在开始躲避控制之后，根据第二实施例的驾驶辅助系统通过使用来自传感器部的新的信息反复进行计算，并根据重新计算的结果调整制动/驱动力分配。因此，根据第二实施例的驾驶辅助系统在预测错误或未预料到的环境的情况下能够适当地修改控制操作。第二实施例能够提供第一实施例的全部效果。

根据可能的解释之一，根据第一和第二实施例中每一个的车辆驾驶辅助控制技术(以设备或方法的形式)，包括如下元件(如部件或步骤等)：制动操作感测元件(相关的项：10、3、S100、S600)，用于感测驾驶员的制动操作；前方感测元件(5、3、S100、S200)，用于感测障碍物；躲避判断元件(3、3C、S200)，用于检测存在车辆与障碍物接触的可能性的躲避需要状态；以及(转向前)躲避控制元件(3、3D～3F、S400、S500、S700)，用于响应于在躲避需要状态下的驾驶员的制动操作，产生用于使车辆转向有利的障碍物躲避方向的横摆运动。该车辆驾驶辅助控制技术可以还包括：转向操作感测部件(8、3、S100、S300)，并且(转向前)躲避控制元件可被配置为响应于驾驶员的制动操作开始用于产生横摆运动的(转向前)躲避控制并且响应于驾驶员的转向操作终止(转向前)躲避控制。(转向前)躲避控制元件可被配置为在检测到用于躲避障碍物的驾驶员的制动操作(S600→是)(而还未检测到驾驶员的转向操作)时开始(转向前)躲避控制。(转向前)躲避控制元件(3、3D～3F、S400、S500、S700)可以包括如下子元件(部件或步骤)：第一子元件(S400)，用于确定有利的障碍物躲避方向；第二子元件(S500)，用于计算制动/驱动力分配(调整)量(如Fx_D等)；以及第三子元件(S700)，用于计算用于控制车辆的第一轮的制动/驱动力的第一控制量和用于控制车辆的第二轮的制动/驱动力的第二控制量。在图4和图17的例子中，用于确定有利的障碍物躲避方向的第一子元件(S400)和用于计算制动/驱动力分配(调整)量(如Fx_D等)的第二子元件(S500)在检测到驾驶员的制动操作之前预先在躲避需要状态下工作以实现它们的功能，而第三子元件(S700)在检测到驾驶员的制动操作之后工作以计算第一控制量和第二控制量。

除用于响应于躲避需要状态下的驾驶员的制动操作产生横摆运动的(转向前)躲避控制元件(3、3D～3F、S400、S500、S700)以外，根据第二实施例的车辆驾驶辅助控制技术(设备或方法)还包括转向后躲避控制元件(部件或步骤)，该转向后躲避控制元件用于当在开始转向前躲避控制之后检测到驾驶员的转向操作时(S800→是)，在躲避需要状态下开始转向后躲避控制(S900、S1100、S1200)，而不是转向前躲避控制。转向后躲避控制元件可以包括：第一子元件(S1100)，用于确定产生使车辆的方向转至驾驶员的转向操作的转向方向的横摆力矩的转向后分配量；以及第二子元件(S1200)，用于根据转向后分配量、驾驶员的制动操作量和驾驶员的转向量来调整轮制动/驱动力分配。第一子元件(S1100)可以包括：第一部(图12)，用于确定根据车辆-障碍物距离(D_VB)的增加而(单调)减少的第一分配量(Fx_D1)；以及第二部(图13)，用于确定随着车辆和道路边界之间的距离(D_VR)减小而减小至负值(-Fx_D2L)的第二分配量(Fx_D2)。

根据第一和第二实施例，躲避判断元件(3、3C、S200)可被配置为检查在将来时间点处车辆(SW)的车辆范围(例如，由车辆四个角所确定)以及障碍物(SB)的障碍物范围(例如，由半径Rb所确定)，以检查在从当前时间点起的预定时间间隔期间车辆与障碍物接触的可能性。

根据第一和第二实施例，车辆驾驶辅助设备可以还包括：左致动器(4FL、4RL、2FL、2RL)，用于根据左控制量(Fx’_i、Tq’_i，i＝fl、rl)对左轮制动/驱动力进行控制；以及右致动器(4FR、4RR、2FR、2RR)，用于根据右控制量(Fx’_i、Tq’_i，i＝fr、rr)对右轮制动/驱动力进行控制，并且控制器(3)可被配置为确定用于使车辆转向障碍物躲避方向的左右轮制动/驱动力分配(调整)量，并根据左右轮制动/驱动力分配(调整)量(Fx_D)和驾驶员的制动操作量(θ_BP)，确定用于利用左制动器控制左轮制动/驱动力的左控制量以及用于利用右致动器控制右轮制动/驱动力的右控制量。

本申请基于2008年3月4日提交的在先日本专利申请2008-053398。该日本专利申请2008-053398的全部内容通过引用而包含于此。

尽管以上已经参考本发明的特定实施例说明了本发明，但是本发明不限于上述实施例。依照上述教导，本领域的技术人员将想到上述实施例的变形和变化。参考所附权利要求书来限定本发明的范围。

Claims (15)

1.一种车辆驾驶辅助设备，包括：

制动操作感测装置，用于感测车辆的驾驶员的制动操作；

转向操作感测装置，用于感测所述车辆的驾驶员的转向操作；

前方感测装置，用于感测所述车辆前方的障碍物；以及

控制器，用于：

通过检查所述车辆与由所述前方感测装置感测到的所述障碍物接触的可能性，判断是否需要躲避所述障碍物；以及

由于确认需要躲避所述障碍物时的所述驾驶员的制动操作，在从所述制动操作感测装置检测到所述驾驶员的制动操作时至所述转向操作感测装置检测到所述驾驶员的转向操作时的时间间隔期间，通过调整轮制动/驱动力分配来产生所述车辆的横摆力矩，所述横摆力矩用于将所述车辆转向有利于躲避所述障碍物的障碍物躲避方向。

2.根据权利要求1所述的车辆驾驶辅助设备，其特征在于，当所述转向操作感测装置检测到所述驾驶员的转向操作时，所述控制器用于终止躲避控制，所述躲避控制用于产生用于将所述车辆的方向改变至所述障碍物躲避方向的横摆力矩。

3.根据权利要求1所述的车辆驾驶辅助设备，其特征在于，所述控制器用于检测所述车辆前方的道路的道路边界，并根据关于所述障碍物的位置和所述道路的所述道路边界的信息，在防止所述车辆偏离到所述道路外的范围内确定有利于躲避所述障碍物的所述障碍物躲避方向。

4.根据权利要求1所述的车辆驾驶辅助设备，其特征在于，所述控制器用于确定用于将所述车辆转向所述障碍物躲避方向的左右轮制动/驱动力分配量，并根据所述左右轮制动/驱动力分配量和由所述制动操作感测装置感测到的驾驶员的制动操作量，确定用于控制左轮制动/驱动力的左控制量和用于控制右轮制动/驱动力的右控制量。

5.根据权利要求4所述的车辆驾驶辅助设备，其特征在于，所述车辆驾驶辅助设备还包括用于感测所述车辆的运动状态的车辆运动感测部，以及

所述控制器用于根据基于由所述车辆运动感测部感测到的所述运动状态而预测出的所述车辆的预测移动和基于由所述前方感测装置获得的信息而预测出的所述障碍物的预测移动，确定用于产生用于躲避所述障碍物的横摆力矩的所述左右轮制动/驱动力分配量。

6.根据权利要求5所述的车辆驾驶辅助设备，其特征在于，所述控制器用于根据估计出的路面摩擦系数来修改所述左右轮制动/驱动力分配量，以使得所述车辆的轮力不超过由所述路面摩擦系数确定的界限。

7.根据权利要求1所述的车辆驾驶辅助设备，其特征在于，所述控制器用于确定在所述障碍物的左侧进行左躲避的情况下的左躲避余量和在所述障碍物的右侧进行右躲避的情况下的右躲避余量，并通过将所述左躲避余量与所述右躲避余量相互比较，确定有利于躲避所述障碍物的所述障碍物躲避方向。

8.根据权利要求7所述的车辆驾驶辅助设备，其特征在于，所述控制器用于根据在所预测的所述车辆与所述障碍物接触的将来时间点处的所述障碍物与左道路边界之间的左障碍物-道路距离来计算所述左躲避余量，并根据在所预测的所述车辆与所述障碍物接触的所述将来时间点处的所述障碍物与右道路边界之间的右障碍物-道路距离来计算所述右躲避余量。

9.根据权利要求7所述的车辆驾驶辅助设备，其特征在于，所述控制器用于根据所述障碍物与沿根据预定的评价函数所计算出的最佳左躲避路径移动的所述车辆之间的左躲避车辆-障碍物距离和所述车辆与左道路边界之间的左躲避车辆-道路距离来计算所述左躲避余量，并根据所述障碍物与沿根据所述预定的评价函数所计算出的最佳右躲避路径移动的所述车辆之间的右躲避车辆-障碍物距离和所述车辆与右道路边界之间的右躲避车辆-道路距离来计算所述右躲避余量。

10.根据权利要求7所述的车辆驾驶辅助设备，其特征在于，所述控制器用于根据所述障碍物躲避方向上的躲避余量和转向车辆运动变量至少之一，确定用于调整所述车辆的轮之间的制动/驱动力分配的制动/驱动力分配量。

11.根据权利要求7所述的车辆驾驶辅助设备，其特征在于，所述车辆驾驶辅助设备还包括左致动器和右致动器，所述左致动器用于根据左控制量来控制左轮制动/驱动力，所述右致动器用于根据右控制量来控制右轮制动/驱动力，以及

其中，所述控制器用于确定用于将所述车辆转向所述障碍物躲避方向的左右轮制动/驱动力分配量，并根据所述左右轮制动/驱动力分配量和由所述制动操作感测装置感测到的驾驶员的制动操作量，确定用于利用所述左致动器控制所述左轮制动/驱动力的所述左控制量和用于利用所述右致动器控制所述右轮制动/驱动力的所述右控制量。

12.根据权利要求1所述的车辆驾驶辅助设备，其特征在于，在需要躲避所述障碍物的情况下检测到所述驾驶员的制动操作之后检测到所述驾驶员的转向操作之后，所述控制器用于根据驾驶员的转向操作量来调整所述轮制动/驱动力分配，以躲避所述障碍物。

13.根据权利要求1所述的车辆驾驶辅助设备，其特征在于，所述控制器用于当判断为需要躲避所述障碍物时将躲避请求信号设置为on状态，

其中，当在所述躲避请求信号保持on状态的情况下检测到所述驾驶员的制动操作但尚未检测到所述驾驶员的转向操作时，所述控制器用于开始转向前躲避控制，所述转向前躲避控制用于产生用于将所述车辆的方向改变至所述障碍物躲避方向的横摆力矩，以及

当检测到所述驾驶员的转向操作时，所述控制器用于即使所述躲避请求信号保持on状态，也终止所述转向前躲避控制。

14.根据权利要求13所述的车辆驾驶辅助设备，其特征在于，当在所述躲避请求信号保持on状态的情况下开始所述转向前躲避控制之后检测到所述驾驶员的转向操作时，所述控制器用于开始转向后躲避控制而不是所述转向前躲避控制，以及

所述控制器用于确定转向后分配量，并根据所述转向后分配量、驾驶员的制动操作量和驾驶员的转向操作量来调整所述轮制动/驱动力分配，所述转向后分配量用于产生用于将所述车辆的方向转向所述驾驶员的转向操作的转向方向的横摆力矩。

15.一种车辆驾驶辅助方法，包括：

感测车辆的驾驶员的制动操作；

感测所述车辆的驾驶员的转向操作；

感测所述车辆前方的障碍物；

通过检查所述车辆与所述障碍物接触的可能性，判断是否需要躲避所述障碍物；以及

由于确认需要躲避所述障碍物时的所述驾驶员的制动操作，在从检测到所述驾驶员的制动操作时至检测到所述驾驶员的转向操作时的时间间隔期间，通过调整轮制动力分配来产生所述车辆的横摆力矩，所述横摆力矩用于将所述车辆转向有利于躲避所述障碍物的有利障碍物躲避方向。

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