DE102016122822A1

DE102016122822A1 - Fahrzeugfahrtsteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016122822A1
Application number: DE102016122822.2A
Authority: DE
Inventors: Kensei Sakamoto; Takashi Kubo; Hideaki Suzuki; Masayuki Yajima
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2015-12-07
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2017-06-08
Also published as: CN107031630B; US20170158237A1; US10005493B2; JP6335155B2; CN107031630A; JP2017105250A

Abstract

Eine Fahrzeugfahrtsteuerungsvorrichtung enthält eine Setzeinheit und eine Justiereinheit. Die Setzeinheit setzt eine Setzposition eines dem eigenen Fahrzeug vorausfahrenden Fahrzeugs in Fahrzeugbreitenrichtung als Steuerungszielpunkt von Nachfolgefahrt, die eine Fahrt erlaubt, während dem vorausfahrenden Fahrzeug gefolgt wird. Die Steuerbetragjustiereinheit justiert, auf Basis eines ersten Steuerjustierwerts, der auf Formdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs beruht, einen Steuerbetrag, der das eigene Fahrzeug zum Steuerungszielpunkt steuert.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-238721 , eingereicht am 7. Dezember 2015, deren gesamte Inhalte hiermit unter Bezugnahme aufgenommen werden.
HINTERGRUND
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugfahrtsteuerungsvorrichtung, welche eine Nachfolgefahrt steuert, die erlaubt, dass das eigene Fahrzeug einem vorausfahrenden Fahrzeug folgt.
In den letzten Jahren ist in Fahrzeugen, wie etwa Automobilen, ein Nachfolgefahrtsystem bekannt geworden, bei dem das eigene Fahrzeug einem dem eigenen Fahrzeug vorausfahrenden Fahrzeug folgt. Wie in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsschrift Nr. 2004-322916 offenbart, steuert das Nachfolgefahrtsystem, um einem vorausfahrenden Fahrzeug automatisch zu folgen, ein Lenkrad, ein Getriebe, einen Motor und eine Bremse, indem es das vorausfahrende Fahrzeug zum Beispiel mit einem Radar oder einer Kamera aufnimmt. Das Nachfolgefahrtsystem ist wirksam im Fall einer Fahrt auf einer Straße ohne Fahrspurmarkierung oder weißer Linie auf der Straßenoberfläche. Das Nachfolgefahrtsystem ist auch in einem Fall wirksam, in dem während Langsamfahrt, Verkehrsstau oder anderen Situationen ein Zwischenfahrzeugabstand zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug abnimmt, so dass das vordere Blickfeld begrenzt wird, was es schwierig macht, eine Fahrspurlinie, wie etwa eine weiße Linie, zu erkennen.
ZUSAMMENFASSUNG
Das oben erwähnte Nachfolgefahrtsystem verwendet typischerweise, als Steuerungszielpunkt, eine Mittelposition eines vorausfahrenden Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung, und steuert derart, dass eine Mittelposition des eigenen Fahrzeugs in der Breitenrichtung mit dem Steuerungszielpunkt übereinstimmt. Die Mittelposition des vorausfahrenden Fahrzeugs kann durch Beobachtung des Heckbereichs des vorausfahrenden Fahrzeugs berechnet werden.
Wenn das zu verfolgende vorausfahrende Fahrzeug ein kleineres Fahrzeug als das eigene Fahrzeug ist, ist es jedoch wahrscheinlicher, dass das kleinere Fahrzeug durch Störungen beeinträchtigt wird, aufgrund von Faktoren, wie etwa dem Fahrzeuggewicht und dem Schwerpunkt. Somit ist es wahrscheinlich, dass sich eine Querposition des Fahrzeugs mit hoher Häufigkeit und hoher Amplitude ändern könnte.
Wenn das eigene Fahrzeug fährt, während es einem kleinere Fahrzeug als dem eigenen Fahrzeug folgt, besteht daher die Tendenz, dass das Verhalten des eigenen Fahrzeugs leichter schlingert als wenn es einem größeren Fahrzeug nachfolgt, was schließlich zu einem ängstlichen Gefühl vom Fahrer des eigenen Fahrzeugs oder von Fahrern benachbarter Fahrzeuge führen kann.
Es ist wünschenswert, eine Fahrzeugfahrtsteuerungsvorrichtung anzugeben, welche während der Fahrt hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug trotz schlingerndem Fahrort des vorausfahrenden Fahrzeugs ein Schlingern des eigenen Fahrzeugs vermeidet.
Ein Aspekt der Erfindung sieht eine Fahrzeugfahrtsteuerungsvorrichtung vor, welche aufweist: eine Setzeinheit, die eine Setzposition eines vor einem eigenen Fahrzeug vorausfahrenden Fahrzeugs in Fahrzeugbreitenrichtung als Steuerungszielpunkt von Nachfolgefahrt setzt, die eine Fahrt erlaubt, während dem vorausfahrenden Fahrzeug gefolgt wird; und eine Justiereinheit, die auf Basis eines ersten Steuerjustierwerts, der auf Formdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs beruht, einen Steuerbetrag, der das eigene Fahrzeug zu dem Steuerungszielpunkt steuert, justiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Fahrtsteuerungssystems.
2 ist ein Erläuterungsdiagramm eines Fahrzeugbewegungsbetrags.
3 ist ein Erläuterungsdiagramm, das einen Fahrort eines vorausfahrenden Fahrzeugs darstellt.
4 ist ein Erläuterungsdiagramm, das einen Nachfolgefahrort relativ zum vorausfahrenden Fahrzeug darstellt.
5 ist ein Erläuterungsdiagramm von Charakteristiken eines ersten Verstärkungungsfaktors.
6 ist ein Erläuterungsdiagramm von Charakteristiken eines zweiten Verstärkungsfaktors.
7 ist ein Flussdiagramm einer Nachfolgefahrtsteuerung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden einige Ausführungen der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Ein in 1 dargestelltes Fahrtsteuerungssystem 10 kann auf ein Fahrzeug, wie etwa ein Automobil, gerichtet sein. Das Fahrtsteuerungssystem 10 kann eine Fahrtsteuerung einschließlich autonomer automatischer Fahrzeugfahrt durchführen. Das Fahrtsteuerungssystem 10 kann zum Beispiel eine Fahrtsteuereinrichtung 100 als Zentraleinheit, eine Außenumgebungerkennungseinrichtung 20, eine Motorsteuereinrichtung 40, eine Getriebesteuereinrichtung 50, eine Bremssteuereinrichtung 60 und eine Lenksteuereinrichtung 70 enthalten, die über einen Kommunikationsbus 150 miteinander verbunden sein können, der ein Intra-Fahrzeugnetzwerk bildet.
Die Außenumgebungerkennungseinrichtung 20 kann eine Außenumgebung um das eigene Fahrzeug herum mittels verschiedener Vorrichtungen, wie etwa, aber nicht beschränkt auf, eine fahrzeugeigene Kamera, ein Millimeterwellenradar und ein Laserradar erkennen. In einer Ausführung der Erfindung werden, als Außenumgebungerkennungseinrichtung 20, eine fahrzeugeigene Kamera 1 und eine Bilderkennungseinrichtung 2 verwendet, um hauptsächlich die Erkennung der Außenumgebung durch die fahrzeugeigene Kamera 1 und die Bilderkennungseinrichtung 2 zu beschreiben.
In einer Ausführung der Erfindung kann die Kamera 1 eine Stereokamera sein, welche zwei Kameras 1a und 1b enthält, die Bilder des gleichen Objekts aus unterschiedlichen Blickpunkten heraus aufnehmen. Die Kameras 1a und 1b können verschlusssynchronisierte Kameras sein, die jeweils eine Bildgebungseinrichtung, wie etwa eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD) und einen Komplementär-Metalloxid-Halbleiter (CMOS), enthalten. Die Kameras 1a und 1b können, mit einer vorbestimmten Grundlinienlänge zum Beispiel in der Nähe vom Rückspiegel an der Innenseite einer Windschutzscheibe, in einem oberen Teil vom Fahrzeuginnenraum, angeordnet sein.
Ein von der Kamera 1 aufgenommenes Paar von rechten und linken Bildern kann von der Bilderkennungseinrichtung 2 bearbeitet werden. Die Bilderkennungseinrichtung 2 kann einen Pixelversatzbetrag (Parallaxe) zwischen den rechten und linken Bildern einer entsprechenden Position durch einen Stereoabgleichprozess bestimmen, und kann den Pixelversatzbetrag in Daten umwandeln, wie etwa Helligkeitsdaten, um ein Distanzbild zu generieren. Ein Punkt auf dem Distanzbild kann auf dem Triangulationsprinzip koordinatenmäßig in einen Punkt im realen Raum umgewandelt werden, der eine X-Achse als Fahrzeugbreitenrichtung aufweist, d. h. eine links-rechts-Richtung des eigenen Fahrzeugs, eine Y-Achse als Fahrzeughöhenrichtung sowie eine Z-Achse als Fahrzeuglängsrichtung, d. h. Distanzrichtung. Somit können eine Fahrspurlinie, wie etwa eine weiße Linie auf einer Straße, auf der das eigene Fahrzeug fährt, ein Hindernis, ein vor dem eigenen Fahrzeug vorausfahrendes Fahrzeug oder andere Objekte dreidimensional erkannt werden.
Die weiße Linie als Beispiel einer Fahrspurlinie ist erkennbar, indem aus dem Bild eine Gruppe von Punkten extrahiert wird, die eine vorgeschlagene weiße Linie bilden können, und eine gerade Linie oder eine Kurve berechnet wird, welche die vorgeschlagenen Punkte verbindet. Zum Beispiel kann in einem auf das Bild gelegten Weiße-Linie-Detektionsbereich ein Rand detektiert werden, dessen Helligkeit auf einen vorbestimmten Wert oder mehr auf einer Mehrzahl von Suchlinien variiert, die in horizontaler Richtung (Fahrzeugbreitenrichtung) gelegt sind, um einen Satz eines Weiße-Linie-Startpunkts und eines Weiße-Linie-Endpunkts für jede Suchlinie zu detektieren. Somit kann ein mittlerer Bereich zwischen dem Weiße-Linie-Startpunkt und dem Weiße-Linie-Endpunkt als vorgeschlagener Weiße-Linie-Punkt extrahiert werden.
Danach können Zeitseriendaten einer Raumkoordinatenposition des vorgeschlagenen Weiße-Linie-Punkts auf der Basis des Fahrzeugbewegungsbetrags pro Zeiteinheit erhalten werden. Die erhaltenen Zeitseriendaten können bearbeitet werden, um ein der rechten weißen Linie und der linken weißen Linie angenähertes Modell zu berechnen. Dieses berechnete Modell erlaubt eine Erkennung der weißen Linie. Als das Annäherungsmodell der weißen Linie kann ein Annäherungsmodell von verbundenen linearen Komponenten, die durch Hough-Transformation bestimmt sind, ein zum Beispiel quadratisches Annäherungsmodell einer Kurve, oder jedes andere geeignete Annäherungsmodell verwendet werden.
Die Motorsteuereinrichtung 40 kann den Antriebszustand eines nicht dargestellten Motors auf der Basis von Signalen von verschiedenen Sensoren steuern, welche den Motorbetriebszustand detektieren, und verschiedener Steuerinformation, die über den Kommunikationsbus 150 übertragen wird. Die Motorsteuereinrichtung 40 kann die Motorsteuerung auf der Basis von zum Beispiel Lufteinlassvolumen, Drosselöffnungswinkel, Motorwassertemperatur, Einlasslufttemperatur, Luftkraftstoffverhältnis, Kurbelwinkel, Gaspedalstellung und anderer Fahrzeuginformation durchführen, ist aber darauf nicht beschränkt. Nicht einschränkende Beispiele der grundlegenden Motorsteuerung können Kraftstoffeinspritzsteuerung, Zündzeitsteuerung, sowie Steuerung vom Öffnungswinkel eines elektronisch gesteuerten Drosselventils enthalten.
Die Getriebesteuereinrichtung 50 kann den in einem nicht dargestellten Automatikgetriebe zuzuführenden Öldruck auf der Basis von Signalen von Sensoren steuern, die zum Beispiel eine Getriebestellung und eine Fahrzeuggeschwindigkeit detektieren, oder auf der Basis von verschiedenen Steuerinformationstücken, die über den Kommunikationsbus 150 übertragen werden. Somit kann die Getriebesteuereinrichtung 50 das Automatikgetriebe gemäß voreingestellten Getriebecharakteristiken steuern.
Die Bremssteuereinrichtung 60 kann nicht dargestellte Bremsvorrichtungen von vier Rädern unabhängig von einer vom Fahrer durchgeführten Bremsbetätigung steuern, zum Beispiel auf der Basis von Bremsschalter, Raddrehzahl von jedem der vier Räder, Lenkwinkel, Gierrate und anderer Fahrzeuginformation, ist aber darauf nicht beschränkt. Die Bremssteuereinrichtung 60 kann auch zum Beispiel, durch Berechnen eines jedem Rads zuzuführenden Bremsfluiddrucks auf der Basis der Bremskraft von jedem Rad, eine Antiblockierbremsung und eine Antirutschsteuerung durchführen.
Die Lenksteuereinrichtung 70 kann ein Unterstützungsdrehmoment, das von einem im Lenksystem des Fahrzeugs vorgesehenen nicht dargestellten elektrischen Servolenkmotor erzeugt wird, zum Beispiel auf der Basis von Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkdrehmoment basierend auf einer vom Fahrer erhaltenen Eingabe, Lenkwinkel, Gierrate und anderer Fahrzeuginformation steuern, ist aber darauf nicht beschränkt. Die Lenksteuereinrichtung 70 kann auch, gemäß einer Anweisung von der Fahrtsteuereinrichtung 100, eine Antriebsteuerung des elektrischen Servolenkmotors mit einem Lenkbetrag durchführen, die während Nachfolgefahrt hinter einem dem eigenen Fahrzeug vorausfahrenden Fahrzeug erlaubt, einem Fahrort des vorausfahrenden Fahrzeugs zu folgen.
Nachfolgend wird die Fahrtsteuereinrichtung 100 als zentrale Einheit des Fahrtsteuerungssystems 10 beschrieben. Die Fahrtsteuereinrichtung 100 kann, auf der Basis von von der Außenumgebungerkennungseinrichtung 20 erhaltenen Erkennungsergebnissen der Außenumgebung, auch eine Fahrtsteuerung des eigenen Fahrzeugs auf einer vorausliegenden Route entlang der Fahrspur durchführen, sowie eine Nachfolgefahrtsteuerung, die erlaubt, dem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen. Es können Fahrtsteuerungen auf der Basis, als Haupteinheiten, einer Steuereinrichtung 101 und einer Steuerungszielpunktsetzeinheit 102 der Fahrtsteuereinrichtung 100 durchgeführt werden.
Wenn kein dem eigenen Fahrzeug vorausfahrendes Fahrzeug aufgenommen wird, kann die Steuereinrichtung 101 eine Fahrspurlinie, wie etwa eine weiße Linie, auf einer Straße erkennen, um eine Fahrspur des eigenen Fahrzeugs zu detektieren, und kann eine vorausliegende Route entlang der Fahrspur setzen. Danach kann die Steuereinrichtung 101 die Fahrsteuerung mittels der Motorsteuereinrichtung 40, der Getriebesteuereinrichtung 50, der Bremssteuereinrichtung 60 und der Lenksteuereinrichtung 70 durchführen, um eine Fahrt auf der vorausliegenden Route mit einer gesetzten Fahrzeuggeschwindigkeit zu erlauben.
Wenn das dem eigenen Fahrzeug vorausfahrende Fahrzeug aufgenommen worden ist, kann die Steuereinrichtung 101 die Fahrtsteuerung mittels der Motorsteuereinrichtung 40, der Getriebesteuereinrichtung 50, der Bremssteuereinrichtung 60 und der Lenksteuereinrichtung 70 durchführen, um auf der vorausliegenden Route die Fahrt mit einer gesetzten Fahrzeuggeschwindigkeit zu erlauben, während ein vorbestimmter Fahrzeugzwischenabstand zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug eingehalten wird. Die Steuereinrichtung 101 kann auch eine Nachfolgefahrtsteuerung durchführen, welchem während Langsamfahrt im Verkehrsstau oder in anderen Situationen eine Fahrt erlaubt, während dem vorausfahrenden Fahrzeug gefolgt wird.
Bei der Nachfolgefahrt, um dem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen, kann die Steuereinrichtung 101 den Fahrort des vorausfahrenden Fahrzeugs berechnen, und kann eine Lenksteuerung mittels der Lenksteuereinrichtung 70 durchführen, um das eigene Fahrzeug mit dem Fahrort in Übereinstimmung zu bringen. Die Steuereinrichtung 101 kann auch eine Fahrantriebssteuerung mittels der Motorsteuereinrichtung 40, der Getriebesteuereinrichtung 50 und der Bremssteuereinrichtung 60 durchführen. In diesem Fall kann die Nachfolgefahrtsteuerung, um dem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen, als eine Steuerung dienen, welche eine Fortbewegungsrichtung des eigenen Fahrzeugs bestimmt, indem sie einen Lenkwinkel korrigiert, um zu erlauben, dass die Querposition des eigenen Fahrzeugs innerhalb der Fahrspurlinien mit einem Steuerungszielpunkt übereinstimmt, der von der Steuerungszielpunktsetzeinheit 102 gesetzt worden ist.
Der Steuerungszielpunkt kann auf eine Mittelposition vom Heckbereich des vorausfahrenden Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung gesetzt werden, und die Mittelposition kann als Position des vorausfahrenden Fahrzeugs verwendet werden, um den Fahrort zu bestimmen bzw. zu berechnen. Insbesondere kann zum Beispiel die Mittelposition des Heckbereichs des vorausfahrenden Fahrzeugs aus von der Kamera 1 aufgenommenen Bildern bestimmt werden, und kann die Mittelposition als vorgeschlagener Punkt verwendet werden, der die Position des vorausfahrenden Fahrzeugs indiziert, um einen vorgeschlagenen Punkt für jedes Einzelbild basierend auf einem Bewegungsbetrag des eigenen Fahrzeugs pro Einzelbild in den aufgenommenen Bildern zu bestimmen. Danach kann eine Kurve, welche einer Gruppe der vorgeschlagenen Punkte angenähert ist, als der Fahrort des vorausfahrenden Fahrzeugs berechnet werden.
Insbesondere können aus einer in 2 dargestellten Beziehung auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V vom eigenen Fahrzeug C1 und eines Gierwinkels θ, der durch Gierrate des eigenen Fahrzeugs C1 bestimmt wird, Bewegungsbeträge Δx und Δz zum eigenen Fahrzeug C1' mit einer Bildaufnahmerate Δt (Zeitspanne, bis ein aufgenommenes Bild um ein Einzelbild aktualisiert wird) mittels der folgenden Ausdrücke (1) und (2) berechnet werden. Δx = V·Δt·sinθ (1) Δz = V·Δt·cosθ (2)
Danach können die Bewegungsbeträge Δx und Δz des eigenen Fahrzeugs von vorgeschlagenen Punkten Pold (Xold, Zold) des vorausfahrenden Fahrzeugs, die vor dem vorherigen Einzelbild detektiert werden, subtrahiert werden, und kann eine Koordinatentransformation zu einem festen Fahrzeugkoordinatensystem (X', Z') im gegenwärtigen Einzelbild durchgeführt werden, um Koordinaten von vorgeschlagenen Punkten Ppre (Xpre, Zpre) des vorausfahrenden Fahrzeugs im gegenwärtigen Einzelbild zu berechnen, wie mit dem folgenden Ausdrücken (3) und (4) angegeben. Xpre = (Xold – Δx)·cosθ – (Zold – Δz)·sinθ (3) Zpre = (Zold – Δx)·sinθ + (Zold – Δz)·cosθ (4)
Zum Beispiel kann die Methode der kleinsten Quadrate auf die Gruppe von vorgeschlagenen Punkten angewendet werden, um eine Kurve zu bestimmen, wie mit dem folgenden Ausdruck (5) angegeben. P = K1·Z² + K2·Z + K3 (5)
Die Kurve kann als Fahrort P des vorausfahrenden Fahrzeugs definiert werden, wie in 3 dargestellt. Im Ausdruck (5) bezeichnet ein Koeffizient K1 eine Krümmungskomponente des Fahrorts, bezeichnet ein Koeffizient K2 eine Gierwinkelkomponente des Fahrorts (Neigungskomponente des Fahrorts in Bezug auf das eigene Fahrzeug), und bezeichnet ein Koeffizient K3 eine Querpositionskomponente des Fahrorts in Bezug auf das eigene Fahrzeug.
Wie oben beschrieben, kann, um dem Fahrort des vorausfahrenden Fahrzeugs zu folgen, die Nachfolgesteuerung als den Steuerungszielpunkt die Mittelposition vom Heckbereich des vorausfahrenden Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung verwenden, um den Lenkwinkel des eigenen Fahrzeugs zu steuern. Dementsprechend kann die Steuereinrichtung 101 den gegenwärtigen Lenkwinkel mittels der Lenksteuereinrichtung 70 korrigieren, um zu erlauben, dass die Mittelposition des eigenen Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung mit dem Steuerungszielpunkt übereinstimmt, um hierdurch die Nachfolgefahrt zu steuern, um dem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen. Die Lenksteuerung für den Steuerungszielpunkt kann hauptsächlich unter Verwendung einer Rückkopplungsregelung basierend auf einer Abweichung δx zwischen dem Steuerungszielpunkt und der Position des eigenen Fahrzeugs durchgeführt werden, wenn es mit dem gegenwärtigen Lenkwinkel fährt.
Zum Beispiel können ein Vorwärtskopplungs-Lenkbetrag, basierend auf der Krümmung K1 des Fahrorts des vorausfahrenden Fahrzeugs, und ein Rückkopplungslenkbetrag einer Abweichung δyaw zum Erlauben, dass der Gierwinkel des eigenen Fahrzeugs mit der Gierwinkelkomponente K2 des Fahrorts übereinstimmt, zu einem Lenkbetrag addiert werden, der auf der Abweichung δx in Bezug auf den Steuerungszielpunkt beruht, um eine Berechnung eines Ziellenkwinkels αref zu erlauben, wie mit dem folgenden Ausdruck (6) angegeben: αref = Gf·δx + Gff·K1 + Gy·δyaw (6), wobei

Gf: einen Rückkopplungsfaktor für die Abweichung zwischen dem Steuerungszielpunkt und der Position des eigenen Fahrzeugs bezeichnet, wenn es mit dem gegenwärtigen Lenkwinkel fährt,
Gff: einen Vorwärtskopplungsfaktor für die Krümmung des Fahrorts bezeichnet, und
Gy: einen Rückkopplungsfaktor für einen relativen Gierwinkel zwischen dem Fahrort und dem eigenen Fahrzeug bezeichnet.

Die Lenksteuerung für den Ziellenkwinkel αref kann als Steuerung für ein Ziellenkdrehmoment basierend auf der Abweichung zwischen dem Ziellenkwinkel αref und einem aktuellen Lenkwinkel αt durchgeführt werden. Die Steuerung für das Ziellenkdrehmoment kann insbesondere als elektrische Stromsteuerung des elektrischen Servolenkmotors durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der elektrische Servolenkmotor durch einen Antriebsstrom Im unter Proportional-Integral-Differential-(PID)-Regelung angetrieben werden, wie in dem folgenden Ausdruck (7) angegeben: Im = Kv·(Gp·(αref – αt) + Gi·∫(αref – αt)dt + Gd·d(αref – αt)/dt) (7), wobei

Kv: einen Motorspannung-zu-Strom-Umwandlungsfaktor bezeichnet,
Gp: einen Proportional-Verstärkungsfaktor bezeichnet,
Gi: einen Integral-Verstärkungsfaktor bezeichnet, und
Gd: einen Differenzial-Verstärkungsfaktor bezeichnet.

Wenn, wie in 4 mit unterbrochener Linie angegeben, bei einer solchen Nachfolgefahrt hinter dem vorausfahrenden Fahrzeug, ein vorausfahrendes Fahrzeug C2 zwischen Fahrspurlinien Ls und Lc einer Straße RD schlingernd fährt, könnte das dem vorausfahrenden Fahrzeug C2 folgende eigene Fahrzeug C1 auch schlingernd fahren, was dem Fahrer schließlich ein ängstliches Gefühl geben könnte. Insbesondere wenn das vorausfahrende Fahrzeug C2 ein kleineres Fahrzeug als das eigene Fahrzeug C1 ist, ist es wahrscheinlicher, dass das vorausfahrende Fahrzeug C2 durch eine Störung aufgrund von Faktoren wie etwa Fahrzeuggewicht und Schwerpunkt beeinflusst wird, wodurch sich die Querposition des Fahrzeugs mit hoher Häufigkeit und hoher Amplitude ändert.
Um diesem Schlingern des Fahrorts des vorausfahrenden Fahrzeugs Rechnung zu tragen kann, wie in 1 dargestellt, die Fahrtsteuereinrichtung 100, zusätzlich zur Steuereinrichtung 101 und der Steuerzielpunktsetzeinheit 102, eine Steuerbetragjustiereinheit 103, eine erste Steuerjustierwertsetzeinheit 104 und eine zweite Steuerjustierwertsetzeinheit 105 enthalten, um das Schlingern des eigenen Fahrzeugs zu vermeiden, indem die Nachfolgeeigenschaft hinter dem vorausfahrenden Fahrzeug justiert wird.
Die Steuerbetragjustiereinheit 103 kann den Steuerbetrag der von der Steuereinrichtung 101 durchgeführten Nachfolgefahrtsteuerung vergrößern und verkleinern, um die Nachfolgeeigenschaft hinter dem vorausfahrenden Fahrzeug zu justieren. Das Vergrößern und Verkleinern des Steuerbetrags kann beinhalten, den Lenkwinkel und die Lenkkraft des eigenen Fahrzeugs während der Nachfolgefahrt zu justieren. Die Steuerbetragjustiereinheit 103 kann zum Beispiel den Ziellenkwinkel αref gemäß dem Ausdruck (6) vergrößern und verkleinern, oder kann den Antriebsstrom Im für den elektrischen Servolenkmotor gemäß dem Ausdruck (7) vergrößern und verkleinern.
Insbesondere kann hauptsächlich der Rückkopplungsfaktor Gf für die Abweichung zwischen dem Steuerungszielpunkt und der Position des eigenen Fahrzeugs in dem Ziellenkwinkel αref justiert werden. Ferner können bei Bedarf auch Verstärkungsfaktoren, wie etwa ein Rückkopplungsfaktor Gy für den relativen Gierwinkel zwischen dem Fahrort und dem eigenen Fahrzeug, und Steuerfaktoren einschließlich einem Proportional-Verstärkungsfaktor Gp, einem Integral-Verstärkungsfaktor Gi und einem Differenzial-Verstärkungsfaktor Gd in der PID-Regelung für das Ziellenkdrehmoment justiert werden.
In einer Ausführung der Erfindung können ein erster Verstärkungsfaktor G1 basierend auf den Formdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs und ein zweiter Verstärkungsfaktor G2 basierend auf der Quergeschwindigkeit (Bewegungsgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung) des vorausfahrenden Fahrzeugs als der Steuerjustierwert für den Steuerbetrag für die Nachfolgefahrt gesetzt werden. Der erste Verstärkungsfaktor G1 kann in der ersten Steuerjustierwertsetzeinheit 104 gesetzt werden, und der zweite Verstärkungsfaktor G2 kann in der zweiten Steuerjustierwertsetzeinheit 105 gesetzt werden. Die Steuerbetragjustiereinheit 103 kann hauptsächlich den ersten Verstärkungsfaktor G1 verwenden, um den Steuerbetrag der Nachfolgefahrt zu justieren, und kann selektiv den zweiten Verstärkungsfaktor G2 in Abhängigkeit von den Umständen verwenden, um den Steuerbetrag der Nachfolgefahrt zu justieren.
In einer Ausführung der Erfindung kann der erste Verstärkungsfaktor G1 auf der Basis einer Beziehung zwischen den Formdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs, die aus den von der Kamera 1 aufgenommenen Bildern erhalten werden, und entsprechenden Formdaten des eigenen Fahrzeugs, die vorab in einer Vorrichtung des eigenen Fahrzeugs gespeichert sind, gesetzt werden. Als die Beziehung von Formdaten zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug können Verhältnisse verwendet werden, wie etwa ein Fahrzeugbreitenverhältnis, ein Flächenverhältnis (Verhältnis zwischen Flächen, die auf eine Ebene projiziert sind, wo die Fahrzeugbreitenrichtung die X-Achse ist und die Fahrzeughöhenrichtung die Y-Achse ist), und ein Aspektverhältnis (Fahrzeughöhe/Fahrzeugbreite).
In einer Ausführung der Erfindung kann das Fahrzeugbreitenverhältnis zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug als das Verhältnis der Formdaten zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug verwendet werden. Die erste Steuerjustierwertsetzeinheit 104 kann, als Fahrzeugbreite W2, eine Differenz zwischen einer äußerst rechten Position und einer äußerst linken Position des Heckbereichs des vorausfahrenden Fahrzeugs in der X-Achsen-Richtung berechnen, die aus den von der Kamera 1 aufgenommenen Bildern erhalten werden. Somit kann die erste Steuerjustierwertsetzeinheit 104 den ersten Verstärkungsfaktor G1 auf der Basis des Fahrzeugbreitenverhältnisses (W2/W1) der Fahrzeugbreite W2 zur Fahrzeugbreite W1 des eigenen Fahrzeugs setzen. Die Fahrzeugbreite W1 kann vorab bereits bekannt sein.
Der erste Verstärkungsfaktor G1 kann die Schlingertendenz im Fahrzeugverhalten in einem Fall berücksichtigen, bei dem das vorausfahrende Fahrzeug ein kleineres Fahrzeug ist, dessen Fahrzeugbreite kleiner als die Fahrzeugbreite des eigenen Fahrzeugs ist. Der erste Verstärkungsfaktor G1 kann zum Beispiel in einer Eigenschaftstabelle gespeichert sein, wie in 5 dargestellt, und kann in Bezug auf die Tabelle gesetzt werden. In 5 kann in einem Fall, wo das Fahrzeugbreitenverhältnis kleiner als 1,0 ist (W2/WI < 1,0) der erste Verstärkungsfaktor G1 kleiner werden, wenn das Fahrzeugbreitenverhältnis W2/W1 kleiner wird. In einem Fall, wo das Fahrzeugbreitenverhältnis gleich oder größer als 1,0 ist (W2/W1 ≥ 1.0), kann der erste Verstärkungsfaktor G1 so gesetzt werden, dass er eine Eigenschaft von G1 = 1,0 hat (ohne Justierung).
Es ist anzumerken, dass, während in der Tabelle von 5 der erste Verstärkungsfaktor G1 auf der Basis des Fahrzeugbreitenverhältnisses W2/W1 gesetzt wird, der erste Verstärkungsfaktor G1 auch auf der Basis der Fahrzeugbreite W2 des vorausfahrenden Fahrzeugs gesetzt werden kann. In anderen Worten, die Fahrzeugbreite des eigenen Fahrzeugs ist bereits bekannt, und somit macht es die Detektion der Fahrzeugbreite des vorausfahrenden Fahrzeugs klar, ob das vorausfahrende Fahrzeug kleiner als das eigene Fahrzeug ist und dessen Fahrzeugverhalten tendenziell schlingert. Daher kann der erste Verstärkungsfaktor G1 auch aus den Formdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs eindeutig gesetzt werden.
Im Gegensatz hierzu kann der zweite Verstärkungsfaktor G2 ein Justierwert sein, der eine Annahme berücksichtigt, dass das vorausfahrende Fahrzeug entlang einer Kurve fahren könnte, wenn die Querbewegungsgeschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs zunimmt.
Die zweite Steuerjustierwertsetzeinheit 105 kann die Quergeschwindigkeit Vx des vorausfahrenden Fahrzeugs aus den von der Kamera 1 aufgenommenen Bildern berechnen, und den zweiten Verstärkungsfaktor G2 auf der Basis der Quergeschwindigkeit Vx setzen.
Der zweite Verstärkungsfaktor G2 kann zum Beispiel in einer Eigenschaftstabelle gespeichert werden, wie in 6 dargestellt, und kann in Bezug auf die Tabelle gesetzt werden. In 6 kann der zweite Verstärkungsfaktor G2 so gesetzt werden, dass er eine Eigenschaft hat, in der der zweite Verstärkungsfaktor G2 im Wesentlichen linear in Bezug auf die Quergeschwindigkeit Vx des vorausfahrenden Fahrzeugs verändert wird, so dass bei einer Referenzgeschwindigkeit Vx₀, bei der eine Fahrt entlang der Kurve angenommen wird, der zweite Verstärkungsfaktor G2 gleich 1,0 (G2 = 1,0) ist.
In einer Ausführung der Erfindung können der erste Verstärkungsfaktor G2 basierend auf dem Fahrzeugbreitenverhältnis zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug, und der zweite Verstärkungsfaktor G2 basierend auf der Quergeschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs, derart gesetzt werden, dass in einem Bereich, der durch Vx > Vx₀ definiert ist, der erste Verstärkungsfaktor G1 kleiner als der zweite Verstärkungsfaktor G2 ist (G1 < G2). In anderen Worten, wenn die Quergeschwindigkeit Vx des vorausfahrenden Fahrzeugs die Referenzgeschwindigkeit überschreitet, kann eine Justierung erfolgen, um die Nachfolgeeigenschaft gemäß der Quergeschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs unabhängig von der Fahrzeugbreite des vorausfahrenden Fahrzeugs zu verbessern, um hierdurch während der Fahrt entlang einer Kurve ein Verschlechtern der Nachfolgeeigenschaft hinter dem vorausfahrenden Fahrzeug zu verhindern.
Nun wird unter Bezug auf das Flussdiagramm von 7 ein Programmprozess der Nachfolgefahrtsteuerung, um dem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen, angegeben, welche in der Fahrtsteuereinrichtung 100 durchgeführt wird.
Bei der Nachfolgefahrtsteuerung, um dem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen, kann im ersten Schritt S1 geprüft werden, ob in einem vorbestimmten Bereich vor dem eigenen Fahrzeug ein vorausfahrendes Fahrzeug erkannt wird oder nicht. Wenn kein vorausfahrendes Fahrzeug erkannt wird, kann danach der Fluss diesen Prozess überspringen. Wenn das vorausfahrende Fahrzeug erkannt wird, kann der Fluss von Schritt S1 zu Schritt S2 weitergehen, worin die Mittelposition des Heckbereichs des vorausfahrenden Fahrzeugs als Steuerzielpunkt der Nachfolgefahrt hinter dem vorausfahrenden Fahrzeug gesetzt werden kann.
Dann kann der Fluss zu Schritt S3 weitergehen, worin die Fahrzeugbreite W2 des vorausfahrenden Fahrzeugs berechnet werden kann, um den ersten Verstärkungsfaktor G1 zu setzen. Zum Beispiel kann der erste Verstärkungsfaktor G1 in Bezug auf die Tabelle basierend auf dem Fahrzeugbreitenverhältnis W2/W1 der Fahrzeugbreite W2 des vorausfahrenden Fahrzeugs zur Fahrzeugbreite W1 des eigenen Fahrzeugs gesetzt werden, die vorab in einer Vorrichtung gespeichert ist (s. 5). Ferner kann in Schritt S4 die Quergeschwindigkeit Vx des vorausfahrenden Fahrzeugs berechnet werden, um den zweiten Verstärkungsfaktor G2 zu setzen, zum Beispiel in Bezug auf die Tabelle basierend auf der Quergeschwindigkeit Vx (s. 6).
In Schritt S5 nach Schritt S4 kann der erste Verstärkungsfaktor G1 mit dem zweiten Verstärkungsfaktor G2 verglichen werden. Wenn der erste Verstärkungsfaktor G1 größer als der zweite Verstärkungsfaktor G2 ist (G1 > G2), kann in Schritt S6 der erste Verstärkungsfaktor G1 basierend auf dem Fahrzeugbreitenverhältnis zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug als der Justierwert für den Steuerbetrag der Nachfolgefahrt gesetzt werden. Wenn der erste Verstärkungsfaktor G1 gleich oder kleiner als der zweite Verstärkungsfaktor G2 ist (G1 ≤ G2), kann in Schritt S7 der zweite Verstärkungsfaktor G2 basierend auf der Quergeschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs als der Justierwert für den Steuerbetrag der Nachfolgefahrt gesetzt werden.
Danach kann Schritt S6 oder Schritt S7 zu Schritt S8 weitergehen, um die Nachfolgefahrtsteuerung durchzuführen, um zu erlauben, dass die Mittelposition des eigenen Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung mit dem Steuerungszielpunkt übereinstimmt. Die Nachfolgefahrtsteuerung kann hauptsächlich unter Verwendung einer Lenksteuerung durchgeführt werden, welche den gegenwärtigen Lenkwinkel auf der Basis der Abweichung zwischen dem Steuerungszielpunkt und der Mittelposition des eigenen Fahrzeugs korrigiert. Wenn das vorausfahrende Fahrzeug C2 kleiner ist als das eigene Fahrzeug C1 und dessen Fahrort tendenziell schlingert, wie in 4 dargestellt, kann die Nachfolgeeigenschaft des eigenen Fahrzeugs vermindert werden, um einen Fahrort zu bekommen, wie in 4 mit durchgehender Linie dargestellt, um hierdurch das Schlingern und somit ein ängstliches Gefühl des Fahrers zu vermeiden.
Wie oben beschrieben, ist es in einer Ausführung der Erfindung während der Nachfolgefahrt unter Verwendung der gesetzten Position des vorausfahrenden Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung als dem Steuerungszielpunkt möglich, ein Schlingern des eigenen Fahrzeugs trotz schlingerndem Fahrort des vorausfahrenden Fahrzeugs zu vermeiden, ohne einem Fahrer des eigenen Fahrzeugs und Fahrern von benachbarten Fahrzeugen ein ängstliches Gefühl zu geben, auch wenn das vorausfahrende Fahrzeug kleiner ist als das eigene Fahrzeug und zum Schlingern tendiert.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist es möglich, ein Schlingern des eigenen Fahrzeugs während der Fahrt hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug zu vermeiden, obwohl der Fahrort des vorausfahrenden Fahrzeugs schlingert.
Obwohl im Vorstehenden einige bevorzugte Ausführungen der Erfindung als Beispiel unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden sind, ist die Erfindung keineswegs auf die oben beschriebenen Ausführungen beschränkt. Es sollte sich verstehen, dass von Fachkundigen Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom in den beigefügten Ansprüchen definierten Umfang abzuweichen. Die Erfindung soll solche Modifikationen und Veränderungen beinhalten, insofern sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalente fallen.
Eine Fahrzeugfahrtsteuerungsvorrichtung enthält eine Setzeinheit und eine Justiereinheit. Die Setzeinheit setzt eine Setzposition eines dem eigenen Fahrzeug vorausfahrenden Fahrzeugs in Fahrzeugbreitenrichtung als Steuerungszielpunkt von Nachfolgefahrt, die eine Fahrt erlaubt, während dem vorausfahrenden Fahrzeug gefolgt wird. Die Steuerbetragjustiereinheit justiert, auf Basis eines ersten Steuerjustierwerts, der auf Formdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs beruht, einen Steuerbetrag, der das eigene Fahrzeug zum Steuerungszielpunkt steuert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015-238721 [0001]
JP 2004-322916 [0003]

Claims

Fahrzeugfahrtsteuerungsvorrichtung, welche aufweist: eine Setzeinheit, die eine Setzposition eines vor einem eigenen Fahrzeug vorausfahrenden Fahrzeugs in Fahrzeugbreitenrichtung als Steuerungszielpunkt von Nachfolgefahrt setzt, die eine Fahrt erlaubt, während dem vorausfahrenden Fahrzeug gefolgt wird; und eine Justiereinheit, die auf Basis eines ersten Steuerjustierwerts, der auf Formdaten des vorausfahrenden Fahrzeugs beruht, einen Steuerbetrag, der das eigene Fahrzeug zu dem Steuerungszielpunkt steuert, justiert.
Fahrzeugfahrtsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn ein zweiter Steuerjustierwert basierend auf einer Quergeschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs den ersten Steuerjustierwert überschreitet, die Justiereinheit auf Basis des zweiten Steuerjustierwerts den Steuerbetrag, der das eigene Fahrzeug zu dem Steuerungszielpunkt steuert, justiert.
Fahrzeugfahrtsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Steuerjustierwert einen Justierwert eines Lenkbetrags des eigenen Fahrzeugs aufweist, der das eigene Fahrzeug zu dem Steuerungszielpunkt lenkt.
Fahrzeugfahrtsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Steuerjustierwert einen Justierwert einer Lenkkraft des eigenen Fahrzeugs aufweist, die das eigene Fahrzeug zu dem Steuerungszielpunkt lenkt.