CN107054458A - 转向辅助控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明在确保控制的即效性的同时缓和因随着跟踪转向控制而本车辆摇晃所导致的驾驶员的不舒适感。本发明的转向辅助控制装置具备：位置偏差计算部，基于利用传感器检测到的检测信号计算本车辆与前行车辆的横向位置偏差；相对横摆角计算部，计算作为本车辆的行进方向与前行车辆的行进方向所成的角度的相对横摆角；目标值计算部，基于横向位置偏差和相对横摆角，计算针对转向的控制目标值；以及转向驱动部，基于控制目标值驱动转向机构。

Description

转向辅助控制装置
技术领域
本发明涉及针对搭载于车辆的转向辅助控制装置的技术领域。
背景技术
作为转向辅助的功能，例如已知有使本车辆的横向位置对行驶车道的中央和/或前行车辆等预定的跟踪对象进行跟踪的跟踪转向控制功能。
在跟踪转向控制中，例如通过拍摄本车辆的前方的照相机等传感器，或者车车间通信等来检测前行车辆等的转向跟踪对象的位置，计算该对象的位置与本车辆的横向的位置偏差，基于该位置偏差计算对于转向的控制目标值，基于该控制目标值驱动转向机构。
在跟踪转向控制中，如果前行车辆蛇行，则本车辆跟踪该蛇行而导致车辆摇晃。这样的本车辆的摇晃会给驾驶员带来不舒适感。
因此，例如在下述专利文献1中，着眼于本车辆与前行车辆的横向位置偏差的经时变化，特别是变化的周期，并对应于该周期来调整控制增益，由此抑制对前行车辆的蛇行的跟踪。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-20896号公报
发明内容
技术问题
然而，像上述专利文献1那样，为了求出横向位置偏差的变化周期，需要在一定程度的时间之内存储横向位置偏差的值，因此在控制增益得到调整为止需要花费时间。即，在前行车辆开始蛇行之后，到开始抑制对该蛇行的跟踪为止，需要花费时间，欠缺控制的即效性。
本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于在确保控制的即效性的同时缓和因随着跟踪转向控制而本车辆摇晃所导致的给驾驶员带来的不舒适感。
技术方案
本发明的转向辅助控制装置具备：位置偏差计算部，基于利用传感器检测到的检测信号计算本车辆与前行车辆的横向位置偏差；相对横摆角计算部，计算作为上述本车辆的行进方向与上述前行车辆的行进方向所成的角度的相对横摆角；目标值计算部，基于上述横向位置偏差和上述相对横摆角，计算针对转向的控制目标值；以及转向驱动部，基于上述控制目标值驱动转向机构。
根据上述构成，能够基于本车辆与前行车辆的行进方向之差的产生情况，以抑制对于前行车辆的蛇行的跟踪的方式计算控制目标值。此时，由于相对横摆角的计算不像计算横向位置偏差的变化周期的情况那样在算出为止需要花费长时间，所以可以使从前行车辆开始蛇行之后到开始进行对该蛇行的跟踪抑制止的时间变得较短，从而能够抑制失去控制的即效性。
在上述的本发明的转向辅助控制装置中，上述目标值计算部优选为以上述相对横摆角的极性反转为契机，以使转向的控制量变小的方式计算上述控制目标值。
在相对横摆角极性反转的情况下，预测到前行车辆的横向位置将之后会移动到当前的本车辆的横向位置。因此，减小转向的控制量，抑制被预测为不需要跟踪前行车辆。
在上述的本发明的转向辅助控制装置中，优选上述目标值计算部优选为以随着上述相对横摆角的绝对值的大小越大而使上述控制量越小的方式计算上述控制目标值。
由于相对横摆角越大的情况下横向位置偏差的变化速度越变大，所以如果想要跟踪前行车辆，则本车辆的转向角变化速度也变大，驾驶员的不舒适感会增大。因此，通过根据相对横摆角的绝对值的大小而减小控制量，从而能够提高驾驶员的不舒适感的缓和效果。
在上述的本发明的转向辅助控制装置中，上述目标值计算部优选为以上述相对横摆角的极性反转周期越短则越使上述控制量变小的方式计算上述控制目标值。
相对横摆角的极性反转周期越短，则因对前行车辆的跟踪而给驾驶员带来的不舒适感越大。因此，减小控制量而抑制对于蛇行的跟踪。
在上述的本发明的转向辅助控制装置中，上述目标值计算部优选为以随着上述相对横摆角在极性反转后维持同极性的时间长度变长而缓和使上述控制量变小的程度的方式计算上述控制目标值。
由此，能够抑制对于前行车辆的蛇行的跟踪，并且能够抑制对于前行车辆的跟踪性能的降低。
在上述的本发明的转向辅助控制装置中，上述目标值计算部优选为在上述相对横摆角的极性判定中使用死区(dead zone)。
由此，能够防止振荡(hunting)。
发明效果
根据本发明，能够在确保控制的即效性的同时缓和因随着跟踪转向控制而本车辆摇晃所导致的驾驶员的不舒适感。
附图说明
图1是表示作为实施方式的包括转向辅助控制装置的车载系统的主要部分的框图。
图2是对本车辆与前行车辆的横向位置偏差进行说明的说明图。
图3是示意性地表示本车辆与前行车辆之间的横向位置偏差以及相对横摆角的图。
图4是对相对横摆角的极性进行说明的说明图。
图5是对基于本车辆和前行车辆的对车道横摆角求出相对横摆角的方法进行说明的说明图。
图6是以前行车速、横向位置偏差速度的各矢量表示以本车辆位置为基准的前行车辆的行为的图。
图7是表示用于基于相对横摆角的极性变化情况设定减幅系数的处理的流程图。
图8是示意性地表示执行跟踪转向控制时中的相对横摆角的变化例(图8A)和与该变化例对应而通过图7中说明的处理算出的减幅系数的变化(图8B)的图。
图9是相对横摆角的极性判定处理的流程图。
图10是对作为变形例的蛇行跟踪抑制方法进行说明的说明图。
符号说明
1：车载系统
10：拍摄单元
11L、11R：拍摄部
12：图像处理部
13：驾驶辅助控制部
15：车速传感器
16：横摆率传感器
17：转向角传感器
18：车车间通信部
19：方位传感器
21：转向ECU
22：显示部
23：发声部
SD：操作信息
30：转向机构
32：转向轴
33：转向柱
34：方向盘
35：小齿轮轴
36：转向齿轮箱
37：齿条轴
38：连杆
39：前转向节
40L、40R：左右轮
41：辅助传动机构
42：电动机
具体实施方式
＜1.转向辅助控制装置的构成＞
以下，参照附图说明实施方式。
图1表示包括作为实施方式的转向辅助控制装置的车载系统1的主要部分。本实施方式的转向辅助控制装置构成为至少具有拍摄单元10和转向ECU(Electronic ControlUnit：电子控制单元)21。在图1中，示出作为被该转向辅助控制装置执行转向辅助控制的对象的转向机构30，另外，作为转向辅助控制中使用的传感器类，示出车速传感器15、横摆率传感器16以及转向角传感器17。此外，作为转向辅助控制的关联部位，示出显示部22、发声部23。另外，在图1中，示出用于进行本车辆与其他车辆之间的车车间通信的车车间通信部18、以及用于检测本车辆行进的方位(方向)的方位传感器19。
拍摄单元10具备：在本车辆中被设置为能够拍摄行进方向(前方)的拍摄部11L、拍摄部11R、图像处理部12以及驾驶辅助控制部13。
在拍摄单元10连接有检测本车辆的车速作为本车速v的车速传感器15、检测横摆率的横摆率传感器16以及检测转向角的转向角传感器17，图像处理部12、驾驶辅助控制部13被设置成能够输入由这些传感器检测到的检测信号。
拍摄部11L、11R以能够利用所谓的立体法进行测距的方式，例如在本车辆的挡风玻璃的上部附近，在车宽方向上隔开预定间隔而配置。拍摄部11L、11R的光轴平行，且焦距分别为相同的值。另外，帧周期同步，且帧率也一致。拍摄元件的像素数例如为水平方向1280像素左右×垂直方向960像素左右。
对由拍摄部11L、11R的各拍摄元件得到的电信号(拍摄图像信号)分别进行A/D变换，从而成为利用像素单元表示基于预定等级的亮度值的数字图像信号(拍摄图像数据)。拍摄图像数据例如为彩色图像数据，因此，每1个像素得到R(红)、G(绿)、B(蓝)共3个数据(亮度值)。亮度值的等级例如为256级。
图像处理部12由具备例如CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)，ROM(Read Only Memory：只读存储器)以及作为工作区的RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等的微电脑构成，根据存储于ROM的程序执行各种处理。
图像处理部12将作为拍摄部11L、11R拍摄本车辆的前方而得到的拍摄图像数据的各帧图像数据存储于内部存储器。并且，基于作为各帧的2个拍摄图像数据，执行用于识别存在于本车辆前方的物体作为外部环境的各种处理。例如，进行形成在道路上的车道(分隔行驶车道的线：例如白色线、橙色线等)、前行车辆、障碍物等立体物等的识别。另外，基于检测到的车道的信息，推断本车辆的行进路径(本车行进路径)。
在识别本车辆前方的立体物时，图像处理部12针对通过拍摄部11L、11R得到的一对拍摄图像数据(立体图像)，进行利用三角测量原理从对应的位置的偏移量求出距离信息的处理，基于该距离信息生成表示三维的距离分布的数据(距离图像)。其后，基于该数据，与公知的分组(grouping)处理、或预先存储的三维的道路形状数据、立体物数据等比较，提取车道数据、沿着道路存在的护栏、路边石等的侧壁数据、车辆等的立体物数据。
在立体物数据中，求出直到立体物的距离和距离的时间的变化(相对于本车辆的相对速度)，特别是将在本车行进路径上最近的车辆，且在与本车辆大致相同的方向上以预定的速度(例如0km/h以上)行驶的车辆提取为前行车辆。应予说明，将前行车辆中速度几乎为0km/h的车辆识别为停止的前行车辆。
另外，对于立体物信息和前行车辆信息而言，存储立体物、前行车辆的后面的左端点和右端点的位置信息，此外，将该后面的左端点与右端点的大致中央作为立体物或前行车辆的中心位置而存储。
此外，对于前行车辆信息，计算并存储用将如图2所示的Z轴作为本车辆前后方向、将X轴作为本车辆左右方向(横向)的X-Z坐标系上的坐标位置表示的前行车位置、前行车距离(与本车辆之间的车间距离：以下记为“车间距离z”)、前行车速(“车间距离z的变化量”+“本车速v”)、前行车加速度(前行车速的微分值)的信息。
应予说明，对于前行车辆以外的立体物位置、车道位置、本车行进路径位置，也用上述的XZ坐标系上的坐标位置计算并进行存储。
利用图像处理部12得到的上述的前行车辆、立体物、车道等的图像识别结果可用于各种驾驶辅助控制。
关于本实施方式的转向辅助控制，检测到的车道相关的信息(包括本车行进路径等)和/或前行车辆信息等将被输入到驾驶辅助控制部13。
另外，本例的情况下，在拍摄单元10连接有车车间通信部18和方位传感器19，从而可以向驾驶辅助控制部13输入通过车车间通信部18从其他车辆(特别是前行车辆)接收到的信息和/或利用方位传感器19检测到的关于本车辆的行进方位的方位角信息。
驾驶辅助控制部13基于表示利用图像处理部12得到的图像识别结果的输入信息，进行用于各种驾驶辅助的控制。
驾驶辅助控制部13例如通过基于本车辆前方的车道以独立于司机(驾驶员)的方式设定转向角，从而能够进行将本车辆维持在本车行进路径的中央的车道维持控制和/或防止从本车行进路径脱离(本车辆相对于本车行进路径的车道的脱离)的车道脱离控制等的转向辅助控制(转向控制)。
另外，对于本实施方式的驾驶辅助控制部13，作为与转向相关的驾驶辅助控制，使本车辆的横向位置对前行车辆进行跟踪的跟踪转向控制。
在执行跟踪转向控制时，本例的驾驶辅助控制部13计算作为本车辆的行进方向与前行车辆的行进方向所成的角度的相对横摆角δ，对于这一点，在后面进行再次说明。
驾驶辅助控制部13判断各种转向控制的运行条件，在满足运行条件的情况下执行转向控制。判断可否运行转向控制是基于驾驶员的操作信息SD、来自图像处理部12的信息、来自各传感器的信息等来进行。应予说明，作为驾驶员的操作信息SD，这里概括性地示出ACC(Adaptive Cruise Control：自适应巡航控制)开关、转向控制执行开关的开/关操作等的操作信息。
在转向控制时，驾驶辅助控制部13基于上述的输入信息计算作为目标的转向指示电流值，向转向ECU 21输出。
特别是，在上述的跟踪转向控制时，驾驶辅助控制部13计算目标转向角θTG，得到基于该目标转向角θTG的转向指示电流值。
在计算目标转向角θTG时，首先利用下述[式1]求出目标基础转向角θH。
θH＝G(v)×x/z…[式1]
其中，x是本车辆与前行车辆的横向位置偏差(参照图2：以下简记为“横向位置偏差”)，z是上述的前行车距离(车间距离z)，G(v)是基于本车速v的转向角校正增益。「x/z」这项是基于三角函数简略地表示了图2所示的角度θS(对前行车辆的跟踪所需要的横摆角)的项。转向角校正增益G(v)是考虑到横摆率与转向角之间的关系根据本车速v而变化的情况而作为基于本车速v的函数。
应予说明，在如图2所示本车辆位置位于X-Z坐标系中的原点位置的情况下，横向位置偏差x通过图像处理部12而被算出，作为上述的前行车辆信息(前行车位置的信息)被输入到驾驶辅助控制部13中。
此外，驾驶辅助控制部13基于上述的目标基础转向角θH，利用下述[式2]求出最终的目标转向角θTG。
θTG＝θH+GD×δ…[式2]
其中，GD是校正增益。
通过该[式2]，驾驶辅助控制部13基于相对横摆角δ校正目标基础转向角θH，得到最终的目标转向角θTG。
在此，校正增益GD作为如下系数发挥作用，即，该系数用于调整在基于相对横摆角δ校正目标基础转向角θH时的校正量，在本例中，该校正增益GD基于相对横摆角δ的值是可变的。应予说明，对于这一点，在后面进行详述。
应予说明，上述的目标基础转向角θH等在得到跟踪转向控制中的最终的控制目标值时算出的基础的目标值(即，成为基于相对横摆角δ的校正的对象的基础的目标值)的计算方法不限于上述的方法，例如也可以利用“日本特开2006-298059号公报”中记载的方法等其他方法算出。跟踪转向控制中的基础的目标值例如只要基于上述的横向位置偏差x等本车辆与前行车辆的横向位置偏差算出即可。
转向ECU 21由微电脑构成，其基于驾驶辅助控制部13从目标转向角θTG求出的转向指示电流值和/或利用转向角传感器17检测到的检测信号来控制转向机构30中的电动机42。
转向ECU 21基于从转向角传感器17的检测信号获取的转向角的信息，求出用于得到基于该转向角的转向的辅助力矩的转向指示电流值，基于该指示电流值来驱动电动机42。由此，实现辅助由驾驶员进行的转向的功率转向控制。
应予说明，驾驶员在利用驾驶辅助控制部13执行转向控制时也可以进行转向操作，但这样在转向控制中进行手动转向时，在转向ECU 21中，对来自驾驶辅助控制部13的转向指示电流值与如上所述求出的用于功率转向控制的转向指示电流值进行加法运算，基于经加法运算的电流值驱动电动机42。
作为转向控制的对象的转向机构30例如如下构成。
对于转向机构30而言，转向轴32通过转向柱33转动自如地支撑于未图示的车体框架。转向轴32的一端延伸到驾驶员座位侧，在该转向轴32的一端部安装有方向盘34。转向轴32的另一端延伸到发动机室侧，在该转向轴32的另一端部连结有小齿轮轴35。
在发动机室配设有向车宽方向延伸的转向齿轮箱36，齿条轴37往复移动自如地插通支撑于该转向齿轮箱36。在齿条轴37的中间设有齿条(未图示)，通过设置于小齿轮轴35的小齿轮(未图示)啮合于该齿条，从而构成齿条和小齿轮式的转向齿轮机构。
另外，齿条轴37的左右两端分别从转向齿轮箱36突出，在齿条轴37的端部，通过连杆38连接设置有前转向节39。该前转向节39转动自如地支撑作为转向轮的左右轮40L、40R，并且通过主销(未图示)连动自如地支撑于车体框架。因此，操作方向盘34使转向轴32、小齿轮轴35转动时，齿条轴37根据该小齿轮轴35的转动而向左右方向移动，前转向节39根据该移动而以主销(未图示)为中心转动，从而左右轮40L、40R向左右方向得到转向。
另外，在小齿轮轴35通过辅助传动机构41而连接设置有电动机42，利用该电动机42进行施加于方向盘34的转向力矩的辅助和/或附加成为目标转向角θTG那样的转向力矩。
在此，驾驶辅助控制部13除了如上所述的通过附加转向力矩对驾驶员进行辅助以外，还进行与驾驶辅助相关的各种通知。具体而言，驾驶辅助控制部13向显示部22、发声部23提供显示信息、发声指示信息。
对于显示部22，例如概括性地示出通过微电脑控制的显示控制单元和显示设备。显示设备是指例如设置在设置于驾驶员的前方的仪表面板内的车速表、转速表等各种仪表、MFD(Multi Function Display：多功能显示器)、其他用于向驾驶员进行信息提示的设备。在显示部22中，关于转向辅助，进行警报显示、用于使驾驶员感知到转向控制的运行/停止的显示。
对于发声部23，例如概括性地示出通过微电脑控制的发声控制单元和扩音器/扬声器等发声设备。在发声部23中，关于转向，进行警报音输出、用于使驾驶员感知到转向控制的运行/停止的通知声音等的输出。
＜2.相对横摆角的计算＞
图3示意性地表示本车辆与前行车辆之间的横向位置偏差x和相对横摆角δ。应予说明，图中的虚线(单虚线)表示本车辆的行进方向，单点划线表示前行车辆的行进方向。
例如如图3中例示，在前行车辆相对于本车辆偏向于右方时，如果将利用之前的[式1]求得的目标基础转向角θH直接作为控制目标值而进行跟踪转向控制，则本车辆转向右方而移动(参照图中的粗箭头)。
但是，这时，如图所示，考虑前行车辆的行进方向相对于本车辆的行进方向而言是朝向左侧的情况。在该情况下，相对于本车辆向右转，前行车辆是向左转，所以当前的本车辆的跟踪成为无用的跟踪。
这样的伴随跟踪转向控制的本车辆的行为即使在前行车辆在之后从左转状态变化到右转状态的情况下也会发生，其结果，发生本车辆徒劳地跟踪前行车辆的蛇行的情况。
因此，在本实施方式中，着眼于本车辆与前行车辆之间的相对横摆角δ，通过基于该相对横摆角δ限制转向跟踪控制的控制量，从而抑制对于前行车辆的无用的跟踪(参照上述的[式2])。
在此，对于相对横摆角δ，例如可以通过下述的任一种方法求出。
(1)通过车车间通信获取前行车辆的行进方位角，计算该行进方位角与本车辆的行进方位角之间的偏差作为相对横摆角δ的方法；
(2)通过车车间通信获取前行车辆的相对于车道的横摆角(以下记为“前行车对车道横摆角ψ”)，基于前行车对车道横摆角ψ与本车辆的相对于车道的横摆角(以下记为“本车对车道横摆角”)计算相对横摆角δ的方法；
(3)基于非线性卡尔曼滤波法而推断相对横摆角δ的方法。
首先，采用上述(1)的方法的情况下，驾驶辅助控制部13获取通过车车间通信部18接收到的、利用前行车辆的方位传感器19检测到的行进方位角的信息，同时还获取利用本车辆的方位传感器19检测到的行进方位角的信息。然后，计算这些行进方位角之差作为相对横摆角δ。
在本例中，相对横摆角δ如图4A、图4B所示，计算为以本车辆的行进方向为基准的具有极性的角度。具体而言，以如下方式计算相对横摆角δ：如图4A所示，在前行车辆的行进方向相对于本车辆的行进方向朝向左侧倾斜的状态下的相对横摆角δ的极性例如变为“正”，如图4B所示，在向右侧倾斜的状态下的相对横摆角δ的极性例如变为“负”。
例如，对于利用方位传感器19检测的行进方位角，以北＝0deg(＝360deg)为基准，以北→东→南→西→北的顺序，角度的值增加的情况下，通过计算“本车辆的行进方位角-前行车辆的行进方位角”，能够计算由图4A、图4B例示的具有极性的相对横摆角δ。
接下来，在采用上述(2)的方法的情况下，在本车辆和前行车辆这两方中，驾驶辅助控制部13基于通过图像处理部12得到的本车行进路径的车道的信息算出对车道横摆角(上述的ψ、)。具体而言，作为前行车对车道横摆角ψ、本车对车道横摆角如图5所示，分别算出本车(前行车辆、本车辆)的行进方向与分隔本车行进路径的两个车道中的朝向该行进方向的延伸线在本车前方相交的这一侧的车道的形成方向所成的角度。
参照图5可知，由于此时相对横摆角δ为所以可以计算为
在此，参照图5可知，在计算前行车辆的相对于两个车道中的左侧的车道的对车道横摆角ψ的情况下，即，前行车辆相对于该前行车辆的本车行进路径的延伸方向进行左转的情况下，如图4A所示，相对横摆角δ的极性应变为“正”。相反，在计算相对于右侧的车道的对车道横摆角ψ的情况下，即，前行车辆相对于该前行车辆的本车行进路径的延伸方向进行右转的情况下，相对横摆角δ的极性应变为“负”(参照图4B)。
因此，在本例中，前行车辆将用于识别对于右侧的车道、左侧的车道中的哪一个车道计算了对车道横摆角ψ的信息作为横摆角极性识别信息，与对车道横摆角ψ一起发送到本车辆侧。
基于该极性识别信息，本车辆的驾驶辅助控制部13设定通过算出的相对横摆角δ的极性。
接下来，对采用上述(3)的方法的情况进行说明。
首先，在(3)的方法中，以如图6所示的力学关系作为前提。在图6中，在将本车辆的左右方向作为x轴，并将本车辆行进方向作为y轴的x-y坐标系中，用前行车速Vtgt、横向位置偏差速度Δx这样的各矢量表示以本车辆位置(＝原点)为基准的行车辆的行为。前行车速Vtgt用上述的前行车辆信息来计算(“车间距离z的变化量”+“本车速v”)。横向位置偏差速度Δx是横向位置偏差x的微分值。此时，前行车速Vtgt的矢量与y轴所成的角度相当于相对横摆角δ。应予说明，在(3)的方法的说明中，为了方便，将相对横摆角δ记为“相对横摆角θtgt”。
以图6所示的关系作为前提的情况下，驱动力＝0、横摆力矩＝0的情况的状态方程式(非线性方程式)如下述[式3]所示。
【数1】
其中，αtgt是前行车加速度(用上述的前行车辆信息计算：前行车速Vtgt的微分值)，ωtgt是相对横摆角δ的微分值。
对[式3]中的各要素进行偏微分，制作雅可比矩阵时，
【数2】
其中，k是时刻，T是运算周期。
通过使用[式4]的雅可比矩阵，将观测信号作为横向位置偏差速度Δx和前行车速Vtgt，还应用输入0的非线性卡尔曼滤波法，从而推断(算出)相对横摆角θtgt。
根据这样的(3)的方法，算出相对横摆角δ所需要的信息是横向位置偏差x和前行车速的信息，即，能够从由图像处理部12得到的图像解析结果获取的信息即可。因此，在计算相对横摆角δ时，具有不需要接收通过车车间通信得到的来自前行车辆的信息的优点。
＜3.实施方式的蛇行跟踪抑制方法＞
在实施方式的蛇行跟踪抑制方法中，通过基于相对横摆角δ调整之前的[式2]中的校正增益GD的大小，从而计算用于实现对前行车辆的跟踪的抑制的目标转向角θTG。具体而言，在本例中，校正增益GD通过如下式来计算。
GD＝GB×Dp…[式5]
其中，GB是基础增益，Dp是减幅系数。
此时，通过基于相对横摆角δ的极性的变化情况来调整减幅系数Dp的大小，从而结果是，[式2]中的校正增益GD的大小基于相对横摆角δ的极性的变化情况而得到调整。
图7的流程图表示用于基于相对横摆角δ的极性变化情况设定减幅系数Dp的处理。应予说明，图7所示的处理是由驾驶辅助控制部13基于存储于例如内置的ROM等预定的存储装置中的程序而执行。图7所示的处理例如根据跟踪转向控制的开始，以从图像处理部12获取横向位置偏差x的周期(即目标转向角θTG的更新周期)反复执行。
在图7中，驾驶辅助控制部13在步骤S101中计算相对横摆角δ。对于相对横摆角δ，例如利用上述的(1)～(3)中的任一种方法计算。
接下来，在步骤S102中，驾驶辅助控制部13执行相对横摆角极性判定处理。该判定处理是用于判定相对横摆角δ的极性的处理，详细情况利用图9进行后述。
根据执行步骤S102的相对横摆角极性判定处理，在步骤S103中，驾驶辅助控制部13判定步骤S102中得到的极性判定结果是否与前次相同。
在极性判定结果为与前次不相同，即检测到相对横摆角δ的极性反转的情况下，驾驶辅助控制部13进入步骤S104，在抑制计数值中加上预定值α，进入步骤S105。在此，抑制计数值作为用于确定减幅系数Dp值的值发挥功能(参照步骤S109)，初期值为“0”。如果抑制计数值变大(在本例中上限值＝1)，则减幅系数Dp的值变大，与此相伴，利用[式5]算出的校正增益GD的值也变大。因此，在利用[式2]计算目标转向角θTG时，校正目标基础转向角θH的量(抑制的量)变大，结果跟踪转向控制的控制量以变小的方式受到限制。
在步骤S105中，驾驶辅助控制部13判定抑制计数值是否比上限值M(在本例中“100”)大，如果比上限值M大，则在步骤S106中，对抑制计数值设置上限值M而进入步骤S109，如果不比上限值M大，则跳过步骤S106而进入步骤S109。
在步骤S109中，驾驶辅助控制部13对减幅系数Dp设置“抑制计数值÷100”，结束图7所示的处理。
另一方面，在之前的步骤S103中，在步骤S102的极性判定结果与前次相同的情况下，驾驶辅助控制部13进入步骤S107，判定抑制计数值是否大于0，如果大于0，则在步骤S108中将抑制计数值减1，之后进入步骤S109，如果不大于0，则跳过步骤S108而进入步骤S109。
图8示意性地表示执行跟踪转向控制时的相对横摆角δ的变化例(图8A)，以及与该变化例对应而通过图7中说明的处理算出的减幅系数Dp的变化(图8B)。
参照图8可知，减幅系数Dp根据相对横摆角δ的极性反转而被加上预定值α(参照S104)，并且在未产生极性反转的期间，其值缓慢变小(参照S108)。此时，如果极性反转以较短的周期连续，则频繁地进行预定值α的加法运算，从而减幅系数Dp达到上限值M。此时，如果极性反转连续的周期的长度短于一定的长度以下，则减幅系数Dp在上限值M附近变化。即，在前行车辆以较短的周期进行蛇行的状况(因对前行车辆的跟踪而导致驾驶员感到的不舒适感变大的状况)下，减幅系数Dp变得较大，从而进行使与此相伴目标转向角θTG减小的校正，将跟踪转向控制的控制量限制为比通常小。即，抑制对于前行车辆的蛇行的跟踪。
相反，在前行车辆不蛇行，或者蛇行的周期足够长的状况下，由于减幅系数Dp为比较小的值，所以目标转向角θTG的校正量变小。由此，抑制跟踪性能不必要地降低。
图9是表示步骤S102的相对横摆角极性判定处理的流程图。首先，在步骤S201中，驾驶辅助控制部13判定相对横摆角δ是否为死区的外侧。在本例中，对于相对横摆角δ，设定如图8A例示的死区。死区设定为以相对横摆角δ＝0为基准的范围，在本例中，使死区的中心与相对横摆角δ＝0一致。
在步骤S201中判定为相对横摆角δ不为死区的外侧的情况下，驾驶辅助控制部13进入步骤S202，对正值判定计数值、负值判定计数值分别设置0，结束步骤S102的相对横摆角极性判定处理。
正值判定计数值、负值判定计数值分别作为表示相对横摆角δ的值为正值、负值的概率的值发挥作用，根据这些计数值的大小判定相对横摆角δ的极性(参照步骤S206，S209)。
在此，在死区内得到相对横摆角δ的值的情况下，不进行步骤S206、步骤S209中的极性判定结果的设定(更新)。即，只要相对横摆角δ为死区内的值，就维持当前的判定结果作为相对横摆角δ的极性判定结果。
另一方面，在步骤S201中判定为相对横摆角δ为死区的外侧的情况下，驾驶辅助控制部13进入步骤S203，判定相对横摆角δ是否为正值。如果为正值，则驾驶辅助控制部13进入步骤S204，将正值判定计数值加1，接下来，在步骤S205中判定正值判定计数值是否比阈值大。如果正值判定计数值比阈值大，则驾驶辅助控制部13在步骤S206中将极性判定结果设定为“正”，结束步骤S102的相对横摆角极性判定处理。另外，如果正值判定计数值比阈值大，则驾驶辅助控制部13跳过步骤S206并结束步骤S102的相对横摆角极性判定处理。
另外，在步骤S203中，如果相对横摆角不为正值，则驾驶辅助控制部13进入步骤S207，将负值判定计数值加1，接着，在步骤S208中判定负值判定计数值是否比阈值大。如果负值判定计数值比阈值大，则驾驶辅助控制部13在步骤S209中将极性判定结果设定为“负”，结束步骤S102的相对横摆角极性判定处理。另外，如果负值判定计数值不比阈值大，则驾驶辅助控制部13跳过步骤S209并结束步骤S102的相对横摆角极性判定处理。
在图8A中，一并标注了通过图9的处理得到的极性判定结果。
根据图9所示的处理，对于极性判定结果，在相对横摆角δ为比死区的上限值大的值且连续预定次数以上得到时更新为“正”，另外，在相对横摆角δ为比死区的下限值小的值且连续预定次数以上得到时更新为“负”。
通过进行使用了这样的死区的相对横摆角δ的极性判定，能够实现防止因噪声等的影响而不必要地检测到极性反转，能够防止控制的振荡。
在此，在上述的实施方式的蛇行跟踪抑制方法中，相对横摆角δ的极性的不同是前行车辆的行进方向相对于本车辆的行进方向朝向右/向左中的哪一侧倾斜的不同的意思。因此，相对横摆角δ的极性反转也可以说是前行车辆的行进方向的相对于本车辆的行进方向的倾斜在向左侧的倾斜/向右侧的倾斜之间反转。即，将相对横摆角δ计算为具有正/负中的哪一个极性的值不是必须的。
应予说明，作为蛇行跟踪抑制方法，也考虑到如下的变形例。
首先，在该变形例中，以利用下述[式6]算出目标转向角θTG为前提。
θTG＝G(v)×G(δ)×x/z…[式6]
其中，G(δ)是基于相对横摆角δ的校正增益，
G(δ)＝1-减幅系数Dp’…[式7]。
在该变形例中，基于使用了与图9的处理同样的死区的相对横摆角δ的极性判定结果，可变地设定上述的减幅系数Dp’。
具体而言，此时的减幅系数Dp’是与减幅系数Dp同样地以预定的运算周期反复算出的值，初期值为0。此时，基于每个运算周期得到的相对横摆角δ的极性判定结果，如果极性判定结果与前次不同，则在减幅系数Dp’加上预定值β，如果相对横摆角δ的极性判定结果与前次相同，则对减幅系数Dp’减预定值o。此时，减幅系数Dp’计算为上限值＝1，下限值＝0。
图10表示变形例中的校正增益G(δ)的变化例。
相对横摆角δ的极性反转在较短的周期内得到判定的情况下，在这些判定时刻，对减幅系数Dp’依次加上预定值β，从而缓慢降低校正增益G(δ)的值。即，此时，在前行车辆以较短的周期蛇行的状况(驾驶员的不舒适感变大的状况)下，进行使目标转向角θTG变小的校正，将跟踪转向控制的控制量限制为比通常小。
另外，如果相对横摆角δ的极性未变化，则由于从减幅系数Dp’中依次减去预定值o，所以校正增益G(δ)缓慢上升。因此，前行车辆未蛇行，或者在蛇行的周期足够长的状况下，目标转向角θTG的限制得到缓和，抑制跟踪性能不必要地降低。
＜4.实施方式的总结＞
如以上所说明，实施方式的转向辅助控制装置具备：位置偏差计算部(图像处理部12)，基于通过传感器检测到的检测信号计算本车辆与前行车辆的横向位置偏差；相对横摆角计算部(驾驶辅助控制部13)，计算作为本车辆的行进方向与前辆的行进方向所成的角度的相对横摆角；目标值计算部(驾驶辅助控制部13)，基于横向位置偏差与相对横摆角，计算针对转向的控制目标值；以及转向驱动部(转向ECU)，其基于控制目标驱动值驱动转向机构。
根据上述构成，基于本车辆与前行车辆的行进方向之差的产生情况，以能够抑制对于前行车辆的蛇行的跟踪的方式计算出控制目标值。此时，由于相对横摆角的计算不像计算横向位置偏差的变化周期的情况那样在算出为止需要花费长时间，所以可以使在前行车辆开始蛇行之后到开始进行对该蛇行的跟踪抑制为止的时间变短，从而能够抑制失去控制的即效性。
因此，能够在确保控制的即效性的同时缓和因随着跟踪转向控制而本车辆摇晃所导致的驾驶员的不舒适感。
另外，在实施方式的转向辅助控制装置中，目标值计算部以相对横摆角的极性反转为契机，以使转向的控制量变小的方式计算控制目标值。
在相对横摆角的极性反转的情况下，预测到前行车辆的横向位置将之后会移动到当前的本车辆的横向位置。因此，减小转向的控制量，抑制被预测为不需要跟踪前行车辆。
因此，能够提高缓和因本车辆摇晃而导致的驾驶员的不舒适感的效果。
此外，在实施方式的转向辅助控制装置中，目标值计算部以随着相对横摆角的绝对值的大小越大而使控制量越小的方式计算控制目标值(参照[式2])。
由于相对横摆角越大则横向位置偏差的变化速度越大，所以如果想要跟踪前行车辆，则本车辆的转向角变化速度也变大，导致驾驶员的不舒适感增大。因此，通过随着相对横摆角的绝对值的大小越大而使控制量越小，从而能够提高缓和驾驶员的不舒适感的效果。
此外，在实施方式的转向辅助控制装置中，目标值计算部以相对横摆角的极性反转周期越短则使控制量越变小的方式计算控制目标值。
相对横摆角的极性反转周期越短，则因对于前行车辆的跟踪而给驾驶员带来的不舒适感越大。因此，可以减小控制量来抑制对于蛇行的跟踪。
因此，可以有效地缓和驾驶员的不舒适感。
另外，在实施方式的转向辅助控制装置中，目标值计算部以如下方式计算控制目标值：随着相对横摆角在极性反转后维持同极性的时间长度越长而缓和控制量变小的程度。
由此，能够抑制对于前行车辆的蛇行的跟踪，并且能够抑制对于前行车辆的跟踪性能的降低。
即，能够在跟踪抑制转向控制的性能降低的同时缓和因本车辆摇晃而导致的驾驶员的不舒适感。
此外，在实施方式的转向辅助控制装置中，目标值计算部在相对横摆角的极性判定中使用死区。
由此，能够防止振荡。
＜5.变形例＞
应予说明，本发明不限于上述说明的具体例，可以考虑各种变形例。
例如，在上述中，列举了基于通过拍摄部11L、11R得到的立体图像求出本车辆与前行车辆的横向位置偏差的例子，但该横向位置偏差也可以通过利用单眼照相机得到的拍摄图像和利用雷达得到的前行车辆的检测结果，或者利用GPS传感器得到的位置检测结果等其他手段求出。应予说明，这里的“GPS”的表述不限于正在美国使用的“GlobalPositioning System(全球定位系统)”，也表示通常的作为“卫星定位系统”的“GNSS(Global Navigation Satellite System：全球导航卫星系统)”。
作为基于利用GPS传感器得到的位置检测结果求出横向位置偏差的方法，可举出利用设置于本车辆的GPS传感器检测本车辆位置，针对前行车辆位置，利用车车间通信获取由设置于该前行车辆的GPS传感器得到的位置检测信息，并基于这些位置信息进行计算的方法。

Claims (10)

1.一种转向辅助控制装置，其特征在于，具备：
位置偏差计算部，基于利用传感器检测到的检测信号计算本车辆与前行车辆的横向位置偏差；
相对横摆角计算部，计算作为所述本车辆的行进方向与所述前行车辆的行进方向所成的角度的相对横摆角；
目标值计算部，基于所述横向位置偏差和所述相对横摆角，计算针对转向的控制目标值；以及
转向驱动部，基于所述控制目标值驱动转向机构。
2.根据权利要求1所述的转向辅助控制装置，其特征在于，所述目标值计算部以所述相对横摆角的极性反转为契机，以使转向的控制量变小的方式计算所述控制目标值。
3.根据权利要求1所述的转向辅助控制装置，其特征在于，所述目标值计算部以随着所述相对横摆角的绝对值的大小越大而使所述控制量越小的方式计算所述控制目标值。
4.根据权利要求2所述的转向辅助控制装置，其特征在于，所述目标值计算部以随着所述相对横摆角的绝对值的大小越大而使所述控制量越小的方式计算所述控制目标值。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的转向辅助控制装置，其特征在于，所述目标值计算部以所述相对横摆角的极性反转周期越短、使所述控制量越小的方式计算所述控制目标值。
6.根据权利要求2～4中任一项所述的转向辅助控制装置，其特征在于，所述目标值计算部以随着所述相对横摆角在极性反转后维持同极性的时间长度变长而缓和使所述控制量变小的程度的方式计算所述控制目标值。
7.根据权利要求5所述的转向辅助控制装置，其特征在于，所述目标值计算部以随着所述相对横摆角在极性反转后维持同极性的时间长度变长而缓和使所述控制量变小的程度的方式计算所述控制目标值。
8.根据权利要求2、3、4或7中任一项所述的转向辅助控制装置，其特征在于，所述目标值计算部在所述相对横摆角的极性判定中使用死区。
9.根据权利要求5所述的转向辅助控制装置，其特征在于，所述目标值计算部在所述相对横摆角的极性判定中使用死区。
10.根据权利要求6所述的转向辅助控制装置，其特征在于，所述目标值计算部在所述相对横摆角的极性判定中使用死区。
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