CN107408344B - 驾驶辅助设备 - Google Patents

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Abstract

本发明在车辆的预定操作的干预控制中进一步降低驾驶者的陌生感，同时也成功确保安全。在本发明中，在车辆的预定操作中用于干预的驾驶辅助设备被设置有：范围设置单元，用于设置预定范围，该预定范围是关于车辆的行为的范围；可允许控制输入范围计算单元，用于获得表示车辆的驾驶者的驾驶动作特性的驾驶动作特性信息并且使用获得的驾驶动作特性信息计算作为在当前时间点允许的操作的范围的可允许控制输入范围，以便使得在预定预测间隔上预测的车辆的行为保持在预定范围中；确定单元，用于确定在当前时间点的操作是否在可允许控制输入范围内；以及操作干预执行单元，用于如果确定在当前时间点的操作落在可允许控制输入范围之外则执行干预。

Description

驾驶辅助设备
技术领域
本说明书中公开的技术涉及驾驶辅助设备。
背景技术
驾驶辅助设备已经已知对驾驶者有关车辆的转向或制动的操作进行干预，以便防止车辆与障碍物等碰撞或者为了确保车辆的安全而使车辆在预先确定位置停下来。驾驶辅助设备需要最小化由于操作干预给驾驶者带来的陌生感，同时确保安全。当进行操作干预时，现有技术计算车辆可能采用的多个路径。当与存在障碍物的区域不重叠的路径的数量大于预定数量时，现有技术不进行操作干预，对于降低陌生感给予优先。当与存在障碍物的区域不重叠的路径的数量等于或小于预定数量时，现有技术进行操作干预，对安全给予优先。这样的目的在于满足所需的安全性和陌生感的降低这两者。
引用列表
专利文献
PTL 1：JP 2010-201954A
发明内容
技术问题
有各种的驾驶车辆的驾驶者，例如年轻驾驶者、年长驾驶者、新手驾驶者和熟练驾驶者。不同驾驶者可能具有不同驾驶动作特性。但是，上述现有技术利用了统一的确定技术来确定是否要进行操作干预而不考虑这样的驾驶动作特性的差异。这可能会导致一些驾驶者具有很强陌生感或者可能不能确保安全。因此，在满足所需安全和陌生感的降低这两者中仍然存在改进的空间。
本说明书公开解决上述问题的至少一部分的技术。
问题的解决方案
本说明书中公开的技术可以由例如下面的方面来实现。
(1)本描述中公开的一种驾驶辅助设备被配置为在车辆的预定操作中进行干预，所述驾驶辅助设备包括：范围设置器，其被配置为设置预定范围，该范围是关于车辆的行为的范围；可接受控制输入范围计算器，其被配置为获得指示车辆的驾驶者的驾驶动作特性的驾驶动作特性信息，并且计算作为在当前时刻接受的操作的范围的可接受控制输入范围，以便使得使用所获得的驾驶动作特性信息而估计的车辆的行为在预定估计间隔上保持在预定范围中；确定器，其被配置为确定在当前时刻的操作是否在可接受控制输入范围内；以及操作干预执行器，其被配置为当确定在当前时刻的操作在可接受控制输入范围之外时进行干预。与现有技术配置利用统一确定技术来确定是否要进行操作干预相比，该驾驶辅助设备通过操作干预确保安全并且还通过使用目的在于可接受控制输入范围的计算的用于车辆行为估计的驾驶动作特性信息进一步降低由于操作干预带来的驾驶者的陌生感。
(2)在所述驾驶辅助设备中，所述范围设置器可以获得作为特定驾驶者的驾驶动作特性信息的特定驾驶动作信息，并且使用所获得的特定驾驶动作信息来设置预定范围。该驾驶辅助设备进行操作干预以将驾驶者引导到具体驾驶动作(例如，模范驾驶动作)并由此更可靠地确保安全。
(3)在所述驾驶辅助设备中，所述驾驶辅助设备可以进一步包括驾驶动作特性信息管理器，其被配置为积累与车辆的驾驶者相关的、指示在车辆的驾驶期间的车辆的行为的行为信息，以及使用所积累的行为信息来生成驾驶动作特性信息。该驾驶辅助设备允许用于生成以高准确度反映驾驶者驾驶动作特性的驾驶动作特性信息，并由此更有效地降低由于操作干预带来的驾驶者的陌生感。
(4)在所述驾驶辅助设备中，所述可接受控制输入范围计算器可以获得表示车辆的运动特性的车辆特性信息，并且使用所述驾驶动作特性信息和所述车辆特性信息来估计车辆的行为。该驾驶辅助设备通过考虑车辆的运动特性而使得适当行为能够被估计，并由此以高水平满足所需安全并降低陌生感。
(5)在所述驾驶辅助设备中，所述驾驶辅助设备可以进一步包括干预支持输入确定器，其被配置为可变地确定干预的程度。该驾驶辅助设备使得能够根据驾驶者的驾驶能力等以适当程度进行操作干预。
(6)在所述驾驶辅助设备中，所述操作可以是转向操作，且所述车辆的行为包括车辆的路径。该驾驶辅助设备通过关于转向操作的操作干预进一步降低驾驶者的陌生感。
(7)在所述驾驶辅助设备中，所述操作可以是制动操作和加速操作中的至少一个，且所述车辆的行为包括车辆的速度。该驾驶辅助设备通过关于制动和加速中至少一个的操作干预进一步降低驾驶者的陌生感。
(8)在所述驾驶辅助设备中，所述可接受控制输入范围计算器可以在没有干预的情况下估计所述车辆的行为。与具有操作干预的行为估计相比，该驾驶辅助设备允许具有更高准确度的行为估计，并且由此导致确定是否要进行高准确度的操作干预。
本说明书中公开的技术可以由各种方面来实现，例如驾驶辅助设备、配备有驾驶辅助设备的车辆、驾驶辅助方法、车辆的控制方法、实现这些方法的计算机程序以及记录这样的计算机程序的非瞬态瞬态记录介质。
附图说明
图1是图示根据实施例的车辆10的示意配置的图；
图2是图示由驾驶辅助ECU 100执行的操作干预控制的概要的图；
图3是图示由驾驶辅助ECU 100执行的操作干预控制的概要的图；
图4是图示车辆10的驾驶环境的一个示例的图；
图5是图示驾驶者的驾驶动作特性的一个示例的图；
图6是图示另一驾驶者的驾驶动作特性的一个示例的图；
图7是图示来自左和右边界的排斥力势函数Uw的一个示例的图；
图8是图示来自障碍物OB的排斥力势函数Uc的一个示例的图；
图9是图示车辆10在各个时刻的坐标P的分布的一个示例的图；
图10是图示障碍物的势场的轮廓LC的一个示例的图；
图11是图示参考路径RP的一个示例的图；
图12是图示设置可接受安全范围SR的方法的一个示例的图；
图13是图示确定干预支持输入Ua的方法的一个示例的图；
图14是示出根据实施例的驾驶辅助ECU 100的操作干预控制处理的流程的流程图；以及
图15是图示根据修改的设置可接受安全范围SR的方法的一个示例的图。
具体实施方式
A.实施例
A-1.设备的配置
图1是图示根据实施例的车辆10的示意配置的图。车辆10包括驾驶操作检测器210、车辆速度传感器220、偏航率传感器230、GPS 240、雷达单元250、相机单元260、驾驶辅助电子控制单元(下文“电子控制单元”被称为“ECU”)100、转向ECU 270、转向设备272、制动ECU 280和制动设备282。车辆10中包括的各个ECU由包括CPU和存储单元的计算机配置，并且例如经由诸如CAN(控制区域网络)的车辆内网络互相连接。
转向设备272是被配置为改变车辆10的运动方向的转向齿轮。转向ECU 270控制转向设备272的行为。制动设备282是被配置为向车辆10施加制动力的设备。制动ECU 280控制制动设备282的行为。
驾驶操作检测器210是被配置为检测驾驶者对车辆10的驾驶操作的传感器。驾驶操作检测器210包括例如被配置为检测转向设备272中所包括的方向盘的转向角度的转向角度传感器，以及被配置为检测制动设备282中所包括的制动踏板的下压角度的制动踏板传感器。驾驶操作检测器210将指示所检测到的驾驶操作(转向角度和制动踏板的下压角度)的信息输出到驾驶辅助ECU 100。
车辆速度传感器220是被配置为检测测量10的速度的传感器并且将指示所检测到的车辆10的速度的信息输出到驾驶辅助ECU 100。偏航率传感器230是被配置为检测车辆10的偏航率的传感器并且将指示所检测到的车辆10的偏航率的信息输出到驾驶辅助ECU100。GPS 240是被配置为检测车辆10的位置的传感器并且将指示所检测到的车辆10的位置的信息输出到驾驶辅助ECU 100。
雷达单元250包括使用例如毫米波的雷达用于检测在车辆10周围存在的任何障碍物，并且通过检测限定车道的对象(例如侧壁)来检测车辆10要行驶的车道。这里的障碍物的意思是例如其他正在行驶的车辆、停止的车辆和行人。限定车道的对象也可以被视为障碍物。雷达单元250将指示所检测到的任何障碍物和车道的位置的信息输出到驾驶辅助ECU100。
相机单元260包括相机，用于通过分析相机所拍摄的图像而检测在车辆10周围存在的任何障碍物，并且通过检测限定车道的对象(例如侧壁和白线)来检测车辆10要行驶的车道。相机单元260将指示所检测到的任何障碍物和车道的位置的信息输出到驾驶辅助ECU100。
驾驶辅助ECU 100是执行关于车辆10的转向的操作干预控制以便防止车辆10与障碍物碰撞并确保车辆10的安全的设备。关于车辆10的转向的操作干预控制表示使得转向ECU 270在驾驶者的转向操作中进行干预或更具体地执行强制转向操作而无需驾驶者的操作的控制。
稍后将详细描述驾驶辅助ECU 100所执行的操作干预控制，但下面是简单描述。图2和图3是图示驾驶辅助ECU 100所执行的操作干预控制的概要的图。图2和图3图示与车辆10的驾驶环境相关的、转向设备272中包括的方向盘ST的转向角度的变化(其中逆时针旋转是正方向)。在这个驾驶环境中，车辆10在由右侧壁SW(R)和左侧壁SW(L)所限定的车道上从图的左侧行驶到右侧，且在车辆10前方存在障碍物OB。图2和图3的图示还包括可接受安全范围SR，其表示车辆10的行为要被保持以便确保车辆10的安全的范围。
驾驶辅助ECU 100计算可接受控制输入范围θsafe(更具体地，转向角度θ的最小可接受值θmin和最大接受值θmax)，其表示在当前时刻t接受的操作(根据本实施例，转向角度θ)的范围，以便在估计间隔(根据本实施例，时间间隔)上在可接受安全范围SR中保持车辆10的估计行为(根据该实施例，路径)。图2和图3图示当前时刻t的转向角度是最大可接受值θmax时车辆10的估计路径VP(θmax)以及当前时刻t的转向角度是最小可接受值θmin时车辆10的估计路径VP(θmin)。当前时刻t的转向角度θ等于θ1——即可接受控制输入范围θsafe中的值时，驾驶辅助ECU 100不进行操作干预，如图2的示例中一样，而当前时刻t的转向角度θ等于θ2——即可接受控制输入范围θsafe之外的值时，进行操作干预，如图3的示例中一样。由驾驶辅助ECU 100执行的这样的操作干预控制不是基于例如使用诸如碰撞时间(TTC)的风险因子的仅物理限制而进行操作干预的“紧急”操作干预控制，而是在紧急状态之前的阶段触发的“普通”操作干预控制(即，为了防止紧急状态)。
在估计车辆10的路径的流程中参考指示每个驾驶者的驾驶动作特性的驾驶动作特性信息DI和指示车辆10的运动特性的车辆特性信息VI。在设置可接受安全范围SR的过程中参考指示模范驾驶者的驾驶动作特性的模范驾驶动作信息MI。这些将在稍后详细描述。
为了执行上述的操作干预控制，如图1中所示，驾驶辅助ECU 100包括模范驾驶动作信息存储单元110、可接受安全范围设置器120、车辆特性信息存储单元130、驾驶动作特性信息存储单元140、驾驶动作特性信息管理器150、可接受控制输入范围计算器160、操作干预确定器170和操作干预执行器180。操作干预执行器180包括干预支持输入确定器182。
驾驶辅助ECU 100的模范驾驶动作信息存储单元110存储指示模范驾驶者的驾驶动作特性的模范驾驶动作信息MI。可接受安全范围设置器120参考模范驾驶动作信息MI并设置可接受安全范围SR。车辆特性信息存储单元130存储指示车辆10的运动特性的车辆特性信息VI。驾驶动作特性信息管理器150生成并管理指示每个驾驶者的驾驶动作特性的驾驶动作特性信息DI。驾驶动作特性信息存储单元140存储驾驶动作特性信息DI。可接受控制输入范围计算器160计算可接受控制输入范围θsafe。操作干预确定器170确定是否要进行操作干预。当确定要进行操作干预时，操作干预执行器180进行操作干预。当要进行操作干预时，干预支持输入确定器182确定表示干预程度的干预支持输入。下面更详细地描述由驾驶辅助ECU 100所执行的操作干预控制。
A-2.驾驶动作特性信息DI
在驾驶动作特性信息存储单元140(图1中所示)中存储的驾驶动作特性信息DI表示关于每个驾驶者的驾驶动作特性的信息。驾驶动作特性表示当每个驾驶者驾驶车辆10时的动作特性并且包括例如指示在特定驾驶环境中驾驶者可能以什么速度采用哪条路径的特性。
图4是图示车辆10的驾驶环境的一个示例的图。在图4中所示的驾驶环境中，车辆10(其重心)位于在x轴方向上延伸的直线单向路上的坐标(0,0)且以速度V朝向正x轴方向直线移动。在车辆10的右侧存在右侧壁SW(R)，而在车辆10的左侧存在左侧壁SW(L)。两个侧壁SW限定车道。右侧壁SW(R)被表示为y＝ywr，而左侧壁SW(L)被表示为y＝ywl。在坐标(xc,yc)存在在x轴方向上具有长度LOB且在y轴方向上具有宽度WOB的停车车辆作为障碍物OB。例如，ywr＝-3.5(m)，ywl＝3.5(m)，xc＝70(m)，yc＝1.57(m)，LOB＝4.80(m)且WOB＝1.94(m)。
图5和图6是图示各个驾驶者的驾驶动作特性的示例。图5的上图图示指示当驾驶者A在图4中所示的驾驶环境中驾驶车辆10时车辆10的驾驶轨迹的路径曲线D(A)。图5的下图图示指示在这样的驾驶期间车辆10的偏航变化的偏航曲线Y(A)。类似地，图6图示当不同于驾驶者A的驾驶者B在图4中所示的驾驶环境中驾驶车辆10时的路径曲线D(B)和偏航曲线Y(B)。在图5和图6中，横坐标表示x轴方向的坐标，纵坐标在上图中表示y轴方向的坐标而在下图中表示车辆10的偏航角度(弧度)。如图5和图6中所示，即使在相同驾驶环境中，路径曲线D和偏航曲线Y可能因为驾驶者而不同。例如，与执行如图5中所示的驾驶动作的驾驶者A相比，执行如图6中所示的驾驶动作的驾驶者B具有用于躲避障碍物OB的动作的更早的开始时间且在偏航上具有更小的变化。这意味着驾驶者B具有更温和地躲避障碍物OB的驾驶动作特性。
每个驾驶者的障碍物躲避动作可以被认为明确地指示驾驶者对障碍物的风险感觉。因此，每个驾驶者的障碍物躲避动作不同的理由，即驾驶动作特性的差异，可以归因于每个驾驶者对障碍物的风险感觉的差异。本实施例对每个驾驶者的风险感觉建模并且将建模的风险感觉用参数表达式表示为势函数，作为对驾驶动作特性建模的一个示例。这在下面具体描述。
来自直线道路上目标的吸引力势函数Ug、来自限定车道的左边界和右边界(侧壁和白线)的排斥力势函数Uw以及来自障碍物OB的排斥力势函数Uc分别被表示为方程式(1)到(3)，如下给出：
[数学式1]
Ug(x,y)＝-wgx…(1)
wg：Ug的权重系数
Figure BDA0001417934560000091
ww：Uw的权重系数
σw:Uw的标准偏差
ywl:左边界的位置
ywr:右边界的位置
Figure BDA0001417934560000092
wc：Uc的权重系数
σcx:Uc在x轴方向的标准偏差
σcy:Uc在y轴方向的标准偏差
xc:障碍物的x坐标
yc:障碍物的y坐标
如上面给出的方程式(1)中所示，来自目标的吸引力势函数Ug被表达为线性势函数，基于目标在移动方向上的无穷远处的假设。来自左右边界的排斥力势函数Uw通过使用一维高斯函数来表达，基于边界具有无限长度的假设。图7图示在图4的驾驶环境中来自左右边界的排斥力势函数Uw的一个示例。来自障碍物OB的排斥力势函数Uc通过使用二维高斯函数来表达。图8图示在图4的驾驶环境中来自障碍物OB的排斥力势函数Uc的一个示例。在图7和图8中，z轴表示势函数的幅度。
吸引力的幅度、排斥力的幅度、影响的范围等可以通过改变上述三个势函数中各自的参数而调节。这三个势函数因此适用于多样的情形，例如，不同尺寸的障碍物OB或者各个驾驶者的不同风险感觉。在实际驾驶环境中，多个这样的因素被同时组合。驾驶者的驾驶动作可以通过使用这三个势函数的叠加来表达。
本实施例的流程使用在每个驾驶者驾驶车辆10时观察到的驾驶数据来估计势函数的各个参数值，以便使得上面的势函数适合每个驾驶者。更具体地，流程获得在预定驾驶环境中在车辆10的驾驶期间每个时刻的车辆10的坐标(xi l，yi l)和速度v(xi l，yi l)，作为驾驶数据。这里l＝{1，2，…，L}表示试验号，i＝{1，2，…，nl}表示数据索引，而nl表示在第l个试验中获得的数据的数量。图9图示当特定驾驶者在图4中所示的驾驶环境中多次驾驶车辆10时在各个时刻的车辆10的坐标P的分布的一个示例。
流程随后列出驾驶环境中包括的主要元素并且建立势函数U(x,y)，将驾驶环境表达为其叠加，例如，如下面给出的方程式(4)中所示：
[数学式2]
Figure BDA0001417934560000101
N：可能影响驾驶的障碍物的数量
Uci:表示第i个障碍物的势函数
通过下面的优化问题来公式化势函数的参数估计问题。
<参数估计问题>
[数学式3]
给出:环境信息:ywl,ywr,xci,yci,
驾驶数据:
Figure BDA0001417934560000111
(i∈{1,2,...,nl},l∈{1,2,...,L})
找到:wg,ww,σw,wc1,σcx1,σcy1,...,wcN,σcxN,σcyN
其最小化:
Figure BDA0001417934560000112
E(v,d)＝|v-d|2…(6)
Figure BDA0001417934560000113
nl:测量点的数量
L:测量数据的数量
Figure BDA0001417934560000114
在坐标
Figure BDA0001417934560000115
测量的速度
根据本实施例，车辆10配备雷达单元250和相机单元260，使得车道的边界的坐标和障碍物的坐标是已知的。此外，d(xi l，yi l)表示势函数U在坐标(xi l，yi l)的最陡下降矢量。该优化问题中的评估函数J是测量速度矢量v和根据表示风险感觉的势场中计算的斜率矢量d之差的平方和。因此期待获得作为本优化的结果的根据势场估计的路线与驾驶者的躲避路线相似，且期待诸如wci，σcxi和σcyi的估计的参数量化地表示驾驶者针对驾驶环境中的障碍物的风险感觉。估计的参数被认为是目标意图和目标障碍物所固有的，使得即使在不同驾驶环境中，相同参数可以用于类似障碍物。图10图示识别的障碍物的势场的轮廓LC的一个示例。轮廓LC的形状可以因为驾驶者而不同。用于识别势函数的参数的优化问题中的评估函数不限于上述函数，还可以是另外的函数。
根据本实施例，车辆10的驾驶动作特性信息管理器150(图1中所示)积累车辆10的驾驶数据，基于积累的驾驶数据估计上面的势函数的各个参数值，生成驾驶动作特性信息DI用于指定各个估计的参数，以及在驾驶动作特性信息存储单元140中存储生成的驾驶动作特性信息DI。驾驶动作特性信息管理器150经由未图示的用户界面等基于所述指定来识别每个驾驶者，并且积累关于每个驾驶者的驾驶数据。在积累足够驾驶数据之前的阶段，在驾驶动作特性信息存储单元140中存储例如指示平均驾驶者驾驶动作特性的驾驶动作特性信息DI。在积累足够驾驶数据的阶段，驾驶动作特性信息DI被更新。驾驶动作特性信息DI可以以规则的间隔或在此后的随机时间被更新。驾驶数据对应于权利要求的行为信息。
A-3.设置可接受安全范围SR
下面描述由可接受安全范围设置器120(图1中所示)对可接受安全范围SR的设置。当上面的势函数的各个参数被估计且用于指定各个参数的驾驶动作特性信息DI被生成时，通过使用驾驶动作特性信息DI生成参考路径RP。参考路径RP表示具有最小风险可能性的车辆10的路径。但是，参考路径RP需要是车辆10能够实际行驶的路径。换句话说，车辆10在可能转向角度中具有非完整约束和限制。因此，在生成参考路径RP的过程中，参考在车辆特性信息存储单元130中存储并指示车辆10的运动特性的车辆特性信息VI(图1中示出)。
车辆特性信息VI包括通过对车辆10的运动特性建模而获得的车辆运动特性模型。根据本实施例，由下面给出的方程式(8)到(10)示出的已知两轮模型或者由下面给出的方程式(11)和(12)示出的已知轮胎模型被用作车辆运动特性模型：
[数学式4]
Figure BDA0001417934560000131
Figure BDA0001417934560000132
Figure BDA0001417934560000133
m：车身的质量
I:车身惯性的偏航力矩
V:车辆速度
lf:从车身重心到前轮的距离
lr:从车身重心到后轮的距离
β:车身下滑角度
γ：偏航率
θ:偏航角度
[数学式5]
Figure BDA0001417934560000134
Figure BDA0001417934560000135
Kf：前轮的侧偏刚度
Kr：后轮的侧偏刚度
δ:前轮的转向角度
下面的关于轮胎转向角度的具有物理限制的优化问题和上面提及的车辆10关于时间作为约束条件的运动特性的离散化在生成参考路径RP的流程中被合并。
<用于参考路径RP的生成的优化问题>
[数学式6]
给出:势函数的各个参数,
车辆运动特性模型的各个参数,
以及在时刻k的车辆的条件(xk,yk,θk)
找到:δk+1,xk+1,yk+1,θk+1
其最小化:U(xk+1,yk+1)
使得:δmin≤δ≤δmax,
车辆运动特性模型的约束(公式(8)-(12)等)
该优化问题是由车辆运动特性模型在可能解决空间中搜索提供最小风险可能性的前轮转向角度和条件的问题。参考路径RP通过下面的流程使用该优化问题而生成。在车辆10的运动特性模型的约束下，重复该流程生成路线适合于势场的(xk，yk)(k∈{1，2，3，…，K})，作为参考路径RP。图11图示生成的参考路径RP的一个示例。
步骤1：设置初始值(k＝1，(xk，yk，θk)＝(x0，y0，θ0))；
步骤2：在适合于每个驾驶者的势场中，解上述优化问题并且计算在最小化可能性的方向上移动车辆10的值δk+1，同时满足车辆运动特性模型的限制；
步骤3：在接下来的步骤中使用计算得到的值δk+1，基于车辆10的运动特性模型来计算条件xk+1，yk+1和θk+1；以及
步骤4：当k+1＝K(K表示所需的生成步骤的数目)时终止流程，否则返回到步骤2且k递增为k＝k+1。
如上所述，通过参考在模范驾驶动作信息存储单元110(图1中示出)中存储的模范驾驶动作信息MI来设置可接受安全范围SR。根据本实施例，模范驾驶动作信息MI表示指示模范驾驶者(例如，驾校的驾驶教员)的驾驶动作特性的信息，并且是关于上面的关于模范驾驶者的势函数的各个参数值的信息(即，模范驾驶者的驾驶动作特性信息DI)。模范驾驶动作信息MI对应于权利要求中的具体驾驶动作信息。
图12是图示设置可接受安全范围SR的方法的一个示例的图。图12图示通过使用关于模范驾驶者的势函数的各个参数值而生成的参考路径RP。参考路径RP表示在生成参考路径RP的具体驾驶环境中车辆10的模范路径。根据本实施例，包括该参考路径RP并且提供具有通过考虑分布而计算的一些余量的参考路径RP的范围被设置为可接受安全范围SR。可接受安全范围SR对应于权利要求中的预定范围。
A-4.可接受控制输入范围θsafe的计算
下面描述可接受控制输入范围计算器160(图1中示出)对可接受控制输入范围θsafe的计算。如上所述，可接受控制输入范围θsafe表示在当前时刻t接受的转向角度的范围(转向角度θ的最小可接受值θmin和最大可接受值θmax)，以便使得通过参考驾驶动作特性信息DI和车辆特性信息VI而估计的车辆10的路径在估计间隔内保持在可接受安全范围SR中。可接受控制输入范围计算器160从约束满足的观点来解下面的可接受控制输入范围计算问题，从而设置可接受控制输入范围θsafe。
<可接受控制输入范围计算问题>
[数学式7]
给出:模型驾驶行为(时刻t到t+K)、可接受安全范围SR(时刻t到t+K)、
估计间隔K
找到:在时间t的θsafe＝[θmin,θmax]
使得:考虑驾驶行为特性和车辆运动特性的车辆路径保持在可接受安全范围SR中。
A-5.操作干预确定和操作干预执行
下面描述由操作干预确定器170(图1中示出)进行的操作干预确定和由操作干预执行器180进行的操作干预执行。操作干预确定器170确定在当前时刻t的转向角度θ是否在可接受控制输入范围θsafe内。在当前时刻t的转向角度θ在可接受控制输入范围θsafe内时，操作干预确定器170确定不进行操作干预，而在当前时刻t的转向角度θ在可接受控制输入范围θsafe之外时，确定要进行操作干预。
在当前时刻t的转向角度θ在可接受控制输入范围θsafe之外且确定要进行操作干预时，操作支持输入确定器182可变地确定干预的程度或更具体地确定在当前时刻要添加到驾驶者转向扭矩Uh的干预支持输入Ua。图13是图示确定干预支持输入Ua的方法的一个示例的图。在图13的示例中，干预支持输入Ua被确定为预定固定值，而不管当前时刻t的转向角度θ大于最大可接受值θmax或当前时刻t的转向角度θ小于最小可接受值θmin。该值根据每个驾驶者的驾驶能力可变地设置。在图13的示例中，为了确保平滑操作感以及进一步降低驾驶者的陌生感，还根据靠近可接受控制输入范围θsafe的各个边界的瞬态区域θtra中的转向角度θ，通过干预支持输入Ua来进行操作干预。换句话说，在图13的示例中，在当前时刻t的转向角度θ在可接受控制输入范围θsafe中的瞬态区域θtra以外的任何区域中时，不进行操作干预。
操作干预执行器180使用由干预支持输入确定器182确定的干预支持输入Ua经由转向ECU 270进行关于转向的操作干预。
A-6.操作干预控制处理
图14是示出根据实施例的驾驶辅助ECU 100的操作干预控制处理的流程的流程图。驾驶辅助ECU 100首先从驾驶操作检测器210、车辆速度传感器220、偏航率传感器230、雷达单元250、相机单元160等获得车道边界和任何障碍物的检测结果以及关于驾驶操作、车辆速度、偏航率等的信息以掌握车辆10的驾驶环境(S110)。可接受安全范围设置器120随后根据掌握的驾驶环境使用模范驾驶动作信息MI来设置可接受安全范围SR(图12中所示)(S120)。
可接受控制输入范围计算器160随后通过使用驾驶动作特性信息DI和车辆特性信息VI来计算可接受控制输入范围θsafe(图2和图3中所示)(S130)。操作干预确定器170实时确定在当前时刻t的操作(转向角度θ)是否在可接受控制输入范围θsafe内(S140)。当确定当前时刻t的转向角度θ在可接受控制输入范围θsafe之外时(S140：否)，干预支持输入确定器182确定干预支持输入Ua(S150)并且操作干预执行器180使用所确定的干预支持输入Ua进行操作干预(S160)。
另一方面，当确定当前时刻t的转向角度θ在可接受控制输入范围θsafe之内时(S140：是)，操作干预确定器170确定在当前时刻t的转向角度θ是否在瞬态区域θtra(图13中所示)内(S142)。当确定当前时刻t的转向角度θ在瞬态区域θtra内时(S142：是)，干预支持输入确定器182确定干预支持输入Ua(S150)且操作干预执行器180使用所确定的干预支持输入Ua进行操作干预(S160)。当确定当前时刻t的转向角度θ在可接受控制输入范围θsafe内(S140：是)但在瞬态区域θtra(图13中所示)之外时(S142：否)，S150和S160的处理被跳过。
驾驶辅助ECU 100重复地执行上述的S110到S160的处理，除非接收到处理终止指令(S170：否)。当接收到处理终止指令时，驾驶辅助ECU 100终止操作干预控制处理(S170：是)。
如上所述，在本实施例的驾驶辅助ECU 100中，可接受安全范围设置器120设置可接受安全范围SR，其是关于车辆10的路径的范围。可接受控制输入范围计算器160计算可接受控制输入范围θsafe，其是在当前时刻t接受的转向角度θ的范围，以便使得通过使用指示车辆10的驾驶者的驾驶动作特性的驾驶动作特性信息DI估计的车辆10的路径在估计间隔内保持在可接受安全范围SR中。操作干预确定器170确定当前时刻t的转向角度θ是否在可接受控制输入范围θsafe内。当确定当前时刻t的转向角度θ在可接受控制输入范围θsafe之外时，操作干预执行器180进行关于转向的操作干预。本实施例的驾驶辅助ECU 100通过操作干预来确保安全，并且与使用统一确定技术来确定是否要进行操作干预的现有技术配置相比较，还通过使用用于车辆10的路径估计以便计算可接受控制输入范围θsafe的驾驶动作特性信息DI，进一步降低由于操作干预带来的驾驶者的陌生感。
本实施例的驾驶辅助ECU 100通过使用作为模范驾驶者的驾驶动作特性信息DI的模范驾驶动作信息MI来设置可接受安全范围SR。这个配置进行操作干预以引导驾驶者到模范驾驶动作且由此更可靠地确保安全。
此外，在本实施例的驾驶辅助ECU 100中，驾驶动作特性信息管理器150在车辆10的驾驶期间积累与驾驶者相关的指示车辆10的行为(行为信息)的驾驶数据，并且使用积累的驾驶数据生成驾驶动作特性信息DI。这个配置允许生成驾驶动作特性信息DI，其高准确性地反映了驾驶者的驾驶动作特性并由此更加有效地降低了驾驶者因为操作干预而带来的陌生感。
本实施例的驾驶辅助ECU 100还使用指示车辆10的运动特性的车辆特性信息VI用于车辆10的路径估计，目的在于计算可接受控制输入范围θsafe。这个配置使得能够通过考虑车辆10的运动特性来估计适当的路径，并由此高水平地满足所需安全和降低陌生感。
而且，在本实施例的驾驶辅助ECU 100中，干预支持输入确定器182可变地确定干预支持输入Ua。这个配置使得能够根据驾驶者的驾驶能力等使用适当干预支持输入Ua来进行操作干预。
在本实施例的驾驶辅助ECU 100中，为了由可接受控制输入范围计算器160计算可接受控制输入范围θsafe而估计的车辆的路径是无需操作干预的路径。与具有操作干预的路径估计相比较，这个配置允许以更高准确性进行路径估计，并由此导致以高准确性确定是否要进行操作干预。
B.修改
本描述中公开的技术不限于上面的实施例，而是可以被修改为各种方面，而不背离公开的范围。一些可能的修改在下面给出。
上面的实施例描述了关于车辆10的转向的操作干预控制。本公开还适用于例如关于车辆10的制动的操作干预控制，如在例如在盲十字路口停止的情况。本公开可以应用于关于制动的操作干预控制，例如如下面所述。
本修改的流程使用GPS 240、辐射体单元250、相机单元260等识别车辆10接近盲十字路口的驾驶环境(图14中的S110)并且设置关于车辆速度的可接受安全范围SR(图14中的S120)。图15是图示根据修改的设置可接受安全范围SR的方法的一个示例的图。在图15中，纵坐标示出车辆10的速度而横坐标示出与十字路口的距离。在十字路口之前5(m)的位置有停止线SL。图15示出通过使用模范驾驶者的驾驶数据而生成的参考路径RP以及通过提供具有一些余量的参考路径RP而生成的关于车辆速度的可接受安全范围SR。这显示模范驾驶者在停止线SL的位置处将车辆速度降低到近似零，在左右确认动作之后再次缓慢移动并且增加速度。流程计算了操作(制动踏板的下压角度)以保持车辆速度在估计间隔内在可接受安全范围SR中，作为可接受控制输入范围θsafe(图14中的S130)。流程随后基于当前时刻t的操作(制动踏板的下压角度)是否在可接受控制输入范围θsafe而确定是否要进行关于制动的操作干预(图14中的S140)。当确定要进行操作干预时，流程确定施加于制动踏板的踏板力作为干预支持输入Ua(图14中的S150)并使用确定的干预支持输入Ua经由制动ECU 280进行操作干预(图14中的S160)。
除了关于制动的操作干预控制，或者对关于制动的操作干预控制的替代，还可以执行关于加速度的操作干预控制。例如，当确定车辆速度低于估计间隔中的可接受安全范围SR时，可以进行操作干预以增加加速器踏板的下压角度。
如上所述，本公开的方面可以不仅进行关于转向的操作干预，而且进行关于制动或加速的操作干预，由此进一步降低驾驶者的陌生感，同时通过操作干预而确保安全。
上面的实施例中所述的车辆10的配置仅仅是说明性的。上述部件的一部分可以从车辆10中省略，或者上述部件以外的部件可以添加到车辆10中。上面实施例中所述的表示驾驶者的驾驶动作特性的模型仅仅是说明性的，可以使用另一模型，例如混合动态系统模型。上面实施例中所述的表示车辆的运动特性的模型仅仅是说明性的，可以使用另一模型，例如稳态环转模型(steady circular turning model)或恒定速度模型。
根据上面的实施例，当转向角度在可接受控制输入范围θsafe之外时，干预支持输入Ua被确定为预定固定值(如图13中所示)。根据修改，干预支持输入Ua可以根据当前时刻的转向角度θ而变化。根据上面的实施例，在可接受控制输入范围θsafe中的瞬态区域θtra中也进行操作干预。根据修改，在可接受控制输入范围θsafe中根本不进行操作干预。
根据上面的实施例，通过使用作为模范驾驶者的驾驶动作特性信息DI的模范驾驶动作信息MI来设置可接受安全范围SR。根据修改，可以通过使用一个具体驾驶者或多个驾驶者的驾驶动作信息DI来设置可接受安全范围SR。而且，并非一定要使用驾驶动作特性信息DI来设置可接受安全范围SR。可以使用任何方法来设置可接受安全范围SR，只要可接受安全范围SR被设置为要保持车辆10的行为的范围，以便确保车辆10的安全。
根据上面的实施例，估计间隔是时间间隔。但是，估计间隔可以是距离间隔。
根据上面的实施例，驾驶辅助ECU 100执行在紧急状态之前的阶段触发的普通操作干预控制。驾驶辅助ECU 100可以另外执行紧急操作干预控制，以基于例如使用诸如碰撞时间(TTC)的风险因子的仅物理限制而进行操作干预。
在以上的实施例和修改中所述的对驾驶者建模的技术等的细节还在下面的参考文献中公布：
Noriyasu Noto等“Steering assisting system for obstacle avoidancebased on personalized potential field(基于个性化势场的用于故障排除的转向辅助系统)”，Intelligent Transportation Systems(智能交通系统)(ITSC)2012；
Ikami Norimitsu等“Online parameter estimation of driving behaviorusing probability-weighted ARX models(使用概率加权ARX模型的驾驶行为的在线参数估计)”，Intelligent Transportation Systems(智能交通系统)(ITSC)2011；
Okuda et al等“Obstacle avoiding assist control based on personalizedpotential technique(基于个性化势技术的故障避免辅助控制)”，Journal ofAutomotive Engineers(汽车工程学报)44.3(2013)p895-901；以及
Nagai等“Obstacle avoiding assist control based on personalizedpotential technique(基于个性化势技术的故障避免辅助控制)(第2部分)”，Proceedingsof Autumn Symposium(秋季研讨会会刊)211-20135816，2013。
参考标记列表
10：车辆，100：驾驶辅助ECU，110：模范驾驶动作信息存储单元，120：可接受安全范围设置器，130：车辆特性信息存储单元，140：驾驶动作特性信息存储单元，150：驾驶动作特性信息管理器，160：可接受控制输入范围计算器，170：操作干预确定器，180：操作干预执行器，182：干预支持输入确定器，210：驾驶操作检测器，220：车辆速度传感器，230：偏航率传感器，240：GPS，250：雷达单元，260：相机单元，270：转向ECU，272：转向设备，280：制动ECU，282：制动设备，DI：驾驶动作特性信息，MI：模范驾驶动作信息，VI：车辆特性信息

Claims (7)

1.一种驾驶辅助设备，被配置为在车辆的预定操作中进行干预，所述驾驶辅助设备包括：
范围设置器，所述范围设置器被配置为设置预定范围，所述预定范围是关于所述车辆的行为的范围；
可接受控制输入范围计算器，所述可接受控制输入范围计算器被配置为：获得指示在所述车辆前方存在障碍物的某个驾驶环境中所述车辆的驾驶者的驾驶动作特性的驾驶动作特性信息，所述驾驶动作特性指示所述驾驶者可能以什么速度采用哪条路径，其中，从用于所述车辆的多个驾驶者的多个驾驶动作特性信息中获得所述驾驶动作特性信息；并且计算作为在当前时刻接受的操作的范围的可接受控制输入范围，以便使得使用所获得的驾驶动作特性信息估计的所述车辆的行为在预定估计间隔上保持在预定范围中；
确定器，所述确定器被配置为确定在当前时刻的操作是否在所述可接受控制输入范围内；以及
操作干预执行器，所述操作干预执行器被配置为当确定在当前时刻的操作在所述可接受控制输入范围之外时进行所述干预，
其中，所述范围设置器获得作为模范驾驶者的驾驶动作特性信息的模范驾驶动作信息，并且使用所获得的模范驾驶动作信息来设置所述预定范围。
2.根据权利要求1所述的驾驶辅助设备，进一步包括：
驾驶动作特性信息管理器，所述驾驶动作特性信息管理器被配置为积累与所述车辆的驾驶者相关的、指示在所述车辆的驾驶期间的所述车辆的行为的行为信息，以及使用所积累的行为信息来生成所述驾驶动作特性信息。
3.根据权利要求1至2中的任意一项所述的驾驶辅助设备，
其中，所述可接受控制输入范围计算器获得指示所述车辆的运动特性的车辆特性信息，并且使用所述驾驶动作特性信息和所述车辆特性信息来估计所述车辆的行为。
4.根据权利要求1至2中的任意一项所述的驾驶辅助设备，进一步包括：
干预支持输入确定器，所述干预支持输入确定器被配置为可变地确定所述干预的程度。
5. 根据权利要求1至2中的任意一项所述的驾驶辅助设备，
其中，所述操作是转向操作，以及
所述车辆的行为包括所述车辆的路径。
6. 根据权利要求1至2中的任意一项所述的驾驶辅助设备，
其中，所述操作是制动操作和加速操作中的至少一个，以及
所述车辆的行为包括所述车辆的速度。
7.根据权利要求1至2中的任意一项所述驾驶辅助设备，
其中，所述可接受控制输入范围计算器在没有所述干预的情况下估计所述车辆的行为。
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