CN1736786A - 用于车辆的驾驶辅助装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的驾驶辅助装置和方法，能够导引车辆以适当车速根据路径行驶。用于在驾驶辅助期间告知驾驶员超速的警报车速(Valarm)，被设置为在变化转向区域低于固定转向区域。在进入变化转向区域之前设置较低的警报车速。因此，在该变化转向区域中，车速可被充分降低，以完成设置的转向量。在该固定转向区域中，可提高车速以缩短运行时间。

Description

用于车辆的驾驶辅助装置和方法

技术领域

本发明涉及车辆驾驶辅助(driving assist)装置和方法，用于确定至一目标位置的行驶轨迹并辅助驾驶车辆，以使该车辆沿该行驶轨迹前进。

背景技术

用于通过使用自动转向(steering)、转向指令等导引车辆至目标位置的相关领域技术，例如，揭示于日本专利申请特许公开公布号10-278825中。在此相关技术中，预设刹车踏板的操作的参考数量，以在自动转向期间，按照转向致动器的反应速度调节车速。操作的参考数量与由驾驶员引起的实际操作的数量之间的偏差被计算出，并被指示给驾驶员。因而，可防止车速变得过高或过低，以使适当的自动停车控制成为可能。

在此技术中，车速是统一(uniformly)设置的。然而，在实际控制中，通过驱动转向致动器而改变转向角情形下的车速与保持转向角的情形下的车速并不需要相同。若车速是统一设置的，就有这样的可能性，即：驾驶至目标位置可能消耗不便的较长时间，或者即使驾驶员想要提高速度也无法获得足够的车速，因而使可控性降低。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于车辆的驾驶辅助装置和方法，能够导引车辆以适当的车速沿路径运行。

为达到上述目的，提供一种按照本发明的车辆驾驶辅助装置及其方法。本发明的驾驶辅助装置的特征在于其包括：计算装置，用于计算从车辆初始位置延伸至车辆目标位置的路径，并且该路径包括转向角变化的一变化转向区域和转向角固定的一固定转向区域；自动转向装置，用于执行车辆的自动转向，以导引车辆沿该路径行进至目标位置；警报装置，用于在自动转向装置操作期间，若车速超过预定的警报车速，则向驾驶员发出警报；以及警报车速设置装置，用于设置警报车速，其中该警报车速设置装置将固定转向区域的警报车速设置为高于变化转向区域的警报车速。

本发明的驾驶辅助方法的特征在于其包括下列步骤：计算一路径，该路径从车辆初始位置延伸至车辆目标位置，并且该路径包括转向角变化的一变化转向区域和转向角固定的一固定转向区域；自动转向该车辆，以便导引该车辆沿该路径行进至目标位置；在自动转向部分操作期间，若车速超过一预定的警报车速，则向驾驶员发出警报；以及设置该警报车速，其中将固定转向区域的警报车速设置为高于变化转向区域的警报车速。

按照该驾驶辅助装置和方法，为该固定转向区域和变化转向区域设置不同的警报车速。在该变化转向区域内，自动转向装置的驱动装置驱动一转向系统，警报车速被设置为较低。因此，降低了该驱动装置上的负荷，并且实现了高精度转向。而且，在该固定转向区域内，该驱动装置并不驱动该转向系统，将警报车速设置为较高，从而允许以比在变化转向区域内更高的速度运动。因此，可减少运行至目标位置的时间。由于根据路径而改变警报车速，可控性增强。

上述装置可进一步包括转换装置，用于在固定转向区域的警报车速与变化转向区域的警报车速之间进行变换，其中该转换装置根据路径改变警报车速，从而在固定转向区域改变为变化转向区域之前，将固定转向区域的警报车速改变为变化转向区域的警报车速。上述方法可进一步包括在固定转向区域的警报车速与变化转向区域的警报车速之间进行变换的步骤，其中根据路径改变警报车速，从而在固定转向区域改变为变化转向区域之前，将固定转向区域的警报车速改变为变化转向区域的警报车速。

该布置使驾驶员能够在从固定转向区域转变为变化转向区域之前就降低车速。因此，就可能基本上阻止在变化转向区域的初始部分期间超越警报车速的状况的发生，并且降低了驱动装置上的负荷，以精确地进行转向。

前述的装置可进一步包括限制车速设置装置，用于设置一限制车速，以便若车速超过了该限制车速则停止驾驶辅助，其中该限制车速设置装置将该限制车速设置为高于警报车速。前述的方法可进一步包括设置一限制车速、以若车速超过了该限制车速则停止驾驶辅助的步骤，其中将该限制车速设置为高于警报车速。

在此装置中，该限制车速设置装置可将该固定转向区域的限制车速设置为高于该变化转向区域的限制车速。在此方法中，可将该固定转向区域的限制车速设置为高于该变化转向区域的限制车速。

按照此布置，将停止驾驶辅助控制的速度设置为近似于该警报车速。因此，确保了高精度转向，从而能够增强可控性。

而且，在前述的装置中，该限制车速设置装置可将该变化转向区域的限制车速设置为高于该固定转向区域的警报车速。在前述的方法中，可将该变化转向区域的限制车速设置为高于该固定转向区域的警报车速。

在从超过固定转向区域警报车速的状况、转换至变化转向区域之后，此布置避免了控制的即刻停止。

在前述的装置中，若车速超过了限制车速，则该自动转向装置可停止对车辆的自动转向。在前述的方法中，若车速超过了限制车速，则可停止对车辆的自动转向。

而且，在前述的装置中，若在初始位置的转向角基本上为0，则该计算装置可计算路径。并且，在前述的方法中，若在初始位置的转向角基本上为0，则可计算路径。

按照此布置，因为当转向角基本上为0时已执行了路径设置，可将除方位角之外的因素的影响从路径计算中排除。因此，提高了计算精度，并且提高了至目标位置的导引精度。

而且，在前述的装置中，该计算部分可基于一偏转角、以及在初始位置车辆的实际转向角的一初始实际转向角计算一基本路径，其中，该基本路径将车辆方向从初始位置的车辆方向改变为目标位置的车辆方向，该偏转角是由初始位置的车辆方向和目标位置的车辆方向形成的；随后该计算装置可通过相似性放大该基本路径，计算一目标路径。并且，在前述的方法中，可通过基于一偏转角、以及在初始位置的车辆的实际转向角的一初始实际转向角计算一基本路径，其中该基本路径将车辆方向从初始位置的车辆方向改变为目标位置的车辆方向，该偏转角是由初始位置的车辆方向和目标位置的车辆方向形成的，随后再通过相似性放大该基本路径，来计算该路径。

按照此布置，由于对于基本路径的相似性放大，转向速率降低了，而沿整个放大路径将会改变的偏转角与沿该基本路径的偏转角保持相同。因此，能够降低自动转向装置上的负荷。并且，抑制了转向延迟的发生，从而进一步提高了至目标位置的导引精度。

附图说明

通过结合附图参阅下面对于本发明代表性实施例的具体描述，可更好地理解本发明的上述及其它实施例、目的、特征、优点、技术和工业价值，其中：

图1示出按照本发明的一实施例的停车辅助装置100的架构的方框图；

图2示出车库停车操作的示意图，其为如图1所示装置的第一控制形式下的停车辅助；

图3示出在如图1所示装置的第一控制形式下的控制的流程图；

图4是表明在如图1所示装置中的转向角δ与转弯曲率γ之间关系的示意图；

图5A至图5C是相对于由图3所示的控制形式设置的关于辅助路径上的行驶距离的转弯曲率、警报速度和限制速度的曲线图；

图6示出由图3所示的控制形式设置的辅助路径以及车辆与目标位置之间的位置关系的示意图；

图7示出如图1所示装置的第二控制形式的特征部分的流程图；

图8是表明由图7所示第二控制形式设置的路径的位置关系的示意图；

图9A和图9B是相对于由图7所示的控制形式设置的关于辅助路径上的行驶距离的转弯曲率、警报速度和限制速度的曲线图。

具体实施方式

在以下的说明中，将根据代表性实施例更具体地描述本发明。

作为例子，下面将参照一停车辅助装置描述按照本发明的驾驶辅助装置。图1示出按照本发明的一实施例的停车辅助装置100的架构的方框图。停车辅助装置100具有自动转向装置20，并且由为控制装置的一停车辅助ECU1所控制。停车辅助ECU1由CPU、ROM、RAM、输入信号电路、输出信号电路、电源电路等构成。并且，停车辅助ECU1具有图像处理部分10和转向控制部分11，其中该图像处理部分10处理通过下述的后方摄像机32获取的图像，该转向控制部分11控制自动转向装置20。图像处理部分10和转向控制部分11可以停车辅助ECU1内的硬件而彼此分离，或者可以软件分离，但共享设置在停车辅助ECU1内的CPU、ROM、RAM等。

转向角传感器23和转向致动器24连接至转向轴21，其中该转向角传感器23用于检测转向轴21的转向量，该转向轴21将方向盘22的运动传递至转向车轮(steering tire wheel)25，该转向致动器24提供转向力。除了在自动转向模式期间提供转向力，转向致动器24还可用作动力转向装置，当驾驶员转向时提供辅助转向力。转向控制部分11控制对于转向致动器24的驱动。

转向控制部分11接收转向角传感器23的输出信号，并且还接收车轮速度传感器41的输出信号以及加速度传感器42的输出信号，其中该车轮速度传感器41是为单独的车轮而设置，以检测其旋转速度，并且，该加速度传感器42检测车辆的加速度。

前述的图像处理部分10接收图像信号，即后方摄像机32的输出信号，该后方摄像机32设置于车辆的后部，用于获取向后方向的图像。图像处理部分10连接至：用于结合停车辅助接收驾驶员的输入操作的输入装置31、用于以图像形式将信息显示给驾驶员的监视器34、及用于以声音和语音形式表示信息的扬声器33。

下面，将具体说明停车辅助装置的辅助操作。首先，将说明辅助操作的第一控制形式。在该第一控制形式中，对如图2所示的通常称作车库停车操作进行辅助，其中车辆200回到面向道路210的车库220。图3是第一控制形式中的控制的流程图。图4是表明在此装置内转向角与转弯曲率之间关系的示意图。图5A至图5C是相对于在此控制中设置的关于辅助路径上的行驶距离的转弯曲率、警报速度和限制速度的曲线图。

随着驾驶员对于输入装置31的操作，对停车辅助ECU1输出指令以启动停车辅助之后，开始如图3所示的控制，并由停车辅助ECU1继续执行，直到：i)车辆到达指定的目标停车位置附近，或ii)确定了由一单向后向运行该车辆无法到达目标停车位置。除非驾驶员使用输入装置31取消了辅助操作，此控制继续。

特别地，驾驶员开动车辆至停车辅助的任意起始位置，并在由后方摄像机32取得、且显示在监视器34中的后向图像中识别出目标位置。此后，驾驶员操作输入装置31，以启动如图3所示的停车辅助控制。若在监视器34的显示屏中看不到目标位置，驾驶员就开动车辆至在显示屏中可见目标位置的位置，并随后启动该辅助。在以下描述中，假设停车辅助的起始位置的车辆200的参考点是点A。参考点A可在其它位置，例如，车辆后端的中央、车辆的重心、侧部的前端、侧部的后端等。处于参考点A的车辆标明为200a。

停车辅助ECU1将来自转向角传感器23输出的转向角δ的绝对值与阈值δth相比较(步骤S1)。若转向角δ小于或等于阈值δth，并且因而足够小，停车辅助ECU1就判定车辆是处于中间(neutral)转向角状态，并允许转换到停车辅助控制。随后，该过程进行至步骤S2。如图4所示，在中间转向角状态的区域及其附近，转向车轮25的转弯量即曲率γ，设置为小于转向角δ，即方向盘22和转向轴21的旋转量。因此，适宜地设置阈值δth以规定一曲率γ基本为0的范围。例如，阈值δth设置为约15度。相反，在步骤S1中若判定转向角不处于中间状态，该过程行进至步骤S30。在步骤S30中，通过扬声器33和监视器34向驾驶员指示转向角处在控制范围之外。在此情况下，停车辅助ECU1提示驾驶员操作方向盘22，以将其返回至中间转向角状态。此后，该过程返回至步骤S1。因此，若驾驶员通过固定的转向操作或类似，将转向角基本上返回至中间状态，该过程即改变至停车辅助控制。

在步骤S2中，驾驶员操作输入装置31，同时观看显示在监视器34中的、后方摄像机32取得的图像。此时，通过在显示屏中将显示的停车框移动至目标停车位置，驾驶员即设置了目标停车位置。

通过图像识别过程，停车辅助ECU1判定处于目标停车位置的车辆位置200g，更具体地说，即参考点G的位置和处于参考点G位置的车辆方向(步骤S4)。

例如，点G的位置可被确定为相对于当前车辆位置的参考点A的相对坐标。以下描述将参考如图2所示的坐标系，其中目标位置G被确定为原点，并且处于目标位置的车辆方向被确定为Z轴的方向，且其垂直方向被确定为X轴方向。在下文中，车辆当前方向相对于Z轴的角度被称为偏转角θ。而且，以坐标(X₀，Z₀)表示点A的位置。

接下来，由当前位置(初始位置点A)、当前偏转角θ₀和当前转向角δ计算出一条为了将偏转角θ减小至零所需要的最短路径(下文中称为“基本路径”)P₀(步骤S6)。

行驶轨迹P₀被设置为相对于行驶的距离而改变转弯曲率(＝转弯半径的倒数)。图5A示出最短路径P₀的行驶距离-转弯曲率曲线图。

最短路径P₀包括转向角增大的一段路径(第一路径)，保持该增大了的转向角的一段路径(第二路径)，和转向角返回至中间的一段路径(第三路径)。在第一路径和第三路径的之中的每一条中，相对于行驶距离的转弯曲率的变化量(转弯曲率的变化率)被设置为不变值。转弯曲率的变化率被设置为：使得即使当车速等于驾驶辅助的上限值时，转弯曲率的变化量也小于由转向致动器24的最大转向速率得到的曲率变化量。因此，能够计算出允许无失误转向操作的路径。

在此情形下，设置轨迹的代表性示例如下。首先，转向角增大，同时保持从初始位置点B至点C、转向角相对于的行驶距离的变化率为固定值。在此情形下，当到达点C时，转向角和转弯曲率变为与其各自设置的最大值相等，并且转弯半径变为等于设置的最小转弯半径(Rmin)(曲率γmax＝1/Rmin)(第一路径)。从点C至点D，保持此转向角(转弯曲率，转弯半径)(第二路径)。从点D开始，转向角减小，同时保持转向角相对于行驶距离的变化率固定。在此情形下，当到达点E时，转向角变为中间状态、即转向角为0(第三路径)。行驶轨迹P形成一回旋曲线(clothoid curve)，其中BC段是具有半径Rmin的圆弧(arc)；CD段是一段曲线，一端具有曲率γ₀，并在另一端具有曲率1/Rmin；DE段是一段曲线，一端具有曲率1/Rmin，并在另一端具有为0的曲率。

在偏转角θ较小的情形中，行驶轨迹没有圆弧段。等式(1)表示了在BC段中偏转角θ的变化量Δθ。

$\mathrm{\Δ\θ}={\∫}_R^E\mathrm{\γ}\left(p\right)\mathrm{dp}---\left(1\right)$

在等式(1)中，γ(p)代表行驶距离p的曲率。也就是说，偏转角的变化量Δθ等于图5A中示出的面积S₀。如果该路径包括一圆弧段，此面积可由γmax×(L₁+L₂)表示，其中L₁是BC段的路径长度(DE段的路径长度也是L₁)，L₂是CD段的路径长度。若Δθ较小，该面积可由L₁×w²表示，只要曲率相对于行驶距离的变化量不变，在增大过程中为w，在减小过程中为-w。因此，通过简单的计算即可确定路径。

接下来，确定基本路径P₀在X方向的长度及其在Z方向的长度(步骤S8)。在等式(2)和(3)中，可确定基本路径P₀在X、Z方向的长度Xf、Zf。

$\begin{array}{c}\mathrm{Xf}={\∫}_B^E\sin \left(\mathrm{\θ}\left(p\right)\right)\mathrm{dp}---\left(2\right)\\ \mathrm{Zf}={\∫}_B^E\cos \left(\mathrm{\θ}\left(p\right)\right)\mathrm{dp}---\left(3\right)\end{array}$

在这些等式中，θ(p)是在行驶距离p的偏转角。

随后，将直线路径加到基本路径P₀上，以设置目标路径P₁(步骤S10)。

也就是说，如图6所示，将延伸部分增至基本路径P₀的两相对端，以提供从点A延伸至点G的路径。具体地，当从点A至基本路径P₀的起始点B的直线路径的路径长度表示为L₀，并且，从基本路径P₀的终点E至点G的直线路径的路径长度表示为L₃，则有下列等式(4)和(5)。

X₀＝L₀×sinθ₀+Xf       (4)

Z₀＝L₀×cosθ₀+Zf+L₃    (5)

因为除L₀和L₃外的所有项都已知，可由等式(4)和(5)轻易地确定L₀和L₃。

图5B表示沿如上述设置的目标路径P₁的曲率与行驶距离之间的关系。图6表示由目标路径P₁确定的轨迹。对于路径P₁，该目标路径独立于车辆速度及其加速度。因此，一个优点是：在车辆驾驶期间，对沿该路径行驶的控制可被简化。

随后，在步骤S12中确定是否已成功设置路径。

具体地，若L₀和L₃中没有一条是负的，即若L₀和L₃是0或正的，就确定已设置了路径。L₀为负的情形意味着这样的情形：其中基本路径P₀在X方向的长度Xf大于X方向上点A和点G之间的距离(x₀)。L₃为负的情形是这样的情形：其中基本路径P₀在Z方向的长度Zf，大于从Z方向点A和点G之间的距离z₀中减去Z方向上初始直线路径的长度L₀×sinθ所得到的长度。若在步骤S12中确定不可能适当地设置从点A到达目标位置点G的路径，进行步骤S50。在步骤S50中，通过监视器34和扬声器33向驾驶员指示车辆无法从当前点A到达目标位置点G。此后，程序结束。若必要的话，在移动车辆200后，驾驶员可重新开始该停车辅助操作。

接下来，基于设置的目标行驶轨迹，设置车辆在行驶轨迹上不同位置的警报速度Valarm和限制速度Vlimit(步骤S14)。

警报速度Valarm为一车速阈值，用于若车速超过此值时，通过扬声器33和监视器34指示驾驶员减速。限制速度Vlimit为一车速阈值，用于若车速超过此值则停止控制。因此，将警报速度和限制速度设置成：使Vlimit＞Valarm成立。

此实施例的特征在于，警报速度Valarm和限制速度Vlimit根据设置路径而变化。当转弯曲率γ相对于处于从初始位置起的行驶距离p的车辆的单位行驶距离的变化量(dγ/dp)被定义为转弯曲率速率(turning curvature rate)ω(p)，下列等式(6)和(7)表示行驶距离p上的限制速度Vlimit(p)和警报速度Valarm(p)。

在这些等式中，设置V₁、V₂、V₃和V₄使得V₁＞V₂且V₃＞V₄。

图5C表示目标行驶轨迹上的行驶距离p与限制速度Vlimit(p)和警报速度Valarm(p)之间的关系。具体地说，在转弯曲率γ为常数、即转向不变(ω(p)＝0)的情形(固定转向区域)，将限制速度Vlimit(p)设置为较高的车速V₁。相反，在转弯曲率γ变化、即转向改变(ω(p)≠0)的情形(变化转向区域)，将限制速度Vlimit(p)设置为低于V₁的V₂。设置车速值V₂使得：只要实际车速小于或等于该值V₂，通过小于或等于由转向致动器24可获得的最大速率的转向速率，可足够地获得设置的转弯曲率速率最大值ωmax。将车速值V₁设置为高于V₂。在从转向开始之前的预定距离(p₀)至转向终点期间，警报速度Valarm(p)设置为V₄，V₄低于除上述期间的情形外设置的一警报速度V₃。虽然在图5C所示的示例中V₂＞V₃，V₂≤V₃的设置也是可能的。

通过按照如上所述的转向状态改变警报速度Valarm和限制速度Vlimit，就制止了车速超过由转向致动器24的性能所限定的车速范围。因此，能够可靠地执行驾驶辅助控制。当转向不变时，即不进行转向操作，允许车速变为高于前述的警报速度，从而能够减少运行至目标位置的时间。而且，因为在转向操作起点前的一预定距离处的位置，完成将警报速度改变至为转向操作目的的减小值，在转向操作开始前车速将变为足够低。因此，可控性增强。

设置限制速度Vlimit和警报速度Valarm，之后是在步骤S16开始的实际辅助控制设置。此时，优选为，当变速杆被设置在倒车位置时，停车辅助ECU1命令一驱动力系统(未示出)执行发动机扭矩增长控制。该扭矩增长控制为一控制，即通过操作发动机处于高于正常空转(idling)速度的转速，引起至高驱动力状态(增大扭矩的状态)的变化。此控制扩展了车速范围，其中，驾驶员能够通过只使用刹车踏板而不操作加速器来调节车速，以提高车辆的操作性。若驾驶员操作刹车踏板，施加到每个轮子的制动力可根据踏板压低的程度来调节，因此相应调节了车速。

在导引车辆至目标位置的控制中，首先确定车辆的当前位置(步骤S16)。

根据由后方摄像机32取得的图像中的特征点(characteristic point)的移动可确定当前位置。也可根据基于车轮速度传感器41和加速器传感器42的输出信号的行驶距离的变化和基于转向角传感器23的输出信号的转向角的变化确定当前位置。

接下来，比较当前车速V与限制速度Vlimit(p)(步骤S18)。

若确定车速V高于限制速度Vlimit(p)，进行步骤S50。在步骤S50中，向驾驶员指示车速高于设置的上限值，并且停止辅助控制。

相反，若确定当前车速V小于或等于限制速度Vlimit(p)，就比较当前车速V与警报速度Valarm(p)(步骤S20)。

若确定车速V高于警报速度Valarm(p)，进行步骤S40，其中通过扬声器33和监视器34提示驾驶员减速。若在步骤S20中确定车速V小于或等于警报速度Valarm(p)，程序跳转至步骤S40。

随后，进行转向控制，以获得根据行驶距离-转弯曲率关系的设置轨迹设置的转弯曲率，其中根据在步骤S16中确定的当前位置(行驶距离)设置该行驶距离-转弯曲率关系(步骤S22)。

具体地说，监视转向角传感器23的输出的同时，转向控制部分11控制转向致动器24，以驱动转向轴21并改变转向车轮25的转向角至设置的转向角位移。很难直接测量转弯曲率γ。因此，可以预先确定车辆转向角δ与转弯曲率γ之间的关系，并根据该关系进行控制，以获取相应于所需转弯曲率γ的转向角δ。

因为车辆沿如上述设置的目标路径移动，驾驶员可专注于道路上的安全检查环境及车速的调节。而且，因为各轮相应于驾驶员完成的刹车踏板的压下的量而接受制动力，即使在道路上有障碍物、行人、或其它等等存在，驾驶员也能够安全地减速或停住车辆。

而且，若车速V超过了警报速度Valarm，就提示驾驶员减速。若车速V超过限制速度Vlimit，并因而确定难以由停车辅助装置100进行路径导引，即停止程序。这样，可靠的导引成为可能。

在此实施例中，转向操作阶段的限制速度Vlimit设置为一数值，使得转向致动器24的转向速率限制不会被超过。相反，在转向致动器24不被驱动的非转向操作期间，该限制速度Vlimit设置得较高，以使车速V可以较高并且能够缩短运行时间。然而，如果车速变高，若不增长转向致动器24的转向速率，就无法获取车辆行驶所需的转向。因此，根据转向致动器24的转向速率，来确定转向操作期间的限制速度Vlimit和警报速度Valarm。

更进一步讲，在目标路径上开始转向的位置之前的一预定距离处降低警报速度Valarm，在转向起始位置提供用于充分减速的量(margin)。

例如，考虑下面的情形：其中在转向起始之前足够距离的位置，车速接近V₃。在此情形中，若在开始转向的时间点改变警报速度Valarm，由于下坡、发动机输出变化等，车速就可能超过为V₂的限制速度Vlimit，并因而停止控制，即使在开始转向之前车速未到达警报速度Valarm。

相反，在此实施例中，在转向开始前，警报速度Valarm降低至V₄。因此，在转向开始前，允许驾驶员将车速降至充分地低于限制速度VlimitV₂，从而避免频繁停止控制。因此，可控性增强，也增加了到达目标位置的可靠性。

在转向控制之后，确定当前位置是否偏离于目标路径。若有很大偏离，则确定需要路径校正(步骤S24)。

例如，通过相对于行驶的距离，累积当前位置从目标位置的偏离或实际转向量从目标转向量的偏离，可以确定从目标路径的偏离。若需要路径校正，程序行进至步骤S6，其中路径被重新设置。

相反，若从目标路径只有一小偏离，程序则行进至步骤S26，其中确定车辆是否已到达目标停车位置点G的附近。

若在此步骤中确定尚未到达目标停车位置，程序返回至步骤S16，以继续辅助控制。相反，若确定已到达目标停车位置，程序行进至步骤S28。在步骤S28中，通过监视器34和扬声器33向驾驶员指示已到达目标停车位置。此后，程序结束。

这样，确定一基本路径，并且将一直线路径增加至该基本路径两端中的一端或每一端，以设置一路径。因此，简化了路径计算的算法。而且，因为简化了计算，计算量较小，通过使用缩减的计算机资源可轻易实现实时计算。并且，因为在计算中没有降低精度(accuracy deterioration)，能够实现至目标位置的高精度导引。

下面将描述该辅助操作的第二控制形式。类似于前述的第一控制形式，提供该第二控制形式用于执行车库停车辅助。此实施例仅在由基本路径P₀设置目标路径的方法上不同于前述实施例。具体地说，如图7中设置步骤的流程图所示，通过将直线路径增加至相似性放大的路径P₂而生成目标路径P₃，而不是将直线路径增加至基本路径P₀，其中该相似性放大的路径P₂是通过相似性放大基本路径P₀而得到的(步骤S11)。

图8表明设置路径的位置关系。用ε代表相似性放大的比例因数，并且分别用B’和E’代表相似性变换的路径P₂的起点和终点。当用L₀代表从点A至点B’的直线路径的路径长度、且用L₃代表从点E’至点G的直线路径的路径长度时，下列等式(8)和(9)成立。

X₀＝L₀×sinθ₀+ε×Xf       (8)

Z₀＝L₀×cosθ₀+ε×Zf+L₃    (9)

对于ε，若Zf/Xf小于或等于z₀/x₀，也就是说，若Z方向上基本路径P₀的长度和X方向上其长度之间的比率小于Z方向上目标路径的长度和X方向上其长度之间的比率，且侧向是伸长的(在X方向)，就适合地设置ε以满足ε≤x₀/Xf。相反，若该基本路径是纵向伸长的(在Z方向)，例如，设置ε＝x₀Xf，则导致相似性放大路径的终点超出目标停车位置点G，从而ε需设置为较小值。在此情形下，ε的最大值是当L₃为0时出现的数值，并基于等式(8)和(9)表示在等式(10)中。

$\mathrm{\ϵ}=\frac{x_0-z_0\tan {\mathrm{\θ}}_0}{\mathrm{Xf}-\mathrm{Zf}\tan {\mathrm{\θ}}_0}---\left(10\right)$

使用的ε值不需为最大值，可以是小于它的任意值。若设置了相似性放大因数ε，通过等式(8)和(9)就能计算直线路径的长度。这样，则可设置目标路径P₃。

对于如上所述设置的目标路径P₃中的相似性放大路径P₂，若位于从基本路径P₀上的点A的行驶距离p的曲率表示为γ(p)，则位于从点A的行驶距离εp的曲率表示为γ(p)/ε。如图9A所示，相似性放大路径P₂为基本路径P₀沿行驶距离方向以因数ε放大，且沿曲率的方向以因数1/ε压缩(由因数ε放大转弯半径)。因此，相似性放大路径P₂的行驶距离-转弯曲率曲线图上的而积等于基本路径P₀的行驶距离-转弯曲率曲线图上的面积，以使偏转角的变化量保持相等。设置警报车速和限制车速的位置也会根据相似性放大路径而改变。

通过相似性变换，曲率的最大值从基本路径上的γmax减小为1/ε倍的γmax，即γmax/ε，并且转向速率w减小至1/ε²。由此，转向致动器24上的负荷降低，转向控制的可控性增强。

在此实施例中，因为限制车速Vlimit和警报车速Valarm也可根据设置的路径变化，车速可被控制在自动转向装置可精确地跟随(follow)车速的范围内。而且，由于相似性变换，此实施例能够将转向速率限定在比第一实施例较低的一范围内。因此，在第二实施例中，为转向操作时间设置的限制车速Vlimit和警报车速Valarm可被设置至比第一实施例中较高的速度侧(side)。由此，可缩短车辆运行至目标位置的时间。

在前述实施例中，在转换到变化转向区域之前，改变了警报车速。然而，在目标路径中，可基本上在转换到变化转向区域的同时改变警报速度。在此情形下，优选为速度值V₃比速度值V₂足够低。若在转换到变化转向区域之前改变了警报速度，就可如上所述将V₃设置为高于V₂，也就是说，可提高变化转向区域的车速。

而且，在前述实施例中，若超过上限车速Vlimit则停止控制。也可建立一系统，其中，若实际车速可能超过Vlimit，则通过限制发动机输出，控制车速以使其小于或等于Vlimit。因此，能够可靠地将车速限定在预定范围内，并且车辆能够可靠地到达目标位置。

在前述实施例中，相似性变换基本路径用于车库停车。然而，若适当组合，上述技术基本上可适用于辅助平行停车(parallel parking)和其它驾驶辅助。

在前述实施例中，若初始转向角(转弯曲率)基本上为0，就设置一路径，并且若初始转向角(转弯曲率)很大，就不进行对路径的设置。然而，若初始转向角很大，也可指令驾驶员进行固定转向，以将初始转向角减小至基本上为0。据此布置，即使初始转向角并非基本为0，也可以不停止而继续辅助控制。因此，辅助控制期间的可操作性提高。

虽然可通过计算确定该基本路径，也能以映射(maps)的形式在停车辅助ECU1内存储相对于偏转角θ的状态数量。此布置消除了提高停车辅助ECU1计算能力的需求，并且能够更快地确定路径。

前述实施例为具有自动转向功能的停车辅助装置的实施例。然而，本发明不仅适用于自动转向技术，而且也类似地适用于通过向驾驶员指明适当的转向量的实现转向导引技术。并且，本发明不仅适用于停车辅助装置，还适用于根据路径、航线(lane)保持系统等引导移动的驾驶辅助装置。

参考示例性实施例，已描述了本发明，但需要了解本发明并不受限于示例性实施例或构造。相反，本发明旨在涵盖各种变例与等效装置。此外，虽仅以各种组合与结构示出了代表性实施例的各种元件，但其仅是示例性的，包括更多、更少或仅一单一元件的其它组合与结构也包含在本发明的精神和范围内。

Claims (16)

1.一种用于车辆的驾驶辅助装置，其特征在于，包括：

计算装置(1)，用于计算一路径，该路径从车辆初始位置延伸至车辆目标位置，并且该路径包括转向角(δ)变化的一变化转向区域和转向角固定的一固定转向区域；

自动转向装置(20)，用于执行车辆的自动转向，以便导引该车辆沿着该路径至目标位置；

警报装置(33，34)，用于在自动转向装置操作期间，若车速超过一预定的警报车速(Valarm)，则向驾驶员发出警报；及

警报车速设置装置(1，步骤S14)，用于设置该警报车速；

其中，该警报车速设置装置将该固定转向区域的警报车速(V₃)设置为高于该变化转向区域的警报车速(V₄)。

2.如权利要求1所述的驾驶辅助装置，其特征在于，还包括转换装置，用于在该固定转向区域的警报车速与该变化转向区域的警报车速之间进行变换；

其中，该转换装置根据该路径改变该警报车速，以在从该固定转向区域改变为该变化转向区域之前，将该固定转向区域的警报车速(V₃)改变为该变化转向区域的警报车速(V₄)。

3.如权利要求1或2所述的驾驶辅助装置，其特征在于，还包括限制车速设置装置(1，步骤S14)，用于设置一限制车速(Vlimit)，以便若车速超过该限制车速，则停止驾驶辅助；

其中，该限制车速设置装置将该限制车速设置为高于该警报车速。

4.如权利要求3所述的驾驶辅助装置，其特征在于，该限制车速设置装置(1，步骤S14)将该固定转向区域的限制车速(V₁)设置为高于该变化转向区域的限制车速(V₂)。

5.如权利要求3或4所述的驾驶辅助装置，其特征在于，该限制车速设置装置(1，步骤S14)将该变化转向区域的限制车速(V₂)设置为高于该固定转向区域的警报车速(V₃)。

6.如权利要求3至5任一所述的驾驶辅助装置，其特征在于，若车速超过该限制车速(Vlimit)，该自动转向装置(20)停止车辆的自动转向。

7.如权利要求1至6任一所述的驾驶辅助装置，其特征在于，若初始位置的转向角(δ)基本上为0，则该计算装置(1)计算路径。

8.如权利要求1至7任一所述的驾驶辅助装置，其特征在于，该计算部分基于一偏转角(θ)、以及在初始位置的车辆的实际转向角的一初始实际转向角(δ)计算一基本路径(P₀)，其中，该基本路径(P₀)将车辆方向从初始位置的车辆方向改变为目标位置的车辆方向，该偏转角(θ)是由初始位置的车辆方向和目标位置的车辆方向形成的；随后该计算装置通过相似性放大该基本路径而计算路径(步骤S11)。

9.一种用于车辆的驾驶辅助方法，其特征在于，包括步骤：

计算一路径，该路径从车辆初始位置延伸至车辆目标位置，并且该路径包括转向角变化的一变化转向区域和转向角固定的一固定转向区域(步骤S6，S8，S10)；

自动转向该车辆(步骤S22)，以便导引该车辆沿着该路径至该目标位置；

在自动转向部分操作期间，若车速超过一预定的警报车速(Valarm)，则向驾驶员发出警报(步骤S40)；及

设置该警报车速(步骤S14)；

其中，将该固定转向区域的警报车速(V₃)设置为高于该变化转向区域的警报车速(V₄)。

10.如权利要求9所述的驾驶辅助方法，其特征在于，还包括在该固定转向区域的警报车速(V₃)与该变化转向区域的警报车速(V₄)之间进行变换的步骤；

其中，根据路径改变该警报车速，以在从该固定转向区域改变为该变化转向区域之前，将该固定转向区域的警报车速改变为该变化转向区域的警报车速。

11.如权利要求9或10所述的驾驶辅助方法，其特征在于，还包括设置一限制车速(Vlimit)的步骤(步骤S14)，以便若车速超过该限制车速，则停止驾驶辅助；

其中，将该限制车速设置为高于该警报车速(Valarm)。

12.如权利要求11所述的驾驶辅助方法，其特征在于，将该固定转向区域的限制车速(V₁)设置为高于该变化转向区域的限制车速(V₂)。

13.如权利要求11或12所述的驾驶辅助方法，其特征在于，将该变化转向区域的限制车速(V₂)设置为高于该固定转向区域的警报车速(V₃)。

14.如权利要求11至13任一所述的驾驶辅助方法，其特征在于，若车速超过该限制车速，则停止车辆的自动转向(步骤S50)。

15.如权利要求9至14任一所述的驾驶辅助方法，其特征在于，若初始位置的转向角(δ)基本上为0，则计算路径。

16.如权利要求9至15任一所述的驾驶辅助方法，其特征在于，该路径计算如下：通过基于一偏转角(θ)、以及在初始位置的车辆的实际转向角的一初始实际转向角(δ)计算一基本路径(P₀)，其中，该基本路径(P₀)将车辆方向从初始位置的车辆方向改变为目标位置的车辆方向，该偏转角(θ)是由初始位置的车辆方向和目标位置的车辆方向形成的，随后再相似性放大该基本路径。

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