CN111886170A - 车辆控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制起步时的左右轮的脉冲波形的初始相位偏差造成的起步时的横摆角误差、精细地推断自身车辆位置的车辆控制装置。此外，在停车中还推断车轮的转动方向。对车辆的左右非操舵轮上设置的轮速传感器的刚起步之后的离散横摆角值进行加权平均，由此来推断并修正起步时横摆角偏差。还推断停车时横摆角和起步时横摆角，还根据两者的偏差量来推断停车中的车轮的转动方向。根据推断结果来修正横摆角、坐标。

Description

车辆控制装置

技术领域

本发明涉及车辆控制装置，尤其涉及为了进行车辆的位置控制而推断自身车辆位置的车辆控制装置。

背景技术

在自动驾驶和驾驶辅助、自动驻车中，系统会根据外界的状况来控制车辆，为此，系统自身知晓自身车辆的位置是比较重要的。知晓自身车辆的位置的方法根据系统的构成而多种多样，而作为不依靠GPS、雷达、摄像机等外界识别传感器来推断车辆的自身车辆位置的方法，已知有位置推算法(デッドレコニング)这一方法，即，使用轮速传感器、舵角传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器等自身车辆传感器信息来推断自身车辆位置。

轮速传感器中，通过车轮上安装的齿圈(カムコーダ)的转动而借助其凹凸的通过来产生脉冲波形，在与轮速传感器连接的控制器侧检测脉冲波形的上升和下降并对其次数进行计数。车轮转动1圈期间的脉冲波形的上升与下降的合计次数由齿圈的齿数决定，例如，车轮每转动1圈计数90次。根据该计数(数量)，可以测量车轮的转动角度，结合车轮的周长信息便能知晓车轮(也就是车辆)的行驶距离。

尤其是在自动驻车系统中，车辆只会以低速行驶，所以大体上可以忽略车轮的打滑。因此我们知道，通过仅使用轮速传感器的位置推算法或者组合轮速传感器与其以外的传感器的位置推算法，将获得一定程度的精度。

下述专利文献1展示了使用轮速传感器和陀螺仪传感器而使用轮速传感器来求行驶距离、使用陀螺仪传感器来求车辆的横摆角的位置推算法这一方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-81905号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在仅靠轮速传感器来推断自身车辆位置的方法中，横摆角推断误差尤其是起步时的横摆角误差上存在问题。例如，在仅使用轮速脉冲的位置推算法中，车辆横摆角是以离散值的形式算出的，因此，车辆轨迹成为粗略的多边形近似，精度较低。此外，为了使车辆横摆角的离散值的量子尺寸(分辨率)更加细致，也可以进行车辆横摆角的基于时间平均滤波的处理或者利用根据轮速算出的角速度，但在基于时间平均滤波的处理的情况下，在加减速区域内的精度上存在问题。此外，在利用角速度的情况下，由于刚起步之后和将要停车时轮速变得不稳定，因此存在每当起步停车便会积累误差这一问题。于是，采用以往的横摆角推断方法以及起步时横摆角误差修正方法的话，能够修正起步时横摆角误差的场景限定在直线前进起步，应对不了转弯起步。

本发明是鉴于上述问题而成，其目的在于提供一种能够抑制起步时的左右轮的脉冲波形的初始相位偏差造成的起步时的横摆角误差、精细地推断自身车辆位置的车辆控制装置。

此外，提供一种能够抑制在暂时停车中产生了不清楚转动方向的轮速脉冲计数的情况下的横摆角误差、精细地推断自身车辆位置的车辆控制装置。

解决问题的技术手段

解决上述问题的本发明的车辆控制装置的特征在于，根据车辆上搭载的传感器信息来算出横摆角位移量、行驶距离以及前后行进方向，根据该横摆角位移量、行驶距离以及前后行进方向来算出车辆的行进方向的推断开始状态起的相对位置和相对方向，从而推断自身车辆位置。

发明的效果

根据本发明，能够抑制起步时的横摆角误差，从而能精细地推断自身车辆位置。因而，可以提高车辆的行进方向的推断精度，进而可以修正起步时的行进方向推断误差、由此提高车辆的控制精度。

根据本说明书的记述、附图，将明确本发明相关的更多特征。此外，上述以外的课题、构成及效果将通过以下实施方式的说明来加以明确。

附图说明

图1为表示对极低速下非操舵轮即左右后轮RL、RR的轮速传感器所生成的波形进行整形得到的脉冲波形的图。

图2为表示刚起步之后的极低速下的自身车辆位置推断的轨迹的图。

图3为表示从极低速状态起加速而速度有了提高时的左右后轮RL、RR的脉冲波形的图。

图4为表示起步后速度有了提高时的自身车辆位置推断的轨迹的图。

图5为表示左右轮的脉冲计时差造成的自身车辆位置推断的轨迹的差异的图。

图6为表示左右后轮RL、RR的脉冲计时差造成的自身车辆位置推断的轨迹的误差范围的图。

图7为表示将刚起步之后的车辆的推断位置限定在直线前进方向时的自身车辆位置推断的轨迹的图。

图8为说明推断起步地点上的横摆角的方法的图。

图9为说明推断停车前和再起步时的横摆角的方法的图。

图10为以坐标来表示自动驻车系统生成的自动驻车的驻车路径的图。

图11为表示配备有本发明的车辆控制装置的一实施方式的自身车辆位置推断系统的一例的整体构成图。

图12为表示图11所示的自动驻车系统的控制构成的控制框图。

图13为概略地表示图12所示的自身车辆位置推断部中的基于位置推算法的自身车辆位置推断方法的流程图。

图14为表示车速加权平均横摆角的运算用表格的图。

图15为表示车速加权平均横摆角的运算方法的流程图。

图16为表示执行自身车辆位置推断信息的修正的方法的一例的状态转变图。

图17为表示执行自身车辆位置推断信息的修正的方法的另一例的状态转变图。

图18为从图16的S302转移至S303时执行的处理的流程图。

图19为从图16的S303转移至S304或者从图17的S402转移至S403时执行的处理的流程图。

图20为说明起步时的坐标修正的图。

图21为表示执行自身车辆位置推断信息的修正的方法的一例的状态转变图。

图22为表示执行自身车辆位置推断信息的修正的方法的另一例的状态转变图。

图23为从图21的S704转移至S701或者从图22的S803转移至S801时执行的停车时横摆角推断处理的流程图。

图24为从图21的S703转移至S704或者从图22的S802转移至S803时执行的再起步时横摆角修正处理的流程图。

图25为判定车轮转动方向用的判定表。

具体实施方式

本实施方式的车辆控制装置具有如下构成：根据车辆上搭载的传感器信息来算出横摆角位移量、行驶距离以及前后行进方向，根据该横摆角位移量、行驶距离以及前后行进方向来算出车辆的相对位置和相对方向而推断自身车辆位置。车辆控制装置具备轮速脉冲计数部、挡位检测部以及自身车辆位置推断部，自身车辆位置推断部根据一对非操舵轮的轮速脉冲和挡位来算出车辆的相对位置和相对方向。自身车辆位置推断部通过一对非操舵轮的行驶距离差分的车速加权平均来算出车辆的相对方向即横摆角。并且，在车辆刚起步之后的多个移动地点上测定该相对方向，由此来推断起步时的相对方向的误差、修正相对位置和相对方向。

因而，车辆的相对位置和相对方向的推断精度提高，使用横摆角推断值的控制能够实现高精度的控制。尤其是通过修正起步时的行进方向推断误差，使得车辆的控制精度提高。于是，在将本实施方式的车辆控制装置运用于自动驻车系统的情况下，将车辆从驻车开始位置引导至目标驻车位置的精度提高、去往目标驻车位置的到达精度提高。

接着，对本实施方式的车辆控制装置的详细构成进行说明。

例如，在连结车辆的车轮中的2个车轮的直线始终通过转弯中心附近的情况下(这2个车轮在多数车辆中为非操舵轮即左右后轮)，只要有一定程度的精度，也可以仅靠2个车轮的轮速传感器来求车辆的行驶距离和横摆角。仅使用根据该轮速传感器所生成的脉冲波形计数得到的轮速脉冲的位置推算法的概要如下。

(1)横摆角位移量θ可以根据左右非操舵轮的行驶距离的差分和从左右非操舵轮之间的中心到左右非操舵轮为止的左右间隔来算出。例如，使用以下式(1)、根据非操舵轮的左右2个车轮上设置的轮速传感器的轮速脉冲计数来算出横摆角位移量θ(横摆角位移量算出方法)。

θ＝(左右轮速脉冲计数差分)×(每1脉冲的行驶距离)/(后轮轮距长度)···式(1)

在前进中，若左车轮的计数较多，则为车辆(从上方观察而)顺时针转弯的方向的横摆角位移量。另一方面，若右车轮的计数较多，则为车辆(从上方观察而)逆时针转弯的方向的横摆角位移量。若是后退，则方向分别相反。

(2)行驶距离可以根据左右非操舵轮的行驶距离的平均来算出，左右非操舵轮的行驶距离可以通过利用轮速传感器对因车轮的转动而产生的脉冲进行计数来算出。例如，使用以下式(2)、根据轮速脉冲计数来算出左右非操舵轮车轴中心的行驶距离U。

行驶距离U＝(左右轮速脉冲计数的平均)×(每1脉冲的行驶距离)···式(2)

(3)根据车辆的挡位来检测前后行进方向。若挡位为前进挡，则行进方向设为+1，若挡位为倒挡，则行进方向设为-1。在轮速传感器带有检测车轮的转动方向的机构的情况下，不需要根据该挡位的检测处理。

(4)根据所述的车辆的横摆角位移量θ、行驶距离L以及前后行进方向而使用以下式(3)～(5)来输出车辆的左右的非操舵轮车轴中心和行进方向的推断开始状态起的相对位置(X,Y)和相对方向(横摆角)。

横摆角＝(上一次横摆角)+(行进方向)×(横摆角位移量θ)···式(3)

X坐标＝(上一次X坐标)+(行进方向)×sin(横摆角)×(行驶距离U)···式(4)

Y坐标＝(上一次Y坐标)+(行进方向)×cos(横摆角)×(行驶距离U)···式(5)

通过按每一控制周期来执行上述(1)～(4)的次序，可以在一定程度的精度下对自推断开始地点(例如起步位置)起的相对位置(自身车辆位置)进行推断。

然而，在像上述那样利用轮速传感器来算出XY坐标、横摆角的情况下，由于是根据计数数这一量子化的值来进行自身车辆位置推断，因此行驶距离和横摆角两方会受到量子化的影响。它们常被视为对算出结果施加量子化误差的程度的因素，而起步时的左右脉冲波形的初始相位偏差会对自身车辆位置推断精度产生较大影响。该初始相位偏差主要引起起步时的推断方向误差(后面称为起步时的横摆角误差)。起步时的横摆角误差对所有起步后的自身车辆位置推断结果产生影响，推断位置误差与自起步位置起的距离成比例地增大。

对所述起步时的横摆角误差的产生机理进行更具体的说明。图1为对极低速下非操舵轮即左右后轮RL、RR的轮速传感器所生成的波形进行整形得到的脉冲波形。后轮RL、RR的脉冲的相位完全同步的情形较少，因此，在极低速下，在后轮RL、RR的行驶长度大致相同的情况下，后轮RL、RR上设置的轮速传感器的轮速脉冲计数是接连不断地交替重复ON与OFF也就是左右左右或右左右左。

图2为刚起步之后的极低速下的自身车辆位置推断的轨迹。在所述位置推算法的算法中，轨迹L1～5沿因最初的脉冲而发生了横摆角变化的方向呈Z字形斜行。整体上，该斜行方向F是(相对于车辆原本应行进的基准方向而言)相当于1脉冲的横摆角位移量的1/2的方向。

图3为从极低速状态起加速而速度有了提高时的后轮RL、RR的脉冲波形。后轮RL、RR的脉冲是相互单独独立地输出的，当车辆的速度提高时，后轮RL、RR的脉冲波形中的脉冲以相同控制间隔加以计数(以下，有时称为左右同时计数或左右同时脉冲检测)的概率提高。在后轮RL、RR的脉冲计时差较小的情况下，左右同时计数的概率进一步提高。

图4为起步后速度有了提高时的自身车辆位置推断的轨迹L1～L8。整体上，出发时的行进方向F取决于后轮RL、RR的脉冲波形的相位差。轨迹L5、L6是后轮RL、RR的脉冲得以左右同时计数时的轨迹，从轨迹L4起横摆角位移量保持0不变而笔直地延伸。

图5展示了左右轮的脉冲计时差造成的自身车辆位置推断的轨迹的差异。图5的上层所示的例子是左右轮的脉冲计时差较小、首次计数的时间差也较小的情形，计时差为计数周期的1/2以下。图5的中层所示的例子是左右轮的脉冲计时差较大的情形，计时差为计数周期的约1/2左右。图5的下层所示的例子是左右轮的脉冲计时差较小但首次计数的时间差较大的情形，计时差为计数周期的1/2以上。

如图5的上层所示，在后轮RL、RR的脉冲计时差比脉冲计数周期小的时候，当速度不断提高时，Z字形斜行以横摆角误差较少的状态在较早阶段便收敛，自身车辆位置推断的轨迹开始朝前方方向(原本应行进的基准方向)前进。

如图5的中层所示，在后轮RL、RR的脉冲计时差为脉冲计数周期的一半左右的时候，怎么也变不成同时计数，Z字形斜行持续得较长。

如图5的下层所示，在左右后轮RL、RR的脉冲计时差较小但首次计数的时间差较大的时候，当速度不断提高时，Z字形斜行在较早阶段便停止，自身车辆位置推断的轨迹开始朝斜行方向(相对于原本应行进的基准方向而倾斜的方向)前进。也就是说，成为Z字形斜行在带有横摆角误差的状态下收敛、误差较大的情形。如此，起步时的行进方向取决于左右轮的脉冲波形的相位差。

图6展示了后轮RL、RR的脉冲计时差造成的自身车辆位置推断的轨迹的误差范围。在完全没有后轮RL、RR的脉冲计时差(脉冲相位差)的情况下，推断轨迹的行进方向为图的正上方方向。此外，左右的实线箭头是相对于行进方向而朝左右分别转动了1脉冲的左右轮速脉冲计数差分所引起的横摆角位移量δ(每1脉冲的行驶距离/后轮轮距长度)的方向。

在右轮RR的脉冲计时差比脉冲计数周期的一半大的情况下，车辆的行进方向的推断轨迹朝图6的区域A前进，在右轮RR的脉冲计时差比脉冲计数周期的一半小的情况下，车辆的行进方向的推断轨迹朝图6的区域B前进。此外，在左轮RL的脉冲计时差比脉冲计数周期的一半小的情况下，车辆的行进方向的推断轨迹朝区域C前进，在左轮RL的脉冲计时差比脉冲计数周期的一半大的情况下，车辆的行进方向的推断轨迹朝区域D前进。如此，左右轮的脉冲计时差使得自身车辆位置推断的起步时的横摆角误差扩大到所述各范围内。

为了应对这样的状况，作为简易的对策，如图7所示，考虑忽略起步时的左右轮RL、RR的脉冲计时差而将刚起步之后的车辆的推断位置限定为直线前进方向F0的方法。

但在上述方法中，在刚起步之后车辆开始转弯的情况下，将无法检测到该转弯。此外，在以能进行所述转弯的方式仅将刚起步之后的极短距离限定在直线前进方向F0的情况下，只是单纯地将误差产生地点推后了限定为直线前进方向F0的距离的程度。

与起步时的横摆角误差同样的误差在起步后暂时停车时也可能产生。在暂时停车中车辆的车轮的状态没有变化的情况下，没有横摆角的断绝，不会产生与起步时同样的误差。即便在暂时停车中因车辆的摇晃或者操舵轮的舵角的变化等而导致车辆的状态发生了变化，在这时没有产生计数的情况或者即便产生了计数但将计数正确地反映到了横摆角值中的情况下，也不会产生与起步时同样的误差。

但是，有时在暂时停车中无法确定车辆的行进方向，即便轮速传感器进行递增计数，车轮的转动方向也可能与设想的相反。因而，在暂时停车中产生了计数时，有时会将计数反方向地反映到横摆角值中。在这种情况下，在暂时停车时也会产生较大的横摆角误差。

为了应对这样的状况，作为简易的对策，考虑忽略暂时停车中产生的不清楚转动方向的轮速脉冲计数的方法。由此，不会再将轮速脉冲计数反方向地反映到横摆角值中，但会产生因忽略原本应正确地反映的计数所造成的横摆角误差。

在本实施方式的车辆控制装置中进行如下处理：推断车辆起步时的因左右轮的脉冲计时差而产生的横摆角误差，在推断后修正该误差量。横摆角误差比每1计数的横摆角位移量θ小，因此通过一定距离或一定时间期间的横摆角值的平均值运算来算出。

在起步地点的附近，车速变化较大，因此，以往那样的横摆角值的单纯时间平均得不到准确的横摆角值。因此，本实施方式的车辆控制装置在平均值运算中对横摆角值进行车速的加权以将横摆角值的持续时间转换为持续距离，算出了距离平均(式(6))。

精密横摆角值＝Σ(横摆角值×车速)/Σ车速···式(6)

上述式(6)的横摆角值是通过左右轮的行驶距离差分求出的，因此，上述式(6)的精密横摆角值也可以通过左右轮的行驶距离差分的车速加权平均来求出(式(6)')。

精密横摆角值＝Σ(左右轮的行驶距离差分/后轮轮距长度×车速)/Σ车速

···式(6)'

根据上述式(6)的车速加权平均值运算，可以求出比每1计数的横摆角位移量θ小的分辨率的精密横摆角值。该车速加权平均值是一定距离或一定时间期间的平均横摆角值，是其行驶区间的中间地点上的精密横摆角值。因而，与起步时的精密横摆角值不一样。此外，车速有时也无法在起步时高精度地获取到，作为车速加权平均值运算的对象的行驶区间内大多也无法包含起步时。

但是，在起步地点与测定地点的距离较近时等起步地点起到测定地点为止的横摆角变化较小的情况下，有时可将测定地点的横摆角值近似地视为起步地点上的横摆角值。在该情况下，可根据离起步地点尽可能近的测定地点的精密横摆角值来算出起步时的横摆角误差。也就是说，也可以推断到修正时间点为止的行驶区间的中间地点上的方向、根据该推断方向来修正相对位置。

并且，在因从起步地点开始转弯等而使得起步地点起到测定地点为止的横摆角变化较大的情况下，须推断起步时的精密横摆角值。在该情况下，若假定起步地点附近的曲率变化固定(恒定圆或回旋曲线)，则圆形转弯下横摆角变化与距离成比例，因此，可以像图8所示那样根据表示在2处测定地点上算出的精密横摆角(横摆角的车速加权平均)YawA、YawB的2个点的延长线来推断起步地点上的精密横摆角Yawstart(起步时横摆角偏差)。

在本实施方式的车辆控制装置中，在从起步地点开始圆形转弯的情况下，假定起步地点附近的曲率变化固定(恒定圆或回旋曲线)，使用在起步后的2处时间点上获得的横摆角位移量的车速加权平均来算出起步地点(推断开始位置)上的精密横摆角(Yawstart)。

测定地点不限于1个点或2个点而设为多个地点，此外，延长线不限于直线而设为二次曲线等曲线，由此，可以实现对于有曲率变化的情况也能应对的推断。可以根据起步地点上的应有的横摆角与精密横摆角的差分来算出起步时的横摆角误差。因而，可以根据起步时的横摆角误差来修正起步位置起的相对方向。继而，在修正了起步时的横摆角误差后，可以根据推断出的行驶距离与横摆角的关系来修正相对位置。根据本实施方式的车辆控制装置，在从起步地点开始转弯(恒定圆或回旋曲线的转弯)的情况下也能应对，能够提高起步时的车辆的行进方向的推断精度。

此外，在本实施方式的车辆控制装置中，附加有用于防止算出错误的精密横摆角的故障保险功能。例如，将起步地点上的精密横摆角Yawstart(起步时横摆角偏差)设为θ0，将与起步地点相隔距离L1程度的第1地点A上的精密横摆角(横摆角的车速加权平均)YawA设为θ1，将与起步地点相隔距离L1的2倍程度的第2地点B上的精密横摆角(横摆角的车速加权平均)YawB设为θ2。在该情况下，第1地点A上的精密横摆角YawA的误差在起步地点上的精密横摆角Yawstart下变为2倍(θ0＝2×(θ1－θ2))。因而，精密横摆角YawA的异常值较理想为予以去除或修正。

此处，如图8所示，距离与横摆角的斜率由于车辆性能(最小转弯半径等)而存在极限，θ1与θ2的差分的大小也会存在上限。因而，设置距离与横摆角的关系带来的限制，进行将不满足下式这一必要条件的精密横摆角YawA的值作为异常值加以去除或修正的处理。

|θ1－θ2|＜K1···式(7)

(K1：根据车辆性能算出)

也就是说，在起步后的多个时间点上获得的横摆角值的车速加权平均彼此的差分为根据车辆的车辆性能算出的上限值K1以上的情况下，第1地点A上的精密横摆角θ1作为异常值被提取出来而予以去除或修正。

在暂时停车中，有时不清楚停车中因车轮的微小运动而产生的轮速脉冲计数的转动方向，在该情况下，保留向推断横摆角、推断位置的反映。在保留反映的另一方面，存储保留了反映的左右轮的轮速脉冲计数数。接着，像图9所示那样算出停车前和再起步时的精密横摆角。

再起步时的精密横摆角的算出方法与起步时相同。停车时的精密横摆角也能以与起步时、再起步时类似的方法算出。可以根据停车前的1个或多个地点的精密横摆角来推断停车时的精密横摆角。

停车时的精密横摆角与再起步时的精密横摆角的差分中出现停车中的行为和轮速脉冲计数的反映的保留量。差分能以式(8)表示。

(再起步时的精密横摆角)－(停车时的精密横摆角)＝(停车中的行为量)+(轮速脉冲计数的反映保留量)+(测定误差)···式(8)

此处，停车中的行为量无须修正，测定误差量无法修正。此处，考虑根据停车时与再起步时的精密横摆角的差分信息(称为横摆角间隙)将停车中计数得到的左右的轮速脉冲计数的保留量正确地反映到推断横摆角及推断位置中。

在停车中车轮得到了充分制动的情况下，难以想象车轮在停车中朝同一方向滚动轮速脉冲计数数的脉冲量，因此，可以作如下限定的假定：最多滚动了1计数量的距离。在停车中从外部摇晃了车辆的情况下，即便车辆依旧停在原位上，有时也会检测到多个计数，而这可以认为是在车轮的1计数量的距离中以往复运动的方式发生的滚动，在设定1次往复运动产生2个计数的情况下，可以忽略偶数计数的产生。因而，存储好停车中计数得到的左右的轮速脉冲计数左右各自为偶数还是奇数即可。可为偶数还是奇数，或者也可为0还是1。

停车中计数得到的左右的轮速脉冲计数的模式为偶数与偶数、偶数与奇数、奇数与偶数、奇数与奇数这4种模式。在偶数与偶数的模式中，横摆角间隙为(停车中的行为量)+(测定误差量)，无须修正。

在偶数与奇数、奇数与偶数的模式中，横摆角间隙为(停车中的行为量)+(轮速脉冲计数的反映保留量)+(测定误差量)，而在(停车中的行为量)与(测定误差量)的和比(轮速脉冲计数的反映保留量)小的情况下，横摆角间隙的符号与(轮速脉冲计数的反映保留量)的符号一致。据此可以求出轮速脉冲计数的反映保留量的符号，从而可以判别左轮或右轮上计数得到的奇数计数也就是实效上的1计数是该车轮往前后哪一方向转动而产生的。

在奇数与奇数的模式中，(轮速脉冲计数的反映保留量)在左右轮都为前方转动、左右轮都为后方转动的情况下为零，在左轮为前方转动、右轮为后方转动的情况下为顺时针方向，在左轮为后方转动、右轮为前方转动的情况下为逆时针方向。在2计数量的横摆角变化比(停车中的行为量)与(测定误差量)的和大的情况下，能以2个阈值来识别这三种(轮速脉冲计数的反映保留量)。由此，在左右轮相互朝反方向转动的情况下，可以推断左右轮各自的转动方向。另一方面，在左右轮朝同一方向转动的情况下，无法通过该方法来判别左右轮朝前后哪一方向转动。在该情况下，例如可以根据其他信息例如加速度传感器得到的加速度变动信息或坡度信息、驱动力方向的变更信息等来进行判别。在另外没有判别用的信息的情况下，这些脉冲计数的反映保留量不加以反映而直接废弃。在废弃掉的情况下，不会产生横摆角的误差，但会产生前后方向的位置位移信息的误差。

如此一来，即便在暂时停车时有不清楚行进方向的轮速脉冲计数的情况下，也可以通过推断该行进方向来精细地推断自身车辆位置。

下面，根据附图，对本实施方式的具体例进行说明。再者，各图中，对具有同一作用或功能的构件或要素标注同一符号并酌情省略重复的说明。

下面说明的本实施方式是对自动驻车系统运用配备有本发明的车辆控制装置的自身车辆位置推断系统的例子。自动驻车系统是以相对低速来控制车辆，因此几乎不会发生成为使用轮速传感器的自身车辆位置推断的误差原因的车轮的打滑。因而，适合对自动驻车系统运用配备有本发明的车辆控制装置的自身车辆位置推断系统。本实施方式中的自动驻车系统可以利用摄像机、雷达等外界识别单元来检测车辆与外界的各种物体的相对位置关系而计划自动驻车开始地点、自动驻车目标地点、自动驻车路径等。

如图10所示，自动驻车系统通过配备有本发明的车辆控制装置的自身车辆位置推断系统进行的自身车辆位置推断来一边对自身车辆位置Pv与自动驻车路径K进行比较一边进行反馈控制，由此使自身车辆Vo从自动驻车开始地点Ps(开始位置)经由反打地点Pm到达自动驻车目标地点(目标位置)Pe。但在以下的本实施方式的说明中，为了简化说明，将说明的范围收缩到自动驻车系统中的自身车辆位置推断系统。

图11为表示配备有本发明的车辆控制装置的一实施方式的自身车辆位置推断系统的一例的整体构成图。如图11所示，自身车辆位置推断系统1主要具备由左右前轮构成的左右操舵轮51、52以及由左右后轮构成的左右非操舵轮53、54上设置的轮速传感器61～64、与轮速传感器61～64连接的作为制动力控制装置的ABS/ESC_ECU(Electronic ControlUnit)11、变速器55上设置的挡位检测传感器65(参考图12)、与挡位检测传感器65连接的变速器ECU 12、以及作为车辆控制装置的自动驻车控制器10，ABS/ESC_ECU 11、变速器ECU 12以及自动驻车控制器10经由车内网络(CAN)15以可以相互通信的方式连接在一起。

轮速传感器61～64根据车轮的转动来生成脉冲波形，在ABS/ESC_ECU 11侧检测脉冲波形的上升和下降并对其次数(脉冲数)进行计数而随时通知自动驻车控制器10。挡位检测传感器65是用于判别变速器55的前进挡与倒挡的传感器，在变速器ECU 12侧检测当前挡位并随时通知自动驻车控制器10。

图12为表示图11所示的自动驻车系统的控制构成的控制框图。如图3所示，ABS/ESC_ECU 11具有轮速脉冲计数部21，变速器ECU 12具有挡位检测部22，自动驻车控制器10具有自身车辆位置推断部20。

轮速脉冲计数部21是封装在ABS/ESC_ECU 11内的控制块，将从轮速传感器61～64产生的波形整形为脉冲波形，并对脉冲波形的上升缘和下降缘两方进行计数。该计数值(轮速脉冲计数)例如以0～255的整数值表示，是超过255便返回至0的循环值。轮速脉冲计数部21将包含计数值的信息发送到车内网络(CAN)15，包括自动驻车控制器10在内的其他控制器从车内网络(CAN)15接收该信息，由此可以获取轮速传感器61～64的计数值。

挡位检测部22是封装在变速器ECU 12内的控制块，将包含挡位检测传感器65检测到的挡位信息的信息发送到车内网络(CAN)15，包括自动驻车控制器10在内的其他控制器从车内网络(CAN)15接收该信息，由此可以获取挡位信息。

自身车辆位置推断部20是封装在自动驻车控制器10内的控制块，根据轮速脉冲计数部21生成的各车轮的轮速传感器61～64的计数值和挡位检测部22生成的挡位信息来输出推断开始状态起的车辆的相对位置和相对方向而推断该车辆的自身车辆位置，并将该推断自身车辆位置信息提供给自动驻车控制器10内的其他功能。

图13为概略地表示图12所示的自身车辆位置推断部中的基于位置推算法的自身车辆位置推断方法的流程图。本流程图中展示的次序是在自身车辆位置推断的推断开始后按每一控制周期进行动作。

当开始自身车辆位置推断部20的处理时，首先，判定左右后轮(非操舵轮)有无递增计数(步骤S101)。若无递增计数，则该控制周期内的处理结束。另一方面，在有递增计数的情况下，利用所述式(2)来计算行驶距离U(步骤S102)。接着，根据挡位检测部22生成的挡位信息来检测行进方向(步骤S103)。关于行进方向的检测，若挡位为前进挡，则行进方向设为+1，若挡位为倒挡，则行进方向设为-1。接着，利用所述式(1)来计算横摆角位移量θ(步骤S104)。接着，利用所述式(3)来计算横摆角更新(步骤S105)。接着，进行后文叙述的车速加权平均横摆角的运算(步骤S106)。接着，利用所述式(4)来计算X坐标更新，利用所述式(5)来计算Y坐标更新(步骤S107)。

再者，如前文所述，在轮速传感器带有检测车轮的转动方向的机构的情况下，可以根据从轮速传感器获得的信息来检测前后行进方向而不是根据挡位信息来检测前后行进方向。

利用图14和图15对图13中的车速加权平均横摆角的运算方法进行说明。图14展示了图15的车速加权平均横摆角的运算中使用的暂时存储用存储器，展示了车速加权平均横摆角的运算用表格。图15为表示车速加权平均横摆角的运算方法的流程图。

在自身车辆位置推断部20中，在图14所示的暂时存储用存储器中每一控制周期都将已存放的内容往下方挪动一层，在最上层存放最新的车速和横摆角。此处，为了削减存储器使用量，也有仅在变化时存放车速和横摆角的方法。例如有如下存放方法：除了车速和横摆角以外，追加存放该车速和横摆角不变化而持续下去的时间，仅在车速或横摆角发生变化时存放最新的车速和横摆角，在不变化时，将持续时间递增1周期量。

图15中，车速加权平均横摆角的运算处理需要自变量K。自变量K表示暂时存储用存储器的运算开始指针，以指定的指针为基点而将相较于它而言过去的信息作为运算的对象。在使用到暂时存储用存储器的最新的信息为止的情况下，自变量K指定0。

运算处理中，首先，将自变量K代入k(步骤S201)。接着，作为初始化，将与距离相关的变量L设为L＝0、将与横摆角相关的变量Y设为Y＝0(步骤S202)。接着，参考车速横摆角表格，算出L＝L+VSPk×Tu、Y＝Y+Yawk×VSPk×Tu(步骤S203)。此处，Tu表示控制周期时间。接着，对k进行递增计数(步骤S204)。接着，检查L是否已变为运算区间长度Lmax以上(步骤S205)。若尚未变为Lmax以上，则返回至步骤S203重复加法运算。若已变为Lmax以上，则返回至步骤S203结束加法运算，利用Yawave＝Y÷L算出车速加权平均横摆角(步骤S206)。作为运算的返回值，返回对指针用过的k(返回值1)和车速加权平均横摆角(Yawave：返回值2)。

图16为表示针对图12所示的自身车辆位置推断部中的位置推算法得到的自身车辆位置推断信息而在作为推断开始时间点的起步的刚起步之后以必要且充分的计时执行自身车辆位置推断信息的修正的方法的状态转变图。

自身车辆位置推断开始时的状态为“起步前”(S301)。若在“起步前”的状态下检测到起步，则转移至“刚起步之后A”(S302)。起步的检测例如以如下方式进行：在某一定时间内所有车轮上都检测到轮速脉冲计数的递增计数。若“刚起步之后A”的状态下累积行驶距离超过La，则执行流程(A)，转移至“刚起步之后B”的状态(S303)。若“刚起步之后B”的状态下累积行驶距离超过Lb，则执行流程(B)，转移至“行驶中”的状态(S304)。“行驶中”的状态持续到自身车辆位置推断结束为止。

图17为表示图16所示的状态转变图中进行了处理的简化后的处理的状态转变图。

自身车辆位置推断开始时的状态为“起步前”(S401)。若在“起步前”的状态下检测到起步，则转移至“刚起步之后B”(S402)。起步的检测例如以如下方式进行：在某一定时间内所有车轮上都检测到轮速脉冲计数的递增计数。若“刚起步之后B”的状态下累积行驶距离超过Lb，则执行流程(B)，转移至“行驶中”的状态(S403)。“行驶中”的状态持续到自身车辆位置推断结束为止。

图18为图16中从“刚起步之后A”转移至“刚起步之后B”时执行的处理的流程图。当开始处理时，获取该时间点上的车速加权平均横摆角Yawave作为YawA(步骤S501)。

图19为图16、图17中从“刚起步之后B”转移至“行驶中”时执行的处理的流程图。当开始处理时，获取该时间点上的车速加权平均横摆角Yawave作为YawB(步骤S601)。

接着，利用式(9)算出起步时横摆角(步骤S602)。在简化处理中，是利用式(9)'来算出。

起步时横摆角Yawstart＝(Lb－Lmax/2)/(Lb－La)×YawA－(La－Lmax/2)/(Lb－La)×YawB···式(9)

起步时横摆角Yawstart＝YawB···式(9)'

接着，利用式(10)、(11)实施横摆角修正。

推断开始时横摆角误差Yawerror＝(Yawstart)－(推断开始时基准横摆角)···式(10)

修正后推断横摆角＝(修正前推断横摆角)－(Yawerror)···式(11)

接着，执行坐标修正。坐标修正的方法利用下面的图20进行说明。坐标修正后，结束本流程。

图20为说明起步时的坐标修正的图。在坐标修正中，从起步地点行驶距离Lb程度后的时间点上的位置是以沿行驶距离Lb/2程度后的时间点上的横摆角方向移动距离Lb程度后的地点作近似。

在坐标修正中，首先利用式(12)来求从起步地点行驶距离Lb/2程度后的地点上的横摆角(称为中间地点的横摆角、中间横摆角Yawmid)。

中间横摆角Yawmid＝(Lb－Lmax)/(Lb－La)×YawA/2+(Lb－2La+Lmax)/(Lb－La)×YawB/2－Yawerror···式(12)

接着，利用式(13)、式(14)，将从起步地点沿中间横摆角方向移动了距离Lb/2程度的坐标位移作为坐标修正量。

坐标修正量X＝Lb/2×sin(Yawmid)···式(13)

坐标修正量Y＝Lb/2×cos(Yawmid)···式(14)

利用式(15)、式(16)对起步地点的坐标增补坐标修正量，由此作为修正后的坐标。

修正后的坐标X＝起步地点坐标X+坐标修正量X···式(15)

修正后的坐标Y＝起步地点坐标Y+坐标修正量Y···式(16)

关于起步地点坐标，例如在将推断开始地点设为起步地点坐标、将推断开始地点设为坐标原点的情况下为(0,0)。

图21为表示针对图12所示的自身车辆位置推断部中的位置推算法得到的自身车辆位置推断信息而在暂时停车后的刚起步之后以必要且充分的计时执行自身车辆位置推断信息的修正的方法的状态转变图。

本状态转变是循环的，从“行驶中”状态(S704)起进行说明。若在“行驶中”的状态(S704)下检测到停车，则执行流程(C)，转移至“停车中”(S701)。停车的检测例如以如下方式进行：在某一定时间内所有车轮上都检测不到轮速脉冲的递增计数。在“停车中”状态(S701)下，作为停车中计数，计算非操舵轮左右轮的停车中的轮速脉冲的递增计数次数。若在“停车中”的状态下检测到起步，则转移至“刚起步之后A”(S702)。起步的检测例如以如下方式进行：在某一定时间内所有车轮上都检测到轮速脉冲计数的递增计数。此处，若行进方向已判明，则成为起步的检测的对象的轮速脉冲的递增计数按照该行进方向反映到推断横摆角、推断位置中，并从停车中计数中排除。若“刚起步之后A”的状态(S702)下累积行驶距离超过La，则执行流程(A)，转移至“刚起步之后B”的状态(S703)。若“刚起步之后B”的状态(S703)下累积行驶距离超过Lb，则执行流程(D)，转移至“行驶中”的状态(S704)。

图22为表示图21所示的状态转变图中进行了处理的简化后的处理的状态转变图。

本状态转变是循环的，从“行驶中”状态(S803)起进行说明。若在“行驶中”的状态(S803)下检测到停车，则执行流程(C)，转移至“停车中”(S801)。停车的检测例如以如下方式进行：在某一定时间内所有车轮上都检测不到轮速脉冲的递增计数。在“停车中”状态(S801)下，作为停车中计数，计算非操舵轮左右轮的停车中的轮速脉冲的递增计数次数。若在“起步前”的状态下检测到起步，则转移至“刚起步之后B”(S802)。起步的检测例如以如下方式进行：在某一定时间内所有车轮上都检测到轮速脉冲计数的递增计数。此处，若行进方向已判明，则成为起步的检测的对象的轮速脉冲的递增计数按照该行进方向反映到推断横摆角、推断位置中，并从停车中计数中排除。若“刚起步之后B”的状态(S802)下累积行驶距离超过Lb，则执行流程(D)，转移至“行驶中”的状态(S803)。

图23为图21、图22中从“行驶中”转移至“停车中”时执行的处理的流程图。

当开始处理时，在车速加权平均横摆角运算用表格中获取最后的轮速脉冲的递增计数指针，作为X0(步骤S901)。接着，利用自变量K＝X0来运算车速加权平均横摆角Yawave，作为YawC加以获取(步骤S902)。将此时的返回值k设为X1。

接着，利用自变量K＝X1来运算车速加权平均横摆角Yawave，作为YawD加以获取(步骤S903)。接着，利用式(17)来求停车时横摆角Yawstop(步骤S904)。

停车时横摆角Yawstop＝(3/2)×YawC－(1/2)×YawD···式(17)

以上为流程(C)。

图24为图21、图22中从“刚起步之后B”转移至“行驶中”时执行的处理的流程(D)。并且，图25为本处理中使用的判定表。在流程(D)中，当开始处理时，获取该时间点上的车速加权平均横摆角Yawave作为YawB(步骤S1001)。

接着，利用所述式(8)算出起步时横摆角Yawstart(步骤S1002)。在简化处理中，是利用所述式(8)'来算出。

接着，根据起步时横摆角Yawstart和停车时横摆角Yawstop而利用式(18)来求停车时起步时横摆角差分Yawdiff(步骤S1003)。

停车时起步时横摆角差分Yawdiff＝Yawstart－Yawstop···式(18)

接着，根据停车中计数和停车时起步时横摆角差分Yawdiff、按照图25的判定表来求左右轮的停车中脉冲的转动方向和横摆角误差量Yawerror、行驶距离修正量Lerror(步骤S1004)。在左右轮的停车中计数都为奇数、Yawdiff为0附近的情况下，考虑车辆在没有横摆角的变动的情况下朝前后发生了运动的可能性，而此处，例如若是在停车中变更了车辆的驱动力方向，则车辆朝变更后的方向发生了运动的可能性较高，因此，有根据驱动力方向变更信息来判定左右两轮的转动方向的方法。

接着，执行横摆角修正(步骤S1005)。利用式(19)来实施横摆角修正。

修正后推断横摆角＝修正前推断横摆角－Yawerror···式(19)

接着，执行坐标修正(步骤S1006)。坐标修正的方法与图20中说明过的方法相同。其中，关于距离，反映停车中脉冲决定的行驶距离修正量程度Z。若起步后的行进方向为前进，则Z加上Lerror，若为后退，则Z将Lerror的符号反转来相加。

坐标修正量X＝(Lb/2+Z)×sin(Yawmid)···式(20)

坐标修正量Y＝(Lb/2+Z)×cos(Yawmid)···式(21)

接着，对停车地点的坐标加上坐标修正量。

修正后的坐标X＝停车地点坐标X+坐标修正量X···式(22)

修正后的坐标Y＝停车地点坐标Y+坐标修正量Y···式(23)

坐标修正后，结束本流程。

以上，对本发明的实施方式进行了详细叙述，但本发明并不限定于所述实施方式，可以在不脱离权利要求书记载的本发明的精神的范围内进行各种设计变更。例如，所述实施方式是为了以易于理解的方式说明本发明所作的详细说明，并非一定限定于具备说明过的所有构成。此外，可以将某一实施方式的构成的一部分替换为其他实施方式的构成，此外，也可以对某一实施方式的构成加入其他实施方式的构成。进而，可以对各实施方式的构成的一部分进行其他构成的追加、删除、替换。

符号说明

1…自身车辆位置推断系统、10…自动驻车控制器(车辆控制装置)、11…ABS/ESC-ECU、12…变速器ECU、15…车内网络(CAN)、20…自身车辆位置推断部、21…轮速脉冲计数部、22…挡位检测部、51…右前轮(右操舵轮)、52…左前轮(左操舵轮)、53…右后轮(右非操舵轮)、54…左后轮(左非操舵轮)、55…变速器、61～64…轮速传感器、65…挡位检测传感器。

Claims (11)

1.一种车辆控制装置，其特征在于，

根据车辆上搭载的传感器信息来算出横摆角位移量、行驶距离以及前后行进方向，根据该横摆角位移量、行驶距离以及前后行进方向来算出自车辆的行进方向的推断开始状态起的相对位置和相对方向，从而推断自身车辆位置。

2.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，

根据左右非操舵轮的行驶距离的差分和从所述左右非操舵轮之间的中心到所述左右非操舵轮为止的左右间隔来算出所述横摆角位移量。

3.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，

根据左右非操舵轮的行驶距离的平均来算出所述行驶距离。

4.根据权利要求3所述的车辆控制装置，其特征在于，

通过利用轮速传感器对因车轮的转动而产生的脉冲进行计数来算出所述左右非操舵轮的行驶距离。

5.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，

通过运算一定距离或一定时间期间的横摆角值的车速加权平均来获得所述相对方向。

6.根据权利要求5所述的车辆控制装置，其特征在于，

根据所述车辆刚从推断开始地点起步之后获得的所述横摆角值的车速加权平均来算出所述推断开始地点上的横摆角误差。

7.根据权利要求5所述的车辆控制装置，其特征在于，

根据所述车辆从推断开始地点起步后的多个地点上获得的所述横摆角值的车速加权平均来算出所述推断开始地点上的横摆角误差。

8.根据权利要求7所述的车辆控制装置，其特征在于，

根据所述推断开始地点上的所述横摆角误差来修正所述相对方向。

9.根据权利要求7所述的车辆控制装置，其特征在于，

根据所述推断开始地点上的所述横摆角误差、以所述推断开始地点为中心来旋转移动所述相对位置，由此来修正所述相对位置。

10.根据权利要求7所述的车辆控制装置，其特征在于，

推断到修正时间点为止的行驶区间的中间地点上的方向，根据该中间地点上的推断方向来修正所述相对位置。

11.根据权利要求7所述的车辆控制装置，其特征在于，

从所述起步后的多个时间点上获得的所述横摆角值的车速加权平均当中提取异常值，并修正或去除该异常值。

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