CN106476807A - 车辆的行驶控制装置 - Google Patents

Abstract

在向先行车辆的追随行驶过程中，在其他车辆插入本车辆和先行车辆之间而先行车辆的背面区域的观测视野受到限制的情况下，防止相对于先行车辆偏向地追随行驶。由先行车辆宽度计算部对先行车辆登记部所登记的先行车辆的车宽及基准宽度进行计算，由控制目标点设定部根据先行车辆的车宽求出车宽方向的中心位置，将该中心位置作为追随行驶的转向操纵控制的目标点而进行设定，由控制部执行追随行驶控制。另外，在追随行驶过程中由于插入车辆而看不见先行车辆的背面区域的一端的情况下，通过根据看得见的另一端侧的坐标和基准宽度对先行车辆的原本的背面中心位置的坐标进行推定而设为控制目标点，从而防止本车辆相对于先行车辆偏向地行驶。

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，其对向在本车辆前方行驶的车辆的追随行驶进行控制。

背景技术

当前，在汽车等车辆中，已知一种如专利文献1所公开的那样对在本车辆的前方行驶的先行车辆进行追随行驶的追随行驶系统。该向先行车辆的追随行驶系统是如下系统，即，通过雷达、照相机等对先行车辆进行捕捉，自动地对方向盘、变速箱、发动机以及制动器进行控制，在路面上行驶过没有行车区分线、白线的道路的情况下、或者在拥堵时等低速行驶时与先行车辆之间的车间距离变小而前方视野受到限制、难以对白线进行识别的情况下是有效的。

专利文献1：日本特开2004－322916号公报

在上述追随行驶系统中，通常对先行车辆的背面区域进行观测而对行驶轨迹进行计算，以使本车辆的车宽方向的中心位置与计算出的行驶轨迹一致的方式进行控制。但是，在其他车辆插入本车辆和先行车辆之间的情况下，能够从本车辆检测到的先行车辆的背面区域变小，先行车辆的车宽方向的中心位置可能从原本的位置偏移而被识别。其结果存在下述问题，即，与在偏移后被识别相对应地，本车辆相对于先行车辆偏向地追随行驶。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种车辆的行驶控制装置，该车辆的行驶控制装置即使在向先行车辆的追随行驶过程中其他车辆插入本车辆和先行车辆之间而先行车辆的背面区域的观测视野受到限制的情况下，也能够防止相对于先行车辆偏向地追随行驶的情况。

本发明的一种方式所涉及的车辆的行驶控制装置对向在本车辆前方行驶的车辆的追随行驶进行控制，该车辆的行驶控制装置具有：先行车辆登记部，其判断是否应该将本车辆前方的车辆在追随行驶控制中予以考虑，将判断为应该在追随行驶控制中予以考虑的车辆作为先行车辆进行登记；先行车辆宽度计算部，其根据所述先行车辆的背面区域对所述先行车辆的车宽进行计算，并且将在所述先行车辆和本车辆之间无障碍物的状态下的所述先行车辆的车宽作为基准宽度进行存储；以及控制目标点设定部，其将所述先行车辆的车宽方向的中心位置作为追随行驶的控制目标点进行设定，另一方面，在不能检测到所述先行车辆的背面区域的一部分时，基于由所述先行车辆宽度计算部所存储的前述基准宽度对所述先行车辆的车宽方向的中心位置进行推定，将推定出的中心位置作为所述控制目标点而进行重新设定。

发明的效果

根据本发明，即使在向先行车辆的追随行驶过程中其他车辆插入本车辆和先行车辆之间而先行车辆的背面区域的观测视野受到限制的情况下，也能够防止相对于先行车辆偏向地追随行驶的情况。

附图说明

图1是行驶控制系统的结构图。

图2是车辆移动量的说明图。

图3是表示先行车辆的行驶轨迹的说明图。

图4是表示先行车辆和插入车辆之间的位置关系的说明图。

图5是追随行驶控制的流程图。

标号的说明

1 照相机

2 图像识别装置

10 行驶控制系统

20 行驶环境识别装置

30 发动机控制装置

40 变速器控制装置

50 制动器控制装置

60 转向操纵控制装置

100 行驶控制装置

101 控制部

102 先行车辆登记部

103 先行车辆宽度计算部

104 控制目标点设定部

150 通信总线

C1 本车辆

C2 先行车辆

C3 插入车辆

L 行驶轨迹

W 车宽

W0 基准宽度

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在图1中，标号10是汽车等车辆的行驶控制系统，执行包含车辆的自主性自动驾驶在内的行驶控制。该行驶控制系统10构成为，以行驶控制装置100为中心，经由形成车内网络的通信总线150将行驶环境识别装置20、发动机控制装置30、变速器控制装置40、制动器控制装置50、转向操纵控制装置60等彼此连接。

行驶环境识别装置20具有如下部件等而构成，即：车载照相机、毫米波雷达、激光雷达等对本车辆周围的外部环境进行检测的各种设备；交通信息通信装置，其通过路车间通信、车车间通信等红外通信而获取交通环境信息；以及导航装置，其对本车辆位置进行定位，进行与地图数据的对照，向驾驶者提示行驶路径引导、交通信息。在这里，作为行驶环境识别装置20，以由车载照相机1及图像识别装置2进行的行驶环境的识别为主进行说明。

在本实施方式中，照相机1是由从不同的视点对同一对象物进行拍摄的2台照相机1a、1b构成的立体照相机，是具有CCD、CMOS等拍摄元件的快门同步的照相机。这些照相机1a、1b例如以规定的基线长度配置于车室内上部的前窗内侧的车内后视镜附近。

由照相机1拍摄的左右一对图像由图像识别装置2进行处理。图像识别装置2通过立体匹配处理，求出左右图像的对应位置的像素偏移量(视差)，将像素偏移量变换为亮度数据等而生成距离图像。根据三角测量的原理，将距离图像上的点坐标变换为实际空间上的点，对道路的白线、障碍物、在本车辆的前方行驶的车辆等三维地进行识别，该实际空间将本车辆的车宽方向即左右方向设为X轴、将车高方向设为Y轴、将车长方向即距离方向设为Z轴。

发动机控制装置30基于来自对发动机运转状态进行检测的各种传感器类的信号、以及经由通信总线150发送来的各种控制信息，对发动机(未图示)的运转状态进行控制。发动机控制装置30基于例如空气吸入量、节气阀开度、发动机水温、进气温度、空燃比、曲轴角、加速器开度、其他车辆信息，执行以燃料喷射控制、点火时机控制、电子控制节气阀的开度控制等为主的发动机控制。

变速器控制装置40基于来自对变速位置、车速等进行检测的传感器类的信号、经由通信总线150发送来的各种控制信息，对供给至自动变速器(未图示)的油压进行控制，按照预先设定的变速特性对自动变速器进行控制。

制动器控制装置50基于例如制动器开关、4个车轮的车轮速度、转向角、偏航率、其他车辆信息，与驾驶者的制动器操作独立地对4个车轮的制动器装置(未图示)进行控制。另外，制动器控制装置50基于各个车轮的制动力对各个车轮的制动液压进行计算，进行防锁死制动系统、防止侧滑控制等。

转向操纵控制装置60基于例如车速、驾驶者的转向操纵扭矩、转向角、偏航率、其他车辆信息，对由在车辆的转向操纵系统中设置的电动助力转向电动机(未图示)实现的辅助扭矩进行控制。另外，转向操纵控制装置60根据来自行驶控制装置100的指示，在向在本车辆的前方行驶的先行车辆的追随行驶时，利用对先行车辆的行驶轨迹进行追随的转向操纵量而对电动助力转向电动机进行驱动控制。

下面，对作为行驶控制系统10的中心的行驶控制装置100进行说明。行驶控制装置100基于由行驶环境识别装置20识别出的行驶环境，执行向沿本车辆的行驶车道的行进路径的行驶控制、和向先行车辆的追随行驶控制。这些行驶控制由作为行驶控制装置100的主要部分的控制部101执行。

详细地说，在本车辆前方未捕捉到先行车辆的情况下，控制部101对道路的白线进行识别而对本车辆的行驶车道进行检测，对沿该行驶车道的行进路径进行设定。然后，执行经由发动机控制装置30、变速器控制装置40、制动器控制装置50、以及转向操纵控制装置60的行驶控制，以使得以设定车速在该行进路径上行驶。

另一方面，在虽然在本车辆前方捕捉到先行车辆，但如拥堵时等前方视野被先行车辆限制、不能对道路的白线进行识别的情况下，控制部101对先行车辆的行驶轨迹进行计算。然后，以与该行驶轨迹一致的方式进行经由转向操纵控制装置60的转向操纵控制，并且执行经由发动机控制装置30、变速器控制装置40、制动器控制装置50的向先行车辆的追随行驶控制。

对于先行车辆的行驶轨迹，例如基于照相机1的拍摄图像的每1帧的本车辆的移动量而求出先行车辆的位置的每帧的候选点，对与该候选点的点阵近似的曲线进行计算而作为先行车辆的行驶轨迹。对于先行车辆的位置，根据照相机1的拍摄图像而求出先行车辆的背面区域的中心位置，将该中心位置设为表示先行车辆的位置的候选点。

具体地说，根据图2所示的关系，基于本车辆C1的车速V、和根据本车辆C1的偏航率求出的偏航角θ，使用以下的式(1)及(2)对帧速率为△t(至拍摄图像更新1帧为止的时间)的向本车辆C1’的移动量△x、△z进行计算。

Δx＝V·Δt·sinθ...(1)

Δz＝V·Δt·cosθ...(2)

然后，如以下的式(3)及(4)所示，通过相对于在前帧以前检测出的先行车辆的候选点Pold(Xold、Yold)而对本车辆的移动量△x、△z进行减法运算，然后进行向当前帧中的车辆固定坐标系(X’、Z’)的坐标变换，从而对当前帧中的先行车辆的候选点Ppre(Xpre、Ypre)的坐标进行计算。

Xpre＝(Xold·Δx)·cosθ-(Zold·Δz)·sinθ...(3)

Zpre＝(Zold·Δx)·sinθ+(Zlod·Δz)·cosθ...(4)

然后，针对这些候选点的点阵，例如通过应用最小二乘法，从而求出如以下式(5)所示的曲线，将该曲线设为先行车辆的行驶轨迹(参照图3)。在式(5)中，系数K1表示行驶轨迹的曲率成分，系数K2表示行驶轨迹的偏航角成分(行驶轨迹相对于本车辆的斜率成分)，系数K3表示行驶轨迹相对于本车辆的横向位置成分。

L＝K1·Z²+K2·Z+K3...(5)

对先行车辆的行驶轨迹进行追随的控制是如下控制，即，将先行车辆的背面区域的车宽方向的中心位置作为目标点而对本车辆的转向操纵角进行修正，决定本车辆的行进方向。因此，如果其他车辆(插入车辆)插入先行车辆和本车辆之间，则如图4所示，从本车辆C1能够观测到的先行车辆C2的背面区域被插入车辆C3覆盖，从本车辆C1实际能够观测到的先行车辆C2的车宽W’比原本的先行车的车宽(基准宽度W0)小。其结果，先行车辆的背面区域的中心位置相对于原本的中心位置偏移，本车辆有时会以偏移的量偏向地行驶。

为了防止由该插入车辆的出现所导致的本车辆的偏航，如图1所示，行驶控制装置100除作为主功能部的控制部101以外，还具有先行车辆登记部102、先行车量宽度计算部103、控制目标点设定部104。

先行车辆登记部102在从照相机1的拍摄图像中在本车辆前方的设定范围内识别出其他车辆的情况下，根据识别车辆和本车辆之间的相对位置、相对速度等，判断识别车辆是否是作为追随行驶的对象而进行捕捉的先行车辆。并且，在判断为是作为追随行驶的对象的车辆的情况下，将识别出的车辆作为先行车辆进行登记，将登记车辆的信息发送至控制部101、先行车量宽度计算部103、控制目标点设定部104。

另外，先行车辆登记部102在向先行车辆的追随行驶过程中，基于由在下面说明的先行车辆宽度计算部103计算出的先行车辆的当前的车宽W和基准宽度W0，对由插入车辆所导致的插入状态进行监视。并且，在判断为插入车辆的插入已完成的情况下，将追随行驶的转向操纵控制的对象从当前的先行车辆变更为插入车辆，将作为先行车辆的登记车辆从当前的先行车辆置换为插入车辆。

通过根据先行车辆的背面区域计算出的车宽W是否相对于所存储的基准宽度W0背离了大于或等于设定值，从而对插入车辆的插入是否已完成进行判断。具体地说，在先行车辆的基准宽度W0和实际检测出的车宽W之差△W、或者先行车辆和插入车辆的叠合率RL(插入车辆的车宽方向相对于先行车辆的基准宽度W0的重叠部分的比率)变得大于各自的阈值时，判断为根据先行车辆的背面区域计算出的车宽W相对于所存储的基准宽度W0背离了大于或等于设定值(插入车辆的插入已完成)，对先行车辆进行置换。

先行车辆宽度计算部103对由先行车辆登记部102所登记的先行车辆的背面区域的X轴方向的右端位置和左端位置之间的差值进行计算而作为先行车辆的车宽W，并且存储先行车辆的基准宽度W0。对于基准宽度W0，例如求出过去在先行车辆和本车辆之间无障碍物的情况下的、差值数据的时间平均值，作为已被登记的先行车辆的车宽而存储至装置内的存储器。该存储器所存储的基准宽度W0在每次登记先行车辆时被更新。

控制目标点设定部104基于由先行车辆宽度计算部103计算出的先行车辆的车宽W，求出先行车辆的车宽方向的中心位置，将该中心位置作为追随行驶的转向操纵控制的目标点进行设定，并发送至控制部101。控制部101以使本车辆的车宽方向的中心位置与控制目标点一致的方式，经由转向操纵控制装置60对当前的转向操纵角进行修正，对向先行车辆的追随行驶进行控制。

向控制目标点的转向操纵控制主要执行基于以当前的转向操纵角行进时的本车辆位置和控制目标点之间的偏差δx的反馈控制。例如，如以下的式(6)所示，将基于先行车辆的行驶轨迹的曲率K1的前馈量、和用于使本车辆的偏航角与行驶轨迹的偏航角成分K2一致的偏差δyaw的反馈量与基于与控制目标点之间的偏差δx的转向操纵量相加而对目标转向操纵角αref进行计算，利用实现该目标转向操纵角αref的目标转向操纵扭矩对电动助力转向电动机进行驱动控制。

αref＝G1·δx+Gff·K1+Gy·δyaw…(6)

其中，G1：相对于以当前的转向操纵角行进时本车辆位置和控制目标点之间的偏差的反馈增益

Gff：相对于行驶轨迹的曲率的前馈增益

Gy：相对于行驶轨迹和本车辆之间的相对偏航角的反馈增益

另外，在追随行驶过程中其他车辆插入先行车辆和本车辆之间且由于该插入车辆而看不见先行车辆的背面区域的一端的情况下，对看得见的另一端侧应用由先行车辆宽度计算部103计算、存储的先行车辆的基准宽度W0，对被插入车遮住而看不见的区域进行推定。然后，通过根据看得见的另一端侧的坐标和基准宽度W0对先行车辆的原本的背面中心位置的坐标进行推定而设为控制目标点，从而在不能对先行车辆的背面区域的一部分进行检测时，也防止本车辆相对于先行车量偏向地行驶。

在该情况下，如前所述，在先行车辆的背面区域中被插入车辆掩盖的区域的大小超过规定的大小时，视为插入已完成，作为先行车辆的登记从当前的先行车辆变更为插入车辆，根据插入车辆的车宽对控制目标点进行设定。然后，以使本车辆的车宽方向的中心位置与新的先行车辆(插入车辆)的车宽方向的中心位置一致的方式，从控制部101向转向操纵控制装置60指示转向操纵修正。

下面，针对行驶控制装置100的向先行车辆的追随行驶控制的程序处理，使用图5的流程图进行说明。

在向该先行车辆的追随行驶控制中，在最初的步骤S1中，在本车辆的前方的规定范围内进行捕捉，调查是否存在作为先行车辆而被登记的车辆。然后，在不存在作为先行车辆而被登记的车辆的情况下，跳出本处理，在存在作为先行车辆而被登记的车辆的情况下，进入步骤S2，对先行车辆的车宽W进行计算，将在本车辆和先行车辆之间无障碍物的状态下的车宽W作为基准宽度W0进行存储。

然后，进入步骤S3，根据先行车辆的车宽W求出车宽方向的中心位置，将该先行车辆的中心位置作为追随行驶的控制目标点进行设定。然后，在步骤S4中，调查是否存在插入本车辆和先行车辆之间的插入车辆，在不存在插入车辆的情况下，进入步骤S7，以使得本车辆的中心位置与控制目标点一致的方式执行包含操纵控制在内的追随行驶控制。

另一方面，在步骤S4中，在插入车辆存在于本车辆和先行车辆之间的情况下，从步骤S4进入步骤S5，根据被插入车辆覆盖的先行车辆的背面区域的变化对插入是否已完成进行调查。具体地说，如前所述，根据先行车辆的基准宽度W0和实际检测出的车宽W之差△W、或者先行车辆和插入车辆之间的叠合率RL是否变得大于各自的阈值，对插入完成进行判断。

在步骤S5中，在判断为插入车辆的插入未完成的情况下，从步骤S5进入步骤S6，基于先行车辆的背面区域中未被插入车辆覆盖的侧的端部侧的坐标和所存储的先行车辆的基准宽度W0，求出先行车辆的原本的背面中心位置的坐标而作为控制目标点重新进行设定。然后，在步骤S7中，以使得本车辆的中心位置与控制目标点一致的方式执行包含转向操纵控制在内的追随行驶控制。

另一方面，在步骤S5中，在判断为插入车辆的插入已完成的情况下，从步骤S5进入步骤S8，将插入车辆作为追随行驶的对象即先行车辆进行登记变更。然后，经过上述的先行车辆的车宽计算(步骤S2)、控制目标点的设定(步骤S3)，执行针对新的先行车辆的追随行驶控制。

如上所述，在本实施方式中，由于在将先行车辆的背面区域的车宽方向的中心位置设为控制目标点的追随行驶过程中，即使在其他车辆插入本车辆和先行车辆之间而先行车辆的背面区域的观测视野受到限制的情况下，也基于所存储的先行车辆的基准宽度对先行车辆的车宽方向的中心位置进行推定，对控制目标点重新进行设定，因此能够防止本车辆相对于先行车辆偏向地行驶。

Claims (5)

1.一种车辆的行驶控制装置，其对向在本车辆前方行驶的车辆的追随行驶进行控制，

该车辆的行驶控制装置的特征在于，具有：

先行车辆登记部，其判断是否应该将本车辆前方的车辆在追随行驶控制中予以考虑，将判断为应该在追随行驶控制中予以考虑的车辆作为先行车辆进行登记；

先行车辆宽度计算部，其根据所述先行车辆的背面区域对所述先行车辆的车宽进行计算，并且将在所述先行车辆和本车辆之间无障碍物的状态下的所述先行车辆的车宽作为基准宽度进行存储；以及

控制目标点设定部，其将所述先行车辆的车宽方向的中心位置作为追随行驶的控制目标点进行设定，另一方面，在不能检测到所述先行车辆的背面区域的一部分时，基于由所述先行车辆宽度计算部所存储的前述基准宽度对所述先行车辆的车宽方向的中心位置进行推定，将推定出的中心位置作为所述控制目标点而进行重新设定。

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，

所述控制目标点设定部在不能检测到所述先行车辆的背面区域的车宽方向的一端侧的情况下，将所述基准宽度应用于检测出的另一端侧。

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，

所述控制目标点设定部将在所述先行车辆和本车辆之间不存在障碍物的状态下的所述先行车辆的车宽的时间平均值作为所述基准值进行存储。

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，

所述先行车辆登记部在由于在所述先行车辆和本车辆之间插入的其他车辆而导致根据所述先行车辆的背面区域计算出的车宽相对于所述基准宽度背离了大于或等于设定值的情况下，判断为所述其他车辆所进行的插入已完成，将设为应该在追随行驶控制中予以考虑的车辆从当前的先行车辆登记变更为所述其他车辆。

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，

所述先行车辆登记部在由于在所述先行车辆和本车辆之间插入的其他车辆而导致根据所述先行车辆的背面区域计算出的车宽相对于所述基准宽度背离了大于或等于设定值的情况下，判断为所述其他车辆所进行的插入已完成，将设为应该在追随行驶控制中予以考虑的车辆从当前的先行车辆登记变更为所述其他车辆。