CN109131551A - 自动转向控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的自动转向控制装置(1)包括转向指示装置(10)和转向控制装置(20)。转向指示装置(10)具备：计算与车辆的近前方的道路的形状对应的转向的指示值的指示值运算部(11)；以及计算与车辆将来行驶的道路的形状对应的转向的推定指示值的推定指示值运算部(12)。转向控制装置(20)具备：存储在过去的预定的期间内从推定指示值运算部接收到的推定指示值的存储部(21)；以及将当前的指示值和过去算出的对应的推定指示值进行比较来诊断转向指示装置(10)是否正常动作的指示值诊断部(22)。根据本发明，可靠地检测出自动转向处理的异常，迅速地切换到手动转向。

Description

自动转向控制装置

技术领域

本发明涉及车辆的自动转向控制装置。

背景技术

已知有例如日本特开2002-175597号公报记载的那样，具备识别车辆前方的道路的形状等的车辆的周围环境的外部环境识别装置，并基于该装置的识别结果自动进行车辆的转向的自动转向控制装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-175597号公报

发明内容

技术问题

在自动转向控制装置中，例如由于电缆的断线等而导致向外部环境识别装置的电力供给断开等无法由外部环境识别装置进行识别的情况下，使自动转向停止，根据警告音等向车辆的驾驶员报知自动转向的终止，转移到由驾驶员进行的手动转向。

然而，即使由外部环境识别装置进行的识别是正常的，当在基于外部环境的识别结果来运算转向控制的指示值的运算单元发生异常时，有基于异常的指示值的自动转向处理被执行的隐患。因此，到车辆的驾驶员识别出自动转向的异常而转移到手动转向为止产生延迟，在该期间，有车辆的动作紊乱的可能性。

技术方案

本发明是鉴于上述情况作出的，其目的在于提供能够可靠地检测自动转向处理的异常，迅速地切换到手动转向的自动转向控制装置。

根据本发明的一形态的自动转向控制装置是对车辆的转向装置的动作进行控制的自动转向控制装置，上述自动转向控制装置包括转向指示装置和转向控制装置，上述转向指示装置具备：指示值运算部，其基于上述车辆的外部环境信息和上述车辆正在行驶的道路的地图信息中至少一方的最新的信息，计算与上述车辆的近前方的道路的形状对应的最新前行路径，并计算为了使上述车辆沿着该最新前行路径行驶而输出到上述转向装置的指示值；以及推定指示值运算部，其基于上述外部环境信息和上述地图信息中至少一方的信息，计算与上述车辆将来行驶的道路的形状对应的将来前行路径，并计算在使上述车辆沿着该将来前行路径行驶的情况下推定应输出到上述转向装置的推定指示值，上述转向控制装置具备：存储部，其存储在过去的预定的期间内从上述推定指示值运算部接收到的上述推定指示值；指示值诊断部，其将上述车辆行驶中的当前的地点处的上述指示值和与上述车辆行驶中的当前的地点对应而存储在上述存储部的上述推定指示值进行比较，诊断上述转向指示装置有无异常；以及转向控制部，其基于上述指示值对上述转向装置的动作进行控制。

技术效果

根据本发明，能够可靠地检测出自动转向处理的异常，迅速地切换到手动转向。

附图说明

图1是车辆的自动转向系统的构成图。

图2是示出推定指示值的存储状态的说明图。

图3是示出自动转向控制装置的动作的流程图。

符号说明

1 自动转向控制装置

2 转向装置

3 外部环境识别装置

4 地图信息识别装置

4a 定位装置

4b 地图信息存储部

5 异常诊断装置

6 报知装置

10 转向指示装置

11 指示值运算部

12 推定指示值运算部

20 转向控制装置

21 存储部

22 指示值诊断部

23 异常时处理部

24 转向控制部

100 自动转向系统

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。图1所示的自动转向控制装置1搭载于具备自动转向系统100的车辆，对该车辆所具备的转向装置2的动作进行控制。自动转向系统100具备自动转向控制装置1、外部环境识别装置3、地图信息识别装置4，此外，还具备异常诊断装置5、报知装置6。

自动转向控制装置1通过对转向装置2进行控制，从而实现基于自动转向系统100的车辆的自动行驶功能和行驶辅助功能。转向装置2例如具备电动执行器，是通过电动执行器的输出来使车辆的转向角变化的电动动力转向装置。

外部环境识别装置3基于来自识别车辆的外部环境的传感器的信息，识别车辆前方的行驶路径的形状、和/或存在于行驶路径上以及行驶路径周围的物体的存在。外部环境识别装置3例如具有将车辆前方收于视野内的立体相机来作为识别外部环境的传感器，通过对由立体相机拍摄到的图像实施已知的图像处理等，从而识别车辆前方的环境。

具体地，外部环境识别装置3识别沿着车辆的行驶路径设置于路面上的线状标识。线状标识是指为了示出车辆通行带而沿车辆通行带的左右边界形成于路面上的线状、虚线状的道路标识。利用立体相机识别车辆前方的环境的装置是已知的，因此省略详细的构成的说明。

另外，地图信息识别装置4具备定位装置4a和存储地图信息的地图信息存储部4b，定位装置4a利用卫星定位系统、惯性导航装置以及路车间通信中的至少一个来检测车辆的当前位置(纬度、经度)。地图信息包括表示道路的曲率、纵断面坡度、与其他道路的交叉状态等道路的形状的信息。地图信息识别装置4基于由定位装置4a检测出的车辆的当前位置和地图信息存储部4b存储的地图信息来识别车辆前方的行驶路径的形状。

异常诊断装置5诊断构成自动转向系统100的各装置的动作是否正常，并检测异常的发生。例如，在不能通过外部环境识别装置3或地图信息识别装置4识别道路形状的情况，和/或自动转向控制装置1与外部环境识别装置3或地图信息识别装置4之间的通信路径断开的情况下等，难以进行基于自动转向控制装置1的转向装置2的正常的控制。因此，异常诊断装置5在检测出异常产生的情况下，向自动转向控制装置1通知异常的产生而转移到异常时处理。

报知装置6通知在车辆的各种装置产生了异常的情况时和/或用于唤起驾驶员注意的警报、以及将自动转向系统100的各种信息报知给驾驶员。该报知装置6例如包括显示图像和/或文字的显示装置、发光的发光装置、发出声音的扬声器、发出振动的振动器、或者这些装置的组合，从自动转向系统100针对驾驶员输出信息。

自动转向系统100基于由外部环境识别装置3和地图信息识别装置4识别的车辆的行驶路径的形状的信息，利用自动转向控制装置1控制转向装置2的动作，以使车辆沿着行驶路径的形状行驶。自动转向控制装置1具备转向指示装置10和转向控制装置20。

概略地说，转向指示装置10基于由外部环境识别装置3和地图信息识别装置4中的一方或两方识别的车辆的行驶路径的形状的信息、以及车辆当前的速度和/或横摆率等车辆的动作的信息，计算并输出指示值。这里，指示值是指，成为为了使车辆沿着行驶路径的形状行驶而转向装置2应执行的转向的目标值的信息。指示值可以是例如转向装置2应产生的转向扭矩的值，或者也可以是例如转向装置2应改变的目标转向角的值。

另外，概略地说，转向控制装置20基于转向指示装置10算出的指示值，控制转向装置2的动作。例如，在指示值为转向扭矩的值的情况下，转向控制装置20通过转向装置2产生基于指示值的转向扭矩。另外，例如，在指示值为目标转向角的情况下，以使转向角成为目标转向角的方式使转向装置2动作。

接着，详细说明转向指示装置10。转向指示装置10由CPU、ROM、RAM、输入输出装置等连接到总线的计算机构成。转向指示装置10具备指示值运算部11和推定指示值运算部12。转向指示装置10具备的这些构成可以作为执行各个功能的单独的硬件而安装，也可以以软件方式进行安装从而通过CPU执行预定的程序来实现各个功能。

指示值运算部11基于由外部环境识别装置3和地图信息识别装置4中的一方或者两方识别的车辆的行驶路径的形状的最新的信息，计算作为在当前时间点车辆应行驶的前行路径的最新前行路径，并计算用于使车辆沿着该最新前行路径行驶而应赋予转向装置2的指示值。

即，指示值运算部11利用立体相机等外部环境识别装置3和/或地图信息识别装置4识别最新的车辆前方的道路形状计算指示值，该指示值成为为了使车辆沿着该最新的识别结果中的道路形状行驶，转向装置2应立即进行的转向的目标值。

指示值运算部11以预定的周期ΔT计算指示值并将其输出到转向控制装置20。预定的周期ΔT的值没有特别的限定，但在本实施方式中，作为一例，将转向指示装置10计算并输出指示值的周期ΔT设为10毫秒。需要说明的是，预定的周期ΔT的值也可以是可变的。

推定指示值运算部12基于由外部环境识别装置3和地图信息识别装置4中的一方或两方识别的车辆的行驶路径的形状的信息，计算预测车辆将来行驶的将来前行路径，并计算在使车辆沿着该将来前行路径行驶的情况下应赋予转向装置2的推定指示值。这里，将来可以是从当前时间点经过了预定的时间X的时间点，也可以是车辆从当前位置的地点行驶了预定的距离D1的时间点。需要说明的是，预定的时间X或预定的距离D1可以是可变的。

例如，推定指示值运算部12利用立体相机等外部环境识别装置3和/或地图信息识别装置4识别车辆行进方向的道路形状，并计算作为当车辆从当前起算经过预定的时间Y为止沿着识别出的道路形状行驶时的前行路径的将来前行路径。并且，推定指示值运算部12在从当前起算经过了比所述时间Y短的预定的时间X的时间点，计算推定指示值，该推定指示值成为为了使车辆沿着将来前行路径行驶而转向装置2应进行的转向的目标值。

另外，例如，推定指示值运算部12利用立体相机等外部环境识别装置3和/或地图信息识别装置4识别车辆行进方向的道路形状，并计算作为车辆沿着识别出的道路形状从当前位于的地点到行驶预定的距离D2为止的前行路径的将来前行路径。并且，推定指示值运算部12在车辆从当前的地点行驶了比所述距离D2短的预定的距离D1的时间点，计算推定指示值，该推定指示值成为为了使车辆沿着将来前行路径行驶而转向装置2应进行的转向的目标值。

推定指示值运算部12与指示值运算部11的指示值的计算动作同步地，以预定的周期ΔT计算推定指示值并将其输出到转向控制装置20。在本实施方式中，作为一例，推定指示值运算部12计算经过了作为预定的时间的X秒后的时间点的推定指示值。另外，在本实施方式中，作为一例，X秒为5秒。

接着，详细说明转向控制装置20。转向控制装置20由CPU、ROM、RAM、输入输出装置等连接到总线的计算机构成，对转向装置2进行控制。该转向控制装置20具备存储部21、指示值诊断部22、异常时处理部23和转向控制部24。

存储部21存储在过去的预定的期间内从推定指示值运算部12接收的推定指示值。在本实施方式中，作为一例，存储在从当前起算到过去预定的时间X秒为止的预定的期间内从推定指示值运算部12接收的推定指示值。

如前所述，在本实施方式中，推定指示值运算部12按每周期ΔT秒输出与从当前起算经过了预定的时间X秒后的车辆的转向对应的推定指示值。因此，如图2所示，存储部21存储在过去的X秒间接收到的X/ΔT[个]的推定指示值。

然后，存储部21在接收到新的推定指示值的情况下，删除存储的最早时刻接收到的推定指示值。如前所述，在本实施方式中，预定的时间X为5秒，预定的周期ΔT为10毫秒。因此，存储部21存储在过去5秒期间接收到的500个推定指示值。

在图2中，t[秒]为各推定指示值的接收时刻，t＝0为当前。以下，对于在存储部21存储的多个推定指示值而言，以在t＝-(X/ΔT)＝-5接收到的最早的推定指示值作为DATA(1)，将DATA(1)的次早推定指示值作为DATA(2)的方式进行符号标记。即，最新的推定指示值为DATA(500)，DATA(500)的10毫秒前接收到的推定指示值为DATA(499)。

在图2中，将存储部21的存储区域进行如下设置，在沿上下方向排列的多层表格中，例如，将最下层作为存储有最早的DATA(1)的层，越是新的推定指示值存储在越靠上方的层。在该情况下，存储部21在接收到新的推定指示值的情况下，将最下层的DATA(1)的内容删除，将剩下的所有层的存储内容向下移动一层而存储。并且，将新接收到的推定指示值存储于最上层的DATA(500)。

需要说明的是，图2是用于说明而示出的图，存储部21存储多个推定指示值的方式并不由图2限定。对于在存储的过去的预定的期间中接收到的所有的推定指示值而言，存储部21也可以将各个接收时期以后述的指示值诊断部22能够识别的状态进行存储。

在图2所示的例子中，根据存有推定指示值的层，指示值诊断部22能够识别接收到该推定指示值的时期，但是例如存储部21也可以将推定指示值与接收时刻共同存储，指示值诊断部22从该接收时刻的值来识别各个推定指示值的接收时期。

指示值诊断部22将从指示值运算部11接收到的当前的指示值和存储在存储部21的过去X秒前的推定指示值进行比较，判断转向指示装置10的动作是否正常。在转向指示装置10为正常的情况下，指示值诊断部22将由指示值运算部11算出的指示值输出到转向控制部24。另一方面，在转向指示装置10为异常的情况下，停止指示值的输出，向异常时处理部23通知异常的发生，并转移到异常时处理。

如前所述，存储在存储部21的最早的推定指示值DATA(1)是从由指示值运算部11运算当前的指示值的时间点起算X秒前(5秒前)的指示值，是为了使车辆沿着X秒后(5秒后)的将来前行路径行驶而转向装置2应进行的转向的目标值。

即，在转向指示装置10正常地动作的情况下，存储在存储部21的最早的推定指示值DATA(1)是用于使车辆根据在当前的时间点车辆所处的道路的形状而行驶的转向的目标值。同样地，在转向指示装置10正常地动作的情况下，在过去算出DATA(1)的ΔT秒后算出的DATA(2)是用于使车辆根据从当前时间点起算ΔT秒后车辆所处的道路的形状而行驶的转向的目标值。

因此，指示值诊断部22从最早的DATA(1)到最新的DATA(500)为止依次地以预定的周期ΔT读取存储在存储部21的推定指示值，并与在读取的时间点的最新的指示值进行比较，如果两者一致，则判断转向指示装置10为正常，如果两者不一致而背离，则判断转向指示装置10为异常。这里的指示值与推定指示值的一致，设为两者的差在预定的阈值范围内。

考虑到外部环境的识别精度和/或本车位置的定位精度、道路的曲率和/或车道宽度等道路形状、车辆的速度和/或横摆率等车辆动作，这时的阈值被设定为确定最新的指示值与相对应的推定指示值的差对自动转向控制无障碍的允许范围的值。另外，考虑到因噪声等影响的指示值与推定指示值临时的背离，仅在两者在设定次数或者设定时间连续不一致时，判断转向指示装置10为异常。

然后，指示值诊断部22在判断为转向指示装置10正常的情况下，将由指示值运算部11运算出的当前的指示值输出到转向控制部24。转向控制部24在没有从异常时处理部23发出异常通知的通常的状态下，基于从指示值诊断部22输出的指示值对转向装置2的动作进行控制。

另一方面，在判断为转向指示装置10异常的情况下，指示值诊断部22中止由指示值运算部11运算出的当前的指示值的输出，将异常的发生通知到异常时处理部23。异常时处理部23在驾驶员识别异常的发生而开始通过手动的转向为止的期间，向转向控制部24指示故障安全(Fail Safe)控制的执行。例如，异常时处理部23针对当前的指示值从存储部21读取ΔT秒前的推定指示值，向转向控制部24指示基于该ΔT秒前的推定指示值的故障安全控制。

接着，参照图3所示的流程图对具有以上的构成的自动转向控制装置1的动作进行说明。自动转向控制装置1在车辆行驶时执行图3所示的处理。

首先在步骤S100中，自动转向控制装置1开始由指示值运算部11进行的指示值的计算处理，以及由推定指示值运算部12进行的推定指示值的计算处理。另外，在步骤S100中，开始将推定指示值运算部12输出的推定指示值向存储部21存储。

然后，如步骤S110所示，到由车辆的驾驶员输入开始自动转向的指示操作输入为止待机。需要说明的是，步骤S110也可以比步骤S100先进行。即，也可以在由驾驶员输入了开始自动转向的指示操作之后，开始指示值和推定指示值的计算、以及推定指示值的存储。

自动转向控制装置1在判断有由驾驶员进行的开始自动转向的指示操作的输入的情况下，开始步骤S120以后的处理。

在步骤S120中，自动转向控制装置1开始转向辅助处理。转向辅助处理基于由外部环境识别装置3和地图信息识别装置4识别的车辆的行驶路径的形状的信息来控制转向装置2，以防止车辆从行驶路径脱离的方式来辅助由驾驶员进行的操作，是所谓的车道保持辅助(Lane Keep Assist)。即，在步骤S120的执行时间点，自动转向没有开始，是所谓的不能进行放手驾驶的状态。

接着，在步骤S130中，自动转向控制装置1判定在存储部21是否存储有在过去的预定的X秒间从推定指示值运算部12接收到的推定指示值。在本实施方式中，判定在存储部21是否存储有从最早的DATA(1)到最新的DATA(500)的500个推定指示值。

在步骤S130中，在判定为在存储部21存储有在过去的预定的X秒间从推定指示值运算部12接收到的推定指示值的情况下，自动转向控制装置1进入步骤S140。即，自动转向控制装置1不开始自动转向而执行转向辅助，直到在过去的预定的X秒间从推定指示值运算部12接收到的推定指示值被存储到存储部21为止。

在步骤S140中，自动转向控制装置1开始基于由指示值运算部11算出的指示值对转向装置2进行控制的自动转向处理。在步骤S140的执行时间点，指示值诊断部22将指示值输出到转向控制部24。通过步骤S140的执行，从而能够进行所谓的放手驾驶。

在自动转向处理的执行过程中，如步骤S150、步骤S160所示的那样，自动转向控制装置1反复进行有无由驾驶员输入终止自动转向的指示操作的判定、以及有无由异常诊断装置5通知的异常的产生的确认。另外，如步骤S165所示的那样，自动转向控制装置1反复进行由指示值运算部11算出的指示值与对应的推定指示值是否一致的确认。

在步骤S150中，在检测到由驾驶员输入了终止自动转向的指示操作的情况下，自动转向控制装置1进入步骤S190，终止自动转向处理。另外，在步骤S160中，在通过异常诊断装置5通知在自动转向系统100内发生了异常的情况下，自动转向控制装置1进入步骤S170，在没有来自于异常诊断装置5的异常的发生的通知的情况下，进入步骤S165。

在步骤S165中，自动转向控制装置1从存储部21读取过去的X秒前的推定指示值，并将该X秒前的推定指示值和由指示值运算部11算出的当前的指示值进行比较。并且，自动转向控制装置1在X秒前的推定指示值和当前的指示值一致(两者的差在阈值范围内)的情况下，判断为转向指示装置10正常而返回步骤S150，反复进行同样的处理。

另一方面，在步骤S165中，在X秒前的推定指示值和当前的指示值不一致(两者的差在阈值范围外)的情况下，自动转向控制装置1判断为在转向指示装置10发生了异常而进入步骤S170。这时，自动转向控制装置1停止来自于转向指示装置10的指示值的输出，向异常时处理部23通知转向指示装置10的异常的发生。

在步骤S170中，自动转向控制装置1通过报知装置6将在转向指示装置10或者自动转向系统100发生了异常的情况通知给驾驶员。另外，在步骤S170中，自动转向控制装置1将进行接下来描述的步骤S180的异常时处理的情况通过报知装置6通知给驾驶员。

然后，在步骤S180中，自动转向控制装置1实施由异常时处理部23进行的异常时处理。该异常时处理作为与异常的发生部位对应的故障安全控制来实施，例如，自动转向控制装置1基于在存储部21存储的过去的推定指示值，将能够确保安全的转向的指示值输出到转向控制部24。执行步骤S180的处理，经过了预定的时间之后，进入步骤S190，自动转向控制装置1终止自动转向处理。

如上述说明，本实施方式的自动转向控制装置1在计算用于使车辆沿着与车辆行驶的道路的形状对应的前行路径行驶的针对转向装置2的指示值的同时，计算使车辆沿着与车辆将来行驶的道路的形状对应的将来前行路径行驶的情况下推定为应输出到转向装置2的推定指示值，并存储到存储部21。然后，自动转向控制装置1将车辆行驶过程中的当前的地点处的指示值和与该当前的地点对应地过去推定出的推定指示值进行比较，如果两者一致，则判定指示值为正常而对转向装置2进行控制，在两者背离的情况下，判定指示值为异常而进入异常时处理。

因此，本实施方式的自动转向控制装置1即使在例如外部环境识别装置3的识别变得不稳定而计算出异常的指示值的情况下，和/或计算指示值的转向指示装置10的动作为异常的情况下，也能够可靠地检测异常而使自动转向控制停止，并迅速转移到由驾驶员手动进行的转向。

Claims (2)

1.一种自动转向控制装置，其特征在于，对车辆的转向装置的动作进行控制，所述自动转向控制装置包括转向指示装置和转向控制装置，

所述转向指示装置具备：

指示值运算部，其基于所述车辆的外部环境信息和所述车辆正在行驶的道路的地图信息中至少一方的最新的信息，计算与所述车辆的近前方的道路的形状对应的最新前行路径，并计算为了使所述车辆沿着该最新前行路径行驶而输出到所述转向装置的指示值；以及

推定指示值运算部，其基于所述外部环境信息和所述地图信息中至少一方的信息，计算与所述车辆将来行驶的道路的形状对应的将来前行路径，并计算在使所述车辆沿着该将来前行路径行驶的情况下推定应输出到所述转向装置的推定指示值，

所述转向控制装置具备：

存储部，其存储在过去的预定的期间内从所述推定指示值运算部接收到的所述推定指示值；

指示值诊断部，其将所述车辆行驶中的当前的地点处的所述指示值和与所述车辆行驶中的当前的地点对应而存储在所述存储部的所述推定指示值进行比较，诊断所述转向指示装置有无异常；以及

转向控制部，其基于所述指示值对所述转向装置的动作进行控制。

2.如权利要求1所记载的自动转向控制装置，其特征在于，

所述指示值诊断部在所述指示值和所述推定指示值在预定的阈值范围内的情况下，判断所述转向指示装置为正常，将所述指示值输出到所述转向控制部；在所述指示值和所述推定指示值背离预定的阈值而处于阈值范围外的情况下，判断所述转向指示装置为异常而停止所述指示值的输出。