CN102653272A - 车辆的驾驶辅助装置 - Google Patents

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Abstract

本发明进行可靠性高的碰撞防止控制，不仅能够以高精度确切地进行仅依靠制动的障碍物回避，在制动力的基础上驾驶员还通过操控方向盘而进行绕转回避时，也能够以驾驶员期望的足够的绕转运动来回避障碍物。行驶控制单元(5)判定本车辆(1)与障碍物的碰撞可能性，当判定出本车辆(1)与障碍物的碰撞可能性高时，预先设定用于防止与障碍物的碰撞的制动力，向自动刹车控制装置(10)输出信号而使其产生减速度，此时若检测出驾驶员对方向盘的操控，则对发生的制动力进行减小补偿。

Description

车辆的驾驶辅助装置
技术领域
本发明涉及一种在本车辆与前行车辆等的障碍物碰撞的可能性较高时，通过独立于驾驶员的刹车操作的自动刹车的介入而进行制动控制，由此谋求防止碰撞的车辆的驾驶辅助装置。
背景技术
近年，在本车辆与车辆等的障碍物碰撞的可能性较高时，通过进行独立于驾驶员的刹车操作的自动刹车控制，由此谋求防止碰撞的各种自动刹车控制装置被提出并实现实用化。例如，在日本特开平8-91190号公报(下面的专利文献1)中公开了如下的车辆的追尾防止装置的技术：即，根据与前行车辆的相对速度和车间距求出避免追尾所需的最小限度的车辆制动力，同时求出依据驾驶员的人为的车辆制动力，在比较这两个车辆制动力后，基于较大的制动力的值实现自动刹车控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-91190号公报
发明内容
然而，在回避与障碍物的碰撞的过程中，通过制动力减速来回避与障碍物的碰撞的同时，在很多情况下驾驶员还旋转方向盘，试图通过绕转来回避与障碍物的碰撞。在以如同上述的专利文献1的最大制动力回避与障碍物的碰撞时，在驾驶员对方向盘进行了操控的情况下，被制动力分走大部分抓地力的轮胎上不可能产生足够的转弯力，可能很难以驾驶员期望的足够的绕转来回避障碍物。
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种可以进行可靠性高的碰撞防止控制的车辆的驾驶辅助装置，该车辆的驾驶辅助装置不仅能够以高精度确实地进行仅依靠制动的障碍物回避，在制动力的基础上驾驶员还通过操控方向盘而进行绕转回避时，也能够以驾驶员期望的足够的绕转运动来回避障碍物。
本发明的车辆的驾驶辅助装置的一个方式，包含：检测前方障碍物信息的前方障碍物信息检测单元；判定本车辆与所述前方障碍物的碰撞可能性的碰撞可能性判定单元；当判定为所述本车辆与所述前方障碍物的碰撞可能性高时，预先设定用于防止与所述前方障碍物的碰撞的制动力并使其发生的碰撞防止控制单元；当检测到驾驶员对方向盘的操控时，对通过所述碰撞防止控制单元发生的制动力进行减小补偿的制动力补偿单元。
根据本发明所提供的车辆的驾驶辅助装置，可以进行可靠性高的碰撞防止控制，不仅能够以高精度确实地进行仅依靠制动的障碍物回避，在制动力的基础上驾驶员还通过操控方向盘而进行绕转回避时，也可以以驾驶员想要的足够的绕转运动而回避障碍物。
附图说明
图1为本发明的一个实施方式的车辆驾驶辅助装置的概略构成图。
图2为本发明的一个实施方式的车辆驾驶辅助装置中的碰撞防止控制程序的流程图。
图3为本发明的一个实施方式的根据路面摩擦系数(μ)而设定的初始施加制动力的特性图。
符号说明：
1为本车辆，2为车辆驾驶辅助装置，3为立体摄像机(前方障碍物信息检测单元)，4为立体图像识别装置(前方障碍物信息检测单元)，5为行驶控制单元(碰撞可能性判定单元，碰撞防止控制单元，制动力补偿单元)，6为车速传感器，7为方向盘角度传感器，8为路面摩擦系数估计装置，9为刹车踏板开关，10为自动刹车控制装置。
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的实施方式。
在图1中，符号1表示汽车等车辆(本车辆)，该车辆1上搭载车辆驾驶辅助装置2，该车辆驾驶辅助装置2具备在本车辆与障碍物或前行车辆等的控制对象碰撞的可能性较高时，通过独立于驾驶员的刹车操作的自动刹车的介入而进行制动控制，由此试图防止碰撞的碰撞防止功能。
该自动制动控制装置2具有立体摄像机3、立体图像识别装置4、行驶控制单元5等，由此构成主要部分。
立体摄像机3例如由使用了电荷耦合元件(CCD)等的固体摄像器件的左右一组CCD摄像机构成。这些一组CCD摄像机以一定的间隔分别安装在车辆室内的顶棚前方，从不同的视角对车外的对象进行立体拍摄，并将拍摄的图像信息输出到立体图像识别装置4。
立体图像识别装置4除了从立体摄像机3接收图像信息之外，还从车速传感器10接收本车辆车速V等。基于这些信息，立体图像识别装置4基于从立体摄像机3接收到的图像信息来识别本车辆1前方的立体物品数据或白线数据等的前方信息，并基于这些识别信息等估计本车辆行驶路线。并且，立体图像识别装置4还检查本车辆行驶路线上有没有立体物品存在，当存在立体物品时，将最近的物品识别为依靠制动进行碰撞防止控制的控制对象的障碍物。
这里，立体图像识别装置4例如按如下方式对从立体摄像机3接收到的图像信息的进行处理。首先，针对通过立体摄像机3拍摄的本车辆行进方向的一组立体图像对，基于对应位置的偏移量根据三角测量原理生成距离信息。然后，对该距离信息进行周知的分组处理，将进行了分组处理的距离信息与预先设定的三维道路形状数据和立体物品数据等进行比较，由此提取白线数据、沿道路存在的护栏、路缘石等的侧壁数据、车辆等的立体物品数据等。并且，立体图像识别装置4还基于白线数据和侧壁数据、估计的本车辆行进路线等估计本车辆行驶路线，将本车辆行驶路线前方的最近的立体物品作为碰撞防止控制的控制对象的障碍物进行提取(检测)。而且，当检测到障碍物时，作为该障碍物信息，运算本车辆1与障碍物的相对距离d、障碍物的移动速度Vf(＝相对距离d的变化率+本车辆车速V)、障碍物的减速度af(＝障碍物的移动速度Vf的微分值)、障碍物与本车辆1的宽度方向的重叠率Rr(＝本车辆1的宽度与障碍物的宽度重叠的部分相对本车辆1的宽度的比率)等。如此，在本实施方式中，立体图像识别装置4与立体摄像机3一起实现作为前方障碍物信息检测单元的功能。
行驶控制单元5接收由立体图像识别装置4中识别的障碍物的各种信息。并且，行驶控制单元5从车速传感器6接收本车辆车速V、从方向盘角度传感器7接收方向盘角度θH，从路面摩擦系数估计装置8接收所估计的路面摩擦系数μ，从刹车踏板开关9接收刹车踏板的开关(ON-OFF)信号。在此，路面摩擦系数估计装置8可以是使用本申请人在日本特开平8-2274号公报中公开的利用了应用控制理论的路面摩擦系数μ的估计方法、在日本特开2000-71968号公报等中公开的利用了观测器的路面摩擦系数μ的估计方法、或者通过立体图像识别装置4从拍摄图像识别出行驶路面的状况(干燥路面、湿路面、雪路面等)而估计路面摩擦系数μ的估计方法中的任意一个方法的装置。
并且，行驶控制单元5基于上述的各输入信号，按照后述的碰撞防止控制程序来判断本车辆1与障碍物的碰撞可能性，当判断出本车辆1与障碍物的碰撞可能性高时，预先设定防止与障碍物碰撞的制动力，并向自动刹车控制装置10输出信号而使车辆发生减速度。然而，如果此时检测到驾驶员对方向盘的操控，则对将发生的制动力进行减小补偿。对于因为检测到驾驶员对方向盘的操控而执行的制动力减小补偿而言，当本车辆1与前方障碍物的重叠率Rr超过预先设定的阈值Rrc(例如50％)时，判断为与障碍物的碰撞可能性高而被禁止。
在此，在本发明的实施方式中，对于本车辆1与障碍物的碰撞可能性而言，例如通过比较本车辆1撞到障碍物为止的碰撞预测时间TTC(Time ToCollision：将本车辆1与障碍物的相对距离d除以相对速度得到的值)与预先设定的阈值Tc来进行判定，当碰撞预测时间TTC比预先设定的阈值Tc短时，判定为本车辆1与障碍物的碰撞可能性高。如此，行驶控制单元5具备作为碰撞可能性判定单元、碰撞防止控制单元、制动力补偿单元的功能而构成。
下面，通过图2的流程图说明在上述的行驶控制单元5进行的碰撞防止控制。
首先，在步骤(下面略称为“S”)101中读取必要的参数，即障碍物信息(车辆1与障碍物的相对距离d、障碍物的移动速度Vf、障碍物的减速度af、障碍物与本车辆1的重叠率Rr等)、本车辆车速V、方向盘角度θH、路面摩擦系数μ、刹车踏板的ON-OFF信号。
接着，进入到S102，判断刹车踏板开关9是否处于闭合(ON)状态，当刹车踏板开关9处于ON状态时，因为可以判断出驾驶员已经进行制动回避，因此进入到S103，将由行驶控制单元5产生的用于防止与障碍物碰撞的制动力FB设定为零(FB＝0)，进入到S104，将自动刹车发生标记F1f清零(F1f＝0)，并跳出程序。在此，该自动刹车发生标记F1f是在行驶控制单元5对自动刹车控制装置10输出用于防止碰撞障碍物的制动力FB信号的情况下设置(F1f＝1)的标记。
另外，在上述的S102中，当刹车踏板开关9处于断开(OFF)状态时，进入到S105计算碰撞预测时间TTC。
然后，比较碰撞预测时间TCC与预先设定的阈值Tc，当碰撞预测时间TTC大于等于预先设定的阈值Tc时(TTC≥TC的情况)，判断为障碍物与本车辆1碰撞的可能性较低，进入到步骤S103，将由行驶控制单元5产生的用于防止与障碍物碰撞的制动力FB设定为零(FB＝0)，进入到S104，将自动刹车发生标记F1f清零(F1f＝0)，并跳出程序。
反之，当碰撞预测时间TTC小于预先设定的阈值Tc时(TTC＜Tc的情况)，判断出障碍物与本车辆1碰撞的可能性高，进入到S107，判定自动刹车发生标记F1f是否被清零(F1f＝0)。
S107的判定结果，当F1f＝0时，判定当前是行驶控制单元5设定用于防止与障碍物碰撞的制动力FB而发生的初始状态而进入到S108，参照预先通过实验、计算等设定的、例如如图3中示出的、根据路面状况(路面摩擦系数μ)设定的初始施加制动力的特性图，设定初始施加制动力FB0，并进入到S109，将行驶控制单元5产生的用于防止与障碍物碰撞的制动力FB作为初始施加制动力FB0而进入到S110。
如图3所示，初始施加制动力FB0被设定为路面摩擦系数μ越高初始施加制动力FB0的值越大。这是由于路面摩擦系数μ越大的路面，轮胎的摩擦圆越大，最大抓地力越大。鉴于此，在本发明的实施方式中，在产生制动力而谋求防止碰撞时，以接近预先通过实验、计算等设定的、根据路面状况的最大抓地力的制动力谋求减速，从而可以进行高精度、稳定且可靠性高的控制。在此，初始施加制动力FB0还可以通过分析行驶中的数据(例如，防抱死制动系统(ABS：Anti-lock Brake System)的运行时间等)来求出并进行存储，然后通过学习来进行设定。
另外，S107的判定结果，当F1f＝1时(行驶控制单元5已经产生用于防止与障碍物碰撞的制动力FB的情况)，直接跳到S110。
若从S109或S107进入到S110，则判定驾驶员是否操控方向盘，即判定方向盘角度的绝对值|θH|是否超过预先设定的阈值(θc：正数值的较小角度值)(|θH|＞θc)，当|θH|＞θc且可以判定驾驶员操控了方向盘时，进入到S111。
并且，在判定驾驶员操控了方向盘而进入到S111时，比较本车辆1与前方障碍物的重叠率Rr与预先设定的阈值Rrc(例如50％)，当本车辆1与前方障碍物的重叠率Rr小于等于预先设定的阈值Rrc时(Rr≤Rrc的情况)，判断为与障碍物的碰撞可能性低而进入S112，对目前设定的用于防止与障碍物的碰撞的制动力FB进行减小补偿(FB＝FB-ΔFB：ΔFB是设定值)。
然后，进入到S113，将设定的用于防止与障碍物的碰撞的制动力FB信号输出到自动刹车控制装置10而产生减速度，进入到S114，对自动刹车发生标记F1f进行设置(F1f＝1)并跳出程序。
并且，在S110中，当方向盘角度的绝对值|θH|小于等于预先设定的阈值(|θH|≤θc)，而且驾驶员没有操控方向盘时，或者在S111中本车辆1与前方障碍物的重叠率Rr超过预先设定的阈值Rrc(Rr＞Rrc)，而且与障碍物的碰撞可能性高时，不进行通过S112的制动力FB的减小补偿，进入到S113，将所设定的用于防止与障碍物的碰撞的制动力FB信号输出到自动踏板控制装置10而产生减速度，进入S114，对自动刹车发生标记F1f进行设置(F1f＝1)并跳出程序。
如此，根据本发明的实施方式，行驶控制单元5判定本车辆1与障碍物的碰撞可能性，当判定出本车辆1与障碍物的碰撞可能性高时，预先设定用于防止与障碍物的碰撞的制动力，并向自动刹车控制装置10输出信号而产生减速度，但此时，如果检测到驾驶员对方向盘进行了操控，则对产生的制动力进行减小补偿。因此，在回避碰撞时，在驾驶员操控方向盘而试图通过绕转来回避与障碍物的碰撞的情况下，轮胎也能产生足够大的转弯力，因此可以依靠驾驶员期望的足够的绕转来回避障碍物。并且，当驾驶员没有对方向盘进行操控时，或者与障碍物的碰撞可能性高时，对用于防止与障碍物的碰撞的制动力FB不进行减小补偿，因此以行驶控制单元5所设定的用于防止与障碍物的碰撞的制动力FB可以实现充分的制动回避。而且，因为行驶控制单元5设定的用于防止与障碍物的碰撞的制动力FB被设定为考虑路面状况(路面摩擦系数μ)的接近最大抓地力的值，因此可以确切地实现制动回避。如此，根据本发明的实施方式可以进行如下的可靠性高的碰撞防止控制，即，不仅能够以良好精度确实地进行仅依靠制动的障碍物回避，在制动力的基础上驾驶员还通过操控方向盘而进行绕转回避时，也能够以驾驶员期望的足够的绕转运动来回避障碍物。
在此，在本实施方式中，本车辆1的前方环境是以从立体摄像机3接收的图像信息为基础进行识别，但是毋庸置疑，本发明对于以从单目摄像机接收的图像信息为基础进行识别的车辆驾驶辅助装置也能应用。

Claims (5)

1.一种车辆的驾驶辅助装置，其特征在于，包含：
前方障碍物信息检测单元，用于检测前方障碍物信息；
碰撞可能性判定单元，用于判定本车辆与所述前方障碍物的碰撞可能性；
碰撞防止控制单元，当判定出所述本车辆与所述前方障碍物的碰撞可能性高时，预先设定用于防止与所述前方障碍物的碰撞的制动力并使其发生；
制动力补偿单元，当检测到驾驶员对方向盘的操控时，对通过所述碰撞防止控制单元发生的制动力进行减小补偿。
2.根据权利要求1所述的车辆的驾驶辅助装置，其特征在于，当与所述前方障碍物的碰撞可能性高于预定值时，所述制动力补偿单元禁止对所述制动力进行减小补偿。
3.根据权利要求2所述的车辆的驾驶辅助装置，其特征在于，当本车辆与所述前方障碍物的重叠率超过预先设定的阈值时，所述碰撞可能性判定单元判断出所述障碍物的碰撞可能性高于预定值。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的车辆的驾驶辅助装置，其特征在于，所述碰撞防止控制单元设定的用于防止与所述前方障碍物的碰撞的制动力根据本车辆的行驶环境设定为可变。
5.根据权利要求4所述的车辆的驾驶辅助装置，其特征在于，越在估计为路面摩擦系数高的路面上行驶，所述碰撞防止控制单元设定的用于防止与所述前方障碍物的碰撞的制动力被设定为越高的值。
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