專利名稱：基于移動對象的目標(biāo)軌跡來支持移動對象的駕駛的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于設(shè)置移動對象的目標(biāo)軌道(行駛軌跡)、以及用于基于所設(shè)置的目標(biāo)軌道來支持移動對象的駕駛的設(shè)備。
背景技術(shù)：
本申請的申請人已經(jīng)提交了與日本專利申請No. 2008-203410相對應(yīng)的美國專利申請No. 12/462,416。與日本專利申請公報(bào)No. 2010-036777相對應(yīng)的美國專利申請的美國專利申請公報(bào)No. 2010/0036563公開了一種用于移動對象的行駛支持設(shè)備。行駛支持設(shè)備在移動對象周圍的區(qū)域上虛擬地設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)。具體地，行駛支持設(shè)備在移動對象預(yù)期移動于的道路上虛擬地設(shè)置多行規(guī)則間隔開的參考點(diǎn)。行駛支持設(shè)備將每個(gè)參考點(diǎn)關(guān)于移動對象的相對運(yùn)動轉(zhuǎn)換成相應(yīng)參考點(diǎn)在通過對移動對象的駕駛員的視網(wǎng)膜球體進(jìn)行建模而形成的坐標(biāo)系上的相對運(yùn)動。每個(gè)參考點(diǎn)關(guān)于移動對象在該坐標(biāo)系上的相對運(yùn)動代表相應(yīng)參考點(diǎn)關(guān)于移動對象的視覺相對運(yùn)動，換言之，每個(gè)參考點(diǎn)相對于移動對象在駕駛員的視網(wǎng)膜上的運(yùn)動信息。然后，行駛支持設(shè)備基于每個(gè)參考點(diǎn)關(guān)于移動對象的視覺相對運(yùn)動來設(shè)置駕駛員的凝視點(diǎn)和移動對象的軌道(行駛軌跡)?；诿總€(gè)參考點(diǎn)關(guān)于移動對象的視覺相對運(yùn)動(其對應(yīng)于駕駛員對相應(yīng)參考點(diǎn)的視覺識別)來設(shè)置移動對象的軌道允許對移動對象的軌道的控制；移動對象的受控軌道與駕駛員的感覺相匹配。這適當(dāng)?shù)刂С至笋{駛員對移動對象的駕駛，而不造成駕駛員的不適。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，在上述專利公報(bào)中需要改進(jìn)一點(diǎn)。在該專利公報(bào)中公開的行駛支持設(shè)備在移動對象正在行駛的道路上虛擬地設(shè)置多行規(guī)則間隔開的參考點(diǎn)作為移動對象的行駛軌跡的候選點(diǎn)，每行中的參考點(diǎn)垂直于道路的長度方向。行駛支持設(shè)備計(jì)算每個(gè)參考點(diǎn)關(guān)于移動對象的視覺相對運(yùn)動。然后，行駛支持設(shè)備將所有參考點(diǎn)中具有最小視覺相對運(yùn)動的一個(gè)參考點(diǎn)設(shè)置為凝視點(diǎn)，并將每行中的所有參考點(diǎn)中具有最小視覺相對運(yùn)動的一個(gè)參考點(diǎn)確定為軌道點(diǎn)。行駛支持設(shè)備連接各行參考點(diǎn)中的軌道點(diǎn)一直到凝視點(diǎn)，以由此確定移動對象的軌道。上面闡述的行駛支持設(shè)備的軌道確定方法能夠在移動對象在道路中的彎道上在穩(wěn)態(tài)條件(恒定的轉(zhuǎn)彎半徑、恒定的轉(zhuǎn)向角以及恒定的速度)下轉(zhuǎn)彎的情況下確定移動對象的適當(dāng)軌道。然而，在移動對象在道路中的彎道上以變化的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎的情況下，每行參考點(diǎn)中的軌道點(diǎn)的位置可能橫向地平移。每行參考點(diǎn)中的軌道點(diǎn)的位置的橫向平移可能造成基于軌道點(diǎn)和凝視點(diǎn)確定的移動對象的軌道不平滑。因此，需要即使在移動對象以變化的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎的情況下也適當(dāng)?shù)卮_定移動對象的軌道。鑒于上面闡述的情況，本公開的一方面尋求提供用于支持移動對象的駕駛的設(shè)備，該設(shè)備被設(shè)計(jì)用于滿足上面闡述的這一需要。具體地，本公開的可替選方面旨在提供這樣的設(shè)備，其即使在移動對象以變化的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎的情況下也適當(dāng)?shù)卮_定移動對象的目標(biāo)軌道。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于支持移動對象的駕駛的設(shè)備。該設(shè)備包括凝視點(diǎn)設(shè)置器、運(yùn)動檢測器和旋度分量計(jì)算器。凝視點(diǎn)設(shè)置器設(shè)置移動對象的駕駛員的凝視點(diǎn)。運(yùn)動檢測器檢測移動對象周圍的環(huán)境場關(guān)于移動對象的相對運(yùn)動。旋度分量計(jì)算器將環(huán)境場的相對運(yùn)動投影在坐標(biāo)系中，并計(jì)算環(huán)境場的經(jīng)投影的相對運(yùn)動圍繞相應(yīng)駕駛員向著凝視點(diǎn)的眼睛方向的每個(gè)旋轉(zhuǎn)分量，其中該坐標(biāo)系是通過對移動對象的駕駛員的視網(wǎng)膜球體進(jìn)行建模而形成的。該設(shè)備包括目標(biāo)軌道設(shè)置器和支持器。目標(biāo)軌道設(shè)置器將連接環(huán)境場的經(jīng)投影的相對運(yùn)動的一部分旋轉(zhuǎn)分量的等值線設(shè)置為移動對象的目標(biāo)軌道，其中該部分旋轉(zhuǎn)分量具有相同的量值。支持器基于由目標(biāo)軌道設(shè)置器設(shè)置的移動對象的目標(biāo)軌道來支持移動對象的駕駛。本申請的發(fā)明人已專注以下事實(shí)，S卩，當(dāng)移動對象從道路的直部進(jìn)入道路中的彎道時(shí)，所投影的相對運(yùn)動的每個(gè)旋度分量依據(jù)道路形狀的變化和駕駛員凝視點(diǎn)的變化而動態(tài)地變化。具體地，如果道路向右彎曲從而使得駕駛員的凝視點(diǎn)被設(shè)置在道路的彎道上，則靠近道路右側(cè)的一些旋度分量的量值水平大于其余分量的量值水平，并且旋度分量的量值水平從道路右側(cè)向其左側(cè)逐漸減小。相反，如果道路向左彎曲從而使得駕駛員的凝視點(diǎn)被設(shè)置在道路的彎道上，則靠近道路左側(cè)的一些旋度分量的量值水平大于其余旋度分量的量值水平，并且旋度分量的量值水平從道路左側(cè)向其右側(cè)逐漸減小。如前所述，旋度分量的量值水平的分布依據(jù)道路形狀的變化和/或由道路形狀的變化導(dǎo)致的凝視點(diǎn)的變化而動態(tài)地變化。此外，旋度分量的量值水平的分布從道路的寬度方向上的一側(cè)向其另一側(cè)變化。因此，連接彼此相同的旋度分量的等值線適合于移動對象的目標(biāo)軌道。因此，根據(jù)本公開的一方面，計(jì)算了環(huán)境場的經(jīng)投影的相對運(yùn)動圍繞相應(yīng)駕駛員向著凝視點(diǎn)的眼睛方向的每個(gè)旋轉(zhuǎn)分量。將連接環(huán)境場的經(jīng)投影的相對運(yùn)動的一部分旋轉(zhuǎn)分量的等值線設(shè)置為移動對象的目標(biāo)軌道；該部分旋轉(zhuǎn)分量具有相同的量值。因此，即使在移動對象以變化的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎的情況下，也可以基于等值線適當(dāng)?shù)卮_定移動對象的目標(biāo)軌道，這是因?yàn)樾确至康牧恐邓降姆植家罁?jù)移動對象的轉(zhuǎn)彎半徑的變化而動態(tài)地變化。將考慮以下結(jié)合附圖的描述來進(jìn)一步理解本公開的各方面的上述和/或其他特征和/或優(yōu)點(diǎn)。本公開的各方面在需要時(shí)可以包括和/或排除不同的特征和/或優(yōu)點(diǎn)。此外，本公開的各方面在需要時(shí)可以組合其他實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征。具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)和/或特征的描述不應(yīng)被解釋為限制其他實(shí)施例或權(quán)利要求。


根據(jù)參考附圖對實(shí)施例的以下描述，本公開的其他方面將變得顯而易見，在附圖中圖1是根據(jù)本公開的實(shí)施例的駕駛支持設(shè)備的框圖2A是示意性示出根據(jù)實(shí)施例的將由圖1所示的駕駛支持ECU執(zhí)行的駕駛支持任務(wù)的流程圖；圖2B是示意性示出根據(jù)實(shí)施例的在車輛周圍的行駛環(huán)境場中的預(yù)定區(qū)域中設(shè)置的多個(gè)點(diǎn)的視圖；圖3A是示意性示出根據(jù)實(shí)施例的從凝視點(diǎn)徑向地?cái)U(kuò)展的散度分量的視圖；圖;3B是示意性示出根據(jù)實(shí)施例的圍繞凝視點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的旋度分量的視圖；圖4A是示意性示出根據(jù)實(shí)施例的由駕駛支持E⑶設(shè)置的正交坐標(biāo)系的X軸和Y 軸之間的關(guān)系的視圖；圖4B是示意性示出根據(jù)實(shí)施例的由駕駛支持E⑶設(shè)置的正交坐標(biāo)系的視圖；圖4C是示意性示出根據(jù)實(shí)施例的由駕駛支持ECU定義的視網(wǎng)膜球體坐標(biāo)系與正交坐標(biāo)系之間的關(guān)系的視圖；圖5是示意性示出根據(jù)實(shí)施例的等值線的視圖；圖6是示意性示出根據(jù)實(shí)施例的當(dāng)前軌道的曲率半徑大于目標(biāo)軌道的曲率半徑從而使得車輛有轉(zhuǎn)向不足的傾向的視圖；圖7是示意性示出根據(jù)實(shí)施例的當(dāng)前軌道的曲率半徑小于目標(biāo)軌道的曲率半徑從而使得車輛有轉(zhuǎn)向過度的傾向(參見圖7)、在步驟S160中駕駛支持ECU 26減小協(xié)助扭矩的視圖；圖8是示意性示出根據(jù)實(shí)施例的當(dāng)前軌道的曲率半徑之間的偏差大于目標(biāo)軌道的曲率半徑之間的偏差的時(shí)刻的視圖；圖9是示意性示出根據(jù)實(shí)施例的由駕駛支持ECU定義的視網(wǎng)膜球體坐標(biāo)系與正交坐標(biāo)系之間的關(guān)系的視圖；圖10是示意性示出根據(jù)實(shí)施例的該多個(gè)點(diǎn)中的每個(gè)點(diǎn)的偏心角變化率的絕對值以及凝視點(diǎn)的視圖。
具體實(shí)施例方式下文中將參考附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1示出了根據(jù)本公開的用于支持能夠在道路上行駛的例如機(jī)動車輛的車輛的駕駛的設(shè)備AP的結(jié)構(gòu)的示例；該車輛是各種移動對象的示例。安裝在車輛中的設(shè)備AP包括環(huán)境檢測器10、車輛運(yùn)動檢測器16、駕駛支持電子控制單元(ECU) 26、轉(zhuǎn)向致動器觀、控制開關(guān)30和臉部圖像相機(jī)32。元件10、16、沘、30和32 中的每個(gè)都可通信地連接至駕駛支持ECU 26。環(huán)境檢測器10包括道路圖數(shù)據(jù)庫12和例如GPS接收器的當(dāng)前位置傳感器14。道路圖數(shù)據(jù)庫(DB) 12在其中存儲道路圖數(shù)據(jù)。當(dāng)前位置傳感器14可操作用于確定車輛的當(dāng)前位置。環(huán)境檢測器10可操作用于基于存儲在道路圖數(shù)據(jù)庫12中的道路圖數(shù)據(jù)以及由當(dāng)前位置傳感器14確定的車輛當(dāng)前位置，來檢測車輛周圍的例如行駛區(qū)域的行駛環(huán)境場。 例如，環(huán)境檢測器10可操作用于將在車輛從當(dāng)前位置向前移動的方向上延伸的道路的形狀測定為車輛周圍的行駛環(huán)境場。環(huán)境檢測器10還可操作用于將車輛周圍的檢測到的行駛環(huán)境場發(fā)送至駕駛支持E⑶26。車輛運(yùn)動檢測器16包括橫向加速度傳感器18、豎直加速度傳感器20、速度傳感器22和偏航角速度傳感器24。橫向加速度傳感器18可操作用于測量車輛在車輛的橫向方向(寬度方向)上的運(yùn)動量值，并將指示車輛的橫向方向上的測得的運(yùn)動量值的信號輸出至駕駛支持ECU 26。豎直加速度傳感器20可操作用于測量車輛在車輛的豎直方向(高度方向)上的運(yùn)動量值，并將指示車輛的豎直方向上的測得的運(yùn)動量值的信號輸出至駕駛支持E⑶26。速度傳感器22可操作用于測量車輛的速度，并將指示測得的車輛速度的信號輸出至駕駛支持E⑶26。偏航角速度傳感器M可操作用于測量車輛的偏航角速度，并將指示測得的車輛偏航角速度的信號輸出至駕駛支持ECU 26 ；偏航角速度是車輛在其轉(zhuǎn)彎方向上的轉(zhuǎn)彎角的變化率。控制開關(guān)30被設(shè)計(jì)成可由駕駛員操作。當(dāng)被駕駛員接通時(shí)，控制開關(guān)30向駕駛支持ECU 26發(fā)送觸發(fā)信號以啟動駕駛支持任務(wù)。臉部圖像相機(jī)32可操作用于連續(xù)地拾取車輛的駕駛員的臉部圖像，并向駕駛支持E⑶沈連續(xù)地輸出由此連續(xù)拾取的臉部圖像。駕駛支持E⑶沈例如被設(shè)計(jì)為由例如CPU、包括例如可重寫ROM的ROM (只讀存儲器)、RAM(隨機(jī)存取存儲器)等的存儲介質(zhì)^a、I0(輸入和輸出)接口等構(gòu)成的普通微計(jì)算機(jī)電路。普通微計(jì)算機(jī)電路在本實(shí)施例中被限定為至少包括用于它的CPU和主存儲器。存儲介質(zhì)26a在其中預(yù)先存儲各種程序。駕駛支持E⑶沈包括作為功能模塊的虹膜檢測器^b、確定器^c、運(yùn)動檢測器 26d、投影儀26e、計(jì)算器^f、目標(biāo)軌道確定器沈8和控制器沈11。這些功能模塊可通過執(zhí)行包含在稍后描述的各種程序中的駕駛支持程序P來實(shí)施。虹膜檢測器26b可操作用于基于連續(xù)拾取的臉部圖像來檢測駕駛員的雙眼(至少一只眼睛)的虹膜的位置。確定器(凝視設(shè)置器)26c可操作用于基于虹膜的位置來確定駕駛員視線所指向的駕駛員凝視點(diǎn)的方向，從而基于所確定的駕駛員的凝視點(diǎn)的方向來設(shè)置駕駛員的凝視
點(diǎn)ο運(yùn)動檢測器26d可操作用于基于車輛運(yùn)動檢測器16的各傳感器的所測得的信號來檢測車輛周圍的環(huán)境場關(guān)于駕駛員的相對運(yùn)動。假設(shè)車輛駕駛員靠近地觀察凝視點(diǎn)，則投影儀26e可操作用于將車輛周圍的環(huán)境場的相對運(yùn)動投影在通過對駕駛員的視網(wǎng)膜球體進(jìn)行建模而形成的三維坐標(biāo)系中。計(jì)算器26f可操作用于計(jì)算車輛周圍的環(huán)境場的所投影的相對運(yùn)動中的旋度分量；環(huán)境場中的旋度分量是環(huán)境場的經(jīng)投影的相對運(yùn)動圍繞相應(yīng)駕駛員向著凝視點(diǎn)的眼睛方向的旋轉(zhuǎn)分量。即，計(jì)算器26f可操作用于獲得由駕駛員在視覺上識別出的環(huán)境場的相對流中的旋轉(zhuǎn)分量；環(huán)境場的相對流的旋轉(zhuǎn)分量各自關(guān)于駕駛員、圍繞凝視點(diǎn)相對地旋轉(zhuǎn)。 稍后將詳細(xì)描述如何計(jì)算旋轉(zhuǎn)分量。 目標(biāo)軌道確定器26g可操作用于將連接彼此相同的旋轉(zhuǎn)分量并且在車輛前方延伸的等值(勢)線確定為車輛的目標(biāo)軌道。 轉(zhuǎn)向致動器觀可操作用于產(chǎn)生用于協(xié)助駕駛員對車輛方向盤作出轉(zhuǎn)彎努力的協(xié)助扭矩。
控制器2 可操作用于基于由速度傳感器22和偏航角速度傳感器M測得的車輛速度和偏航角速度來計(jì)算例如當(dāng)車輛在道路中的彎道上轉(zhuǎn)彎時(shí)的車輛的當(dāng)前軌道、并控制轉(zhuǎn)向致動器洲調(diào)整協(xié)助扭矩以使得車輛的當(dāng)前軌道與車輛的目標(biāo)軌道基本上相匹配。接下來，在下文中將參考圖2A來描述將由駕駛支持ECU沈根據(jù)駕駛支持程序P 執(zhí)行的駕駛支持任務(wù)。例如，駕駛支持任務(wù)由駕駛支持ECU^響應(yīng)于接收來自控制開關(guān)30 的觸發(fā)信號而啟動，并且只要觸發(fā)信號處于接通也即控制開關(guān)30處于接通就被循環(huán)地執(zhí)行。首先，在步驟SlOO中，駕駛支持E⑶沈捕捉從傳感器18、20、22和M輸出的測得的信號。接下來，在步驟SllO中，駕駛支持ECU沈?qū)B續(xù)拾取的臉部圖像執(zhí)行圖像處理， 以由此基于連續(xù)拾取的臉部圖像來檢測駕駛員雙眼的虹膜的位置。在步驟SllO之后，駕駛支持ECU 26基于虹膜的位置來確定駕駛員視線所指向的駕駛員凝視點(diǎn)的方向。在此實(shí)施例中，環(huán)境檢測器10配備有道路圖數(shù)據(jù)庫12和當(dāng)前位置傳感器14。由于這個(gè)原因，在步驟S120中，駕駛支持E⑶沈基于存儲在道路圖數(shù)據(jù)庫12中的道路圖數(shù)據(jù)和由當(dāng)前位置傳感器14確定的車輛當(dāng)前位置來識別車輛周圍的行駛環(huán)境場，例如，在車輛從當(dāng)前位置向前行駛的方向上延伸的道路的形狀。然后，在步驟S120中，駕駛支持ECU 沈在車輛周圍的識別出的行駛環(huán)境場中、基于所確定的駕駛員視線所指向的駕駛員凝視點(diǎn)的方向來設(shè)置駕駛員凝視點(diǎn)。在步驟S120之后，駕駛支持E⑶沈執(zhí)行上面在步驟S130中闡述的旋轉(zhuǎn)分量(旋度分量)計(jì)算過程。下文中將詳細(xì)描述如何執(zhí)行旋轉(zhuǎn)分量計(jì)算過程。首先，在步驟S130a中，駕駛支持ECU 26在識別出的行駛環(huán)境場中的預(yù)定區(qū)域 AL(例如駕駛員能夠在視覺上識別出的區(qū)域AL)中設(shè)置多個(gè)點(diǎn)P。換句話說，該多個(gè)點(diǎn)P代表車輛周圍的識別出的行駛環(huán)境場。由該多個(gè)點(diǎn)P的排列形成的形狀可以是矩陣圖案、同心圖案或同心橢圓圖案等。 例如，圖2B示意性地示出了行駛環(huán)境場中的區(qū)域AL中的該多個(gè)點(diǎn)P的矩陣圖案。注意到，可以這樣設(shè)置該多個(gè)點(diǎn)P，使得每個(gè)點(diǎn)P與車輛之間的位置關(guān)系持續(xù)恒定，或者它們可被固定地設(shè)置在行駛環(huán)境場中，使得每個(gè)點(diǎn)P與車輛之間的相對位置關(guān)系隨著車輛的行駛而變化。如果該多個(gè)點(diǎn)P被固定地設(shè)置在行駛環(huán)境場中從而使得每個(gè)點(diǎn)P 與車輛之間的相對位置關(guān)系隨著車輛的行駛而變化，則當(dāng)車輛的近側(cè)的一些點(diǎn)P從區(qū)域AL 消失時(shí)，相應(yīng)的點(diǎn)P被重新設(shè)置在車輛的遠(yuǎn)側(cè)。這使得點(diǎn)P的數(shù)量維持恒定，而無論車輛如何行駛。在步驟S130a之后，在步驟S130b中，駕駛支持E⑶沈基于橫向加速度傳感器18、 豎直加速度傳感器20、速度傳感器22和偏航角速度傳感器M的測得的信號來檢測車輛的運(yùn)動。然后，在步驟S130b中，駕駛支持ECU沈?qū)z測到的車輛運(yùn)動轉(zhuǎn)換成行駛環(huán)境場關(guān)于車輛的相對運(yùn)動，即，將檢測到的車輛運(yùn)動轉(zhuǎn)換成每個(gè)點(diǎn)P關(guān)于車輛的相對運(yùn)動，從而檢測每個(gè)點(diǎn)P關(guān)于車輛的相對運(yùn)動。即，因?yàn)橛神{駛員在視覺上識別出的行駛環(huán)境場(道路)的流(運(yùn)動)是由駕駛員與行駛環(huán)境場之間的相對運(yùn)動引起的，所以可以基于車輛的運(yùn)動來檢測每個(gè)點(diǎn)P關(guān)于車輛的相對運(yùn)動。在步驟S130b之后，在步驟S130c中，假設(shè)駕駛員靠近地觀察凝視點(diǎn)，則駕駛支持ECU 26將每個(gè)點(diǎn)P的相對運(yùn)動投影在通過對車輛駕駛員的視網(wǎng)膜球體進(jìn)行建模而形成的三維坐標(biāo)系中；該三維坐標(biāo)系將被稱作“視網(wǎng)膜球體坐標(biāo)系”。然后，在步驟S130d中，駕駛支持E⑶沈計(jì)算每個(gè)點(diǎn)P的經(jīng)投影的相對運(yùn)動的旋度分量；每個(gè)點(diǎn)P的經(jīng)投影的相對運(yùn)動的旋度分量代表相應(yīng)點(diǎn)P的經(jīng)投影的相對運(yùn)動圍繞相應(yīng)駕駛員向著凝視點(diǎn)的眼睛方向的旋轉(zhuǎn)分量。即，在步驟S130d中，計(jì)算器26e計(jì)算由駕駛員在視覺上識別出的環(huán)境場的相對流中的旋轉(zhuǎn)分量；環(huán)境場的相對流中的旋轉(zhuǎn)分量各自關(guān)于駕駛員、圍繞凝視點(diǎn)相對地旋轉(zhuǎn)。具體地，當(dāng)車輛行駛時(shí)，車輛駕駛員通過在視覺上識別車輛周圍的環(huán)境場的流而在視覺上意識到車輛的運(yùn)動。視覺可識別的環(huán)境場的流包括從凝視點(diǎn)徑向地?cái)U(kuò)展的散度分量(發(fā)散分量)(參見圖3A)和圍繞凝視點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的旋度分量(旋轉(zhuǎn)分量)(參見圖:3B)。在步驟S130d中，駕駛支持E⑶沈利用以下過程來計(jì)算每個(gè)點(diǎn)P的旋度分量。首先，駕駛支持E⑶沈在存儲介質(zhì)^a中通過以下設(shè)置來定義正交坐標(biāo)系將凝視點(diǎn)設(shè)置為目標(biāo)點(diǎn)，將從車輛的當(dāng)前位置(駕駛員的眼睛點(diǎn)位置)朝向目標(biāo)點(diǎn)的方向設(shè)置為X軸，將垂直于X軸并且在車輛的橫向方向上延伸的方向設(shè)置為Y軸，以及將垂直于X軸和Y軸并且在車輛的豎直方向上延伸的方向設(shè)置為Z軸(參見圖4A)。接下來，如圖4B所示，駕駛支持E⑶沈獲得該多個(gè)點(diǎn)P的坐標(biāo)(X，y, ζ)。如圖4C所示，與正交坐標(biāo)系的原點(diǎn)距離為R的、具有坐標(biāo)(X，y，ζ)的點(diǎn)A的相對運(yùn)動被投影在視網(wǎng)膜球體坐標(biāo)系中(參見步驟S130c)。注意到，正交坐標(biāo)系中的點(diǎn)A被轉(zhuǎn)換成視網(wǎng)膜球體坐標(biāo)系中的點(diǎn)(圖像)a(9，φ) ； θ代表由X軸和Y軸形成的XY平面上的相對于X軸的方位角，且Φ代表由X軸和Z軸形成的)(Ζ平面上的相對于X軸的仰角。然后，駕駛支持E⑶沈按照以下等式[1]來計(jì)算視網(wǎng)膜球體坐標(biāo)系中的點(diǎn)A的經(jīng)
投影的相對運(yùn)動的旋度分量Φ 這里，字母上方的點(diǎn)(·)代表時(shí)間微商“d/dt (時(shí)間)”。S卩，因?yàn)轳{駛員向著凝視點(diǎn)的視線的方向被設(shè)置為X軸，所以可基于y和Z坐標(biāo)以及車輛速度的y和Z軸分量將圍繞X軸的旋度(旋轉(zhuǎn))分量計(jì)算為由Y軸和ζ軸形成的H 平面中的車輛速度的量值?？苫趶臋M向加速度傳感器18輸出的測得的信號來獲得在車輛的橫向方向上延伸的Y軸方向上的車輛速度的y軸分量。類似地，可基于從豎直加速度傳感器20輸出的測得的信號來獲得在車輛的豎直方向上延伸的Z軸方向上的車輛速度的 ζ軸分量。在步驟S130d中，駕駛支持E⑶沈按照與點(diǎn)A相同的方式來計(jì)算每個(gè)點(diǎn)P的經(jīng)投影的相對運(yùn)動的旋度分量。在完成對每個(gè)點(diǎn)P的經(jīng)投影的相對運(yùn)動的旋度分量的計(jì)算之后，駕駛支持ECU 26 前進(jìn)至步驟S140，并在步驟S140中基于計(jì)算出的各點(diǎn)P的經(jīng)投影的相對運(yùn)動的旋度分量來確定車輛的目標(biāo)軌道。在下文中將詳細(xì)描述在步驟S140中如何基于計(jì)算出的各點(diǎn)P的經(jīng)投影的相對運(yùn)動的旋度分量來確定車輛的目標(biāo)軌道。
本申請的發(fā)明人已專注以下事實(shí)，即，當(dāng)車輛從道路的直部進(jìn)入道路中的彎道時(shí)， 每個(gè)點(diǎn)P的經(jīng)投影的相對運(yùn)動的旋度分量依據(jù)道路形狀的變化和駕駛員凝視點(diǎn)的變化而動態(tài)地變化。具體地，如果道路向右彎曲從而使得駕駛員的凝視點(diǎn)被設(shè)置在道路的彎道上 (參見圖5)，則靠近道路右側(cè)的一些點(diǎn)P的量值水平大于其余的點(diǎn)的量值水平，并且點(diǎn)P的量值水平從道路右側(cè)向其左側(cè)逐漸減小。相反，如果道路向左彎曲從而使得駕駛員的凝視點(diǎn)被設(shè)置在道路的彎道上，則靠近道路左側(cè)的一些點(diǎn)P的量值水平大于其余的點(diǎn)的量值水平，并且點(diǎn)P的量值水平從道路左側(cè)向其右側(cè)逐漸減小。注意到，在圖5中，示出了五條等值線，每條等值線連接旋度分量彼此相同的點(diǎn)。五條等值線中的每一條的厚度表明對應(yīng)的量值水平。圖5清楚地表明，最靠近道路右側(cè)的等值線是五條等值線中最粗的，所以它在當(dāng)中具有最高的量值水平。如前所述，點(diǎn)P的量值水平的分布依據(jù)道路形狀的變化和/或由道路形狀的變化導(dǎo)致的凝視點(diǎn)的變化而動態(tài)地變化。此外，點(diǎn)P的量值水平的分布從道路的寬度方向上的一側(cè)向其另一側(cè)變化。因此，連接旋度分量彼此相同的點(diǎn)的每條等值線是適合于車輛的目標(biāo)軌道的。因此，在步驟S140中，駕駛支持ECU沈?qū)⑵渲幸粭l等值線確定為車輛的目標(biāo)軌道。因此，即使車輛以變化的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎，駕駛支持EOT^也基于等值線適當(dāng)?shù)卮_定車輛的目標(biāo)軌道，這是因?yàn)辄c(diǎn)P的量值水平的分布依據(jù)車輛的轉(zhuǎn)彎半徑的變化而動態(tài)地變化。優(yōu)選地，在步驟S140中，駕駛支持ECU沈?qū)⒌戎稻€當(dāng)中從車輛前端延伸的一條等值線確定為車輛的目標(biāo)軌道。這使得能夠支持維持當(dāng)前軌道的車輛的駕駛。注意到，基于等值線確定的車輛的目標(biāo)軌道是在視網(wǎng)膜球體坐標(biāo)系中的。因此，為了容易地比較車輛的目標(biāo)軌道與車輛的當(dāng)前軌道，駕駛支持ECU 26將車輛在視網(wǎng)膜球體坐標(biāo)系中的目標(biāo)軌道轉(zhuǎn)換成車輛在正交坐標(biāo)系中的目標(biāo)軌道，該正交坐標(biāo)系的一個(gè)軸(例如Y軸)與車輛的行駛方向?qū)R。圖6和7分別示出了被轉(zhuǎn)換至該正交坐標(biāo)系中的目標(biāo)軌道的兩個(gè)示例。在步驟S140之后，在步驟S150中，假設(shè)基于由對應(yīng)的傳感器22和M當(dāng)前測得的車輛速度和偏航角速度而定義的當(dāng)前轉(zhuǎn)向條件隨時(shí)間保持不變，則駕駛支持ECU沈基于當(dāng)前測得的車輛速度和偏航角速度來計(jì)算車輛的當(dāng)前軌道?？商孢x地，當(dāng)前軌道可以被定義為前一軌道的延伸。此外，除了基于偏航角速度之外或代替基于偏航角速度，駕駛支持 ECU沈可以基于方向盤的當(dāng)前轉(zhuǎn)向角來計(jì)算當(dāng)前軌道。在步驟S150之后，在步驟S160中，駕駛支持E⑶沈比較目標(biāo)軌道與當(dāng)前軌道，如果目標(biāo)軌道與當(dāng)前軌道不同，則駕駛支持E⑶沈控制車輛的軌道以使得當(dāng)前軌道與目標(biāo)軌道相匹配。具體地，在步驟S160中，駕駛支持E⑶沈調(diào)整協(xié)助扭矩以使得當(dāng)前軌道與目標(biāo)軌道基本上相匹配。例如，在步驟S160中，如果當(dāng)前軌道的曲率半徑大于目標(biāo)軌道的曲率半徑從而使得車輛有轉(zhuǎn)向不足的傾向(參見圖6)，則駕駛支持ECU沈增大協(xié)助扭矩。另一方面，在步驟S160中，如果當(dāng)前軌道的曲率半徑小于目標(biāo)軌道的曲率半徑從而使得車輛有轉(zhuǎn)向過度的傾向(參見圖7)，則駕駛支持ECU 26減小協(xié)助扭矩。接下來，在步驟S170中，駕駛支持ECU沈確定控制開關(guān)30是否關(guān)斷，換言之，沒
1有觸發(fā)信號從控制開關(guān)30輸入。駕駛支持ECU沈循環(huán)地執(zhí)行從步驟SlOO至S170的駕駛支持任務(wù)，直到步驟S170的確定為肯定(YEQ為止。當(dāng)步驟S170的確定為肯定(YES) 時(shí)，駕駛支持ECU^結(jié)束駕駛支持任務(wù)。在步驟S160中，駕駛支持ECU 26可以改變車輛的轉(zhuǎn)向特性以由此控制車輛的軌道。可以通過改變車輛的前后負(fù)荷平衡來改變轉(zhuǎn)向特性。將負(fù)荷平衡向前平移改進(jìn)了轉(zhuǎn)向特性。因此，如圖6所示，如果當(dāng)前軌道的曲率半徑大于目標(biāo)軌道的曲率半徑從而使得車輛有轉(zhuǎn)向不足的傾向(參見圖6)，則駕駛支持ECU沈可以將負(fù)荷朝前輪側(cè)平移。另一方面，如果將負(fù)荷平衡向后輪側(cè)平移，則車輛的穩(wěn)定性提高。因此，如果當(dāng)前軌道的曲率半徑小于目標(biāo)軌道的曲率半徑從而使得車輛有轉(zhuǎn)向過度的傾向(參見圖7)，則駕駛支持ECU 26 可以將負(fù)荷朝車輛的后輪側(cè)平移?？梢允褂酶鞣N方法來平移車輛的前后負(fù)荷平衡。例如， 對驅(qū)動力和/或制動力的控制或者對穩(wěn)定性因數(shù)的管理可平移前后負(fù)荷平衡。注意到，在步驟S160中，考慮到控制延遲，如圖8所示，駕駛支持E⑶沈優(yōu)選地將當(dāng)前軌道上的經(jīng)過N秒之后的車輛的未來位置與目標(biāo)軌道上的經(jīng)過N秒之后的車輛的未來位置進(jìn)行比較，并基于車輛在當(dāng)前軌道上的未來位置與車輛在目標(biāo)軌道上的未來位置之間的偏差來控制車輛的軌道。如前所述，根據(jù)本實(shí)施例的安裝于車輛中的駕駛支持設(shè)備AP被配置用于計(jì)算每個(gè)點(diǎn)P的相對運(yùn)動中的旋度分量；每個(gè)點(diǎn)P的相對運(yùn)動中的旋度分量代表相應(yīng)點(diǎn)P的相對運(yùn)動圍繞相應(yīng)駕駛員向著凝視點(diǎn)的眼睛方向的旋轉(zhuǎn)分量。根據(jù)本實(shí)施例的駕駛支持設(shè)備AP 還被配置用于將連接旋度分量彼此相同的點(diǎn)的各條等值線中的一條確定為車輛的目標(biāo)軌道。因此，即使車輛以變化的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎，駕駛支持設(shè)備AP的配置也基于等值線適當(dāng)?shù)卮_定車輛的目標(biāo)軌道，這是因?yàn)辄c(diǎn)P的量值水平的分布依據(jù)車輛的轉(zhuǎn)彎半徑的變化而動態(tài)地變化。本公開不限于上面所闡述的實(shí)施例，而是能夠在本公開的范圍內(nèi)進(jìn)行修改或變形。在本實(shí)施例中，駕駛支持設(shè)備AP配備有用于連續(xù)地拾取車輛駕駛員的臉部圖像的臉部圖像相機(jī)32，且駕駛支持設(shè)備AP被配置用于基于連續(xù)拾取的臉部圖像來檢測駕駛員雙眼的虹膜的位置，并基于虹膜的位置來設(shè)置駕駛員的凝視點(diǎn)。然而，本公開并不限于此配置。具體地，駕駛支持設(shè)備AP可以設(shè)有安裝于車輛上的前相機(jī)32a(參見圖1中的虛線)，并且可以被配置用于將設(shè)置于由前相機(jī)拾取的圖像中的多個(gè)點(diǎn)中的每一個(gè)的運(yùn)動表示為矢量即光學(xué)流，并將具有最小光學(xué)流的一個(gè)點(diǎn)設(shè)置為凝視點(diǎn)。這是因?yàn)?，基于心理學(xué)理論和其他發(fā)現(xiàn)以及經(jīng)驗(yàn)知識，知道駕駛員凝視在駕駛員視野中移動最小的點(diǎn)。在這種情況下，確定器(凝視設(shè)置器)26c可計(jì)算該多個(gè)點(diǎn)中的每一個(gè)點(diǎn)處的光學(xué)流，或者可計(jì)算該多個(gè)點(diǎn)中的一些點(diǎn)處的光學(xué)流；被計(jì)算光學(xué)流的這些點(diǎn)被限制為存在于道路上。具有最小光學(xué)流的一個(gè)點(diǎn)可以被選擇作為該多個(gè)點(diǎn)中的一些點(diǎn)中的凝視點(diǎn)；作為凝視點(diǎn)的候選點(diǎn)的這些點(diǎn)被限制為存在于道路上。在步驟S120中，駕駛支持ECU沈可以將由車輛運(yùn)動檢測器160檢測到的車輛運(yùn)動轉(zhuǎn)換成行駛環(huán)境場關(guān)于車輛的相對運(yùn)動，即，可以將檢測到的車輛運(yùn)動轉(zhuǎn)換成設(shè)置在識別出的行駛環(huán)境場中的預(yù)定區(qū)域AL中的多個(gè)點(diǎn)P中的每一個(gè)點(diǎn)關(guān)于車輛的相對運(yùn)動，由此檢測每個(gè)點(diǎn)P關(guān)于車輛的相對運(yùn)動。基于每個(gè)點(diǎn)P的相對運(yùn)動，駕駛支持E⑶沈可以將具有最小的關(guān)于車輛的相對運(yùn)動的一個(gè)點(diǎn)設(shè)置為凝視點(diǎn)。在該修改中，假設(shè)車輛駕駛員在車輛的行駛方向上觀察，則駕駛支持ECU沈可將每個(gè)點(diǎn)P的相對運(yùn)動投影在通過對車輛駕駛員的視網(wǎng)膜球體進(jìn)行建模而形成的視網(wǎng)膜球體坐標(biāo)系中。然后，駕駛支持ECU沈計(jì)算每個(gè)點(diǎn)P的經(jīng)投影的相對運(yùn)動的量；每個(gè)點(diǎn)P的被觀察到的相對運(yùn)動的量。在與圖如對應(yīng)的圖9中，通過以下設(shè)置來定義正交坐標(biāo)系將車輛的行駛方向設(shè)置為Y軸，將垂直于Y軸并且在車輛的橫向方向上延伸的方向設(shè)置為X軸，以及將垂直于X 和Y軸并且在車輛的豎直方向上延伸的方向設(shè)置為Z軸。接下來，如圖9所示，駕駛支持 ECU 26獲得該多個(gè)點(diǎn)P的坐標(biāo)(x, y，ζ)。如圖9所示，與正交坐標(biāo)系原點(diǎn)距離為R的、具有坐標(biāo)(x，y，z)的點(diǎn)A的相對運(yùn)動被投影在視網(wǎng)膜球體坐標(biāo)系中。注意到，正交坐標(biāo)系中的點(diǎn)A被轉(zhuǎn)換成視網(wǎng)膜球體坐標(biāo)系中的點(diǎn)(圖像)a(9，φ) ； θ代表由X軸和Y軸形成的XY平面上的相對于X軸的方位角， 且Φ代表由X軸和Z軸形成的)(Ζ平面上的相對于X軸的仰角。S卩，在步驟S120中，駕駛支持E⑶沈根據(jù)以下等式[2]計(jì)算圖像的偏心角ω的
絕對變化率來作為觀察到的運(yùn)動
權(quán)利要求
1.一種用于支持移動對象的駕駛的設(shè)備，所述設(shè)備包括凝視點(diǎn)設(shè)置器，其用于設(shè)置所述移動對象的駕駛員的凝視點(diǎn)；運(yùn)動檢測器，其用于檢測所述移動對象周圍的環(huán)境場關(guān)于所述移動對象的相對運(yùn)動；旋度分量計(jì)算器，其用于將所述環(huán)境場的所述相對運(yùn)動投影在坐標(biāo)系中，所述坐標(biāo)系是通過對所述移動對象的所述駕駛員的視網(wǎng)膜球體進(jìn)行建模而形成的，并且計(jì)算所述環(huán)境場的經(jīng)投影的所述相對運(yùn)動圍繞相應(yīng)駕駛員向著所述凝視點(diǎn)的眼睛方向的每個(gè)旋轉(zhuǎn)分量；目標(biāo)軌道設(shè)置器，其用于將連接所述環(huán)境場的經(jīng)投影的所述相對運(yùn)動的一部分旋轉(zhuǎn)分量的等值線設(shè)置為所述移動對象的目標(biāo)軌道，該部分旋轉(zhuǎn)分量具有相同的量值；以及支持器，其基于由所述目標(biāo)軌道設(shè)置器設(shè)置的所述移動對象的所述目標(biāo)軌道來支持所述移動對象的駕駛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述移動對象是在道路上行駛的車輛，且所述運(yùn)動檢測器被配置用于在所述環(huán)境場中、在所述車輛的行駛方向上的道路表面上設(shè)置多個(gè)點(diǎn)作為指示所述環(huán)境場的參數(shù)、并檢測所述多個(gè)點(diǎn)中的每個(gè)點(diǎn)關(guān)于所述移動對象的相對運(yùn)動來作為所述移動對象周圍的所述環(huán)境場的所述相對運(yùn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述運(yùn)動檢測器包括道路圖存儲單元，其用于存儲道路圖數(shù)據(jù)；當(dāng)前位置檢測器，其用于檢測所述車輛的當(dāng)前位置；以及車輛運(yùn)動檢測器，其用于檢測所述車輛的橫向方向上的車輛運(yùn)動、并且檢測所述車輛的豎直方向上的車輛運(yùn)動，所述運(yùn)動檢測器被配置用于基于所述道路圖數(shù)據(jù)和檢測到的所述車輛的所述當(dāng)前位置來將所述車輛周圍的行駛環(huán)境場定義為所述車輛周圍的所述環(huán)境場、并基于檢測到的所述橫向方向上的車輛運(yùn)動和檢測到的所述豎直方向上的車輛運(yùn)動來在所述行駛環(huán)境場中檢測所述多個(gè)點(diǎn)中的每個(gè)點(diǎn)關(guān)于所述移動對象的所述相對運(yùn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述等值線被提供為多個(gè)，所述多個(gè)等值線中的每個(gè)等值線連接所述環(huán)境場的經(jīng)投影的所述相對運(yùn)動的相應(yīng)一部分旋轉(zhuǎn)分量，該部分旋轉(zhuǎn)分量具有相同的量值，且所述目標(biāo)軌道設(shè)置器被配置用于選擇所述多個(gè)等值線中的一個(gè)等值線作為所述移動對象的所述目標(biāo)軌道，所述多個(gè)等值線中的所述一個(gè)等值線從所述移動對象的前端沿著所述移動對象的行駛方向延伸到所述凝視點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述運(yùn)動檢測器還包括位置檢測器，所述位置檢測器檢測存在于所述環(huán)境場中的靜止對象的位置來作為指示所述環(huán)境場的參數(shù)、并基于檢測到的所述靜止對象的位置來檢測所述環(huán)境場的所述相對運(yùn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述凝視點(diǎn)設(shè)置器被配置用于將所述環(huán)境場的經(jīng)投影的所述相對運(yùn)動的一點(diǎn)設(shè)置為所述凝視點(diǎn)，所述環(huán)境場的經(jīng)投影的所述相對運(yùn)動的該點(diǎn)與所述環(huán)境場的經(jīng)投影的所述相對運(yùn)動的其他點(diǎn)相比具有最小的相對運(yùn)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括拾取所述駕駛員的圖像的駕駛員相機(jī)，所述圖像包括所述駕駛員的至少一只眼睛，且所述凝視點(diǎn)設(shè)置器被配置用于分析所述圖像、并基于所述圖像的分析結(jié)果來設(shè)置所述凝視點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括在所述車輛的行駛方向上連續(xù)地拾取圖像的前相機(jī)，且所述凝視點(diǎn)設(shè)置器被配置用于基于每個(gè)所拾取的圖像中的光學(xué)流來設(shè)置所述凝視點(diǎn)ο
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述支持器被配置用于基于所述移動對象的當(dāng)前運(yùn)動條件來計(jì)算所述移動對象的當(dāng)前軌道、并基于所述移動對象的所述當(dāng)前軌道與所述移動對象的所述目標(biāo)軌道之間的比較結(jié)果來控制所述移動對象的軌道。
全文摘要
在用于支持移動對象的駕駛的設(shè)備中，旋度分量計(jì)算器將環(huán)境場的相對運(yùn)動投影在通過對移動對象的駕駛員的視網(wǎng)膜球體進(jìn)行建模而形成的坐標(biāo)系中。旋度分量計(jì)算器計(jì)算環(huán)境場的經(jīng)投影的相對運(yùn)動圍繞相應(yīng)駕駛員向著凝視點(diǎn)的眼睛方向的每個(gè)旋轉(zhuǎn)分量。目標(biāo)軌道設(shè)置器將等值線設(shè)置為移動對象的目標(biāo)軌道，所述等值線連接環(huán)境場的經(jīng)投影的相對運(yùn)動的一部分旋轉(zhuǎn)分量，該部分旋轉(zhuǎn)分量具有相同的量值。
文檔編號B60W40/11GK102407849SQ201110249940
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者伊能寬, 戶塚誠司, 沢田護(hù) 申請人:株式會社電裝