CN103124994B - 车辆控制设备和车辆控制方法 - Google Patents

Abstract

在目标引导车辆指定设备中，车辆跟踪ECU（10）将通过车辆间通信单元（30）所获取的周围车辆信息和由雷达装置（41）检测的关于在前方车辆的车辆信息进行比较，以指定目标引导车辆。将所传送的其他车辆的速度和所检测的前方车辆的速度关于主车辆的行驶方向上的速度分量进行比较，以识别目标引导车辆。因此，可以精确地识别目标引导车辆，即使目标引导车辆与其他车辆接近。

Description

车辆控制设备和车辆控制方法

技术领域

本发明涉及车辆控制设备、目标引导车辆指定设备和车辆控制方法，并且具体地说涉及当多辆车辆排队行驶时指定目标引导车辆的车辆控制设备、目标引导车辆指定设备和车辆控制方法。

背景技术

日本专利申请公布No.2005-115637（JP-A-2005-115637）描述了检测在主车辆周围的车辆的行进情况的设备。该设备基于主车辆的位置来在映射区域中映射由从雷达装置获取的关于前方车辆的信息和从在车辆之间通信装置获取的关于前方车辆的信息指示的位置，并且如果映射了重叠的车辆位置，则计算用于指示车辆位置的信息的可靠性，以基于所计算的可靠性来估计车辆位置。

可以通过使得一组车辆排队行驶，并且避免不必要的加速和减速以及在车辆之间的距离上的变化，来改善在诸如高速公路的专用于车辆的道路上行驶的这一组车辆的燃料效率和相互安全。当车辆排队行驶时，需要为尾随的车辆指定引导车辆，并且根据引导车辆的位置和速度来行驶。然而，如果JP-A-2005-115637中描述的设备在主车辆已经采用车辆跟踪模式时用于指定目标引导车辆，则可能难以确定在主车辆附近的哪辆车辆应当被识别为目标引导车辆，并且被选择为目标引导车辆的车辆可能是错误的。

发明内容

本发明提供了车辆控制设备、目标引导车辆指定设备和车辆控制方法，它们精确地指定目标引导车辆，即使目标引导车辆和其他车辆彼此接近。

本发明的第一方面涉及一种车辆控制设备，所述车辆控制设备包括车辆情况获取装置，所述车辆情况获取装置用于通过通信来获取第一信息，所述第一信息指示除了主车辆之外的其他车辆的移动。所述车辆控制设备使用由所述车辆情况获取装置获取的所述第一信息在一个方向上的分量，来控制所述主车辆。

另外，在第一方面，指示所述其他车辆的移动的所述第一信息可以包括所述其他车辆的速度和加速度中的至少一项。

另外，在第一方面，所述一个方向可以是所述主车辆的行驶方向。

另外，在第一方面，所述一个方向可以是从所述其他车辆至所述主车辆的方向。

根据第一方面的所述车辆控制设备可以进一步包括前方传感器，所述前方传感器被安装在所述主车辆上，并且所述主车辆的控制可以包括：将所获取的第一信息与由所述前方传感器所检测到的关于在所述主车辆前方的车辆的第二信息进行比较，以指定目标引导车辆。

另外，在第一方面，所述主车辆的控制可以进一步包括自适应巡航控制和由碰撞预防系统执行的控制中的至少一个，其中所述自适应巡航控制用于在保持距所述目标引导车辆规定距离的同时跟踪所述目标引导车辆，并且所述碰撞预防系统执行的控制用于预测与所述目标引导车辆的冲撞，以避免与所述目标引导车辆的冲撞或减少当与所述目标引导车辆冲撞发生时的冲击力。

本发明的第二方面涉及一种目标引导车辆指定设备，所述目标引导车辆指定设备包括：控制装置，用于将通过车辆间通信所获取的车辆周围情况与通过在主车辆上安装的前方传感器所获取的关于前面的车辆的车辆信息进行比较，以指定目标引导车辆，其中，所述控制装置关于在所述主车辆的行驶方向上的速度分量来对通过所述车辆间通信所获取的速度和通过所述前方传感器所获取的速度进行比较，以指定所述目标引导车辆。

优选的是，所述控制装置关于在通过所述车辆间通信所获取的位置和通过所述前方传感器所获取的位置彼此基本重合的车辆之间的速度分量来进行所述比较。

本发明的第三方面涉及一种车辆控制方法。所述车辆控制方法包括：通过通信来获取第一信息，所述第一信息指示除了主车辆之外的其他车辆的移动；以及，使用所获取的指示所述其他车辆的移动的第一信息在一个方向上的分量，来控制所述主车辆。

根据本发明，基于在主车辆的行驶方向上的车辆速度分量来指定目标引导车辆。因此，例如，可以从目标引导车辆排除阻碍车辆和从主车辆行驶的车道离开的车辆，这允许目标引导车辆的精确的确定。可以通过参考位置信息改进来进一步改善确定精度。

附图说明

通过下面参考附图描述示例性实施例，本发明的上述和另外的特征和优点将变得清楚，在附图中，使用相同的标号来表示相同的元件，并且其中：

图1是示出根据本发明的一个实施例的目标引导车辆指定设备的配置的框图；

图2是示出图1的设备的操作的流程图；

图3A和3B图示在图1的设备中向主车辆坐标系中的坐标转换；以及

图4图示如何在图1的设备中指定目标引导车辆。

具体实施方式

下面参考附图详细描述本发明的示例性实施例。为了便于理解说明，尽可能通过相同的附图标号来表示附图中相同的构成元件，以避免重复的说明。

图1是示出根据本发明的目标引导车辆指定设备的配置的框图。通过组合下述部分来形成该设备：车辆跟踪ECU10，其用作控制部，并且形成该设备的主要部分；车辆控制ECU11，其控制车辆的行为；以及，导航ECU12，其导航路线；等等。这些ECU中的每一个由CPU、ROM和RAM等形成，并且可以形成为专用硬件，可以通过组合多个硬件来形成，或者可以共享硬件的一部分或全部。每一个ECU可以被配置为使用例如车辆中LAN来交换数据。

导航ECU12连接到：全球定位系统（GPS）接收器20，该GPS接收器20使用天线21从GPS卫星接收信号；车辆间通信单元30，其经由天线31与其他车辆传送每辆车辆的车辆信息（车辆情况）；陀螺装置22，用于自主导航；地图数据库（DB）23，其存储地图信息；显示器24，用于显示；以及，扬声器25，用于声音输出。

车辆跟踪ECU10接收来自周围环境传感器40的输出并且接收来自车辆状态量传感器50的输出，其中周围环境传感器40基于从位于车辆的前部的雷达装置41的输出来检测在车辆周围的障碍物和其他车辆，车辆状态量传感器50检测主车辆的车辆状态。车辆状态量传感器50的示例包括：车轮速度传感器，其检测每一个车轮的旋转；加速度传感器，其检测在车辆的纵向上的加速度；横向加速度传感器，其检测在车辆的横向上的加速度；横摆角速度传感器，其检测横摆角速度；以及，转向角传感器，其检测转向角。雷达装置41从车辆向前发射电磁波（例如，毫米波），并且接收从其他物体反射的波，以基于所接收的反射波来获得关于其他物体的位置和相对速度的信息。

接着，将参考图2的流程图来描述该设备的操作。从车辆跟踪模式被使用直到当条件不再允许车辆跟踪时手动地或自动地取消车辆跟踪模式为止，车辆跟踪ECU10与导航ECU12和车辆控制ECU11以规定的间隔协作地执行操作。

首先，从车辆间通信单元30接收周围的车辆信息（步骤S1）。在此，所获得的周围车辆信息的示例包括对于每辆车辆唯一的车辆ID，以及车辆的速度、加速度、位置和取向（即，行驶方向）。车辆间通信单元30也将主车辆的车辆ID与关于通过车辆状态量传感器50所获取的车辆的速度和加速度以及通过导航ECU12所获取的车辆的位置和行驶方向的信息一起发送到其他车辆。其他车辆也发送和接收这样的数据。因此，可以在具有车辆间通信功能的车辆之间交换车辆信息。在该情况下，在仅从GSP数据计算位置信息的情况下，可能导致位置信息上较大的误差。因此，可以根据在被发送前的自主导航数据来校正位置信息。

接着，在作为周围车辆信息而获得的关于每辆车辆的数据中的位置和速度被转换为具有在主车辆的行驶方向上的坐标轴的坐标系，以计算相对位置和相对速度（步骤S3）。将参考图3A和3B来具体描述坐标系转换。在车辆间通信中表示车辆位置和行驶方向的坐标系被定义为在图3A中所示的XY坐标系。在此，通过每辆车辆的重心的位置来定义每辆车辆的位置坐标。在XY坐标系中主车辆100的位置坐标被定义为(X₂,Y₂)，另一辆车辆110的位置坐标被定义为(X₁,Y₁)，并且，在主车辆100和另一辆车辆110的位置坐标上的误差半径分别被定义为σ₂、σ₁。主车辆100的速度被定义为V₀，另一辆车辆110的速度被定义为V₁，并且，在主车辆100和另一辆车辆110的速度向量与X轴之间形成的角度分别被定义为θ₂、θ₁。该坐标系被转换为图3B中所示的坐标系，在图3B所示的坐标系中，主车辆100的重心的位置被定义为原点，主车辆100的速度向量的方向被定义为x轴，并且，与主车辆100的速度向量的方向正交的方向被定义为y轴。

因为这个转换是旋转变换，所以满足下面的公式：

等式1：

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Dx}\\ \mathrm{Dy}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{x}_1\\ y_1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_r& \sin {\mathrm{\θ}}_r\\ -\sin {\mathrm{\θ}}_r& \cos {\mathrm{\θ}}_r\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{DX}\\ \mathrm{DY}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}\mathrm{DX}\cos {\mathrm{\θ}}_r+\mathrm{DY}\sin {\mathrm{\θ}}_r\\ -\mathrm{DX}\sin {\mathrm{\θ}}_r+\mathrm{DY}\cos {\mathrm{\θ}}_r\end{array}\right)$

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{DX}=X_1-X_2\\ \mathrm{DY}=Y_1-Y_2\end{array}\right.$

可以利用方差的相加性通过下面的公式来获得在相对位置上的误差σ_r1：

等式2

${\mathrm{\σ}}_{r1}=\sqrt{{\mathrm{\σ}}_1^2+{\mathrm{\σ}}_2^2}$

然后，因为在另一辆车辆110的速度向量和x轴之间形成的角度θ_r1是(θ₁–θ₀)，所以可以通过下面的公式来表示速度V₁在主车辆100的行驶方向（x轴的方向）上的速度分量V_1x：

等式3

V_1x＝V₁cosθ_r1

接着，从使用雷达装置41所获取的其他车辆110的相对位置和在步骤S3计算的其他车辆110的相对位置，提取例如彼此在预定距离内、即在如上所述的误差σ_r1的范围内彼此匹配的这样的相对位置（步骤S5）。随后，从所提取的相对位置，提取在预定误差范围阈值Vth内关于主车辆100的行驶方向上的相对速度彼此一致这样的相对位置（步骤S7）。在图3B中所示的示例中，对应于在步骤S3中计算的V_1x和V₀之间的差的差(V_1x-V₀)是在主车辆100的行驶方向上另一辆车辆110相对于主车辆100的相对速度，其中获得了另一辆车辆110的周围车辆信息。将从周围车辆信息所获得的相对速度与通过雷达装置41所获取的相对速度V_r进行比较。如果在相对速度之间的差在±Vth内，则可以确定相对速度彼此匹配。例如，基于雷达装置41和导航系统的测量精度来设置阈值Vth。

满足这样的条件并且因此被提取的车辆被设置为引导车辆的候选者（步骤S9）。当存在多辆候选引导车辆时，将具有最高的一致度的车辆识别为引导车辆（步骤S11）。车辆控制ECU11通过控制发动机和制动器的状态来调整主车辆的速度，以跟随被识别为引导车辆的另一辆车辆110。

图4图示如何根据本发明的目标引导车辆指定设备指定引导车辆。主车辆100位于汇合路段之前，并且，其他车辆200至220位于汇合路段附近的位置。因为在其他车辆200至220的行驶方向上的差异，试图进入主车辆100正在行驶的车道的车辆210和220的、在主车辆100的行驶方向上的速度分量V_1x和V_2x小于车辆210和220的实际速度V1和V2，即使其他车辆200至220的速度V₁至V₃彼此接近。然而，应当被主车辆100跟随的车辆200的在主车辆100的行驶方向上的速度分量与车辆200的实际速度V₃一致，并且因此实质上与由雷达装置41获取的速度分量一致。因此，车辆200可以被可靠地指定为目标引导车辆，而不是试图进入车道的车辆210和220以及相距主车辆100更远的车辆230至270。

在上面的描述中，雷达装置被用作前方传感器。然而，也可以使用红外线传感器或超声波声纳。或者，可以使用前方相机来获取图像，可以通过图像处理从图像中获得其他车辆的图像，并且，可以基于所获取的其他车辆的图像来确定其他车辆的距离和速度。

根据本发明的目标引导车辆指定设备可以被应用到由碰撞预防系统执行的控制，碰撞预防系统执行的控制用于预测与目标引导车辆的冲撞，以避免与目标引导车辆的冲撞并且减小如果这样的冲撞出现的情况下与目标引导车辆的冲撞力。

虽然已经参考本发明的示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于描述的实施例或构造。相反，本发明旨在涵盖各种修改和等同布置。另外，虽然以各种组合和配置来示出了示例性实施例的各个元素，但是包括更多、更少或仅单个元素的其他组合和配置也在本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种车辆控制设备，其包括：

车辆情况获取装置，所述车辆情况获取装置用于通过通信来获取第一信息，所述第一信息指示除主车辆(100)之外的其他车辆的移动，其中，指示所述其他车辆的移动的所述第一信息包括所述其他车辆的速度和加速度中的至少一项；

前方传感器，所述前方传感器被安装在所述主车辆(100)上，以用于检测关于在所述主车辆(100)的前方的车辆的第二信息；以及

控制装置，所述控制装置用于控制所述主车辆(100)，

其中，

所述控制装置对与通过所述通信所获取的速度相关所述主车辆(100)的行进方向上的速度分量和通过所述前方传感器所检测到的速度进行比较，以识别目标引导车辆(200)，并且

所述控制装置关于在通过所述通信所获取的位置和通过所述前方传感器所获取的位置彼此基本重合的车辆之间的速度分量来进行所述比较。

2.根据权利要求1所述的车辆控制设备，其中，

所述主车辆(100)的控制进一步包括自适应巡航控制和由碰撞预防系统执行的控制中的至少一项，其中，所述自适应巡航控制用于在保持距所述目标引导车辆(200)规定距离的同时跟踪所述目标引导车辆(200)，所述碰撞预防系统执行的控制用于预测与所述目标引导车辆(200)的冲撞，以避免与所述目标引导车辆(200)的冲撞或减少当与所述目标引导车辆(200)的冲撞发生时冲击力。

3.一种车辆控制方法，包括：

通过通信来获取第一信息，所述第一信息指示除主车辆(100)之外的其他车辆的移动，其中，指示所述其他车辆的移动的所述第一信息包括所述其他车辆的速度和加速度中的至少一项；以及，

获取通过前方传感器所检测到的关于在所述主车辆(100)的前方的车辆的第二信息，以识别目标引导车辆(200)，

其中，

对与通过所述通信所获取的速度相关所述主车辆(100)的行进方向上的速度分量和通过所述前方传感器所检测到的速度进行比较，以识别所述目标引导车辆(200)，并且

关于在通过所述通信所获取的位置和通过所述前方传感器所获取的位置彼此基本重合的车辆之间的速度分量来进行所述比较。