CN1291567A - 车辆行驶支援装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种有效地进行车载装置和道路侧装置之间的通信、实现车辆行驶支援的车辆行驶支援装置。它通过求出根据地图信息和车辆行驶模式信息推定的车辆第1行驶状况推定信息和根据车辆传感器信息判定的行驶实际状态信息之间的行驶差分信息;求出根据相同的地图信息以及车辆行驶模式信息推定的车辆第2行驶状况推定信息;根据用行驶差分信息修正上述第2行驶状况推定信息而得的行驶状况推定修正信息进行车辆行驶状况的推定。

Description

车辆行驶支援装置
本发明是关于在车载车辆行驶支援装置和道路旁设置的道路侧行驶支援装置之间进行信息交互、实现车辆行驶支援的车辆行驶支援装置的发明。
通常，在车载车辆行驶支援装置和道路旁设置的道路侧行驶支援装置之间进行信息交互、实现车辆行驶支援的技术是众所周知的，例如JP-A-11-3499中记述的发明。此外，车辆侧行驶支援装置和道路侧行驶支援装置又分别称为车载装置和道路侧装置。
传统上，为了有效地进行车辆自动驾驶或行驶支援，要求尽可能准确且实时(即以最小延迟时间)地探测出车辆位置。因此，在上述JP-A-11-3499记述的发明中，是通过将由车辆探测出与其它车辆之间的相对位置或车辆与固定物体之间的位置关系和由道路侧探测出的车辆位置信息相结合确定出车辆位置的。
此外，在车辆自动驾驶系统中，尤其是从安全的角度出发为了使用驾驶人员的操作量(踏板张角、方向控制角、制动量等)和根据车辆控制功能发出的指令以及由传感器探测出的车辆运行有关数值，在车载装置中设计了探测出上述信息的探测装置。
这样，为了通过道路侧装置进行车辆自动运行和行驶的支援，车辆自身位置及运行状况有关的详细信息和可判断为具有危险性的障碍物以及路面状况的详细信息的探测、车载装置和道路侧装置之间的信息交互是非常重要的。
通过道路侧装置进行行驶支援的具体例子如：在难以预先看清的弯道、交叉路口等处，车辆上的传感器或驾驶人员自身难以发现的位置处的障碍物附近，对以危险的速度和运行方式驶入的车辆提出危险警告。
在实施上述支援的过程中，必须以危险性判断所必要的精度求出车辆自身的位置和运行状况、探测出大小足以妨害行车的前方障碍物并将该障碍物信息有关的警告或命令发送给驾驶人员。
在传统的技术中，必须以极高的精度求出车辆位置、操作量、车辆运行等车辆状态有关信息。经过对由车载装置和道路侧装置探测出的车辆状态进行比较后，如果综合上述两种探测信息不需要进行修正时，在目前的方法中，由车载装置探测信息的方式效率和精度更高。
例如，当使用LXC(泄漏型无线电技术)之类连续通信技术时，由于须在道路全程的基础结构中到处安放有关设备从而使系统变得很庞大；此外，在3车道以上的道路中，中间车道上的探测存在问题；诸如此类的设备投资费用以及使用功能上的困难等问题很多。即使用GPS技术，由于在诸如隧道之类的位置处无法探测，所以必须同时使用可在时间上进行补偿的其它探测装置。
在由车载装置的探测中，诸如白线识别和由红外线激光对道路建筑物进行探测等，由于比较容易获得精度较高的信息，已经有许多实用化的例子。
此外，用车载装置探测出的信息中包含有无法用道路侧装置探测的信息。具体地讲，比如作为车辆装置的操纵器的操纵指令值以及车辆动作并不显现的微小操纵量等就是这样的信息。对于操纵器的指令值来说，车辆的动作是其操纵量和操纵器指令综合执行结果的体现，而道路侧装置只从上述动作是不能求出操纵量和操纵器指令值的。
进一步讲，动作上才能显现的微小操纵量在车辆自动控制以及行驶支援控制功能上经常作为微小的误差范围来考虑，所以是推断驾驶人员意志及状态等的珍贵信息。
例如，由于某种原因驾驶人员将脚踏在刹车板上，而实际动作是难以探测的微量操作时，可以推定觉察到危险的驾驶人员在进行减速或停车等避险行动的准备动作。同样，当脚踏在加速踏板上但张开度为零即车辆动作上并未马上显现出来时，也可以推定觉察到了危险并在做准备后面的左右拐弯操作。
另一方面，道路侧装置能够探测出的信息有：诸如宏观交通流量有关信息、车载装置无法探测的前方道路堵塞状况及有无障碍物等信息，即通常在时间上存储量且在某种程度上范围较广的宏观信息和与规范信息相类似、由路基系统形成、管理的信息。
为了实现行驶支援，道路侧装置和车载装置两方面中，综合只有对方才具备的信息进行处理是有效的做法。
如上所述，就车辆位置、动作有关的车辆状态信息而言，车载装置探测出的信息精度最好、信息量最大；而有关前方障碍物及危险的判断、落下物等障碍物的探测，用车辆自身的传感器时，由于探测死角及其它车辆等物体形成的遮挡，往往难以探测出来，所以必须用道路侧装置进行探测。
此外，就其它车辆的位置、运行状况等车辆状态信息而言，在使用车辆自身探测的信息时，必须在车辆自身周围的车辆之间进行车对车的通信，但是同样由于探测死角及其它车辆的遮挡等原因，虽然在相互难以通信的车辆之间有通信的必要，但是不现实。
所以，有效的系统组成应是：在建立探测死角及交叉路口前方危险性的报警系统时，由车载装置探测出有关车辆位置、运行状况等车辆状态信息并给道路侧装置，在道路侧装置中，将障碍物等信息和通信传送来的诸如各车辆位置、运行状况等有关的车辆状态信息综合起来，判定车辆前方的危险性并进行适当的处理，当判断出有危险时，向车辆或驾驶人员发出警告。
这样，就提出了如下要求：为了在车辆侧行驶支援装置(车辆装置)和道路侧行驶支援装置(道路侧装置)之间进行通信的同时进行车辆的行驶支援工作，须减少二者之间通信的信息量以提高效率。
本发明正是针对上述问题点而提出的，其目的在于提供一种使车载装置和道路侧装置之间有效地进行通信、实现车辆行驶支援的车辆行驶支援装置。
本发明的特征在于：
在根据地图信息和车辆行驶模式信息推定的车辆第1行驶状况推定信息和根据车辆传感器信息判定的行驶实际状态信息求得行驶差分信息的同时，求出根据相同的地图信息以及车辆行驶模式信息推定的车辆第2行驶状况推定信息，再根据用行驶差发信息修正的该第2行驶状况修正推定信息进行下一次车辆的行驶状况的推定。
根据本发明，由于只在推定的车辆行驶状况推定信息与行驶实际状况信息之间产生行驶差分信息的情况下，才从车载装置向道路侧装置发送行驶差分信息，所以能够只在产生行驶差分信息时才进行通信，且因只传递行驶差分信息即可，所以能够减少通信的信息量。因此可以有效地在车载装置和道路侧装置之间进行信息传输。
图1本发明实施例主要部分组成图例。
图2本发明一实施例的结构示意图。
图3本发明的动作过程说明用流程图。
图4本发明动作过程的说明图例。
图5本发明另一实施例的结构示意图。
图2表示了本发明的一个实施例。
如图2所示，车辆21设置有探测后方车辆的车辆探测装置23和探测前方障碍物及车辆的车辆探测装置25。车辆21操纵器的操纵量由操纵量探测装置24探测。
通过车辆探测装置23、25以及操纵量探测装置24探测出的车辆21的位置、动作、操纵器的操纵量等车辆状态信息传送到车辆侧行驶支援装置(车载装置)6上。
车辆侧行驶支援装置6通过通信方式把用后面将要说明的方法求得的行驶差分信息(预测偏差信息)发送给设置在道路侧安全信息供给装置上的道路侧行驶支援装置(道路侧装置)1。
如后所述，道路侧行驶支援装置1根据地图信息和车辆行驶模式信息推定车辆21的行驶状况从而求得行驶状况推定信息，然后根据用从车载装置6发送的行驶差分信息将上述行驶状况推定信息修正得到的结果，对下一辆车辆21的行驶状况进行推断。
路侧装置21的行驶状况推定信息输入到行驶支援信息生成装置27，进一步生成上述车辆行驶状况对应的支援信息。然后行驶支援信息生成装置将车辆21的超速、前方车流量(堵塞状况等)、行驶障碍以及其他安全信息提供给各车辆21的驾驶人员。上述行驶支援信息生成装置27产生的信息由道路侧交通信息显示装置28传送给车载信息显示装置22。
车载信息显示装置22通过DSRC通信或网络向提供信息的目标即车辆21传送上述特定信息。
另一方面，通过道路侧信息显示装置28向提供信息的目标即车辆21发送信息时，必须实时跟踪上述车辆21的当前位置，并确定在道路侧信息显示装置28上显示信息的时间。因此，传统的技术是以道路侧设置有车辆位置探测装置。
道路侧设置的车辆探测装置中，常见的有带有摄像头的图像监视装置和超声探测器。通过摄像头进行图像监视的装置虽然能够探测出较远距离处车辆所在位置，但是随着车辆与摄像头距离增大，探测精度会急剧降低，此外，还有设备损资大以及由于大型车辆或路旁大树等因素会产生探测死角等问题。
使用超声波探测器虽然能够以相当高的精度获得某确定地点的车辆通信信息，但是无法实时跟踪车辆即无法分别确定各车辆的当前位置。
本发明中，能够通过提供信息的目标物即车辆21具有的高精度信息来确定提供信息的时间间隔；同时，通过后面将要说明的观察器3，能够在考虑信息传送等处理操作的时间滞后的基础上高精度地进行车辆当前位置的推定和提高信息提供的定时精度；此外，也能够减少道路侧设备的数量。
图1表示了车辆侧行驶支援装置6和道路侧行驶支援装置1实例的详细组成。
图1中，车辆侧行驶支援装置6具有输入车辆21上设置的各种类型传感器信息、输出行驶实际状态信息的行驶实际状态判定装置9。观察器3A通过车辆行驶模式4A的行驶模式信息和地图数据库(以下简称为地图DB)2A的地图信息推定车辆当前的行驶状况。
预测补偿装置8用于求出行驶实际状态判定装置9的行驶实际状态信息和由观察器3A推定的行驶状况推定信息101之间的差值(行驶差分信息或者预测偏差信息)102。预测补偿装置8输出的预测偏差信息(行驶差分信息)102通过车辆侧通信装置7变换为预测偏差信息通信数据103后发送给道路侧通信装置5。同时，预测补偿装置8输出的行驶差分信息102也发送给观察器3A。
设置在道路侧行驶支援装置1上的道路侧通信装置5将车辆侧通信装置7发送来的预测偏差信息通信数据103变换为预测偏差信息102后传输给观察器3B。由于观察器3B具有与车辆侧行驶支援装置6的观察器3A相同的功能，所以能够通过车辆行驶模式4B的行驶模式信息和地图数据库2B的地图信息推定当前车辆行驶状况。
因此，车辆侧行驶支援装置6和道路侧行驶支援装置1分别设置的观察器3A和3B以及地图数据库2A和2B具有相同的功能和信息。观察器3A虽然用于推定车辆行驶状况，但是并没有使用行驶实际状况判装置9中输入的车辆传感器信息，而是通过车辆行驶模式4A和具有预先输入确定信息的地图数据库2A的地图信息对车辆行驶状况进行推定的。
为了进行下次处理，观察器3A也使用预测补偿装置8求得的行驶差分信息102进行车辆行驶实际状况的推定。这种推定可通过与本身求得的推定值合成而简单地求出。预测偏差信息102通过预测补偿装置8对由行驶实际状况判定装置9求出的探测信息(行驶实际状态信息)和观察器3A的行驶状况推定信息进行差分运算而求得。
图3表示了观察器3A和预测补偿装置8的信息处理流程图。在第110步，观察器3A取出上一次(第n-1次)行驶状况推定数据和车辆行驶模式4A的车辆行驶模式数据。上次行驶状况推定数据中加入行驶差分信息102，该行驶状况推定数据存储在观察器3A的数据表内。
在第111步，通过上次(第n-1次)行驶状况推定数据和车辆行驶模式4A的车辆行驶模式数据分析车辆运动，进而分析行驶状况。然后从第111步向第112步、113步移动。第112步中，根据地图数据库2A的地图信息中道路结构信息推定车辆行驶状况。而第113步中推定步骤21驾驶人员的意图。
在第115步中，通过将第112、113步的推定数据综合而得的信息进一步推定本次(第n次)车辆行驶状况，并将行驶状况推定信息101加入预测补偿装置8内，然后在第116步作为并保持第n次的行驶状况数据。
另一方面，在第117步，预测补偿装置8取入行驶实际状况判定装置9的行驶实际状态信息和行驶状况推定信息101，第118步中，算出上述两种信息的差分。在第118步求得的行驶差分信息102由车辆侧通信装置7变换为预测偏差信息通信数据103后发送给道路侧通信装置5。预测补偿装置8输出的行驶差分信息102也传输给观察器3A，用于第116步的处理。
图4是由行驶中车辆21和地图数据库2A的地图信息得到的道路结构相匹配的模式图。图4中，作为地图信息，登录的有道路坡度、行车道宽度、道路连续的曲率等。在该图4中表示的信息有：道路坡度为θ度，直线部距离L0的前端起以曲率R1形成了弯道。此外，行车道宽度是一定的即为L1。车辆21正驶入上述结构的道路上，其速度为V0、加速度为α0(=0)、从该部位直接进入的道路结构中坡度为0°、曲率为0且行车道宽度为L1。
首先，道路坡度处行驶状况的预测可认为有如下几种情况：在坡道上行驶时，驾驶员如果不踩油门或刹车，则当上坡时(θ＞0)车辆21会自然减速，而下坡时(θ＜0)则会加速。
当道路坡度的绝对值在很小的范围内变化时，可以认为上述动作发生之际，车辆速度V会发生某种变化，只要超过驾驶员反应的阈值，就会通过对车辆21的加减速操作，使速度再次返回到原来的值。
此外，当道路坡度θ的绝对值较大时，由于驾驶员在进入坡度前就能够确认坡度大小并能提前进行与上坡或下坡相对应的操作，所以能预测到车辆21因坡度而产生的速度变化会更小。
与曲率R有关的预测有：根据进入的速度V和曲率(可以认为，只要没有特殊标识，驾驶员很难预测)的关系，曲率R很小而速度V很大时，减速度会很大；反之，由弯道进入直道时，会进行加速操作，使由于弯道造成的减速还原到原来的速度。
与行车道宽度L1对应的横向操作的预测有：通常情况下驾驶员以稳定的状态在行车道中央或靠近中央行车道行驶，如果行车道宽度一定且为直线，则可以预测车辆将保持在与此前相同的行驶状态下。此外，拐弯时，可以预测：在弯道的入口处车辆将靠近行车道的外侧行驶，而在弯道内将靠近行车线的内侧行驶。
综合上述与道路构造有关的预测方法，就可以预测车辆21的位置和加减速操作状况。该种预测的精度与地图信息密切相关。例如，如果有关道路两侧是否有会成为视觉障碍的建筑物之类的信息量越多，则预测精度会越高。当然并不能说其精度可以无限地提高。这是因为，只要车辆21的控制是由驾驶人员的操作进行的，则驾驶人员的意志就很难完全由道路构造等固有功能的信息来推定。
本发明中的预测并不需要有绝对的精确度。例如，由道路侧显示装置28之类装置发出的危险警告，由于警告接受者即驾驶人员从接受警告到作出最终判断之间具有时间裕量，所以能够允许有一定的误差。因此，小于某种允差量(为实现系统服务的必要的精度下限值)的预测误差就没有必要逐一发送给道路侧装置1。
相对于行车道宽度L1的位置有关的预测与上相同。对行驶中的车辆21的基本操作是使其保持在当前的相对位置上。但是，在弯道处，右转弯的车在弯道内有靠近中心线的趋势。就预测的误差而言，只有判断出车辆是否处于即将驶出行车道的某种状态下时才对道路侧装置1发送信号。这样，就能在探测出偏离行车道车辆自身的安全性的同时，测处于不利位置的对面车辆的危险性(偏离行车道而进入这侧车道的危险性)。
这样，求出观察器3A的预测值(行驶状况推定值)和行驶实际状况判定装置9的实测值(行驶实际值)的差分，然后根据预先设定与系统目标对应的允差阈值进行通信，只要预测值不大于设定的允差阈值，就没有发送信息的必要，从而提高了效率。
此外，本发明中，所谓车辆21出现了与预测相违背的行驶状况，是指能够推断出车辆处于安全上存在问题的行驶状况中，当认为能够稳定预测即是安全的情况下，由车辆21向道路侧装置1发送的信息量很少。只有当车辆处于预测状况之外的危险状况下才发送必要的信息，从而也提高了效率。
可以考虑为了减少通信量而只发送与上次值的差分的方法，但是，尽管在稳定的状态下能够减少通信量，而当发生大的状态变化时就难以充分地通信。例如，进入弯道时，由于驾驶人员注意力不集中而使减速和方向盘操作滞后的情况下，则用与前次值的差分方式时由于没有差分值因而无法进行通信。而本发明中，由于没能根据预测值做出相应的减速等操作，所以只要探测出与预测值有大于容许值的误差值，就会进行通信。
此外，本发明中，在车载装置6和道路侧装置1内具有确定的、观察器3A、3B可利用的地图数据库2A、2B有关信息。地图数据库的信息量由于有CD、DVD等信息存储媒体可以具有很大容量，所以必要时进行信息的附加是不成问题的。
作为地图信息，不仅有道路曲线形状等二维信息，还有三维信息、包括行车道及其幅宽等详细信息、作为行驶支援的重要内容如定位或修正用的各种有效的路标及预置定点信息装置的位置信息等。
根据上述地图信息的大容量和信息的多样化和细化，可以提高观察器3A、3B的推定精度。这样，意味着推定信息和实际信息的差分变少，从而可以减少从车辆侧的行驶支援装置6发送向道路侧行驶支援装置7的信息量。进一步讲，上述结果意味着根据使用由地图数据库2A、2B能预先大量存储确定性信息的观察器功能，非但没有增大通信容量，而且实际上是使详细的多种信息能够从车辆21发送给道路侧装置1。
本发明中，地图数据库2A与2B以及观察器3A与3B应分别是相同的，但是，由于车辆21的配置时间与地图信息更新时间等不同而各不相同，将其统一是困难的。但是，当配置了新地图信息和观察器的车辆第一次上路行驶时，可以通过将新的信息预先在道路侧行驶支援装置1中登录的方法来解决。这样，道路侧行驶支援装置1中存在有多种地图数据库2B和观察器3B。
在如图1所示的实施例中没有特意说明，但当特定的车辆21行驶经过时，道路侧行驶支援装置1的地图数据库2B和观察器3B与预先配置在该行驶车辆21中的地图数据库2A和观察器3D的类别相比较，选出相同的信息进行处理。
本发明表明，通过通信方式并没有传送所有的信息，但能够使道路侧装置1和车载装置6所具有的实际信息一致化。不过，当能够求得与信息用途对应的精度且通过预测补偿装置8求预测偏差信息102时，如果该偏差的绝对值在容许范围内则用与无偏差状态相同的处理方法，也可以不发送信息。
图5是本发明的另一实施例。
在图5所示的实施例中，道路侧车辆运行控制支援装置131生成的车辆运行控制支援装置120传送给车辆21、再通过车辆运行控制指令装置30生成操作机构的指令值。本实施例中，可以与图2所示实施例一样，由观察器3A和预测补偿装置8组成。但是，为了以更高的精度使路-车两侧信息达到一致，使道路侧车辆运行控制指令装置131中具有车辆侧已有的车辆运行控制指令装置30的观察器功能。将观察器的结果加入道路侧行驶支援装置1中观察器3B的输入信息内。然后将车辆运行控制指令装置30输出的指令值输入到车辆侧行驶支援装置6的观察器3A内。原理上说，上述输入在道路侧和车辆侧不会安全一致，但是，至少具有如下效果，即根据该运行控制指令可以抑制偏差的发生、减少预测偏差信息102的信息量。
如上所述，根据本发明，由于只在推定的车辆行驶状况推定信息与行驶实际状态信息之间产生行驶差分信息的信息下，才从车载装置向道路侧装置发送行驶差分信息，所以能够只在产生行驶差分信息时才进行通信，且因只传送行驶差分信息即可，所以能够减少通信的信息量。这样，可以有效地在车载装置和道路侧装置之间进行信息传输。

Claims (4)

1．一种车辆行驶支援装置，其特征在于：
具有根据第1地图信息和第1车辆行驶模式信息推定车辆行驶状况并输出第1行驶状况推定信息的第1观察器、根据上述车辆的传感器信息判定上述车辆的行驶实际状态并输出行驶实际状态信息的行驶实际状态判定装置、求出上述第1行驶状况推定信息和上述行驶实际状态信息之间的行驶差分信息的预测补偿装置和第2观察器；该第2观察器根据与上述第1地图信息和上述第1车辆行驶模式信息相同的第2地图信息和第2车辆行驶模式信息推定上述车辆的行驶状况、求出第2行驶状况推定信息，并根据由上述行驶差分信息修正该第2行驶状况推定信息而得到的行驶状况修正推定信息、进行下一次上述车辆的行驶状况推定。
2．一种车辆行驶支援装置，其特征在于：
具有根据第1地图信息和第1车辆行驶模式信息推定车辆行驶状况并输出第1行驶状况推定信息的第1观察器，根据上述车辆的传感器信息判定上述车辆的行驶实际状态并输出行驶实际状态信息的行驶实际状态判定装置，求出上述第1行驶状况推定信息和上述行驶实际状态信息之间的行驶差分信息的预测补偿装置，第2观察器和输入上述第2行驶状况推定信息、生成并显示上述车辆行驶支援信息的行驶支援信息生成装置；上述第2观察器根据与上述第1地图信息和上述第1车辆行驶模式信息相同的第2地图信息和第2车辆行驶模式信息推定上述车辆的行驶状况、求出第2行驶状况推定信息，并根据由上述行驶差分信息修正该第2行驶状况推定信息而得到的行驶状况修正推定信息、进行下一次上述车辆的行驶状况推定。
3．一种车辆行驶支援装置，其特征在于：
具有设置了根据地图信息和车辆行驶模式信息推定车辆行驶状况并输出第1行驶状况推定信息的第1观察器、根据车辆本身的传感器信息判定并输出行驶实际状况的行驶实际状况判定装置和用于求得上述第1行驶状态推定信息与上述行驶实际状态信息之间行驶差分信息的预测补偿装置的车辆侧行驶支援装置；还具有设置了根据与上述地图信息和上述车辆行驶模式信息相同的地图信息和车辆行驶模式信息推定上述车辆的行驶状况求出行驶状况推定信息、并根据由述行驶差分信息修正该第2行驶状况推定信息而得到的行驶状况修正推定信息进行下一次上述车辆行驶状况推定的第2观察器的道路侧行驶支援装置。
4．一种车辆行驶支援装置，其特征在于：
具有设置了根据地图信息和车辆行驶模式信息推定车辆行驶状况并输出第1行驶状况推定信息的第1观察器、根据车辆本身的传感器信息判定并输出行驶实际状况的行驶实际状况判定装置和用于求得上述第1行驶状态推定信息与上述行驶实际状态信息之间行驶差分信息的预测补偿装置以及发送上述行驶差分信息的车辆侧通信装置的车辆侧行驶支援装置；还具有设置了根据与上述地图信息和上述车辆行驶模式信息相同的地图信息和车辆行驶模式信息推定上述车辆的行驶状况求出行驶状况推定信息、并根据由上述行驶差分信息修正该第2行驶状况推定信息而得到的行驶状况修正推定信息进行下一次上述车辆行驶状况推定的第2观察器以及输入上述第2行驶状况推定信息、生成并显示上述车辆行驶支援信息的行驶信息生成装置的道路侧行驶支援装置。
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