CN105319541B - 车辆控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆控制设备(12)，用于基于来自作为在前车辆(70)的反射部的目标的反射波对在前车辆后方的载有所述设备的本车辆(80)执行车辆间距离控制。在所述设备中，控制器(39)被配置成基于根据检测距离获得的在前车辆的后端与本车辆之间的车辆间距离来执行车辆间距离控制。控制切换器(38)被配置成：当用于识别在前车辆的后端的目标信息在车辆间距离控制的执行期间变得不能被获得时，中止车辆间距离控制并且切换成由驾驶员直接操作。

Description

车辆控制设备
技术领域
本公开内容涉及车辆控制设备，该车辆控制设备用于对载有该设备的车辆进行控制以使该车辆与在前车辆之间的车辆间距离达到预设目标车辆间距离。
背景技术
如在日本公开特许公报No.2002-127784中所公开的，一种已知的车辆控制设备被配置成用于对载有该设备的车辆(在下文中被称为本车辆)进行控制以使本车辆与在前车辆之间的车辆间距离达到预设目标车辆间距离。这样的车辆控制设备可以使用雷达装置来检测距在前车辆的距离以及在前车辆的相对速度。该雷达装置被配置成向本车辆的前方发射雷达波并且接收来自存在于本车辆前方的目标的反射波，并且计算本车辆与在前车辆之间的车辆间距离。
在恶劣天气行驶环境等中，雷达装置可能未能将在前车辆的后端检测为目标。在这种情况下，可能不能对在前车辆的后端后方的本车辆适当地执行车辆间距离控制。
考虑到上述情况，本公开内容的示例性实施方式旨在提供一种车辆控制设备，所述车辆控制设备能够对在前车辆后方的载有所述设备的车辆适当地执行车辆间距离控制。
发明内容
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种车辆控制设备，用于基于来自目标的反射波对在前车辆后方的载有所述设备的车辆执行车辆间距离控制，所述目标是在前车辆的反射部，载有所述设备的车辆被称为本车辆，反射波是向着本车辆的前方被发射然后从目标被反射的雷达波。所述设备包括：目标信息获取器，被配置成根据反射波获取关于目标的目标信息，目标信息包括从本车辆至在前车辆的目标的检测距离；控制器，被配置成基于根据所述检测距离而获得的在前车辆的后端与本车辆之间的车辆间距离来执行车辆间距离控制；以及控制切换器，被配置成：当用于识别在前车辆的后端的目标信息在车辆间距离控制的执行期间变得不能被获得时，中止车辆间距离控制并且切换成由驾驶员直接操作。
当用于识别在前车辆的后端的目标信息在车辆间距离控制的执行期间变得不能被获得时，中止车辆间距离控制并且切换成由驾驶员直接操作。这使得能够在难以执行车辆间距离控制的情况下自动地切换成由驾驶员直接操作。
附图说明
图1是根据本公开内容的一种实施方式的车辆控制系统的框图；
图2是ACC ECU的功能框图；
图3A和图3B是对在前车辆的后端进行检测的示例；
图4A至图4C是在ACC ECU中进行的目标移位确定处理的示例；
图5是在ACC ECU中进行的目标配对距离确定处理的示例；
图6是在ACC ECU中进行的自适应巡航控制处理的流程图；
图7是在ACC ECU中进行的目标移位确定处理的流程图；
图8是在ACC ECU中进行的目标配对距离确定处理的流程图；
图9是在ACC ECU中进行的目标配对距离确定处理的示例；
图10是偏移更新处理的流程图；
图11是在ACC ECU中进行的许可/禁止确定处理的流程图；
图12是在ACC ECU中进行的自适应巡航控制处理的示例；以及
图13是在ACC ECU中进行的自适应巡航控制处理的另一示例。
具体实施方式
现在参照附图来描述本公开内容的实施方式。根据本公开内容的一种实施方式的车辆控制设备被配置成执行自适应巡航控制，即在跟随行驶期间根据在前车辆的速度将通过雷达等检测到的载有所述设备的车辆(在下文中被称为本车辆)距在前车辆的距离控制成目标距离(称为目标车辆间距离)。当在前车辆停止时，本车辆停在距在前车辆适当距离处。当在前车辆重新开始行驶时，本车辆重新开始跟随行驶同时根据在前车辆的速度来保持距在前车辆的距离。当不再检测到在前车辆时，本车辆中止跟随行驶并且转换为按照由本车辆的驾驶员设置的车速进行巡航的稳定状态。
本实施方式的车辆控制设备配备有全速范围自适应巡航控制(ACC)功能。全速范围指的是从零或非常低的速度至预定高速(例如，合法的速度或由驾驶员设置的上限速度等)的范围。在全速范围内启用自适应巡航控制(尤其在低速范围内)可以在交通阻塞期间减小由于频繁起动/停止操作引起的驾驶负担。尽管车辆间距离控制、跟随驾驶和自适应巡航控制的含义并不相同，但是在本实施方式中可以互换地使用。
参照图1，自适应巡航控制(ACC)设备100包括雷达装置11、自适应巡航控制(ACC)电子控制单元(ECU)12(作为车辆控制设备)、引擎ECU 13和制动ECU 14。ACC ECU 12被配置成结合雷达装置11和其他ECU来执行自适应巡航控制。
雷达装置11和ECU 12至14经由如控制器局域网络(CAN)的车载网络彼此通信地连接。自适应巡航控制(ACC)切换器15经由如串行通信线路的专用线路连接至ACC ECU 12。变速器16、油门电机17以及油门传感器18经由专用线路连接至引擎ECU 13。车速传感器19和制动执行器(制动ACT)20经由专用线路连接至制动ECU。
雷达装置11和ECU 12至14中的每一个是包括微型计算机、电源、布线线束接口等的信息处理器。微型计算机具有包括CPU、ROM、RAM、输入/输出接口(I/O)和CAN通信装置的公知配置。CPU将存储在ROM中的程序加载至RAM中并且执行所述程序以经由输入/输出接口从传感器接收信号并且控制执行器等。CAN通信装置经由CAN向其他ECU 12至14等发送数据或者从其接收数据。应当理解，随后描述的对这些ECU 12至14之间的功能划分为示例性，而且还可以有其他的对这些ECU 12至14之间的功能划分。
雷达装置11是用于对本车辆距在前车辆的距离进行检测的装置的示例，雷达装置11被配置成：针对每个目标检测距目标的距离以及目标的相对速度和横向位置，并且将检测结果提供给ACC ECU 12。
雷达装置11被配置成用毫米波段发送射频信号作为发射波。在本实施方式中，可以根据发射的类型在雷达装置11中使用调频连续波(FMCW)方法和脉冲雷达方法及其他公知方法中之一。脉冲雷达被配置成在预定发射范围内改变发射波的发射方向的同时发射雷达波，并且在接收到来自目标的反射波时根据发射方向来确定目标的方向。现在简要地说明FMCW方法。
雷达装置11包括用于发射和接收雷达波的收发器11a。收发器11a被配置成在雷达的预定前方发射范围内发射雷达波，同时随时间以预定增大速率线性地增大频率然后随时间以预定减小速率线性地减小频率。从本车辆前方的目标反射的雷达波被多个天线接收。所接收的波与发射波混合从而生成差频信号。收发器11a附接至本车辆的位于预定高度位置处的前侧例如车辆前护栅、保险杠、车顶、柱等。
距离计算器11b被配置成基于差频信号来计算距目标的距离。即存在以下关系：
fr＝(fb1+fb2)/2，以及
fd＝(fb2-fb1)/2。
此处fb1是升频扫描间隔中的差频，fb2是降频扫描间隔中的差频，fr是零相对速度处的多普勒频率，以及fd是非零相对速度处的多普勒频率(频率的增大量或减小量)。因为增大速率和减小速率已知，所以fr与距目标的距离之间存在固定关系。因此，距离计算器11b可以基于fb1和fb2来计算距目标的距离。
由于多普勒效应而导致作为发射波与接收波之间的频率变化的多普勒频率。因此，相对速度与fd之间存在固定关系。相对速度计算器11c被配置成基于fb1和fb2来计算相对速度。相对速度通过本车辆的速度减去在前车辆的速度来限定。相对速度在上述距离减小时取正值。相对速度在距离增大时取负值。
为了从差频信号获得差频fb1、fb2，例如，在数字信号处理器(DSP)中对差频信号应用傅立叶变换来分析主要分量存在于哪个频带。在差频信号的频谱中的功率极点处出现峰值。从而，通过差频信号的峰值频率(即，出现等于或大于预定阈值的峰值处的频率)来确定差频。这样的峰值表示存在目标。
相对速度计算器11c被配置成根据升频扫描间隔中的峰值来确定差频fb1以及根据降频扫描间隔中的峰值来确定差频fb2。从而，可以检测到距目标的距离和目标的相对速度。如果在雷达发射范围内存在多个目标，则在升频扫描间隔和降频扫描间隔中的每个间隔中可以检测到多个峰值。
方向计算器11d被配置成计算目标相对于本车辆的前进方向的方向(或横向位置)。收发器11a具有多个接收天线。当目标存在于除本车辆前方以外的位置时，各个接收天线所接收的差频信号相位不同。因此，可以使用差频信号之间的相位差来计算目标的方向。可以通过傅立叶变换来计算差频处的相位。在单脉冲方法中，可以按照以下来计算目标的方向。当目标并非存在于本车辆的前进方向上时，两个天线所接收的反射波之间存在路径差。可以通过两个天线之间的间隔以及两个天线的方向来确定该路径差。通过使用接收天线之间的间隔、无线电波的波长以及相位差与路径差之间的固定关系，可以根据两个接收天线所接收到的差频信号之间的相位差来计算与路径差对应的目标的方向。
可替换地，可以使用通过信号处理实现相控阵天线的数字波束形成(DBF)来确定目标的方向。例如，将两个接收天线所接收的相位不同的差频信号之一的相位提前或延迟使得差频信号能够在信号强度变得最大的相位中匹配。因此，通过改变各个接收天线所接收的差频信号的相移的量并且计算信号强度总和，可以估计目标存在于与总信号强度变得最大的相移量对应的方向。在本实施方式中，可以使用用于检测目标方向的其他方法，包括多重信号分类(MUSIC)分析、CAPON分析等。
雷达装置11被配置成在每次扫描时向ACC ECU 12发送目标信息，包括距目标的距离以及目标的相对速度和方向。在每次扫描中，如上所述，发射波的频率在升频扫描间隔中线性地增大，然后在升频扫描间隔之后的降频扫描间隔中线性地减小。在存在多个目标的情况下，雷达装置11被配置成在每次扫描时向ACC ECU 12发送关于每个目标的目标信息。雷达装置11被配置成每预定时间段更新目标信息。一个更新周期的预定时间段被设置成例如50毫秒。
本实施方式的雷达装置11被配置成：当本车辆前方存在目标并且存在以下反射点时向ACC ECU 12发送关于本车辆前方的目标的信息以及关于反射点的信息，其中，所述反射点未被识别为目标而是被确定为与目标属于同一在前车辆。在下文中将这样的反射点称为非目标反射点，并且将本车辆前方的目标与非目标反射点的配对称为目标配对。例如，当存在本车辆前方的目标以及存在未被识别为目标但具有预定阈值以上并且目标的峰值以下的峰值的反射点时，雷达装置11向ACC ECU 12发送关于本车辆前方的目标和反射点的目标配对的信息，其中，在相对于目标而言高度等于或小于车辆高度的竖直位置处、在宽度等于或小于车辆宽度的横向位置处，与本车辆前方的目标相比反射点较靠近本车辆，并且反射点与本车辆前方的目标相隔等于或小于预定值(例如5m)的距离，反射点相对于目标的速度等于或小于预定值。
ACC ECU 12被配置成基于从雷达装置11接收的目标信息、当前车速、加速度等将所需的驱动力或制动需求量等发送至另外的ECU。
自适应巡航控制(ACC)切换器15被配置成：当由本车辆的驾驶员操作以许可全速范围自适应巡航控制时，将此通知给ACC ECU 12。例如，自适应巡航控制(ACC)切换器15被配置成向ACC ECU 12通知操作信号，如用于打开或关闭全速范围自适应巡航控制的信号、用于在自适应巡航控制模式与匀速控制模式之间切换的信号、用于针对匀速行驶设置车速的信号、用于设置车辆间距离的信号以及其他信号。在本实施方式中，假设本车辆以自适应巡航控制模式行驶。当不存在在前车辆时，本车辆保持在自适应巡航控制模式并且匀速行驶，之后将更详细地对其进行描述。
引擎ECU 13被配置成控制油门电机17同时对油门传感器18所检测的油门开度进行监测。例如，引擎ECU 13基于示出与车速和加速指令值对应的油门开度的表，来确定与从ACC ECU 12接收的加速指令值和当前车速对应的油门开度。此外，引擎ECU 13基于针对车速和油门开度而预先限定的升档线和降档线来确定对齿轮变化的需要，并且在必要时指示变速器16改变齿轮。变速器16可以包括如自动变速器(AT)或无级变速器(CVT)的已知机构。
制动ECU 14被配置成通过控制制动ACT 20的阀的打开与闭合以及开口程度来制动本车辆。制动ACT 20被配置成通过增大、保持或减小每个车轮的轮缸压力来控制本车辆的加速(减速)。制动ECU 14被配置成响应于来自ACC ECU 12的加速指令值来制动本车辆。
将ACC ECU 12所确定的加速指令值发送至引擎ECU 13和制动ECU 14。因此，对油门电机17或制动ACT 20进行控制使得本车辆可以跟随在前车辆行驶同时保持目标车辆间距离。在引擎ECU 13和制动ECU 14的控制下，可以增大油门开度，并且可以经由引擎制动、空气阻力或滚动阻力将油门开度完全闭合以使本车辆减速，或者可以通过制动ACT 20增大轮缸压力来使油门开度完全闭合以使本车辆减速。
(ACC ECU的功能)
图2示出了ACC ECU 12的功能框图。ACC ECU 12包括目标信息获取器31、目标信息记录器32、目标信息数据库(DB)33、目标移位确定器34、目标配对距离确定器35、距离选择器36、跟随目标确定器37、许可/禁止确定器(用作控制切换器)38以及控制器39。在本实施方式中，通过使用作为同一在前车辆的不同反射部的多个目标中距本车辆最近的目标(在下文中被称为跟随目标)的目标信息来执行自适应巡航控制。同一在前车辆是具有以下多个目标的对象，所述多个目标被确定为具有大致相同速度同时彼此之间保持相同间隔。
目标信息获取器31被配置成从雷达装置11获取关于一个或更多个目标的目标信息。目标信息记录器32将关于每个目标的目标信息存储在目标信息DB 33中。更特别地，目标信息记录器32被配置成为每个目标分配唯一标识符(ID)并且记录每个目标的距离、相对速度和横向位置。目标信息获取器31被配置成从雷达装置11获取关于目标配对的信息。
对于每个目标，目标的横向位置是在本车辆的宽度方向上目标相对于本车辆的横向中心的位置，并且根据目标的方向以及距目标的距离来计算。可以将从本车辆的横向中心向右的方向限定为正向，并且可以将从本车辆的横向中心向左的方向限定为负向。在全速范围ACC中，本车辆跟随最靠近本车辆的在前车辆，并且不一定跟随在除了作为本车辆的本车辆所行驶的车道的行使车道以外的车道中行驶的在前车辆。因此，必须要记录其信息的一个或更多个目标可以属于与本车辆行驶在同一车道的在前车辆。
雷达装置11被配置成每周期时间发送目标信息。目标信息记录器32被配置成为相同目标分配相同标识符并且将目标信息记录在目标信息DB 33中。例如，当从雷达装置11接收的目标的横向位置相对于记录在目标信息DB 33中的目标的横向位置移位了等于或小于在一个周期期间横向位置的最大变化的距离时，将这些目标确定为同一目标。可替换地，当从雷达装置11接收的距目标的距离与记录在目标信息DB 33中的距目标的距离之间的差等于或小于在一个周期期间该距离的最大变化时，将这些目标确定为同一目标。此后，目标信息记录器32对记录在目标信息DB 33中的与相同标识符相关联的目标信息进行更新。
目标移位确定器34被配置成：基于存储在目标信息DB 33中的目标信息，确定所检测的与在前车辆的后端对应的目标的标识符的状态是否已改变，即，确定所检测的距离最短的目标是否已移位。将在前车辆的后端确定为距本车辆最近的目标，其中，本车辆与在前车辆间隔等于或大于预定值的距离。如果所检测的与在前车辆的后端对应的目标的标识符的状态已改变，即，如果距离最短的目标已移位，则确定雷达波正在上骑(overriding)或下钻(underriding)在前车辆的后端。目标移位确定器34被配置成基于相对速度Vz来估计距在前车辆的后端的距离，并且然后向距离选择器36输出所估计的距离作为第一车辆间距离。
目标配对距离确定器35被配置成：当存在目标配对时，计算该配对中的目标与非目标反射点之间的间隔距离(在下文中称为目标配对距离)。当目标配对距离在预定时间段或比所述预定时间段长的时间段内一直被识别到时，将目标配对的目标配对距离设置为偏移。目标配对距离确定器35被配置成：如果识别到目标配对距离，即如果在预定时间段或比所述预定时间段长的时间段内一直识别到目标配对距离，则向距离选择器36输出通过从距目标的检测距离减去目标配对距离而计算的第一校正距离作为第二车辆间距离，并且如果未识别到目标配对距离，即如果目标配对距离一直被识别到的时间段小于所述预定时间段，则向距离选择器36输出通过从距目标的检测距离减去所述偏移而计算的第二校正距离作为第二车辆间距离。
距离选择器36被配置成：针对每个检测到的目标，选择以下距离中之一作为目标的车辆间距离：从目标信息获取器31中获取的检测距离、从目标移位确定器34获取的第一车辆间距离以及从目标配对距离确定器35获取的第二车辆间距离。例如，距离选择器36可以选择检测距离、第一车辆间距离和第二车辆间距离中最短的距离。跟随目标确定器37被配置成将检测到的目标中车辆间距离最短的目标确定为跟随目标。
许可/禁止确定器38被配置成：基于车辆间距离以及从跟随目标确定器37接收的跟随目标的标识符来确定检测到的跟随目标的状态是否不稳定。许可/禁止确定器38被配置成：当确定检测到的跟随目标的状态不稳定时禁止跟随行驶，并且当检测到的跟随目标的状态变得稳定时允许重新开始跟随行驶。
在一些行驶环境或天气的情况下，尽管进行了目标移位确定处理和目标配对距离确定处理，但来自在前车辆的反射波仍可能变得不稳定，这会使得在前车辆的后端变得不能稳定地被检测。在本实施方式中，许可/禁止确定器38被配置成：当在一定条件下不能够稳定地检测被确定为跟随目标的目标时，确定不能够估计在前车辆的后端，并且然后指示控制器39切换成由驾驶员直接操作。
控制器39被配置成基于距离选择器39所选择的车辆间距离来执行自适应巡航控制，以使得本车辆可以跟随在前车辆行驶同时保持目标车辆间距离。
现在更详细地阐述目标移位确定器34和目标配对距离确定器35。
(目标移位确定)
如果在前车辆是后端位于高位置的车辆如大型车辆、或者是后端位于较低位置的车辆如低地板式车辆，则在前车辆的后端(后表面)与雷达装置11之间可能存在高度位置差。因此，当在前车辆与本车辆之间的车辆间距离减小时，在前车辆的后端可能变得不能由雷达装置11检测而作为目标。
例如，当如图3A所示在前车辆70与本车辆80彼此远离并且在前车辆70的后端72位于跨越雷达波的检测角θ的区域内时，可以将后端72检测为目标。然而，当如图3B所示在前车辆70靠近本车辆80使得车辆间距离减小并且后端72位于跨越雷达波的检测角θ的区域外时，发生目标移位，即，雷达波上骑前车辆的后端72，或者雷达波下钻后端72。在这种情况下，可以检测到在前车辆的相对于后端72的前部(例如，底盘等)，这会导致在前车辆与本车辆之间的距离小于目标车辆间距离。在图3A和图3B中的每个图中，距离L是距被识别为在前车辆70的后端的目标(在下文中称为后端目标)的检测距离。后端目标是在前车辆上的目标中的最靠近本车辆的目标。在下文中将上述检测距离称为“后端检测距离”。
在本实施方式中，在雷达波上骑或下钻后端(即，发生了目标移位)的情况下，使用在前车辆与本车辆之间的相对速度来计算在前车辆与本车辆之间的车辆间距离的每预定时间段的变化，并且基于在前车辆与本车辆之间的车辆间距离的每预定时间段的变化来对车辆间距离进行估计(即，对第一车辆间距离进行计算)。这可以防止在前车辆与本车辆之间的车辆间距离由于雷达波上骑或下钻而导致的突然变化。
在雷达装置11中，可以使用以下公式之一来计算在前车辆与本车辆之间的车辆间距离的每距离测量时间段(例如50毫秒)的变化：
ΔD1＝D(i)-D(i-1) (1)
ΔD2＝((Vz(i)+Vz(i-1))/2×tm (2)
在公式(1)中，使用雷达测量的距离作为检测距离来计算距离变化ΔD1。D(i)是检测距离的当前值，D(i-1)是检测距离的先前值。如果雷达波正在上骑或下钻在前车辆的后端，则检测距离的当前值和先前值可以是具有不同标识符的目标的检测距离值(参见图3A和图3B)。在公式(2)中，使用在前车辆与本车辆之间的相对速度来计算距离变化ΔD2。Vz(i)是相对速度的当前值，Vz(i-1)是相对速度的先前值。tm是雷达装置11中的距离测量时间段。根据公式(1)计算的距离变化ΔD1可以可靠地反映由目标移位引起的距离变化。根据公式(2)计算的距离变化ΔD2基本不受目标移位引起的距离变化的影响。在本实施方式中，通过迭代地将根据公式(2)计算的距离变化ΔD2相加至先前估计距离来计算估计距离作为第一车辆间距离。
当雷达波上骑或下钻在前车辆的后端(发生目标移位)时，使用检测距离的当前值和先前值而计算的距离变化ΔD1与使用相对速度的当前值和先前值而计算的距离变化ΔD2不同地发展。因此，通过监测距离变化ΔD1和ΔD2的发展，可以确定是否发生了目标移位如雷达波的上骑或下钻。
在确定雷达波正在上骑或下钻在前车辆的后端之后在前车辆与本车辆之间的增大了的车辆间距离会增大，即当发生了目标移位时，在前车辆与本车辆之间的增大了的车辆间距离可以解决雷达波的上骑或下钻。即，图3B的情形可以转换成图3A的情形。在这种情况下，基于在前车辆70与本车辆80之间的检测距离(即，后端检测距离)以及估计距离，确定是否解决了雷达波的上骑或下钻。更特别地，当如图4A所示检测距离A与估计距离B彼此一致时，当如图4B所示检测距离A和估计距离B之间的差在预定范围内时，或者当如图4C所示检测距离A突然地变化而靠近估计距离B时，可以确定解决了雷达波的上骑或下钻。在解决雷达波的上骑或下钻之后，切换成输出后端检测距离作为第一车辆间距离，这使得能够返回到基于后端检测距离的自适应巡航控制。
在确定雷达波正在上骑或下钻在前车辆的后端的同时本车辆和在前车辆停止的情况下，切换成使用后端检测距离(来自雷达装置11的测量距离)来计算第一车辆间距离然后输出所计算的第一车辆间距离。然后，计算后端检测距离与车辆停止时的估计距离之间的偏移。当在前车辆和本车辆两者静止时，输出通过从后端检测距离减去偏移而计算的车辆间距离作为第一车辆间距离。这使得在在前车辆与本车辆静止时在前车辆的后端与本车辆之间的车辆间距离能够被识别并且能够反映在车辆的静止状态期间发生的距离变化。
(目标配对距离确定处理)
在本实施方式中，将本车辆前方并且最靠近本车辆的目标识别为要在自适应巡航控制中跟随的目标。如果该目标并非与在前车辆的后端对应的目标(而是与在前车辆的中部对应的目标)，则可能存在与目标相比距本车辆较近的另一反射点。
例如，在如图5所示的在前车辆70具有车载体的情况下，在前车辆的后端面积小会导致来自后端的反射波弱。因此，未被识别为目标的另一反射点72可能出现在与目标73相比距本车辆较近的位置处。优选地，在这种情况下，考虑反射点72来执行自适应巡航控制。在下文中，将这样的另一反射点72称为非目标反射点。
在本实施方式中，这样的未被识别为目标的反射点72和目标73形成上文所定义的目标配对。ACC ECU 12被配置成：当检测到目标配对时，计算目标73与非目标反射点72之间的目标配对距离L2。此外，当目标配对距离L2在预定时间段或比所述预定时间段长的时间段内一直被识别到时，将目标配对距离L2保存为偏移L3。当识别到目标配对距离时，即当在预定时间段或比所述预定时间段长的时间段内一直识别到目标配对距离L2时，将通过从检测距离L1减去目标配对距离L2而计算的第二车辆间距离输出至距离选择器36。当未识别到目标配对距离时，即当目标配对距离L2一直被识别到的时间段小于预定时间段时，将通过从检测距离L1减去偏移L3而计算的校正距离作为第二车辆间距离输出至距离选择器36。
主要地，在本实施方式中，通过雷达装置11来测量距行驶在本车辆前方的在前车辆的后端的距离以及在前车辆的后端的方向。基于测量结果来执行自适应巡航控制。然而，在未能对在前车辆的后端进行稳定检测的情况下，将车辆间距离控制为目标车辆间距离可能会失败。
例如，当在前车辆的后端(例如，后侧部)与雷达装置11之间存在高度位置差时，取决于在前车辆与本车辆之间的实际距离，在前车辆的后端可能不再位于雷达装置11的(跨越雷达波的检测角θ的)检测区域内。在这种情况下，如图3A和图3B所示，即使存在在前车辆的后端，雷达装置11仍可能未能检测到在前车辆的后端。为了克服这样的由于目标移位而引起的缺点，目标移位确定器34被配置成确定是否发生了目标移位，并且当确定发生了目标移位时，通过从检测距离减去偏移来计算第一车辆间距离。
如果在前车辆的后端部的面积小，则来自后端的反射波的强度可能弱。由于反射波弱而导致未被识别为目标的另一反射点可能出现在与最靠近本车辆的目标相比距本车辆较近的位置处。在这种情况下，如图5所示，将车辆间距离控制为目标距离可能会失败。为了克服这种由于存在因反射波弱而引起的目标配对的缺点，目标配对距离确定器35被配置成对通过从检测距离减去目标配对距离或偏移来计算的第二车辆间距离进行计算。
(激活巡航控制处理)
现在参照图6的流程图来说明要在ACC ECU 12中进行的激活巡航控制处理。每预定时间段重复进行该处理。
参照图6，在步骤S10中，目标信息获取器31从雷达装置11获取目标信息。在步骤S11中，目标信息记录器32为相同目标分配相同的标识符，并且将目标信息记录在目标信息DB 33中。
在步骤S12中，进行目标移位确定处理，其中目标移位确定器34根据所检测到的在前车辆的后端的状态来确定雷达波是否正在上骑或下钻在前车辆的后端，并且如果确定雷达波正在上骑或下钻在前车辆的后端，则计算第一车辆间距离。
在步骤S13中，进行目标配对确定处理，其中，目标配对距离确定器35被配置成当存在目标配对时计算目标配对距离。当目标配对距离在预定时间段或比所述预定时间段长的时间段内一直被识别到时，计算目标配对的目标配对距离作为偏移。取决于目标配对距离是否被识别到，目标配对距离确定器35对作为通过目标配对距离或偏移来校正的第二车辆间距离进行计算。
在步骤S14中，进行距离选择处理，其中，针对每个检测到的目标，距离选择器36选择检测距离、第一车辆间距离和第二车辆间距离中最短的距离，并且将目标与所选择的车辆间距离相关联。在步骤S15中，进行跟随目标确定处理，其中跟随目标确定器37针对相应目标将与在步骤S14中选择的最短车辆间距离相关联的目标确定为跟随目标。
在步骤S16中，进行许可/禁止确定处理，其中，许可/禁止确定器38确定是否稳定地检测到跟随目标，并且在确定稳定地检测到跟随目标时，允许控制器39执行自适应巡航控制以跟随在步骤S15中确定的跟随目标。当确定未稳定地检测到跟随目标时，许可/禁止确定器38禁止控制器39执行自适应巡航控制并且指示控制器39切换成由驾驶员直接操作。
可以在图3A和图3B所示的示例情形中进行由目标移位确定器34在步骤S12中执行的对第一车辆间距离的计算，并且可以在图5所示的示例情形中进行由目标配对距离确定器35在步骤S13中执行的对第二车辆间距离的计算。可以取决于本车辆以什么样的状态跟随在前车辆行驶来选择性地执行对第一车辆间距离的计算以及对第二车辆间距离的计算。
(目标移位确定处理)
现在说明图6的步骤S12中的目标移位确定处理。在图7中，在步骤S20中确定用于确定目标移位的准则是否被满足。如果第一条件至第三条件的所有条件被满足则该准则被满足。第一条件是检测距离等于或小于预定值(例如，等于或小于30m至40m)，第二条件是相对速度在预定范围内，第三条件是车速小于预定值(例如，小于200km/h至100km/h)。
如果在步骤S20中确定该准则被满足，则在步骤S21中确定雷达波是否正在上骑或下钻在前车辆的后端，即，确定是否发生了目标移位。在步骤S21中，基于检测距离的变化与相对速度的变化之间的发展的差来进行确定。更特别地，将根据检测距离的先前值和当前值计算的距离变化ΔD1与根据相对速度的先前值和当前值计算的距离变化ΔD2相互比较。如果ΔD1-ΔD2的值等于或大于预定值，则确定雷达波正在上骑或下钻在前车辆的后端，即，发生了目标移位。
可替换地，可以确定根据检测距离的先前值和当前值而计算的距离变化ΔD1是否等于或大于预定值。如果确定距离变化ΔD1等于或大于预定值，则可以确定雷达波正在上骑或下钻在前车辆的后端，即，发生了目标移位。
如果在步骤S21中确定发生了目标移位，则在步骤S22中确定在前车辆和本车辆两者是否在行驶。如果在步骤S22中确定在前车辆和本车辆两者在行驶，则在步骤S23中计算估计距离作为第一车辆间距离。如果在前车辆和本车辆两者静止，则在步骤S24中确定是否尚未计算在前车辆和本车辆两者停止时所获得的估计距离与后端检测距离之间的偏移。如果尚未计算该偏移，则在步骤S25中通过从后端检测距离减去在前车辆和本车辆两者停止时所获得的估计距离来计算该偏移。
如果已计算出偏移，则在步骤S26中通过从后端检测距离减去该偏移来计算第一车辆间距离。
如果在步骤S20中确定上述准则未被满足或者如果尚未发生目标移位，则在步骤S27中中止计算估计距离。
(目标配对距离确定处理)
现在说明图6的步骤S13中的目标配对距离确定处理。参照图8，在步骤S301中，确定在前车辆(目标)与本车辆之间的检测距离是否小于预定值。如果在步骤S301中确定检测距离小于预定值，则当存在目标配对时在步骤S302中计算目标配对距离。在步骤S303中，确定是否在预定时间段或比所述预定时间段长的时间段内一直识别到目标配对距离。例如，如图9所示，如果在设置时间内检测到目标配对距离预定次数或大于所述次数的次数，则确定在所述设置时间内一直识别到目标配对距离并且设置标记。
如果在步骤S303中确定在预定时间段或比所述预定时间段长的时间段内一直识别到目标配对距离，则在步骤S304中将目标配对距离设置为偏移。随后，在步骤S305中，通过从检测距离减去目标配对距离来计算校正距离作为第二车辆间距离。
如果在步骤S303中确定未在预定时间段或比所述预定时间段长的时间段内一直识别到目标配对距离，则在步骤S306中确定是否设置了偏移。如果确定设置了偏移，则在步骤S307中通过从检测距离减去偏移来计算校正距离作为第二车辆间距离。如果确定尚未设置偏移，则在步骤S308中将第二车辆间距离设置为检测距离。
如果在步骤S301中确定在前车辆(目标)与本车辆之间的检测距离等于或大于预定值，则在步骤S309中确定是否设置了偏移。如果在步骤S309中确定设置了偏移，则在步骤S310中擦除该偏移(使该偏移无效)。例如，将偏移设置为零。如果在步骤S309中确定尚未设置偏移，则处理结束。
来自非目标反射点的低反射信号电平会导致检测到的非目标反射点的位置沿行驶方向向前或向后变化。如果非目标反射点沿行驶方向向前移位，则目标配对距离会减小。如果基于目标配对距离计算的偏移被更新为被减小，则在前车辆与本车辆之间的车辆间距离会变得小于目标车辆间距离。因此，优选地，仅将目标配对距离更新为被增大。
参照图10，在步骤S41中，确定是否识别到目标配对距离。如果在步骤S41中确定识别到目标配对距离，则在步骤S42中将计数器N增大1，其中计数器N的初始值被设置为零。在步骤S43中，确定计数器N是否等于或大于预定阈值。预定阈值是大于1的正整数并且可以根据试验来设置。如果在步骤S43中确定计数器N等于或大于预定阈值，则在步骤S44中确定目标配对距离的当前值是否大于目标配对距离的先前值。如果在步骤S44中目标配对距离的当前值大于先前值，则在步骤S45中将偏移更新为被增大。在步骤S46中，重设计数器N。如果在步骤S41中确定尚未识别到目标配对距离，则在步骤S46中重设计数器N。此外，如果在步骤S43中确定计数器N小于预定阈值或者如果步骤S44中目标配对距离的当前值等于或小于先前值，则处理结束。
(许可/禁止确定处理)
现在说明图6的步骤S16中的许可/禁止确定处理。在本车辆未变换车道的情况下反复地进行以下处理步骤。参照图11，在步骤S51中，确定自适应巡航控制是否被激活。如果在步骤S51中确定自适应巡航控制被激活，则在步骤S52中确定本车辆是否正在靠近在前车辆，即本车辆相对于在前车辆是否在特定距离内。如果在步骤S52中确定本车辆相对于在前车辆在特定距离内，则在步骤S53中确定是否不能获取用于识别在前车辆的后端的目标信息。例如，当在前车辆上的特定目标非预期地向前移位很多时或者当不再稳定地获取目标信息时，确定不能获取目标信息。如果在步骤S53中确定不能获取目标信息，则在步骤S54中中止或禁止自适应巡航控制，并且本车辆切换成由驾驶员直接操作。然后可以经由显示器(未示出)的显示屏幕上的视觉信息、来自扬声器(未示出)的音频消息等来通知用户自适应巡航控制被中止并且本车辆切换成了由驾驶员直接操作。当自适应巡航控制被中止时，仍继续从雷达装置11、引擎ECU 13和制动ECU 14中获取信息。
如果在步骤S52中确定本车辆相对于在前车辆未在特定距离内，则在步骤S55中确定本车辆的速度是否在预定低速范围内。即，确定本车辆的速度是否小于预定值。如果在步骤S55中确定本车辆的速度在预定低速范围内，则处理前进至步骤S53。如果在步骤S53中确定不能获取目标信息，则处理前进至步骤S54。如果在步骤S55中确定本车辆的速度在预定低速范围外，则处理结束。然后继续将自适应巡航控制保持为激活。
如果在步骤S51中确定自适应巡航控制未被激活，即，在先前周期中在步骤S54中中止了自适应巡航控制，则处理前进至步骤S56。在步骤S56中，确定是否能够获取用于识别在前车辆的后端的目标信息。例如，当在前车辆与本车辆之间的车辆间距离等于或大于预定值时或者当在前车辆的相对速度等于或大于预定值时，确定能够获取目标信息，其中，上述情况导致在前车辆与本车辆之间的车辆间距离增大。
如果在步骤S56中确定能够获取目标信息，则处理前进至步骤S57，在步骤S57中取消对自适应巡航控制的禁止。即，允许再次激活自适应巡航控制。如果在步骤S56中确定不能够获取目标信息，则处理结束。在这种情况下，继续禁止再次激活自适应巡航控制。
(示例)
现在说明本实施方式的示例。图12示出了假设第一车辆间距离是在前车辆与本车辆之间的最短车辆间距离的示例。在图12中，“A”表示从雷达装置11获取的检测距离，“B”表示基本上等于在前车辆与本车辆之间的实际车辆间距离的估计距离B。在该示例中，假设在前车辆是大型低地板式车辆。
如果在时间t1之前在前车辆70与本车辆80彼此远离，则跨越雷达波的检测角θ的检测区域可以包括在前车辆70的后端72，这使得能够将在前车辆70的后端72检测作为目标(参见图3A)。在这种情况下，确定雷达波既非正在上骑也非正在下钻在前车辆70的后端72。因此，可以基于来自雷达装置11的检测距离来控制在前车辆与本车辆之间的车辆间距离。
如果在时间t1处随着本车辆80靠近在前车辆70在前车辆与本车辆之间的车辆间距离减小，则在前车辆70的后端72被置于跨越雷达波的检测角θ的检测区域外面，使得在前车辆70的后端72变得不能够被检测(参见图3B)。在这种情况下，确定雷达波正在上骑或下钻在前车辆70的后端72。然后，使用基于相对速度Vz而计算的估计距离来执行自适应巡航控制。
如果在时间t2处本车辆和在前车辆停止以等待交通灯等，则将静止状态期间的估计距离与检测距离之间的差存储为偏移ΔD。ACC ECU 12通过从检测距离减去偏移ΔD来计算第一车辆间距离作为静止状态期间的车辆间距离。
如果在时间t3处在前车辆和本车辆被动，则由于雷达波的下钻而导致切换成基于估计距离进行的自适应巡航控制。如果在时间t4处在前车辆与本车辆之间的车辆间距离超过预定值，则雷达装置11变得能够检测到在前车辆70的后端72，这使得能够终止对雷达波是否正在下钻在前车辆70的后端72的确定。识别检测距离而非估计距离作为车辆间距离。然后，执行基于从雷达装置11获取的实际车辆间距离来进行的自适应巡航控制。
现在参照图13来说明本实施方式的另一示例。图13示出了假设将在目标配对距离确定处理中计算的第二车辆间距离确定为在前车辆与本车辆之间的最短车辆间距离的示例。
在时间t11之前启动目标配对距离确定处理。当检测到目标配对时，计算目标配对距离。如果在时间t11处确定在预定时间段或比所述预定时间段长的时间段内一直检测到目标配对距离，则开始对计数器N的计数，然后将目标配对距离记录为偏移。在时间t11处或时间t11之后，执行基于通过从检测距离减去目标配对距离而计算的第二车辆间距离进行的自适应巡航控制。
如果在时间t12处确定不再识别到目标配对距离，则重设计数器N(N＝0)。直到时刻t13为止才确定识别到目标配对距离。因此，执行基于通过从检测距离减去偏移而计算的第二车辆间距离来进行的自适应巡航控制。
如果在时间t13处确定识别到目标配对距离，则重新启动对计数器N的计数。如果在时间t14处确定计数器N等于或大于阈值TH并且目标配对距离增大，则将偏移更新为增加了目标配对距离的增大量α。此后，重设计数器N(N＝0)。
本公开内容的本实施方式可以提供以下优点。
(i)当用于识别在前车辆的后端的目标信息在自适应巡航控制的执行期间变得不能被获得时，中止自适应巡航控制并且切换成由驾驶员直接操作。这使得能够在难以执行自适应巡航控制的情况下自动地切换成由驾驶员直接操作。
(ii)可以继续禁止自适应巡航控制的再次激活，直至用于标识在前车辆的后端的目标信息变得能够被获得为止。
(iii)当在前车辆与本车辆彼此靠近或本车辆处于低速范围而在前车辆与本车辆之间的车辆间距离减小时，如果不能够稳定地获取用于识别在前车辆的后端的目标信息，则中止自适应巡航控制。这可以避免在不能稳定地获取目标信息的情况下执行自适应巡航控制的缺点。
(iv)当本车辆未变换车道并且本车辆相对于在前车辆在特定距离内即在前车辆与本车辆之间的车辆间距离减小时，中止自适应巡航控制。这可以避免在不能稳定地获取目标信息的情况下执行自适应巡航控制的缺点。
(v)当在前车辆上的目标被向前移位了预定距离或比所述预定距离大的距离时，很可能不能稳定地获取用于识别在前车辆的后端的目标信息。因此，在这种情况下，中止自适应巡航控制可以避免在不能够稳定地获取目标信息的情况下执行自适应巡航控制的缺点。
(修改)
可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下构思对以上实施方式的一些修改。
(a)在目标移位确定处理中，当在步骤S21中确定雷达波正在下钻在前车辆的后端的情况下检测距离突然地减小时，雷达装置11很可能检测到在前车辆的后端。因此，可以将检测距离而非估计距离用作车辆间距离。此外，当本车辆与在前车辆相隔一定距离而使得本车辆的雷达装置11能够检测到在前车辆的后端时，可以将检测距离而非估计距离用作车辆间距离。可以取决于本车辆的雷达装置11的规格来确定雷达装置11是否能够检测到在前车辆的后端。
(b)在目标配对距离确定处理中，当雷达装置11所识别的目标例如通过非预期的前后目标变化朝向本车辆移位时，检测距离会由于偏移校正而过度减小。因此，当距雷达装置11所识别的目标的检测距离突然地减小时，可以中止偏移校正。这可以抑制以下缺陷：距所识别的目标的检测距离会由于偏移校正而过度减小。
(c)在目标配对距离确定处理中，当在确定由于偏移校正导致检测距离突然减小并且然后中止偏移校正之后重新检测到另一目标配对时，可以将用于新检测到的目标的目标配对距离设置为偏移。在这种情况下，可以立即取消中止或重新开始偏移校正。
(d)在目标配对距离确定处理中，ACC ECU 12可以被配置成直接获取雷达装置11的反射波信号，其中，可以在ACC ECU 12中对反射波进行分析，由此使得ACC ECU 12能够确定存在或者不存在非目标反射点，其中，非目标反射点是除雷达装置11所识别的目标以外的反射点并且与目标相比距本车辆较近。
(e)在上面详细描述的实施方式中，雷达装置11被用作距离检测传感器。可替换地或附加地，可以使用相机或立体相机。此外在使用相机或立体相机的情况下，可以获取类似的关于目标的信息。雷达和立体相机在检测范围和准确度方面不同。因此，优选地，本车辆可以配备有雷达和立体相机两者，其中，雷达和立体相机可以互补地用于执行基于传感器融合的距离检测。即，在基于传感器融合的距离检测中，立体相机可以用于获取较短范围距离信息以及雷达装置11难以检测到的邻近目标的横向位置，而雷达装置11可以用于获取中间范围至长范围距离信息以及立体相机难以检测到的远程目标的横向位置。此外，可以使用利用声波、广播、无线电波等的测距传感器来获取关于在前车辆的目标信息等。
(f)车辆控制设备可以不仅配备有ACC功能而且还配备有预防碰撞安全(PCS)功能和车道保持辅助(LKA)功能中任一者或两者。在这种情况下，许可/禁止确定器38可以被配置成使得：在中止自适应巡航控制并且切换成由驾驶员直接操作的步骤S54中，可以仅中止自适应巡航控制，或者可以不仅中止自适应巡航控制而且还中止PCS功能或LKA功能。
尽管在上面作为示例描述了本发明的特定实施方式，然而应当理解，可以在不偏离本发明的范围的情况下做出细节的变化。本领域技术人员应当理解，可以通过除所公开的实施方式以外的方式来实现本发明，所有所公开的实施方式在本说明书中都是出于说明目的而非限制目被公开。注意，本说明书中所讨论的特定实施方式的等同方案也会导致对本发明的实现。因此，当评估本发明的其中要求保护排他性权利的范围时应当参照所附权利要求而非参照前述讨论或示例。

Claims (6)

1.一种车辆控制设备(12)，用于基于来自目标的反射波来对在前车辆(70)后方的载有所述设备的车辆(80)执行车辆间距离控制，所述目标是所述在前车辆的反射部，所述载有所述设备的车辆被称为本车辆，所述反射波是向着所述本车辆的前方被发射然后从所述目标被反射的雷达波，所述设备包括：
目标信息获取器(31)，被配置成根据所述反射波获取关于所述目标的目标信息，所述目标信息包括从所述本车辆至所述在前车辆的所述目标的检测距离；
控制器(39)，被配置成：基于根据所述检测距离而获得的所述在前车辆的后端与所述本车辆之间的车辆间距离来执行所述车辆间距离控制；以及
控制切换器(38)，被配置成：当所述本车辆相对于所述在前车辆在特定距离内使得用于识别所述在前车辆的后端的所述目标信息在所述车辆间距离控制的执行期间变得不能被获得时，中止所述车辆间距离控制并且切换成由驾驶员直接操作。
2.根据权利要求1所述的设备(12)，其中，所述控制切换器(38)被配置成：在所述车辆间距离控制被中止之后，禁止重新激活所述车辆间距离控制直至用于识别所述在前车辆的后端的所述目标信息变得能够被获得为止。
3.根据权利要求1所述的设备(12)，其中，所述控制切换器(38)被配置成当满足所述本车辆的速度在预定低速范围内时，中止所述车辆间距离控制。
4.根据权利要求1或2所述的设备(12)，其中，所述控制切换器(38)被配置成在所述本车辆未变换车道期间第一条件和第二条件中至少之一被满足时中止所述车辆间距离控制，所述第一条件为所述本车辆相对于所述在前车辆在特定距离内，所述第二条件为所述本车辆的速度在预定低速范围内。
5.根据权利要求1至3中之一所述的设备(12)，其中，所述控制切换器(38)被配置成：当所述在前车辆上的特定目标向前移位了预定距离或比所述预定距离大的距离时，中止所述车辆间距离控制。
6.根据权利要求4所述的设备(12)，其中，所述控制切换器(38)被配置成：当所述在前车辆上的特定目标向前移位了预定距离或比所述预定距离大的距离时，中止所述车辆间距离控制。
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