CN104517465B - 前方车辆选择设备 - Google Patents

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Abstract

一种前方车辆选择设备对本车辆的前方对象进行检测并且对各个前方对象确定相对于本车辆的相对位置和相对速度。基于前方对象的检测结果，确定前方对象的侧向移动速度。基于所计算的侧向移动速度，校正前方对象关于本车辆行驶方向的侧向位置。基于侧向位置已校正的前方对象的相对位置，对于各个前方对象计算本车辆车道概率。基于所计算的概率，从前方对象中选择前方车辆。基于到前方对象的距离，以使得侧向位置的校正量随着到前方对象的距离增大而减小的方式校正前方对象的侧向位置。

Description

前方车辆选择设备
技术领域
本发明涉及一种用于选择在本车辆前方行驶的车辆(前方车辆)的技术。
背景技术
作为用于减轻置于驾驶车辆的驾驶者身上的操作负担的技术，车辆间控制设备是已知的。车辆间控制设备对在本车辆前方行驶的车辆(前方车辆)进行检测。车辆间控制设备对车速等进行控制以使本车辆与前方车辆之间保持特定的距离，从而使本车辆能够自动地跟踪前方车辆。
在此类型的设备中，使用雷达或类似物来检测本车辆前方存在的对象。从检测到的对象中选择应由本车辆跟踪的前方车辆。另外，为了在早期阶段能够对待确定的前方车辆进行选择，根据存在于本车辆前方的对象的侧向移动速度来计算预期的侧向位置。预期的侧向位置也被用于选择前方车辆(例如，参照JP-B-4229189)。预期的侧向位置信息也可被认为是这样的位置信息：在所述位置信息中，基于侧向移动速度来校正侧向位置。
使用雷达或类似物检测到的侧向位置信息基于雷达波被反射的位置来确定。因此，侧向位置信息并不精确地指示特定的位置(诸如车辆的中心)。由于侧向位置信息的影响，因此预期的侧向位置信息也发生改变。另外，本车辆所行驶的估算路径在长距离和弯曲的道路上具有很大误差。因此，当使用预期的侧向位置信息来选择和取消前方车辆时，由于容易发生错误选择而出现问题。
发明内容
因此，期望的是提供一种技术，在该技术中，使用已经基于侧向移动速度被校正的侧向位置信息来抑制在选择前方车辆时的错误选择。
示例性实施方式提供了一种前方车辆选择设备，该前方车辆选择设备包括对象检测装置、侧向移动速度计算装置、侧向位置校正装置、本车辆车道概率计算装置以及前方车辆选择装置。
对象检测装置对作为存在于本车辆前方的对象的前方对象进行检测并且为各个前方对象确定相对于本车辆的相对位置和相对速度。
侧向移动计算装置基于由对象检测装置检测到的前方对象的检测结果来计算前方对象的侧向移动速度。
侧向位置校正装置基于由侧向移动速度计算装置计算到的侧向移动速度来校正前方对象关于本车辆行驶方向的侧向位置。该侧向位置校正装置基于到前方对象的距离、以使得侧向位置的校正量随着到前方对象的距离增加而减小的方式来校正前方对象的侧向位置。
本车辆车道概率计算装置基于由侧向位置校正装置已校正侧向位置的前方对象的相对位置为各个前方对象计算本车辆车道概率。本车辆车道概率为前方对象存在于与本车辆相同的车道中的概率。
前方车辆选择装置基于由本车辆车道概率计算装置计算出的本车辆车道概率从前方对象中选择前方车辆。
在构造为如上所述的本发明的前方车辆选择设备中，使用通过利用侧向移动速度已校正过的侧向位置来计算本车辆车道概率并且选择前方车辆。换言之，使用了经过特定时间量之后的预期的侧向位置。因此，可在早期阶段确定进入或者离开本车辆车道的车辆。因此，可使得对前方车辆的选择更加容易。
另外，随着距离增加，侧向位置的校正量减小。因此，在确保近距离处能够早期确定的同时，可抑制误差会增大的长距离处的错误确定。
另外，本发明可通过除了上述前方车辆选择设备之外的各种实施方式来实现。例如，本发明可通过其中前方车辆选择设备为构成元件的系统来实现，或者可通过其中前方车辆选择设备为使得计算机能够用作构造为前方车辆选择设备的各个装置的程序来实现。
附图说明
在附图中：
图1是根据实施方式的包括车辆间控制器的车辆间控制系统的总体构型的方框图，该车辆间控制系统可适用于前方车辆选择设备；
图2是由图1示出的车辆间控制器执行的前方车辆选择过程的流程图；
图3是示出了用于设定校正系数的校正系数表的内容的图；
图4是校正系数的作用的说明性图；
图5是侧向位置校正效果的说明性图；以及
图6是示出了图1中示出的车辆间控制器的功能构型的方框图。
具体实施方式
下文中将参照附图对本发明所应用的实施方式进行描述。
车辆间控制系统1安装在汽车中。车辆间控制系统1控制车速以使本车辆与在本车辆前方行驶的车辆(前方车辆)的车辆间距离保持在适当的距离。
如图1所示，车辆间控制系统1主要由车辆间控制器4构成，该车辆间控制器4用作根据本实施方式的前方车辆选择设备。车辆间控制系统1还包括传感器组2、切换装置组3、以及电子控制单元(ECU)组5。传感器组2包括用于检测车辆周围情况以及车辆的行为和状态的各种传感器。切换装置组3包括用于向车辆间控制器4输入指示的各种切换装置。ECU组5基于来自车辆间控制器4的命令来执行各种控制操作。
传感器组2包括至少雷达传感器21、偏航率传感器22、轮速传感器23、以及转向传感器24。
雷达传感器21朝向本车辆前方的区域输出激光以便扫描预定的角度范围。雷达传感器21还检测激光的反射光。雷达传感器21基于激光到达对象和从对象返回所需的时间量来确定到反射激光的对象的距离。另外，雷达传感器21基于在检测反射光时激光所沿的照射方向来确定对象存在的方向。雷达传感器21并不限于使用激光的雷达传感器。雷达传感器21可以使用毫米波段或者微米波段的无线波、超声波、或者类似物。此外，可以使用摄像头或者类似物。
轮速传感器23附接至左前轮、右前轮、左后轮、以及右后轮中的各者。各个轮速传感器23根据车轮轴的旋转来输出具有形成于每个预定角度处的边缘(脉冲边缘)的脉冲信号。换言之，轮速传感器23基于车轮轴的旋转输出具有脉冲间隔的脉冲信号。
转向传感器24基于方向盘的相对转向角度(转向角度的改变量)或者方向盘的绝对转向角度(参照于车辆向前直行时的转向位置的实际转向角度)来输出信号。
切换装置组3包括至少控制允许切换装置31和控制模式选择切换装置32。
控制允许切换装置31用于输入是否允许实施自适应巡航控制(ACC)。ACC是在不存在前方车辆时使车辆能够以预定的设定速度行驶的已知的控制操作。当存在前方车辆时，ACC执行保持预定的车辆间距离的跟踪巡航。
控制模式选择切换装置32用于选择ACC控制模式。
ECU组5包括至少发动机ECU51、制动器ECU52、以及计量仪ECU53。
发动机ECU51控制发动机起动/停止、燃料注入量、点火定时等。发动机ECU51包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等。具体地，发动机ECU51基于来自对加速器踏板的下压量进行检测的传感器的检测值来控制节气门ACT。节气门ACT是打开和关闭设置在进气管中的节气门的致动器。另外，发动机ECU51基于来自车辆间控制器4的指示来控制节气门ACT以增大和减小内燃发动机的驱动力。
制动器ECU52控制本车辆的制动。制动器ECU52包括CPU、ROM、RAM等。具体地，制动器ECU52基于来自对制动器踏板的下压量进行检测的传感器的检测值来控制制动器ACT。制动器ACT是打开和关闭设置在液压制动回路中的增压调节阀和减压调节阀的致动器。另外，制动器ECU52基于来自车辆间控制器4的指示来控制制动器ACT增大和减小本车辆的制动力。
计量仪ECU53基于来自包括车辆间控制器4的车辆的各个单元的指示来执行对设置在车辆中的计量仪显示器的显示控制。计量仪ECU53包括CPU、ROM、RAM等。具体地，计量仪ECU53在计量仪显示器中显示由车辆间控制器4执行控制的车速、发动机旋转速度、以及实施状态和控制模式。
车辆间控制器4主要由包括CPU、ROM、RAM等的已知的微计算机构成。另外，车辆间控制器4包括检测回路、模拟/数字(A/D)转换回路、输入/输出(I/O)接口、通信回路等。检测回路和A/D转换回路检测从传感器组2输出的信号并且将这些信号转换成数字值。I/O接口接收来自切换装置组3的输入。通信回路与ECU组5进行通信。这些硬件构型是常见的。因此，将省略对其详细的描述。
在车辆间控制器4中，CPU实施预先存储于存储器(例如，ROM)中的一个或多个程序来执行预定的前方车辆确定过程，如下面详细所述。因此，如图6所示，车辆间控制器4能够用作前方车辆选择设备，该前方车辆选择设备包括对象检测单元41(等同于对象检测装置)、侧向移动速度计算单元42(等同于侧向移动速度计算装置)、侧向位置校正单元43(等同于侧向位置校正装置)、本车辆车道概率计算单元44(等同于本车辆车道概率计算装置)、以及前方车辆选择单元45(等同于前方车辆选择装置)。
当由控制允许切换装置31允许ACC时，车辆间控制器4周期性地(诸如每100m)执行前方车辆确定过程。另外，车辆间控制器4使用前方车辆确定过程的确定结果执行由控制模式选择切换装置32所选择的车辆间控制过程。
在车辆间控制过程的这些过程中，车辆间控制器4通过向发动机ECU51输出用以增大和减小加速器操作量的指示来正常地控制车速。当不能使用加速器操作量来支持控制时，车辆间控制器4通过向制动器ECU52输出制动命令来限制车速。另外，当满足预定条件时车辆间控制器4向计量仪ECU53输出各种ACC相关的显示信息以及用于产生警报的命令。
此处，将参照图2中示出的流程图对由车辆间控制器4所执行的前方车辆确定过程的细节进行描述。在实施方式中，使车辆间控制器4的CPU能够执行图2中示出的前方车辆确定过程的程序预先存储在车辆间控制器4的存储器(例如，ROM)中。
当启动前方车辆确定过程时，首先在步骤S110中，车辆间控制器4加载由雷达传感器21所检测到的距离和角度测量数据。
在随后的步骤S120中，车辆间控制器4将所加载的距离和角度测量数据从数据所表示的极坐标系转换成正交坐标系。基于所转换的数据，车辆间控制器4执行对象识别过程来识别本车辆前方存在的对象。在对象识别过程中，车辆间控制器4对距离和角度测量数据进行聚类(cluster)。之后，车辆间控制器4为各个聚类确定对象的中心位置坐标、关于本车辆的相对速度等。本文中识别的对象(对应于前方对象)在下文中称为“目标物”。车辆间控制器4在步骤S120中执行处理操作并且从而能够用作图6中的对象位置检测单元41。
在随后的步骤S130中，基于偏航率γ和本车速V并且基于下面的表达式(1)来计算估算的R，其中，偏航率γ由偏航率传感器22检测，本车速V基于来自轮速传感器23的检测结果计算。估算值R是本车辆行驶曲线的曲率半径(与曲率成倒数)。
R＝V/γ (1)
在下文中描述的步骤S140至S190中，对在步骤S120(对象识别过程)中获得的所有目标物执行相同的过程。
在随后的步骤S140中，车辆间控制器4使用在步骤S130中所计算的估算的R将目标物的中心位置坐标转换成在本车辆所行驶的行驶道路为直的道路的前提下的位置坐标。此时，为了简化过程，车辆宽度方向为X轴线。垂直于车辆宽度方向的车辆的运行方向为Y轴线。只有X轴线方向上的位置坐标(下文中称为侧向位置)可被转换。
在随后的步骤S150中，车辆间控制器4基于在步骤S140中所计算的侧向位置与在先前的处理循环中所获得的侧向位置之间的差值和处理循环的时间间隔来计算侧向移动速度(在X轴线方向上的移动速度)。车辆间控制器4在步骤S150中执行处理过程，并且从而能够用作图6中的侧向移动速度计算单元42。
在随后的步骤S160中，车辆间控制器4根据到目标物的距离(可以用Y轴线方向上的位置坐标来代替)来确定校正系数α。使用预先设定的校正系数表来计算校正系数α。
如图3中所示，校正系数表设定为使得当到目标物的距离小于近距离阈值La时，校正系数α是预定的上限值。当到目标物的距离大于长距离阈值Lb时，校正系数α是预定的下限值。当到目标物的距离大于等于近距离阈值La并小于等于长距离阈值Lb时，校正系数α设定为随着到目标物的距离增加而从上限值减小到下限值。
在随后的步骤S170中，车辆间控制器4基于在步骤S150中所确定的侧向移动速度Vx和在步骤S160中所确定的校正系数α并使用下面的表达式(2)来计算在步骤S140中所确定的侧向位置X的校正侧向位置Xr。
Xr＝X+α×Vx×Tp (2)
此处，Tp是表示时间的常数。换言之，表达式(2)对应于基于侧向移动速度Vx来确定从当前时间已经过时间Tp时的预期位置。然而，如图4中所示，由于校正系数α，即使侧向移动速度Vx相同，校正量在到目标物的距离增大时变为有限的。车辆间控制器4在步骤S160和S170中执行处理操作，并且从而能够用作图6中的侧向位置校正单元43。
下文中将如下的目标物的中心位置坐标称为“概率计算位置坐标”，该目标物的中心位置坐标在步骤S140中已经被转换，并且在步骤S170中该目标物的侧向位置已被校正。
在随后的步骤S180中，车辆间控制器4基于概率计算位置坐标来为各个目标物计算本车辆车道概率瞬时值。本车辆车道概率瞬时值使用预先设定的本车辆车道概率图(probability map)来计算。本车辆车道概率是指示目标物为与本车辆在相同车道上行驶的车辆的概率的参数。本车辆车道概率瞬时值是基于当前处理循环中的检测数据所计算的本车辆车道概率的瞬时值。
本车辆车道概率图是这样的已知图：其中当概率计算位置坐标在本车辆前方附近并且处于紧邻的距离时概率趋于最大。另外，随着概率计算位置坐标从本车辆的前方沿侧向方向移位并且距离本车辆的前方变得越远，概率趋于减小。在JP-B-3427815等中详细描述了本车辆车道概率图的具体示例及使用。
用于以概率的方面表示目标物是否处于本车辆车道的原因是在根据偏航率所确定的曲率的曲率半径(估算的R)与曲率的实际曲率半径之间存在误差。
在步骤S190中，车辆间控制器4为各个目标物计算本车辆车道概率。本车辆车道概率由车辆间控制器4对步骤S180中所确定的本车辆车道概率瞬时值执行滤波器计算而算出。本车辆车道概率用于确定前方车辆。仅在用作所谓的低通滤波器时需要滤波器计算。例如，可以对本车辆车道概率瞬时值和在先前处理循环中所确定的本车辆车道概率执行加权平均。车辆间控制器4在步骤S180和步骤S190中执行处理操作，并且从而能够用作图6中的本车辆车道概率计算单元44。
在随后的步骤S200中，车辆间控制器4基于在步骤S190中所计算的本车辆车道概率确定前方车辆。之后，车辆间控制器4终止过程。具体地，例如，车辆间控制器4在本车辆车道概率为阈值(诸如50％)或者更高值的目标物中确定到本车辆具有最短距离的目标物为前方车辆。车辆间控制器4在步骤S200中执行处理操作并且从而能够用作图6中的前方车辆选择单元45。
之后，车辆间控制器4基于到目标物的距离以及目标物的相对速度来执行车辆间控制操作，该目标物是通过前方车辆确定过程所确定的前方车辆。车辆间控制器4向ECU组5输出各种命令。
如图5所示，当目标物(前方行驶的车辆)在相邻车道中行驶时，目标物的侧向移动速度Vx大致为零。因此，所检测的侧向位置和校正的侧向位置大致相同。当目标物趋于改变车道至本车辆车道并且接近本车辆车道侧时，侧向移动速度Vx保持一个值。
因此，侧向位置被校正为向本车辆车道更靠近了基于侧向移动速度Vx的量的位置。因此，可迅速地选择正汇合的车辆为前方车辆。随后，当完成车道改变时，侧向移动速度Vx再次返回至大致为零。因此，所检测到的侧向位置和校正后的侧向位置大致相同。
相反地，当目标物将车道从本车辆车道改变为相邻车道时，侧向位置被校正为距离本车辆车道更远离了基于侧向移动速度Vx的量的位置(未示出)。因此，可迅速地取消对前方车辆的选择。
如上所述，在车辆间控制系统1中，使用已使用侧向移动速度Vx被校正过的侧向位置Xr计算本车辆车道概率并且选择前方车辆。换言之，使用在经过特定的时间量Tp之后的预期的侧向位置。因此，可在早期阶段确定进入本车辆车道或者离开本车辆车道的车辆。可提高选择前方车辆和取消前方车辆的响应性。
另外，使用校正系数α使得在距离增加时侧向位置的校正量减小。因此，在确保近距离时能够在早期确定的同时，可抑制在误差增大的长距离中的错误确定。
(其他的实施方式)
上面描述了本发明的实施方式。然而，本发明并不限于上述实施方式。不言而喻的是各种实施方式是可能的。
(1)根据上述实施方式，估算值R根据由偏航率传感器所检测的偏航率来计算。然而，估算的R可以根据由转向传感器所检测的转向角度来计算。
(2)根据上述实施方式，为了计算校正的侧向位置Xr，使用了无量纲的校正系数α并将校正系数α乘以预期的侧向位置(Vx×Tp)。然而，可以使用时间量纲的校正系数β(＝α×Tp)并将校正系数β乘以预期的侧向移动速度Vx。在此情况中，可以通过下面的表达式(3)来计算校正的侧向位置Xr。
Xr＝X+β×Vx (3)
(3)根据上述实施方式，给出了将本发明应用于车辆间控制系统的示例。然而，本发明并不限于此。本发明可以应用于任何如下的系统：只要该系统基于前方车辆的状态或者前方车辆与本车辆之间的相对状态来设定前方车辆并且执行某种控制即可。
(4)本发明的构成元件是概念性的并且不限于根据本实施方式的那些元件。例如，由单个构成元件提供的功能可以分散于多个构成元件。替代性地，多个构成元件的功能可以结合于单个构成元件中。另外，根据上述实施方式的至少某些构型可以由具有类似功能的已知构型来代替。另外，例如可以将根据上述实施方式的至少某些构型添加至根据上述实施方式的其他构型，或者可以由根据上述实施方式的其他构型来代替根据上述实施方式的至少某些构型。

Claims (10)

1.一种前方车辆选择设备，所述前方车辆选择设备包括：
对象检测装置，所述对象检测装置对本车辆的前方对象进行检测，并且对于各个前方对象确定相对于所述本车辆的相对位置和相对速度；
侧向移动速度计算装置，所述侧向移动速度计算装置基于由所述对象检测装置所检测到的所述前方对象的检测结果来计算所述前方对象的侧向移动速度；
侧向位置校正装置，所述侧向位置校正装置基于由所述侧向移动速度计算装置所计算的所述侧向移动速度来校正所述前方对象关于所述本车辆的行驶方向的侧向位置；
本车辆车道概率计算装置，所述本车辆车道概率计算装置基于所述侧向位置已由所述侧向位置校正装置校正的所述前方对象的所述相对位置来对于各个所述前方对象计算本车辆车道概率，所述本车辆车道概率为所述前方对象存在于与所述本车辆相同的车道中的概率；以及
前方车辆选择装置，所述前方车辆选择装置基于由所述本车辆车道概率计算装置所计算的所述本车辆车道概率来从所述前方对象中选择前方车辆，
所述侧向位置校正装置使用基于到所述前方对象的距离所确定的所述侧向位置的校正量、以使得所述侧向位置的所述校正量随着到所述前方对象的距离增加而减小的方式来校正所述前方对象的所述侧向位置。
2.根据权利要求1所述的前方车辆选择设备，其中，
所述侧向位置校正装置通过将校正值加至所述侧向位置来校正所述侧向位置，所述校正值为通过将所述相对速度乘以根据到所述前方对象的距离而改变的校正系数所获得的值。
3.根据权利要求2所述的前方车辆选择设备，其中：
当到所述前方对象的距离小于用于近距离的第一阈值时，所述校正系数设定为预定的上限值；
当到所述前方对象的距离大于用于长距离的第二阈值时，所述校正系数设定为预定的下限值；以及
当到所述前方对象的距离大于等于所述第一阈值并小于等于所述第二阈值时，所述校正系数设定为随着到所述前方对象的距离增加而从所述上限值减小到所述下限值。
4.根据权利要求3所述的前方车辆选择设备，其中
校正后的所述侧向位置由
Xr＝X+α×Vx×Tp确定
其中：X是侧向位置；α是无量纲的校正系数；Vx是侧向移动速度；Tp是表示时间的常数；并且Xr是侧向位置X的校正后的侧向位置。
5.根据权利要求3所述的前方车辆选择设备，其中
校正后的所述侧向位置由
Xr＝X+β×Vx确定
其中：X是侧向位置；β是时间量纲的校正系数；Vx是侧向移动速度；并且Xr是所述侧向位置X的校正后的侧向位置。
6.一种前方车辆选择方法，所述前方车辆选择方法包括：
由前方车辆选择设备来检测本车辆的前方对象并且对于各个前方对象确定相对于所述本车辆的相对位置和相对速度；
由所述前方车辆选择设备基于所述前方对象的检测结果来计算所述前方对象的侧向移动速度；
由所述前方车辆选择设备基于所计算的所述侧向移动速度来校正所述前方对象关于所述本车辆的行驶方向的侧向位置；
由所述前方车辆选择设备基于所述侧向位置已被校正的所述前方对象的所述相对位置来对于各个所述前方对象计算本车辆车道概率，所述本车辆车道概率为所述前方对象存在于与所述本车辆相同的车道中的概率；
基于所计算的所述本车辆车道概率来从所述前方对象中选择前方车辆；以及
由所述前方车辆选择设备使用基于到所述前方对象的距离所确定的所述侧向位置的校正量、以使得所述侧向位置的所述校正量随着到所述前方对象的距离增加而减小的方式来校正所述前方对象的所述侧向位置。
7.根据权利要求6所述的前方车辆选择方法，其中，
所述侧向位置通过将校正值加至所述侧向位置来校正，所述校正值为通过将所述相对速度乘以根据到所述前方对象的距离而改变的校正系数所获得的值。
8.根据权利要求7所述的前方车辆选择方法，其中：
当到所述前方对象的距离小于用于近距离的第一阈值时，所述校正系数设定为预定的上限值；
当到所述前方对象的距离大于用于长距离的第二阈值时，所述校正系数设定为预定的下限值；以及
当到所述前方对象的距离大于等于所述第一阈值并小于等于所述第二阈值时，所述校正系数设定为随着到所述前方对象的距离增加而从所述上限值减小到所述下限值。
9.根据权利要求8所述的前方车辆选择方法，其中
校正后的所述侧向位置由
Xr＝X+α×Vx×Tp确定
其中：X是侧向位置；α是无量纲的校正系数；Vx是侧向移动速度；Tp是表示时间的常数；并且Xr是侧向位置X的校正后的侧向位置。
10.根据权利要求8所述的前方车辆选择方法，其中
校正的所述侧向位置由
Xr＝X+β×Vx确定
其中：X是侧向位置；β是时间量纲的校正系数；Vx是侧向移动速度；并且Xr是所述侧向位置X的校正后的侧向位置。
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