車輛的駕駛輔助系統的制作方法
【專利摘要】本發明的車輛的駕駛輔助系統使轉向控制與減速控制的協調控制最優化，確保在目標行駛路徑中的跟隨精度，并且抑制車體彈性系統的紊亂。在減速度校正值計算部(14)中，求出相對于由目標轉向角計算部(12)算出的目標轉向角下的目標車速，在實際轉向角下成為相同的轉彎曲率的校正車速。然后，在減速度校正部(15)中，在預先設定的時間后以從目標車速成為校正車速的方式校正由目標減速度計算部(13)算出的目標減速度。由此，能夠不發生轉向的反轉地減小基于目標轉向角與實際轉向角的偏差的轉向角控制的反饋校正量，能夠確保在目標行駛路徑中的跟隨精度，并且防止搖擺，抑制車體彈性系統的紊亂。
【專利說明】
車輛的駕駛輔助系統
技術領域
[0001]本發明涉及經由轉向控制和減速控制使本車輛在目標行駛路徑進行跟隨行駛的車輛的駕駛輔助系統。
【背景技術】
[0002]通常，在汽車等車輛中，轉向控制和制動控制作為各自獨立的功能被設置，例如在減速的同時進行轉彎的情況下，由于要求駕駛員的轉向操作量、制動操作量變大，所以存在給駕駛員帶來的操作負擔變大的問題。
[0003]對此，在專利文獻I中公開了如下技術，選擇主要進行轉向控制和制動控制中的任一個，基于該選擇結果，輸出作為對主要側進行的車輛轉彎運動的要求值的主要側要求值，并且向非主要側輸出作為根據目標值與主要側要求值之差的要求值的非主要側要求值，從而進行轉向控制與制動控制的協調控制，減少給駕駛員帶來的操作負擔。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開號公報

【發明內容】

[0007]技術問題
[0008]然而，專利文獻I中公開的技術僅是明確地向轉向控制和減速控制分配車輛轉彎運動的要求值，對于兩者的協調時機、協調程度，不能說一定會被最優化。
[0009]例如，如圖6所示，在使本車輛沿著彎曲的目標行駛路徑行駛時，通過在轉向控制中補償響應滯后、控制誤差的反饋校正量而在實際中成為如該圖中虛線所示的控制軌跡，車體彈性系統的行為被打亂而導致乘坐舒適性變差。為了避免這種情況，即使增加減速控制的分配而明確地減少轉向控制的反饋校正量也存在發生轉向的反轉，在目標行駛路徑的跟隨精度變差的可能性。
[0010]本發明是鑒于上述情況而完成的，目的在于提供能夠使轉向控制和減速控制的協調控制最優化，確保在目標行駛路徑的跟隨精度，并且抑制車體彈性系統紊亂的車輛的駕駛輔助系統。
[0011]技術方案
[0012]本發明的一個方式的車輛的駕駛輔助系統經由轉向控制和減速控制使本車輛在目標行駛路徑進行跟隨行駛，具備:目標轉向角計算部，其計算通過上述目標行駛路徑的彎道區間時的目標轉向角作為目標值，該目標值為在上述彎道區間的在緩和曲線部之后的圓弧曲線部中成為最大轉向角；目標減速度計算部，其計算上述彎道區間中的目標減速度，作為上述圓弧曲線部中的最大橫向加速度成為設定值以下的減速度;減速度校正值計算部，其基于上述目標轉向角和實際轉向角，計算校正與上述目標減速度相對應的目標車速的校正車速；以及減速度校正部，其以上述目標車速成為上述校正車速的方式校正上述目標減速度。
[0013]發明效果
[0014]根據本發明，能夠使轉向控制與減速控制的協調控制最優化，確保在目標行駛路徑的跟隨精度，并且抑制車體彈性系統的紊亂。
【附圖說明】
[0015]圖1是車輛的駕駛輔助系統的構成圖。
[0016]圖2是表示進入彎道的目標行駛路徑的說明圖。
[0017]圖3是表示進入彎道時的目標轉向角和目標減速度的說明圖。
[0018]圖4是表示目標車速的校正的說明圖。
[0019]圖5是表示彎道行駛控制的流程圖。
[0020]圖6是表示現有的彎道行駛時的控制軌跡的說明圖。
[0021]符號說明
[0022]1:駕駛輔助系統
[0023]10:行駛控制裝置
[0024]11:目標行駛路徑計算部
[0025]12:目標轉向角計算部
[0026]13:目標減速度計算部
[0027]14:減速度校正值計算部
[0028]15:減速度校正部
[0029]16:轉向角控制部
[0030]20:外部環境監視裝置
[0031]40:制動控制裝置
[0032]50:轉向控制裝置
[0033]Dref:目標減速度
[0034]Vref:目標車速
[0035]Vref 2:校正車速
[0036]Td:設定時間
[0037]R:彎道半徑
[0038]δΗ:實際轉向角
[0039]3max:最大轉向角
[0040]Sref:目標轉向角
【具體實施方式】
[0041]以下，參照【附圖說明】本發明的實施方式。在圖1中，符號I是車輛的駕駛輔助系統，對駕駛員的駕駛操作執行包括基于本車輛的外部環境的識別結果的自動駕駛的駕駛輔助控制。該駕駛輔助系統I構成為以行駛控制裝置10為中心，外部環境監視裝置20、發動機控制裝置30、制動控制裝置40、轉向控制裝置50、警報控制裝置60等與車載網絡100連接。
[0042]外部環境監視裝置20是組合能夠自主地識別外部環境的裝置組和經由與外部的通信而獲取信息的裝置組而構成的。作為前者的裝置組，有拍攝車輛的外部環境并對所拍攝的圖像進行處理而識別外部環境的照相機單元20A、接收來自存在于車輛周邊的立體物的反射波的雷達單元(激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達等)20B等。另外，作為后者的裝置組，有利用GPS(Global Posit1ning System:全球定位系統)等對本車位置(經度、瑋度、高度)進行定位的本車位置定位單元20C;與本車位置定位單元20C—體地構成并在地圖圖像上表示所定位的本車位置而進行路徑導航，并且使用存儲在系統內的精細的地圖數據而輸出道路的形狀、分支點(交叉點)的位置坐標數據、道路種類(高速道路、干線道路、市政道路等)的數據、存在于地圖上的節點附近的設施信息相關的數據等的導航單元20D;獲取道路-車輛間通信、車輛-車輛間通信的道路交通信息的道路交通信息通信單元20E等。
[0043]在此，在本實施方式中，照相機單元20A是使立體照相機21與圖像處理部22—體化而構成的。立體照相機21由例如使用了CCD、CM0S等固體拍攝元件的左右I組的照相機構成。這些I組的照相機例如以一定的間隔安裝于車室內的頂棚前方，從不同的視角對車外的對象進行立體拍攝，并將拍攝圖像輸出到圖像處理部22。
[0044]圖像處理部22對于由左右I組的立體照相機21拍攝的本車輛前方的左右一對的圖像，根據三角測量的原理，從對應的位置的偏移量生成距離信息。然后，基于該距離信息識別本車輛前方的立體物、道路的白線、護欄等外部環境，基于這些識別信息等計算本車行駛路徑。此外，圖像處理部22基于所識別的立體物的數據等檢測本車行駛路徑上的先行車輛，計算本車輛與先行車輛的車間距離、先行車輛相對于本車輛的車速(相對速度)、先行車輛的加速度(減速度)等，作為先行車輛信息輸出到行駛控制裝置10。
[0045]發動機控制裝置30是控制車輛的發動機(未圖示)的駕駛狀態的公知的控制裝置，例如基于吸入空氣量、節氣門開度、發動機水溫、吸氣溫度、空燃比、曲柄角、加速器開度、其他車輛信息來進行燃料噴射控制、點火時期控制、電子控制節氣門的開度控制等主要的控制。
[0046]制動控制裝置40是例如基于制動器開關、4個車輪的車輪速度、方向盤角、橫擺率、其他車輛信息，能夠與駕駛員的制動操作獨立地控制4個車輪的制動裝置(未圖示)，并進行公知的防抱死制動系統(Antilock Brake System)、防側滑控制等控制施加于車輛的橫擺力矩的橫擺力矩控制以及進行橫擺制動控制的公知的控制裝置。并且，制動控制裝置40在從行駛控制裝置10輸入各輪的制動力的情況下，基于該制動力計算各輪的制動液壓，使制動驅動部(未圖示)動作。
[0047]轉向控制裝置50是例如基于車速、駕駛員的轉向力矩、方向盤角、橫擺率、其他車輛信息來控制設置于車輛的轉向系統的電動助力轉向馬達(未圖示)的輔助力矩的公知的控制裝置。另外，轉向控制裝置50能夠進行使上述的行駛車道維持在設定車道而進行行駛控制的車道保持控制、進行防止從行駛車道脫離的控制的車道脫離防止控制，這些車道保持控制、車道脫離防止控制所需要的轉向角或轉向力矩通過行駛控制裝置10計算并被輸入到轉向控制裝置50，根據所輸入的控制量對電動助力轉向馬達進行驅動控制。
[0048]警報控制裝置60是在車輛的各種裝置產生異常的情況下適當發出警報的裝置，例如使用監視器、顯示器、報警燈等視覺性輸出和揚聲器/蜂鳴器等聽覺性輸出中的至少一種來進行警報/告知。另外，在通過駕駛員的超馳操作(Override operat1n)進行的駕駛輔助控制停止時向駕駛員告知當前的駕駛狀態。
[0049]成為具有以上各裝置的駕駛輔助系統I的核心的行駛控制裝置10基于來自各裝置20、30、40、50的信息、由車速傳感器、轉向角傳感器、橫擺率傳感器、橫向加速度傳感器等各種傳感器類70檢測到的本車輛的駕駛狀態信息，協調包括跟隨行駛的定速行駛控制、車道保持控制、車道脫離防止控制等而進行包括自動駕駛的駕駛輔助控制。特別是在自動駕駛中通過彎道時，確保對目標行駛路徑的跟隨精度并且抑制車體行為的變化，因此最優化地執行轉向控制與減速控制的協調控制。
[0050 ]因此，對于行駛控制裝置1，作為彎道行駛中的轉向和減速的協調控制功能，如圖1中所示，具備目標行駛路徑計算部11、目標轉向角計算部12、目標減速度計算部13、減速度校正值計算部14、減速度校正部15、轉向角控制部16。這些功能部進行的轉向和減速的協調控制使制動器進行的橫擺控制最優化而抑制因轉向而導致的橫擺控制的響應滯后、誤差所引起搖擺，通過最適地設定進入彎道時的減速時機和減速度的大小，從而不產生轉向的反轉地減少轉向控制的反饋校正量，由此確保在目標行駛路徑的跟隨精度，并且抑制車體彈性系統的紊亂。
[0051 ]具體而言，目標行駛路徑計算部11基于從外部環境監視裝置20獲取的本車輛的位置信息(瑋度、經度)、構成行駛路徑的地圖數據上的各節點的位置(瑋度、經度)、道路的直線區間、彎道區間(緩和曲線部、圓弧曲線部)的數據、道路白線數據等計算本車輛的目標行駛路徑。對于彎道行駛中的本車輛的目標行駛路徑，例如如圖2所示，設定為彎道的深度(交角)為Θ，從直線區間S起經過緩和曲線部Cl，與具有一定的彎道半徑R的圓弧曲線部C2連結的路徑，在以本車輛的重心位置為原點，以車體前方側為X軸，以車寬度方向為Y軸的車輛坐標系中，計算為通過根據道路形狀數據和白線數據識別的本車輛的行駛車道的中央的曲線。
[0052]目標轉向角計算部12基于本車輛的速度V、本車輛位置(x，y)、相對于目標行駛路徑的橫擺角Qyaw等，計算用于在目標行駛路徑進行跟隨行駛的目標轉向角Sref，并輸出到減速度校正值計算部14和轉向角控制部16。彎道區間的目標轉向角Sref包括緩和曲線部中的目標轉向角知ef_cl和圓弧曲線部中的目標轉向角Sref_r，如圖3所示，作為緩和曲線部Cl中的轉向角波形收斂于根據圓弧曲線部C2中的彎道半徑(最小半徑)R和車輛規格求出的最大轉向角3max那樣的目標值而被算出。
[0053]在此，緩和曲線部Cl中的目標轉向角Sref_cl作為本車輛的橫向的加加速度(橫向加加速度:d3y/dx3)成為最小的目標值而被算出。例如，如以下的(I)式所示，使用對與加加速度最小軌跡(Jerk minimum trajectory)相關的多項式進行了微分處理的函數J(x)，求出目標轉向角作為該函數J(X)的賦予最小值的波形。應予說明，(I)式中的A，B是彎道形狀相關的調整參數。
[0054]J(x)=30.(x/A)4—60.(x/A)3+30.(x/A)2.Β/Α2...(1)
[0055]目標減速度計算部13基于本車輛的速度V、目標行駛路徑(X，Y，R)計算使彎道半徑(最小半徑)R中的最大橫向加速度為設定值(例如0.2G)以下的減速度作為目標減速度Dref0如圖3所示，該目標減速度Dref是在緩和曲線部Cl的區間使本車輛的車速減速到目標車速Vref，在圓弧曲線部C2中用于能夠以恒定速度行駛的減速度。
[0056]減速度校正值計算部14基于由目標轉向角計算部12算出的目標轉向角Sref和利用轉向角傳感器檢測到的實際轉向角狃，計算用于校正目標減速度Dref的校正值。該校正值是用于根據目標轉向角知ef與實際轉向角δΗ的偏差而增減目標減速度Dref的車速校正值，計算相對于目標轉向角Sref和目標車速Vref在實際轉向角δΗ下成為相同的轉彎曲率的校正車速(校正后的目標車速)Vref2。然后，在接下來的減速度校正部15中，以基于當前的目標減速度Dref的目標車速Vref成為校正車速Vref2的方式校正目標減速度Dref。
[0057]即，通過根據與目標行駛路徑的偏差，在最適的時機調整減速度并增減制動器的橫擺力矩，從而不產生轉向的反轉地減小基于目標轉向角Sref與實際轉向角δΗ的偏差的轉向角控制的反饋量。由此，能夠確保相對于目標行駛路徑的跟隨精度，并且能夠防止搖擺而抑制車體彈性系統的紊亂。
[0058]具體而言，例如如圖4所示，預先將轉向角δ、曲率P與車速V之間的關系映射，基于目標轉向角知ef和當前的實際轉向角δΗ并參照所制成的校正圖。圖4例示了實際轉向角δΗ比目標轉向角知ef小的情況，求出得到與目標轉向角Sref和目標車速Vref下的轉彎曲率相同的曲率的實際轉向角δΗ下的車速作為低速側的校正車速Vref2，以當前的目標車速Vref成為更低速的校正車速Vref 2的方式使目標減速度Dref變大。
[0059]相反，在因為道路的超高(Cant)等而導致實際轉向角δΗ過于大于目標轉向角Sref的情況下，求出校正車速Vref2作為比目標車速Vref高的車速，以當前的目標車速Vref成為更高速的校正車速Vref 2的方式減小目標減速度Dref。即，發生實際轉向角δΗ相對于目標轉向角Sref過于不足時，與此相應地增減目標減速度Dref，補償實際轉向角δΗ相對于目標轉向角3ref的過于不足的部分。
[0060]求出校正車速Vref 2的校正圖可以通過緩和曲線部中的曲率在每個恒定位置線性變化而適用的固定圓旋轉的兩輪模型，或者使用實機的條件來制作。以下的(2)式表示兩輪模型的轉向角δ與曲率P之間的關系，通過利用這些關系制作的校正圖可以求出曲率恒定的校正車速Vref2。
[0061 ] δ = (1/R).(L—M.V2.(Lf.Kr —Lr.Kr )/(2.Kf.Kr.L) =P.(L+Ast.V2)...(2)
[0062]其中,Ast= -M.(Lf.Kr —Lr.Kr)/(2.Kf.Kr.L)
[0063]Kf:前輪轉向動力
[0064]Kr:后輪轉向動力
[0065]Lf:重心點-前輪間距離
[0066]Lr:重心點-后輪間距離
[0067]L:軸距(Lf+Lr)
[0068]Μ:車輛質量
[0069]減速度校正部15在預先設定的時間Td后，以目標車速Vref成為校正車速Vref2的方式校正目標減速度Dref。如果設定時間Td長則減速度校正的效果弱，如果短則給駕駛員帶來的減速感、縱向搖動變化感變強而操作感變差。因此根據使用實際裝置的條件等最適地設定。
[0070]轉向角控制部16基于目標轉向角Sref與實際轉向角δΗ的偏差計算目標轉向力矩，經由轉向控制裝置50控制電動助力轉向馬達。對該目標力矩的控制，具體而言，作為經由轉向控制裝置50的電動助力轉向馬達的電流控制而執行，例如，通過利用PID控制得到的以下的(3)式所示的驅動電流IM來驅動電動助力轉向馬達。
[0071]I =Kv.(Kp.(5ref — δΗ)+Κ?.J(5ref — 5H)dt+Kd.d(5ref — 5H)/dt+Kf/R)...(3)
[0072]其中，Kv:馬達電壓-電流的轉換系數
[0073]Kp:比例增益
[0074]K1:積分增益
[0075]Kd:微分增益
[0076]Kf:相對于彎道轉彎的前饋增益
[0077]此時，通過與轉向角控制并行實施的目標減速度Dref的校正進行的橫擺制動器的調整，從而實質性地減少轉向角控制中的反饋校正量。其結果，能夠抑制由反饋校正的變動導致的車體彈性系統的紊亂，并且能夠精度良好地使本車輛沿著目標行駛路徑跟隨。
[0078]接下來，使用圖5的流程圖對利用行駛控制裝置10進行的彎道行駛控制的程序處理進行說明。
[0079]在該彎道行駛控制中，在最初的步驟SI中，從照相機單元20A的前方識別信息、導航單元20D的地圖信息獲取前方的彎道的形狀數據(彎道的深度、彎道最小半徑、回旋參數、道路寬度、白線形狀等)，基于這些數據計算本車輛的目標行駛路徑。
[0080]接下來，進入步驟S2，計算彎道區間中的目標轉向角Sref。目標轉向角Sref是賦予在緩和曲線部中橫加加速度最小，在圓弧曲線部中成為根據彎道半徑R和車輛規格求出的最大轉向角Smax的波形的目標值(參照圖3)。
[0081 ]然后，在步驟S3中，使本車輛減速并計算目標車速Vref的目標減速度Dref。目標減速度Dref是使彎道區間的在緩和曲線部之后的圓弧曲線部的橫向加速度為規定的恒定值(例如0.2G)以下的目標值。
[0082]之后，進入步驟S4，調查本車輛位置是否進入彎道區間的緩和曲線部。然后，在尚未進入彎道(緩和曲線部)的情況下退出程序，在進入彎道(緩和曲線部)的情況下進入步驟S5o
[0083]在步驟S5中，讀取由轉向角傳感器檢測到的實際轉向角δΗ，在步驟S6中，使用基于目標轉向角Sref和實際轉向角δΗ的校正圖(參照圖4)等，計算相對于目標車速Vref而曲率恒定的校正車速Vref2。然后，在步驟S7中，以在經過設定時間Td后成為校正車速Vref2的方式對當前的目標減速度Dref增減設定量等而校正目標減速度Dref。通過該目標減速度Dref的校正，從而緩和曲線部中的目標轉向角Sref與實際轉向角δΗ的偏差引起的反饋校正量減少。
[0084]之后，進入步驟S8，根據緩和曲線部判定是否通過與最小彎道半徑的圓弧曲線部連接的減速結束位置。其結果是通過減速結束位置的情況下，進入S9，解除彎道行駛的減速控制，經由制動控制裝置40解除對于制動驅動部的控制信號(目標制動液壓)的輸出。另外，在沒有通過減速結束位置的情況下，進入步驟SlO而繼續彎道行駛的減速控制，繼續對于制動驅動部的控制信號(目標制動液壓)的輸出。
[0085]這樣，在本實施方式中，通過最適地設定進入彎道時的減速時機和減速度的大小，能夠不發生轉向的反轉地減少轉向控制的反饋校正量，能夠確保在目標行駛路徑中的跟隨精度，并且抑制車體彈性系統的紊亂。
【主權項】
1.一種車輛的駕駛輔助系統，其特征在于，經由轉向控制和減速控制使本車輛在目標行駛路徑中進行跟隨行駛，具備: 目標轉向角計算部，其計算通過所述目標行駛路徑的彎道區間時的目標轉向角來作為在所述彎道區間的在緩和曲線部之后的圓弧曲線部中成為最大轉向角的目標值； 目標減速度計算部，其計算所述彎道區間中的目標減速度來作為所述圓弧曲線部中的最大橫向加速度成為設定值以下的減速度； 減速度校正值計算部，其基于所述目標轉向角和實際轉向角，計算校正與所述目標減速度相對應的目標車速的校正車速;以及 減速度校正部，其以所述目標車速成為所述校正車速的方式校正所述目標減速度。2.根據權利要求1所述的車輛的駕駛輔助系統，其特征在于，所述減速度校正值計算部計算所述校正車速來作為與所述目標轉向角和所述目標車速中的轉彎曲率相同的曲率的所述實際轉向角下的車速。3.根據權利要求1或2所述的車輛的駕駛輔助系統，其特征在于，所述目標轉向角計算部計算所述目標轉向角來作為在所述緩和曲線部中橫向加速度為最小并且在所述圓弧曲線部中基于彎道最小半徑和車輛規格的所述最大轉向角的目標值。4.根據權利要求1或2所述的車輛的駕駛輔助系統，其特征在于，所述減速度校正部以所述目標車速在設定時間后成為所述校正車速的方式校正所述目標減速度。5.根據權利要求3所述的車輛的駕駛輔助系統，其特征在于，所述減速度校正部以所述目標車速在設定時間后成為所述校正車速的方式校正所述目標減速度。
【文檔編號】B60W30/045GK106004857SQ201610171999
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月24日
【發明人】江副志郎
【申請人】富士重工業株式會社