CN105984465A - 车辆的行驶控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆的行驶控制装置。根据本发明，即使无法识别车道划分线，也能够基于地图信息和本车位置信息，高精度地进行车道保持控制且可靠性高。基于地图信息和本车辆的位置信息而获取本车辆的行驶道路信息，基于该本车辆的行驶道路信息来设定本车辆的目标前进道路，基于本车辆的运动信息来推定本车辆的前进道路，从而基于本车辆的目标前进道路与本车辆的推定前进道路的偏差，以使该偏差消除的方式进行控制。

Description

车辆的行驶控制装置

技术领域

本发明涉及沿目标前进道路而进行行驶控制的车辆的行驶控制装置。

背景技术

近年来，对于车辆，开发并提出有利用了自动驾驶技术的各种技术，以使驾驶员的驾驶能够更加舒适安全地进行。例如，在日本特开第2013-97714号公报(以下为专利文献1)中公开了这样的车道保持控制装置的技术，即，将根据车载照相机的图像识别出的车道的车道宽度和根据地图信息获取的本车辆行驶中的车道的车道宽度进行比较，判断利用图像的车道识别是否是错误识别，在利用图像的车道识别是错误识别的情况下，利用根据拍摄本车辆前方的照相机的图像所识别出的前行车辆的横向位置，来辨别错误识别一侧的车道划分线，根据该辨别结果来修正用于车道保持的目标横向位置，从而进行车道保持(lanekeep)控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开第2013-97714号公报。

发明内容

技术问题

但是，即使是上述的专利文献1中公开的车道保持控制装置，在因雪等导致路上的车道划分线完全无法被照相机识别的情况下，应当修正的车道划分线本身变得无法辨识，因此存在无法获取车道划分线的真实位置，而无法实现车道保持控制的功能的问题。因此，考虑基于地图信息和/或本车位置信息，沿地图上的行驶道路来执行车道保持控制，但是仅是简单地基于地图信息来设定本车辆的控制量，也存在无法高精度地进行车道保持控制，缺乏可靠性的问题。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种即使无法识别车道划分线，也能够基于地图信息和本车位置信息来高精度地进行车道保持控制的可靠性高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具备：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；行驶道路信息获取单元，基于上述地图信息和上述本车辆的位置信息而获取本车辆的行驶道路信息；目标前进道路设定单元，基于上述本车辆的行驶道路信息来设定本车辆的目标前进道路；本车前进道路推定单元，基于本车辆的运动信息来推定本车辆的前进道路；以及控制单元，基于上述本车辆的目标前进道路与上述本车辆的推定前进道路的偏差，以使该偏差消除的方式进行控制。

有益效果

利用根据本发明的车辆的行驶控制装置，具有如下优异效果：即使无法识别车道划分线，也能够基于地图信息和本车位置信息，高精度地进行车道保持控制，可靠性高。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的车辆的转向系统的构成说明图。

图2是本发明的一个实施方式的转向控制部的功能框图。

图3是本发明的一个实施方式的车道保持控制程序的流程图。

图4是本发明的一个实施方式的在弯道上行驶时的横向偏差的说明图。

图5是本发明的一个实施方式的在直线道路上行驶时的横向偏差的说明图。

符号说明

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 电动马达

20 转向控制部

20a 弯道上的横向偏差计算部(目标前进道路设定单元、本车前进道路推定单元)

20b 直线道路上的横向偏差计算部(目标前进道路设定单元、本车前进道路推定单元)

20c 道路形状判定部(控制单元)

20d 驾驶员转向判定部(控制单元)

20e 横向偏差累计值计算部(控制单元)

20f 目标扭矩计算部(控制单元)

21 马达驱动部

31 导航系统(地图信息存储单元、本车位置信息获取单元、行驶道路信息获

取单元、目标前进道路设定单元)

32 车速传感器

33 横摆率传感器

34 转向扭矩传感器。

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表示与驾驶员输入独立而自由设定转向角的电动助力转向装置，该电动助力转向装置1的转向轴2通过转向柱3转动自如地被支撑在未图示的车体框架，其一端向驾驶席一侧延伸，另一端向发动机室一侧延伸。在转向轴2的驾驶席一侧端部固定设置有方向盘4，另外，在向发动机室一侧延伸的端部连接设置有小齿轮轴5。

在发动机室布置有向车宽方向延伸的转向齿轮箱6，齿条轴7往返移动自如地在该转向齿轮箱6插通地被支撑。形成在小齿轮轴5的小齿轮与形成于该齿条轴7的齿条(未图示)啮合，从而形成了齿条小齿轮式的转向齿轮机构。

另外，齿条轴7的左右两端各自从转向齿轮箱6的端部突出，在其端部通过横拉杆8连接设置有前转向节9。该前转向节9转动自如地支撑作为转向轮的左右轮10L、10R的同时，转向自如地被支撑在车体框架。因此，当操作方向盘4，使转向轴2、小齿轮轴5旋转时，通过该小齿轮轴5的旋转使齿条轴7向左右方向移动，并通过该移动使前转向节9以主销轴(未图示)为中心转动，从而使左右轮10L、10R向左右方向转向。

另外，通过辅助传递机构11在小齿轮轴5连接设置有电动助力转向马达(电动马达)12，利用该电动马达12来进行对施加到方向盘4的转向扭矩的辅助，以及为了成为设定的目标转向角而对转向扭矩的补充。作为控制输出值的目标扭矩Tt从后述的转向控制部20输出到马达驱动部21，从而通过马达驱动部21来驱动电动马达12。

转向控制部20构成为具有对驾驶员的转向力进行补助的电动助力转向控制功能、使车辆沿目标前进道路行驶的车道保持控制功能、防止从车道划分线脱离的车道脱离防止控制功能等。

对于根据本实施方式的转向控制部20，作为车道保持控制，具有以下两种车道保持控制，即，在通过未图示的照相机等前方识别装置可以识别车道划分线的情况下所执行的车道保持控制、以及在通过照相机等前方识别装置无法识别车道划分线的情况下所执行的车道保持控制。

对在通过前方识别装置可以识别车道划分线的情况下所执行的车道保持控制而言，例如，以将目标前进道路设定于识别出的车道中央，并沿该目标前进道路行驶的方式来执行车道保持控制。

另外，对在通过前方识别装置无法识别车道划分线的情况下所执行的车道保持控制而言，基于地图信息和本车辆的位置信息来获取本车辆的行驶道路信息，基于该本车辆的行驶道路信息设定本车辆的目标前进道路，基于本车辆的运动信息推定本车辆的前进道路，从而基于本车辆的目标前进道路与本车辆的推定前进道路的偏差而以使该偏差消除的方式进行控制。

因此，为了即便在通过前方识别装置无法识别车道划分线的情况下也可以进行车道保持控制，转向控制部20连接有导航系统31、车速传感器32、横摆率传感器33、转向扭矩传感器34。

导航系统31是公知的系统，其接收来自例如GPS(Global Positioning System：全球测位系统)卫星的电波信号而获取车辆的位置信息(纬度、经度)，从车速传感器32获取车速V，另外，通过地磁传感器或陀螺仪传感器等获取移动方向信息。而且，导航系统31构成为具备：生成用于实现导航功能的路径信息的导航ECU、存储地图信息的地图数据库以及例如液晶显示器等显示部(以上任何一个均未图示)。

导航ECU将由使用者所指定的目的地为止的路径信息与地图图像重叠而显示于显示部，并且基于检测出的车辆的位置、速度、行驶方向等信息，将车辆的当前位置与显示部上的地图图像重叠而显示。另外，在地图数据库中，储存有节点数据、设施数据等构成道路地图所必要的信息。节点数据是与构成地图图像的道路的位置和形状相关的数据，其包括：例如包括道路的分岔点(交叉点)的道路上的点(节点Pn)的坐标(纬度、经度)、包括该节点Pn的道路的方向、类别(例如，高速路、主干道、市建道路等信息)、在该节点Pn上的道路的类型(直线区间、圆弧区间(圆弧曲线部)、克罗梭曲线区间(缓和曲线部))和弯曲曲率κ(或者半径)的数据。因此，如图4或图5所示，通过重叠有车辆的当前位置的地图上的位置来规定本车辆的行驶道路，将该本车辆的行驶道路作为目标前进道路，从而通过与本车辆的位置Po(k)最接近的节点Pn(k)的信息，来获取道路的弯曲曲率κ(或半径)、道路的方向等的行驶道路信息。进一步地，设施数据包括与存在于各节点Pn附近的设施信息相关的数据，并且与节点数据(或者，该节点存在的链接数据)相关联而被存储。如此，导航系统31作为地图信息存储单元、本车位置信息获取单元、行驶道路信息获取单元、目标前进道路设定单元而设置。

而且，转向控制部20基于来自上述导航系统31的各数据、来自车速传感器32的车速V、来自横摆率传感器33的横摆率γ、来自转向扭矩传感器34的转向扭矩Tdrv的各输入值，即使在通过前方识别装置无法识别车道划分线的情况下也执行车道保持控制。

因此，如图2所示，转向控制部20构成为具有弯道上的横向偏差累计值计算部20a、直线道路上的横向偏差计算部20b、道路形状判定部20c、驾驶员转向判定部20d、横向偏差计算部20e、目标扭矩计算部20f。

弯道上的横向偏差计算部20a从导航系统31根据与本车辆的位置Po(k)最接近的节点Pn(k)的信息来接收本车辆的行驶道路(目标前进道路)的弯曲曲率κ，从车速传感器32接收车速V，从横摆率传感器33接收横摆率γ。然后，弯道上的横向偏差计算部20a例如如图4所示，通过以下的式(1)，计算出弯道上的横向偏差Δx1，并将其输出到横向偏差累计值计算部20e。

Δx1＝κ-(γ/V)…(1)

在此，上述的式(1)中，γ/V的计算项为根据车辆运动模型所得的弯曲曲率的计算项。

直线道路上的横向偏差计算部20b从导航系统31根据与本车辆的位置Po(k)最接近的节点Pn(k)的信息来接收本车辆的行驶道路(目标前进道路)的方向、本车辆的移动方向，从车速传感器32接收车速V。然后，直线道路上的横向偏差计算部20b例如如图5所示，通过以下的式(2)，计算出直线道路上的横向偏差Δx2，并将其输入到横向偏差累计值计算部20e。

Δx2＝(本车辆的行驶道路的方向-本车辆的移动方向)·V·Δt…(2)

在此，Δt为取样时间。如此，弯道上的横向偏差计算部20a、直线道路上的横向偏差计算部20b具有作为目标前进道路设定单元、本车前进道路推定单元的功能。

道路形状判定部20c根据与本车辆的位置Po(k)最接近的节点Pn(k)的信息，从导航系统31接收本车辆的行驶道路(目标前进道路)的弯曲曲率κ。然后，将本车辆的行驶道路的弯曲曲率κ与通过预先实验、计算等设定好的判定值κc进行比较，在本车辆的行驶道路的弯曲曲率κ为判定值κc以上的情况下，判定为在弯道上行驶。反之，在本车辆的行驶道路的弯曲曲率κ比判定值κc小的情况下，判定为在直线道路上行驶。然后，该道路形状的判定结果被输出到弯道上的横向偏差计算部20a、直线道路上的横向偏差计算部20b、横向偏差累计值计算部20e。需要说明的是，在该道路形状的判定结果被包含在来自导航系统31的节点Pn(k)的信息的情况下，也可以采用该结果。

驾驶员转向判定部20d从转向扭矩传感器34接收转向扭矩Tdrv。然后，将转向扭矩Tdrv与通过预先实验、计算等设定好的扭矩判定值Tc进行比较，在转向扭矩Tdrv为扭矩判定值Tc以上的情况下，判定为驾驶员进行了的转向输入。反之，在转向扭矩Tdrv比扭矩判定值Tc小的情况下，判定为驾驶员没有进行转向输入。然后，将该由驾驶员进行的转向输入的判定结果输出到横向偏差累计值计算部20e。

横向偏差累计值计算部20e从弯道上的横向偏差计算部20a接收弯道上的横向偏差Δx1，从直线道路上的横向偏差计算部20b接收直线道路上的横向偏差Δx2，从道路形状判定部20c接收道路形状的判定结果(曲线或直线道路)，从驾驶员转向判定部20d接收由驾驶员进行的转向输入的判定结果。然后，在车辆在弯道上行驶的情况下，横向偏差累计值计算部20e将弯道上的横向偏差Δx1累加于上次为止的横向偏差累计值SΔx(SΔx＝SΔx+Δx1)，在车辆在直线道路行驶的情况下，横向偏差累计值计算部20e将直线道路上的横向偏差Δx2累加于上次为止的横向偏差累计值SΔx(SΔx＝SΔx+Δx2)，将横向偏差累计值SΔx输出到目标扭矩计算部20f。这时，在有由驾驶员进行的转向输入的情况下，为了将通过驾驶员转向所设定的行驶道路上的横向位置设为行驶道路上的控制位置，使横向偏差累计值SΔx复位(SΔx＝0)。

目标扭矩计算部20f从横向偏差累计值计算部20e接收横向偏差累计值SΔx。然后，例如，通过以下的式(3)，计算出目标扭矩Tt，并将其输出到马达驱动部21。

Tt＝Gt·SΔx…(3)

在此，Gt为通过预先实验、运算等所设定好的控制增益。如此，作为控制单元而设置有道路形状判定部20c、驾驶员转向判定部20d、横向偏差累计值计算部20e、目标扭矩计算部20f。

接着，利用图3的流程图对在无法通过前方识别装置识别车道划分线的情况下利用上述的转向控制部20执行的车道保持控制进行说明。

首先，在步骤(以下简称为“S”)101，横向偏差累计值计算部20e读入当前已设定的横向偏差累计值SΔx。

接着，进入S102，弯道上的横向偏差计算部20a通过例如前述的式(1)来计算出弯道上的横向偏差Δx1。

接着，进入S103，直线道路上的横向偏差计算部20b通过例如前述的式(2)来计算出直线道路上的横向偏差Δx2。

接着，进入S104，道路形状判定部20c将本车辆的行驶道路的弯曲曲率κ与通过预先实验、计算等设定好的判定值κc进行比较，在本车辆的行驶道路的弯曲曲率κ为判定值κc以上的情况下(在κ≥κc的情况下)，判定为在弯道上行驶而进入S105，横向偏差累计值计算部20e将弯道上的横向偏差Δx1累加于上次为止的横向偏差累计值SΔx(SΔx＝SΔx+Δx1)。

另一方面，在本车辆的行驶道路的弯曲曲率κ比判定值κc小的情况下(在κ＜κc的情况下)，判定为在直线道路上行驶而进入S106，横向偏差累计值计算部20e将直线道路上的横向偏差Δx2累加于上次为止的横向偏差累计值SΔx(SΔx＝SΔx+Δx2)。

在S105或S106计算出横向偏差累计值SΔx之后，进入S107，通过驾驶员转向判定部20d，根据转向扭矩绝对值|Tdrv|是否为通过预先实验、计算等设定好的扭矩判定值Tc(|Tdrv|≥Tc)以上，来进行是否驾驶员是否进行了转向输入的判定。

在S107的判定的结果为|Tdrv|≥Tc而判定为驾驶员进行了转向输入的情况下，进入S108，横向偏差累计值计算部20e使横向偏差累计值SΔx清零(SΔx＝0)而存储。反之，为|Tdrv|＜Tc而判定为驾驶员未进行转向输入的情况下，进入S109，横向偏差累计值计算部20e直接存储横向偏差累计值SΔx。

然后，进入S110，目标扭矩计算部20f通过例如前述的式(3)，计算出目标扭矩Tt，并将其输出到马达驱动部21后，退出程序。

如此，根据本实施方式，基于地图信息和本车辆的位置信息而获取本车辆的行驶道路信息，基于该本车辆的行驶道路信息来设定本车辆的目标前进道路，基于本车辆的运动信息来推定本车辆的前进道路，从而基于本车辆的目标前进道路与本车辆的推定前进道路的偏差而以使该偏差消除的方式进行控制。因此，即使通过照相机等的前方识别装置无法识别车道划分线，也能够基于地图信息和本车位置信息来高精度地进行车道保持控制，并能够成为可靠性高的车道保持控制。需要说明的是，在本实施方式中，对作为转向控制部20的车道保持控制所具有的在通过照相机等前方识别装置可以识别车道划分线的情况下所执行的车道保持控制、以及在通过照相机等前方识别装置无法识别车道划分线的情况下所执行的车道保持控制这两类车道保持控制的情况的构成进行了说明，但当然也能够作为仅具备上述那样的导航系统31并且不具有前方识别装置的车辆中车道保持控制装置而采用。

Claims (5)

1.一种车辆的行驶控制装置，其特征在于，具备：

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；

行驶道路信息获取单元，基于所述地图信息和所述本车辆的位置信息而获取本车辆的行驶道路信息；

目标前进道路设定单元，基于所述本车辆的行驶道路信息来设定本车辆的目标前进道路；

本车前进道路推定单元，基于本车辆的运动信息来推定本车辆的前进道路；以及

控制单元，基于所述本车辆的目标前进道路与所述本车辆的推定前进道路的偏差，以使该偏差消除的方式进行控制。

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，

在通过所述行驶道路信息获取单元判定为本车辆在弯道上行驶的情况下，所述目标前进道路设定单元基于所述本车辆的行驶道路信息来获取所述本车辆的目标前进道路的曲率，所述本车前进道路推定单元通过车辆运动模型来计算出所述本车辆的推定前进道路的曲率，所述控制单元以使这些曲率的值的偏差消除的方式进行控制。

3.根据权利要求1或2所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，

在通过所述行驶道路信息获取单元判定为本车辆在直线道路上行驶的情况下，所述目标前进道路设定单元基于所述本车辆的行驶道路信息来获取所述本车辆的目标前进道路的方向，所述本车前进道路推定单元从所述本车位置信息获取单元获取本车辆的移动方向，所述控制单元以使这些方向的值的偏差消除的方式进行控制。

4.根据权利要求1或2所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，

在由驾驶员进行了预先设定的值以上的转向输入的情况下，所述控制单元使所述本车辆的目标前进道路与所述本车辆的推定前进道路的偏差复位。

5.根据权利要求3所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，

在由驾驶员进行了预先设定的值以上的转向输入的情况下，所述控制单元使所述本车辆的目标前进道路与所述本车辆的推定前进道路的偏差复位。