本發(fā)明涉及一種車輛的行駛控制裝置，該車輛的行駛控制裝置對跟隨本車輛前方的前行車輛進行行駛的跟隨行駛進行控制。

背景技術：

以往，在汽車等車輛中，已知有跟隨在本車輛的前方行駛的前行車輛進行行駛的跟隨行駛系統(tǒng)。該對前行車輛的跟隨行駛系統(tǒng)例如如專利文獻1所公開的，通過雷達和/或照相機等捕捉前行車輛，并自動地控制方向盤、變速器、發(fā)動機和制動器。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2004-322916號公報

技術實現要素：

技術問題

在上述的跟隨行駛系統(tǒng)中，通常以根據觀測前行車輛的背面區(qū)域而計算出的車寬方向的中心位置來計算行駛軌跡，并使本車輛的車寬方向的中心位置與計算出的行駛軌跡一致的方式進行控制。

然而，如果前行車輛向對向車道側或路肩側偏向行駛，則本車輛也按照該前行車輛的偏向行駛而進行偏向行駛。因此，在前行車輛的車寬小于本車輛的車寬的情況下，如圖11、圖12所示，存在本車輛c1的車身的一部分超出車道線lc、ls的可能性。

在圖11所示的例子中，雖然前行車輛c2靠道路rd的中央的車道線lc行駛，沒有超出車道線lc，但跟隨前行車輛c2的本車輛c1由于車寬比前行車輛大，因此導致車身的一部分超出中央的車道線lc，不僅給駕駛員帶來不安感，還存在安全性受損的隱患。

另外，在圖12所示的例子中，雖然前行車輛c2靠道路rd的路肩側的車道線ls行駛，沒有超出車道線ls，但跟隨前行車輛c2的本車輛c1由于車寬比前行車輛大，因此導致車身的一部分超出路肩側的車道線ls，同樣地，不僅給駕駛員帶來不安感，還存在安全性受損的隱患。

本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，目的在于提供一種在跟隨前行車輛行駛時，能夠抑制本車輛按照前行車輛的偏向行駛而進行偏向行駛，防止本車輛超出車道線，從而確保安全的車輛的行駛控制裝置。

技術方案

本發(fā)明的一個形態(tài)的車輛的行駛控制裝置為對跟隨本車輛前方的前行車輛進行行駛的跟隨行駛進行控制的車輛的行駛控制裝置，具備：前行車輛偏向行駛判斷部，計算上述前行車輛的在車道內的橫向位置，判斷上述前行車輛是否偏離車道中央的設定范圍而進行偏向行駛；和控制目標點設定部，在判斷為上述前行車輛未偏向行駛的情況下，將上述前行車輛的車寬方向的設定位置設定為上述跟隨行駛的控制目標點，在判斷為上述前行車輛偏向行駛的情況下，將從上述前行車輛的車寬方向的設定位置朝著與上述前行車輛偏離上述設定范圍的方向相反的方向偏移了預定的偏移量的位置設定為上述控制目標點。

發(fā)明效果

根據本發(fā)明，在跟隨前行車輛行駛時，能夠抑制本車輛按照前行車輛的偏向行駛而進行偏向行駛，防止本車輛超出車道線，從而確保安全。

附圖說明

圖1是行駛控制系統(tǒng)的構成圖。

圖2是車輛移動量的說明圖。

圖3是示出前行車輛的行駛軌跡的說明圖。

圖4是示出在前行車輛靠道路中央行駛的情況下的本車輛的行駛狀態(tài)的說明圖。

圖5是示出在前行車輛靠路肩行駛的情況下的本車輛的行駛狀態(tài)的說明圖。

圖6是示出車寬度差與偏移量的關系的說明圖。

圖7是示出前行車輛的橫向位置與偏移量的關系的說明圖。

圖8是示出在無法識別一側的車道線的情況下的本車輛的橫向位置偏移的說明圖。

圖9是示出在無法識別兩側的車道線的情況下的本車輛的橫向位置偏移的說明圖。

圖10是跟隨行駛控制的流程圖。

圖11是示出在現有的跟隨行駛中前行車輛靠道路中央行駛的情況下的本車輛的行駛狀態(tài)的說明圖。

圖12是示出在現有的跟隨行駛中前行車輛靠路肩行駛的情況下的本車輛的行駛狀態(tài)的說明圖。

符號說明

1：照相機

2：圖像識別裝置

10：行駛控制系統(tǒng)

20：外部環(huán)境識別裝置

30：地圖信息處理裝置

40：發(fā)動機控制裝置

50：變速器控制裝置

60：制動控制裝置

70：轉向控制裝置

100：行駛控制裝置

101：控制部

102：前行車輛偏向行駛判斷部

103：車寬比較部

104：控制目標點設定部

150：通信總線

c1：本車輛

c2：前行車輛

w1、w2：車寬

λ：偏移量

具體實施方式

以下，參考附圖說明本發(fā)明的實施方式。在圖1中，符號10是汽車等車輛的行駛控制系統(tǒng)，執(zhí)行包括車輛的自發(fā)的自動駕駛在內的行駛控制。該行駛控制系統(tǒng)10構成為以行駛控制裝置100為核心，并介由形成車內網絡的通信總線150將外部環(huán)境識別裝置20、地圖信息處理裝置30、發(fā)動機控制裝置40、變速器控制裝置50、制動控制裝置60、轉向控制裝置70等相互連接。

外部環(huán)境識別裝置20通過車載的照相機、毫米波雷達、激光雷達等各種設備識別本車輛周圍的外部環(huán)境。在本實施方式中，作為外部環(huán)境識別裝置20，主要說明通過車載的照相機1和圖像識別裝置2進行的外部環(huán)境的識別。

在本實施方式中，照相機1是由從不同的視點對同一對象物進行拍攝的兩臺照相機1a、1b構成的立體照相機，且是具有ccd和/或cmos等拍攝元件的快門同步的照相機。這些照相機1a、1b以預定的基線長度配置在例如車室內上部的前擋風玻璃內側的后視鏡附近。

由照相機1拍攝的左右一對的圖像通過圖像識別裝置2處理。圖像識別裝置2通過立體匹配處理求出左右圖像的對應位置的像素偏離量(視差)，并將像素偏離量轉換成亮度數據等而生成距離圖像。根據三角測量原理，將距離圖像上的點坐標轉換為以本車輛的車寬方向即左右方向為x軸、以車高方向為y軸、以車長方向即距離方向為z軸的實際空間上的點，三維地識別本車輛行駛的道路的白線(車道)、障礙物、在本車輛的前方行駛的車輛等。

作為車道的白線能夠通過從圖像中提取成為白線的候選的點群，并算出連結該候選點的直線和/或曲線來識別。例如，在設定于圖像上的白線檢測區(qū)域內，在設定于水平方向(車寬方向)的多個搜索線上進行亮度發(fā)生預定以上變化的邊緣的檢測，并針對每個搜索線檢測出一組白線起始點和白線結束點，將白線起始點與白線結束點之間的中間區(qū)域提取為白線候選點。

然后，對基于每單位時間的車輛移動量的白線候選點的空間坐標位置的時間序列數據進行處理，計算近似左右的白線的模型，根據該模型識別白線。作為白線的近似模型，能夠使用將通過霍夫變換求得的直線成分進行連結而得到的近似模型、和/或用二次式等曲線近似而得到的模型。

地圖信息處理裝置30具備地圖數據庫，基于來自gps衛(wèi)星等的信號對本車輛位置進行定位，并與地圖數據進行對照。地圖數據庫中包括用于表示車輛行駛的路徑向導和/或車輛的當前位置的地圖數據、和用于進行包括自動駕駛在內的駕駛輔助控制的高清晰度的地圖數據。

地圖信息處理裝置30介由未圖示的顯示裝置將基于對本車輛位置的定位結果與地圖數據的對照的行駛路徑向導和/或交通信息提示給駕駛員，另外，將本車輛和前行車輛所行駛的道路的曲率、車道寬度、路肩寬度等道路形狀數據、和/或道路方位角、道路白線類別、車道數等行駛控制用的地圖信息進行輸出。

發(fā)動機控制裝置40基于來自檢測發(fā)動機運轉狀態(tài)的各種傳感器的信號以及介由通信總線150發(fā)送的各種控制信息，來控制發(fā)動機(未圖示)的運轉狀態(tài)。發(fā)動機控制裝置40例如基于吸入空氣量、節(jié)氣門開度、發(fā)動機水溫、吸氣溫度、空氣燃料比、曲柄角、加速踏板開度、其他的車輛信息來執(zhí)行以燃料噴射控制、點火時間控制、電子控制節(jié)氣閥的開度控制等為主的發(fā)動機控制。

變速器控制裝置50基于來自檢測檔位和/或車速等的傳感器的信號和/或介由通信總線150發(fā)送的各種控制信息，來控制供給到自動變速器(未圖示)的油壓，并根據預先設定的變速特性控制自動變速器。

制動控制裝置60例如基于制動開關、四個輪的輪速、方向盤角、橫擺率、其他的車輛信息，來與駕駛員的制動操作獨立地控制四個輪的制動裝置(未圖示)。另外，制動控制裝置60基于各輪的制動力計算各輪的制動液壓，進行防抱死制動系統(tǒng)和/或防側滑控制等。

轉向控制裝置70例如基于車速、駕駛員的轉向轉矩、方向盤角、橫擺率、其他的車輛信息，來控制基于設置于車輛的轉向系統(tǒng)的電動助力轉向馬達(未圖示)的輔助轉矩。另外，轉向控制裝置70根據來自行駛控制裝置100的指示，在對行駛于本車輛的前方的前行車輛進行跟隨行駛時，以跟隨前行車輛的行駛軌跡的轉向量來驅動控制電動助力轉向馬達。

接下來，對成為行駛控制系統(tǒng)10的核心的行駛控制裝置100進行說明。行駛控制裝置100基于通過外部環(huán)境識別裝置20得到的外部環(huán)境的識別結果，執(zhí)行沿著本車輛的行駛車道的行進道路的行駛控制以及跟隨前行車輛進行行駛的跟隨行駛控制。這些行駛控制由成為行駛控制裝置100的主要部分的控制部101來執(zhí)行。

詳細而言，在本車輛前方未捕捉到前行車輛的情況下，控制部101識別道路的白線并檢測本車輛的行駛車道，設定沿著該行駛車道的行進道路。并且，以在該行進道路上以設定車速進行行駛的方式執(zhí)行介由發(fā)動機控制裝置40、變速器控制裝置50、制動控制裝置60和轉向控制裝置70的行駛控制。

另一方面，在本車輛前方捕捉到前行車輛的情況下，控制部101以維持與前行車輛的預定的車間距離，同時在行進道路上以設定車速進行行駛的方式執(zhí)行介由發(fā)動機控制裝置40、變速器控制裝置50、制動控制裝置60和轉向控制裝置70的行駛控制。另外，在堵車時等那樣的低速行駛時，控制部101進行跟隨前行車輛而行駛的跟隨行駛控制。

在該對前行車輛的跟隨行駛中，控制部101計算前行車輛的行駛軌跡，以與該行駛軌跡一致的方式進行介由轉向控制裝置70的轉向控制，并且執(zhí)行介由發(fā)動機控制裝置40、變速器控制裝置50、制動控制裝置60的行駛驅動控制。在該情況下，對前行車輛的跟隨行駛控制通常成為如下控制：即，通過將前行車輛的背面區(qū)域的車寬方向的設定位置設定為控制目標點，并以使本車輛的在車道內的橫向位置與控制目標點一致的方式修正轉向角，來確定本車輛的行進方向。設定為控制目標點的前行車輛的位置基本上設定在前行車輛的背面區(qū)域的車寬方向的中心位置。

前行車輛的行駛軌跡例如，基于照相機1的拍攝圖像的每一幀的本車輛的移動量求出前行車輛的位置的每幀的候選點，將對該候選點的點群進行了近似的曲線作為前行車輛的行駛軌跡計算出。對于前行車輛的位置，從照相機1的拍攝圖像求出前行車輛的背面區(qū)域的中心位置，將該中心位置作為示出前行車輛的位置的候選點。

詳細而言，根據圖2所示出的關系，基于本車輛c1的車速v和根據本車輛c1的橫擺率求出的橫擺角θ，使用以下的(1)式和(2)式來計算幀率δt(直到拍攝圖像更新一幀為止的時間)下的向本車輛c1’的移動量δx、δz。

δx＝v·δt·sinθ…(1)

δz＝v·δt·cosθ…(2)

接下來，如以下的(3)式和(4)式所示，對于在前一幀以前檢測到的前行車輛的候選點pold(xold,zold)，通過在減去本車輛的移動量δx、δz之后進行向當前幀中的車輛固定坐標系(x',z')的坐標變換來計算當前幀中的前行車輛的候選點ppre(xpre,zpre)的坐標。

xpre＝(xold-δx)·cosθ-(zold-δz)·sinθ…(3)

zpre＝(xold-δx)·sinθ+(zold-δz)·cosθ…(4)

并且，通過對這些候選點的點群應用例如最小二乘法來求出如以下的(5)式所示的曲線，并將該曲線作為前行車輛的行駛軌跡p(參考圖3)。在(5)式中，系數k1表示行駛軌跡的曲率成分，系數k2表示行駛軌跡的橫擺角成分(行駛軌跡相對于本車輛的傾斜成分)，系數k3表示行駛軌跡相對于本車輛的橫向位置成分。

p＝k1·z²+k2·z+k3…(5)

如上所述，在跟隨前行車輛的行駛軌跡的控制中，將前行車輛的背面區(qū)域的車寬方向的中心位置作為控制目標點來控制本車輛的轉向角。因此，如圖4所示，在前行車輛c2靠道路rd的中央的車道線(白線)lc行駛的情況下，或相反地，如圖5所示，在前行車輛c2靠道路rd的路肩側的車道線ls行駛的情況下，在現有的跟隨行駛控制中，存在本車輛c1也按照前行車輛c2的偏向行駛而進行偏向行駛，且在本車輛c1的車寬w1比前行車輛c2的車寬w2大的情況下，本車輛c1的車身的一部分超出車道線的隱患。

對于這樣的前行車輛的偏向行駛，行駛控制裝置100在跟隨行駛控制中，通過基于前行車輛的在車道內的橫向位置和車寬，使本車輛的在行進道路的橫向位置偏移，從而防止本車輛超出車道線，確保安全。因此，如圖1所示，行駛控制裝置100除了作為主要功能部的控制部101之外，還具備前行車輛偏向行駛判斷部102、車寬比較部103和控制目標點設定部104。

前行車輛偏向行駛判斷部102對于從照相機1的拍攝圖像識別的車道(白線)，求出前行車輛的在車道內的橫向位置，并判斷前行車輛是否靠左右的白線中的任一側偏向行駛。具體來說，判斷前行車輛是否向左右任一側超出設定于車道中央(左右白線的中央)的設定范圍而進行行駛。

車道中央的設定范圍為死區(qū)，前行車輛偏向行駛判斷部102在前行車輛的橫向位置位于死區(qū)內的情況下，判斷為前行車輛未偏向行駛，在前行車輛的橫向位置偏離死區(qū)的情況下，判斷為前行車輛偏向行駛。然后，將偏離了設定范圍(死區(qū))的方向、以及前行車輛的橫向位置離車道中央的偏離量等與前行車輛的偏向行駛的判斷結果一起發(fā)送給控制目標點設定部104。

車寬比較部103將前行車輛的背面區(qū)域的在x軸方向的右端位置與左端位置的差值作為前行車輛的車寬w2計算出，并與本車輛的車寬w1進行比較。然后，車寬比較部103將前行車輛的車寬w2與本車輛的車寬w1的比較結果以及兩者的車寬的差值等數據，發(fā)送至控制目標點設定部104。在本實施方式中，如以下所說明的那樣，僅在w2＜w1的情況下，也就是說僅在本車輛的車寬比前行車輛的車寬大的情況下，在控制目標點設定部104中，使控制目標點從前行車輛的車寬方向的中心位置偏移。

控制目標點設定部104基于由前行車輛偏向行駛判斷部102得到的前行車輛的偏向行駛判斷結果和由車寬比較部103得到的車寬的比較結果，設定跟隨行駛中的轉向控制的控制目標點，并向控制部101發(fā)送。在判斷為前行車輛未偏向行駛的情況下，或者本車輛的車寬在前行車輛的車寬以下的情況下，將前行車輛的背面區(qū)域的車寬方向的中心位置(前行車輛的車寬w2的中間點)設定為控制目標點。

另一方面，在判斷為前行車輛偏離車道中央的設定范圍而進行偏向行駛，且本車輛的車寬比前行車輛的車寬大的情況下，控制目標點設定部104使控制目標點從前行車輛的車寬方向的中心位置朝著與前行車輛偏離了設定范圍的方向相反的方向偏移偏移量λ。

在圖4所示的例子中，通過將控制目標點設定在相對于前行車輛c2的背面區(qū)域的車寬方向的中心位置，朝著與前行車輛靠道路中央側相反的方向偏移了偏移量λ的位置，來防止本車輛c1向對向車道側突出。另外，在圖5所示的例子中，通過將控制目標點設定在朝著與前行車輛靠路肩側相反的道路中央方向偏移了偏移量λ的位置，來防止本車輛c1向路肩側突出。

在該情況下的偏移量λ可以為預先設定的固定值，或者可以基于本車輛的車寬w1與前行車輛的車寬w2的車寬度差δw來設定。例如，如圖6所示，預先將車寬度差δw與偏移量λ的關系進行映射化，并參照該映射來設定偏移量λ。因為本車輛的車寬比前行車輛的車寬越大，則本車輛超出車道線的危險性越高，所以圖6的映射設定為車寬度差δw(δw＝w1-w2：w1＞w2)越大，則偏移量λ越大的特性。

另外，偏移量λ也可以基于前行車輛的在車道內的橫向位置離車道中央的橫向偏離量dx來設定。在本車輛的車寬比前行車輛大的情況下，前行車輛離車道中央的橫向偏離量dx越大，則本車輛超出車道線的危險性越高。因此，如圖7所示，作成橫向偏離量dx越大則偏移量λ越大的特性的映射，并參照該映射設定偏移量λ。在圖7中，λ＝0的橫向偏離量dx的區(qū)域是相當于死區(qū)(一半)的區(qū)域。

應予說明，在本實施方式中，在前行車輛的車寬為本車輛的車寬以上的情況下，不論前行車輛偏向行駛判斷部102的判斷結果如何，都將前行車輛的車寬方向的中心位置設定為控制目標點。然而，并不限于此，也可以不論前行車輛與本車輛的車寬的大小如何，基于前行車輛是否偏向行駛的判斷結果，使控制目標點偏移。

在此，跟隨行駛控制中的控制目標點的偏移是基于車道(白線)的識別結果來執(zhí)行的，但存在由于降雨、降雪、霧等環(huán)境條件的變化，雖然能夠識別前行車輛但不能識別道路的白線的情況。另外，還存在道路本身不存在白線的情況。在這樣的情況下，行駛控制裝置100利用在直到不能識別白線之前所存儲的車道寬度、和/或來自地圖信息處理裝置30的地圖信息來使控制目標點偏移。

例如，將由外部環(huán)境識別裝置20識別的車道的車道寬度wm存儲于行駛控制裝置100內的存儲器，并隨時更新。并且，如圖8所示，在變得無法識別一側的白線ls的情況下，通過從存儲器讀取在變得無法識別一側的白線ls之前的車道寬度wm，并以能夠識別的一側的白線lc為基準推測前行車輛c2的橫向位置，從而確定控制目標點的偏移量。在該情況下，也可以取代存儲于存儲器的車道寬度wm，而使用從地圖信息處理裝置30取得的道路形狀數據的車道寬度。

進一步地，在無法識別兩側的白線的狀態(tài)，且也無法取得來自地圖信息處理裝置30的地圖信息的狀態(tài)下，如圖9所示，不論前行車輛c2的橫向位置如何，使控制目標點朝著路肩方向偏移設定量λe。偏移的設定量λe例如由本車輛c1與前行車輛c2的車寬度差δw來確定，通過以確定的設定量來使本車輛c1向路肩方向偏移，即使在前行車輛c2靠道路中央的白線lc行駛的情況下，也能夠將本車輛c1按照前行車輛c2靠道路中央偏向行駛而超出對向車道線的情況防患于未然，從而確保安全。

控制部101以使本車輛的車寬方向的中心位置與控制目標點一致的方式，介由轉向控制裝置70修正當前的轉向角，并控制對前行車輛的跟隨行駛。向控制目標點的轉向控制主要執(zhí)行基于以當前的轉向角行進時的本車輛位置與控制目標點的偏差δx的反饋控制。

例如，如以下的(6)式所示，在基于與控制目標點之間的偏差δx的轉向量上加上基于前行車輛的行駛軌跡的曲率k1的前饋量以及用于使本車輛的橫擺角與行駛軌跡的橫擺角成分k2一致的偏差δyaw的反饋量來計算目標轉向角αref，并以實現該目標轉向角αref的目標轉向轉矩來驅動控制電動助力轉向馬達。

αref＝gl·δx+gff·k1+gy·δyaw…(6)

其中，gl：對于以當前的轉向角行進時的本車輛位置與控制目標點的偏差的反饋增益；

gff：對于行駛軌跡的曲率的前饋增益；

gy：對于行駛軌跡與本車輛的相對橫擺角的反饋增益。

接下來，使用圖10的流程圖對行駛控制裝置100中的對前行車輛的跟隨行駛控制的程序處理進行說明。

在該對前行車輛的跟隨行駛控制中，在最初的步驟s1中，調查是否存在在本車輛的前方的預定范圍內識別到的前行車輛。并且，在沒有識別到前行車輛的情況下，退出本處理，在識別到前行車輛的情況下，進入步驟s2，計算前行車輛的車寬w2。

接下來，進入步驟s3，對預先存儲于裝置內的本車輛的車寬w1和在步驟s2計算出的前行車輛的車寬w2進行比較。然后，在本車輛的車寬w1比前行車輛的車寬w2大(w1＞w2)的情況下，從步驟s3進入步驟s4，在本車輛的車寬w1在前行車輛的車寬w2以下(w1≤w2)的情況下，從步驟s3進入步驟s5。

在步驟s4，判斷前行車輛是否偏離車道中央的設定范圍而進行偏向行駛。其結果，在判斷為前行車輛未偏向行駛的情況下，從步驟s4進入步驟s5，將前行車輛的背面區(qū)域的中心位置設定為對前行車輛進行跟隨行駛的控制目標點。

另一方面，在判斷為前行車輛偏向行駛的情況下，從步驟s4進入步驟s6，在從前行車輛的背面區(qū)域的中心位置偏移了預定量的位置設定控制目標點。這時的偏移量λ如上所述，能夠通過預先設定的固定值、本車輛的車寬w1與前行車輛的車寬w2的車寬度差δw、前行車輛的在車道內的橫向位置的離車道中央的橫向偏離量dx等來設定。

之后，從步驟s5或步驟s6進入步驟s7，以使本車輛的車寬方向的中心位置與控制目標點一致的方式執(zhí)行跟隨行駛控制。該跟隨行駛控制以基于控制目標點與本車輛的中心位置的偏差來修正當前的轉向角的轉向控制為核心來執(zhí)行，抑制本車輛按照前行車輛的偏向行駛而進行偏向行駛，防止本車輛超出車道線。

這樣，在本實施方式中，在以前行車輛的車寬方向的設定位置為控制目標點而跟隨行駛時，在前行車輛偏離車道中央的設定范圍而進行了偏向行駛的情況下，使控制目標點朝著與偏離設定范圍的方向相反的方向偏移。由此，能夠抑制本車輛按照前行車輛的偏向行駛而進行偏向行駛，不會給駕駛員帶來不安感，防止本車輛超出車道線，從而確保安全。