CN111556833B - 车辆控制装置及其控制方法和车辆控制系统 - Google Patents

Abstract

提高前行车辆的移动轨迹的估计的精度以及响应性的兼顾性。车辆控制装置根据存储的多个相对位置信息的历史中的、作为应从最新的相对位置信息追溯的范围而被设定的多个溯及范围的每一个中的至少两个相对位置信息，分别计算N次函数的近似式作为前行车辆的移动轨迹，并计算各近似式中的规定的次数的系数。车辆控制装置在规定的次数的系数的计算中，在计算相对高次的系数的情况下，使用根据与计算相对低次的系数的情况相比将溯及范围设定为相同时或者设定得较窄时的至少两个相对位置信息而计算出的近似式，至少在计算最大的次数的系数的情况下，使用根据与计算最小的次数的系数的情况相比将溯及范围设定得较窄时的至少两个相对位置信息而计算出的近似式。车辆控制装置将与计算出的各次数的系数相应的指令输出到本车辆的转向控制装置。

Description

车辆控制装置及其控制方法和车辆控制系统

技术领域

本发明涉及进行使本车辆追踪前方的前行车辆而行驶的控制的车辆控制装置及其控制方法和车辆控制系统。

背景技术

在以往的机动车等车辆中，已知一种例如专利文献1所记载的那样，估计在本车辆的前方移动的前行车辆的移动轨迹，基于该估计的移动轨迹，进行使本车辆追踪前行车辆的控制的车辆。

在这样的前行车辆的移动轨迹的估计中，逐次登记前行车辆相对本车辆的相对位置，根据登记的多个相对位置估计移动轨迹，但是根据本车辆的车速、以及本车辆和前行车辆之间的车间距离，调整前行车辆的相对位置的登记周期。由此，将对前行车辆的相对位置进行缓冲的存储器保持在规定容量以下，并且提高前行车辆的移动轨迹的估计精度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2017－065473号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，即使根据本车辆的车速以及车间距离调整前行车辆的相对位置的登记周期，如果在登记的多个相对位置中、估计前行车辆的移动轨迹时所用的范围不适当，则也难以兼顾移动轨迹的估计的精度以及响应性。例如，在估计本车辆相对于前行车辆的移动轨迹的横向位置时，如果在登记的多个相对位置中、适合于确保本车辆的横向位置的估计精度的范围内估计移动轨迹，则曲率估计的响应性有可能不足。

本发明的目的在于，提供提高前行车辆的移动轨迹的估计的精度和响应性的兼顾性的车辆控制装置及其控制方法和车辆控制系统。

用于解决课题的手段

根据本发明，在其一个方式中，车辆控制装置接受由外界识别装置在不同的定时取得的、表示本车辆的前方的追踪对象即前行车辆相对于本车辆的相对位置的多个相对位置信息，存储接受的多个相对位置信息，根据存储的多个相对位置信息的历史中的、作为应从最新的相对位置信息追溯的范围而被设定的多个溯及范围的每一个中的至少两个相对位置信息，分别计算N次函数(这里N为1以上的整数)的近似式作为前行车辆的移动轨迹，并计算各近似式中的规定的次数的系数。车辆控制装置在规定的次数的系数的计算中，在计算相对高次的系数的情况下，使用根据与计算相对低次的系数的情况相比将溯及范围设定为相同时或者设定得较窄时的至少两个相对位置信息而计算出的近似式，至少在计算最大的次数的系数的情况下，使用根据与计算最小的次数的系数的情况相比将溯及范围设定得较窄时的至少两个相对位置信息而计算出的近似式。车辆控制装置将与计算出的各次数的系数相应的指令输出到本车辆的转向控制装置。

根据本发明的一个方式，能够提高前行车辆的移动轨迹的估计的精度和响应性的兼顾性。

附图说明

图1是表示驾驶辅助系统的一例的概略构成图。

图2是表示由多个登记相对位置构成的相对位置历史的说明图。

图3是表示目标转向角度关联的控制参数的运算处理的流程图。

图4是表示目标转向角度关联的控制参数的运算处理的流程图。

图5是表示本车辆的旋转平移变化量的说明图。

图6是表示确认前行车辆追踪行驶控制的实施的方法的说明图。

图7是表示基于前行车辆追踪行驶控制的效果的时序图。

图8是表示基于前行车辆追踪行驶控制的效果的时序图。

图9是表示运算处理的变形例的流程图。

具体实施方式

以下，参照所附的附图详述用于实施本发明的实施方式。图1表示在车辆上安装的驾驶辅助系统的一例。驾驶辅助系统，是用于进行使机动车等即车辆(本车辆)1追踪前方的前行车辆而行驶的前行车辆追踪行驶控制的车载控制系统。驾驶辅助系统除了作为其中心结构的驾驶辅助控制装置(车辆控制装置)10之外，还具有外界识别装置20。驾驶辅助控制装置10除了与外界识别装置20可通信地连接，还与用于控制在本车辆上安装的电动助力转向装置PS的转向控制装置30可通信地连接。首先，说明外界识别装置20以及转向控制装置30。

外界识别装置20是使用单眼摄像机或者立体摄像机、毫米波雷达或者激光雷达等外界检测单元(设备)，识别本车辆周围的外部环境的、驾驶辅助系统中的外界识别部。以下，作为外界识别装置20，使用具有由2台摄像机21a、21b构成的立体摄像机21、以及具备对由立体摄像机21摄像的图像进行图像处理的图像处理用LSI(大规模集成(Large ScaleIntegration))的图像处理装置22的例子进行说明。

在立体摄像机21中，2台摄像机21a、21b从不同的方向同步拍摄本车辆1的前方的对象物。两台摄像机21a、21b例如在车室内的前窗附近，在车宽方向即左右方向上以规定的基线长度分离配置。而且，2台摄像机21a、21b分别具有CCD(电荷耦合器件(Charge CoupledDevice))或者CMOS(互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor))等的摄像元件、和与其以规定的焦距分离开的透镜。然后，2台摄像机21a、21b分别将从对象物通过透镜而入射到摄像元件的光，根据其强度变换为电信号，从而将拍摄到的对象物的图像数据输出到图像处理装置22。

图像处理装置22通过对由立体摄像机21所拍摄的对象物的左右一对的图像进行图像匹配处理，计算左右一对图像的对应位置的像素偏移量(视差)，生成由各点通过与视差相应的亮度等来表示距离信息的分布的距离图像。然后，图像处理装置22通过使用2台摄像机21a、21b的基线长以及焦点距离和三角测量的原理，将距离图像上的点变换为以车长方向即距离方向为X轴、以车宽方向即左右方向为Y轴、以车高方向为Z轴的三维的实际空间上的坐标。由此，外界识别装置20识别本车辆1行驶的道路的划分线(车道中央线或车道外侧线等)、障碍物、在本车辆1的前方移动的前行车辆等的摄像对象物和本车辆1之间的相对位置关系。

图像处理装置22特别地将距离图像中的、在本车辆1的前方移动的前行车辆的背面区域中的特定的点，变换为以本车辆1为原点的XY坐标，将变换后的XY坐标值设为前行车辆相对本车辆1的相对位置信息。作为特定的点，例如，可以采用距离图像的前行车辆的背面区域中的车宽方向的中心位置。作为XY坐标的原点，可以采用本车辆1的中心点，即本车辆1的车宽方向中的中心线和本车辆1的车长方向中的中心线重合的点。然后，图像处理装置22将与相对位置信息对应的信号输出到驾驶辅助控制装置10。

转向控制装置30为了辅助驾驶者的转向操作，例如基于本车辆1的车速、由驾驶者施加的转向扭矩、转向角度等车辆信息，控制由用于驱动在本车辆1的转向系统中设置的电动助力转向装置PS的电动机(省略图示)产生的辅助扭矩。而且，转向控制装置30在通过来自驾驶辅助控制装置10的指示信号实施前行车辆追踪行驶控制时，设定转向量，以追踪在本车辆1的前方移动的前行车辆的移动轨迹，并按照该转向量，对电动助力转向装置PS的电动机进行驱动控制。

接着，说明驾驶辅助控制装置10。驾驶辅助控制装置10具有：CPU(中央处理单元(Central Processing Unit))或MPU(微处理单元(Micro Processing Unit))等的运算部11、作为与外部装置的信号的输入输出接口的输入输出部12、存储各种信息的存储部13等。而且，驾驶辅助控制装置10经由输入输出部12，从图像处理装置22输入与相对位置信息对应的信号。进而，驾驶辅助控制装置10与检测本车辆1的车速V的车速传感器40、以及检测本车辆1的偏航率γ的偏航率传感器50连接，将与车速V以及偏航率γ对应的信号经由输入输出部12输入。

驾驶辅助控制装置10，通过运算部11读出并执行在存储部13的ROM(只读存储器(Read Only Memory))等中所存储的控制程序，从而基于车速V、偏航率γ以及相对位置信息，进行使本车辆1追踪前方的前行车辆而行驶的前行车辆追踪行驶控制。

具体地说，运算部11按每个运算周期，从相对位置信息检测前行车辆相对本车辆1的相对位置。在前行车辆相对本车辆1的相对位置中，X坐标值是本车辆1的车长方向的分量，将其称为前后位置，Y坐标值是本车辆1的车宽方向的分量，将其称为横向位置。通过运算部11所检测到的、前行车辆相对本车辆1的相对位置，依次被存储在可写入的RAM(随机存取存储器(Random Access Memory))等的存储部13中，由此成为登记相对位置。

图2表示由多个登记相对位置构成的相对位置历史。运算部11基于在存储部13中所存储的多个登记相对位置，估计前行车辆的移动轨迹W。然后，运算部11经由转向控制装置30，对电动助力转向装置PS的电动机(省略图示)进行驱动控制，以使本车辆1的位置与前行车辆的估计移动轨迹一致。因此，运算部11计算与电动助力转向装置PS中的目标转向角度的设定关联的控制参数，将与其对应的指示信号输出到转向控制装置30。

前行车辆的移动轨迹W，能够通过运算部11对相对位置历史的多个登记相对位置应用最小二乘法而计算出的N次函数(N为1以上的整数)的近似式来估计。最小二乘法是决定使残差的平方和为最小的系数，以使N次函数的近似式相对多个登记相对位置成为良好的近似的方法。然后，通过确定N次函数的近似式中的各次数的系数而求出与目标转向角度的设定关联的控制参数。

例如，在运算部11通过2次函数的近似式估计前行车辆的移动轨迹W的情况下，通过确定2次函数的近似式中的从0次至2次的各系数而求出与目标转向角度的设定关联的控制参数。这里，2次系数表示移动轨迹W的曲率分量，1次系数表示移动轨迹W的偏航角分量(相对于本车辆的移动轨迹的倾斜分量)，0次系数表示相对于本车辆1的移动轨迹W的横向位置分量。以下，为了便于说明，假设通过2次函数的近似式估计前行车辆的移动轨迹W。

以往，通过确定一个2次函数的近似式中的各次数的系数而求出曲率分量、偏航角分量以及横向位置分量的三个控制参数。但是，在相对位置历史中的、应用最小二乘法的登记相对位置的范围不适当的情况下，有可能难以兼顾前行车辆的移动轨迹W的估计的精度以及响应性。

例如，在通过2次函数的近似式估计前行车辆的移动轨迹W时，在图2的范围R3内设定相对位置历史中的、应用最小二乘法的登记相对位置的范围，使得不易受到实际的移动轨迹W中的横向位置的测量误差的影响。若这样以范围R3设定应用最小二乘法的登记相对位置的范围，计算2次函数的近似式，则偏航角是基于横向位置的时间微分的值，但是在近似计算中，由于在难以反映横向位置的小变化的范围R3中计算，因此实际的移动轨迹W中的偏航角的信息难以被反映，近似精度降低。同样，由于曲率是基于偏航角的时间微分的值，因此，在近似曲线中，实际的移动轨迹W中的曲率的信息比偏航角的信息更难以被反映。

因此，为了在近似曲线中以与实际的移动轨迹W中的横向位置同等的精度反映偏航角的信息，需要以下这样做。即，如图2所示，需要对在前行车辆的相对位置历史中的、比被用于横向位置的计算的登记相对位置的范围R3更窄的范围R2的多个登记相对位置，应用最小二乘法。同样，为了在近似曲线中以与实际的移动轨迹W中的横向位置同等的精度反映曲率的信息，需要对前行车辆的相对位置历史中的、比被用于偏航角的计算的范围R2还窄的范围R1的多个登记相对位置，应用最小二乘法。

因此，驾驶辅助控制装置10的运算部11为了在使实际的移动轨迹W中的横向位置、偏航角以及曲率的信息适当地反映在近似曲线中的状态下，计算三个控制参数，对每一个控制参数的计算，单独地计算2次函数的近似式。

图3以及图4表示以通过点火开关的接通操作而开始对驾驶辅助控制装置10供给电源为契机，在驾驶辅助控制装置10的运算部11中按每一个运算周期Ts反复执行的、与目标转向角度关联的控制参数的运算处理。

在步骤S1(图中简记为“S1”。以下同样。)中，运算部11检测从一运算周期Ts前至当前为止的本车辆1的行为变化。具体地说，运算部11读取来自车速传感器40的车速V、来自偏航率传感器50的偏航率γ，计算本车辆1的旋转平移变化量。这里，图5表示从一运算周期Ts前至当前为止的本车辆1的旋转平移变化量。如图5所示，若将本车辆1的旋转变化量设为Δθ、将本车辆1的车长方向的平移变化量设为ΔX、将本车辆1的车宽方向的平移变化量设为ΔY，则Δθ、ΔX以及ΔY由下式表示：

Δθ＝γ×TsΔX＝V×Ts×cosΔθΔY＝V×Ts×sinΔθ

在步骤S2中，运算部11基于来自图像处理装置22的相对位置信息，检测前行车辆相对于当前的本车辆1的相对位置。在检测到的相对位置中，将前后位置设为Xnow，将横向位置设为Ynow。如图5所示，检测到的相对位置(Xnow，Ynow)以将当前的本车辆1的位置设为原点的XY坐标表示。

在步骤S3中，运算部11为了估计前行车辆的移动轨迹，根据在步骤S1中计算出的旋转平移变化量，将存储在存储部13中的相对位置历史的全部的登记相对位置变换为以当前的本车辆1的位置为原点的XY坐标来进行改写。若将相对位置历史中的登记相对位置中的前后位置以及横向位置分别设为X(I)、Y(I)，则坐标变换后的登记相对位置{X(I)，Y(I)}以下式的左边表示。其中，I是以逆时间序列顺序表示多个登记相对位置的存储时间点的零以上的整数，将最新的登记相对位置的存储时间点设为I＝0，登记相对位置的存储时间点随着向过去追溯而以1为步长增大。

X(I)＝{X(I)－ΔX}×cos(－Δθ)－{Y(I)－ΔY}×sin(－Δθ)

Y(I)＝{X(I)－ΔX}×sin(－Δθ)+{Y(I)－ΔY}×cos(－Δθ)

例如，在图5中，在相对位置历史之中最新的登记相对位置{X(0)，Y(0)}以将从当前起的运算周期Ts前的本车辆1的位置设为原点的XY坐标来表示。因此，在相对位置历史之中最新的登记相对位置{X(0)，Y(0)}根据上式被变换，而以将当前的本车辆1的位置设为原点的XY坐标表示。

在步骤S4中，运算部11判定由步骤S2检测出的相对位置(Xnow，Ynow)、与在步骤S3中对登记相对位置进行坐标变换而成的相对位置历史中的最新的登记相对位置{X(0)，Y(0)}之间的距离D(＞0)，相对于阈值Dth(＞0)是否满足下式：

D＝[{X(0)－Xnow}2+{Y(0)－Ynow}2]1/2＞Dth

在步骤S4中判定距离D和阈值Dth的大小关系基于以下的理由。即，在前行车辆相对于本车辆1的相对位置几乎没有变化的情况下，即使将检测到的相对位置(Xnow，Ynow)追加到相对位置历史估计前行车辆的移动轨迹，2次函数的近似式也几乎不变化。因此，只要距离D在阈值Dth以下，就判断为有可能浪费存储部13中的存储器资源，而不将检测出的相对位置(Xnow，Ynow)存储在存储部13中。因此，阈值Dth考虑存储部13的RAM等的存储器容量和运算部11的处理能力而被适当设定。

在步骤S4中，在运算部11判定为距离D大于阈值Dth的情况下(“是”)，将处理前进至步骤S5，另一方面，在判定为距离D为阈值Dth以下的情况下(“否”)，省略步骤S5，将处理前进至步骤S6。

在步骤S5中，运算部11将由步骤S2检测到的相对位置(Xnow，Ynow)存储在可写入的RAM等的存储部13中，作为新的登记相对位置追加到相对位置历史。具体地说，运算部11将相对位置历史之中最新的登记相对位置{X(0)，Y(0)}如下式这样改写：

X(0)＝XnowY(0)＝Ynow

然后，运算部11如下式这样改写存储部13的相对位置历史的其余的登记相对位置(I＞0)。这里，下式的左边表示改写后的登记相对位置，右边表示改写前的登记相对位置。

X(I+1)＝X(I)Y(I+1)＝Y(I)

其中，存储部13的RAM等中可以存储登记相对位置，直到登记相对位置{X(I)，Y(I)}的I成为Imax(正整数)为止。因此，在改写前的相对位置历史之中最早的登记相对位置(Xold，Yold)为{X(Imax)，Y(Imax)}时，(Xold，Yold)被删除。而且，在运算部11判定为例如成为本车辆1的前方的追踪对象的前行车辆未被外界识别装置20识别等无法实施前行车辆追踪行驶控制的情况下，删除存储部13的RAM等中存储的登记相对位置。

在步骤S6中，运算部11判定在相对位置历史之中最早的登记相对位置的前后位置Xold是否为规定值X1以下。规定值X1是在后述的步骤中计算用于求出曲率分量的控制参数的2次函数的近似式时，对应用最小二乘法的登记相对位置的范围R1进行划分的阈值(例如0[m])。然后，在运算部11判定为前后位置Xold为规定值X1以下的情况下(“是”)，将处理前进至步骤S7，另一方面，在判定为前后位置Xold大于规定值X1的情况下(“否”)，将处理前进至步骤S8。

在步骤S7中，运算部11对在相对位置历史之中的规定范围的登记相对位置应用最小二乘法，计算2次函数的近似式Y＝F1(X)。应用最小二乘法的登记相对位置的范围R1，成为从在相对位置历史之中最新的登记相对位置{X(0)，Y(0)}，到相对位置历史中的登记相对位置{X(I)，Y(I)}中的、前后位置Xold变为大于规定值X1的登记相对位置为止。2次函数的近似式Y＝F1(X)通过2次系数A1、1次系数B1、0次系数C1，由下式表示：

Y＝F1(X)＝A1×X2+B1×X+C1

然后，运算部11根据2次函数Y＝F1(X)的近似式，计算当前的本车辆1的前后位置即X＝0时的前行车辆的移动轨迹的曲率(1/R)作为曲率分量的控制参数。X＝0时的移动轨迹的曲率(1/R)如下式所示，能够使用将2次函数的近似式Y＝F1(X)关于X进行2阶微分及1阶微分后的导数而得到。

1/R＝F1"(0)/(1+F1'(0)2)3/2＝2×A1/(1+B12)3/2

在上式中，由于1次系数B1是接近0的值，因此，曲率(1/R)能够由1/R＝2×A1的式子计算。因此，运算部11确定2次函数的近似式Y＝F1(X)中的2次系数A1，作为曲率分量的控制参数，存储在存储部13的RAM等中，将处理前进至步骤S9。

在步骤S8中，运算部11将作为曲率分量的控制参数的2次系数A1设定为零，存储在存储部13的RAM等中，将处理前进至步骤S9。

在步骤S9中，运算部11判定在相对位置历史之中最早的登记相对位置的前后位置Xold是否为规定值X2以下。规定值X2是在后述的步骤中计算用于求出偏航角分量的控制参数的2次函数的近似式时，对应用最小二乘法的登记相对位置的范围R2进行划分的阈值，是比前述的规定值X1小的值(例如－15[m])。因此，在如前述那样计算用于求出曲率分量的控制参数的2次函数的近似式时、应用最小二乘法的登记相对位置的范围R1，比求出偏航角分量的控制参数的情况下的登记相对位置的范围R2更窄。

在步骤S9中，在运算部11判定为前后位置Xold为规定值X2以下的情况下(“是”)，将处理前进至步骤S10，另一方面，在判定为前后位置Xold大于规定值X2的情况下(“否”)，将处理前进至步骤S11。

在步骤S10中，运算部11对相对位置历史之中的规定范围的登记相对位置应用最小二乘法，计算2次函数的近似式Y＝F2(X)。应用最小二乘法的登记相对位置的范围R2，成为从相对位置历史之中最新的登记相对位置{X(0)，Y(0)}，至在相对位置历史中的登记相对位置{X(I)，Y(I)}中的、前后位置Xold变为比规定值X2更大的登记相对位置为止。2次函数的近似式Y＝F2(X)通过2次系数A2、1次系数B2、0次系数C2，由下式表示：

Y＝F2(X)＝A2×X2+B2×X+C2

然后，运算部11根据2次函数Y＝F2(X)的近似式，计算当前的本车辆1的前后位置即X＝0时的移动轨迹的偏航角ψ作为偏航角分量的控制参数。由于X＝0时的移动轨迹的偏航角ψ能够以下式这样，从将2次函数Y＝F2(X)关于X进行1阶微分后的导数得到，因此，运算部11确定1次系数B2作为偏航角分量的控制参数，存储在存储部13的RAM等中，将处理前进至步骤S12。

ψ＝F2'(0)＝B2

在步骤S11中，运算部11将作为曲率分量的控制参数的1次系数B2设定为零，存储在存储部13的RAM等中，将处理前进至步骤S12。

在步骤S12中，运算部11判定在相对位置历史之中最早的登记相对位置的前后位置Xold是否为规定值X3以下。规定值X3，是在后述的步骤中计算用于求出横向位置分量的控制参数的2次函数的近似式时，对应用最小二乘法的登记相对位置的范围R3进行划分的阈值，是比前述的规定值X2更小的值(例如－30[m])。因此，在如前述那样为了求出偏航角分量的控制参数而计算2次函数的近似式时、应用最小二乘法的登记相对位置的范围R2比计算横向位置分量的控制参数的情况下的登记相对位置的范围R3更窄。

在步骤S12中，在运算部11判定为前后位置Xold为规定值X3以下的情况下(“是”)，将处理前进至步骤S13，另一方面，在判定为前后位置Xold大于规定值X3的情况下(“否”)，将处理前进至步骤S14。

在步骤S13中，运算部11对相对位置历史中的规定范围的登记相对位置应用最小二乘法，计算2次函数的近似式Y＝F3(X)。应用最小二乘法的登记相对位置的范围R3，成为从相对位置历史之中的最新的登记相对位置{X(0)，Y(0)}，至相对位置历史中的登记相对位置{X(I)，Y(I)}之中的、前后位置Xold变为比规定值X3更大的登记相对位置为止。2次函数的近似式Y＝F3(X)通过2次系数A3、1次系数B3、0次系数C3，以下式表示：

Y＝F3(X)＝A3×X2+B3×X+C3

然后，运算部11根据2次函数Y＝F3(X)的近似式，计算当前的本车辆1的前后位置即X＝0时的移动轨迹的横向位置YX＝0作为横向位置分量的控制参数。由于X＝0时的移动轨迹的横向位置YX＝0如下式这样成为0次系数C3，因此，运算部11确定0次系数C3作为横向位置分量的控制参数，存储在存储部13的RAM等中，将处理前进至步骤S15。

YX＝0＝F3(0)＝C3

在步骤S14中，运算部11将作为曲率分量的控制参数的0次系数C3设定为零，存储在存储部13的RAM等中，将处理进至步骤S15。

在步骤S15中，运算部11将在存储部13的RAM等中所存储的2次系数A1、1次系数B2以及0次系数C3作为与目标转向角度关联的三个控制参数，将与它们对应的指示信号经由输入输出部12，输出到转向控制装置30。通过执行以上的步骤S1～S15，实施由驾驶辅助控制装置10进行的前行车辆追踪行驶控制。而且，在2次系数A1、1次系数B2以及0次系数C3全部为零的情况下，运算部11能够判定为无法实施前行车辆追踪行驶控制。在该情况下，转向控制装置30为了辅助驾驶者进行的转向操作，基于各种车辆信息，控制用于由驱动电动助力转向装置PS的电动机(省略图示)产生的辅助扭矩。

在转向控制装置30中，基于曲率分量、偏航角分量以及横向位置分量的三个控制参数，运算电动助力转向装置PS的目标转向角度。然后，电动助力转向装置PS的电动机(图示省略)由实现该目标转向角度的目标转向扭矩驱动控制。

图6表示确认由驾驶辅助控制装置10进行的前行车辆追踪行驶控制是否正在被实施的方法的一例。在本方法中，在曲率分量的控制参数不为零但横向位置分量的控制参数为零的行驶状态1(参照图6(a))、和横向位置分量的控制参数不为零但曲率分量的控制参数为零的行驶状态2(参照图6(b))下，观察作用于电动助力转向装置PS的扭矩的变化。

首先，说明行驶状态1下的扭矩观察。如图6(a)所示，在一定曲率道路(例如曲率半径R＝500[m])中，在使本车辆1和在其前方移动的前行车辆PV的车间距离一定的状态下，进行恒定圆转弯。这时，驾驶者进行转向，使得本车辆1的位置成为前行车辆PV的圆弧状的移动轨迹上(本车辆1相对于移动轨迹的横向位置偏差为零)。而且，本车辆1的外界识别装置20中的外部环境的信息输入被阻断，使得存储部13成为完全不存储前行车辆PV相对于本车辆1的相对位置的状态。例如，在使用立体摄像机21的情况下，用透光率极低的遮蔽物覆盖摄像机21a、21b的透镜，从而遮蔽光的入射。然后，驾驶者去除例如覆盖摄像机21a、21b的透镜的遮蔽物，从而向外界识别装置20输入外部环境的信息，并且开始时间的测量。驾驶者在感觉到电动动力转向PS的保持转向力降低时结束时间的测量，将此时的测量时间记录为T1。

接着，说明行驶状态2中的扭矩观察。如图6(b)所示，在直线道路中，驾驶者在使本车辆1的横向位置相对于直行的前行车辆PV偏移了的状态下，以与前行车辆PV相同的车速，使本车辆1直行。此时，对本车辆1的外界识别装置20的外部环境的信息输入被阻断，以使存储部13处于完全不存储前行车辆PV相对于本车辆1的相对位置的状态。例如，在使用立体摄像机21的情况下，通过以光透过率极低的遮蔽物覆盖摄像机21a、21b的透镜，以遮蔽光的入射。之后，驾驶者通过去除例如覆盖着摄像机21a、21b的透镜的遮蔽物，对外界识别装置20输入外部环境的信息的同时，开始时间的测量。驾驶者在感觉到了使本车辆1的横向位置与前行车辆PV的移动轨迹一致的转向扭矩的变化时，结束时间的测量，将此时的测量时间记录作为T2。

在行驶状态1下感受到保持转向力的降低，是在运算部11从对相对位置历史中的范围R1的登记相对位置应用最小二乘法计算出的2次函数的近似式Y＝F(X)，确定作为曲率分量的2次系数A1，输出到转向控制装置30之时(参照图4的步骤S7、S15)。另一方面，在行驶状态2下感受到到转向扭矩的变化，是在根据运算部11对相对位置历史之中的范围R3的登记相对位置应用最小二乘法计算出的2次函数的近似式Y＝F(X)，确定作为横向位置分量的0次系数C3，输出到转向控制装置30之时(参照图4的步骤S13、S15)。由于在范围R1中包含的登记相对位置的数目与范围R3相比少，所以若考虑相对位置基本上按每一个运算周期Ts被存储在存储部13，则在行驶状态1下测量的测量时间T1比在行驶状态2中测量出的测量时间T2短。相对于此，如以往那样，在范围R1以及范围R3中包含相同的数目的登记相对位置的情况下，测量时间T1成为与测量时间T2相同或者相近的值。因此，能够在测量时间T1比测量时间T短的情况下，确认正在进行由驾驶辅助控制装置10进行的前行车辆追踪行驶控制的情况。

接着，将由驾驶辅助控制装置10进行的前行车辆追踪行驶控制的效果分为在直行道路中进行控制的情况和在车道变更中进行控制的情况来说明。

图7表示在直行道路中，使本车辆1追踪以时速80[km]进行行驶的前行车辆的情况下的、由驾驶辅助控制装置10进行的前行车辆追踪行驶控制的效果。图7(a)表示在由驾驶辅助控制装置10进行的前行车辆追踪行驶控制中，在将图4的规定值X1、X2、X3分别设定为了X1＝20[m]、X2＝30[m]、X3＝40[m]时，运算部11检测到的前行车辆的横向位置的时间变化。从图7(a)可知，前行车辆的横向位置的最大变动幅为ΔY1。相对于此，图7(b)表示如以往那样，在将图4的规定值X1、X2、X3全部设定为40[m]时，运算部11检测到的前行车辆的横向位置的时间变动幅度。从图7(b)可知，横向位置的最大变动幅度为ΔY2，比ΔY1大。由此，在由驾驶辅助控制装置10进行的前行车辆追踪行驶控制中，与将规定值X1、X2、X3全部设定为40[m]相比，设定为X1＝20[m]、X2＝30[m]、X3＝40[m]更能够提高在直行道路中对于前行车辆的追踪稳定性。

图8表示在单侧双车道的直行道路中，在以时速80[km]行驶的前行车辆进行了车道变更时使本车辆1追踪前行车辆的情况下的由驾驶辅助控制装置10进行的前行车辆追踪行驶控制的效果。图8(a)以及(c)表示运算部11检测到的前行车辆的横向位置的时间变化，图8(b)以及(d)表示由RTK(实时动态(Real Time Kinematic))定位检测到的、本车辆1的距车道外侧线的横向位置(白线横向位置)的时间变化。

在图8(a)以及(b)中，在由驾驶辅助控制装置10进行的前行车辆追踪行驶控制中，图4的规定值X1、X2、X3分别被设定为X1＝20[m]、X2＝30[m]、X3＝40[m]。从图8(a)可知，在前行车辆进行了车道变更时，发生前行车辆追踪行驶控制的响应延迟，因该响应延迟，前行车辆和本车辆1之间的横向位置的背离量最大为ΔY3。而且，从图8(b)可知，在本车辆1追踪前行车辆进行了车道变更时，发生向与前行车辆的横向位置为ΔY3时的相反方向摆动的超调量。因该超调量，本车辆1接近车道外侧线，本车辆1距离车道外侧线的横向位置最小为ΔL1。

另一方面，在图8(c)以及(d)中，如以往那样，在由驾驶辅助控制装置10进行的前行车辆追踪行驶控制中，图4的规定值X1、X2、X3全部被设定为40[m]。从图8(c)可知，在前行车辆进行了车道变更时，发生前行车辆追踪行驶控制的响应延迟，因该响应延迟，前行车辆和本车辆1之间的横向位置的背离量最大成为ΔY4。但是，由于响应延迟与设定为了X1＝20[m]、X2＝30[m]、X3＝40[m]的情况相比增大，所以前行车辆和本车辆1之间的横向位置的背离量成为比ΔY3大的ΔY4。而且，从图8(d)可知，在本车辆1追踪前行车辆进行了车道变更时，发生向与前行车辆的横向位置为ΔY4时相反方向摆动的超调量。但是，由于横向位置的收敛性与设定为X1＝20[m]、X2＝30[m]、X3＝40[m]的情况相比降低，所以本车辆1距车道外侧线的横向位置成为比ΔL1小的ΔL2，本车辆1会更接近车道外侧线。

根据这样的驾驶辅助控制装置10，将在相对位置历史中应用最小二乘法的登记相对位置的范围分为满足R1＜R2＜R3的关系式的范围R1、R2、R3，对每个范围单独地计算2次函数的近似式。即，根据范围R1的登记相对位置，计算用于求曲率分量的近似式，根据范围R2的登记相对位置计算用于求偏航角分量的近似式，根据范围R3的登记相对位置计算用于求横向位置分量的近似式。由此，由于按每个范围计算的近似式的近似曲线变得易于反映在前行车辆的实际的移动轨迹中的横向位置、偏航角、曲率的信息，因此能够提高移动轨迹的估计的精度以及响应性的兼顾性。

接着，说明与目标转向角度关联的控制参数的运算处理的变形例。而且，对于与上述实施方式中的结构相同的结构附加相同标号，从而省略或简化其说明。

在上述运算处理中，在分别计算用于求三个控制参数的2次函数的近似式时，对应用最小二乘法的登记相对位置的范围R1、R2、R3进行划分的阈值即规定值X1、X2、X3，是具有X1＜X2＜X3的关系的固定值。因此，在各范围中所包含的登记相对位置的数目为固定，各范围间的登记相对位置的个数差也固定。相对于此，本变形例使得能够根据本车辆1的车速V增减各范围间的登记相对位置的个数差，由此提高三个控制参数的精度。

图9表示相对于上述实施方式中的与目标转向角度关联的控制参数的运算处理(参照图4)的本变形例的变更部分。相关的变更部分在于如下方面：如图9(a)所示取代步骤S6而执行步骤S6A，如图9(b)所示取代步骤S9而执行步骤S9A，如图9(c)所示取代步骤S12而执行步骤S12A。

在步骤S6A中，运算部11判定在相对位置历史之中最早的登记相对位置的前后位置Xold是否满足Xold≦0－K1×V的关系式。这里，K1是预先设定了的正数。在计算用于求曲率分量的控制参数的2次函数的近似式时应用最小二乘法的登记相对位置的范围R1，随着本车辆1的车速V变高而变宽。

在步骤S9A中，运算部11判定在相对位置历史之中最早的登记相对位置的前后位置Xold是否满足Xold≦0－K2×V的关系式。这里，K2是预先设定了的正数，是比K1大的值。在计算用于求偏航角分量的控制参数的2次函数的近似式时应用最小二乘法的登记相对位置的范围R2，比范围R1宽，随着本车辆1的车速V变高而变宽，但是其扩大方式比范围R1大。

在步骤S12A中，运算部11判定在相对位置历史之中最早的登记相对位置的前后位置Xold是否满足Xold≦0－K3×V的关系式。这里，K3是预先设定了的正数，是比K2大的值。在计算用于求横向位置分量的控制参数的2次函数的近似式时应用最小二乘法的登记相对位置的范围R3，比范围R2宽，随着本车辆1的车速V变高而变宽，但是其扩大方式比范围R2大。

根据本变形例，由于能够根据车速V增减各范围间的登记相对位置的个数差，因此能够提高三个控制参数的精度。

以上参照优选的实施方式具体地说明了本发明的内容，但是基于本发明的基本的技术思想以及教示，本领域的技术人员可采用各种的变形方式是显而易见的。

在前述的实施方式中，将在相对位置历史之中应用最小二乘法的登记相对位置的范围分为满足R1＜R2＜R3的关系式的范围R1、R2、R3，对每个范围单独地计算2次函数的近似式。取而代之，也可以使得范围R1、R2、R3满足R1＝R2＜R3或者R1＜R2＝R3的关系式。即使这样，如果与范围R1、R2、R3满足R1＝R2＝R3的关系式的以往的情况相比，也能够提高移动轨迹的估计的精度以及响应性的兼顾性。

因此，如果扩展到利用N次函数(N为1以上的整数)的近似式估计前行车辆的移动轨迹的情况来说，则如下所述。即，在计算相对高次的系数的情况下，与计算相对低次的系数的情况相比，将在相对位置历史中的应用最小二乘法的登记相对位置的范围设定得相同或者较窄。但是，至少在计算最大的次数的系数的情况下，与计算最小的次数的系数的情况相比，将在相对位置历史中的应用最小二乘法的登记相对位置的范围设定得较窄。

在前述的实施方式中，由驾驶辅助控制装置10进行的前行车辆追踪行驶控制(图3以及图4的运算处理)以点火开关的接通操作为契机而实施。取而代之，前行车辆追踪行驶控制也可以以判定为无法实施车道追踪行驶控制为契机而开始实施。车道追踪行驶控制，是外界识别装置20将在本车辆1的前方的道路的划分线识别作为行驶车道，使本车辆1追踪该行驶车道的控制，驾驶辅助控制装置10能够与前行车辆追踪行驶控制同样地实施。相反，在驾驶辅助控制装置10判定为能够实施车道追踪行驶控制的情况下，结束前行车辆追踪行驶控制而转移到车道追踪行驶控制。在驾驶辅助控制装置10判定为车道追踪行驶控制以及前行车辆追踪行驶控制均不能实施的情况下，转向控制装置30为了辅助驾驶者的转向操作，对驱动电动助力转向装置PS的电动机(图示省略)产生的辅助扭矩进行控制。

在前述的步骤S1中计算本车辆1的旋转变化量Δθ时使用的偏航率γ，基于由偏航率传感器50检测出的检测值。但是，在偏航率传感器50通过车载CAN(控制器局域网(Controller Area Network))与驾驶辅助控制装置10连接的情况下，由驾驶辅助控制装置10所接收的偏航率相对于在VDC(车辆动力学控制(Vehicle Dynamics Control))内部正在使用的值，有可能分辨率或精度变低。因此，驾驶辅助控制装置10也可以在运算部11中使用表示转向不足/转向过度的底盘特性的已知常数即稳定性因子，并且根据车速v和表示转向装置的旋转量的转向角度来估计偏航率。在该情况下，驾驶辅助控制装置10上连接有检测转向角度的转向角传感器，转向角传感器将与转向角度对应的信号输出到驾驶辅助控制装置10。

前行车辆的移动轨迹的估计通过计算2次函数的近似式来进行，但是不限于此，能够用1次函数或者3次以上的函数的近似式估计前行车辆的移动轨迹。例如在为1次函数的近似式的情况下，在由此所示的近似曲线中反映实际的移动轨迹中的偏航角以及横向位置的信息。总之，前行车辆的移动轨迹的估计如前述那样能够通过计算N次函数(N为1以上的整数)的近似式来进行。

以上说明了本发明的几个实施方式，但是上述的发明的实施方式是为了使本发明易于理解的方式，并不限定本发明。本发明能够在不脱离其主旨的情况下进行变更、改良，并且，本发明中包含其等同物。另外，在能够解决上述课题的至少一部分的范围或者实现效果的至少一部分的范围内，能够进行权利要求及说明书中记载的各构成要素的任意组合或者省略。

本申请要求基于2018年2月2日提交的日本专利申请号2018-17582的优先权。包括2018年2月2日提交的日本专利申请号2018-17582号的说明书、权利要求书、附图和摘要的全部公开内容，通过引用全部并入本申请。

标号说明

1…本车辆，10…驾驶辅助控制装置，11…运算部，12…输入输出部，13…存储部，20…外界识别装置，21…立体摄像机，22…图像处理装置，30…转向控制装置，40…车速传感器，50…偏航率传感器，X…前后位置，Y…横向位置，X(N)，Y(N)…登记相对位置，R1，R2，R3…登记相对位置的范围，A1，A2，A3…2次系数，B1，B2，B3…1次系数，C1，C2，C3…0次系数。

Claims (6)

1.一种车辆控制装置，具备：

输入部，接受由外界识别装置在不同的定时取得的、表示本车辆的前方的追踪对象即前行车辆相对于所述本车辆的相对位置的多个相对位置信息；

存储部，存储接受的所述多个相对位置信息；

运算部，根据存储的所述多个相对位置信息的历史中的、作为应从最新的相对位置信息追溯的范围而被设定的多个溯及范围的每一个中的至少两个相对位置信息，通过最小二乘法，分别计算N次函数的近似式作为所述前行车辆的移动轨迹，并计算各近似式中的规定的次数的系数，其中N为1以上的整数，

在所述规定的次数的系数的计算中，

在计算相对高次的系数的情况下，使用根据与计算相对低次的系数的情况相比将所述溯及范围设定为相同时或者设定得较窄时的所述至少两个相对位置信息而计算出的近似式，

至少在计算最大的次数的系数的情况下，使用根据与计算最小的次数的系数的情况相比将所述溯及范围设定得较窄时的所述至少两个相对位置信息而计算出的近似式；以及

输出部，将与所述计算出的各次数的系数相应的指令输出到所述本车辆的转向控制装置。

2.如权利要求1所述的车辆控制装置，

在计算相对高次的系数的情况下的所述溯及范围，被设定为与计算相对低次的系数的情况下的所述溯及范围相比较窄。

3.如权利要求2所述的车辆控制装置，

所述N次函数是2次函数。

4.如权利要求2所述的车辆控制装置，

随着所述本车辆的速度变高，扩大计算相对高次的系数的情况下的所述溯及范围和计算相对低次的系数的情况下的所述溯及范围之差。

5.一种车辆控制方法，

接受由外界识别装置在不同的定时取得的、表示本车辆的前方的追踪对象即前行车辆相对于所述本车辆的相对位置的多个相对位置信息，

存储接受的所述多个相对位置信息，

根据存储的所述多个相对位置信息的历史中的、作为应从最新的相对位置信息追溯的范围而被设定的多个溯及范围的每一个中的至少两个相对位置信息，通过最小二乘法，分别计算N次函数的近似式作为所述前行车辆的移动轨迹，并计算各近似式中的规定的次数的系数，其中N为1以上的整数，

在所述规定的次数的系数的计算中，

在计算相对高次的系数的情况下，使用根据与计算相对低次的系数的情况相比将所述溯及范围设定为相同时或者设定得较窄时的所述至少两个相对位置信息而计算出的近似式，

至少在计算最大的次数的系数的情况下，使用根据与计算最小的次数的系数的情况相比将所述溯及范围设定得较窄时的所述至少两个相对位置信息而计算出的近似式，

将与所述计算出的各次数的系数相应的指令输出到所述本车辆的转向控制装置。

6.一种车辆控制系统，包括：

外界识别部，取得用于表示本车辆的前方的追踪对象即前行车辆相对于所述本车辆的相对位置的相对位置信息；

存储部，接受由所述外界识别部在不同的定时所取得的多个相对位置信息，并存储接受的所述多个相对位置信息；以及

运算部，根据由所述存储部存储的所述多个相对位置信息的历史中的、作为应从最新的相对位置信息追溯的范围而被设定的多个溯及范围中的至少两个相对位置信息，通过最小二乘法，分别计算N次函数的近似式作为所述前行车辆的移动轨迹，并计算各近似式中的规定的次数的系数，其中N为1以上的整数，

所述运算部在所述规定的次数的系数的计算中，

在计算相对高次的系数的情况下，使用根据与计算相对低次的系数的情况相比将所述溯及范围设定为相同时或者设定得较窄时的所述至少两个相对位置信息而计算出的近似式，

至少在计算最大的次数的系数的情况下，使用根据与计算最小的次数的系数的情况相比将所述溯及范围设定得较窄时的所述至少两个相对位置信息而计算出的近似式，

所述车辆控制系统还包括：输出部，接受与所述计算出的各次数的系数相应的指令，并输出到所述本车辆的转向控制装置。

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