CN116848037A - 驾驶支援装置 - Google Patents
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Abstract
涉及在车辆(1)的后退时以追溯前进时的轨迹的方式进行自动操舵的驾驶支援装置(10)。该驾驶支援装置(10)具备：轨迹推定部(12)，基于车辆(1)的前进时的车速和操舵角来推定轨迹；目标操舵角算出部(13)，接受自动操舵的指示，基于与从车速和操舵角推定的车辆(1)的当前位置相当的基准点和在轨迹上距基准点的距离成为预定值的目标点的位置关系来算出目标操舵角；以及自动操舵部(14)，其以使得车辆(1)的后退时的操舵角成为目标操舵角的方式对转向盘(5)进行自动操舵。另外，还具备基于操舵轮(2)的转速来算出车速的车速算出部(11)。
Description
技术领域
本发明涉及在车辆的后退时以追溯前进时的轨迹的方式进行自动操舵的驾驶支援装置。
背景技术
以往，开发了一种在车辆的后退时(向后行驶时)将与周围的状况有关的信息向乘员提供并根据需要对操作进行介入而对驾驶行进支援的驾驶支援装置。例如，提出了如下装置：使用车载相机的拍摄图像、GPS(Global Positioning System：全球定位系统)的测位信息来记录车辆的前进时的行驶轨迹，实施以使得与该行驶轨迹相同的方式使车辆后退移动的控制。通过这样的控制，从而在例如狭窄的山道、狭隘道路、错综复杂的停车场等中的后退变得容易，驾驶员的负担被减轻(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007－237930号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在行驶轨迹的记录时，本车辆的位置能够以车载相机的拍摄图像所包含的物体、建筑物等的位置为基准来确定。另一方面，在车长长的卡车、公共汽车等商用车中，难以利用车载相机掌握周围的整体的状况，难以高精度地求得本车辆的位置。另外，为了使用GPS而高精度地测定本车辆的位置，需要大型且高价的GPS传感器、模块，成本会上升，除此以外，装置构成变得复杂。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供能够以简单的构成使自动操舵的精度提高的驾驶支援装置。
用于解决课题的手段
本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方案或应用例而实现。
(1)本应用例的驾驶支援装置是在车辆的后退时以追溯前进时的轨迹的方式进行自动操舵的驾驶支援装置。该驾驶支援装置具备：轨迹推定部，所述轨迹推定部基于所述车辆的前进时的车速和操舵角来推定所述轨迹；目标操舵角算出部，所述目标操舵角算出部接受所述自动操舵的指示，基于与从所述车速和所述操舵角推定的所述车辆的当前位置相当的基准点和在所述轨迹上距所述基准点的距离成为预定值的目标点的位置关系来算出目标操舵角；以及自动操舵部，所述自动操舵部以使得所述车辆的后退时的操舵角成为所述目标操舵角的方式对转向盘进行自动操舵。另外，还具备基于操舵轮的转速来算出所述车速的车速算出部。
根据上述的驾驶支援装置，通过操舵轮、即转向盘操作来变更其车轮方向，使用从变更车辆的行进方向的车轮的转速算出的车速的信息。即，特征之一在于，基于由转向盘操舵的车轮的转速来算出车速。由于轨迹推定部基于该车速和操舵角的信息来推定轨迹，因此，车辆的轨迹被高精度地确定。另外，基于该车速和操舵角的信息来推定与车辆的位置相当的基准点位置，目标操舵角算出部算出目标操舵角，因此，在车辆的后退时追随轨迹用的操舵角被适当化。由此，能够高精度地追溯轨迹，以简单的构成而自动操舵的精度提高。
尤其是，在卡车等商用车中轴距长，因此，基于由转向盘操作的操舵轮(通常是前轮)来算出车速，基于该车速和操舵角来求得轨迹，从而确定更准确的车辆的轨迹。另外，在后退时，基于该车速和操舵角而高精度地推定车辆位置、即基准点位置。因此，用于追溯轨迹的目标操舵角的算出变得更准确，因此能够正确地追溯轨迹。
(2)在上述的(1)中，可以是，所述目标操舵角算出部根据在所述车辆的后退时由所述车速算出部算出的所述车速来变更所述预定值。
通过根据车速来变更预定值，能够更高精度地实现沿着轨迹的车辆的后退移动，以简单的构成而自动操舵的精度提高。
(3)在上述的(2)中，可以是，所述目标操舵角算出部，在所述车辆的后退时由所述车速算出部算出的所述车速越高则将所述预定值变更得越大，所述车速越低则将所述预定值变更得越小。
在使车辆迅速地后退时，在更远处设定目标点，相反地，在使车辆缓慢地后退时，在更近处设定目标点，由自动操舵实现的对轨迹的追随精度提高。
(4)在上述的(1)～(3)的任一方中，可以是，所述车速基于所有的操舵轮的转速的平均值来算出。
通过基于所有的操舵轮的转速的平均值来算出车速，从而车辆的动作、轨迹的推定精度提高，以简单的构成而自动操舵的精度提高。
(5)在上述的(1)～(4)的任一方中，可以是，所述基准点视为所述车辆的俯视时的所有的操舵轮的中央的位置，所述轨迹设为所述基准点移动的路径。
通过以俯视时的所有的操舵轮的中央的位置为基准点，从而现实的车辆的动作、轨迹的推定精度提高，以简单的构成而自动操舵的精度提高。
发明效果
根据本应用例涉及的驾驶支援装置，能够以仅使用现有的传感器种类的简单的构成使自动操舵的精度提高。
附图说明
图1是示出应用了本应用例涉及的驾驶支援装置的车辆的构成的框图。
图2是示出图1所示的驾驶支援装置的构成的框图。
图3中，(A)是示出在前进时推定的轨迹的示意图，(B)是示出在后退时设定的目标点的示意图。
图4是示出由图1所示的驾驶支援装置实施的控制的步骤的流程图。
图5是示出应用了变形例涉及的驾驶支援装置的车辆的构成的框图。
具体实施方式
[1.装置构成]
图1～图5是用于说明本应用例及变形例涉及的驾驶支援装置10的图。驾驶支援装置10是应用于图1所示的车辆1的电子控制装置(ECU，Electronic Control Unit)。该驾驶支援装置10在车辆1的后退时，实施以追溯前进时的轨迹的方式进行自动操舵的驾驶支援控制。车辆1是例如卡车、公共汽车等商用车。图1所示的车辆1是双轴车，但也能够对三轴车、四轴车应用驾驶支援装置10。在图1的车辆1中，通过操舵轮、即转向盘操作来变更其车轮的方向，变更车辆的行进方向的车轮是前轮2，驱动轮、即被传递动力而驱动车辆的车轮是后轮3。
在前轮2附设有操舵装置6(带自动操舵功能的操舵装置)。在操舵装置6，内置有根据转向盘5的操舵角来变更实际操舵角的转向盘齿轮机构、和不依赖于驾驶员的操舵操作而自动地驱动转向盘齿轮机构的驱动装置(例如电动马达、液压驱动装置等)。另外，在后轮3，经由传动轴而连接驱动源4。驱动源4的种类不限，可以是电动马达，也可以是发动机，还可以是同时使用了电动马达和发动机的混合动力型动力传动系统。
在前轮2设置有检测各个操舵轮的转速的车轮速传感器21。车轮速传感器21输出与操舵轮的车轮速对应的角速度信号。另外，在向驱动轮3传递驱动力的传动轴，设置有检测驱动轮的转速的驱动轴速度传感器22。驱动轴速度传感器22输出与驱动轮的转速对应的角速度信号。由这些传感器21、22检测出的角速度信号的信息被向驾驶支援装置10传递。
在转向盘5设置有检测操舵角的操舵角传感器23。此处检测出的操舵角的信息被向驾驶支援装置10传递。在没有实施自动操舵的驾驶支援控制时，以使得前轮2的实际操舵角成为与操舵角相应的角度的方式，控制操舵装置6。另外，在正在实施自动操舵的驾驶支援控制时，驾驶员即使不操作转向盘5也能够自动地控制操舵装置6。
在车辆1的驾驶员搭乘的驾驶室内，设置有由驾驶员操作的驾驶支援开关24。驾驶支援开关24是用于指示自动操舵的驾驶支援控制的实施、停止的开关。在驾驶支援开关24被操作到接通位置时，该操作位置的信息被向驾驶支援装置10传递，实施自动操舵的驾驶支援控制。另外，在驾驶支援开关24被操作到断开位置时，自动操舵的驾驶支援控制停止。
在加速器踏板设置有输出与加速器开度(加速器踏板的踏入量)对应的信号的加速器开度传感器25，在制动器踏板设置有输出与制动器踏板的踏入量对应的信号的制动器踏板传感器26。由这些传感器25、26检测出的信息被向驾驶支援装置10传递。
如图2所示，在驾驶支援装置10的输入侧，连接有车轮速传感器21、驱动轴速度传感器22、操舵角传感器23、驾驶支援开关24、加速器开度传感器25、制动器踏板传感器26等。由它们各自检测出的信息经由通信路径(例如硬线、CAN路径)而被向驾驶支援装置10传递。另外，在驾驶支援装置10的输出侧连接有操舵装置6。驾驶支援装置10根据被输入的信息来控制操舵装置6的工作状态。
在驾驶支援装置10至少搭载有处理器和存储器。处理器包括例如CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)、MPU(Micro Processing Unit：微型处理单元)等微型处理器，存储器包括例如ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存储存储器)等。由驾驶支援装置10实施的控制的内容作为固件、应用程序而记录、保存于存储器。
在程序的执行时，程序的内容在存储器空间内被展开，被处理器读入并执行。另外，如图2所示，能够在驾驶支援装置10搭载存储装置、接口装置。存储装置存储长期保存的数据、程序，例如闪速存储器、非易失存储器等包含于此。接口装置是掌管驾驶支援装置10与外部装置之间的输入输出(Input/Output；I/O)的装置。
[2.控制构成]
如图1所示，在驾驶支援装置10设置有车速算出部11、轨迹推定部12、目标操舵角算出部13、自动操舵部14。这些要素将驾驶支援装置10的功能以方便分类的方式示出，例如以程序、子例程的形式记录、保存于驾驶支援装置10内的存储器。此外，也可以作为使各个要素独立的程序、子例程而记述，还可以作为兼备多个功能的复合程序而记述。
车速算出部11算出两个种类的行驶速度。一个是基于由车轮速传感器21检测出的操舵轮的转速而算出的车辆1的行驶速度，是在自动操舵的驾驶支援控制中使用的速度。以下，将该速度称为车速。车速基于关于所有的操舵轮(左右的前轮2)的转速的平均值(例如，通过对该平均值乘以操舵轮的周长)而求得。此外，也可以根据状况，基于操舵轮的一方即左或右的前轮的转速来求得车速。
另一个速度是基于由驱动轴速度传感器22检测出的信号而算出的车辆1的行驶速度，是在驱动源4的输出控制中使用的速度。以下，将该速度称为驱动轮速。驱动轮速例如通过对后轮3的转速乘以后轮3的周长而求得。此外，本应用例的车速是相对于路面的操舵轮的移动速度，与相当于驱动轮的移动速度的一般的车速区别开。在这样的意义上，也可以将本应用例的车速称为操舵轮车速。
轨迹推定部12基于车辆1的前进时的车速和操舵角来推定车辆1的轨迹H并将其记录。也就是说，使用基于由转向盘操作的操舵轮的转速而算出的车速。在此，如图3(A)所示，推定车辆1的前进时的轨迹H，并且保存该数据。被保存的数据例如是与最近的数十～数百米量的轨迹H相当的数据，随着车辆1前进而旧的数据被新的数据覆盖。
以车辆1的俯视时的前轮2的中央的位置为基准点R，将该基准点R移动的路径推定为轨迹H。在图1所示的例子中，前轮2的左右轮的中央(左右轮的实际操舵角为直线行进状态时的旋转轴上的中央)成为基准点R的位置。轨迹推定部12基于来自由车轮速传感器21得到的信息的车速和由操舵角传感器23检测出的操舵角，使用自行车模型(bicycle model)来推定轨迹H。此外，在基于操舵轮的一方即左或右的前轮的转速来求得车速的情况下，也可以将车辆的位置、即基准点的位置设为用于求得车速的一方的操舵轮的位置。
自行车模型是用于推定前轮的舵角可变、后轮的舵角固定的自行车的动作的数理模型。在自行车模型中，例如前轮及后轮的尺寸、粗细、轴距、轮胎的摩擦系数、舵角、速度、行驶轨迹等的关系由数学规定。此外，在轨迹H的推定时，也可以不仅考虑车速及操舵角而且还考虑轮胎的横向滑动、路面坡度等来使推定精度提高。
目标操舵角算出部13接受自动操舵的指示并算出所实施的驾驶支援控制的目标操舵角。目标操舵角如图3(B)所示那样基于与车辆1的当前位置相当的基准点R与目标点T的位置关系而算出。车辆1的当前位置基于车辆1的后退时的车速和实际的操舵角而推定。另外，目标点T是在轨迹H〔图3(B)中的虚线〕上距基准点R的距离为预定值D的点。
预定值D的值可以是固定值，也可以是可变值。在本应用例中，根据车速来变更预定值D。例如，车速越高则预定值D被设定得越大。由此，在例如使车辆1迅速地后退时，在更远处的后方地点设定目标点T。相反地，车速越低则预定值D被设定得越小，在使车辆1缓慢地后退时，在更近的地点设定目标点T。由此，由自动操舵实现的对轨迹H的追随精度提高。
自动操舵部14在驾驶支援控制中以使得实际的操舵角成为由目标操舵角算出部13算出的目标操舵角的方式控制操舵装置6，对转向盘5及前轮2的舵角进行自动操舵。通过该控制，车辆1的当前位置被适当地控制，车辆1沿着轨迹H进行后退移动。此时，车辆1的移动速度(驱动源4的输出)根据加速器开度、制动器压力、驱动轮速等而控制。此外，也可以附加基于车辆1的当前位置的操舵角的反馈控制以使得实际的操舵角更接近目标操舵角。
[3.流程图]
图4是用于说明由驾驶支援装置10实施的控制的步骤的流程图。在步骤A1中，判定车辆1是否处于前进中。如果车辆1处于前进中则进入步骤A2，在车速算出部11中，基于由车轮速传感器21检测出的操舵轮的转速来算出车速。车速视为与图1中所示的基准点R的移动速度相当的速度。接着，在步骤A3中，在轨迹推定部12中，基于车速和实际的操舵角来推定轨迹H，并且记录该数据。与驾驶支援开关24的位置无关，只要车辆1正在前进，就继续这样的轨迹H的推定、记录。
在步骤A1中车辆1不处于前进中的情况(例如，车辆1处于后退中的情况)下进入步骤A4，判定驾驶支援开关24是否被操作到接通位置。在该条件成立时(在驾驶支援开关24被操作到接通位置时)，进入步骤A5。另一方面，在该条件不成立时跳过步骤A5～A9，该运算周期中的控制结束。
在步骤A5中，在车速算出部11中，基于由车轮速传感器21检测出的操舵轮的转速来算出车速。接着，在步骤A6中，基于车速和实际的操舵角来算出基准点R的位置。另外，在步骤A7中，算出距基准点R的距离成为预定值D的轨迹H上的目标点T的位置。预定值D例如被设定为与车速相应的大小。
在步骤A8中，在目标操舵角算出部13中，基于基准点R与目标点T的位置关系来算出目标操舵角。然后，在步骤A9中，在自动操舵部14中，以使得实际的操舵角成为目标操舵角的方式控制操舵装置6。由此，转向盘5的舵角被自动操舵。如果在驾驶支援开关24被操作到接通位置的状态下车辆1后退，则继续这样的自动操舵的驾驶支援控制。
[4.作用、效果]
(1)在上述的驾驶支援装置10中，车速算出部11基于由车轮速传感器21检测出的操舵轮的转速来算出车速。该车速的信息被反映于由轨迹推定部12推定的轨迹H，因此能够高精度地确定正确的轨迹H。另外，车速的信息也反映于由目标操舵角算出部13算出的目标操舵角，因此，车辆1的后退时的操舵角被适当化。
尤其是，在卡车等商用车中轴距长，因此，通过基于由决定操舵角的转向盘操作的操舵轮来算出车速，基于该车速和操舵角来求得轨迹，能够确定准确的车辆的轨迹。另外，在后退时，基于该车速和操舵角而车辆位置、即基准点位置被高精度地推定。因此，用于追溯轨迹的目标操舵角的算出变得更准确，因此能够正确地追溯轨迹。由此，能够以简单的构成使车辆1沿着轨迹H后退，能够使自动操舵的精度提高。
另外，在例如没有搭载车载相机、GPS的车辆1中，也能够适当地实现自动操舵的驾驶支援控制。也就是说，不需要大型且高价的GPS传感器、模块，因此，能够削减成本，能够简化装置构成。因此，能够以仅使用现有的传感器种类的简单的构成使自动操舵的精度提高。
(2)在上述的驾驶支援装置10中，目标操舵角算出部13根据在车辆1的后退时由车速算出部11算出的车速来变更预定值D。由此，由自动操舵实现的对轨迹H的追随精度提高。因此，能够以简单的构成使自动操舵的精度提高，能够更高精度地使车辆到达目标点。
(3)在上述的驾驶支援装置10中，目标操舵角算出部13，在车辆1的后退时由车速算出部11算出的车速越高则将预定值D变更得越大，车速越低则将预定值D变更得越小。由此，在使车辆1迅速地后退时，在更远处的地点设定目标点T，相反地，在使车辆1缓慢地后退时，在更近的地点设定目标点T，由自动操舵实现的对轨迹H的追随精度提高。
(4)在上述的驾驶支援装置10中，车速基于所有的操舵轮的转速的平均值来算出。例如，算出关于左右的前轮2的各自的、转速的平均值，通过对该平均值乘以前轮2的周长来算出车速。通过这样的控制构成，能够高精度地求得基准点R的移动速度，能够使车辆1的动作、轨迹H的推定精度提高。因此，能够以简单的构成使自动操舵的精度提高。
(5)在上述的驾驶支援装置10中，在车辆1的俯视时，所有的操舵轮的中央的位置视为基准点R。通过将该基准点R移动的路径设为轨迹H，能够使现实的车辆1的动作、轨迹H的推定精度提高。因此，能够以简单的构成使自动操舵的精度提高。
[5.其他]
上述的应用例(实施方式)始终只不过是例示，没有意图排除在上述的应用例中未明示的各种变形、技术上的应用。上述的应用例的各构成能够在不脱离它们的主旨的范围内进行各种变形而实施。另外，能够根据需要而对多个要素的一部分进行取舍选择，或者能够与其他的公知技术进行组合。
在上述的应用例中，例示了车辆1的后退时的操舵角作为控制对象的自动操舵的驾驶支援控制，但也能够将与操舵角相当的其他的参数作为控制对象。例如，也可以将操舵轮的实际操舵角作为控制对象，或者也可以将内置于操舵装置6的驱动装置的工作量作为控制对象。同样，虽然基于操舵角来求得车辆1的前进时的轨迹、当前位置，但也可以使用与操舵角相当的实际操舵角来求得。即使在将这些操舵角相当值作为控制对象的情况下，也能够得到与上述的应用例同样的作用效果。
另外，在上述的应用例中，例示了双轴车的车辆1，但也可以对三轴车、四轴车的车辆1应用驾驶支援装置10。图5是例示前双轴车的车辆1的示意图。该车辆1的操舵轮是左右的前前轮27及左右的前后轮28的四轮。在该情况下，车辆1的基准点R成为俯视时四个驱动轮的中央的位置。另外，车速基于四个操舵轮的转速的平均值而算出。在这样的前双轴车中，通过将基准点R移动的路径推定为轨迹H，能够使车辆1沿着轨迹H高精度地后退，能够使自动操舵的精度提高。因此，能够得到与上述的应用例同样的作用效果。
附图标记说明
1车辆
2前轮(操舵轮、非驱动轮)
3后轮(驱动轮)
4 驱动源
5 转向盘
6 操舵装置
10 驾驶支援装置
11 车速算出部
12 轨迹推定部
13 目标操舵角算出部
14 自动操舵部
21 车轮速传感器
22 驱动轴速度传感器
23 操舵角传感器
24 驾驶支援开关
25 加速器开度传感器
26 制动器踏板传感器
27 前前轮
28 前后轮
H 轨迹
R 基准点
T 目标点
D 预定值
Claims (5)
1.一种驾驶支援装置，是在车辆的后退时以追溯前进时的轨迹的方式进行自动操舵的驾驶支援装置，其特征在于，
所述驾驶支援装置具备：
轨迹推定部，所述轨迹推定部基于所述车辆的前进时的车速和操舵角来推定所述轨迹；
目标操舵角算出部，所述目标操舵角算出部接受所述自动操舵的指示，基于与从所述车速和所述操舵角推定的所述车辆的当前位置相当的基准点和在所述轨迹上距所述基准点的距离成为预定值的目标点的位置关系来算出目标操舵角；以及
自动操舵部，所述自动操舵部以使得所述车辆的后退时的操舵角成为所述目标操舵角的方式对转向盘进行自动操舵，并且，
所述驾驶支援装置还具备基于操舵轮的转速来算出所述车速的车速算出部。
2.根据权利要求1所述的驾驶支援装置，其特征在于，
所述目标操舵角算出部根据在所述车辆的后退时由所述车速算出部算出的所述车速来变更所述预定值。
3.根据权利要求2所述的驾驶支援装置，其特征在于，
所述目标操舵角算出部，在所述车辆的后退时由所述车速算出部算出的所述车速越高则将所述预定值变更得越大，所述车速越低则将所述预定值变更得越小。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的驾驶支援装置，其特征在于，
所述车速基于所有的操舵轮的转速的平均值来算出。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的驾驶支援装置，其特征在于，
所述基准点视为所述车辆的俯视时的所有的操舵轮的中央的位置，
所述轨迹设为所述基准点移动的路径。
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