CN1612175A - 车道偏离防止设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种车道偏离防止设备，用于改善安全，同时防止车道偏离。车道偏离防止设备判断驾驶员是否握稳方向盘，判断主车辆是否具有偏离其行车车道的趋势，并根据这些判断结果输出警告，当主车辆具有偏离其行车车道的趋势并且当驾驶员没有握稳方向盘时，执行制动控制，以便避免主车辆发生车道偏离。

Description

车道偏离防止设备
技术领域
一般来说，本发明涉及用于当主车辆即将偏离车道或偏离似乎迫近时防止主车辆偏离行车车道的车道偏离防止设备。
背景技术
常规车道偏离防止设备包括用于通过控制对车轮的制动力来给主车辆提供偏航力矩并防止主车辆偏离行车车道的设备。这些常规车道偏离防止设备还在主车辆可能会偏离行车车道的情况下，通过提供此偏航力矩通知驾驶员主车辆可能会偏离行车车道。例如，在日本公开专利出版物No.2000-33860中说明了一种这样的车道偏离防止设备。
鉴于上述情况，那些本领域技术人员将从本说明书中知道，需要一种改进的车道偏离防止设备。本发明满足了此需要以及其他需要，这对于那些本领域技术人员是显而易见的。
发明内容
已经发现，在上文所提及的车道偏离防止设备中，例如，横向位移检测器检测主车辆行驶位置相对于行车车道基准位置的横向位移，并基于检测到的横向位移来提供制动力。从而给主车辆提供了偏航力矩，并防止主车辆偏离行车车道。如此，在上文所提及的车道偏离防止设备中讨论的技术涉及的只不过是通过只考虑行车车道和主车辆之间的位置关系来防止主车辆的车道偏离。
然而，如果当驾驶员没有握稳方向盘时给车辆提供偏航力矩以防止偏离，那么，突然的横向加速度可能会导致驾驶员失去平衡。
本发明是在考虑到上述问题的情况下作出的。本发明的一个目的是提供一种车道偏离防止设备，其在驾驶员未握稳方向盘的状态下可防止车道偏离。
为了解决上面所描述的某些问题，本发明的车道偏离防止设备配备有把持状态检测部分、警告输出部分、车道偏离趋势检测部分和车道偏离避免控制部分。把持状态检测部分被配置成检测驾驶员是否握稳方向盘。警告输出部分被配置为输出警告。车道偏离趋势检测部分被配置为检测主车辆偏离其行车车道的车道偏离趋势。车道偏离避免控制部分被配置为当车道偏离趋势检测部分检测到车道偏离趋势以及把持状态检测部分检测到驾驶员没有握稳方向盘时，在执行车道偏离避免制动控制之前从警告输出部分输出警告。
通过下面的详细描述，本发明的这些目的及其他目的、特点、方面和优点将对那些精通本技术的人变得显而易见，本文结合图形说明了本发明的优选实施例。
附图说明
现在请参看附图，它们构成了此原始说明书的一部分：
图1是配备有根据本发明的第一个优选实施例的车道偏离防止设备的车辆的简要结构图；
图2是显示包括车道偏离防止设备的驱动/制动力控制单元的处理内容的流程图；
图3是显示驱动/制动力控制单元执行的确定车道偏离趋势的处理的流程图；
图4是用于描述估计的偏离时间Tout的图表；
图5是用于计算偏航力矩Ms的增益K1和K2的特征的图形；
图6是用于计算目标制动液压Pgf的换算系数Kgv和Kgx的特征的图形；以及
图7是估计的偏离时间Tout和报警声音音量之间的关系的图形。
具体实施方式
现在将参考图形阐述本发明的优选实施例。那些精通本技术的人员将从本说明书中知道，下面的对本发明的实施例的描述只是说明性的，而不对所附权利要求和它们的等同物所定义的本发明作出任何限制。
第一个实施例
首先请参看图1，该图显示了配备有根据本发明的第一个实施例的车道偏离防止设备的主车辆的简要结构图。该实施例是配备有本发明的车道偏离防止设备的后轮驱动车辆。此后轮驱动车辆配备有自动变速器和常规差动齿轮，并配备有制动系统，该制动系统允许对前后轮和左右轮的制动力进行单独控制。
在图1的图表中，主车辆基本上配备有制动踏板1、增压器2、主缸3、蓄水器4、一对前轮5FL和5FR、一对后轮5RL和5RR、一对前轮汽缸6FL和6FR、一对后轮汽缸6RL和6RR、制动液压控制单元7、驱动/制动力控制单元8、内燃机9、自动变速器10、节流阀11、驱动转矩控制单元12、成像单元13、导航设备15、主缸压力传感器16、加速器下踏或节流阀开口开度传感器17、转矩传感器18、转向角传感器19、转弯信号开关20、方向盘21、一对前轮速度传感器22FL至22FR和一对后轮速度传感器22RL至22RR。此车辆还配备有报警声音输出单元31。此报警声音输出单元31由来自驱动/制动控制单元8的驱动信号进行驱动。下面将详细讨论此报警声音输出单元31的驱动定时等等。
由主缸3增压的制动液压通常根据驾驶员踏下制动踏板1的程度被提供到车轮5FL到5RR的车轮汽缸6FL到6RR。此外，制动液压控制单元7设置在主缸3和车轮汽缸6FL到6RR之间，以便车轮汽缸6FL至6RR的制动液压可以分别由此制动液压控制单元7进行控制。
车轮汽缸6FL至6RR、制动液压控制单元7、驱动/制动力控制单元8都构成了制动设备的一部分，该制动设备可以对前后车轮和左右车轮的制动力进行单独控制。制动液压被主缸3增压，以便制动流体根据驾驶员在制动踏板1上施加的向下的力(下踏量)馈送到车轮5FL到5RR的车轮汽缸6FL至6RR。此外，制动液压控制单元7设置在主缸3和车轮汽缸6FL至6RR之间，以便允许车轮汽缸6FL至6RR的制动液压可以分别由制动液压控制单元7进行控制。
优选情况下，制动液压控制单元7被配置为例如执行防滑控制和牵引力控制。制动液压控制单元7还被配置为独立地控制车轮汽缸6FL至6RR的制动液压。如此，制动液压控制单元7还被配置为当制动液压命令值从驱动/制动力控制单元8输入时，根据制动液压命令值控制制动液压(下面将描述)。
优选情况下，控制器8包括具有车道偏离防止控制程序的微计算机，用于对车轮汽缸6FL、6FR、6RL和6RR进行控制以将偏航力矩应用到主车辆，如下文所讨论的。控制器8还可以包括其他常规组件，如输入接口电路、输出接口电路，以及诸如ROM(只读存储器)设备和RAM(随机存取存储器)设备之类的存储设备。存储电路存储处理结果和控制程序，如用于控制由处理器电路运行的制动控制操作的控制程序。控制器8以常规方式可操作地连接到上文所提及的各传感器。控制器8的内部RAM存储各操作标志的状态和各种控制数据。控制器8的内部ROM存储用于各种操作的程序和预先确定的变量。控制器8能够根据需要有选择地控制主车辆的任意数量的组件。那些精通本技术的人员将从本说明书中知道，控制器8的准确的结构和算法可以是将执行本发明的功能的硬件和软件的任何组合。换句话说，如说明书和权利要求中利用的“装置加功能”子句应该包括可以用来执行该“装置加功能”子句的功能的任何结构或硬件和/或算法或软件。
当主车辆具有偏离其行车车道的趋势并且当驾驶员没有握稳方向盘时，本发明的控制器8只有在报警输出之后才执行制动控制以避免主车辆发生车道偏离。结果是，在开始制动控制以避免发生车道偏离之前，通过报警输出促使驾驶员握稳方向盘。
驱动转矩控制单元12通过控制发动机9的操作条件、自动变速器10的选定齿轮比、和/或节流阀11的节流阀开度来控制对后轮5RL和5RR(它们是驱动轮)的驱动转矩。驱动转矩控制单元12控制燃料喷射量和点火时间，并通过同时控制节流阀开口的大小来控制发动机9的操作条件。借助于此驱动转矩控制单元12，用于进行控制的驱动转矩Tw的值被输出到驱动/制动力控制单元8。
驱动转矩控制单元12还被配置为独立地控制后轮5RL和5RR的驱动转矩。如此，驱动转矩控制单元12还被配置为当驱动转矩命令值从驱动/制动力控制单元8输入时，根据驱动转矩命令值控制驱动轮转矩。
成像单元13具有图像处理功能。成像单元13被设计为检测主车辆在行车车道中的位置，以便检测主车辆的车道偏离趋势。成像单元13例如被配置为使用包含CCD(电荷耦合器件)照相机的单眼(单一透镜)照相机来拍摄图像。优选情况下，成像单元13位于主车辆的前面。
优选情况下，成像单元13被配置为例如从在主车辆前面的区域拍摄的图像中检测白线或其他车道标记。如此，基于检测到的车道标记来检测行车车道。此外，成像单元13基于检测到的行车车道，计算由主车辆的行车车道和主车辆的纵向轴形成的角度(偏航角)φ、相对于行车车道的中心的横向位移X、行车车道曲率β等等。成像单元13向驱动/制动力控制单元8输出计算出的偏航角φ、计算出的横向位移X、计算出的行车车道曲率β等等。
优选情况下，导航设备15被配置为检测主车辆中生成的偏航率φ′和横向加速度Xg和/或纵向加速度Yg。导航设备15向驱动/制动力控制单元8输出检测到的横向加速度Xg、检测到的纵向加速度Yg，以及检测到的偏航率φ′。导航设备15还向驱动/制动力控制单元8输出道路信息。优选情况下，道路信息(即，主车辆行驶环境)包括有关道路类型的信息，如车道数量以及道路是普通道路还是高速公路。
由这些传感器等等检测到的检测信号被输出到驱动/制动力控制单元8。
优选情况下，主缸压力传感器16被配置为检测主缸3的输出压力，即，主缸液压Pmf和Pmr。优选情况下，加速器下踏或节流阀开口开度传感器17被配置为检测加速器踏板1上的向下力或节流阀开口开度大小，以输出表示开口大小Acc的信号。优选情况下，转向角传感器19被配置为检测方向盘21的转向角δ。优选情况下，转矩传感器18被配置为检测由驾驶员施加于方向盘21的转向转矩Tq。优选情况下，转弯信号开关20被配置为用转弯信号指示器检测转弯信号操作。优选情况下，车轮速度传感器22FL到22RR检测车轮5FL到5RR的旋转速度，即，所谓的车轮速度Vwi(i＝fl、fr、rl、rr)。由这些传感器等等检测到的所有这些检测信号被输出到驱动/制动力控制单元8。
报警声音输出单元31由来自驱动/制动控制单元8的驱动信号进行驱动。下面将详细讨论此报警声音输出单元31的驱动定时，等等。
当在主车辆的检测到的行驶状况或状态数据中有左或右方向时，则设置两个方向，以便左方向是正方向。换句话说，当左转弯时，偏航率φ′、纵向加速度Yg、以及偏航角φ是正值，当从行车车道的中心向左移动时，横向位移X是正值。
接下来，将参考图2描述由驱动/制动力控制单元8为了避免发生车道偏离而执行的计算处理过程。此计算过程是通过在每隔特定预先确定的采样时间间隔ΔT(如每隔10毫秒)使用时钟中断来执行的。通信处理不包括在图2所示的处理中，但由计算过程所获得的信息被更新并存储在随机存取存储器中，所需的信息在需要时从随机存取存储器中读出。
驱动/制动力控制单元8被配置为控制构成车辆的各组件。换句话说，驱动/制动力控制单元8被配置为根据从如上所述的传感器及其他组件输入的信号等等控制每一个组件。具体来说，由驱动/制动力控制单元8进行的控制包括当车辆存在从行车车道偏离的倾向时防止车辆从行车车道偏离的控制。如此，用于避免偏离的系统包括驱动/制动力控制单元8。
首先，在步骤S1中，由驱动/制动力控制单元8从上文所描述的传感器或从控制器或控制单元读取各种类型的数据。具体来说，读取下列类型的数据：由导航设备15获得的横向加速度Xg、纵向加速度Yg、偏航率φ′、以及道路信息；车轮速度Vwi；转向角δ；转向转矩Tq、加速器下踏量或节流阀开度开口大小Acc；主缸液压Pmf和Pmr；来自转弯信号开关20的转弯开关信号WS；来自驱动转矩控制单元12的驱动转矩Tw；以及来自成像单元13的偏航角φ、横向位移X和行车车道曲率β。
接下来，处理转入步骤S2，在此，基于非驱动轮的车轮速度的平均值计算主车辆速度V。在所显示的实施例中，主车辆由后轮驱动，因此，基于前面的左右车轮5FL和5FR的速度VwFL和VwFR计算主车辆速度V。在任何情况下，使用下面所示的公式(1)中的一个公式，并基于在上文所描述的步骤S1中读取的非驱动轮的车轮速度Vwi，计算主车辆速度V。
对于前轮驱动，V＝(Vwrl+Vwrr)/2
对于后轮驱动，V＝(Vwfl+Vwfr)/2       (1)
在公式(1)中，Vwfl和Vwfr两项是左右前轮的相应的车轮速度，Vwrl和Vwrr两项是左右后轮的相应的车轮速度。换句话说，在公式(1)中，作为非驱动轮的车轮转速的平均值来计算主车辆速度V。在本实施例中，主车辆被后轮驱动，因此，根据后一公式计算主车辆速度，即，基于前轮5FL和5FR的车轮速度计算主车辆速度。
此外，以此方式计算出的主车辆速度V优选情况下用于正常的行驶中。换句话说，当ABS(防抱死制动系统)控制等等正在操作时，例如，在ABS控制中所估计的估计的车身速度被用作上文所描述的车辆速度V。导航设备15中导航信息所使用的值也可以用作上文所描述的车辆速度V。
然后，由驱动/制动力控制单元8在步骤S3中评估道路条件或主车辆行驶环境。具体来说，根据在步骤S1中读取的行车车道曲率β判断主车辆正在其中行驶的车道是直的还是弯的。此判断例如是基于来自成像单元13的视频信息和来自导航设备15的道路信息来进行的。如此，主车辆正在其上行驶的道路或车道的曲率是作为道路条件或行驶环境来检测的。例如，将行车车道曲率β与特定行车车道曲率阈值βL进行比较，当行车车道曲率β小于该特定行车车道曲率阈值βL(β＜βL)时，主车辆行车车道被认为是直的，但是当行车车道曲率β大于或等于特定行车车道曲率阈值βL(β≥βL)时，主车辆行车车道被认为是弯的。
然后，由驱动/制动力控制单元8在步骤S4中对驾驶员的状态进行评估。这里，判断驾驶员是否握稳方向盘21。具体来说，根据先前在步骤S1中读取的由驾驶员施加于方向盘21的转向转矩Tq，判断驾驶员是否握稳方向盘21。这里，如果转向转矩Tq大于特定阈值，则判断驾驶员握稳方向盘21，并且把持判断标志Fstrg被设置为ON(Fstrg＝ON)。如果转向转矩Tq小于或等于特定阈值，则判断驾驶员没有握稳方向盘21，并且把持判断标志Fstrg被设置为OFF(Fstrg＝OFF)。
时间因素也可以包括到此评估中。即，如果基于转向转矩Tq作出的驾驶员握稳方向盘21的结论被认为持续了特定的时间长度，那么，把持判断标志Fstrg被设置为ON(Fstrg＝ON)。如果基于转向转矩Tq作出的驾驶员握稳方关盘21的结论没有被认为持续了特定的时间长度，那么，把持判断标志Fstrg被设置为OFF(Fstrg＝OFF)。
然后，在步骤S5中判断车道偏离趋势。图3中具体显示了此判断的处理过程。
首先，在步骤S21中计算估计的偏离时间Tout。具体来说，用下面显示的公式(2)计算估计的偏离时间Tout，其中，指定dx作为横向位移X的变化量(单位时间的变化量)、指定L为车道宽度，并使用横向位移X(参见图4中用于X、dx、和L的值)。
Tout＝(L/2-X)/dx               (2)
可以用公式(2)计算横向移动的量等于距离车道中心(X＝0)的横向位移为X的主车辆100到达按距离车道中心的距离为L/2的量隔开的外部区域(如路肩)之前的估计的偏离时间Tout。车道宽度L是根据由成像单元13处理过的图像获取的。主车辆的位置也可以从导航设备15获取，车道宽度L可以从导航设备15中存储的地图数据获取。
在随后的步骤S22中设置车道偏离判断标志。具体来说，将估计的偏离时间Tout与预先确定的第一偏离判断阈值Ts进行比较。这里，当估计的偏离时间Tout小于第一偏离判断阈值Ts(Tout＜Ts)时，则判断偏离将发生(存在偏离趋势)，且车道偏离判断标志Fout被设置为ON(Fout＝ON)。当估计的偏离时间Tout等于或大于第一偏离判断阈值Ts(Tout≥Ts)时，则判断偏离将不发生(不存在偏离趋势)，且车道偏离判断标志Fout被设置为OFF(Fout＝OFF)。
当主车辆从车道中心离开，且估计的偏离时间Tout小于第一偏离判断阈值Ts(Tout＜Ts)时，车道偏离判断标志Fout被步骤S22的处理切换为ON(Fout＝ON)。当主车辆处于Fout＝ON的状态并返回到车道的中心，然后，估计的偏离时间Tout等于或大于第一偏离判断阈值Ts(Tout≥Ts)时，车道偏离判断标志Fout被切换为OFF(Fout＝OFF)。当存在车道偏离趋势，并且例如如果执行制动控制以避免车道偏离(下面将描述)或者如果驾驶员自己采取规避动作时，那么，车道偏离判断标志Fout从ON切换到OFF。
当在步骤S4中把持判断标志Fstrg为OFF时，即，当判断驾驶员没有握稳方向盘21时，则将特定设置dTs添加到车道偏离判断阈值Ts。结果，当估计的偏离时间Tout小于此相加的值(以下简称为修改的偏离判断阈值)(Ts+dTs)(Tout＜(Ts+dTs))时，车道偏离判断标志Fout切换到ON(Fout＝ON)。
随后在步骤S23中基于横向位移X确定车道偏离方向Dout。具体来说，当主车辆在左边的方向从车道的中心横向地移动时，那么，该方向被设置为车道偏离方向Dout(Dout＝左)。当主车辆在右边的方向从车道的中心横向地移动时，那么，该方向被设置为车道偏离方向Dout(Dout＝右)。
如上文所讨论的，在步骤S5中判断车道偏离趋势。
在随后的步骤S6中确定驾驶员更换车道的意图。具体来说，按如下方式基于在步骤S1中获得的转向角δ和/或转弯开关信号来确定驾驶员更换车道的意图。
当由转弯开关信号所指示的方向(闪光信号灯一侧)和在步骤S4中获得的偏离方向Dout所指示的方向相同时，则判断驾驶员正在有意更换车道，并且车道偏离判断标志Fout被变换为OFF(Fout＝OFF)。即，判断结果改变，以表明不会即刻发生偏离。
当由转弯开关信号所指示的方向(闪光信号灯一侧)和在步骤S4中获得的偏离方向Dout所指示的方向相同时，则判断驾驶员正在有意更换车道，并且车道偏离判断标志Fout被变换为OFF(Fout＝OFF)。换句话说，判断结果改变，表明不会发生偏离或不会即刻发生偏离。
当由转弯开关信号所指示的方向(闪光信号灯一侧)和在步骤S4中获得的偏离方向Dout所指示的方向不同时，车道偏离判断标志Fout保持，且该车道偏离判断标志Fout被保持为ON(Fout＝ON)。即，表明即刻将发生偏离的判断结果被保持。
当由转弯开关信号所指示的方向(闪光信号灯一侧)和在步骤S4中获得的偏离方向Dout所指示的方向不同时，车道偏离判断标志Fout保持，且该车道偏离判断标志Fout被保持为ON(Fout＝ON)。换句话说，判断结果保持，表明将要或即刻就发生偏离。
当没有操作转弯信号开关20时，则基于转向角δ判断驾驶员更换车道的意图。换句话说，在驾驶员沿车道偏离方向转向的情况下，当转向角δ和转向角的变化量Δδ(单位时间的变化量)等于或大于一个设定值时，车道偏离判断标志Fout被改变为OFF(Fout＝OFF)。也可以基于转向转矩Tq判断驾驶员更换车道的意图。
在随后的步骤S7中选择用于避免发生偏离的控制方法。具体来说，判断是否发出偏离报警和/或执行偏离避免制动控制。当执行车道偏离避免制动控制时，选择制动控制方法。这些各种判断是基于在步骤S3中获得的道路条件、在步骤S4中获得的把持判断标志Fstrg、在步骤S5中获得的车道偏离判断标志Fout和偏离方向Dout进行的。下面将就这一点进行详细讨论。
在随后的步骤S8中计算主车辆中生成的目标偏航力矩。此目标偏航力矩是为了避免发生偏离而给主车辆提供的偏航力矩。具体来说，基于在步骤S1中获得的变化量dx和横向位移X，用下面的公式(3)计算目标偏航力矩Ms。
     Ms＝K1·X+K2·dx                (3)
在公式(3)中，K1和K2两项是随着主车辆速度V而变化或波动的增益。例如，在图5中，增益K1和K2在低速度时具有较低的值，当主车辆速度V到达某一特定值时，其根据与主车辆速度V之间的相应关系增大，并且当到达某一车辆速度V时保持不变。
在随后的步骤S9中计算车道偏离避免减速。换句话说，计算施加于左右车轮的制动力，以便将主车辆减速。这里，作为施加于左右车轮的目标制动液压Pgf和Pgr计算制动力。用下面的公式(4)计算前轮的目标制动液Pgf。
      Pgf＝Kgv·V+Kgx·dx          (4)
在公式(4)中，Kgv和Kgx两项是将制动力转换为制动液压的换算系数。换算系数Kgv和Kgx是基于主车辆速度V和变化量dx分别设置的。例如，在图6中，换算系数Kgv和Kgx在低速度时具有较高的值，当主车辆速度V到达某一特定值时，其根据与主车辆速度V的相应关系而减小，且当到达某一车辆速度V时保持不变。
基于用于前轮的目标制动液压Pgf计算用于后轮的目标制动液压Pgr，同时将前后制动分布考虑在内。
以这样的方式在步骤S9中获取用于避免发生偏离的减速度(具体来说，目标制动液压Pgf和Pgr)。
在随后的步骤S10中计算每一个车轮的目标制动液压。换句话说，基于偏离避免制动控制的存在计算最后的制动液压。具体来说，以下列方式进行计算。
(1)当车道偏离判断标志Fout是OFF(Fout＝OFF)时，即，当判断将不会发生偏离时，每一个车轮的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)被设置为主缸液压Pmf或Pmr，如下面的公式(5)和(6)所示。
    Psfl＝Psfr＝Pmf                  (5)
    Psrl＝Psrr＝Pmr                  (6)
在公式(5)和(6)中，Pmf是前轮的主缸液压，而Pmr是后轮的主缸液压。后轮主缸液压Pmr是基于前轮的主缸液压Pmf同时将前后制动分布考虑在内而计算出的值。
(2)当车道偏离判断标志Fout是ON(Fout＝ON)时，即，当判断将发生偏离时，基于目标偏航力矩Ms首先计算前轮目标制动液压差ΔPsf和后轮目标制动液压差ΔPsr。具体来说，用下面的公式(7)到(10)计算目标制动液压差ΔPsf和ΔPsr。
当Ms＜Ms1时，则
    ΔPsf＝0                         (7)
    ΔPsr＝2·Kbr·Ms/T              (8)
当Ms≥Ms1时，则
    ΔPsf＝2·Kbf·(Ms-Ms1)/T        (9)
    ΔPsr＝2·Kbr·Ms1/T             (10)
在公式(7)到(10)中，Ms1是用于设置目的的阈值，而T是轮距。为简单起见，轮距T是相同的值。Kbf和Kbr两项是当将制动力转换为制动液压时用于前后车轮的换算系数，并且其根据制动参数或规范进行设置。
施加于车轮的制动力于是根据目标偏航力矩Ms的大小进行分布。也就是说，当目标偏航力矩Ms小于用于设置目的的阈值Ms1时，前轮目标制动液压差ΔPsf被设置为0，为后轮目标制动液压差ΔPsr指定预先确定的值，并且在左右后轮中生成制动力差。当目标偏航力矩Ms等于或大于用于设置目的的阈值Ms1时，将预先确定的值赋给目标制动液压差ΔPsf和ΔPsr，并在前和后左右车轮中生成制动力差。
当车道偏离判断标志Fout是ON(Fout＝ON)时，使用目标制动液压差ΔPsf和ΔPsr以及按如上所述的方法计算出的目标制动液压Pgf和Pgr，计算出每一个车轮的最后的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)。具体来说，基于在步骤S7中选择的制动控制方法，计算每一个车轮的最后的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)。
当车道偏离判断标志Fout是ON(Fout＝ON)时，使用目标制动液压差ΔPsf和ΔPsr以及按如上所述的方法计算出的目标制动液压Pgf和Pgr，计算出每一个车轮的最后的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)。具体来说，基于在步骤S7中选择的制动控制方法，计算每一个车轮的最后的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)。
现在将描述在步骤S7中选择的制动控制方法。
在步骤S7中，根据道路条件、把持判断标志Fstrg、车道偏离判断标志Fout和车道偏离方向Dout，选择用于避免发生偏离的控制方法。具体来说，按如下方式选择控制方法，假设车道偏离判断标志Fout是ON。这里将描述各种情况。
第一种情况
当车道偏离判断标志Fout是ON(Tout＜Ts)，但根据驾驶员的转向输入等等判断将不会发生车道偏离时，则报警声音输出单元31发出通知发生车道偏离的报警声音。
这里举的例子是车道偏离判断标志Fout为ON(Tout＜Ts)，但根据驾驶员的转向输入等等判断将不会发生车道偏离的情况。换句话说，判断驾驶员自己已发现主车辆正处于车道偏离趋势中并已采取了规避动作，但车道偏离判断标志Fout本身仍为ON(Tout＜Ts)。
第二种情况
当行车车道曲率β小于特定行车车道曲率阈值βL(β＜βL)，并且把持判断标志Fstrg是ON时，即，当主车辆行车车道是直的，并且驾驶员握稳方向盘21时，控制方法如下。
当估计的偏离时间Tout小于车道偏离判断阈值Ts(Tout＜Ts)时，发出报警声音。此外，执行制动控制(以下称为偏离避免偏航控制)，以便当估计的偏离时间Tout小于车道偏离判断阈值Ts的二分之一(Ts/2)(Tout＜(Ts/2))时，为车辆提供用于避免发生偏离的偏航力矩。
这里，为了避免发生偏离而给车辆提供的偏航力矩的大小是目标偏航力矩Ms。通过在施加于左右车轮的制动力中产生差值来给车辆提供偏航力矩。具体来说，如上文所讨论的，当目标偏航力矩Ms小于设置阈值Ms1时，在左右后轮之间产生制动力差，以将目标偏航力矩Ms提供给车辆，而当目标偏航力矩Ms大于或等于设置阈值Ms1时，在前和后左右车轮之间产生制动力差，以将目标偏航力矩Ms提供给车辆。
第三种情况
当行车车道曲率β小于特定行车车道曲率阈值βL(β2＜βL)，并且把持判断标志Fstrg是OFF时，即，当主车辆行车车道是直的，并且驾驶员没有握稳方向盘21时，控制方法如下。
当估计的偏离时间Tout小于修改后的偏离判断阈值(Ts+dTs)(Tout＜(Ts+dTs))时，发出报警声音。此时，报警声音的音量与第一和第二种情况相比增大。此外，估计的偏离时间Tout越短，音量增大得越多。例如，报警声音的音量是根据估计的偏离时间Tout由图7所示的关系而设置的。
如果即使已经发出了报警声音而驾驶员仍没有握稳方向盘21，那么当估计的偏离时间Tout小于车道偏离判断阈值Ts的五分之一(Ts/5)(Tout＜(Ts/5))时，执行偏离避免偏航控制。
报警效果可以通过改变报警声音的类型(如频率)来增强。此外，可以将车道偏离判断阈值Ts乘以一个特定值，并将此积与估计的偏离时间Tout相比较。例如，当估计的偏离时间Tout小于偏离判断阈值(Ts×1.2)(Tout＜(Ts×1.2))时，则可以发出报警声音。
第四种情况
当行车车道曲率β大于或等于特定行车车道曲率阈值βL(β2＜βL)，并且把持判断标志Fstrg是ON时，即，当主车辆行车车道是弯的，并且驾驶员握稳方向盘21时，控制方法如下。
当估计的偏离时间Tout小于车道偏离判断阈值Ts(Tout＜Ts)时，发出报警声音。此外，当估计的偏离时间Tout小于车道偏离判断阈值Ts的二分之一(Ts/2)(Tout＜(Ts/2))时，执行偏离避免偏航控制。
当估计的偏离时间Tout小于零(Tout＜0)，即，当主车辆偏离其行车车道时，除了进行偏离避免偏航控制外，还可以执行减速控制以便将车辆减速(以下简称为“偏离避免减速控制”)。此偏离避免减速控制是通过将相同的制动力施加于左右车轮来执行的。
第五种情况
当行车车道曲率β大于或等于特定行车车道曲率阈值βL(β2≥βL)，并且把持判断标志Fstrg是OFF时，即，当主车辆行车车道是弯的，并且驾驶员没有握稳方向盘21时，控制方法如下。
当估计的偏离时间Tout小于修改后的偏离判断阈值(Ts+dTs)(Tout＜(Ts+dTs))时，发出报警声音。此时，报警声音的音量增大，且估计的偏离时间Tout越短，音量增大得越多，与第三种情况相同。然而，没有启动偏离避免偏航控制。
在上述第一种到第五种情况中选择控制方法时，没有考虑车道偏离方向Dout，但当然也可以通过考虑车道偏离方向Dout来选择控制方法。例如，当主车辆行车车道是弯的，并且车道偏离方向Dout不同于此弯的方向时，报警声音的音量可以进一步增大。
于是在步骤S7中，根据上文所提及的道路条件、把持判断标志Fstrg、车道偏离判断标志Fout和车道偏离方向Dout，选择用于避免发生偏离的控制方法。
然后，在步骤S10中，根据所选择的控制方法的类型，计算每一个车轮的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)。
在第二到第三种情况的车道偏离避免偏航控制中，用下面的公式(11)计算每一个车轮的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)。
     Psfl＝Pmf
     Psfr＝Pmf+ΔPsf
     Psrl＝Pmr
     Psrr＝Pmr+ΔPsr                   (11)
在第四种情况中执行车道偏离避免偏航控制和车道偏离避免减速控制，但在此情况下，用下面的公式(12)计算每一个车轮的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)。
     Psfl＝Pmf+Pgf/2
     Psfr＝Pmf+ΔPsf+Pgf/2
     Psrl＝Pmr+Pgr/2
     Psrr＝Pmr+ΔPsr+Pgr/2              (12)
此外，还参考由驾驶员采取的减速操作，计算每一个车轮的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)。换句话说，如公式(11)和(12)所示，应用主缸液压Pmf和Pmr。
上面是在步骤S10中需要的处理。如此，在步骤S10中，基于车道偏离判断标志Fout的状态，计算每一个车轮的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)。当车道偏离判断标志Fout是ON时，利用在步骤S7中根据道路条件、把持判断标志Fstrg、车道偏离方向Dout选择的制动控制方法，计算每一个车轮的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)。
上文描述了由驱动/制动力控制单元8所执行的计算过程。利用驱动/制动力控制单元8，在步骤S10中计算的每一个车轮的目标制动液Psi(i＝fl、fr、rl、rr)被作为制动液压命令值输出到制动液压控制单元7。
上文所描述的车道偏离防止设备根据下列概述进行操作。
首先，从传感器、控制器和控制单元读取各种类型的数据(步骤S1)。然后，计算车辆速度V(步骤S2)。
在步骤S3中，驱动/制动力控制单元8判断主车辆行车车道是直的还是弯的。
在步骤S4中，驱动/制动力控制单元8判断驾驶员是否握稳方向盘21。
在步骤S5中，根据估计的偏离时间Tout设置车道偏离判断标志Fout，并且根据横向位移X确定车道偏离方向Dout(参见图3)。
在步骤S6中，根据上面获取的车道偏离方向Dout和由转弯开关信号指示的方向(闪光信号灯一侧)确定驾驶员更换车道的意图。
例如，当由转弯开关信号所指示的方向(闪光信号灯一侧)和由偏离方向Dout所指出的方向相同时，则判断驾驶员正在有意更换车道。在此情况下，车道偏离判断标志Fout被变换为OFF。
当由转弯开关信号所指示的方向(闪光信号灯一侧)和由车道偏离方向Dout所指出的方向不同时，车道偏离判断标志Fout保持不变(如果它是ON)。原因是，当由转弯开关信号所指示的方向(闪光信号灯一侧)和由车道偏离方向Dout所指示的方向不同时，主车辆的车道偏离行为可能是由于驾驶员更换车道的意图等之外的因素造成，因此，当车道偏离判断标志是ON时，该车道偏离判断标志Fout的状态保持不变。
根据道路条件、把持判断标志Fstrg、车道偏离判断标志Fout和车道偏离方向Dout，判断是否已经开始发出偏离避免报警、是否执行偏离避免制动控制、并确定用于执行避免发生偏离的制动控制的方法。
此外，基于横向位移X和变化量dx计算目标偏航力矩Ms，并还计算车道偏离避免减速度(步骤S9)。
计算每一个车轮的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)，其用于实现在步骤S7中选择的制动控制方法。此目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)作为制动液压命令值被输出到制动液压控制单元7(步骤S10)。制动液压控制单元7根据制动液压命令值分别控制车轮汽缸6FL至6RR的制动液压。结果，当车辆处于车道偏离趋势中时，发出报警声音或执行制动控制。
即，当车道偏离判断标志Fout是ON(Tout＜Ts)时，发出偏离报警声音，但根据驾驶员的转向操作等判断将不会发生车道偏离(第一种情况)。
此外，在主车辆行车车道是直的并且驾驶员握稳方向盘21的情况下，当估计的偏离时间Tout小于车道偏离判断阈值Ts(Tout＜Ts)时，发出报警声音。此外，当估计的偏离时间Tout小于车道偏离判断阈值Ts的二分之一(即，Tout＜Ts/2-第二种情况)时，执行车道偏离避免偏航控制。
这就避免了主车辆发生车道偏离。同时，当驾驶员听到报警声音或感觉到由车辆的车道偏离避免操作所产生的横向加速度时，其认识到主车辆正处于车道偏离趋势中。
在判断主车辆行车车道是直的并且驾驶员没有握稳方向盘21的情况下，当估计的偏离时间Tout小于修改的偏离判断阈值Ts+dTs(即，Tout＜Ts+dTs)时，发出报警声音。此时，报警声音的音量与第一和第二种情况相比增大。这里，估计的偏离时间Tout越短，音量增大得越多。此外，在已经如此发出了报警声音但驾驶员没有握稳方向盘21的情况下，则当估计的偏离时间Tout小于车道偏离判断阈值Ts的五分之一(即，Tout＜Ts/5-第三种情况)时，执行车道偏离避免偏航控制。
这就避免了主车辆发生车道偏离。同时，当驾驶员听到报警声音或感觉到由车辆的车道偏离避免操作所产生的横向加速度时，其认识到主车辆正处于车道偏离趋势中。此外，可以通过与估计的偏离时间Tout成反比地增大音量来更强烈地促使驾驶员握稳方向盘21。
此外，在已经发出了报警声音但驾驶员没有握稳方向盘21的情况下，当估计的偏离时间Tout小于车道偏离判断阈值Ts的五分之一(即，Tout＜Ts/5)时，执行车道偏离避免偏航控制。  同时，如上文所讨论的，在驾驶员握稳方向盘21的情况下，当估计的偏离时间Tout小于车道偏离判断阈值Ts的二分之一(即，Tout＜Ts/2-第二种情况)时，执行车道偏离避免偏航控制。如此，在驾驶员没有握稳方向盘21的情况下，车道偏离避免偏航控制比在驾驶员握稳方向盘21的情况较晚启动。结果，给主车辆提供的偏航力矩与当驾驶员握稳方向盘21时给主车辆所提供的偏航力矩相比，增大了对应于偏离避免偏航控制的较晚启动的量。
此外，在主车辆行车车道是弯的且驾驶员握稳方向盘21的情况下，当估计的偏离时间Tout小于车道偏离判断阈值Ts(即，Tout＜Ts)时，发出报警声音。当估计的偏离时间Tout小于车道偏离判断阈值Ts的二分之一(即，Tout＜Ts/2)时，执行车道偏离避免偏航控制。此外，当主车辆偏离其行车车道时，除了进行偏离避免偏航控制外，还执行偏离避免减速控制(第四种情况)。
这就避免了主车辆发生车道偏离。同时，当驾驶员听到报警声音或感觉到由车辆的车道偏离避免操作所产生的横向加速度时，其认识到主车辆正处于车道偏离趋势中。此外，当主车辆偏离其行车车道时，通过除了偏离避免偏航控制外还执行偏离避免减速控制，可以更安全地执行偏离避免。
此外，在判断主车辆行车车道是弯的且驾驶员没有握稳方向盘21的情况下，当估计的偏离时间Tout小于修改的偏离判断阈值Ts+dTs(即，Tout＜Ts+dTs)时，发出报警声音。此时报警声音的音量增大，估计的偏离时间Tout越短，音量增大得越多。同时，也不启动偏离避免偏航控制(第五种情况)。
下面将详细地描述本实施例的效果。
如上文所讨论的，当主车辆具有偏离其行车车道的趋势并且驾驶员没有握稳方向盘时，发出报警声音，在此之后，执行偏离避免偏航控制，作为避免主车辆发生车道偏离的制动控制。
结果，在开始制动控制以避免发生车道偏离之前，通过报警输出促使驾驶员握稳方向盘。如此，即使例如由于驾驶员走神而没有握稳方向盘，也可以促使驾驶员握稳方向盘，这就增大了安全性，并允许执行偏离避免偏航控制以避免发生车道偏离。
而且，如上文所讨论的，在已经发出了报警声音但驾驶员没有握稳方向盘21的情况下，当估计的偏离时间Tout小于车道偏离判断阈值Ts的五分之一(即，Tout＜Ts/5)时，执行车道偏离避免偏航控制。结果，当驾驶员没有握稳方向盘21时，偏离避免偏航控制比当驾驶员握稳方向盘21时较晚启动。此外，此偏离避免偏航控制中的偏航力矩比当驾驶员握稳方向盘21时的偏航力矩增大。
结果，当驾驶员没有握稳方向盘21时，可以增强效果，即，通过尽可能地延迟车道偏离避免偏航控制的开始时间，可以增大安全性，同时促使驾驶员握稳方向盘。由于此偏离避免偏航控制中的偏航力矩更大，所以可以更强烈地促使驾驶员握稳方向盘。
此外，如上文所讨论的，当方向盘21没有被握稳时报警声音的音量比当方向盘21时被握稳时的音量加大。此外，估计的偏离时间Tout越短，此音量增大得越多。结果，当方向盘21没有被握稳时，通过使报警声音更大来强烈地促使驾驶员握稳方向盘。此外，如果音量与估计的偏离时间Tout成反比地增大，则驾驶员可以根据报警的音量判断偏离的状态。
此外，如上文所讨论的，当驾驶员没有握稳方向盘21，且主车辆行车车道是弯的时，不启动车道偏离避免偏航控制。如果在车辆正在进入弯道的情况下当存在车道偏离趋势时启动偏离避免偏航控制，其偏航力矩大于通常的偏航力矩。于是，在此情况下，驾驶员感觉到更大的横向加速度。因此，如果在进入弯道时存在车道偏离趋势，并启动了偏离避免偏航控制，驾驶员更可能无法使其自己坐直。因此，在驾驶员没有握稳方向盘21，并且主车辆行车车道是弯的情况下，不启动偏离避免偏航控制，这就防止驾驶员不能使其自己坐直，同时促使驾驶员握稳方向盘。
上文对本发明的实施例进行了描述，但本发明不仅限于上面的实施例。即，在上面的实施例中详细描述了结合制动控制(偏离避免偏航控制)的方法以便将用于避免偏离的偏航力矩提供给车辆，以及描述了用于减速以避免偏离的减速控制(偏离避免减速控制)，这些方法的操作过程，其控制量(偏航力矩的大小和减速度的大小)，但不用说，本发明不仅限于这些描述。
此外，上文中的实施例中的描述是针对这样的情况：当驾驶员没有握稳方向盘21时，偏离避免偏航控制在发出报警声音之后启动，或此启动被延迟或不启动车道偏离避免偏航控制。然而，不用说，本发明不仅限于此情况。即，可以是这样的情况，例如，偏离避免减速控制在发出报警声音之后启动，或此启动被延迟，或不启动车道偏离避免减速控制。结果，当驾驶员没有握稳方向盘21时，可以发出报警声音，以防止启动偏离避免减速控制而使驾驶员失去平衡。
此外，在上面的实施例中描述了发出报警声音是报警输出的主要示例的情况，但不用说，本发明也不仅限于此情况。即，报警输出可以是报警显示或引起驾驶员注意的任何其他形式。
此外，在上面的实施例中，估计的偏离时间Tout是基于横向位移X和其变化量dx计算的(参见上面的公式(2))，但估计的偏离时间Tout也可以通过另一种方法来获取。例如，估计的偏离时间Tout可以根据偏航角φ、行车车道曲率β、偏航率φ′或转向角δ来获取。
此外，在上面的实施例中，驾驶员更换车道的意图是根据转向角δ、或转向角的变化量Δδ(参见步骤S5)来判断的，但驾驶员更换车道的意图也可以通过另一种方法来判断。例如，驾驶员更换车道的意图也可以根据转向转矩来判断。
此外，在上面的实施例中，目标偏航力矩Ms是基于横向位移X和其变化量dx计算的(参见上面的公式(3))，但目标偏航力矩Ms也可以通过另一种方法来获取。例如，目标偏航力矩Ms可以根据偏航角φ、横向位移X、行车车道曲率β来获取，如下面的公式(13)所示。
   Ms＝K3·φ+K4·X+K5·β           (13)
这里，K3、K4、和K5三项是随着主车辆速度V而变化或波动的增益。
此外，在上面的实施例中是通过使用特定公式(参见公式(4))来描述前轮的目标制动液压Pgf的，但本发明不仅限于此情况。例如，也可以用下面的公式(14)计算前轮的目标制动液压Pgf。
   Pgf＝Kgv·V+Kgφ·φ+Kgβ·β      14)
这里，Kgφ和Kgβ是用于将制动力转换为制动液压的换算系数，并分别基于偏航角φ和行车车道曲率β进行设置。
此外，在上面的实施例中还计算了前后车轮的目标液压差ΔPsf和ΔPsr，以便实现偏离避免偏航控制(参见公式(7)和(8))，但本发明不仅限于此。例如，可以只用前轮目标液压差ΔPsf实现偏离避免偏航控制。在此情况下，根据下面的公式(15)计算前轮目标液压差ΔPsf。
    ΔPsf＝2·Kbf·Ms/T               (15)
在上面的实施例的描述中，转矩传感器18和驱动/制动控制单元8在步骤S4中的处理构成了把持状态检测部分，用于检测驾驶员把持方向盘的状态；报警声音输出单元31构成了用于输出报警的报警输出部分；驱动/制动控制单元8在步骤S5中的处理构成了车道偏离趋势检测部分，用于检测主车辆偏离其行车车道的趋势；驱动/制动控制单元8在步骤S6到S10中的处理构成了车道偏离避免控制部分，用于当车道偏离趋势检测部分检测到车道偏离趋势以及把持状态检测部分检测到驾驶员没有握稳方向盘时，在由报警或警告输出部分发出报警之后，执行上文所提及的制动控制。
如这里所使用的表示方向的术语“向前、向后、向上、向下、垂直、水平、下面和横向”以及任何其他类似的术语都是指装备了本发明的车辆的那些方向。相应地，这里用来描述本发明的这些术语应该相对于装备了本发明的车辆来解释。
这里用来描述一个设备的组件、部分或部件的术语“配置为”包括为执行所期望的功能设计和/或编程的硬件和/或软件。此外，在权利要求中表示为“装置加功能”的术语应该包括可以用来执行作为本发明的组成部分的功能的任何结构。此外，这里使用的诸如“基本上”“大约”和“大致”之类的程度的术语是指所修饰的术语的合理的偏差量，以便最终结果不会发生显著的变化。例如，这些术语可以是理解为包括所修饰的术语的至少±5％的偏差，如果此偏差不会否定它所修饰的词的含义的话。
本申请要求以日本专利申请No.2003-369449作为优先权。这里引用了该日本专利申请No.2003-369449的全部内容作为参考。
虽然只选择了优选的实施例来说明本发明，那些精通本说明书中的技术的人员将知道，在不偏离所附的权利要求所定义的本发明的范围的情况下，可以进行各种更改和修改。此外，前面的对根据本发明的实施例的描述只是说明性的，而不对所附权利要求和它们的等同物所定义的本发明作出任何限制。因此，本发明的范围不仅限于所说明的实施例。

Claims (14)

1.一种车道偏离防止设备，包括：
把持状态检测部分，其被配置成检测驾驶员是否握稳方向盘；
警告输出部分，其被配置为输出警告；
车道偏离趋势检测部分，其被配置为检测主车辆偏离其行车车道的车道偏离趋势；以及
车道偏离避免控制部分，其被配置为当车道偏离趋势检测部分检测到车道偏离趋势以及把持状态检测部分检测到驾驶员没有握稳方向盘时，在执行车道偏离避免制动控制之前从警告输出部分输出警告。
2.根据权利要求1所述的车道偏离防止设备，其中
车道偏离避免控制部分进一步被配置为，通过执行车道偏离避免制动控制来对主车辆提供偏航力矩以避免主车辆发生车道偏离，与驾驶员握稳方向盘时相比，当驾驶员没有握稳方向盘时偏航力矩在较晚的定时提供并增大，以及，使偏航力矩增加。
3.根据权利要求1所述的车道偏离防止设备，其中
车道偏离避免控制部分进一步被配置为，当判断驾驶员没有握稳方向盘并且主车辆正在沿着弯道行驶时，禁止为避免主车辆发生车道偏离而对主车辆进行的车道偏离避免制动控制。
4.根据权利要求1所述的车道偏离防止设备，其中
警告输出部分进一步被配置为输出可听声音作为警告。
5.根据权利要求4所述的车道偏离防止设备，其中
警告输出部分进一步被配置为使得在判断驾驶员没有握稳方向盘时的可听声音比驾驶员握稳方向盘时的可听声音更大。
6.根据权利要求5所述的车道偏离防止设备，其中
警告输出部分进一步被配置为随着估计主车辆偏离行车车道的偏离时间变得越短而使可听声音变得越大。
7.根据权利要求4所述的车道偏离防止设备，其中
警告输出部分进一步被配置为随着估计主车辆偏离行车车道的偏离时间变得越短而使可听声音变得越大。
8.根据权利要求2所述的车道偏离防止设备，其中
车道偏离避免控制部分进一步被配置为当判断驾驶员没有握稳方向盘并且主车辆正在沿弯道行驶时，禁止为避免主车辆发生车道偏离而对主车辆进行的车道偏离避免制动控制。
9.根据权利要求2所述的车道偏离防止设备，其中
警告输出部分进一步被配置为输出可听声音作为警告。
10.根据权利要求9所述的车道偏离防止设备，其中
警告输出部分进一步被配置为使得在判断驾驶员没有握稳方向盘时的可听声音比驾驶员握稳方向盘时的可听声音更大。
11.根据权利要求10所述的车道偏离防止设备，其中
警告输出部分进一步被配置为随着估计主车辆偏离行车车道的偏离时间变得越短而使可听声音变得越大。
12.根据权利要求9所述的车道偏离防止设备，其中
警告输出部分进一步被配置为随着估计主车辆偏离行车车道的偏离时间变得越短而使可听声音变得越大。
13.一种车道偏离防止设备，包括：
把持状态检测装置，用于检测驾驶员是否握稳方向盘；
警告输出装置，用于输出警告；
车道偏离趋势检测装置，用于检测主车辆偏离其行车车道的车道偏离趋势；以及
车道偏离避免控制装置，用于当车道偏离趋势检测装置检测到车道偏离趋势以及把持状态检测装置检测到驾驶员没有握稳方向盘时，执行车道偏离避免制动控制并且在执行车道偏离避免制动控制之前控制警告的输出。
14.一种避免主车辆发生车道偏离的方法，包括：
检测驾驶员是否握稳方向盘；
检测主车辆偏离其行车车道的车道偏离趋势；以及
在检测到车道偏离趋势并检测到驾驶员没有握稳方向盘时，输出警告，然后执行车道偏离避免制动控制。
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