本發(fā)明涉及對跟隨本車輛前方的前行車輛而行駛的跟隨行駛進行控制的車輛的行駛控制裝置。

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而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)為例如如專利文獻1所公開，通過雷達、照相機等捕捉前行車輛，并自動控制方向盤、變速器、發(fā)動機和制動器的系統(tǒng)，對于在路面上沒有車道標識線、白線的道路上行駛的情況，或者在堵車時等低速行駛時與前行車輛的車間距離變小前方視野受到限制，難以識別車道(白線)的情況下有效。

現(xiàn)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(xiàn)要素：

技術問題

在上述的跟隨行駛系統(tǒng)中，通常以觀測前行車輛的背面區(qū)域而算出的車寬方向的中心位置為控制目標點，并以使本車輛的寬度方向的中心位置與該控制目標點一致的方式進行控制。

然而，在成為跟隨對象的前行車輛是比本車輛小型的車輛時，小型的車輛因為車輛重量和/或重心位置等主要因素而容易受到干擾影響，從而導致像蛇行那樣行駛，或者偏向路肩側、對向車道側行駛的可能性變高。

因此，在跟隨比本車輛小型的車輛而行駛的情況下，與跟隨和本車輛相同大小以上的車輛而行駛的情況相比較，存在本車輛的移動變得過于敏感，蛇行、偏向行駛的行為變得明顯而給駕駛員帶來不安感的隱患。

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，能夠抑制由前行車輛的行為引起的本車輛的不必要的行為的車輛的行駛控制裝置。

技術方案

本發(fā)明的一個方式的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，該行駛控制裝置具備：控制目標點設定部，其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；以及轉向控制量校正部，其基于針對上述控制目標點的目標轉向角與實際轉向角的偏差來校正針對上述目標轉向角的轉向控制量。

本發(fā)明的另一方式的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，該行駛控制裝置具備：控制目標點設定部，其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；以及死區(qū)設定部，其基于上述前行車輛的形狀數(shù)據(jù)，設定針對上述控制目標點的轉向控制中的死區(qū)。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，在跟隨前行車輛行駛時，能夠抑制由前行車輛的行為引起的本車輛的不必要的行為。

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是表示前行車輛的行駛軌跡的說明圖。

圖4是表示相對于前行車輛的轉向控制的死區(qū)的說明圖。

圖5是表示本車輛的相對于前行車輛的行為的修正轉向量的說明圖。

圖6是表示針對前行車輛與本車輛的車寬比的死區(qū)的設定的說明圖。

圖7是表示轉向控制量的校正系數(shù)的說明圖。

圖8是跟隨行駛控制的流程圖。

符號說明

1：照相機

2：圖像識別裝置

10：行駛控制系統(tǒng)

20：行駛環(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：控制目標點設定部

103：死區(qū)設定部

104：轉向控制量校正部

150：通信總線

c1：本車輛

c2：前行車輛

具體實施方式

以下，參照附圖說明本發(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(wǎng)絡的通信總線150將外部環(huán)境識別裝置20、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，主要說明利用車載的照相機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是由從不同的視點拍攝同一對象物的2臺照相機1a、1b構成的立體照相機，且是具有ccd、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車窗內側的后視鏡附近。

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移量(視差)，并將像素偏移量轉換成亮度數(shù)據(jù)等而生成距離圖像。根據(jù)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。

作為車道的白線可以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1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(shù)據(jù)進行處理，算出對左右的白線進行了近似的模型，根據(jù)該模型識別白線。作為白線的近似模型，可以使用將利用霍夫變換求出的直線成分進行連結而得到的近似模型、用二次式等曲線近似而得到的模型。

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基于來自檢測擋位和/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(jù)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、4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4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(jù)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。這些行駛控制是以行駛控制裝置100的控制部101和控制目標點設定部102為主要部分來執(zhí)行的。

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。此時，對前行車輛的跟隨行駛控制成為如下控制：即，通過以使本車輛的在車道內的橫向位置與由控制目標點設定部102設定的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。

控制目標點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，將該中心位置作為前行車輛的位置來計算行駛軌跡。具體而言，例如，根據(jù)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，將該中心位置作為表示前行車輛的位置的候選點，基于拍攝圖像的每1幀的本車輛的移動量來求出每幀的候選點。并且，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。

詳細而言，根據(jù)圖2所示出的關系，基于本車輛c1的車速v、和根據(jù)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1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＝(zold-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(參照圖3)。在(5)式中，系數(shù)k1表示行駛軌跡的曲率成分，系數(shù)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(shù)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，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。針對該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。

αref＝gf·δx+gff·k1+gy·δyaw…(6)

其中，gf：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

針對該目標轉向角αref的轉向控制作為基于目標轉向角αref與當前的實際轉向角αt之間的偏差的向目標轉向轉矩的控制來執(zhí)行。針對目標轉向轉矩的控制，具體而言，作為電動助力轉向馬達的電流控制來執(zhí)行，例如，如以下的(7)式所示，以基于pid控制的驅動電流im來驅動電動助力轉向馬達。

im＝kv·(gp·(αref-αt)+gi·∫(αref-αt)dt+gd·d(αref-αt)/dt)

…(7)

其中，kv：馬達電壓-電流的轉換系數(shù)

gp：比例增益

gi：積分增益

gd：微分增益

在這樣的對前行車輛的跟隨行駛中，在前行車輛是比本車輛小型的車輛的情況下，由于車輛重量和/或重心位置等主要因素而容易受到干擾影響，有車輛橫向位置以高頻率、高振幅變化的趨勢。其結果，在前行車輛是比本車輛小型的車輛的情況下，導致像蛇行那樣行駛，或者偏向路肩側、對向車道側行駛的可能性高，存在跟隨該前行車輛的本車輛的移動變得過于敏感，蛇行、偏向行駛的行為變得明顯而給駕駛員帶來不安感的隱患。

因此，如圖1所示，行駛控制裝置100除了具備控制部101、控制目標點設定部102以外，還具備死區(qū)設定部103、轉向控制量校正部104，以抑制由前行車輛的行為引起的本車輛的不必要的行為，且不給駕駛員帶來不安感。

死區(qū)設定部103基于前行車輛的形狀數(shù)據(jù)設定轉向控制的死區(qū)的寬度d。在本實施方式中，基于從照相機1的拍攝圖像獲取的前行車輛的形狀數(shù)據(jù)與預先存儲在本車輛的裝置內的對應的形狀數(shù)據(jù)之間的關系，判斷前行車輛是否是比本車輛小型的車輛，在前行車輛是比本車輛小型的車輛的情況下，設定死區(qū)的寬度d。作為前行車輛與本車輛的形狀數(shù)據(jù)的關系，可以使用車寬比、面積比(向以車寬方向為x軸、以車高方向為y軸時的平面上的投影面積之比)、縱橫比(車高/車寬)等。

具體而言，如圖4所示，在判斷為前行車輛c2是比本車輛c1小型的車輛時，在以對此時的前行車輛c2進行跟隨行駛的控制目標點為中心的預定范圍設定死區(qū)的寬度d，即使前行車輛c2蛇行，在本車輛c1的中心點與控制目標點的偏差λ在死區(qū)的寬度d內的情況下，就不修正本車輛c1的轉向量而進行保持。

即，在前行車輛c2為本車輛c1以上的大小的情況下，如圖5中虛線所示，針對表示本車輛的行進道路偏差的目標轉向角αref與實際轉向角αt的偏差δα修正本車輛c1的轉向量α，但在前行車輛c2是比本車輛c1小型的車輛的情況下，如圖5中實線所示，在圖中由(d)表示的死區(qū)的區(qū)域內，針對目標轉向角αref與實際轉向角αt的偏差δα抑制本車輛c1的轉向量α的修正，防止本車輛的過于敏感的反應。

在本實施方式中，死區(qū)的寬度d基于前行車輛的車寬與本車輛的車寬的車寬比來進行設定。即，死區(qū)設定部103將根據(jù)照相機1的拍攝圖像得到的前行車輛的背面區(qū)域的x軸方向的右端位置與左端位置的差作為前行車輛的車寬w2計算出，基于該車寬w2與預先已知的本車輛的車寬w1的車寬比w2/w1，通過例如參照圖表等算出系數(shù)kd，將該系數(shù)kd與前行車輛的車寬w2相乘而設定死區(qū)的寬度d。

圖6表示設定死區(qū)的圖表的特性例，設定成車寬比w2/w1越小，即前行車輛比本車輛越小，則系數(shù)kd越大的特性。系數(shù)kd最大設定為例如kd＝0.8左右，在w2/w1≥1.0即前行車輛是本車輛以上的大小的情況下，kd＝0，即實質上不存在死區(qū)。

應予說明，為了容易說明，圖6的圖表作為基于車寬比w2/w1來設定系數(shù)kd的圖表而進行了說明，但由于本車輛的車寬w1是已知的常量，所以也可以將預先使從參照參數(shù)(車寬比w2/w1)反推得到的前行車輛的車寬w2與圖表上的相應的系數(shù)kd的值相乘而得到的值(死區(qū)的寬度d)直接存儲到圖表中。

另外，在圖6的圖表中，基于車寬比w2/w1來設定系數(shù)kd，但也可以基于前行車輛的車寬w2來設定系數(shù)kd。即，本車輛的車寬是已知的，且通過檢測前行車輛的車寬，可以知曉前行車輛是否是比本車輛小型的車輛，因此可以根據(jù)前行車輛的形狀數(shù)據(jù)唯一地設定死區(qū)的寬度。

轉向控制量校正部104在前行車輛偏向路肩側、對向車道側行駛的情況下，校正針對目標轉向角的轉向控制量而抑制由前行車輛的行為引起的本車輛的不必要的行為。該轉向控制量的校正使用根據(jù)目標轉向角αref與實際轉向角αt的偏差δα而設定的校正系數(shù)kα(kα≤1.0)，來向降低轉向控制量的方向進行校正。

此時，對于前行車輛是否偏向行駛，在能夠識別車道(白線)的情況下，可以根據(jù)前行車輛相對于車道中央位置的橫向位置來判斷，另一方面，在堵車行駛時等照相機1的視野受到前行車輛限制而無法識別車道(白線)的情況下，可以根據(jù)實際轉向角、目標轉向角與實際轉向角的偏差等判斷偏向行駛。如果是通常的行駛環(huán)境，則車道寬度和在車道內轉向角的最大值可以是已知的，因此在實際轉向角和/或目標轉向角與實際轉向角的偏差超過預定的閾值的情況下，可以判斷為前行車輛偏向行駛(本車輛也跟隨前行車輛偏向行駛)。

另外，校正系數(shù)kα例如可以參照如圖7所示的特性的圖表進行設定。在圖7的例子中，顯示出隨著目標轉向角αref與實際轉向角αt的偏差δα從小的區(qū)域逐漸變大，kα從1.0單調遞減地變小的特性。利用該校正系數(shù)kα進行的降低轉向控制量的校正，具體而言，例如通過與利用上述的(6)式得到的目標轉向角αref，或者利用(7)式得到的電動助力轉向馬達的驅動電流im相乘來執(zhí)行，使跟隨行駛中的本車輛的轉向角、轉向力降低而抑制本車輛的不必要的行為。

另外，更詳細而言，校正系數(shù)kα可以以目標轉向角αref中的對于本車輛位置與控制目標點的偏差的反饋增益gf為主，適當?shù)胤峙涞綄τ谛旭傑壽E與本車輛的相對橫擺角的反饋增益gy、針對目標轉向轉矩的pid控制中的控制增益(比例增益gp、積分增益gi、微分增益gd)等進行乘法運算，由此降低各個增益，將目標轉向角αref、電動助力轉向馬達的驅動電流im以降低的方式進行校正。

接下來，使用圖8的流程圖對行駛控制裝置100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，從步驟s1進入步驟s2，將前行車輛的背面區(qū)域的中心位置設定為對前行車輛跟隨行駛的控制目標點。

接下來，進入步驟s3算出前行車輛的車寬w2，根據(jù)參照基于該前行車輛的車寬w2與預先存儲在裝置內的本車輛的車寬w1的車寬比w2/w1的圖表等來設定死區(qū)的寬度d(參照圖6)。然后，在步驟s4中調查控制目標點與本車輛的中心位置的偏差是否在死區(qū)內。

其結果在控制目標點與本車輛的中心位置的偏差在死區(qū)內的情況下，從步驟s4進入步驟s5，調查前行車輛是否偏向路肩側或者對向車道側行駛。然后，在控制目標點與本車輛的中心位置的偏差在死區(qū)內，且前行車輛未偏向行駛的情況下，從步驟s5進入步驟s6并保持當前的轉向角。

另一方面，在步驟s4中，在控制目標點與本車輛的中心位置的偏差偏離死區(qū)的情況下，從步驟s4進入步驟s7，調查前行車輛是否偏向行駛。并且，在前行車輛未偏向行駛的情況下，從步驟s7進入步驟s9，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。此時的跟隨行駛控制以針對控制目標點的轉向控制，即基于控制目標點與本車輛的中心位置的偏差修正轉向角的轉向控制為核心來執(zhí)行。

另外，在步驟s7中前行車輛偏向行駛的情況下，從步驟s7進入步驟s8，根據(jù)參照基于針對控制目標點的目標轉向角αref與當前的實際轉向角αt的偏差δα的圖表等來設定轉向控制量的校正系數(shù)kα(參照圖7)。然后，在步驟s9中，基于利用校正系數(shù)kα以降低的方式校正的轉向控制量來執(zhí)行針對控制目標點的轉向控制。

這樣，在本實施方式中，在將前行車輛的車寬方向的設定位置作為控制目標點進行跟隨行駛時，即使在前行車輛是比本車輛小型的車輛且顯示出蛇行、偏向行駛之類的行為時，也能夠抑制由該前行車輛的行為引起的本車輛的不必要的行為，不會給駕駛員帶來不安感。