CN105984461B - 车辆的行驶控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆的行驶控制装置。例如即使当行驶在路面上有车辙的道路时，车辆运行和/或转向控制也不会不稳定，并进行提高了稳定性的行驶控制。该车辆的行驶控制装置基于地图信息将本车辆行驶的路面上的目标路线作为第一路线进行设定，基于车辙信息将本车辆行驶的路面上的目标路线作为第二路线、第三路线进行设定，将第一路线与第二路线、第三路线进行比较，基于行驶路径信息和车辙信息，设定本车辆在行驶的路面上的目标路线。

Description

车辆的行驶控制装置

技术领域

本发明涉及一种车辆的行驶控制装置，尤其涉及即使路上存在车辙也能够稳定行驶的车辆的行驶控制装置。

背景技术

近年来，在车辆中开发并提案了利用自动驾驶技术的各种装置，以使驾驶员更加舒适和安全地驾驶。例如，在日本特开2014-184747号公报(以下，称为专利文献1)中，公开了以下的车辆控制装置的技术。即检测车辆的行驶可能区域，在基于为了使车辆行驶在行驶可能区域而计算的目标车辆行为量而执行轨迹控制的行驶控制装置中，在行驶可能区域为具有曲率的弯道时，当在弯道的内侧检测到车辙时，为使车辆的内轮在检测到的弯道的内侧的车辙上行驶，而对目标车辆运行量进行补正。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-184747号公报

发明内容

技术问题

通过上述专利文献1所公开那样的车辆控制装置的技术，对提高车辙行驶时的车辆运行和/或转向控制的稳定性是有效的，但考虑到车辙的状况时时刻刻在变化，加之在车辆落入车辙、以及在脱离车辙时车辆运行极为不稳定，在车辆运行的连续的稳定性方面，不优选重复地进入和脱离车辙的行驶。另外，在进入和脱离车辙的行驶以外的情况，特别是行驶在仅有一个轮胎宽度左右的宽度窄的车辙时，轮胎的接地状态不稳定，存在作为目标的制驱动力无法发挥的隐患。进一步地，在一般的车辙行驶中，即使采用了上述专利文献1所公开的车辆控制装置的技术，在车辙和非车辙路面之间产生路面摩擦系数差，在制动时和/或加速时产生横摆力矩，车辆运行有可能不稳定。

本发明鉴于上述情况，其目的在于，提供一种例如即使当行驶在路面上有车辙的道路时，车辆运行和/或转向控制也不会不稳定，而能够进行提高了稳定性的行驶控制的车辆的行驶控制装置。

技术方案

本发明的车辆的行驶控制装置的一个形态为，具备：前方环境识别单元，基于图像信息识别车辆的前方环境，获取前方环境信息；地图信息存储单元，存储地图信息；本车位置信息获取单元，获取本车辆的位置信息；行驶路径信息获取单元，基于上述地图信息和上述本车辆的位置信息，获取本车辆的行驶路径信息；车辙信息检测单元，基于上述前方环境信息检测路面上的车辙，获取该车辙信息；第一路线设定单元，基于上述地图信息将本车辆行驶的路面上的目标路线作为第一路线进行设定；第二路线设定单元，基于上述车辙信息将本车辆行驶的路面上的目标路线作为第二路线进行设定；以及目标路线设定单元，比较上述第一路线和上述第二路线，基于上述行驶路径信息和上述车辙信息，设定本车辆行驶的路面上的目标路线。

本发明的车辆的行驶控制装置的另一个形态为，具备：前方环境识别单元，基于图像信息识别车辆的前方环境，获取前方环境信息；地图信息存储单元，存储地图信息；本车位置信息获取单元，获取本车辆的位置信息；行驶路径信息获取单元，基于所述地图信息和所述本车辆的位置信息，获取本车辆的行驶路径信息；车辙信息检测单元，基于所述前方环境信息检测路面上的车辙，获取该车辙信息；第一路线设定单元，基于所述地图信息将本车辆行驶的路面上的目标路线作为第一路线进行设定；第二路线设定单元，基于所述车辙信息将本车辆行驶的路面上的目标路线作为第二路线进行设定，在该第二路线中，本车辆沿着从本车辆的左侧向前方延伸的车辙和从本车辆的右侧向前方延伸的车辙中的至少一边的车辙行驶；以及目标路线设定单元，比较所述第一路线和所述第二路线，基于所述行驶路径信息和所述车辙信息，设定本车辆行驶时车辆运行和/或转向控制不会变动而稳定的路面上的目标路线。

发明效果

根据本发明的车辆的行驶控制装置，例如，即使当行驶在路面上有车辙的道路时，车辆运行和/或转向控制也不会不稳定，而能够进行提高了稳定性的行驶控制。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的车辆的转向系统的构成说明图。

图2是本发明一个实施方式的自动驾驶控制程序的流程图。

图3是在本发明一个实施方式的第一路线和第二路线分离的情况下设定的目标路线的说明图。

图4是在本发明一个实施方式的第一路线和第二路线处于大致相同的位置且为沟宽窄的车辙的情况下设定的目标路线的说明图。

符号的说明

1 电动助力转向装置

2 转向轴

4 方向盘

5 小齿轮轴

10L、10R 车轮

12 电动机

20转向控制部(第一路线设定单元、第二路线设定单元、目标路线设定单元、自动驾驶控制单元)

21 电动机驱动部

31 前方环境识别装置(前方环境识别单元、车辙信息检测单元)

32 导航系统(地图信息存储单元、本车位置信息获取单元、路径信息获取单元)

33 传感器和开关

具体实施方式

以下，基于附图，对本发明的实施方式进行说明。

在图1中，符号1表示与驾驶员输入相独立的、自由设定转向角的电动助力转向装置，在该电动助力转向装置1中，转向轴2经由转向柱3以可自由旋转的方式被未图示的车体框架支撑，其一端向驾驶席侧延伸，另一端向发动机舱侧延伸。在转向轴2的驾驶席侧端部固定有方向盘4，并且在向发动机舱侧延伸的端部连接设置有小齿轮轴5。

在发动机舱中配置有向车宽方向延伸的转向齿轮箱6，齿条轴7以自由往返移动的方式插通于该转向齿轮箱6，并被转向齿轮箱6支撑。在该齿条轴7上形成的齿条(未图示)上啮合了形成于小齿轮轴5的小齿轮，形成了齿条齿轮式的转向器结构。

并且，齿条轴7的左右两端分别从转向齿轮箱6的端部突出，在其端部，经由横拉杆8连接设置有前转向节9。该前转向节9以能够自由旋转的方式支撑作为转向轮的左右轮10L、10R，并且以能够自由转向的方式被车体框架支撑。因此，当操作方向盘4使转向轴2、小齿轮轴5转动时，通过该小齿轮轴5的转动，齿条轴7向左右方向移动，通过该移动使前转向节9以主销轴线(未图示)为中心旋转，左右轮10L、10R向左右方向转向。

并且，在小齿轮轴5经由辅助传动机构11连接设置有电动助力转向电动机(电动机)12，该电动机12对方向盘4施加转向转矩的助力，并施加设定的目标控制量。从后述的转向控制部20向电动机驱动部21输出作为控制输出值的电动助力转向电动机电流值，由该电动机驱动部21驱动电动机12。

转向控制部20作为未图示的自动驾驶控制装置的一部分，或者与自动驾驶控制装置连接，设定车辆行驶的目标路线，对于该目标路线进行已知的前馈控制、反馈控制等的控制，沿着设定的目标路线对车辆进行行驶控制。

因此，在转向控制部20中输入有来自识别车辆的前方环境从而获取前方环境信息的前方环境识别装置31、检测本车辆位置信息(纬度和经度、移动方向等)并在地图信息上进行本车辆位置的显示以及到目的地为止的路径引导的导航系统32、以及其他的传感器和开关33的信号。

前方识别装置31例如由以一定间隔安装在车厢内的车顶前方，从不同视点对车外对象进行立体摄像的一组相机，和对来自该相机的图像数据进行处理的立体图像处理装置构成。

在前方识别装置31的立体图像处理装置中的对来自相机的图像数据的处理例如如下进行。首先，对由相机拍摄的本车辆的行进方向的一组立体图像对，从它们对应位置的偏移量求得距离信息，生成距离图像。

对于白线等的车道划分线的数据的识别，基于白线与路面相比具有高亮度的已知事实，对道路宽度方向的亮度变化进行评价，从而在图像平面上特定图像平面中左右的车道划分线的位置。该车道划分线在实际空间上的位置(x、y、z)基于图像平面上的位置(i、j)以及关于该位置而计算出的视差，即，基于距离信息，通过已知的坐标变换公式而计算。以本车辆的位置为基准而设定的实际空间的坐标系，在本实施方式中，以相机的中央正下方的路面作为原点，使车宽方向为x轴，使车高方向为y轴，使车长方向(距离方向)为z轴。这时，x－z平面(y＝0)在道路平坦时与路面一致。道路模型通过将道路上本车辆的行驶车道在距离方向上分割为多个区间，将在各个区间中的左右的车道划分线按照预定进行拟合后连接来表现。

另外，前方环境识别装置31基于表示三维距离分布的距离图像的数据，与公知的分组处理和/或预先存储的三维道路形状数据、立体物数据等进行比较，以提取沿道路存在的护栏、路缘石、中央隔离带等的侧壁数据、车辆等的立体物数据。在立体物数据中，求出到立体物为止的距离和该距离的经时变化(相对于本车辆的相对速度)，特别是将在本车辆前进路上的最近的车辆、且与本车辆在大致相同方向以固定速度(例如在0km/h以上)行驶的车辆作为前行车辆而提取。应予说明，将前行车辆中速度为大约0km/h的车辆识别为停止的前行车辆。

进一步地，前方环境识别装置31例如如日本特开2014-184747号公报所公开那样，将来自相机的图像信息和来自未图示的雷达装置的激光的前方扫描信息进行组合，从而获取路面上的车辙信息(路面上的位置、沟宽、深度等)。应予说明，若仅通过来自前方环境识别装置31的图像信息就能够检测车辙信息，那么也可以设为仅通过图像信息检测车辙信息。如此，前方环境识别装置31被设置为前方环境识别单元、车辙信息检测单元。

另外，导航系统32为已知的系统，例如，接收来自GPS(Global PositioningSystem)卫星的无线信号，获取车辆的位置信息(纬度、经度)，从传感器获取车速，或者通过磁场传感器或陀螺仪传感器获得移动方向信息。并且，导航系统32构成为具备生成用于实现导航功能的路径信息的导航ECU、存储地图信息(供应商数据以及更新为预定程度的数据)的地图数据库和例如为液晶显示屏等的显示部(以上都未被图示)。

导航ECU使由使用者指定的到目的地为止的路径信息重叠在地图图像并显示于显示部，基于检测的车辆的位置、速度、行驶方向等的信息，将车辆的所在位置重叠显示在显示部上的地图图像。另外，在地图数据库存储有节点数据、设施数据等构成道路地图所必需的信息。节点数据是关于构成地图图像的道路的位置以及形状的数据，例如包含以下数据。即包含包括道路(车道)的宽度方向中心点、道路的分叉点(交差点)的道路上的点(节点)的坐标(纬度、经度)，含有该节点的道路的方向、种类(例如高速路、主干道、市建道路这样的信息)，在该节点上的道路的类型(直线区间、圆弧区间(圆弧曲线部)、回旋曲线区間(平缓曲线部))以及弯道曲率(或半径)。因此，根据重叠有车辆的所在位置的在地图上的位置，确定本车辆的行驶路径，将该本车辆的行驶路径作为目标前进路径，根据距离本车辆的位置最近的节点信息，获取道路的弯道曲率(或半径)、道路的方向等行驶路径信息。进一步地，设施数据包含在各节点附近存在的关于设施信息的数据，与节点数据(或，该节点存在的链接数据)对应地存储。如此，导航系统32作为地图信息存储单元、本车位置信息获取单元和行驶路径信息获取单元而被设置。

并且，转向控制部20基于上述的各输入信号，如图2所示，按照自动驾驶控制程序的流程图，基于地图信息将本车辆行驶的路面上的目标路线作为第一路线进行设定，基于车辙信息将本车辆行驶的路面上的目标路线作为第二路线进行设定，比较第一路线和第二路线，并基于行驶路径信息和车辙信息，设定本车辆行驶的路面上的目标路线。如此，转向控制部20构成为具备第一路线设定单元、第二路线设定单元、目标路线设定单元、自动驾驶控制单元的功能。

以下，按照图2的流程图，对在转向控制部20执行的自动驾驶控制进行说明。

首先，在步骤(以下简称为“S”)101，判断是否为自动驾驶状态，当不是自动驾驶状态的情况下，直接退出程序。

当在S101判断为自动驾驶状态时，前进至S102，如上所述，基于图像信息检测路面上的车辙信息。

接下来，前进至S103，判断路面上是否存在车辙，当不存在车辙时，前进至S104，将基于地图信息设定的本车辆行驶的路面上的第一路线设定为目标路线，然后退出程序。该基于地图信息设定的第一路线是指，例如连接由地图信息得到的道路(车道)的宽度方向中心点的路线。

另一方面，在S103，当判断路面上存在车辙时，前进至S105，基于地图信息，读取车道中央的目标路线，即在上述S104说明的与第一路线相同的路线。

接下来，前进至S106，基于图像信息读取根据车辙的目标路线作为第二路线。具体来说，在检测到左右车辙的情况下，将其中央作为第二路线设定并读取。另外，在仅检测到左右车辙之一的情况下，以检测到的车辙为基准，将大约为车宽1/2的位置作为第二路线读取。

并且，前进至S107，判断第一路线的横向位置和第二路线的横向位置之差|(第一路线的横向位置)－(第二路线的横向位置)|是否在预先通过实验、计算等设定的阈值xc以上。

当该判断结果为|(第一路线的横向位置)－(第二路线的横向位置)|≥xc时，前进至S108，确认在第二路线的两侧附近是否存在路边障碍物(例如停车车辆、反向行驶车辆、行人、护栏、电线杆等)。

当S108的判断结果为在第二路线的两侧附近存在路边障碍物时，前进至S104，将基于地图信息设定的第一路线作为目标路线，然后退出程序。

相反，当判断为在第二路线的两侧附近不存在路边障碍物时，前进至S109，执行车辙的行驶稳定性的评价处理。该车辙的行驶稳定性的评价处理是指通过检测路面的黑冰状态和/或潮湿路状态而进行，当检测出任意一方时，车辙以外的踏雪部分与路面摩擦系数差大，判断车辙的行驶稳定性不充分。

在检测路面的黑冰状态方面，例如日本特开2010-83395号公报公开那样，通过以下方法求得。即检测取样时间不同的多个齿条推力作为齿条推力推测值，在与该齿条推力推测值相同的时刻，根据至少含有路面摩擦系数为参数的轮胎模型推测基准的齿条推力(基准齿条推力)，然后通过最优化计算求出至少使齿条推力推测值和基准齿条推力的偏差为最小的路面摩擦系数的值。然后，当该计算的路面摩擦系数的值比预先设定的值小的情况下，判断路面为黑冰状态。

另外，在检测路面的潮湿路状态方面，例如日本特开2011-46256号公报公开那样，从路面温度、轮胎振动(从行驶中的路面向轮胎输入的振动)和轮胎产生音(在轮胎与路面接触时，在轮胎接地面附近产生的声音)推测路面状态，从而检测路面的潮湿路状态。

在S109进行了车辙的行驶稳定性的评价处理之后，前进至S110，对能否充分确保车辙的行驶稳定性进行判断。

并且，在判断为能够充分确保车辙的行驶稳定性的情况下，前进至S111，将根据基于图像信息的车辙而设定的第二路线作为目标路线，然后退出程序(参考图3)。

相反，在判断为不能够充分确保车辙的行驶稳定性的情况下，前进至S104，将基于地图信息设定的第一路线作为目标路线，然后退出程序。

另一方面，在上述的S107，当判断|(第一路线的横向位置)－(第二路线的横向位置)|＜xc，且当判断第一路线的横向位置与第二路线的横向位置为大致一致时，前进至S112，将第一路线向外侧平移预先通过实验、计算等而设定的距离，设定第三路线(参考图4)。然后，前进至S113，与上述的S108相同，在第三路线的两侧附近确认路边障碍物(例如停车车辆、反向行驶车辆、行人、护栏、电线杆等)的存在。

当S113的判断结果为判断出在第三路线的两侧附近存在路边障碍物时，前进至S104，将基于地图信息而设定的第一路线作为目标路线，然后退出程序。

相反的，当判断出在第三路线的两侧附近不存在路边障碍物时，前进至S114。

在S114中，判断车辙沟宽是否在预先设定的阈值(例如轮胎宽度)Ww以下的窄车辙。

当该判断结果，判断为车辙沟宽比预先设定的阈值(例如轮胎宽度)Ww大，为通常的车辙的沟宽时，从S109开始处理。

相反，当判断为车辙沟宽是在预先设定的阈值(例如轮胎宽度)Ww以下的窄的车辙时，前进至S115，应该防止轮胎的接地状态不稳定，将第三路线设定为目标路线，然后退出程序。这是为了使左右两轮都能够以相同的条件(相同的路面摩擦系数等)行驶，使车辆运行稳定。应予说明，在S114判定车辙的沟宽是否窄时，不必仅限于图像信息，此外也可以通过以下情况进行判断，即例如在行驶于车辙中时，在发生预定的细微的周期的横摆率变动、转向角的变动、车轮加速度的变动、上下加速度的变动和相机图像的抖动时，判断为行驶在窄的车辙。

如此，根据本发明的实施方式，基于地图信息将本车辆行驶的路面上的目标路线作为第一路线进行设定，基于车辙信息将本车辆行驶的路面上的目标路线作为第二路线进行设定，比较第一路线和第二路线，在第一路线和第二路线在路面上的横向的偏差在预先设定的阈值xc以上的情况下，将第二路线作为本车辆行驶的路面上的目标路线进行设定，另一方面，在第一路线和第二路线在路面上的横向的偏差比预先设定的阈值xc小的情况下，且当车辙的沟宽在预先设定的阈值Ww以下时，将使第一路线向路侧方向平移了预先设定的距离的第三路线作为本车辆行驶的路面上的目标路线进行设定。因此，例如，即使行驶在路面存在车辙的道路时，或者即使车辙窄时，车辆运行和/或转向控制也不会不稳定，能够进行提高了稳定性的行驶控制。

Claims (10)

1.一种车辆的行驶控制装置，其特征在于，具备：

前方环境识别单元，基于图像信息识别车辆的前方环境，获取前方环境信息；

地图信息存储单元，存储地图信息；

本车位置信息获取单元，获取本车辆的位置信息；

行驶路径信息获取单元，基于所述地图信息和所述本车辆的位置信息，获取本车辆的行驶路径信息；

车辙信息检测单元，基于所述前方环境信息检测路面上的车辙，获取该车辙信息；

第一路线设定单元，基于所述地图信息将本车辆行驶的路面上的目标路线作为第一路线进行设定；

第二路线设定单元，基于所述车辙信息将本车辆行驶的路面上的目标路线作为第二路线进行设定，在该第二路线中，本车辆沿着从本车辆的左侧向前方延伸的车辙和从本车辆的右侧向前方延伸的车辙中的至少一边的车辙行驶；以及

目标路线设定单元，比较所述第一路线和所述第二路线，基于所述行驶路径信息和所述车辙信息，设定本车辆行驶时车辆运行和/或转向控制不会变动而稳定的路面上的目标路线。

2.根据权利要求1所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述目标路线设定单元在所述第一路线和所述第二路线在路面上的横向偏差在预先设定的阈值以上的情况下，将所述第二路线作为所述本车辆行驶的路面上的目标路线进行设定。

3.根据权利要求1所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述目标路线设定单元在所述第一路线和所述第二路线在路面上的横向的偏差比预先设定的阈值小的情况下，且当车辙的沟宽在预先设定的阈值以下时，将使所述第一路线向路侧方向平移了预先设定的距离的第三路线作为所述本车辆行驶的路面上的目标路线进行设定。

4.根据权利要求2所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述目标路线设定单元在所述第一路线和所述第二路线在路面上的横向的偏差比预先设定的阈值小的情况下，且当车辙的沟宽在预先设定的阈值以下时，将使所述第一路线向路侧方向平移了预先设定的距离的第三路线作为所述本车辆行驶的路面上的目标路线进行设定。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述目标路线设定单元对行驶在所述第二路线时的行驶稳定性进行评价，当判断所述行驶稳定性不充分时，将所述第一路线作为所述本车辆行驶的路面上的目标路线进行设定。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述目标路线设定单元所设定的所述本车辆行驶的路面上的目标路线为，在该目标路线的两侧附近不存在路边立体物的路线。

7.根据权利要求5所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述目标路线设定单元所设定的所述本车辆行驶的路面上的目标路线为，在该目标路线的两侧附近不存在路边立体物的路线。

8.根据权利要求1至4、7中任一项所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，

具有对车辆进行自动驾驶控制的自动驾驶控制单元，

所述目标路线设定单元仅在通过所述自动驾驶控制单元执行所述自动驾驶控制的情况下，对所述本车辆行驶的路面上的目标路线进行设定。

9.根据权利要求5所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，

具有对车辆进行自动驾驶控制的自动驾驶控制单元，

所述目标路线设定单元仅在通过所述自动驾驶控制单元执行所述自动驾驶控制的情况下，对所述本车辆行驶的路面上的目标路线进行设定。

10.根据权利要求6所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，

具有对车辆进行自动驾驶控制的自动驾驶控制单元，

所述目标路线设定单元仅在通过所述自动驾驶控制单元执行所述自动驾驶控制的情况下，对所述本车辆行驶的路面上的目标路线进行设定。