CN110254421B - 驾驶辅助系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及驾驶辅助系统，即使在前方的障碍物被前行车遮挡的情况下也能够使驾驶员预见到障碍物的存在。驾驶辅助系统(1)具备：信息提供装置(2)，向车辆的驾驶员提供信息；周边信息获取装置(3)，获取车辆的周边信息；目标轨迹计算部(41)，基于周边信息来计算车辆的目标轨迹；车辆控制部(42)，使车辆沿着目标轨迹行驶；行驶轨迹计算部(43)，基于周边信息来计算正在与车辆相同的车道行驶的前行车的行驶轨迹；运算部(44)，计算目标轨迹与行驶轨迹的差；以及警告部(45)，经由信息提供装置对驾驶员发出警告。警告部在轨迹差为规定值以上的情况下促使驾驶员注意或者促使驾驶员车辆的转向操纵以及制动的至少一方。

Description

驾驶辅助系统
技术领域
本发明涉及驾驶辅助系统。
背景技术
以往，公知为将多个传感器设置于车辆并将由传感器检测出的车辆的周边信息提供给驾驶员(例如专利文献1)。
专利文献1：日本特开2007－001333号公报
然而，在前方的障碍物被前行车等遮挡的情况下，不能够通过传感器检测出障碍物。这在沿着目标轨迹自动驾驶车辆的情况下，尤其成为问题。
例如，在障碍物的检测因前行车的存在而延迟的情况下，有可能目标轨迹的修正或者驾驶员的介入来不及，驾驶模式被强制从自动驾驶模式切换到手动驾驶模式。该情况下，驾驶员需要进行紧急的应对。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于，提供一种即使在前方的障碍物被前行车遮挡的情况下也能够使驾驶员预见障碍物的存在的驾驶辅助系统。
本公开的主旨如下所述。
(1)一种驾驶辅助系统，其中，具备：信息提供装置，向车辆的驾驶员提供信息；周边信息获取装置，获取上述车辆的周边信息；目标轨迹计算部，基于上述周边信息来计算上述车辆的目标轨迹；车辆控制部，使上述车辆沿着上述目标轨迹行驶；行驶轨迹计算部，基于上述周边信息来计算正在与上述车辆相同的车道行驶的前行车的行驶轨迹；运算部，对上述目标轨迹与上述行驶轨迹之差进行计算；以及警告部，经由上述信息提供装置对上述驾驶员发出警告，上述警告部在上述差为规定值以上的情况下，催促上述驾驶员注意或者对上述驾驶员催促上述车辆的转向操纵以及制动的至少一方。
(2)根据上述(1)所述的驾驶辅助系统，其中，上述警告部在上述差为第一基准值以上的情况下催促上述驾驶员注意，在上述差为第二基准值以上的情况下，对上述驾驶员催促上述车辆的转向操纵以及制动的至少一方，上述第二基准值大于上述第一基准值。
(3)根据上述(2)所述的驾驶辅助系统，其中，上述运算部对上述行驶轨迹相对于上述目标轨迹偏移的方向进行计算，上述警告部在上述差为上述第二基准值以上的情况下，对上述驾驶员催促上述车辆的转向操纵，并且将上述行驶轨迹相对于上述目标轨迹偏移的方向作为转向操纵方向指示给上述驾驶员。
(4)根据上述(1)所述的驾驶辅助系统，其中，上述警告部在上述差为第一基准值以上的情况下催促上述驾驶员注意，上述车辆控制部在上述差为第二基准值以上的情况下进行上述车辆的制动，上述第二基准值大于上述第一基准值。
(5)根据上述(1)所述的驾驶辅助系统，其中，上述警告部在上述差为第一基准值以上的情况下，对上述驾驶员催促上述车辆的转向操纵以及制动的至少一方，上述车辆控制部在上述差为第二基准值以上的情况下进行上述车辆的制动，上述第二基准值大于上述第一基准值。
(6)根据上述(5)所述的驾驶辅助系统，其中，上述运算部对上述行驶轨迹相对于上述目标轨迹偏移的方向进行计算，上述警告部在上述差为上述第一基准值以上的情况下，对上述驾驶员催促上述车辆的转向操纵，并且将上述行驶轨迹相对于上述目标轨迹偏离的方向作为转向操纵方向指示给上述驾驶员。
根据本发明，可提供一种即使在前方的障碍物被前行车遮挡的情况下也能够使驾驶员预见到障碍物的存在的驾驶辅助系统。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的驾驶辅助系统的结构的框图。
图2是用于说明基准坐标系的图。
图3是用于说明车辆的移动量的图。
图4是表示前行车避开障碍物的样子的图。
图5是表示本发明的第一实施方式中的警告处理的控制例程的流程图。
图6是表示本发明的第二实施方式中的警告处理的控制例程的流程图。
符号说明
1…驾驶辅助系统；2…信息提供装置；3…周边信息获取装置；4…电子控制单元(ECU)；41…目标轨迹计算部；42…车辆控制部；43…行驶轨迹计算部；44…运算部；45…警告部。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地对本发明的实施方式进行说明。其中，在以下的说明中，对同样的构成要素附加同一参照编号。
<第一实施方式>
寿险参照图1～图5，对本发明的第一实施方式进行说明。
<驾驶辅助系统的结构>
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的驾驶辅助系统1的结构的框图。驾驶辅助系统1具备信息提供装置2、周边信息获取装置3以及电子控制单元(ECU)4。
信息提供装置2向车辆(本车辆)的驾驶员提供信息。信息提供装置2例如是由触摸屏、仰视显示器、数字仪表面板等的至少一个构成的人机界面(Human Machine Interface(HMI))。HMI是用于在驾驶员与车辆之间进行信息的输入输出的接口。HMI例如由对文字或者图像信息进行显示的显示器、产生声音的扬声器、用于供驾驶员进行输入操作的操作按钮、从驾驶员接收声音信息的麦克风等构成。
周边信息获取装置3获取车辆的周边信息。周边信息包括道路的白线、其它车辆、行人、自行车、建筑物、标志、障碍物(落下物、路缘石、护栏、施工现场、事故车辆、动物等)等信息。周边信息获取装置3由照相机、毫米波雷达、激光雷达(Laser Imaging DetectionAnd Ranging(LIDAR))以及声纳的至少一个构成。周边信息获取装置3每隔规定时间便获取周边信息。周边信息获取装置3与ECU4连接，周边信息获取装置3的输出被发送至ECU4。
ECU4是具备读出专用存储器(ROM)以及随机访问存储器(RAM)那样的存储器、中央运算装置(CPU)、输入端口、输出端口、通信模块等的微型计算机。在本实施方式中，设置有一个ECU4，但也可以按每个功能设置多个ECU。
对ECU4输入设置于车辆的各种传感器的输出，ECU4基于各种传感器的输出等来执行车辆的各种控制。在本实施方式中，车速传感器8、横摆率传感器9等的输出被输入至ECU4。
车速传感器8检测车辆的速度。车速传感器8与ECU4连接，车速传感器8的输出被发送至ECU4。横摆率传感器9对围绕通过车辆的重心的铅直轴线的旋转速度即横摆率进行检测。横摆率传感器9与ECU4连接，横摆率传感器9的输出被发送至ECU4。
在本实施方式中，ECU4通过执行存储器中所存储的程序等而作为目标轨迹计算部41、车辆控制部42、行驶轨迹计算部43、运算部44以及警告部45发挥作用。目标轨迹计算部41基于由周边信息获取装置3获取的周边信息来计算车辆的目标轨迹。即，目标轨迹计算部41通过对周边信息进行解析来计算车辆的目标轨迹。
例如，目标轨迹计算部41基于由周边信息获取装置3获取的白线信息来计算目标轨迹。具体而言，目标轨迹计算部41检测车辆的左右的白线的位置，并将左右的白线的中央位置设定为目标轨迹。该情况下，目标轨迹计算部41例如通过对由周边信息获取装置3的照相机(立体照相机)拍摄到的图像进行图像处理来检测左右的白线的候补点。
目标轨迹计算部41将目标轨迹计算为以车辆的当前位置为原点的基准坐标系的函数。因此，白线的候补点被映射至以车辆的当前位置为原点的基准坐标系。在基准坐标系中，如图2所示，将车辆10的前后方向的中心轴线设为X轴，将与X轴正交的轴线设为Y轴。另外，原点例如被设定为车辆的左右的前轮的中心位置。
目标轨迹计算部41将左右的白线的候补点的中央位置设为目标点，并将目标轨迹计算为目标点的点组的近似函数。近似函数例如由下述式(1)的二次函数来定义。
Y＝A·X2+B·X+C...(I)
在上述式(1)中，系数A、B、C表示构成目标轨迹的轨迹成分。系数A表示目标轨迹的曲率成分。系数B表示目标轨迹的横摆角成分(车辆的前后方向和目标轨迹的切线之间的角度成分)。系数C表示目标轨迹相对于车辆的横向的距离成分。例如，通过对目标点的点组应用最小平方法来计算系数A、B、C，计算上述式(1)的近似函数。此外，目标轨迹计算部41也可以针对左右白线的每一个计算近似函数，将根据两个近似函数所计算出的中央位置设为目标点，并将这些目标点的近似函数设为目标轨迹。
另外，目标轨迹计算部41在检测出目标轨迹上的障碍物的情况下，对目标轨迹进行修正以便避开障碍物。此外，目标轨迹也可以被显示于信息提供装置2。由此，在对目标轨迹进行修正之前驾驶员发现了目标轨迹上的障碍物的情况下，驾驶员能够从所显示的目标轨迹察觉到危险。
若由驾驶员将车辆的驾驶模式设定为自动驾驶模式，则车辆控制部42对车辆的加速、制动以及转向操纵进行控制。车辆控制部42通过使用驱动装置促动器使驱动装置5工作来控制车辆的加速。驱动装置5是车辆的动力源，为发动机以及马达的至少一方。另外，车辆控制部42通过使用制动促动器使制动器6工作来控制车辆的制动。另外，车辆控制部42通过使用转向马达使转向机构7工作来控制车辆的转向操纵。
车辆控制部42使车辆沿着由目标轨迹计算部41计算出的目标轨迹行驶。具体而言，车辆控制部42对车辆的转向操纵进行控制以使车辆沿着目标轨迹行驶。另外，车辆控制部42对车辆的加速以及制动进行控制，以使与前行车的车间距离成为规定距离。规定距离被设定为与车辆和前行车的相对速度对应的适当的值。此外，在不存在前行车的情况下，车辆控制部42对车辆的加速以及制动进行控制以使车辆的速度成为规定速度。
行驶轨迹计算部43基于由周边信息获取装置3获取的周边信息来计算正在与车辆相同的车道行驶的前行车(以下，仅称为“前行车”)的行驶轨迹。即，行驶轨迹计算部43通过对周边信息进行解析来计算前行车的行驶轨迹。
行驶轨迹计算部43基于由周边信息获取装置3获取的其它车辆信息来计算前行车的行驶轨迹。目标轨迹计算部41例如通过对由周边信息获取装置3的照相机(立体照相机)拍摄到的图像进行图像处理来计算车辆与前行车的相对距离以及相对角度，检测前行车的位置。前行车的位置例如被设定为前行车的背面中心。检测出的前行车的位置作为前行车的通过点而被映射至基准坐标系。目标轨迹计算部41将前行车的行驶轨迹计算为通过点的点组的近似函数。
当然，对于一台前行车，通过一次的拍摄来检测一个通过点。另外，由于车辆正在行驶，所以以车辆的当前位置为原点的基准坐标系在每次拍摄时发生变化。因此，为了计算通过点的点组的近似函数，需要考虑车辆的移动量，来对过去检测出的通过点进行坐标变换。
图3是用于说明车辆的移动量的图。在图3中示出了连续的两个拍摄定时中的车辆10的位置。使用下述式(2)、(3)，基于车辆的车速V以及横摆角θ来计算拍摄间隔Δt的期间的车辆10的移动量Δx、Δy。
Δx＝V.Δt.cosθ...(2)
Δy＝V.Δt.sinθ...(3)
移动量Δx表示先前的基准坐标系(Y’，X’)中的x轴方向的移动量。移动量Δy表示先前的基准坐标系(Y’，X’)中的y轴方向的移动量。拍摄间隔Δt被计算为照相机的帧率的倒数。车速V由车速传感器8来检测。根据由横摆率传感器9检测出的横摆率来计算横摆角θ。
以前检测出的通过点分别从先前的基准坐标系(Y’，X’)被坐标变换为当前的基准坐标系(Y，X)。先前的基准坐标系(Y’，X’)中的通过点的坐标(Yold，Xold)使用下述式(4)、(5)被变换为当前的基准坐标系(Y，X)中的通过点的坐标(Ynew，Xnew)。
Y new＝(Yold-Δy)·cosθ-(Xold-Δx)·sinθ…(4)
X new＝(Yold-Δy)·sinθ+(Xold-Δx)·cosθ…(5)
行驶轨迹计算部43将行驶轨迹计算为当前检测出的通过点和经过坐标变换的通过点的点组的近似函数。近似函数例如由上述式(1)定义。例如通过对通过点的点组应用最小平方法来计算上述式(1)的系数A、B、C，计算上述式(1)的近似函数。
此外，车辆的目标轨迹以及前行车的行驶轨迹也可以利用其它公知的方法来计算。例如，目标轨迹以及行驶轨迹的近似函数也可以由三次函数定义。
另外，目标轨迹计算部41可以基于周边信息以及地图信息来计算车辆的目标轨迹。该情况下，目标轨迹计算部41例如通过对周边信息和地图信息进行对照来确定车辆的当前位置，并基于当前位置的地图信息来计算目标轨迹。其中，车辆的大致的当前位置使用GPS接收机来确定。
地图信息包括道路的白线信息、道路的位置信息、道路的形状信息(例如弯道和直线部的种类、弯道的曲率半径、道路坡度等)、合流地点、分流地点等位置信息、道路种类的信息等。地图信息被存储到设置于车辆的地图数据库，并使用SLAM(SimultaneousLocalization and Mapping：同步定位与建图)技术等来更新。此外，目标轨迹计算部41也可以通过车辆与其它车辆之间的车车间通信、经由路侧机的路车间通信等来从车辆的外部接收地图信息。
运算部44计算由目标轨迹计算部41计算出的车辆的目标轨迹与由行驶轨迹计算部43计算出的前行车的行驶轨迹之差(以下，称为“轨迹差”)。图4是表示前行车20避开障碍物30的样子的图。在图4中，通过单点划线示出车辆10的目标轨迹，通过虚线示出前行车20的行驶轨迹。
在图4的状况下，目标轨迹计算部41不能基于由周边信息获取装置3获取的周边信息来检测障碍物30。此时，车辆10的目标轨迹被设定为右侧的虚线的白线与左侧的实线的白线之间的中央位置。另一方面，前行车20的行驶轨迹因躲避障碍物30而比目标轨迹向右侧偏移。运算部44例如计算行驶轨迹相对于目标轨迹的横向的偏移量TD，作为轨迹差。
行驶轨迹的当前位置相当于前行车20的当前位置，被表示为基准坐标系(Y，X)中的坐标(YLV，XLV)。通过对目标轨迹的近似函数代入行驶轨迹的当前位置的X坐标的值XLV来计算与行驶轨迹的当前位置对应的目标轨迹的横向(Y轴方向)的位置YTTJ。横向的偏移量TD为行驶轨迹的当前位置的Y坐标的值YLV与目标轨迹的横向的位置YTTJ之差(TD＝|YLV－YTTJ|)。
此外，运算部44也可以将轨迹差计算为行驶轨迹相对于目标轨迹的横向的偏移量的累计值。另外，运算部44也可以将轨迹差计算为目标轨迹的切线与行驶轨迹的切线的相对角度。
警告部45经由信息提供装置2向车辆10的驾驶员发出警告。在障碍物30的检测因前行车20的存在而延迟的情况下，有可能目标轨迹的修正或者驾驶员的介入来不及，驾驶模式被强制从自动驾驶模式切换到手动驾驶模式。该情况下，要求驾驶员进行紧急的应对。另外，在行驶轨迹从目标轨迹偏移的情况下，预测为前行车20正在躲避障碍物30。
因此，在本实施方式中，警告部45在轨迹差为规定值以上的情况下，催促驾驶员注意。警告部45例如通过蜂鸣音或者“请注意前方”这样的声音信息或文字信息来催促驾驶员注意。
此外，警告部45也可以在轨迹差为规定值以上的情况下，对驾驶员催促车辆10的转向操纵以及制动的至少一方。警告部45例如通过“请操作方向盘”这样的声音信息或者文字信息来对驾驶员催促车辆10的转向操纵。另外，警告部45通过“请踩下制动器”这样的声音或者文字来对驾驶员催促车辆10的制动。另外，警告部45例如通过“请切换到手动驾驶”这样的声音信息或者文字信息来对驾驶员催促车辆10的转向操纵以及制动。
即，警告部45在轨迹差为规定值以上的情况下，催促驾驶员注意或者对驾驶员催促车辆10的转向操纵以及制动的至少一方。由此，即使在前方的障碍物30被前行车20遮挡的情况下，也能够使驾驶员预见到障碍物30的存在。
<警告处理的控制例程>
图5是表示本发明的第一实施方式中的警告处理的控制例程的流程图。在由驾驶员选择了自动驾驶模式的期间，由ECU4按规定的时间间隔反复执行本控制例程。
首先，在步骤S101中，目标轨迹计算部41基于由周边信息获取装置3获取到的周边信息来计算车辆的目标轨迹。接着，在步骤S102中，行驶轨迹计算部43基于由周边信息获取装置3获取到的周边信息来计算前行车的行驶轨迹。
接下来，在步骤S103中，警告部45判定轨迹差是否是规定值以上。规定值被预先决定，为大于零的值。由运算部44基于目标轨迹以及行驶轨迹来计算轨迹差。
当在步骤S103中判定为轨迹差小于规定值的情况下，本控制例程结束。而当在步骤S103中判定为轨迹差为规定值以上的情况下，本控制例程进入步骤S104。在步骤S104中，警告部45经由信息提供装置2催促驾驶员注意。在步骤S104之后，本控制例程结束。其中，在步骤S104中，警告部45也可以对驾驶员催促车辆的转向操纵以及制动的至少一方。
另外，行驶轨迹计算部43也可以在基于周边信息检测出多个前行车的情况下，在步骤S102中计算多个前行车的行驶轨迹。该情况下，当将目标轨迹和各前行车的行驶轨迹进行比较且一个以上的轨迹差为规定值以上的情况下，在步骤S104中警告部45催促驾驶员注意或者对驾驶员催促车辆的转向操纵以及制动的至少一方。此外，多个前行车描绘同样的行驶轨迹的可能性很高。因此，行驶轨迹计算部43也可以仅计算最前方的前行车的行驶轨迹，使除此以外的前行车的行驶轨迹与最前方的前行车的行驶轨迹相同。
<第二实施方式>
第二实施方式所涉及的驾驶辅助系统的结构以及控制除了以下所说明的点之外，基本上与第一实施方式所涉及的驾驶辅助系统的结构以及控制相同。因此，以下以与第一实施方式不同的部分为中心来对本发明的第二实施方式进行说明。
若在正实施自动驾驶时被催促车辆的操作，则驾驶员的紧张程度会急剧升高。因此，若在危险没有逼近时催促车辆的操作，则驾驶员会感到不快。在轨迹差小时，危险没有逼近的可能性很高。然而，为了迅速使驾驶员预见障碍物的存在，优选在轨迹差小时也催促驾驶员注意。
因此，在第二实施方式中，警告部45在轨迹差为第一基准值以上的情况下，催促驾驶员注意，在轨迹差为第二基准值以上的情况下，对驾驶员催促车辆的转向操纵以及制动的至少一方。第二基准值大于第一基准值。据此，能够对驾驶员赋予与警戒等级对应的适当的警告。结果，能够在抑制驾驶员的不快感的同时使驾驶员预见到障碍物的存在。
<警告处理的控制例程>
图6是表示本发明的第二实施方式中的警告处理的控制例程的流程图。在由驾驶员选择了自动驾驶模式的期间，由ECU4按规定的时间间隔反复执行本控制例程。
首先，在步骤S201中，目标轨迹计算部41基于由周边信息获取装置3获取到的周边信息来计算车辆的目标轨迹。接着，在步骤S202中，行驶轨迹计算部43基于由周边信息获取装置3获取到的周边信息来计算前行车的行驶轨迹。
接下来，在步骤S203中，警告部45判定轨迹差是否是第一基准值以上。第一基准值被预先决定，为大于零的值。由运算部44基于目标轨迹以及行驶轨迹来计算轨迹差。当在步骤S203中判定为轨迹差小于第一基准值的情况下，本控制例程结束。
另一方面，当在步骤S203中判定为轨迹差为第一基准值以上的情况下，本控制例程进入步骤S204。在步骤S204中，警告部45判定轨迹差是否是第二基准值以上。第二基准值被预先决定，为大于第一基准值的值。
当在步骤S204中判定为轨迹差小于第二基准值的情况下、即判定为轨迹差为第一基准值以上小于第二基准值的情况下，本控制例程进入步骤S205。在步骤S205中，警告部45催促驾驶员注意。在步骤S205之后，本控制例程结束。
另一方面，当在步骤S204中判定为轨迹差为第二基准值以上的情况下，本控制例程进入步骤S206。在步骤S206中，警告部45对驾驶员催促车辆的转向操纵以及制动的至少一方。在步骤S206之后，本控制例程结束。
此外，在步骤S206中，车辆控制部42也可以进行车辆的制动。该情况下，车辆控制部42通过使制动器6工作来使车辆缓慢地减速。通过车辆的制动，能够确保驾驶员应对障碍物的时间，能够进一步提高车辆的安全度。
另外，当在步骤S206中车辆控制部42进行车辆的制动的情况下，在步骤S205中，警告部45可以对驾驶员催促车辆的转向操纵以及制动的至少一方。另外，警告部45在对驾驶员催促车辆的转向操纵的情况下，可以将行驶轨迹相对于车辆的目标轨迹偏移的方向作为转向操纵方向而指示给驾驶员。据此，驾驶员能够更迅速应对障碍物。此外，行驶轨迹相对于车辆的目标轨迹偏移的方向由运算部44计算。
以上，对本发明所涉及的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限于这些实施方式，能够在技术方案的记载内实施各种修正以及变更。

Claims (2)

1.一种驾驶辅助系统，其中，具备：
信息提供装置，向车辆的驾驶员提供信息；
周边信息获取装置，获取上述车辆的周边信息；
目标轨迹计算部，基于上述周边信息来计算上述车辆的目标轨迹；
车辆控制部，使上述车辆沿着上述目标轨迹行驶；
行驶轨迹计算部，基于上述周边信息来计算正在与上述车辆相同的车道行驶的前行车的行驶轨迹；
运算部，计算上述目标轨迹与上述行驶轨迹的差；以及
警告部，经由上述信息提供装置对上述驾驶员发出警告，
上述警告部在上述差为第一基准值以上的情况下，催促上述驾驶员注意，在上述差为第二基准值以上的情况下，对上述驾驶员催促上述车辆的转向操纵以及制动的至少一方，上述第二基准值大于上述第一基准值。
2.根据权利要求1所述的驾驶辅助系统，其中，
上述运算部计算上述行驶轨迹相对于上述目标轨迹偏移的方向，
上述警告部在上述差为上述第二基准值以上的情况下，对上述驾驶员催促上述车辆的转向操纵，并且将上述行驶轨迹相对于上述目标轨迹偏移的方向作为转向操纵方向指示给上述驾驶员。
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