CN108137046B - 车辆的行驶辅助装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种既能够抑制运算负荷的增大又能够设定目标行驶路径的车辆的行驶辅助装置。自动驾驶控制装置(50)具备：存储横向加速度的变化量的限制值与时间的关系的图的存储部(51)；在被输入了确定目标位置的信息时，基于该目标位置、到达预测时间以及被存储于存储部(51)的图，制作表示车辆的横向加速度与时间的关系的横向加速度曲线(PRAy)的曲线制作部(52)；对制作出的横向加速度曲线(PRAy)进行两次积分，导出直至目标位置为止的目标行驶路径(RT)的目标导出部(53)。

Description

车辆的行驶辅助装置
技术领域
本发明涉及设定直至在车辆横向上与车辆不同的目标位置为止的车辆的目标行驶路径的车辆的行驶辅助装置。
背景技术
在专利文献1中记载了设定用于避免与位于车辆前方的障碍物碰撞的目标行驶路径的车辆的行驶辅助装置的一个例子。该文献1所记载的行驶辅助装置中，在探测出在车辆前方存在障碍物的情况下，导出避开该障碍物的多条行驶路径。而且，利用多个项目分别评价该各行驶路径，将该各行驶路径中评价结果最好的行驶路径设定为目标行驶路径。此外，在专利文献1中，作为评价项目可举出车辆与障碍物的接近状态、道路的边界部与车辆的接近状态等。
专利文献1：日本特开2007-253745号公报
然而，在上述行驶辅助装置中，在设定目标行驶路径时，导出多条行驶路径，在此基础上，需要利用多个项目来评价上述各行驶路径，用于设定目标行驶路径的运算负荷变高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既能够抑制运算负荷的增大又能够设定目标行驶路径的车辆的行驶辅助装置。
用于解决上述课题的车辆的行驶辅助装置是对直至在车辆横向上与车辆不同的目标位置为止的车辆的目标行驶路径进行设定的装置。该车辆的行驶辅助装置具备：存储部，其存储与车辆的横向加速度的变化量相关的参数；曲线(Profile)制作部，其在被输入了确定目标位置的信息时，基于该目标位置、车辆到达该目标位置所需的时间的预测值亦即到达预测时间、以及被存储于存储部的上述参数，制作表示车辆的横向加速度与时间的关系的横向加速度曲线；以及目标导出部，其对制作出的横向加速度曲线进行两次积分，导出直至目标位置为止的目标行驶路径。
根据上述结构，若被输入确定目标位置的信息，则制作表示车辆的横向加速度与时间的关系的横向加速度曲线。该横向加速度曲线成为直至到达预测时间为止的横向加速度的变化的指标。而且，对该横向加速度曲线进行两次积分，由此制作成为直至到达预测时间为止的、车辆向横向的移动量亦即横向距离的变化的指标的曲线，能够将该曲线作为直至目标位置为止的目标行驶路径。即，能够设定目标行驶路径，而不必通过取得目标位置而制作多条行驶路径，并利用多个项目评价该多条行驶路径。因此，既能够抑制运算负荷的增大又能够设定目标行驶路径。
另外，在上述车辆的行驶辅助装置中，优选曲线制作部在被输入了确定目标位置的信息、和确定位于车辆与该目标位置之间的经由位置的信息时，制作如下横向加速度曲线，即在车辆前后方向上经由位置越接近车辆的当前位置，则在到达预测时间中、车辆到达该经由位置所需的时间的预测值亦即预测时间所占的比例越小的方式的横向加速度曲线。在该情况下，目标导出部能够通过对由曲线制作部制作出的横向加速度曲线进行两次积分，而导出车辆经由经由位置而到达目标位置的方式的目标行驶路径。根据该结构，即使目标位置相同，也能够导出与被确定的经由位置对应的目标行驶路径。即，能够提高目标行驶路径的设定的自由度。
另外，在上述车辆的行驶辅助装置中，优选曲线制作部在被输入了确定目标位置的信息、和确定车辆到达该目标位置的时刻的该车辆的姿态角亦即车辆的最终姿态角的信息时，基于该目标位置、该最终姿态角、到达预测时间以及被存储于存储部的上述参数，制作横向加速度曲线。在该情况下，目标导出部能够通过对由曲线制作部制作出的横向加速度曲线进行两次积分，而导出到达了目标位置的车辆的姿态角成为最终姿态角的方式的目标行驶路径。此外，车辆的姿态角是因车辆的偏航运动而变化的车辆的旋转角。而且，最终姿态角是以沿着目标行驶路径的行驶开始前的车辆的姿态角为基准的相对旋转角，是车辆到达了目标位置的时刻的车辆的姿态角的目标值。
根据上述结构，即使目标位置相同，也能够导出与被确定的最终姿态角对应的目标行驶路径。即，能够提高目标行驶路径的设定的自由度。
这里，作为需要进行目标行驶路径的设定的情况能够例举：以避开在车辆前方存在的障碍物的方式使车辆行驶的情况、使车辆在转弯的道路(车道)行驶的情况、使车辆行驶的道路改变的情况等。而且，在车辆正在沿着目标行驶路径行驶的过程中，例如在障碍物移动、或道路的转弯的曲率变化后等，有时目标位置改变。这样在目标位置改变后，有时需要进行目标行驶路径的再设定。
因此，在上述车辆的行驶辅助装置中，优选曲线制作部在沿着由目标导出部导出的目标行驶路径行驶的车辆还未到达目标位置的状况下，被输入了表示该目标位置的改变的信息时，基于改变后的目标位置、车辆到达该改变后的目标位置所需的时间的预测值亦即到达预测时间、以及被存储于存储部的上述参数，制作横向加速度曲线。根据该结构，在目标导出部中，能够通过对由曲线制作部制作出的新的横向加速度曲线进行两次积分，而导出直至改变后的目标位置为止的目标行驶路径。这样在目标位置改变后，由于目标行驶路径被再设定，因此能够更适当地进行车辆的行驶辅助。
此外，在上述车辆的行驶辅助装置中，既能够抑制运算负荷的增大又能够设定目标行驶路径。因此，在改变目标位置后，能够在早期阶段设定新的目标行驶路径。
附图说明
图1是表示具备车辆的行驶辅助装置的一个实施方式亦即自动驾驶控制装置的自动驾驶辅助系统的简要结构的框图。
图2是表示在该自动驾驶辅助系统中，辅助控制用的应用部的一个例子亦即PCS部的功能结构、和其周边结构的框图。
图3的(a)、(b)是表示横向加速度的变化量的限制值与时间的关系的图。
图4是对为了导出目标行驶路径而使该自动驾驶控制装置执行的处理程序进行说明的流程图。
图5是表示用于使本车进行车道变化的目标行驶路径的示意图。
图6的(a)是表示使本车进行车道变化时制作的横向加速度曲线的图，(b)是表示横向速度曲线的图，(c)是表示横向距离曲线的图。
图7的(a)是表示使本车进行车道变化时制作的横向加速度曲线的图，(b)是表示横向速度曲线的图，(c)是表示横向距离曲线的图。
图8是表示用于使本车进行车道保持的目标行驶路径的示意图。
图9的(a)是表示使本车进行车道保持时制作的横向加速度曲线的图，(b)是表示横向速度曲线的图，(c)是表示横向距离曲线的图。
图10是表示在经由位置被设定有两个的情况下，本车的当前位置、第一个经由位置、第二个经由位置以及目标位置的位置关系的示意图。
图11是表示在经由位置被设定有两个的情况下，用于使本车经由第一个经由位置到达第二个经由位置的目标行驶路径的示意图。
图12是表示在经由位置被设定有两个的情况下，在本车到达了第一个经由位置的时刻制作的、从第一个经由位置到第二个经由位置为止的目标行驶路径的示意图。
图13是表示在经由位置被设定有两个的情况下，本车在到达了第二个经由位置的时刻制作的、从第二个经由位置到目标位置为止的目标行驶路径的示意图。
具体实施方式
以下，根据图1～图13对车辆的行驶辅助装置的一个实施方式进行说明。
在图1中图示了具备本实施方式的车辆的行驶辅助装置亦即自动驾驶控制装置50的自动驾驶辅助系统10。在该自动驾驶辅助系统10中，实施用于辅助车辆的自动驾驶的各种辅助控制。在该辅助控制中，能够根据车辆行驶的道路的状况(转弯的曲率等)、以及在车辆前方是否存在障碍物等来设定目标行驶路径RT，并使车辆沿着该目标行驶路径RT行驶。此外，作为“辅助控制”可举出例如自适应巡航控制(以下称为“ACC”。)、预碰撞安全系统(以下称为“PCS”。)、车道保持辅助(以下称为“LKA”。)。
如图1所示，在自动驾驶辅助系统10中，电连接有外观识别传感器111以及位置取得传感器112。外观识别传感器111是对在本车的前方是否存在障碍物(其它车辆、行人以及护栏等)、本车与障碍物的距离等进行检测的检测系统，构成为具备照相机等拍摄装置、毫米波雷达等。位置取得传感器112是取得本车的位置的传感器，例如能够例举GPS传感器。此外，“GPS”是“Global Positioning System：全球定位系统”的简称。
另外，如图1以及图2所示，在自动驾驶辅助系统10中，作为对本车的状态进行检测的检测系统，电连接有车速传感器113、偏航(横摆)率传感器114、前后加速度传感器115以及横向加速度传感器116。车速传感器113是对本车的车身速度VS进行检测的检测系统，例如能够例举对车轮的旋转速度进行检测的传感器。偏航率传感器114是对本车的偏航率Yr进行检测的检测系统。前后加速度传感器115是对本车的前后方向的加速度亦即前后加速度Ax进行检测的检测系统，横向加速度传感器116是对本车的横向的加速度亦即横向加速度Ay进行检测的检测系统。
另外，在自动驾驶辅助系统10中，电连接有对本车的动力源亦即发动机进行控制的发动机ECU21、对本车的车轮的转向角进行控制的转向ECU22以及对本车的制动装置进行控制的制动ECU23。而且，自动驾驶辅助系统10向上述ECU21～23输出伴随着PCS等的辅助控制的实施而进行的自动驾驶所需的控制量。此外，在图1中示出了通过使在本车的右轮与左轮之间产生制动力差，而对其行进方向、即车辆的姿态角θ进行控制的例子。这里所说的“车辆的姿态角θ”是因车辆的偏航运动而变化的车辆的旋转角。
如图1所示，自动驾驶辅助系统10作为辅助控制用的应用部，具有ACC部31、PCS部32以及LKA部33。ACC部31制作ACC的实施所需的信息，并将该信息向自动驾驶控制装置50输出。PCS部32制作PCS的实施所需的信息，并将该信息向自动驾驶控制装置50输出。LKA部33制作LKA的实施所需的信息，并将该信息向自动驾驶控制装置50输出。
在图2中图示了辅助控制用的应用部的一个例子亦即PCS部32的功能结构。如图2所示，PCS部32具有目标位置设定部41及控制结束开始判定部42。信息被从外观识别传感器111以及位置取得传感器112向目标位置设定部41输入。而且，目标位置设定部41设定目标位置(X2，Y2)以及经由位置(X1，Y1)中的至少目标位置(X2，Y2)、到达预测时间Tend，并将确定该设定内容的信息向自动驾驶控制装置50输出。另外，目标位置设定部41还根据本车行驶的道路的状况设定最终姿态角θend，并将确定该最终姿态角θend的信息向自动驾驶控制装置50输出。
目标位置(X2，Y2)是在本车的横向上与本车的当前位置(X0，Y0)不同的位置，是基于从外观识别传感器111输入的信息在当前时刻能够设定的自动驾驶的最终目的地。例如由PCS设定的目标位置(X2，Y2)是能够判断为能够避免与作为避开对象的障碍物碰撞的位置，例如是在车辆横向上与该障碍物相邻的位置(图5中由双点划线表示的位置)。
此外，“X0”是本车的当前位置的前后方向位置(图5所示的X方向的位置)，“Y0”是本车的当前位置的横向位置(图5所示的Y方向的位置)。而且，“X2”是以当前位置的前后方向位置X0作为基准的目标位置的相对前后方向位置。另外，“Y2”是以当前位置的横向位置Y0作为基准的目标位置的相对横向位置。
经由位置(X1，Y1)是本车的当前位置(X0，Y0)与目标位置(X2，Y2)之间的位置。即“X1”是以当前位置的前后方向位置X0作为基准的经由位置的相对前后方向位置，“Y1”是以当前位置的横向位置Y0作为基准的经由位置的相对横向位置。而且，在设定了该经由位置(X1，Y1)的情况下，PCS部32能够向自动驾驶控制装置50请求经由经由位置(X1，Y1)而到达目标位置(X2，Y2)的样式的目标行驶路径RT的设定。
到达预测时间Tend是本车从本车的当前位置(X0，Y0)移动到目标位置(X2，Y2)为止所需的时间的预测值。到达预测时间Tend能够基于当前时刻的本车的横向加速度Ay、偏航率Yr以及车身速度VS等来运算。例如在实施PCS的情况下，在到达已设定的到达预测时间Tend之前使本车的横向位置与目标位置的横向位置Y2相等，从而能够避免本车与障碍物碰撞。
最终姿态角θend是沿着目标行驶路径RT行驶的本车到达目标位置(X2，Y2)时的该本车的姿态角的目标值。该最终姿态角θend是将设定目标行驶路径RT时的本车的姿态角作为基准的相对旋转角。因此，在使设定目标行驶路径RT时的本车的姿态角、与到达目标位置(X2，Y2)时的本车的姿态角相同的情况下，对最终姿态角θend设定“0(零)”。
控制结束开始判定部42在未实施PCS时判定是否需要该PCS的实施。例如控制结束开始判定部42在由目标位置设定部41设定的目标位置(X2，Y2)改变后，将PCS的开始请求向自动驾驶控制装置50输出。另外，控制结束开始判定部42在实施了PCS时，基于从各种传感器111～116输入的信息、从制动ECU23输入的信息，判定是否可以结束PCS。例如控制结束开始判定部42在本车到达了目标位置(X2，Y2)的情况下，判定为可以结束PCS，将PCS的结束请求向自动驾驶控制装置50输出。
此外，这里，作为应用部的功能结构的一个例子，参照图2对PCS部32的功能结构进行了说明。关于PCS部32以外的其它应用部(ACC部31、LKA部33等)的功能结构，在设定目标位置(X2，Y2)以及到达预测时间Tend(以及经由位置(X1，Y1)与最终姿态角θend)这一点，以及输出PCS等的辅助控制的开始请求、结束请求这一点与PCS部32大致相同。因此，省略PCS部32以外的其它应用部的功能结构的说明。
如图1所示，各种信息被从ACC部31、PCS部32以及LKA部33等的应用部向自动驾驶辅助系统10的自动驾驶控制装置50输入。在自动驾驶控制装置50中，例如制作用于改变本车的横向位置的本车的目标行驶路径RT，运算为了使本车沿着该目标行驶路径RT行驶而所需的控制量。而且，这样的控制量被从自动驾驶控制装置50向制动ECU23输出。
自动驾驶控制装置50具有存储部51、曲线制作部52、目标导出部53以及控制量指示部54。
在存储部51中预先存储有图3的(a)、(b)所示的图。上述各图是表示横向加速度的变化量的限制值AyL与时间的关系的图。即，在本实施方式中，横向加速度的变化量的限制值AyL相当于“与车辆的横向加速度的变化量相关的参数”。
图3的(a)所示的图在PCS等的辅助控制的开始时、以及改变车辆的横向加速度Ay的变化方向后被使用。这里所说的“改变横向加速度Ay的变化方向后”是指在从使横向加速度Ay增大的期间亦即增大期间过渡至使横向加速度Ay减少的减少期间时刚过渡至减少期间之后的情况、以及从减少期间过渡至增大期间时刚过渡至增大期间之后的情况。
如图3的(a)所示，横向加速度的变化量的限制值AyL随着时间经过而逐渐变大。此时的限制值AyL的变化斜度，即每单位时间的限制值AyL的变化量根据车辆的各种规格而被设定。另外，若时间到达限制解除时间TM1，则限制值AyL变得与横向加速度的上限值AyMax相等。而且，在这以后，限制值AyL被保持为上限值AyMax。此外，横向加速度的上限值AyMax被设定为与本车能够产生的横向加速度的实际上限值相等的值或者比该实际上限值稍小的值。
图3的(b)所示的图在PCS等的辅助控制的结束时、以及改变车辆的横向加速度Ay的变化方向时被使用。这里说是的“改变横向加速度Ay的变化方向时”是指在从上述增大期间过渡至上述减少期间时即将过渡至减少期间之前的情况、以及从减少期间过渡至增大期间时即将过渡至增大期间之前的情况。
如图3的(b)所示，横向加速度的变化量的限制值AyL在直至时间到达限制开始时间TM2为止被保持为横向加速度的上限值AyMax。然后，在时间到达限制开始时间TM2以后，限制值AyL随着时间经过而逐渐变小，最终变得与“0(零)”相等。此时的限制值AyL的变化斜度，即每单位时间的限制值AyL的变化量根据车辆的各种规格而被设定。
返回图1，曲线制作部52在被从PCS部32等的应用部输入了确定目标位置(X2，Y2)的信息等之后，制作表示车辆的横向加速度Ay与时间的关系的横向加速度曲线PRAy。该横向加速度曲线PRAy例如如图6的(a)所示，表示从当前时刻到经过到达预测时间Tend的时刻为止的横向加速度Ay的变化的指标。即，曲线制作部52基于目标位置(X2，Y2)、到达预测时间Tend、被存储于存储部51的图(参照图3的(a)、(b))，制作横向加速度曲线PRAy(参照图6的(a))。另外，在被从应用部输入了确定经由位置(X1，Y1)的信息的情况下，曲线制作部52还考虑经由位置(X1，Y1)来制作横向加速度曲线PRAy。另外，在确定最终姿态角θend的信息被从应用部输入的情况下，曲线制作部52还考虑最终姿态角θend来制作横向加速度曲线PRAy。而且，曲线制作部52将制作出的横向加速度曲线PRAy向目标导出部53输出。
目标导出部53具有第一积分部531和第二积分部532。第一积分部531在被从曲线制作部52输入横向加速度曲线PRAy时，对该横向加速度曲线PRAy进行积分处理，从而制作表示车辆的横向速度Vy与时间的关系的横向速度曲线PRVy(参照图6的(b))。该横向速度曲线PRVy表示从当前时刻到经过到达预测时间Tend的时刻为止的横向速度Vy的变化的指标。此外，这里所说的横向速度Vy是沿水平面的方向、且在当前时刻与车辆前后方向正交的车辆横向的速度，是图5所示的Y方向的速度。
第二积分部532对由第一积分部531制作出的横向速度曲线PRVy进行积分处理，从而制作表示以本车的当前位置(X0，Y0)为基准的向车辆横向的移动量亦即横向距离Ly与时间的关系的横向距离曲线PRLy(参照图6的(c))。该横向距离曲线PRLy表示从当前时刻到经过到达预测时间Tend的时刻为止的横向距离Ly的变化的指标。即，该横向距离曲线PRLy相当于从本车的当前位置(X0，Y0)到目标位置(X2，Y2)为止的目标行驶路径RT。即，在本实施方式中，通过对横向加速度曲线PRAy进行两次积分，能够导出从本车的当前位置(X0，Y0)到目标位置(X2，Y2)为止的目标行驶路径RT。而且，第二积分部532将这样导出的目标行驶路径RT向控制量指示部54输出。
控制量指示部54对用于使本车沿着被输入的目标行驶路径RT行驶的控制量进行运算。具体而言，控制量指示部54基于目标行驶路径RT来运算前馈控制量，基于从目标行驶路径求出的请求控制量与该前馈控制量的偏差来运算反馈控制量。而且，控制量指示部54将这样的各控制量向制动ECU23输出。
接下来，参照图4所示的流程图对用于设定目标行驶路径RT的处理程序进行说明。该处理程序按照预先设定的控制周期被执行。
如图4所示，在步骤S11中，曲线制作部52取得目标位置(X2，Y2)、到达预测时间Tend、经由位置(X1，Y1)以及最终姿态角θend。此外，在未被从PCS部32等应用部输入确定经由位置(X1，Y1)的信息的情况下，曲线制作部52无法取得经由位置(X1，Y1)。同样，在未被从应用部输入确定最终姿态角θend的信息的情况下，曲线制作部52无法取得最终姿态角θend。
在接下来的步骤S12中，曲线制作部52判定开始判定标志是否被设置为打开。该开始判定标志在被从PCS部32等应用部输入了PCS等的辅助控制的开始请求之后被设置为打开，在被从该应用部输入了辅助控制的结束请求之后被设置为关闭。然后，在开始判定标志被设置为打开的情况下(步骤S12：是)，将处理过渡至步骤S13。另一方面，在开始判定标志被设置为关闭的情况下(步骤S12：否)，不设定目标行驶路径RT，使本处理程序结束。
在步骤S13中，曲线制作部52取得本车的信息，即本车的当前位置(X0，Y0)、车辆的横向速度Vy以及车辆的横向加速度Ay。然后，在下一个步骤S14中，曲线制作部52制作横向加速度曲线PRAy。
这里，参照图5以及图6，以改变本车C0行驶的道路时，即车道变化时的横向加速度曲线PRAy的制作为例来进行说明。此外，在图5中图示了本车C0进行应避免与前方的障碍物C1(在这种情况下，前行车辆)碰撞的车道变化的情况。在该情况下，能够取得目标位置(X2，Y2)、经由位置(X1，Y1)以及到达预测时间Tend，而无法取得最终姿态角θend。另外，经由位置(X1，Y1)在图5所示的X方向亦即车辆前后方向上，被设定于本车C0的当前位置(X0，Y0)与目标位置(X2，Y2)的中间。
如图6的(a)所示，设定了从当前时刻至到达预测时间Tend为止的横向加速度曲线的大致的图案。即，车道变化时的曲线图案是使横向加速度Ay增大后，使横向加速度Ay减少，之后，使横向加速度Ay增大的形状。而且，PCS等的辅助控制的实施期间MM根据被设定的经由位置(X1，Y1)的数量而被划分为多个区间。在图5以及图6所示的例子中，经由位置(X1，Y1)仅被设定有一个，所以该实施期间MM被划分为两个区间MM1、MM2。此外，在经由位置(X1，Y1)被设定为两个的情况下，该实施期间MM被划分为3个区间。
接着，使用以下所示的关系式(式1)、(式2)以及(式3)，运算上述实施期间MM的前半个区间亦即第一区间MM1的时间长度T1、以及实施期间MM的后半个区间亦即第二区间MM2的时间长度T2。此外，第一区间MM1的时间长度T1、与第二区间MM2的时间长度T2之和与上述实施期间MM的时间长度，即到达预测时间Tend相等。
[数1]
Figure BDA0001611203500000101
Figure BDA0001611203500000102
Figure BDA0001611203500000103
在经由位置(X1，Y1)在车辆前后方向上，被设置于本车的当前位置(X0，Y0)与目标位置(X2，Y2)的中间的情况下，根据关系式(式1)可知，“D”成为“5”。另一方面，在车辆前后方向上，在经由位置(X1，Y1)与本车的当前位置(X0，Y0)相比接近目标位置(X2，Y2)的情况下，“D”变得比“5”大，在车辆前后方向上，在经由位置(X1，Y1)与目标位置(X2，Y2)相比接近本车的当前位置(X0，Y0)的情况下，“D”变得比“5”小。即，在到达预测时间Tend中、对于本车到达经由位置(X1，Y1)为止所需的时间的预测值亦即预测时间(T1)所占的比例“D/10”而言，在车辆前后方向上经由位置(X1，Y1)越接近当前位置(X0，Y0)，则“D/10”变得越小。而且，在“D”为“5”的情况下，第一区间MM1的时间长度T1与第二区间MM2的时间长度T2相等，另一方面，在“D”不为“5”的情况下，第一区间MM1的时间长度T1变得与第二区间MM2的时间长度T2相互不同。
第一区间MM1中的本车的横向加速度的平均值Aave1能够通过使用以下所示的关系式(式4)来运算。而且，在第一区间MM1中由表示横向加速度Ay的时间推移的实线围起的部分的面积如图6的(a)中虚线所示，能够视为与横向加速度的平均值Aave1、和第一区间MM1的时间长度T1之积相等。而且，该面积能够由以下所示的关系式(式5)表示。此外，在关系式(式5)中，“Ap1”是第一区间MM1中的本车的横向加速度的最大值，“A0”是第一区间MM1的开始时刻的本车的横向加速度，“Ac”是第一区间MM1的结束时刻的本车的横向加速度。此外，在图5以及图6所示的例子中，第一区间MM1的结束时刻的本车的横向加速度Ac与第一区间MM1的开始时刻的车辆的横向加速度A0相等。
[数2]
Figure BDA0001611203500000111
Figure BDA0001611203500000112
另外，上述关系式(式4)能够转换为以下所示的关系式(式6)。而且，本车C0的当前位置的横向位置Y0、经由位置的横向位置Y1以及本车的当前时刻的横向速度Vy0是已经取得的，第一区间MM1的时间长度T1能够使用上述关系式(式1)、(式2)来运算。而且，将这样的参数代入关系式(式6)，从而求出第一区间MM1中的本车的横向加速度的最大值Ap1，即第二时刻t12的横向加速度的请求值。
[数3]
Figure BDA0001611203500000113
另外，第二区间MM2中的本车的横向加速度的平均值Aave2能够通过使用以下所示的关系式(式7)来运算。而且，在第二区间MM2中由表示横向加速度Ay的时间推移的实线围起的部分的面积如图6的(a)中由虚线所示，能够视为与横向加速度的平均值Aave2、和第二区间MM2的时间长度T2之积相等。而且，该面积能够由以下所示的关系式(式8)表示。此外，在关系式(式8)中，“Ap2”是第二区间MM2中的车辆的横向加速度的最小值的大小，“Ac”是第二区间MM2的开始时刻的车辆的横向加速度，“Ae”是第二区间MM2的结束时刻的本车的横向加速度。此外，在图5以及图6所示的例子中，第二区间MM2的结束时刻的本车的横向加速度Ae与第二区间MM2的开始时刻的本车的横向加速度Ac(＝A0)相等。
[数4]
Figure BDA0001611203500000121
Figure BDA0001611203500000122
另外，在未被输入确定最终姿态角θend的信息的情况下，横向加速度的平均值Aave2和第二区间MM2的时间长度T2之积、与横向加速度的平均值Aave1和第一区间MM1的时间长度T1之积相等。另一方面，在被输入确定最终姿态角θend的信息，该最终姿态角θend与车辆的当前时刻的姿态角θ不同的情况下，横向加速度的平均值Aave2和第二区间MM2的时间长度T2之积、不同于横向加速度的平均值Aave1和第一区间MM1的时间长度T1之积。
上述关系式(式8)能够转换为以下所示的关系式(式9)。另外，由于已经能够掌握本车C0的当前位置的横向位置Y0、经由位置的横向位置Y1、本车C0的当前时刻的横向速度Vy0以及第一区间MM1的时间长度T1，所以使用上述关系式(式4)，从而能够求出第一区间MM1中的横向加速度的平均值Aave1。而且，将本车C0的当前时刻的横向速度Vy0、第一区间MM1的时间长度T1以及第一区间MM1中的横向加速度的平均值Aave1代入以下所示的关系式(式10)，从而能够求出本车C0到达经由位置(X1，Y1)的时刻的横向速度Vy1。而且，将取得完毕的经由位置的横向位置Y1、目标位置的横向位置Y2以及第二区间MM2的时间长度T2、经由位置(X1，Y1)处的本车的横向速度Vy1代入关系式(式9)，从而能够求出第二区间MM2中的本车的横向加速度的最小值Ap2，即第四时刻t14的横向加速度的请求值。
[数5]
Figure BDA0001611203500000123
Vv1＝V70+Aave1·T1…式(10)
这样求出上述实施期间MM中的横向加速度的最大值Ap1以及最小值Ap2，由此能够求出从第一时刻t11到第二时刻t12为止的横向加速度Ay的增大方式、从第二时刻t12到第四时刻t14为止的横向加速度Ay的减少方式、以及从第四时刻t14到第五时刻t15为止的横向加速度Ay的增大方式。此时，使用如图3的(a)、(b)所示的图。
即，从第一时刻t11开始不久的期间，使用图3的(a)所示的图，由此每单位时间的横向加速度的增大量逐渐变大。另外，从第二时刻t12的稍许之前开始使用图3的(b)所示的图，由此每单位时间的横向加速度的增大量逐渐变小。而且，在第二时刻t12，每单位时间的横向加速度的增大量变得与“0(零)”相等。
另外，在从第二时刻t12开始不久的期间，使用图3的(a)所示的图，由此每单位时间的横向加速度的减少量逐渐变大。经过第三时刻t13，从第四时刻t14的稍许之前开始使用图3的(b)所示的图，由此每单位时间的横向加速度的减少量逐渐变小。而且，在第四时刻t14，每单位时间的横向加速度的减少量变得与“0(零)”相等。此外，在从第二时刻t12到第四时刻t14为止的期间，在第三时刻t13，每单位时间的横向加速度的减少量变得最大。
另外，在从第四时刻t14开始不久的期间，使用图3的(a)所示的图，由此每单位时间的横向加速度的增大量逐渐变大。从第五时刻t15的稍许之前开始使用图3的(b)所示的图，由此每单位时间的横向加速度的增大量逐渐变小。而且，在第五时刻t15，每单位时间的横向加速度的增大量变得与“0(零)”相等。
而且，这样若制作横向加速度曲线PRAy，则如图4所示的步骤S14结束，使处理过渡至步骤S15。
返回图4，在步骤S15中，目标导出部53的第一积分部531对横向加速度曲线PRAy进行积分，从而制作图6的(b)所示那样的横向速度曲线PRVy。此外，图6的(b)中的“Vy2”是本车C0移动到目标位置(X2，Y2)的时刻的横向速度的预测值。在下一个步骤S16中，目标导出部53的第二积分部532对横向速度曲线PRVy进行积分，从而导出图6的(c)所示那样的目标行驶路径RT。然后，本处理程序暂时结束。
即，在本实施方式中，通过在应用部设定目标位置(X2，Y2)，由此能够设定目标行驶路径RT。并且，在这样设定目标行驶路径RT时，不需要制作多条行驶路径的候补、用多个项目来评价该各候补。因此，在目标行驶路径RT的设定时能够抑制自动驾驶控制装置50的运算负荷的增大。
另外，用于设定目标行驶路径RT的处理程序按照规定的控制周期被执行。因此，在被从PCS部32等应用部输入了改变目标位置(X2，Y2的意旨之后，从该时刻的本车C0的当前位置(X0，Y0)到新的目标位置(X2，Y2)为止的目标行驶路径RT被重新设定。如上所述，由于由于设定目标行驶路径RT的运算负荷低，所以能够在早期阶段设定新的目标行驶路径RT。因此，能够根据时时刻刻变化的状况，实现更适当的行驶辅助。
另外，在本实施方式的车辆的驾驶辅助装置中，即使不改变目标位置(X2，Y2)，在改变了经由位置(X1，Y1)、最终姿态角θend的情况下，也能够进行目标行驶路径RT的再设定。因此，即使在经由位置(X1，Y1)、最终姿态角θend变化的情况下，也能够实现更适当的行驶辅助。
接下来，参照图7对经由位置(X1，Y1)被设定于与车辆前后方向的本车C0的当前位置(X0，Y0)与目标位置(X2，Y2)的中间不同的位置情况进行说明。作为这样的情况，例如能够例举在本车C0的前方存在多个障碍物，导出避开各障碍物那样的目标行驶路径RT的情况。
如图7的(a)、(b)、(c)所示，在经由位置(X1，Y1)在车辆前后方向上与目标位置(X2，Y2)相比更接近本车C0的当前位置(X0，Y0)的情况下，使用上述关系式(式1)求出的“D”变得比“5”小。因此，使用上述关系式(式2)、(式3)，由此第一区间MM1的时间长度T1变得比第二区间MM2的时间长度T2短。然后，使用上述关系式(式6)，由此求出第一区间MM1中的车辆的横向加速度的最大值Ap1，使用上述关系式(式9)，由此求出第二区间MM2中的车辆的横向加速度的最小值Ap2。在该情况下，第一区间MM1中的车辆的横向加速度的最大值Ap1的绝对值变得比第二区间MM2中的车辆的横向加速度的最小值Ap2的绝对值大。
接着，设定从当前时刻至到达预测时间Tend为止的横向加速度曲线的大致的图案。该情况下的曲线图案与图5以及图6所示的例子的情况相同。然后，使用图3的(a)、(b)所示的图修正基于该曲线图案的横向加速度Ay的变化方式，由此制作图7的(a)所示的横向加速度曲线PRAy。接着，对该横向加速度曲线PRAy进行积分，从而制作图7的(b)所示的横向速度曲线PRVy，对该横向速度曲线PRVy进行积分，从而导出图7的(c)所示的横向距离曲线PRLy，即目标行驶路径RT。通过这样代替经由位置(X1，Y1)，即使目标位置(X2，Y2)相同，也可导出不同的目标行驶路径RT。因此，通过在应用部适当地设定经由位置(X1，Y1)，由此能够提高目标行驶路径RT的设定的自由度。
接下来，参照图8以及图9对本车C0行驶的道路在前方转弯时的目标行驶路径RT的设定进行说明。在该情况下，虽经由位置(X1，Y1)未被设定，但最终姿态角θend利用应用部而被设定。
在该情况下，由于视为经由位置(X1，Y1)与目标位置(X2，Y2)相同，所以使用上述关系式(式1)，由此“D”成为“10”。因此，在上述关系式(式2)中“T1”成为“Tend”，在上述关系式(式3)中“T2”变得与“0(零)”相等。
作为从当前时刻至到达预测时间Tend为止的横向加速度曲线的大致的图案而采用的曲线图案与图6以及图7所示的例子的情况不同。即、该情况下的曲线图案为在使横向加速度Ay增大后，维持横向加速度Ay的形状。因此，在使用上述关系式(式6)运算“Ap1”时，向“Y1”代入目标位置的横向位置Y2，并且能够视为本车到达目标位置(X2，Y2)的时刻的横向加速度、即图9所示的横向加速度Ac与“Ap1”相等。而且，这样求出的“Ap1”能够视为上述实施期间MM中的横向加速度Ay的最大值。
若这样求出上述实施期间MM中的横向加速度Ay的最大值Ap1，则使用图3的(a)、(b)所示的图来修正基于该曲线图案的横向加速度Ay的变化方式，由此制作图9的(a)所示的横向加速度曲线PRAy。即，该横向加速度曲线PRAy成为使横向加速度Ay增大到使用上述关系式(式6)运算出的最大值Ap1，之后，以最大值Ap1保持横向加速度Ay的形状。
而且，对该横向加速度曲线PRAy进行积分，从而制作图9的(b)所示的横向速度曲线PRVy，对该横向速度曲线PRVy进行积分，从而导出图9的(c)所示的横向距离曲线PRLy、即目标行驶路径RT。在该情况下，在本车C0到达目标位置(X2，Y2)的时刻亦即第一时刻t31，在本车产生横向速度Vy。此时的横向速度Vy成为与由应用部设定的最终姿态角θend对应的速度。
因此，即使在利用应用部设定了最终姿态角θend的情况下，能够设定使本车C0到达设定目标位置(X2，Y2)的时刻的该本车的姿态角θ变得与最终姿态角θend大致相等那样的目标行驶路径RT。即，利用应用部设定最终姿态角θend，由此能够提高目标行驶路径RT的设定的自由度。
接下来，参照图10～图13对利用应用部在本车C0的当前位置(X0，Y0)与目标位置(X2，Y2)之间设定了多个(这里是两个)经由位置的情况下的目标行驶路径RT的设定进行说明。此外，将两个经由位置中的接近当前位置(X0，Y0)的一个经由位置设为第一经由位置(X11，Y11)，将两个经由位置中的远离当前位置(X0，Y0)的一个经由位置设为第二经由位置(X12，Y12)。
例如，在仅设定了一个经由位置的状态下，作为设定尽早地使本车C0向横向移动的方式的目标行驶路径RT的方法，能够例举如上所述那样的在车辆前后方向上与当前位置接近地设定经由位置的方法。在该情况下，经由位置与当前位置越近，则越容易设定在从该当前位置到经由位置之间强制使本车C0急剧地变化姿态角θ、即突然改变行进道路那样的目标行驶路径RT。此外，图10所示的虚线表示仅设定了第一经由位置(X11，Y11)，从当前位置(X0，Y0)经由第一经由位置(X11，Y11)到达目标位置(X2，Y2)的方式的目标行驶路径RTA。
而且，在存在这样强制使本车C0突然改变行进道路的可能性时，如图10所示，除了第一经由位置(X11，Y11)之外，有时还利用应用部在与目标行驶路径RTA相比靠横向外侧(图10的左侧)设定第二经由位置(X12，Y12)。
在该情况下，在自动驾驶控制装置50中，将车辆前后方向(图中上下方向)上、各经由位置中的、远离当前位置(X0，Y0)的第二经由位置(X12，Y12)设为临时的目标位置。而且，如图11所示，设定从当前位置(X0，Y0)经由第一经由位置(X11，Y11)到达第二经由位置(X12，Y12)的方式的目标行驶路径RT。在该情况下，利用与使用图6以及图7已说明的情况相同的方法，能够设定图11中实线所示那样的目标行驶路径RT。
即，能够根据第二经由位置(X12，Y12)与目标位置(X2，Y2)的位置关系推断本车C0从当前位置(X0，Y0)移动到第二经由位置(X12，Y12)为止所需的时间，能够将推断出的时间视为到达预测时间。而且，将该到达预测时间适当地代入上述各关系式，从而能够设定图11中实线所示那样的目标行驶路径RT。
若这样的目标行驶路径RT被设定，则以使本车C0沿着该目标行驶路径RT行驶方式，控制本车C0的偏航运动。
而且，如图12所示，若本车C0到达第一经由位置(X11，Y11)，则在自动驾驶控制装置50中，再次设定目标行驶路径RT。即，若本车C0到达第一经由位置(X11，Y11)，则能够将该第一经由位置(X11，Y11)视为本车C0的当前位置。然后，如图12中实线所示，导出从第一经由位置(X11，Y11)到临时的目标位置亦即第二经由位置(X12，Y12)的目标行驶路径RT。此时，基于第二经由位置(X12，Y12)以及目标位置(X2，Y2)相对于第一经由位置(X11，Y11)的横向的位置关系、以及相当于本车C0在第一经由位置(X11，Y11)的姿态角θ与本车C0在第二经由位置(X12，Y12)的姿态角的预测值的偏差的最终姿态角，能够导出目标行驶路径RT。
此外，在这种情况下，利用与使用图9已说明的情况相同的方法，能够设定如图12中实线所示那样的目标行驶路径RT。即，将第一经由位置的横向位置Y11代入当前位置的横向位置，将第二经由位置的横向位置Y12代入目标位置的横向位置，从而能够设定如图12中实线所示那样的目标行驶路径RT。
若设定了这样的目标行驶路径RT，则以使本车C0沿着该目标行驶路径RT行驶的方式，控制本车C0的偏航运动。
而且，如图13所示，若本车C0到达第二经由位置(X12，Y12)，则在自动驾驶控制装置50中，再次设定目标行驶路径RT。即，若本车C0到达第二经由位置(X12，Y12)，则能够将该第二经由位置(X12，Y12)视为本车C0的当前位置。而且，如图13中实线所示，导出从第二经由位置(X12，Y12)到达目标位置(X2，Y2)为止的目标行驶路径RT。此时，基于目标位置(X2，Y2)相对于第二经由位置(X12，Y12)的横向的位置关系、以及相当于本车C0在第二经由位置(X12，Y12)的姿态角θ与在目标位置(X2，Y2)的最终姿态角θend的偏差的最终姿态角，能够导出目标行驶路径RT。
此外，在这种情况下，利用与使用图9已说明的情况相同的方法，能够设定如图13中实线所示那样的目标行驶路径RT。即，将第二经由位置的横向位置Y12代入当前位置的横向位置，从而能够设定如图13中实线所示那样的目标行驶路径RT。
若设定了这样的目标行驶路径RT，则以使本车C0沿着该目标行驶路径RT行驶的方式，控制本车C0的偏航运动。
此外，上述实施方式也可变更为以下那样的其它实施方式。
·在上述实施方式中，对被从PCS部32等应用部输入确定到达预测时间Tend的信息的情况进行了说明。然而，在未被从应用部输入该信息的情况下，也可利用自动驾驶控制装置50通过运算到达预测时间Tend而求出，利用该运算结果制作横向加速度曲线PRAy，对该横向加速度曲线PRAy进行两次积分从而导出目标行驶路径RT。
此外，本车C0的前方存在障碍物的情况下的到达预测时间Tend能够通过使用从本车C0到障碍物的距离、以障碍物为基准的相对速度、以及本车C0的前后加速度(前后减速度)来运算。
另外，在使本车C0沿着转弯的道路(车道)行驶的LKA的实施时的到达预测时间Tend能够通过使用位于本车C0的行进方向前侧的车道的边界部与本车C0的直线距离、以该边界部为基准的相对速度、及本车C0的前后加速度(前后减速度)来运算。
·在上述实施方式中，被从辅助控制用的应用部输入确定目标位置(X2，Y2)的信息，但在未被输入确定经由位置(X1，Y1)的信息时，制作使横向加速度Ay增大后使横向加速度Ay减少的横向加速度曲线PRAy、或者使横向加速度Ay减少后使横向加速度Ay增大的横向加速度曲线PRAy。
另外，在被从应用部输入确定目标位置(X2，Y2)的信息以及确定经由位置(X1，Y1)的信息时，制作以下所示的(A)、(B)以及(C)成立的方式的横向加速度曲线PRAy。
(A)按顺序得到使横向加速度Ay增大的期间、及使横向加速度Ay减少的期间之后，本车到达经由位置(X1，Y1)。(或者，按顺序得到使横向加速度Ay减少的期间、使横向加速度Ay增大的期间之后，本车到达经由位置(X1，Y1)。)
(B)使本车到达经由位置(X1，Y1)的时刻的横向加速度Ac与当前时刻的横向加速度A0相等。
(C)在本车C0从经由位置(X1，Y1)到目标位置(X2，Y2)之间，按顺序得到使横向加速度Ay减少的期间、使横向加速度Ay增大的期间。(或者，在本车C0从经由位置(X1，Y1)到目标位置(X2，Y2)之间，按顺序得到使横向加速度Ay增大的期间、使横向加速度Ay减少的期间。)
即、通过是否设定经由位置(X1，Y1)，决定横向加速度曲线的大致的图案(曲线图案)。然而，并不局限于此，也可使用其它方法来决定曲线图案。例如也可通过将确定目标位置(X2，Y2)的信息输入至自动驾驶控制装置50的应用部的种类，决定曲线图案。即使是该结构，与上述实施方式相同，也能够设定沿着目的适当的目标行驶路径RT。
·与被存储于存储部51的车辆的横向加速度的变化量相关的参数只要是能够用于横向加速度曲线PRAy的制作即可，也可是横向加速度的变化量的限制值AyL以外的其它参数。
·在上述实施方式中，通过控制车辆的左轮与右轮的制动力差，并调整车辆的偏航力矩来实现沿着目标行驶路径RT的车辆的姿态控制整。然而，并不局限于此，只要是能够改变车辆的姿态角θ即可，也可使用与上述方法不同的方法来实现。例如，作为其它方法能够例举通过车辆的前轮的转角的控制来调整车辆的偏航力矩的方法，利用车辆的后轮的转角的控制来调整车辆的偏航力矩的方法。而且，也可进行左轮与右轮的制动力差的控制、车辆的前轮的转角的控制以及车辆的后轮的转角的控制中至少2种控制来调整车辆的偏航力矩，从而对车辆的姿态角进行控制。
·即使在本车C0未进行自动驾驶时，在从应用部将确定目标位置(X2，Y2)的信息输入至自动驾驶控制装置50时，也可制作横向加速度曲线PRAy，对该横向加速度曲线PRAy进行两次积分并导出目标行驶路径RT。而且，也可将该目标行驶路径RT指引给本车的驾驶员。
接下来，以下补记根据上述实施方式以及其它实施方式能够掌握的技术思想。
(1)优选为在将使车辆的横向加速度增大的期间设为增大期间，将使横向加速度减少的期间设为减少期间的情况下，
上述曲线制作部在被输入了确定上述目标位置的信息和确定上述经由位置的信息时，制作得到上述增大期间以及上述减少期间的一个期间之后得到另一个期间而使车辆到达上述经由位置，之后，得到上述另一个期间之后得到上述一个期间而使车辆到达上述目标位置的方式的横向加速度曲线。
(2)优选为上述曲线制作部在被输入了确定上述经由位置的信息时，制作车辆到达上述经由位置的时刻的车辆的横向加速度变得与当前时刻的车辆的横向加速度相等的方式的横向加速度曲线。
(3)优选上述曲线制作部在被输入了确定与当前时刻的车辆的姿态角不同的上述最终姿态角的信息时，以车辆到达上述目标位置的时刻的车辆的横向速度变得与当前时刻的车辆的横向速度不同的方式制作横向加速度曲线。

Claims (4)

1.一种车辆的行驶辅助装置，其对直至在车辆横向上与车辆不同的目标位置为止的车辆的目标行驶路径进行设定，
所述车辆的行驶辅助装置的特征在于，具备：
存储部，其存储与车辆的横向加速度的变化量相关的参数；
曲线制作部，其在被输入了确定所述目标位置的信息时，基于该目标位置、车辆到达该目标位置所需的时间的预测值亦即到达预测时间、以及被存储于所述存储部的所述参数，制作表示车辆的横向加速度与时间的关系的横向加速度曲线；以及
目标导出部，其对制作出的横向加速度曲线进行两次积分，导出直至所述目标位置为止的目标行驶路径，
对于所述曲线制作部而言，
在被输入了确定所述目标位置的信息、和确定车辆到达该目标位置的时刻的该车辆的姿态角亦即车辆的最终姿态角的信息时，
基于该目标位置、该最终姿态角、所述到达预测时间、以及被存储于所述存储部的所述参数，制作横向加速度曲线，
所述目标导出部通过对由所述曲线制作部制作出的横向加速度曲线进行两次积分，而导出到达了所述目标位置的车辆的姿态角成为所述最终姿态角的方式的目标行驶路径。
2.根据权利要求1所述的车辆的行驶辅助装置，其中，
对于所述曲线制作部而言，
在被输入了确定所述目标位置的信息、和确定位于车辆与该目标位置之间的经由位置的信息时，
制作如下横向加速度曲线，即在车辆前后方向上所述经由位置越接近车辆的当前位置，则在所述到达预测时间中、车辆到达该经由位置所需的时间的预测值亦即预测时间所占的比例越小的方式的横向加速度曲线，
所述目标导出部通过对由所述曲线制作部制作出的横向加速度曲线进行两次积分，而导出车辆经由所述经由位置而到达所述目标位置的方式的目标行驶路径。
3.根据权利要求2所述的车辆的行驶辅助装置，其中，
将从所述当前位置的横向位置到所述经由位置的横向位置为止的横向移动距离设为第一横向移动距离，对在直至所述经由位置为止的到达预测时间到达所述第一横向移动距离的情况下的平均横向加速度进行计算，
对所述平均横向加速度和直至所述经由位置为止的到达预测时间之积亦即基准积值进行计算，
从所述当前位置到所述经由位置为止使横向加速度增大之后使横向加速度减少，将从所述当前位置到所述经由位置为止的横向加速度曲线设为第一横向加速度曲线，基于所述基准积值对所述第一横向加速度曲线中的横向加速度的最大值进行计算，
基于所述横向加速度的最大值对所述第一横向加速度曲线进行计算。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆的行驶辅助装置，其中，
对于所述曲线制作部而言，
在沿着由所述目标导出部导出的目标行驶路径行驶的车辆还未到达所述目标位置的状况下，被输入了表示该目标位置的改变的信息时，
基于改变后的所述目标位置、车辆到达该改变后的目标位置所需的时间的预测值亦即到达预测时间、以及被存储于所述存储部的所述参数，制作横向加速度曲线。
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