CN202175009U - 车辆用驾驶辅助装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车辆用驾驶辅助装置，其对应于行驶环境，高精度地识别本车辆前方的车辆或障碍物，根据这些前行车或障碍物的信息进行适当的控制，提高车辆的安全性及驾驶性。根据立体照相机(11)拍摄的立体图像，识别本车辆(1)前方环境，并且根据识别的前方环境，识别本车辆前方的控制对象，获取该控制对象的信息，根据控制对象的信息与本车辆(1)的关系进行警报控制。由此，可以进行与行驶环境相对应的适当的警报控制，可以提高车辆(1)的安全性及驾驶性。

Description

车辆用驾驶辅助装置

技术领域

本实用新型涉及一种车辆用驾驶辅助装置，其识别前方的前行车或障碍物并对驾驶者的驾驶进行辅助。

背景技术

近年来，在车辆中，为了识别本车辆前方的前行车辆或障碍物，提高车辆的安全性及驾驶性，应用了对驾驶者进行辅助的各种车辆用驾驶辅助装置。例如在专利文献1中，公开了下述车辆行驶控制装置的技术，其例如由使用了激光、超声波、电磁波的雷达装置，构成检测本车辆与前方物体间的距离并输出距离信号的距离检测装置，根据利用该距离检测装置得到的信息，控制本车辆的行驶速度，进行使本车辆自动跟随前行车的车辆行驶控制。

专利文献1：日本特开平09-159759号公报

实用新型内容

但是，一边识别车辆行驶的路线，一边检测位于该路线上的障碍物，并求出与障碍物的距离或速度的过程很复杂，实时进行这些处理伴随很大的困难，如在上述专利文献1中公开所示，利用使用了激光、超声波、电磁波的雷达装置，只能检测特定方向上存在的物体。另一方面，必须在车辆的行驶中知道检测到的障碍物位于道路上的什么位置，关于这一点，利用上述装置存在无法得到充分的信息的缺点。另外，在道路上还存在弯道等，需要检测沿弯道很大范围内的障碍物，如上述装置所示，因为只能检测特定方向的障碍物，存在不满足要求的问题。

本实用新型是鉴于上述情况提出的，目的在于提供一种车辆用驾驶辅助装置，其可以对应于行驶环境而高精度地识别本车辆前方的车辆或障碍物，并根据这些前行车或障碍物的信息，进行适当的控制，提高车辆的安全性及驾驶性。

本实用新型的一种方式涉及的车辆用驾驶辅助装置具有：前方环境识别单元，其根据利用拍摄单元拍摄的本车辆前方的拍摄图像，识别本车辆的前方环境；控制对象信息检测单元，其根据上述本车辆的前方环境识别本车辆前方的控制对象，获取该控制对象的信息；以及警报控制单元，其根据上述控制对象的信息与本车辆之间的关系进行警报控制。

实用新型的效果

根据本实用新型涉及的车辆用驾驶辅助装置，可以对应于行驶环境而高精度地识别本车辆前方的车辆或障碍物，并根据这些前行车或障碍物的信息，进行适当的控制，提高车辆的安全性及驾驶性。

附图说明

图1是搭载车辆用驾驶辅助装置的车辆的概略结构图。

图2是表示偏离警报控制程序的流程图。

图3是表示前方设定距离处的警报点与阈值的关系的说明图，(a)是表示左右均未偏离的例子，(b)是表示左侧偏离的情况的例子，(c)是表示右侧偏离的情况的例子的说明图。

图4是表示行驶控制程序的流程图。

图5是表示跟随行驶控制程序的流程图。

图6是表示制动控制程序的流程图。

图7是表示制动控制时的各控制定时的一个例子的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本实用新型的实施方式。附图涉及本实用新型的一个实施方式，图1是搭载车辆用驾驶辅助装置的车辆的概略结构图，图2是表示偏离警报控制程序的流程图，图3是表示前方设定距离处的警报点与阈值的关系的说明图，(a)是表示左右均未偏离的例子，(b)是表示左侧偏离的情况的例子，(c)是表示右侧偏离的情况的例子的说明图，图4是表示行驶控制程序的流程图，图5是表示跟随行驶控制程序的流程图，图6是表示制动控制程序的流程图，图7是表示制动控制时的各控制定时的一个例子的说明图。

在图1中，标号1表示汽车等车辆(本车辆)，在该车辆1上，搭载识别本车辆1前方的前行车或障碍物，并进行各种车辆驾驶辅助控制的车辆用驾驶辅助装置2。本实施方式的车辆用驾驶辅助装置2，具体地说，在未识别到前行车的情况下，以保持驾驶者预先设定的车速的状态进行定速行驶控制，另一方面，在识别到前行车的情况下，将目标车速设定为前行车的车速，进行跟随行驶控制，即，相对于前行车以保持驾驶者预先设定的车间时间(车间距离/本车辆速度V)或车间距离的状态进行行驶。另外，在识别到障碍物的情况下，执行用于防止与该障碍物的碰撞的警报、减速、停止控制(防碰撞控制)等。此外，车辆用驾驶辅助装置2进行行车线偏离警报控制，即，推定本车辆行驶路线，在判定本车辆1从该本车辆行驶路线偏离的可能性高的情况下输出警报，并且，进行不稳警报控制，即，针对本车辆1的不稳而输出警报。

因此，车辆用驾驶辅助装置2如图2所示，主要具有立体照相机11、前方环境识别部12、以及控制单元13而构成。并且，来自检测本车辆速度V的车速传感器21的本车辆速度V，被输入至前方环境识别部12、控制单元13，并且，来自进行车辆驾驶辅助控制相关的各种设定的ACC开关22的信号、来自方向盘角传感器23的方向盘角θH等，向控制单元13输入。

在这里，ACC开关22例如是由配置在转向装置上的按钮开关及拨动开关等构成的操作开关，具有：巡航开关(CRUISE)，其为使ACC的动作ON/OFF的主开关；设置开关(SET)，其用于将此时的本车辆1的速度设定作为设定车速Vset；重设开关(RES)，其用于重新设定上次存储的某个设定车速Vset；车间距离设定开关，其用于设定前行车与本车辆的车间距离的模式；以及取消开关(CANCEL)，其用于解除ACC(均未图示)。在本实施方式中，如果操作车间距离设定开关，则可以将追踪行驶控制时的区间选为“L”区间、“M”区间、或“S”区间这3级区间中的任意一个。并且，在控制单元13中，通过设定与各个区间相对应的车间时间，可以实现各区间不同的车间距离下的跟随行驶控制。

并且，如果利用控制单元13设定了必要的加减速度，则其控制信号向发动机控制部31输出，向节流致动器32输出必要的驱动信号，控制节流阀33的开度。另外，如果利用控制单元13设定了必要的减速度，则其控制信号向制动器控制部35输出，驱动由液压单元构成的制动器驱动部36，施加制动力。此外，如果利用控制单元13判定有各种警报要求，则通过液晶显示屏37或扬声器38等输出规定的警报。

立体照相机11由使用电荷耦合元件(CCD)等固体摄像元件的左右1组的CCD照相机11a构成。这一组CCD照相机具有一定间隔而安装在车室内的车项前方，从不同的视角对车外的对象进行立体拍摄。

向前方环境识别部12输入来自立体照相机11的图像信息，并且，从车速传感器21输入本车辆速度V等。根据这些信息，前方环境识别部12根据来自立体照相机11的图像信息，识别本车辆1前方的立体物数据或白线数据等前方信息，并根据这些识别信息等推定本车辆行驶路线。另外，前方环境识别部12检查本车辆行驶路线上是否存在立体物，在存在的情况下，将最近的物体识别作为控制对象障碍物。在这种情况下，特别地，前方环境识别部12检查本车辆行驶路线上是否存在被识别为车辆的立体物，在存在的情况下，将最近的车辆识别为控制对象前行车。

在这里，前方环境识别部12例如按照下述方式进行来自立体照相机11的图像信息的处理。首先，对于利用立体照相机11拍摄本车辆行驶方向而得到1组立体图像对，由对应位置的偏差量，根据三角测量原理生成距离信息。然后，相对于该距离信息进行公知的分组处理，通过将分组处理后的距离信息与预先设定的三维道路形状数据或立体物数据等进行比较，提取白线数据、沿道路存在的护栏和路缘石等侧壁数据、车辆等立体物数据等。此外，前方环境识别部12根据白线数据或侧壁数据、推定出的本车辆行进路线等，推定本车辆行驶路线，将本车辆行驶路线前方存在的最近立体物提取(检测)作为控制对象障碍物。另外，前方环境识别部12检查在本车辆行驶路线上是否存在被识别为车辆的立体物，在存在的情况下，识别最近的车辆作为控制对象前行车。此外，由于已知白线与路面相比为高亮度，前方环境识别部12评价道路宽度方向的亮度变化，在图像平面上确定图像平面的左右白线的位置。该白线的实际空间上的位置(x，y，z)，根据图像平面上的位置(i，j)和与该位置相关而计算出的视差d，即，距离信息，通过公知的坐标变换公式而计算。将本车辆1的位置设定作为基准的实际空间坐标系，以立体照相机11的中央正下方的路面作为原点，将车辆宽度方向作为X轴(以右方为正号)，将车高方向作为Y轴(以上方为正方向)，将车长方向(距离方向)作为Z轴(以前方为正号)。这时，X-Z平面(Y＝0)在道路平坦的情况下与路面一致。道路模型，是通过将路上的本车辆行车线在距离方向上分割为多个区间，以三维直线近似各区间中的左右白线，并将它们以折线状连结来表现。

并且，前方环境识别部12在检测到控制对象障碍物、前行车的情况下，作为该控制对象的信息，对本车辆1与控制对象之间的相对距离d、控制对象的移动速度Vf(＝(相对距离d的变化率)+本车辆速度V)、控制对象的减速度af(＝控制对象的移动速度Vf的微分值)等进行运算。由此，在本实施方式中，前方环境识别部12与立体照相机11一起，实现作为前方环境识别单元、控制对象信息检测单元的功能。

向控制单元13输入利用前方环境识别部12识别出的控制对象的各种控制信息。另外，向控制单元13输入来自车速传感器21的本车辆速度V、来自ACC开关22的开关信号、来自方向盘角23的方向盘角θH、来自横摆率传感器24的横摆率γ等。

并且，控制单元13根据车速V和方向盘角θH推定本车辆行驶路线，设定以白线为基准的作为白线基准位置的前方设定距离LB(例如10m：或者可以对应于车速V而可变设定)处的(左右的)警报点P0al、P0ar，设定以本车辆行驶路线为基准的作为本车辆行驶路线基准位置的前方设定距离LB处的(左右的)阈值P0cl、P0cr，在左右两侧阈值P0cl(P0cr)从警报点P0al(P0ar)向行驶路线外侧偏离的情况下，判定本车辆1偏离白线，生成警报要求信号。该警报要求信号被输出至例如液晶显示屏37或扬声器38，向驾驶者进行警报。

另外，上述本车辆行驶路线的推定，例如可以通过计算车辆前方的前方距离LB处的本车辆1的横向位置Xe而进行。在上述X-Z平面(Y＝0)上，前方设定距离LB处的本车辆1的重心的推定横向位置Xe，使用车速V、方向盘角θH，例如通过下述式(1)求出。

Xe＝(θH·LB²)/(2·(1+A·V²)·1w·nsgr)…(1)

在这里，A是作为车辆固有常数的稳定系数，1w是轴距，nsgr是转向传动比。另外，推定横向位置Xe的推定，虽然是通过上述式(1)计算出的，但并不限定于此，例如，也可以根据下述式(1)’计算。

Xe＝LB²·γ/2·V…(1)’

在这里，γ是利用横摆率传感器24检测到的横摆率。

另外，控制单元13计算本车辆1相对于前方环境识别部12识别出的左右两侧白线数据的横向位移量，根据该位移量的频率成分，推定本车辆1的不稳状态。并且，在控制单元13根据本车辆1的不稳状态判定驾驶者的清醒度较低的情况下，控制单元13生成警报要求信号，通过将该警报要求信号输出至例如液晶显示屏37或扬声器38，向驾驶者进行警报。

另外，控制单元13，作为对本车辆1的行驶控制的一环，在未识别到前行车的情况下，将为了保持以驾驶者预先设定的车速的状态进行定速行驶所需的加减速度输出至发动机控制部31、制动器控制部35，进行定速行驶控制。另一方面，在识别到前行车的情况下，将目标车速设定为前行车的车速，将为了相对于前行车保持驾驶者预先设定的车间时间或车间距离的状态而进行行驶所必要的加减速度输出至发动机控制部31、制动器控制部35，进行跟随行驶控制。另外，在识别到障碍物(包含前行车等)的情况下，在判定与该障碍物碰撞的可能性较高的情况下，控制单元13生成警报要求信号，通过将该警报要求信号输出至例如液晶显示屏37或扬声器38，向驾驶者进行警报。此外，在即使进行警报驾驶者也没有进行规定的防碰撞操作(减速操作或转向等)的情况下，控制单元13将防止与障碍物碰撞所必要的减速度输出至制动器控制部35，进行防碰撞控制。另外，控制单元13，在通过跟随行驶控制或防碰撞控制使本车辆1停止的情况下，保持制动力而维持停止状态。此外，在上述停止过程中识别到前行车，且前行车已起步的情况下，控制单元13生成促使驾驶员进行起步操作(例如，与ACC开关22或加速踏板相对应的操作等)的警报要求信号，通过将该警报要求信号输出至例如液晶显示屏37或扬声器38，向驾驶者进行警报。

由此，在本实施方式中，控制单元13实现作为警报控制单元的功能。

下面，按照图2的流程图说明利用控制单元13执行的行车线偏离警报控制。

该程序每隔设定时间被反复执行，如果程序启动，则控制单元13首先在步骤(以下简称“S”)101中，读入必要的参数，即白线数据、车速V、方向盘角θH。

然后进入S102，通过上述(1)式，计算出前方设定距离LB处的本车辆行驶路线(即，在X-Z平面上的坐标(Xe，LB))。

然后进入S103，设定前方设定距离LB处的(左右)警报点P0al、P0ar。在这里，左侧警报点P0al设定在从左侧白线的道路内侧边界向道路外侧远离大约一个轮胎大小的位置，得到坐标(x0al，LB)。另外，右侧警报点P0ar设定在从右侧白线的道路内侧边界向道路外侧远离大约一个轮胎大小的位置，得到坐标(x0ar，LB)。

然后，如果进入S104，则设定前方设定距离LB处的(左右)阈值P0cl、P0cr。具体地说，例如，考虑车辆宽度大约为1.6m，左阈值P0cl被设定在从本车辆行驶路线位置向左0.8m的位置(Xe-0.8m)，该坐标为(x0cl，LB)。另外，右阈值P0cr被设定在从本车辆行驶路线位置向右0.8m的位置(Xe+0.8m)，该坐标为(x0cr，LB)。

然后，如果进入S105，则首先进行行驶路线左侧的偏离判定。即，判定从左侧警报点P0al减去阈值P0cl而求出的偏离量(x0al-x0cl)是否大于零，即，左侧的阈值P0cl是否从警报点P0al向行驶路线的外侧偏离。

在该S105的判定结果是x0al-x0cl≤0，即，在行驶路线左侧无偏离的情况下(参照图3(a)、图3(c))，进入S106，停止向左侧的偏离警报，或者使其成为OFF状态，进入S108。

另外，在S105的判定结果是x0al-x0cl＞0，即，存在在行车线左侧偏离的可能性的情况下(参照图3(b))，进入S107，生成向左侧的偏离警报，进入S108。

如果从S106或S107进入S108，则进行行车线右侧的偏离判定。即，判定从右侧警报点P0ar减去阈值P0cr而求出的偏离量(x0ar-x0cr)是否小于零，即，右侧的阈值P0cr是否从警报点P0ar向行驶路线的外侧偏离。

在该S108的判定结果是x0ar-x0cr≥0，即，在行驶路线右侧无偏离的情况下(参照图3(a)、图3(b))，进入S109，停止向右侧的偏离警报，或者使其成为OFF状态，退出程序。

另外，在S108的判定结果是x0al-x0cl＜0，即，存在在行车线右侧偏离的可能性的情况下(参照图3(c))，进入步骤S110，生成向右侧的偏离警报，退出程序。

下面，利用图4的流程图说明利用控制单元13执行的行驶控制。首先，在步骤(以下简称“S”)201中，利用前方环境识别部12判定是否识别到前行车，在未识别到前行车的情况下，进入S202，进行定速行驶控制，退出程序。

该定速行驶控制，具体地说，将驾驶者利用ACC开关22预先设定的车速(设定车速)作为目标车速，与当前的本车辆速度进行比较，求出当前本车辆速度V与目标车速之间的差。其结果，在当前的本车辆速度V低于目标车速的情况下，对应于当前本车辆速度V与目标车速之间的差而设定加速度，将该加速度输出至发动机控制部31，将节流阀33向打开方向控制，使本车辆1加速，使本车辆速度V逐渐接近目标车速。

反之，在当前的本车辆速度V高于目标车速的情况下，对应于当前本车辆速度V与目标车速之间的差而设定减速度，将该减速度输出至发动机控制部31，将节流阀33向关闭方向控制，使本车辆1减速。另外，在必要的减速度大于或等于上述预先设定的阈值的情况下，在由上述发动机控制部31进行减速的基础上，向制动器控制部35输出减速信号而施加制动力，使本车辆1减速，使本车辆速度V逐渐接近目标车速。

另外，在上述S201中，在识别到前行车的情况下，进入S203，执行跟随行驶控制，退出程序。

如果该跟随行驶控制启动，则控制单元13如图5所示，首先在S301中，读入驾驶者利用ACC开关22预先设定的车间时间THWt的区间(“L”区间(例如2.2sec)、“M”区间(例如2.0sec)、“S”区间(例如1.8sec)中的某一个)。

然后进入S302，计算当前的实际车间时间THW。

然后进入S303，计算使当前的实际车间时间THW成为驾驶者设定的车间时间THWt所必要的车速，以该车速为目标车速，根据当前车速V计算必要的加减速度，将信号输出至发动机控制部31或制动器控制部35，使本车辆速度V逐渐接近目标车速。

另外，在驾驶者的选择为车间距离的情况下，比较所选择的车间距离与实际的车间距离，计算使实际车间距离成为所选择的车间距离所需的车速，以该车速为目标车速，根据当前车速V计算所需的加减速度，将信号输出至发动机控制部31或制动器控制部35，使本车辆速度V逐渐接近目标车速。

下面，利用图6的流程图说明利用控制单元13执行的制动控制。如果该程序启动，则控制单元13首先在步骤(以下简称“S”)401中，根据本车辆速度V判定本车辆1是否在行驶中，在判定为行驶中的情况下，进入S402，判定相对于前方障碍物的碰撞预测时间TTC是否小于预先设定的第1阈值(例如2.2sec)，且大于或等于预先设定的第2阈值(例如1.4sec)。

然后，在S402中判定碰撞预测时间TTC大于或等于第1阈值的情况下，或者小于第2阈值的情况下，控制单元13跳转至S405。

另一方面，在S402中判定碰撞预测时间TTC小于第1阈值且大于或等于第2阈值的情况下，控制单元13跳转至S403，检查在过去设定时间(例如6sec)内是否进行过针对前方障碍物的1次警报输出。

并且，在S403中判定在过去设定时间内进行过1次警报输出的情况下，为了防止由重复输出1次警报而令人厌烦，控制单元13进入S405。另一方面，在S403中判定在过去设定时间内未进行过1次警报输出的情况下，控制单元13进入S404，向液晶显示屏37或扬声器38进行信号输出，在输出针对前方障碍物的1次警报后，进入S405。

如果从S402或S404进入S405，则控制单元13判定碰撞预测时间TTC是否小于第2阈值且大于或等于预先设定的第3阈值(例如0.6sec)。

并且，在S405中判定碰撞预测时间TTC大于或等于第2阈值的情况下，或者小于第3阈值的情况下，控制单元13跳转至S408。

另一方面，在S405中判定碰撞预测时间TTC小于第2阈值且大于或等于第3阈值的情况下，控制单元13进入S406，向制动器控制部35输出信号，使其产生预先设定的第1减速度(例如，大于或等于0.4G的防碰撞制动)。此外，控制单元13在S407中向液晶显示屏37或扬声器38进行信号输出，在输出针对前方障碍物的2次警报后，进入S408。

如果从S405或S407进入S408，则控制单元13判定碰撞预测时间TTC是否小于第3阈值。

并且，在S408中判定碰撞预测时间TTC大于或等于第3阈值的情况下，控制单元13直接退出程序。

另一方面，在S408中判定碰撞预测时间TTC小于第3阈值的情况下，控制单元13进入S409，向制动器控制部35输出信号，使其产生预先设定的第2减速度(例如，大于或等于0.6G的防碰撞制动)。此外，控制单元13在S410中向液晶显示屏37或扬声器38进行信号输出，在输出针对前方障碍物的3次警报后，退出程序。

另外，如果在S401中判定本车辆1未在行驶中(即，停车中)，进入S411，则控制单元13判定在本车辆前方是否存在前行车作为障碍物。

并且，在S411中判定本车辆前方无障碍物的情况下，或者判定本车辆前方的障碍物非前行车的情况下，控制单元13跳转至S414。

另一方面，在S411中判定本车辆前方作为障碍物而存在前行车的情况下，控制单元13进入S412，判定前行车是否已起步(即，停止状态的前行车是否变为起步状态)。

并且，在S412中判定前行车未起步的情况下，控制单元13跳转至S414。

另一方面，在S412中判定前行车已起步的情况下，控制单元13进入S413，向液晶显示屏37及扬声器38进行信号输出，在进行了用于促使驾驶者进行起步操作的警报输出之后，进入S414。

如果从S411、S412或S413进入S414，则控制单元13例如判定是否对ACC开关22或加速踏板进行了用于使本车辆1起步的操作输入。

并且，在S414中判定还未进行使本车辆1起步的操作输入的情况下，控制单元13进入S415，保持通过制动器控制部35维持当前制动力的状态，退出程序。

另一方面，在S414中判定驾驶者已进行了使本车辆1起步的操作输入的情况下，控制单元13进入S416，在通过制动器控制部35解除制动力后，退出程序。

根据这种实施方式，通过根据由立体照相机11拍摄的立体图像识别本车辆1的前方环境，并且根据识别的前方环境识别本车辆前方的控制对象，获取该控制对象的信息，根据控制对象的信息与本车辆1的关系进行警报控制，从而可以进行与行驶环境相对应的适当的警报控制，可以提高车辆1的安全性及驾驶性。

此外，本实用新型并不限定于上述说明的各实施方式，可以进行多种变形或变更，这些也都在本实用新型的技术范围内。

Claims (5)

1.一种车辆用驾驶辅助装置，其特征在于，具有：

前方环境识别单元，其根据由拍摄装置拍摄的本车辆前方的拍摄图像，识别本车辆的前方环境；

控制对象信息检测单元，其根据上述本车辆的前方环境识别本车辆前方的控制对象，获取该控制对象的信息；以及

警报控制单元，其根据上述控制对象的信息与本车辆之间的关系，进行警报控制。

2.如权利要求1所述的车辆用驾驶辅助装置，其特征在于

上述控制对象信息检测单元将在本车辆前方存在的障碍物识别作为控制对象，

上述警报控制单元判定本车辆与上述障碍物碰撞的可能性，在判定本车辆与上述障碍物碰撞的可能性高时，输出警报。

3.如权利要求1所述的车辆用驾驶辅助装置，其特征在于，

上述控制对象信息检测单元将在本车辆前方延伸的白线识别作为控制对象，

上述警报控制单元根据从本车辆的行驶状态推定的本车辆行驶路线与上述白线在设定距离前方处的位置的比较结果，判定本车辆偏离行车线的可能性，在判定本车辆偏离行车线的可能性高时输出警报。

4.如权利要求1所述的车辆用驾驶辅助装置，其特征在于，

上述控制对象信息检测单元将在本车辆前方延伸的白线识别作为控制对象，

上述警报控制单元根据本车辆相对于上述白线的横向频率成分推定本车辆的不稳状态，在根据上述本车辆的不稳状态推定驾驶者的清醒度较低时输出警报。

5.如权利要求1所述的车辆用驾驶辅助装置，其特征在于，

上述控制对象信息检测单元将在本车辆前方存在的前行车识别作为控制对象，

上述警报控制单元，在判定本车辆处于停止中上述前行车从停止状态变为起步状态时输出警报。

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