CN103842230A - 车辆的驾驶辅助系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是在进行用于避免本车辆与作为障碍物的立体物的碰撞的辅助的车辆的驾驶辅助系统中，提供一种能够避免向立体物的有无不明的区域引导车辆的辅助的技术。本发明为了解决上述的课题，作成能够识别立体物存在的回避区域、立体物的存在不明的不明区域、立体物不存在的安全区域的网格地图，在回避区域存在于本车辆的行进道路上时，确定能够避开该回避区域且通过不明区域的距离为阈值以下的路径，以使本车辆沿着确定的路径行驶的方式控制转向角。

Description

车辆的驾驶辅助系统
技术领域
本发明涉及一种进行用于避开存在于本车辆的行进道路上的立体物的驾驶辅助的技术。
背景技术
以往，提出了如下的驾驶辅助系统：检测存在于本车辆的前方的立体物，在预测到检测到的立体物与本车辆的接触时，向驾驶员发出警告，或者自动地进行用于避免本车辆与立体物的接触的驾驶操作。
在上述那样的驾驶辅助系统中，已知有如下的技术：利用相机或激光雷达等来检测存在于本车辆的周围的立体物，基于根据立体物的种类或宽裕时间（TTC：Time To Collision（到碰撞的时间））而决定的危险程度，来实施转向或制动操作的辅助（例如，参照专利文献1）。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-204044号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在现有技术中，在检测可能成为障碍物的立体物时，考虑了相机或激光雷达等传感器的检测误差，但未考虑传感器不能检测的区域或传感器的检测遗漏。因此，存在实施向立体物的有无不明的区域引导车辆的辅助的可能性。
本发明是鉴于上述的实际情况而完成的，其目的是在车辆的驾驶辅助系统中，提供一种能够避免向立体物的有无不明的区域引导车辆的辅助的技术。
用于解决课题的手段
本发明为了解决上述的课题，在预测到本车辆与立体物的碰撞时，确定能够避开立体物存在的区域及立体物的有无不明的区域的路径，实施使本车辆沿着确定的路径行驶的驾驶辅助。
详细而言，本发明的车辆的驾驶辅助系统具备：
识别单元，识别在本车辆的周围存在的立体物，生成关于该立体物与本车辆的相对位置的信息；
设定单元，基于由所述识别单元生成的信息，设定表示本车辆的当前位置、立体物存在的区域即回避区域、立体物不存在的区域即安全区域、立体物的有无不明的区域即不明区域的相对位置的网格地图；及
辅助单元，在由所述设定单元设定的网格地图中，本车辆的行进道路通过所述回避区域时，基于通过所述不明区域的距离或通过所述不明区域的单元格的次数，确定能够避开所述回避区域的路径即回避路线，以使本车辆沿着确定的回避路线行驶的方式变更本车辆的运动量。
根据本发明的车辆的驾驶辅助系统，在预测到本车辆与立体物的碰撞时，能够设定除了可避开立体物存在的回避区域以外，还尽可能地避开立体物的有无不明的不明区域的路径（回避路线）。其结果是，通过以使本车辆沿着回避路线行驶的方式变更本车辆的运动量，能够避免将本车辆向不明区域引导那样的驾驶辅助的实施。
需要说明的是，在此所谓“本车辆的运动量”例如是如横摆率或作用于车辆的左右方向的横向加速度等那样与车辆的转弯能量相关的运动量。
在本发明的车辆的驾驶辅助系统中，设定单元可以对网格地图的各单元格设定表示本车辆行驶时的危险度的值（移动成本）。此时，回避区域的单元格的移动成本比不明区域的单元格的移动成本大，且不明区域的单元格的移动成本比安全区域的单元格的移动成本大。
相对于此，本发明的车辆的驾驶辅助系统可以运算在使本车辆的转向角每次变化规定量时预测为本车辆要行驶的路径所通过的所述单元格的移动成本的总和，并选择移动成本的总和最小的路径作为回避路线。需要说明的是，在此所谓“规定量”例如是辅助单元能够变更的转向角的最少量。
根据这种方法，将本车辆能够避开立体物的路径中的通过回避区域或不明区域的可能性最低的路径，换言之将安全性最高的路径设定为回避路线。
需要说明的是，对于通过不明区域的距离或通过不明区域的单元格的次数超过阈值的路径，可以从回避路线的选择项排除在外。这是因为，在不明区域内存在立体物时，本车辆通过不明区域内的距离越长，本车辆与不明区域内的立体物的碰撞的可能性越升高。
在此，在本车辆与识别单元能够识别的范围的极限位置之间未识别到立体物时，设定单元可以将本车辆与极限位置之间的单元格设定为不明区域。作为识别单元在本车辆与极限位置之间未识别到立体物的情况，可考虑为立体物真不存在的情况和发生了立体物的检测遗漏的情况。在发生了立体物的检测遗漏时，若以立体物不存在为前提来确定回避路线，则存在由于驾驶辅助的实施而引起本车辆与立体物的碰撞的可能性。
相对于此，在本车辆与极限位置之间未识别到立体物时，若将从本车辆到极限位置的单元格设定为不明区域，则能够避免可能存在于该不明区域内的立体物与本车辆的碰撞。
另外，在本车辆与所述识别单元能够识别的范围的极限位置之间识别到立体物时，设定单元可以将本车辆与立体物之间的单元格设定为安全区域。在识别单元识别到立体物时，可以看作在该立体物与本车辆之间不存在其他的立体物。其结果是，即使设定通过立体物与本车辆之间的单元格的回避路线，也能够避免本车辆与其他的立体物的碰撞。
需要说明的是，在本车辆与所述识别单元能够识别的范围的极限位置之间识别到立体物时，设定单元可以将从立体物到极限位置的单元格设定为不明区域。在此，在使用立体相机或LIDAR（Light DetectionAnd Ranging（光探测和测距）或Laser Imaging Detection And Ranging（激光成像探测和测距））等传感器作为识别单元时，存在无法检测存在于立体物的后方的其他的立体物的可能性。由此，若将从立体物到与极限位置之间的单元格设定为不明区域，则能够避免本车辆在避开了立体物之后与存在于该立体物的后方的其他的立体物发生碰撞的情况。
另外，本发明的车辆的驾驶辅助系统在能够避开回避区域的路径不存在时，可以选择从本车辆到立体物的距离最长的路径作为回避路线。这在能够避开存在于本车辆的行进道路上的立体物的路径存在多条，且这些路径是不能避开与其他的立体物的碰撞的路径时有效。即，若将本车辆在避开了立体物之后到达其他的立体物为止的距离最长的路径设定为回避路线，则本车辆到达其他的回避路线为止的时间变长，因此驾驶员能进行用于避开其他的立体物的驾驶操作，或者能够通过辅助单元使制动装置工作而减轻本车辆与其他的立体物的碰撞的损害。
发明效果
根据本发明的车辆的驾驶辅助系统，能够避免向立体物的有无不明的区域引导车辆的辅助。
附图说明
图1是表示本发明的车辆的驾驶辅助系统的结构的图。
图2是表示网格地图的生成方法的图。
图3是表示设定回避区域和安全区域的方法的图。
图4是表示在本车辆的行进道路上存在立体物（回避区域）的例子的图。
图5是表示在本车辆的行进道路上不存在立体物（回避区域）的例子的图。
图6是表示确定回避路线的方法的图。
图7是表示从回避路线的选择项排除在外的路径的一例的图。
图8是表示确定回避路线的另一方法的图。
图9是表示驾驶辅助的执行步骤的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图，说明本发明的具体的实施方式。在此，说明在识别本车辆的行驶路和可能成为障碍物的立体物并进行用于避免从识别的行驶路的脱离或与立体物的碰撞的驾驶辅助的系统中适用本发明的例子。需要说明的是，在以下的实施例中说明的结构表示本发明的一实施方式，并未限定本发明的结构。
图1是按功能表示适用本发明的车辆的驾驶辅助系统的结构的框图。如图1所示，在车辆上搭载有驾驶辅助用的控制单元（ECU）1。
ECU1是具备CPU、ROM、RAM、备用RAM、I/O接口等的电子控制单元。在ECU1上电连接有外界识别装置2、横摆率传感器3、车轮速传感器4、加速度传感器5、制动传感器6、油门传感器7、转向角传感器8、转向转矩传感器9等各种传感器，这些传感器的输出信号向ECU1输入。
外界识别装置2包含例如LIDAR（Laser Imaging Detection AndRanging：激光成像探测和测距）、LRF（Laser Range Finder：激光测距仪）、立体相机等测定装置中的至少1个，检测关于在车辆的周围存在的立体物与本车辆的相对位置的信息（例如，相对距离或相对角度）。外界识别装置2相当于本发明的识别单元。
横摆率传感器3例如安装于本车辆的车身，输出与作用于本车辆的横摆率γ相关的电信号。车轮速传感器4安装于本车辆的车轮，是输出与车辆的行驶速度（车速V）相关的电信号的传感器。加速度传感器5输出与作用于本车辆的前后方向的加速度（前后加速度）、以及作用于本车辆的左右方向的加速度（横向加速度）相关的电信号。
制动传感器6例如安装于车室内的制动踏板，输出与制动踏板的操作转矩（踏力）相关的电信号。油门传感器7例如安装于车室内的油门踏板，输出与油门踏板的操作转矩（踏力）相关的电信号。转向角传感器8例如安装于车室内的与转向盘连接的转向杆，输出与转向盘的从中立位置起的旋转角度（转向角）相关的电信号。转向转矩传感器9安装于转向杆，输出与向转向盘输入的转矩（转向转矩）相关的电信号。
另外，在ECU1上连接有蜂鸣器10、显示装置11、电动动力转向器（EPS）12、电子控制式制动器（ECB）13等各种设备，所述各种设备由ECU1进行电控制。
蜂鸣器10例如安装于车室内，是输出警告音等的装置。显示装置11例如安装于车室内，是显示各种消息或警告灯的装置。电动动力转向器（EPS）12是利用电动马达产生的转矩而对转向盘的转向转矩进行助力的装置。电子控制式制动器（ECB）13是电气性地调整设于各车轮的摩擦制动器的工作液压（制动液压）的装置。
为了利用上述的各种传感器的输出信号来控制各种设备，ECU1具有以下的功能。即，ECU1具备行驶路识别部100、行进道路预测部101、辅助判定部102、警报判定部103、控制判定部104、及控制量运算部105。
行驶路识别部100基于从所述外界识别装置2输出的信息，生成与本车辆从此开始行驶的道路（行驶路）相关的信息。例如，行驶路识别部100在以本车辆为原点的二维的网格地图中，生成表示可能成为本车辆的障碍物的立体物（例如，沿着车道旁边延伸的缘石、护栏、槽、壁、柱、其他车辆等）的位置的网格坐标、与本车辆相对于所述立体物或车道边界的姿态（距离或横摆角等）相关的信息。
在此，基于图2，说明网格地图的生成方法。图2表示道路形状向右弯曲时的网格地图。需要说明的是，图2中的2条实线表示道路的两端，是为了说明网格地图的作成方法而补记的。
在网格地图中，行驶路识别部100将通过外界识别装置2识别的立体物存在的位置的单元格设定为回避区域（图2中以深色涂抹的区域）。接下来，行驶路识别部100将通过外界识别装置2检测到的立体物与本车辆所连结的假想直线上存在的单元格设定为安全区域（图2中未涂抹的区域）。而且，行驶路识别部100在外界识别装置2能够识别的极限位置（例如，网格地图的框部分）与本车辆所连结的假想直线上未识别到立体物时，将位于该假想直线上的单元格设定为不明区域。而且，行驶路识别部100将因立体物而成为死角的位置的单元格（从本车辆观察而位于立体物的后方的单元格）设定为不明区域（图2中以浅色涂抹的区域）。
需要说明的是，网格地图的初始状态将全部的单元格设定为不明区域。如图3所示，行驶路识别部100在外界识别装置2识别到立体物时（例如，从外界识别装置2发送的雷达波的反射波返回到该外界识别装置2时），将与立体物B的位置对应的单元格从不明区域变更为回避区域，将回避区域与本车辆A所连结的假想直线上存在的单元格从不明区域变更为安全区域。
当通过这种方法作成网格地图时，在外界识别装置2发生了立体物的检测遗漏的情况或通过外界识别装置2不能检测的区域存在的情况下，不再将立体物可能存在的区域设定为安全区域。需要说明的是，行驶路识别部100相当于本发明的设定单元。
行进道路预测部101预测在本车辆维持当前的运动量的状态下行驶时预测为要通过的路径（行进道路）。具体而言，行进道路预测部101运算本车辆在维持当前的车速V和横摆率γ的状态下行驶时的转弯半径R，并根据算出的转弯半径R和本车辆的宽度来确定行进道路。需要说明的是，转弯半径R能够通过将车速V除以横摆率γ而求出（R=V/γ）。
辅助判定部102基于通过行驶路识别部100而生成的网格地图和通过行进道路预测部101而预测的行进道路，判别是否实施驾驶辅助。具体而言，辅助判定部102判别在网格地图中本车辆的行进道路是否通过回避区域。此时，如图4所示，在本车辆A的行进道路（图4中的实线箭头）通过回避区域时，辅助判定部102判定为需要实施驾驶辅助。而且，如图5所示，在本车辆A的行进道路（图5中的实线箭头）不通过回避区域时，辅助判定部102判定为不需要实施驾驶辅助。
在通过所述辅助判定部102判定为需要驾驶辅助的实施时，警报判定部103通过进行蜂鸣器10的鸣动、基于显示装置11的警告消息或警告灯的显示等，对驾驶员催促警告。例如，警报判定部103可以在通过所述辅助判定部102判定为需要驾驶辅助的实施时，直接使蜂鸣器10鸣动，或者在显示装置11上显示警告消息或警告灯。而且，警报判定部103可以在本车辆与立体物的距离成为规定距离以下的时刻，使蜂鸣器10鸣动，或者在显示装置11上显示警告消息或警告灯。此外，警报判定部103可以对于本车辆与立体物的距离最长的路径，运算本车辆A到达立体物B为止的时间，在该运算结果成为规定时间以下的时刻，使蜂鸣器10鸣动，或者在显示装置11上显示警告消息或警告灯。
在此，所述的规定距离或规定时间可以根据横摆率传感器3的输出信号或车轮速传感器4的输出信号进行变更。例如，在车速高时，与低时相比，可以将规定距离或规定时间设定得较长。而且，在横摆率大时，与小时相比，将规定距离或规定时间设定得较长。
需要说明的是，对驾驶员的警告的方法并不局限于使蜂鸣器10鸣动的方法、在显示装置11上显示警告消息或警告灯的方法，例如，也可以采用使安全带的系紧转矩断续地变化的方法。
控制判定部104在通过所述辅助判定部102判定为需要驾驶辅助的实施时，决定自动地实施为了避免本车辆与立体物的碰撞所需的驾驶操作（以下，称为“回避操作”）的时机。
具体而言，控制判定部104可以将本车辆与立体物的距离成为规定距离以下的时机设定为回避操作的实施时机。而且，控制判定部104可以运算本车辆到达立体物的时间，将该运算结果成为规定时间以下的时机设为回避操作的实施时机。在此所谓“回避操作”包括利用电动动力转向器（EPS）12而变更车轮的转向角的操作，也可以一起进行利用电子控制式制动器（ECB）13而变更作用于车轮的制动力的操作等。
需要说明的是，控制判定部104使用的规定距离或规定时间可以与所述警报判定部103使用的规定距离或规定时间同样地根据车速或横摆率而变更，但设定为与所述警报判定部103使用的规定距离或规定时间同等以下。
控制量运算部105在通过所述控制判定部104决定了回避操作的实施时机时，运算电动动力转向器（EPS）12或电子控制式制动器（ECB）13的控制量，并且，根据算出的控制量和通过所述控制判定部104决定的回避操作实施时机来控制电动动力转向器（EPS）12或电子控制式制动器（ECB）13。
具体而言，控制量运算部105确定能够避免本车辆与立体物的碰撞的回避路线。在此，关于回避路线的确定方法，基于图6至8进行说明。控制量运算部105求出在使本车辆的转向角每次变化规定量时预测为本车辆要行驶的多条路径（图6中的单点划线箭头）。在此所谓“规定量”相当于ECU1能够控制的转向角的最少量。
控制量运算部105选择所述的多条路径中的不通过回避区域的路径（图6中的Le1、Le2、Le3）作为回避路线。此时，控制量运算部105对于通过不明区域的距离（或通过不明区域的单元格的次数）超过阈值的路径，从回避路线的选择项排除在外。例如图7所示，当存在于道路的分支部分的立体物B的识别遗漏发生时，将与立体物B发生碰撞的路径（图7中的单点划线箭头）从回避路线的选择项排除在外。
另外，在不通过回避区域及不明区域的路径存在多条时，控制量运算部105可以选择从当前的转向角起的变化量最少的路径（图6中的Le1）。需要说明的是，针对网格地图的各单元格设定移动成本时，控制量运算部105可以对于所述的多条路径，分别运算各路径通过的全部的单元格的总移动成本，并选择算出的总移动成本最小的路径。在此所谓“移动成本”是根据通过各单元时的危险度而决定的值。例如，设定为回避区域的单元格的移动成本比不明区域的单元格的移动成本大，且不明区域的单元格的移动成本比安全区域的单元格的移动成本大的值。需要说明的是，不明区域的移动成本也可以根据单元格的大小而变更。例如，可以在单元格的大小大时，与小时相比，将不明区域的移动成本设定得较大。这是因为，在单元格的大小大时，与小时相比，每1个单元格的范围内存在立体物的可能性升高。这样的移动成本在行驶路识别部100作成网格地图时设定。
然而，作为用于避开存在于本车辆的行进道路上的立体物的回避路线，也假想了必须选择存在与其他的立体物发生碰撞的可能性的路径的情况。例如图8所示，假想能够避开存在于本车辆A的行进道路（图8中的实线箭头）上的立体物B0的全部的路径（图8中的单点划线箭头）与其他的立体物B1碰撞的情况。这种情况下，控制量运算部105可以选择能够避开立体物B0的路径中的到达其他的立体物B1的距离最长的路径作为回避路线。通过这种方法来选择回避路线时，在避开了立体物B0之后，产生确定用于避开立体物B1的回避路线的宽裕且产生驾驶员能够进行用于避开立体物B1的驾驶操作的宽裕。而且，在避开了立体物B0之后，驾驶员或ECU1使电子控制式制动器（ECB）13工作，由此能够减轻本车辆与立体物B0的碰撞的损害。
在此，所述的控制量运算部105相当于本发明的辅助单元。
根据如上述那样构成的ECU1，能够尽量避免向立体物的有无不明的区域引导本车辆那样的驾驶辅助的实施。其结果是，尽量防止向与通过外界识别装置2未识别的立体物发生碰撞的回避路线引导本车辆的事态的情况不再发生。
以下，按照图9，说明本实施例中的驾驶辅助的执行步骤。图9是通过ECU1反复执行的处理程序，预先存储在ECU1的ROM等中。
在图9的处理程序中，ECU1首先在S101中，读入外界识别装置2的输出信号、横摆率传感器3的输出信号（横摆率γ）、车轮速传感器4的输出信号（车速V）、转向角传感器10的输出信号（转向角θ）等。
在S102中，ECU1基于外界识别装置2的输出信号而生成网格地图。即，ECU1如前述的图2的说明所述，在二维的网格地图中，将立体物存在的位置的单元格设定为回避区域，并将立体物与本车辆之间的单元格设定为安全区域。而且，ECU1可以对各单元格设定移动成本。
在S103中，ECU1基于横摆率γ和车速V而预测（运算）本车辆的行进道路。
在S104中，ECU1基于在所述S102中生成的网格地图和在所述S103中预测的行进道路，判定在本车辆的行进道路上是否存在立体物。在S104中进行了否定判定时，ECU1暂时结束本程序的执行。另一方面，在S104中进行了肯定判定时，ECU1进入S105。
在S105中，ECU1确定用于避开立体物的回避路线。详细而言，ECU1首先运算在所述S101中读入的转向角θ每次变化规定量时预测为本车辆要通过的多条路径。接着，ECU1将多条路径中的不通过回避区域及不明区域的路径设定为回避路线。需要说明的是，当针对网格地图的各单元格设定移动成本时，ECU1对于所述的多条路径分别运算总移动成本，并选择总移动成本最小的路径作为回避路线。需要说明的是，在不通过回避区域及不明区域的路径或总移动成本最小的路径存在多条时，ECU1可以选择从当前的转向角θ起的变化量最小的路径作为回避路线。
在S106中，ECU1判别是否为驾驶辅助的实施时机。详细而言，ECU1判别本车辆与立体物的距离是否为规定距离以下或者本车辆到达立体物为止的时间是否为规定时间以下。在S106中进行了否定判定时，ECU1暂时结束本程序的执行。另一方面，在S106中进行了肯定判定时，ECU1进入S107。
在S107中，ECU1以使本车辆沿着在所述S105中选择的回避路线行驶的方式控制电动动力转向器（EPS）12。详细而言，ECU1以使转向角θ与回避路线所对应的转向角一致的方式控制电动动力转向器（EPS）12。
当通过以上叙述的方法来实施驾驶辅助时，在发生了外界识别装置2的识别遗漏的情况下，通过驾驶辅助的实施能够避免本车辆与其他的立体物发生碰撞的情况。其结果是，能够实现由驾驶辅助的实施产生的安全性的向上。
标号说明
1 ECU
2 外界识别装置
3 横摆率传感器
4 车轮速传感器
5 加速度传感器
6 制动传感器
7 油门传感器
8 转向角传感器
9 转向转矩传感器
10 蜂鸣器
11 显示装置
12 电动动力转向器（EPS）
13 电子控制式制动器（ECB）
100 行驶路识别部
101 行进道路预测部
102 辅助判定部
103 警报判定部
104 控制判定部
105 控制量运算部

Claims (8)

1.一种车辆的驾驶辅助系统，其具备：
识别单元，识别在本车辆的周围存在的立体物，生成关于该立体物与本车辆的相对位置的信息；
设定单元，基于由所述识别单元生成的信息，设定表示本车辆的当前位置、立体物存在的区域即回避区域、立体物不存在的区域即安全区域、立体物的有无不明的区域即不明区域之间的相对位置的网格地图；及
辅助单元，在由所述设定单元设定的网格地图中，本车辆的行进道路通过所述回避区域时，基于通过所述不明区域的距离或通过所述不明区域的单元格的次数，确定能够避开所述回避区域的路径即回避路线，以使本车辆沿着确定的回避路线行驶的方式变更本车辆的运动量。
2.根据权利要求1所述的车辆的驾驶辅助系统，其中，
所述设定单元针对所述网格地图的每个单元格来设定移动成本，所述移动成本被设为在所述回避区域比在所述不明区域大、且在所述不明区域比在所述安全区域大的值，
所述辅助单元运算在使本车辆的转向角每次变化规定量时预测为本车辆要行驶的路径所通过的单元格的总移动成本，并选择总移动成本最小的路径作为回避路线。
3.根据权利要求2所述的车辆的驾驶辅助系统，其中，
所述辅助单元将通过所述不明区域的距离或通过所述不明区域的单元格的次数超过阈值的路径从回避路线的选择项排除在外。
4.根据权利要求2或3所述的车辆的驾驶辅助系统，其中，
在所述识别单元能够识别的范围的极限位置与本车辆之间未识别到立体物时，所述设定单元将所述极限位置与本车辆之间的单元格设定为不明区域。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的车辆的驾驶辅助系统，其中，
在所述识别单元能够识别的范围的极限位置与本车辆之间识别到立体物时，所述设定单元将所述立体物与本车辆之间的单元格设定为安全区域。
6.根据权利要求5所述的车辆的驾驶辅助系统，其中，
所述设定单元将所述立体物与所述极限位置之间的单元格设定为不明区域。
7.根据权利要求2～6中任一项所述的车辆的驾驶辅助系统，其中，
所述规定量是所述辅助单元能够变更的转向角的最少量。
8.根据权利要求2～7中任一项所述的车辆的驾驶辅助系统，其中，
在能够避开所述回避区域的路径不存在时，所述特定单元选择从本车辆到所述立体物的距离最长的路径作为回避路线。
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