CN110023164A - 车辆运动控制装置、车辆运动控制方法和车辆运动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供可以抑制对目标轨迹的跟随性的下降的车辆运动控制装置、车辆运动控制方法和车辆运动控制系统。车辆运动控制装置包括：接受被装载了车辆运动控制装置的车辆的目标轨迹上的目标位置的输入，累积目标位置的目标位置累积部件，以及将使车辆跟随由目标位置累积部件累积的先前的目标位置的指令输出到车辆的致动器的致动器指令部件。

Description

车辆运动控制装置、车辆运动控制方法和车辆运动控制系统

技术领域

本发明涉及车辆运动控制装置、车辆运动控制方法和车辆运动控制系统。

背景技术

以往，已知沿目标轨迹自动驾驶本车的车辆运动控制装置。在专利文献1中，公开了基于在前方注视时间后根据本车到达的位置和目标位置的偏差确定转向的前方注视模型，驱动控制本车的致动器的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-107658号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，上述现有技术中，由于目标位置位于距本车较远的位置，所以弯道行驶时的行驶轨迹相对目标轨迹容易成为捷径(short cut)轨迹，存在对目标轨迹的跟随性低的问题。

本发明的目的之一是，提供可以抑制对目标轨迹的跟随性的下降的车辆运动控制装置、车辆运动控制方法和车辆运动控制系统。

用于解决课题的方案

本发明的一实施方式中的车辆运动控制装置包括：目标位置累积部件，接受被装载了车辆运动控制装置的车辆的目标轨迹上的目标位置的输入，累积目标位置；以及致动器指令部件，将使车辆跟随由目标位置累积部件累积的先前的目标位置的指令输出到车辆的致动器。

因此，可以抑制对目标轨迹的跟随性的下降。

附图说明

图1是实施方式1的车辆运动控制系统1的结构图。

图2是实施方式1的车辆运动控制部件8的结构图。

图3是在基准坐标系上绘制各轨迹点和本车的位置的图。

图4是实施方式1的致动器指令部件21的控制框图。

图5是表示相对前方注视点的姿态角β'和相对最邻近点的姿态角β之差的说明图。

图6是表示目标轨迹变更时的轨迹点的输入方法的说明图。

具体实施方式

〔实施方式1〕

图1是实施方式1的车辆运动控制系统1的结构图。

车辆运动控制系统1被装载在以发动机100和电动发电机101作为驱动源的混合动力车辆上。车辆运动控制系统1具有：定位器3、摄像机单元4、雷达5、自动驾驶控制单元(以下为ADCU)6和车辆运动控制单元(车辆运动控制装置：以下为VMCU)7。

定位器3具有GNSS(Global Navigation Satellite System；全球导航卫星系统)接收机和陀螺传感器等的惯性传感器。定位器3基于通过GNSS接收机接收的来自多个人造卫星的信号和惯性传感器的测量结果，定位本车的位置。本车的位置设为车辆的重心、几何中心或后轮车轴中心。

摄像机单元4具有立体摄像机4a和识别部件4b。立体摄像机4a通过2个CCD拍摄本车前方的规定范围。识别部件4b计算由立体摄像机4a拍摄的图像的偏移并根据基线长度识别物体(障碍物)，计算至物体的距离。

雷达5例如将毫米波从发送天线向本车的前方发射。雷达5通过接收天线接收被物体反射的毫米波，计算至物体的距离。

ADCU6具有车辆位置估计部件6a、周围状况识别部件6b、警告判断部件6c和轨迹生成部件6d。

车辆位置估计部件6a具有容纳地图数据的存储器。车辆位置估计部件6a将由定位器3定位出的本车的位置与动态地图匹配来估计本车的位置。此时，参照由周围状况识别部件6b识别出的本车周围的状况，实现估计精度的提高

周围状况识别部件6b基于由车辆位置估计部件6a估计出的本车的位置、以及至由摄像机单元4和雷达5算出的物体的距离，识别本车周围的状况。本车周围的状况例如是弯道的曲率(曲率半径)、旋转角、开始位置等的道路信息、移动物体(行人、自行车、摩托车、其他车辆等)和静止物体(路上的坠落物、交通信号、护栏、路牙、道路标志、道路标记、区划线、树木等)等。

警告判断部件6c基于由周围状况识别部件6b识别出的本车周围的状况判断的有无碰撞、接触或车道偏离的可能性，判断是否需要向驾驶员发出警告。

轨迹生成部件6d生成自动驾驶的辅助驾驶功能中的本车的目标轨迹。辅助驾驶功能例如是巡航控制功能(以下为ACC)、车道维持辅助功能(以下为LKS)、自动驾驶功能(以下为AD)、自动紧急制动功能(以下为AEB)和紧急转向避让辅助功能。其中，ACC和LKS可通过驾驶员的开关操作等而切换工作/非工作。目标轨迹是前方注视时间(前方注视距离/车速)后的本车的轨迹点(目标位置)。轨迹生成部件6d在生成的轨迹点中生成本车作为目标的横摆角和车速。轨迹生成部件6d以规定时间间隔生成轨迹点、横摆角和车速(以下，也称为轨迹点等。)，输出到VMCU7。本车的横摆角是本车的前后轴方向与路面上固定的基准轴方向(路面固定坐标系的x轴方向等)之间形成的角度。从轨迹生成部件6d输出到VMCU7的横摆角也可以是本车的前后轴方向与轨迹点上的轨迹的切线方向形成的角度。各辅助驾驶功能的轨迹点和车速用公知的方法生成。例如，在LKS中，在行驶道路的中央设定轨迹点，将由驾驶员设定的设定车速设为轨迹点的车速。此外，在ACC中，在存在前行车的情况下，在前行车上设定轨迹点，将可以维持相对前行车的规定的车间距离的车速设为轨迹点的车速。在ACC中不存在前行车的情况下，与LKS是同样的。在AD中，在设定的目标路径上设定轨迹点，将在行驶的道路上设定的车速限制或判断为适合自动驾驶的目标车速设为轨迹点的车速。此外，假设各辅助驾驶功能的横摆角为本车的前后轴方向与目标轨迹的切线方向一致的角度。

在多个辅助驾驶功能处于工作中的情况下，轨迹生成部件6d在各轨迹点之中选择紧急度最高的辅助驾驶功能的轨迹点等并输出。例如，在LKS的工作中起动了紧急转向避让辅助功能的情况、或在需要车道变更的情况下，选择紧急转向避让辅助功能或用于车道变更的轨迹点等。

再者，在伴随紧急避让或车道变更等而变更了目标轨迹的情况下，轨迹生成部件6d从最靠近本车的位置的轨迹点等顺序地至前方注视距离的轨迹点等为止连续地输出轨迹点等。也可以根据通信容量同时地发送多个轨迹点等。此时，ADCU6根据本车的车速等缩短轨迹点等的发送间隔或扩展轨迹点和轨迹点之间的距离，以在本车到达变更后的轨迹点之中最靠近本车的轨迹点前，输出下一个轨迹点。该发送时间的缩短或者点间距离的扩展从变更目标轨迹进行至发送前方注视距离的轨迹点等为止。

VMCU7具有通常用控制部件7a、安全状态用控制部件7b、异常检测部件7c和选择器7d。

通常用控制部件7a具有车辆运动控制部件8和警告控制部件9。

车辆运动控制部件8将使本车跟随从轨迹生成部件6d输出的轨迹点等的指令(转向指令、加速或减速指令)输出到选择器7d。有关车辆运动控制部件8的细节，将后述。

在由警告判断部件6c判断为需要向驾驶员发出警告时，警告控制部件9从扬声器发出警告音或声音，对驾驶员进行警告。

在VMCU7因ADCU6的异常等无法接收轨迹点等的情况下，安全状态用控制部件7b在规定时间的期间取代ADCU6而生成轨迹点等，同时取代通常用控制部件7a而将使本车跟随轨迹点等的指令输出到选择器7d。安全状态用控制部件7b具有轨迹缓冲器部件10、LKS/AEB控制部件11、车辆位置估计部件12、车辆运动控制部件(故障防护用致动器指令部件)13和警告控制部件14。

轨迹缓冲器部件10累积从轨迹生成部件6d输出的轨迹点等。

LKS/AEB控制部件11基于由摄像机单元4识别出的物体和至物体的距离，与轨迹生成部件6d同样地使用公知的方法生成LKS和AEB的轨迹点等。

车辆位置估计部件12具有容纳地图数据的存储器。车辆位置估计部件12基于由定位器3定位出的本车的位置，通过与动态地图的匹配来估计本车的位置。

在VMCU7无法接收轨迹点等的情况下，车辆运动控制部件13将使本车跟随由LKS/AEB控制部件11生成的LKS和AEB的轨迹点等的指令(加速指令、减速指令、转向指令)输出到选择器7d(故障防护用致动器指令步骤)。在由LKS/AEB控制部件11生成的轨迹点等中判断为无法维持安全的行驶的情况下，车辆运动控制部件13将规定时间使本车跟随轨迹缓冲器部件10中累积的轨迹点等的指令输出到选择器7d。

在VMCU7无法接收轨迹点等的情况下，警告控制部件14从扬声器发出警告音或声音，对驾驶员警告辅助驾驶功能的异常。

异常检测部件7c检测后述的各致动器的异常。

选择器7d选择执行从车辆运动控制部件8或车辆运动控制部件13输出的指令的致动器，向对应的控制单元输出指令。车辆运动控制系统1具有发动机100、电动发电机101、电控制动器102、电动停车制动器103、VDC单元104、电动助力转向装置105作为致动器。电控制动器102通过电动机使制动主缸产生液压而控制各轮的摩擦制动力。VDC单元104通过电动泵单独地控制各轮的摩擦制动力。控制单元是发动机控制单元111、电机控制单元112、电控制动器控制单元113、电动停车制动器控制单元114、VDC控制单元115、电动助力转向控制单元116。各控制单元根据从车辆运动控制部件8输出的指令控制对应的致动器。

选择器7d选择发动机100作为执行加速指令的致动器。在由异常检测部件7c探测出发动机100的异常的情况下，选择器7d选择电动发电机101取代发动机100。选择器7d选择电控制动器102作为执行减速指令的致动器。在由异常检测部件7c探测出电控制动器102的异常的情况下，选择器7d选择电动停车制动器103或VDC单元104取代电控制动器102。选择器7d选择电动助力转向装置105作为执行转向指令的致动器。在由异常检测部件7c探测出电动助力转向装置105的异常的情况下，选择器7d选择VDC单元104取代电动助力转向装置105。

图2是实施方式1的车辆运动控制部件8的结构图。

车辆运动控制部件8具有轨迹缓冲器部件(目标位置累积部件)15、车辆位置估计部件16、曲率运算部件17、最邻近点运算部件18、姿态角运算部件19、相对位置运算部件20和致动器指令部件21。

轨迹缓冲器部件15将从轨迹生成部件6d输出的轨迹点等以规定时间间隔输入并累积(目标位置累积步骤)。如图3所示，轨迹点作为将接收到轨迹点等时的车辆坐标系设为基准坐标系的二维坐标上的点来存储。基准坐标系将接收到轨迹点等时的本车的位置设为原点，x轴被设定在本车的前后轴方向，y轴被设定在本车的车宽方向。横摆角被置换为本车的前后轴方向和基准坐标系的x轴方向之间形成的角度来存储。这里，在紧急避让时或车道变更等中有目标轨迹被变更的情况。这种情况下，轨迹缓冲器部件15从变更后的轨迹点等之中最靠近本车的位置的轨迹点等顺序地至前方注视距离的轨迹点等为止连续地接收轨迹点等。轨迹缓冲器部件15中累积的变更前的轨迹点等被丢弃。此时，轨迹缓冲器部件15根据本车的车速等缩短轨迹点等的接收间隔或扩展轨迹点和轨迹点之间的距离，以在本车到达变更后的轨迹点之中最靠近本车的轨迹点前，输入下一个轨迹点。该接收间隔的变更或者点间距离的扩展，从变更目标轨迹进行至接收前方注视距离的轨迹点等为止。

车辆位置估计部件16基于从本车的内部传感器得到的轮速、横摆率、前后加速度、左右加速度(横加速度)等的积分值，通过所谓的航迹推算来估计本车的位置(本车位置估计步骤)。

曲率运算部件17从轨迹缓冲器部件15中累积的各轨迹点运算目标轨迹的曲率和曲率变化(曲率运算步骤)。例如，也可以求将各轨迹点平滑连接的曲线的曲率和曲率变化，将它们作为目标轨迹的曲率和曲率变化。

最邻近点运算部件18在连接轨迹缓冲器部件15中累积的各轨迹点的线上运算最靠近本车的位置的点即最邻近点(最邻近目标位置)。如图3所示，通过将当前的车辆坐标系投影在基准坐标系上，知道轨迹缓冲器部件15中累积的各轨迹点(轨迹点1(x₁，y₁，θ₁，v₁)、轨迹点2(x₂，y₂，θ₂，v₂)、轨迹点3(x₃，y₃，θ₃，v₃)、轨迹点4(x₄，y₄，θ₄，v₄))与本车的位置关系。x是x坐标，y是y坐标，θ是横摆角，v是车速。在图3中，例如，由于轨迹点2的横摆角θ₂是与目标轨迹的切线方向一致的角度，所以例如θ₂≒{(连接轨迹点1、2间的线段的角度×轨迹点2、3间的距离)+(连接轨迹点2、3间的线段的角度×轨迹点1、2间的距离)}/(轨迹点1、2间的距离+轨迹点2、3间的距离)。由于目标轨迹是平滑地连接各轨迹点1、2、3、4的曲线状，所以通过使用上述式，求得使本车的前后轴方向与目标轨迹的切线方向一致的横摆角。在图3的情形中，在连接轨迹点3、4间的线段上被设定最邻近点(x_n，y_n，θ_n，v_n)。最邻近点的横摆角θ_n设为轨迹点3的横摆角θ₃和轨迹点4的横摆角θ₄的中间值。此外，最邻近点的车速v_n设为轨迹点3的车速v₃和轨迹点4的车速v₄的平均值。

姿态角运算部件19基于由曲率运算部件17运算的目标轨迹的曲率和曲率变化，在由最邻近点运算部件18运算的最邻近点中还考虑车速等运算为了使本车的行进方向与最邻近点的横摆角、即目标轨迹的切线方向一致而需要的本车的姿态角(姿态角运算步骤)。姿态角是本车的行进方向和前后轴方向之间形成的角度。姿态角运算部件19运算使本车的正面方向比本车的行进方向朝向转弯外侧的姿态角，以在弯道行驶时本车上的规定的1点(本车的位置)在目标轨迹上通过。

相对位置运算部件20运算由最邻近点运算部件18运算的最邻近点相对由车辆位置估计部件16估计出的本车的位置的相对位置(相对位置运算步骤)。在图3的情形中，本车的位置和最邻近点之间的距离y_res是左右位置偏差，车速v_res的左右位置偏差方向的分量是左右速度y'_res。

致动器指令部件21基于由姿态角运算部件19运算的姿态角校正最邻近点的横摆角。致动器指令部件21基于由相对位置运算部件20运算的最邻近点的相对位置，为了以本车为目标的车速和校正后的横摆角通过最邻近点而生成转向指令、加速或减速指令，并输出到选择器7d(致动器指令步骤)。转向指令是横摆率指令、左右位置指令和横摆角指令。

图4是致动器指令部件21的控制框图。

乘法器22将横摆率指令乘以车速并输出左右加速度指令。减法器23从左右位置指令减去左右位置并输出左右位置偏差指令。增益块24将左右位置偏差指令乘以位置增益K_p并输出左右速度指令。减法器25从左右速度指令减去左右速度并输出左右速度偏差指令。增益块26将左右速度偏差指令乘以速度增益K_d并输出左右加速度偏差指令。加法器27将左右加速度指令与左右加速度偏差指令相加并输出。整车模型(plant model)(车辆模型)29输入消除外部干扰的左右加速度指令，输出左右加速度和横摆率。

二阶积分块33将左右加速度进行二阶积分并运算左右位置。一阶积分块34将横摆率进行一阶积分，运算横摆角。减法器35从横摆角减去横摆角指令，运算横摆角偏差。一阶微分块36将横摆角偏差进行一阶微分，运算横摆率偏差。乘法器37将横摆率偏差乘以车速，运算左右速度。

接着，说明实施方式1的作用效果。

近年来，自动驾驶的功能增强，从ACC和LKS等单独的辅助驾驶功能的集合，需要基于外界识别、轨迹规划、路径生成、控制和逻辑结构的系统设计。实施方式1的车辆运动控制系统1具有：基于各辅助驾驶功能的目标轨迹计算轨迹点的主控制器(ADCU6)；与外界识别传感器(定位器3、摄像机单元4)和车辆的各致动器连接，保持从ADCU6给予的轨迹点，将使本车跟随目标轨迹的指令输出到各致动器的VMCU7。由于VMCU7通过基于轨迹点的指令进行致动器控制，所以可以用简单的系统结构实现自动驾驶的各辅助驾驶功能。此外，VMCU7以相同的控制特性可以实现各辅助驾驶功能要求的车辆运动。而且，由于VMCU7与外界识别传感器连接，所以在ADCU6失灵的情况下，基于从外界识别传感器得到的信息，可以独立地实现各辅助驾驶功能。

这里，在基于前方注视模型的以往的车辆运动控制装置中，根据本车到达的位置和目标位置之间的偏移，提前几秒确定转向。即，由于目标位置在距本车较远的位置，所以转弯时的行驶轨迹相对目标轨迹容易成为捷径轨迹，对目标轨迹的跟随性低。特别地，在急弯道(例如，半径5～10m左右的弯道)上以低速(例如，从爬坡速度至20km/h左右的车速范围)行驶的场景中，捷径轨迹变得显著，车道偏离的可能性升高。这里，如自动泊车系统那样，通过使用预先确定从预先泊车开始位置至泊车位置为止的操作模式(pattern)的方法，可以避免在急弯道上以低速行驶时的捷径轨迹。然而，自动泊车系统以低车速范围为前提，若车速升高，则目标位置和实际的位置之间的偏差必然变大，被迫进行大幅度的修正。即，自动泊车系统的方法不适于市区或高速公路那样的中高车速范围中的车辆运动控制，缺乏通用性。再者，通常基于前方注视模型进行车辆运动控制，仅在急弯道上以低速行驶时适用自动泊车系统的方法的情况下，控制特性不连续。在控制特性是不连续的情况下，两个控制在两个控制的切换时(过渡时)不匹配，有招致对目标轨迹的跟随性下降的风险。

相对于此，实施方式1的VMCU7包括：累积从ADCU6输出的轨迹点等的轨迹缓冲器部件15；以及将使本车跟随在连接轨迹缓冲器部件15中累积的各轨迹点的线上最靠近本车的位置即最邻近点的指令输出到各致动器的致动器指令部件21。最邻近点是，在连接比在最近累积的当前(最新)的轨迹点之前累积的2轨迹点间的线段上所设定的先前的目标位置。即，在实施方式1的VMCU7中，由于使本车跟随比前方注视点靠近本车的轨迹点，所以与采用前方注视模型的情况比较，在弯道行驶时难以产生捷径轨迹。其结果，可以抑制在车辆运动控制中对目标轨迹的跟随性的下降。而且，最邻近点是最靠近本车的目标轨迹上的点，所以即使在急弯道上以低速行驶的情况下，捷径轨迹也难以产生。另外，不需要根据车速和道路形状来切换控制特性。因此，无论车速和目标轨迹的形状如何，实施方式1的VMCU7都可以抑制对目标轨迹的跟随性的下降。

再者，在以往的车辆运动控制装置中，必须使本车跟随的目标位置在从本车分开了某种程度的位置。因为最邻近点那样的本车附近，为立体摄像机的拍摄范围外(死角)，用立体摄像机无法识别目标位置。相对于此，实施方式1的VMCU7，由于具有累积从ADCU6输入的轨迹点的轨迹缓冲器部件15，所以可以掌握作为摄像机单元4的死角的最邻近点，可以实现使本车跟随最邻近点的控制。

VMCU7包括：根据航迹推算法估计本车的位置的车辆位置估计部件16；以及运算最邻近点与估计的本车的位置的相对位置的相对位置运算部件20，致动器指令部件21基于运算的相对位置，输出使本车跟随最邻近点的指令。为了使本车跟随最邻近点，需要估计给予的各轨迹点位于本车坐标上的哪里。因此，通过估计本车的位置变化，始终掌握给予的轨迹点和本车之间的相对关系，可以提高本车对目标轨迹的跟随性。

VMCU7包括：从累积的各轨迹点运算目标轨迹的曲率的曲率运算部件17；以及基于运算的曲率和曲率变化，运算需要的姿态角，以便使最邻近点中的本车的行进方向和目标轨迹的切线方向一致的姿态角运算部件19，致动器指令部件21基于运算的姿态角，输出将最邻近点中的本车的正面方向比最邻近点中的目标轨迹的切线方向向转弯外侧倾斜的指令。在急弯道上以低速行驶时，为了使本车跟随目标轨迹，需要本车的正面方向相对目标轨迹的切线方向向转弯外侧较大地倾斜。这里，在基于前方注视模型的车辆运动控制中，假定为本车的行进方向和本车的前后轴方向大致一致，使本车的正面方向朝向前方注视点。因此，在急弯道上以低速行驶的情况下，本车的正面方向比本车的位置中的目标轨迹的切线方向朝向转弯内侧，无法跟随目标轨迹。

此外，在图5中，考虑将前方注视点中的目标轨迹的切线和本车的位置(＝最邻近点)中的本车的正面方向之间形成的角度作为姿态角β'计算的情况。这种情况下，β'为与在当前的本车的位置需要的姿态角β不同的角度。因此，即使控制本车的横摆角，以在本车的位置为β'，也无法跟随目标轨迹。另一方面，实施方式1的VMCU7在当前的本车的位置运算需要的姿态角β，并控制本车的横摆角，以使其为β。即，在弯道行驶时，VMCU7控制本车，使得本车的正面方向相对本车上的规定的点(重心等)描绘的轨迹的切线始终朝向转弯外侧。由此，可以控制本车，使得本车上的规定的1点在目标轨迹上通过。特别地，在规定曲率(例如，半径5～10m左右的弯道)的急弯道以规定车速(例如，从爬坡速度至20km/h左右的车速范围)行驶的情况下，可以避免本车的行驶轨迹相对目标轨迹为捷径轨迹，所以与采用前方注视模型的情况比较，可以大幅度提高对目标轨迹的跟随性。

在VMCU7无法接收轨迹点等的情况下，车辆运动控制部件13将使本车跟随由LKS/AEB控制部件11生成的LKS和AEB的轨迹点等的指令(加速指令、减速指令、转向指令)输出到选择器7d，或者在判断为在由LKS/AEB控制部件11生成的轨迹点等中无法维持安全的行驶的情况下，将规定时间使本车跟随在轨迹缓冲器部件10中累积的轨迹点等的指令输出到选择器7d。由此，即使因在主控制器(ADCU6)或通信中发生失灵，VMCU7无法接收轨迹点等的情况下，也可以维持最低限度的辅助驾驶功能。

车辆运动控制系统1分别包括多个对本车给予前后方向加速度的致动器(发动机100、电动发电机101、电控制动器102、电动停车制动器103)和对本车给予横摆力矩的致动器(电动助力转向装置105、VDC单元104)，在致动器之中任何一个失灵的情况下，致动器指令部件21对未失灵的致动器输出指令。例如，在发动机100失灵的情况下，对电动发电机101输出加速指令。此外，在电控制动器102失灵的情况下，对电动停车制动器103输出减速指令。在电动助力转向装置105失灵的情况下，对VDC单元104输出转向指令。通过使具有同等功能的致动器冗余，即使是工作中的致动器失灵的情况下，也可以使正常的致动器工作而继续辅助驾驶功能。

在目标轨迹变更的情况下，轨迹缓冲器部件15在本车到达变更后的轨迹点之中最靠近本车的轨迹点之前输入下一个轨迹点。图6是表示目标轨迹变更时的轨迹点的输入方法的说明图。若目标轨迹从变更前的目标轨迹变更为变更后的目标轨迹，则轨迹缓冲器部件15将累积的变更前的各轨迹点1～4丢弃，在变更后的目标轨迹之中从最靠近当前本车的位置的轨迹点1顺序连续地输入轨迹点2～N。轨迹点N是前方注视时间后的轨迹点。此时，以使得目标轨迹在早于本车到达变更后的目标轨迹的轨迹点1前延伸的接收间隔顺序地输入轨迹点2～N。这里，在目标轨迹变更时，假如继续输入前方注视时间后的目标轨迹的方法的情况下，则由于从本车的位置至前方注视时间后的轨迹点的目标轨迹不明，所以无法跟随变更的目标轨迹。相对于此，在目标轨迹变更时，通过从靠近本车的轨迹点顺序地、并且以快于本车到达轨迹点的速度接收轨迹点，可跟随最邻近点。因此，即使目标轨迹在伴随紧急避让或车道变更等而变更的情况下，也可以提高对变更后的目标轨迹的跟随性。

〔实施方式2〕

在实施方式2中，在根据本车的行驶状态选择使本车跟随的目标位置方面，与实施方式1不同。

最邻近点运算部件18，仅在本车高速行驶的情况下，将轨迹缓冲器部件15中累积的各轨迹点之中比最邻近点位于行进方向前方的轨迹点作为目标轨迹点输出。此时，本车的车速越高，也可以将距本车越远轨迹点作为目标轨迹点。相对位置运算部件20运算目标轨迹点相对本车的位置的相对位置。致动器指令部件21基于目标轨迹点的相对位置生成转向指令、加速或减速指令，输出到选择器7d。

由于在急弯道上以低速行驶时发生捷径造成的车道偏离，所以通过在低速行驶中将跟随控制的目标位置设为最邻近点，可以抑制本车的行驶轨迹为捷径轨迹。另一方面，由于在以高速行驶为前提的高速公路中不存在急弯道，所以不发生捷径造成的车道偏离。因此，通过将在高速行驶中跟随控制的目标轨迹点比最邻近点设定在行进方向前方，跟随控制的增益变小，所以可以抑制伴随跟随控制的车辆行为变化。即，在实施方式2中，通过根据行驶状态(车速)选择目标位置，可以抑制低速行驶时的对目标轨迹的跟随性下降，同时可以改善高速行驶时的乘坐感受。

以下描述可从以上说明的实施方式掌握的其他方式。

车辆运动控制装置，在其一个方式中，包括：目标位置累积部件，接受被装载了所述车辆运动控制装置的车辆的目标轨迹上的目标位置的输入，累积所述目标位置；以及致动器指令部件，将使所述车辆跟随由所述目标位置累积部件累积的先前的目标位置的指令输出到所述车辆的致动器。

在更优选的方式中，在上述方式中，所述致动器指令部件输出使所述车辆跟随在所述先前的目标位置之中最靠近所述车辆的最邻近目标位置的指令作为所述指令。

在另一优选的方式中，在上述方式的任何一个中，还包括：车辆位置估计部件，估计所述车辆的位置；以及相对位置运算部件，运算所述最邻近目标位置相对于由所述车辆位置估计部件估计出的所述车辆的位置邻近的相对位置，所述致动器指令部件基于由所述相对位置运算部件运算的所述相对位置，输出使所述车辆跟随所述最邻近目标位置的指令作为所述指令。

而且，在另一优选的方式中，在上述方式的任何一个中，还包括：曲率运算部件，从由所述目标位置累积部件累积的各目标位置运算所述目标轨迹的曲率；以及姿态角运算部件，在将所述车辆的行进方向和所述车辆的前后轴方向之间形成的角度设为姿态角时，基于由所述曲率运算部件运算的所述曲率，运算必要的所述姿态角，以便使所述先前的目标位置中的所述车辆的行进方向与所述目标轨迹的切线方向一致，所述致动器指令部件基于由所述姿态角运算部件运算的所述姿态角，输出将所述车辆的正面方向比所述目标轨迹的切线方向向相对转向方向的外侧倾斜的指令作为所述指令。

而且，在另一优选的方式中，在上述方式的任何一个中，所述致动器指令部件在所述先前的目标位置之中选择与所述车辆的行驶状态对应的目标位置，输出使所述车辆跟随该选择出的目标位置的指令作为所述指令。

而且，在另一优选的方式中，在上述方式的任何一个中，所述车辆运动控制装置还包括：故障防护用致动器指令部件，所述故障防护用致动器指令部件在所述目标位置累积部件无法累积所述目标位置的情况下，输出使所述车辆跟随基于由所述车辆上装载的外界识别部件获取的外界识别信息的轨迹的指令，或者输出使所述车辆跟随基于由所述目标位置累积部件累积的先前的目标位置的轨迹的指令。

而且，在另一优选的方式中，在上述方式的任何一个中，还包括：车辆位置估计部件，估计所述车辆的位置，在所述目标轨迹变更的情况下，所述目标位置累积部件在所述车辆到达变更后的目标轨迹上的目标位置之前接受下一个目标位置的输入。

而且，在另一优选的方式中，在上述方式的任何一个中，所述致动器包括多个致动器，在所述多个致动器之中任何一个失灵的情况下，所述致动器指令部件向未失灵的致动器输出所述指令。

此外，从另一观点来说，车辆运动控制装置，在某一方式中，是使装载了所述车辆运动控制装置的车辆沿目标轨迹行驶的车辆运动控制装置，在弯道行驶时，控制所述车辆，使得对于所述车辆上的规定的点绘制的轨迹的切线，所述车辆的正面方向始终朝向相对转向方向的外侧。

优选在上述方式中，在所述弯道的曲率大于规定曲率的情况下，控制所述车辆，使得所述车辆的正面方向相对所述切线始终朝向相对转向方向的外侧。

在另一优选的方式中，在上述方式的任何一个中，在所述车辆的车速低于规定车速的情况下，控制所述车辆，使得所述车辆的正面方向相对所述切线始终朝向相对转向方向的外侧。

此外，从另一观点来说，车辆运动控制方法，在某一方式中，包括：目标位置累积步骤，接受被输入要被控制的车辆的目标轨迹上的目标位置，累积所述目标位置；以及致动器指令步骤，将使所述车辆跟随通过所述目标位置累积步骤累积的先前的目标位置的指令输出到所述车辆的致动器。

优选在上述方式中，所述致动器指令步骤包括：使所述车辆跟随在所述先前的目标位置之中最靠近所述车辆的最邻近目标位置的指令作为所述指令的步骤。

在另一优选的方式中，在上述方式的任何一个中，还包括：车辆位置估计步骤，估计所述车辆的位置；以及相对位置运算步骤，运算所述最邻近目标位置相对通过所述车辆位置估计步骤估计出的所述车辆的位置的相对位置，所述致动器指令步骤包括：基于通过所述相对位置运算步骤运算的所述相对位置，输出使所述车辆跟随所述最邻近目标位置的指令作为所述指令的步骤。

而且，在另一优选的方式中，在上述方式的任何一个中，还包括：曲率运算步骤，从通过所述目标位置累积步骤累积的各目标位置运算所述目标轨迹的曲率；以及姿态角运算步骤，在将所述车辆的行进方向和所述车辆的前后轴方向之间形成的角度设为姿态角时，基于通过所述曲率运算步骤运算的所述曲率，运算必要的所述姿态角，以便使所述先前的目标位置中的所述车辆的行进方向与所述目标轨迹的切线方向一致，所述致动器指令步骤包括：基于通过所述姿态角运算步骤运算的所述姿态角，输出将所述车辆的正面方向比所述目标轨迹的切线方向向相对转向方向的外侧倾斜的指令作为所述指令的步骤。

而且，在另一优选的方式中，在上述方式的任何一个中，所述致动器指令步骤包括：在所述先前的目标位置之中选择与所述车辆的行驶状态对应的目标位置，输出使所述车辆跟随该选择出的目标位置的指令作为所述指令的步骤。

而且，在另一优选的方式中，在上述方式的任何一个中，所述车辆运动控制方法还包括：故障防护用致动器指令步骤，为了故障防护而将第2指令输出到致动器，所述故障防护用致动器指令步骤包括：在通过所述目标位置累积步骤无法累积所述目标位置的情况下，输出使所述车辆跟随基于由所述车辆上装载的外界识别部件获取的外界识别信息的轨迹的指令作为所述第2指令的步骤，或者输出使所述车辆跟随基于通过所述目标位置累积步骤累积的所述目标位置的轨迹的指令作为所述第2指令的步骤。

而且，在另一优选的方式中，在上述方式的任何一个中，包括估计所述车辆的位置的车辆位置估计步骤，所述目标位置累积步骤包括：在所述目标轨迹变更的情况下，在所述车辆到达变更后的目标轨迹上的目标位置之前接受下一个目标位置的输入的步骤。

此外，从另一观点来说，车辆运动控制系统，在某一方式中，包括：自动驾驶控制单元，具有运算被装载了所述车辆运动系统的车辆的目标轨迹的目标轨迹运算部件；车辆运动控制单元，具有：目标位置累积部件，接受由所述目标轨迹运算部件运算的所述目标轨迹上的目标位置的输入，累积所述目标位置；以及致动器指令部件，输出使所述车辆跟随在所述目标位置累积部件中累积的先前的目标位置的指令；以及致动器，根据从所述致动器指令部件输出的所述指令，控制所述车辆。

优选在上述方式中，所述致动器指令部件输出使所述车辆跟随在所述先前的目标位置之中最靠近所述车辆的目标位置的指令作为所述指令。

以上，已说明了本发明的一些实施方式，但上述发明的实施方式是用于容易理解本发明的实施方式，不是限定本发明的实施方式。本发明可变更、改进而不脱离其宗旨，同时在本发明中包含其等价物。此外，在可以解决上述课题的至少一部分的范围、或在显现至少一部分效果的范围中，可进行权利要求书和说明书中记载的各构成要素的任意组合或省略。

本申请要求基于2017年2月15日提交的日本专利申请号2017－25564号的优先权。包含2017年2月15日提交的日本专利申请号2017－25564号的说明书、权利要求书、说明书附图及摘要的全部的公开内容，通过参照作为整体引入本申请。

标号说明

1车辆运动控制系统、6自动驾驶控制单元、7车辆运动控制单元(车辆运动控制装置)、13车辆运动控制部件(故障防护用致动器指令部件)、15轨迹缓冲器部件(目标位置累积部件)、16车辆位置估计部件、17曲率运算部件、19姿态角运算部件、20相对位置运算部件、21致动器指令部件、100发动机(致动器)、101电动发电机(致动器)、102电控制动器(致动器)、103电动停车制动器(致动器)、104VDC单元(致动器)、105电动助力转向装置(致动器)

Claims (20)

1.一种车辆运动控制装置，包括：

目标位置累积部件，接受被装载了所述车辆运动控制装置的车辆的目标轨迹上的目标位置的输入，累积所述目标位置；以及

致动器指令部件，将使所述车辆跟随由所述目标位置累积部件累积的先前的目标位置的指令输出到所述车辆的致动器。

2.如权利要求1所述的车辆运动控制装置，

所述致动器指令部件输出使所述车辆跟随在所述先前的目标位置之中最靠近所述车辆的最邻近目标位置的指令作为所述指令。

3.如权利要求2所述的车辆运动控制装置，还包括：

车辆位置估计部件，估计所述车辆的位置；以及

相对位置运算部件，运算所述最邻近目标位置相对于由所述车辆位置估计部件估计出的所述车辆的位置的相对位置，

所述致动器指令部件基于由所述相对位置运算部件运算的所述相对位置，输出使所述车辆跟随所述最邻近目标位置的指令作为所述指令。

4.如权利要求1所述的车辆运动控制装置，还包括：

曲率运算部件，从由所述目标位置累积部件累积的各目标位置运算所述目标轨迹的曲率；以及

姿态角运算部件，在将所述车辆的行进方向和所述车辆的前后轴方向之间形成的角度设为姿态角时，基于由所述曲率运算部件运算的所述曲率，运算必要的所述姿态角，以便使所述先前的目标位置中的所述车辆的行进方向与所述目标轨迹的切线方向一致，

所述致动器指令部件基于由所述姿态角运算部件运算的所述姿态角，输出将所述车辆的正面方向比所述目标轨迹的切线方向向相对转向方向的外侧倾斜的指令作为所述指令。

5.如权利要求1所述的车辆运动控制装置，

所述致动器指令部件在所述先前的目标位置之中选择与所述车辆的行驶状态对应的目标位置，输出使所述车辆跟随该选择出的目标位置的指令作为所述指令。

6.如权利要求1所述的车辆运动控制装置，还包括：

故障防护用致动器指令部件，

所述故障防护用致动器指令部件

在所述目标位置累积部件无法累积所述目标位置的情况下，输出使所述车辆跟随基于由所述车辆上装载的外界识别部件获取的外界识别信息的轨迹的指令，或者

输出使所述车辆跟随基于由所述目标位置累积部件累积的先前的目标位置的轨迹的指令。

7.如权利要求1所述的车辆运动控制装置，还包括：

车辆位置估计部件，估计所述车辆的位置，

在所述目标轨迹变更的情况下，所述目标位置累积部件在所述车辆到达变更后的目标轨迹上的目标位置之前接受下一个目标位置的输入。

8.如权利要求1所述的车辆运动控制装置，

所述致动器包括多个致动器，

在所述多个致动器之中任何一个失灵的情况下，所述致动器指令部件向未失灵的致动器输出所述指令。

9.一种车辆运动控制装置，是使装载了所述车辆运动控制装置的车辆沿目标轨迹行驶的车辆运动控制装置，

在弯道行驶时，控制所述车辆，使得对于所述车辆上的规定的点绘制的轨迹的切线，所述车辆的正面方向始终朝向相对转向方向的外侧。

10.如权利要求9所述的车辆运动控制装置，

在所述弯道的曲率大于规定曲率的情况下，控制所述车辆，使得所述车辆的正面方向相对所述切线始终朝向相对转向方向的外侧。

11.如权利要求10所述的车辆运动控制装置，

在所述车辆的车速低于规定车速的情况下，控制所述车辆，使得所述车辆的正面方向相对所述切线始终朝向相对转向方向的外侧。

12.一种车辆运动控制方法，包括：

目标位置累积步骤，接受要被控制的车辆的目标轨迹上的目标位置的输入，累积所述目标位置；以及

致动器指令步骤，将使所述车辆跟随通过所述目标位置累积步骤累积的先前的目标位置的指令输出到所述车辆的致动器。

13.如权利要求12所述的车辆运动控制方法，

所述致动器指令步骤包括：使所述车辆跟随在所述先前的目标位置之中最靠近所述车辆的最邻近目标位置的指令作为所述指令的步骤。

14.如权利要求13所述的车辆运动控制方法，还包括：

车辆位置估计步骤，估计所述车辆的位置；以及

相对位置运算步骤，运算所述最邻近目标位置相对通过所述车辆位置估计步骤估计出的所述车辆的位置的相对位置，

所述致动器指令步骤包括：基于通过所述相对位置运算步骤运算的所述相对位置，输出使所述车辆跟随所述最邻近目标位置的指令作为所述指令的步骤。

15.如权利要求12所述的车辆运动控制方法，还包括：

曲率运算步骤，从通过所述目标位置累积步骤累积的各目标位置运算所述目标轨迹的曲率；以及

姿态角运算步骤，在将所述车辆的行进方向和所述车辆的前后轴方向之间形成的角度设为姿态角时，基于通过所述曲率运算步骤运算的所述曲率，运算必要的所述姿态角，以便使所述先前的目标位置中的所述车辆的行进方向与所述目标轨迹的切线方向一致，

所述致动器指令步骤包括：基于通过所述姿态角运算步骤运算的所述姿态角，输出将所述车辆的正面方向比所述目标轨迹的切线方向向相对转向方向的外侧倾斜的指令作为所述指令的步骤。

16.如权利要求12所述的车辆运动控制方法，

所述致动器指令步骤包括：在所述先前的目标位置之中选择与所述车辆的行驶状态对应的目标位置，输出使所述车辆跟随该选择出的目标位置的指令作为所述指令的步骤。

17.如权利要求12所述的车辆运动控制方法，还包括：

故障防护用致动器指令步骤，为了故障防护而将第2指令输出到致动器，

所述故障防护用致动器指令步骤包括：

在通过所述目标位置累积步骤无法累积所述目标位置的情况下，输出使所述车辆跟随基于由所述车辆上装载的外界识别部件获取的外界识别信息的轨迹的指令作为所述第2指令的步骤，或者

输出使所述车辆跟随基于通过所述目标位置累积步骤累积的所述目标位置的轨迹的指令作为所述第2指令的步骤。

18.如权利要求12所述的车辆运动控制方法，还包括：

车辆位置估计步骤，估计所述车辆的位置，

所述目标位置累积步骤包括：在所述目标轨迹变更的情况下，在所述车辆到达变更后的目标轨迹上的目标位置之前接受下一个目标位置的输入的步骤。

19.一种车辆运动控制系统，包括：

自动驾驶控制单元，具有运算被装载了所述车辆运动系统的车辆的目标轨迹的目标轨迹运算部件；

车辆运动控制单元，具有：目标位置累积部件，接受由所述目标轨迹运算部件运算的所述目标轨迹上的目标位置的输入，累积所述目标位置；以及致动器指令部件，输出使所述车辆跟随在所述目标位置累积部件中累积的先前的目标位置的指令；以及

致动器，根据从所述致动器指令部件输出的所述指令，控制所述车辆。

20.如权利要求19所述的车辆运动控制系统，

所述致动器指令部件输出使所述车辆跟随在所述先前的目标位置之中最靠近所述车辆的目标位置的指令作为所述指令。